WO2020229908A1 - 発光デバイス、発光装置、発光モジュール、電子機器、及び照明装置 - Google Patents

発光デバイス、発光装置、発光モジュール、電子機器、及び照明装置 Download PDF

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WO2020229908A1
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emitting device
layer
metal
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渡部剛吉
植田藍莉
大澤信晴
瀬尾哲史
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株式会社半導体エネルギー研究所
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    • H10K85/6576Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a light emitting device, a light emitting device, a light emitting module, an electronic device, and a lighting device.
  • One aspect of the present invention is not limited to the above technical fields.
  • the technical fields of one aspect of the present invention include semiconductor devices, display devices, light emitting devices, power storage devices, storage devices, electronic devices, lighting devices, input devices (for example, touch sensors), input / output devices (for example, touch panels, etc.). ), Their driving method, or their manufacturing method can be given as an example.
  • organic EL devices also referred to as organic EL devices and organic EL elements
  • EL Electro Luminescence
  • the basic configuration of an organic EL device is such that a layer containing a luminescent organic compound (hereinafter, also referred to as a light emitting layer) is sandwiched between a pair of electrodes. By applying a voltage to this organic EL device, light emission from a luminescent organic compound can be obtained.
  • Examples of the luminescent organic compound include a compound capable of converting a triplet excited state into luminescence (also referred to as a phosphorescent compound or a phosphorescent material).
  • Patent Document 1 discloses an organometallic complex having iridium or the like as a central metal as a phosphorescent material.
  • image sensors are used in various applications such as personal authentication, defect analysis, medical diagnosis, and security-related applications.
  • the wavelength of the light source used for the image sensor is properly used according to the application.
  • light having various wavelengths such as visible light, short wavelength light such as X-ray, and long wavelength light such as near infrared light is used.
  • light emitting devices are also being studied for application as light sources for image sensors as described above.
  • One of the problems in one aspect of the present invention is to improve the reliability of a light emitting device that emits near-infrared light.
  • One of the problems in one aspect of the present invention is to extend the life of a light emitting device that emits near-infrared light.
  • One of the problems in one aspect of the present invention is to increase the luminous efficiency of a light emitting device that emits near infrared light.
  • the light emitting device of one aspect of the present invention has a hole injection layer, a light emitting layer, and an electron transporting layer in this order between a pair of electrodes.
  • the hole injection layer has a first compound and a second compound.
  • the first compound has electron acceptability for the second compound.
  • the highest occupied orbital level (HOMO level) of the second compound is -5.7 eV or more and -5.4 eV or less.
  • the light emitting layer has a luminescent organic compound.
  • the maximum peak wavelength of light emitted by a luminescent organic compound is 760 nm or more and 900 nm or less.
  • the electron transport layer has a third compound and a substance containing a metal.
  • the third compound is an electron transporting material.
  • Substances containing metals are metals, metal salts, metal oxides, or organometallic salts.
  • the HOMO level of the third compound is preferably ⁇ 6.0 eV or higher.
  • the electron transport layer preferably has a first region and a second region.
  • the first region is preferably located closer to the light emitting layer than the second region. It is preferable that the first region and the second region have different concentrations of substances containing metals.
  • the first region preferably has a higher concentration of a substance containing a metal than the second region. At this time, the second region does not have to contain a substance containing a metal.
  • the second region preferably has a higher concentration of the substance containing a metal than the first region. At this time, the first region does not have to contain a substance containing a metal.
  • the light emitting layer preferably further contains a fourth compound and a fifth compound.
  • the fourth compound and the fifth compound are preferably a combination that forms an excitation complex.
  • the fourth compound is preferably a hole transporting material.
  • the fifth compound is preferably an electron transporting material.
  • the light emitting device of one aspect of the present invention preferably further has a hole transport layer.
  • the hole transport layer is preferably located between the hole injection layer and the light emitting layer.
  • the hole transport layer preferably has a sixth compound.
  • the HOMO level of the sixth compound is preferably a value equal to or lower than the HOMO level of the second compound.
  • the difference between the HOMO level of the sixth compound and the HOMO level of the second compound is preferably within 0.2 eV.
  • the second compound and the sixth compound preferably have at least one of a carbazole skeleton, a dibenzofuran skeleton, a dibenzothiophene skeleton, and an anthracene skeleton, respectively.
  • the second compound and the sixth compound are preferably the same compound.
  • the substance containing a metal is preferably a metal complex having an alkali metal or an alkaline earth metal.
  • the metal-containing substance is preferably a metal complex having a ligand having nitrogen and oxygen and an alkali metal or an alkaline earth metal.
  • the metal-containing substance is preferably a metal complex having a ligand containing an 8-quinolinolat structure and a monovalent metal ion.
  • the metal-containing substance is preferably a lithium complex having a ligand containing an 8-quinolinolat structure.
  • the luminescent organic compound is preferably an organometallic complex having a metal-carbon bond.
  • the organometallic complex preferably has a condensed heteroaromatic ring having 2 or more and 5 or less rings.
  • the fused complex aromatic ring is preferably coordinated to a metal.
  • the luminescent organic compound is preferably a cyclometal complex.
  • the luminescent organic compound is preferably an orthometal complex.
  • the luminescent organic compound is preferably an iridium complex.
  • the maximum peak wavelength of light emitted by a luminescent organic compound is preferably 780 nm or more and 880 nm or less.
  • One aspect of the present invention is a light emitting device having a light emitting device having any of the above configurations and one or both of a transistor and a substrate.
  • One aspect of the present invention is a module having the above light emitting device and attached with a connector such as a flexible printed circuit board (hereinafter referred to as FPC) or TCP (Tape Carrier Package), or a COG (Chip).
  • a connector such as a flexible printed circuit board (hereinafter referred to as FPC) or TCP (Tape Carrier Package), or a COG (Chip).
  • FPC flexible printed circuit board
  • TCP Tape Carrier Package
  • COG Chip
  • It is a light emitting module such as a light emitting module in which an integrated circuit (IC) is mounted by an On Glass method or a COF (Chip On Film) method.
  • the light emitting module of one aspect of the present invention may have only one of the connector and the IC, or may have both.
  • One aspect of the present invention is an electronic device having the above-mentioned light emitting module and at least one of an antenna, a battery, a housing, a camera, a speaker, a microphone, and an operation button.
  • One aspect of the present invention is a lighting device having the above-mentioned light emitting device and at least one of a housing, a cover, and a support base.
  • the reliability of a light emitting device that emits near infrared light can be enhanced.
  • the life of a light emitting device that emits near-infrared light can be extended.
  • the luminous efficiency of a light emitting device that emits near infrared light can be increased.
  • FIG. 1A to 1E are cross-sectional views showing an example of a light emitting device.
  • 2A to 2C are conceptual diagrams illustrating a light emitting model of the light emitting device.
  • 3A to 3D are diagrams illustrating the concentration of a substance containing a metal in the electron transport layer.
  • FIG. 4A is a top view showing an example of the light emitting device.
  • 4B and 4C are cross-sectional views showing an example of a light emitting device.
  • FIG. 5A is a top view showing an example of the light emitting device.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view showing an example of a light emitting device.
  • 6A to 6E are diagrams showing an example of an electronic device.
  • FIG. 7 is a diagram showing a light emitting device of an embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing the current density-radiant exitance characteristic of the device 1.
  • FIG. 9 is a diagram showing the voltage-current density characteristics of the device 1.
  • FIG. 10 is a diagram showing the current density-radiant flux characteristic of the device 1.
  • FIG. 11 is a diagram showing the voltage-radiant exitance characteristic of the device 1.
  • FIG. 12 is a diagram showing the current density-external quantum efficiency characteristics of the device 1.
  • FIG. 13 is a diagram showing an emission spectrum of the device 1.
  • 14A and 14B are diagrams showing the results of the reliability test of the device 1.
  • FIG. 15 is a diagram showing the structure of an electron-only device.
  • FIG. 16 is a diagram showing the current density-voltage characteristics of the electron-only device.
  • FIG. 17 is a diagram showing the frequency characteristics of the calculated capacitance C of ZADN: Liq (1: 1) at a DC voltage of 7.0 V.
  • FIG. 18 is a diagram showing a frequency characteristic of ⁇ B of ZADN: Liq (1: 1) at a DC voltage of 7.0 V.
  • FIG. 19 is a diagram showing electric field strength-dependent characteristics of electron mobility in each organic compound.
  • membrane and the word “layer” can be interchanged with each other in some cases or depending on the situation.
  • conductive layer can be changed to the term “conductive layer”.
  • insulating film can be changed to the term “insulating layer”.
  • the light emitting device of one aspect of the present invention has a hole injection layer, a light emitting layer, and an electron transporting layer in this order between a pair of electrodes (anode and cathode).
  • the hole injection layer has a first compound and a second compound.
  • the first compound has electron acceptability for the second compound.
  • the HOMO level of the second compound is -5.7 eV or more and -5.4 eV or less.
  • the electron transport layer has a third compound and a substance containing a metal.
  • the third compound is a material having high electron transportability (also referred to as an electron transportable material).
  • Substances containing metals are metals, metal salts, metal oxides, or organometallic salts.
  • the light emitting device has a configuration in which holes are easily injected into the light emitting layer and electrons are not easily injected.
  • By easily injecting holes from the anode side and suppressing the amount of electrons injected from the cathode side into the light emitting layer it is possible to prevent the light emitting layer from becoming in a state of excess electrons.
  • the brightness increases, and the initial deterioration can be offset by the increase in brightness.
  • the light emitting device of one aspect of the present invention has a light emitting organic compound in the light emitting layer.
  • the maximum peak wavelength of light emitted by a luminescent organic compound (which can be said to be the wavelength having the highest peak intensity) is 760 nm or more and 900 nm or less, preferably 780 nm or more, and preferably 880 nm or less.
  • the light emitting device of one aspect of the present invention can be formed in a film shape and can easily increase the area, it can be used as a surface light source that emits near infrared light.
  • Luminous organic compounds are preferable because when they emit phosphorescence, the luminous efficiency in the light emitting device can be increased.
  • the luminescent organic compound is preferably an organometallic complex having a metal-carbon bond.
  • the luminescent organic compound is more preferably a cyclometal complex.
  • the luminescent organic compound is preferably an orthometal complex. Since these organic compounds easily emit phosphorescence, the luminous efficiency in the light emitting device can be improved. Therefore, the light emitting device of one aspect of the present invention is preferably a phosphorescent device that emits phosphorescence.
  • an organometallic complex having a metal-carbon bond is suitable as a luminescent organic compound because it has high luminescence efficiency and high chemical stability as compared with a porphyrin-based compound or the like.
  • a large valley occurs in the absorption spectrum of the luminescent organic compound (a portion having low intensity occurs).
  • the energy transfer from the host material to the guest material may not be performed smoothly, and the energy transfer efficiency may decrease.
  • the absorption band derived from the triple term MLCT Metal to Ligand Charge Transfer
  • the absorption band derived from the single term MLCT transition and the triple term ⁇ - ⁇ * Since many absorption bands such as absorption bands derived from transitions overlap, large valleys are unlikely to occur in the absorption spectrum. Therefore, the range of excitation energy values of the material that can be used as the host material can be widened, and the range of selection of the host material can be widened.
  • the luminescent organic compound is preferably an iridium complex.
  • the luminescent organic compound is preferably a cyclometal complex using iridium as the central metal. Since the iridium complex has higher chemical stability than the platinum complex and the like, the reliability of the light emitting device can be improved by using the iridium complex as the luminescent organic compound. From the viewpoint of such stability, an iridium cyclometal complex is preferable, and an iridium orthometal complex is more preferable.
  • the ligand in the organometallic complex preferably has a structure in which condensed heteroaromatic rings having 2 to 5 rings are coordinated to the metal.
  • the condensed complex aromatic ring is preferably 3 or more rings.
  • the condensed complex aromatic ring is preferably 4 rings or less. The more rings the fused heteroaromatic ring has, the lower the LUMO level (minimum empty orbital level) can be, and the longer the emission wavelength of the organometallic complex can be. Further, the smaller the number of fused complex aromatic rings, the higher the sublimation property.
  • the LUMO level of the ligand is appropriately lowered, and while maintaining high sublimation property, the organic derived from the (triplet) MLCT transition.
  • the emission wavelength of the metal complex can be extended to near infrared.
  • the light emitting layer preferably further contains a fourth compound and a fifth compound.
  • the fourth compound and the fifth compound are preferably a combination that forms an excitation complex.
  • one is preferably a hole-transporting material and the other is preferably an electron-transporting material. With such a configuration, the luminous efficiency of the light emitting device can be improved.
  • ⁇ Basic structure of light emitting device ⁇ 1A to 1E show an example of a light emitting device having an EL layer between a pair of electrodes.
  • the light emitting device shown in FIG. 1A has a structure (single structure) in which the EL layer 103 is sandwiched between the first electrode 101 and the second electrode 102.
  • the EL layer 103 has at least a light emitting layer.
  • the light emitting device may have a plurality of EL layers between the pair of electrodes.
  • FIG. 1B shows a light emitting device having a tandem structure having two EL layers (EL layer 103a and EL layer 103b) between a pair of electrodes and a charge generating layer 104 between the two EL layers.
  • the light emitting device having a tandem structure can be driven at a low voltage and can reduce power consumption.
  • the charge generation layer 104 injects electrons into one of the EL layer 103a and the EL layer 103b and creates holes in the other. Has the function of injecting. Therefore, in FIG. 1B, when a voltage is applied to the first electrode 101 so that the potential is higher than that of the second electrode 102, electrons are injected from the charge generation layer 104 into the EL layer 103a, and holes are injected into the EL layer 103b. Is injected.
  • the charge generation layer 104 transmits near-infrared light from the viewpoint of light extraction efficiency (specifically, the transmittance of the charge generation layer 104 for near-infrared light is 40% or more). Is preferable. Further, the charge generation layer 104 functions even if the conductivity is lower than that of the first electrode 101 and the second electrode 102.
  • 1C to 1E show an example of the laminated structure of the EL layer 103, respectively.
  • first electrode 101 functions as an anode
  • second electrode 102 functions as a cathode
  • the light emitting device shown in FIGS. 1C to 1E has the hole injection layer 121, the hole transport layer 122, the light emitting layer 123, the electron transport layer 124, and the electron injection layer 125 as the EL layer 103 from the first electrode 101 side.
  • the light emitting device may have an optical adjustment layer.
  • the first electrode 101, the second electrode 102, the hole injection layer 121, the hole transport layer 122, the light emitting layer 123, the electron transport layer 124, and the electron injection layer 125 may each have a single layer structure. It may have a laminated structure. Even when a plurality of EL layers are provided as in the tandem structure shown in FIG. 1B, the same laminated structure as the EL layer 103 shown in FIGS. 1C to 1E can be applied to each EL layer.
  • the first electrode 101 is a cathode and the second electrode 102 is an anode, the stacking order is reversed.
  • the hole transport layer 122 included in the light emitting device shown in FIGS. 1D and 1E has a two-layer structure consisting of a hole transport layer 122a on the hole injection layer 121 side and a hole transport layer 122b on the light emitting layer 123 side. is there.
  • the electron transport layer 124 included in the light emitting device shown in FIG. 1E has a two-layer structure consisting of an electron transport layer 124a on the light emitting layer 123 side and an electron transport layer 124b on the electron injection layer 125 side.
  • the light emitting layer 123 has a light emitting substance or a plurality of substances in an appropriate combination, and can be configured to obtain fluorescent light emission or phosphorescent light emission having a desired wavelength. Further, the light emitting layer 123 may have a laminated structure having different emission wavelengths. In this case, different materials may be used for the luminescent substance and other substances used for each of the laminated light emitting layers. Further, the EL layer 103a and the EL layer 103b shown in FIG. 1B may be configured to emit wavelengths different from each other. In this case as well, the luminescent substance and other substances used for each light emitting layer may be different materials.
  • the light emitted from the EL layer may be resonated between the pair of electrodes to enhance the obtained light emission.
  • the first electrode 101 is a reflecting electrode (an electrode having reflectivity to near-infrared light)
  • the second electrode 102 is a semi-transmissive / semi-reflecting electrode (relative to near-infrared light).
  • a micro-optical resonator (microcavity) structure can be formed, thereby enhancing the light emission obtained from the EL layer 103.
  • the first electrode 101 of the light emitting device is a reflective electrode having a laminated structure of a conductive film having a reflectivity for near-infrared light and a conductive film having a light-transmitting property for near-infrared light.
  • the optical adjustment can be performed by controlling the film thickness of the light-transmitting conductive film.
  • the distance between the first electrode 101 and the second electrode 102 is close to m ⁇ / 2 (where m is a natural number) with respect to the wavelength ⁇ of the light obtained from the light emitting layer 123. It is preferable to adjust so as to.
  • the light emitting region referred to here means a recombination region of holes and electrons in the light emitting layer 123.
  • the spectrum of light obtained from the light emitting layer 123 can be narrowed, and light emission of a desired wavelength can be obtained.
  • the optical distance between the first electrode 101 and the second electrode 102 is, strictly speaking, the total thickness from the reflection region of the first electrode 101 to the reflection region of the second electrode 102. it can.
  • the optical distance between the first electrode 101 and the light emitting layer from which the desired light can be obtained is, strictly speaking, the optical distance between the reflection region at the first electrode 101 and the light emitting region at the light emitting layer where the desired light can be obtained. It can be said that it is a distance.
  • an arbitrary position of the first electrode 101 can be set as the reflection region, which is desired. It is assumed that the above-mentioned effect can be sufficiently obtained by assuming that an arbitrary position of the light emitting layer from which light is obtained is a light emitting region.
  • At least one of the first electrode 101 and the second electrode 102 is an electrode having translucency with respect to near-infrared light.
  • the transmittance of the near-infrared light of the electrode having transparency to the near-infrared light is 40% or more.
  • the electrode having translucency with respect to near-infrared light is the semi-transmissive / semi-reflective electrode
  • the reflectance of the near-infrared light of the electrode is 20% or more, preferably 40% or more. Further, it is less than 100%, preferably 95% or less, and may be 80% or less or 70% or less.
  • the reflectance of near-infrared light of the electrode is 20% or more and 80% or less, preferably 40% or more, and preferably 70% or less.
  • the resistivity of the electrode is preferably 1 ⁇ 10 -2 ⁇ cm or less.
  • the reflectance of near-infrared light of the reflecting electrode is 40% or more and 100% or less, preferably 70% or more and 100% or less.
  • the resistivity of this electrode is preferably 1 ⁇ 10 -2 ⁇ cm or less.
  • Electrode> As the material for forming the pair of electrodes of the light emitting device, the following materials can be appropriately combined and used as long as the functions of both electrodes described above can be satisfied.
  • metals, alloys, electrically conductive compounds, and mixtures thereof can be appropriately used. Specific examples thereof include 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.
  • Other elements belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table of Elements not illustrated above eg, lithium (Li), cesium (Cs), calcium (Ca), strontium (Sr)), europium (Eu), ytterbium Rare earth metals such as (Yb) and alloys containing them in appropriate combinations, graphene and the like can be used.
  • one of the first electrode 101 and the second electrode 102 is formed as a reflective electrode, and the other is formed as a transflective / semireflective electrode. Therefore, it can be formed in a single layer or laminated by using one or more desired conductive materials.
  • the second electrode 102 is formed by selecting a material in the same manner as described above after forming the EL layer 103. Further, a sputtering method or a vacuum vapor deposition method can be used for producing these electrodes.
  • the hole injection layer 121 has a function of facilitating injection of holes into the EL layer 103.
  • the hole injection layer 121 can have a function of injecting holes injected from the anode into the hole transport layer 122 (or the light emitting layer 123, etc.).
  • the hole injection layer 121 can have a function of generating holes and injecting the holes into the hole transport layer 122 (or the light emitting layer 123, etc.).
  • the first compound is an electron acceptor material (acceptor material) and has electron acceptability for the second compound.
  • the second compound is a hole transporting material.
  • Hole-transporting materials have higher hole-transporting properties than electrons.
  • the HOMO level of the second compound is preferably relatively low (deep). Specifically, the HOMO level of the second compound is preferably -5.7 eV or more and -5.4 eV or less. The relatively low HOMO level of the second compound facilitates the injection of holes into the hole transport layer 122, which is preferable.
  • an organic compound having an electron-withdrawing group (particularly a halogen group such as a fluoro group or a cyano group) can be used.
  • an organic acceptor such as a quinodimethane derivative, a chloranil derivative, or a hexaazatriphenylene derivative
  • a quinodimethane derivative such as a chloranil derivative, or a hexaazatriphenylene derivative
  • F 4 -TCNQ 7,7,8,8-(abbreviation: F 4 -TCNQ)
  • chloranil 2,3,6,7,10,11 -Hexacyano-1,4,5,8,9,12-Hexaazatriphenylene
  • HAT-CN 1,3,4,5,7,8-hexafluorotetracyano-naphthoquinodimethane
  • F6-TCNNQ 2- (7-dicyanomethylene-1,3,4,5,6,8,9,10-octafluoro-7H-pyrene-2-ylidene
  • a compound such as HAT-CN in which an electron-withdrawing group is bonded to a condensed aromatic ring having a plurality of complex atoms is thermally stable and preferable.
  • the [3] radialene derivative having an electron-withdrawing group (particularly a halogen group such as a fluoro group or a cyano group) is preferable because it has very high electron acceptability.
  • Examples of the [3] radialene derivative having an electron-withdrawing group include ⁇ , ⁇ ', ⁇ ''-1,2,3-cyclopropanetriylidentris [4-cyano-2,3,5,6-tetrafluoro].
  • Benzene acetonitrile ⁇ , ⁇ ', ⁇ ''-1,2,3-cyclopropanetriylidentris [2,6-dichloro-3,5-difluoro-4- (trifluoromethyl) benzene acetonitrile], ⁇ , Examples thereof include ⁇ ', ⁇ ''-1,2,3-cyclopropanetriylidentris [2,3,4,5,6-pentafluorobenzene acetonitrile].
  • the second compound preferably has a hole-transporting skeleton.
  • a hole-transporting skeleton a carbazole skeleton, a dibenzofuran skeleton, a dibenzothiophene skeleton, and an anthracene skeleton, in which the HOMO level of the hole-transporting material does not become too high (shallow), are preferable.
  • the second compound preferably has at least one of a carbazole skeleton, a dibenzofuran skeleton, a dibenzothiophene skeleton, and an anthracene skeleton.
  • the hole transporting material is an aromatic amine having a substituent containing a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring, an aromatic monoamine having a naphthalene ring, or an aromatic in which a 9-fluorenyl group is bonded to the nitrogen of the amine via an arylene group. It may be a monoamine.
  • the second compound has an N, N-bis (4-biphenyl) amino group because a long-life light emitting device can be produced.
  • Examples of the second compound include N- (4-biphenyl) -6, N-diphenylbenzo [b] naphtho [1,2-d] furan-8-amine (abbreviation: BnfABP), N, N-bis. (4-Biphenyl) -6-phenylbenzo [b] naphtho [1,2-d] furan-8-amine (abbreviation: BBABnf), 4,4'-bis (6-phenylbenzo [b] naphtho [1, 2-d] furan-8-yl-4''-phenyltriphenylamine (abbreviation: BnfBB1BP), N, N-bis (4-biphenyl) benzo [b] naphtho [1,2-d] furan-6- Amin (abbreviation: BBABnf (6)), N, N-bis (4-biphenyl) benzo [b] naphtho [1,2-d] furan-8-amine (abbreviation: BBABnf (8)
  • the hole transport layer 122 is a layer that transports the holes injected by the hole injection layer 121 to the light emitting layer 123.
  • the hole transport layer 122 preferably has a sixth compound.
  • the sixth compound is a hole transporting material.
  • a hole-transporting material that can be used for the second compound can be used.
  • the HOMO level of the sixth compound is preferably a value equal to or lower than the HOMO level of the second compound.
  • the difference between the HOMO level of the sixth compound and the HOMO level of the second compound is preferably within 0.2 eV.
  • the second compound and the sixth compound preferably have at least one of a carbazole skeleton, a dibenzofuran skeleton, a dibenzothiophene skeleton, and an anthracene skeleton, respectively.
  • the second compound and the sixth compound have the same hole-transporting skeleton (particularly a dibenzofuran skeleton) because the hole injection becomes smooth.
  • the second compound and the sixth compound are the same, because the hole injection becomes smooth.
  • each layer constituting the hole transport layer 122 is a layer that transports holes to the light emitting layer 123.
  • the hole transport layer 122a in FIGS. 1D and 1E can have the same configuration as the hole transport layer 122 in FIG. 1C.
  • the hole transport layer 122b in FIGS. 1D and 1E (that is, the layer of the hole transport layer 122 located closest to the light emitting layer 123) preferably has a function as an electron block layer.
  • the hole transport layer 122b preferably has a seventh compound.
  • the seventh compound is a hole transporting material.
  • a hole-transporting material that can be used for the second compound can be used.
  • the difference between the HOMO level of the seventh compound and the HOMO level of the sixth compound is preferably within 0.2 eV.
  • the second compound, the sixth compound, and the seventh compound preferably have at least one of a carbazole skeleton, a dibenzofuran skeleton, a dibenzothiophene skeleton, and an anthracene skeleton, respectively.
  • the second compound, the sixth compound, and the seventh compound have the same hole-transporting skeleton (particularly a dibenzofuran skeleton) because the hole injection becomes smooth.
  • the hole transporting materials used for the hole injection layer 121, the hole transport layer 122a, and the hole transport layer 122b have the above relationship, the hole injection into each layer is smoothly performed, and the drive voltage rises. And the hole in the light emitting layer 123 can be prevented from being insufficient.
  • the light emitting layer 123 is a layer containing a light emitting substance.
  • the light emitting device of one aspect of the present invention has a luminescent organic compound as a light emitting substance.
  • the luminescent organic compound emits near-infrared light.
  • the maximum peak wavelength of light emitted by a luminescent organic compound is 760 nm or more and 900 nm or less, preferably 780 nm or more, and preferably 880 nm or less.
  • the luminescent organic compound that emits near-infrared light for example, the organometallic complex shown in the second embodiment can be used.
  • the light emitting layer 123 can have one or more kinds of light emitting substances.
  • the light emitting device of one aspect of the present invention may have a light emitting substance other than the light emitting substance that emits near infrared light.
  • the light emitting device of one aspect of the present invention may have, for example, a light emitting substance that emits visible light (red, blue, green, etc.) in addition to the light emitting substance that emits near infrared light.
  • the light emitting layer 123 may have one or more kinds of organic compounds (host material, assist material, etc.) in addition to the light emitting substance (guest material).
  • organic compounds host material, assist material, etc.
  • guest material the one or more kinds of organic compounds
  • one or both of the hole transporting material and the electron transporting material described in this embodiment can be used.
  • a bipolar material may be used as one or more kinds of organic compounds.
  • the light emitting material that can be used for the light emitting layer 123 is not particularly limited, and is a light emitting material that converts singlet excitation energy into light emission in the near infrared light region, or light emission that converts triplet excitation energy into light emission in the near infrared light region. Substances can be used.
  • the luminescent substance that converts the single-term excitation energy into light emission examples include a substance that emits fluorescence (fluorescent material).
  • examples thereof include quinoxalin derivatives, quinoxalin derivatives, pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, phenanthrene derivatives and naphthalene derivatives.
  • 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: 1,6 mM FLPAPrn), 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: 1,6
  • condensed aromatic diamine compounds typified by pyrenediamine compounds such as 1,6FLPAPrn, 1,6 mMFLPAPrn, and 1,6BnfAPrn-03 have high hole trapping properties and are excellent in luminous efficiency and reliability. preferable.
  • Examples of the luminescent substance that converts triplet excitation energy into light emission include a substance that emits phosphorescence (phosphorescent material) and a thermally activated delayed fluorescence (TADF) material that exhibits thermal activated delayed fluorescence.
  • phosphorescent material phosphorescent material
  • TADF thermally activated delayed fluorescence
  • Examples of the phosphorescent material include an organic metal complex having a 4H-triazole skeleton, a 1H-triazole skeleton, an imidazole skeleton, a pyrimidine skeleton, a pyrazine skeleton, or a pyridine skeleton (particularly an iridium complex), and a phenylpyridine derivative having an electron-withdrawing group.
  • Examples thereof include an organic metal complex (particularly an iridium complex), a platinum complex, and a rare earth metal complex as a ligand.
  • Examples of the phosphorescent material having a blue or green color and a peak wavelength of the emission spectrum of 450 nm or more and 570 nm or less include the following substances.
  • Examples of the phosphorescent material having a green or yellow color and a peak wavelength of 495 nm or more and 590 nm or less in the emission spectrum include the following substances.
  • tris (4-methyl-6-phenylpyrimidinato) iridium (III) (abbreviation: [Ir (mppm) 3 ]
  • tris (4-t-butyl-6-phenylpyrimidinato) iridium (III) (abbreviation: [Ir (mppm) 3 ])
  • tris (4-t-butyl-6-phenylpyrimidinato) iridium (III) tris (4-t-butyl-6-phenylpyrimidinato) iridium (III).
  • Examples of the phosphorescent material having a yellow or red color and a peak wavelength of 570 nm or more and 750 nm or less in the emission spectrum include the following substances.
  • the organic compound (host material, assist material, etc.) used for the light emitting layer 123 one or a plurality of substances having an energy gap larger than the energy gap of the light emitting substance can be selected and used.
  • the organic compound used in combination with the luminescent material has a large energy level in the singlet excited state and a small energy level in the triplet excited state. Is preferable.
  • organic compound that can be used in combination with the fluorescent material examples include condensed polycyclic aromatic compounds such as anthracene derivative, tetracene derivative, phenanthrene derivative, pyrene derivative, chrysene derivative, and dibenzo [g, p] chrysene derivative.
  • organic compound (host material) used in combination with the fluorescent material examples include 9-phenyl-3- [4- (10-phenyl-9-anthryl) phenyl] -9H-carbazole (abbreviation: PCzPA), 3, 6-Diphenyl-9- [4- (10-phenyl-9-anthryl) phenyl] -9H-carbazole (abbreviation: DPCzPA), PCPN, 9,10-diphenylanthracene (abbreviation: DPAnth), N, N-diphenyl- 9- [4- (10-phenyl-9-anthryl) phenyl] -9H-carbazole-3-amine (abbreviation: CzA1PA), 4- (10-phenyl-9-anthryl) triphenylamine (abbreviation: DPhPA), 4- (9H-carbazole-9-yl) -4'-(10-phenyl-9-anthril) triphenylamine (abbreviation: PC
  • an organic compound having a larger triplet excitation energy than the triplet excitation energy (energy difference between the base state and the triplet excitation state) of the luminescent material may be selected.
  • a plurality of organic compounds for example, a first host material and a second host material (or an assist material)
  • these multiple organic compounds are phosphorescent. It is preferable to use it by mixing it with a material (particularly an organometallic complex).
  • ExTET Extra-Triplet Energy Transfer
  • the combination of a plurality of organic compounds is preferably one in which an excitation complex is easily formed, and a compound that easily receives holes (hole transporting material) and a compound that easily receives electrons (electron transporting material) are combined. Is particularly preferred.
  • a combination that forms an excitation complex that emits light that overlaps the wavelength of the absorption band on the lowest energy side of the luminescent material energy transfer becomes smooth and light emission can be obtained efficiently.
  • the hole transporting material and the electron transporting material the materials shown in the present embodiment can be used. With this configuration, high efficiency, low voltage drive, and long life of the light emitting device can be realized at the same time.
  • the HOMO level of the hole-transporting material is equal to or higher than the HOMO level of the electron-transporting material. It is preferable that the LUMO level of the hole-transporting material is equal to or higher than the LUMO level of the electron-transporting material.
  • the LUMO and HOMO levels of the material can be derived from the electrochemical properties (reduction potential and oxidation potential) of the material as measured by cyclic voltammetry (CV) measurements.
  • the emission spectrum of the hole transporting material, the emission spectrum of the electron transporting material, and the emission spectrum of the mixed film in which these materials are mixed are compared, and the emission spectrum of the mixed film is the emission spectrum of each material. It can be confirmed by observing the phenomenon of shifting to the longer wavelength side (or having a new peak on the longer wavelength side) than the spectrum.
  • the transient photoluminescence (PL) of the hole-transporting material, the transient PL of the electron-transporting material, and the transient PL of the mixed membrane in which these materials are mixed are compared, and the transient PL lifetime of the mixed membrane is the transient of each material.
  • transient PL may be read as transient electroluminescence (EL). That is, the formation of the excited complex is confirmed by comparing the transient EL of the hole-transporting material, the transient EL of the material having electron-transporting property, and the transient EL of the mixed membrane of these, and observing the difference in the transient response. can do.
  • EL transient electroluminescence
  • Organic compounds that can be used in combination with phosphorescent materials include aromatic amines (compounds having an aromatic amine skeleton), carbazole derivatives (compounds having a carbazole skeleton), dibenzothiophene derivatives (thiophene derivatives), and dibenzofuran derivatives (furan derivatives). ), Zinc and aluminum-based metal complexes, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, benzoimidazole derivatives, quinoxalin derivatives, dibenzoquinoxaline derivatives, pyrimidine derivatives, triazine derivatives, pyridine derivatives, bipyridine derivatives, phenanthroline derivatives and the like.
  • aromatic amine carbazole derivative, dibenzothiophene derivative, and dibenzofuran derivative, which are organic compounds having high hole transport properties, include the following substances.
  • bicarbazole derivative for example, 3,3'-bicarbazole derivative
  • PCCP 3,3'-bis (9-phenyl-9H-carbazole)
  • 9,9'-bis (1,1'-biphenyl-4-yl) -3,3'-bi-9H-carbazole
  • 9,9'-bis (1,1'-biphenyl-3-yl) -3,3'-bi- 9H-carbazole
  • 9- (2-naphthyl) -9'-phenyl-9H, 9'H-3,3'-bicarbazole abbreviation: ⁇ NCCP
  • aromatic amine having a carbazolyl group examples include PCBA1BP, N- (4-biphenyl) -N- (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) -9-phenyl-9H-carbazole.
  • PCBiF -3-Amin
  • PCBBiF 4-phenyldiphenyl- (9-phenyl-9H-carbazole-3-yl) amine
  • PCA1BP N, N'-bis (abbreviation: PCA1BP) 9-Phenylcarbazole-3-yl) -N, N'-diphenylbenzene-1,3-diamine
  • PCA2B N, N', N''-triphenyl-N, N', N''- Tris (9-phenylcarbazole-3-yl) benzene-1,3,5-triamine
  • PCA3B 9,9-dimethyl-N-phenyl-N- [4- (9-phenyl-9H-carbazole-) 3-Il) phenyl] Fluoren-2-amine
  • PCBAF 4-phenyldiphenyl- (9-phenyl-9H-carbazole-3-yl) amine
  • PCA1BP N, N'
  • carbazole derivatives include 3- [4- (9-phenanthryl) -phenyl] -9-phenyl-9H-carbazole (abbreviation: PCPPn), PCPN, 1,3-bis (N-carbazolyl) benzene.
  • PCPPn 3- [4- (9-phenanthryl) -phenyl] -9-phenyl-9H-carbazole
  • PCPN 1,3-bis (N-carbazolyl) benzene.
  • mCP 4,4'-di (N-carbazolyl) biphenyl
  • CzTP 3,6-bis (3,5-diphenylphenyl) -9-phenylcarbazole
  • TCPB 3,5-tris [4- (N-carbazolyl) phenyl] benzene
  • CzPA 3,5-tris [4- (N-carbazolyl) phenyl] benzene
  • thiophene derivative compound having a thiophene skeleton
  • furan derivative compound having a furan skeleton
  • aromatic amine examples include 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: NPB or ⁇ -NPD) and N, N'-bis (3).
  • organic compounds having high hole transport properties include poly (N-vinylcarbazole) (abbreviation: PVK), poly (4-vinyltriphenylamine) (abbreviation: PVTPA), and poly [N- (4- ⁇ N'-). [4- (4-Diphenylamino) phenyl] phenyl-N'-phenylamino ⁇ phenyl) methacrylamide] (abbreviation: PTPDMA), poly [N, N'-bis (4-butylphenyl) -N, N'- A high molecular compound such as bis (phenyl) benzidine] (abbreviation: Poly-TPD) can also be used.
  • PVK poly (N-vinylcarbazole)
  • PVTPA poly (4-vinyltriphenylamine)
  • PTPDMA poly [N- (4- ⁇ N'-).
  • PTPDMA poly [N, N'-bis (4-butylphenyl) -N, N
  • zinc and aluminum-based metal complexes that are organic compounds with high electron transport properties include tris (8-quinolinolato) aluminum (III) (abbreviation: Alq) and tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum.
  • III) abbreviation: Almq 3
  • bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) berylium (II) abbreviation: BeBq 2
  • metal complexes having a quinoline skeleton or a benzoquinoline skeleton such as (III) (abbreviation: BAlq) and bis (8-quinolinolato) zinc (II) (abbreviation: Znq).
  • oxazoles such as bis [2- (2-benzothazolyl) phenolato] zinc (II) (abbreviation: ZnPBO) and bis [2- (2-benzothiazolyl) phenolato] zinc (II) (abbreviation: ZnBTZ)
  • ZnPBO bis [2- (2-benzothazolyl) phenolato] zinc
  • ZnBTZ bis [2- (2-benzothiazolyl) phenolato] zinc
  • oxadiazole derivative triazole derivative
  • benzoimidazole derivative benzoimidazole derivative
  • quinoxalin derivative dibenzoquinoxalin derivative
  • phenylanthrolin derivative which are organic compounds having high electron transport properties
  • heterocyclic compound having a diazine skeleton the heterocyclic compound having a triazine skeleton, and the heterocyclic compound having a pyridine skeleton, which are organic compounds having high electron transport properties, are 4,6-bis [3- (phenanthrene-).
  • organic compounds having high electron transport properties examples include poly (2,5-pyridinediyl) (abbreviation: PPy) and poly [(9,9-dihexylfluorene-2,7-diyl) -co- (pyridine-3,5). -Diyl)] (abbreviation: PF-Py), poly [(9,9-dioctylfluoren-2,7-diyl) -co- (2,2'-bipyridine-6,6'-diyl)] (abbreviation: A high molecular compound such as PF-BPy) can also be used.
  • PPy poly (2,5-pyridinediyl)
  • PF-Py poly [(9,9-dihexylfluorene-2,7-diyl) -co- (pyridine-3,5).
  • PF-Py poly [(9,9-dioctylfluoren-2,7-d
  • the TADF material S 1 level position small difference (singlet energy level of excited state) and T 1 level position and (energy level of a triplet excited state), the triplet excitation energy by reverse intersystem crossing It is a material having a function of converting energy into singlet excitation energy. Therefore, the triplet excited energy can be up-converted to the singlet excited energy by a small amount of heat energy (intersystem crossing), and the singlet excited state can be efficiently generated. In addition, triplet excitation energy can be converted into light emission.
  • the conditions for thermally activated delayed fluorescence is efficiently obtained, the energy difference between the S 1 level and T 1 level position is 0eV than 0.2eV or less, preferably not more than 0.1eV than 0eV.
  • delayed fluorescence in TADF materials refers to emission that has a spectrum similar to that of normal fluorescence but has a significantly long lifetime. Its life is 10-6 seconds or longer, preferably 10-3 seconds or longer.
  • An excited complex that forms an excited state with two types of substances has an extremely small difference between the S 1 level and the T 1 level, and is a TADF material capable of converting triplet excitation energy into singlet excitation energy. Has a function.
  • a phosphorescence spectrum observed at a low temperature may be used as an index of the T 1 level.
  • the TADF material drawing a tangential line at the short wavelength side of the hem of the fluorescence spectrum, the energy of the wavelength of the extrapolation and S 1 levels, drawing a tangential line at the short wavelength side of the hem of the phosphorescence spectrum, its extrapolation
  • the difference between S 1 and T 1 is preferably 0.3 eV or less, and more preferably 0.2 eV or less.
  • the TADF material may be used as a guest material or as a host material.
  • Examples of the TADF material include fullerenes and derivatives thereof, acridine derivatives such as proflavine, and eosin.
  • Examples thereof include metal-containing porphyrins containing magnesium (Mg), zinc (Zn), cadmium (Cd), tin (Sn), platinum (Pt), indium (In), palladium (Pd) and the like.
  • Examples of the metal-containing porphyrin include protoporphyrin-tin fluoride complex (abbreviation: SnF 2 (Proto IX)), mesoporphyrin-tin fluoride complex (abbreviation: SnF 2 (Meso IX)), and hematoporphyrin-tin fluoride.
  • the heterocyclic compound has a ⁇ -electron excess type heteroaromatic ring and a ⁇ -electron deficiency type heteroaromatic ring, both electron transportability and hole transportability are high, which is preferable.
  • an aromatic ring to which an electron-withdrawing group such as a cyano group is bonded may be used.
  • a ⁇ -electron-deficient skeleton can be used instead of the ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring.
  • a ⁇ -electron-rich backbone can be used instead of the ⁇ -electron-rich heteroaromatic ring.
  • the pyridine skeleton, the diazine skeleton (pyrimidine skeleton, pyrazine skeleton, pyridazine skeleton), and triazine skeleton are preferable because they are stable and have good reliability.
  • the benzoflopyrimidine skeleton, the benzothienopyrimidine skeleton, the benzoflopyrazine skeleton, and the benzothienopyrazine skeleton are preferable because they have high electron acceptability and good reliability.
  • the acridine skeleton, the phenoxazine skeleton, the phenothiazine skeleton, the furan skeleton, the thiophene skeleton, and the pyrrole skeleton are stable and have good reliability. It is preferable to have.
  • a dibenzofuran skeleton, a dibenzothiophene skeleton, an indole skeleton, a carbazole skeleton, an indolocarbazole skeleton, a bicarbazole skeleton, and a 3- (9-phenyl-9H-carbazole-3-yl) -9H-carbazole skeleton are preferable.
  • a substance in which a ⁇ -electron-rich heteroaromatic ring and a ⁇ -electron-deficient heteroaromatic ring are directly bonded has a stronger donor property of the ⁇ -electron-rich heteroaromatic ring and a stronger acceptability 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.
  • an aromatic amine skeleton, a phenazine skeleton, or the like can be used.
  • An aromatic ring having a cyano group, a heteroaromatic ring, a carbonyl skeleton such as benzophenone, a phosphine oxide skeleton, a sulfone skeleton and the like can be used.
  • a TADF material When a TADF material is used as the light emitting substance, it can also be used in combination with other organic compounds. In particular, it can be combined with the above-mentioned host materials (hole transporting material, electron transporting material).
  • S 1 level of the host material is preferably higher than S 1 level of TADF material.
  • T 1 level of the host material is preferably higher than the T 1 level of the TADF material.
  • the TADF material may be used as the host material and the fluorescent material may be used as the guest material.
  • the triplet excitation energy generated by the TADF material is converted to singlet excitation energy by inverse intersystem crossing, and the energy is further transferred to the luminescent material, thereby increasing the emission efficiency of the light emitting device. be able to.
  • the TADF material functions as an energy donor, and the luminescent material functions as an energy acceptor. Therefore, using a TADF material as the host material is very effective when using a fluorescent material as the guest material.
  • S 1 level of TADF material is preferably higher than S 1 level of fluorescent material.
  • the T 1 level of the TADF material is preferably higher than the S 1 level of the fluorescent material. Therefore, T 1 level of the TADF material is preferably higher than the T 1 level of the fluorescent material.
  • a TADF material that emits light so as to overlap the wavelength of the absorption band on the lowest energy side of the fluorescent material. By doing so, the transfer of excitation energy from the TADF material to the fluorescent material becomes smooth, and light emission can be efficiently obtained, which is preferable.
  • the fluorescent material preferably has a protecting group around the light emitting group (skeleton that causes light emission) of the fluorescent material.
  • a protecting group a substituent having no ⁇ bond is preferable, a saturated hydrocarbon is preferable, and specifically, an alkyl group having 3 or more and 10 or less carbon atoms, or a substituted or unsubstituted cyclo having 3 or more and 10 carbon atoms or less.
  • the luminescent group refers to an atomic group (skeleton) that causes light emission in a fluorescent material.
  • the luminescent group preferably has a skeleton having a ⁇ bond, preferably contains an aromatic ring, and preferably has a condensed aromatic ring or a condensed heteroaromatic ring.
  • Examples of the condensed aromatic ring or the condensed heteroaromatic ring include a phenanthrene skeleton, a stilbene skeleton, an acridone skeleton, a phenoxazine skeleton, and a phenothiazine skeleton.
  • a fluorescent material having a naphthalene skeleton, anthracene skeleton, fluorene skeleton, chrysene skeleton, triphenylene skeleton, tetracene skeleton, pyrene skeleton, perylene skeleton, coumarin skeleton, quinacridone skeleton, and naphthobisbenzofuran skeleton is preferable because of its high fluorescence quantum yield.
  • the electron transport layer 124 is a layer that transports the electrons injected from the second electrode 102 to the light emitting layer 123.
  • the electron transport layer 124 has a third compound and a substance containing a metal.
  • the third compound is an electron transporting material. Electron-transporting materials have higher electron-transporting properties than holes.
  • the HOMO level of the third compound is preferably ⁇ 6.0 eV or higher.
  • the third compound preferably has an electron mobility of 1 ⁇ 10-7 cm 2 / Vs or more and 1 ⁇ 10-5 cm 2 / Vs or less when the square root of the electric field strength [V / cm] is 600. More preferably, it is ⁇ 10-7 cm 2 / Vs or more and 5 ⁇ 10-5 cm 2 / Vs or less.
  • the square root of the electric field strength [V / cm] of the third compound is smaller than the electron mobility at 600 when the square root of the electric field strength [V / cm] of the host material of the light emitting layer 123 is smaller.
  • the third compound preferably has an anthracene skeleton, and more preferably has an anthracene skeleton and a heterocyclic skeleton.
  • a nitrogen-containing 5-membered ring skeleton is preferable.
  • the nitrogen-containing 5-membered ring skeleton it is particularly preferable to have a nitrogen-containing 5-membered ring skeleton containing two complex atoms in the ring, such as a pyrazole ring, an imidazole ring, an oxazole ring, and a thiazole ring.
  • the electron-transporting materials that can be used as the host material and the substances listed as materials that can be used as the host material in combination with the fluorescent material can be used for the electron-transporting layer 124. ..
  • Examples of the third compound include 2- ⁇ 4- [9,10-di (naphthalen-2-yl) -2-anthril] phenyl ⁇ -1-phenyl-1H-benzimidazole (abbreviation: ZADN), 9.
  • Substances containing metals are metals, metal salts, metal oxides, or organometallic salts.
  • the metal examples include alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth metals. Specific examples thereof include Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr and Ba.
  • the metal salt examples include a halide of the metal and a carbonate of the metal.
  • LiF, NaF, KF, RbF, CsF, MgF 2 , CaF 2 , SrF 2 , BaF 2 LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, MgCl 2 , CaCl 2 , SrCl 2 , BaCl 2 , Li.
  • Examples thereof include 2 CO 3 and Cs 2 CO 3 .
  • metal oxide examples include the oxides of the above metals. Specific examples thereof include Li 2 O, Na 2 O, Cs 2 O, MgO, and CaO.
  • organometallic salt examples include an organometallic complex.
  • the substance containing a metal is preferably a metal complex having an alkali metal or an alkaline earth metal.
  • the metal-containing substance is preferably a metal complex having a ligand having nitrogen and oxygen and an alkali metal or an alkaline earth metal.
  • the metal-containing substance is preferably a metal complex having a ligand containing an 8-quinolinolat structure and a monovalent metal ion.
  • the 8-quinolinolato structure is a structure in which the protons of the hydroxyl groups (-OH group, hydroxy group) in the substituted or unsubstituted 8-quinolinol are eliminated.
  • the ligand containing the 8-quinolinolat structure include 8-quinolinolato and methyl-substituted 8-quinolinolato (for example, 2-methyl-substituted and 5-methyl-substituted).
  • the metal-containing substance is preferably a lithium complex having a ligand containing an 8-quinolinolat structure.
  • Examples of the metal complex include 8- (quinolinolato) lithium (abbreviation: Liq), 8- (quinolinolato) sodium (abbreviation: Naq), 8- (quinolinolato) potassium (abbreviation: Kq), and (8-quinolinolato) magnesium (abbreviation). : Mgq 2 ), (8-quinolinolato) zinc (abbreviation: Znq 2 ) and the like.
  • Liq is particularly preferable.
  • the electron transport layer 124 may have an electron transport layer 124a on the light emitting layer 123 side and an electron transport layer 124b on the second electrode 102 side. It is preferable that the electron transport layer 124a and the electron transport layer 124b have different concentration ratios of the third compound and the substance containing a metal.
  • the electron transport layer 124a preferably has a higher concentration of a substance containing a metal than the electron transport layer 124b.
  • the electron transport layer 124b may have a higher concentration of a substance containing a metal than the electron transport layer 124a. It should be noted that one of the electron transport layer 124a and the electron transport layer 124b may not contain a substance containing a metal.
  • the electron injection layer 125 is a layer that enhances the efficiency of electron injection from the second electrode 102.
  • the difference between the work function value of the material of the second electrode 102 and the LUMO level value of the material used for the electron injection layer 125 is preferably small (within 0.5 eV).
  • the electron injection layer 125 includes lithium, cesium, lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ), 8- (quinolinolato) lithium (abbreviation: Liq), 2- (2- (2-). Pyridyl) phenolatrithium (abbreviation: LiPP), 2- (2-pyridyl) -3-pyridinolatolithium (abbreviation: LiPPy), 4-phenyl-2- (2-pyridyl) phenolatrithium (abbreviation: LiPPP), Alkali metals such as lithium oxide (LiO x ), cesium carbonate and the like, alkaline earth metals, or compounds thereof can be used.
  • rare earth metal compounds such as erbium fluoride (ErF 3 ) can be used.
  • an electlide may be used for the electron injection layer 125.
  • the electride include a substance in which a high concentration of electrons is added to a mixed oxide of calcium and aluminum.
  • the substance constituting the electron transport layer 124 described above can also be used.
  • a composite material containing an electron transporting material and a donor material may be used for the electron injection layer 125.
  • a composite material is excellent in electron injection property and electron transport property because electrons are generated in the organic compound by the electron donor.
  • the organic compound is preferably a material excellent in transporting generated electrons, and specifically, for example, the above-mentioned electron transporting material (metal complex, complex aromatic compound, etc.) can be used. ..
  • the electron donor may be any substance that exhibits electron donating property to the organic compound.
  • alkali metals, alkaline earth metals and rare earth metals are preferable, and lithium, cesium, magnesium, calcium, erbium, ytterbium and the like can be mentioned.
  • alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides are preferable, and lithium oxides, calcium oxides, barium oxides and the like can be mentioned.
  • a Lewis base such as magnesium oxide can also be used.
  • an organic compound such as tetrathiafulvalene (abbreviation: TTF) can also be used.
  • the charge generation layer 104 injects electrons into the EL layer 103a when a voltage is applied between the first electrode 101 (anode) and the second electrode 102 (cathode). , Has a function of injecting holes into the EL layer 103b.
  • the charge generation layer 104 may have a structure including a hole transporting material and an acceptor material (electron acceptor material), or may have a structure including an electron transporting material and a donor material. By forming the charge generation layer 104 having such a configuration, it is possible to suppress an increase in the drive voltage when the EL layers are laminated.
  • the hole transporting material As the hole transporting material, the acceptor material, the electron transporting material, and the donor material, the above-mentioned materials can be used.
  • a vacuum process such as a vapor deposition method or a solution process such as a spin coating method or an inkjet method can be used to fabricate the light emitting device according to one aspect of the present invention.
  • a physical vapor deposition method such as a sputtering method, an ion plating method, an ion beam vapor deposition method, a molecular beam deposition method, or 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
  • a vapor deposition method vacuum vapor deposition method, etc.
  • a coating method dip coat
  • printing method inkprint method, screen (stencil printing) method, offset (flat printing) method, flexo (letter printing) method, gravure method, micro It can be formed by a method such as the contact method).
  • the material of the functional layer constituting the light emitting device is not limited to the above-mentioned materials.
  • a high molecular compound oligoform, dendrimer, polymer, etc.
  • a medium molecular compound compound in the intermediate region between low molecular weight and high molecular weight: molecular weight 400 to 4000
  • an inorganic compound quantum dot material, etc.
  • a colloidal quantum dot material an alloy type quantum dot material, a core / shell type quantum dot material, a core type quantum dot material, or the like can be used.
  • Light emission model in light emitting device A light emitting model in a light emitting device that can be used in the display device of the present embodiment will be described.
  • a light emitting model of the light emitting device will be described using the hole transport layer 122, the light emitting layer 123, and the electron transport layer 124 shown in FIG. 1C.
  • the light emitting device is not limited to the configuration shown in FIG. 1C, and the light emitting model can be applied to other configurations.
  • a light emitting region 123-1 is formed in a local region in the light emitting layer 123 as shown in FIG. 2A.
  • the width of the light emitting region 123-1 in the light emitting layer 123 is narrow. Therefore, in the local region of the light emitting layer 123, the electrons (e ⁇ ) and the holes (h + ) are intensively recombined, and the deterioration is promoted. Further, the electrons that could not be recombined in the light emitting layer 123 may pass through the light emitting layer 123, so that the life or the luminous efficiency may be lowered.
  • the width of the light emitting region 123-1 in the light emitting layer 123 can be widened by lowering the electron transporting property in the electron transport layer 124 (FIGS. 2B and 2C). ..
  • the recombination region of electrons and holes in the light emitting layer 123 can be dispersed. Therefore, it is possible to provide a light emitting device having a long life and good luminous efficiency.
  • the recombination region may extend to the electron transport layer 124 side at the initial stage of driving.
  • the recombination region in the electron transport layer 124 is shown as region 124-1.
  • the hole injection barrier is small at the initial stage of driving, and the electron transporting property of the electron transporting layer 124 is relatively low.
  • a recombination region) may be formed in the entire light emitting layer 123, and a recombination region may also be formed in the electron transport layer 124.
  • the HOMO level of the third compound contained in the electron transport layer 124 is relatively high at ⁇ 6.0 eV or more, some of the holes are in the electron transport layer 124. In some cases, recombination may occur in the electron transport layer 124 as well. This phenomenon may also occur when the difference in HOMO level between the host material (or assist material) contained in the light emitting layer 123 and the third compound is within 0.2 eV.
  • the carrier balance changes as the drive time elapses, and recombination at the electron transport layer 124 is less likely to occur.
  • the energy of the recombined carriers can be effectively contributed to light emission. Therefore, the brightness can be increased as compared with the initial stage of driving.
  • the so-called initial deterioration it is possible to provide a light emitting device having a small initial deterioration and a long driving life.
  • the above-mentioned light emitting device may be referred to as a Recombination-Site Tailoring Injection structure (ReSTI structure).
  • the light emitting device of one aspect of the present invention may have a maximum value in the deterioration curve of the brightness obtained by the drive test under the condition of constant current density. That is, the light emitting device of one aspect of the present invention may exhibit a behavior in which the brightness increases with the passage of time. This behavior can offset the rapid deterioration at the initial stage of driving (so-called initial deterioration).
  • the light emitting device of one aspect of the present invention is not limited to the above, and for example, it does not have a maximum value of brightness, in other words, the slope of the deterioration curve can be reduced without causing an increase in brightness. .. Therefore, by configuring the light emitting device to exhibit the behavior, the initial deterioration of the light emitting device can be reduced and the drive life can be made very long.
  • a light emitting device having a portion where the derivative of the deterioration curve becomes 0 can be rephrased as the light emitting device of one aspect of the present invention.
  • the electron transport layer 124 preferably has a portion in which the mixing ratio (concentration) of the third compound and the substance containing a metal is different in the thickness direction. Specifically, it is preferable to have a portion in which the mixing ratio (concentration) of the electron-transporting material and the metal, metal salt, metal oxide, or organometallic salt is different.
  • the concentration of a substance containing a metal in the electron transport layer 124 can be inferred from the amount of atoms and molecules detected by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS: Time-of-flight second day mass spectrometry).
  • ToF-SIMS Time-of-flight second day mass spectrometry
  • the magnitude of the value detected by the ToF-SIMS analysis corresponds to the magnitude of the abundance of the atom or molecule of interest. Therefore, by comparing the detected amounts of the electron-transporting material and the organometallic complex, it is possible to estimate the magnitude of the mixing ratio.
  • the content of the metal-containing substance in the electron transport layer 124 is preferably smaller on the second electrode 102 side than on the first electrode 101 side. That is, it is preferable that the electron transport layer 124 is formed so that the concentration of the substance containing metal increases from the second electrode 102 side toward the first electrode 101 side. That is, the electron transport layer 124 has a portion where the concentration of the third compound is lower on the light emitting layer 123 side than the portion where the concentration of the third compound is high. In other words, the electron transport layer 124 has a portion where the concentration of the metal-containing substance is higher on the light emitting layer 123 side than the portion where the concentration of the metal-containing substance is low.
  • the electron mobility of the portion where the concentration of the third compound is high is 1 ⁇ 10 -7 cm when the square root of the electric field strength [V / cm] is 600. It is preferably 2 / Vs or more and 5 ⁇ 10 -5 cm 2 / Vs or less.
  • the content (concentration) of the metal-containing substance in the electron transport layer 124 can be configured as shown in FIGS. 3A to 3D.
  • 3A and 3B show a case where there is no clear boundary of the content (concentration) of the substance containing a metal in the electron transport layer 124
  • FIGS. 3C and 3D show a clear boundary in the electron transport layer 124. It represents the case where there is a boundary.
  • the concentrations of the third compound and the metal-containing material will each change continuously.
  • 3A and 3B show an example in which the concentration of a substance containing a metal changes continuously.
  • the concentration of the third compound and the substance containing the metal changes stepwise, respectively.
  • 3C and 3D show an example in which the concentration of a substance containing a metal changes stepwise.
  • the electron transport layer 124 is composed of a plurality of layers.
  • FIG. 3C shows a case where the electron transport layer 124 has a two-layer laminated structure
  • FIG. 3D shows a case where the electron transport layer 124 has a three-layer laminated structure.
  • the broken line represents the boundary region of a plurality of layers.
  • the change in the carrier balance in the light emitting device of one aspect of the present invention is brought about by the change in the electron mobility of the electron transport layer 124.
  • the electron transport layer 124 has a region having a high concentration of the substance containing the metal between the region having a low concentration of the substance containing the metal and the light emitting layer 123. That is, it has a configuration in which the region where the concentration of the substance containing metal is low is located closer to the second electrode 102 than the region where the concentration is high.
  • the light emitting device of one aspect of the present invention having the above configuration has a very long life.
  • the time until the brightness reaches 95% also referred to as LT95
  • LT95 95%
  • the electron mobility of the electron transport layer 124 changes depending on the concentration of a substance containing a metal. For example, the higher the concentration of the substance containing metal, the higher the electron mobility of the electron transport layer 124.
  • the electron transport layer 124 has two or more regions in which the concentrations of the metal-containing substances are different from each other, the electron mobility in the region where the concentration of the metal-containing substance is low is lower than the electron mobility in the other regions. ..
  • the electron mobility of the electron transport layer 124 is controlled by the region where the concentration of the substance containing metal is low.
  • a substance containing metal may diffuse from the anode side to the cathode side.
  • the electron mobility of the electron transport layer can be improved by diffusing the metal-containing substance from the region where the concentration of the metal-containing substance is high to the region where the concentration is low. That is, in the light emitting device of one aspect of the present invention, the electron mobility of the electron transport layer is improved as it is driven. As a result, the carrier balance in the light emitting device changes, and the recombination region moves. Since recombination in the electron transport layer 124 is less likely to occur, the energy of the recombinated carriers can be effectively contributed to light emission.
  • the brightness can be increased as compared with the initial stage of driving.
  • the so-called initial deterioration it is possible to provide a light emitting device having a small initial deterioration and a long driving life.
  • the light emitting device of the present embodiment has a configuration in which holes are easily injected into the light emitting layer and electrons are hard to be injected. Therefore, it is possible to provide a light emitting device that emits near-infrared light with suppressed initial deterioration and a very long drive life.
  • the organic metal complex of the present embodiment has a structure in which a ligand having a benzoquinoxaline skeleton or a naphthoquinoxalin skeleton is coordinated with iridium, which is a central metal. Specifically, it is an organometallic complex represented by the general formula (G1). In particular, an organometallic complex represented by the general formula (G2) is preferable.
  • R 1 to R 11 independently represent hydrogen or an alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, and at least two of R 1 to R 4 have 1 or more and 6 or less 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 a naphthalene ring, and n represents 2 or 3 and L represents a monoanionic ligand.
  • R 1 , R 3 , R 6 and R 8 each independently represent an alkyl group having 1 or more carbon atoms and 6 or less carbon atoms
  • R 10 and R 11 independently represent hydrogen or R 11 respectively. It represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, where X represents a substituted or unsubstituted benzene ring or naphthalene ring, n is 2 or 3, and L represents a monoanionic ligand.
  • X is a substituted or unsubstituted benzene ring or naphthalene ring, that is, the ⁇ -conjugated system is extended by condensing the benzene ring or naphthalene ring with quinoxaline. Since the LUMO level can be deepened and the energy can be stabilized, the emission wavelength can be lengthened. Therefore, an organometallic complex that emits near-infrared light can be obtained.
  • R 1 , R 3 , R 6 and R 8 are alkyl groups having 1 or more carbon atoms and 6 or less carbon atoms, they are more organic than the case where R 1 , R 3 , R 6 and R 8 are hydrogen. This is preferable because the sublimation property of the metal complex is enhanced and the sublimation temperature can be lowered. In particular, it is preferable that R 1 , R 3 , R 6 and R 8 are methyl groups, respectively. Therefore, it is preferable that all of R 1 , R 3 , R 6 and R 8 are methyl groups.
  • X is a substituted or unsubstituted benzene ring or naphthalene ring, and the sublimation property of the organometallic complex tends to be lower than in the case where X is not a fused ring.
  • R 1 , R 3 , R 6 and R 8 are alkyl groups having 1 or more and 6 or less carbon atoms, the sublimation property of the organometallic complex can be enhanced. Therefore, an organometallic complex having good sublimation property and emitting near-infrared light can be obtained.
  • R 1 and R 3 are alkyl groups having 1 or more carbon atoms and 6 or less carbon atoms, the dihedral angle of the benzene ring bonded to iridium can be increased. As a result, it is theoretically possible to reduce the second peak of the emission spectrum of the organometallic complex, and the half width can be narrowed. Thereby, light having a desired wavelength can be efficiently obtained.
  • the alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a sec-butyl group, an isobutyl group, and a tert-.
  • the substituent when the benzene ring or the naphthalene ring has a substituent, the substituent includes an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. As the alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, the above description can be incorporated.
  • 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 monoanionic ligand having a phenolic hydroxyl group.
  • Bidentate chelate ligands, monoanionic bidentate chelate ligands in which both coordinating elements are 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 the general formulas (L1) to (L7).
  • the ligand represented by the general formula (L1) because the sublimation property becomes high.
  • the ligand (dipivaloylmethane) represented by the structural formula (L8) which is an example of the ligand represented by the general formula (Ll)
  • the ligand having a benzoquinoxaline skeleton or a naphthoquinoxaline skeleton are suitable. It is preferable because it is a combination and the sublimation property of the organometallic complex of the present embodiment is enhanced and the sublimation temperature can be lowered.
  • R 51 to R 89 are independently hydrogen or substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, halogeno group, vinyl group, substituted or unsubstituted carbon.
  • a 1 to A 13 each independently represent an sp 2 hybrid carbon that binds to nitrogen and hydrogen, or an sp 2 hybrid carbon that has a substituent, and the substituent is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. , A halogeno group, a haloalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group.
  • the maximum peak wavelength (that is, the wavelength having the highest peak intensity) of the light emitted by the organometallic complex of the present embodiment is preferably 760 nm or more and 900 nm or less.
  • the wavelength is particularly preferably 780 nm or more. Further, the wavelength is preferably 880 nm or less.
  • organometallic complex of the present embodiment include organometallic complexes represented by structural formulas (100) to (111).
  • the present invention is not limited to these.
  • an example of a method for synthesizing an organic compound represented by the general formula (G0) will be described, and then an organic metal represented by the general formula (G1) will be used using the organic compound represented by the general formula (G0).
  • a method for synthesizing a complex will be described.
  • n in the general formula (G1) is 2 (organic metal complex represented by the general formula (G1-1)) and when n in the general formula (G1) is 3 (general formula).
  • the organic metal complex represented by (G1-2)) will be described separately.
  • the method for synthesizing the organometallic complex of the present embodiment is not limited to the following synthesis method.
  • Example of synthetic method of organic compound represented by general formula (G0) is a kind of quinoxaline derivative.
  • the organic compound represented by the general formula (G0) uses, for example, any one of the following three synthetic schemes (A-1), (A-1'), and (A-1''). Can be synthesized.
  • Formula (G0), and later-described synthesis scheme (A-1), the (A-1 '), ( A-1''), R 1 ⁇ R 11 are each independently hydrogen or carbon atoms 1 It represents an alkyl group having 6 or less carbon atoms, at least two of R 1 to R 4 represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and at least two of R 5 to R 9 have 1 to 6 carbon atoms. It represents the following alkyl group, where X represents a substituted or unsubstituted benzene ring or naphthalene ring.
  • the halogenated benzene derivative (A1) is lithiated with alkyllithium or the like and reacted with the quinoxaline derivative (A2).
  • Z 1 represents a halogen.
  • the organic compound represented by the general formula (G0) couples the benzene derivative boronic acid (A1') and the halide of quinoxaline (A2') as shown in the synthesis scheme (A-1'). Can be obtained by doing.
  • Z 2 represents a halogen.
  • the synthetic method of the organic compound represented by the general formula (G0) is not limited to the above-mentioned three kinds of synthetic methods, and other synthetic methods may be used.
  • the organometallic complex represented by the general formula (G1-1) corresponds to the case where n in the general formula (G1) is 2.
  • R 1 to R 11 independently represent hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • R 1 to R 4 represent an alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, and at least two of R 5 to R 9 represent an alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms.
  • L represents a monoanionic ligand.
  • the organic compound represented by the general formula (G0) and the halogen-containing iridium compound are eliminated.
  • an alcohol solvent glycol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, etc.
  • the dinuclear complex represented by the general formula (B) can be obtained by heating the mixture.
  • the heating means is not particularly limited, and an oil bath, a sand bath, or an aluminum block may be used. It is also possible to use microwaves as a heating means.
  • the dinuclear complex represented by the general formula (B) is a kind of organometallic complex having a structure crosslinked with halogen.
  • the dinuclear complex represented by the general formula (B) and the raw material HL of the monoanionic ligand are reacted in an inert gas atmosphere.
  • the proton of HL is desorbed and L is coordinated to the central metal (Ir), so that an organometallic complex represented by the general formula (G1-1) can be obtained.
  • the heating means is not particularly limited, and an oil bath, a sand bath, or an aluminum block may be used. It is also possible to use microwaves as a heating means.
  • Z represents halogen
  • the organometallic complex represented by the general formula (G1-2) corresponds to the case where n in the general formula (G1) is 3.
  • R 1 to R 11 independently represent hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 1 to R 4 thereof. At least two of them represent an alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, at least two of R 5 to R 9 represent an alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, and X is substituted or unsubstituted. Represents a benzene ring or a naphthalene ring.
  • the organic metal complex represented by the general formula (G1-2) is an iridium compound containing halogen (iridium chloride hydrate, iridium bromide, iridium iodide, iridium acetate. , Ammonium hexachloroiridium acid, etc.) or organic iridium complexes (acetylacetonato complex, diethylsulfide complex, di- ⁇ -chlorobridged dinuclear complex, di- ⁇ -hydroxobridged dinuclear complex, etc.) and the general formula (G0). It can be obtained by mixing the represented organic compound with and dissolving it in an alcohol solvent (glycerol, ethylene glycol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, etc.) and then heating. ..
  • an alcohol solvent glycerol, ethylene glycol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, etc.
  • the present invention is not limited to this, and may be synthesized by another synthesis method.
  • the organometallic complex of the present embodiment emits near-infrared light and has high sublimation property, and is therefore suitable as a light emitting material or a material for a light emitting device that emits near infrared light.
  • the luminous efficiency of the light emitting device that emits near infrared light can be increased.
  • the reliability of the light emitting device that emits near infrared light can be enhanced.
  • the light emitting device of the present embodiment has the light emitting device shown in the first embodiment. Therefore, the reliability of the light emitting device can be improved.
  • FIG. 4A shows a top view of the light emitting device
  • FIGS. 4B and 4C show a cross-sectional view between the alternate long and short dash lines X1-Y1 and X2-Y2 of FIG. 4A.
  • the light emitting device shown in FIGS. 4A to 4C can be used for, for example, a lighting device.
  • the light emitting device may be any of bottom emission, top emission, and dual emission.
  • the light emitting device shown in FIG. 4B includes a substrate 490a, a substrate 490b, a conductive layer 406, a conductive layer 416, an insulating layer 405, an organic EL device 450 (first electrode 401, EL layer 402, and second electrode 403), and It has an adhesive layer 407.
  • the organic EL device 450 the light emitting device shown in the first embodiment can be used.
  • the organic EL device 450 has a first electrode 401 on the substrate 490a, an EL layer 402 on the first electrode 401, and a second electrode 403 on the EL layer 402.
  • the organic EL device 450 is sealed by the substrate 490a, the adhesive layer 407, and the substrate 490b.
  • the ends of the first electrode 401, the conductive layer 406, and the conductive layer 416 are covered with the insulating layer 405.
  • the conductive layer 406 is electrically connected to the first electrode 401, and the conductive layer 416 is electrically connected to the second electrode 403.
  • the conductive layer 406 covered with the insulating layer 405 via the first electrode 401 functions as an auxiliary wiring and is electrically connected to the first electrode 401. It is preferable to have an auxiliary wiring electrically connected to the electrode of the organic EL device 450 because the voltage drop due to the resistance of the electrode can be suppressed.
  • the conductive layer 406 may be provided on the first electrode 401. Further, an auxiliary wiring for electrically connecting to the second electrode 403 may be provided on the insulating layer 405 or the like.
  • Glass, quartz, ceramic, sapphire, organic resin and the like can be used for the substrate 490a and the substrate 490b, respectively.
  • the flexibility of the light emitting device can be increased.
  • a light extraction structure for improving the light extraction efficiency, an antistatic film for suppressing the adhesion of dust, a water-repellent film for preventing the adhesion of dirt, and a hardware for suppressing the occurrence of scratches due to use.
  • a coat film, a shock absorbing layer, or the like may be arranged.
  • Examples of the insulating material that can be used for the insulating layer 405 include resins such as acrylic resin and epoxy resin, and inorganic insulating materials such as silicon oxide, silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride, and aluminum oxide.
  • various curable adhesives such as a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable type, a reaction curable type adhesive, a thermosetting type adhesive, and an anaerobic type adhesive can be used.
  • these adhesives include epoxy resin, acrylic resin, silicone resin, phenol resin, polyimide resin, imide resin, PVC (polyvinyl chloride) resin, PVB (polyvinyl butyral) resin, EVA (ethylene vinyl acetate) resin and the like.
  • a material having low moisture permeability such as an epoxy resin is preferable.
  • a two-component mixed type resin may be used.
  • the light emitting device shown in FIG. 4C has a barrier layer 490c, a conductive layer 406, a conductive layer 416, an insulating layer 405, an organic EL device 450, an adhesive layer 407, a barrier layer 423, and a substrate 490b.
  • the barrier layer 490c shown in FIG. 4C has a substrate 420, an adhesive layer 422, and an insulating layer 424 having a high barrier property.
  • the organic EL device 450 is arranged between the insulating layer 424 having a high barrier property and the barrier layer 423. Therefore, even if a resin film or the like having a relatively low waterproof property is used for the substrate 420 and the substrate 490b, it is possible to prevent impurities such as water from entering the organic EL device and shortening the life.
  • polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyacrylonitrile resin, acrylic resin, polyimide resin, polymethylmethacrylate resin, polycarbonate (PC) resin, Polyether sulfone (PES) resin, polyamide resin (nylon, aramid, etc.), polysiloxane resin, cycloolefin resin, polystyrene resin, polyamideimide resin, polyurethane resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polypropylene resin, polytetra Fluoroethylene (PTFE) resin, ABS resin, cellulose nanofibers and the like can be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PES Polyether sulfone
  • polyamide resin nylon, aramid, etc.
  • polysiloxane resin polystyrene resin
  • polyamideimide resin polyurethane resin
  • the insulating layer 424 having a high barrier property it is preferable to use an inorganic insulating film.
  • an inorganic insulating film for example, a silicon nitride film, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, or the like can be used. Further, a hafnium oxide film, an yttrium oxide film, a zirconium oxide film, a gallium oxide film, a tantalum oxide film, a magnesium oxide film, a lanthanum oxide film, a cerium oxide film, a neodymium oxide film and the like may be used. Further, two or more of the above-mentioned insulating films may be laminated and used.
  • the barrier layer 423 preferably has at least one inorganic film.
  • a single-layer structure of an inorganic film or a laminated structure of an inorganic film and an organic film can be applied to the barrier layer 423.
  • the inorganic film the above-mentioned inorganic insulating film is suitable.
  • the laminated structure include a structure in which a silicon oxide film, a silicon oxide film, an organic film, a silicon oxide film, and a silicon nitride film are formed in this order.
  • the highly barrier insulating layer 424 and the organic EL device 450 can be formed directly on the flexible substrate 420. In this case, the adhesive layer 422 is unnecessary. Further, the insulating layer 424 and the organic EL device 450 can be transferred to the substrate 420 after being formed on the hard substrate via the release layer. For example, the insulating layer 424 and the organic EL device 450 are peeled from the hard substrate by applying heat, force, laser light, or the like to the peeling layer, and then the substrate 420 is bonded to the peeling layer using the adhesive layer 422. It may be transposed to.
  • the release layer for example, a laminated structure of an inorganic film containing a tungsten film and a silicon oxide film, an organic resin film such as polyimide, or the like can be used.
  • the insulating layer 424 can be formed by applying a high temperature as compared with a resin substrate or the like, so that the insulating layer 424 can be a dense and extremely barrier insulating film.
  • the light emitting device of one aspect of the present invention can be a passive matrix type or an active matrix type.
  • the active matrix type light emitting device will be described with reference to FIG.
  • FIG. 5A shows a top view of the light emitting device.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view between the alternate long and short dash lines AA'shown in FIG. 5A.
  • the active matrix type light emitting device shown in FIGS. 5A and 5B includes a pixel unit 302, a circuit unit 303, a circuit unit 304a, and a circuit unit 304b.
  • the circuit unit 303, the circuit unit 304a, and the circuit unit 304b can each function as a scanning line drive circuit (gate driver) or a signal line drive circuit (source driver).
  • the circuit may be a circuit that electrically connects the external gate driver or source driver and the pixel unit 302.
  • a routing wiring 307 is provided on the first substrate 301.
  • the routing wiring 307 is electrically connected to the FPC 308 which is an external input terminal.
  • the FPC 308 transmits an external signal (for example, a video signal, a clock signal, a start signal, a reset signal, etc.) or an electric potential to the circuit unit 303, the circuit unit 304a, and the circuit unit 304b.
  • a printed wiring board may be attached to the FPC 308.
  • the configuration shown in FIGS. 5A and 5B can also be said to be a light emitting module having a light emitting device (or light emitting device) and an FPC.
  • the pixel unit 302 has a plurality of pixels having an organic EL device 317, a transistor 311 and a transistor 312.
  • the organic EL device 317 the light emitting device shown in the first embodiment can be used.
  • the transistor 312 is electrically connected to the first electrode 313 of the organic EL device 317.
  • the transistor 311 functions as a switching transistor.
  • the transistor 312 functions as a current control transistor.
  • the number of transistors included in each pixel is not particularly limited, and can be appropriately provided as needed.
  • the circuit unit 303 has a plurality of transistors including a transistor 309, a transistor 310, and the like.
  • the circuit unit 303 may be formed of a circuit including a unipolar (only one of N-type or P-type) transistors, or may be formed of a CMOS circuit including an N-type transistor and a P-type transistor. Good. Further, the configuration may have a drive circuit externally.
  • the structure of the transistor included in the light emitting device of the present embodiment is not particularly limited.
  • a planar type transistor, a stagger type transistor, an inverted stagger type transistor and the like can be used.
  • either a top gate type or a bottom gate type transistor structure may be used.
  • gates may be provided above and below the semiconductor layer on which the channel is formed.
  • the crystallinity of the semiconductor material used for the transistor is also not particularly limited, and either an amorphous semiconductor or a semiconductor having crystallinity (microcrystalline semiconductor, polycrystalline semiconductor, single crystal semiconductor, or semiconductor having a partially crystalline region). May be used. It is preferable to use a semiconductor having crystallinity because deterioration of transistor characteristics can be suppressed.
  • the semiconductor layer of the transistor preferably has a metal oxide (also referred to as an oxide semiconductor).
  • the semiconductor layer of the transistor may have silicon. Examples of silicon include amorphous silicon and crystalline silicon (low temperature polysilicon, single crystal silicon, etc.).
  • the semiconductor layers include, for example, indium and M (M is gallium, aluminum, silicon, boron, ittrium, tin, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lantern, cerium, neodymium, etc. It is preferable to have one or more selected from hafnium, tantalum, tungsten, and gallium) and zinc.
  • M is preferably one or more selected from aluminum, gallium, yttrium, and tin.
  • an oxide containing indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn) also referred to as IGZO
  • IGZO oxide containing indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn)
  • the sputtering target used for forming the In-M-Zn oxide preferably has an In atom ratio of M or more.
  • the transistor included in the circuit unit 303, the circuit unit 304a, and the circuit unit 304b and the transistor included in the pixel unit 302 may have the same structure or different structures.
  • the structures of the plurality of transistors included in the circuit unit 303, the circuit unit 304a, and the circuit unit 304b may all be the same, or may be two or more types.
  • the structures of the plurality of transistors included in the pixel unit 302 may all be the same, or there may be two or more types.
  • the end of the first electrode 313 is covered with an insulating layer 314.
  • an organic compound such as a negative type photosensitive resin or a positive type photosensitive resin (acrylic resin), or an inorganic compound such as silicon oxide, silicon oxide nitride, or silicon nitride can be used.
  • the upper end portion or the lower end portion of the insulating layer 314 has a curved surface having a curvature. Thereby, the covering property of the film formed on the upper layer of the insulating layer 314 can be improved.
  • An EL layer 315 is provided on the first electrode 313, and a second electrode 316 is provided on the EL layer 315.
  • the EL layer 315 has 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 plurality of transistors and the plurality of organic EL devices 317 are sealed by the first substrate 301, the second substrate 306, and the sealing material 305.
  • the space 318 surrounded by the first substrate 301, the second substrate 306, and the sealing material 305 may be filled with an inert gas (nitrogen, argon, etc.) or an organic substance (including the sealing material 305).
  • Epoxy resin or glass frit can be used for the sealing material 305.
  • the sealing material 305 is preferably made of a material that does not allow water or oxygen to permeate as much as possible.
  • a glass frit is used as the sealing material, it is preferable that the first substrate 301 and the second substrate 306 are glass substrates from the viewpoint of adhesiveness.
  • the electronic device of the present embodiment has the light emitting device shown in the first embodiment. Therefore, the reliability of the electronic device can be improved.
  • FIG. 6A is a biometric authentication device for a finger vein, which has a housing 911, a light source 912, a detection stage 913, and the like. By placing a finger on the detection stage 913, the shape of the vein can be imaged.
  • a light source 912 that emits near-infrared light is installed in the upper part of the detection stage 913, and an imaging device 914 is installed in the lower part.
  • the detection stage 913 is made of a material that transmits near-infrared light, and the near-infrared light that is emitted from the light source 912 and transmitted through the finger can be imaged by the image pickup apparatus 914.
  • An optical system may be provided between the detection stage 913 and the image pickup apparatus 914.
  • the configuration of the above device can also be used for a biometric authentication device for a vein in the palm.
  • the light emitting device of one aspect of the present invention can be used for the light source 912.
  • the light emitting device according to one aspect of the present invention can be installed in a curved shape, and can uniformly irradiate an object with light.
  • a light emitting device that emits near-infrared light having the strongest peak intensity at a wavelength of 760 nm or more and 900 nm or less is preferable.
  • the position of a vein can be detected by receiving light transmitted through a finger or palm and imaging it. The action can be used as biometric authentication. Further, by combining with the global shutter method, highly accurate sensing becomes possible even if the subject moves.
  • the light source 912 can have a plurality of light emitting units as shown in the light emitting units 915, 916, and 917 shown in FIG. 6B.
  • Each of the light emitting units 915, 916, and 917 may emit light at a different wavelength, and each may irradiate light at different timings. Therefore, since different images can be continuously captured by changing the wavelength and angle of the emitted light, a plurality of images can be used for authentication and high security can be realized.
  • FIG. 6C is a biometric authentication device for a vein in the palm, which includes a housing 921, an operation button 922, a detection unit 923, a light source 924 that emits near-infrared light, and the like.
  • the shape of the vein in the palm can be recognized by holding a hand over the detection unit 923. You can also enter a password or the like using the operation buttons.
  • a light source 924 is arranged around the detection unit 923 to irradiate an object (hand). Then, the reflected light from the object is incident on the detection unit 923.
  • the light emitting device of one aspect of the present invention can be used for the light source 924.
  • An imaging device 925 is arranged directly under the detection unit 923, and an image of an object (overall image of the hand) can be captured.
  • An optical system may be provided between the detection unit 923 and the image pickup device 925.
  • the configuration of the above device can also be used for a biometric authentication device for a finger vein.
  • FIG. 6D is a non-destructive inspection device, which includes a housing 931, an operation panel 932, a transport mechanism 933, a monitor 934, a detection unit 935, a light source 938 that emits near-infrared light, and the like.
  • the light emitting device of one aspect of the present invention can be used for the light source 938.
  • the member to be inspected 936 is transported directly under the detection unit 935 by the transport mechanism 933.
  • the member to be inspected 936 is irradiated with near-infrared light from the light source 938, and the transmitted light is imaged by an imaging device 937 provided in the detection unit 935.
  • the captured image is displayed on the monitor 934.
  • FIG. 6E is a mobile phone, which includes a housing 981, a display unit 982, an operation button 983, an external connection port 984, a speaker 985, a microphone 986, a first camera 987, a second camera 988, and the like.
  • the mobile phone includes a touch sensor on the display unit 982.
  • the housing 981 and the display unit 982 are flexible. All operations such as making a phone call or inputting characters can be performed by touching the display unit 982 with a finger or a stylus.
  • the first camera 987 can acquire a visible light image
  • the second camera 988 can acquire an infrared light image (near infrared light image).
  • the mobile phone or display unit 982 shown in FIG. 6E may have a light emitting device according to an aspect of the present invention.
  • the structure of the device 1 used in this embodiment is shown in FIG. 7, and the specific configuration is shown in Table 1.
  • the chemical formulas of the materials used in this example are shown below.
  • the first electrode 801 is formed on the substrate 800, and the hole injection layer 811, the hole transport layer 812a, and the hole transport are formed on the first electrode 801.
  • the layer 812b, the light emitting layer 813, the electron transport layer 814a, the electron transport layer 814b, and the electron injection layer 815 are sequentially laminated, and the second electrode 803 is laminated on the electron injection layer 815.
  • the first electrode 801 was formed on the substrate 800.
  • the electrode area was 4 mm 2 (2 mm ⁇ 2 mm).
  • a glass substrate was used as the substrate 800.
  • the first electrode 801 was formed by forming an indium tin oxide (ITSO) containing silicon oxide into a film with a film thickness of 110 nm by a sputtering method.
  • the first electrode 801 functions as an anode.
  • the surface of the substrate was washed with water, fired at 200 ° C. for 1 hour, and then UV ozone treatment was performed for 370 seconds.
  • the substrate was introduced into a vacuum vapor deposition apparatus whose internal pressure was reduced to about 10-4 Pa, vacuum fired at 170 ° C. for 30 minutes in a heating chamber inside the vacuum vapor deposition apparatus, and then the substrate was released for about 30 minutes. It was chilled.
  • the hole injection layer 811 was formed on the first electrode 801.
  • the hole injection layer 811 depressurizes the inside of the vacuum deposition apparatus to 10 -4 Pa, and then N, N-bis (4-biphenyl) -6-phenylbenzo [b] naphtho [1,2-d] furan-8.
  • -Amine abbreviation: BBABnf
  • ALD-MP001Q Analysis Studio Co., Ltd., serial number: 1S20180314
  • the hole transport layer 812a was formed on the hole injection layer 811.
  • the hole transport layer 812a was formed by vapor deposition using BBABnf so that the film thickness was 115 nm.
  • the hole transport layer 812b was formed on the hole transport layer 812a.
  • the hole transport layer 812b is vapor-deposited to a film thickness of 20 nm using 3,3′- (naphthalene-1,4-diyl) bis (9-phenyl-9H-carbazole) (abbreviation: PCzN2). Formed.
  • the light emitting layer 813 was formed on the hole transport layer 812b.
  • the light emitting layer 813 is composed of 9-[(3'-dibenzothiophen-4-yl) biphenyl-3-yl] naphtho [1', 2': 4,5] flo [2,3-b] pyrazine (abbreviation: 9mDBtBPNfpr).
  • the electron transport layer 814a was formed on the light emitting layer 813.
  • the electron transport layer 814a is composed of 2- ⁇ 4- [9,10-di (naphthalene-2-yl) -2-anthryl] phenyl ⁇ -1-phenyl-1H-benzimidazole (abbreviation: ZADN) and 8- (quinolinolato).
  • Lithium abbreviation: Liq
  • Liq Lithium
  • the electron transport layer 814b was formed on the electron transport layer 814a.
  • an electron injection layer 815 was formed on the electron transport layer 814b.
  • the electron injection layer 815 was formed by vapor deposition using Liq so that the film thickness was 1 nm.
  • a second electrode 803 was formed on the electron injection layer 815.
  • the second electrode 803 was formed by a vapor deposition method of aluminum so as to have a film thickness of 200 nm.
  • the second electrode 803 functions as a cathode.
  • a light emitting device formed by sandwiching the EL layer 802 between a pair of electrodes is formed on the substrate 800.
  • the hole injection layer 811, the hole transport layer 812a, the hole transport layer 812b, the light emitting layer 813, the electron transport layer 814a, the electron transport layer 814b, and the electron injection layer 815 described in the above steps are one aspect of the present invention. It is a functional layer constituting the EL layer in. Further, in all the vapor deposition steps in the above-mentioned production method, the vapor deposition method by the resistance heating method was used.
  • the light emitting device manufactured as shown above is sealed by another substrate (not shown).
  • another substrate (not shown) coated with an adhesive that is solidified by ultraviolet light is placed on the substrate 800 in a glove box having a nitrogen atmosphere.
  • the substrates were fixed and the substrates were adhered to each other so that the adhesive adhered around the light emitting device formed on the substrate 800.
  • the adhesive was stabilized by irradiating it with ultraviolet light of 365 nm 2 at 6 J / cm 2 to solidify the adhesive and heat-treating it at 80 ° C. for 1 hour.
  • Operating characteristics of device 1 The operating characteristics of device 1 were measured. The measurement was performed at room temperature (atmosphere maintained at 25 ° C.) using a near-infrared spectroradiometer (SR-NIR, manufactured by Topcon Corporation).
  • SR-NIR near-infrared spectroradiometer
  • FIG. 8 shows the current density-radiant exitance characteristics of the device 1.
  • FIG. 9 shows the voltage-current density characteristics of the device 1.
  • FIG. 10 shows the current density-radiant flux characteristic of the device 1.
  • FIG. 11 shows the voltage-radiant exitance characteristics of the device 1.
  • FIG. 12 shows the current density-external quantum efficiency characteristics of the device 1. The radiant exitance, radiant flux, and external quantum efficiency were calculated using the radiance, assuming that the light distribution characteristics of the device were of the Lambersian type.
  • Table 2 shows the main initial characteristic values of the device 1 in the vicinity of the current density of 10 mA / cm 2 .
  • the device 1 As shown in FIGS. 8 to 12 and Table 2, the device 1 was found to exhibit good characteristics.
  • FIG. 13 shows an emission spectrum when a current is passed through the device 1 at a current density of 10 mA / cm 2 .
  • the device 1 showed an emission spectrum having a maximum peak near 798 nm due to the emission of [Ir (dmdppbq) 2 (dpm)] contained in the light emitting layer 813.
  • FIGS. 14A and 14B The results of the reliability test are shown in FIGS. 14A and 14B.
  • the vertical axis represents the normalized luminance (%) when the initial luminance is 100%, and the horizontal axis represents the driving time (h).
  • the vertical axis represents the normalized voltage (V) when the initial voltage is 0, and the horizontal axis represents the driving time (h).
  • the current density was set to 75 mA / cm 2 and the device 1 was driven.
  • the device 1 exhibits high reliability with a small initial deterioration of the luminance and a small long-term change in the luminance.
  • the deterioration curve of the device 1 has a maximum value because the brightness increases at the initial stage. Due to such deterioration behavior, the device 1 is a light emitting device having a very long life in which initial deterioration is suppressed.
  • the device 1 has a small long-term change in voltage and is unlikely to increase in voltage.
  • the HOMO level and LUMO level can be calculated based on cyclic voltammetry (CV) measurements.
  • an electrochemical analyzer manufactured by BAS Co., Ltd., model number: ALS model 600A or 600C was used as the measuring device.
  • dehydrated dimethylformamide (DMF) manufactured by Aldrich Co., Ltd., 99.8%, catalog number; 22705-6) was used as a solvent, and tetra-n-butylammonium perchlorate (supporting electrolyte) was used.
  • n-Bu 4 NCLO 4 manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd., catalog number; T0836
  • a platinum electrode manufactured by BAS Co., Ltd., PTE platinum electrode
  • a platinum electrode manufactured by BAS Co., Ltd., Pt counter electrode for VC-3 (5 cm)
  • an Ag / Ag + electrode RE7 non-aqueous solvent system reference electrode manufactured by BAS Co., Ltd.
  • the measurement was performed at room temperature (20 to 25 ° C.).
  • the scan speed at the time of CV measurement was unified to 0.1 V / sec, and the oxidation potential Ea [V] and the reduction potential Ec [V] with respect to the reference electrode were measured.
  • Ea was the intermediate potential of the oxidation-reduction wave
  • Ec was the intermediate potential of the reduction-oxidation wave.
  • the potential energy of the reference electrode used in this reference example with respect to the vacuum level is known to be -4.94 eV
  • the HOMO level [eV] -4.94-Ea
  • the electron mobility can be measured by Impedance Spectroscopy (IS method).
  • the carrier mobility of the EL material is measured from the IV characteristics of the transient photocurrent method (Time-of-flight: TOF method) and the space charge limiting current (Space-charge-limited current: SCLC) (SCLC method). ) Etc. have been known for a long time.
  • the TOF method requires a sample having a considerably thicker film thickness than an actual organic EL device.
  • the SCLC method has drawbacks such that the electric field strength dependence of carrier mobility cannot be obtained.
  • the film thickness of the organic film required for measurement is as thin as several hundred nm, so it is possible to form a film even with a relatively small amount of EL material, and the film thickness moves close to that of an actual organic EL device.
  • the feature is that the degree can be measured, and the electric field strength dependence of the carrier mobility can also be obtained.
  • Equation (2) and (3) can be calculated by the single injection model, respectively.
  • g (formula (4)) is a differential conductance.
  • C is the capacitance
  • is ⁇ T and represents the traveling angle
  • represents the angular frequency
  • T is the running time.
  • the current equation, Poisson equation, and continuity current equation are used in the analysis, ignoring the existence of diffusion currents and trap levels.
  • the method of calculating the mobility from the frequency characteristics of the capacitance is the ⁇ B method. Further, the method of calculating the mobility from the frequency characteristics of conductance is the ⁇ G method.
  • An electron-only device of a material whose electron mobility is desired is manufactured.
  • An electron-only device is a device designed so that only electrons flow as a carrier.
  • ⁇ B method a method for calculating mobility from the frequency characteristics of capacitance
  • the structure of the electron-only device manufactured for measurement is shown in FIG. 15, and the specific configuration is shown in Table 3.
  • the first layer 860, the second layer 861, and the third layer are formed between the first electrode 851 (anode) and the second electrode 852 (cathode). It has 862.
  • the material for which the electron mobility is to be obtained may be used as the material for the second layer 861.
  • FIG. 16 shows the current density-voltage characteristics of the electron-only device prepared by forming the co-deposited film of ZADN and Liq as the second layer 861.
  • the impedance measurement was performed under the conditions of an AC voltage of 70 mV and a frequency of 1 Hz to 3 MHz while applying a DC voltage in the range of 5.0 V to 9.0 V.
  • the capacitance is calculated from the admittance (formula (1) described above), which is the reciprocal of the impedance obtained here.
  • the frequency characteristics of the calculated capacitance C at the applied voltage of 7.0 V are shown in FIG.
  • the frequency characteristic of the capacitance C is obtained because the space charge due to the carrier injected by the minute voltage signal cannot completely follow the minute AC voltage and a phase difference occurs in the current.
  • the traveling time of the carriers in the membrane is defined by the time T at which the injected carriers reach the counter electrode, and is represented by the following equation (5).
  • the traveling time T can be obtained from f'max obtained from the above measurement and analysis (Equation (6))
  • the electron mobility at a voltage of 7.0 V can be obtained from the above equation (5). ..
  • the electron mobility at each voltage (electric field strength) can be calculated, so that the electric field strength dependence of the mobility can also be measured.
  • FIG. 19 The electric field strength dependence of the electron mobility of each organic compound finally obtained by the above calculation method is shown in FIG. 19, and the square root of the electric field strength [V / cm] read from the figure is 600 [V]. / Cm] Table 4 shows the electron mobility values at 1/2 .
  • the square shows the result of cgDBCzPA
  • the triangle shows the result of 2mDBTBPDBq-II
  • the diamond shows the result of the co-deposited film of ZADN and Liq.
  • 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. Was stirred for 7 and a half hours. After a lapse of a predetermined time, the solvent was distilled off.
  • step 1 The synthesis scheme of step 1 is shown in (a-1).
  • step 2 15 mL of 2-ethoxyethanol, 5 mL of water, 1.81 g of Hdmdpbq obtained in step 1, and 0.66 g of iridium chloride hydrate (IrCl 3 ⁇ H 2 O) (manufactured by Furuya Metals Co., Ltd.) were added to an eggplant with a reflux tube. It was placed in a flask and the inside of the flask was replaced with argon. Then, it was irradiated with microwaves (2.45 GHz 100 W) for 2 hours to react. After a lapse of a predetermined time, the obtained residue was suction-filtered and washed with methanol to obtain the desired product (black solid, yield 1.76 g, yield 81%). The synthesis scheme of step 2 is shown in (a-2).
  • 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 from a mixed solvent of dichloromethane and methanol to obtain the desired product (dark green solid, yield 0.42 g, 21% yield).
  • 0.41 g of the obtained dark green solid was sublimated and purified by the train sublimation method. Under the sublimation purification conditions, the dark green solid was heated at 300 ° C. while flowing an argon gas at a pressure of 2.7 Pa and a flow rate of 10.5 mL / min. After sublimation purification, a dark green solid was obtained in a yield of 78%.
  • the synthesis scheme of step 3 is shown in (a-3).

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Abstract

近赤外光を発する発光デバイスの信頼性を高める。 一対の電極間に、正孔注入層、発光層、及び電子輸送層をこの順で有する発光デバイスである。正 孔注入層は、第1の化合物及び第2の化合物を有する。第1の化合物は、第2の化合物に対する電 子受容性を有する。第2の化合物のHOMO準位は、-5.7eV以上-5.4e V以下である。 発光層は、発光性の有機化合物を有する。発光性の有機化合物が発する光の最大ピーク波長は、7 60nm以上900nm以下である。電子輸送層は、第3の化合物と、金属を含む物質と、を有す る。第3の化合物は、電子輸送性材料である。金属を含む物質は、金属、金属塩、金属酸化物、ま たは有機金属塩である。

Description

発光デバイス、発光装置、発光モジュール、電子機器、及び照明装置
本発明の一態様は、発光デバイス、発光装置、発光モジュール、電子機器、及び照明装置に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置(例えば、タッチセンサなど)、入出力装置(例えば、タッチパネルなど)、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
有機エレクトロルミネッセンス(EL:Electro Luminescence)現象を利用した発光デバイス(有機ELデバイス、有機EL素子ともいう)の研究開発が盛んに行われている。有機ELデバイスの基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層(以下、発光層とも記す)を挟んだものである。この有機ELデバイスに電圧を印加することにより、発光性の有機化合物からの発光を得ることができる。
発光性の有機化合物としては、例えば、三重項励起状態を発光に変換できる化合物(燐光性化合物、燐光材料ともいう)が挙げられる。特許文献1では、燐光材料として、イリジウムなどを中心金属とする有機金属錯体が開示されている。
また、個人認証、不良解析、医療診断、セキュリティ関連など、様々な用途でイメージセンサが用いられている。イメージセンサは、用途に応じて、用いる光源の波長が使い分けられている。イメージセンサでは、例えば、可視光、X線などの短波長の光、近赤外光などの長波長の光など、様々な波長の光が用いられている。
発光デバイスは、表示装置に加え、上記のようなイメージセンサの光源としての応用も検討されている。
特開2007−137872号公報
本発明の一態様では、近赤外光を発する発光デバイスの信頼性を高めることを課題の一つとする。本発明の一態様では、近赤外光を発する発光デバイスの寿命を長くすることを課題の一つとする。本発明の一態様では、近赤外光を発する発光デバイスの発光効率を高めることを課題の一つとする。
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。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様の発光デバイスは、一対の電極間に、正孔注入層、発光層、及び電子輸送層をこの順で有する。正孔注入層は、第1の化合物及び第2の化合物を有する。第1の化合物は、第2の化合物に対する電子受容性を有する。第2の化合物の最高被占有軌道準位(HOMO準位)は、−5.7eV以上−5.4eV以下である。発光層は、発光性の有機化合物を有する。発光性の有機化合物が発する光の最大ピーク波長は、760nm以上900nm以下である。電子輸送層は、第3の化合物と、金属を含む物質と、を有する。第3の化合物は、電子輸送性材料である。金属を含む物質は、金属、金属塩、金属酸化物、または有機金属塩である。
第3の化合物は、HOMO準位が−6.0eV以上であることが好ましい。
電子輸送層は、第1の領域と、第2の領域と、を有することが好ましい。第1の領域は、第2の領域よりも発光層側に位置することが好ましい。第1の領域と第2の領域とは、金属を含む物質の濃度が互いに異なることが好ましい。第1の領域は、第2の領域に比べて、金属を含む物質の濃度が高いことが好ましい。このとき、第2の領域は、金属を含む物質を含まなくてもよい。または、第2の領域は、第1の領域に比べて、金属を含む物質の濃度が高いことが好ましい。このとき、第1の領域は、金属を含む物質を含まなくてもよい。
発光層は、さらに、第4の化合物及び第5の化合物を有することが好ましい。第4の化合物と第5の化合物は、励起錯体を形成する組み合わせであることが好ましい。第4の化合物は、正孔輸送性材料であることが好ましい。第5の化合物は、電子輸送性材料であることが好ましい。
本発明の一態様の発光デバイスは、さらに、正孔輸送層を有することが好ましい。正孔輸送層は、正孔注入層と発光層との間に位置することが好ましい。正孔輸送層は、第6の化合物を有することが好ましい。第6の化合物のHOMO準位は、第2の化合物のHOMO準位以下の値であることが好ましい。第6の化合物のHOMO準位と第2の化合物のHOMO準位との差は、0.2eV以内であることが好ましい。第2の化合物及び第6の化合物は、それぞれ、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、及びアントラセン骨格のうち少なくとも一つを有することが好ましい。第2の化合物と第6の化合物とは、同一の化合物であることが好ましい。
金属を含む物質は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を有する金属錯体であることが好ましい。
金属を含む物質は、窒素及び酸素を有する配位子と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属と、を有する金属錯体であることが好ましい。
金属を含む物質は、8−キノリノラト構造を含む配位子と、1価の金属イオンと、を有する金属錯体であることが好ましい。
金属を含む物質は、8−キノリノラト構造を含む配位子を有するリチウム錯体であることが好ましい。
発光性の有機化合物は、金属−炭素結合を有する有機金属錯体であることが好ましい。有機金属錯体は、2環以上5環以下の縮合複素芳香環を有することが好ましい。縮合複素芳香環は、金属に配位していることが好ましい。
発光性の有機化合物は、シクロメタル錯体であることが好ましい。発光性の有機化合物は、オルトメタル錯体であることが好ましい。発光性の有機化合物は、イリジウム錯体であることが好ましい。
発光性の有機化合物が発する光の最大ピーク波長は、780nm以上880nm以下であることが好ましい。
本発明の一態様は、上記いずれかの構成の発光デバイスと、トランジスタ及び基板の一方または双方と、を有する発光装置である。
本発明の一態様は、上記の発光装置を有し、フレキシブルプリント回路基板(Flexible Printed Circuit、以下、FPCと記す)もしくはTCP(Tape Carrier Package)等のコネクタが取り付けられたモジュール、またはCOG(Chip On Glass)方式もしくはCOF(Chip On Film)方式等により集積回路(IC)が実装された発光モジュール等の発光モジュールである。なお、本発明の一態様の発光モジュールは、コネクタ及びICのうち一方のみを有していてもよく、双方を有していてもよい。
本発明の一態様は、上記の発光モジュールと、アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、及び操作ボタンのうち少なくとも一つと、を有する電子機器である。
本発明の一態様は、上記の発光装置と、筐体、カバー、及び支持台のうち少なくとも一つと、を有する、照明装置である。
本発明の一態様により、近赤外光を発する発光デバイスの信頼性を高めることができる。本発明の一態様により、近赤外光を発する発光デバイスの寿命を長くすることができる。本発明の一態様により、近赤外光を発する発光デバイスの発光効率を高めることができる。
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。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。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
図1A~図1Eは、発光デバイスの一例を示す断面図である。
図2A~図2Cは、発光デバイスの発光モデルを説明する概念図である。
図3A~図3Dは、電子輸送層における金属を含む物質の濃度を説明する図である。
図4Aは、発光装置の一例を示す上面図である。図4B、図4Cは、発光装置の一例を示す断面図である。
図5Aは、発光装置の一例を示す上面図である。図5Bは、発光装置の一例を示す断面図である。
図6A~図6Eは、電子機器の一例を示す図である。
図7は、実施例の発光デバイスを示す図である。
図8は、デバイス1の電流密度−放射発散度特性を示す図である。
図9は、デバイス1の電圧−電流密度特性を示す図である。
図10は、デバイス1の電流密度−放射束特性を示す図である。
図11は、デバイス1の電圧−放射発散度特性を示す図である。
図12は、デバイス1の電流密度−外部量子効率特性を示す図である。
図13は、デバイス1の発光スペクトルを示す図である。
図14A、図14Bは、デバイス1の信頼性試験の結果を示す図である。
図15は、電子オンリーデバイスの構造を示す図である。
図16は、電子オンリーデバイスの電流密度−電圧特性を示す図である。
図17は、直流電圧7.0VにおけるZADN:Liq(1:1)の算出されたキャパシタンスCの周波数特性を示す図である。
図18は、直流電圧7.0VにおけるZADN:Liq(1:1)の−ΔBの周波数特性を示す図である。
図19は、各有機化合物における電子移動度の電界強度依存特性を示す図である。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
また、図面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、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光デバイスについて図1~図3を用いて説明する。
本発明の一態様の発光デバイスは、一対の電極(陽極及び陰極)間に、正孔注入層、発光層、及び電子輸送層をこの順で有する。正孔注入層は、第1の化合物及び第2の化合物を有する。第1の化合物は、第2の化合物に対する電子受容性を有する。第2の化合物のHOMO準位は、−5.7eV以上−5.4eV以下である。電子輸送層は、第3の化合物と、金属を含む物質と、を有する。第3の化合物は、電子輸送性の高い材料(電子輸送性材料ともいう)である。金属を含む物質は、金属、金属塩、金属酸化物、または有機金属塩である。
本発明の一態様の発光デバイスは、発光層に正孔が注入されやすく、かつ、電子が注入されにくい構成である。陽極側から正孔が容易に注入され、かつ、陰極側から発光層への電子の注入量が抑制されることで、発光層が電子過多の状態になることを抑制できる。そして、時間の経過に従って発光層に電子が注入されていくことで輝度が上昇し、当該輝度上昇により初期劣化を相殺することができる。これにより、初期劣化が抑制され、駆動寿命が非常に長い発光デバイスを提供することができる。
本発明の一態様の発光デバイスは、発光層に、発光性の有機化合物を有する。発光性の有機化合物が発する光の最大ピーク波長(ピーク強度が最も高い波長ともいえる)は、760nm以上900nm以下であり、780nm以上であることが好ましく、また、880nm以下であることが好ましい。
本発明の一態様の発光デバイスは、膜状に形成することができ、大面積化が容易であるため、近赤外光を発する面光源として用いることができる。
発光性の有機化合物は、燐光を発すると、発光デバイスにおける発光効率を高めることができるため、好ましい。特に、発光性の有機化合物は、金属−炭素結合を有する有機金属錯体であることが好ましい。その中でも、発光性の有機化合物は、シクロメタル錯体であることがより好ましい。さらに、発光性の有機化合物は、オルトメタル錯体であることが好ましい。これらの有機化合物は、燐光を放出しやすいため、発光デバイスにおける発光効率を高めることができる。したがって、本発明の一態様の発光デバイスは、燐光を発する燐光デバイスであることが好ましい。
さらに、金属−炭素結合を有する有機金属錯体は、ポルフィリン系の化合物などに比べて、発光効率が高く、化学的安定性が高いため、発光性の有機化合物として好適である。
また、発光層に、ゲスト材料として発光性の有機化合物を用い、ホスト材料として他の有機化合物を用いる場合、発光性の有機化合物の吸収スペクトルに大きな谷が生じる(強度の低い部分が生じる)と、ホスト材料の励起エネルギーの値によっては、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動が円滑に行われず、エネルギー移動効率が低下してしまう。ここで、金属−炭素結合を有する有機金属錯体の吸収スペクトルでは、三重項MLCT(Metal to Ligand Charge Transfer)遷移に由来する吸収帯、一重項MLCT遷移に由来する吸収帯、及び三重項π−π*遷移に由来する吸収帯など、数多くの吸収帯が重なるため、当該吸収スペクトルに大きな谷が生じにくい。したがって、ホスト材料として用いることができる材料の励起エネルギーの値の幅を広くすることができ、ホスト材料の選択の幅を広げることができる。
また、発光性の有機化合物は、イリジウム錯体であることが好ましい。例えば、発光性の有機化合物は、中心金属にイリジウムを用いた、シクロメタル錯体であることが好ましい。イリジウム錯体は白金錯体などに比べて化学的安定性が高いため、発光性の有機化合物としてイリジウム錯体を用いることで、発光デバイスの信頼性を高めることができる。このような安定性の観点で、イリジウムのシクロメタル錯体が好ましく、イリジウムのオルトメタル錯体がより好ましい。
なお、近赤外発光を得る観点から、上記有機金属錯体における配位子は、2環以上5環以下の縮合複素芳香環が金属に配位した構造を有することが好ましい。縮合複素芳香環は3環以上が好ましい。また、縮合複素芳香環は、4環以下が好ましい。縮合複素芳香環が有する環が多いほど、LUMO準位(最低空軌道準位)を下げることができ、有機金属錯体の発光波長を長波長化させることができる。また、縮合複素芳香環が少ないほど、昇華性を高めることができる。そのため、2環以上5環以下の縮合複素芳香環を採用することで、配位子のLUMO準位が適切に低下し、高い昇華性を維持しつつ、(三重項)MLCT遷移に由来する有機金属錯体の発光波長を近赤外まで長波長化させることができる。また、縮合複素芳香環が有する窒素原子(N)の数が多いほど、LUMO準位を下げることができる。したがって、縮合複素芳香環が有する窒素原子(N)の数は、2つ以上が好ましく、2つが特に好ましい。
発光層は、さらに、第4の化合物及び第5の化合物を有することが好ましい。第4の化合物と第5の化合物は、励起錯体を形成する組み合わせであることが好ましい。第4の化合物及び第5の化合物のうち、一方は正孔輸送性材料であり、他方は電子輸送性材料であることが好ましい。このような構成とすることで、発光デバイスの発光効率を高めることができる。
[発光デバイスの構成例]
≪発光デバイスの基本的な構造≫
図1A~図1Eに、一対の電極間にEL層を有する発光デバイスの一例を示す。
図1Aに示す発光デバイスは、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(シングル構造)を有する。EL層103は、少なくとも発光層を有する。
発光デバイスは、一対の電極間に複数のEL層を有していてもよい。図1Bに、一対の電極間に2層のEL層(EL層103a及びEL層103b)を有し、2層のEL層の間に電荷発生層104を有する、タンデム構造の発光デバイスを示す。タンデム構造の発光デバイスは、低電圧駆動が可能で消費電力を低くすることができる。
電荷発生層104は、第1の電極101と第2の電極102に電圧を印加したときに、EL層103a及びEL層103bのうち、一方に電子を注入し、他方に正孔(ホール)を注入する機能を有する。従って、図1Bにおいて、第1の電極101に第2の電極102よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層104からEL層103aに電子が注入され、EL層103bに正孔が注入される。
なお、電荷発生層104は、光の取り出し効率の点から、近赤外光を透過する(具体的には、電荷発生層104の近赤外光の透過率が、40%以上である)ことが好ましい。また、電荷発生層104は、第1の電極101や第2の電極102よりも低い導電率であっても機能する。
図1C~図1Eには、それぞれ、EL層103の積層構造の一例を示す。本実施の形態では、第1の電極101が陽極として機能し、第2の電極102が陰極として機能する場合を例に挙げて説明する。
図1C~図1Eに示す発光デバイスは、EL層103として、第1の電極101側から、正孔注入層121、正孔輸送層122、発光層123、電子輸送層124、及び電子注入層125を有する。なお、図1C~図1Eには示さないが、発光デバイスは光学調整層を有していてもよい。
第1の電極101、第2の電極102、正孔注入層121、正孔輸送層122、発光層123、電子輸送層124、及び電子注入層125は、それぞれ、単層構造であっても、積層構造であってもよい。なお、図1Bに示すタンデム構造のように複数のEL層を有する場合であっても、各EL層に、図1C~図1Eに示すEL層103と同様の積層構造を適用することができる。また、第1の電極101が陰極で、第2の電極102が陽極の場合、積層順は逆になる。
図1D及び図1Eに示す発光デバイスが有する正孔輸送層122は、正孔注入層121側の正孔輸送層122aと、発光層123側の正孔輸送層122bと、の、2層構造である。
図1Eに示す発光デバイスが有する電子輸送層124は、発光層123側の電子輸送層124aと、電子注入層125側の電子輸送層124bと、の、2層構造である。
発光層123は、発光物質や複数の物質を適宜組み合わせて有しており、所望の波長の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123を発光波長の異なる積層構造としてもよい。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。また、図1Bに示すEL層103a及びEL層103bは、互いに異なる波長を発する構成であってもよい。この場合も各発光層に用いる発光物質やその他の物質を異なる材料とすればよい。
本発明の一態様の発光デバイスにおいて、EL層で得られた発光を一対の電極間で共振させることにより、得られる発光を強める構成としてもよい。例えば、図1Cにおいて、第1の電極101を反射電極(近赤外光に対して反射性を有する電極)とし、第2の電極102を半透過・半反射電極(近赤外光に対して透過性及び反射性を有する電極)とすることにより、微小光共振器(マイクロキャビティ)構造を形成することで、EL層103から得られる発光を強めることができる。
なお、発光デバイスの第1の電極101が、近赤外光に対して反射性を有する導電膜と近赤外光に対して透光性を有する導電膜との積層構造からなる反射電極である場合、当該透光性を有する導電膜の膜厚を制御することにより光学調整を行うことができる。具体的には、発光層123から得られる光の波長λに対して、第1の電極101と、第2の電極102との電極間距離がmλ/2(ただし、mは自然数)近傍となるように調整するのが好ましい。
また、発光層123から得られる所望の光(波長:λ)を増幅させるために、第1の電極101から発光層123の所望の光が得られる領域(発光領域)までの光学距離と、第2の電極102から発光層123の所望の光が得られる領域(発光領域)までの光学距離と、をそれぞれ(2m’+1)λ/4(ただし、m’は自然数)近傍となるように調節するのが好ましい。なお、ここでいう発光領域とは、発光層123における正孔と電子との再結合領域を示す。
このような光学調整を行うことにより、発光層123から得られる光のスペクトルを狭線化させ、所望の波長の発光を得ることができる。
但し、上記の場合、第1の電極101と第2の電極102との光学距離は、厳密には第1の電極101における反射領域から第2の電極102における反射領域までの総厚ということができる。しかし、第1の電極101や第2の電極102における反射領域を厳密に決定することは困難であるため、第1の電極101と第2の電極102の任意の位置を反射領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。また、第1の電極101と、所望の光が得られる発光層との光学距離は、厳密には第1の電極101における反射領域と、所望の光が得られる発光層における発光領域との光学距離であるということができる。しかし、第1の電極101における反射領域や、所望の光が得られる発光層における発光領域を厳密に決定することは困難であるため、第1の電極101の任意の位置を反射領域、所望の光が得られる発光層の任意の位置を発光領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
第1の電極101と第2の電極102の少なくとも一方は、近赤外光に対して透光性を有する電極とする。近赤外光に対して透光性を有する電極の近赤外光の透過率は、40%以上とする。なお、近赤外光に対して透光性を有する電極が、上記半透過・半反射電極の場合、当該電極の近赤外光の反射率は、20%以上、好ましくは40%以上であり、また、100%未満、好ましくは95%以下であり、80%以下または70%以下であってもよい。例えば、当該電極の近赤外光の反射率は、20%以上80%以下、好ましくは40%以上、また好ましくは70%以下とする。また、当該電極の抵抗率は、1×10−2Ωcm以下が好ましい。
第1の電極101または第2の電極102が、反射電極である場合、反射電極の近赤外光の反射率は、40%以上100%以下、好ましくは70%以上100%以下とする。また、この電極の抵抗率は、1×10−2Ωcm以下が好ましい。
≪発光デバイスの材料及び作製方法≫
次に、発光デバイスに用いることができる材料及び作製方法について説明する。ここでは、図1Eに示すシングル構造を有する発光デバイスを用いて説明する。
<電極>
発光デバイスの一対の電極を形成する材料としては、上述した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、及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、及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)などの希土類金属及びこれらを適宜組み合わせて含む合金、グラフェン等を用いることができる。
なお、マイクロキャビティ構造を有する発光デバイスを作製する場合は、第1の電極101及び第2の電極102のうち、一方を反射電極として形成し、他方を半透過・半反射電極として形成する。したがって、所望の導電性材料を単数または複数用い、単層または積層して形成することができる。なお、第2の電極102は、EL層103を形成した後、上記と同様に材料を選択して形成する。また、これらの電極の作製には、スパッタリング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121は、EL層103に正孔を注入しやすくする機能を有する。例えば、正孔注入層121は、陽極から注入された正孔を、正孔輸送層122(または発光層123など)に注入する機能を有することができる。例えば、正孔注入層121は、正孔を発生させ、当該正孔を正孔輸送層122(または発光層123など)に注入する機能を有することができる。
第1の化合物は、電子受容性材料(アクセプター性材料)であり、第2の化合物に対する電子受容性を有する。
第2の化合物は、正孔輸送性材料である。正孔輸送性材料は、電子よりも正孔の輸送性が高い。
第2の化合物のHOMO準位は比較的低い(深い)ことが好ましい。具体的には、第2の化合物のHOMO準位は、−5.7eV以上−5.4eV以下であることが好ましい。第2の化合物のHOMO準位が比較的低いことで、正孔輸送層122への正孔の注入が容易となり、好ましい。
第1の化合物としては、電子吸引基(特にフルオロ基のようなハロゲン基やシアノ基)を有する有機化合物を用いることができる。
第1の化合物としては、例えば、キノジメタン誘導体、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有機アクセプターを用いることができる。具体的には、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、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)、2−(7−ジシアノメチレン−1,3,4,5,6,8,9,10−オクタフルオロ−7H−ピレン−2−イリデン)マロノニトリル等を挙げることができる。特に、HAT−CNのように複素原子を複数有する縮合芳香環に電子吸引基が結合している化合物が、熱的に安定であり好ましい。また、電子吸引基(特にフルオロ基のようなハロゲン基やシアノ基)を有する[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い。電子吸引基を有する[3]ラジアレン誘導体としては、例えば、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]などが挙げられる。
第2の化合物は、正孔輸送性骨格を有することが好ましい。当該正孔輸送性骨格としては、正孔輸送性材料のHOMO準位が高く(浅く)なりすぎない、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、及びアントラセン骨格が好ましい。
第2の化合物は、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、及びアントラセン骨格のうち少なくとも一つを有することが好ましい。正孔輸送性材料は、ジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環を含む置換基を有する芳香族アミン、ナフタレン環を有する芳香族モノアミン、または9−フルオレニル基がアリーレン基を介してアミンの窒素に結合する芳香族モノアミンであってもよい。
第2の化合物が、N,N−ビス(4−ビフェニル)アミノ基を有すると、長寿命な発光デバイスを作製することができるため好ましい。
第2の化合物としては、例えば、N−(4−ビフェニル)−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:BnfABP)、N,N−ビス(4−ビフェニル)−6−フェニルベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−8−アミン(略称:BBABnf)、4,4’−ビス(6−フェニルベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−8−イル−4’’−フェニルトリフェニルアミン(略称:BnfBB1BP)、N,N−ビス(4−ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−6−アミン(略称:BBABnf(6))、N,N−ビス(4−ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−8−アミン(略称:BBABnf(8))、N,N−ビス(4−ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,3−d]フラン−4−アミン(略称:BBABnf(II)(4))、N,N−ビス[4−(ジベンゾフラン−4−イル)フェニル]−4−アミノ−p−ターフェニル(略称:DBfBB1TP)、N−[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−N−フェニル−4−ビフェニルアミン(略称:ThBA1BP)、4−(2−ナフチル)−4’,4’’−ジフェニルトリフェニルアミン(略称:BBAβNB)、4−[4−(2−ナフチル)フェニル]−4’,4’’−ジフェニルトリフェニルアミン(略称:BBAβNBi)、4,4’−ジフェニル−4’’−(6;1’−ビナフチル−2−イル)トリフェニルアミン(略称:BBAαNβNB)、4,4’−ジフェニル−4’’−(7;1’−ビナフチル−2−イル)トリフェニルアミン(略称:BBAαNβNB−03)、4,4’−ジフェニル−4’’−(7−フェニル)ナフチル−2−イルトリフェニルアミン(略称:BBAPβNB−03)、4,4’−ジフェニル−4’’−(6;2’−ビナフチル−2−イル)トリフェニルアミン(略称:BBA(βN2)B)、4,4’−ジフェニル−4’’−(7;2’−ビナフチル−2−イル)トリフェニルアミン(略称:BBA(βN2)B−03)、4,4’−ジフェニル−4’’−(4;2’−ビナフチル−1−イル)トリフェニルアミン(略称:BBAβNαNB)、4,4’−ジフェニル−4’’−(5;2’−ビナフチル−1−イル)トリフェニルアミン(略称:BBAβNαNB−02)、4−(4−ビフェニリル)−4’(2−ナフチル)−4’’−フェニルトリフェニルアミン(略称:TPBiAβNB)、4−(3−ビフェニリル)−4’−[4−(2−ナフチル)フェニル]−4’’−フェニルトリフェニルアミン(略称:mTPBiAβNBi)、4−(4−ビフェニリル)−4’−[4−(2−ナフチル)フェニル]−4’’−フェニルトリフェニルアミン(略称:TPBiAβNBi)、4−フェニル−4’−(1−ナフチル)トリフェニルアミン(略称:αNBA1BP)、4,4’−ビス(1−ナフチル)トリフェニルアミン(略称:αNBB1BP)、4,4’−ジフェニル−4’’−[4’−(カルバゾール−9−イル)ビフェニル−4−イル]トリフェニルアミン(略称:YGTBi1BP)、4’−[4−(3−フェニル−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]トリス(1,1’−ビフェニル−4−イル)アミン(略称:YGTBi1BP−02)、4−ジフェニル−4’−(2−ナフチル)−4’’−{9−(4−ビフェニリル)カルバゾール)}トリフェニルアミン(略称:YGTBiβNB)、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,N−ビス(4−ビフェニリル)−9,9’−スピロビ[9H−フルオレン]−2−アミン(略称:BBASF)、N,N−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−9,9’−スピロビ[9H−フルオレン]−4−アミン(略称:BBASF(4))、N−(1,1’−ビフェニル−2−イル)−N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−9,9’−スピロビ(9H−フルオレン)−4−アミン(略称:oFBiSF)、N−(4−ビフェニル)−N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)ジベンゾフラン−4−アミン(略称:FrBiF)、N−[4−(1−ナフチル)フェニル]−N−[3−(6−フェニルジベンゾフラン−4−イル)フェニル]−1−ナフチルアミン(略称:mPDBfBNBN)、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)、4−フェニル−3’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:mBPAFLP)、4−フェニル−4’−[4−(9−フェニルフルオレン−9−イル)フェニル]トリフェニルアミン(略称:BPAFLBi)、4−フェニル−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA1BP)、4,4’−ジフェニル−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBBi1BP)、4−(1−ナフチル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBANB)、4,4’−ジ(1−ナフチル)−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBNBB)、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)、N−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−9H−フルオレン−2−アミン(略称:PCBBiF)、3,3’−(ナフタレン−1,4−ジイル)ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール)(略称:PCzN2)、4−(10−フェニル−9−アントリル)−4’−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:FLPAPA)等が挙げられる。
<正孔輸送層>
正孔輸送層122は、正孔注入層121によって注入された正孔を発光層123に輸送する層である。
正孔輸送層122は、第6の化合物を有することが好ましい。
第6の化合物は、正孔輸送性材料である。正孔輸送性材料としては、第2の化合物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。
第6の化合物のHOMO準位は、第2の化合物のHOMO準位以下の値であることが好ましい。第6の化合物のHOMO準位と第2の化合物のHOMO準位との差は、0.2eV以内であることが好ましい。
第2の化合物及び第6の化合物は、それぞれ、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、及びアントラセン骨格のうち少なくとも一つを有することが好ましい。
第2の化合物と第6の化合物が同一の正孔輸送性骨格(特にジベンゾフラン骨格)を有すると、正孔の注入がスムーズになるため好ましい。
第2の化合物と第6の化合物が同じであると、正孔の注入がスムーズとなるため、より好ましい。
正孔輸送層122が積層構造である場合、正孔輸送層122を構成する各層は、正孔を発光層123に輸送する層である。
図1D、図1Eにおける正孔輸送層122aは、図1Cにおける正孔輸送層122と同様の構成とすることができる。
図1D、図1Eにおける正孔輸送層122b(つまり、正孔輸送層122のうち、最も発光層123側に位置する層)は、電子ブロック層としての機能を有することが好ましい。
正孔輸送層122bは、第7の化合物を有することが好ましい。
第7の化合物は、正孔輸送性材料である。正孔輸送性材料としては、第2の化合物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。
第7の化合物のHOMO準位と第6の化合物のHOMO準位との差は、0.2eV以内であることが好ましい。
第2の化合物、第6の化合物、及び第7の化合物は、それぞれ、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、及びアントラセン骨格のうち少なくとも一つを有することが好ましい。
第2の化合物、第6の化合物、及び第7の化合物が同一の正孔輸送性骨格(特にジベンゾフラン骨格)を有すると、正孔の注入がスムーズになるため好ましい。
正孔注入層121、正孔輸送層122a、正孔輸送層122bに用いる正孔輸送性材料が、上記の関係を有することで、各層への正孔注入がスムーズに行われ、駆動電圧の上昇や発光層123における正孔の過少状態を防ぐことができる。
<発光層>
発光層123は、発光物質を含む層である。
本発明の一態様の発光デバイスは、発光物質として、発光性の有機化合物を有する。当該発光性の有機化合物は、近赤外光を発する。具体的には、発光性の有機化合物が発する光の最大ピーク波長は、760nm以上900nm以下であり、780nm以上であることが好ましく、また、880nm以下であることが好ましい。
近赤外光を発する、発光性の有機化合物として、例えば、実施の形態2に示す有機金属錯体を用いることができる。
発光層123は、1種または複数種の発光物質を有することができる。
また、本発明の一態様の発光デバイスは、近赤外光を発する発光物質以外の発光物質を有していてもよい。本発明の一態様の発光デバイスは、例えば、近赤外光を発する発光物質に加えて、可視光(赤色、青色、緑色など)を発する発光物質を有していてもよい。
発光層123は、発光物質(ゲスト材料)に加えて、1種または複数種の有機化合物(ホスト材料、アシスト材料等)を有していてもよい。1種または複数種の有機化合物としては、本実施の形態で説明する正孔輸送性材料及び電子輸送性材料の一方または双方を用いることができる。また、1種または複数種の有機化合物として、バイポーラ性材料を用いてもよい。
発光層123に用いることができる発光物質として、特に限定は無く、一重項励起エネルギーを近赤外光領域の発光に変える発光物質、または三重項励起エネルギーを近赤外光領域の発光に変える発光物質を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としては、蛍光を発する物質(蛍光材料)が挙げられ、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。特に、これら1,6FLPAPrn、1,6mMemFLPAPrn、1,6BnfAPrn−03のようなピレンジアミン化合物に代表される縮合芳香族ジアミン化合物は、ホールトラップ性が高く、発光効率や信頼性に優れているため、好ましい。
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)、3,10−ビス[N−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N−フェニルアミノ]ナフト[2,3−b;6,7−b’]ビスベンゾフラン(略称:3,10PCA2Nbf(IV)−02)、3,10−ビス[N−(ジベンゾフラン−3−イル)−N−フェニルアミノ]ナフト[2,3−b;6,7−b’]ビスベンゾフラン(略称:3,10FrA2Nbf(IV)−02)等を用いることができる。
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(燐光材料)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。
燐光材料としては、例えば、4H−トリアゾール骨格、1H−トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、ピリミジン骨格、ピラジン骨格、またはピリジン骨格を有する有機金属錯体(特にイリジウム錯体)、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(特にイリジウム錯体)、白金錯体、希土類金属錯体等が挙げられる。
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以下である燐光材料としては、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−κN2]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(mpptz−dmp)])、トリス(5−メチル−3,4−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz)])、トリス[4−(3−ビフェニル)−5−イソプロピル−3−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(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以下である燐光材料としては、以下のような物質が挙げられる。
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−κN3]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(dmppm−dmp)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(4,6−ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(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)])、[2−(4−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(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]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以下である燐光材料としては、以下のような物質が挙げられる。
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)])、ビス[4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(d1npm)(dpm)])、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)])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)])、(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)])、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−κ2O,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmdppr−m5CP)(dpm)])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)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。
発光層123に用いる有機化合物(ホスト材料、アシスト材料等)としては、発光物質のエネルギーギャップより大きなエネルギーギャップを有する物質を、一種もしくは複数種選択して用いることができる。
発光層123に用いる発光物質が蛍光材料である場合、発光物質と組み合わせて用いる有機化合物としては、一重項励起状態のエネルギー準位が大きく、三重項励起状態のエネルギー準位が小さい有機化合物を用いるのが好ましい。
一部上記の具体例と重複するが、発光物質(蛍光材料、燐光材料)との好ましい組み合わせという観点から、以下に有機化合物の具体例を示す。
蛍光材料と組み合わせて用いることができる有機化合物としては、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が挙げられる。
蛍光材料と組み合わせて用いる有機化合物(ホスト材料)の具体例としては、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)、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)、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)、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)、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)、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、9−(1−ナフチル)−10−[4−(2−ナフチル)フェニル]アントラセン(略称:αN−βNPAnth)などが挙げられる。
燐光材料と組み合わせて用いる有機化合物としては、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を選択すればよい。
励起錯体を形成させるべく複数の有機化合物(例えば、第1のホスト材料、及び第2のホスト材料(またはアシスト材料)等)を発光物質と組み合わせて用いる場合は、これらの複数の有機化合物を燐光材料(特に有機金属錯体)と混合して用いることが好ましい。
このような構成とすることにより、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)を用いた発光を効率よく得ることができる。なお、複数の有機化合物の組み合わせとしては、励起錯体が形成されやすいものがよく、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が特に好ましい。発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光を得ることができる。なお、正孔輸送性材料及び電子輸送性材料の具体例については、本実施の形態で示す材料を用いることができる。この構成により、発光デバイスの高効率、低電圧駆動、長寿命を同時に実現できる。
励起錯体を形成する材料の組み合わせとしては、正孔輸送性材料のHOMO準位が電子輸送性材料のHOMO準位以上の値であると好ましい。正孔輸送性材料のLUMO準位が電子輸送性材料のLUMO準位以上の値であると好ましい。材料のLUMO準位及びHOMO準位は、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって測定される材料の電気化学特性(還元電位及び酸化電位)から導出することができる。
励起錯体の形成は、例えば正孔輸送性材料の発光スペクトル、電子輸送性材料の発光スペクトル、及びこれら材料を混合した混合膜の発光スペクトルを比較し、混合膜の発光スペクトルが、各材料の発光スペクトルよりも長波長側にシフトする(または長波長側に新たなピークを持つ)現象を観測することにより確認することができる。または、正孔輸送性材料の過渡フォトルミネッセンス(PL)、電子輸送性材料の過渡PL、及びこれら材料を混合した混合膜の過渡PLを比較し、混合膜の過渡PL寿命が、各材料の過渡PL寿命よりも長寿命成分を有する、または遅延成分の割合が大きくなるなどの過渡応答の違いを観測することにより、確認することができる。また、上述の過渡PLは過渡エレクトロルミネッセンス(EL)と読み替えても構わない。すなわち、正孔輸送性材料の過渡EL、電子輸送性を有する材料の過渡EL、及びこれらの混合膜の過渡ELを比較し、過渡応答の違いを観測することによっても、励起錯体の形成を確認することができる。
燐光材料と組み合わせて用いることができる有機化合物としては、芳香族アミン(芳香族アミン骨格を有する化合物)、カルバゾール誘導体(カルバゾール骨格を有する化合物)、ジベンゾチオフェン誘導体(チオフェン誘導体)、ジベンゾフラン誘導体(フラン誘導体)、亜鉛やアルミニウム系の金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体等が挙げられる。
正孔輸送性の高い有機化合物である芳香族アミン、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の具体例としては、以下の物質が挙げられる。
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)としては、具体的には、3,3’−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール)(略称:PCCP)、9,9’−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−3,3’−ビ−9H−カルバゾール、9,9’−ビス(1,1’−ビフェニル−3−イル)−3,3’−ビ−9H−カルバゾール、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。
カルバゾリル基を有する芳香族アミンとしては、具体的には、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)、PCBBiF、PCBBi1BP、PCBANB、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)、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。
カルバゾール誘導体としては、上記に加えて、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)、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)、CzPA等が挙げられる。
チオフェン誘導体(チオフェン骨格を有する化合物)及びフラン誘導体(フラン骨格を有する化合物)としては、具体的には、4,4’,4’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリ(ジベンゾチオフェン)(略称:DBT3P−II)、2,8−ジフェニル−4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]ジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−III)、4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]−6−フェニルジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−IV)などのチオフェン骨格を有する化合物、4−{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。
芳香族アミンとしては、具体的には、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)、BPAFLP、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)、TDATA、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)、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)等が挙げられる。
正孔輸送性の高い有機化合物としては、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用いることもできる。
電子輸送性の高い有機化合物である、亜鉛やアルミニウム系の金属錯体の具体例としては、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)など、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等が挙げられる。
この他、ビス[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。
電子輸送性の高い有機化合物である、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体の具体例としては、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)、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)、2−{4−[9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)−2−アントリル]フェニル}−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:ZADN)、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)、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、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)、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)などが挙げられる。
電子輸送性の高い有機化合物である、ジアジン骨格を有する複素環化合物、トリアジン骨格を有する複素環化合物、ピリジン骨格を有する複素環化合物の具体例としては、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)、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)、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)、2−[3’−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−1,1’−ビフェニル−3−イル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:mFBPTzn)、2−[(1,1’−ビフェニル)−4−イル]−4−フェニル−6−[9,9’−スピロビ(9H−フルオレン)−2−イル]−1,3,5−トリアジン(略称:BP−SFTzn)、2−{3−[3−(ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−8−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:mBnfBPTzn)、2−{3−[3−(ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−6−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:mBnfBPTzn−02)、3,5−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリジン(略称:35DCzPPy)、1,3,5−トリ[3−(3−ピリジル)フェニル]ベンゼン(略称:TmPyPB)などが挙げられる。
電子輸送性の高い有機化合物としては、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)のような高分子化合物を用いることもできる。
TADF材料とは、S準位(一重項励起状態のエネルギー準位)とT準位(三重項励起状態のエネルギー準位)との差が小さく、逆項間交差によって三重項励起エネルギーから一重項励起エネルギーへエネルギーを変換することができる機能を有する材料である。そのため、三重項励起エネルギーをわずかな熱エネルギーによって一重項励起エネルギーにアップコンバート(逆項間交差)が可能で、一重項励起状態を効率よく生成することができる。また、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる。熱活性化遅延蛍光が効率良く得られる条件としては、S準位とT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、10−6秒以上、好ましくは10−3秒以上である。
2種類の物質で励起状態を形成する励起錯体は、S準位とT準位との差が極めて小さく、三重項励起エネルギーを一重項励起エネルギーに変換することが可能なTADF材料としての機能を有する。
準位の指標としては、低温(例えば77Kから10K)で観測される燐光スペクトルを用いればよい。TADF材料としては、その蛍光スペクトルの短波長側の裾において接線を引き、その外挿線の波長のエネルギーをS準位とし、燐光スペクトルの短波長側の裾において接線を引き、その外挿線の波長のエネルギーをT準位とした際に、そのSとTの差が0.3eV以下であることが好ましく、0.2eV以下であることがさらに好ましい。
TADF材料は、ゲスト材料として用いてもよく、ホスト材料として用いてもよい。
TADF材料としては、例えば、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)、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)、4−(9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:4PCCzBfpm)、4−[4−(9’−フェニル−3,3’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(略称:4PCCzPBfpm)、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)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を有する複素環化合物を用いることができる。該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性が共に高く、好ましい。なお、π電子不足型複素芳香環の代わりに、シアノ基のような電子吸引基が結合した芳香環を用いてもよい。また、π電子不足型複素芳香環の代わりに、π電子不足型骨格を用いることができる。同様に、π電子過剰型複素芳香環の代わりに、π電子過剰型骨格を用いることができる。
π電子不足型複素芳香環を有する骨格のうち、ピリジン骨格、ジアジン骨格(ピリミジン骨格、ピラジン骨格、ピリダジン骨格)、及びトリアジン骨格は、安定で信頼性が良好なため好ましい。特に、ベンゾフロピリミジン骨格、ベンゾチエノピリミジン骨格、ベンゾフロピラジン骨格、ベンゾチエノピラジン骨格は電子受容性が高く、信頼性が良好なため好ましい。
π電子過剰型複素芳香環を有する骨格のうち、アクリジン骨格、フェノキサジン骨格、フェノチアジン骨格、フラン骨格、チオフェン骨格、及びピロール骨格は、安定で信頼性が良好なため、当該骨格の少なくとも一つを有することが好ましい。特に、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、インドール骨格、カルバゾール骨格、インドロカルバゾール骨格、ビカルバゾール骨格、3−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−9H−カルバゾール骨格が好ましい。
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。
π電子過剰型骨格として、芳香族アミン骨格、フェナジン骨格等を用いることができる。π電子不足型骨格として、キサンテン骨格、チオキサンテンジオキサイド骨格、オキサジアゾール骨格、トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、アントラキノン骨格、フェニルボランやボラントレン等の含ホウ素骨格、ベンゾニトリルまたはシアノベンゼン等のニトリル基またはシアノ基を有する芳香環や複素芳香環、ベンゾフェノン等のカルボニル骨格、ホスフィンオキシド骨格、スルホン骨格等を用いることができる。
なお、発光物質としてTADF材料を用いる場合、他の有機化合物と組み合わせて用いることもできる。特に、上述したホスト材料(正孔輸送性材料、電子輸送性材料)と組み合わせることができる。TADF材料を用いる場合、ホスト材料のS準位はTADF材料のS準位より高い方が好ましい。また、ホスト材料のT準位はTADF材料のT準位より高いことが好ましい。
また、TADF材料をホスト材料に用い、蛍光材料をゲスト材料に用いてもよい。TADF材料をホスト材料として用いると、TADF材料で生成した三重項励起エネルギーが、逆項間交差によって一重項励起エネルギーに変換され、さらに発光物質へエネルギー移動することで、発光デバイスの発光効率を高めることができる。このとき、TADF材料がエネルギードナーとして機能し、発光物質がエネルギーアクセプターとして機能する。従って、ホスト材料としてTADF材料を用いることは、ゲスト材料として蛍光材料を用いる場合に非常に有効である。また、このとき、高い発光効率を得るためには、TADF材料のS準位は、蛍光材料のS準位より高いことが好ましい。また、TADF材料のT準位は、蛍光材料のS準位より高いことが好ましい。従って、TADF材料のT準位は、蛍光材料のT準位より高いことが好ましい。
また、蛍光材料の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈するTADF材料を用いることが好ましい。そうすることで、TADF材料から蛍光材料への励起エネルギーの移動がスムーズとなり、効率よく発光が得られるため、好ましい。
また、効率よく三重項励起エネルギーから逆項間交差によって一重項励起エネルギーが生成されるためには、TADF材料でキャリア再結合が生じることが好ましい。また、TADF材料で生成した三重項励起エネルギーが蛍光材料の三重項励起エネルギーに移動しないことが好ましい。そのためには、蛍光材料は、蛍光材料が有する発光団(発光の原因となる骨格)の周囲に保護基を有すると好ましい。該保護基としては、π結合を有さない置換基が好ましく、飽和炭化水素が好ましく、具体的には炭素数3以上10以下のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3以上10以下のシクロアルキル基、炭素数3以上10以下のトリアルキルシリル基が挙げられ、保護基が複数あるとさらに好ましい。π結合を有さない置換基は、キャリアを輸送する機能に乏しいため、キャリア輸送やキャリア再結合に影響をほとんど与えずに、TADF材料と蛍光材料の発光団との距離を遠ざけることができる。ここで、発光団とは、蛍光材料において発光の原因となる原子団(骨格)を指す。発光団は、π結合を有する骨格が好ましく、芳香環を含むことが好ましく、縮合芳香環または縮合複素芳香環を有すると好ましい。縮合芳香環または縮合複素芳香環としては、フェナントレン骨格、スチルベン骨格、アクリドン骨格、フェノキサジン骨格、フェノチアジン骨格等が挙げられる。特にナフタレン骨格、アントラセン骨格、フルオレン骨格、クリセン骨格、トリフェニレン骨格、テトラセン骨格、ピレン骨格、ペリレン骨格、クマリン骨格、キナクリドン骨格、ナフトビスベンゾフラン骨格を有する蛍光材料は蛍光量子収率が高いため好ましい。
<電子輸送層>
電子輸送層124は、第2の電極102から注入された電子を発光層123に輸送する層である。
電子輸送層124は、第3の化合物と、金属を含む物質と、を有する。
第3の化合物は、電子輸送性材料である。電子輸送性材料は、正孔よりも電子の輸送性が高い。
第3の化合物は、HOMO準位が−6.0eV以上であることが好ましい。
第3の化合物は、電界強度[V/cm]の平方根が600における電子移動度が、1×10−7cm/Vs以上1×10−5cm/Vs以下であることが好ましく、1×10−7cm/Vs以上5×10−5cm/Vs以下であることがさらに好ましい。
第3の化合物の電界強度[V/cm]の平方根が600における電子移動度が発光層123のホスト材料の電界強度[V/cm]の平方根が600における電子移動度よりも小さいことが好ましい。電子輸送層124における電子輸送性を低くすることにより発光層123への電子の注入量を制御することができ、発光層123が電子過多の状態になることを防ぐことができる。
第3の化合物は、アントラセン骨格を有することが好ましく、アントラセン骨格と複素環骨格とを有することがさらに好ましい。当該複素環骨格としては、含窒素5員環骨格が好ましい。当該含窒素5員環骨格としては、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環のように2つの複素原子を環に含む含窒素5員環骨格を有することが特に好ましい。
その他、上記ホスト材料に用いることが可能な電子輸送性材料の一部、及び、上記蛍光材料に組み合わせてホスト材料として用いることが可能な材料として挙げた物質を電子輸送層124に用いることができる。
第3の化合物としては、例えば、2−{4−[9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)−2−アントリル]フェニル}−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:ZADN)、9−(1−ナフチル)−10−[4−(2−ナフチル)フェニル]アントラセン(略称:αN−βNPAnth)、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)などが挙げられる。
金属を含む物質は、金属、金属塩、金属酸化物、または有機金属塩である。
金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び希土類金属が挙げられる。具体的には、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Baなどが挙げられる。
金属塩としては、例えば、上記金属のハロゲン化物、及び上記金属の炭酸塩が挙げられる。具体的には、LiF、NaF、KF、RbF、CsF、MgF、CaF、SrF、BaF、LiCl、NaCl、KCl、RbCl、CsCl、MgCl、CaCl、SrCl、BaCl、LiCO、CsCOなどが挙げられる。
金属酸化物としては、例えば、上記金属の酸化物が挙げられる。具体的には、LiO、NaO、CsO、MgO、CaOなどが挙げられる。
有機金属塩としては、例えば、有機金属錯体が挙げられる。
金属を含む物質は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を有する金属錯体であることが好ましい。
金属を含む物質は、窒素及び酸素を有する配位子と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属と、を有する金属錯体であることが好ましい。
金属を含む物質は、8−キノリノラト構造を含む配位子と、1価の金属イオンと、を有する金属錯体であることが好ましい。8−キノリノラト構造とは、置換もしくは無置換の8−キノリノールにおける水酸基(−OH基、ヒドロキシ基)のプロトンが脱離した構造である。8−キノリノラト構造を含む配位子としては、8−キノリノラト、及び、8−キノリノラトのメチル置換体(例えば2−メチル置換体、5−メチル置換体)などが挙げられる。
金属を含む物質は、8−キノリノラト構造を含む配位子を有するリチウム錯体であることが好ましい。
上記金属錯体としては、8−(キノリノラト)リチウム(略称:Liq)、8−(キノリノラト)ナトリウム(略称:Naq)、8−(キノリノラト)カリウム(略称:Kq)、(8−キノリノラト)マグネシウム(略称:Mgq)、(8−キノリノラト)亜鉛(略称:Znq)などが挙げられる。
金属を含む物質としては、特に、Liqが好ましい。
図1Eに示すように、電子輸送層124は、発光層123側の電子輸送層124aと、第2の電極102側の電子輸送層124bを有していてもよい。電子輸送層124aと電子輸送層124bとは、第3の化合物と金属を含む物質との濃度比が異なることが好ましい。例えば、電子輸送層124aは、電子輸送層124bよりも、金属を含む物質の濃度が高いことが好ましい。または、電子輸送層124bは、電子輸送層124aよりも、金属を含む物質の濃度が高くてもよい。なお、電子輸送層124a及び電子輸送層124bの一方は、金属を含む物質を含んでいなくてもよい。
<電子注入層>
電子注入層125は、第2の電極102からの電子の注入効率を高める層である。第2の電極102の材料の仕事関数の値と、電子注入層125に用いる材料のLUMO準位の値と、の差は、小さい(0.5eV以内)ことが好ましい。
電子注入層125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、またはそ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、電子注入層125にエレクトライドを用いてもよい。エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。なお、上述した電子輸送層124を構成する物質を用いることもできる。
また、電子注入層125に、電子輸送性材料とドナー性材料(電子供与性材料)とを含む複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性及び電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送性材料(金属錯体や複素芳香族化合物等)を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用いることもできる。
<電荷発生層>
図1Bに示す発光デバイスにおいて、電荷発生層104は、第1の電極101(陽極)と第2の電極102(陰極)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。
電荷発生層104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)とを含む構成であっても、電子輸送性材料とドナー性材料とを含む構成であってもよい。このような構成の電荷発生層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。
正孔輸送性材料、アクセプター性材料、電子輸送性材料、及びドナー性材料は、それぞれ上述の材料を用いることができる。
なお、本発明の一態様の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。特に発光デバイスに用いる機能層(正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層)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等)などの方法により形成することができる。
発光デバイスを構成する機能層の材料は、それぞれ、上述の材料に限定されない。例えば、機能層の材料として、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)等を用いてもよい。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。
[発光デバイスにおける発光モデル]
本実施の形態の表示装置に用いることができる発光デバイスにおける発光モデルについて説明する。
ここでは、図1Cに示す正孔輸送層122、発光層123、及び電子輸送層124を用いて、発光デバイスの発光モデルを説明する。発光デバイスは図1Cの構成に限定されず、他の構成においても当該発光モデルを適用することができる。
発光層123が電子過多の状態になると、図2Aに示すように、発光層123内の局所的な領域に発光領域123−1が形成される。別言すると、発光層123内における発光領域123−1の幅が狭い。そのため、発光層123の局所的な領域において、集中的に電子(e)とホール(h)との再結合が行われ、劣化が促進されてしまう。また、発光層123において再結合できなかった電子が、発光層123を通過することで、寿命、または発光効率が低下する場合がある。
一方で、本発明の一態様の発光デバイスでは、電子輸送層124における電子輸送性を低くすることにより、発光層123における発光領域123−1の幅を広げることができる(図2B、図2C)。発光領域123−1の幅を広げることによって、発光層123における電子とホールとの再結合領域を分散させることができる。従って、寿命が長く発光効率の良好な発光デバイスを提供することができる。
図2Bに示すように、本発明の一態様の発光デバイスは、駆動初期において、再結合領域が電子輸送層124側まで広がる場合がある。図2Bでは、電子輸送層124中の再結合領域を、領域124−1として示す。具体的には、本発明の一態様の発光デバイスでは、駆動初期では正孔の注入障壁が小さいこと、及び電子輸送層124の電子輸送性が比較的低いことにより、発光領域123−1(すなわら再結合領域)が発光層123全体に形成され、かつ、電子輸送層124にも再結合領域が形成されることがある。
また、本発明の一態様の発光デバイスでは、電子輸送層124に含まれる第3の化合物のHOMO準位が−6.0eV以上と比較的高いことから、正孔の一部が電子輸送層124まで達し、電子輸送層124でも再結合が起こる場合がある。なお、この現象は、発光層123に含まれるホスト材料(またはアシスト材料)と、第3の化合物と、のHOMO準位の差が0.2eV以内である場合にも起こることがある。
図2Cに示すように、本発明の一態様の発光デバイスは、駆動時間が経過することによって、キャリアバランスが変化し、電子輸送層124での再結合が生じにくくなる。発光層123全体に発光領域123−1が形成されたまま、電子輸送層124での再結合が抑制されることによって、再結合したキャリアのエネルギーを有効に発光に寄与させることができる。そのため、駆動初期と比較して輝度が上昇しうる。この輝度上昇が発光デバイスの駆動初期に現れる急激な輝度低下、いわゆる初期劣化を相殺することで、初期劣化が小さく、また駆動寿命の長い発光デバイスを提供できる。なお、本明細書等において、上記の発光デバイスをRecombination−Site Tailoring Injection構造(ReSTI構造)と呼称する場合がある。
本発明の一態様の発光デバイスは、電流密度一定の条件における駆動試験によって得られる輝度の劣化曲線において、極大値を有する場合がある。すなわち、本発明の一態様の発光デバイスは、時間の経過に伴って輝度が上昇する挙動を示すことがある。当該挙動は、駆動初期の急激な劣化(いわゆる初期劣化)を相殺することができる。ただし、本発明の一態様の発光デバイスは、上記に限定されず、例えば、輝度の極大値を有さない、別言すると、輝度上昇を発生させずに劣化曲線の傾きを小さくすることができる。従って、発光デバイスを、当該挙動を示す構成とすることで、発光デバイスの初期劣化を小さくし、かつ駆動寿命を非常に長くすることができる。
なお、極大値を有する劣化曲線の微分を取ると、その値が0となる部分が存在する。従って、劣化曲線の微分に0となる部分が存在する発光デバイスを、本発明の一態様の発光デバイスと言い換えることができる。
本発明の一態様の発光デバイスにおいて、電子輸送層124は、厚さ方向において、第3の化合物と金属を含む物質との混合比(濃度)が異なる部分を有することが好ましい。具体的には、電子輸送性材料と、金属、金属塩、金属酸化物、または有機金属塩と、の混合比(濃度)が異なる部分を有することが好ましい。
電子輸送層124における、金属を含む物質の濃度は、飛行時間型二次イオン質量分析(ToF−SIMS:Time−of−flight secondary ion mass spectrometry)で得られる原子や分子の検出量により推察できる。同じ二種類の材料で構成され、混合比が互いに異なる部分において、ToF−SIMS分析によってそれぞれ検出された値の大小は、注目する原子や分子の存在量の大小に相当する。そのため、電子輸送性材料及び有機金属錯体の検出量を比較することによって、混合比の大小の見当をつけることができる。
本発明の一態様の発光デバイスにおいて、電子輸送層124における金属を含む物質の含有量は、第1の電極101側に比べて、第2の電極102側の方が少ないことが好ましい。つまり、金属を含む物質の濃度が、第2の電極102側から第1の電極101側に向かって上昇するように、電子輸送層124が形成されることが好ましい。すなわち、電子輸送層124は、第3の化合物の濃度が高い部分よりも発光層123側に第3の化合物の濃度が低い部分を有する。換言すると、電子輸送層124は、金属を含む物質の濃度が低い部分よりも発光層123側に金属を含む物質の濃度が高い部分を有する。
電子輸送層124において、第3の化合物の濃度が高い部分(金属を含む物質の濃度が低い部分)の電子移動度は、電界強度[V/cm]の平方根が600において1×10−7cm/Vs以上5×10−5cm/Vs以下であることが好ましい。
例えば、電子輸送層124における金属を含む物質の含有量(濃度)は、図3A~図3Dに示す構成とすることができる。なお、図3A、図3Bは、電子輸送層124内に金属を含む物質の含有量(濃度)の明確な境界がない場合を表し、図3C、図3Dは、電子輸送層124内に明確な境界がある場合を表している。
電子輸送層124内に明確な境界が無い場合、第3の化合物と金属を含む物質との濃度は、それぞれ、連続的に変化する。図3A、図3Bに、金属を含む物質の濃度が連続的に変化する例を示す。また、電子輸送層124内に明確な境界がある場合、第3の化合物と金属を含む物質との濃度は、それぞれ、階段状に変化する。図3C、図3Dに、金属を含む物質の濃度が階段状に変化する例を示す。なお、第3の化合物と金属を含む物質との濃度が階段状に変化する場合、電子輸送層124は、複数の層により構成されていると示唆される。例えば、図3Cは、電子輸送層124が2層の積層構造である場合を表し、図3Dは、電子輸送層124が3層の積層構造である場合を表す。なお、図3C、図3Dにおいて、破線は、複数の層の境界の領域を表す。
本発明の一態様の発光デバイスにおけるキャリアバランスの変化は、電子輸送層124の電子移動度の変化によってもたらされると考えられる。
本発明の一態様の発光デバイスは、電子輸送層124内部に、金属を含む物質の濃度差が存在する。電子輸送層124は、当該金属を含む物質の濃度が低い領域と発光層123との間に、当該金属を含む物質の濃度が高い領域を有する。すなわち、金属を含む物質の濃度が低い領域が高い領域よりも第2の電極102側に位置する構成を有する。
以上のような構成を有する本発明の一態様の発光デバイスは、寿命が非常に長い。特に、初期輝度を100%とした場合、輝度が95%になるまでの時間(LT95ともいう)を極めて長くすることができる。
電子輸送層124の電子移動度は、金属を含む物質の濃度によって変化する。例えば、金属を含む物質の濃度が高いほど、電子輸送層124の電子移動度が高くなる。電子輸送層124に、金属を含む物質の濃度が互いに異なる2つ以上の領域が存在する場合、金属を含む物質の濃度が薄い領域の電子移動度は、他の領域の電子移動度より低くなる。そして、電子輸送層124の電子移動度は、金属を含む物質の濃度が薄い領域によって律速される。
発光デバイスに電圧を印加し駆動すると、金属を含む物質が、陽極側から陰極側に拡散することがある。例えば、金属を含む物質の濃度が高い領域から、当該濃度が低い領域に、金属を含む物質が拡散することで、電子輸送層の電子移動度を向上させることができる。つまり、本発明の一態様の発光デバイスは、駆動に伴って、電子輸送層の電子移動度が向上する。これにより、発光デバイス内のキャリアバランスが変化し、再結合領域が移動する。電子輸送層124での再結合が生じにくくなることで、再結合したキャリアのエネルギーを有効に発光に寄与させることができる。そのため、駆動初期と比較して輝度が上昇しうる。この輝度上昇が発光デバイスの駆動初期に現れる急激な輝度低下、いわゆる初期劣化を相殺することで、初期劣化が小さく、また駆動寿命の長い発光デバイスを提供できる。
以上のように、本実施の形態の発光デバイスは、発光層に正孔が注入されやすく、かつ、電子が注入されにくい構成である。したがって、初期劣化が抑制され、駆動寿命が非常に長い、近赤外光を発する発光デバイスを提供することができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光デバイスに用いることができる有機金属錯体について説明する。
[有機金属錯体の構造]
本実施の形態の有機金属錯体は、中心金属であるイリジウムに、ベンゾキノキサリン骨格またはナフトキノキサリン骨格を有する配位子が配位した構造を有する。具体的には、一般式(G1)で表される有機金属錯体である。特に、一般式(G2)で表される有機金属錯体が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
一般式(G2)中、R、R、R、及びRは、それぞれ独立に、炭素数1以上6以下のアルキル基を表し、R10及び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、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)及び一般式(G2)において、Xが置換または無置換のベンゼン環またはナフタレン環である、つまり、キノキサリンにベンゼン環またはナフタレン環を縮環させることで、π共役系を伸長させ、LUMO準位を深くし、エネルギー的に安定にさせることができるため、発光波長を長波長化させることができる。したがって、近赤外光を発する有機金属錯体を得ることができる。
、R、R、及びRが、炭素数1以上6以下のアルキル基であることで、R、R、R、及びRが水素である場合に比べて、有機金属錯体の昇華性が高まり、昇華温度を低くできるため、好ましい。特に、R、R、R、及びRは、それぞれ、メチル基であることが好ましい。したがって、R、R、R、及びRのいずれもがメチル基であることが好ましい。
本実施の形態の有機金属錯体は、Xが置換または無置換のベンゼン環またはナフタレン環であり、Xが縮合環でない場合に比べて、有機金属錯体の昇華性が低くなりやすい。しかし、R、R、R、及びRが、炭素数1以上6以下のアルキル基であるため、有機金属錯体の昇華性を高めることができる。したがって、昇華性が良好であり、近赤外光を発する有機金属錯体を得ることができる。
及びRが、炭素数1以上6以下のアルキル基であることで、イリジウムと結合しているベンゼン環の二面角を大きくすることができる。これにより、有機金属錯体の発光スペクトルの第2ピークの減少が理論的に可能となり、半値幅を狭くすることができる。これにより、所望の波長の光を効率よく得ることができる。
一般式(G1)及び一般式(G2)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)及び一般式(G2)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)~(L7)のいずれか一であることが好ましい。特に、一般式(L1)に示す配位子を用いると、昇華性が高くなり、好ましい。また、一般式(Ll)に示す配位子の一例である構造式(L8)に示す配位子(ジピバロイルメタン)とベンゾキノキサリン骨格またはナフトキノキサリン骨格を有する配位子とは好適な組み合わせであり、本実施の形態の有機金属錯体の昇華性が高まり、昇華温度を低くできるため、好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
一般式(L1)~(L7)中、R51~R89は、それぞれ独立に、水素また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、また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、または置換基を有する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、またはフェニル基のいずれかを表す。
本実施の形態の有機金属錯体が発する光の最大ピーク波長(つまり、ピーク強度が最も高い波長)は、760nm以上900nm以下であることが好ましい。当該波長は、特に、780nm以上であることが好ましい。また、当該波長は、880nm以下であることが好ましい。
本実施の形態の有機金属錯体の具体例としては、構造式(100)~構造式(111)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-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
[有機金属錯体の合成方法]
本実施の形態の有機金属錯体の合成方法としては種々の反応を適用することができる。一般式(G1)で表される有機金属錯体の合成方法を以下に例示する。
まず、一般式(G0)で表される有機化合物の合成方法例について説明し、その後、当該一般式(G0)で表される有機化合物を用いて、一般式(G1)で表される有機金属錯体を合成する方法について説明する。なお、以下では、一般式(G1)におけるnが2である場合(一般式(G1−1)で表される有機金属錯体)と、一般式(G1)におけるnが3である場合(一般式(G1−2)で表される有機金属錯体)と、に分けて説明する。なお、本実施の形態の有機金属錯体の合成方法は、以下の合成方法に限定されない。
≪一般式(G0)で表される有機化合物の合成方法例≫
一般式(G0)で表される有機化合物は、キノキサリン誘導体の一種である。一般式(G0)で表される有機化合物は、例えば、以下に示す3種類の合成スキーム(A−1)、(A−1’)、(A−1’’)のいずれか一を用いて合成することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
一般式(G0)、及び、後述する合成スキーム(A−1)、(A−1’)、(A−1’’)において、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す。
例えば、一般式(G0)で表される有機化合物は、合成スキーム(A−1)に示すように、ハロゲン化ベンゼン誘導体(A1)をアルキルリチウム等でリチオ化し、キノキサリン誘導体(A2)と反応させることにより得ることができる。なお、合成スキーム(A−1)において、Zはハロゲンを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
また、一般式(G0)で表される有機化合物は、合成スキーム(A−1’)に示すように、ベンゼン誘導体のボロン酸(A1’)とキノキサリンのハロゲン化物(A2’)とをカップリングすることにより得ることができる。なお、合成スキーム(A−1’)において、Zはハロゲンを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
また、一般式(G0)で表される有機化合物は、合成スキーム(A−1’’)に示すように、ベンゼン誘導体置換のジケトン(A1’’)とジアミン(A2’’)を反応させることにより得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
一般式(G0)で表される有機化合物の合成法は、上述した3種類の合成法に限られず、他の合成法を用いてもよい。
上述の化合物(A1)、(A2)、(A1’)、(A2’)、(A1’’)、(A2’’)は、それぞれ、様々な種類が市販されているか、あるいは合成可能であるため、一般式(G0)で表される有機化合物は数多くの種類を合成することができる。したがって、本実施の形態の有機金属錯体は、その配位子のバリエーションが豊富であるという特徴がある。
≪一般式(G1−1)で表される有機金属錯体の合成方法≫
次に、一般式(G1−1)で表される有機金属錯体の合成方法例について、説明する。一般式(G1−1)で表される有機金属錯体は、一般式(G1)におけるnが2である場合に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
一般式(G1−1)及び、後述する合成スキーム(A−2)、(A−3)において、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、Lはモノアニオン性の配位子を表す。
まず、合成スキーム(A−2)に示すように、一般式(G0)で表される有機化合物と、ハロゲンを含むイリジウム化合物(塩化イリジウム、臭化イリジウム、ヨウ化イリジウムなど)と、を、無溶媒で、またはアルコール系溶媒(グリセロール、エチレングリコール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノールなど)単独、または、1種類以上のアルコール系溶媒と水との混合溶媒を用いて、不活性ガス雰囲気にて加熱することにより、一般式(B)で表される複核錯体を得ることができる。加熱手段として特に限定はなく、オイルバス、サンドバス、またはアルミブロックを用いてもよい。また、マイクロ波を加熱手段として用いることも可能である。
一般式(B)で表される複核錯体は、ハロゲンで架橋された構造を有する有機金属錯体の一種である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
さらに、合成スキーム(A−3)に示すように、一般式(B)で表される複核錯体と、モノアニオン性の配位子の原料HLとを、不活性ガス雰囲気にて反応させることにより、HLのプロトンが脱離してLが中心金属(Ir)に配位し、一般式(G1−1)で表される有機金属錯体を得ることができる。加熱手段として特に限定はなく、オイルバス、サンドバス、またはアルミブロックを用いてもよい。また、マイクロ波を加熱手段として用いることも可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
なお、合成スキーム(A−2)、(A−3)において、Zはハロゲンを表す。
≪一般式(G1−2)で表される有機金属錯体の合成方法≫
次に、一般式(G1−2)で表される有機金属錯体の合成方法例について、説明する。一般式(G1−2)で表される有機金属錯体は、一般式(G1)におけるnが3である場合に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
一般式(G1−2)及び後述する合成スキーム(A−4)において、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す。
一般式(G1−2)で表される有機金属錯体は、合成スキーム(A−4)に示すように、ハロゲンを含むイリジウム化合物(塩化イリジウム水和物、臭化イリジウム、ヨウ化イリジウム、酢酸イリジウム、ヘキサクロロイリジウム酸アンモニウム等)または有機イリジウム錯体(アセチルアセトナト錯体、ジエチルスルフィド錯体、ジ−μ−クロロ架橋二核錯体、ジ−μ−ヒドロキソ架橋二核錯体等)と、一般式(G0)で表される有機化合物と、を混合し、無溶媒で、またはアルコール系溶媒(グリセロール、エチレングリコール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール等)に溶解させた後、加熱することにより得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
以上、本実施の形態の有機金属錯体の合成方法について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、他の合成方法によって合成してもよい。
以上のように、本実施の形態の有機金属錯体は、近赤外光を発し、昇華性が高いため、近赤外光を発する発光材料や発光デバイス用材料として好適である。本実施の形態の有機金属錯体を用いることで、近赤外光を発する発光デバイスの発光効率を高めることができる。また、本実施の形態の有機金属錯体を用いることで、近赤外光を発する発光デバイスの信頼性を高めることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置について図4及び図5を用いて説明する。
本実施の形態の発光装置は、実施の形態1に示す発光デバイスを有する。したがって、発光装置の信頼性を高めることができる。
[発光装置の構成例1]
図4Aに発光装置の上面図を示し、図4B、図4Cに、図4Aの一点鎖線X1−Y1間及びX2−Y2間の断面図を示す。図4A~図4Cに示す発光装置は、例えば、照明装置に用いることができる。発光装置は、ボトムエミッション、トップエミッション、デュアルエミッションのいずれであってもよい。
図4Bに示す発光装置は、基板490a、基板490b、導電層406、導電層416、絶縁層405、有機ELデバイス450(第1の電極401、EL層402、及び第2の電極403)、及び接着層407を有する。有機ELデバイス450には、実施の形態1に示す発光デバイスを用いることができる。
有機ELデバイス450は、基板490a上の第1の電極401と、第1の電極401上のEL層402と、EL層402上の第2の電極403とを有する。基板490a、接着層407、及び基板490bによって、有機ELデバイス450は封止されている。
第1の電極401、導電層406、導電層416の端部は絶縁層405で覆われている。導電層406は第1の電極401と電気的に接続し、導電層416は第2の電極403と電気的に接続する。第1の電極401を介して絶縁層405に覆われた導電層406は、補助配線として機能し、第1の電極401と電気的に接続する。有機ELデバイス450の電極と電気的に接続する補助配線を有すると、電極の抵抗に起因する電圧降下を抑制できるため、好ましい。導電層406は、第1の電極401上に設けられていてもよい。また、絶縁層405上等に、第2の電極403と電気的に接続する補助配線を有していてもよい。
基板490a及び基板490bには、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイア、有機樹脂などを用いることができる。基板490a及び基板490bに可撓性を有する材料を用いると、発光装置の可撓性を高めることができる。
発光装置の発光面には、光取り出し効率を高めるための光取り出し構造、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜、衝撃吸収層等を配置してもよい。
絶縁層405に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料が挙げられる。
接着層407としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
図4Cに示す発光装置は、バリア層490c、導電層406、導電層416、絶縁層405、有機ELデバイス450、接着層407、バリア層423、及び基板490bを有する。
図4Cに示すバリア層490cは、基板420、接着層422、及びバリア性の高い絶縁層424を有する。
図4Cに示す発光装置では、バリア性の高い絶縁層424とバリア層423との間に、有機ELデバイス450が配置されている。したがって、基板420及び基板490bに比較的防水性の低い樹脂フィルムなどを用いても、有機ELデバイスに水などの不純物が入り込み寿命が低減することを、抑制することができる。
基板420及び基板490bには、それぞれ、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂(ナイロン、アラミド等)、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、ABS樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板420及び基板490bには、可撓性を有する程度の厚さのガラスを用いてもよい。
バリア性の高い絶縁層424としては、無機絶縁膜を用いることが好ましい。無機絶縁膜としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などを用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を2以上積層して用いてもよい。
バリア層423には、少なくとも1層の無機膜を有することが好ましい。例えば、バリア層423には、無機膜の単層構造や、無機膜と有機膜との積層構造を適用することができる。無機膜としては、上記無機絶縁膜が好適である。当該積層構造としては、例えば、酸化窒化シリコン膜と、酸化シリコン膜と、有機膜と、酸化シリコン膜と、窒化シリコン膜と、を順に形成する構成などが挙げられる。バリア層を無機膜と有機膜との積層構造とすることで、有機ELデバイス450に入り込みうる不純物(代表的には、水素、水など)を好適に抑制することができる。
バリア性の高い絶縁層424及び有機ELデバイス450は、可撓性を有する基板420上に直接形成することができる。この場合、接着層422は不要である。また、絶縁層424及び有機ELデバイス450は、硬質基板上に剥離層を介して形成した後、基板420に転置することができる。例えば、剥離層に、熱、力、レーザ光などを与えることにより、硬質基板から絶縁層424及び有機ELデバイス450を剥離した後、接着層422を用いて基板420を貼り合わせることで、基板420に転置してもよい。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を含む無機膜の積層構造や、ポリイミド等の有機樹脂膜等を用いることができる。硬質基板を用いる場合、樹脂基板などに比べて、高温をかけて絶縁層424を形成することができるため、絶縁層424を緻密で極めてバリア性の高い絶縁膜とすることができる。
[発光装置の構成例2]
本発明の一態様の発光装置は、パッシブマトリクス型またはアクティブマトリクス型とすることができる。アクティブマトリクス型の発光装置について図5を用いて説明する。
図5Aに発光装置の上面図を示す。図5Bは、図5Aに示す一点鎖線A−A’間の断面図である。
図5A、図5Bに示すアクティブマトリクス型の発光装置は、画素部302、回路部303、回路部304a、及び回路部304bを有する。
回路部303、回路部304a、及び回路部304bは、それぞれ、走査線駆動回路(ゲートドライバ)または信号線駆動回路(ソースドライバ)として機能することができる。または、外付けのゲートドライバまたはソースドライバと、画素部302と、を電気的に接続する回路であってもよい。
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。FPC308は、回路部303、回路部304a、及び回路部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よい。図5A、図5Bに示す構成は、発光デバイス(または発光装置)及びFPCを有する発光モジュールということもできる。
画素部302は、有機ELデバイス317、トランジスタ311、及びトランジスタ312を有する画素を、複数有する。有機ELデバイス317には、実施の形態1に示す発光デバイスを用いることができる。トランジスタ312は、有機ELデバイス317が有する第1の電極313と電気的に接続されている。トランジスタ311は、スイッチング用トランジスタとして機能する。トランジスタ312は、電流制御用トランジスタとして機能する。なお、各画素が有するトランジスタの数は、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。
回路部303は、トランジスタ309、トランジスタ310等を含む、複数のトランジスタを有する。回路部303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よいし、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よい。また、外部に駆動回路を有する構成としてもよい。
本実施の形態の発光装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタ、スタガ型のトランジスタ、逆スタガ型のトランジスタ等を用いることができる。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルが形成される半導体層の上下にゲートが設けられていてもよい。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、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、また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。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
トランジスタの半導体層は、金属酸化物(酸化物半導体ともいう)を有することが好ましい。または、トランジスタの半導体層は、シリコンを有していてもよい。シリコンとしては、アモルファスシリコン、結晶性のシリコン(低温ポリシリコン、単結晶シリコンなど)などが挙げられる。
半導体層は、例えば、インジウムと、M(Mは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、及びマグネシウムから選ばれた一種または複数種)と、亜鉛と、を有することが好ましい。特に、Mは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズから選ばれた一種または複数種であることが好ましい。
特に、半導体層として、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、及び亜鉛(Zn)を含む酸化物(IGZOとも記す)を用いることが好ましい。
半導体層がIn−M−Zn酸化物の場合、In−M−Zn酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットは、Inの原子数比がMの原子数比以上であることが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=2:1:3、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:3、In:M:Zn=4:2:4.1、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=5:1:7、In:M:Zn=5:1:8、In:M:Zn=6:1:6、In:M:Zn=5:2:5等が挙げられる。
回路部303、回路部304a、回路部304bが有するトランジスタと、画素部302が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路部303、回路部304a、回路部304bが有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、2種類以上あってもよい。同様に、画素部302が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、2種類以上あってもよい。
第1の電極313の端部は、絶縁層314により覆われている。なお、絶縁層314には、ネガ型の感光性樹脂、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。絶縁層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、絶縁層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が設けられ、EL層315上には第2の電極316が設けられる。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。
複数のトランジスタ及び複数の有機ELデバイス317は、第1の基板301、第2の基板306、及びシール材305によって、封止されている。第1の基板301、第2の基板306、及びシール材305で囲まれた空間318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。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。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光デバイスを用いることができる電子機器について図6を用いて説明する。
本実施の形態の電子機器は、実施の形態1に示す発光デバイスを有する。したがって、電子機器の信頼性を高めることができる。
図6Aは指の静脈を対象とした生体認証機器であり、筐体911、光源912、検知ステージ913等を有する。検知ステージ913に指を載せることにより静脈の形状を撮像することができる。検知ステージ913の上部には近赤外光を発する光源912が設置され、下部には撮像装置914が設置される。検知ステージ913は近赤外光を透過する材料で構成されており、光源912から照射され、指を透過した近赤外光を撮像装置914で撮像することができる。なお、検知ステージ913と撮像装置914の間に光学系が設けられていてもよい。上記機器の構成は、手のひらの静脈を対象とした生体認証機器に利用することもできる。
本発明の一態様の発光デバイスを、光源912に用いることができる。本発明の一態様の発光デバイスは、湾曲した形状に設置することができ、対象物に対して均一性よく光を照射することができる。特に波長760nm以上900nm以下に最も強いピーク強度を有する近赤外光を発する発光デバイスであることが好ましい。指や手のひらなどを透過した光を受光して画像化することで静脈の位置を検出することができる。当該作用は生体認証として利用することができる。また、グローバルシャッタ方式と組み合わせることで、被写体に動きがあっても精度の高いセンシングが可能となる。
また、光源912は、図6Bに示す発光部915、916、917のように、複数の発光部を有することができる。発光部915、916、917のそれぞれは、発光する波長が異なっていてもよい、また、それぞれは、別のタイミングで光を照射することもできる。したがって、照射する光の波長や角度を変えることにより異なる画像を連続して撮像することができるため、複数の画像を認証に利用し、高いセキュリティを実現することができる。
図6Cは手のひらの静脈を対象とした生体認証機器であり、筐体921、操作ボタン922、検知部923、近赤外光を発する光源924等を有する。検知部923上に手をかざすことにより手のひらの静脈の形状を認識することができる。また、操作ボタンにより暗証番号などを入力することもできる。検知部923の周囲には光源924が配置され対象物(手)を照射する。そして、対象物からの反射光が検知部923に入射される。本発明の一態様の発光デバイスを、光源924に用いることができる。検知部923直下には撮像装置925が配置され、対象物の像(手の全体像)を取り込むことができる。なお、検知部923と撮像装置925の間に光学系が設けられていてもよい。上記機器の構成は、指の静脈を対象とした生体認証機器に利用することもできる。
図6Dは非破壊検査機器であり、筐体931、操作パネル932、搬送機構933、モニタ934、検知ユニット935、近赤外光を発する光源938等を有する。本発明の一態様の発光デバイスを、光源938に用いることができる。被検査部材936は搬送機構933で検知ユニット935の直下に運搬される。被検査部材936には光源938から近赤外光が照射され、その透過光を検知ユニット935内に設けられた撮像装置937で撮像する。撮像された画像は、モニタ934に映し出される。その後、筐体931の出口まで運搬され、不良品が分別されて回収される。近赤外光を用いた撮像により、非検査部材内部の欠陥や異物などの不良要素を非破壊で高速に検出することができる。
図6Eは携帯電話機であり、筐体981、表示部982、操作ボタン983、外部接続ポート984、スピーカ985、マイク986、第1のカメラ987、第2のカメラ988等を有する。当該携帯電話機は、表示部982にタッチセンサを備える。筐体981及び表示部982は可撓性を有する。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部982に触れることで行うことができる。第1のカメラ987では可視光画像を取得することができ、第2のカメラ988では赤外光画像(近赤外光画像)を取得することができる。図6Eに示す携帯電話機または表示部982は、本発明の一態様の発光デバイスを有していてもよい。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光デバイスを作製し、評価した結果について説明する。
本実施例で用いるデバイス1の構造を図7に示し、具体的な構成について表1に示す。また、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
≪デバイス1の作製≫
本実施例で示すデバイス1は、図7に示すように基板800上に第1の電極801が形成され、第1の電極801上に正孔注入層811、正孔輸送層812a、正孔輸送層812b、発光層813、電子輸送層814a、電子輸送層814b、及び電子注入層815が順次積層され、電子注入層815上に第2の電極803が積層された構造を有する。
まず、基板800上に第1の電極801を形成した。電極面積は、4mm(2mm×2mm)とした。基板800には、ガラス基板を用いた。第1の電極801は、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、110nmの膜厚で成膜して形成した。なお、本実施例において、第1の電極801は、陽極として機能する。
ここで、前処理として、基板の表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で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801上に正孔注入層811を形成した。正孔注入層811は、真空蒸着装置内を10−4Paに減圧した後、N,N−ビス(4−ビフェニル)−6−フェニルベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−8−アミン(略称:BBABnf)とALD−MP001Q(分析工房株式会社、シリアル番号:1S20180314)とを、重量比が1:0.1(=BBABnf:ALD−MP001Q)、膜厚が10nmとなるように共蒸着して形成した。ALD−MP001Qは、BBABnfに対して電子受容性を有する。
次に、正孔注入層811上に正孔輸送層812aを形成した。正孔輸送層812aは、BBABnfを用い、膜厚が115nmになるように蒸着して形成した。
次に、正孔輸送層812a上に正孔輸送層812bを形成した。正孔輸送層812bは、3,3’−(ナフタレン−1,4−ジイル)ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール)(略称:PCzN2)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812b上に発光層813を形成した。発光層813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)、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)、及び、発光物質(燐光材料)である、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9mDBtBPNfpr:PCBBiF:[Ir(dmdpbq)(dpm)]=0.4:0.6:0.1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813上に電子輸送層814aを形成した。電子輸送層814aは、2−{4−[9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)−2−アントリル]フェニル}−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:ZADN)と8−(キノリノラト)リチウム(略称:Liq)(ケミプロ化成、シリアル番号:181201)とを、重量比が0.8:1.2(=ZADN:Liq)、膜厚が17.5nmとなるように蒸着して形成した。
次に、電子輸送層814a上に電子輸送層814bを形成した。電子輸送層814bは、ZADNとLiqとを、重量比が1.2:0.8(=ZADN:Liq)、膜厚が17.5nmとなるように蒸着して形成した。
次に、電子輸送層814b上に電子注入層815を形成した。電子注入層815は、Liq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815上に第2の電極803を形成した。第2の電極803は、アルミニウムを蒸着法により、膜厚が200nmとなるように形成した。なお、本実施例において、第2の電極803は、陰極として機能する。
以上の工程により、基板800上に一対の電極間にEL層802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811、正孔輸送層812a、正孔輸送層812b、発光層813、電子輸送層814a、電子輸送層814b、電子注入層815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接着剤を塗布した別の基板(図示せず)を基板800上に固定し、基板800上に形成された発光デバイスの周囲に接着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照射し接着剤を固化し、80℃にて1時間熱処理することにより接着剤を安定化させた。
≪デバイス1の動作特性≫
デバイス1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、近赤外分光放射計(SR−NIR、トプコン社製)を用いて行った。
図8に、デバイス1の電流密度−放射発散度特性を示す。図9に、デバイス1の電圧−電流密度特性を示す。図10に、デバイス1の電流密度−放射束特性を示す。図11に、デバイス1の電圧−放射発散度特性を示す。図12に、デバイス1の電流密度−外部量子効率特性を示す。なお、放射発散度、放射束、及び外部量子効率は、デバイスの配光特性がランバーシアン型と仮定して、放射輝度を用いて算出した。
表2に電流密度10mA/cm付近におけるデバイス1の主な初期特性値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
図8~図12及び表2に示すように、デバイス1は、良好な特性を示すことがわかった。
また、デバイス1に10mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図13に示す。図13に示すように、デバイス1は、発光層813に含まれる[Ir(dmdpbq)(dpm)]の発光に由来して、798nm付近に最大ピークを有する発光スペクトルを示した。
≪デバイス1の信頼性試験≫
次に、デバイス1に対する信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図14A、図14Bに示す。図14Aにおいて、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は駆動時間(h)を示す。図14Bにおいて、縦軸は初期電圧を0とした時の規格化電圧(V)を示し、横軸は駆動時間(h)を示す。なお、信頼性試験は、電流密度を75mA/cmに設定し、デバイス1を駆動させた。
図14Aに示すように、デバイス1は、輝度の初期劣化が小さく、また輝度の長期的な変化が小さく、高い信頼性を示すことがわかった。
なお、デバイス1の劣化曲線は、その初期において輝度の上昇が起こっており、極大値を有していることがわかる。このような劣化の挙動をしていることにより、デバイス1は初期劣化が抑制された、非常に寿命の長い発光デバイスとなっている。
図14Bに示すように、デバイス1は、電圧の長期的な変化が小さく、電圧上昇しにくいことがわかった。
<参考例1>
本参考例では、本発明の一態様の発光デバイスにおける、有機化合物のHOMO準位、LUMO準位、及び電子移動度の算出方法について説明する。
HOMO準位及びLUMO準位はサイクリックボルタンメトリ(CV)測定を元に算出することができる。
本参考例では、測定装置として、電気化学アナライザー(ビー・エー・エス(株)製、型番:ALSモデル600Aまたは600C)を用いた。CV測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド(DMF)((株)アルドリッチ製、99.8%、カタログ番号;22705−6)を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウム(n−BuNClO)((株)東京化成製、カタログ番号;T0836)を100mmol/Lの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を2mmol/Lの濃度となるように溶解させて調製した。作用電極としては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、PTE白金電極)を、補助電極としては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、VC−3用Ptカウンター電極(5cm))を、参照電極としてはAg/Ag+電極(ビー・エー・エス(株)製、RE7非水溶媒系参照電極)をそれぞれ用いた。測定は、室温(20~25℃)で行った。CV測定時のスキャン速度は、0.1V/secに統一し、参照電極に対する酸化電位Ea[V]及び還元電位Ec[V]を測定した。Eaは酸化−還元波の中間電位とし、Ecは還元−酸化波の中間電位とした。ここで、本参考例で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−4.94eVであることが分かっているため、HOMO準位[eV]=−4.94−Ea、LUMO準位[eV]=−4.94−Ecという式から、HOMO準位及びLUMO準位をそれぞれ求めることができる。
電子移動度はインピーダンス分光法(Impedance Spectroscopy:IS法)により測定することが可能である。
EL材料のキャリア移動度の測定は、過渡光電流法(Time−of−flight:TOF法)や空間電荷制限電流(Space−charge−limited current:SCLC)のI−V特性から求める方法(SCLC法)などが古くから知られている。TOF法は実際の有機ELデバイスと比較してかなり厚い膜厚の試料が必要となる。SCLC法ではキャリア移動度の電界強度依存性が得られないなどの欠点がある。IS法では、測定に必要とする有機膜の膜厚が数百nm程度と薄いため、比較的少量のEL材料でも成膜することが可能であり、実際の有機ELデバイスに近い膜厚で移動度を測定できることが特徴であり、キャリア移動度の電界強度依存性も得ることができる。
IS法では、ELデバイスに微小正弦波電圧信号(V=V[exp(jωt)])を与え、その応答電流信号(I=Iexp[j(ωt+φ)])の電流振幅と入力信号との位相差より、ELデバイスのインピーダンス(Z=V/I)を求める。高周波電圧から低周波電圧まで変化させてELデバイスに印加させれば、インピーダンスに寄与する様々な緩和時間を有する成分を分離、測定することができる。
ここで、インピーダンスの逆数であるアドミタンスY(=1/Z)は、下記式(1)のようにコンダクタンスGとサセプタンスBで表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
さらに、単一電荷注入(single injection)モデルにより、それぞれ下記式(2)及び(3)を算出することができる。ここで、g(式(4))は微分コンダクタンスである。なお、式中Cは静電容量(キャパシタンス)、θはωTであり走行角、ωは角周波数を表す。Tは走行時間である。解析には電流の式、ポアソンの式、電流連続の式を用い、拡散電流及びトラップ準位の存在を無視している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
静電容量の周波数特性から移動度を算出する方法が−ΔB法である。また、コンダクタンスの周波数特性から移動度を算出する方法がωΔG法である。
実際には、まず、電子移動度を求めたい材料の電子オンリーデバイスを作製する。電子オンリーデバイスとは、キャリアとして電子のみが流れるように設計されたデバイスである。本明細書では、静電容量の周波数特性から移動度を算出する方法(−ΔB法)を説明する。
測定用に作製した電子オンリーデバイスの構造を図15に示し、具体的な構成を表3に示す。本参考例で作製した電子オンリーデバイスは、第1の電極851(陽極)と第2の電極852(陰極)との間に、第1の層860、第2の層861、及び第3の層862を有する。電子移動度を求めたい材料は第2の層861の材料として用いればよい。本参考例では、2−{4−[9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)−2−アントリル]フェニル}−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:ZADN)と8−(キノリノラト)リチウム(略称:Liq)の1:1(重量比)の共蒸着膜について、その電子移動度を測定した。また、本参考例では、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)、及び、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)についても電子移動度を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
ZADNとLiqの共蒸着膜を第2の層861として作製した電子オンリーデバイスの電流密度−電圧特性を図16に示す。
インピーダンス測定は、5.0V~9.0Vの範囲で直流電圧を印加しながら、交流電圧が70mV、周波数が1Hz~3MHzの条件で測定を行った。ここで得られたインピーダンスの逆数であるアドミタンス(前述の(1)式)からキャパシタンスを算出する。印加電圧7.0Vにおける算出されたキャパシタンスCの周波数特性を図17に示す。
キャパシタンスCの周波数特性は、微小電圧信号により注入されたキャリアによる空間電荷が微小交流電圧に完全には追従できず、電流に位相差が生じることにより得られる。ここで、膜中のキャリアの走行時間は、注入されたキャリアが対向電極に到達する時間Tで定義され、以下の式(5)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
負サセプタンス変化(−ΔB)は、静電容量変化−ΔCに角周波数ωを乗じた値(−ωΔC)に対応する。その最も低周波側のピーク周波数f’max(=ωmax/2π)と走行時間Tとの間には、式(3)より、以下の式(6)の関係があることが導出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
上記測定から算出した(すなわち直流電圧が7.0Vの時の)−ΔBの周波数特性を図18に示す。図18より求まる最も低周波側のピーク周波数f’maxは、図中の矢印で示した。
以上の測定及び解析から得られるf’maxから、走行時間Tが求まるため(式(6))、上記式(5)より、今回で言えば電圧7.0Vにおける電子移動度を求めることができる。同様の測定を、直流電圧5.0V~9.0Vの範囲で行うことで、各電圧(電界強度)での電子移動度が算出できるため、移動度の電界強度依存性も測定できる。
以上のような算出法により最終的に得られた、各有機化合物の電子移動度の電界強度依存性を図19に示し、図から読み取った、電界強度[V/cm]の平方根が600[V/cm]1/2の時の電子移動度の値を表4に示す。図19において、正方形はcgDBCzPAの結果、三角は2mDBTBPDBq−IIの結果、菱形はZADNとLiqの共蒸着膜の結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
以上のように電子移動度を算出することが可能である。なお、詳しい測定方法に関しては、Takayuki Okachi 他 ”Japanese Journal of Applied Physics” Vol.47,No.12,2008,pp.8965−8972を参照することができる。
<参考例2>
上記実施例1で用いたビス{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−κ2O,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmdpbq)(dpm)])の合成方法について、具体的に説明する。[Ir(dmdpbq)(dpm)]の構造を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
<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、ステップ1では、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-C000027
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。分析結果から、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、ステップ2では、[Ir(dmdpbq)Cl]を合成した。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-C000028
<ステップ3;[Ir(dmdpbq)(dpm)]の合成>
そして、ステップ3では、[Ir(dmdpbq)(dpm)]を合成した。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-C000029
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。分析結果から、[Ir(dmdpbq)(dpm)]が得られたことがわかった。
 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:EL層、103b:EL層、104:電荷発生層、121:正孔注入層、122:正孔輸送層、122a:正孔輸送層、122b:正孔輸送層、123:発光層、123−1:発光領域、124:電子輸送層、124−1:領域、124a:電子輸送層、124b:電子輸送層、125:電子注入層、301:基板、302:画素部、303:回路部、304a:回路部、304b:回路部、305:シール材、306:基板、307:配線、308:FPC、309:トランジスタ、310:トランジスタ、311:トランジスタ、312:トランジスタ、313:第1の電極、314:絶縁層、315:EL層、316:第2の電極、317:有機ELデバイス、318:空間、401:第1の電極、402:EL層、403:第2の電極、405:絶縁層、406:導電層、407:接着層、416:導電層、420:基板、422:接着層、423:バリア層、424:絶縁層、450:有機ELデバイス、490a:基板、490b:基板、490c:バリア層、800:基板、801:第1の電極、802:EL層、803:第2の電極、811:正孔注入層、812a:正孔輸送層、812b:正孔輸送層、813:発光層、814a:電子輸送層、814b:電子輸送層、815:電子注入層、851:第1の電極、852:第2の電極、860:第1の層、861:第2の層、862:第3の層、911:筐体、912:光源、913:検知ステージ、914:撮像装置、915:発光部、916:発光部、917:発光部、921:筐体、922:操作ボタン、923:検知部、924:光源、925:撮像装置、931:筐体、932:操作パネル、933:搬送機構、934:モニタ、935:検知ユニット、936:被検査部材、937:撮像装置、938:光源、981:筐体、982:表示部、983:操作ボタン、984:外部接続ポート、985:スピーカ、986:マイク、987:カメラ、988:カメラ

Claims (26)

  1.  一対の電極間に、正孔注入層、発光層、及び電子輸送層をこの順で有し、
     前記正孔注入層は、第1の化合物及び第2の化合物を有し、
     前記第1の化合物は、前記第2の化合物に対する電子受容性を有し、
     前記第2の化合物のHOMO準位は、−5.7eV以上−5.4eV以下であり、
     前記発光層は、発光性の有機化合物を有し、
     前記発光性の有機化合物が発する光の最大ピーク波長は、760nm以上900nm以下であり、
     前記電子輸送層は、第3の化合物と、金属を含む物質と、を有し、
     前記第3の化合物は、電子輸送性材料であり、
     前記金属を含む物質は、金属、金属塩、金属酸化物、または有機金属塩である、発光デバイス。
  2.  請求項1において、
     前記第3の化合物は、HOMO準位が−6.0eV以上である、発光デバイス。
  3.  請求項1または2において、
     前記電子輸送層は、第1の領域と、第2の領域と、を有し、
     前記第1の領域は、前記第2の領域よりも前記発光層側に位置し、
     前記第1の領域と前記第2の領域とは、前記金属を含む物質の濃度が互いに異なる、発光デバイス。
  4.  請求項3において、
     前記第1の領域は、前記第2の領域に比べて、前記金属を含む物質の濃度が高い、発光デバイス。
  5.  請求項3または4において、
     前記第2の領域は、前記金属を含む物質を含まない、発光デバイス。
  6.  請求項5において、
     前記第2の領域は、前記第1の領域に比べて、前記金属を含む物質の濃度が高い、発光デバイス。
  7.  請求項6において、
     前記第1の領域は、前記金属を含む物質を含まない、発光デバイス。
  8.  請求項1乃至7のいずれか一において、
     前記発光層は、さらに、第4の化合物及び第5の化合物を有し、
     前記第4の化合物と前記第5の化合物は、励起錯体を形成する組み合わせである、発光デバイス。
  9.  請求項8において、
     前記第4の化合物は、正孔輸送性材料であり、
     前記第5の化合物は、電子輸送性材料である、発光デバイス。
  10.  請求項1乃至9のいずれか一において、
     さらに、正孔輸送層を有し、
     前記正孔輸送層は、前記正孔注入層と前記発光層との間に位置し、
     前記正孔輸送層は、第6の化合物を有し、
     前記第6の化合物のHOMO準位は、前記第2の化合物のHOMO準位以下の値であり、
     前記第6の化合物のHOMO準位と前記第2の化合物のHOMO準位との差は、0.2eV以内である、発光デバイス。
  11.  請求項10において、
     前記第2の化合物及び前記第6の化合物は、それぞれ、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、及びアントラセン骨格のうち少なくとも一つを有する、発光デバイス。
  12.  請求項10または11において、
     前記第2の化合物と前記第6の化合物とは、同一の化合物である、発光デバイス。
  13.  請求項1乃至12のいずれか一において、
     前記金属を含む物質は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を有する金属錯体である、発光デバイス。
  14.  請求項1乃至13のいずれか一において、
     前記金属を含む物質は、窒素及び酸素を有する配位子と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属と、を有する金属錯体である、発光デバイス。
  15.  請求項1乃至13のいずれか一において、
     前記金属を含む物質は、8−キノリノラト構造を含む配位子と、1価の金属イオンと、を有する金属錯体である、発光デバイス。
  16.  請求項1乃至15のいずれか一において、
     前記金属を含む物質は、8−キノリノラト構造を含む配位子を有するリチウム錯体である、発光デバイス。
  17.  請求項1乃至16のいずれか一において、
     前記発光性の有機化合物は、金属−炭素結合を有する有機金属錯体である、発光デバイス。
  18.  請求項17において、
     前記有機金属錯体は、2環以上5環以下の縮合複素芳香環を有し、
     前記縮合複素芳香環は、前記金属に配位している、発光デバイス。
  19.  請求項1乃至18のいずれか一項において、
     前記発光性の有機化合物は、シクロメタル錯体である、発光デバイス。
  20.  請求項1乃至19のいずれか一項において、
     前記発光性の有機化合物は、オルトメタル錯体である、発光デバイス。
  21.  請求項1乃至20のいずれか一項において、
     前記発光性の有機化合物は、イリジウム錯体である、発光デバイス。
  22.  請求項1乃至21のいずれか一項において、
     前記発光性の有機化合物が発する光の最大ピーク波長は、780nm以上880nm以下である、発光デバイス。
  23.  請求項1乃至22のいずれか一に記載の発光デバイスと、
     トランジスタ及び基板の一方または双方と、を有する、発光装置。
  24.  請求項23に記載の発光装置と、
     コネクタ及び集積回路の一方または双方と、を有する、発光モジュール。
  25.  請求項24に記載の発光モジュールと、
     アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、及び操作ボタンのうち少なくとも一つと、を有する、電子機器。
  26.  請求項23に記載の発光装置と、
     筐体、カバー、及び支持台のうち少なくとも一つと、を有する、照明装置。
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