JP4906073B2 - LIGHT EMITTING DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE USING THE SAME - Google Patents
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
本発明は、三重項励起状態からの発光を得られる発光素子、及びその発光素子を用いた発光装置、電子機器に関する。 The present invention relates to a light-emitting element capable of obtaining light emission from a triplet excited state, a light-emitting device using the light-emitting element, and an electronic device.
電極間を流れる正孔と電子とが再結合し、生成された励起子が基底状態に戻るときに発光する発光素子は、画素あるいは光源として活用できる為、近年ますます開発が進められている。発光素子の開発において発光効率の向上は、発光素子を画素として用いた発光装置、或いは発光素子を光源として用いた照明装置の低消費電力化にとって重要である。 In recent years, light-emitting elements that emit light when holes and electrons flowing between electrodes are recombined and the generated excitons return to the ground state can be used as pixels or light sources. In the development of a light emitting element, improvement in light emission efficiency is important for reducing power consumption of a light emitting device using the light emitting element as a pixel or a lighting device using the light emitting element as a light source.
これまでに、燐光物質を用いることによって発光効率を向上させることが知られている。例えば特許文献1には、陰極と陽極との間に燐光物質がドープされた混合層を設けることによって陰極側への正孔の移動を抑制した結果、効率良く発光するようにできた発光素子について記載されている。 So far, it has been known to improve luminous efficiency by using phosphorescent substances. For example, Patent Document 1 discloses a light-emitting element that can emit light efficiently as a result of suppressing movement of holes to the cathode side by providing a mixed layer doped with a phosphorescent material between a cathode and an anode. Are listed.
特許文献1のような技術によって効率良く発光させることも有効ではあると考えられる。しかしながら、特許文献1を実施する為には、三種の材料を同時に精度良く蒸着させる必要があり、製造マージンが低くなる場合が生じ得ると考えられる。従って、高効率で発光する発光素子を得るための新たな技術を開発することが求められる。 It is considered effective to emit light efficiently by a technique such as Patent Document 1. However, in order to implement Patent Document 1, it is necessary to deposit three kinds of materials at the same time with high accuracy, and it is considered that the manufacturing margin may be lowered. Therefore, it is required to develop a new technique for obtaining a light emitting element that emits light with high efficiency.
本発明は、有機金属錯体を効率良く発光させることのできる発光素子を提供することを課題とする。また、本発明は、効率良く動作させることのできる発光装置を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a light-emitting element capable of efficiently emitting light from an organometallic complex. It is another object of the present invention to provide a light emitting device that can be operated efficiently.
本発明の実施には、下記一般式(1)で表される有機金属錯体が用いられる。 In the practice of the present invention, an organometallic complex represented by the following general formula (1) is used.
一般式(1)において、R1、R2は、それぞれ、電子吸引基を表す。また、R3、R4は、それぞれ、水素または炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを表す。また、Lは、ベータジケトン構造を有するモノアニオン性の配位子、またはカルボキシル基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、またはフェノール性水酸基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子等のモノアニオン性の配位子を表す。ここで、電子吸引基としては、ハロゲン基、−CF3基、シアノ基、アルコキシカルボニル基のなかから選ばれるいずれかの基であることが好ましい。また、炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、sec−ブチル基のなかから選ばれるいずれかの基であることが好ましい。また、Lは、具体的には、下記構造式(1)〜構造式(7)で表される配位子のなかから選ばれるいずれかのモノアニオン性の配位子であることが好ましい。 In the general formula (1), R 1 and R 2 each represent an electron withdrawing group. R 3 and R 4 each represent either hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. L is a monoanionic ligand having a beta diketone structure, a monoanionic bidentate chelate ligand having a carboxyl group, or a monoanionic bidentate chelate ligand having a phenolic hydroxyl group Represents a monoanionic ligand such as Here, the electron withdrawing group is preferably any group selected from a halogen group, a —CF 3 group, a cyano group, and an alkoxycarbonyl group. Further, the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferably any group selected from a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, and a sec-butyl group. Specifically, L is preferably any monoanionic ligand selected from ligands represented by the following structural formulas (1) to (7).
以下、本発明について具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described.
本発明の一は、第1の電極と第2の電極との間に、発光層と、発光層に接して設けられた正孔輸送層と、発光層に接して設けられた電子輸送層と、電子輸送層と第2の電極との間に設けられた混合層とを有する発光素子である。
正孔輸送層に含まれる正孔輸送性物質について特に限定はないが、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する正孔輸送性物質であることが好ましく、発光層113において用いられるホストよりも励起エネルギーが大きく1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する正孔輸送性物質であることがより好ましい。また、電子輸送層に含まれる第1の電子輸送性物質について特に限定はないが、1×10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する電子輸送性物質であることが好ましく、発光層113において用いられるホストよりも励起エネルギーが大きく1×10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する電子輸送性物質であることがより好ましい。また、混合層は、第2の電子輸送性物質と、第2の電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質とを含んでいる。発光層は、一般式(1)で表される有機金属錯体とホストとを含んでいる。なお、第1の電子輸送性物質と第2の電子輸送性物質とは、異なっていてもよいし、同一であってもよい。また、第2の電子輸送性物質は、ホストよりも励起エネルギーが小さくてもよい。
また、第1の電極と第2の電極との間には、正孔注入層、または、第2の正孔輸送性物質と、第2の正孔輸送性物質に対して電子受容性を示す物質とを含む第2の混合層が設けられていてもよい。なお、正孔輸送層に含まれている正孔輸送性物質と第2の正孔輸送性物質とは、異なっていてもよいし、同一であってもよい。また第2の正孔輸送性物質は、ホストよりも励起エネルギーが小さくてもよい。このような構成を有する発光素子とすることによって、第1の電極の電位が第2の電極の電位よりも高くなるように電圧を印加したときに、効率良く発光させることができる。
According to one aspect of the present invention, a light emitting layer, a hole transport layer provided in contact with the light emitting layer, an electron transport layer provided in contact with the light emitting layer, between the first electrode and the second electrode, A light emitting device having a mixed layer provided between the electron transport layer and the second electrode.
The hole transporting material contained in the hole transporting layer is not particularly limited, but is preferably a hole transporting material having a hole mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or more. It is more preferable to use a hole transporting substance having a higher excitation energy than that of the host used in and having a hole mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or higher. The first electron transporting material contained in the electron transporting layer is not particularly limited, but is preferably an electron transporting material having an electron mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or more. It is more preferable that the substance be an electron-transporting substance having an excitation energy higher than that of the host used in 113 and an electron mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or higher. The mixed layer includes a second electron transporting substance and a substance that exhibits an electron donating property with respect to the second electron transporting substance. The light emitting layer contains an organometallic complex represented by the general formula (1) and a host. Note that the first electron transporting substance and the second electron transporting substance may be different or the same. Further, the second electron transporting material may have an excitation energy smaller than that of the host.
Between the first electrode and the second electrode, the hole-injecting layer or the second hole-transporting substance and the second hole-transporting substance are electron-accepting. A second mixed layer containing a substance may be provided. Note that the hole transporting substance and the second hole transporting substance contained in the hole transporting layer may be different or the same. Further, the second hole transporting material may have an excitation energy smaller than that of the host. With the light-emitting element having such a structure, light can be efficiently emitted when a voltage is applied so that the potential of the first electrode is higher than the potential of the second electrode.
本発明の一は、以上に説明した本発明の発光素子を画素または光源として用いていることを特徴とする発光装置である。 One aspect of the present invention is a light-emitting device using the light-emitting element of the present invention described above as a pixel or a light source.
本発明の一は、以上に説明した本発明の発光素子を画素または光源として用いている発光装置を表示部に用いた電子機器である。 One embodiment of the present invention is an electronic device in which a light-emitting device using the light-emitting element of the present invention described above as a pixel or a light source is used for a display portion.
本発明の実施によって、効率良く発光する発光素子を得ることができる。これは、本発明によって電子と正孔とをバランス良く発光層へ注入させることができ、また、注入された電子と正孔を有効に利用して発光させることができるようになった為である。
本発明の実施によって、電流効率良く動作させることのできる発光装置を得ることができる。これは、外部量子効率が向上した本発明の発光素子を用いることで、低い電圧でも高い輝度の発光を得ることができるようになった為である。
本発明の実施によって、低消費電力で動作させることのできる電子機器を得ることができる。これは、本発明の発光素子を用いることで電流効率良く動作させることのできる発光装置を表示手段または照明手段として用いている為である。
By implementing the present invention, a light-emitting element that emits light efficiently can be obtained. This is because, according to the present invention, electrons and holes can be injected into the light emitting layer in a well-balanced manner, and the injected electrons and holes can be effectively used to emit light. .
By implementing the present invention, a light-emitting device that can be operated with high current efficiency can be obtained. This is because by using the light emitting element of the present invention with improved external quantum efficiency, light emission with high luminance can be obtained even at a low voltage.
By implementing the present invention, an electronic device that can be operated with low power consumption can be obtained. This is because a light-emitting device that can be operated with high current efficiency by using the light-emitting element of the present invention is used as display means or illumination means.
以下、本発明の一態様について説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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、本形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of the embodiment.
(実施の形態1)
本発明の発光素子の一態様について図1を用いて説明する。
(Embodiment 1)
One mode of a light-emitting element of the present invention will be described with reference to FIG.
図1には、第1の電極101と第2の電極102との間に、発光層113とを有する発光素子が示されている。また、発光層113と第2の電極102との間には、電子輸送性物質及びその電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質とを含む第1の混合層115が設けられている。さらに、発光層113よりも第1の電極101側には発光層113に接して正孔輸送層112が設けられており、第2の電極102側には発光層113に接して電子輸送層114が設けられている。なお、図1の発光素子では、第1の電極101と正孔輸送層112との間に正孔注入層111が設けられている。発光層113には発光物質が含まれている。このような発光素子において、第1の電極101の電位が第2の電極102の電位よりも高くなるように第1の電極101と第2の電極102とに電圧を印加したとき、発光層113には、第1の電極101側から正孔が注入され、第2の電極102側から電子が注入される。そして、発光層113に注入された正孔と電子とは再結合する。発光層113には発光物質が含まれており、再結合によって生成された励起エネルギーによって発光物質は励起状態となる。励起状態となった発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。 FIG. 1 illustrates a light-emitting element having a light-emitting layer 113 between a first electrode 101 and a second electrode 102. A first mixed layer 115 including an electron transporting substance and a substance that exhibits an electron donating property with respect to the electron transporting substance is provided between the light-emitting layer 113 and the second electrode 102. . Further, a hole transport layer 112 is provided in contact with the light emitting layer 113 on the first electrode 101 side of the light emitting layer 113, and an electron transport layer 114 is in contact with the light emitting layer 113 on the second electrode 102 side. Is provided. Note that in the light-emitting element in FIG. 1, a hole-injection layer 111 is provided between the first electrode 101 and the hole-transport layer 112. The light emitting layer 113 contains a light emitting substance. In such a light-emitting element, when a voltage is applied to the first electrode 101 and the second electrode 102 so that the potential of the first electrode 101 is higher than the potential of the second electrode 102, the light-emitting layer 113 is used. Then, holes are injected from the first electrode 101 side, and electrons are injected from the second electrode 102 side. Then, the holes and electrons injected into the light emitting layer 113 are recombined. The light-emitting layer 113 contains a light-emitting substance, and the light-emitting substance is excited by excitation energy generated by recombination. The luminescent material in the excited state emits light when returning to the ground state.
以下、第1の電極101、第2の電極102、及び第1の電極101と第2の電極102との間に設けられた各層について具体的に説明する。 Hereinafter, the first electrode 101, the second electrode 102, and each layer provided between the first electrode 101 and the second electrode 102 will be specifically described.
第1の電極101を形成する物質について特に限定はないが、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、2〜20%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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)、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質を用いることが好ましい。但し、正孔注入層111に換えて正孔を発生する機能を有する層を設けた場合には、アルミニウム、またはマグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いて第1の電極101を形成することもできる。 There is no particular limitation on the substance forming the first electrode 101, but indium tin oxide, indium tin oxide containing silicon oxide, indium oxide containing 2 to 20% zinc oxide, gold (Au), platinum (Pt ), Nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), palladium (Pd), tantalum nitride, etc. It is preferable to use a substance. However, in the case where a layer having a function of generating holes is provided instead of the hole injection layer 111, the first electrode 101 may be formed using a substance having a low work function such as aluminum or magnesium. it can.
第2の電極102を形成する物質としては、アルミニウム、及びマグネシウム等の仕事関数の低い物質の他、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、2〜20%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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)、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質等も用いることができる。 As a material for forming the second electrode 102, in addition to a material having a low work function such as aluminum and magnesium, indium tin oxide, indium tin oxide containing silicon oxide, and oxide containing 2 to 20% zinc oxide are used. Indium, gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), palladium (Pd ), A substance having a high work function such as tantalum nitride, or the like can also be used.
なお、第1の電極101と第2の電極102とは、いずれか一方または両方の電極が発光した光を透過できるように形成されていることが好ましい。 Note that the first electrode 101 and the second electrode 102 are preferably formed so that one or both of the electrodes can transmit light emitted.
正孔注入層111は、第1の電極101から正孔輸送層112へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。正孔注入層111を設けることによって、第1の電極101と正孔輸送層112との間のイオン化ポテンシャルの差が緩和され、正孔が注入され易くなる。正孔注入層111は、正孔輸送層112を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが小さく、第1の電極101を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが大きい物質、または正孔輸送層112と第1の電極101との間に1〜2nmの薄膜として設けたときに、正孔輸送層112側の準位が高くなるようなエネルギーバンドの勾配をもつ物質を用いて形成することが好ましい。正孔注入層111を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、フタロシアニン(略称:H2Pc)や銅フタロシアニン(CuPC)、4,4’−ビス{N−[4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル]−N−フェニルアミノ}ビフェニル(略称:DNTPD)等の低分子、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)等の高分子が挙げられる。つまり、正孔注入層111におけるイオン化ポテンシャルが正孔輸送層112におけるイオン化ポテンシャルよりも小さくなるような物質を選択することによって、正孔注入層111を形成することができる。 The hole injection layer 111 is a layer having a function of assisting injection of holes from the first electrode 101 to the hole transport layer 112. By providing the hole injection layer 111, the difference in ionization potential between the first electrode 101 and the hole transport layer 112 is reduced, and holes are easily injected. The hole injection layer 111 has a lower ionization potential than the substance forming the hole transport layer 112 and a higher ionization potential than the substance forming the first electrode 101, or the hole transport layer 112. The first electrode 101 is preferably formed using a substance having an energy band gradient that increases the level on the hole transport layer 112 side when a thin film having a thickness of 1 to 2 nm is provided between the first electrode 101 and the first electrode 101. . Specific examples of a substance that can be used to form the hole-injection layer 111 include phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc), copper phthalocyanine (CuPC), 4,4′-bis {N- [4- (N, N-di-m-tolylamino) phenyl] -N-phenylamino} biphenyl (abbreviation: DNTPD) and other low molecular weight poly (ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfonic acid) aqueous solution (PEDOT / PSS) Molecule. That is, the hole injection layer 111 can be formed by selecting a material whose ionization potential in the hole injection layer 111 is smaller than that in the hole transport layer 112.
正孔輸送層112は、正孔を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、正孔注入層111から発光層113へ正孔を輸送する機能を有する。また、本形態のように発光層113に接して正孔輸送層112が設けられている場合は、正孔輸送層112は、発光層113において生成された励起エネルギーが発光層113からその他の層へ移動しないように阻止する機能も有する。
正孔輸送層112の形成に用いる正孔輸送性物質について特に限定はないが、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する正孔輸送性物質を用いることが好ましく、発光層113において用いられるホストよりも励起エネルギーが大きく1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する正孔輸送性物質を用いることがより好ましい。1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する正孔輸送性材料を用いることで正孔移動度に起因した駆動電圧の増加を抑えることができる。また、ホストよりも励起エネルギーが大きく1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する正孔輸送性物質を用いることで、発光層113から正孔輸送層112へ励起エネルギーが移動してしまうことを防ぐことができ、励起エネルギーの移動に起因した発光効率の低下を低減することができる。ここで、正孔輸送性物質とは、電子よりも正孔の移動度が高い物質であり、好ましくは、電子の移動度に対する正孔の移動度の比の値(=正孔移動度/電子移動度)が100よりも大きい物質をいう。
正孔輸送性物質の具体例としては、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:NPB)、4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:TPD)、1,3,5−トリス[N,N−ジ(m−トリル)アミノ]ベンゼン(略称:m−MTDAB)、4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)等が挙げられる。これらの正孔輸送性物質の中からホストとして用いる物質よりも励起エネルギーの大きいものを適宜選択して用いればよい。
また、正孔輸送層112の厚さについて特に限定はないが、5〜30nmであることが好ましい。このような厚さとすることによって、正孔輸送層112からさらに他の層(本形態においては正孔注入層111、また正孔輸送層112と正孔注入層111の間にさらに層を設けた場合はその層。)への励起エネルギーの移動を抑えることができると共に、正孔輸送層112の厚さに起因した駆動電圧の増加も抑えることができる。
以上のように正孔輸送層112を設けることによって、第1の電極101と発光層113との距離を離すことができる為、第1の電極101に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。また、励起エネルギーが発光層113から他の層へ移動するのを防ぐことができる為、量子効率良く発光させることができる。
The hole transport layer 112 is a layer having a function of transporting holes. In the light-emitting element of this embodiment mode, the hole transport layer 112 has a function of transporting holes from the hole injection layer 111 to the light-emitting layer 113. Further, in the case where the hole transport layer 112 is provided in contact with the light emitting layer 113 as in this embodiment, the hole transport layer 112 has excitation energy generated in the light emitting layer 113 from the light emitting layer 113 to other layers. It also has a function to prevent it from moving to.
There is no particular limitation on the hole-transporting material used for forming the hole-transporting layer 112, but a hole-transporting material having a hole mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or more is preferably used, and light emission It is more preferable to use a hole-transporting substance that has a higher excitation energy than the host used in the layer 113 and has a hole mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or higher. By using a hole transporting material having a hole mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or higher, an increase in driving voltage due to hole mobility can be suppressed. In addition, the excitation energy is transferred from the light-emitting layer 113 to the hole-transport layer 112 by using a hole-transporting material that has a higher excitation energy than the host and has a hole mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or more. Can be prevented, and a decrease in light emission efficiency due to transfer of excitation energy can be reduced. Here, the hole transporting substance is a substance having a hole mobility higher than that of electrons, and is preferably a value of a ratio of hole mobility to electron mobility (= hole mobility / electron). A substance whose mobility is greater than 100.
Specific examples of the hole transporting substance include 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: NPB), 4,4′-bis [N- (3- Methylphenyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: TPD), 1,3,5-tris [N, N-di (m-tolyl) amino] benzene (abbreviation: m-MTDAB), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N-carbazolyl) triphenylamine (abbreviation: TCTA) and the like can be given. Of these hole transporting substances, a substance having an excitation energy higher than that of a substance used as a host may be appropriately selected and used.
The thickness of the hole transport layer 112 is not particularly limited, but is preferably 5 to 30 nm. With such a thickness, another layer (a hole injection layer 111 in this embodiment, or a layer between the hole transport layer 112 and the hole injection layer 111 is further provided from the hole transport layer 112 is provided. In this case, it is possible to suppress the transfer of excitation energy to the layer.) And to suppress an increase in driving voltage due to the thickness of the hole transport layer 112.
Since the hole transport layer 112 is provided as described above, the distance between the first electrode 101 and the light-emitting layer 113 can be increased, and thus light emission is caused by the metal contained in the first electrode 101. Quenching can be prevented. In addition, since excitation energy can be prevented from moving from the light emitting layer 113 to another layer, light can be emitted with high quantum efficiency.
発光層113は、先にも述べたように、発光物質(ゲストともいう。)を含んでいる。より具体的には発光物質は、分散状態で発光層113に含まれている。そして、発光層113には、発光物質と共に、発光物質よりも広い三重項励起状態のエネルギーギャップ(エネルギーギャップとはLUMO準位とHOMO準位との間のエネルギーギャップをいう。)を有する物質が含まれている。このような発光物質よりも広いエネルギーギャップを有する物質は、発光層113の発光物質よりも高い濃度で、発光層113の主成分として含まれており、ホストという。ホストは、発光物質が発光するのを補助する機能を有する。
本形態の発光素子には、発光物質として下記一般式(1)で表される有機金属錯体が含まれている。一般式(1)で表される有機金属錯体を用いることによって正孔と電子の再結合効率を向上させることができる。また、三重項励起状態の励起寿命等に起因する非発光遷移の増加が起こり難くなり、励起と発光の繰り返しを効率良く行うことができる。
As described above, the light-emitting layer 113 includes a light-emitting substance (also referred to as a guest). More specifically, the light emitting substance is contained in the light emitting layer 113 in a dispersed state. In the light-emitting layer 113, a substance having an energy gap in a triplet excited state wider than that of the light-emitting substance (an energy gap is an energy gap between the LUMO level and the HOMO level) is combined with the light-emitting substance. include. A substance having an energy gap wider than that of the light-emitting substance is included as a main component of the light-emitting layer 113 at a higher concentration than the light-emitting substance of the light-emitting layer 113 and is referred to as a host. The host has a function of assisting the light emitting material to emit light.
The light-emitting element of this embodiment includes an organometallic complex represented by the following general formula (1) as a light-emitting substance. By using the organometallic complex represented by the general formula (1), the recombination efficiency of holes and electrons can be improved. In addition, the increase in non-emissive transition due to the excitation lifetime of the triplet excited state is less likely to occur, and the repetition of excitation and emission can be performed efficiently.
一般式(1)において、R1、R2は、それぞれ、電子吸引基を表す。また、R3、R4は、それぞれ、水素または炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを表す。また、Lは、ベータジケトン構造を有するモノアニオン性の配位子、またはカルボキシル基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、またはフェノール性水酸基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子のいずれかを表す。ここで、電子吸引基としては、ハロゲン基、−CF3基、シアノ基、アルコキシカルボニル基の中から選ばれるいずれかの基であることが好ましい。また、炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、sec−ブチル基の中から選ばれるいずれかの基であることが好ましい。また、Lは、具体的には、下記構造式(1)〜構造式(7)で表される配位子の中から選ばれるいずれかの配位子であることが好ましい。 In the general formula (1), R 1 and R 2 each represent an electron withdrawing group. R 3 and R 4 each represent either hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. L is a monoanionic ligand having a beta diketone structure, a monoanionic bidentate chelate ligand having a carboxyl group, or a monoanionic bidentate chelate ligand having a phenolic hydroxyl group Represents one of the following. Here, the electron withdrawing group is preferably any group selected from a halogen group, a —CF 3 group, a cyano group, and an alkoxycarbonyl group. In addition, the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferably any group selected from a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, and a sec-butyl group. Specifically, L is preferably any ligand selected from ligands represented by the following structural formulas (1) to (7).
また、一般式(1)で表される有機金属錯体の中でも特に、構造式(8)〜(31)で表される有機金属錯体を用いることが好ましい。 In addition, among the organometallic complexes represented by the general formula (1), it is preferable to use organometallic complexes represented by the structural formulas (8) to (31).
また、ホストとしては、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、4,4’,4’’−トリ(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)等のカルバゾール誘導体、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:NPB)のようなアリールアミン骨格を有する化合物、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ピリジナト]亜鉛(略称:Znpp2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:ZnBOX)等の金属錯体等を用いることが好ましい。 As the host, carbazole such as 4,4′-di (N-carbazolyl) biphenyl (abbreviation: CBP), 4,4 ′, 4 ″ -tri (N-carbazolyl) triphenylamine (abbreviation: TCTA), etc. Derivatives, compounds having an arylamine skeleton such as 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: NPB), bis [2- (2-hydroxyphenyl) pyridinato] It is preferable to use a metal complex such as zinc (abbreviation: Znpp 2 ) or bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: ZnBOX).
電子輸送層114は、電子を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、第1の混合層115から発光層113へ電子を輸送する機能を有する。また、本形態のように発光層113に接して電子輸送層114が設けられている場合は、電子輸送層114は、発光層113において生成された励起エネルギーが発光層113からその他の層へ移動しないように阻止する機能も有する。
電子輸送層114の形成に用いる電子輸送性物質について特に限定はないが、1×10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する電子輸送性物質を用いることが好ましく、発光層113において用いられるホストよりも励起エネルギーが大きく1×10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する電子輸送性物質を用いることがより好ましい。1×10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する電子輸送性材料を用いることで電子移動度に起因した駆動電圧の増加を抑えることができる。また、ホストよりも励起エネルギーが大きく1×10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する電子輸送性物質を用いることで、発光層113から電子輸送層114へ励起エネルギーが移動してしまうことを防ぐことができ、励起エネルギーの移動に起因した発光効率の低下を低減することができる。ここで、電子輸送性物質とは、正孔よりも電子の移動度が高い物質であり、好ましくは、正孔の移動度に対する電子の移動度の比の値(=電子移動度/正孔移動度)が100よりも大きい物質をいう。
電子輸送性物質の具体例としては、バソキュプロイン(略称:BCP)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、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)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)等が挙げられる。これらの電子輸送性物質の中からホストとして用いる物質よりも励起エネルギーが大きいものを適宜選択して用いればよい。
また、電子輸送層114の厚さについて特に限定はないが、5〜30nmであることが好ましい。このような厚さとすることによって、電子輸送層114からさらに他の層(本形態においては第1の混合層115、また電子輸送層114と第1の混合層115の間にさらに層を設けた場合はその層。)への励起エネルギーの移動を抑えることができると共に、電子輸送層114の厚さに起因した駆動電圧の増加も抑えることができる。
以上のように電子輸送層114を設けることによって、後述する第1の混合層115と発光層113との距離を離すことができる為、第1の混合層115に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。また、励起エネルギーが発光層113から他の層へ移動するのを防ぐことができる為、量子効率良く発光させることができる。
The electron transport layer 114 is a layer having a function of transporting electrons. In the light-emitting element of this embodiment mode, the electron transport layer 114 has a function of transporting electrons from the first mixed layer 115 to the light-emitting layer 113. Further, in the case where the electron transport layer 114 is provided in contact with the light emitting layer 113 as in this embodiment, the electron transport layer 114 has the excitation energy generated in the light emitting layer 113 transferred from the light emitting layer 113 to other layers. It also has a function to prevent it from occurring.
There is no particular limitation on the electron-transporting material used for forming the electron-transporting layer 114, but an electron-transporting material having an electron mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or higher is preferably used for the light-emitting layer 113. It is more preferable to use an electron transporting substance having an excitation mobility larger than that of the host to be used and having an electron mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or higher. By using an electron transporting material having an electron mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or higher, an increase in driving voltage due to the electron mobility can be suppressed. In addition, by using an electron transporting material having an excitation energy larger than that of the host and an electron mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or more, the excitation energy is transferred from the light emitting layer 113 to the electron transporting layer 114. This can be prevented, and a decrease in light emission efficiency due to transfer of excitation energy can be reduced. Here, the electron transporting substance is a substance having electron mobility higher than that of holes, and is preferably a value of a ratio of electron mobility to hole mobility (= electron mobility / hole mobility). Refers to a substance having a degree greater than 100.
Specific examples of the electron transporting substance include bathocuproin (abbreviation: BCP), 3- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl-5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2 ), 1,3-bis [5- (p-tert-butylphenyl) -1,3, 4-oxadiazol-2-yl] benzene (abbreviation: OXD-7), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2 , 4-triazole (abbreviation: p-EtTAZ), bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), and the like. Of these electron transporting substances, those having excitation energy higher than that of the substance used as the host may be appropriately selected and used.
Further, the thickness of the electron transport layer 114 is not particularly limited, but is preferably 5 to 30 nm. By setting the thickness as described above, another layer is provided from the electron transport layer 114 (in this embodiment, the first mixed layer 115, and further layers are provided between the electron transport layer 114 and the first mixed layer 115). In this case, it is possible to suppress the transfer of excitation energy to the layer.) And to suppress an increase in driving voltage due to the thickness of the electron transport layer 114.
By providing the electron transport layer 114 as described above, the distance between the first mixed layer 115 and the light emitting layer 113 which will be described later can be increased, which is attributed to the metal contained in the first mixed layer 115. Thus, the light emission can be prevented from being quenched. In addition, since excitation energy can be prevented from moving from the light emitting layer 113 to another layer, light can be emitted with high quantum efficiency.
以上に正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114のそれぞれについて説明したが、正孔輸送層112の形成に用いられる正孔輸送性物質、ホスト、電子輸送層114の形成に用いられる電子輸送性物質は下記(i)、(ii)のような関係を満たしていることが好ましい。
(i)正孔輸送層112の形成に用いられる正孔輸送性物質のイオン化ポテンシャルとホストのイオン化ポテンシャルとの差の絶対値が0.4eV以下
(ii)電子輸送層114の形成に用いられる電子輸送性物質の電子親和力とホストの電子親和力との差の絶対値が0.5eV以下
これらの関係を満たすことによって正孔輸送層112から発光層113への正孔の注入、および電子輸送層114から発光層113への電子の注入が容易となり、その結果、電流効率をより高めることができる。
Each of the hole transport layer 112, the light emitting layer 113, and the electron transport layer 114 has been described above. However, the hole transport material used for forming the hole transport layer 112, the host, and the electron transport layer 114 are used. The electron transporting material preferably satisfies the following relationships (i) and (ii).
(I) The absolute value of the difference between the ionization potential of the hole transporting substance used for forming the hole transport layer 112 and the ionization potential of the host is 0.4 eV or less. (Ii) Electrons used for forming the electron transport layer 114 The absolute value of the difference between the electron affinity of the transport material and the electron affinity of the host is 0.5 eV or less. By satisfying these relationships, injection of holes from the hole transport layer 112 to the light-emitting layer 113 and the electron transport layer 114 are performed. Can be easily injected into the light emitting layer 113, and as a result, the current efficiency can be further improved.
ここで、正孔輸送層112の形成に用いられる正孔輸送性物質と、ホストと、電子輸送層114の形成に用いられる電子輸送性物質との好ましい組み合わせの具体例(1)〜(3)を表1に示す。 Here, specific examples (1) to (3) of preferable combinations of the hole transporting material used for forming the hole transporting layer 112, the host, and the electron transporting material used for forming the electron transporting layer 114. Is shown in Table 1.
表1に記載された物質のイオン化ポテンシャル及び電子親和力を表2に示す。表2に記載されたイオン化ポテンシャル(Ip)は、光電子分光装置(AC−2、(株)理研計器)による測定に基づく値である。また、表2に記載された電子親和力(Ea)は、各々の物質の吸収スペクトルを基に各々の物質のエネルギーギャップ(ΔE)の値を求めた後、測定により求められたイオン化ポテンシャルの値からエネルギーギャップの値を差し引きすることにより算出された値である。なお、吸収スペクトルを基にエネルギーギャップの値を求める際、1.24μm=1eVとして換算した。なお、表1に記載されていない物質のIp、Ea、ΔEaについても参考として表2に記載しておく。 Table 2 shows the ionization potential and electron affinity of the substances described in Table 1. The ionization potential (Ip) described in Table 2 is a value based on measurement by a photoelectron spectrometer (AC-2, Riken Keiki Co., Ltd.). Further, the electron affinity (Ea) described in Table 2 is obtained from the value of the ionization potential obtained by measurement after obtaining the value of the energy gap (ΔE) of each substance based on the absorption spectrum of each substance. It is a value calculated by subtracting the value of the energy gap. In addition, when calculating | requiring the value of an energy gap based on an absorption spectrum, it converted as 1.24 micrometer = 1eV. In addition, Ip, Ea, and ΔEa of substances not listed in Table 1 are also listed in Table 2 for reference.
なお、表1に示された組み合わせの中で最も好ましいものは、(1)で表される組み合わせである。(1)のように組み合わせることによって、実施例1に記載されているような外部量子効率が20%を超える発光素子を作製することが可能となる。 The most preferable combination shown in Table 1 is the combination represented by (1). By combining as in (1), a light-emitting element having an external quantum efficiency exceeding 20% as described in Example 1 can be manufactured.
第1の混合層115は、電子輸送性物質と、その電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層である。第1の混合層115に含まれる電子輸送性物質は、必ずしもホストよりも大きい励起エネルギーを有する物質を選択する必要はない。
第1の混合層115の形成に用いることのできる電子輸送性物質の具体例としては、電子輸送層114についての説明で記載した電子輸送性物質の他、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、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(略称:BAlq)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)等の金属錯体の他、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)、4,4−ビス(5−メチルベンズオキサゾリル−2−イル)スチルベン(略称:BzOs)等の電子輸送性物質も用いることができる。
また、電子供与性を示す物質としては、リチウム、ナトリウム、セシウム等のアルカリ金属(周期表I族の金属)、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属(周期表II族の金属)等の金属を用いることが好ましい。
以上のように第1の混合層115を設けることで、第2の電極102側から発光層113へより多くの電子を注入することができる。
The first mixed layer 115 is a layer including an electron transporting substance and a substance that exhibits an electron donating property with respect to the electron transporting substance. As the electron transporting material included in the first mixed layer 115, a material having an excitation energy larger than that of the host is not necessarily selected.
Specific examples of the electron transporting substance that can be used for forming the first mixed layer 115 include tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation :) in addition to the electron transporting substance described in the description of the electron transporting layer 114. Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), bis (10-hydroxybenzo [h] -quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8- In addition to metal complexes such as quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq), bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (BTZ) 2 ), 2- (4- Biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 4,4- Scan (5-methyl-benzoxazolyl-2-yl) stilbene (abbreviation: BzOs) electron transporting material or the like can also be used.
In addition, examples of substances that exhibit electron donating properties include alkali metals such as lithium, sodium, and cesium (metals of group I of the periodic table), and alkaline earth metals such as magnesium, calcium, strontium, and barium (metals of group II of the periodic table) It is preferable to use a metal such as
By providing the first mixed layer 115 as described above, more electrons can be injected from the second electrode 102 side into the light-emitting layer 113.
以上のような構成を有する発光素子では、電子と正孔とをバランス良く発光層113へ注入することができる。これは、第1の混合層115のような電子輸送性物質と、その電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層を設けることによって、発光層113に対しより多くの電子を注入することができ、その結果、発光層113に注入される電子に対して正孔が過多となってしまうことを防ぐことができる為である。また、以上のような構成を有する発光素子は、発光層113へ注入された電子と正孔のなかで発光に寄与する電子と正孔の割合が高い、つまり電流効率が高い。これは、一般式(1)で表される有機金属錯体を発光物質として用いることによって、発光層113に注入された電子及び正孔を、有効に発光に活用できるようになる為、より具体的に説明すると、一般式(1)で表される有機金属錯体を発光物質として用いることによって、電子と正孔とを効率良く再結合させることができる、つまりキャリアの再結合効率を向上させることができると共に、励起と発光の繰り返しを効率良く行うことができるようになる為である。
このように、本発明を実施することで、電流効率が向上し、その結果、外部量子効率の良好な発光素子を得ることができる。
In the light-emitting element having the above structure, electrons and holes can be injected into the light-emitting layer 113 with a good balance. This is because a layer including an electron transporting material such as the first mixed layer 115 and a material that exhibits an electron donating property with respect to the electron transporting material is provided, whereby more electrons are emitted from the light emitting layer 113. This is because it is possible to prevent excessive holes from being injected into the light-emitting layer 113 as a result. Further, the light-emitting element having the above structure has a high ratio of electrons and holes contributing to light emission among electrons and holes injected into the light-emitting layer 113, that is, high current efficiency. This is because the use of the organometallic complex represented by the general formula (1) as a luminescent substance makes it possible to effectively use the electrons and holes injected into the luminescent layer 113 for light emission. In other words, by using the organometallic complex represented by the general formula (1) as a light-emitting substance, electrons and holes can be efficiently recombined, that is, the recombination efficiency of carriers can be improved. This is because the repetition of excitation and emission can be performed efficiently.
As described above, by implementing the present invention, current efficiency is improved, and as a result, a light-emitting element with good external quantum efficiency can be obtained.
なお、以上に説明した発光素子において、正孔注入層111に換えて、正孔輸送性物質と、正孔輸送性物質に対して電子受容性を示す物質とを含む第2の混合層を設けてもよい。第2の混合層の形成に用いる正孔輸送性物質は、必ずしもホストよりも大きい励起エネルギーを有する物質を選択する必要はない。第2の混合層の形成には、正孔輸送層112についての説明で記載した正孔輸送性物質を用いることができる。また、電子受容性を示す物質としては、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等の金属酸化物を用いることが好ましい。 Note that in the light-emitting element described above, instead of the hole-injection layer 111, a second mixed layer including a hole-transporting substance and a substance that exhibits an electron-accepting property with respect to the hole-transporting substance is provided. May be. As the hole transporting material used for forming the second mixed layer, it is not always necessary to select a material having an excitation energy higher than that of the host. In forming the second mixed layer, the hole transporting substance described in the description of the hole transport layer 112 can be used. As the substance exhibiting electron accepting properties, it is preferable to use a metal oxide such as molybdenum oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, or rhenium oxide.
また、以上に説明した発光素子において、正孔輸送層112と正孔注入層111との間には、正孔輸送層112の形成に用いられている正孔輸送性物質と異なる正孔輸送性物質を用いて形成された正孔輸送層がさらに設けられていても構わない。また、このようにして設けられる正孔輸送層は発光層113とは接していない為、ホストよりも励起エネルギーの小さい正孔輸送性物質を用いて形成してもよい。また、電子輸送層114と第1の混合層115との間においても、電子輸送層114の形成に用いられている電子輸送性物質と異なる電子輸送性物質を用いて形成された電子輸送層がさらに設けられていても構わない。また、このようにして設けられる電子輸送層は発光層113とは接していない為、ホストよりも励起エネルギーの小さい電子輸送性物質を用いて形成してもよい。 In the light-emitting element described above, a hole transporting property different from the hole transporting material used for forming the hole transporting layer 112 is provided between the hole transporting layer 112 and the hole injecting layer 111. A hole transport layer formed using a substance may be further provided. Further, since the hole transport layer provided in this manner is not in contact with the light emitting layer 113, the hole transport layer may be formed using a hole transport material having lower excitation energy than the host. Further, between the electron transport layer 114 and the first mixed layer 115, an electron transport layer formed using an electron transport material different from the electron transport material used for forming the electron transport layer 114 is also provided. Further, it may be provided. Further, since the electron transport layer provided in this manner is not in contact with the light emitting layer 113, the electron transport layer may be formed using an electron transport material having lower excitation energy than the host.
また、以上に説明した発光素子の作製方法について特に限定はなく、スパッタリング法、蒸着法、インクジェット法等の方法を適宜選択して用いて作製すればよい。また、特に発光層113及び第1の混合層115のように複数の化合物が混合した層は、例えば共蒸着法を用いて形成すればよい。ここで、共蒸着とは、一つの処理室内に設けられた複数の蒸着源からそれぞれ原料を気化させ、気化した化合物を混合状態となるように被処理物上に堆積させる蒸着法をいう。 There is no particular limitation on the method for manufacturing the light-emitting element described above, and a method such as a sputtering method, an evaporation method, or an inkjet method can be selected as appropriate and used. In particular, a layer in which a plurality of compounds are mixed, such as the light-emitting layer 113 and the first mixed layer 115, may be formed using, for example, a co-evaporation method. Here, co-evaporation refers to a vapor deposition method in which raw materials are vaporized from a plurality of vapor deposition sources provided in one processing chamber, and vaporized compounds are deposited on an object to be processed in a mixed state.
また、第1の電極101から順に発光層等を積層して最後に第2の電極102を形成する順序で以上に説明した発光素子を作製してもよいし、または、第2の電極102から順に発光層等を積層して最後に第1の電極101を形成する順序で以上に説明した発光素子を作製してもよい。 Alternatively, the light-emitting element described above may be manufactured in the order in which the light-emitting layers and the like are stacked in order from the first electrode 101 and the second electrode 102 is finally formed, or from the second electrode 102. The light-emitting elements described above may be manufactured in the order in which the light-emitting layers and the like are sequentially stacked and the first electrode 101 is finally formed.
(実施の形態2)
本発明の実施に用いる有機金属錯体の合成方法について説明する。なお、合成方法は、ここで開示する方法に限定されるものではなく、他の合成方法を適用しても構わない。
(Embodiment 2)
A method for synthesizing the organometallic complex used in the practice of the present invention will be described. Note that the synthesis method is not limited to the method disclosed herein, and other synthesis methods may be applied.
構造式(8)〜構造式(31)のいずれかで表される本発明の有機金属錯体は、以下の合成スキーム(a−1)〜合成スキーム(a−3)で表されるような合成方法によって得られる。合成スキーム(a−1)のようにして電子吸引基を含む配位子を合成する。そして、合成された電子吸引基を含む配位子を、合成スキーム(a−2)で表されるように、塩化イリジウム塩酸塩水和物と混合して、イリジウムに配位させる。さらに、合成スキーム(a−3)で表されるように、モノアニオン性の配位子をイリジウムに配位させる。 The organometallic complex of the present invention represented by any one of structural formula (8) to structural formula (31) is synthesized as represented by the following synthetic scheme (a-1) to synthetic scheme (a-3). Obtained by the method. A ligand containing an electron withdrawing group is synthesized as in the synthesis scheme (a-1). Then, the synthesized ligand containing an electron withdrawing group is mixed with iridium chloride hydrochloride hydrate and coordinated to iridium as represented by the synthesis scheme (a-2). Furthermore, as represented by the synthesis scheme (a-3), a monoanionic ligand is coordinated to iridium.
ここで、合成スキーム(a−1)〜合成スキーム(a−3)において、R5、R6は、それぞれ、フルオロ基、−CF3基、シアノ基、アルコキシカルボニル基のいずれかを表す。また、R7、R8は、それぞれ、水素またはメチル基を表す。また、Lは、アセチルアセトンまたはピコリン酸を表す。 Here, in Synthesis Scheme (a-1) to Synthesis Scheme (a-3), R 5 and R 6 each represent any of a fluoro group, a —CF 3 group, a cyano group, and an alkoxycarbonyl group. R 7 and R 8 each represent hydrogen or a methyl group. L represents acetylacetone or picolinic acid.
なお、本発明の有機金属錯体の合成方法は、合成スキーム(a−1)〜合成スキーム(a−3)で表されるものには限定されない。例えば、(a−1)で得られる配位子において、R7とR8の両方がアルキル置換された配位子に関しては、まず、フェニル基のパラ位が電子吸引基で置換された2,3−ジフェニル−1,4−ジヒドロピラジン−5,6−ジオンを原料とし、POCl3等を用いて5,6位がクロロ化したジクロロ体を形成し、得られたジクロロ体とアルキル金属とをカップリングすることにより得られる。また、塩化イリジウム塩酸塩水和物に換えてテトラクロロ白金酸カリウム等の白金を含む塩を用いることによって、白金を中心金属として含む本発明の有機金属錯体を得ることもできる。また、アセチルアセトンまたはピコリン酸に換えて、マロン酸ジメチル、サリチルアルデヒド、サリチリデンアミン、テトラピラゾラトボロナート等の配位子を用いることによって、構造式(2)、(4)〜(7)で表されるような配位子を含む、本発明の有機金属錯体を得ることもできる。 Note that the method for synthesizing the organometallic complex of the present invention is not limited to those represented by the synthesis scheme (a-1) to the synthesis scheme (a-3). For example, in the ligand obtained in (a-1), regarding the ligand in which both R 7 and R 8 are alkyl-substituted, first, the para-position of the phenyl group is substituted with an electron-withdrawing group. 3-Diphenyl-1,4-dihydropyrazine-5,6-dione is used as a raw material to form a dichloro body in which the 5- and 6-positions are chlorinated using POCl 3 or the like, and the resulting dichloro body and an alkyl metal are obtained. Obtained by coupling. Further, by using a salt containing platinum such as potassium tetrachloroplatinate instead of iridium chloride hydrochloride hydrate, the organometallic complex of the present invention containing platinum as a central metal can also be obtained. Further, by using a ligand such as dimethyl malonate, salicylaldehyde, salicylideneamine, tetrapyrazolato boronate instead of acetylacetone or picolinic acid, structural formulas (2), (4) to (7 It is also possible to obtain an organometallic complex of the present invention containing a ligand represented by
(実施の形態3)
本発明の発光素子は効率よく発光させることができる為、実施の形態1で説明した本発明の発光素子を画素として用いることによって、電流効率良く表示動作を行うことができる発光装置を得ることができる。
(Embodiment 3)
Since the light-emitting element of the present invention can emit light efficiently, a light-emitting device that can perform display operation with high current efficiency can be obtained by using the light-emitting element of the present invention described in Embodiment Mode 1 as a pixel. it can.
本形態では、表示機能を有する発光装置の回路構成および駆動方法について図2〜6を用いて説明する。 In this embodiment, a circuit configuration and a driving method of a light-emitting device having a display function will be described with reference to FIGS.
図2は本発明を適用した発光装置を上面からみた模式図である。図2において、基板6500上には、画素部6511と、ソース信号線駆動回路6512と、書込用ゲート信号線駆動回路6513と、消去用ゲート信号線駆動回路6514とが設けられている。ソース信号線駆動回路6512と、書込用ゲート信号線駆動回路6513と、消去用ゲート信号線駆動回路6514とは、それぞれ、配線群を介して、外部入力端子であるFPC(フレキシブルプリントサーキット)6503と接続している。そして、ソース信号線駆動回路6512と、書込用ゲート信号線駆動回路6513と、消去用ゲート信号線駆動回路6514とは、それぞれ、FPC6503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。またFPC6503にはプリント配線基盤(PWB)6504が取り付けられている。なお、駆動回路部は、上記のように必ずしも画素部6511と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成されたFPC上にICチップを実装したもの(TCP)等を利用し、基板外部に設けられていてもよい。 FIG. 2 is a schematic view of a light emitting device to which the present invention is applied as viewed from above. In FIG. 2, a pixel portion 6511, a source signal line driver circuit 6512, a write gate signal line driver circuit 6513, and an erase gate signal line driver circuit 6514 are provided over a substrate 6500. The source signal line drive circuit 6512, the write gate signal line drive circuit 6513, and the erase gate signal line drive circuit 6514 are each an FPC (flexible printed circuit) 6503 which is an external input terminal via a wiring group. Connected. The source signal line driver circuit 6512, the writing gate signal line driver circuit 6513, and the erasing gate signal line driver circuit 6514 receive a video signal, a clock signal, a start signal, a reset signal, and the like from the FPC 6503, respectively. . A printed wiring board (PWB) 6504 is attached to the FPC 6503. Note that the driver circuit portion is not necessarily provided over the same substrate as the pixel portion 6511 as described above. For example, an IC chip mounted on an FPC on which a wiring pattern is formed (TCP) or the like is used. It may be used and provided outside the substrate.
画素部6511には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列している。また、電流供給線が行方向に並んで配列している。また、画素部6511には、行方向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列している。また画素部6511には、発光素子を含む一組の回路が複数配列している。 In the pixel portion 6511, a plurality of source signal lines extending in the column direction are arranged side by side in the row direction. In addition, current supply lines are arranged side by side in the row direction. In the pixel portion 6511, a plurality of gate signal lines extending in the row direction are arranged side by side in the column direction. In the pixel portion 6511, a plurality of sets of circuits including light-emitting elements are arranged.
図3は、一画素を動作するための回路を表した図である。図3に示す回路には、第1のトランジスタ901と第2のトランジスタ902と発光素子903とが含まれている。 FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit for operating one pixel. The circuit illustrated in FIG. 3 includes a first transistor 901, a second transistor 902, and a light emitting element 903.
第1のトランジスタ901と、第2のトランジスタ902とは、それぞれ、ゲート電極と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域であるかを限定することが困難である。そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとして機能する領域を、それぞれトランジスタの第1電極、トランジスタの第2電極と表記する。 Each of the first transistor 901 and the second transistor 902 is a three-terminal element including a gate electrode, a drain region, and a source region, and has a channel region between the drain region and the source region. Here, since the source region and the drain region vary depending on the structure and operating conditions of the transistor, it is difficult to limit which is the source region or the drain region. Therefore, in this embodiment, regions functioning as a source or a drain are referred to as a first electrode of a transistor and a second electrode of the transistor, respectively.
ゲート信号線911と、書込用ゲート信号線駆動回路913とはスイッチ918によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ゲート信号線911と、消去用ゲート信号線駆動回路914とはスイッチ919によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ソース信号線912は、スイッチ920によってソース信号線駆動回路915または電源916のいずれかに電気的に接続するように設けられている。そして、第1のトランジスタ901のゲートはゲート信号線911に電気的に接続している。また、第1のトランジスタの第1電極はソース信号線912に電気的に接続し、第2電極は第2のトランジスタ902のゲート電極と電気的に接続している。第2のトランジスタ902の第1電極は電流供給線917と電気的に接続し、第2電極は発光素子903に含まれる一の電極と電気的に接続している。なお、スイッチ918は、書込用ゲート信号線駆動回路913に含まれていてもよい。またスイッチ919についても消去用ゲート信号線駆動回路914の中に含まれていてもよい。また、スイッチ920についてもソース信号線駆動回路915の中に含まれていてもよい。 The gate signal line 911 and the writing gate signal line driving circuit 913 are provided so as to be electrically connected or disconnected by a switch 918. The gate signal line 911 and the erasing gate signal line driver circuit 914 are provided so as to be electrically connected or disconnected by a switch 919. The source signal line 912 is provided so as to be electrically connected to either the source signal line driver circuit 915 or the power source 916 by the switch 920. The gate of the first transistor 901 is electrically connected to the gate signal line 911. The first electrode of the first transistor is electrically connected to the source signal line 912, and the second electrode is electrically connected to the gate electrode of the second transistor 902. The first electrode of the second transistor 902 is electrically connected to the current supply line 917, and the second electrode is electrically connected to one electrode included in the light-emitting element 903. Note that the switch 918 may be included in the write gate signal line driver circuit 913. The switch 919 may also be included in the erase gate signal line driver circuit 914. Further, the switch 920 may also be included in the source signal line driver circuit 915.
また画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置について特に限定はないが、例えば図4の上面図に表すように配置することができる。図4において、第1のトランジスタ1001の第1電極はソース信号線1004に接続し、第2の電極は第2のトランジスタ1002のゲート電極に接続している。また第2トランジスタの第1電極は電流供給線1005に接続し、第2電極は発光素子の電極1006に接続している。ゲート信号線1003の一部は第1のトランジスタ1001のゲート電極として機能する。 There is no particular limitation on the arrangement of transistors, light-emitting elements, and the like in the pixel portion. For example, they can be arranged as shown in the top view of FIG. In FIG. 4, the first electrode of the first transistor 1001 is connected to the source signal line 1004, and the second electrode is connected to the gate electrode of the second transistor 1002. The first electrode of the second transistor is connected to the current supply line 1005, and the second electrode is connected to the electrode 1006 of the light emitting element. Part of the gate signal line 1003 functions as a gate electrode of the first transistor 1001.
次に、駆動方法について説明する。図5は時間経過に伴ったフレームの動作について説明する図である。図5において、横方向は時間経過を表し、縦方向はゲート信号線の走査段数を表している。 Next, a driving method will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of a frame over time. In FIG. 5, the horizontal direction represents the passage of time, and the vertical direction represents the number of scanning stages of the gate signal line.
本発明の発光装置を用いて画像表示を行うとき、表示期間においては、画面の書き換え動作と表示動作とが繰り返し行われる。この書き換え回数について特に限定はないが、画像をみる人がちらつき(フリッカ)を感じないように少なくとも1秒間に60回程度とすることが好ましい。ここで、一画面(1フレーム)の書き換え動作と表示動作を行う期間を1フレーム期間という。 When image display is performed using the light emitting device of the present invention, the screen rewriting operation and the display operation are repeatedly performed during the display period. The number of rewrites is not particularly limited, but is preferably at least about 60 times per second so that a person viewing the image does not feel flicker. Here, a period during which one screen (one frame) is rewritten and displayed is referred to as one frame period.
1フレームは、図5に示すように、書き込み期間501a、502a、503a、504aと保持期間501b、502b、503b、504bとを含む4つのサブフレーム501、502、503、504に時分割されている。発光するための信号を与えられた発光素子は、保持期間において発光状態となっている。各々のサブフレームにおける保持期間の長さの比は、第1のサブフレーム501:第2のサブフレーム502:第3のサブフレーム503:第4のサブフレーム504=23:22:21:20=8:4:2:1となっている。これによって4ビット階調を表現することができる。但し、ビット数及び階調数はここに記すものに限定されず、例えば8つのサブフレームを設け8ビット階調を行えるようにしてもよい。 As shown in FIG. 5, one frame is time-divided into four subframes 501, 502, 503, and 504 including a writing period 501a, 502a, 503a, and 504a and a holding period 501b, 502b, 503b, and 504b. . A light emitting element to which a signal for emitting light is given is in a light emitting state in the holding period. The ratio of the length of the holding period in each subframe is as follows: first subframe 501: second subframe 502: third subframe 503: fourth subframe 504 = 2 3 : 2 2 : 2 1 : 2 0 = 8: 4: 2: 1. As a result, 4-bit gradation can be expressed. However, the number of bits and the number of gradations are not limited to those described here. For example, eight subframes may be provided so that 8-bit gradation can be performed.
1フレームにおける動作について説明する。まず、サブフレーム501において、1行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。従って、行によって書き込み期間の開始時間が異なる。書き込み期間501aが終了した行から順に保持期間501bへと移る。当該保持期間において、発光するための信号を与えられている発光素子は発光状態となっている。また、保持期間501bが終了した行から順に次のサブフレーム502へ移り、サブフレーム501の場合と同様に1行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。以上のような動作を繰り返し、サブフレーム504の保持期間504b迄終了する。サブフレーム504における動作を終了したら次のフレームへ移る。このように、各サブフレームにおいて発光した時間の積算時間が、1フレームにおける各々の発光素子の発光時間となる。この発光時間を発光素子ごとに変えて一画素内で様々に組み合わせることによって、明度および色度の異なる様々な表示色を形成することができる。 An operation in one frame will be described. First, in the subframe 501, the write operation is performed in order from the first row to the last row. Therefore, the start time of the writing period differs depending on the row. From the row in which the writing period 501a ends, the storage period 501b is started in order. In the holding period, the light-emitting element to which a signal for emitting light is given is in a light-emitting state. Further, the processing proceeds to the next subframe 502 in order from the row in which the holding period 501b ends, and the writing operation is performed in order from the first row to the last row as in the case of the subframe 501. The operation as described above is repeated until the holding period 504b of the subframe 504 ends. When the operation in the subframe 504 is completed, the process proceeds to the next frame. Thus, the accumulated time of the light emission in each subframe is the light emission time of each light emitting element in one frame. Various display colors having different brightness and chromaticity can be formed by changing the light emission time for each light emitting element and combining them in various ways within one pixel.
サブフレーム504のように、最終行目までの書込が終了する前に、既に書込を終え、保持期間に移行した行における保持期間を強制的に終了させたいときは、保持期間504bの後に消去期間504cを設け、強制的に非発光の状態となるように制御することが好ましい。そして、強制的に非発光状態にした行については、一定期間、非発光の状態を保つ(この期間を非発光期間504dとする。)。そして、最終行目の書き込み期間504aが終了したら直ちに、一行目から順に次の(またはフレーム)の書込期間に移行する。これによって、サブフレーム504の書き込み期間504aと、その次のサブフレームの書き込み期間とが重畳することを防ぐことができる。 When it is desired to forcibly end the holding period in the row that has already finished writing and has shifted to the holding period before the writing up to the last row is completed as in the subframe 504, after the holding period 504b. It is preferable to provide an erasing period 504c and control to forcibly enter a non-light emitting state. Then, the row that is forcibly set to the non-light-emitting state is kept in the non-light-emitting state for a certain period (this period is referred to as a non-light-emitting period 504d). Then, as soon as the writing period 504a of the last row ends, the next (or frame) writing period starts in order from the first row. Accordingly, it is possible to prevent the writing period 504a of the subframe 504 from overlapping with the writing period of the next subframe.
なお、本形態では、サブフレーム501乃至504は保持期間の長いものから順に並んでいるが、必ずしも本実施例のような並びにする必要はなく、例えば保持期間の短いものから順に並べられていてもよいし、または保持期間の長いものと短いものとがランダムに並んでいてもよい。また、サブフレームは、さらに複数のフレームに分割されていてもよい。つまり、同じ映像信号を与えている期間、ゲート信号線の走査を複数回行ってもよい。 In this embodiment, the subframes 501 to 504 are arranged in order from the longest holding period. However, the subframes 501 to 504 are not necessarily arranged as in the present embodiment. For example, the subframes 501 to 504 may be arranged from the shortest holding period. Alternatively, a long holding period and a short holding period may be arranged at random. In addition, the subframe may be further divided into a plurality of frames. That is, the gate signal line may be scanned a plurality of times during the period when the same video signal is applied.
ここで、書込期間および消去期間における、図3で示す回路の動作について説明する。 Here, the operation of the circuit shown in FIG. 3 in the writing period and the erasing period will be described.
まず書込期間における動作について説明する。書込期間において、n行目(nは自然数)のゲート信号線911は、スイッチ918を介して書込用ゲート信号線駆動回路913と電気的に接続し、消去用ゲート信号線駆動回路914とは非接続である。また、ソース信号線912はスイッチ920を介してソース信号線駆動回路915と電気的に接続している。ここで、n行目(nは自然数)のゲート信号線911に接続した第1のトランジスタ901のゲートに信号が入力され、第1のトランジスタ901はオンとなる。そして、この時、1列目から最終列目迄のソース信号線に同時に映像信号が入力される。なお、各列のソース信号線912から入力される映像信号は互いに独立したものである。ソース信号線912から入力された映像信号は、各々のソース信号線912に接続した第1のトランジスタ901を介して第2のトランジスタ902のゲート電極に入力される。この時第2のトランジスタ902に入力された信号によって、発光素子903は発光または非発光が決まる。例えば、第2のトランジスタ902がPチャネル型である場合は、第2のトランジスタ902のゲート電極にLow Levelの信号が入力されることによって発光素子903が発光する。一方、第2のトランジスタ902がNチャネル型である場合は、第2のトランジスタ902のゲート電極にHigh Levelの信号が入力されることによって発光素子903が発光する。 First, the operation in the writing period will be described. In the writing period, the gate signal line 911 in the n-th row (n is a natural number) is electrically connected to the writing gate signal line driving circuit 913 via the switch 918 and is connected to the erasing gate signal line driving circuit 914. Is disconnected. The source signal line 912 is electrically connected to the source signal line driver circuit 915 through the switch 920. Here, a signal is input to the gate of the first transistor 901 connected to the gate signal line 911 in the n-th row (n is a natural number), and the first transistor 901 is turned on. At this time, video signals are simultaneously input to the source signal lines from the first column to the last column. Note that the video signals input from the source signal lines 912 in each column are independent from each other. A video signal input from the source signal line 912 is input to the gate electrode of the second transistor 902 through the first transistor 901 connected to each source signal line 912. At this time, the light-emitting element 903 determines whether to emit light or not according to a signal input to the second transistor 902. For example, in the case where the second transistor 902 is a p-channel transistor, the light-emitting element 903 emits light by inputting a low level signal to the gate electrode of the second transistor 902. On the other hand, in the case where the second transistor 902 is an n-channel transistor, the light-emitting element 903 emits light when a high level signal is input to the gate electrode of the second transistor 902.
次に消去期間における動作について説明する。消去期間において、n行目(nは自然数)のゲート信号線911は、スイッチ919を介して消去用ゲート信号線駆動回路914と電気的に接続し、書込用ゲート信号線駆動回路913とは非接続である。また、ソース信号線912はスイッチ920を介して電源916と電気的に接続している。ここで、n行目のゲート信号線911に接続した第1のトランジスタ901のゲートに信号が入力され、第1のトランジスタ901はオンとなる。そして、この時、1列目から最終列目迄のソース信号線に同時に消去信号が入力される。ソース信号線912から入力された消去信号は、各々のソース信号線に接続した第1のトランジスタ901を介して第2のトランジスタ902のゲート電極に入力される。この時第2のトランジスタ902に入力された信号によって、電流供給線917から発光素子903への電流の供給が阻止される。そして、発光素子903は強制的に非発光となる。例えば、第2のトランジスタ902がPチャネル型である場合は、第2のトランジスタ902のゲート電極にHigh Levelの信号が入力されることによって発光素子903は非発光となる。一方、第2のトランジスタ902がNチャネル型である場合は、第2のトランジスタ902のゲート電極にLow Levelの信号が入力されることによって発光素子903は非発光となる。 Next, the operation in the erasing period will be described. In the erasing period, the gate signal line 911 in the n-th row (n is a natural number) is electrically connected to the erasing gate signal line driving circuit 914 via the switch 919, and is connected to the writing gate signal line driving circuit 913. Not connected. The source signal line 912 is electrically connected to the power source 916 through the switch 920. Here, a signal is input to the gate of the first transistor 901 connected to the gate signal line 911 in the n-th row, and the first transistor 901 is turned on. At this time, the erase signal is simultaneously input to the source signal lines from the first column to the last column. The erase signal input from the source signal line 912 is input to the gate electrode of the second transistor 902 through the first transistor 901 connected to each source signal line. At this time, current supplied from the current supply line 917 to the light-emitting element 903 is blocked by a signal input to the second transistor 902. Then, the light emitting element 903 is forced to emit no light. For example, in the case where the second transistor 902 is a p-channel transistor, the light-emitting element 903 does not emit light when a high level signal is input to the gate electrode of the second transistor 902. On the other hand, in the case where the second transistor 902 is an n-channel transistor, the light emitting element 903 does not emit light by inputting a low level signal to the gate electrode of the second transistor 902.
なお、消去期間では、n行目(nは自然数)については、以上に説明したような動作によって消去する為の信号を入力する。しかし、前述のように、n行目が消去期間であると共に、他の行(m行目(mは自然数)とする。)については書込期間となる場合がある。このような場合、同じ列のソース信号線を利用してn行目には消去の為の信号を、m行目には書込の為の信号を入力する必要があるため、以下に説明するような動作させることが好ましい。 In the erasing period, for the nth row (n is a natural number), a signal for erasing is input by the operation as described above. However, as described above, the nth row may be an erasing period and the other row (mth row (m is a natural number)) may be a writing period. In such a case, it is necessary to input a signal for erasure to the n-th row and a signal for writing to the m-th row using the source signal line in the same column. It is preferable to operate as described above.
先に説明した消去期間における動作によって、n行目の発光素子903が非発光となった後、直ちに、ゲート信号線911と消去用ゲート信号線駆動回路914とを非接続の状態とすると共に、スイッチ920を切り替えてソース信号線912とソース信号線駆動回路915と接続させる。そして、ソース信号線912とソース信号線駆動回路915とを接続させる共に、ゲート信号線911と書込用ゲート信号線駆動回路913とを接続させる。そして、書込用ゲート信号線駆動回路913からm行目のゲート信号線911に選択的に信号が入力され、第1のトランジスタがオンすると共に、ソース信号線駆動回路915からは、1列目から最終列目迄のソース信号線に書込の為の信号が入力される。この信号によって、m行目の発光素子903は、発光または非発光となる。 The gate signal line 911 and the erasing gate signal line driving circuit 914 are immediately disconnected after the light emitting element 903 in the n-th row does not emit light by the operation in the erasing period described above. The switch 920 is switched to connect the source signal line 912 and the source signal line driver circuit 915. Then, the source signal line 912 and the source signal line driver circuit 915 are connected, and the gate signal line 911 and the writing gate signal line driver circuit 913 are connected. Then, a signal is selectively input from the write gate signal line driver circuit 913 to the gate signal line 911 in the m-th row, the first transistor is turned on, and the source signal line driver circuit 915 receives the first column. A signal for writing is input to the source signal lines from the first column to the last column. By this signal, the light emitting element 903 in the m-th row emits light or does not emit light.
以上のようにしてm行目について書込期間を終えたら、直ちに、n+1行目の消去期間に移行する。その為に、ゲート信号線911と書込用ゲート信号線駆動回路913を非接続とすると共に、スイッチ920を切り替えてソース信号線912を電源916と接続する。また、ゲート信号線911と書込用ゲート信号線駆動回路913を非接続とすると共に、ゲート信号線911については、消去用ゲート信号線駆動回路914と接続状態にする。そして、消去用ゲート信号線駆動回路914からn+1行目のゲート信号線911に選択的に信号を入力して第1のトランジスタ901に信号をオンすると共に、電源916から消去信号が入力される。このようにして、n+1行目の消去期間を終えたら、直ちに、m+1行目の書込期間に移行する。以下、同様に、消去期間と書込期間とを繰り返し、最終行目の消去期間まで動作させればよい。 Immediately after the writing period for the m-th row is completed as described above, the erasing period for the (n + 1) -th row is started. For this purpose, the gate signal line 911 and the writing gate signal line drive circuit 913 are disconnected, and the switch 920 is switched to connect the source signal line 912 to the power source 916. Further, the gate signal line 911 and the writing gate signal line driving circuit 913 are disconnected, and the gate signal line 911 is connected to the erasing gate signal line driving circuit 914. A signal is selectively input from the erasing gate signal line driver circuit 914 to the gate signal line 911 in the (n + 1) th row to turn on the signal to the first transistor 901, and an erasing signal is input from the power supply 916. In this way, immediately after the erasing period of the (n + 1) th row is completed, the writing period of the (m + 1) th row is started. Thereafter, similarly, the erasing period and the writing period may be repeated until the erasing period of the last row is operated.
なお、本形態では、n行目の消去期間とn+1行目の消去期間との間にm行目の書込期間を設ける態様について説明したが、これに限らず、n−1行目の消去期間とn行目の消去期間との間にm行目の書込期間を設けてもよい。 In this embodiment, the mode in which the m-th writing period is provided between the n-th erasing period and the (n + 1) -th erasing period has been described. An m-th writing period may be provided between the period and the n-th erasing period.
また、本形態では、サブフレーム504のように非発光期間504dを設けるときおいて、消去用ゲート信号線駆動回路914と或る一のゲート信号線911とを非接続状態にすると共に、書込用ゲート信号線駆動回路913と他のゲート信号線とを接続状態にする動作を繰り返している。このような動作は、特に非発光期間を設けないフレームにおいて行っても構わない。 In this embodiment, when the non-light emission period 504d is provided as in the subframe 504, the erasing gate signal line driver circuit 914 and a certain gate signal line 911 are disconnected from each other and writing is performed. The operation of connecting the gate signal line driving circuit 913 and the other gate signal lines to the connected state is repeated. Such an operation may be performed particularly in a frame in which a non-light emitting period is not provided.
(実施の形態4)
本発明の発光素子を含む発光装置の一態様について、図6の断面図を用いて説明する。
(Embodiment 4)
One mode of a light-emitting device including the light-emitting element of the present invention is described with reference to a cross-sectional view of FIG.
図6において、点線で囲まれているのは、本発明の発光素子12を駆動するために設けられているトランジスタ11である。発光素子12は、実施の形態1で説明した本発明の発光素子である。トランジスタ11のドレインと第1の電極13とは、第1層間絶縁膜16(16a、16b、16c)を貫通している配線17によって電気的に接続されている。また、発光素子12は、隔壁層18によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離されている。このような構成を有する本発明の発光装置は、本形態において、基板10上に設けられている。 In FIG. 6, a transistor 11 provided for driving the light emitting element 12 of the present invention is surrounded by a dotted line. The light-emitting element 12 is the light-emitting element of the present invention described in Embodiment Mode 1. The drain of the transistor 11 and the first electrode 13 are electrically connected by a wiring 17 penetrating the first interlayer insulating film 16 (16a, 16b, 16c). The light emitting element 12 is separated from another light emitting element provided adjacent thereto by a partition wall layer 18. The light-emitting device of the present invention having such a structure is provided over the substrate 10 in this embodiment.
なお、図6に示されたトランジスタ11は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ11の構造については、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの(チャネル保護型)でもよいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの(チャネルエッチ型)でもよい。 Note that the transistor 11 illustrated in FIG. 6 is a top-gate transistor in which a gate electrode is provided on the opposite side of the substrate with a semiconductor layer as a center. However, the structure of the transistor 11 is not particularly limited, and may be, for example, a bottom gate type. In the case of a bottom gate, the semiconductor layer forming a channel may be formed with a protective film (channel protection type), or the semiconductor layer forming the channel may be partially concave ( Channel etch type).
また、トランジスタ11を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのものでもよい。また、セミアモルファス等でもよい。 Further, the semiconductor layer included in the transistor 11 may be either crystalline or non-crystalline. Moreover, a semi-amorphous etc. may be sufficient.
なお、セミアモルファス半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造(単結晶、多結晶を含む)の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるものである。また少なくとも膜中の一部の領域には、0.5〜20nmの結晶粒を含んでいる。ラマンスペクトルが520cm−1よりも低波数側にシフトしている。X線回折ではSi結晶格子に由来するとされる(111)、(220)の回折ピークが観測される。未結合手(ダングリングボンド)を終端するために水素またはハロゲンを少なくとも1原子%またはそれ以上含ませている。所謂微結晶半導体(マイクロクリスタル半導体)とも言われている。微結晶半導体はSiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、またはSiF4をグロー放電分解(プラズマCVD)して形成することができる。これらの気体をH2、又は、H2とHe、Ar、Kr、Neから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は2〜1000倍の範囲。圧力は概略0.1Pa〜133Paの範囲、電源周波数は1MHz〜120MHz、好ましくは13MHz〜60MHz。基板加熱温度は300℃以下でよく、好ましくは100〜250℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は1×1020/cm3以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は5×1019/cm3以下、好ましくは1×1019/cm3以下とする。 The semi-amorphous semiconductor is as follows. A semiconductor having an intermediate structure between amorphous and crystalline (including single crystal and polycrystal) and having a third state that is stable in terms of free energy, has a short-range order, and has a lattice distortion. It contains a crystalline region. Further, at least a part of the region in the film contains crystal grains of 0.5 to 20 nm. The Raman spectrum is shifted to the lower wavenumber side than 520 cm −1 . In X-ray diffraction, diffraction peaks of (111) and (220) that are derived from the Si crystal lattice are observed. In order to terminate dangling bonds (dangling bonds), hydrogen or halogen is contained at least 1 atomic% or more. It is also called a so-called microcrystalline semiconductor (microcrystal semiconductor). The microcrystalline semiconductor can be formed by glow discharge decomposition (plasma CVD) of SiH 4 , Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 , or SiF 4 . These gases may be diluted with H 2 , or H 2 and one or more kinds of rare gas elements selected from He, Ar, Kr, and Ne. The dilution rate is in the range of 2 to 1000 times. The pressure is generally in the range of 0.1 Pa to 133 Pa, and the power supply frequency is 1 MHz to 120 MHz, preferably 13 MHz to 60 MHz. The substrate heating temperature may be 300 ° C. or less, preferably 100 to 250 ° C. As an impurity element in the film, impurities of atmospheric components such as oxygen, nitrogen, and carbon are desirably 1 × 10 20 / cm 3 or less, and in particular, the oxygen concentration is 5 × 10 19 / cm 3 or less, preferably 1 × 10 19 / cm 3 or less.
また、結晶性の半導体層の具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或いはシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって形成されたものでもよい。 Further, specific examples of the crystalline semiconductor layer include those made of single crystal or polycrystalline silicon, silicon germanium, or the like. These may be formed by laser crystallization, or may be formed by crystallization by a solid phase growth method using nickel or the like, for example.
なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、トランジスタ11およびその他のトランジスタ(発光素子を駆動するための回路を構成するトランジスタ)は全てNチャネル型トランジスタで構成された回路を有する発光装置であることが好ましい。それ以外については、Nチャネル型またはPチャネル型のいずれか一のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよいし、両方のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよい。 Note that in the case where the semiconductor layer is formed of an amorphous material, for example, amorphous silicon, the transistor 11 and other transistors (transistors constituting a circuit for driving a light emitting element) are all configured by N-channel transistors. It is preferable that the light-emitting device have a structured circuit. Other than that, a light-emitting device having a circuit including any one of an N-channel transistor and a P-channel transistor, or a light-emitting device including a circuit including both transistors may be used.
さらに、第1層間絶縁膜16は、図6(A)、(B)、(C)に示すように多層でもよいし、または単層でもよい。なお、16aは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、16bはアクリル、シロキサン(シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成され、置換基として、フルオロ基またはアルキル基等の有機基を含む化合物である。)、または塗布成膜可能な酸化珪素等物質から成る。さらに、16cはアルゴン(Ar)を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第1層間絶縁膜16は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機物と有機物のいずれか一で形成されたものでもよい。 Further, the first interlayer insulating film 16 may be a multilayer as shown in FIGS. 6A, 6B, or 6C, or may be a single layer. Note that 16a is made of an inorganic material such as silicon oxide or silicon nitride, 16b is acrylic or siloxane (siloxane has a skeletal structure formed by a bond of silicon (Si) and oxygen (O), and a substituent is a fluoro group. Or a compound containing an organic group such as an alkyl group.) Or a substance such as silicon oxide that can be coated and formed. Further, 16c is made of a silicon nitride film containing argon (Ar). In addition, there is no limitation in particular about the substance which comprises each layer, You may use things other than what was described here. Moreover, you may further combine the layer which consists of substances other than these. As described above, the first interlayer insulating film 16 may be formed using both an inorganic material and an organic material, or may be formed of any one of an inorganic material and an organic material.
隔壁層18は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ましい。また隔壁層18は、アクリルやシロキサン、レジスト、酸化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層18は、無機物と有機物のいずれか一で形成されたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。 The partition layer 18 preferably has a shape in which the radius of curvature continuously changes at the edge portion. The partition layer 18 is formed using acrylic, siloxane, resist, silicon oxide, or the like. The partition wall layer 18 may be formed of any one of an inorganic material and an organic material, or may be formed using both.
なお、図6(A)、(C)では、第1層間絶縁膜16のみがトランジスタ11と発光素子12の間に設けられた構成であるが、図6(B)のように、第1層間絶縁膜16(16a、16b)の他、第2層間絶縁膜19(19a、19b)が設けられた構成のものであってもよい。図6(B)に示す発光装置においては、第1の電極13は第2層間絶縁膜19を貫通し、配線17と接続している。 In FIGS. 6A and 6C, only the first interlayer insulating film 16 is provided between the transistor 11 and the light emitting element 12, but as shown in FIG. 6B, the first interlayer insulating film 16 is provided. In addition to the insulating film 16 (16a, 16b), the second interlayer insulating film 19 (19a, 19b) may be provided. In the light emitting device shown in FIG. 6B, the first electrode 13 penetrates through the second interlayer insulating film 19 and is connected to the wiring 17.
第2層間絶縁膜19は、第1層間絶縁膜16と同様に、多層でもよいし、または単層でもよい。19aはアクリル、シロキサン、または塗布成膜可能な酸化珪素等の物質から成る。さらに、19bはアルゴン(Ar)を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第2層間絶縁膜19は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。 Similar to the first interlayer insulating film 16, the second interlayer insulating film 19 may be a multilayer or a single layer. 19a is made of a material such as acrylic, siloxane, or silicon oxide that can be coated. Further, 19b is made of a silicon nitride film containing argon (Ar). In addition, there is no limitation in particular about the substance which comprises each layer, You may use things other than what was described here. Moreover, you may further combine the layer which consists of substances other than these. As described above, the second interlayer insulating film 19 may be formed using both an inorganic material and an organic material, or may be formed of any one of an inorganic film and an organic film.
発光素子12において、第1の電極および第2の電極がいずれも透光性を有する物質で構成されている場合、図6(A)の白抜きの矢印で表されるように、第1の電極13側と第2の電極14側の両方から発光を取り出すことができる。また、第2の電極14のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図6(B)の白抜きの矢印で表されるように、第2の電極14側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第1の電極13は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜(反射膜)が第1の電極13の下方に設けられていることが好ましい。また、第1の電極13のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図6(C)の白抜きの矢印で表されるように、第1の電極13側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第2の電極14は反射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第2の電極14の上方に設けられていることが好ましい。 In the light-emitting element 12, when both the first electrode and the second electrode are formed using a light-transmitting substance, the first electrode and the second electrode are represented by the white arrows in FIG. Light emission can be extracted from both the electrode 13 side and the second electrode 14 side. In addition, in the case where only the second electrode 14 is formed using a light-transmitting substance, light emission is extracted only from the second electrode 14 side as represented by a white arrow in FIG. 6B. be able to. In this case, it is preferable that the first electrode 13 is made of a material having a high reflectivity, or a film (reflective film) made of a material having a high reflectivity is provided below the first electrode 13. In addition, in the case where only the first electrode 13 is formed using a light-transmitting substance, light emission is extracted only from the first electrode 13 side as represented by a white arrow in FIG. be able to. In this case, it is preferable that the second electrode 14 is made of a highly reflective material, or a reflective film is provided above the second electrode 14.
また、発光素子12は、第1の電極13の電位よりも第2の電極14の電位が高くなるように電圧を印加したときに動作するように層15が積層されたものであってもよいし、或いは、第1の電極13の電位よりも第2の電極14の電位が低くなるように電圧を印加したときに動作するように層15が積層されたものであってもよい。前者の場合、トランジスタ11はNチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ11はPチャネル型トランジスタである。 In addition, the light emitting element 12 may be one in which the layer 15 is stacked so as to operate when a voltage is applied so that the potential of the second electrode 14 is higher than the potential of the first electrode 13. Alternatively, the layer 15 may be stacked so as to operate when a voltage is applied so that the potential of the second electrode 14 is lower than the potential of the first electrode 13. In the former case, the transistor 11 is an N-channel transistor, and in the latter case, the transistor 11 is a P-channel transistor.
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置であってもよい。図7には本発明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。図7の発光装置において、基板951上には、電極952と電極956との間に、発光層等を含む層955が設けられた構成を有する本発明の発光素子を有する。電極952の端部は絶縁層953で覆われている。そして、絶縁層953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。また、パッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。 As described above, in this embodiment mode, an active light-emitting device that controls driving of a light-emitting element using a transistor has been described. In addition to this, a light-emitting element is driven without particularly providing a driving element such as a transistor. A passive light emitting device may be used. FIG. 7 is a perspective view of a passive light emitting device manufactured by applying the present invention. 7 includes the light-emitting element of the present invention having a structure in which a layer 955 including a light-emitting layer and the like is provided between an electrode 952 and an electrode 956 over a substrate 951. An end portion of the electrode 952 is covered with an insulating layer 953. A partition layer 954 is provided over the insulating layer 953. The side wall of the partition wall layer 954 has an inclination such that the distance between one side wall and the other side wall becomes narrower as it approaches the substrate surface. That is, the cross section in the short side direction of the partition wall layer 954 has a trapezoidal shape, and the bottom side (the side facing the insulating layer 953 in the same direction as the surface direction of the insulating layer 953) is the top side (the surface of the insulating layer 953). The direction is the same as the direction and is shorter than the side not in contact with the insulating layer 953. In this manner, by providing the partition layer 954, defects in the light-emitting element due to static electricity or the like can be prevented. A passive light emitting device can also be driven with low power consumption by including the light emitting element of the present invention that operates at a low driving voltage.
(実施の形態5)
本発明の発光素子を画素または光源として用いた発光装置は電流効率良く動作させることができる為、このような発光装置を表示部に用いることで低い消費電力で動作させることができる電子機器を得られる。
(Embodiment 5)
Since a light-emitting device using the light-emitting element of the present invention as a pixel or a light source can be operated with high current efficiency, an electronic device that can be operated with low power consumption can be obtained by using such a light-emitting device for a display portion. It is done.
本発明を適用した発光装置を実装した電子機器の一実施例を図8に示す。 One embodiment of an electronic device mounted with a light emitting device to which the present invention is applied is shown in FIG.
図8(A)は、本発明を適用して作製したコンピュータであり、本体5521、筐体5522、表示部5523、キーボード5524などによって構成されている。実施の形態1で説明したような本発明の発光素子を画素として用いた発光装置(例えば実施の形態3、4で説明したよう構成を含む発光装置)を表示部として組み込むことで、低い消費電力で動作させることのできるコンピュータを完成できる。また、本発明の発光素子を光源として用いた発光装置を、バックライトとして組み込んでもコンピュータを完成させることができる。具体的には、図9に示すように、筐体5511と筐体5514とに液晶装置5512と発光装置5513とが嵌め込まれた照明装置を表示部として組み込めばよい。なお、図9において、液晶装置5512には外部入力端子5515が装着されており、発光装置5513には、外部入力端子5516が装着されている。 FIG. 8A illustrates a computer manufactured by applying the present invention, which includes a main body 5521, a housing 5522, a display portion 5523, a keyboard 5524, and the like. Low power consumption by incorporating a light-emitting device using the light-emitting element of the present invention as a pixel as described in Embodiment 1 (for example, a light-emitting device including a structure as described in Embodiments 3 and 4) as a display portion. You can complete a computer that can run on In addition, a computer can be completed even when a light-emitting device using the light-emitting element of the present invention as a light source is incorporated as a backlight. Specifically, as illustrated in FIG. 9, a lighting device in which a liquid crystal device 5512 and a light-emitting device 5513 are fitted in a housing 5511 and a housing 5514 may be incorporated as a display portion. In FIG. 9, an external input terminal 5515 is attached to the liquid crystal device 5512, and an external input terminal 5516 is attached to the light emitting device 5513.
図8(B)は、本発明を適用して作製した電話機であり、本体5552には表示部5551と、音声出力部5554、音声入力部5555、操作スイッチ5556、5557、アンテナ5553等によって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことで、低い消費電力で駆動させることができる電話機を完成できる。 FIG. 8B illustrates a telephone manufactured by applying the present invention. The main body 5552 includes a display portion 5551, an audio output portion 5554, an audio input portion 5555, operation switches 5556 and 5557, an antenna 5553, and the like. ing. By incorporating a light-emitting device having the light-emitting element of the present invention as a display portion, a telephone that can be driven with low power consumption can be completed.
図8(C)は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部5531、筐体5532、スピーカー5533などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことで、低い消費電力で動作させることのできるテレビ受像機を完成できる。 FIG. 8C illustrates a television set manufactured by applying the present invention, which includes a display portion 5531, a housing 5532, a speaker 5533, and the like. By incorporating a light-emitting device having the light-emitting element of the present invention as a display portion, a television receiver that can be operated with low power consumption can be completed.
以上のように本発明の発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適している。なお、電子機器は、本形態で述べたものに限定されるものではなく、ナビゲーション装置等、その他の電子機器であってもよい。 As described above, the light-emitting device of the present invention is very suitable for use as a display portion of various electronic devices. Note that the electronic device is not limited to that described in this embodiment, and may be another electronic device such as a navigation device.
本実施例では、二つの発光素子、電子輸送性物質としてTAZを用いて作製した発光素子(1)と、電子輸送性物質としてBCPを用いて作製した発光素子(2)とについて図10を用いて説明する。これらの発光素子は、それぞれ異なる電子輸送性物質を用いて形成されているが、その他の構成については同様である。なお、発光素子(1)は表1の(1)の組み合わせに対応し、発光素子(2)は表1の(2)の組み合わせに対応している。 In this example, two light-emitting elements, a light-emitting element (1) manufactured using TAZ as an electron transporting substance and a light-emitting element (2) manufactured using BCP as an electron transporting substance, are used with reference to FIGS. I will explain. These light emitting elements are formed using different electron transporting materials, but the other structures are the same. The light emitting element (1) corresponds to the combination of (1) in Table 1, and the light emitting element (2) corresponds to the combination of (2) in Table 1.
先ず、基板200上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を用いて第1の電極201をスパッタリング法によって形成した。第1の電極201の厚さは110nmとなるようにした。 First, the first electrode 201 was formed over the substrate 200 by sputtering using indium tin oxide containing silicon oxide. The thickness of the first electrode 201 was set to 110 nm.
次に、第1の電極201の上に、蒸着法によって、DNTPDを用いて第1の層211を40nmの厚さとなるように形成した。このように形成された第1の層211は正孔注入層として機能する。 Next, the first layer 211 was formed to have a thickness of 40 nm on the first electrode 201 by vapor deposition using DNTPD. The first layer 211 thus formed functions as a hole injection layer.
次に、第1の層211の上に、蒸着法によって、TCTAを用いて第2の層212を20nmの厚さとなるように形成した。第2の層212は正孔輸送層として機能する。 Next, the second layer 212 was formed to a thickness of 20 nm on the first layer 211 by evaporation using TCTA. The second layer 212 functions as a hole transport layer.
次に、第2の層212の上に、CBPと、構造式(16)で表されるIr(Fdppr−Me)2acacとを含む第3の層213を、30nmの厚さとなるように、共蒸着法によって形成した。また、CBPとIr(Fdppr−Me)2acacの重量比は1:0.05(=CBP:Ir(Fdppr−Me)2acac)となるようにした。これによって、Ir(Fdppr−Me)2acacはCBPからなる層に分散したような状態となる。第3の層213は発光層として機能し、またIr(Fdppr−Me)acacは発光物質として機能する。 Next, a third layer 213 containing CBP and Ir (Fdppr-Me) 2 acac represented by the structural formula (16) is formed on the second layer 212 so as to have a thickness of 30 nm. It formed by the co-evaporation method. The weight ratio of CBP to Ir (Fdppr-Me) 2 acac was 1: 0.05 (= CBP: Ir (Fdppr-Me) 2 acac). As a result, Ir (Fdppr-Me) 2 acac is dispersed in a layer made of CBP. The third layer 213 functions as a light emitting layer, and Ir (Fdppr-Me) acac functions as a light emitting substance.
次に、発光素子(1)においては、第3の層213の上に、蒸着法によって、TAZを用いて第4の層214を20nmの厚さとなるように形成した。また、発光素子(2)においては、第3の層213の上に、蒸着法によって、BCPからなる第4の層214を20nmの厚さとなるように形成した。第4の層214はそれぞれ電子輸送層として機能する。 Next, in the light-emitting element (1), the fourth layer 214 was formed to a thickness of 20 nm on the third layer 213 by vapor deposition using TAZ. In the light emitting element (2), the fourth layer 214 made of BCP was formed to a thickness of 20 nm on the third layer 213 by vapor deposition. Each of the fourth layers 214 functions as an electron transport layer.
次に、発光素子(1)においては、第4の層214の上に、共蒸着法によって、TAZとリチウムとを含む第5の層215を30nmの厚さとなるように形成した。また、TAZとリチウムの重量比は1:0.01(=TAZ:リチウム)となるようにした。また、発光素子(2)においては、第4の層214の上に、BCPとリチウムとを含む第5の層215を30nmの厚さとなるように形成した。また、BCPとリチウムの重量比は1:0.01(=BCP:リチウム)となるようにした。 Next, in the light-emitting element (1), a fifth layer 215 containing TAZ and lithium was formed to a thickness of 30 nm on the fourth layer 214 by a co-evaporation method. The weight ratio of TAZ and lithium was 1: 0.01 (= TAZ: lithium). In the light-emitting element (2), the fifth layer 215 containing BCP and lithium was formed on the fourth layer 214 so as to have a thickness of 30 nm. The weight ratio of BCP to lithium was 1: 0.01 (= BCP: lithium).
次に、第5の層215の上にアルミニウムを用いて第2の電極202を蒸着法によって形成した。第2の電極202の厚さは200nmとなるようにした。 Next, the second electrode 202 was formed by evaporation on the fifth layer 215 using aluminum. The thickness of the second electrode 202 was set to 200 nm.
以上のようにして発光素子(1)、(2)をそれぞれ作製した。なお、発光素子(1)、(2)において、第1の電極201および第2の電極202は、それぞれの発光取り出し面の面積が4mm2となるように形成されている。 The light emitting elements (1) and (2) were produced as described above. Note that in the light emitting elements (1) and (2), the first electrode 201 and the second electrode 202 are formed so that the area of each light emission surface is 4 mm 2 .
以上のようにして作製した発光素子(1)、(2)に対し、第1の電極201の電位が第2の電極202の電位よりも高くなるように電圧を印加し、発光素子(1)、(2)を発光させたときに得られた特性について次に説明する。 A voltage is applied to the light-emitting elements (1) and (2) manufactured as described above so that the potential of the first electrode 201 is higher than the potential of the second electrode 202, whereby the light-emitting element (1). Next, the characteristics obtained when (2) is caused to emit light will be described.
図11は電圧−輝度特性について、図12は電圧−電流特性について、図13は電流密度−輝度特性について、図14は輝度−電流効率特性について、それぞれ、プロットした図である。図11において、横軸は電圧(V)、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。図12において、横軸は電圧(V)、縦軸は電流(mA)を表す。図13において、横軸は電流密度(mA/cm2)、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。図14において、横軸は輝度(cd/m2)、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、図11〜14において●で表されるプロットは発光素子(1)について、○で表されるプロットは発光素子(2)についてのものである。また、図15(A)は発光素子(1)に1mAの電流を流したときに得られた発光スペクトル、図15(B)は、発光素子(2)に1mAの電流を流したときに得られた発光スペクトルについて示す図である。図15(A)、(B)において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。 11 plots the voltage-luminance characteristics, FIG. 12 plots the voltage-current characteristics, FIG. 13 plots the current density-luminance characteristics, and FIG. 14 plots the brightness-current efficiency characteristics. In FIG. 11, the horizontal axis represents voltage (V) and the vertical axis represents luminance (cd / m 2 ). In FIG. 12, the horizontal axis represents voltage (V), and the vertical axis represents current (mA). In FIG. 13, the horizontal axis represents current density (mA / cm 2 ), and the vertical axis represents luminance (cd / m 2 ). In FIG. 14, the horizontal axis represents luminance (cd / m 2 ) and the vertical axis represents current efficiency (cd / A). In FIGS. 11 to 14, the plots represented by ● are for the light emitting element (1), and the plots represented by ○ are for the light emitting element (2). 15A shows an emission spectrum obtained when a current of 1 mA was passed through the light-emitting element (1), and FIG. 15B was obtained when a current of 1 mA was passed through the light-emitting element (2). It is a figure shown about the obtained emission spectrum. 15A and 15B, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents emission intensity (arbitrary unit).
図11〜14より、発光素子(1)、(2)は共に効率良く発光していることが分かる。特に、発光素子(1)は、電流効率が非常に優れている発光素子であることが分かる。また、図15(A)、(B)より、発光素子(1)、(2)のいずれにおいても、Ir(Fdppr−Me)2acacに由来した黄色の発光が得られていることが分かる。図16は、図13で表される電流密度−輝度特性、及び図15で表される発光スペクトルを基に発光素子(1)、(2)の外部量子効率についてプロットした図である。図16において、横軸は輝度(cd/m2)、縦軸は外部量子効率(%)を表す。また、●であらわされるプロットは発光素子(1)についてのプロット、○であらわされるプロットは発光素子(2)についてのプロットである。図16から、発光素子(1)、(2)のいずれについても外部量子効率が良好であることが分かる。特に発光素子(1)については、外部量子効率が20%を超える場合もあり、非常に優れた発光素子であることが分かる。 11-14, it turns out that both the light emitting elements (1) and (2) emit light efficiently. In particular, it can be seen that the light-emitting element (1) is a light-emitting element with extremely excellent current efficiency. 15A and 15B show that yellow light emission derived from Ir (Fdppr-Me) 2 acac is obtained in any of the light-emitting elements (1) and (2). 16 is a graph plotting the external quantum efficiencies of the light emitting elements (1) and (2) based on the current density-luminance characteristics shown in FIG. 13 and the emission spectrum shown in FIG. In FIG. 16, the horizontal axis represents luminance (cd / m 2 ) and the vertical axis represents external quantum efficiency (%). A plot represented by ● is a plot for the light emitting element (1), and a plot represented by ○ is a plot for the light emitting element (2). FIG. 16 shows that the external quantum efficiency is good for both of the light-emitting elements (1) and (2). In particular, regarding the light emitting element (1), the external quantum efficiency sometimes exceeds 20%, which indicates that the light emitting element is very excellent.
本実施例では、一般式(1)で表される有機金属錯体の一であり、下記構造式(32)で表される有機金属錯体を用いた本発明の発光素子の一実施例について説明する。なお、本実施例の発光素子は、第1の電極と第2に電極との間に5層の層が設けられているという点で実施例1に記載の発光素子と同じである為、本実施例についても実施例1の説明に用いた図10を用いて説明する。 In this example, an example of the light-emitting element of the present invention using the organometallic complex represented by the following structural formula (32), which is one of the organometallic complexes represented by the general formula (1), will be described. . Note that the light-emitting element of this example is the same as the light-emitting element described in Example 1 in that five layers are provided between the first electrode and the second electrode. The embodiment will also be described with reference to FIG. 10 used in the description of the first embodiment.
先ず、基板200上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を用いて第1の電極201をスパッタリング法によって形成した。第1の電極201の厚さは110nmとなるようにした。 First, the first electrode 201 was formed over the substrate 200 by sputtering using indium tin oxide containing silicon oxide. The thickness of the first electrode 201 was set to 110 nm.
次に、第1の電極201の上に、NPBと三酸化モリブデンとを共蒸着することによって、第1の層211を40nmの厚さとなるように形成した。なお、NPBと三酸化モリブデンとの混合比が質量比でNPB:三酸化モリブデン=4:1となるように、NPBと三酸化モリブデンそれぞれの蒸着レートを調節した。このように形成された第1の層211は、正孔輸送性物質であるNPBと、正孔輸送性物質に対し電子受容性を示す金属酸化物の一つであるモリブデン酸化物を含む混合層であり、正孔を発生する機能を有する。 Next, NPB and molybdenum trioxide were co-evaporated on the first electrode 201, whereby the first layer 211 was formed to a thickness of 40 nm. The deposition rates of NPB and molybdenum trioxide were adjusted so that the mixing ratio of NPB and molybdenum trioxide was NPB: molybdenum trioxide = 4: 1 in terms of mass ratio. The first layer 211 formed in this manner is a mixed layer containing NPB that is a hole-transporting substance and molybdenum oxide that is one of metal oxides that exhibit an electron-accepting property with respect to the hole-transporting substance. And has a function of generating holes.
次に、第1の層211の上に、蒸着法によって、TCTAを用いて第2の層212を20nmの厚さとなるように形成した。第2の層212は正孔輸送層として機能する。 Next, the second layer 212 was formed to a thickness of 20 nm on the first layer 211 by evaporation using TCTA. The second layer 212 functions as a hole transport layer.
次に、第2の層212の上に、CBPと、構造式(32)で表されるIr(Fdppr−iPr)2(pic)とを含む第3の層213を、30nmの厚さとなるように、共蒸着法によって形成した。また、CBPとIr(Fdppr−iPr)2(pic)の重量比は1:0.05(=CBP:Ir(Fdppr−iPr)2(pic))となるようにした。これによって、Ir(Fdppr−iPr)2(pic)はCBPを主成分として含む層に分散されたような状態となる。第3の層213は発光層として機能し、またIr(Fdppr−iPr)2(pic)は発光物質として機能する。 Next, a third layer 213 containing CBP and Ir (Fdppr-iPr) 2 (pic) represented by the structural formula (32) is formed on the second layer 212 so as to have a thickness of 30 nm. And formed by a co-evaporation method. The weight ratio of CBP to Ir (Fdppr-iPr) 2 (pic) was 1: 0.05 (= CBP: Ir (Fdppr-iPr) 2 (pic)). As a result, Ir (Fdppr-iPr) 2 (pic) is in a state of being dispersed in a layer containing CBP as a main component. The third layer 213 functions as a light-emitting layer, and Ir (Fdppr-iPr) 2 (pic) functions as a light-emitting substance.
次に、第3の層213の上に、蒸着法によって、TAZを用いて第4の層214を20nmの厚さとなるように形成した。第4の層214は電子輸送層として機能する。 Next, a fourth layer 214 having a thickness of 20 nm was formed on the third layer 213 by TAZ using a vapor deposition method. The fourth layer 214 functions as an electron transport layer.
次に、第4の層214の上に、TAZとリチウムとを含む第5の層215を30nmの厚さとなるように形成した。また、TAZとリチウムの重量比は1:0.01(=TAZ:リチウム)となるようにした。 Next, a fifth layer 215 containing TAZ and lithium was formed over the fourth layer 214 so as to have a thickness of 30 nm. The weight ratio of TAZ and lithium was 1: 0.01 (= TAZ: lithium).
次に、第5の層215の上にアルミニウムを用いて第2の電極202を蒸着法によって形成した。第2の電極202の厚さは200nmとなるようにした。 Next, the second electrode 202 was formed by evaporation on the fifth layer 215 using aluminum. The thickness of the second electrode 202 was set to 200 nm.
以上のようにして本実施例の発光素子を作製した。なお、本発光素子において、第1の電極201および第2の電極202は、発光取り出し面の面積が4mm2となるように形成されている。 As described above, the light-emitting element of this example was manufactured. Note that in this light-emitting element, the first electrode 201 and the second electrode 202 are formed so that the area of the light emission surface is 4 mm 2 .
以上のようにして作製した発光素子に対し、第1の電極201の電位が第2の電極202の電位よりも高くなるように電圧を印加し、発光素子を発光させたときに得られた特性について次に説明する。 The characteristics obtained when a voltage is applied to the light-emitting element manufactured as described above so that the potential of the first electrode 201 is higher than the potential of the second electrode 202 and the light-emitting element emits light. Will be described next.
図17は電圧−輝度特性について、図18は電圧−電流特性について、図19は電流密度−輝度特性について、図20は輝度−電流効率特性について、それぞれ、プロットされた図である。図17において、横軸は電圧(V)、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。図18において、横軸は電圧(V)、縦軸は電流(mA)を表す。図19において、横軸は電流密度(mA/cm2)、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。図20において、横軸は輝度(cd/m2)、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、図21は発光素子に1mAの電流を流したときに得られた発光スペクトルについて示す図である。図21において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。 FIG. 17 is a plot of voltage-luminance characteristics, FIG. 18 is a plot of voltage-current characteristics, FIG. 19 is a plot of current density-luminance characteristics, and FIG. 20 is a plot of luminance-current efficiency characteristics. In FIG. 17, the horizontal axis represents voltage (V) and the vertical axis represents luminance (cd / m 2 ). In FIG. 18, the horizontal axis represents voltage (V), and the vertical axis represents current (mA). In FIG. 19, the horizontal axis represents current density (mA / cm 2 ), and the vertical axis represents luminance (cd / m 2 ). In FIG. 20, the horizontal axis represents luminance (cd / m 2 ) and the vertical axis represents current efficiency (cd / A). FIG. 21 is a graph showing an emission spectrum obtained when a current of 1 mA is passed through the light-emitting element. In FIG. 21, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents emission intensity (arbitrary unit).
図21より、発光素子は、Ir(Fdppr−iPr)2(pic)に由来した緑黄色の発光が得られていることが分かる。図22は、図19で表される電流密度−輝度特性、及び図21で表される発光スペクトルを基に発光素子の外部量子効率についてプロットした図である。図22において、横軸は輝度(cd/m2)、縦軸は外部量子効率(%)を表す。図22から、発光素子は外部量子効率が良好であることが分かる。外部量子効率の最大値は約20%であり、非常に効率良く発光する発光素子であることが分かる。 FIG. 21 shows that the light-emitting element emits green-yellow light derived from Ir (Fdppr-iPr) 2 (pic). FIG. 22 is a graph plotting the external quantum efficiency of the light-emitting element based on the current density-luminance characteristics shown in FIG. 19 and the emission spectrum shown in FIG. In FIG. 22, the horizontal axis represents luminance (cd / m 2 ) and the vertical axis represents external quantum efficiency (%). FIG. 22 shows that the light-emitting element has good external quantum efficiency. The maximum value of the external quantum efficiency is about 20%, which indicates that the light emitting element emits light very efficiently.
(合成例1)
一般式(1)で表される有機金属錯体の一つであり、実施例1の実施に用いられ、構造式(16)で表される有機金属錯体であるIr(Fdppr−Me)2acacの合成方法について説明する。
(Synthesis Example 1)
Ir (Fdppr-Me) 2 acac, which is one of the organometallic complexes represented by the general formula (1), is used in the implementation of Example 1 and is the organometallic complex represented by the structural formula (16). A synthesis method will be described.
構造式(16)で表される本発明の有機金属錯体(名称:(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)−5−メチルピラジナト]イリジウム(III))の合成法について説明する。
〔ステップ1:配位子(略称:HFdppr−Me)の合成〕
まず、エタノールを溶媒として、4,4’−ジフルオロベンジル[東京化成製]を5.31gと1,2−ジアミノプロパン[関東化学製]を1.60g混合した後、3時間還流した。還流された混合液をエバポレーターで濃縮後、エタノールで洗浄後再結晶させ、2,3−ビス(4−フルオロフェニル)−5−メチル−5,6−ジヒドロピラジンを得た(淡黄色粉末、収率86%)。
次に、エタノールを溶媒として、上記で得られた2,3−ビス(4−フルオロフェニル)−5−メチル−5,6−ジヒドロピラジンを5.29gと塩化鉄(III)を6.04g混合し、3時間おだやかに加熱攪拌した。反応後、水を加えて得られた固体を、ジクロロメタンを展開溶媒としたカラムで精製し、配位子2,3−ビス(4−フルオロフェニル)−5−メチルピラジン(HFdppr−Me)を得た(乳白色粉末、収率72%)。
ステップ1の合成に係る合成スキーム(b−1)を次に示す。
Synthesis Method of Organometallic Complex of the Present Invention Represented by Structural Formula (16) (name: (acetylacetonato) bis [2,3-bis (4-fluorophenyl) -5-methylpyrazinato] iridium (III)) explain.
[Step 1: Synthesis of Ligand (abbreviation: HFdppr-Me)]
First, using ethanol as a solvent, 5.31 g of 4,4′-difluorobenzyl [manufactured by Tokyo Chemical Industry] and 1.60 g of 1,2-diaminopropane [manufactured by Kanto Chemical] were mixed and then refluxed for 3 hours. The refluxed mixed solution was concentrated by an evaporator, washed with ethanol and recrystallized to obtain 2,3-bis (4-fluorophenyl) -5-methyl-5,6-dihydropyrazine (light yellow powder, collected). 86%).
Next, using ethanol as a solvent, 5.29 g of 2,3-bis (4-fluorophenyl) -5-methyl-5,6-dihydropyrazine obtained above and 6.04 g of iron (III) chloride were mixed. The mixture was gently heated and stirred for 3 hours. After the reaction, the solid obtained by adding water was purified with a column using dichloromethane as a developing solvent to obtain the ligand 2,3-bis (4-fluorophenyl) -5-methylpyrazine (HFdppr-Me). (Milky white powder, yield 72%).
A synthesis scheme (b-1) relating to the synthesis of Step 1 is shown below.
〔ステップ2:複核錯体(略称:[Ir(Fdppr−Me)2Cl]2)の合成〕
次に、2−エトキシエタノール30mlと水10mlとの混合液を溶媒として、上記で得られた配位子HFdppr−Meを3.75g、塩化イリジウム塩酸塩水和物(III)(IrCl3・HCl・H2O)[シグマ−アルドリッチ製]を1.59g混合し、窒素雰囲気下16時間還流することにより、複核錯体[Ir(Fdppr−Me)2Cl]2 を得た(赤茶色粉末、収率87%)。
ステップ2の合成に係る合成スキーム(b−2)を次に示す。
[Step 2: Synthesis of Binuclear Complex (abbreviation: [Ir (Fdppr-Me) 2 Cl] 2 )]
Next, using a mixed liquid of 30 ml of 2-ethoxyethanol and 10 ml of water as a solvent, 3.75 g of the ligand HFdppr-Me obtained above, iridium chloride hydrochloride hydrate (III) (IrCl 3 .HCl. 1.59 g of H 2 O) [Sigma-Aldrich] was mixed and refluxed for 16 hours under a nitrogen atmosphere to obtain a binuclear complex [Ir (Fdppr-Me) 2 Cl] 2 (red brown powder, yield) 87%).
A synthesis scheme (b-2) relating to the synthesis of Step 2 is shown below.
〔ステップ3:本発明の有機金属錯体(略称:[Ir(Fdppr−Me)2(acac)])の合成〕
さらに、2−エトキシエタノール30mlを溶媒として、上記で得られた[Ir(Fdppr−Me)2Cl]2 を1.91g、アセチルアセトン(Hacac)を0.37ml、炭酸ナトリウムを1.28g混合し、窒素雰囲気下にて16時間還流し、黄橙色粉末(収率34%)を得た。
ステップ3の合成に係る合成スキーム(b−3)を次に示す。
[Step 3: Synthesis of Organometallic Complex of the Present Invention (abbreviation: [Ir (Fdppr-Me) 2 (acac)])]
Furthermore, using 30 ml of 2-ethoxyethanol as a solvent, 1.91 g of [Ir (Fdppr-Me) 2 Cl] 2 obtained above, 0.37 ml of acetylacetone (Hacac), and 1.28 g of sodium carbonate were mixed. The mixture was refluxed for 16 hours under a nitrogen atmosphere to obtain a yellow-orange powder (yield 34%).
A synthesis scheme (b-3) relating to the synthesis of Step 3 is shown below.
得られた黄橙色粉末を核磁気共鳴分光法(1H−NMR)によって分析したところ、下記のような結果が得られ、構造式(16)で表されるIr(Fdppr−Me)2(acac)であることが分かった。 When the obtained yellow-orange powder was analyzed by nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 1 H-NMR), the following results were obtained, and Ir (Fdppr-Me) 2 (acac) represented by the structural formula (16) was obtained. )
1H−NMR.δ(CDCl3):8.27(s,2H),7.66(dd,4H),7.22(m,4H),6.78(dd,2H),6.26(td,2H),5.92(dd,2H),5.31(s,1H),2.70(s,6H),1.89(s,6H) 1 H-NMR. δ (CDCl 3 ): 8.27 (s, 2H), 7.66 (dd, 4H), 7.22 (m, 4H), 6.78 (dd, 2H), 6.26 (td, 2H) , 5.92 (dd, 2H), 5.31 (s, 1H), 2.70 (s, 6H), 1.89 (s, 6H)
また、得られた本発明の有機金属錯体Ir(Fdppr−Me)2(acac)の分解温度Tdを示差熱熱重量同時測定装置(セイコー電子株式会社製 TG/DTA 320型)により測定したところ、Td=291℃であり、良好な耐熱性を示すことがわかった。 Moreover, when the decomposition temperature Td of the obtained organometallic complex Ir (Fdppr-Me) 2 (acac) of the present invention was measured by a differential thermothermal gravimetric simultaneous measurement apparatus (TG / DTA 320 type, manufactured by Seiko Electronics Co., Ltd.). , T d = 291 ° C., showing good heat resistance.
次に、Ir(Fdppr−Me)2(acac)のジクロロメタン溶液に溶かし、発光スペクトル(蛍光光度計 浜松ホトニクス株式会社製 FS920)の測定を行った。その結果、Ir(Fdppr−Me)2(acac)の発光スペクトルは564nmにピークを有する黄色の発光であることが分かった。 Next, it melt | dissolved in the dichloromethane solution of Ir (Fdppr-Me) 2 (acac), and measured the emission spectrum (FS920 made from a fluorophotometer Hamamatsu Photonics Co., Ltd.). As a result, it was found that the emission spectrum of Ir (Fdppr-Me) 2 (acac) was yellow emission having a peak at 564 nm.
(合成例2)
一般式(1)で表される有機金属錯体の一つであり、実施例1の実施に用いられ、構造式(32)で表される有機金属錯体であるIr(Fdppr−iPr)2(pic)の合成方法について説明する。
(Synthesis Example 2)
Ir (Fdppr-iPr) 2 (pic), which is one of the organometallic complexes represented by the general formula (1), is used in the implementation of Example 1, and is the organometallic complex represented by the structural formula (32). ) Will be described.
〔ステップ1:配位子(略称:HFdppr−iPr)の合成〕
まず、150mLの脱水エタノールに、5.36gの4,4’−ジフルオロベンジル[(株)東京化成工業製]と1.31gの無水エチレンジアミン[(株)東京化成工業製]とを混合し、その混合物を窒素雰囲気下にて3時間還流した。反応溶液を室温まで放冷した後、1.60gのアセトンと1.47gの水酸化カリウムを添加し、さらにその溶液を窒素雰囲気下にて6時間還流した。反応後、反応溶液に水を加え、酢酸エチルを用いて有機層の抽出を行った。抽出により得られた有機層を硫酸ナトリウムにて乾燥し、ろ過した後、ろ液の溶媒を留去した。得られた残渣をジクロロメタン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することで、配位子である2,3−ビス(4−フルオロフェニル)−5−イソプロピルピラジン(HFdppr−iPr)4.00gを得た(淡黄色油状物、収率59%)。ステップ1の合成に係る合成スキーム(c−1)を次に示す。
[Step 1: Synthesis of Ligand (abbreviation: HFdppr-iPr)]
First, 5.36 g of 4,4′-difluorobenzyl (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 1.31 g of anhydrous ethylenediamine [manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.] are mixed in 150 mL of dehydrated ethanol, The mixture was refluxed for 3 hours under a nitrogen atmosphere. The reaction solution was allowed to cool to room temperature, 1.60 g of acetone and 1.47 g of potassium hydroxide were added, and the solution was refluxed for 6 hours under a nitrogen atmosphere. After the reaction, water was added to the reaction solution, and the organic layer was extracted with ethyl acetate. The organic layer obtained by extraction was dried over sodium sulfate and filtered, and then the solvent of the filtrate was distilled off. By purifying the obtained residue by silica gel column chromatography using dichloromethane as a developing solvent, 4.00 g of 2,3-bis (4-fluorophenyl) -5-isopropylpyrazine (HFdppr-iPr) which is a ligand. (Light yellow oil, yield 59%) was obtained. A synthesis scheme (c-1) relating to the synthesis of Step 1 is shown below.
〔ステップ2:複核錯体(略称:[Ir(Fdppr−iPr)2Cl]2)の合成〕
次に、30mLの2−エトキシエタノールと10mLの水とを混合した混合溶媒に、上記ステップ1で得た配位子HFdppr−iPrを4.00g、塩化イリジウム(III)水和物(IrCl3・H2O)[シグマ−アルドリッチ社製]を1.61g混合し、その混合物を窒素雰囲気下にて19時間還流することにより、複核錯体[Ir(Fdppr−iPr)2Cl]2 を得た(橙色粉末、収率72%)。ステップ2の合成に係る合成スキーム(c−2)を次に示す。
[Step 2: Synthesis of a binuclear complex (abbreviation: [Ir (Fdppr-iPr) 2 Cl] 2 )]
Next, in a mixed solvent obtained by mixing 30 mL of 2-ethoxyethanol and 10 mL of water, 4.00 g of the ligand HFdppr-iPr obtained in Step 1 above, iridium (III) chloride hydrate (IrCl 3. 1.61 g of H 2 O) [manufactured by Sigma-Aldrich] was mixed, and the mixture was refluxed for 19 hours under a nitrogen atmosphere to obtain a binuclear complex [Ir (Fdppr-iPr) 2 Cl] 2 ( Orange powder, yield 72%). A synthesis scheme (c-2) relating to the synthesis of Step 2 is shown below.
〔ステップ3:本発明の有機金属錯体(略称:Ir(Fdppr−iPr)2(pic))の合成〕
さらに、25mLのジクロロメタンに、上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(Fdppr−iPr)2Cl]2 を1.61g、ピコリン酸を0.94g混合し、その混合物を窒素雰囲気下にて18時間還流することにより、山吹色粉末を得た(収率90%)。ステップ3の合成に係る合成スキーム(c−3)を次に示す。
[Step 3: Synthesis of Organometallic Complex of the Present Invention (abbreviation: Ir (Fdppr-iPr) 2 (pic))]
Furthermore, 1.61 g of the binuclear complex [Ir (Fdppr-iPr) 2 Cl] 2 obtained in Step 2 above and 0.94 g of picolinic acid were mixed with 25 mL of dichloromethane, and the mixture was mixed under a nitrogen atmosphere for 18 hours. A reflux color powder was obtained by refluxing (yield 90%). A synthesis scheme (c-3) relating to the synthesis of Step 3 is shown below.
得られた山吹色粉末を核磁気共鳴分光法(1H−NMR)によって分析したところ、下記のような結果が得られ、本発明の有機金属錯体のひとつであり、構造式(32)で表されるIr(Fdppr−iPr)2(pic)であることが分かった。 When the obtained bright yellow powder was analyzed by nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 1 H-NMR), the following results were obtained, which is one of the organometallic complexes of the present invention and represented by the structural formula (32). It was found that Ir (Fdppr-iPr) 2 (pic).
1H−NMR.δ(CDCl3):1.15(d,6H),1.32(t,6H),2.93(quin,1H),3.16(quin,1H),5.82(dd,1H),6.07(dd,1H),6.31(td,1H),6.38(td,1H),6.85(dd,1H),6.92(dd,1H),7.11−7.32(m,5H),7.53(m,1H),7.59−7.69(m,4H),7.80(d,1H),8.05(td,1H),8.43(d,1H),8.60(s,1H). 1 H-NMR. δ (CDCl 3 ): 1.15 (d, 6H), 1.32 (t, 6H), 2.93 (quin, 1H), 3.16 (quin, 1H), 5.82 (dd, 1H) , 6.07 (dd, 1H), 6.31 (td, 1H), 6.38 (td, 1H), 6.85 (dd, 1H), 6.92 (dd, 1H), 7.11- 7.32 (m, 5H), 7.53 (m, 1H), 7.59-7.69 (m, 4H), 7.80 (d, 1H), 8.05 (td, 1H), 8 .43 (d, 1H), 8.60 (s, 1H).
また、得られた本発明の有機金属錯体Ir(Fdppr−iPr)2(pic)の分解温度Td をTG/DTA(示差熱熱重量同時測定装置 セイコー電子株式会社製 TG/DTA 320型)により測定したところ、Td =348℃であり、良好な耐熱性を示すことがわかった。 In addition, the decomposition temperature Td of the obtained organometallic complex Ir (Fdppr-iPr) 2 (pic) of the present invention was determined by TG / DTA (TG / DTA 320 type, manufactured by Seiko Electronics Co., Ltd.). When measured, it was found that T d = 348 ° C. and good heat resistance was exhibited.
次に、Ir(Fdppr−iPr)2(pic)のジクロロメタン溶液に溶かし、発光スペクトル(蛍光光度計 浜松ホトニクス株式会社製 FS920)の測定を行った。その結果、Ir(Fdppr−iPr)2(pic)の発光スペクトルは559nmにピークを有する黄色の発光であることが分かった。 Next, it melt | dissolved in the dichloromethane solution of Ir (Fdppr-iPr) 2 (pic), and measured the emission spectrum (FS920 by the fluorimeter Hamamatsu Photonics Co., Ltd.). As a result, it was found that the emission spectrum of Ir (Fdppr-iPr) 2 (pic) was yellow emission having a peak at 559 nm.
10 基板
11 トランジスタ
12 発光素子
12 発光素子
13 第1の電極
14 第2の電極
15 層
16 層間絶縁膜
17 配線
18 隔壁層
19 層間絶縁膜
101 第1の電極
102 第2の電極
111 正孔注入層
112 正孔輸送層
113 発光層
114 電子輸送層
115 第1の混合層
200 基板
201 第1の電極
202 第2の電極
211 第1の層
212 第2の層
213 第3の層
214 第4の層
215 第5の層
501 サブフレーム
502 サブフレーム
503 サブフレーム
504 サブフレーム
901 トランジスタ
902 トランジスタ
903 発光素子
911 ゲート信号線
912 ソース信号線
913 書込用ゲート信号線駆動回路
914 消去用ゲート信号線駆動回路
915 ソース信号線駆動回路
916 電源
917 電流供給線
918 スイッチ
919 スイッチ
920 スイッチ
951 基板
952 電極
953 絶縁層
954 隔壁層
955 層
956 電極
1001 トランジスタ
1002 トランジスタ
1003 ゲート信号線
1004 ソース信号線
1005 電流供給線
1006 電極
501a 書き込み期間
501b 保持期間
502a 書き込み期間
502b 保持期間
503a 書き込み期間
503b 保持期間
504a 書き込み期間
504b 保持期間
504b 保持期間
504c 消去期間
504d 非発光期間
5511 筐体
5512 液晶装置
5513 発光装置
5514 筐体
5515 外部入力端子
5516 外部入力端子
5521 本体
5522 筐体
5523 表示部
5524 キーボード
5531 表示部
5532 筐体
5533 スピーカー
5551 表示部
5552 本体
5553 アンテナ
5554 音声出力部
5555 音声入力部
5556 操作スイッチ
6500 基板
6503 FPC
6504 プリント配線基盤(PWB)
6511 画素部
6512 ソース信号線駆動回路
6513 書込用ゲート信号線駆動回路
6514 消去用ゲート信号線駆動回路
10 substrate 11 transistor 12 light emitting element 12 light emitting element 13 first electrode 14 second electrode 15 layer 16 interlayer insulating film 17 wiring 18 partition wall layer 19 interlayer insulating film 101 first electrode 102 second electrode 111 hole injection layer 112 hole transport layer 113 light emitting layer 114 electron transport layer 115 first mixed layer 200 substrate 201 first electrode 202 second electrode 211 first layer 212 second layer 213 third layer 214 fourth layer 215 Fifth layer 501 Subframe 502 Subframe 503 Subframe 504 Subframe 901 Transistor 902 Transistor 903 Light emitting element 911 Gate signal line 912 Source signal line 913 Write gate signal line drive circuit 914 Erase gate signal line drive circuit 915 Source signal line drive circuit 916 Power supply 917 Current supply line 918 Switch 19 switch 920 switch 951 substrate 952 electrode 953 insulating layer 954 partition layer 955 layer 956 electrode 1001 transistor 1002 transistor 1003 gate signal line 1004 source signal line 1005 current supply line 1006 electrode 501a writing period 501b holding period 502a writing period 502b holding period 503a writing Period 503b Holding period 504a Writing period 504b Holding period 504b Holding period 504c Erasing period 504d Non-light emitting period 5511 Case 5512 Liquid crystal device 5513 Light emitting device 5514 Case 5515 External input terminal 5516 External input terminal 5521 Body 5522 Case 5523 Display portion 5524 Keyboard 5531 Display portion 5532 Housing 5533 Speaker 5551 Display portion 5552 Body 5553 Antenna 5554 Audio output unit 5555 Audio input unit 5556 Operation switch 6500 Substrate 6503 FPC
6504 Printed Wiring Board (PWB)
6511 Pixel portion 6512 Source signal line drive circuit 6513 Write gate signal line drive circuit 6514 Erase gate signal line drive circuit
Claims (9)
前記正孔輸送層は、正孔輸送性物質を含み、
前記電子輸送層は、第1の電子輸送性物質を含み、
前記発光層は、一般式(1)で表される有機金属錯体と、ホストとを含み、
前記混合層は、第2の電子輸送性物質と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含むことを特徴とする発光装置。
(式中、R1、R2は、それぞれ、ハロゲン基、−CF 3 基、シアノ基、アルコキシカルボニル基の中から選ばれるいずれかの基を表す。また、R3、R4は、それぞれ、水素または炭素数1乃至4のアルキル基のいずれかを表す。Lは、モノアニオン性の配位子を表す。) Between the first electrode and the second electrode, a light emitting layer, a hole transport layer provided in contact with the light emitting layer, an electron transport layer provided in contact with the light emitting layer, and the electron transport A mixed layer provided between the layer and the second electrode,
The hole transport layer contains a hole transport material,
The electron transport layer includes a first electron transport material,
The light emitting layer includes an organometallic complex represented by the general formula (1) and a host,
The light-emitting device, wherein the mixed layer includes a second electron transporting substance and an alkali metal or an alkaline earth metal.
(In the formula, R 1 and R 2 each represent any group selected from a halogen group, —CF 3 group, cyano group, and alkoxycarbonyl group . Also, R 3 and R 4 are respectively It represents either hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, L represents a monoanionic ligand.)
前記正孔輸送層は、正孔輸送性物質を含み、The hole transport layer contains a hole transport material,
前記電子輸送層は、第1の電子輸送性物質を含み、The electron transport layer includes a first electron transport material,
前記発光層は、一般式(1)で表される有機金属錯体と、ホストとを含み、The light emitting layer includes an organometallic complex represented by the general formula (1) and a host,
前記混合層は、第2の電子輸送性物質と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含むことを特徴とする発光装置。The light-emitting device, wherein the mixed layer includes a second electron transporting substance and an alkali metal or an alkaline earth metal.
(式中、R(Wherein R 11 、R, R 22 は、それぞれ、ハロゲン基、−CFAre each a halogen group, -CF 33 基、シアノ基、アルコキシカルボニル基の中から選ばれるいずれかの基を表す。また、RIt represents any group selected from a group, a cyano group, and an alkoxycarbonyl group. R 33 、R, R 44 は、それぞれ、水素または炭素数1乃至4のアルキル基のいずれかを表す。Lは、モノアニオン性の配位子を表す。)Each represents either hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. L represents a monoanionic ligand. )
前記正孔輸送層は、正孔輸送性物質を含み、
前記電子輸送層は、第1の電子輸送性物質を含み、
前記発光層は、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)−5−メチルピラジナト]イリジウム(III)と、ホストとを含み、
前記混合層は、第2の電子輸送性物質と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属とを含むことを特徴とする発光装置。 A light emitting layer, a hole transport layer provided in contact with the light emitting layer, an electron transport layer provided in contact with the light emitting layer, and the electron transport layer between the first electrode and the second electrode And a mixed layer provided between the second electrode and the second electrode,
The hole transport layer contains a hole transport material,
The electron transport layer includes a first electron transport material,
The light emitting layer includes (acetylacetonato) bis [2,3-bis (4-fluorophenyl) -5-methylpyrazinato] iridium (III) and a host,
The mixed layer, a second electron transporting material, light emitting device according to claim including that an alkali metal or alkaline earth metal.
前記第1の電子輸送性物質は、前記ホストよりも励起エネルギーが大きいことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の発光装置。5. The light-emitting device according to claim 1, wherein the first electron transporting substance has excitation energy larger than that of the host.
前記第1の電子輸送性物質は、前記ホストとの電子親和力の差の絶対値が0.5eV以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の発光装置。 The hole transporting material state, and are the absolute value of 0.4eV or less of the difference between the ionization potential of the host,
The first electron transporting substance is claimed in any one of claims 1 to 5 the absolute value of the difference between the electron affinity of the host, wherein the following der Turkey 0.5eV Light-emitting device.
前記第1の電子輸送性物質は、バソキュプロイン、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛、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、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール、及びバソフェナントロリンのなかから選ばれるいずれか一の物質であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の発光装置。The first electron transporting substance includes bathocuproine, 3- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl-5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole, bis [2- (2- Hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc, 1,3-bis [5- (p-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene, 3- (4-tert- It is any one substance selected from butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole and bathophenanthroline. The light emitting device according to any one of claims 1 to 6.
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