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JP7735481B2 - 有機金属錯体および発光素子 - Google Patents
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JP7735481B2 - 有機金属錯体および発光素子 - Google Patents

有機金属錯体および発光素子

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Description

本発明の一態様は、発光素子、ディスプレイモジュール、照明モジュール、表示装置、発
光装置、電子機器及び照明装置に関する。なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限
定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造
方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファク
チャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関するものである。そのため
、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表
示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの
駆動方法、または、それらの製造方法を一例として挙げることができる。
有機化合物を用いたエレクトロルミネッセンス(EL:Electroluminesc
ence)を利用する発光素子(有機EL素子)の実用化が進んでいる。これら発光素子
の基本的な構成は、一対の電極間に発光材料を含む有機化合物層(EL層)を挟んだもの
である。この素子に電圧を印加して、キャリアを注入し、当該キャリアの再結合エネルギ
ーを利用することにより、発光材料からの発光を得ることができる。
このような発光素子は自発光型であるためディスプレイの画素として用いると、液晶デ
ィスプレイに比べ視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパ
ネルディスプレイ素子として好適である。また、このような発光素子を用いたディスプレ
イは、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いこと
も特徴の一つである。
また、これらの発光素子は発光層を二次元に連続して形成することが可能であるため、面
状に発光を得ることができる。これは、白熱電球やLEDに代表される点光源、あるいは
蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源として
の利用価値も高い。
このように発光素子を用いたディスプレイや照明装置はさまざまな電子機器に適用好適で
あるが、より良好な効率、寿命を有する発光素子を求めて研究開発が進められている。
有機EL素子は、様々な機能をそれぞれ異なる層や材料に担わせる、いわゆる機能分離が
進められたことによって大きく発展した。しかし、それにより素子の特性は飛躍的に向上
したものの、積層される層の数は増え、共蒸着のレートの制御なども必要となり、素子の
作製工程は非常に煩雑化することとなった。その結果として、製造装置の長大化、製造タ
クトの増大、ひいては製造コストの大幅な増加を招いている。
特許文献1には、イリジウムを中心金属としてキャリア輸送骨格を有するデンドリマーに
ついて開示されている。
特開2003-231692号公報
そこで、本発明の一態様では、新規な発光素子用材料を提供することを目的とする。また
は、本発明の一態様では、発光素子を作製するための工程を簡便にすることが可能な発光
素子用材料を提供することを目的とする。または、本発明の一態様では、発光素子を作製
するためのコストを低減することが可能な発光素子用材料を提供することを目的とする。
または、本発明の一態様では、発光効率が良好な発光素子を実現することが可能な発光素
子用材料を提供することを目的とする。または、本発明の一態様では、寿命の良好な発光
素子を提供することが可能な発光素子用材料を提供することを目的とする。
または、本発明の一態様では、簡便に製造することが可能な発光素子を提供することを目
的とする。または、本発明の一態様では、安価に製造することが可能な発光素子を提供す
ることを目的とする。または、本発明の一態様は、発光効率の良好な発光素子を提供する
ことを目的とする。または、本発明の一態様では、寿命の長い発光素子を提供することを
目的とする。
または、本発明の他の一態様では、安価な発光装置、電子機器および表示装置を各々提供
することを目的とする。または、信頼性の高い発光装置、電子機器及び表示装置を各々提
供することを課題とする。または、本発明の他の一態様では、消費電力の小さい発光装置
、電子機器及び表示装置を各々提供することを課題とする。または、本発明の他の一態様
では、表示品質の良好な発光装置、電子機器および表示装置を各々提供することを課題と
する。
本発明は上述の課題のうちいずれか一を解決すればよいものとする。
本発明の一態様は、キャリア輸送性を有する第1の骨格と、発光性を有する第2の骨格と
を一分子内に有し、分子量が3000以下である有機化合物を含む発光素子用材料である
または、本発明の他の一態様は、前記第1の骨格が正孔輸送性を有し且つ、上記構成を有
する発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、前記第1の骨格がHOMOを有し且つ、上記構成を有す
る記載の発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、前記第1の骨格が電子輸送性を有し且つ、上記構成を有
する発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、前記第1の骨格がLUMOを有し且つ、上記構成を有す
る発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第1の骨格が、前記第2の骨格
に直接結合している発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第1の骨格と前記第2の骨格が
、メタフェニレン基もしくはビフェニル-3,3’-ジイル基で連結されている発光素子
用材料である。
または、本発明の他の構成は、正孔輸送性を有する第1の骨格と、電子輸送性を有する第
2の骨格と、発光性を有する第3の骨格とを一分子内に有し、分子量が3000以下であ
る有機化合物を含む発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、前記第1の骨格がHOMOを有し、且つ上記構成を有す
る発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、前記第2の骨格がLUMOを有し、且つ上記構成を有す
る発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第1の骨格および/または前記
第2の骨格が、前記第3の骨格に直接結合している発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第1の骨格および/または前記
第2の骨格が、前記第3の骨格とメタフェニレン基もしくはビフェニル-3,3’-ジイ
ル基で連結されている発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記有機化合物が蛍光を発する発光
素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記有機化合物が遅延蛍光を発する
発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記有機化合物がりん光を発する発
光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記有機化合物がさらに中心金属を
有する有機金属錯体である発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記中心金属がイリジウムである発
光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記有機金属錯体における前記キャ
リア輸送性を有する第1の骨格がジフェニルトリアジン骨格である発光素子用材料である
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記有機金属錯体は少なくとも2つ
の異なる配位子を有し、一方の配位子は発光性の骨格を有し、他方の配位子は正孔輸送性
の骨格を有する発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記有機金属錯体は少なくとも2つ
の異なる配位子を有し、一方の配位子は発光性の骨格を有し、他方の配位子は電子輸送性
の骨格を有する発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記有機金属錯体は少なくとも2つ
の異なる配位子を有し、一方の配位子は正孔輸送性の骨格を有し、他方の配位子は電子輸
送性の骨格を有し、前記2つの異なる配位子の少なくともいずれか一方は発光性の骨格を
さらに有する発光素子用材料ある。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記有機化合物または前記有機金属
錯体の分子量が1300以下である発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成においける前記発光素子用材料が、蒸着法によ
り成膜され、用いられた発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成のいずれか1における発光素子用材料が、湿式
法により成膜され、用いられた発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、第1の有機化合物と、上記における発光素子用材料と、
を含む発光層を有する発光素子であって、前記発光素子用材料に含まれる有機化合物がイ
リジウム錯体であり、前記イリジウム錯体の前記キャリア輸送性を有する第1の骨格と同
じ構造が、前記第1の有機化合物の有する骨格の少なくとも一部に含まれる発光素子であ
る。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記発光層が第2の有機化合物をさ
らに含む発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第1の骨格がアミン骨格である
発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第1の骨格がジフェニルアミン
骨格である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、下記構造式で表される有機金属錯体である。
または、本発明の他の一態様は、下記構造式で表される有機金属錯体である。
または、本発明の他の一態様は、下記構造式で表される有機金属錯体である。
または、本発明の他の一態様は、下記構造式で表される有機金属錯体である。
または、本発明の他の一態様は、下記構造式で表される有機金属錯体である。
または、本発明の他の一態様は、下記構造式で表される有機金属錯体である。
または、本発明の他の一態様は、下記構造式で表される有機金属錯体である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子と、トランジスタ、または、
基板と、を有する発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記記載の発光装置と、センサ、操作ボタン、スピーカ
、または、マイクと、を有する電子機器である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光装置と、筐体と、を有する照明装
置である。
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスを含む。ま
た、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム又はTCP(Tape Carr
ier Package)が取り付けられたモジュール、TCPの先にプリント配線板が
設けられたモジュール、又は発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によ
りIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも発光装置に含む場合がある。さらに、
照明器具等は、発光装置を有する場合がある。
本発明の一態様では、新規な発光素子用材料を提供することができる。または、本発明の
一態様では、発光素子を作製するための工程を簡便にすることが可能な発光素子用材料を
提供することができる。または、本発明の一態様では、発光素子を作製するためのコスト
を低減することが可能な発光素子用材料を提供することができる。または、本発明の一態
様では、発光効率が良好な発光素子を実現することが可能な発光素子用材料を提供するこ
とができる。または、本発明の一態様では、寿命の良好な発光素子を提供することが可能
な発光素子用材料を提供することができる。
または、本発明の一態様では、簡便に製造することが可能な発光素子を提供することがで
きる。または、本発明の一態様では、安価に製造することが可能な発光素子を提供するこ
とができる。または、本発明の一態様は、発光効率の良好な発光素子を提供することがで
きる。または、本発明の一態様では、寿命の長い発光素子を提供することができる。
または、本発明の他の一態様では、安価な発光装置、電子機器および表示装置を各々提供
することができる。または、信頼性の高い発光装置、電子機器及び表示装置を各々提供す
ることができる。または、本発明の他の一態様では、消費電力の小さい発光装置、電子機
器及び表示装置を各々提供することができる。または、本発明の他の一態様では、表示品
質の良好な発光装置、電子機器および表示装置を各々提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は
、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面
、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
本発明の発光素子用材料の概念図。 発光素子の概略図。 発光素子の作製方法の一例を表す図。 発光素子の作製方法の一例を表す図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 パッシブマトリクス型発光装置の概念図。 照明装置を表す図。 電子機器を表す図。 光源装置を表す図。 照明装置を表す図。 照明装置を表す図。 車載表示装置及び照明装置を表す図。 電子機器を表す図。 電子機器を表す図。 [Ir(ppy)(Czppy)]のH-NMRスペクトル [Ir(ppy)(Czppy)]の吸収スペクトル及び発光スペクトル [Ir(ppy)(Czppy)]のH-NMRスペクトル [Ir(ppy)(Czppy)]の吸収スペクトル及び発光スペクトル 発光素子の素子構造の模式図。 発光素子1、発光素子2および比較発光素子1の輝度-電流密度特性。 発光素子1、発光素子2および比較発光素子1の輝度-電圧特性。 発光素子1、発光素子2および比較発光素子1の電流効率-輝度特性。 発光素子1、発光素子2および比較発光素子1の電流-電圧特性。 発光素子1、発光素子2および比較発光素子1の発光スペクトル。 発光素子3の輝度-電流密度特性。 発光素子3の電流効率-輝度特性。 発光素子3の輝度-電圧特性。 発光素子3の電流-電圧特性。 発光素子3の外部量子効率-輝度特性。 発光素子3の発光スペクトル。 [Ir(czppm)(ppy)]のH-NMRスペクトル。 [Ir(czppm)(ppy)]の吸収スペクトルおよび発光スペクトル。 [Ir(ppy)(5dptznppy)]のH-NMRスペクトル。 [Ir(ppy)(5dptznppy)]の吸収スペクトルおよび発光スペクトル。 [Ir(5dptznppy)(ppy)]のH-NMRスペクトル。 [Ir(5dptznppy)(ppy)]の吸収スペクトルおよび発光スペクトル。 [Ir(ppy)(dpappy)]のH-NMRスペクトル。 [Ir(ppy)(dpappy)]の吸収スペクトルおよび発光スペクトル。 [Ir(dpappy)(ppy)]のH-NMRスペクトル。 [Ir(dpappy)(ppy)]の吸収スペクトルおよび発光スペクトル。 [Ir(mdppy)(5dptznmdppy)]のH-NMRスペクトル。 [Ir(mdppy)(5dptznmdppy)]の吸収スペクトルおよび発光スペクトル。 [Ir(5dptznmdppy)(mdppy)]のH-NMRスペクトル。 [Ir(5dptznmdppy)(mdppy)]の吸収スペクトルおよび発光スペクトル。 発光素子4および比較発光素子2の輝度-電流密度特性。 発光素子4および比較発光素子2の電流効率-輝度特性。 発光素子4および比較発光素子2の輝度-電圧特性。 発光素子4および比較発光素子2の電流-電圧特性。 発光素子4および比較発光素子2の外部量子効率-輝度特性。 発光素子4および比較発光素子2の発光スペクトル。 発光素子4および比較発光素子2の規格化輝度-時間変化特性。 発光素子5の輝度-電流密度特性。 発光素子5の電流効率-輝度特性。 発光素子5の輝度-電圧特性。 発光素子5の電流-電圧特性。 発光素子5の外部量子効率-輝度特性。 発光素子5の発光スペクトル。 計算結果を表す図。
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下
の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細
を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示
す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
(実施の形態1)
有機EL素子の発光層は、ホスト材料であるキャリア輸送材料と、ゲスト材料である発光
材料とを共蒸着することで混合しながら成膜する方法が主流となっている。共蒸着行うた
めには、蒸着室の中に複数の蒸着源を備える必要がある。また、コンタミ防止の観点から
長大な製造装置が必要となり、莫大な初期投資必要であることから、新規企業の参入に大
きな障壁となっている。また、煩雑で冗長な製造工程は、製品コストの増加につながって
いた。
これを鑑み、本発明者らは、従来別々に蒸着を行っていたホスト材料であるキャリア輸送
材料の機能と、ゲスト材料である発光材料の機能とを一分子内に同時に有する発光素子用
材料を用いることで、素子の製造が容易となり、製造装置の簡略化に伴うコストの大幅な
削減が可能であることを見出した。
具体的には、図1(A)に示すように、キャリア輸送性を有する第1の骨格と、発光性を
有する第2の骨格を一分子内に同時に有する発光材料を提供する。当該発光材料は分子量
が3000以下であり、ポリマーではないが、溶解性を付与すれば溶媒に溶かして湿式法
による成膜も可能である。
当該発光材料は、一分子の中にキャリア輸送を担う骨格と、発光を担う骨格とが同時に存
在するため、当該発光材料のみで発光層を形成することができる。すなわち、共蒸着を行
わずとも、良好な特性を示す発光層を得ることができる。この為、比較的簡便な構成の製
造装置で特性の良好な発光素子を製造することができ、安価で且つ性能の良い発光素子を
提供することが可能となる。
なお、キャリア輸送性を有する第1の骨格としては、図1(B)のような正孔輸送性を有
する骨格と、図1(C)のように正孔輸送性を有する骨格のどちらであっても良い。図示
はしていないが、バイポーラ性を有する骨格であっても構わない。また、図1(D)のよ
うに電子輸送性を有する骨格と正孔輸送性を有する骨格の両方を一分子内に有していても
良い。
なお、キャリア輸送性を有する第1の骨格が、正孔輸送性を有する骨格である発光素子用
材料の場合、当該正孔輸送性を有する骨格が当該材料におけるHOMOを有する骨格であ
ることが好ましい。また、キャリア輸送性を有する第1の骨格が、電子輸送性を有する骨
格である発光素子用材料の場合、当該電子輸送性を有する骨格が当該材料におけるLUM
Oを有する骨格であることが好ましい。また、キャリア輸送性を有する第1の骨格が、正
孔輸送性を有する骨格と、電子輸送性を有する骨格の両方である場合、当該発光素子用材
料においては、正孔輸送性を有する骨格にHOMOが、電子輸送性を有する骨格にLUM
Oが存在していることが好ましい。
第1の骨格と第2の骨格は直接結合していても良いし、間になにがしかの基を介して結合
していても良い。間に介する基は、メタフェニレン基やビフェニル-3,3’-ジイル基
であることが、発光エネルギー準位の低下等が起こりにくく好ましい構成である。
正孔輸送性を有する骨格、電子輸送性を有する骨格および発光性を有する骨格の3つの骨
格を有する発光素子用材料である場合、当該発光素子用材料を用いることで、共蒸着を行
わずとも励起錯体をエネルギードナーとして用いた発光効率の良好な発光素子を製造する
ことが可能となるため、好ましい構成である。この場合、同一分子中の正孔輸送性を有す
る骨格と電子輸送性を有する骨格とが作用して励起状態を形成しても良いし、一つの分子
の正孔輸送性を有する骨格と、他の分子の電子輸送性を有する骨格とが励起錯体を形成し
てもよい。当該励起エネルギーが励起状態または励起錯体を形成している分子における発
光性を有する骨格に移動するか、または他の基底状態の分子の発光性を有する骨格に移動
することで、効率の良い発光が得られる。励起錯体は、S1準位とT1準位がほぼ同じ位
置にあることから、三重項エネルギーがより低い何らかの骨格を有さない限りは、T1準
位からのS1準位への項間交差が容易となり、S1準位の生成確率を高めることが可能と
なるため、蛍光発光素子の発光効率の向上が見込める。このようなメカニズムによって発
光が得られる発光素子からは遅延蛍光が観測されることが特徴である。
もちろん、りん光発光素子であっても本発明は適用することが可能である。りん光発光を
呈する物質としては、イリジウムや白金などの中心金属を有する有機金属錯体が代表的で
ある。キャリア輸送を担う骨格と発光を担う骨格は配位子として導入することができる。
複数の配位子を有する有機金属錯体の場合には、配位子ごとに異なる機能(電子輸送性、
正孔輸送性、発光性など)を担う骨格を有する構成としても良いし、発光を担う骨格とキ
ャリア輸送性を有する骨格を同時に有する配位子を用いても良く、その組み合わせによっ
て所望の特性にアレンジすることも可能である。
例えば、2つ以上の複数の配位子を有する有機金属錯体である場合、少なくとも二つの異
なる配位子を有し、一方の配位子は発光性の骨格を有し、他方の配位子は正孔輸送性の骨
格を有する構成や、一方の配位子は発光性の骨格を有し、他方の配位子は電子輸送性の骨
格を有する構成、一方の配位子は正孔輸送性を有する骨格を有し、他方の配位子は電子輸
送性の骨格を有し、前記2つの異なる配位子の少なくともいずれか一方の発光性を有する
骨格をさらに有する構成などが考えられる。
なお、キャリア輸送性を有する骨格と、発光性の骨格を同一分子内に有することによって
、その位置関係をコントロールすることが可能である。蒸着や複数材料を用いた湿式法で
は、ゲストである発光材料と、ホストであるキャリア輸送材料の濃度を調整することは可
能であっても、その位置関係や配置を制御することはできない。エネルギー移動の効率は
、エネルギードナーであるホストと、エネルギーアクセプタであるゲストの分子の形状、
距離、および配置に大きく依存することがわかっている。キャリア輸送性を有する骨格と
、発光性の骨格を一分子内に有せしめることで、その距離や配置など、エネルギー移動に
関わる位置関係をより良い状態に保つことが可能となる。これにより、非常に発光効率の
良好な発光素子を得ることができるようになる。
なお、これら本発明の一態様の発光素子用材料は、その分子量が1300以下であること
が好ましい。分子量が1300以下であることによって、蒸着を行う際に当該発光素子用
材料が分解してしまうことを抑制することができ、寿命が長く、信頼性の高い発光素子を
得る事ができる。
また、蒸着が行えない材料であっても、適当な溶媒に溶解することによって、スピンコー
ト法や、インクジェット法に代表される湿式法で成膜を行うことが可能である。
なお、このような本発明の一態様の発光素子用材料と、一般に用いられるホスト材料ある
いはゲスト材料などを混合して発光層を形成しても良い。本発明の一態様の発光素子用材
料は、発光物質自体が高いキャリア輸送性を持つ状態であるため、素子の駆動電圧を低減
しながら、高い再結合効率を維持することができ、高効率と低駆動電圧を両立できる。な
お、この際、当該ホスト材料やゲスト材料など、発光層内に有する異なる有機化合物が、
発光素子用材料のキャリア輸送性を有する骨格と、同じ骨格を含む有機化合物であること
が好ましい。
図2に、本発明の一態様の発光素子用材料を用いた発光素子の一例を表す図を示す。本発
明の一態様の発光素子用材料を用いた発光素子は、本発明の一態様でもある。当該発光素
子は、陽極101と、陰極102、EL層103を有し、EL層に上述の発光素子用材料
を用いている。
EL層103は、少なくとも発光層113を有しており、発光層113は上述の発光素子
用材料を用いて形成されている。当該発光素子用材料は、前述のようにその分子内にキャ
リア輸送を担う骨格と、発光を担う骨格の両方が含まれており共蒸着を行わずとも、良好
な特性を有する発光層を形成することができる。これにより、発光素子を製造する装置が
簡略化され、初期投資額を減らすことが可能となり、安価に発光素子を製造することがで
きるようになる。
なお、図2にはEL層103として、発光層113の他に正孔注入層111、正孔輸送層
112、電子輸送層114および電子注入層115が図示されているが、発光素子の構成
はこれらに限られることはなく、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、キ
ャリアブロック層、励起子ブロック層、電荷発生層など、様々な層構造を適用することが
できる。
続いて、上述の発光素子の詳細な構造や材料の例について説明する。
EL層103の積層構造については、本実施の形態では、図2(A)に示すように、発
光層113に加えて、正孔注入層111、正孔輸送層112、電子輸送層114及び電子
注入層115を有する構成、及び図2(B)に示すように、正孔注入層111、正孔輸送
層112、発光層113に加えて、電子輸送層114及び電荷発生層116を有する構成
の2種類の構成について説明する。電極およびEL層を構成する材料について以下に具体
的に示す。
陽極101は、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、導電性化
合物、およびこれらの混合物などを用いて形成することが好ましい。具体的には、例えば
、酸化インジウム-酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、ケイ素若
しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム-酸化スズ、酸化インジウム-酸化亜鉛、酸
化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)等が挙げられる。こ
れらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法により成膜されるが、ゾル-ゲル法
などを応用して作製しても構わない。作製方法の例としては、酸化インジウム-酸化亜鉛
膜は、酸化インジウムに対し1~20wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパ
ッタリング法により形成する方法などがある。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含
有した酸化インジウム(IWZO)膜は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.
5~5wt%、酸化亜鉛を0.1~1wt%含有したターゲットを用いてスパッタリング
法により形成することもできる。この他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)
、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(
Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタ
ン)等が挙げられる。グラフェンも用いることができる。なお、後述する複合材料をEL
層103における陽極101と接する層に用いることで、仕事関数に関わらず、電極材料
を選択することができるようになる。
正孔注入層111は、アクセプタ性を有する物質を含む層である。アクセプタ性を有す
る物質としては、電子吸引基(ハロゲン基やシアノ基)を有する化合物を用いることがで
き、7,7,8,8-テトラシアノ-2,3,5,6-テトラフルオロキノジメタン(略
称:F4-TCNQ)、1,3,4,5,7,8-ヘキサフルオロテトラシアノ-ナフト
キノジメタン(略称:F6-TCNNQ)、3,6-ジフルオロ-2,5,7,7,8,
8-ヘキサシアノキノジメタン、クロラニル、2,3,6,7,10,11-ヘキサシア
ノ-1,4,5,8,9,12-ヘキサアザトリフェニレン(HAT-CN)等の有機ア
クセプタや、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸
化物、マンガン酸化物等の無機酸化物、その他、フタロシアニン(略称:HPc)や銅
フタロシアニン(CuPC)等のフタロシアニン系の金属錯体、4,4’-ビス[N-(
4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)
、N,N’-ビス{4-[ビス(3-メチルフェニル)アミノ]フェニル}-N,N’-
ジフェニル-(1,1’-ビフェニル)-4,4’-ジアミン(略称:DNTPD)等の
芳香族アミン化合物、或いはポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチ
レンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等の高分子等を用いることができる。
有機アクセプタとしては、HAT-CNのように複素原子を複数有する縮合芳香環に電子
吸引基が結合している化合物が、熱的に安定であり好ましい。アクセプタ性を有する有機
化合物は、隣接する正孔輸送層(あるいは正孔輸送材料)から、電界の印加により電子を
引き抜くことができる。
また、正孔注入層111としては、正孔輸送性を有する物質にアクセプタ性物質を含有
させた複合材料を用いることもできる。なお、正孔輸送性の物質にアクセプタ性物質を含
有させた複合材料を用いることにより、仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶこと
ができる。つまり、陽極101として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さ
い材料も用いることができるようになる。当該アクセプタ性物質としては、上述の有機ア
クセプタや、遷移金属酸化物、また元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の
酸化物を用いることができる。元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化
物としては、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン
、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムなどが電子受容性が高いため好ましい
。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため
好ましい。有機アクセプタとしては、7,7,8,8-テトラシアノ-2,3,5,6-
テトラフルオロキノジメタン(略称:F4-TCNQ)、クロラニル等が好ましい。
複合材料に用いる正孔輸送性を有する物質は、10-6cm/Vs以上の正孔移動度
を有することが好ましい。当該正孔輸送性を有する物質としては、N,N’-ジ(p-ト
リル)-N,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、4,
4’-ビス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
(略称:DPAB)、N,N’-ビス{4-[ビス(3-メチルフェニル)アミノ]フェ
ニル}-N,N’-ジフェニル-(1,1’-ビフェニル)-4,4’-ジアミン(略称
:DNTPD)、1,3,5-トリス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フ
ェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)等の芳香族アミン、3-[N-(9-フェ
ニルカルバゾール-3-イル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略
称:PCzPCA1)、3,6-ビス[N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-
N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3-[N
-(1-ナフチル)-N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)アミノ]-9-フェ
ニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)、4,4’-ジ(N-カルバゾリル)ビフェ
ニル(略称:CBP)、1,3,5-トリス[4-(N-カルバゾリル)フェニル]ベン
ゼン(略称:TCPB)、9-[4-(10-フェニル-9-アントリル)フェニル]-
9H-カルバゾール(略称:CzPA)、1,4-ビス[4-(N-カルバゾリル)フェ
ニル]-2,3,5,6-テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体、2-ter
t-ブチル-9,10-ジ(2-ナフチル)アントラセン(略称:t-BuDNA)、2
-tert-ブチル-9,10-ジ(1-ナフチル)アントラセン、9,10-ビス(3
,5-ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2-tert-ブチル-
9,10-ビス(4-フェニルフェニル)アントラセン(略称:t-BuDBA)、9,
10-ジ(2-ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10-ジフェニルアント
ラセン(略称:DPAnth)、2-tert-ブチルアントラセン(略称:t-BuA
nth)、9,10-ビス(4-メチル-1-ナフチル)アントラセン(略称:DMNA
)、2-tert-ブチル-9,10-ビス[2-(1-ナフチル)フェニル]アントラ
セン、9,10-ビス[2-(1-ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7
-テトラメチル-9,10-ジ(1-ナフチル)アントラセン、2,3,6,7-テトラ
メチル-9,10-ジ(2-ナフチル)アントラセン、9,9’-ビアントリル、10,
10’-ジフェニル-9,9’-ビアントリル、10,10’-ビス(2-フェニルフェ
ニル)-9,9’-ビアントリル、10,10’-ビス[(2,3,4,5,6-ペンタ
フェニル)フェニル]-9,9’-ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ペンタセ
ン、コロネン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11-テトラ(tert-ブチル)ペ
リレン等の芳香族炭化水素が挙げられる。芳香族炭化水素はビニル骨格を有していてもよ
い。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、4,4’-ビス(2,2-
ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10-ビス[4-(2,2-
ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等が挙げられる。また
、4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:N
PB)、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニル-[1,1’-
ビフェニル]-4,4’-ジアミン(略称:TPD)、4,4’-ビス[N-(スピロ-
9,9’-ビフルオレン-2-イル)-N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSP
B)、4-フェニル-4’-(9-フェニルフルオレン-9-イル)トリフェニルアミン
(略称:BPAFLP)、4-フェニル-3’-(9-フェニルフルオレン-9-イル)
トリフェニルアミン(略称:mBPAFLP)、4-フェニル-4’-(9-フェニル-
9H-カルバゾール-3-イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA1BP)、4,4
’-ジフェニル-4’’-(9-フェニル-9-H-カルバゾール-3-イル)トリフェ
ニルアミン(略称:PCBBi1BP)、4-(1-ナフチル)-4’-(9-フェニル
-9H-カルバゾール-3-イル)-トリフェニルアミン(略称:PCBANB)、4、
4’-ジ(1-ナフチル)-4’’-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)
トリフェニルアミン(略称:PCBNBB)、9,9-ジメチル-N-フェニル-N-[
4-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)フェニル]-フルオレン-2-ア
ミン(略称:PCBAF)、N-フェニル-N-[4-(9-フェニル-9H-カルバゾ
ール-3-イル)フェニル]-スピロ-9,9’-ビフルオレン-2-アミン(略称:P
CBASF)などの芳香族アミン骨格を有する化合物、1,3-ビス(N-カルバゾリル
)ベンゼン(略称:mCP)、4,4’-ジ(N-カルバゾリル)ビフェニル(略称:C
BP)、3,6-ビス(3,5-ジフェニルフェニル)-9-フェニルカルバゾール(略
称:CzTP)、3,3’-ビス(9-フェニル-9H-カルバゾール)(略称:PCC
P)などのカルバゾール骨格を有する化合物、4,4’,4’’-(ベンゼン-1,3,
5-トリイル)トリ(ジベンゾチオフェン)(略称:DBT3P-II)、2,8-ジフ
ェニル-4-[4-(9-フェニル-9H-フルオレン-9-イル)フェニル]ジベンゾ
チオフェン(略称:DBTFLP-III)、4-[4-(9-フェニル-9H-フルオ
レン-9-イル)フェニル]-6-フェニルジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP-
IV)などのチオフェン骨格を有する化合物、4,4’,4’’-(ベンゼン-1,3,
5-トリイル)トリ(ジベンゾフラン)(略称:DBF3P-II)、4-{3-[3-
(9-フェニル-9H-フルオレン-9-イル)フェニル]フェニル}ジベンゾフラン(
略称:mmDBFFLBi-II)などのフラン骨格を有する化合物を用いることができ
る。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合
物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好
ましい。
また、正孔注入層111は湿式法で形成することもできる。この場合、ポリ(エチレンジ
オキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(PEDOT/PSS)、ポリ
アニリン/ショウノウスルホン酸水溶液(PANI/CSA)、PTPDES、Et-P
TPDEK、またはPPBA、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PANI/
PSS)等の酸を添加した導電性高分子化合物などを用いることができる。
正孔注入層111を形成することによって、正孔の注入性が良好となり、駆動電圧の小さ
い発光素子を得ることができる。また、有機アクセプタは蒸着が容易で成膜がしやすいた
め、用いやすい材料である。
正孔輸送層112は、先に述べた正孔輸送性を有する材料の中から、又はその他さまざま
な正孔輸送性を有する材料の中から、適宜用いれば良い。
発光層113は、上述の本発明の一態様の発光素子用材料により形成される。本発明の一
態様の発光素子は、ホスト機能を有するキャリア輸送性骨格と、発光機能を有する発光性
の骨格とを一つの分子内に有することから当該発光素子用材料のみで良好な特性を有する
発光層を形成することができる。
ホスト機能を有するキャリア輸送性骨格としては、発光機能を有する発光性の骨格よりも
励起エネルギーの高い縮合芳香環骨格や複素環骨格などを用いることができる。
ホスト機能は、具体的には、ホール輸送、電子輸送、バイポーラに大別され、それぞれ異
なる骨格により実現される。ホール輸送機能を有する骨格としては、π電子過剰型複素芳
香環骨格またはアリールアミン骨格を挙げることができる。より詳細には、ジフェニルア
ミン構造を含む骨格、あるいはピロール環、フラン環、チオフェン環を含む骨格などで、
これらの環が他の芳香環と縮合したものも用いることができる。具体的には、カルバゾー
ル環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、あるいはこれらの環構造を有する複素
芳香環である。電子輸送機能を有する骨格としては、π電子不足型複素芳香環骨格を挙げ
ることができる。より詳細には、ピリジン環、ジアジン環、トリアジン環などで、これら
の環が他の芳香環と縮合したものも用いることができる。具体的には、ピリジン環、フタ
ラジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、キノリン環、キナゾリン環、キノ
キサリン環、あるいはこれらの環構造を有する複素芳香環である。バイポーラ性を有する
骨格としては、アントラセンやピレン等の縮合芳香炭化水素環を好適に用いることができ
る。
発光機能を有する発光性の骨格としては、アントラセン骨格、ピレン骨格、ペリレン骨格
等の発光団、または、イリジウムや白金に芳香族配位子がオルトメタル化した部分構造か
らなる骨格を挙げることができる。
本発明の一態様の発光素子用材料は、共蒸着を行う必要が無い。そのため、真空蒸着を適
用した場合、煩雑な製造工程を経ることなく発光素子を製造することが可能となり、大幅
なコスト削減効果が得られる。
なお、当該発光素子用材料による発光層を湿式法を用いて形成する場合は、当該発光素子
用材料を適当な液媒体に溶解または分散させてウェットプロセス(スピンコート法、キャ
スト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法
、スプレーコート法、カーテンコート法、ラングミュア・ブロジェット法など)により層
を形成した後、溶媒を除去、または焼成することにより形成すればよい。
ウェットプロセスに用いる液媒体としては、たとえば、メチルエチルケトン、シクロヘキ
サノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン
化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭
化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ジメチルホルム
アミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の有機溶媒を用いることができ
る。
なお、発光層においては、キャリアバランスを整えるために、本発明の一態様の発光素子
用材料と、正孔輸送性および/または電子輸送性を有するキャリア輸送材料とを混合して
用いても良い。また、本発明の一態様の発光素子用材料と、他の発光材料とを混合して用
いても良い。なお、当該キャリア輸送材料は複数種の物質を混合した材料であっても良い
。混合したホスト材料を用いる場合は、電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する
材料とを混合することが好ましい。電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料
を混合することによって、発光層113の輸送性を容易に調整することができ、再結合領
域の制御も簡便に行うことができる。正孔輸送性を有する材料と電子輸送性を有する材料
の含有量の比は、正孔輸送性を有する材料:電子輸送性を有する材料=1:9乃至9:1
とすればよい。
また、これら混合されたホスト材料同士で励起錯体を形成しても良い。当該励起錯体は、
蛍光発光物質またはりん光発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような
発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動が
スムーズとなり、効率よく発光が得られるようになる。また、当該構成は駆動電圧も低下
するため好ましい構成である。
該キャリア輸送材料において、正孔輸送性を有する材料としては、2-[N-(9-フェ
ニルカルバゾール-3-イル)-N-フェニルアミノ]スピロ-9,9’-ビフルオレン
(略称:PCASF)、4,4’,4’’-トリス[N-(1-ナフチル)-N-フェニ
ルアミノ]トリフェニルアミン(略称:1’-TNATA)、2,7-ビス[N-(4-
ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]-スピロ-9,9’-ビフルオレン
(略称:DPA2SF)、N,N’-ビス(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-N
,N’-ジフェニルベンゼン-1,3-ジアミン(略称:PCA2B)、N-(9,9-
ジメチル-2-ジフェニルアミノ-9H-フルオレン-7-イル)ジフェニルアミン(略
称:DPNF)、N,N’,N’’-トリフェニル-N,N’,N’’-トリス(9-フ
ェニルカルバゾール-3-イル)ベンゼン-1,3,5-トリアミン(略称:PCA3B
)、2-[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]スピロ-9,
9’-ビフルオレン(略称:DPASF)、N,N’-ビス[4-(カルバゾール-9-
イル)フェニル]-N,N’-ジフェニル-9,9-ジメチルフルオレン-2,7-ジア
ミン(略称:YGA2F)、NPB、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’
-ジフェニル-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジアミン(略称:TPD)、4,
4’-ビス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
(略称:DPAB)、BSPB、4-フェニル-4’-(9-フェニルフルオレン-9-
イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)、4-フェニル-3’-(9-フェニ
ルフルオレン-9-イル)トリフェニルアミン(略称:mBPAFLP)、N-(9,9
-ジメチル-9H-フルオレン-2-イル)-N-{9,9-ジメチル-2-[N’-フ
ェニル-N’-(9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-イル)アミノ]-9H-フ
ルオレン-7-イル}フェニルアミン(略称:DFLADFL)、PCzPCA1、3-
[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバ
ゾール(略称:PCzDPA1)、3,6-ビス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル
)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA2)、DN
TPD、3,6-ビス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-(1-ナフチル)
アミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzTPN2)、PCzPCA2、4-
フェニル-4’-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)トリフェニルアミン
(略称:PCBA1BP)、4,4’-ジフェニル-4’’-(9-フェニル-9H-カ
ルバゾール-3-イル)トリフェニルアミン(略称:PCBBi1BP)、4-(1-ナ
フチル)-4’-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)トリフェニルアミン
(略称:PCBANB)、4,4’-ジ(1-ナフチル)-4’’-(9-フェニル-9
H-カルバゾール-3-イル)トリフェニルアミン(略称:PCBNBB)、3-[N-
(1-ナフチル)-N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)アミノ]-9-フェニ
ルカルバゾール(略称:PCzPCN1)、9,9-ジメチル-N-フェニル-N-[4
-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)フェニル]-フルオレン-2-アミ
ン(略称:PCBAF)、N-フェニル-N-[4-(9-フェニル-9H-カルバゾー
ル-3-イル)フェニル]-スピロ-9,9’-ビフルオレン-2-アミン(略称:PC
BASF)、N-(4-ビフェニル)-N-(9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2
-イル)-9-フェニル-9H-カルバゾール-3-アミン(略称:PCBiF)、N-
(1,1’-ビフェニル-4-イル)-N-[4-(9-フェニル-9H-カルバゾール
-3-イル)フェニル]-9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミン(略称:P
CBBiF)などの芳香族アミン骨格を有する化合物や、1,3-ビス(N-カルバゾリ
ル)ベンゼン(略称:mCP)、CBP、3,6-ビス(3,5-ジフェニルフェニル)
-9-フェニルカルバゾール(略称:CzTP)、9-フェニル-9H-3-(9-フェ
ニル-9H-カルバゾール-3-イル)カルバゾール(略称:PCCP)などのカルバゾ
ール骨格を有する化合物や、4,4’,4’’-(ベンゼン-1,3,5-トリイル)ト
リ(ジベンゾチオフェン)(略称:DBT3P-II)、2,8-ジフェニル-4-[4
-(9-フェニル-9H-フルオレン-9-イル)フェニル]ジベンゾチオフェン(略称
:DBTFLP-III)、4-[4-(9-フェニル-9H-フルオレン-9-イル)
フェニル]-6-フェニルジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP-IV)などのチオ
フェン骨格を有する化合物や、4,4’,4’’-(ベンゼン-1,3,5-トリイル)
トリ(ジベンゾフラン)(略称:DBF3P-II)、4-{3-[3-(9-フェニル
-9H-フルオレン-9-イル)フェニル]フェニル}ジベンゾフラン(略称:mmDB
FFLBi-II)などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。
該キャリア輸送材料において、正孔輸送性を有する材料としては、ビス(10-ヒドロキ
シベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略称:BeBq)、ビス(2-メチ
ル-8-キノリノラト)(4-フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:B
Alq)、ビス(8-キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)、ビス[2-(2-
ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2-(2
-ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)などの金属錯体や
、2-(4-ビフェニリル)-5-(4-tert-ブチルフェニル)-1,3,4-オ
キサジアゾール(略称:PBD)、3-(4-ビフェニリル)-4-フェニル-5-(4
-tert-ブチルフェニル)-1,2,4-トリアゾール(略称:TAZ)、1,3-
ビス[5-(p-tert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール-2-イ
ル]ベンゼン(略称:OXD-7)、9-[4-(5-フェニル-1,3,4-オキサジ
アゾール-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:CO11)、2,2’,
2’’-(1,3,5-ベンゼントリイル)トリス(1-フェニル-1H-ベンゾイミダ
ゾール)(略称:TPBI)、2-[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]
-1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール(略称:mDBTBIm-II)などのポリ
アゾール骨格を有する複素環化合物や、2-[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フ
ェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq-II)、2-[
3’-(ジベンゾチオフェン-4-イル)ビフェニル-3-イル]ジベンゾ[f,h]キ
ノキサリン(略称:2mDBTBPDBq-II)、2-[3’-(9H-カルバゾール
-9-イル)ビフェニル-3-イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mCz
BPDBq)、2-[4-(3,6-ジフェニル-9H-カルバゾール-9-イル)フェ
ニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2CzPDBq-III)、7-[3-
(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:
7mDBTPDBq-II)、及び、6-[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェ
ニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:6mDBTPDBq-II)、4,6-
ビス[3-(フェナントレン-9-イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mPnP
2Pm)、4,6-ビス〔3-(4-ジベンゾチエニル)フェニル〕ピリミジン(略称:
4,6mDBTP2Pm-II)、4,6-ビス[3-(9H-カルバゾール-9-イル
)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mCzP2Pm)などのジアジン骨格を有する複
素環化合物や、2-{4-[3-(N-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-9
H-カルバゾール-9-イル]フェニル}-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジ
ン(略称:PCCzPTzn)などのトリアジン骨格を有する複素環化合物や、3,5-
ビス[3-(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]ピリジン(略称:35DCzP
Py)、1,3,5-トリ[3-(3-ピリジル)フェニル]ベンゼン(略称:TmPy
PB)などのピリジン骨格を有する複素環化合物が挙げられる。
該発光材料としては、トリス{2-[5-(2-メチルフェニル)-4-(2,6-ジメ
チルフェニル)-4H-1,2,4-トリアゾール-3-イル-κN2]フェニル-κC
}イリジウム(III)(略称:Ir(mpptz-dmp))、トリス(5-メチル
-3,4-ジフェニル-4H-1,2,4-トリアゾラト)イリジウム(III)(略称
:Ir(Mptz))、トリス[4-(3-ビフェニル)-5-イソプロピル-3-フ
ェニル-4H-1,2,4-トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:Ir(iPr
ptz-3b))、トリス[3-(5-ビフェニル)-5-イソプロピル-4-フェニ
ル-4H-1,2,4-トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:Ir(iPr5b
tz))、トリス[3-メチル-1-(2-メチルフェニル)-5-フェニル-1H-
1,2,4-トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:Ir(Mptz1-mp)
)、トリス(1-メチル-5-フェニル-3-プロピル-1H-1,2,4-トリアゾラ
ト)イリジウム(III)(略称:Ir(Prptz1-Me))、fac-トリス[
1-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-2-フェニル-1H-イミダゾール]イリジ
ウム(III)(略称:Ir(iPrpmi))、トリス[3-(2,6-ジメチルフ
ェニル)-7-メチルイミダゾ[1,2-f]フェナントリジナト]イリジウム(III
)(略称:Ir(dmpimpt-Me))、ビス[2-(4’,6’-ジフルオロフ
ェニル)ピリジナト-N,C2’]イリジウム(III)テトラキス(1-ピラゾリル)
ボラート(略称:FIr6)、ビス[2-(4’,6’-ジフルオロフェニル)ピリジナ
ト-N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス{2
-[3’,5’-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ピリジナト-N,C2’}イリ
ジウム(III)ピコリナート(略称:Ir(CFppy)(pic))、ビス[2
-(4’,6’-ジフルオロフェニル)ピリジナト-N,C2’]イリジウム(III)
アセチルアセトナート(略称:FIr(acac))、トリス(4-メチル-6-フェニ
ルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(mppm))、トリス(4-t
-ブチル-6-フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(tBupp
m))、(アセチルアセトナト)ビス(6-メチル-4-フェニルピリミジナト)イリ
ジウム(III)(略称:Ir(mppm)(acac))、(アセチルアセトナト)
ビス(6-tert-ブチル-4-フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称
:Ir(tBuppm)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[4-(2-ノ
ルボルニル)-6-フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(略称:Ir(nbp
pm)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[5-メチル-6-(2-メチル
フェニル)-4-フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(略称:Ir(mpmp
pm)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス{4,6-ジメチル-2-[6-
(2,6-ジメチルフェニル)-4-ピリミジニル-κN3]フェニル-κC}イリジウ
ム(III)(略称:Ir(dmppm-dmp)(acac))、(アセチルアセト
ナト)ビス(4,6-ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(d
ppm)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス(3,5-ジメチル-2-フェ
ニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(mppr-Me)(acac)
)、(アセチルアセトナト)ビス(5-イソプロピル-3-メチル-2-フェニルピラジ
ナト)イリジウム(III)(略称:Ir(mppr-iPr)(acac))、トリ
ス(2-フェニルピリジナト-N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy
)、ビス(2-フェニルピリジナト-N,C2’)イリジウム(III)アセチルア
セトナート(略称:Ir(ppy)(acac))、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)
イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bzq)(acac))、
トリス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)(略称:Ir(bzq))、
トリス(2-フェニルキノリナト-N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(p
q))、ビス(2-フェニルキノリナト-N,C2’)イリジウム(III)アセチル
アセトナート(略称:Ir(pq)(acac))、ビス(2,4-ジフェニル-1,
3-オキサゾラト-N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:I
r(dpo)(acac))、ビス{2-[4’-(パーフルオロフェニル)フェニル
]ピリジナト-N,C2’}イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(
p-PF-ph)(acac))、ビス(2-フェニルベンゾチアゾラト-N,C2’
)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bt)(acac))、
(ジイソブチリルメタナト)ビス[4,6-ビス(3-メチルフェニル)ピリミジナト]
イリジウム(III)(略称:Ir(5mdppm)(dibm))、ビス[4,6-
ビス(3-メチルフェニル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(II
I)(略称:Ir(5mdppm)(dpm))、ビス[4,6-ジ(ナフタレン-1
-イル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:Ir(
d1npm)(dpm))、(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5-トリフェニル
ピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(tppr)(acac))、ビス(
2,3,5-トリフェニルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)
(略称:Ir(tppr)(dpm))、(アセチルアセトナト)ビス[2,3-ビス
(4-フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:Ir(Fdp
q)(acac))、トリス(1-フェニルイソキノリナト-N,C2’)イリジウム
(III)(略称:Ir(piq))、ビス(1-フェニルイソキノリナト-N,C
)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(piq)(acac)
)、2,3,7,8,12,13,17,18-オクタエチル-21H,23H-ポルフ
ィリン白金(II)(略称:PtOEP)のような燐光性化合物や、2-(ビフェニル-
4-イル)-4,6-ビス(12-フェニルインドロ[2,3-a]カルバゾール-11
-イル)-1,3,5-トリアジン(略称:PIC-TRZ)、2-{4-[3-(N-
フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-9H-カルバゾール-9-イル]フェニル
}-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:PCCzPTzn)、2-[
4-(10H-フェノキサジン-10-イル)フェニル]-4,6-ジフェニル-1,3
,5-トリアジン(略称:PXZ-TRZ)、3-[4-(5-フェニル-5,10-ジ
ヒドロフェナジン-10-イル)フェニル]-4,5-ジフェニル-1,2,4-トリア
ゾール(略称:PPZ-3TPT)、3-(9,9-ジメチル-9H-アクリジン-10
-イル)-9H-キサンテン-9-オン(略称:ACRXTN)、ビス[4-(9,9-
ジメチル-9,10-ジヒドロアクリジン)フェニル]スルホン(略称:DMAC-DP
S)、10-フェニル-10H,10’H-スピロ[アクリジン-9,9’-アントラセ
ン]-10’-オン(略称:ACRSA)等の熱活性化遅延蛍光(TADF)材料や、N
,N’-ジフェニル-N,N’-ビス[4-(9-フェニル-9H-フルオレン-9-イ
ル)フェニル]ピレン-1,6-ジアミン(略称:1,6FLPAPrn)、N,N’-
ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ビス[3-(9-フェニル-9H-フルオレン
-9-イル)フェニル]ピレン-1,6-ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPr
n)、N,N’-ビス[4-(9-フェニル-9H-フルオレン-9-イル)フェニル]
-N,N’-ビス(4-tert-ブチルフェニル)-ピレン-1,6-ジアミン(略称
:1,6tBu-FLPAPrn)、N,N’-ビス[4-(9-フェニル-9H-フル
オレン-9-イル)フェニル]-N,N’-ジフェニル-3,8-ジシクロヘキシルピレ
ン-1,6-ジアミン(略称:ch-1,6FLPAPrn)、N,N’-ビス[4-(
9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]-N,N’-ジフェニルスチルベン-4,4
’-ジアミン(略称:YGA2S)、4-(9H-カルバゾール-9-イル)-4’-(
10-フェニル-9-アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、4-(9
H-カルバゾール-9-イル)-4’-(9,10-ジフェニル-2-アントリル)トリ
フェニルアミン(略称:2YGAPPA)、N,9-ジフェニル-N-[4-(10-フ
ェニル-9-アントリル)フェニル]-9H-カルバゾール-3-アミン(略称:PCA
PA)、ペリレン、2,5,8,11-テトラ(tert-ブチル)ペリレン(略称:T
BP)、4-(10-フェニル-9-アントリル)-4’-(9-フェニル-9H-カル
バゾール-3-イル)トリフェニルアミン(略称:PCBAPA)、N,N’’-(2-
tert-ブチルアントラセン-9,10-ジイルジ-4,1-フェニレン)ビス[N,
N’,N’-トリフェニル-1,4-フェニレンジアミン](略称:DPABPA)、N
,9-ジフェニル-N-[4-(9,10-ジフェニル-2-アントリル)フェニル]-
9H-カルバゾール-3-アミン(略称:2PCAPPA)、N-[4-(9,10-ジ
フェニル-2-アントリル)フェニル]-N,N’,N’-トリフェニル-1,4-フェ
ニレンジアミン(略称:2DPAPPA)、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’
’’,N’’’-オクタフェニルジベンゾ[g,p]クリセン-2,7,10,15-テ
トラアミン(略称:DBC1)、クマリン30、N-(9,10-ジフェニル-2-アン
トリル)-N,9-ジフェニル-9H-カルバゾール-3-アミン(略称:2PCAPA
)、N-[9,10-ビス(1,1’-ビフェニル-2-イル)-2-アントリル]-N
,9-ジフェニル-9H-カルバゾール-3-アミン(略称:2PCABPhA)、N-
(9,10-ジフェニル-2-アントリル)-N,N’,N’-トリフェニル-1,4-
フェニレンジアミン(略称:2DPAPA)、N-[9,10-ビス(1,1’-ビフェ
ニル-2-イル)-2-アントリル]-N,N’,N’-トリフェニル-1,4-フェニ
レンジアミン(略称:2DPABPhA)、9,10-ビス(1,1’-ビフェニル-2
-イル)-N-[4-(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]-N-フェニルアン
トラセン-2-アミン(略称:2YGABPhA)、N,N,9-トリフェニルアントラ
セン-9-アミン(略称:DPhAPhA)、クマリン6、クマリン545T、N,N’
-ジフェニルキナクリドン(略称:DPQd)、ルブレン、2,8-ジ-tert-ブチ
ル-5,11-ビス(4-tert-ブチルフェニル)-6,12-ジフェニルテトラセ
ン(略称:TBRb)、ナイルレッド、5,12-ビス(1,1’-ビフェニル-4-イ
ル)-6,11-ジフェニルテトラセン(略称:BPT)、2-(2-{2-[4-(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}-6-メチル-4H-ピラン-4-イリデン)プロパンジニトリル(略称:DCM1)、2-{2-メチル-6-[2-(2,3,6,7-テトラヒドロ-1H,5H-ベンゾ[ij]キノリジン-9-イル)エテニル]-4H-ピラン-4-イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCM2)、N,N,N’,N’-テトラキス(4-メチルフェニル)テトラセン-5,11-ジアミン(略称:p-mPhTD)、7,14-ジフェニル-N,N,N’,N’-テトラキス(4-メチルフェニル)アセナフト[1,2-a]フルオランテン-3,10-ジアミン(略称:p-mPhAFD)、2-{2-イソプロピル-6-[2-(1,1,7,7-テトラメチル-2,3,6,7-テトラヒドロ-1H,5H-ベンゾ[ij]キノリジン-9-イル)エテニル]-4H-ピラン-4-イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTI)、2-{2-tert-ブチル-6-[2-(1,1,7,7-テトラメチル-2,3,6,7-テトラヒドロ-1H,5H-ベンゾ[ij]キノリジン-9-イル)エテニル]-4H-ピラン-4-イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTB)、2-(2,6-ビス{2-[4-(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}-4H-ピラン-4-イリデン)プロパンジニトリル(略称:BisDCM)、2-{2,6-ビス[2-(8-メトキシ-1,1,7,7-テトラメチル-2,3,6,7-テトラヒドロ-1H,5H-ベンゾ[ij]キノリジン-9-イル)エテニル]-4H-ピラン-4-イリデン}プロパンジニトリル(略称:BisDCJTM)、5,10,15,20-テトラフェニルビスベンゾ[5,6]インデノ[1,2,3-cd:1’,2’,3’-lm]ペリレンなどの蛍光性化合物が挙げられる。
以上のような構成を有する発光層113は、真空蒸着法での共蒸着や、混合溶液を用い
て、グラビア印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法、スピンコート法やディップ
コート法などを用いて作製することができる。
電子輸送層114は、電子輸送性を有する物質を含む層である。電子輸送性を有する物
質としては、例えば、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(I
I)(略称:BeBq)、ビス(2-メチル-8-キノリノラト)(4-フェニルフェ
ノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)、ビス(8-キノリノラト)亜鉛(
II)(略称:Znq)、ビス[2-(2-ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(I
I)(略称:ZnPBO)、ビス[2-(2-ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(I
I)(略称:ZnBTZ)などの金属錯体や、2-(4-ビフェニリル)-5-(4-t
ert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール(略称:PBD)、3-(4
-ビフェニリル)-4-フェニル-5-(4-tert-ブチルフェニル)-1,2,4
-トリアゾール(略称:TAZ)、1,3-ビス[5-(p-tert-ブチルフェニル
)-1,3,4-オキサジアゾール-2-イル]ベンゼン(略称:OXD-7)、9-[
4-(5-フェニル-1,3,4-オキサジアゾール-2-イル)フェニル]-9H-カ
ルバゾール(略称:CO11)、2,2’,2’’-(1,3,5-ベンゼントリイル)
トリス(1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、2-[3-(
ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]-1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール
(略称:mDBTBIm-II)などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物や、2-
[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(
略称:2mDBTPDBq-II)、2-[3’-(ジベンゾチオフェン-4-イル)ビ
フェニル-3-イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTBPDBq-
II)、2-[3’-(9H-カルバゾール-9-イル)ビフェニル-3-イル]ジベン
ゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mCzBPDBq)、4,6-ビス[3-(フェナ
ントレン-9-イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mPnP2Pm)、4,6-
ビス[3-(4-ジベンゾチエニル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mDBTP2
Pm-II)などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、3,5-ビス[3-(9H-
カルバゾール-9-イル)フェニル]ピリジン(略称:35DCzPPy)、1,3,5
-トリ[3-(3-ピリジル)フェニル]ベンゼン(略称:TmPyPB)などのピリジ
ン骨格を有する複素環化合物が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格を有する複素
環化合物やピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、
ジアジン(ピリミジンやピラジン)骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆
動電圧低減にも寄与する。
また、電子輸送層と発光層との間に電子キャリアの移動を制御する層を設けても良い。
これは上述したような電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質を少量添加し
た層であって、電子キャリアの移動を抑制することによって、キャリアバランスを調節す
ることが可能となる。このような構成は、発光層を電子が突き抜けてしまうことにより発
生する問題(例えば素子寿命の低下)の抑制に大きな効果を発揮する。
また、電子輸送層114と陰極102との間に、陰極102に接して電子注入層115
を設けてもよい。電子注入層115としては、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウ
ム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類
金属又はそれらの化合物を用いることができる。例えば、電子輸送性を有する物質からな
る層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたものを用い
ることができる。また、電子注入層115にエレクトライドを用いてもよい。エレクトラ
イドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した
物質等が挙げられる。なお、電子注入層115として、電子輸送性を有する物質からなる
層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたものを用いることにより、陰極1
02からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。
また、電子注入層115の代わりに電荷発生層116を設けても良い(図2(B))。
電荷発生層116は、電位をかけることによって当該層の陰極側に接する層に正孔を、陽
極側に接する層に電子を注入することができる層のことである。電荷発生層116には、
少なくともP型層117が含まれる。P型層117は、上述の正孔注入層111を構成す
ることができる材料として挙げた複合材料を用いて形成することが好ましい。またP型層
117は、複合材料を構成する材料として上述したアクセプタ性物質を含む膜と正孔輸送
材料を含む膜とを積層して構成しても良い。P型層117に電位をかけることによって、
電子輸送層114に電子が、陰極である陰極102に正孔が注入され、発光素子が動作す
る。この際、電子輸送層114の電荷発生層116に接する位置に、本発明の一態様の発
光素子用材料を含む層が存在することによって、発光素子の駆動時間の蓄積に伴う輝度低
下が抑制され、寿命の長い発光素子を得ることができる。
なお、電荷発生層116はP型層117の他に電子リレー層118及び電子注入バッフ
ァ層119のいずれか一又は両方がもうけられていることが好ましい。
電子リレー層118は少なくとも電子輸送性を有する物質を含み、電子注入バッファ層1
19とP型層117との相互作用を防いで電子をスムーズに受け渡す機能を有する。電子
リレー層118に含まれる電子輸送性を有する物質のLUMO準位は、P型層117にお
けるアクセプター性物質のLUMO準位と、電子輸送層114における電荷発生層116
に接する層に含まれる物質のLUMO準位との間であることが好ましい。電子リレー層1
18に用いられる電子輸送性を有する物質におけるLUMO準位の具体的なエネルギー準
位は-5.0eV以上、好ましくは-5.0eV以上-3.0eV以下とするとよい。な
お、電子リレー層118に用いられる電子輸送性を有する物質としてはフタロシアニン系
の材料又は金属-酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
電子注入バッファ層119には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およ
びこれらの化合物(アルカリ金属化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸
リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲ
ン化物、炭酸塩を含む)、または希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を
含む))等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
また、電子注入バッファ層119が、電子輸送性を有する物質とドナー性物質を含んで
形成される場合には、ドナー性物質として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金
属、およびこれらの化合物(アルカリ金属化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化
物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)、アルカリ土類金属化合物(酸化物
、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、または希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、
炭酸塩を含む))の他、テトラチアナフタセン(略称:TTN)、ニッケロセン、デカメ
チルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性を有する物質
としては、先に説明した電子輸送層114を構成する材料と同様の材料を用いて形成する
ことができる。
陰極102を形成する物質としては、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)
金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このよう
な陰極材料の具体例としては、リチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、
およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等の元素周
期表の第1族または第2族に属する元素、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi
)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む
合金等が挙げられる。しかしながら、陰極102と電子輸送層との間に、電子注入層を設
けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、ケイ素若しくは酸化
ケイ素を含有した酸化インジウム-酸化スズ等様々な導電性材料を陰極102として用い
ることができる。これら導電性材料は、真空蒸着法やスパッタリング法などの乾式法、イ
ンクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。また、ゾル-ゲ
ル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成して
もよい。
EL層103の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることが
できる。例えば、真空蒸着法やウェットプロセス法(スピンコート法、キャスト法、ダイ
コート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法(グラビア印
刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法等)、スプレーコート法、カーテンコート法
、ラングミュア・ブロジェット法など)など用いても構わない。
また上述した各電極または各層を異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
ここで、液滴吐出法を用いてEL層786を形成する方法について、図3を用いて説明
する。図3(A)乃至図3(D)は、EL層786の作製方法を説明する断面図である。
まず、平坦化絶縁膜770上に導電膜772が形成され、導電膜772の一部を覆うよ
うに絶縁膜730が形成される(図3(A)参照)。
次に、絶縁膜730の開口である導電膜772の露出部に、液滴吐出装置783より液
滴784を吐出し、組成物を含む層785を形成する。液滴784は、溶媒を含む組成物
であり、導電膜772上に付着する(図3(B)参照)。
なお、液滴784を吐出する工程を減圧下で行ってもよい。
次に、組成物を含む層785より溶媒を除去し、固化することによってEL層786を
形成する(図3(C)参照)。
なお、溶媒の除去方法としては、乾燥工程または加熱工程を行えばよい。
次に、EL層786上に導電膜788を形成し、発光素子782を形成する(図3(D
)参照)。
このようにEL層786を液滴吐出法で行うと、選択的に組成物を吐出することができ
るため、材料のロスを削減することができる。また、形状を加工するためのリソグラフィ
工程なども必要ないために工程も簡略化することができ、低コスト化が達成できる。
なお、上記説明した液滴吐出法とは、組成物の吐出口を有するノズル、あるいは1つ又
は複数のノズルを有するヘッド等の液滴を吐出する手段を有するものの総称とする。
次に、液滴吐出法に用いる液滴吐出装置について、図4を用いて説明する。図4は、液
滴吐出装置1400を説明する概念図である。
液滴吐出装置1400は、液滴吐出手段1403を有する。また、液滴吐出手段140
3は、ヘッド1405と、ヘッド1412と、ヘッド1416とを有する。
ヘッド1405、及びヘッド1412は制御手段1407に接続され、それがコンピュ
ータ1410で制御することにより予めプログラミングされたパターンに描画することが
できる。
また、描画するタイミングとしては、例えば、基板1402上に形成されたマーカー1
411を基準に行えば良い。あるいは、基板1402の外縁を基準にして基準点を確定さ
せても良い。ここでは、マーカー1411を撮像手段1404で検出し、画像処理手段1
409にてデジタル信号に変換したものをコンピュータ1410で認識して制御信号を発
生させて制御手段1407に送る。
撮像手段1404としては、電荷結合素子(CCD)や相補型金属-酸化物-半導体(
CMOS)を利用したイメージセンサなどを用いることができる。なお、基板1402上
に形成されるべきパターンの情報は記憶媒体1408に格納されたものであり、この情報
を基にして制御手段1407に制御信号を送り、液滴吐出手段1403の個々のヘッド1
405、ヘッド1412、ヘッド1416を個別に制御することができる。吐出する材料
は、材料供給源1413、材料供給源1414、材料供給源1415より配管を通してヘ
ッド1405、ヘッド1412、ヘッド1416にそれぞれ供給される。
ヘッド1405、ヘッド1412、ヘッド1416の内部は、点線1406が示すよう
に液状の材料を充填する空間と、吐出口であるノズルを有する構造となっている。図示し
ないが、ヘッド1412もヘッド1405と同様な内部構造を有する。ヘッド1405と
ヘッド1412のノズルを異なるサイズで設けると、異なる材料を異なる幅で同時に描画
することができる。一つのヘッドで、複数種の発光材料などをそれぞれ吐出し、描画する
ことができ、広領域に描画する場合は、スループットを向上させるため複数のノズルより
同材料を同時に吐出し、描画することができる。大型基板を用いる場合、ヘッド1405
、ヘッド1412、ヘッド1416は基板上を、図4中に示すX、Y、Zの矢印の方向に
自在に走査し、描画する領域を自由に設定することができ、同じパターンを一枚の基板に
複数描画することができる。
また、組成物を吐出する工程は、減圧下で行ってもよい。吐出時に基板を加熱しておい
てもよい。組成物を吐出後、乾燥と焼成の一方又は両方の工程を行う。乾燥と焼成の工程
は、両工程とも加熱処理の工程であるが、その目的、温度と時間が異なるものである。乾
燥の工程、焼成の工程は、常圧下又は減圧下で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱
炉などにより行う。なお、この加熱処理を行うタイミング、加熱処理の回数は特に限定さ
れない。乾燥と焼成の工程を良好に行うためには、そのときの温度は、基板の材質及び組
成物の性質に依存する。
以上のように、液滴吐出装置を用いてEL層786を作製することができる。
液滴吐出装置を用いてEL層786を作製する場合において、各種有機材料や有機無機ハ
ロゲンペロブスカイト類を溶媒に溶解または分散させた組成物として湿式法により形成す
る場合、種々の有機溶剤を用いて塗布用組成物とすることが出来る。前記組成物に用いる
ことが出来る有機溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラヒ
ドロフラン、ジオキサン、エタノール、メタノール、n-プロパノール、イソプロパノー
ル、n-ブタノール、t-ブタノール、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチ
ルホルムアミド、クロロホルム、メチレンクロライド、四塩化炭素、酢酸エチル、ヘキサ
ン、シクロヘキサン等種々の有機溶剤を用いることが出来る。特に、ベンゼン、トルエン
、キシレン、メシチレン等の低極性なベンゼン誘導体を用いることで、好適な濃度の溶液
を作ることが出来、また、インク中に含まれる材料が酸化などにより劣化することを防止
できるため好ましい。また、作製後の膜の均一性や膜厚の均一性などを考慮すると沸点が
100℃以上であることが好ましく、トルエン、キシレン、メシチレンが更に好ましい。
なお、上記構成は、他の実施の形態や本実施の形態中の他の構成と適宜組み合わせるこ
とが可能である。
続いて、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子(積層型素子ともいう)の態様
について、図2(C)を参照して説明する。この発光素子は、陽極と陰極との間に、複数
の発光ユニットを有する発光素子である。一つの発光ユニットは、図2(A)で示したE
L層103と同様な構成を有する。つまり、図2(A)又は図2(B)で示した発光素子
は、1つの発光ユニットを有する発光素子であり、図2(C)で示した発光素子は複数の
発光ユニットを有する発光素子であるということができる。
図2(C)において、陽極501と陰極502との間には、第1の発光ユニット511
と第2の発光ユニット512が積層されており、第1の発光ユニット511と第2の発光
ユニット512との間には電荷発生層513が設けられている。陽極501と陰極502
はそれぞれ図2(A)における陽極101と陰極102に相当し、図2(A)の説明で述
べたものと同じものを適用することができる。また、第1の発光ユニット511と第2の
発光ユニット512は同じ構成であっても異なる構成であってもよい。
電荷発生層513は、陽極501と陰極502に電圧を印加したときに、一方の発光ユ
ニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入する機能を有する。すなわち、
図2(C)において、電圧を印加した場合、電荷発生層513は、第1の発光ユニット5
11に電子を注入し、第2の発光ユニット512に正孔を注入するものであればよい。
電荷発生層513は、図2(B)にて説明した電荷発生層116と同様の構成で形成す
ることが好ましい。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸
送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。なお、発光ユ
ニットの陽極側の面が電荷発生層513に接している場合は、電荷発生層513が発光ユ
ニットの正孔注入層の役割も担うことができるため、発光ユニットは正孔注入層を設けな
くとも良い。
また、電荷発生層513に電子注入バッファ層119を設ける場合、当該層が陽極側の
発光ユニットにおける電子注入バッファ層の役割を担うため、当該発光ユニットには必ず
しも重ねて電子注入層を形成する必要はない。
図2(C)では、2つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、3つ以上
の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。この
ように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層513で仕切って配置すること
で、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な素子を実現でき
る。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光素子全体とし
て、所望の色の発光を得ることができる。例えば、2つの発光ユニットを形成し、第1の
発光ユニットでは青色の蛍光発光を、第2の発光ユニットでは緑色と赤色のりん光発光を
得ることによって、演色性の高い白色発光を得ることができる。また、3つの発光ユニッ
トを形成し、第1の発光ユニットで青色の蛍光発光を、第2の発光ユニットで黄色のりん
光発光を、第3の発光ユニットで青色の蛍光発光を得ることによって、非常に効率の高い
白色発光を得ることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1に記載の発光素子を用いた発光装置について説明する
本発明の一態様の発光装置について図5を用いて説明する。なお、図5(A)は、発光
装置を示す上面図、図5(B)は図5(A)をA-BおよびC-Dで切断した断面図であ
る。この発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部
(ソース線駆動回路)601、画素部602、駆動回路部(ゲート線駆動回路)603を
含んでいる。また、604は封止基板、605はシール材であり、シール材605で囲ま
れた内側は、空間607になっている。
なお、引き回し配線608はソース線駆動回路601及びゲート線駆動回路603に入
力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプ
リントサーキット)609からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号
等を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント
配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光
装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものと
する。
次に、断面構造について図5(B)を用いて説明する。素子基板610上には駆動回路
部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース線駆動回路601
と、画素部602中の一つの画素が示されている。
なお、ソース線駆動回路601はnチャネル型FET623とpチャネル型FET62
4とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路は、種々のCMOS回路
、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板
上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を
基板上ではなく外部に形成することもできる。
また、画素部602はスイッチング用FET611と、電流制御用FET612とその
ドレインに電気的に接続された陽極613とを含む複数の画素により形成されているが、
これに限定されず、3つ以上のFETと、容量素子とを組み合わせた画素部としてもよい
FETに用いる半導体の種類及び結晶性については特に限定されず、非晶質半導体を用
いてもよいし、結晶性半導体を用いてもよい。FETに用いる半導体の例としては、第1
3族半導体、第14族半導体、半導体、化合物半導体、酸化物半導体、有機半導体材料を
用いることができるが、特に、酸化物半導体を用いると好ましい。該酸化物半導体として
は、例えば、In-Ga酸化物、In-M-Zn酸化物(Mは、Al、Ga、Y、Zr、
La、Ce、またはNd)等が挙げられる。なお、エネルギーギャップが2eV以上、好
ましくは2.5eV以上、さらに好ましくは3eV以上の酸化物半導体材料を用いること
で、トランジスタのオフ電流を低減することができるため、好ましい構成である。
なお、陽極613の端部を覆って絶縁物614が形成されている。ここでは、ポジ型の
感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成することができる。
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物614の上端部または下端部に曲率を有
する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物614の材料としてポジ型の感光性ア
クリルを用いた場合、絶縁物614の上端部のみに曲率半径(0.2μm乃至3μm)を
有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物614として、ネガ型の感光性樹脂
、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用することができる。
陽極613上には、EL層616及び陰極617がそれぞれ形成されている。これらは
それぞれ図2(A)で説明した陽極101、EL層103及び陰極102又は図2(C)
で説明した陽極501、EL層(第1の発光ユニット511、電荷発生層513および第
2の発光ユニット512)及び陰極502に相当する。
さらにシール材605で封止基板604を素子基板610と貼り合わせることにより、
素子基板610、封止基板604、およびシール材605で囲まれた空間607に発光素
子618が備えられた構造になっている。なお、空間607には、充填材が充填されてお
り、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材605で充填され
る場合もある。封止基板には凹部を形成し、そこに乾燥材を設けると水分の影響による劣
化を抑制することができ、好ましい構成である。
シール材605にはエポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。また、こ
れらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、素子
基板610及び封止基板604に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(
Fiber Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライ
ド)、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
例えば、本明細書等において、様々な基板を用いて、トランジスタや発光素子を形成す
ることが出来る。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板の一例と
しては、半導体基板(例えば単結晶基板又はシリコン基板)、SOI基板、ガラス基板、
石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル
・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性
基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラ
ス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソ
ーダライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一
例としては、以下のものがあげられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)
、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表され
るプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の合成樹脂などがある。また
は、一例としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリプロピレン、ポリエ
ステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポ
リアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。
特に、半導体基板、単結晶基板、又はSOI基板などを用いてトランジスタを製造するこ
とによって、特性、サイズ、又は形状などのばらつきが少なく、電流能力が高く、サイズ
の小さいトランジスタを製造することができる。このようなトランジスタによって回路を
構成すると、回路の低消費電力化、又は回路の高集積化を図ることができる。
また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタや発光素子
を形成してもよい。または、基板とトランジスタの間や、基板と発光素子の間に剥離層を
設けてもよい。剥離層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板よ
り分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、トランジスタは耐熱
性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。なお、上述の剥離層には、例えば、タング
ステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層構造の構成や、基板上にポリイミド等の有機
樹脂膜が形成された構成等を用いることができる。
つまり、ある基板を用いてトランジスタや発光素子を形成し、その後、別の基板にトラン
ジスタや発光素子を転置し、当該基板上にトランジスタや発光素子を配置してもよい。ト
ランジスタや発光素子が転置される基板の一例としては、上述したトランジスタを形成す
ることが可能な基板に加え、紙基板、セロファン基板、アラミドフィルム基板、ポリイミ
ドフィルム基板、石材基板、木材基板、布基板(天然繊維(絹、綿、麻)、合成繊維(ナ
イロン、ポリウレタン、ポリエステル)若しくは再生繊維(アセテート、キュプラ、レー
ヨン、再生ポリエステル)などを含む)、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの
基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジス
タの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、又は薄型化を図ることができ
る。
図6には白色発光を呈する発光素子を形成し、着色層(カラーフィルタ)等を設けるこ
とによってフルカラー化した発光装置の例を示す。図6(A)には基板1001、下地絶
縁膜1002、ゲート絶縁膜1003、ゲート電極1006、1007、1008、第1
の層間絶縁膜1020、第2の層間絶縁膜1021、周辺部1042、画素部1040、
駆動回路部1041、発光素子の陽極1024W、1024R、1024G、1024B
、隔壁1025、EL層1028、発光素子の陰極1029、封止基板1031、シール
材1032などが図示されている。
また、図6(A)では着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青
色の着色層1034B)は透明な基材1033に設けている。また、黒色層(ブラックマ
トリックス)1035をさらに設けても良い。着色層及び黒色層が設けられた透明な基材
1033は、位置合わせし、基板1001に固定する。なお、着色層、及び黒色層は、オ
ーバーコート層で覆われている。また、図6(A)においては、光が着色層を透過せずに
外部へと出る発光層と、各色の着色層を透過して外部に光が出る発光層とがあり、着色層
を透過しない光は白、着色層を透過する光は赤、青、緑となることから、4色の画素で映
像を表現することができる。
図6(B)では着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着
色層1034B)をゲート絶縁膜1003と第1の層間絶縁膜1020との間に形成する
例を示した。このように、着色層は基板1001と封止基板1031の間に設けられてい
ても良い。
また、以上に説明した発光装置では、FETが形成されている基板1001側に光を取
り出す構造(ボトムエミッション型)の発光装置としたが、封止基板1031側に発光を
取り出す構造(トップエミッション型)の発光装置としても良い。トップエミッション型
の発光装置の断面図を図7に示す。この場合、基板1001は光を通さない基板を用いる
ことができる。FETと発光素子の陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、ボトム
エミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、第3の層間絶縁膜1037を電極
1022を覆って形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。第3の層間
絶縁膜1037は第2の層間絶縁膜と同様の材料の他、他の様々な材料を用いて形成する
ことができる。
発光素子の陽極1024W、1024R、1024G、1024Bはここでは陽極とす
るが、陰極であっても構わない。また、図7のようなトップエミッション型の発光装置で
ある場合、陽極を反射電極とすることが好ましい。EL層1028の構成は、図2(A)
のEL層103または図2(C)のEL層(第1の発光ユニット511、第2の発光ユニ
ット512および電荷発生層513)として説明したような構成とし、且つ、白色の発光
が得られるような素子構造とする。
図7のようなトップエミッションの構造では着色層(赤色の着色層1034R、緑色の
着色層1034G、青色の着色層1034B)を設けた封止基板1031で封止を行うこ
とができる。封止基板1031には画素と画素との間に位置するように黒色層(ブラック
マトリックス)1035を設けても良い。着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色
層1034G、青色の着色層1034B)や黒色層はオーバーコート層によって覆われて
いても良い。なお封止基板1031は透光性を有する基板を用いることとする。
また、ここでは赤、緑、青、白の4色でフルカラー表示を行う例を示したが特に限定さ
れず、赤、緑、青の3色や赤、緑、青、黄の4色でフルカラー表示を行ってもよい。
図8には本発明の一態様であるパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図8(
A)は、発光装置を示す斜視図、図8(B)は図8(A)をX-Yで切断した断面図であ
る。図8において、基板951上には、電極952と電極956との間にはEL層955
が設けられている。電極952の端部は絶縁層953で覆われている。そして、絶縁層9
53上には隔壁層954が設けられている。隔壁層954の側壁は、基板面に近くなるに
伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり
、隔壁層954の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺(絶縁層953の面方向と同様
の方向を向き、絶縁層953と接する辺)の方が上辺(絶縁層953の面方向と同様の方
向を向き、絶縁層953と接しない辺)よりも短い。このように、隔壁層954を設ける
ことで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。
以上、説明した発光装置は、マトリクス状に配置された多数の微小な発光素子を、画素
部に形成されたFETでそれぞれ制御することが可能であるため、画像の表現を行う表示
装置として好適に利用できる発光装置である。
≪照明装置≫
本発明の一態様である照明装置を図9を参照しながら説明する。図9(B)は照明装置
の上面図、図9(A)は図9(B)におけるe-f断面図である。
当該照明装置は、支持体である透光性を有する基板400上に、陽極401が形成され
ている。陽極401は図2(A)、(B)の陽極101に相当する。陽極401側から発
光を取り出す場合、陽極401は透光性を有する材料により形成する。
陰極404に電圧を供給するためのパッド412が基板400上に形成される。
陽極401上にはEL層403が形成されている。EL層403は図2(A)、(B)
のEL層103などに相当する。なお、これらの構成については当該記載を参照されたい
EL層403を覆って陰極404を形成する。陰極404は図2(A)の陰極102に
相当する。発光を陽極401側から取り出す場合、陰極404は反射率の高い材料を含ん
で形成される。陰極404はパッド412と接続することによって、電圧が供給される。
陽極401、EL層403及び陰極404によって発光素子が形成される。当該発光素
子を、シール材405、406を用いて封止基板407を固着し、封止することによって
照明装置が完成する。シール材405、406はどちらか一方でもかまわない。また、内
側のシール材406(図9(B)では図示せず)には乾燥剤を混ぜることもでき、これに
より、水分を吸着することができ、信頼性の向上につながる。
また、パッド412と陽極401の一部をシール材405、406の外に伸張して設け
ることによって、外部入力端子とすることができる。また、その上にコンバータなどを搭
載したICチップ420などを設けても良い。
≪電子機器≫
本発明の一態様である電子機器の例について説明する。電子機器として、例えば、テレ
ビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモ
ニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(
携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パ
チンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を以下に示す
図10(A)は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体71
01に表示部7103が組み込まれている。また、ここでは、スタンド7105により筐
体7101を支持した構成を示している。表示部7103により、映像を表示することが
可能であり、表示部7103は、発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。
テレビジョン装置の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作
機7110により行うことができる。リモコン操作機7110が備える操作キー7109
により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7103に表示される映像を
操作することができる。また、リモコン操作機7110に、当該リモコン操作機7110
から出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般
のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信
ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向(送信者
と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
図10(B1)はコンピュータであり、本体7201、筐体7202、表示部7203、
キーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含
む。なお、このコンピュータは、発光素子をマトリクス状に配列して表示部7203に用
いることにより作製される。図10(B1)のコンピュータは、図10(B2)のような
形態であっても良い。図10(B2)のコンピュータは、キーボード7204、ポインテ
ィングデバイス7206の代わりに第2の表示部7210が設けられている。第2の表示
部7210はタッチパネル式となっており、第2の表示部7210に表示された入力用の
表示を指や専用のペンで操作することによって入力を行うことができる。また、第2の表
示部7210は入力用表示だけでなく、その他の画像を表示することも可能である。また
表示部7203もタッチパネルであっても良い。二つの画面がヒンジで接続されているこ
とによって、収納や運搬をする際に画面を傷つける、破損するなどのトラブルの発生も防
止することができる。
図10(C)(D)は、携帯情報端末の一例を示している。携帯情報端末は、筐体740
1に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、
スピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯情報端末は、発光素子
をマトリクス状に配列して作製された表示部7402を有している。
図10(C)及び(D)に示す携帯情報端末は、表示部7402を指などで触れることで
、情報を入力することができる構成とすることもできる。この場合、電話を掛ける、或い
はメールを作成するなどの操作は、表示部7402を指などで触れることにより行うこと
ができる。
表示部7402の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする表
示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示
モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部7402を文字の入力を
主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合
、表示部7402の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好
ましい。
また、携帯電話機内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検
出装置を設けることで、携帯電話機の向き(縦か横か)を判断して、表示部7402の画
面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
また、画面モードの切り替えは、表示部7402を触れること、又は筐体7401の操作
ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種類に
よって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画の
データであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
また、入力モードにおいて、表示部7402の光センサで検出される信号を検知し、表示
部7402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モード
から表示モードに切り替えるように制御してもよい。
表示部7402は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部74
02に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。ま
た、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光
源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
なお、上記電子機器は、本明細書中に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる
また、表示部に本発明の一態様の発光素子を用いることが好ましい。当該発光素子は発光
効率が良好な発光素子とすることが可能である。また、駆動電圧の小さい発光素子とする
ことが可能である。このため、本発明の一態様の発光素子を含む電子機器は消費電力の小
さい電子機器とすることができる。
図11は、発光素子をバックライトに適用した液晶表示装置の一例である。図11に示
した液晶表示装置は、筐体901、液晶層902、バックライトユニット903、筐体9
04を有し、液晶層902は、ドライバIC905と接続されている。バックライトユニ
ット903には、発光素子が用いられおり、端子906により、電流が供給されている。
発光素子には本発明の一態様の発光素子を用いることが好ましく、当該発光素子を液晶
表示装置のバックライトに適用することにより、消費電力の低減されたバックライトが得
られる。
図12は、本発明の一態様である電気スタンドの例である。図12に示す電気スタンド
は、筐体2001と、光源2002を有し、光源2002として発光素子を用いた照明装
置が用いられている。
図13は、室内の照明装置3001の例である。当該照明装置3001には本発明の一
態様の発光素子を用いることが好ましい。
本発明の一態様である自動車を図14に示す。当該自動車はフロントガラスやダッシュ
ボードに発光素子が搭載されている。表示領域5000乃至表示領域5005は発光素子
を用いて設けられた表示領域である。本発明の一態様の発光素子を用いることが好ましく
、これにより表示領域5000乃至表示領域5005は消費電力を抑えられるため、車載
に好適である。
表示領域5000と表示領域5001は、自動車のフロントガラスに設けられた、発光
素子を用いる表示装置である。この発光素子を、第1の電極と第2の電極を透光性を有す
る電極で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示
装置とすることができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラスに設
置したとしても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のための
トランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや、酸化物
半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。
表示領域5002はピラー部分に設けられた発光素子を用いる表示装置である。表示領
域5002には、車体に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、ピラー
で遮られた視界を補完することができる。また、同様に、ダッシュボード部分に設けられ
た表示領域5003は車体によって遮られた視界を、自動車の外側に設けられた撮像手段
からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。見えな
い部分を補完するように映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行う
ことができる。
表示領域5004や表示領域5005はナビゲーション情報、速度計や回転数、走行距
離、給油量、ギア状態、空調の設定など、その他様々な情報を提供することができる。表
示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更することができる。な
お、これら情報は表示領域5000乃至表示領域5003にも設けることができる。また
、表示領域5000乃至表示領域5005は照明装置として用いることも可能である。
図15(A)及び図15(B)は2つ折り可能なタブレット型端末の一例である。図1
5(A)は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体9630、表示部9631a
、表示部9631b、表示モード切り替えスイッチ9034、電源スイッチ9035、省
電力モード切り替えスイッチ9036、留め具9033、操作スイッチ9038、を有す
る。なお、当該タブレット端末は、本発明の一態様の発光素子を備えた発光装置を表示部
9631a、表示部9631bの一方又は両方に用いることにより作製される。
表示部9631aは、一部をタッチパネル領域9632aとすることができ、表示され
た操作キー9637にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部963
1aにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域
がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部963
1aの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部96
31aの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部9631bを表示
画面として用いることができる。
また、表示部9631bにおいても表示部9631aと同様に、表示部9631bの一
部をタッチパネル領域9632bとすることができる。また、タッチパネルのキーボード
表示切り替えボタン9639が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで
表示部9631bにキーボードボタンを表示することができる。
また、タッチパネル領域9632aとタッチパネル領域9632bに対して同時にタッ
チ入力することもできる。
また、表示モード切り替えスイッチ9034は、縦表示または横表示などの表示の向き
を切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替え
スイッチ9036は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外
光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光セ
ンサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置
を内蔵させてもよい。
また、図15(A)では表示部9631bと表示部9631aの表示面積が同じ例を示
しているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表
示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネ
ルとしてもよい。
図15(B)は、閉じた状態であり、本実施の形態におけるタブレット型端末では、筐
体9630、太陽電池9633、充放電制御回路9634、バッテリー9635、DCD
Cコンバータ9636を備える例を示す。なお、図15(B)では充放電制御回路963
4の一例としてバッテリー9635、DCDCコンバータ9636を有する構成について
示している。
なお、タブレット型端末は2つ折り可能なため、未使用時に筐体9630を閉じた状態
にすることができる。従って、表示部9631a、表示部9631bを保護できるため、
耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
また、この他にも図15(A)及び図15(B)に示したタブレット型端末は、様々な
情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻な
どを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ
入力機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を有する
ことができる。
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池9633によって、電力をタッチパネル
、表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池9633は
、筐体9630の一面または二面に設けられていると効率的なバッテリー9635の充電
を行う構成とすることができるため好適である。
また、図15(B)に示す充放電制御回路9634の構成、及び動作について図15(
C)にブロック図を示し説明する。図15(C)には、太陽電池9633、バッテリー9
635、DCDCコンバータ9636、コンバータ9638、スイッチSW1乃至SW3
、表示部9631について示しており、バッテリー9635、DCDCコンバータ963
6、コンバータ9638、スイッチSW1乃至SW3が、図11(B)に示す充放電制御
回路9634に対応する箇所となる。
まず外光により太陽電池9633により発電がされる場合の動作の例について説明する
。太陽電池で発電した電力は、バッテリー9635を充電するための電圧となるようDC
DCコンバータ9636で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部9631の動作に
太陽電池9633で充電された電力が用いられる際にはスイッチSW1をオンにし、コン
バータ9638で表示部9631に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また
、表示部9631での表示を行わない際には、SW1をオフにし、SW2をオンにしてバ
ッテリー9635の充電を行う構成とすればよい。
なお、太陽電池9633については、発電手段の一例として示したが、発電手段は特に
限定されず、圧電素子(ピエゾ素子)や熱電変換素子(ペルティエ素子)などの他の発電
手段によってバッテリー9635の充電を行う構成であってもよい。無線(非接触)で電
力を送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて
行う構成としてもよく、発電手段を有さなくとも良い。
また、上記表示部9631を具備していれば、図15に示した形状のタブレット型端末に
限定されない。
また、図16(A)~(C)に、折りたたみ可能な携帯情報端末9310を示す。図16
(A)に展開した状態の携帯情報端末9310を示す。図16(B)に展開した状態又は
折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末9310を示す。
図16(C)に折りたたんだ状態の携帯情報端末9310を示す。携帯情報端末9310
は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域
により表示の一覧性に優れる。
表示パネル9311はヒンジ9313によって連結された3つの筐体9315に支持され
ている。なお、表示パネル9311は、タッチセンサ(入力装置)を搭載したタッチパネ
ル(入出力装置)であってもよい。また、表示パネル9311は、ヒンジ9313を介し
て2つの筐体9315間を屈曲させることにより、携帯情報端末9310を展開した状態
から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様の発光装置を
表示パネル9311に用いることができる。表示パネル9311における表示領域931
2は折りたたんだ状態の携帯情報端末9310の側面に位置する表示領域である。表示領
域9312には、情報アイコンや使用頻度の高いアプリやプログラムのショートカットな
どを表示させることができ、情報の確認やアプリなどの起動をスムーズに行うことができ
る。
≪合成例1≫
本実施例では、本発明の一態様の発光素子用材料の合成方法について詳しく説明する。本
実施例では、イリジウムを中心金属とし、正孔輸送性を有する第1の骨格と、発光性を有
する第2の骨格と、を有する配位子を有する有機金属錯体である、[2-{(9H-カル
バゾール-9-イル)-2-ピリジニル-κN}フェニル-κC]ビス[2-(2-ピリ
ジニル-κN)フェニル-κC]イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)(C
zppy)])の合成例を具体的に例示する。[Ir(ppy)(Czppy)]の構
造を以下に示す。
なお、上記[Ir(ppy)(Czppy)]において、カルバゾール骨格が正孔輸送
性を有する第1の骨格に相当し、2-ピリジルフェニル骨格が発光性を有する第2の骨格
に相当する。
<ステップ1:4-クロロ-2-フェニルピリジンの合成>
まず、2,4-ジクロロピリジン12g、フェニルボロン酸9.9g、炭酸カリウム34
g、DME400mL、水240mLを、還流管を付けた三口フラスコに入れ、フラスコ
内を窒素置換した。さらにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.
94gを加え、マイクロ波(2.45GHz、400W)を2時間照射した。反応後、酢
酸エチルによる抽出を行った。その後、ジクロロメタンを展開溶媒としたシリカゲルカラ
ムクロマトグライフィーにて精製することにより、目的物を12g(収率80%、黄色油
状物)得た。ステップ1の合成スキームを下記(a-1)に示す。
<ステップ2:9-(2-フェニルピリジン-4-イル)-9H-カルバゾール(略称:
HCzppy)の合成>
次に、上記ステップ1で得た4-クロロ-2-フェニルピリジン12g、9H-カルバゾ
ール13g、ナトリウム-tert-ブトキシド(略称:tert-BuONa)11g
を、還流管を付けた三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。さらにトルエン2
80mL、トリ-tert-ブチルホスフィン1.3g、トリス(ジベンジリデンアセト
ン)ジパラジウム(0)(略称:Pd(dba))3.0gを加え、120℃にて5
時間加熱攪拌した。得られた反応物をろ過し、ろ液の溶媒を留去し、ジクロロメタン:ヘ
キサン=1:1を展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグライフィーにて精製するこ
とにより、目的物を11g(収率53%、黄色油状物)得た。ステップ2の合成スキーム
を下記(a-2)に示す。
<ステップ3:[Ir(ppy)(Czppy)]の合成>
次に、ジ-μ-クロロ-テトラキス{2-[2-ピリジニル-κN]フェニル-κC}ジ
イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)Cl]) 2.8gとジクロロメタ
ン200mLを三口フラスコに入れフラスコ内を窒素置換した。ここに、銀トリフラート
2.0gとメタノール40mLの混合液を滴下し、室温にて20時間攪拌した。得られた
混合物を、セライトを通した後、濃縮し、固体を得た。
この固体に上記ステップ2で得たHCzppy2.2g、2-エトキシエタノール(略称
:2-EE)50mL、N,N-ジメチルホルムアミド(略称:DMF)50mLを加え
、窒素雰囲気下にて17時間還流させた。得られた混合物を濃縮し、ジクロロメタン:ヘ
キサン=1:1から徐々にヘキサンの割合を減らして最終的にジクロロメタンのみを展開
溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグライフィーにて精製した。その後、さらにクロロ
ホルム:ヘキサン=3:2を展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグライフィーにて
精製した。得られた溶液を濃縮し、ジクロロメタンとメタノールの混合溶媒にて再結晶す
ることにより、本発明の一態様である有機金属錯体、[Ir(ppy)(Czppy)
]を橙色固体として得た(収率:19%)。
得られた橙色固体0.52gを、トレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華
精製条件は、圧力2.6Paにて、アルゴン流量5mL/min、300℃で固体を加熱
した。昇華精製後、目的物の橙色固体を収率74%で得た。ステップ3の合成スキームを
下記(a-3)に示す。
なお、上記ステップ3で得られた橙色固体の核磁気共鳴分光法(H-NMR)による分
析結果を下記に示す。また、H-NMRチャートを図17に示す。この結果から、本合
成例において、上述の構造式(100)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、
[Ir(ppy)(Czppy)]が得られたことがわかった。
H-NMR.δ(CDCl):6.85-6.98(m,11H)、7.20(dd
,1H)、7.32-7.35(t,2H)、7.42-7.45(t,2H)、7.5
9-7.65(m,6H)、7.67(d,1H)、7.70-7.72(t,3H)、
7.92(dd,2H)、8.13-8.16(t,3H)。
次に、[Ir(ppy)(Czppy)]のジクロロメタン脱酸素溶液の紫外可視吸収
スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸
収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い
、ジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行っ
た。また、発光スペクトルの測定には、絶対PL量子収率測定装置((株)浜松ホトニク
ス製 C11347-01)を用い、グローブボックス((株)ブライト製 LABst
arM13(1250/780)にて、窒素雰囲気下でジクロロメタン脱酸素溶液(0.
010mmol/L)を石英セルに入れ、密栓し、室温で測定を行った。
得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図18に示す。横軸は波長、縦
軸は吸収強度および発光強度を表す。また、図18において2本の実線が示されているが
、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。図18に
示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石英セルに入
れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収
スペクトルを差し引いた結果を示している。
図18に示す通り、本発明の一態様である有機金属錯体、[Ir(ppy)(Czpp
y)]は、537nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄緑色の発
光が観測された。
≪合成例2≫
本実施例では、本発明の一態様の発光素子用材料の合成方法について詳しく説明する。本
実施例では、イリジウムを中心金属とし、正孔輸送性を有する第1の骨格と、発光性を有
する第2の骨格と、を有する配位子を有する有機金属錯体である、ビス[2-{4-(9
H-カルバゾール-9-イル)-2-ピリジニル-κN}フェニル-κC][2-(2-
ピリジニル-κN)フェニル-κC]イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)(
Czppy)])の合成例を具体的に例示する。[Ir(ppy)(Czppy)
の構造を以下に示す。
なお、上記[Ir(ppy)(Czppy)]において、カルバゾール骨格が正孔輸送
性を有する第1の骨格に相当し、2-ピリジルフェニル骨格が発光性を有する第2の骨格
に相当する。
<ステップ1:ジ-μ-クロロ-テトラキス[4-(9H-カルバゾール-9-イル)-
2-ピリジニル-κN)フェニル-κC]ジイリジウム(III)(略称:[Ir(Cz
ppy)Cl])の合成>
まず、HCzppy6.1g、塩化イリジウム(III)水和物2.9g、2-エトキシ
エタノール90mL、水30mLを、還流管を付けた丸底フラスコに入れ、アルゴンバブ
リングをしながらマイクロ波(2.45GHz、200W)を2時間照射した。得られた
混合物をろ過し、メタノールにて洗浄することにより、目的物を6.3g(収率76%、
黄色固体)得た。また、ステップ1の合成スキームを下記(b-1)に示す。
<ステップ2:[Ir(ppy)(Czppy)]の合成>
次に、上記ステップ1で得た[Ir(Czppy)Cl]、4.3gとジクロロメタ
ン(略称:DCM)250mLを三口フラスコに入れフラスコ内を窒素置換した。ここに
、銀トリフラート1.9gとイソプロパノール40mLの混合液を滴下し、室温にて20
時間攪拌した。得られた混合物を、セライトを通した後、濃縮し、固体を得た。この固体
に2-フェニルピリジン(略称:Hppy)1.6g、2-エトキシエタノール50mL
、N,N-ジメチルホルムアミド(略称:DMF)50mLを加え、窒素雰囲気下にて1
7時間還流させた。
得られた混合物を濃縮し、ジクロロメタン:ヘキサン=1:1を展開溶媒としたシリカゲ
ルカラムクロマトグライフィーにて精製した。さらにクロロホルム:ヘキサン=3:2を
展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグライフィーにて精製した。得られた溶液を濃
縮し、ジクロロメタンとメタノールにて再結晶することにより、[Ir(ppy)(Cz
ppy)]を橙色固体として得た(収率:7%)。また、ステップ2の合成スキームを
下記(b-2)に示す。
なお、上記ステップ2で得られた橙色固体の核磁気共鳴分光法(H-NMR)による分
析結果を下記に示す。また、H-NMRチャートを図19に示す。この結果から、本合
成例2において、上述の構造式(101)で表される本発明の一態様である有機金属錯体
、[Ir(ppy)(Czppy)]が得られたことがわかった。
H-NMR.δ(CDCl):6.82-6.96(m,9H)、7.04-7.
07(t,1H)、7.29-7.37(m,6H)、7.42-7.46(m,4H)
、7.67-7.74(m,8H)、7.80(d,1H)、7.83(d,1H)、7
.93(d,1H)、7.98(d,1H)、8.12-8.15(ms,4H)、8.
23-8.25(ms,2H)。
次に、[Ir(ppy)(Czppy)]のジクロロメタン脱酸素溶液の紫外可視吸収
スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸
収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い
、ジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行っ
た。また、発光スペクトルの測定には、絶対PL量子収率測定装置((株)浜松ホトニク
ス製 C11347-01)を用い、グローブボックス((株)ブライト製 LABst
arM13(1250/780)にて、窒素雰囲気下でジクロロメタン脱酸素溶液(0.
010mmol/L)を石英セルに入れ、密栓し、室温で測定を行った。
得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図20に示す。横軸は波長、縦
軸は吸収強度および発光強度を表す。また、図20において2本の実線が示されているが
、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。図20に
示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石英セルに入
れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収
スペクトルを差し引いた結果を示している。
図20に示す通り、本発明の一様態である有機金属錯体、[Ir(ppy)(Czppy
]は、530nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄緑色の発
光が観測された。
本実施例では、本発明の一態様である発光素子として、実施例1で説明した[2-{(9
H-カルバゾール-9-イル)-2-ピリジニル-κN}フェニル-κC]ビス[2-(
2-ピリジニル-κN)フェニル-κC]イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy
(Czppy)])(構造式(100))を発光層のゲスト材料として用いた発光素
子1、実施例2で説明した[Ir(ppy)(Czppy)](構造式(101))を
発光層のゲスト材料として用いた発光素子2、また、トリス(2-フェニルピリジナト-
N,C2’)イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)])を発光層のゲスト材
料として用いた比較発光素子1、についてこれらの素子構造、作製方法およびその特性に
ついて説明する。なお、本実施例で用いる発光素子の素子構造を図21に示し、具体的な
構成について表1に示す。また、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
≪発光素子の作製≫
本実施例で示す発光素子は、図21に示すように基板1900上に形成された陽極901
上に正孔注入層1911、正孔輸送層1912、発光層1913、電子輸送層1914、
電子注入層1915が順次積層され、電子注入層1915上に陰極1903が積層された
構造を有する。
まず、基板1900上に陽極1901を形成した。電極面積は、4mm(2mm×2m
m)とした。また、基板1900には、ガラス基板を用いた。また、陽極1901は、酸
化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITO)をスパッタリング法により、70nmの膜厚
で成膜して形成した。
ここで、前処理として、基板の表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオ
ゾン処理を370秒行った。その後、10-4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装
置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で60分間の真空焼成を
行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、陽極1901上に正孔注入層1911を形成した。正孔注入層1911は、真空蒸
着装置内を10-4Paに減圧した後、1,3,5-トリ(ジベンゾチオフェン-4-イ
ル)ベンゼン(略称:DBT3P-II)と酸化モリブデンとを、DBT3P-II:酸
化モリブデン=4:2(重量比)とし、膜厚が60nmとなるように共蒸着して形成した
次に、正孔注入層1911上に正孔輸送層1912を形成した。正孔輸送層1912は、
9-フェニル-9H-3-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)カルバゾー
ル(略称:PCCP)を用い、膜厚が20nmになるように蒸着して形成した。
次に、正孔輸送層1912上に発光層1913を形成した。
発光層1913は、発光素子1の場合は、ホスト材料として9-[3-(4,6-ジフェ
ニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)フェニル]-9’-フェニル-2,3’-ビ
-9H-カルバゾール(略称:mPCCzPTzn-02)を用い、アシスト材料として
PCCP、ゲスト材料(燐光材料)として[Ir(ppy)(Czppy)]を用い、
重量比がmPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)(Czppy)]=
0.5:0.5:0.10(重量比)となるように共蒸着した。なお、膜厚は、20nm
の膜厚とした。さらに、mPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)(C
zppy)]=0.8:0.2:0.10(重量比)となるように共蒸着した。なお、膜
厚は、20nmとした。従って、発光層1913は、膜厚40nmの積層構造を有する。
発光層1913は、発光素子2の場合は、ホスト材料としてmPCCzPTzn-02を
用い、アシスト材料としてPCCP、ゲスト材料(燐光材料)として[Ir(ppy)(
Czppy)]を用い、重量比がmPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(pp
y)(Czppy)]=0.5:0.5:0.10(重量比)となるように共蒸着した
。なお、膜厚は、20nmの膜厚とした。さらに、mPCCzPTzn-02:PCCP
:[Ir(ppy)(Czppy)]=0.8:0.2:0.1(重量比)となるよう
に共蒸着した。なお、膜厚は、20nmとした。従って、発光層1913は、膜厚40n
mの積層構造を有する。
発光層1913は、比較発光素子1の場合は、ホスト材料としてmPCCzPTzn-0
2を用い、アシスト材料としてPCCP、ゲスト材料(燐光材料)として[Ir(ppy
]を用い、重量比がmPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)]=
0.5:0.5:0.10(重量比)となるように共蒸着した。なお、膜厚は、20nm
とした。さらに、mPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)]=0.8
:0.2:0.1(重量比)となるように共蒸着した。なお、膜厚は、20nmとした。
従って、発光層1913は、膜厚40nmの積層構造を有する。
次に、発光層1913上に電子輸送層1914を形成した。電子輸送層1914は、mP
CCzPTzn-02の膜厚が15nm、バソフェナントロリン(略称:Bphen)の
膜厚が10nmとなるように順次蒸着して形成した。
次に、電子輸送層1914上に電子注入層1915を形成した。電子注入層1915は、
フッ化リチウム(LiF)を用い、膜厚が1nmになるように蒸着して形成した。
次に、電子注入層1915上に陰極1903を形成した。陰極1903は、アルミニウム
を蒸着法により、膜厚が200nmとなるように形成した。
以上の工程により、基板1900上に一対の電極間にEL層を挟んでなる発光素子を形成
した。なお、上記工程で説明した正孔注入層1911、正孔輸送層1912、発光層19
13、電子輸送層1914、電子注入層1915は、本発明の一態様におけるEL層を構
成する機能層である。また、上述した作製方法における蒸着工程では、全て抵抗加熱法に
よる蒸着法を用いた。
また、上記に示すように作製した発光素子は、別の基板(図示せず)により封止される。
なお、当該基板を用いた封止の際は、窒素雰囲気のグローブボックス内において、封止材
を用いて別の基板を基板1900上に固定し、シール材を基板1900上に形成された発
光素子の周囲に塗布し、封止時に365nmの紫外光を6J/cm照射し、80℃にて
1時間熱処理することにより行った。
≪発光素子の動作特性≫
作製した各発光素子(発光素子1、発光素子2、および比較発光素子1)の動作特性につ
いて測定した。なお、測定は室温で行った。また、結果を図22~図25に示す。
これらの結果より、本発明の一態様である発光素子(発光素子1、発光素子2、および比
較発光素子1)は、良好な電流効率と高い外部量子効率を示していることがわかる。また
、1000cd/m付近における各発光素子の主な初期特性値を以下の表2に示す。
また、発光素子1、発光素子2、および比較発光素子1に2.5mA/cmの電流密度
で電流を流した際の発光スペクトルを、図26に示す。図26に示す通り、発光素子1の
発光スペクトルは531nm付近にピークを有しており、発光層1913に含まれる有機
金属錯体、[Ir(ppy)(Czppy)]の発光に由来していることが示唆される
。また、発光素子2の発光スペクトルは531nm付近にピークを有しており、発光層1
913に含まれる有機金属錯体、[Ir(ppy)(Czppy)]の発光に由来して
いることが示唆される。また、比較発光素子1の発光スペクトルは517nm付近にピー
クを有しており、発光層1913に含まれる有機金属錯体、[Ir(ppy)]の発光
に由来していることが示唆される。なお、発光素子1および発光素子2に用いた本発明の
一態様である有機金属錯体は、2-フェニルピリジン骨格の4位にカルバゾール骨格を有
することで、キャリア(電子orホール)の注入や輸送を容易にすることができ、素子の
発光効率を向上させることができ、また、駆動電圧を低減させることができる。したがっ
て比較発光素子1と比べて高い電流効率と、低い駆動電圧を示すことがわかる。
本実施例では、本発明の発光素子用材料であるビス{2-[6-(9H-カルバゾール-
9-イル)-4-ピリミジニル-κN3]フェニル-κC}-{2-[2-ピリジニル-
κN]フェニル-κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(czppm)(ppy
)](構造式102)のみで発光層を形成した発光素子3について素子構造、作製方法お
よびその特性について説明する。なお、本実施例で用いる発光素子の素子構造を図21に
示し、具体的な構成について表3に示す。また、本実施例で用いる材料の化学式を以下に
示す。
≪発光素子の作製≫
本実施例で示す発光素子は、図21に示すように基板1900上に形成された陽極190
1上に正孔注入層1911、正孔輸送層1912、発光層1913、電子輸送層1914
、電子注入層1915が順次積層され、電子注入層1915上に陰極1903が積層され
た構造を有する。
まず、基板1900上に陽極1901を形成した。電極面積は、4mm(2mm×2m
m)とした。また、基板1900には、ガラス基板を用いた。また、陽極1901は、酸
化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITO)をスパッタリング法により、70nmの膜厚
で成膜して形成した。
ここで、前処理として、基板1900の表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後
、UVオゾン処理を370秒行った。その後、10-4Pa程度まで内部が減圧された真
空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で60分間の真
空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、陽極1901上に正孔注入層1911を形成した。正孔注入層1911は、真空蒸
着装置内を10-4Paに減圧した後、1,3,5-トリ(ジベンゾチオフェン-4-イ
ル)ベンゼン(略称:DBT3P-II)と酸化モリブデンとを、DBT3P-II:酸
化モリブデン=2:1(重量比)とし、膜厚が50nmとなるように共蒸着して形成した
次に、正孔注入層1911上に正孔輸送層1912を形成した。正孔輸送層1912は、
N-(1,1’-ビフェニル-4-イル)-9,9-ジメチル-N-[4-(9-フェニ
ル-9H-カルバゾール-3-イル)フェニル]-9H-フルオレン-2-アミン(略称
:PCBBiF)を用い、膜厚が20nmになるように蒸着して形成した。
次に、正孔輸送層1912上に発光層1913を形成した。発光層1913は、上記構造
式(102)で表されるビス{2-[6-(9H-カルバゾール-9-イル)-4-ピリ
ミジニル-κN3]フェニル-κC}-{2-[2-ピリジニル-κN]フェニル-κC
}イリジウム(III)(略称:[Ir(czppm)(ppy)])を用い、膜厚が
30nmとなるように蒸着をして形成した。
次に、発光層1913上に電子輸送層1914を形成した。電子輸送層1914は、上記
構造式(iv)で表される2-[3’-(ジベンゾチオフェン-4-イル)ビフェニル-
3-イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTBPDBq-II)を膜
厚30nmとなるように蒸着した後、上記構造式(vi)で表されるバソフェナントロリ
ン(略称:Bphen)の膜厚が15nmとなるように蒸着して形成した。
次に、電子輸送層1914上に電子注入層1915を形成した。電子注入層1915は、
フッ化リチウム(LiF)を用い、膜厚が1nmになるように蒸着して形成した。
次に、電子注入層1915上に陰極1903を形成した。陰極1903は、アルミニウム
を蒸着法により、膜厚が200nmとなるように形成した。
以上の工程により、基板1900上に一対の電極間にEL層を挟んでなる発光素子を形成
した。なお、上記工程で説明した正孔注入層1911、正孔輸送層1912、発光層19
13、電子輸送層1914、電子注入層1915は、本発明の一態様におけるEL層を構
成する機能層である。また、上述した作製方法における蒸着工程では、全て抵抗加熱法に
よる蒸着法を用いた。
また、上記に示すように作製した発光素子は、別の基板(図示せず)により封止される。
なお、当該基板を用いた封止の際は、窒素雰囲気のグローブボックス内において、封止材
を用いて当該基板を基板1900上に固定し、シール材を基板1900上に形成された発
光素子の周囲に塗布し、封止時に365nmの紫外光を6J/cm照射し、80℃にて
1時間熱処理することにより行った。
≪発光素子の動作特性≫
作製した発光素子3の動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれた
雰囲気)で行った。また、結果を図27~図31に示す。
これらの結果より、本発明の一態様である発光素子3は、単一の材料で発光層を形成して
いるにも関わらず、良好な電流効率と高い外部量子効率を示していることがわかる。また
、1000cd/m付近における各発光素子の主な初期特性値を以下の表4に示す。
また、発光素子3に2.5mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを
、図32に示す。図32に示す通り、発光素子3の発光スペクトルは568nm付近にピ
ークを有しており、発光層1913に含まれる有機金属錯体、[Ir(czppm)
ppy)]の発光に由来していることが示唆される。なお、発光素子3に用いた本発明の
一態様である有機金属錯体は、4-フェニルピリミジン骨格の6位にカルバゾール骨格を
有することで、キャリア(電子orホール)の注入や輸送を容易にすることができ、素子
の発光効率を向上させることができ、また、駆動電圧を低減させることができる。また、
カルバゾール骨格(キャリア輸送性の骨格)が発光性の骨格の外周に位置するため、ある
分子の発光性の骨格が他の分子の発光性の骨格と相互作用し、濃度消光を起こすことを抑
制できる。そのため、単一材料からなる発光層でありながら、高い外部量子効率を実現で
きている。以上のことから、共蒸着を用いない単一材料からなる発光層を有する発光素子
であったとしても、本発明の一態様の発光素子用材料を用いることにより、高い電流効率
と、低い駆動電圧の良好な特性を示す発光素子を提供することが可能であることがわかっ
た。
≪合成例3≫
本合成例では、イリジウムを中心金属とし、正孔輸送性を有する第1の骨格と、発光性を
有する第2の骨格と、を有する配位子を有する有機金属錯体である、ビス{2-[6-(
9H-カルバゾール-9-イル)-4-ピリミジニル-κN3]フェニル-κC}-{2
-[2-ピリジニル-κN]フェニル-κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(c
zppm)(ppy)])の合成例について開示する。[Ir(czppm)(pp
y)]の構造を以下に示す。
なお、上記[Ir(czppm)(ppy)]においては、カルバゾール骨格が正孔輸
送性を有する第1の骨格に相当し、4-フェニルピリミジン骨格が発光性を有する第2の
骨格に相当する。
<ステップ1; 4-カルバゾール-9-イル-6-フェニルピリミジン(略称:Hcz
ppm)の合成>
水素化ナトリウム(60% in mineral oil)0.053gとドライN,
N-ジメチルホルムアミド(略称:dryDMF)30mLを、三口フラスコに入れ、内
部を窒素置換した。ここにカルバゾール1.76gとdryDMF30mLを加え、室温
で1時間攪拌した。その後、4-クロロ-6-フェニルピリミジン1.76gとdryD
MF30mLを加え、室温で4時間攪拌し、反応させた。反応後、得られた溶液を水に加
え、吸引ろ過し、固体を得た。得られた固体を、ジクロロメタンを展開溶媒とするフラッ
シュカラムクロマトグラフィーにより精製し、目的のピリミジン誘導体Hczppmを得
た(白色粉末、収率62%)。ステップ1の合成スキームを以下に示す。
<ステップ2; ジ-μ-クロロ-テトラキス{2-[2-ピリジニル-κN]フェニル
-κC}ジイリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)Cl])の合成>
2-エトキシエタノール30mLと水10mL、2-フェニルピリジン(略称:Hppy
)3.88g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(フルヤ金属社製)3.4
9gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、
マイクロ波(2.45GHz 100W)を2時間照射し、反応させた。反応後、得られ
た混合物をメタノールを用いて吸引ろ過、洗浄し、複核錯体[Ir(ppy)Cl]
を得た(黄色固体、収率59%)。ステップ2の合成スキームを以下に示す。
<ステップ3; ビス{2-[6-(9H-カルバゾール-9-イル)-4-ピリミジニ
ル-κN3]フェニル-κC}-{2-[2-ピリジニル-κN]フェニル-κC}イリ
ジウム(III)(略称:[Ir(czppm)(ppy)])の合成>
上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(ppy)Cl] 3.69gとジクロロメタ
ン390mLを、遮光した三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。ここに、ト
リフルオロメタンスルホン酸銀2.27gをメタノール180mLに溶かした溶液を滴下
し、室温で24時間撹拌した。得られた混合物をろ過補助剤を通して濾過した後、ろ液を
濃縮し、固体を得た。続いて、得られた固体とHczppm3.90g、エタノール40
mLを、還流管を付けた三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。90℃で48
時間加熱した後、得られた混合物を吸引ろ過した。得られた残差を、ヘキサン:酢酸エチ
ル=6:1を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した後、ジ
クロロメタンとメタノールの混合溶媒にて再結晶することにより、本発明の一態様の発光
素子用材料である[Ir(czppm)(ppy)]を黄橙色粉末として得た(収率6
%)。ステップ3の合成スキームを以下に示す。
上記ステップ3で得られた黄橙色粉末の核磁気共鳴分光法(H-NMR)による分析結
果を以下に示す。また、H-NMRチャートを図33(A)、(B)に示す。図33(
B)は図33(A)の6.50ppmから8.75ppmの範囲を拡大して示した図であ
る。これより、本合成例3において、上述の構造式で表される本発明の一態様の発光素子
用材料である[Ir(czppm)(ppy)]が得られたことがわかった。
H-NMR.δ(CDCl):6.82(d,1H),6.87-7.03(m,
8H),7.10(t,1H),7.37-7.40(m,4H),7.47-7.51
(m,4H),7.75-7.78(m,2H),7.88(t,2H),7.97(d
,1H),8.03(d,1H),8.12(d,4H),8.18(dd,4H),8
.23(s,2H),8.36(s,1H),8.61(s,1H).
次に、[Ir(czppm)(ppy)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペク
トル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペ
クトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジク
ロロメタン溶液(9.9μmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、
発光スペクトルの測定には、絶対PL量子収率測定装置((株)浜松ホトニクス製 C1
1347-01)を用い、グローブボックス((株)ブライト製 LABstarM13
(1250/780)にて、窒素雰囲気下でジクロロメタン脱酸素溶液(9.9μmol
/L)を石英セルに入れ、密栓し、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発
光スペクトルの測定結果を図34に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度および発光強度を
表す。また、図34において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを
示し、太い実線は発光スペクトルを示している。図34に示す吸収スペクトルは、ジクロ
ロメタン溶液(9.9μmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、
ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示し
ている。
図34に示す通り、本発明の発光素子用材料である[Ir(czppm)(ppy)]
は、574nmに発光ピークを有しており、黄色の発光が観測された。
≪合成例4≫
本合成例では、イリジウムを中心金属とし、電子輸送性を有する第1の骨格と、発光性を
有する第2の骨格とを備えた配位子を有する有機金属錯体である、[4-(4,6-ジフ
ェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-2-(2-ピリジニル-κN)フェニル
-κC]ビス[2-(2-ピリジニル-κN)フェニル-κC]イリジウム(III)(
略称:[Ir(ppy)(5dptznppy)])の合成方法を開示する。[Ir(
ppy)(5dptznppy)]の構造式を以下に示す。
<ステップ1:3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)フェニ
ルボロン酸ピナコールエステルの合成>
まず、2-(3-ブロモフェニル)-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン2.
0g、ビス(ピナコラト)ジボロン1.6g(略称:(Bpin))、酢酸カリウム1
.5g、N,N-ジメチルホルムアミド25mLを、還流管を付けた三口フラスコに入れ
、フラスコ内を窒素置換した。さらに[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロ
セン]パラジウム(II)ジクロリド ジクロロメタン付加物(略称:Pd(dppf)
Cl・CHCl)0.042gを加え、150℃にて3時間加熱攪拌した。得ら
れた反応溶液の溶媒を留去し、残渣をトルエンを展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマ
トグラフィーにて精製することにより、目的物を2.0g(収率:88%、白色固体)得
た。またステップ1の合成スキームを下記以下に示す。
<ステップ2:2-[3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)
フェニル]ピリジンの合成(略称:H5dptznppy)の合成>
次に、上記ステップ1で得た3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-
イル)フェニルボロン酸ピナコールエステル2.8gと、2-ブロモピリジン0.9g、
炭酸カリウム1.6g、テトラヒドロフラン(略称:THF)50mL、水25mLを、
還流管を付けた三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。さらにテトラキス(ト
リフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.33gを加え、70℃にて24時間加熱攪
拌した。反応後、酢酸エチルによる抽出を行った。その後、ジクロロメタンを展開溶媒と
したシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、目的物を2.2g(
収率98%、白色固体)得た。また、ステップ2の合成スキームを下に示す。
<ステップ3:[4-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-2
-(2-ピリジニル-κN)フェニル-κC]ビス[2-(2-ピリジニル-κN)フェ
ニル-κC]イリジウム(III)略称:[Ir(ppy)(5dptznppy)]
の合成>
続いて、[Ir(ppy)Cl] 1.9gとジクロロメタン190mLを三口フラ
スコに入れフラスコ内を窒素置換した。ここに、銀トリフラート1.1gとメタノール9
0mLの混合液を滴下し、室温にて20時間攪拌した。得られた混合物を、セライトを通
した後、濃縮し、固体を得た。この固体に上記ステップ2で得たH5dptznppy
2.0g、エタノール70mLを加え、窒素雰囲気下にて24時間還流させた。得られた
反応物をろ過し、ろ物をジクロロメタンを展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグラ
フィーにて精製した。その後さらにクロロホルムを移動相とした高速液体クロマトグラフ
ィーにて精製した。得られた溶液を濃縮し、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再
結晶することにより、黄色固体を得た(収率:28%)。また、ステップ3の合成スキー
ムを下に示す。
なお、上記ステップ3で得られた黄色固体の核磁気共鳴分光法(H-NMR)による分
析結果を下記に示す。また、H-NMRチャートを図35に示す。この結果から、本合
成例によって、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(ppy)(5dptznp
py)]が得られたことがわかった。
H-NMR.δ(CDCl):6.84-6.99(m,9H)、7.13(d,1
H)、7.53-7.64(m,11H)、7.68(d,2H)、7.74(t,1H
)、7.91(t,2H)、8.21(d,2H)、8.76(d,4H)、9.03(
s,1H)。なお、5.30付近にあるピークはジクロロメタン由来のピークである。
続いて、[Ir(ppy)(5dptznppy)]のジクロロメタン溶液の紫外可視
吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した
。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を
用い、ジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を
行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS
920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石英セルに
入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図
36に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。また、図36において
2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペク
トルを示している。図36に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.010m
mol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石
英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図36に示す通り、本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(ppy)(5dptz
nppy)]は、510nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄緑
色の発光が観測された。
≪合成例5≫
本合成例では、イリジウムを中心金属とし、電子輸送性を有する第1の骨格と、発光性
を有する第2の骨格と、を備えた配位子を有する有機金属錯体である、ビス[4-(4,
6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-2-(2-ピリジニル-κN)
フェニル-κC][2-(2-ピリジニル-κN)フェニル-κC]イリジウム(III
)(略称:[Ir(5dptznppy)(ppy)])の合成方法を開示する。[I
r(5dptznppy)(ppy)]の構造式を以下に示す。
<ステップ1:2-[3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)
フェニル]ピリジンの合成(略称:H5dptznppy)の合成>
実施例6における合成例4のステップ2と同様に合成した。
<ステップ2:[Ir(5dptznppy)(ppy)]の合成>
[Ir(ppy)Cl] 1.9gとジクロロメタン190mLを三口フラスコに入
れ、フラスコ内を窒素置換した。ここに、銀トリフラート1.1gとメタノール90mL
の混合液を滴下し、室温にて20時間攪拌した。得られた混合物を、セライトを通した後
、濃縮して固体を得た。この固体にH5dptznppy2.0g、エタノール70mL
を加え、窒素雰囲気下にて24時間還流させた。得られた反応物をろ過し、ろ物をジクロ
ロメタンを展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した。その後さ
らにクロロホルムを移動相とした高速液体クロマトグラフィーにて精製した。得られた溶
液を濃縮し、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより黄色固体を
得た(収率:3.5%)。ステップ2の合成スキームを下に示す。
なお、上記で得られた黄色固体の核磁気共鳴分光法(H-NMR)による分析結果を下
記に示す。また、H-NMRチャートを図37に示す。この結果から、本合成例におい
て、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(5dptznppy)(ppy)]が
得られたことがわかった。
H-NMR.δ(CDCl:6.89-7.05(m,6H)、7.16(d,1H
)、7.19(d,1H)、7.52-7.65(m,16H)、7.71(d,1H)
、7.75-7.80(m,2H)、7.94(d,1H)、8.20-8.27(m,
4H)、8.74(d,4H)、8.78(d,4H)、9.07(d,2H)。
続いて、[Ir(5dptznppy)(ppy)]のジクロロメタン溶液の紫外可視
吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した
。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を
用い、ジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を
行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS
920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石英セルに
入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図
38に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。また、図38において
2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペク
トルを示している。図38に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.010m
mol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石
英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図38に示す通り、本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(5dptznppy)
(ppy)]は、501nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄緑
色の発光が観測された。
≪合成例6≫
本合成例では、イリジウムを中心金属とし、正孔輸送性を有する第1の骨格と、発光性を
有する第2の骨格と、を有する配位子を有する有機金属錯体、[2-(4-ジフェニルア
ミノ-2-ピリジニル-κN)フェニル-κC]ビス[2-(2-ピリジニル-κN)フ
ェニル-κC]イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)(dpappy)])
の合成方法を開示する。[Ir(ppy)(dpappy)]の構造式を以下に示す。
<ステップ1:4-クロロ-2-フェニルピリジンの合成>
4-クロロ-2-フェニルピリジンは、実施例1における合成1のステップ1と同様に合
成した。
<ステップ2:4-ジフェニルアミノ-2-フェニルピリジンの合成(略称:Hdpap
py)の合成>
次に、上記ステップ1で得た4-クロロ-2-フェニルピリジン4.5g、ジフェニルア
ミン4.9g、ナトリウム-tert-ブトキシド4.1gを、還流管を付けた三口フラ
スコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。さらにトルエン105mL、トリ-tert-
ブチルホスフィン0.57mL、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)
(略称:Pd(dba))1.1gを加え、120℃にて5時間加熱攪拌した。得ら
れた反応物をろ過し、ろ液の溶媒を留去し、酢酸エチル:ヘキサン=2:1を展開溶媒と
したシリカゲルカラムクロマトグライフィーにて精製することにより、目的物を2.4g
(収率31%、黄色固体)得た。ステップ2の合成スキームを下に示す。
<ステップ3:[2-(4-ジフェニルアミノ-2-ピリジニル-κN)フェニル-κC
]ビス[2-(2-ピリジニル-κN)フェニル-κC]イリジウム(III)(略称:
[Ir(ppy)(dpappy)])の合成>
次に、[Ir(ppy)Cl] 1.8gとジクロロメタン180mLを三口フラス
コに入れフラスコ内を窒素置換した。ここに、銀トリフラート1.1gとメタノール86
mLの混合液を滴下し、室温にて20時間攪拌した。得られた混合物を、セライトを通し
た後、濃縮し、固体を得た。この固体に上記ステップ2で得たHdpappy 1.5g
、2-エトキシエタノール 35mL、N,N-ジメチルホルムアミド(略称:DMF)
35mLを加え、窒素雰囲気下にて17時間還流させた。得られた混合物を濃縮し、ジク
ロロメタン:ヘキサン=1:1を展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグライフィー
にて精製した。その後さらにクロロホルムを移動相とした高速液体クロマトグラフィーに
て精製した。得られた溶液を濃縮し、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶す
ることにより、橙色固体を得た(収率:20%)。
得られた橙色固体0.41gを、トレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華
精製条件は、圧力1.5Paにて、アルゴン流量5mL/min、310℃で固体を加熱
した。昇華精製後、目的物の橙色固体を収率68%で得た。ステップ3の合成スキームを
下に示す。
なお、上記ステップ3で得られた橙色固体の核磁気共鳴分光法(H-NMR)による分
析結果を下記に示す。また、H-NMRチャートを図39に示す。この結果から、本合
成例において、[Ir(ppy)(dpappy)]が得られたことがわかった。
H-NMR.δ(CDCl):6.34(dd,1H)、6.68-6.92(m
,10H)、7.01(t,1H)、7.11(d,1H)、7.22-7.26(m,
7H)、7.29(d,1H)、7.37-7.40(m,4H)、7.53(d,1H
)、7.59(t,1H)、7.66(t,3H)、7.74(d,1H)、7.87(
d,1H)、7.91(d,1H)。
続いて、[Ir(ppy)(dpappy)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収ス
ペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収
スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、
ジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った
。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920
)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石英セルに入れ、
室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図40に
示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。また、図40において2本の
実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを
示している。図40に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.010mmol
/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セル
に入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図40に示す通り、本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(ppy)(dpapp
y)]は、531nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄緑色の発
光が観測された。
≪合成例7≫
本合成例では、イリジウムを中心金属とし、正孔輸送性を有する第1の骨格と、発光性
を有する第2の骨格と、を有する配位子を有する有機金属錯体、ビス[2-(4-ジフェ
ニルアミノ-2-ピリジニル-κN)フェニル-κC][2-(2-ピリジニル-κN)
フェニル-κC]イリジウム(III)(略称:[Ir(dpappy)(ppy)]
)の合成例を示す。[Ir(dpappy)(ppy)]の構造式を以下に示す。
<ステップ1:4-クロロ-2-フェニルピリジンの合成>
4-クロロ-2-フェニルピリジンは、実施例1における合成例1のステップ1と同様に
合成した。
<ステップ2:4-ジフェニルアミノ-2-フェニルピリジンの合成(略称:Hdpap
py)の合成>
Hdpappyは、実施例8における合成例6のステップ2と同様に合成した。
<ステップ3:ビス[2-(4-ジフェニルアミノ-2-ピリジニル-κN)フェニル-
κC][2-(2-ピリジニル-κN)フェニル-κC]イリジウム(III)略称:[
Ir(dpappy)(ppy)]の合成>
まず、ジ-μ-クロロ-テトラキス{2-[2-ピリジニル-κN]フェニル-κC}ジ
イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)Cl])1.8gとジクロロメタン
180mLを三口フラスコに入れフラスコ内を窒素置換した。ここに、銀トリフラート1
.1gとメタノール86mLの混合液を滴下し、室温にて20時間攪拌した。得られた混
合物を、セライトを通した後、濃縮し、固体を得た。この固体にHdpappy1.5g
、2-エトキシエタノール(略称:2-EE)35mL、N,N-ジメチルホルムアミド
(略称:DMF)35mLを加え、窒素雰囲気下にて17時間還流させた。得られた混合
物を濃縮し、ジクロロメタン:ヘキサン=1:1を展開溶媒としたシリカゲルカラムクロ
マトグライフィーにて精製した。その後さらにクロロホルムを移動相とした高速液体クロ
マトグラフィーにて精製した。得られた溶液を濃縮し、ジクロロメタンとヘキサンの混合
溶媒にて再結晶することにより、橙色固体を得た(収率:7.7%)。
得られた橙色固体0.22gを、トレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華
精製条件は、圧力1.5Paにて、アルゴン流量5mL/min、330℃で固体を加熱
した。昇華精製後、目的物の橙色固体を収率64%で得た。また、ステップ3の合成スキ
ームを下に示す。
なお、上記ステップ3で得られた橙色固体の核磁気共鳴分光法(H-NMR)による分
析結果を下記に示す。また、H-NMRチャートを図41に示す。この結果から、本合
成例において、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(dpappy)(ppy)
]が得られたことがわかった。
H-NMR.δ(CDCl):6.29(dd,1H)、6.43(dd,1H)
、6.72-6.69(m,3H)、6.75-7.73(m,2H)、6.80-6.
79(m,2H)、6.89-6.86(m,1H)、6.95(t,1H)、7.10
(d,1H)、7.42-7.19(m,26H)、7.60(t,1H)、7.65(
d,1H)、7.71(d,1H)、7.87(d,1H)。
続いて、[Ir(dpappy)(ppy)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収ス
ペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収
スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、
ジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った
。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920
)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石英セルに入れ、
室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図42に
示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。また、図42において2本の
実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを
示している。図42に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.010mmol
/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セル
に入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図42に示す通り、本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(dpappy)(pp
y)]は、534nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄緑色の発
光が観測された。
≪合成例8≫
本合成例では、イリジウムを中心金属とし、電子輸送性を有する第1の骨格と、発光性
を有する第2の骨格と、を有する配位子を有する有機金属錯体である、[4-(4,6-
ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-2-(4-メチル-5-フェニル-
2-ピリジニル-κN)フェニル-κC]ビス[2-(4-メチル-5-フェニル-2-
ピリジニル-κN)フェニル-κC]イリジウム(III)(略称:[Ir(mdppy
(5dptznmdppy)])の合成例を示す。[Ir(mdppy)(5dp
tznmdppy)]の構造式を以下に示す。
<ステップ1:3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)フェニ
ルボロン酸ピナコールエステルの合成>
まず、2-(3-ブロモフェニル)-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン10
g、ビス(ピナコラト)ジボロン7.9g(略称:(Bpin))、酢酸カリウム7.
6g、DMF125mLを、還流管を付けた三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換
した。さらに[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II
)ジクロリド ジクロロメタン付加物(略称:Pd(dppf)Cl・CHCl
)0.21gを加え、150℃にて3時間加熱攪拌した。得られた反応溶液の溶媒を留去
し、トルエンを展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製することに
より、目的物を7.1g(収率:63%、白色固体)得た。またステップ1の合成スキー
ムを下に示す。
<ステップ2:5-ブロモ-2-[3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン
-2-イル)フェニル]-4-メチルピリジンの合成>
次に、上記ステップ1で得た3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-
イル)フェニルボロン酸ピナコールエステル6.0g、2,5-ジブロモ-4-メチルピ
リジン4.4g、炭酸ナトリウム3.9gを水 21mLに溶かした溶液、トルエン84
mL、エタノール21mLを、還流管をつけた三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置
換した。さらにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.64gを加
え、100℃にて13時間加熱撹拌した。反応後、トルエンによる抽出を行った。溶媒を
留去し、酢酸エチルとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、目的物を6.4g
(収率:97%、白色固体)得た。またステップ2の合成スキームを下に示す。
<ステップ3:2-[3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)
フェニル]-4-メチル-5-フェニルピリジンの合成(略称:H5dptznmdpp
y)の合成>
次に、上記ステップ2で得た5-ブロモ-2-[3-(4,6-ジフェニル-1,3,5
-トリアジン-2-イル)フェニル]-4-メチルピリジン6.4g、フェニルボロン酸
1.8g、リン酸三カリウム3.4g、トルエン65mL、水6.5mLを、還流管をつ
けた三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。さらに2-ジシクロヘキシルホス
フィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(略称:SPhos)0.22g、トリス(
ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(略称:Pd(dba))0.12g
を加え、8時間加熱させた。反応後、トルエンによる抽出を行った。その後、トルエンを
展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、目的物を
5.4g(収率:86%、淡黄色固体)を得た。また、ステップ3の合成スキームを下に
示す。
<ステップ4:ジ-μ-クロロ-テトラキス[2-(4-メチル-5-フェニル-2-ピ
リジニル-κN)フェニル-κC]ジイリジウム(III)(略称:[Ir(mdppy
Cl])の合成>
次に、4-メチル-2,5-ジフェニルピリジン(略称:Hmdppy)3.2g、塩化
イリジウム(III)水和物1.9g、2-エトキシエタノール(略称:2-EE)21
mL、水 7mLを、還流管を付けた丸底フラスコに入れ、アルゴンバブリングをしなが
らマイクロ波(2.45GHz、100W)を1時間照射した。得られた混合物をろ過し
、メタノールにて洗浄することにより、目的物を3.2g(収率72%、黄色固体)得た
。また、ステップ4の合成スキームを下に示す。
<ステップ5:[4-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-2
-(4-メチル-5-フェニル-2-ピリジニル-κN)フェニル-κC]ビス[2-(
4-メチル-5-フェニル-2-ピリジニル-κN)フェニル-κC]イリジウム(II
I)(略称:[Ir(mdppy)(5dptznmdppy)])>
次に、上記ステップ4で得た[Ir(mdppy)Cl] 3.2gとジクロロメタ
ン230mLを三口フラスコに入れフラスコ内を窒素置換した。ここに、銀トリフラート
1.5gとメタノール110mLの混合液を滴下し、室温にて20時間攪拌した。得られ
た混合物を、セライトを通した後、濃縮し、固体を得た。この固体に上記ステップ3で得
たH5dptznmdppy5.4g、エタノール75mLを加え、窒素雰囲気下にて1
7時間還流させた。得られた反応物をろ過し、ろ物をクロロホルムを展開溶媒としたシリ
カゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した。その後さらにクロロホルムを移動相とし
た高速液体クロマトグラフィーにて精製した。得られた溶液を濃縮し、クロロホルムとヘ
キサンの混合溶媒にて再結晶することにより黄色固体を得た(収率:41%)。また、ス
テップ5の合成スキームを下に示す。
なお、上記ステップ5で得られた黄色固体の核磁気共鳴分光法(H-NMR)による分
析結果を下記に示す。また、H-NMRチャートを図43に示す。この結果から、本合
成例によって[Ir(mdppy)(5dptznmdppy)]が得られたことがわ
かった。
H-NMR.δ(CDCl):2.31(s,3H)、2.34(s,3H)、2
.43(s,3H)、6.83-6.98(m,6H)、7.03-7.09(m,6H
)、7.15(d,1H)、7.30-7.39(m,9H)、7.49(d,2H)、
7.54(s,1H)、7.57-7.63(m,6H)、7.70(t,2H)、7.
80(s,2H)、8.08(s,1H)、8.21(d,1H)、8.78(d,4H
)、9.03(s,1H)。
続いて、[Ir(mdppy)(5dptznmdppy)]のジクロロメタン溶液の
紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを
測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V55
0型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石英セルに入れ、室温
で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス
製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石
英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定
結果を図44に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。また、図44
において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発
光スペクトルを示している。図44に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.
010mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタン
のみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図44に示す通り、本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(mdppy)(5dp
tznmdppy)]は、519nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液か
らは黄緑色の発光が観測された。
≪合成例9≫
本合成例では、イリジウムを中心金属とし、電子輸送性を有する第1の骨格と、発光性を
有する第2の骨格と、を有する配位子を有する有機金属錯体である、ビス[4-(4,6
-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-2-(4-メチル-5-フェニル
-2-ピリジニル-κN)フェニル-κC][2-(4-メチル-5-フェニル-2-ピ
リジニル-κN)フェニル-κC]イリジウム(III)(略称:[Ir(5dptzn
mdppy)(mdppy)])の合成例を開示する。[Ir(5dptznmdpp
y)(mdppy)]の構造式を以下に示す。
<ステップ1:3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)フェニ
ルボロン酸ピナコールエステルの合成>
3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)フェニルボロン酸ピナ
コールエステルは実施例10における合成例8のステップ1と同様に合成した。
<ステップ2:5-ブロモ-2-[3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン
-2-イル)フェニル]-4-メチルピリジンの合成>
5-ブロモ-2-[3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)フ
ェニル]-4-メチルピリジンは、実施例10における合成例8のステップ2と同様に合
成した。
<ステップ3:2-[3-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)
フェニル]-4-メチル-5-フェニルピリジンの合成(略称:H5dptznmdpp
y)の合成>
H5dptznmdppyは、実施例10における合成例8のステップ3と同様に合成し
た。
<ステップ4:ジ-μ-クロロ-テトラキス[2-(4-メチル-5-フェニル-2-ピ
リジニル-κN)フェニル-κC]ジイリジウム(III)(略称:[Ir(mdppy
Cl])の合成>
[Ir(mdppy)Cl]は実施例10における合成例8のステップ4と同様に合
成した。
<ステップ5:[Ir(5dptznmdppy)(mdppy)]の合成>
ステップ4で合成した[Ir(mdppy)Cl]3.2gとジクロロメタン23
0mLを三口フラスコに入れフラスコ内を窒素置換した。ここに、銀トリフラート1.5
gとメタノール110mLの混合液を滴下し、室温にて20時間攪拌した。得られた混合
物を、セライトを通した後、濃縮し、固体を得た。この固体にステップ3で合成したH5
dptznmdppy5.4gと、エタノール75mLとを加え、窒素雰囲気下にて17
時間還流させた。得られた反応物をろ過し、ろ物をクロロホルムを展開溶媒としたシリカ
ゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した。その後さらにクロロホルムを移動相とした
高速液体クロマトグラフィーにて精製した。得られた溶液を濃縮し、クロロホルムとヘキ
サンの混合溶媒にて再結晶することにより黄色固体を得た(収率:7.1%)。また、ス
テップ5の合成スキームを下に示す。
なお、上記ステップ5で得られた黄色固体の核磁気共鳴分光法(H-NMR)による分
析結果を下記に示す。また、H-NMRチャートを図45に示す。この結果から、本合
成例において、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(5dptznmdppy)
(mdppy)]が得られたことがわかった。
H-NMR.δ(CDCl):2.34(s,3H)、2.43(s,3H)、2
.45(s,3H)、6.89-7.00(m,3H)、7.05-7.12(m,6H
)、7.20(dd,2H)、7.31-7.40(m,9H)、7.51(s,1H)
、7.55-7.65(m,14H)、7.74(d,1H)、7.83(s,1H)、
8.12(s,2H)、8.22(d,1H)、8.27(d,1H)8.76(d,4
H)、8.80(d,4H)、9.08(d,2H)。
続いて、[Ir(5dptznmdppy)(mdppy)]のジクロロメタン溶液の
紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを
測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V55
0型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石英セルに入れ、室温
で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス
製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.010mmol/L)を石
英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定
結果を図46に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。また、図46
において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発
光スペクトルを示している。図46に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.
010mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタン
のみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図46に示す通り、本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(5dptznmdppy
(mdppy)]は、510nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液か
らは黄緑色の発光が観測された。
本実施例では、本発明の一態様である発光素子として、実施例10で説明した[Ir(m
dppy)(5dptznmdppy)](構造式(103))を発光層のゲスト材料
として用いた発光素子4、また、[Ir(ppy)]を発光層のゲスト材料として用い
た比較発光素子2、についてこれらの素子構造、作製方法およびその特性について説明す
る。なお、本実施例で用いる発光素子の素子構造を図21に示し、具体的な構成について
表5に示す。また、本実施例で用いる材料の化学式を示す。
≪発光素子の作製≫
本実施例で示す発光素子は、図21に示すように基板1900上に形成された陽極901
上に正孔注入層1911、正孔輸送層1912、発光層1913、電子輸送層1914、
電子注入層1915が順次積層され、電子注入層1915上に陰極1903が積層された
構造を有する。
まず、基板1900上に陽極1901を形成した。電極面積は、4mm(2mm×2m
m)とした。また、基板1900には、ガラス基板を用いた。また、陽極1901は、酸
化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITO)をスパッタリング法により、70nmの膜厚
で成膜して形成した。
ここで、前処理として、基板の表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオ
ゾン処理を370秒行った。その後、10-4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装
置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で60分間の真空焼成を
行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、陽極1901上に正孔注入層1911を形成した。正孔注入層1911は、真空蒸
着装置内を10-4Paに減圧した後、1,3,5-トリ(ジベンゾチオフェン-4-イ
ル)ベンゼン(略称:DBT3P-II)と酸化モリブデンとを、DBT3P-II:酸
化モリブデン=2:1(重量比)とし、膜厚が40nmとなるように共蒸着して形成した
次に、正孔注入層1911上に正孔輸送層1912を形成した。正孔輸送層1912は、
9-フェニル-9H-3-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)カルバゾー
ル(略称:PCCP)を用い、膜厚が20nmになるように蒸着して形成した。
次に、正孔輸送層1912上に発光層1913を形成した。
発光層1913は、発光素子4の場合は、ホスト材料として9-[3-(4,6-ジフェ
ニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)フェニル]-9’-フェニル-2,3’-ビ
-9H-カルバゾール(略称:mPCCzPTzn-02)を用い、アシスト材料として
PCCP、ゲスト材料(燐光材料)として[4-(4,6-ジフェニル-1,3,5-ト
リアジン-2-イル)-2-(4-メチル-5-フェニル-2-ピリジニル-κN)フェ
ニル-κC]ビス[2-(4-メチル-5-フェニル-2-ピリジニル-κN)フェニル
-κC]イリジウム(III)(略称:[Ir(mdppy)(5dptznmdpp
y)])を用い、重量比がmPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)
Czppy)]=0.6:0.4:0.10(重量比)となるように共蒸着した。なお、
膜厚は40nmとした。
発光層1913は、比較発光素子2の場合は、ホスト材料としてmPCCzPTzn-0
2を用い、アシスト材料としてPCCP、ゲスト材料(燐光材料)として[Ir(ppy
]を用い、重量比がmPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)]=
0.5:0.5:0.10(重量比)となるように共蒸着した。なお、膜厚は20nmと
した。さらに、mPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)]=0.8:
0.2:0.1(重量比)となるように共蒸着した。なお、膜厚は、20nmとした。従
って、発光層1913は、膜厚40nmの積層構造を有する。
次に、発光層1913上に電子輸送層1914を形成した。電子輸送層1914は、mP
CCzPTzn-02の膜厚が15nm、バソフェナントロリン(略称:Bphen)の
膜厚が10nmとなるように順次蒸着して形成した。
次に、電子輸送層1914上に電子注入層1915を形成した。電子注入層1915は、
フッ化リチウム(LiF)を用い、膜厚が1nmになるように蒸着して形成した。
次に、電子注入層1915上に陰極1903を形成した。陰極1903は、アルミニウム
を蒸着法により、膜厚が200nmとなるように形成した。
以上の工程により、基板1900上に一対の電極間にEL層を挟んでなる発光素子を形成
した。なお、上記工程で説明した正孔注入層1911、正孔輸送層1912、発光層19
13、電子輸送層1914、電子注入層1915は、本発明の一態様におけるEL層を構
成する機能層である。また、上述した作製方法における蒸着工程では、全て抵抗加熱法に
よる蒸着法を用いた。
また、上記に示すように作製した発光素子は、別の基板(図示せず)により封止される。
なお、当該基板を用いた封止の際は、窒素雰囲気のグローブボックス内において、封止材
を用いて別の基板を基板1900上に固定し、シール材を基板1900上に形成された発
光素子の周囲に塗布し、封止時に365nmの紫外光を6J/cm照射し、80℃にて
1時間熱処理することにより行った。
≪発光素子の動作特性≫
作製した各発光素子(発光素子4、比較発光素子2)の動作特性について測定した。なお
、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。また、結果を図47~図51に示す
これらの結果より、本発明の一態様である発光素子(発光素子4、比較発光素子2)は、
良好な電流効率と高い外部量子効率を示していることがわかる。また、1000cd/m
付近における各発光素子の主な初期特性値を以下の表6に示す。
また、発光素子4、比較発光素子2に2.5mA/cmの電流密度で電流を流した際の
発光スペクトルを、図52に示す。図52に示す通り、発光素子4の発光スペクトルは5
20nm付近にピークを有しており、発光層1913に含まれる有機金属錯体、[Ir(
mdppy)(5dptznmdppy)]の発光に由来していることが示唆される。
また、比較発光素子2の発光スペクトルは516nm付近にピークを有しており、発光層
1913に含まれる有機金属錯体、[Ir(ppy)]の発光に由来していることが示
唆される。
なお、発光素子4に用いた本発明の一態様である有機金属錯体は、ジフェニルピリジン骨
格にジフェニルトリアジン骨格が結合した配位子を有することで、キャリア(電子orホ
ール)の注入や輸送を容易にすることができる。このことから、素子の発光効率を向上さ
せることができ、また、駆動電圧を低減させることができ、発光素子4は比較発光素子2
と比べて電流効率が高く、駆動電圧が低い発光素子とすることができた。
続いて、電流値を2mAとし、電流密度一定の条件における駆動時間に対する輝度の変化
を表すグラフを図53に示す。この結果より、本発明の一態様の発光素子である発光素子
4は、比較発光素子2と同様の良好な信頼性を有する発光素子であることがわかった。
本実施例では、本発明の一態様である発光素子である実施例8で説明した[Ir(ppy
(dpappy)](構造式(104))を発光層のゲスト材料として用いた発光素
子5と、比較発光素子である[Ir(ppy)]を発光層のゲスト材料として用いた比
較発光素子3の素子構造、作製方法およびその特性について説明する。なお、本実施例で
説明した発光素子の素子構造を図21に示し、具体的な構成について表7に示す。また、
本実施例で用いる材料の化学式を示す。
≪発光素子の作製≫
本実施例で示す発光素子は、図21に示すように基板1900上に形成された陽極901
上に正孔注入層1911、正孔輸送層1912、発光層1913、電子輸送層1914、
電子注入層1915が順次積層され、電子注入層1915上に陰極1903が積層された
構造を有する。
まず、基板1900上に陽極1901を形成した。電極面積は、4mm(2mm×2m
m)とした。また、基板1900には、ガラス基板を用いた。また、陽極1901は、酸
化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITO)をスパッタリング法により、70nmの膜厚
で成膜して形成した。
ここで、前処理として、基板の表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオ
ゾン処理を370秒行った。その後、10-4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装
置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で60分間の真空焼成を
行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、陽極1901上に正孔注入層1911を形成した。正孔注入層1911は、真空蒸
着装置内を10-4Paに減圧した後、1,3,5-トリ(ジベンゾチオフェン-4-イ
ル)ベンゼン(略称:DBT3P-II)と酸化モリブデンとを、DBT3P-II:酸
化モリブデン=2:1(重量比)とし、膜厚が40nmとなるように共蒸着して形成した
次に、正孔注入層1911上に正孔輸送層1912を形成した。正孔輸送層1912は、
9-フェニル-9H-3-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)カルバゾー
ル(略称:PCCP)を用い、膜厚が20nmになるように蒸着して形成した。
次に、正孔輸送層1912上に発光層1913を形成した。
発光層1913は、発光素子5の場合、ホスト材料として9-[3-(4,6-ジフェニ
ル-1,3,5-トリアジン-2-イル)フェニル]-9’-フェニル-2,3’-ビ-
9H-カルバゾール(略称:mPCCzPTzn-02)、アシスト材料としてN-(1
,1’-ビフェニル-4-イル)-9,9-ジメチル-N-[4-(9-フェニル-9H
-カルバゾール-3-イル)フェニル]-9H-フルオレン-2-アミン(略称:PCB
BiF)、およびゲスト材料(燐光材料)として[2-(4-ジフェニルアミノ-2-ピ
リジニル-κN)フェニル-κC]ビス[2-(2-ピリジニル-κN)フェニル-κC
]イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)(dpappy)])を用い、mP
CCzPTzn-02:PCBBiF:[Ir(ppy)(Czppy)]=0.6:
0.4:0.1(重量比)となるように共蒸着した。なお、膜厚は40nmとした。
発光層1913は、比較発光素子3の場合、ホスト材料としてmPCCzPTzn-02
、アシスト材料としてPCBBiF、およびゲスト材料(燐光材料)として[Ir(pp
y)]を用い、mPCCzPTzn-02:PCBBiF:[Ir(ppy)]=0
.6:0.4:0.1(重量比)となるように共蒸着した。なお、膜厚は40nmとした
次に、発光層1913上に電子輸送層1914を形成した。電子輸送層1914は、mP
CCzPTzn-02の膜厚が20nm、2,9-ビス(ナフタレン-2-イル)-4,
7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(略称:NBphen)の膜厚が10nm
となるように順次蒸着して形成した。
次に、電子輸送層1914上に電子注入層1915を形成した。電子注入層1915は、
フッ化リチウム(LiF)を用い、膜厚が1nmになるように蒸着して形成した。
次に、電子注入層1915上に陰極1903を形成した。陰極1903は、アルミニウム
を蒸着法により、膜厚が200nmとなるように形成した。
以上の工程により、基板1900上に一対の電極間にEL層を挟んでなる発光素子を形成
した。なお、上記工程で説明した正孔注入層1911、正孔輸送層1912、発光層19
13、電子輸送層1914、電子注入層1915は、本発明の一態様におけるEL層を構
成する機能層である。また、上述した作製方法における蒸着工程では、全て抵抗加熱法に
よる蒸着法を用いた。
また、上記に示すように作製した発光素子は、別の基板(図示せず)により封止される。
なお、当該基板を用いた封止の際は、窒素雰囲気のグローブボックス内において、封止材
を用いて別の基板を基板1900上に固定し、シール材を基板1900上に形成された発
光素子の周囲に塗布し、封止時に365nmの紫外光を6J/cm照射し、80℃にて
1時間熱処理することにより行った。
≪発光素子の動作特性≫
作製した各発光素子(発光素子5、比較発光素子3)の動作特性について測定した。なお
、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。また、結果を図54~図58に示す
これらの結果より、本発明の一態様である発光素子(発光素子5、比較発光素子3)は、
良好な電流効率と高い外部量子効率を示していることがわかる。また、1000cd/m
付近における各発光素子の主な初期特性値を表8に示す。
また、発光素子5および比較発光素子3に2.5mA/cmの電流密度で電流を流した
際の発光スペクトルを、図59に示す。図59に示す通り、発光素子5の発光スペクトル
は523nm付近にピークを有しており、発光層1913に含まれる有機金属錯体、[I
r(ppy)(dpappy)]の発光に由来していることが示唆される。また、比較
発光素子3の発光スペクトルは517nm付近にピークを有しており、発光層1913に
含まれる有機金属錯体、[Ir(ppy)]の発光に由来していることが示唆される。
なお、発光素子5に用いた本発明の一態様である有機金属錯体は、ジフェニルピリジン骨
格にジフェニルアミン骨格が結合した配位子を有することで、キャリア(電子orホール
)の注入性や輸送性が良好である。このため、発光素子5は発光効率が良好な発光素子と
することができる。
また、発光素子5および比較発光素子3においては、発光層におけるアシスト材料として
PCBBiFを用いているが、PCBBiFは、上掲した構造式のとおり、ジフェニルア
ミン骨格が含まれる有機化合物である。アシスト材料であるPCBBiFに含まれる骨格
と発光材料に含まれるキャリア輸送骨格が同じであると好ましいことがわかった。
本実施例では、本発明の一態様の構成を有する、構造式(C1)~(C3)で表される有
機金属錯体について、そのHOMOおよびLUMOの分布に関して計算を行った結果を示
す。(C1)~(C3)で表される有機金属錯体の構造式を下に示す。
分子軌道計算には、Gaussian09プログラムを使用した。基底関数に6-311
Gを使用して、各分子の一重項基底状態(S)を、B3PW91\6-311Gを用い
、構造最適化を行った。
計算により求められた各構造におけるHOMOおよびLUMOの電子密度分布を示す図を
図60に示す。
図60に示すとおり、構造式(C1)で表される有機金属錯体は、HOMOが主にフェニ
ルピリジン配位子とイリジウムイオンに分布し、LUMOが主にジフェニルトリアジンに
分布する結果が得られている。また、構造式(C2)で表される有機金属錯体も、HOM
Oが主にフェニルピリジン誘導体の配位子とイリジウムイオンに分布し、LUMOが主に
ジフェニルトリアジンに分布する結果が得られている。また、構造式(C3)で表される
有機金属錯体は、HOMOが主にフェニルピリジン配位子とイリジウムイオンに分布し、
LUMOも主にフェニルピリミジン誘導体の配位子に分布する結果が得られている。
したがって、構造式(C1)で表される有機金属錯体および構造式(C2)で表される有
機金属錯体がキャリア輸送性を有する骨格であるジフェニルトリアジンにLUMOの分布
があり、キャリア輸送や電子の注入に関与することを示している。一方で、構造式(C3
)で表される有機金属錯体はキャリア輸送性を有する骨格であるトリアジンへのLUMO
の分布が見られず、キャリア輸送や電子の注入への関与も少ないと考えられる。
本発明の一態様は、キャリア輸送性を有する第1の骨格と、発光性を有する第2の骨格と
を一分子内に有し、分子量が3000以下である有機化合物を含む発光素子用材料である
。上記計算結果を参照すると、(C1)および(C2)で表される有機金属錯体は、ジフ
ェニルトリアジン骨格にLUMOが分布していることから、当該骨格がキャリア輸送や電
子の注入を担うキャリア輸送性を有する第1の骨格に相当し、フェニルピリジン骨格が発
光性を有する第2の骨格に相当する有機化合物であるということができる。しかし、(C
3)で表される有機金属錯体は、ジメチルトリアジン骨格にLUMOの分布が見られず、
フェニルピリジン骨格にLUMOが分布していることから、キャリアの輸送や電子の注入
は発光性を有する骨格が発光とキャリア輸送とを同時に担っていると考えられる。
101 陽極
102 陰極
103 EL層
111 正孔注入層
112 正孔輸送層
113 発光層
114 電子輸送層
115 電子注入層
116 電荷発生層
117 P型層
118 電子リレー層
119 電子注入バッファ層
400 基板
401 陽極
403 EL層
404 陰極
405 シール材
406 シール材
407 封止基板
412 パッド
420 ICチップ
501 陽極
502 陰極
511 第1の発光ユニット
512 第2の発光ユニット
513 電荷発生層
601 駆動回路部(ソース線駆動回路)
602 画素部
603 駆動回路部(ゲート線駆動回路)
604 封止基板
605 シール材
607 空間
608 配線
609 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
610 素子基板
611 スイッチング用FET
612 電流制御用FET
613 陽極
614 絶縁物
616 EL層
617 陰極
618 発光素子
730 絶縁膜
770 平坦化絶縁膜
772 導電膜
782 発光素子
783 液滴吐出装置
784 液滴
785 層
786 EL層
788 導電膜
901 筐体
902 液晶層
903 バックライトユニット
904 筐体
905 ドライバIC
906 端子
951 基板
952 電極
953 絶縁層
954 隔壁層
955 EL層
956 電極
1001 基板
1002 下地絶縁膜
1003 ゲート絶縁膜
1006 ゲート電極
1007 ゲート電極
1008 ゲート電極
1020 第1の層間絶縁膜
1021 第2の層間絶縁膜
1022 電極
1024W 陽極
1024R 陽極
1024G 陽極
1024B 陽極
1025 隔壁
1028 EL層
1029 陰極
1031 封止基板
1032 シール材
1033 透明な基材
1034R 赤色の着色層
1034G 緑色の着色層
1034B 青色の着色層
1035 ブラックマトリクス
1037 第3の層間絶縁膜
1040 画素部
1041 駆動回路部
1042 周辺部
1400 液滴吐出装置
1402 基板
1403 液滴吐出手段
1404 撮像手段
1405 ヘッド
1406 点線
1407 制御手段
1408 記憶媒体
1409 画像処理手段
1410 コンピュータ
1411 マーカー
1412 ヘッド
1413 材料供給源
1414 材料供給源
1415 材料供給源
1416 ヘッド
1900 基板
1901 陽極
1903 陰極
1911 正孔注入層
1912 正孔輸送層
1913 発光層
1914 電子輸送層
1915 電子注入層
2001 筐体
2002 光源
3001 照明装置
5000 表示領域
5001 表示領域
5002 表示領域
5003 表示領域
5004 表示領域
5005 表示領域
7101 筐体
7103 表示部
7105 スタンド
7107 表示部
7109 操作キー
7110 リモコン操作機
7201 本体
7202 筐体
7203 表示部
7204 キーボード
7205 外部接続ポート
7206 ポインティングデバイス
7210 第2の表示部
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
9033 留め具
9034 スイッチ
9035 電源スイッチ
9036 スイッチ
9038 操作スイッチ
9310 携帯情報端末
9311 表示パネル
9312 表示領域
9313 ヒンジ
9315 筐体
9630 筐体
9631 表示部
9631a 表示部
9631b 表示部
9632a タッチパネル領域
9632b タッチパネル領域
9633 太陽電池
9634 充放電制御回路
9635 バッテリー
9636 DCDCコンバータ
9637 操作キー
9638 コンバータ
9639 ボタン

Claims (2)

  1. 下記構造式のいずれか一で表される有機金属錯体。
  2. 請求項1に記載の有機金属錯体を有する、発光素子。
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