WO2020121097A1 - 発光デバイス、発光装置、電子機器、および照明装置 - Google Patents

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渡部剛吉
植田藍莉
大澤信晴
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Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a light emitting device, a light emitting device, an electronic device, and a lighting device.
  • one embodiment of the present invention is not limited thereto. That is, one embodiment of the present invention relates to an object, a method, a manufacturing method, or a driving method. Alternatively, one embodiment of the present invention relates to a process, a machine, a manufacture, or a composition (composition of matter).
  • a light-emitting device in which an EL layer is sandwiched between a pair of electrodes has characteristics such as thin and lightweight, high-speed response to an input signal, and low power consumption.
  • the applied display is drawing attention as a next-generation flat panel display.
  • a light emitting device when a voltage is applied between a pair of electrodes, electrons and holes injected from each electrode are recombined in an EL layer, and a light emitting substance (organic compound) contained in the EL layer is excited, Light is emitted when the excited state returns to the ground state.
  • the emission spectrum obtained from a light-emitting substance is unique to the light-emitting substance, and by using different kinds of organic compounds as the light-emitting substance, light-emitting devices with various emission colors can be obtained.
  • the light emitting device having a microcavity structure it is preferable to use an electrode material having a high reflectance for the reflective electrode and the semitransparent semireflective electrode.
  • materials with high reflectance are used to increase the film thickness in order to further increase the reflectance. If the thickness is increased, a part of light is absorbed by the semi-transmissive-semi-reflective electrode, resulting in a large loss, which causes a problem that luminous efficiency is reduced. Therefore, in a light emitting device that emits light in the normal visible light region, the efficiency has been improved by making the film thickness of the semi-transmissive semi-reflective electrode thinner.
  • a light-emitting device having a microcavity structure which is capable of further improving light-emission efficiency. Further, in a light emitting device having a microcavity structure, a novel light emitting device capable of improving the reliability of the element is provided.
  • a light emitting device having a microcavity structure when the light emitted from the EL layer is in the near infrared region (around 750 nm to 1000 nm), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu ) Is used for the light in the near-infrared region, which is higher than the light in the visible region, in the specific film thickness range where the film thickness of the semi-transmissive/semi-reflective electrode is increased.
  • the reflective electrode has a reflectance of 40% or more and 100% or less for visible light (light having a wavelength of 400 nm or more and less than 750 nm) or near infrared light (light having a wavelength of 750 nm or more and 1000 nm or less).
  • the semi-transmissive/semi-reflective electrode has a reflectance for visible light or near infrared light of 20% or more and 80% or less, preferably 40% or more and 70% or less. ..
  • a material having high reflectance is used for the reflective electrode of the light emitting device or both the reflective electrode and the semi-transmissive semi-reflective electrode.
  • the thickness of the electrode in the above range as compared with the conventional one, it is possible to form an electrode having high reflectance while suppressing the absorption of light. Since the resistance can be reduced, a light emitting device with high emission efficiency and reduced driving voltage can be obtained.
  • One embodiment of the present invention has an EL layer between a first electrode and a second electrode, the first electrode is a reflective electrode, and the second electrode is light (especially near-infrared region (750 nm). It is a semi-transmissive semi-reflective electrode having both functions of transmitting and reflecting (light of 1000 nm or less)), which emits light in the near infrared region from the EL layer, and one or both of the first electrode and the second electrode. Is a light emitting device that exhibits a higher reflectance for light in the near infrared region (for example, 850 nm light) than light in the visible light region (400 nm or more and less than 750 nm) (for example, light with a wavelength of 500 nm).
  • Another embodiment of the present invention has an EL layer between a first electrode and a second electrode, the first electrode is a reflective electrode, and the second electrode is light (especially near-red light).
  • a semi-transmissive semi-reflective electrode having both functions of transmitting and reflecting an outer region (light of 750 nm or more and 1000 nm or less), which emits light in the near infrared region from the EL layer, and emits light in the near infrared region of the first electrode and the second electrode.
  • the electrode is a light emitting device having a film thickness of 20 nm or more and 60 nm or less, preferably 30 nm or more and 60 nm or less, more preferably 40 nm or more and 50 nm or less.
  • an organic layer is preferably in contact with the second electrode, and the organic layer preferably has a refractive index of 1.7 or more.
  • the thickness of the organic layer is 80 nm or more and 160 nm or less, more preferably 80 nm or more and 120 nm or less.
  • Another embodiment of the present invention has an EL layer between a first electrode and a second electrode, the first electrode is a reflective electrode, and the second electrode is a semi-transmissive semi-reflective electrode.
  • the EL layer has a light emitting substance that exhibits a light emission peak in the near infrared region (a wavelength range of 750 nm to 1000 nm), and the light emitted by the EL layer has a wavelength longer than that of the light emitting substance. Is a device.
  • the first electrode or the second electrode preferably contains at least one of gold (Au), silver (Ag), and copper (Cu).
  • the first electrode have a reflectance of 90% or more with respect to light having a wavelength of 850 nm.
  • the second electrode preferably exhibits a reflectance of 90% or more with respect to light having a wavelength of 850 nm.
  • the light-emitting substance is preferably a phosphorescent light-emitting substance.
  • the light-emitting substance is preferably an organometallic complex represented by the general formula (G1).
  • R 1 to R 11 each independently represent hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and at least two of R 1 to R 4 have 1 to 6 carbon atoms.
  • one embodiment of the present invention is not only a light-emitting device including the above-described light-emitting device, but also a light-emitting device or an electronic device to which the light-emitting device is applied (specifically, the light-emitting device or the light-emitting device, a connection terminal, or an operation key.
  • the electronic device having a) and the lighting device are also included in the category. Therefore, the light-emitting device in this specification refers to an image display device or a light source (including a lighting device).
  • a connector such as an FPC (Flexible Printed Circuit) or TCP (Tape Carrier Package) is attached to the light emitting device, a module in which a printed wiring board is provided in front of the TCP, or a COG (Chip On Glass) to the light emitting device. All modules in which an IC (Integrated Circuit) is directly mounted by the method are included in the light emitting device.
  • FPC Flexible Printed Circuit
  • TCP Transmission Carrier Package
  • a novel light-emitting device capable of improving light-emission efficiency as compared with conventional light-emitting devices can be provided. Further, according to one embodiment of the present invention, in a light-emitting device having a microcavity structure, a novel light-emitting device that can improve element reliability can be provided.
  • FIG. 1A and 1B are views for explaining the structure of a light emitting device.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the structure of the light emitting device.
  • FIG. 3 is a diagram showing a simulation result of the reflectance of the electrode material.
  • FIG. 4 is a diagram showing simulation results of EL emission spectra emitted in the front direction.
  • FIG. 5 is a diagram showing a simulation result of the light extraction efficiency of the EL emission spectrum emitted in the front direction.
  • FIG. 6 is a diagram showing a simulation result of the peak intensity of the EL emission spectrum emitted in the front direction.
  • 7A and 7B are diagrams illustrating a light emitting device.
  • 8A, 8B, 8C, 8D, 8E, 8F, and 8G are diagrams illustrating electronic devices.
  • FIG. 9A, 9B, and 9C are diagrams illustrating electronic devices. 10A and 10B are diagrams for explaining an automobile. 11A and 11B are diagrams illustrating a lighting device.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a light emitting device.
  • FIG. 13 is a diagram showing current density-radiation emittance characteristics of the light emitting device 1 and the light emitting device 2.
  • FIG. 14 is a diagram showing voltage-current density characteristics of the light emitting device 1 and the light emitting device 2.
  • FIG. 15 is a diagram showing current density-external quantum efficiency characteristics of the light emitting device 1 and the light emitting device 2.
  • FIG. 16 is a diagram showing voltage-radiation emittance characteristics of the light emitting device 1 and the light emitting device 2.
  • FIG. 17 is a diagram showing the spectral radiance of the light emitting device 1 and the light emitting device 2.
  • FIG. 18 is an emission spectrum of [Ir(dmdpbq) 2 (dpm)], which is an organometallic complex.
  • FIG. 19 is a diagram showing the viewing angle dependence of the light emitting device 1 and the light emitting device 2.
  • FIG. 20 is a diagram showing a reliability test of the light emitting device 1 and the light emitting device 2.
  • FIG. 1 shows an example of a light emitting device having an EL layer including a light emitting layer between a pair of electrodes.
  • the EL layer 103 is sandwiched between the first electrode 101 and the second electrode 102.
  • the EL layer 103 includes, for example, a hole (hole) injection layer 111, a hole (hole) transport layer 112, a light emitting layer 113, an electron transport layer 114, and an electron injection layer when the first electrode 101 serves as an anode.
  • the functional layer 115 has a structure in which layers are sequentially stacked.
  • the light-emitting device which is one embodiment of the present invention has a micro-optical resonator (microcavity) structure, and one of a pair of electrodes is a reflective electrode and the other is a semi-transmissive/semi-reflective electrode. It has a structure capable of amplifying light having a wavelength corresponding to the distance between electrodes (also referred to as cavity length or optical path length) by repeating reflection.
  • the cavity length can be changed by adjusting the thickness of the EL layer and the electrode.
  • a transparent electrode such as ITO can be used.
  • the optical path length can be controlled by adjusting the thickness of the carrier transport layer or the carrier injection layer.
  • the light emitting direction of the light emitting device may be a top emission structure or a bottom emission structure.
  • the first electrode 101 has a reflective property and the second electrode 102 has a semi-transmissive property having both a light-transmitting property and a light-reflecting function. Has semi-reflectivity.
  • the first electrode 101 is a reflective electrode, and the reflectance of the electrode with respect to visible light or near infrared light is 40% to 100% inclusive, preferably 70% to 100% inclusive.
  • the second electrode 102 is a semi-transmissive/semi-reflective electrode, and the reflectance of the electrode with respect to visible light or near infrared light is 20% or more and 80% or less, preferably 40% or more and 70% or less. Moreover, it is preferable that the resistivity of each of these electrodes is 1 ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ cm or less. Therefore, light is emitted from the interface (reflection area) of the first electrode 101 with the EL layer 103 to the light emitting layer 113 (light emission area) and the interface (reflection area) of the second electrode 102 with the EL layer 103.
  • the intensity of desired light (wavelength) emitted from the light emitting layer 113 can be increased by adjusting the optical distance to the layer 113 (light emitting region).
  • an organic compound layer having a molecular weight of 300 or more and 1200 or less is formed on a surface of the second electrode 102 (semi-transmissive/semi-reflective electrode) opposite to the surface facing the reflective electrode ( It is preferable that the organic cap layer 105) is formed.
  • the organic cap layer 105 is preferably an organic compound layer having a molecular weight of 300 or more and 1200 or less.
  • an organic material having conductivity is preferable.
  • the second electrode 102 is a semi-transmissive/semi-reflective electrode, it is necessary to reduce the film thickness in order to maintain translucency to some extent, which may deteriorate the conductivity.
  • the organic cap layer 105 by using a material having conductivity for the organic cap layer 105, it is possible to secure conductivity while improving the light extraction efficiency and improve the yield of manufacturing the light emitting element. It should be noted that an organic compound that has little absorption in a desired wavelength region of light can be preferably used.
  • the organic compound used for the EL layer 103 can also be used for the organic cap layer 105. In this case, since the organic cap layer 105 can be formed in the film forming apparatus or the film forming chamber in which the EL layer 103 is formed, the organic cap layer 105 can be easily formed.
  • the optical distance from the interface (reflection area) of the first electrode 101 to the EL layer 103 to the light emitting layer 113 (light emission area) is the light emission from the interface (reflection area) of the first electrode 101 to the EL layer 103. It is represented by the product of the distance to the layer 113 (light emitting region) and the refractive index.
  • the optical distance from the interface (reflection area) of the second electrode 102 to the EL layer 103 to the light emitting layer 113 (light emission area) is the light emission from the interface (reflection area) of the second electrode 102 to the EL layer 103. It is represented by the product of the distance to the layer 113 (light emitting region) and the refractive index.
  • the film thickness of the first electrode 101 is adjusted to
  • the desired light emitted from the light-emitting layer 113 ((m is a natural number, ⁇ is the wavelength of the desired light, respectively) is adjusted by adjusting the optical distance from the second electrode 102 to around m ⁇ /2 (where m is a natural number and ⁇ is the wavelength of the desired light, respectively). Wavelength) can be increased.
  • any one or more of the hole injection layer 111, the hole transport layer 112, the electron transport layer 114, and the electron injection layer 115 can be obtained.
  • the intensity of light (wavelength) can be increased.
  • a light emitting device having a bottom emission structure may be used in which the first electrode 101 is a semi-transmissive/semi-reflective electrode and the second electrode 102 is a reflective electrode.
  • the light-emitting device which is one embodiment of the present invention has a structure in which one of the first electrode 101 and the second electrode 102 is a semi-transmissive/semi-reflective electrode and the other is a reflective electrode. Is preferable for obtaining high luminous efficiency.
  • the following materials can be appropriately combined and used.
  • a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like can be used as appropriate.
  • In-Sn oxide also referred to as ITO
  • In-Si-Sn oxide also referred to as ITSO
  • In-Zn oxide and In-W-Zn oxide can be given.
  • elements belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table of Elements for example, lithium (Li), cesium (Cs), calcium (Ca), strontium (Sr)), europium (Eu), ytterbium
  • Yb ytterbium
  • Yb rare earth metal
  • an alloy containing a proper combination thereof, or other graphene can be used.
  • materials having high reflectance such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), and aluminum (Al), have different reflectance with respect to the wavelength of light.
  • a simulation was performed to show the behavior. The result is shown in FIG.
  • the reflectance of silver (Ag) is high with almost no effect on the light of different wavelengths, but the light in the visible light region (near 400 nm to 750 nm) is less than 750 nm. It was found that a higher reflectance was exhibited for light in the near-infrared region of 750 nm or more (near 750 nm to 1000 nm) as compared with.
  • gold (Au) and copper (Cu) show low reflectance with respect to light in the visible light region (near 400 nm to 750 nm) of less than 750 nm, but near infrared region of 750 nm or more (750 nm to It was found that a high reflectance is exhibited for light of around 1000 nm).
  • Aluminum (Al) which is often used as a material for a reflective electrode of a light emitting device, has a high reflectance for light in the visible light region, but has a long wavelength of 750 nm or more, that is, light in the near infrared region. As a result, the reflectance was decreased.
  • the wavelength of light emitted from the light emitting layer 113 of the light emitting device is long wavelength light of 750 nm or more
  • gold (Au), silver (Ag) is used as the electrode material of the reflective electrode or the semi-transmissive/semi-reflective electrode.
  • copper (Cu) or copper (Cu) are preferable because they show higher reflectance for light having a wavelength of 850 nm than light having a wavelength of 500 nm.
  • these electrode materials are preferable because they show a reflectance of 90% or more at a wavelength of 850 nm.
  • the light emitting device 0 having the top emission structure shown in FIG. 2, as a model, the change in the EL emission spectrum emitted in the front direction with the change in the film thickness of the second electrode 102 which is a semi-transmissive/semi-reflective electrode. , A simulation was performed. The results are shown in Fig. 4.
  • the element structure of the light emitting device 0 is shown in Table 1 below. Since the light emitting layer 113 of the light emitting device 0 has an organic metal complex [Ir(dmdpbq) 2 (dpm)] as a light emitting substance, the light obtained from the light emitting layer 113 is [Ir(dmdpbq) 2 (dpm)].
  • the hole injecting layer 111 and the electron injecting layer are formed so that the emission intensity near the wavelength of 800 nm becomes maximum.
  • the film thicknesses of 115 and the organic cap layer 105 are appropriately adjusted.
  • FIG. 5 shows the relationship between the area of the EL emission spectrum in the front direction and the film thickness of the second electrode 102 in the wavelength range of the simulation shown in FIG.
  • the thickness of the second electrode 102 is preferably 20 nm or more and 60 nm or less, more preferably 30 nm or more and 60 nm or less, and further preferably 30 nm or more and 50 nm or less.
  • the thickness of the organic cap layer 105 is preferably 80 nm or more and 160 nm or less, and more preferably 80 nm or more and 120 nm or less. Do you get it.
  • a sputtering method or a vacuum evaporation method can be used for manufacturing these electrodes.
  • the hole-injection layer 111 is a layer for injecting holes from the first electrode 101 which is an anode into the EL layer 103, and is a layer containing an organic acceptor material or a material having a high hole-injection property.
  • the organic acceptor material is a material capable of generating holes in the organic compound by performing charge separation between the LUMO level value and another organic compound having a close HOMO level value. is there. Therefore, as the organic acceptor material, a compound having an electron withdrawing group (halogen group or cyano group) such as a quinodimethane derivative, a chloranil derivative, or a hexaazatriphenylene derivative can be used.
  • an electron withdrawing group halogen group or cyano group
  • HAT-CN is particularly preferable because it has a high acceptor property and its film quality is stable against heat.
  • the [3]radialene derivative is preferable because it has a very high electron-accepting property, and specifically, ⁇ , ⁇ ′, ⁇ ′′-1,2,3-cyclopropanetriylidenetris[4-cyano- 2,3,5,6-Tetrafluorobenzeneacetonitrile], ⁇ , ⁇ ′, ⁇ ′′-1,2,3-cyclopropanetriylidene tris[2,6-dichloro-3,5-difluoro-4-( Trifluoromethyl)benzeneacetonitrile], ⁇ , ⁇ ′, ⁇ ′′-1,2,3-cyclopropanetriylidenetris[2,3,4,5,6-pentafluorobenzeneacetonitrile] and the like can be used. ..
  • Examples of the material having a high hole injecting property include transition metal oxides such as molybdenum oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, tungsten oxide, and manganese oxide.
  • a phthalocyanine-based compound such as phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc) or copper phthalocyanine (abbreviation: CuPC) can be used.
  • low molecular weight compounds such as 4,4′,4′′-tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4′,4′′-tris [N-(3-methylphenyl)-N-phenylamino]triphenylamine (abbreviation: MTDATA), 4,4′-bis[N-(4-diphenylaminophenyl)-N-phenylamino]biphenyl (abbreviation: DPAB), 4,4'-bis(N- ⁇ 4-[N'-(3-methylphenyl)-N'-phenylamino]phenyl ⁇ -N-phenylamino)biphenyl (abbreviation: DNTPD), 1,3 ,5-Tris[N-(4-diphenylaminophenyl)-N-phenylamino]benzene (abbreviation: DPA3B), 3-[N-(9-phen
  • high molecular compounds oligomers, dendrimers, polymers, etc.
  • poly(N-vinylcarbazole) abbreviation: PVK
  • poly(4-vinyltriphenylamine) abbreviation: PVTPA
  • poly[N-(4 - ⁇ N'-[4-(4-diphenylamino)phenyl]phenyl-N'-phenylamino ⁇ phenyl)methacrylamide] abbreviation: PTPDMA
  • poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)- [N,N′-bis(phenyl)benzidine] abbreviation: Poly-TPD) or the like can be used.
  • PEDOT/PSS poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(styrenesulfonic acid)
  • PAni/PSS polyaniline/poly(styrenesulfonic acid)
  • a composite material containing a hole transporting material and an acceptor material can also be used.
  • electrons are extracted from the hole-transporting material by the acceptor material, holes are generated in the hole-injection layer 111, and holes are injected into the light-emitting layer 113 through the hole-transport layer 112.
  • the hole-injection layer 111 may be formed as a single layer formed of a composite material containing a hole-transporting material and an acceptor material (electron-accepting material), but the hole-transporting material and the acceptor material ( Electron-accepting material) may be laminated in different layers.
  • the hole-transporting material a substance having a hole mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 /Vs or higher is preferable. Note that any substance other than the above substances can be used as long as it has a property of transporting more holes than electrons.
  • a material having a high hole transporting property such as a ⁇ -electron excess type heteroaromatic compound is preferable.
  • a ⁇ -electron excess heteroaromatic compound an aromatic amine skeleton, an aromatic amine compound (having a triarylamine skeleton), a carbazole compound having a carbazole skeleton (without a triarylamine skeleton), Examples thereof include a thiophene compound (compound having a thiophene skeleton), a furan compound (compound having a furan skeleton), and the like.
  • aromatic amine compound 4,4′-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (abbreviation: NPB or ⁇ -NPD), N,N′-bis(3-) Methylphenyl)-N,N′-diphenyl-[1,1′-biphenyl]-4′4′-diamine (abbreviation: TPD), 4,4′-bis[N-(spiro-9,9′-bifluorene 2-yl)-N-phenylamino]biphenyl (abbreviation: BSPB), 4-phenyl-4′-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamine (abbreviation: BPAFLP), 4-phenyl-3′ -(9-Phenylfluoren-9-yl)triphenylamine (abbreviation: mBPAFLP), N-(9,9-dimethyl-9H
  • aromatic amine compound having a carbazolyl group 4-phenyl-4′-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamine (abbreviation: PCBA1BP), N-(4-biphenyl)- N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9-phenyl-9H-carbazol-3-amine (abbreviation: PCBiF), N-(1,1'-biphenyl-4-yl)- N-[4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl]-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine (abbreviation: PCBBiF), 4,4'-diphenyl-4'' -(9-Phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamine (abbreviation: PCBBi1BP), 4-(1-naphthyl)-4'-(9-phenyl-9H,
  • PCBFF N-[4-(9-phenyl-9H-carbazole -3-yl)phenyl]-N-[4-(1-naphthyl)phenyl]-9,9'-spirobi(9H-fluorene)-2-amine
  • PCBNBF N-[4-(9- Phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl]-9,9-dimethyl-N-[4-(1-naphthyl)phenyl]-9H-fluoren-2-amine
  • PCBNBF N-phenyl-N -[4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl]spiro-9,9'-bifluoren-2-
  • PCzPCA2 3-[N-(1-naphthyl)-N-(9-phenylcarbazol-3-yl)amino]-9-phenylcarbazole
  • PCzPCN1 3-[N-(4-diphenylaminophenyl)-N-phenylamino]-9-phenylcarbazole
  • PCzDPA1 3,6-bis[N-(4-diphenylaminophenyl) -N-phenylamino]-9-phenylcarbazole
  • PCzDPA2 3,6-bis[N-(4-diphenylaminophenyl)-N-(1-naphthyl)amino]-9-phenylcarbazole
  • PCzTPN2 2-[N-(9
  • examples of the carbazole compound include 3-[4-(9-phenanthryl)-phenyl]-9-phenyl-9H-carbazole (abbreviation: PCPPn) and 3-[4-.
  • PCPN 1,3-bis(N-carbazolyl)benzene
  • CBP 4,4′-di(N-carbazolyl) Biphenyl
  • CzTP 3,6-bis(3,5-diphenylphenyl)-9-phenylcarbazole
  • TCPB 1,3,5-tris[4-(N-carbazolyl)phenyl]benzene
  • TCPB 9-[4-(10-phenyl-9-anthracenyl)phenyl]-9H-carbazole
  • CzPA 9-[4-(10-phenyl-9-anthracenyl)phenyl]-9H-carbazole
  • PCCP 3,3′-bis(9-phenyl-9H-carbazole)
  • PCCP which is a bicarbazole derivative (eg, 3,3′-bicarbazole derivative), 9-(1,1′-biphenyl -3-yl)-9'-(1,1'-biphenyl-4-yl)-9H,9'H-3,3'-bicarbazole (abbreviation: mBPCCBP), 9-(2-naphthyl)-9 Examples thereof include'-phenyl-9H,9'H-3,3'-bicarbazole (abbreviation: ⁇ NCCP).
  • thiophene compound compound having a thiophene skeleton
  • 1,3,5-tri(dibenzothiophen-4-yl)benzene abbreviation: DBT3P-II
  • 2,8-diphenyl-4-[4- (9-Phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]dibenzothiophene abbreviation: DBTFLP-III
  • furan compound compound having a furan skeleton
  • 4,4′,4′′-(benzene-1,3,5-triyl)tri(dibenzofuran) abbreviation: DBF3P-II
  • 4- ⁇ 3-[3-(9-phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]phenyl ⁇ dibenzofuran abbreviation: mmDBFFLBi-II
  • poly(N-vinylcarbazole) (abbreviation: PVK), poly(4-vinyltriphenylamine) (abbreviation: PVTPA), poly[N-(4- ⁇ N'-[4-(4-diphenyl) Amino)phenyl]phenyl-N′-phenylamino ⁇ phenyl)methacrylamide] (abbreviation: PTPDMA), poly[N,N′-bis(4-butylphenyl)-N,N′-bis(phenyl)benzidine]( A polymer compound such as abbreviation: Poly-TPD) can be used as the hole transporting material.
  • PVK poly(N-vinylcarbazole)
  • PVTPA poly(4-vinyltriphenylamine)
  • PTPDMA poly[N-(4- ⁇ N'-[4-(4-diphenyl) Amino)phenyl]phenyl-N′-phenylamino ⁇ phenyl)
  • the hole-transporting material is not limited to the above, and various known materials may be used alone or in combination of two or more as a hole-transporting material.
  • an oxide of a metal belonging to Groups 4 to 8 in the periodic table can be used.
  • Specific examples include molybdenum oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, tungsten oxide, manganese oxide, and rhenium oxide.
  • molybdenum oxide is particularly preferable because it is stable in the air, has low hygroscopicity, and is easy to handle.
  • the organic acceptor mentioned above can also be used.
  • the hole injection layer 111 can be formed by using various known film formation methods, for example, a vacuum evaporation method.
  • the hole transport layer 112 is a layer that transports the holes injected from the first electrode 101 to the light emitting layer 113 by the hole injection layer 111.
  • the hole-transporting layer 112 is a layer containing a hole-transporting material. Therefore, the hole-transporting layer 112 can use a hole-transporting material that can be used for the hole-injecting layer 111.
  • the same organic compound as the hole-transporting layer 112 is preferably used for the light-emitting layer 113.
  • the same organic compound for the hole transport layer 112 and the light emitting layer 113 holes can be efficiently transported from the hole transport layer 112 to the light emitting layer 113.
  • the light emitting layer 113 is a layer containing a light emitting substance (organic compound).
  • a light-emitting substance that can be used for the light-emitting layer 113, such as a light-emitting substance that converts singlet excitation energy into light emission in a visible light region (eg, a fluorescent light-emitting substance) or triplet excitation energy that is visible light.
  • a light-emitting substance eg, a phosphorescent light-emitting substance or a TADF material which is converted into light emission in a region can be used.
  • the emission layer when light having an emission peak in a wavelength range of 750 nm to 1000 nm is emitted from the EL layer, the emission layer emits light in a wavelength range of 750 nm to 1000 nm.
  • an organic compound having a peak such as an organometallic complex.
  • a phthalocyanine compound central metal: aluminum, zinc, etc.
  • a naphthalocyanine compound central metal: nickel
  • a quinone compound a diimonium compound, an azo compound, etc.
  • organometallic complex having an emission peak in a wavelength range of 750 nm to 1000 nm an organometallic complex represented by the following general formula can be given.
  • R 1 to R 11 each independently represent hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and at least two of R 1 to R 4 have 1 to 6 carbon atoms. At least two of R 5 to R 9 represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, X represents a substituted or unsubstituted benzene ring or naphthalene ring, and n is 2 or 3 and L represents a monoanionic ligand.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms as the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a sec-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, Isopentyl group, sec-pentyl group, tert-pentyl group, neopentyl group, hexyl group, isohexyl group, 3-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 2-ethylbutyl group, 1,2-dimethylbutyl group, 2,3 A dimethylbutyl group and the like.
  • the substituent is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the above description can be applied to the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • Examples of the monoanionic ligand include a monoanionic bidentate chelate ligand having a ⁇ -diketone structure, a monoanionic bidentate chelate ligand having a carboxyl group, and a monoanionic bidentate having a phenolic hydroxyl group.
  • Bidentate chelate ligands, monoanionic bidentate chelate ligands in which the two coordinating elements are both nitrogen, bidentate ligands that form a metal-carbon bond with iridium by cyclometallation, etc. Can be mentioned.
  • the monoanionic ligand is preferably any one of formulas (L1) to (L8).
  • R 51 to R 89 are each independently hydrogen or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a halogeno group, a vinyl group, a substituted or unsubstituted carbon group.
  • a 1 to A 13 each independently represent sp 2 hybrid carbon bonded to nitrogen or hydrogen, or sp 2 hybrid carbon having a substituent, and the substituent is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • organometallic complex represented by the general formula (G1) include organometallic complexes represented by structural formulas (100) to (107). However, the present invention is not limited to these.
  • the light-emitting layer 113 a substance other than the above, which emits a light-emitting color such as blue, purple, blue-violet, green, yellow-green, yellow, orange, or red can be used as appropriate.
  • the light-emitting layer 113 includes a light-emitting substance (guest material) and one or more kinds of organic compounds (host material or the like). However, it is preferable to use a substance having an energy gap larger than that of the light-emitting substance (guest material) for the organic compound (host material or the like) used here.
  • a hole transporting material that can be used in the hole transporting layer 112 described above and an electron transporting property that can be used in the electron transporting layer 114 described below. Examples include organic compounds such as materials.
  • the light-emitting layer 113 has a structure including a first organic compound, a second organic compound, and a light-emitting substance
  • an electron-transporting material is used as the first organic compound and a positive organic compound is used as the second organic compound.
  • a hole-transporting material can be used, and a phosphorescent material, a fluorescent material, a TADF material, or the like can be used as a light-emitting material.
  • the first organic compound and the second organic compound are a combination that forms an exciplex.
  • the light emitting layer 113 may have a plurality of light emitting layers containing different light emitting substances so that different light emitting colors are exhibited (for example, white light emission obtained by combining light emitting colors having complementary colors). good.
  • one light emitting layer may have a plurality of different light emitting substances.
  • examples of the light-emitting substance that can be used for the light-emitting layer 113 include the following.
  • examples of the light-emitting substance that converts singlet excitation energy into light emission include substances that emit fluorescence (fluorescent light-emitting substances).
  • pyrimidine derivatives, phenanthrene derivatives, naphthalene derivatives and the like include derivatives, pyrimidine derivatives, phenanthrene derivatives, naphthalene derivatives and the like.
  • the pyrene derivative is preferable because it has a high emission quantum yield.
  • pyrene derivative examples include N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis[3-(9-phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]pyrene-1,6. -Diamine (abbreviation: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-diphenyl-N,N'-bis[4-(9-phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]pyrene-1,6-diamine (abbreviation) : 1,6FLPAPrn), N,N'-bis(dibenzofuran-2-yl)-N,N'-diphenylpyrene-1,6-diamine (abbreviation: 1,6FrAPrn), N,N'-bis(dibenzothiophene -2-yl)-N,N'-diphenylpyrene-1,6-diamine (abbreviation: 1,6ThAPrn
  • the light-emitting substance (fluorescent light-emitting substance) that can be used for the light-emitting layer 113 and that converts singlet excitation energy into light emission is not limited to the above-described fluorescent light-emitting substance that emits an emission color (emission peak) in the visible light region. It is also possible to use a fluorescent light-emitting substance that exhibits an emission color (emission peak) in a part of the near-infrared light region (for example, a material that emits red light and has a wavelength of 800 nm or more and 950 nm or less).
  • a luminescent substance that converts triplet excitation energy into luminescence for example, a substance that emits phosphorescence (phosphorescent luminescent substance) or a thermally activated delayed fluorescence (TADF) material that exhibits thermally activated delayed fluorescence is used.
  • phosphorescence phosphorescent luminescent substance
  • TADF thermally activated delayed fluorescence
  • examples of the phosphorescent light-emitting substance that is a light-emitting substance that converts triplet excitation energy into light emission include an organometallic complex, a metal complex (platinum complex), and a rare earth metal complex. These show different emission colors (emission peaks) depending on the substances, and are appropriately selected and used as necessary.
  • examples of the material exhibiting a luminescent color (emission peak) in the visible light region include the following materials.
  • a phosphorescent substance that exhibits blue or green and has a peak wavelength of an emission spectrum of 450 nm to 570 nm e.g., 450 nm to 495 nm in the case of blue, and 495 nm to 570 nm in the case of green
  • 450 nm to 495 nm in the case of blue, and 495 nm to 570 nm in the case of green is preferable.
  • the following substances may be mentioned.
  • Examples of the phosphorescent substance that exhibits green, yellowish green, or yellow and has a peak wavelength of an emission spectrum of 495 nm to 590 nm inclusive include the following substances. (For example, in the case of green, 495 nm or more and 570 nm or less, in the case of yellow-green, 530 nm or more and 570 nm or less, and in the case of yellow, 570 nm or more and 590 nm or less are preferable.)
  • tris(4-methyl-6-phenylpyrimidinato)iridium(III) (abbreviation: [Ir(mppm) 3 ]), tris(4-t-butyl-6-phenylpyrimidinato)iridium(III) (Abbreviation: [Ir(tBuppm) 3 ]), (acetylacetonato)bis(6-methyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III) (abbreviation: [Ir(mppm) 2 (acac)]), Acetylacetonato)bis(6-tert-butyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III) (abbreviation: [Ir(tBuppm) 2 (acac)]), (acetylacetonato)bis[6-(2- Norbornyl)-4-phenylpyrimidinato]iridium (III) (abbreviation: [Ir(nbppm) 2
  • Iridium (III) acetylacetonate (abbreviation: [Ir(bzq) 2 (acac)]), tris(benzo[h]quinolinato) iridium (III) (abbreviation: [I r (bzq) 3]), tris (2-phenylquinolinato -N, C 2 ') iridium (III) (abbreviation: [Ir (pq) 3] ), bis (2-phenylquinolinato--N, C 2 ′ ) Iridium(III) acetylacetonate (abbreviation: [Ir(pq) 2 (acac)]), bis[2-(2-pyridinyl- ⁇ N)phenyl- ⁇ C][2-(4-phenyl-2-pyridinyl) - ⁇ N)phenyl- ⁇ C]iridium(III) (abbreviation: [Ir(ppy) 2 (4dppy)]), bis[2-(2-pyridinyl
  • Examples of the phosphorescent substance that exhibits yellow, orange, or red and has a peak wavelength of an emission spectrum of 570 nm or more and 750 nm or less include the following substances. (For example, preferably 570 nm or more and 590 nm or less for yellow, 590 nm or more and 620 nm or less for orange, and 600 nm or more and 750 nm or less for red.)
  • a TADF material that is a light-emitting substance that converts triplet excitation energy into light emission
  • the following materials can be used.
  • a TADF material is a material that can up-convert the triplet excited state into a singlet excited state (reverse intersystem crossing) with a small amount of thermal energy and efficiently exhibit light emission (fluorescence) from the singlet excited state. That is.
  • the energy difference between the triplet excitation level and the singlet excitation level is 0 eV or more and 0.2 eV or less, preferably 0 eV or more and 0.1 eV or less.
  • the delayed fluorescence in the TADF material refers to light emission that has a spectrum similar to that of normal fluorescence but has a significantly long lifetime. Its life is 1 ⁇ 10 ⁇ 6 seconds or more, preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 seconds or more.
  • the TADF material include fullerene and its derivatives, acridine derivatives such as proflavin, and eosin.
  • a metal-containing porphyrin containing magnesium (Mg), zinc (Zn), cadmium (Cd), tin (Sn), platinum (Pt), indium (In), palladium (Pd), or the like can be given.
  • the metal-containing porphyrin for example, protoporphyrin-tin fluoride complex (abbreviation: SnF 2 (Proto IX)), mesoporphyrin-tin fluoride complex (abbreviation: SnF 2 (Meso IX)), hematoporphyrin-tin fluoride.
  • SnF 2 Hemato IX
  • SnF 2 coproporphyrin tetramethyl ester-tin fluoride complex
  • SnF 2 Copro III-4Me
  • SnF 2 octaethylporphyrin-tin fluoride complex
  • SnF 2 (OEP) Ethioporphyrin-tin fluoride complex
  • PtCl 2 OEP octaethylporphyrin-platinum chloride complex
  • a substance in which the ⁇ -electron excess heteroaromatic ring and the ⁇ -electron deficient heteroaromatic ring are directly bound to each other has both a donor property of the ⁇ -electron excess heteroaromatic ring and an acceptor property of the ⁇ -electron deficient heteroaromatic ring. It is particularly preferable because the energy difference between the singlet excited state and the triplet excited state becomes small.
  • a light-emitting substance as described above a light-emitting substance that changes singlet excitation energy into light emission in the visible light region (for example, a fluorescent light-emitting substance)) or a light-emitting substance that changes triplet excitation energy into light emission in the visible light region (for example, in the case of using a phosphorescent light emitting material, a TADF material, etc.), in addition to these light emitting materials (organic compounds), it is preferable to combine with Is preferably used.
  • an organic compound such as a condensed polycyclic aromatic compound such as an anthracene derivative, a tetracene derivative, a phenanthrene derivative, a pyrene derivative, a chrysene derivative, or a dibenzo[g,p]chrysene derivative is combined. It is preferable to use.
  • PCzPA 9-phenyl-3-[4-(10-phenyl-9-anthryl)phenyl]-9H-carbazole
  • PCzPA 3,6-diphenyl-9-[4-(10-phenyl.
  • DPCzPA 3-[4-(1-naphthyl)-phenyl]-9-phenyl-9H-carbazole
  • PCPN 9,10-diphenylanthracene
  • CzA1PA N,N-diphenyl-9-[4-(10-phenyl-9-anthryl)phenyl]-9H-carbazol-3-amine
  • CzA1PA 4-(10-phenyl-9).
  • DPhPA -Anthryl)triphenylamine
  • YGAPA YGAPA
  • PCAPA N,9-diphenyl-N- ⁇ 4-[4-(10-phenyl-9-anthryl)phenyl]phenyl ⁇ -9H-carbazole-3- Amine
  • PCAPBA N-(9,10-diphenyl-2-anthryl)-N,9-diphenyl-9H-carbazol-3-amine
  • 2PCAPA 6,12-dimethoxy-5,11- Diphenylchrysene, N,N,N',N',N",N",N'",N'"-octaphenyldibenzo[g,p]chrysene-2,7,10,15-tetraamine
  • DBC1 9-[4-(10-phenyl-9-anthracenyl)phenyl]-9H-carbazole
  • cgDBCzPA 6-[3-(9,10-diphenyl-2-anthryl)phenyl]-benzo[b]naphtho[1,2-d]furan
  • 2mBnfPPA 6-[3-(9,10-diphenyl-2-anthryl)phenyl]-benzo[b]naphtho[1,2-d]furan
  • FLPPA 9-phenyl-10- ⁇ 4-(9-phenyl-9H-fluoren-9-yl)-biphenyl-4′-yl ⁇ -anthracene
  • FLPPA 9,10-bis(3,5-).
  • Diphenylphenyl)anthracene (abbreviation: DPPA), 9,10-di(2-naphthyl)anthracene (abbreviation: DNA), 2-tert-butyl-9,10-di(2-naphthyl)anthracene (abbreviation: t-BuDNA) ), 9,9′-bianthryl (abbreviation: BANT), 9,9′-(stilbene-3,3′-diyl)diphenanthrene (abbreviation: DPNS), 9,9′-(stilbene-4,4′-) Diyl) diphenanthrene (abbreviation: DPNS2), 1, 3, 5-tri(1-pyrenyl)benzene (abbreviation: TPB3), 5,12-diphenyltetracene, 5,12-bis(biphenyl-2-yl)tetracene, and the like can be given.
  • DPPA 9,10-di(2-na
  • a phosphorescent substance When a phosphorescent substance is used as the light emitting substance, it is preferable to combine it with an organic compound having a triplet excitation energy larger than the triplet excitation energy (energy difference between the ground state and the triplet excited state) of the light emitting substance.
  • an organic compound having a high hole transporting property (second organic compound) and an organic compound having a high electron transporting property (first organic compound) may be used in combination. Is also good.
  • a plurality of organic compounds capable of forming an exciplex for example, a first organic compound and a second organic compound, a first host material and a second host material
  • a host material, an assist material, etc. may be used.
  • the efficiency can be improved by combining a compound that easily accepts holes (hole transporting material) and a compound that easily accepts electrons (electron transporting material). It is preferable because an exciplex can be formed well.
  • the phosphorescent material and the exciplex are included in the light emitting layer, the energy transfer from the exciplex to the light emitting material, ExTET (Exciplex-Triplet Energy Transfer), can be efficiently performed, so that the luminous efficiency can be improved. Can be increased.
  • the fluorescent light-emitting substance and the exciplex may be included in the light-emitting layer.
  • the above materials may be used in combination with a low molecular weight material or a high molecular weight material.
  • the polymer material include poly(2,5-pyridinediyl) (abbreviation: PPy), poly[(9,9-dihexylfluorene-2,7-diyl)-co-(pyridine-3, 5-diyl)] (abbreviation: PF-Py), poly[(9,9-dioctylfluorene-2,7-diyl)-co-(2,2'-bipyridine-6,6'-diyl)] (abbreviation) : PF-BPy) and the like.
  • a known method vacuum vapor deposition method, coating method, printing method, etc.
  • the electron transport layer 114 is a layer that transports electrons injected from the second electrode 102 by the electron injection layer 115 described later to the light emitting layer 113.
  • the electron-transporting layer 114 is a layer containing an electron-transporting material.
  • the electron-transporting material used for the electron-transporting layer 114 is preferably a substance having an electron mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 /Vs or higher. Note that substances other than these substances can be used as long as they are substances having a property of transporting electrons rather than holes.
  • the electron transport layer (114, 114a, 114b) also functions as a single layer, but a device structure can be improved by forming a laminated structure of two or more layers as needed.
  • a material having a high electron transport property such as a ⁇ -electron deficient heteroaromatic compound is preferable.
  • a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic compound a compound having a benzoflodiazine skeleton, in which a furan ring of a phlodiazine skeleton is condensed with a benzene ring, and a furan ring of a phlodiazine skeleton is condensed with a naphthyl ring as an aromatic ring
  • a metal complex having a quinoline skeleton a metal complex having a benzoquinoline skeleton, a metal complex having an oxazole skeleton, a metal complex having a thiazole skeleton, an oxadiazole derivative, a triazole derivative, an imidazole derivative, an oxazole derivative, Examples thereof include thiazole derivatives, phenanthroline derivatives, quinoline derivatives having a quinoline ligand, benzoquinoline derivatives, quinoxaline derivatives, dibenzoquinoxaline derivatives, pyridine derivatives, bipyridine derivatives, pyrimidine derivatives, and other nitrogen-containing heteroaromatic compounds.
  • the electron-transporting material is 9-[(3′-dibenzothiophen-4-yl)biphenyl-3-yl]naphtho[1′,2′:4,5]furo[2,3-b]pyrazine.
  • Furo[2,3-b]pyrazine (abbreviation: 9mPCCzPNfpr-02), 10-[(3'-dibenzothiophen-4-yl)biphenyl-3-yl]naphtho[1',2':4,5]
  • Furo[2,3-b]pyrazine (abbreviation: 10mDBtBPNfpr), 10-(9'-phenyl-3,3'-bi-9H-carbazol-9-yl)naphtho[1',2':4,5].
  • Furo[2,3-b]pyrazine (abbreviation: 10PCCzNfpr), 12-[(3′-dibenzothiophen-4-yl)biphenyl-3-yl]phenanthro[9′,10′:4,5]furo[2 , 3-b] Pyrazine (abbreviation: 12mDBtBPPnfpr), 9-[4-(9'-phenyl-3,3'-bi-9H-carbazol-9-yl)phenyl]naphtho[1',2':4.
  • Furo[2,3-b]pyrazine (abbreviation: 9pPCCzPNfpr), 9-[4-(9′-phenyl-2,3′-bi-9H-carbazol-9-yl)phenyl]naphtho[1′, 2':4,5]Furo[2,3-b]pyrazine (abbreviation: 9pPCCzPNfpr-02), 9-[3'-(6-phenylbenzo[b]naphtho[1,2-d]furan-8- Il)biphenyl-3-yl]naphtho[1′,2′:4,5]furo[2,3-b]pyrazine (abbreviation: 9mBnfBPNfpr), 9-[3′-(6-phenyldibenzothiophene-4- Il)biphenyl-3-yl]naphtho[1′,2′:4,5]furo[2,3-b]
  • Furo[2,3-b]pyrazine (abbreviation: 10pPCCzPNfpr), 9-[3-(7H-dibenzo[c,g]carbazol-7-yl)phenyl]naphtho[1′,2′:4,5]furo [2,3-b]Pyrazine (abbreviation: 9mcgDBCzPNfpr), 9- ⁇ 3′-[6-(biphenyl-3-yl)dibenzothiophen-4-yl]biphenyl-3-yl ⁇ naphtho[1′,2′ :4,5]Furo[2,3-b]pyrazine (abbreviation: 9mDBtBPNfpr-03), 9- ⁇ 3'-[6-(biphenyl-4-yl)dibenzothiophen-4-yl]biphenyl-3-yl ⁇ Naphtho[1',2':4,5]furo[2,3
  • tris(8-quinolinolato)aluminum (III) (abbreviation: Alq 3 )
  • tris(4-methyl-8-quinolinolato)aluminum (III) (abbreviation: Almq 3 )
  • Beryllium (II) (abbreviation: BeBq 2 )
  • bis(2-methyl-8-quinolinolato)(4-phenylphenolato)aluminum (III) (abbreviation: BAlq)
  • a high molecular compound such as PPy, PF-Py or PF-BPy can also be used.
  • the electron injection layer 115 is a layer for increasing the efficiency of electron injection from the cathode 102, and the work function value of the material of the cathode 102 and the LUMO level value of the material used for the electron injection layer 115 were compared. At this time, it is preferable to use a material having a small difference (0.5 eV or less).
  • ErF 3 erbium fluoride
  • a structure in which a plurality of EL layers are stacked between a pair of electrodes by providing a charge generation layer 104 between two EL layers (103a and 103b) (tandem structure) Also referred to as). Note that each of the hole-injection layer (111), the hole-transport layer (112), the light-emitting layer (113), the electron-transport layer (114), and the electron-injection layer (115) described in this embodiment with reference to FIG. 8A.
  • the charge generation layer 104 in the light-emitting device in FIG. 1B injects electrons into the EL layer 103a when voltage is applied between the first electrode (anode) 101 and the second electrode (cathode) 102. , And has a function of injecting holes into the EL layer 103b.
  • the charge generation layer 104 may have a structure in which an electron acceptor (acceptor) is added to the hole transporting material or a structure in which an electron donor (donor) is added to the electron transporting material. Good. Also, both of these configurations may be laminated. Note that by forming the charge generation layer 104 using any of the above materials, an increase in driving voltage when the EL layers are stacked can be suppressed.
  • the material described in this embodiment can be used as the hole-transporting material.
  • the electron acceptor include 7,7,8,8-tetracyano-2,3,5,6-tetrafluoroquinodimethane (abbreviation: F 4 -TCNQ) and chloranil.
  • oxides of metals belonging to Groups 4 to 8 in the periodic table can be given. Specific examples thereof include vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, manganese oxide, and rhenium oxide.
  • the material described in this embodiment can be used as the electron-transporting material.
  • the electron donor an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth metal, a metal belonging to Groups 2 and 13 of the periodic table, or an oxide or carbonate thereof can be used.
  • an organic compound such as tetrathianaphthacene may be used as an electron donor.
  • FIG. 1B illustrates a structure in which two EL layers 103 are stacked
  • a stacked structure of three or more EL layers may be formed by providing a charge generation layer between different EL layers.
  • the light-emitting layer 113 (113a, 113b) included in the EL layer (103, 103a, 103b) has a light-emitting substance or a plurality of substances in appropriate combination, and emits fluorescence or phosphorescence exhibiting a desired emission color. It can be configured to obtain light emission.
  • the light emitting layers may have different emission colors.
  • the light emitting layer 113a can be blue, and the light emitting layer 113b can be red, green, or yellow, but the light emitting layer 113a can be red and the light emitting layer 113b can be blue, green, or yellow. ..
  • the light emitting layer (113a) of the first EL layer is blue
  • the light emitting layer (113b) of the second EL layer is red
  • the light emitting layer of the third EL layer can be blue
  • the light emitting layer (113a) of the first EL layer can be red or the light emitting layer of the second EL layer (yellow).
  • 113b) can be blue, green, or yellow
  • the light emitting layer of the third EL layer can be red. Note that other emission color combinations can be appropriately used in consideration of the brightness and characteristics of a plurality of emission colors.
  • the light-emitting device described in this embodiment can be formed over a variety of substrates.
  • the type of substrate is not limited to a particular type.
  • the substrate include a semiconductor substrate (for example, a single crystal substrate or a silicon substrate), an SOI substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, a metal substrate, a stainless steel substrate, a substrate having a stainless steel foil, a tungsten substrate, Examples thereof include a substrate having a tungsten foil, a flexible substrate, a laminated film, paper containing a fibrous material, or a base film.
  • examples of the glass substrate include barium borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, soda lime glass, and the like.
  • examples of flexible substrates, laminated films, base films, and the like include plastics represented by polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyether sulfone (PES), acrylic resins, and the like.
  • plastics represented by polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyether sulfone (PES), acrylic resins, and the like.
  • examples thereof include synthetic resin, polypropylene, polyester, polyvinyl fluoride, polyvinyl chloride, polyamide, polyimide, aramid resin, epoxy resin, inorganic vapor deposition film, and papers.
  • a vacuum process such as an evaporation method or a solution process such as a spin coating method or an inkjet method can be used.
  • a physical vapor deposition method PVD method
  • a sputtering method such as a sputtering method, an ion plating method, an ion beam vapor deposition method, a molecular beam vapor deposition method, a vacuum vapor deposition method, or a chemical vapor deposition method (CVD method) is used.
  • PVD method physical vapor deposition method
  • CVD method chemical vapor deposition method
  • functional layers hole injection layer (111, 111a, 111b), hole transport layer (112, 112a, 112b), light emitting layer (113, 113a, 113b), electron transport layer (included in the EL layer of the light emitting device).
  • vapor deposition method vacuum vapor deposition method, etc.
  • coating method dip coating method, die coating
  • bar coating method spin coating method
  • spray coating method etc.
  • printing method inkjet method, screen (stencil printing) method, offset (lithographic printing) method, flexo (topographic printing) method, gravure method, microcontact method, It can be formed by a method such as a nanoimprint method).
  • a functional layer included in the EL layer of the above-described light-emitting device is formed using the composition for a light-emitting device which is one embodiment of the present invention
  • three kinds of materials a light emitting substance, a first organic compound, and a second organic compound
  • the same number as the material to be vapor-deposited in this case, three
  • the first organic compound 401, the second organic compound 402, and the light-emitting substance 403 are provided for each evaporation source, and co-evaporation is performed, so that three kinds of evaporation materials can be formed on the surface of the substrate 400.
  • a light emitting layer (113, 113a, 113b) which is a mixed film is formed, and a composition for a light emitting device, which is a mixture of a first organic compound and a second organic compound among the above three kinds of materials, is used.
  • a composition for a light emitting device which is a mixture of a first organic compound and a second organic compound among the above three kinds of materials.
  • two kinds of evaporation sources are used, and each of the evaporation sources is provided with the composition for light emitting device 404 and the optical substance 405.
  • the composition for a light emitting device is obtained by mixing a compound having a specific molecular structure as shown in Embodiment 1, a plurality of unspecified compounds are mixed to form one vapor deposition source. Even if it is prepared and vapor-deposited, it is difficult to obtain the same film quality as in the case where co-evaporation is performed in preparation for a vapor deposition source different for each compound. For example, there is a problem that the composition changes due to a part of the mixed material being vapor-deposited first, or the film quality (composition, film thickness, etc.) of the film to be formed cannot be obtained in a desired state. In addition, in the mass production process, there arises inconvenience that the specifications of the device become complicated and maintenance work is increased.
  • the use of the composition for a light-emitting device which is one embodiment of the present invention in part of the EL layer or in the light-emitting layer makes it possible to obtain a light-emitting device with high productivity while maintaining device characteristics and reliability of the light-emitting device. It can be said that it is preferable because it can be produced.
  • each functional layer (hole injection layer (111, 111a, 111b), hole transport layer (112, 112a, 112b) included in the EL layer (103, 103a, 103b) of the light-emitting device described in this embodiment.
  • the light emitting layer (113, 113a, 113b, 113c), the electron transport layer (114, 114a, 114b), the electron injection layer (115, 115a, 115b) and the charge generation layer (104, 104a, 104b)) are described above.
  • the material is not limited, and other materials can be used in combination as long as they can fulfill the function of each layer.
  • a high molecular compound oligomer, dendrimer, polymer, etc.
  • a medium molecular compound compound in the intermediate region between a low molecule and a polymer: molecular weight 400 to 4000
  • an inorganic compound quantum dot material, etc.
  • quantum dot material colloidal quantum dot material, alloy type quantum dot material, core/shell type quantum dot material, core type quantum dot material and the like can be used.
  • an active matrix light-emitting device or a passive matrix light-emitting device can be manufactured.
  • the active matrix light-emitting device has a structure in which a light-emitting device and a transistor (FET) are combined. Therefore, both a passive matrix light-emitting device and an active matrix light-emitting device are included in one embodiment of the present invention.
  • the light-emitting device described in this embodiment can be a light-emitting device described in any of the other embodiments.
  • an active matrix light-emitting device is described with reference to FIGS.
  • FIG. 7A is a top view showing the light emitting device
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the chain line A-A′ in FIG. 7A.
  • the active matrix light-emitting device includes a pixel portion 302, a driver circuit portion (source line driver circuit) 303, and a driver circuit portion (gate line driver circuit) (304a and 304b) provided over a first substrate 301. ..
  • the pixel portion 302 and the driver circuit portions (303, 304a, 304b) are sealed between the first substrate 301 and the second substrate 306 with a sealant 305.
  • a lead wiring 307 is provided on the first substrate 301.
  • the lead wiring 307 is electrically connected to the FPC 308 which is an external input terminal.
  • the FPC 308 transmits a signal (eg, a video signal, a clock signal, a start signal, a reset signal, or the like) or a potential from the outside to the driver circuit portion (303, 304a, 304b).
  • a printed wiring board (PWB) may be attached to the FPC 308. The state in which the FPC or PWB is attached is included in the light emitting device.
  • FIG. 7B shows a sectional structure.
  • the pixel portion 302 is formed by a plurality of pixels each having an FET (switching FET) 311, an FET (current control FET) 312, and a first electrode 313 electrically connected to the FET 312. Note that the number of FETs included in each pixel is not particularly limited and can be appropriately provided as needed.
  • the FETs 309, 310, 311, and 312 are not particularly limited, and for example, a staggered transistor or an inverted staggered transistor can be applied. Further, a transistor structure such as a top gate type or a bottom gate type may be used.
  • crystallinity of a semiconductor that can be used for these FETs 309, 310, 311, 312, and an amorphous semiconductor, a semiconductor having crystallinity (microcrystalline semiconductor, polycrystalline semiconductor, single crystal semiconductor, Or a semiconductor partially having a crystalline region). Note that it is preferable to use a semiconductor having crystallinity because deterioration of transistor characteristics can be suppressed.
  • a Group 14 element for example, a compound semiconductor, an oxide semiconductor, an organic semiconductor, or the like can be used.
  • a semiconductor containing silicon, a semiconductor containing gallium arsenide, an oxide semiconductor containing indium, or the like can be used.
  • the driving circuit portion 303 has a FET 309 and a FET 310.
  • the FET 309 and the FET 310 may be formed using a circuit including a unipolar (only one of N-type and P-type) transistors or a CMOS circuit including an N-type transistor and a P-type transistor. May be. Further, a structure in which a drive circuit is provided outside may be used.
  • the end portion of the first electrode 313 is covered with an insulator 314.
  • an organic compound such as a negative photosensitive resin or a positive photosensitive resin (acrylic resin) or an inorganic compound such as silicon oxide, silicon oxynitride, or silicon nitride can be used. .. It is preferable that an upper end portion or a lower end portion of the insulator 314 have a curved surface with a curvature. Accordingly, the coverage with the film formed over the insulator 314 can be favorable.
  • the EL layer 315 and a second electrode 316 are stacked over the first electrode 313.
  • the EL layer 315 includes a light emitting layer, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, an electron injection layer, a charge generation layer, and the like.
  • the second electrode 316 is electrically connected to the FPC 308 which is an external input terminal.
  • light-emitting devices 317 Although only one light emitting device 317 is illustrated in the cross-sectional view illustrated in FIG. 7B, it is assumed that a plurality of light emitting devices are arranged in a matrix in the pixel portion 302.
  • the pixel portion 302 light-emitting devices that can emit light of three types (R, G, and B) can be selectively formed, so that a light-emitting device capable of full-color display can be formed.
  • a light emitting device that can emit three types (R, G, and B) of light emission for example, light emission that can emit light of white (W), yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and the like.
  • the device may be formed.
  • a light emitting device capable of full color display may be formed by combining with a color filter.
  • a color filter red (R), green (G), blue (B), cyan (C), magenta (M), yellow (Y) or the like can be used.
  • the second substrate 306 and the first substrate 301 are attached to each other by the sealing material 305, so that the first substrate
  • the structure is provided in a space 318 surrounded by 301, the second substrate 306, and the sealant 305.
  • the space 318 may be filled with an inert gas (nitrogen, argon, or the like) or an organic substance (including the sealant 305).
  • Epoxy resin or glass frit can be used for the sealant 305. Note that it is preferable to use a material that does not transmit moisture or oxygen as much as possible for the sealant 305. Further, as the second substrate 306, those which can be used for the first substrate 301 can be used similarly. Therefore, the various substrates described in other embodiments can be used as appropriate. As the substrate, in addition to a glass substrate or a quartz substrate, a plastic substrate made of FRP (Fiber-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), polyester, acrylic resin or the like can be used. When glass frit is used as the sealing material, the first substrate 301 and the second substrate 306 are preferably glass substrates from the viewpoint of adhesiveness.
  • FRP Fiber-Reinforced Plastics
  • PVF polyvinyl fluoride
  • polyester acrylic resin or the like
  • an active matrix light emitting device can be obtained.
  • the FET and the light emitting device may be directly formed on the flexible substrate, but the FET and the light emitting device may be formed on another substrate having a peeling layer. After forming, the FET and the light emitting device may be peeled off by a peeling layer by applying heat, force, laser irradiation, or the like, and further transferred to a flexible substrate to be manufactured.
  • a peeling layer for example, a stack of inorganic films of a tungsten film and a silicon oxide film, an organic resin film of polyimide, or the like can be used.
  • the flexible substrate in addition to a substrate capable of forming a transistor, a paper substrate, a cellophane substrate, an aramid film substrate, a polyimide film substrate, a cloth substrate (natural fiber (silk, cotton, hemp), synthetic fiber ( Nylon, polyurethane, polyester) or recycled fibers (including acetate, cupra, rayon, recycled polyester), leather substrate, rubber substrate, etc.
  • a substrate capable of forming a transistor a paper substrate, a cellophane substrate, an aramid film substrate, a polyimide film substrate, a cloth substrate (natural fiber (silk, cotton, hemp), synthetic fiber ( Nylon, polyurethane, polyester) or recycled fibers (including acetate, cupra, rayon, recycled polyester), leather substrate, rubber substrate, etc.
  • the light emitting device included in the active matrix light emitting device may be driven by causing the light emitting device to emit light in a pulse shape (for example, using a frequency of kHz, MHz, or the like) and used for display.
  • a light-emitting device formed using the above organic compound has excellent frequency characteristics, so that the time for driving the light-emitting device can be shortened and power consumption can be reduced. Further, since heat generation is suppressed as the driving time is shortened, it is possible to reduce deterioration of the light emitting device.
  • the electronic devices illustrated in FIGS. 8A to 8E include a housing 7000, a display portion 7001, a speaker 7003, an LED lamp 7004, operation keys 7005 (including a power switch or an operation switch), a connection terminal 7006, a sensor 7007 (force, displacement). , Position, velocity, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substance, voice, time, hardness, electric field, current, voltage, electric power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, odor , Or a function including a function of measuring infrared rays), a microphone 7008, and the like.
  • FIG. 8A shows a mobile computer, which can include a switch 7009, an infrared port 7010, and the like in addition to the above components.
  • FIG. 8B shows a portable image reproducing device (for example, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which can include a second display portion 7002, a recording medium reading portion 7011, and the like in addition to the above components.
  • a portable image reproducing device for example, a DVD reproducing device
  • a recording medium which can include a second display portion 7002, a recording medium reading portion 7011, and the like in addition to the above components.
  • FIG. 8C illustrates a digital camera with a television receiving function, which can include an antenna 7014, a shutter button 7015, an image receiving portion 7016, and the like in addition to the above components.
  • FIG. 8D shows a personal digital assistant.
  • the mobile information terminal has a function of displaying information on three or more surfaces of the display portion 7001.
  • the information 7052, the information 7053, and the information 7054 are displayed on different surfaces is shown.
  • the user can check the information 7053 displayed at a position where it can be observed from above the mobile information terminal while the mobile information terminal is stored in the chest pocket of the clothes. The user can confirm the display without taking out the portable information terminal from the pocket, and can judge whether or not to receive the call, for example.
  • FIG. 8E illustrates a personal digital assistant (including a smartphone), which can include a display portion 7001, operation keys 7005, and the like in a housing 7000.
  • the portable information terminal may be provided with the speaker 9003, the connection terminal 7006, the sensor 9007, and the like.
  • the mobile information terminal can display characters and image information on its multiple surfaces.
  • an example in which three icons 7050 are displayed is shown.
  • the information 7051 indicated by a dashed rectangle can be displayed on another surface of the display portion 7001.
  • Examples of the information 7051 include notification of an incoming call such as an electronic mail, SNS, and telephone, title of an electronic mail, SNS, etc., sender name, date and time, time, battery level, antenna reception strength, and the like.
  • the icon 7050 or the like may be displayed at the position where the information 7051 is displayed.
  • FIG. 8F illustrates a large television device (also referred to as a television or a television receiver), which can include a housing 7000, a display portion 7001, and the like. Further, here, a structure is shown in which the housing 7000 is supported by the stand 7018. Further, the television device can be operated by a remote controller 7111 which is a separate body. Note that the display portion 7001 may be provided with a touch sensor and may be operated by touching the display portion 7001 with a finger or the like. The remote controller 7111 may have a display portion for displaying information output from the remote controller 7111. A channel and a volume can be operated by an operation key or a touch panel included in the remote controller 7111 and an image displayed on the display portion 7001 can be operated.
  • the electronic devices illustrated in FIGS. 8A to 8F can have various functions. For example, a function of displaying various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a function of displaying a calendar, date or time, a function of controlling processing by various software (programs). , A wireless communication function, a function of connecting to various computer networks using the wireless communication function, a function of transmitting or receiving various data using the wireless communication function, reading a program or data recorded in a recording medium, It can have a function of displaying on the display portion and the like.
  • one display unit mainly displays image information and another display unit mainly displays character information, or a plurality of display units considers parallax. It is possible to have a function of displaying a stereoscopic image by displaying the displayed image. Further, in an electronic device having an image receiving unit, a function of capturing a still image, a function of capturing a moving image, a function of automatically or manually correcting a captured image, a captured image as a recording medium (external or built in a camera) It can have a function of saving, a function of displaying a captured image on a display portion, and the like. Note that the functions that the electronic devices illustrated in FIGS. 8A to 8F can have are not limited to these and can have various functions.
  • FIG. 8G shows a wristwatch type portable information terminal, which can be used as, for example, a smart watch.
  • This wristwatch type portable information terminal includes a housing 7000, a display portion 7001, operation buttons 7022 and 7023, a connection terminal 7024, a band 7025, a microphone 7026, a sensor 7029, a speaker 7030, and the like.
  • the display surface of the display portion 7001 is curved, and display can be performed along the curved display surface.
  • this mobile information terminal is capable of hands-free communication by, for example, mutual communication with a headset capable of wireless communication.
  • the connection terminal 7024 can also perform data transmission with another information terminal or charge.
  • the charging operation can also be performed by wireless power feeding.
  • the display portion 7001 mounted in the housing 7000 which also serves as a bezel portion has a non-rectangular display area.
  • the display portion 7001 can display an icon 7027 indicating time, other icons 7028, and the like.
  • the display unit 7001 may be a touch panel (input/output device) equipped with a touch sensor (input device).
  • the smartwatch illustrated in FIG. 8G can have various functions. For example, a function of displaying various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a function of displaying a calendar, date or time, a function of controlling processing by various software (programs).
  • a wireless communication function a function of connecting to various computer networks using the wireless communication function, a function of transmitting or receiving various data using the wireless communication function, reading a program or data recorded in a recording medium, It can have a function of displaying on the display portion and the like.
  • a speaker In addition, a speaker, a sensor (force, displacement, position, velocity, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substance, voice, time, hardness, electric field, current, etc. are provided inside the housing 7000. , Voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, odor or infrared radiation), microphone, etc.
  • the light-emitting device which is one embodiment of the present invention can be used for each display portion of the electronic devices described in this embodiment, and an electronic device with long life can be realized.
  • FIGS. 9A to 9C show the portable information terminal 9310 in the expanded state.
  • FIG. 9B illustrates the portable information terminal 9310 in a state where it is in the process of changing from one of the expanded state and the folded state to the other.
  • FIG. 9C shows the portable information terminal 9310 in a folded state.
  • the portable information terminal 9310 has excellent portability in a folded state and excellent displayability in a folded state due to a wide display area without a seam.
  • the display portion 9311 is supported by three housings 9315 connected by a hinge 9313.
  • the display portion 9311 may be a touch panel (input/output device) provided with a touch sensor (input device).
  • the display portion 9311 can reversibly transform the portable information terminal 9310 from the unfolded state to the folded state by bending between the two housings 9315 via the hinge 9313.
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention can be used for the display portion 9311. Further, it is possible to realize a long-life electronic device.
  • a display area 9312 in the display portion 9311 is a display area located on the side surface of the portable information terminal 9310 in a folded state. In the display area 9312, information icons and shortcuts of frequently used applications and programs can be displayed, so that information can be confirmed and applications can be started smoothly.
  • the light emitting device can be provided integrally with the automobile. Specifically, it can be applied to a light 5101 (including a rear portion of a vehicle body) on the outside of a vehicle, a wheel 5102 of a tire, a part or the whole of a door 5103 shown in FIG. 10A. Further, the invention can be applied to the display portion 5104, the steering wheel 5105, the shift lever 5106, the seat 5107, the inner rear view mirror 5108, the windshield 5109, and the like inside the automobile shown in FIG. 10B. It may be applied to a part of other glass windows.
  • an electronic device or an automobile to which the light-emitting device which is one embodiment of the present invention is applied can be obtained.
  • a long-life electronic device can be realized.
  • applicable electronic devices and automobiles are not limited to those shown in this embodiment mode, and can be applied in various fields.
  • FIG. 11A and 11B show an example of a cross-sectional view of a lighting device. Note that FIG. 11A shows a bottom emission type illumination device that extracts light to the substrate side, and FIG. 11B shows a top emission type illumination device that extracts light to the sealing substrate side.
  • a lighting device 4000 illustrated in FIG. 11A includes a light emitting device 4002 on a substrate 4001.
  • a substrate 4003 having unevenness is provided outside the substrate 4001.
  • the light emitting device 4002 has a first electrode 4004, an EL layer 4005, and a second electrode 4006.
  • the first electrode 4004 is electrically connected to the electrode 4007 and the second electrode 4006 is electrically connected to the electrode 4008.
  • an auxiliary wiring 4009 which is electrically connected to the first electrode 4004 may be provided.
  • An insulating layer 4010 is formed over the auxiliary wiring 4009.
  • the substrate 4001 and the sealing substrate 4011 are attached to each other with a sealant 4012.
  • a desiccant 4013 is preferably provided between the sealing substrate 4011 and the light emitting device 4002. Note that since the substrate 4003 has unevenness as illustrated in FIG. 11A, the extraction efficiency of light generated in the light emitting device 4002 can be improved.
  • the lighting device 4200 of FIG. 11B has a light emitting device 4202 on a substrate 4201.
  • the light-emitting device 4202 has a first electrode 4204, an EL layer 4205, and a second electrode 4206.
  • the first electrode 4204 is electrically connected to the electrode 4207 and the second electrode 4206 is electrically connected to the electrode 4208.
  • an auxiliary wiring 4209 that is electrically connected to the second electrode 4206 may be provided.
  • An insulating layer 4210 may be provided below the auxiliary wiring 4209.
  • the substrate 4201 and the uneven sealing substrate 4211 are attached to each other with a sealant 4212. Further, a barrier film 4213 and a planarization film 4214 may be provided between the sealing substrate 4211 and the light emitting device 4202. Note that since the sealing substrate 4211 has unevenness as shown in FIG. 11B, the extraction efficiency of light generated in the light emitting device 4202 can be improved.
  • Ceiling lights include a ceiling-mounted type and a ceiling-embedded type. Note that such a lighting device is configured by combining a light emitting device with a housing or a cover.
  • foot lights etc.
  • It can be applied to foot lights, etc., which can illuminate the floor surface with light to enhance the safety of the feet. It is effective to use the foot lamp in a bedroom, stairs, aisle, or the like. In that case, the size and shape can be appropriately changed according to the size and structure of the room. Further, it is also possible to provide a stationary lighting device configured by combining a light emitting device and a support.
  • sheet illumination can be applied as a sheet illumination device (sheet illumination). Since the sheet-like lighting is used by being attached to the wall surface, it can be used for a wide range of purposes without taking up space. It is easy to increase the area. It can also be used for a wall surface having a curved surface or a housing.
  • a light-emitting device which is one embodiment of the present invention or a light-emitting device which is a part of the furniture is provided in part of furniture provided in a room to provide a lighting device having a function as furniture. You can As described above, various lighting devices to which the light-emitting device of one embodiment of the present invention is applied can be obtained.
  • a light source for a face authentication sensor a light source for fingerprint authentication
  • a human presence sensor in a dark place A light source for a vein sensor of a human body, a light source for a sensor for measuring a saturated blood oxygen concentration of a living body, a light source for a sensor for measuring a concentration of oxygenated hemoglobin, and the like.
  • application examples utilizing the characteristics of the light-emitting device which is one embodiment of the present invention or the light-emitting device which is a part thereof are included in one embodiment of the present invention.
  • a light-emitting device which is one embodiment of the present invention is manufactured and the obtained element characteristics are shown.
  • the light-emitting device 1 manufactured in this example is a light-emitting device having a microcavity structure that is adjusted so that light emission having a maximum peak wavelength of the emission spectrum near 800 nm can be obtained, and the light-emitting device 2 is an emission spectrum. Is a light emitting device having a microcavity structure adjusted so as to obtain light emission having a maximum peak wavelength of about 855 nm.
  • the electron injection layer 915 is sequentially stacked, and the second electrode 903 is stacked on the electron injection layer 915.
  • the first electrode 901 was formed over the substrate 900.
  • the electrode area was 4 mm 2 (2 mm ⁇ 2 mm).
  • a glass substrate was used as the substrate 900.
  • the first electrode 901 has a thickness of 100 nm as a reflective electrode, which is formed by sputtering an alloy film of silver (Ag), palladium (Pd), and copper (Cu) (Ag-Pd-Cu (APC) film) by a sputtering method.
  • a transparent electrode was formed by forming indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO) in a film thickness of 10 nm by a sputtering method.
  • ITSO indium tin oxide containing silicon oxide
  • the surface of the substrate was washed with water, baked at 200° C. for 1 hour, and then subjected to UV ozone treatment for 370 seconds. After that, the substrate was introduced into a vacuum vapor deposition apparatus whose internal pressure was reduced to about 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, and vacuum baking was performed at 170° C. for 30 minutes in a heating chamber in the vacuum vapor deposition apparatus, and then the substrate was kept for 30 minutes. Allowed to cool.
  • the hole injection layer 911 was formed over the first electrode 901.
  • the hole-injection layer 911 was depressurized to 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa in the vacuum evaporation apparatus, and then 1,3,5-tri(dibenzothiophen-4-yl)benzene (abbreviation: DBT3P-II) and molybdenum oxide were used.
  • DBT3P-II 1,3,5-tri(dibenzothiophen-4-yl)benzene
  • molybdenum oxide molybdenum oxide
  • Is DBT3P-II:molybdenum oxide 2:1 (mass ratio)
  • the light emitting device 1 has a film thickness of 25 nm
  • the light emitting device 2 has a film thickness of 30 nm. It was formed by vapor deposition.
  • the hole transport layer 912 was formed over the hole injection layer 911.
  • the hole transport layer 912 is N-(1,1′-biphenyl-4-yl)-N-[4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl]-9,9-dimethyl-9H.
  • -Fluoren-2-amine abbreviation: PCBBiF was used to form a film having a thickness of 20 nm by vapor deposition.
  • the light emitting layer 913 was formed over the hole transporting layer 912.
  • the light-emitting layer 913 includes a guest material (phosphorescence emission) in addition to 2-[3′-(dibenzothiophen-4-yl)biphenyl-3-yl]dibenzo[f,h]quinoxaline (abbreviation: 2mDBTBPDBq-II) and PCBBiF.
  • the electron transporting layer 914 was formed over the light emitting layer 913.
  • the electron-transporting layer 914 is formed by evaporating 2mDBTBPDBq-II, which is an electron-transporting material, to have a thickness of 20 nm, and then forming 2,9-bis(naphthalen-2-yl)- which is an electron-transporting material.
  • 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (abbreviation: NBPhen) was used to form a film with a thickness of 75 nm for the light emitting device 1 and a film thickness of 85 nm for the light emitting device 2, respectively. ..
  • the electron injection layer 915 was formed over the electron transport layer 914.
  • the electron-injection layer 915 was formed using lithium fluoride (LiF) by vapor deposition so as to have a thickness of 1 nm.
  • the second electrode 903 was formed over the electron-injection layer 915.
  • the second electrode 903 was formed by vapor deposition so that the volume ratio of silver (Ag) to magnesium (Mg) was 1:0.1 and the film thickness was 30 nm.
  • the second electrode 903 is a semi-transmissive semi-reflective electrode that functions as a cathode and that has a function of reflecting light and a function of transmitting light.
  • the light emitting device shown in this embodiment is a top emission type light emitting device for extracting light from the second electrode 903.
  • an organic cap layer 904 is formed on the second electrode 903 to improve the extraction efficiency.
  • the organic cap layer 904 is preferably made of a material having a refractive index of 1.7 or more, and here, DBT3P-II was deposited by 100 nm to be formed.
  • a light-emitting device in which an EL layer is sandwiched between a pair of electrodes was formed over the substrate 900.
  • the hole-injection layer 911, the hole-transport layer 912, the light-emitting layer 913, the electron-transport layer 914, and the electron-injection layer 915 described in the above steps are functional layers included in the EL layer of one embodiment of the present invention.
  • the vapor deposition step in the above-described manufacturing method the vapor deposition method by the resistance heating method was used.
  • the light emitting device manufactured as described above is sealed with another substrate (not shown).
  • another substrate (not shown) coated with a sealing agent that is solidified by ultraviolet light is placed on the substrate 900 in a glove box in a nitrogen atmosphere. After fixing, the substrates were adhered to each other so that the sealant was attached to the periphery of the light emitting device formed on the substrate 900.
  • the sealing agent was stabilized by irradiating it with ultraviolet light of 365 nm at 6 J/cm 2 to solidify the sealing agent and heat-treating at 80° C. for 1 hour.
  • FIG. 13 shows the current density-radiation emittance characteristic of each light emitting device, the voltage-current density characteristic of FIG. 14, the current density-external quantum efficiency characteristic of FIG. 15, and the voltage-radiant emittance characteristic of FIG.
  • Table 3 shows main initial characteristic values of each light emitting device when the current density is around 10 mA/cm 2 .
  • the radiant emittance, radiant flux, and external quantum efficiency were calculated using radiance, assuming that the light distribution characteristics of the device were Lambertian type.
  • FIG. 17 shows an EL emission spectrum of the light-emitting device in which a current was applied at a current density of 10 mA/cm 2 .
  • a near-infrared spectroradiometer (SR-NIR manufactured by Topcon) was used to measure the emission spectrum.
  • each light-emitting device is derived from light emission of [Ir(dmdpbq) 2 (dpm)], which is an organometallic complex having a light-emission peak wavelength near 800 nm, which is included in the light-emitting layer 913.
  • the light emitting device 1 has an emission peak near 800 nm and the light emitting device 2 has an emission peak near 855 nm, and each light emitting device exhibits an EL emission spectrum narrowed by the microcavity effect. ing.
  • the emission spectrum of the organometallic complex [Ir(dmdpbq) 2 (dpm)] is shown in FIG. 18.
  • an absolute PL quantum yield measuring device C11347-01 manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.
  • a dichloromethane deoxygenated solution 0.010 mmol/L
  • each light emitting device is driven at a low voltage. Further, it can be seen from FIG. 15 that each light-emitting device emits light with high efficiency.
  • the light emitting device 1 exhibits light emission having a strong peak intensity, and exhibits particularly high light emission efficiency.
  • a light-emitting device having a strong peak intensity and high emission efficiency can be obtained.
  • the light-emitting device 2 exhibits an EL emission spectrum whose peak wavelength is longer than the emission peak wavelength of the organometallic complex [Ir(dmdpbq) 2 (dpm)] contained in the light-emitting layer 913.
  • a light-emitting device having an emission EL spectrum with a peak wavelength longer than that of a light-emitting substance can be obtained.
  • FIG. 19 shows the viewing angle dependence of the EL emission spectrum when a current is applied to each light-emitting device at a current density of 2.5 mA/cm 3 .
  • PMA-12 manufactured by Hamamatsu Photonics KK was used for measuring the EL emission spectrum.
  • the light emitting device 1 shows the strongest emission peak intensity when measured from the front (0°), and the emission peak intensity becomes weaker as the angle spreads from the front (0°) to the side face (90°). It was confirmed that there was a tendency. On the other hand, it was confirmed that the light emitting device 2 tends to have the maximum emission peak intensity in the measurement from the angle of 40° in the lateral direction rather than from the front (0°).
  • the ratio of the number of photons to Lambertian was calculated from the EL emission spectrum shown in FIG. 19, it was 39.3% in the light emitting device 1 and 108.4% in the light emitting device 2.
  • the value of the accurate external quantum efficiency considering the viewing angle is 3.9% in the light emitting device 1, In device 2, 6.1% was obtained. Therefore, from the relationship between the external quantum efficiency under the Lambertian assumption and the external quantum efficiency in consideration of the viewing angle, it is found that the light emitting device 1 has a higher light emission intensity in the front and the light emitting device 2 has a higher light emission intensity in the total luminous flux. ..
  • the refractive index of DBT3P-II used for the organic cap layer 904 is set to J. A. It was measured at room temperature with a rotation compensator type multi-incident angle high-speed spectroscopic ellipsometer (M-2000U) manufactured by Woolam. As a result, the ordinary refractive index (Ordinary) of DBT3P-II at a wavelength of 633 nm was 1.80 and the extraordinary refractive index (extraordinary) was 1.73.
  • the reliability test of the light emitting devices 1 and 2 was performed.
  • the measurement result is shown in FIG. 20, the vertical axis represents the normalized intensity (%) when the initial emission intensity is 100%, and the horizontal axis represents the driving time (h) of the element. Note that the reliability test was performed by setting the current density to 75 mA/cm 2 and driving the light emitting device.
  • the light emitting devices 1 and 2 each have high reliability. This is due to the effect of using [Ir(dmdpbq) 2 (dpm)], which is an organometallic complex that emits light in the near infrared region and has a stable excited state, in the light emitting layer of a light emitting device.
  • Step 1 Synthesis of 2,3-bis-(3,5-dimethylphenyl)-2-benzo[g]quinoxaline (abbreviation: Hdmdpbq)>
  • Hdmdpbq was synthesized. 3.20 g of 3,3′,5,5′-tetramethylbenzyl, 1.97 g of 2,3-diaminonaphthalene, and 60 mL of ethanol were placed in a three-necked flask equipped with a reflux tube, and the inside was replaced with nitrogen, and then 90° C. The mixture was stirred for 7 hours and a half. After a lapse of a predetermined time, the solvent was distilled off. Then, the product was purified by silica gel column chromatography using toluene as a developing solvent to obtain the desired product (yellow solid, yield 3.73 g, yield 79%).
  • the synthetic scheme of Step 1 is shown in (a-1).
  • the obtained residue was suction filtered with methanol and then washed with water and methanol.
  • the obtained solid was purified by silica gel column chromatography using dichloromethane as a developing solvent, and then recrystallized with a mixed solvent of dichloromethane and methanol to obtain the desired product (dark green solid, yield 0.42 g, Yield 21%).
  • 0.41 g of the obtained dark green solid was purified by sublimation by a train sublimation method.
  • the sublimation purification conditions were such that the dark green solid was heated at 300° C. under a pressure of 2.7 Pa and an argon gas flow at a flow rate of 10.5 mL/min. After purification by sublimation, a dark green solid was obtained with a yield of 78%.
  • the synthetic scheme of Step 3 is shown in (a-3).
  • 101 first electrode, 102: second electrode, 103: EL layer, 103a, 103b: EL layer, 104: charge generation layer, 105: organic cap layer, 111, 111a, 111b: hole injection layer, 112 , 112a, 112b: hole transport layer, 113, 113a, 113b: light emitting layer, 114, 114a, 114b: electron transport layer, 115, 115a, 115b: electron injection layer, 200R, 200G, 200B: optical distance, 201: First substrate, 202: Transistor (FET), 203R, 203G, 203B, 203W: Light emitting device, 204: EL layer, 205: Second substrate, 206R, 206G, 206B: Color filter, 206R', 206G', 206B′: color filter, 207: first electrode, 208: second electrode, 209: black layer (black matrix), 210R, 210G: conductive layer, 301: first substrate,

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Abstract

マイクロキャビティ構造を有する発光デバイスにおいて、発光効率を従来よりも向上させることが 可能である新規な発光デバイスを提供する。 近赤外領域の発光を示すマイクロキャビティ構造を有する発光デバイスにおいて、第1の電極(反 射電極)および第2の電極(半透過半反射電極)の一方、または両電極が、可視光領域(400n m以上750nm未満)の光に対してよりも近赤外領域の光(例えば850nmの光)に対して高 い反射率を示す。

Description

発光デバイス、発光装置、電子機器、および照明装置
本発明の一態様は、発光デバイス、発光装置、電子機器、および照明装置に関する。但し、本発明の一態様は、それらに限定されない。すなわち、本発明の一態様は、物、方法、製造方法、または駆動方法に関する。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。
一対の電極間にEL層を挟んでなる発光デバイス(発光素子、または有機EL素子ともいう)は、薄型軽量、入力信号に対する高速な応答性、低消費電力などの特性を有することから、これらを適用したディスプレイは、次世代のフラットパネルディスプレイとして注目されている。
発光デバイスは、一対の電極間に電圧を印加することにより、各電極から注入された電子およびホールがEL層において再結合し、EL層に含まれる発光物質(有機化合物)が励起状態となり、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。なお、励起状態の種類としては、一重項励起状態(S)と三重項励起状態(T)とがあり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。また、発光デバイスにおけるそれらの統計的な生成比率は、S:T=1:3であると考えられている。発光物質から得られる発光スペクトルはその発光物質特有のものであり、異なる種類の有機化合物を発光物質として用いることによって、様々な発光色の発光デバイスを得ることができる。
この様な発光デバイスに関しては、そのデバイス特性を向上させる為に、デバイス構造の改良や材料開発等が行われているが、発光デバイスの発光効率を向上させるためには、発光デバイスからの光の取出し効率を向上させることが重要である。発光デバイスからの光の取り出し効率を向上させるために、一対の電極間で光の共振効果を利用した微小光共振器(マイクロキャビティ)構造を採用し、特定波長における光強度を増加させる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2012−182127号公報
マイクロキャビティ構造を有する発光デバイスにおいて、反射電極および半透過半反射電極には、反射率の高い電極材料を用いるのが好ましい。しかし、両電極間のEL層から発光する光が一般的な可視光領域(400nm~750nm付近)の光である場合、これらの反射率の高い材料を用いて、より反射率を高めるべく膜厚を厚くすると、光の一部が半透過半反射電極に吸収されることによるロスが大きくなり、発光効率が低下するという問題が生じる。そのため、通常の可視光領域の光を発光させる発光デバイスにおいては、半透過半反射電極の膜厚をより薄くすることで高効率化を図っていた。
従って、本発明の一態様では、マイクロキャビティ構造を有する発光デバイスにおいて、発光効率を従来よりも向上させることが可能である新規な発光デバイスを提供する。また、マイクロキャビティ構造を有する発光デバイスにおいて、素子の信頼性を高めることができる新規な発光デバイスを提供する。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
マイクロキャビティ構造を有する発光デバイスにおいて、EL層から発光する光が近赤外領域(750nm~1000nm付近)の発光である場合、発光デバイスの電極に金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)等の反射率の高い材料を用いた場合、半透過半反射電極の膜厚を厚くした特定の膜厚範囲において、可視光領域の光よりも近赤外領域の光に対して高い反射率を示すことがシミュレーションにより明らかになった。なお、本明細書中において、反射電極は、可視光(400nm以上750nm未満の波長の光)または近赤外光(750nm以上1000nm以下の波長の光)に対する反射率が、40%以上100%以下、好ましくは70%以上100%以下であり、半透過半反射電極は、可視光または近赤外光に対する反射率が、20%以上80%以下、好ましくは40%以上70%以下であるとする。
そのため、近赤外領域の発光を示すマイクロキャビティ構造を有する発光デバイスにおいて、発光デバイスの反射電極、または反射電極と半透過半反射電極の両方に反射率の高い材料を用い、半透過半反射電極膜厚を20nm以上60nm以下とすることにより、発光効率の高い発光デバイスを得ることができる。
なお、上記の範囲で従来よりも電極の膜厚を厚くすることにより、光の吸収を抑えつつ、反射率の高い電極を形成することができ、更に、膜厚を厚くすることに伴い電極の抵抗を下げることができるため、発光効率の高く、かつ駆動電圧を低減させた発光デバイスを得ることができる。
本発明の一態様は、第1の電極と第2の電極との間にEL層を有し、第1の電極は反射電極であり、第2の電極は光(特に近赤外領域(750nm以上1000nm以下)の光)の透過および反射の両機能を有する半透過半反射電極であり、EL層から近赤外領域の発光を呈し、第1の電極および第2の電極の一方、または両方は、可視光領域(400nm以上750nm未満)の光(例えば500nmの波長の光)よりも近赤外領域の光(例えば850nmの光)に対して高い反射率を示す発光デバイスである。
また、本発明の別の一態様は、第1の電極と第2の電極との間にEL層を有し、第1の電極は反射電極であり、第2の電極は光(特に近赤外領域(750nm以上1000nm以下)の光)の透過および反射の両機能を有する半透過半反射電極であり、EL層から近赤外領域の発光を呈し、第1の電極および第2の電極の一方、または両方は、可視光領域(400nm以上750nm未満)の光(例えば500nmの波長の光)よりも近赤外領域の光(例えば850nmの光)に対して高い反射率を示し、第2の電極は20nm以上60nm以下、好ましくは30nm以上60nm以下、より好ましくは40nm以上50nm以下の膜厚を有する発光デバイスである。
なお、上記各構成において、第2の電極に接して有機層を有し、有機層は、1.7以上の屈折率を有することが好ましい。
なお、上記構成において、前記有機層の膜厚は、80nm以上160nm以下、より好ましくは80nm以上120nm以下とする。
また、本発明の別の一態様は、第1の電極と第2の電極との間にEL層を有し、第1の電極は反射電極であり、第2の電極は半透過半反射電極であり、EL層は、近赤外領域(750nm以上1000nm以下の波長範囲)に発光ピークを示す発光物質を有し、EL層が呈する光は、発光物質の発光ピークよりも長波長である発光デバイスである。
なお、上記各構成において、第1の電極または第2の電極は、金(Au)、銀(Ag)、または銅(Cu)の少なくとも一を有することが好ましい。
また、上記各構成において、第1の電極は、850nmの波長の光に対して90%以上の反射率を示すことが好ましい。
また、上記各構成において、第2の電極は、850nmの波長の光に対して90%以上の反射率を示すことが好ましい。
また、上記各構成において、発光物質は、燐光発光物質であることが好ましい。
また、上記各構成において、発光物質は、一般式(G1)で表される有機金属錯体であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
上記一般式(G1)中、R~R11は、それぞれ独立に、水素または炭素数1以上6以下のアルキル基を表し、R~Rのうち少なくとも2つは、炭素数1以上6以下のアルキル基を表し、R~Rのうち少なくとも2つは、炭素数1以上6以下のアルキル基を表し、Xは、置換または無置換のベンゼン環またはナフタレン環を表し、nは2または3であり、Lはモノアニオン性の配位子を表す。
なお、本発明の一態様は、上述した発光デバイスを有する発光装置だけでなく、発光デバイスや発光装置を適用した電子機器(具体的には、発光デバイスや発光装置と、接続端子、または操作キーとを有する電子機器)および照明装置(具体的には、発光デバイスや発光装置と、筐体とを有する照明装置)も範疇に含めるものである。従って、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、もしくは光源(照明装置含む)を指す。また、発光装置にコネクター、例えばFPC(Flexible Printed Circuit)もしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光デバイスにCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
本発明の一態様により、マイクロキャビティ構造を有する発光デバイスにおいて、発光効率を従来よりも向上させることが可能である新規な発光デバイスを提供することができる。また、本発明の一態様により、マイクロキャビティ構造を有する発光デバイスにおいて、素子の信頼性を高めることができる新規な発光デバイスを提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
図1A、図1Bは発光デバイスの構造について説明する図である。
図2は発光デバイスの構造について説明する図である。
図3は電極材料の反射率のシミュレーション結果を示す図である。
図4は正面方向に射出されるEL発光スペクトルのシミュレーション結果を示す図である。
図5は正面方向に射出されるEL発光スペクトルの光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
図6は正面方向に射出されるEL発光スペクトルのピーク強度のシミュレーション結果を示す図である。
図7A、図7Bは発光装置について説明する図である。
図8A、図8B、図8C、図8D、図8E、図8F、図8Gは電子機器について説明する図である。
図9A、図9B、図9Cは電子機器について説明する図である。
図10A、図10Bは自動車について説明する図である。
図11A、図11Bは照明装置について説明する図である。
図12は発光デバイスについて説明する図である。
図13は発光デバイス1および発光デバイス2の電流密度−放射発散度特性を示す図である。
図14は発光デバイス1および発光デバイス2の電圧−電流密度特性を示す図である。
図15は発光デバイス1および発光デバイス2の電流密度−外部量子効率特性を示す図である。
図16は発光デバイス1および発光デバイス2の電圧−放射発散度特性を示す図である。
図17は発光デバイス1および発光デバイス2の分光放射輝度を示す図である。
図18は有機金属錯体、[Ir(dmdpbq)(dpm)]の発光スペクトルである。
図19は発光デバイス1および発光デバイス2の視野角依存性を示す図である。
図20は発光デバイス1および発光デバイス2の信頼性試験を示す図である。
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることが可能である。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
また、本明細書等において、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光デバイスについて図1および図2を用いて説明する。なお、図1と図2で用いる符号は共通とする。
≪発光デバイスの構造≫
図1は、一対の電極間に発光層を含むEL層を有する発光デバイスの一例を示す。具体的には、第1の電極101と第2の電極102との間にEL層103が挟まれた構造を有する。なお、EL層103は、例えば、第1の電極101を陽極とした場合、正孔(ホール)注入層111、正孔(ホール)輸送層112、発光層113、電子輸送層114、電子注入層115が機能層として、順次積層された構造を有する。
なお、本発明の一態様である発光デバイスは、微小光共振器(マイクロキャビティ)構造を有しており、一対の電極のうち、一方を反射電極、他方を半透過半反射電極とすることによって反射を繰り返し、電極間の距離(キャビティ長、光路長ともいう)に相当する波長の光を増幅することができる構造となっている。キャビティ長は、EL層や電極の厚さを調整することによって変化させることができる。電極を用いてキャビティ長を調整する場合には、ITOなどの透明電極を用いることができる。EL層103で調整する場合には、キャリア輸送層や、キャリア注入層の厚みを調整することで光路長を制御することができる。
発光デバイスの発光方向については、トップエミッション構造であっても、ボトムエミッション構造であっても構わない。例えば、図2に示すような、トップエミッション構造の発光デバイスにおいては、第1の電極101が反射性を有し、第2の電極102が光に対する透過性および反射性の両機能を有する半透過半反射性を有する。具体的には、第1の電極101が反射電極であり、電極の可視光または近赤外光に対する反射率は、40%以上100%以下、好ましくは70%以上100%以下である。また、第2の電極102は、半透過半反射電極であり、電極の可視光または近赤外光に対する反射率は、20%以上80%以下、好ましくは40%以上70%以下である。また、これらの電極は、いずれも抵抗率が1×10−2Ωcm以下とするのが好ましい。従って、第1の電極101のEL層103との界面(反射領域)から発光層113(発光領域)までの光学距離と、第2の電極102のEL層103との界面(反射領域)から発光層113(発光領域)までの光学距離と、を調整することにより、発光層113から射出される所望の光(波長)の強度を強めることができる。なお、光の取出し効率をより効果的に高めるために、第2の電極102(半透過半反射電極)における、前記反射電極に対する面と反対の面に、分子量300以上1200以下の有機化合物層(有機キャップ層105)が形成されていることが好ましい。
発光デバイスにおいて、第2の電極102に接して有機キャップ層105を設けることにより、第2の電極102と空気界面における屈折率差を低減できるため、光取出し効率を向上させることができる。また、有機キャップ層105は分子量300以上1200以下の有機化合物層を用いると良い。また、導電性を有する有機材料であることが好ましい。第2の電極102が半透過半反射電極である場合、ある程度の透光性を維持するため膜厚を薄くする必要があり導電性が悪化する場合がある。そのため有機キャップ層105に導電性を有する材料を用いることで、光取出し効率を向上させつつ、導電性を確保し、発光素子作製の歩留まりを向上させることができる。なお、所望の光の波長領域の吸収が少ない有機化合物を好適に用いることができる。有機キャップ層105には、EL層103に用いた有機化合物を用いることもできる。この場合、EL層103を成膜した成膜装置若しくは成膜室で有機キャップ層105を成膜できるため、簡便に有機キャップ層105を成膜することができる。
なお、第1の電極101のEL層103との界面(反射領域)から発光層113(発光領域)までの光学距離は、第1の電極101のEL層103との界面(反射領域)から発光層113(発光領域)までの距離と屈折率との積で表される。また、第2の電極102のEL層103との界面(反射領域)から発光層113(発光領域)までの光学距離は、第2の電極102のEL層103との界面(反射領域)から発光層113(発光領域)までの距離と屈折率との積で表される。
そのため、例えば、EL層103の屈折率よりも、第1の電極(反射電極)101の屈折率が小さい場合には、第1の電極101の膜厚を調整して、第1の電極101と第2の電極102との光学距離がmλ/2近傍(mは自然数、λは所望の光の波長を、それぞれ表す)となるよう調整することで、発光層113から射出される所望の光(波長)の強度を強めることができる。なお、正孔注入層111、正孔輸送層112、電子輸送層114、電子注入層115のいずれか一層または複数層の厚さを調整することで、発光層113が呈する光のうち、所望の光(波長)の強度を強めることができる。
なお、図2の構成とは別に、第1の電極101を半透過半反射電極とし、第2の電極102を反射電極となるように形成した、ボトムエミッション構造の発光デバイスとしても良い。
<第1の電極および第2の電極>
本発明の一態様である発光デバイスは、上述したように第1の電極101および第2の電極102のいずれか一方が、半透過半反射電極であり、他方が反射電極であるという構成を有するのが高い発光効率を得る上で好ましい。
このような両電極の機能が満たせるのであれば、以下に示す材料を適宜組み合わせて用いることができる。例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを適宜用いることができる。具体的には、In−Sn酸化物(ITOともいう)、In−Si−Sn酸化物(ITSOともいう)、In−Zn酸化物、In−W−Zn酸化物が挙げられる。その他、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、スズ(Sn)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、パラジウム(Pd)、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、イットリウム(Y)、ネオジム(Nd)などの金属、およびこれらを適宜組み合わせて含む合金を用いることもできる。その他、上記例示のない元素周期表の第1族または第2族に属する元素(例えば、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr))、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)などの希土類金属およびこれらを適宜組み合わせて含む合金、その他グラフェン等を用いることができる。
上記に示した材料のうち、反射率の高い材料である、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、およびアルミニウム(Al)について、光の波長に対して反射率がどのような挙動を示すかシミュレーションを行った。その結果を図3に示す。
図3の結果から、波長の異なる光に対して、銀(Ag)の反射率はほとんど影響を受けることなく高い反射率を示すが、750nm未満である可視光領域(400nm~750nm付近)の光と比較して750nm以上の近赤外領域(750nm~1000nm付近)の光に対してより高い反射率を示すことがわかった。また、金(Au)や銅(Cu)は、750nm未満である可視光領域(400nm~750nm付近)の光に対しては、低い反射率を示すが、750nm以上の近赤外領域(750nm~1000nm付近)の光に対しては、高い反射率を示すことがわかった。また、発光デバイスの反射電極用の材料として多用されるアルミニウム(Al)は、可視光領域の光に対して高い反射率を示すが、750nm以上の長波長の光、すなわち近赤外領域の光に対して反射率が低下するという結果が得られた。
従って、発光デバイスの発光層113から射出される光の波長が750nm以上の長波長の光である場合において、反射電極または半透過半反射電極の電極材料として、金(Au)、銀(Ag)、または銅(Cu)を用いることが好ましいことがわかる。これらの電極材料は、500nmの波長の光より850nmの波長の光に対して高い反射率を示し好ましい。また、これらの電極材料は、850nmの波長において90%以上の反射率を示し好ましい。
ここで、図2に示すトップエミッション構造を有する発光デバイス0をモデルとし、半透過・半反射電極である第2の電極102の膜厚変化に伴う正面方向に射出されるEL発光スペクトルの変化について、シミュレーションを行った。結果を図4に示す。また、発光デバイス0の素子構造を以下の表1に示す。なお、発光デバイス0の発光層113は、発光物質として有機金属錯体、[Ir(dmdpbq)(dpm)]を有するため、発光層113から得られる光は、[Ir(dmdpbq)(dpm)]の発光に由来するが、第2の電極102の膜厚変化に伴い、光学調整が必要となるため、波長が800nm付近の発光強度が最大となるように正孔注入層111、電子注入層115、および有機キャップ層105の膜厚については適宜調整している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
図4に示す結果より、発光デバイス0において、第2の電極102の膜厚に応じて光学調整を行った結果、第2の電極102の膜厚を40nmとした時に波長が800nm付近のEL発光スペクトルの発光ピーク強度が最大値を示し、また、第2の電極102の膜厚を30nm以上60nm以下とした時に、狭線化されたEL発光スペクトルが得られた。また、図4に示したシミュレーションの波長範囲における正面方向のEL発光スペクトルの面積と第2の電極102の膜厚の関係を図5に表す。この結果、第2の電極102の膜厚が20nm以上40nm以下の範囲において、正面における光の総量が極大値を示す結果が得られた。また、図4に示したシミュレーションの波長範囲における正面方向のEL発光スペクトルのピーク強度と第2の電極102の膜厚の関係を図6に表す。この結果、第2の電極102の膜厚が20nm以上60nm以下の範囲において、正面におけるEL発光スペクトルのピーク強度が極大値を示す結果が得られた。したがって、第2の電極102の膜厚は、好ましくは20nm以上60nm以下、より好ましくは30nm以上60nm以下、さらに好ましくは30nm以上50nm以下である。
また、本シミュレーション結果より、射出される光の波長が750nm以上の光である場合において、有機キャップ層105の膜厚は、80nm以上160nm以下が好ましく、より好ましくは80nm以上120nm以下であることが分かった。
なお、これらの電極の作製には、スパッタ法や真空蒸着法を用いることができる。
<正孔注入層>
正孔注入層111は、陽極である第1の電極101からEL層103に正孔(ホール)を注入する層であり、有機アクセプター材料や正孔注入性の高い材料を含む層である。
有機アクセプター材料は、そのLUMO準位の値とHOMO準位の値が近い他の有機化合物との間で電荷分離させることにより、当該有機化合物に正孔(ホール)を発生させることができる材料である。従って、有機アクセプター材料としては、キノジメタン誘導体やクロラニル誘導体、ヘキサアザトリフェニレン誘導体などの電子吸引基(ハロゲン基やシアノ基)を有する化合物を用いることができる。例えば、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)、3,6−ジフルオロ−2,5,7,7,8,8−ヘキサシアノキノジメタン、クロラニル、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン(略称:HAT−CN)、1,3,4,5,7,8−ヘキサフルオロテトラシアノ−ナフトキノジメタン(略称:F6−TCNNQ)等を用いることができる。なお、有機アクセプター材料の中でも特にHAT−CNは、アクセプター性が高く、熱に対して膜質が安定であるため好適である。その他にも、[3]ラジアレン誘導体は、電子受容性が非常に高いため好ましく、具体的にはα,α’,α’’−1,2,3−シクロプロパントリイリデントリス[4−シアノ−2,3,5,6−テトラフルオロベンゼンアセトニトリル]、α,α’,α’’−1,2,3−シクロプロパントリイリデントリス[2,6−ジクロロ−3,5−ジフルオロ−4−(トリフルオロメチル)ベンゼンアセトニトリル]、α,α’,α’’−1,2,3−シクロプロパントリイリデントリス[2,3,4,5,6−ペンタフルオロベンゼンアセトニトリル]などを用いることができる。
また、正孔注入性の高い材料としては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の遷移金属酸化物が挙げられる。この他、フタロシアニン(略称:HPc)や銅フタロシアニン(略称:CuPC)等のフタロシアニン系の化合物、等を用いることができる。
また、上記材料に加えて低分子化合物である、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等の芳香族アミン化合物、等を用いることができる。
また、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)である、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)等を用いることができる。または、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(略称:PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の酸を添加した高分子系化合物、等を用いることもできる。
また、正孔注入性の高い材料としては、正孔輸送性材料とアクセプター性材料(電子受容性材料)を含む複合材料を用いることもできる。この場合、アクセプター性材料により正孔輸送性材料から電子が引き抜かれて正孔注入層111で正孔が発生し、正孔輸送層112を介して発光層113に正孔が注入される。なお、正孔注入層111は、正孔輸送性材料とアクセプター性材料(電子受容性材料)を含む複合材料からなる単層で形成しても良いが、正孔輸送性材料とアクセプター性材料(電子受容性材料)とをそれぞれ別の層で積層して形成しても良い。
なお、正孔輸送性材料としては、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質が好ましい。なお、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いることができる。
正孔輸送性材料としては、π電子過剰型複素芳香族化合物等の正孔輸送性の高い材料が好ましい。なお、π電子過剰型複素芳香族化合物としては、芳香族アミン骨格を有する、芳香族アミン化合物(トリアリールアミン骨格を有する)、カルバゾール骨格を有するカルバゾール化合物(トリアリールアミン骨格を有さない)、チオフェン化合物(チオフェン骨格を有する化合物)、またはフラン化合物(フラン骨格を有する化合物)などが挙げられる。
なお、上記芳香族アミン化合物としては、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またはα−NPD)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4’4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)、4−フェニル−3’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:mBPAFLP)、N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−N−{9,9−ジメチル−2−[N’−フェニル−N’−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)アミノ]−9H−フルオレン−7−イル}フェニルアミン(略称:DFLADFL)、N−(9,9−ジメチル−2−ジフェニルアミノ−9H−フルオレン−7−イル)ジフェニルアミン(略称:DPNF)、2−[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:DPASF)、2,7−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:DPA2SF)、4,4’,4’’−トリス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:1’−TNATA)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:m−MTDATA)、N,N’−ジ(p−トリル)−N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、N,N’−ビス{4−[ビス(3−メチルフェニル)アミノ]フェニル}−N,N’−ジフェニル−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)等が挙げられる。
また、カルバゾリル基を有する芳香族アミン化合物としては、4−フェニル−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA1BP)、N−(4−ビフェニル)−N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−9−フェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCBiF)、N−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミン(略称:PCBBiF)、4,4’−ジフェニル−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBBi1BP)、4−(1−ナフチル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBANB)、4,4’−ジ(1−ナフチル)−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBNBB)、4−フェニルジフェニル−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)アミン(略称:PCA1BP)、N,N’−ビス(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N,N’−ジフェニルベンゼン−1,3−ジアミン(略称:PCA2B)、N,N’,N’’−トリフェニル−N,N’,N’’−トリス(9−フェニルカルバゾール−3−イル)ベンゼン−1,3,5−トリアミン(略称:PCA3B)、9,9−ジメチル−N−フェニル−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]フルオレン−2−アミン(略称:PCBAF)、N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−ビス(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)アミン(略称:PCBFF)、N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−N−[4−(1−ナフチル)フェニル]−9,9’−スピロビ(9H−フルオレン)−2−アミン(略称:PCBNBSF)、N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−9,9−ジメチル−N−[4−(1−ナフチル)フェニル]−9H−フルオレン−2−アミン(略称:PCBNBF)、N−フェニル−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−アミン(略称:PCBASF)、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)、3−[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA1)、3,6−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA2)、3,6−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−(1−ナフチル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzTPN2)、2−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:PCASF)、N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−(4−フェニル)フェニルアニリン(略称:YGA1BP)、N,N’−ビス[4−(カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニル−9,9−ジメチルフルオレン−2,7−ジアミン(略称:YGA2F)、4,4’,4’’−トリス(カルバゾール−9−イル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)などが挙げられる。
また、上記カルバゾール化合物(トリアリールアミン骨格を有さない)としては、3−[4−(9−フェナントリル)−フェニル]−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:PCPPn)、3−[4−(1−ナフチル)−フェニル]−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:PCPN)、1,3−ビス(N−カルバゾリル)ベンゼン(略称:mCP)、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、3,6−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)−9−フェニルカルバゾール(略称:CzTP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(10−フェニル−9−アントラセニル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)等が挙げられる。さらに、ビカルバゾール誘導体(例えば、3,3’−ビカルバゾール誘導体)である、3,3’−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール)(略称:PCCP)、9−(1,1’−ビフェニル−3−イル)−9’−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−9H,9’H−3,3’−ビカルバゾール(略称:mBPCCBP)、9−(2−ナフチル)−9’−フェニル−9H,9’H−3,3’−ビカルバゾール(略称:βNCCP)などが挙げられる。
また、上記チオフェン化合物(チオフェン骨格を有する化合物)としては、1,3,5−トリ(ジベンゾチオフェン−4−イル)ベンゼン(略称:DBT3P−II)、2,8−ジフェニル−4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]ジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−III)、4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]−6−フェニルジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−IV)などが挙げられる。
また、上記フラン化合物(フラン骨格を有する化合物)としては、4,4’,4’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリ(ジベンゾフラン)(略称:DBF3P−II)、4−{3−[3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]フェニル}ジベンゾフラン(略称:mmDBFFLBi−II)等が挙げられる。
その他にも、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)などの高分子化合物を正孔輸送性材料として用いることができる。
但し、正孔輸送性材料は、上記に限られることなく公知の様々な材料を1種または複数種組み合わせて正孔輸送性材料として用いてもよい。
正孔注入層111に用いるアクセプター性材料としては、元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を用いることができる。具体的には、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムが挙げられる。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。その他、上述した有機アクセプターを用いることもできる。
なお、正孔注入層111は、公知の様々な成膜方法を用いて形成することができるが、例えば、真空蒸着法を用いて形成することができる。
<正孔輸送層>
正孔輸送層112は、正孔注入層111によって、第1の電極101から注入された正孔を発光層113に輸送する層である。なお、正孔輸送層112は、正孔輸送性材料を含む層である。従って、正孔輸送層112には、正孔注入層111に用いることができる正孔輸送性材料を用いることができる。
なお、本発明の一態様である発光デバイスにおいて、正孔輸送層112と同じ有機化合物を発光層113に用いることが好ましい。正孔輸送層112と発光層113に同じ有機化合物を用いることで、正孔輸送層112から発光層113へのホールの輸送が効率よく行えるためである。
<発光層>
発光層113は、発光物質(有機化合物)を含む層である。なお、発光層113に用いることができる発光物質としては、特に限定は無く、一重項励起エネルギーを可視光領域の発光に変える発光物質(例えば、蛍光発光物質)、または三重項励起エネルギーを可視光領域の発光に変える発光物質(例えば、燐光発光物質やTADF材料など)を用いることができる。但し、本発明の一態様である発光デバイスにおいて、EL層から、750nm以上1000nm以下の波長範囲に発光ピークを有する光を呈する場合には、発光層には、750nm以上1000nm以下の波長範囲に発光ピークを有する有機化合物(有機金属錯体等)を用いることが好ましい。例えば、フタロシアニン化合物(中心金属:アルミニウム、亜鉛等)、ナフタロシアニン化合物、ジオチレン化合物(中心金属:ニッケル)、キノン系化合物、ジイモニウム系化合物、アゾ系化合物等、を用いることもできる。
なお、750nm以上1000nm以下の波長範囲に発光ピークを有する有機金属錯体の一例としては、例えば、下記一般式で表される有機金属錯体が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
一般式(G1)中、R~R11は、それぞれ独立に、水素または炭素数1以上6以下のアルキル基を表し、R~Rのうち少なくとも2つは、炭素数1以上6以下のアルキル基を表し、R~Rのうち少なくとも2つは、炭素数1以上6以下のアルキル基を表し、Xは、置換または無置換のベンゼン環またはナフタレン環を表し、nは2または3であり、Lはモノアニオン性の配位子を表す。
一般式(G1)において、炭素数1以上6以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、tert−ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、2−エチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基等が挙げられる。
一般式(G1)において、ベンゼン環またはナフタレン環が置換基を有する場合、当該置換基としては、炭素数1以上6以下のアルキル基が挙げられる。炭素数1以上6以下のアルキル基としては、上述の記載を援用できる。
モノアニオン性の配位子としては、β−ジケトン構造を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、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、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、二つの配位元素がいずれも窒素であるモノアニオン性の二座キレート配位子、シクロメタル化によりイリジウムと金属−炭素結合を形成する二座配位子等が挙げられる。
モノアニオン性の配位子は、一般式(L1)~(L8)のいずれか一であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
一般式(L1)~(L8)中、R51~R89は、それぞれ独立に、水素又は置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキル基、ハロゲノ基、ビニル基、置換もしくは無置換の炭素数1~6のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルコキシ基、又は置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキルチオ基、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリール基を表し、A~A13は、それぞれ独立に、窒素、水素と結合するsp混成炭素、又は置換基を有するsp混成炭素を表し、当該置換基は、炭素数1~6のアルキル基、ハロゲノ基、炭素数1~6のハロアルキル基、又はフェニル基のいずれかを表す。
なお、上記一般式(G1)で表される有機金属錯体の具体例としては、例えば、構造式(100)~構造式(107)に示される有機金属錯体を挙げることができる。ただし、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
なお、発光層113には、上記以外の青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色などの発光色を呈する物質を適宜用いることができる。
発光層113は、発光物質(ゲスト材料)および一種または複数種の有機化合物(ホスト材料等)を有する。但し、ここで用いる有機化合物(ホスト材料等)には、発光物質(ゲスト材料)のエネルギーギャップよりも大きなエネルギーギャップを有する物質を用いるのが好ましい。なお、一種または複数種の有機化合物(ホスト材料等)としては、前述の正孔輸送層112に用いることができる正孔輸送性材料や、後述の電子輸送層114に用いることができる電子輸送性材料、等の有機化合物が挙げられる。
なお、発光層113において、第1の有機化合物、第2の有機化合物、および発光物質を有する構成とする場合において、第1の有機化合物として電子輸送性材料を用い、第2の有機化合物として正孔輸送性材料を用い、発光物質として燐光発光物質、蛍光発光物質またはTADF材料等を用いることができる。また、このような構成の場合、第1の有機化合物と第2の有機化合物が励起錯体を形成する組み合わせであると、好ましい。
また、発光層113の構成としては、異なる発光物質を含む複数の発光層を有することにより、異なる発光色を呈する構成(例えば、補色の関係にある発光色を組み合わせて得られる白色発光)としても良い。その他、一つの発光層が異なる発光物質を複数有する構成としても良い。
なお、発光層113に用いることができる発光物質としては、例えば、以下のようなものが挙げられる。
まず、一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質としては、蛍光を発する物質(蛍光発光物質)が挙げられる。
一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質である蛍光発光物質としては、例えば、ピレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、フェナントレン誘導体、ナフタレン誘導体などが挙げられる。特にピレン誘導体は発光量子収率が高いので好ましい。ピレン誘導体の具体例としては、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス〔3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル〕ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6FLPAPrn)、N,N’−ビス(ジベンゾフラン−2−イル)−N,N’−ジフェニルピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6FrAPrn)、N,N’−ビス(ジベンゾチオフェン−2−イル)−N,N’−ジフェニルピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6ThAPrn)、N,N’−(ピレン−1,6−ジイル)ビス[(N−フェニルベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン)−6−アミン](略称:1,6BnfAPrn)、N,N’−(ピレン−1,6−ジイル)ビス[(N−フェニルベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン)−8−アミン](略称:1,6BnfAPrn−02)、N,N’−(ピレン−1,6−ジイル)ビス[(6,N−ジフェニルベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン)−8−アミン](略称:1,6BnfAPrn−03)などが挙げられる。
その他にも、5,6−ビス[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−2,2’−ビピリジン(略称:PAP2BPy)、5,6−ビス[4’−(10−フェニル−9−アントリル)ビフェニル−4−イル]−2,2’−ビピリジン(略称:PAPP2BPy)、N,N’−ビス[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4’−ジアミン(略称:YGA2S)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)トリフェニルアミン(略称:2YGAPPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)、4−(10−フェニル−9−アントリル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBAPA)、4−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBAPBA)、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン(略称:TBP)、N,N’’−(2−tert−ブチルアントラセン−9,10−ジイルジ−4,1−フェニレン)ビス[N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン](略称:DPABPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPPA)、N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPPA)等を用いることができる。
なお、発光層113に用いることができる一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質(蛍光発光物質)としては、上記に示す可視光領域に発光色(発光ピーク)を示す蛍光発光物質に限られず、近赤外光領域の一部に発光色(発光ピーク)を示す蛍光発光物質(例えば、赤色の発光を示す、800nm以上950nm以下の材料)を用いることもできる。
次に、三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質としては、例えば、燐光を発する物質(燐光発光物質)や熱活性化遅延蛍光を示す熱活性化遅延蛍光(Thermally activated delayed fluorescence:TADF)材料が挙げられる。
まず、三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質である燐光発光物質としては、例えば、有機金属錯体、金属錯体(白金錯体)、希土類金属錯体等が挙げられる。これらは、物質ごとに異なる発光色(発光ピーク)を示すため、必要に応じて適宜選択して用いる。なお、燐光発光物質のうち、可視光領域に発光色(発光ピーク)を示す材料としては、以下に示す材料が挙げられる。
青色または緑色を呈し、発光スペクトルのピーク波長が450nm以上570nm以下(例えば、青色の場合は、450nm以上495nm以下、緑色の場合は、495nm以上570nm以下が好ましい。)である燐光発光物質としては、以下のような物質が挙げられる。
例えば、トリス{2−[5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジメチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(mpptz−dmp)])、トリス(5−メチル−3,4−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz)])、トリス[4−(3−ビフェニル)−5−イソプロピル−3−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrptz−3b)])、トリス[3−(5−ビフェニル)−5−イソプロピル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPr5btz)])、のような4H−トリアゾール骨格を有する有機金属錯体、トリス[3−メチル−1−(2−メチルフェニル)−5−フェニル−1H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz1−mp)])、トリス(1−メチル−5−フェニル−3−プロピル−1H−1,2,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Prptz1−Me)])のような1H−トリアゾール骨格を有する有機金属錯体、fac−トリス[1−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−2−フェニル−1H−イミダゾール]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrpmi)])、トリス[3−(2,6−ジメチルフェニル)−7−メチルイミダゾ[1,2−f]フェナントリジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(dmpimpt−Me)])のようなイミダゾール骨格を有する有機金属錯体、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)テトラキス(1−ピラゾリル)ボラート(略称:FIr6)、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス{2−[3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ピリジナト−N,C2’}イリジウム(III)ピコリナート(略称:[Ir(CFppy)(pic)])、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIr(acac))のように電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属錯体等が挙げられる。
緑色、黄緑色、または黄色を呈し、発光スペクトルのピーク波長が495nm以上590nm以下である燐光発光物質としては、以下のような物質が挙げられる。(例えば、緑色の場合は、495nm以上570nm以下、黄緑色の場合は、530nm以上570nm以下、黄色の場合は、570nm以上590nm以下が好ましい。)
例えば、トリス(4−メチル−6−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)])、トリス(4−t−ブチル−6−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)])、(アセチルアセトナト)ビス(6−メチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(6−tert−ブチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス[6−(2−ノルボルニル)−4−フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(nbppm)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス[5−メチル−6−(2−メチルフェニル)−4−フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(mpmppm)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス{4,6−ジメチル−2−[6−(2,6−ジメチルフェニル)−4−ピリミジニル−κN]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(dmppm−dmp)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(4,6−ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dppm)(acac)])のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、(アセチルアセトナト)ビス(3,5−ジメチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppr−Me)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(5−イソプロピル−3−メチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppr−iPr)(acac)])のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)])、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(ppy)(acac)])、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(bzq)(acac)])、トリス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(bzq)])、トリス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:[Ir(pq)])、ビス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(pq)(acac)])、ビス[2−(2−ピリジニル−κN)フェニル−κC][2−(4−フェニル−2−ピリジニル−κN)フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)(4dppy)])、ビス[2−(2−ピリジニル−κN)フェニル−κC][2−(4−メチル−5−フェニル−2−ピリジニル−κN)フェニル−κC]、[2−(4−メチル−5−フェニル−2−ピリジニル−κN)フェニル−κC]ビス[2−(2−ピリジニル−κN)フェニル−κC]イリジウム(略称:[Ir(ppy)(mdppy)])のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、ビス(2,4−ジフェニル−1,3−オキサゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(dpo)(acac)])、ビス{2−[4’−(パーフルオロフェニル)フェニル]ピリジナト−N,C2’}イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(p−PF−ph)(acac)])、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(bt)(acac)])などの有機金属錯体の他、トリス(アセチルアセトナト)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:[Tb(acac)(Phen)])のような希土類金属錯体が挙げられる。
黄色、橙色、または赤色を呈し、発光スペクトルのピーク波長が570nm以上750nm以下である燐光発光物質としては、以下のような物質が挙げられる。(例えば、黄色の場合は、570nm以上590nm以下、橙色の場合は、590nm以上620nm以下、赤色の場合は、600nm以上750nm以下が好ましい。)
例えば、(ジイソブチリルメタナト)ビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(5mdppm)(dibm)])、ビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(5mdppm)(dpm)])、(ジピバロイルメタナト)ビス[4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)ピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(d1npm)(dpm)])のようなピリミジン骨格を有する有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)(acac)])、ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)(dpm)])、ビス{4,6−ジメチル−2−[3−(3,5−ジメチルフェニル)−5−フェニル−2−ピラジニル−κN]フェニル−κC}(2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmdppr−P)(dibm)])、ビス{4,6−ジメチル−2−[5−(4−シアノ−2,6−ジメチルフェニル)−3−(3,5−ジメチルフェニル)−2−ピラジニル−κN]フェニル−κC}(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmdppr−dmCP)(dpm)])、ビス{4,6−ジメチル−2−[5−(5−シアノ−2−メチルフェニル)−3−(3,5−ジメチルフェニル)−2−ピラジニル−κN]フェニル−κC}(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmdppr−m5CP)(dpm)])、(アセチルアセトナト)ビス[2−メチル−3−フェニルキノキサリナト−N,C2’]イリジウム(III)(略称:[Ir(mpq)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(2,3−ジフェニルキノキサリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dpq)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(Fdpq)(acac)])のようなピラジン骨格を有する有機金属錯体や、トリス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:[Ir(piq)])、ビス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(piq)(acac)])、ビス[4,6−ジメチル−2−(2−キノリニル−κN)フェニル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmpqn)(acac)])のようなピリジン骨格を有する有機金属錯体、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金(II)(略称:[PtOEP])のような白金錯体、トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:[Eu(DBM)(Phen)])、トリス[1−(2−テノイル)−3,3,3−トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:[Eu(TTA)(Phen)])のような希土類金属錯体が挙げられる。
次に、三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質であるTADF材料としては、以下に示す材料を用いることができる。なお、TADF材料とは、三重項励起状態をわずかな熱エネルギーによって一重項励起状態にアップコンバート(逆項間交差)が可能で、一重項励起状態からの発光(蛍光)を効率よく呈する材料のことである。また、熱活性化遅延蛍光が効率良く得られる条件としては、三重項励起準位と一重項励起準位のエネルギー差が0eV以上0.2eV以下、好ましくは0eV以上0.1eV以下であることが挙げられる。また、TADF材料における遅延蛍光とは、通常の蛍光と同様のスペクトルを持ちながら、寿命が著しく長い発光をいう。その寿命は、1×10−6秒以上、好ましくは1×10−3秒以上である。
TADF材料の具体例としては、フラーレンやその誘導体、プロフラビン等のアクリジン誘導体、エオシン等が挙げられる。また、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、スズ(Sn)、白金(Pt)、インジウム(In)、もしくはパラジウム(Pd)等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。金属含有ポルフィリンとしては、例えば、プロトポルフィリン−フッ化スズ錯体(略称:SnF(Proto IX))、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体(略称:SnF(Meso IX))、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体(略称:SnF(Hemato IX))、コプロポルフィリンテトラメチルエステル−フッ化スズ錯体(略称:SnF(Copro III−4Me))、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体(略称:SnF(OEP))、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体(略称:SnF(Etio I))、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体(略称:PtClOEP)等が挙げられる。
その他にも、2−(ビフェニル−4−イル)−4,6−ビス(12−フェニルインドロ[2,3−a]カルバゾール−11−イル)−1,3,5−トリアジン(略称:PIC−TRZ)、2−{4−[3−(N−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−9H−カルバゾール−9−イル]フェニル}−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:PCCzPTzn)、2−[4−(10H−フェノキサジン−10−イル)フェニル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:PXZ−TRZ)、3−[4−(5−フェニル−5,10−ジヒドロフェナジン−10−イル)フェニル]−4,5−ジフェニル−1,2,4−トリアゾール(略称:PPZ−3TPT)、3−(9,9−ジメチル−9H−アクリジン−10−イル)−9H−キサンテン−9−オン(略称:ACRXTN)、ビス[4−(9,9−ジメチル−9,10−ジヒドロアクリジン)フェニル]スルホン(略称:DMAC−DPS)、10−フェニル−10H,10’H−スピロ[アクリジン−9,9’−アントラセン]−10’−オン(略称:ACRSA)等のπ電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環の一方または両方を有する複素環化合物を用いることもできる。
なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環のドナー性とπ電子不足型複素芳香環のアクセプター性が共に強くなり、一重項励起状態と三重項励起状態のエネルギー差が小さくなるため、特に好ましい。
発光層113において、上述したような発光物質(一重項励起エネルギーを可視光領域の発光に変える発光物質(例えば、蛍光発光物質)、または三重項励起エネルギーを可視光領域の発光に変える発光物質(例えば、燐光発光物質やTADF材料など))を用いた場合、これらの発光物質(有機化合物)に加えて、との組み合わせが好ましいという観点から、(上記と一部重複有)以下に示す有機化合物を用いることが好ましい。
まず、発光物質として蛍光発光物質を用いる場合、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ[g,p]クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物等の有機化合物を組み合わせて用いることが好ましい。
具体例としては、9−フェニル−3−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:PCzPA)、3,6−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:DPCzPA)、3−[4−(1−ナフチル)−フェニル]−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:PCPN)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、N,N−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:CzA1PA)、4−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:DPhPA)、YGAPA、PCAPA、N,9−ジフェニル−N−{4−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]フェニル}−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPBA)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、6,12−ジメトキシ−5,11−ジフェニルクリセン、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタフェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミン(略称:DBC1)、9−[4−(10−フェニル−9−アントラセニル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、7−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−7H−ジベンゾ[c,g]カルバゾール(略称:cgDBCzPA)、6−[3−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン(略称:2mBnfPPA)、9−フェニル−10−{4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)−ビフェニル−4’−イル}−アントラセン(略称:FLPPA)、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、9,9’−ビアントリル(略称:BANT)、9,9’−(スチルベン−3,3’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS)、9,9’−(スチルベン−4,4’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS2)、1,3,5−トリ(1−ピレニル)ベンゼン(略称:TPB3)、5,12−ジフェニルテトラセン、5,12−ビス(ビフェニル−2−イル)テトラセンなどが挙げられる。
また、発光物質として燐光発光物質を用いる場合、発光物質の三重項励起エネルギー(基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差)よりも三重項励起エネルギーの大きい有機化合物と組み合わせることが好ましい。また、このような有機化合物の他に、上述した正孔輸送性の高い有機化合物(第2の有機化合物)と、電子輸送性の高い有機化合物(第1の有機化合物)とを組み合わせて用いても良い。
さらに、このような有機化合物の他にも、励起錯体を形成することができる複数の有機化合物(例えば、第1の有機化合物および第2の有機化合物、第1のホスト材料および第2のホスト材料、または、ホスト材料およびアシスト材料等)を用いてもよい。なお、複数の有機化合物を用いて励起錯体を形成させる場合には、正孔を受け取りやすい化合物(正孔輸送性材料)と、電子を受け取りやすい化合物(電子輸送性材料)とを組み合わせることにより効率よく励起錯体を形成することができるので好ましい。また、燐光発光物質と励起錯体が発光層に含まれる構成とすることで、励起錯体から発光物質へのエネルギー移動であるExTET(Exciplex−Triplet Energy Transfer)を効率良く行うことができるため発光効率を高めることができる。なお、蛍光発光物質と励起錯体が発光層に含まれる構成としてもよい。
また、上記の材料は、低分子材料や高分子材料と組み合わせて用いてもよい。高分子材料としては、具体的には、ポリ(2,5−ピリジンジイル)(略称:PPy)、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(ピリジン−3,5−ジイル)](略称:PF−Py)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称:PF−BPy)などが挙げられる。また、成膜には、公知の方法(真空蒸着法や塗布法や印刷法など)を適宜用いることができる。
<電子輸送層>
電子輸送層114は、後述する電子注入層115によって第2の電極102から注入された電子を発光層113に輸送する層である。なお、電子輸送層114は、電子輸送性材料を含む層である。電子輸送層114に用いる電子輸送性材料は、1×10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質が好ましい。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いることができる。また、電子輸送層(114、114a、114b)は、単層でも機能するが、必要に応じて2層以上の積層構造とすることにより、デバイス特性を向上させることもできる。
電子輸送層114に用いることができる有機化合物としては、π電子不足型複素芳香族化合物等の電子輸送性の高い材料が好ましい。なお、π電子不足型複素芳香族化合物としては、フロジアジン骨格のフラン環に芳香環としてベンゼン環が縮合した、ベンゾフロジアジン骨格を有する化合物、フロジアジン骨格のフラン環に芳香環としてナフチル環が縮合した、ナフトフロジアジン骨格を有する化合物、フロジアジン骨格のフラン環に芳香環としてフェナントロ環が縮合した、フェナントロフロジアジン骨格を有する化合物、チエノジアジン骨格のチエノ環に芳香環としてベンゼン環が縮合した、ベンゾチエノジアジン骨格を有する化合物、チエノジアジン骨格のチエノ環に芳香環としてナフチル環が縮合した、ナフトチエノジアジン骨格を有する化合物、チエノジアジン骨格のチエノ環に芳香環としてフェナントロ環が縮合した、フェナントロチエノジアジン骨格を有する化合物などが挙げられる。その他にも、キノリン骨格を有する金属錯体、ベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、オキサゾール骨格を有する金属錯体、チアゾール骨格を有する金属錯体等の他、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリン配位子を有するキノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、その他含窒素複素芳香族化合物などが挙げられる。
なお、電子輸送性材料としては、9−[(3’−ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9mDBtBPNfpr)、9−(9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9PCCzNfpr)、9−[3−(9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9mPCCzPNfpr)、9−[3−(9’−フェニル−2,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9mPCCzPNfpr−02)、10−[(3’−ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:10mDBtBPNfpr)、10−(9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:10PCCzNfpr)、12−[(3’−ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]フェナントロ[9’,10’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:12mDBtBPPnfpr)、9−[4−(9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9pPCCzPNfpr)、9−[4−(9’−フェニル−2,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9pPCCzPNfpr−02)、9−[3’−(6−フェニルベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−8−イル)ビフェニル−3−イル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9mBnfBPNfpr)、9−[3’−(6−フェニルジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9mDBtBPNfpr−02)、9−{3−[6−(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)ジベンゾチオフェン−4−イル]フェニル}ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9mFDBtPNfpr)、11−(3−ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン−9−イル−フェニル)−12−フェニルインドロ[2,3−a]カルバゾール(略称:9mIcz(II)PNfpr)、3−ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン−9−イル−N,N−ジフェニルベンゼンアミン(略称:9mTPANfpr)、10−[4−(9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:10mPCCzPNfpr)、11−[(3’−ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]フェナントロ[9’,10’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:11mDBtBPPnfpr)、10−[3−(9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:10pPCCzPNfpr)、9−[3−(7H−ジベンゾ[c,g]カルバゾール−7−イル)フェニル]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9mcgDBCzPNfpr)、9−{3’−[6−(ビフェニル−3−イル)ジベンゾチオフェン−4−イル]ビフェニル−3−イル}ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9mDBtBPNfpr−03)、9−{3’−[6−(ビフェニル−4−イル)ジベンゾチオフェン−4−イル]ビフェニル−3−イル}ナフト[1’,2’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:9mDBtBPNfpr−04)、11−[3’−(6−フェニルジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]フェナントロ[9’,10’:4,5]フロ[2,3−b]ピラジン(略称:11mDBtBPPnfpr−02)等が挙げられる。
また、4−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−8−(ナフタレン−2−イル)−[1]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:8βN−4mDBtPBfpm)、8−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−4−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−[1]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:8BP−4mDBtPBfpm)、4,8−ビス[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−[1]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:4,8mDBtP2Bfpm)、8−[(2,2’−ビナフタレン)−6−イル]−4−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル−[1]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:8(βN2)−4mDBtPBfpm)、3,8−ビス[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ベンゾフロ[2,3−b]ピラジン(略称:3,8mDBtP2Bfpr)、8−[3’−(ジベンゾチオフェン−4−イル)(1,1’−ビフェニル−3−イル)]ナフト[1’,2’:4,5]フロ[3,2−d]ピリミジン(略称:8mDBtBPNfpm)等を用いることもできる。
また、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)、ビス(8−キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)等のキノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、ビス[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(II)(略称:Zn(BTZ))等のオキサゾール骨格またはチアゾール骨格を有する金属錯体等を用いることもできる。
また、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)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、9−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CO11)等のオキサジアゾール誘導体、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、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)等のトリアゾール誘導体、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:mDBTBIm−II)等のイミダゾール誘導体(ベンゾイミダゾール誘導体を含む)や、4,4’−ビス(5−メチルベンゾオキサゾール−2−イル)スチルベン(略称:BzOs)などのオキサゾール誘導体、バソフェナントロリン(略称:Bphen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBphen)などのフェナントロリン誘導体、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq−II)、2−[3’−(ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTBPDBq−II)、2−[3’−(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mCzBPDBq)、2−[4−(3,6−ジフェニル−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2CzPDBq−III)、7−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:7mDBTPDBq−II)、及び6−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:6mDBTPDBq−II)等のキノキサリン誘導体、またはジベンゾキノキサリン誘導体、3,5−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリジン(略称:35DCzPPy)、1,3,5−トリ[3−(3−ピリジル)フェニル]ベンゼン(略称:TmPyPB)、等のピリジン誘導体、4,6−ビス[3−(フェナントレン−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mPnP2Pm)、4,6−ビス[3−(4−ジベンゾチエニル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mDBTP2Pm−II)、4,6−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mCzP2Pm)、等のピリミジン誘導体、2−{4−[3−(N−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−9H−カルバゾール−9−イル]フェニル}−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:PCCzPTzn)、mPCCzPTzn−02、9−[3−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)フェニル]−9’−フェニル−2,3’−ビ−9H−カルバゾール(略称:mPCCzPTzn−02)、5−[3−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)フェニル]−7,7−ジメチル−5H,7H−インデノ[2,1−b]カルバゾール(略称:mINc(II)PTzn)、2−{3−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]フェニル}−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:mDBtBPTzn)、等のトリアジン誘導体を用いることができる。
また、PPy、PF−Py、PF−BPyのような高分子化合物を用いることもできる。
<電子注入層>
電子注入層115は、陰極102からの電子の注入効率を高めるための層であり、陰極102の材料の仕事関数の値と、電子注入層115に用いる材料のLUMO準位の値とを比較した際、その差が小さい(0.5eV以下)材料を用いることが好ましい。従って、電子注入層115には、リチウム、セシウム、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)、8−(キノリノラト)リチウム(略称:Liq)、2−(2−ピリジル)フェノラトリチウム(略称:LiPP)、2−(2−ピリジル)−3−ピリジノラトリチウム(略称:LiPPy)、4−フェニル−2−(2−ピリジル)フェノラトリチウム(略称:LiPPP)リチウム酸化物(LiO)、炭酸セシウム等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム(ErF)のような希土類金属化合物を用いることができる。
また、図1Bに示す発光デバイスのように、2つのEL層(103a、103b)の間に電荷発生層104を設けることにより、複数のEL層が一対の電極間に積層された構造(タンデム構造ともいう)とすることもできる。なお、本実施の形態において図8Aで説明する、正孔注入層(111)、正孔輸送層(112)、発光層(113)、電子輸送層(114)、電子注入層(115)のそれぞれは、図8Bで説明する、正孔注入層(111a、111b)、正孔輸送層(112a、112b)、発光層(113a、113b)、電子輸送層(114a、114b)、電子注入層(115a、115b)のそれぞれと、機能や用いる材料は共通である。
<電荷発生層>
なお、図1Bの発光デバイスにおける電荷発生層104は、第1の電極(陽極)101と第2の電極(陰極)102との間に電圧を印加したときに、EL層103aに電子を注入し、EL層103bに正孔を注入する機能を有する。なお、電荷発生層104は、正孔輸送性材料に電子受容体(アクセプター)が添加された構成であっても、電子輸送性材料に電子供与体(ドナー)が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。なお、上述した材料を用いて電荷発生層104を形成することにより、EL層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
電荷発生層104において、正孔輸送性材料に電子受容体が添加された構成とする場合、正孔輸送性材料としては、本実施の形態で示した材料を用いることができる。また、電子受容体としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)、クロラニル等を挙げることができる。また元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムなどが挙げられる。
また、電荷発生層104において、電子輸送性材料に電子供与体が添加された構成とする場合、電子輸送性材料としては、本実施の形態で示した材料を用いることができる。また、電子供与体としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第2、第13族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、イッテルビウム(Yb)、インジウム(In)、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物を電子供与体として用いてもよい。
なお、図1Bでは、EL層103が2層積層された構成を示したが、異なるEL層の間に電荷発生層を設けることにより3層以上のEL層の積層構造としてもよい。また、EL層(103、103a、103b)に含まれる発光層113(113a、113b)は、それぞれ発光物質や複数の物質を適宜組み合わせて有しており、所望の発光色を呈する蛍光発光や燐光発光が得られる構成とすることができる。また、発光層113(113a、113b)を複数有する場合は、各発光層の発光色が異なる構成としてもよい。なお、この場合、積層された各発光層に用いる発光物質やその他の物質は、それぞれ異なる材料を用いればよい。例えば、発光層113aを青色、発光層113bを赤色、緑色、または黄色のいずれかとすることができるが、発光層113aを赤色、発光層113bを青色、緑色、または黄色のいずれかとすることもできる。さらに、EL層が3層以上積層された構造を有する場合には、1層目のEL層の発光層(113a)を青色、2層目のEL層の発光層(113b)を赤色、緑色、または黄色のいずれか、3層目のEL層の発光層を青色とすることができ、その他、1層目のEL層の発光層(113a)を赤色、2層目のEL層の発光層(113b)を青色、緑色、または黄色のいずれか、3層目のEL層の発光層を赤色とすることもできる。なお、複数の発光色の輝度や特性を考慮した上で、適宜その他の発光色の組み合わせを用いることができる。
<基板>
本実施の形態で示した発光デバイスは、様々な基板上に形成することができる。なお、基板の種類は、特定のものに限定されることはない。基板の一例としては、半導体基板(例えば単結晶基板又はシリコン基板)、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどが挙げられる。
なお、ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどが挙げられる。また、可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチック、アクリル樹脂等の合成樹脂、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、アラミド樹脂、エポキシ樹脂、無機蒸着フィルム、又は紙類などが挙げられる。
本実施の形態で示す発光デバイスの作製には、蒸着法などの真空プロセスや、スピンコート法やインクジェット法などの溶液プロセスを用いることができる。蒸着法を用いる場合には、スパッタ法、イオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法、分子線蒸着法、真空蒸着法などの物理蒸着法(PVD法)や、化学蒸着法(CVD法)等を用いることができる。特に発光デバイスのEL層に含まれる機能層(正孔注入層(111、111a、111b)、正孔輸送層(112、112a、112b)、発光層(113、113a、113b)、電子輸送層(114、114a、114b)、電子注入層(115、115a、115b)、および電荷発生層(104、104a、104b))については、蒸着法(真空蒸着法等)、塗布法(ディップコート法、ダイコート法、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法等)、印刷法(インクジェット法、スクリーン(孔版印刷)法、オフセット(平版印刷)法、フレキソ(凸版印刷)法、グラビア法、マイクロコンタクト法、ナノインプリント法等)などの方法により形成することができる。
なお、本発明の一態様である発光デバイス用組成物を用いて、上述した発光デバイスのEL層に含まれる機能層を形成する場合には、蒸着法を用いることが特に好ましい。例えば、発光層(113、113a、113b)の形成に3種類の材料(発光物質、第1の有機化合物、第2の有機化合物)を用いる場合、蒸着する材料と同じ数(この場合は3つ)の蒸着源を用い、それぞれの蒸着源に第1の有機化合物401、第2の有機化合物402、および発光物質403を備えて共蒸着を行うことにより、基板400表面に3種類の蒸着材料の混合膜である発光層(113、113a、113b)を形成するが、上記3種類の材料のうち、第1の有機化合物と第2の有機化合物とを混合してなる発光デバイス用組成物を用いる場合は、発光層(113、113a、113b)の形成に用いる材料が3種類であっても、2種類の蒸着源を用い、それぞれの蒸着源に発光デバイス用組成物404および光物質405を備えて共蒸着を行うことで、3種類の蒸着源を用いて形成された混合膜と同じ混合膜である発光層(113、113a、113b)を形成することができる。
但し、上記発光デバイス用組成物は、実施の形態1で示したように特定の分子構造を有する化合物を混合することにより得られるため、不特定の複数の化合物を混合して一つの蒸着源に備えて蒸着させても、化合物毎に異なる蒸着源に備えて共蒸着を行った場合と同程度の膜質を得ることは困難である。例えば、混合材料の一部が先に蒸着するなどの理由で組成に変化が生じることや、形成される膜の膜質(組成や膜厚等)が所望の状態で得られないといった問題が生じる。また、量産工程においても装置の仕様が複雑になることやメンテナンスの手間が増えるといった不都合も生じる。
このように、本発明の一態様である発光デバイス用組成物をEL層の一部、または発光層に用いることは、発光デバイスのデバイス特性や信頼性を維持しつつ生産性の高い発光デバイスの作製が可能となるため好ましいといえる。
なお、本実施の形態で示す発光デバイスのEL層(103、103a、103b)を構成する各機能層(正孔注入層(111、111a、111b)、正孔輸送層(112、112a、112b)、発光層(113、113a、113b、113c)、電子輸送層(114、114a、114b)、電子注入層(115、115a、115b)や電荷発生層(104、104a、104b))は、上述した材料に限られることはなく、それ以外の材料であっても各層の機能を満たせるものであれば組み合わせて用いることができる。一例としては、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)、中分子化合物(低分子と高分子の中間領域の化合物:分子量400乃至4000)、無機化合物(量子ドット材料等)等を用いることができる。なお、量子ドット材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料などを用いることができる。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができるものとする。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置について説明する。
本発明の一態様である発光デバイスの素子構成を適用することで、アクティブマトリクス型の発光装置やパッシブマトリクス型の発光装置を作製することができる。なお、アクティブマトリクス型の発光装置は、発光デバイスとトランジスタ(FET)とを組み合わせた構成を有する。従って、パッシブマトリクス型の発光装置、アクティブマトリクス型の発光装置は、いずれも本発明の一態様に含まれる。なお、本実施の形態に示す発光装置には、他の実施形態で説明した発光デバイスを適用することが可能である。
本実施の形態では、アクティブマトリクス型の発光装置について図7を用いて説明する。
なお、図7Aは発光装置を示す上面図であり、図7Bは図7Aを鎖線A−A’で切断した断面図である。アクティブマトリクス型の発光装置は、第1の基板301上に設けられた画素部302、駆動回路部(ソース線駆動回路)303と、駆動回路部(ゲート線駆動回路)(304a、304b)を有する。画素部302および駆動回路部(303、304a、304b)は、シール材305によって、第1の基板301と第2の基板306との間に封止される。
また、第1の基板301上には、引き回し配線307が設けられる。引き回し配線307は、外部入力端子であるFPC308と電気的に接続される。なお、FPC308は、駆動回路部(303、304a、304b)に外部からの信号(例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等)や電位を伝達する。また、FPC308にはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。なお、これらFPCやのPWBが取り付けられた状態は、発光装置に含まれる。
次に、図7Bに断面構造を示す。
画素部302は、FET(スイッチング用FET)311、FET(電流制御用FET)312、およびFET312と電気的に接続された第1の電極313を有する複数の画素により形成される。なお、各画素が有するFETの数は、特に限定されることはなく、必要に応じて適宜設けることができる。
FET309、310、311、312は、特に限定されることはなく、例えば、スタガ型や逆スタガ型などのトランジスタを適用することができる。また、トップゲート型やボトムゲート型などのトランジスタ構造であってもよい。
なお、これらのFET309、310、311、312に用いることのできる半導体の結晶性については特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。なお、結晶性を有する半導体を用いることで、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
また、これらの半導体としては、例えば、第14族の元素、化合物半導体、酸化物半導体、有機半導体などを用いることができる。代表的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体、インジウムを含む酸化物半導体などを適用することができる。
駆動回路部303は、FET309とFET310とを有する。なお、FET309とFET310は、単極性(N型またはP型のいずれか一方のみ)のトランジスタを含む回路で形成されても良いし、N型のトランジスタとP型のトランジスタを含むCMOS回路で形成されても良い。また、外部に駆動回路を有する構成としても良い。
第1の電極313の端部は、絶縁物314により覆われている。なお、絶縁物314には、ネガ型の感光性樹脂や、ポジ型の感光性樹脂(アクリル樹脂)などの有機化合物や、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン等の無機化合物を用いることができる。絶縁物314の上端部または下端部には、曲率を有する曲面を有するのが好ましい。これにより、絶縁物314の上層に形成される膜の被覆性を良好なものとすることができる。
第1の電極313上には、EL層315及び第2の電極316が積層形成される。EL層315は、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層等を有する。
なお、本実施の形態で示す発光デバイス317の構成は、他の実施の形態で説明した構成や材料を適用することができる。なお、ここでは図示しないが、第2の電極316は外部入力端子であるFPC308に電気的に接続されている。
また、図7Bに示す断面図では発光デバイス317を1つのみ図示しているが、画素部302において、複数の発光デバイスがマトリクス状に配置されているものとする。画素部302には、3種類(R、G、B)の発光が得られる発光デバイスをそれぞれ選択的に形成し、フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、3種類(R、G、B)の発光が得られる発光デバイスの他に、例えば、ホワイト(W)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)等の発光が得られる発光デバイスを形成してもよい。例えば、3種類(R、G、B)の発光が得られる発光デバイスに上述の数種類の発光が得られる発光デバイスを追加することにより、色純度の向上、消費電力の低減等の効果が得ることができる。また、カラーフィルタと組み合わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。なお、カラーフィルタの種類としては、赤(R)、緑(G)、青(B)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)等を用いることができる。
第1の基板301上のFET(309、310、311、312)や、発光デバイス317は、第2の基板306と第1の基板301とをシール材305により貼り合わせることにより、第1の基板301、第2の基板306、およびシール材305で囲まれた空間318に備えられた構造を有する。なお、空間318には、不活性気体(窒素やアルゴン等)や有機物(シール材305を含む)で充填されていてもよい。
シール材305には、エポキシ樹脂やガラスフリットを用いることができる。なお、シール材305には、できるだけ水分や酸素を透過しない材料を用いることが好ましい。また、第2の基板306は、第1の基板301に用いることができるものを同様に用いることができる。従って、他の実施形態で説明した様々な基板を適宜用いることができるものとする。基板としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiber−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルまたはアクリル樹脂等からなるプラスチック基板を用いることができる。シール材としてガラスフリットを用いる場合には、接着性の観点から第1の基板301及び第2の基板306はガラス基板であることが好ましい。
以上のようにして、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
また、アクティブマトリクス型の発光装置を可撓性基板に形成する場合、可撓性基板上にFETと発光デバイスとを直接形成しても良いが、剥離層を有する別の基板にFETと発光デバイスを形成した後、熱、力、レーザ照射などを与えることによりFETと発光デバイスを剥離層で剥離し、さらに可撓性基板に転載して作製しても良い。なお、剥離層としては、例えば、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層や、ポリイミド等の有機樹脂膜等を用いることができる。また可撓性基板としては、トランジスタを形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロファン基板、アラミドフィルム基板、ポリイミドフィルム基板、布基板(天然繊維(絹、綿、麻)、合成繊維(ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル)若しくは再生繊維(アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル)などを含む)、皮革基板、又はゴム基板などが挙げられる。これらの基板を用いることにより、耐久性や耐熱性に優れ、軽量化および薄型化を図ることができる。
また、アクティブマトリクス型の発光装置が有する発光デバイスの駆動は、発光デバイスをパルス状(例えば、kHz、MHz等の周波数を用いる)に発光させ、表示に用いる構成としても良い。上記有機化合物を用いて形成される発光デバイスは、優れた周波数特性を備えるため、発光デバイスを駆動する時間を短縮し、消費電力を低減することができる。また、駆動時間の短縮に伴い発熱が抑制されるため、発光デバイスの劣化を軽減することも可能である。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光デバイス、本発明の一態様である発光デバイスを有する発光装置を適用して完成させた様々な電子機器や自動車の一例について、説明する。なお、発光装置は、本実施の形態で説明する電子機器において、主に表示部に適用することができる。
図8A乃至図8Eに示す電子機器は、筐体7000、表示部7001、スピーカ7003、LEDランプ7004、操作キー7005(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子7006、センサ7007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン7008、等を有することができる。
図8Aはモバイルコンピュータであり、上述したものの他に、スイッチ7009、赤外線ポート7010、等を有することができる。
図8Bは記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(たとえば、DVD再生装置)であり、上述したものの他に、第2表示部7002、記録媒体読込部7011、等を有することができる。
図8Cはテレビ受像機能付きデジタルカメラであり、上述したものの他に、アンテナ7014、シャッターボタン7015、受像部7016、等を有することができる。
図8Dは携帯情報端末である。携帯情報端末は、表示部7001の3面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報7052、情報7053、情報7054がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末を収納した状態で、携帯情報端末の上方から観察できる位置に表示された情報7053を確認することもできる。使用者は、携帯情報端末をポケットから取り出すことなく表示を確認し、例えば電話を受けるか否かを判断できる。
図8Eは携帯情報端末(スマートフォンを含む)であり、筐体7000に、表示部7001、操作キー7005、等を有することができる。なお、携帯情報端末は、スピーカ9003、接続端子7006、センサ9007等を設けてもよい。また、携帯情報端末は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。ここでは3つのアイコン7050を表示した例を示している。また、破線の矩形で示す情報7051を表示部7001の他の面に表示することもできる。情報7051の一例としては、電子メール、SNS、電話などの着信の通知、電子メールやSNSなどの題名、送信者名、日時、時刻、バッテリーの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報7051が表示されている位置にはアイコン7050などを表示してもよい。
図8Fは、大型のテレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)であり、筐体7000、表示部7001、等を有することができる。また、ここでは、スタンド7018により筐体7000を支持した構成を示している。また、テレビジョン装置の操作は、別体のリモコン操作機7111、等により行うことができる。なお、表示部7001にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部7001に触れることで操作してもよい。リモコン操作機7111は、当該リモコン操作機7111から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機7111が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部7001に表示される画像を操作することができる。
図8A乃至図8Fに示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウエア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。さらに、複数の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、または、複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能、等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体(外部又はカメラに内蔵)に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図8A乃至図8Fに示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。
図8Gは、腕時計型の携帯情報端末であり、例えばスマートウォッチとして用いることができる。この腕時計型の携帯情報端末は、筐体7000、表示部7001、操作用ボタン7022、7023、接続端子7024、バンド7025、マイクロフォン7026、センサ7029、スピーカ7030等を有している。表示部7001は、表示面が湾曲しており、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、この携帯情報端末は、例えば無線通信可能なヘッドセットとの相互通信によりハンズフリーでの通話が可能である。なお、接続端子7024により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うことや、充電を行うこともできる。充電動作は無線給電により行うこともできる。
ベゼル部分を兼ねる筐体7000に搭載された表示部7001は、非矩形状の表示領域を有している。表示部7001は、時刻を表すアイコン7027、その他のアイコン7028等を表示することができる。また、表示部7001は、タッチセンサ(入力装置)を搭載したタッチパネル(入出力装置)であってもよい。
なお、図8Gに示すスマートウォッチは、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウエア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。
また、筐体7000の内部に、スピーカ、センサ(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン等を有することができる。
なお、本発明の一態様である発光装置は、本実施の形態に示す電子機器の各表示部に用いることができ、長寿命な電子機器を実現できる。
また、発光装置を適用した電子機器として、図9A乃至図9Cに示すような折りたたみ可能な携帯情報端末が挙げられる。図9Aには、展開した状態の携帯情報端末9310を示す。また、図9Bには、展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末9310を示す。さらに、図9Cには、折りたたんだ状態の携帯情報端末9310を示す。携帯情報端末9310は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。
表示部9311はヒンジ9313によって連結された3つの筐体9315に支持されている。なお、表示部9311は、タッチセンサ(入力装置)を搭載したタッチパネル(入出力装置)であってもよい。また、表示部9311は、ヒンジ9313を介して2つの筐体9315間を屈曲させることにより、携帯情報端末9310を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。なお、本発明の一態様の発光装置は、表示部9311に用いることができる。また、長寿命な電子機器を実現できる。表示部9311における表示領域9312は折りたたんだ状態の携帯情報端末9310の側面に位置する表示領域である。表示領域9312には、情報アイコンや使用頻度の高いアプリやプログラムのショートカットなどを表示させることができ、情報の確認やアプリなどの起動をスムーズに行うことができる。
また、発光装置を適用した自動車について、図10A、図10Bに示す。すなわち、発光装置を、自動車と一体にして設けることができる。具体的には、図10Aに示す自動車の外側のライト5101(車体後部も含む)、タイヤのホイール5102、ドア5103の一部または全体などに適用することができる。また、図10Bに示す自動車の内側の表示部5104、ハンドル5105、シフトレバー5106、座席シート5107、インナーリアビューミラー5108、フロントガラス5109等に適用することができる。その他のガラス窓の一部に適用してもよい。
以上のようにして、本発明の一態様である発光装置を適用した電子機器や自動車を得ることができる。なお、その場合には、長寿命な電子機器を実現できる。また、適用できる電子機器や自動車は、本実施の形態に示したものに限らず、あらゆる分野において適用することが可能である。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置、またはその一部である発光デバイスを適用して作製される照明装置やその応用例について示す。なお、照明装置の構成については、図11を用いて説明する。
図11A、図11Bは、照明装置の断面図の一例を示す。なお、図11Aは基板側に光を取り出すボトムエミッション型の照明装置であり、図11Bは、封止基板側に光を取り出すトップエミッション型の照明装置である。
図11Aに示す照明装置4000は、基板4001上に発光デバイス4002を有する。また、基板4001の外側に凹凸を有する基板4003を有する。発光デバイス4002は、第1の電極4004と、EL層4005と、第2の電極4006を有する。
第1の電極4004は、電極4007と電気的に接続され、第2の電極4006は電極4008と電気的に接続される。また、第1の電極4004と電気的に接続される補助配線4009を設けてもよい。なお、補助配線4009上には、絶縁層4010が形成されている。
また、基板4001と封止基板4011は、シール材4012で接着されている。また、封止基板4011と発光デバイス4002の間には、乾燥剤4013が設けられていることが好ましい。なお、基板4003は、図11Aのような凹凸を有するため、発光デバイス4002で生じた光の取り出し効率を向上させることができる。
図11Bの照明装置4200は、基板4201上に発光デバイス4202を有する。発光デバイス4202は第1の電極4204と、EL層4205と、第2の電極4206とを有する。
第1の電極4204は、電極4207と電気的に接続され、第2の電極4206は電極4208と電気的に接続される。また第2の電極4206と電気的に接続される補助配線4209を設けてもよい。また、補助配線4209の下部に、絶縁層4210を設けてもよい。
基板4201と凹凸のある封止基板4211は、シール材4212で接着されている。また、封止基板4211と発光デバイス4202の間にバリア膜4213および平坦化膜4214を設けてもよい。なお、封止基板4211は、図11Bのような凹凸を有するため、発光デバイス4202で生じた光の取り出し効率を向上させることができる。
また、これらの照明装置の応用例としては、室内の照明用であるシーリングライトが挙げられる。シーリングライトには、天井直付型や天井埋め込み型等がある。なお、このような照明装置は、発光装置を筐体やカバーと組み合わせることにより構成される。
その他にも床面に灯りを照射し、足元の安全性を高めることができる足元灯などへの応用も可能である。足元灯は、例えば、寝室や階段や通路などに使用するのが有効である。その場合、部屋の広さや構造に応じて適宜サイズや形状を変えることができる。また、発光装置と支持台とを組み合わせて構成される据え置き型の照明装置とすることも可能である。
また、シート状の照明装置(シート状照明)として応用することも可能である。シート状照明は、壁面に張り付けて使用するため、場所を取らず幅広い用途に用いることができる。なお、大面積化も容易である。なお、曲面を有する壁面や筐体に用いることもできる。
なお、上記以外にも室内に備えられた家具の一部に本発明の一態様である発光装置、またはその一部である発光デバイスを適用し、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。以上のように、本発明の一態様である、発光装置を適用した様々な照明装置が得られる。
また、本発明の一態様である発光装置、またはその一部である発光デバイスを適用して作製される応用例として、顔認証センサ用の光源、指紋認証用の光源、暗所における人感センサ用の光源、人体の静脈センサ用の光源、生体の飽和血中酸素濃度を測定するセンサ用の光源、酸素化ヘモグロビンの濃度を測定するセンサ用の光源等が挙げられる。その他にも本発明の一態様である発光装置、またはその一部である発光デバイスの特徴を生かした応用例は、本発明の一態様に含まれるものとする。
また、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
本実施例では、本発明の一態様である発光デバイスを作製し、得られた素子特性について示す。なお、本実施例で作製する発光デバイス1は、発光スペクトルの最大ピーク波長を800nm付近に有する発光が得られるように調整されたマイクロキャビティ構造を有する発光デバイスであり、発光デバイス2は、発光スペクトルの最大ピーク波長を855nm付近に有する発光が得られるように調整されたマイクロキャビティ構造を有する発光デバイスである。
以下に、上記の発光デバイスについての具体的な素子構造およびその作製方法を説明する。なお、本実施例で説明する発光デバイスの素子構造を図12に示し、具体的な構成について表2に示す。また、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
≪発光デバイスの作製≫
<発光デバイス1および発光デバイス2の作製>
本実施例で示す発光デバイスは、図12に示すように基板900上に形成された第1の電極901上に正孔注入層911、正孔輸送層912、発光層913、電子輸送層914、電子注入層915が順次積層され、電子注入層915上に第2の電極903が積層された構造を有する。
まず、基板900上に第1の電極901を形成した。電極面積は、4mm(2mm×2mm)とした。また、基板900には、ガラス基板を用いた。また、第1の電極901は、反射電極として、銀(Ag)とパラジウム(Pd)と銅(Cu)の合金膜(Ag−Pd−Cu(APC)膜)をスパッタリング法により、100nmの膜厚で成膜した後、透明電極として酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法により、10nmの膜厚で成膜して形成した。
ここで、前処理として、基板の表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。その後、1×10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、第1の電極901上に正孔注入層911を形成した。正孔注入層911は、真空蒸着装置内を1×10−4Paに減圧した後、1,3,5−トリ(ジベンゾチオフェン−4−イル)ベンゼン(略称:DBT3P−II)と酸化モリブデンとを、DBT3P−II:酸化モリブデン=2:1(質量比)とし、発光デバイス1の場合は膜厚が25nmとなるように、発光デバイス2の場合は膜厚が30nmとなるように、それぞれ共蒸着して形成した。
次に、正孔注入層911上に正孔輸送層912を形成した。正孔輸送層912は、N−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミン(略称:PCBBiF)を用い、膜厚が20nmになるように蒸着して形成した。
次に、正孔輸送層912上に発光層913を形成した。
発光層913は、2−[3’−(ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTBPDBq−II)およびPCBBiFに加えて、ゲスト材料(燐光発光材料)として、ビス{4,6−ジメチル−2−[3−(3,5−ジメチルフェニル)−2−ベンゾ[g]キノキサリニル−κN]フェニル−κC}(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmdpbq)(dpm)])を用い、重量比が2mDBTBPDBq−II:PCBBiF:[Ir(dmdpbq)(dpm)]=0.7:0.3:0.1となるように共蒸着した。なお、膜厚は、40nmとした。
次に、発光層913上に電子輸送層914を形成した。
電子輸送層914は、電子輸送性材料である2mDBTBPDBq−IIの膜厚が20nmとなるように蒸着して形成した後、電子輸送性材料である2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBPhen)を用い、発光デバイス1の場合は膜厚が75nm、発光デバイス2の場合は膜厚が85nmとなるようにそれぞれ蒸着して形成した。
次に、電子輸送層914上に電子注入層915を形成した。なお、電子注入層915は、フッ化リチウム(LiF)を用い、膜厚が1nmになるように蒸着して形成した。
次に、電子注入層915上に第2の電極903を形成した。第2の電極903は、銀(Ag)とマグネシウム(Mg)との体積比が1:0.1、膜厚が30nmとなるように蒸着して形成した。なお、本実施例において、第2の電極903は、陰極として機能し、また、光を反射する機能と光を透過する機能とを有する半透過半反射電極である。また、本実施例で示した発光デバイスは第2の電極903から光を取り出すトップエミッション型の発光デバイスである。さらに、第2の電極903上には、有機キャップ層904が形成され、取出し効率を向上させている。なお、有機キャップ層904は、屈折率が1.7以上の材料を用いることが好ましく、ここではDBT3P−IIを100nm蒸着して形成した。
以上の工程により、基板900上に一対の電極間にEL層を挟んでなる発光デバイスを形成した。なお、上記工程で説明した正孔注入層911、正孔輸送層912、発光層913、電子輸送層914、電子注入層915は、本発明の一態様におけるEL層を構成する機能層である。また、上述した作製方法における蒸着工程では、全て抵抗加熱法による蒸着法を用いた。
また、上記に示すように作製した発光デバイスは、別の基板(図示せず)により封止される。なお、別の基板(図示せず)を用いた封止の際は、窒素雰囲気のグローブボックス内において、紫外光により固化するシール剤を塗布した別の基板(図示せず)を基板900上に固定し、基板900上に形成された発光デバイスの周囲にシール剤が付着するよう基板同士を接着させた。封止時には365nmの紫外光を6J/cm照射しシール剤を固化し、80℃にて1時間熱処理することによりシール剤を安定化させた。
≪発光デバイスの動作特性≫
作製した各発光デバイスの動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。また、各発光デバイスの電流密度−放射発散度特性を図13、電圧−電流密度特性を図14、電流密度−外部量子効率特性を図15、電圧−放射発散度特性を図16にそれぞれ示す。また、以下の表3に電流密度が10mA/cm付近における各発光デバイスの主な初期特性値を示す。なお、放射発散度、放射束、外部量子効率は、デバイスの配光特性がランバーシアン型と仮定し、放射輝度を用いて算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
また、各発光デバイスに10mA/cmの電流密度で電流を流した際のEL発光スペクトルを、図17に示す。発光スペクトルの測定には、近赤外分光放射計(SR−NIR トプコン社製)を用いた。図17において、各発光デバイスは、発光層913に含まれる発光ピーク波長が800nm付近である有機金属錯体、[Ir(dmdpbq)(dpm)]の発光に由来するが、各発光デバイスはそれぞれ光学調整された構造を有するため、発光デバイス1は、800nm付近に、発光デバイス2は、855nm付近にそれぞれ発光ピークを有し、各発光デバイスはマイクロキャビティ効果によって狭線化されたEL発光スペクトルを呈している。なお、有機金属錯体、[Ir(dmdpbq)(dpm)]の発光スペクトルを図18に示す。発光スペクトルの測定には、絶対PL量子収率測定装置((株)浜松ホトニクス製 C11347−01)を用い、窒素雰囲気下でジクロロメタン脱酸素溶液(0.010mmol/L)を石英セルに入れ、密栓し、室温で測定を行った。
また、図14及び図16より、各発光デバイスは低い電圧で駆動していることが分かる。また、図15より、各発光デバイスは高い効率で発光を示していることがわかる。
発光デバイス1は、強いピーク強度を示す発光を呈しており、特に高い発光効率を示している。このように本発明の一態様により、強いピーク強度を有し、高い発光効率を示す発光デバイスを得ることができる。また、発光デバイス2は、発光層913に含まれる有機金属錯体[Ir(dmdpbq)(dpm)]が示す発光ピーク波長よりピーク波長が長波長なEL発光スペクトルを呈している。このように本発明の一態様により発光物質の発光ピーク波長よりも長波長なピーク波長の発光ELスペクトルを呈する発光デバイスを得ることができる。
また、各発光デバイスに2.5mA/cmの電流密度で電流を流した際のEL発光スペクトルの視野角依存性を図19に示す。EL発光スペクトルの測定には、PMA−12(浜松ホトニクス社製)を用いた。
図19において、発光デバイス1は正面(0°)からの測定で最も強い発光ピーク強度を示し、正面(0°)から側面(90°)の方向へ角度が広がると、発光ピーク強度が弱くなる傾向があることが確認された。一方、発光デバイス2は、正面(0°)からよりも側面方向へ40°の角度からの測定において発光ピーク強度が最大となる傾向があることが確認された。
また、図19に示すEL発光スペクトルから、ランバーシアンに対するフォトン数の比を算出したところ、発光デバイス1では39.3%、発光デバイス2では108.4%となった。このフォトン数の比と表3に示すランバーシアン型で仮定した外部量子効率とを掛け合わせることにより、視野角を考慮した正確な外部量子効率の値として、発光デバイス1では3.9%、発光デバイス2では6.1%が得られた。従って、ランバーシアン仮定での外部量子効率と視野角を考慮した外部量子効率の関係から、正面での発光強度は発光デバイス1が強く、全光束での発光強度は発光デバイス2が強いことがわかる。
また、有機キャップ層904に用いたDBT3P−IIの屈折率をJ.A.Woolam社製回転補償子型多入射角高速分光エリプソメーター(M−2000U)にて室温で測定した。その結果、DBT3P−IIの633nmの波長における常光屈折率(Ordinary)は1.80であり、異常光屈折率(extraordinary)は1.73であった。
また、上記発光デバイス1および2の信頼性試験を行った。測定結果を図20に示す。図20において、縦軸は初期発光強度を100%とした時の規格化強度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。なお、信頼性試験は、電流密度を75mA/cmに設定し、発光デバイスを駆動させて行った。
信頼性試験の結果より、発光デバイス1および2は、いずれも高い信頼性を示すことが分かった。これは、近赤外領域に発光を示し、励起状態が安定な、有機金属錯体、[Ir(dmdpbq)(dpm)]を発光デバイスの発光層に用いた効果による。
(参考合成例1)
本参考合成例では、実施例1で用いた有機金属錯体、ビス{4,6−ジメチル−2−[3−(3,5−ジメチルフェニル)−2−ベンゾ[g]キノキサリニル−κN]フェニル−κC}(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmdpbq)(dpm)])の合成方法について説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
<ステップ1;2,3−ビス−(3,5−ジメチルフェニル)−2−ベンゾ[g]キノキサリン(略称:Hdmdpbq)の合成>
まず、Hdmdpbqを合成した。3,3’,5,5’−テトラメチルベンジル3.20g、2,3−ジアミノナフタレン1.97g、エタノール60mLを、還流管を付けた三口フラスコに入れ、内部を窒素置換した後、90℃で7時間半撹拌した。所定時間経過後、溶媒を留去した。その後、トルエ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で精製し、目的物を得た(黄色固体、収量3.73g、収率79%)。ステップ1の合成スキームを(a−1)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
ステップ1で得られた黄色固体の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。この結果から、Hdmdpbqが得られたことがわかった。
得られた物質のH NMRデータを以下に示す。H−NMR.δ(CDCl):2.28(s,12H),7.01(s,2H),7.16(s,4H),7.56−7.58(m,2H),8.11−8.13(m,2H),8.74(s,2H).
<ステップ2;ジ−μ−クロロ−テトラキス{4,6−ジメチル−2−[3−(3,5−ジメチルフェニル)−2−ベンゾ[g]キノキサリニル−κN]フェニル−κC}ジイリジウム(III)(略称:[Ir(dmdpbq)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール15mL、水5mL、ステップ1で得たHdmdpbq1.81g、及び、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(フルヤ金属社製)0.66gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を2時間照射し、反応させた。所定時間経過後、得られた残渣をメタノールで吸引ろ過、洗浄し、目的物を得た(黒色固体、収量1.76g、収率81%)。ステップ2の合成スキームを(a−2)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
<ステップ3;[Ir(dmdpbq)(dpm)]の合成>
次に、2−エトキシエタノール20mL、ステップ2で得た[Ir(dmdpbq)Cl]1.75g、ジピバロイルメタン(略称:Hdpm)0.50g、及び、炭酸ナトリウム0.95gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を3時間照射した。
得られた残渣を、メタノールで吸引ろ過した後、水、メタノールで洗浄した。得られた固体を、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した後、ジクロロメタンとメタノールの混合溶媒にて再結晶することにより、目的物を得た(暗緑色固体、収量0.42g、収率21%)。得られた暗緑色固体0.41gを、トレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製条件は、圧力2.7Pa、アルゴンガスを流量10.5mL/minで流しながら、300℃で暗緑色固体を加熱した。昇華精製後、暗緑色固体を収率78%で得た。ステップ3の合成スキームを(a−3)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
ステップ3で得られた暗緑色固体の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。この結果から、[Ir(dmdpbq)(dpm)]が得られたことがわかった。
得られた物質のH NMRデータを以下に示す。
 H−NMR.δ(CDCl):0.75(s,18H),0.97(s,6H),2.01(s,6H),2.52(s,12H),4.86(s,1H),6.39(s,2H),7.15(s,2H),7.31(s,2H),7.44−7.51(m,4H),7.80(d,2H),7.86(s,4H),8.04(d,2H),8.42(s,2H),8.58(s,2H).
101:第1の電極、102:第2の電極、103:EL層、103a、103b:EL層、104:電荷発生層、105:有機キャップ層、111、111a、111b:正孔注入層、112、112a、112b:正孔輸送層、113、113a、113b:発光層、114、114a、114b:電子輸送層、115、115a、115b:電子注入層、200R、200G、200B:光学距離、201:第1の基板、202:トランジスタ(FET)、203R、203G、203B、203W:発光デバイス、204:EL層、205:第2の基板、206R、206G、206B:カラーフィルタ、206R’、206G’、206B’:カラーフィルタ、207:第1の電極、208:第2の電極、209:黒色層(ブラックマトリックス)、210R、210G:導電層、301:第1の基板、302:画素部、303:駆動回路部(ソース線駆動回路)、304a、304b:駆動回路部(ゲート線駆動回路)、305:シール材、306:第2の基板、307:引き回し配線、308:FPC、309:FET、310:FET、311:FET、312:FET、313:第1の電極、314:絶縁物、315:EL層、316:第2の電極、317:発光デバイス、318:空間、900:基板、901:第1の電極、902:EL層、903:第2の電極、904:有機キャップ層、911:正孔注入層、912:正孔輸送層、913:発光層、914:電子輸送層、915:電子注入層、4000:照明装置、4001:基板、4002:発光デバイス、4003:基板、4004:第1の電極、4005:EL層、4006:第2の電極、4007:電極、4008:電極、4009:補助配線、4010:絶縁層、4011:封止基板、4012:シール材、4013:乾燥剤、4200:照明装置、4201:基板、4202:発光デバイス、4204:第1の電極、4205:EL層、4206:第2の電極、4207:電極、4208:電極、4209:補助配線、4210:絶縁層、4211:封止基板、4212:シール材、4213:バリア膜、4214:平坦化膜、、5101:ライト、5102:ホイール、5103:ドア、5104:表示部、5105:ハンドル、5106:シフトレバー、5107:座席シート、5108:インナーリアビューミラー、5109:フロントガラス、7000:筐体、7001:表示部、7002:第2表示部、7003:スピーカ、7004:LEDランプ、7005:操作キー、7006:接続端子、7007:センサ、7008:マイクロフォン、7009:スイッチ、7010:赤外線ポート、7011:記録媒体読込部、7014:アンテナ、7015:シャッターボタン、7016:受像部、7018:スタンド、7022、7023:操作用ボタン、7024:接続端子、7025:バンド、7026:マイクロフォン、7029:センサ、7030:スピーカ、7052、7053、7054:情報、9310:携帯情報端末、9311:表示部、9312:表示領域、9313:ヒンジ、9315:筐体

Claims (13)

  1.  第1の電極と第2の電極との間にEL層を有し、
     前記第1の電極は反射電極であり、前記第2の電極は半透過半反射電極であり、
     前記EL層は、750nm以上1000nm以下の波長範囲に発光ピークを有する光を呈し、
     前記第1の電極および前記第2の電極の一方、または両方は、500nmの波長の光よりも850nmの波長の光に対して高い反射率を示す発光デバイス。
  2.  第1の電極と第2の電極との間にEL層を有し、
     前記第1の電極は反射電極であり、前記第2の電極は半透過半反射電極であり、
     前記EL層は、750nm以上1000nm以下の波長範囲に発光ピークを有する光を呈し、
     前記第1の電極および前記第2の電極の一方、または両方は、500nmの波長の光よりも850nmの波長の光に対して高い反射率を示し、
     前記第2の電極は20nm以上60nm以下の膜厚を有する発光デバイス。
  3.  請求項1または請求項2において、
     前記第2の電極に接して前記第2の電極を前記EL層とで挟持する有機層を有し、
     前記有機層は、1.7以上の屈折率を有する発光デバイス。
  4.  請求項3において、
     前記有機層の膜厚は、80nm以上160nm以下である発光デバイス。
  5.  第1の電極と第2の電極との間にEL層を有し、
     前記第1の電極は反射電極であり、前記第2の電極は半透過半反射電極であり、
     前記EL層は、750nm以上1000nm以下の波長範囲に発光ピークを有する発光物質を有し、
     前記EL層が呈する光は、前記発光物質の発光ピークよりも長波長である発光デバイス。
  6.  請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
     前記第1の電極または前記第2の電極の少なくとも一方は、金(Au)、銀(Ag)、または銅(Cu)の少なくとも一を有する発光デバイス。
  7.  請求項1乃至請求項6のいずれか一において、
     前記第1の電極は、850nmの波長の光に対して90%以上の反射率を示す発光デバイス。
  8.  請求項1乃至請求項7のいずれか一において、
     前記第2の電極は、850nmの波長の光に対して90%以上の反射率を示す発光デバイス。
  9.  請求項5乃至請求項8のいずれか一において、
     前記発光物質は、燐光発光物質である発光デバイス。
  10.  請求項5乃至請求項9のいずれか一において、
     前記発光物質は、一般式(G1)で表される有機金属錯体である発光デバイス。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     (式中、R~R11は、それぞれ独立に、水素または炭素数1以上6以下のアルキル基を表し、R~Rのうち少なくとも2つは、炭素数1以上6以下のアルキル基を表し、R~Rのうち少なくとも2つは、炭素数1以上6以下のアルキル基を表し、Xは、置換または無置換のベンゼン環またはナフタレン環を表し、nは2または3であり、Lはモノアニオン性の配位子を表す。)
  11.  請求項1乃至請求項10のいずれか一に記載の発光デバイスと、
     FPCと、
     を有する発光装置。
  12.  請求項11に記載の発光装置と、
     マイク、カメラ、操作用ボタン、外部接続部、または、スピーカの少なくとも一と、
     を有する電子機器。
  13.  請求項1乃至請求項10のいずれか一に記載の発光デバイスと、
     筐体、またはカバーの少なくとも一と、
     を有する照明装置。
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