有机金属络合物和采用有机金属络合物的发光元件及发光装置的制作方法

专利名称：有机金属络合物和采用有机金属络合物的发光元件及发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及可通过电流激励发光的材料，并且更具体地讲为通过电流激励发光的这样的有机金属络合物。另外，本发明涉及采用所述材料的发光元件和发光装置。

背景技术：
包含含有在一对电极之间的发光材料的层的发光元件用作像素、光源等并且以发光装置例如显示器或照明装置的形式提供。在发光元件的电极对之间施加电流时，所激励的发光材料发射荧光或磷光。
在理论上，在电流激励的情况中，通过比较磷光与荧光，磷光的内量子效率为荧光的3倍。因此，认为通过采用发射磷光的发光材料而不是采用发射荧光的发光材料可使发光效率得到增加，并因此已经开发发射磷光的材料。
例如，专利文献1公开了具有铱作为中心金属的金属络合物。按照专利文献1，金属络合物可用作发光材料。
专利文献1未经审查的专利公开2001-247859 发明公开 本发明的目的是提供可发射磷光的材料。本发明的另一个目的是提供具有良好色度的发光元件。
作为本发明人的刻苦研究结果，可以发现包含由通式(1)或(2)表示的结构的有机金属络合物可发射磷光。另外，由通式(3)或(4)表示的有机金属络合物可发射磷光。
本发明的一个实施方案为包含由以下通式(1)表示的结构的有机金属络合物 式1
其中R1表示具有1-4个碳原子的烷基；R2-R5中每一个表示氢、卤素元素、酰基、烷基、烷氧基、芳基、氰基和杂环基团中的任何一种；Ar表示芳基或杂环基团；M表示第9族元素或第10族元素。由于Ar具有吸电子基团，可得到具有较高发射强度的发射磷光的有机金属络合物。
本发明的一个实施方案为包含由以下通式(2)表示的结构的有机金属络合物 式2
其中R11表示具有1-4个碳原子的烷基；R12-R15中每一个表示氢、卤素元素、酰基、烷基、烷氧基、芳基、氰基和杂环基团中的任何一种；R16-R19中每一个表示氢、酰基、烷基、烷氧基、芳基、杂环基团和吸电子基团中的任何一种；M表示第9族元素或第10族元素。由于R16-R19各自具有吸电子基团，可得到具有较高发射强度的发射磷光的有机金属络合物。
本发明的一个实施方案为包含由以下通式(3)表示的结构的有机金属络合物 式3
其中R21表示具有1-4个碳原子的烷基；R22-R25中每一个表示氢、卤素元素、酰基、烷基、烷氧基、芳基、氰基和杂环基团中的任何一种；Ar表示芳基或杂环基团；M表示第9族元素或第10族元素，其中当M表示第9族元素时n＝2，而当M表示第10族元素时n＝1；L表示具有β-二酮结构的单阴离子配体，或具有羧基的单阴离子二齿螯合配体，或具有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体。由于Ar具有吸电子基团，可得到具有较高发射强度的发射磷光的有机金属络合物。
本发明的一个实施方案为包含由以下通式(4)表示的结构的有机金属络合物 式4
其中R31表示具有1-4个碳原子的烷基；R32-R35中每一个表示氢、卤素元素、酰基、烷基、烷氧基、芳基、氰基和杂环基团中的任何一种；R36-R39中每一个表示氢、酰基、烷基、烷氧基、芳基、杂环基团和吸电子基团中的任何一种；M表示第9族元素或第10族元素，其中在M表示第9族元素的情况中n＝2，而在M表示第10族元素的情况中n＝1；L表示具有β-二酮结构的单阴离子配体，或具有羧基的单阴离子二齿螯合配体，或具有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体。由于R36-R39各自具有吸电子基团，可得到具有较高发射强度的发射磷光的有机金属络合物。
在具有由通式(1)或(2)表示的结构的有机金属络合物和由通式(3)或(4)表示的有机金属络合物中，吸电子基团优选地为卤基、卤烷基或氰基。因此，有机金属络合物的色度和量子效率得到改善。另外，在卤基中特别优选氟基团，在卤烷基中特别优选三氟甲基。因此，电子可被有效地俘获。
在具有由通式(1)或(2)表示的结构的有机金属络合物和由通式(3)或(4)表示的有机金属络合物中，中心金属M优选地为重金属，更优选地为铱或铂。因此，可得到重原子效应。
在由通式(3)或(4)表示的有机金属络合物中，L优选地为单阴离子配体，具体地讲由结构式(5)-(11)表示。由结构式(5)-(11)表示的单阴离子螯合配体是有用的，因为它们具有高配位能力并且是廉价的。
结构式5-11
本发明的一个实施方案为具有由通式(1)或(2)表示的结构的有机金属络合物和具有由通式(3)或(4)表示的有机金属络合物的发光元件。
本发明的一个实施方案为具有由通式(1)或(2)表示的结构的有机金属络合物和包含具有由通式(3)或(4)表示的有机金属络合物的发光元件的发光装置。
按照本发明，可得到可发射磷光的有机金属络合物。按照本发明，可得到可用作发光材料或感光剂的有机金属络合物。
通过使用本发明有机金属络合物作为发光材料，可得到具有良好色度呈现微红色发光的发光元件。通过使用本发明有机金属络合物作为感光剂，可得到可有效发光的发光元件。
在阅读以下详细描述以及附图后，本发明的这些和其它目的、特征及优点将变得更加显而易见。
附图简述

图1为显示本发明发光元件的说明性视图； 图2为显示本发明发光元件的说明性视图； 图3为显示本发明发光元件的说明性视图； 图4为显示本发明发光元件的说明性视图； 图5为显示本发明所使用的发光装置的说明性视图； 图6为显示包含在本发明所使用发光装置中的电路的说明性视图； 图7为本发明所使用的发光装置的俯视图； 图8为显示本发明所使用发光装置的帧操作的说明性视图； 图9A-9C为本发明所使用发光装置的剖视图。
图10A-10C为显示电子装置的视图； 图11为显示电子装置的视图； 图12为显示本发明有机金属络合物之一的Ir(mpq)2(acac)的发射和吸收光谱的视图； 图13为显示用于制作本发明发光元件的方法的说明性视图； 图14为显示实施例2发光元件的电压-亮度特性的视图； 图15为显示实施例2发光元件的电流密度-亮度特性的视图； 图16为显示实施例2发光元件的亮度-电流效率特性的视图； 图17为显示实施例2发光元件的发射光谱的视图； 图18为显示实施例3发光元件的电压-亮度特性的视图； 图19为显示实施例3发光元件的电流密度-亮度特性的视图； 图20为显示实施例3发光元件的亮度-电流效率特性的视图； 图21为显示实施例3发光元件的发射光谱的视图； 图22为显示实施例3发光元件的亮度随发光时间变化的视图； 图23为显示实施例4发光元件的电压-亮度特性的视图； 图24为显示实施例4发光元件的电流密度-亮度特性的视图； 图25为显示实施例4发光元件的亮度-电流效率特性的视图； 图26为显示实施例4发光元件的发射光谱的视图； 图27为显示实施例4发光元件的亮度随发光时间变化的视图； 图28为显示实施例5发光元件的电压-亮度特性的视图； 图29为显示实施例5发光元件的电流密度-亮度特性的视图； 图30为显示实施例5发光元件的亮度-电流效率特性的视图； 图31为显示实施例5发光元件的发射光谱的视图； 图32为显示实施例6发光元件的电压-亮度特性的视图； 图33为显示实施例6发光元件的电流密度-亮度特性的视图； 图34为显示实施例6发光元件的亮度-电流效率特性的视图； 图35为显示实施例6发光元件的发射光谱的视图； 图36为显示实施例6发光元件的亮度随发光时间变化的视图； 图37为显示实施例7发光元件的电压-亮度特性的视图； 图38为显示实施例7发光元件的电流密度-亮度特性的视图； 图39为显示实施例7发光元件的亮度-电流效率特性的视图； 图40为显示实施例7发光元件的发射光谱的视图； 图41为显示本发明有机金属络合物之一的Ir(MFpq)2(acac)的发射和吸收光谱的视图；和 图42为显示本发明有机金属络合物之一的Pt(mpq)(acac)的发射和吸收光谱的视图。
实施本发明的最佳方式 实施方案1 作为本发明的实施方案之一，可指定由结构式12-39表示的有机金属络合物。本发明不限于在此描述的一种。
式6
式7
式8
式9
式10
式11
式12
式13
式14
式15
式16
式17
式18
式19
式20
式21
式22
式23
式24
式25
式26
式27
式28
式29
式30
式31
式32
式33
式34
式35
式36
式37
以上提到的本发明有机金属络合物可发射磷光。另外，本发明有机金属络合物可作为发光材料用于发光元件。本发明有机金属络合物可作为光敏材料用于发光元件。
实施方案2 通过由以下通式(44)表示的化合物与金属原子经邻位金属化(ortho metalation)反应配位，可得到本发明有机金属络合物。本发明有机金属络合物合成方法的一种方式在下文得到阐明。本发明有机金属络合物合成方法不限于由通式(44)表示的化合物。
式38
首先，在其骨架包含1-苯基-1，2-丙二酮的化合物与在其骨架包含1，2-苯二胺的化合物按照合成方案(a-1)反应，合成在其骨架包含2-甲基-3-苯基喹喔啉的化合物A。
式39
化合物A与氯化铱的水合物按照合成方案(a-2)反应，合成具有其中化合物A与铱配位的结构的化合物B。氯桥的化合物B也称作双核络合物。合成方案(a-2)的反应称作邻位金属化反应。
式40
在化合物B中，单阴离子化合物按照合成方案(a-3)与铱配位，因此，可得到由通式45表示的本发明有机金属络合物。
式41
式42
在以上合成方案(a-1)、(a-2)和(a-3)以及通式(44)和(45)中，R41优选地为具有1-4个碳原子的烷基。通过对R41使用具有1-4个碳原子的烷基而不是使用氢，在合成方案(a-2)中产生的化合物B可防止在合成方案(a-3)的反应期间降解。通过防止化合物B降解，可得到本发明有机金属络合物。R42-R45各自为氢、卤素元素、酰基、烷基、烷氧基、芳基、氰基、杂环基团和吸电子基团。R46-R49各自为氢、卤素元素、酰基、烷基、烷氧基、芳基、杂环基团和吸电子基团。对单阴离子化合物尤其不存在限制，然而，由结构式(5)-(11)中任何一种表示的化合物优选地用作单阴离子化合物。
在由通式(45)表示的有机金属络合物中，与铱配位的单阴离子化合物可进一步地用由通式(44)表示的化合物替代并且可得到由通式46表示的本发明有机金属络合物。
式43
另外，可使用氯化铱的水合物代替氯化铱盐酸盐的水合物。另外，通过用包含铂的盐例如四氯合铂酸钾替代氯化铱的水合物可得到具有铂作为中心金属的有机金属络合物。
实施方案3 使用本发明有机金属络合物的一种样式的发光元件参照图1得到阐明。
图1显示了在第一电极151与第二电极152之间具有发光层163的发光元件。发光层163包含具有由通式(1)或(2)表示的结构的本发明有机金属络合物或者由通式(3)或(4)表示的本发明有机金属络合物。
除了发光层163以外，在第一电极151与第二电极152之间提供有空穴注入层161、空穴传输层162、电子传输层164、电子注入层165等。当施加电压以使第一电极151的电势高于第二电极152的电势时，这些层被层叠以致于空穴自第一电极151侧注入，电子自第二电极152侧注入。
自第一电极151侧注入的空穴和自第二电极152侧注入的电子在发光元件的发光层163内相互重新结合以使有机金属络合物为激发态。然后，处于激发态的有机金属络合物发光，同时恢复到基态。因此，本发明有机金属络合物用作发光材料。
在这里，发光层163为包含本发明有机金属络合物的层。发光层163为仅自本发明有机金属络合物制备的层。或者，在发生浓度淬灭的情况中，优选地通过将发光材料分散到具有比发光材料更大能隙的层形成发光层163。通过分散待包含在发光层163中的本发明有机金属络合物可防止发光由于浓度而淬灭。如在此使用的，术语“能隙”指LUMO水平与HOMO水平之间的能隙。
用于制备分散态的本发明有机金属络合物的材料不特别受限制。除了具有芳胺骨架的化合物例如2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉(缩写为TPAQn)或4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写为NPB)、咔唑衍生物例如4，4’-双(N-咔唑基)联苯(缩写为CBP)或4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺(缩写为TCTA)，金属络合物例如双[2-(2-羟基苯基)吡啶]合锌(缩写为Znpp2)或双[2-(2-羟基苯基)苯并唑]合锌(缩写为Zn(BOX)2)、三(8-羟基喹啉根)合铝(缩写为Alq3)等被优选使用。选择一种或两种或更多种这些材料混合于发光层163以致于本发明有机金属络合物变为分散态。尤其是通过将本发明有机金属络合物混合于双极性物质例如TPAQn中，本发明有机金属络合物可更有效地发光。通过共蒸发可形成混合多种化合物形成的这样的层。如在此使用的，术语“共蒸发”指原料分别自在一个加工室提供的多种蒸发源蒸发并且所蒸发的原料以气态混合以沉积在试验材料上的方法。
第一电极151和第二电极152不特别受限制。除了氧化锡铟、含有氧化硅的氧化锡铟或采用目标混合2-20％重量氧化锌(ZnO)形成的氧化铟以外，金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)或氮化钽可用作第一电极151和第二电极152的材料。除了铝以外，镁和银的合金、铝和锂的合金等可用于形成第一电极151。形成第一电极151和第二电极152的方法不特别受限制。例如，可使用溅射法、气相沉积法等。为了引导发射光到外部，优选地通过采用氧化锡铟等或者通过沉积银、铝等以具有几纳米-几十纳米的厚度形成第一电极151和第二电极152中的任何一个或两者。
如在图1中显示的那样，可在第一电极151与发光层163之间提供空穴传输层162。空穴传输层为具有将自第一电极151侧注入的空穴传输至发光层163的功能的层。通过提供空穴传输层162，可增加第一电极151与发光层163之间的距离。结果，可防止由于在第一电极151中包含的金属导致的淬灭。空穴传输层优选地通过具有高空穴传输性能的材料形成，尤其是具有1×10-6cm2/Vs或更大的空穴迁移率的材料。如在此使用的，术语“具有高空穴传输性能的材料”指具有比电子迁移率更高的空穴迁移率并具有空穴迁移率与电子迁移率的比值(＝空穴迁移率/电子迁移率)大于100的材料。用于形成空穴传输层162的材料的具体实例有4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写为NPB)、4，4’-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]联苯(缩写为TPD)、4，4’，4”-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺(缩写为TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(缩写为MTDATA)、4，4’-双{N-[4-(N，N-二-间甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基)联苯(缩写为DNTPD)、1，3，5-三[N，N-二(间甲苯基)氨基]苯(缩写为m-MTDAB)、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺(缩写为TCTA)、酞菁(缩写为H2Pc)、酞菁铜(缩写为CuPc)、酞菁氧钒(缩写为VOPc)等。另外，通过层叠两个或更多个自以上材料制备的层可形成具有多层结构的空穴传输层162。
如在图1中显示的那样，可在第二电极152与发光层163之间提供电子传输层164。在这里，电子传输层为具有将自第二电极152注入的电子传输至发光层163的功能的层。通过提供电子传输层164，可增加第二电极152与发光层163之间的距离。结果，可防止由于在第二电极152中包含的金属导致的淬灭。电子传输层优选地通过具有高电子传输性能的材料形成，尤其是具有1×10-6cm2/Vs或更大的电子迁移率的材料。如在此使用的，术语“具有高电子传输性能的材料”指具有比空穴迁移率更高的电子迁移率并具有电子迁移率与空穴迁移率的比值(＝电子迁移率/空穴迁移率)大于100的材料。用于形成电子传输层164的材料的具体实例有，除了金属络合物例如三(8-羟基喹啉根)合铝(缩写为Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉根)合铝(缩写为Almq3)、双(10-羟基苯并[h]-喹啉根)合铍(缩写为BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉根)-4-苯基苯酚根合铝(缩写为BAlq)、双[2-(2-羟基苯基)苯并唑]合锌(缩写为Zn(BOX)2)、双[2-(2-羟基苯基)苯并噻唑]合锌(缩写为Zn(BTZ)2)以外，2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-二唑(缩写为PBD)、1，3-双[5-(对-叔丁基苯基)-1，3，4-二唑-2-基]苯(缩写为OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写为TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写为p-EtTAZ)、红菲咯啉(缩写为BPhen)、深亚铜试剂(缩写为BCP)、4，4-双(5-甲基苯并唑-2-基)芪(缩写为BzOs)等。另外，通过层叠两个或更多个自以上材料制备的层可形成具有多层结构的电子传输层164。
除了以上物质以外，可分别用双极性物质形成空穴传输层162和电子传输层164。双极性物质表示以下物质当电子或空穴的载子迁移率与其它载子的迁移率比较时，一种载子迁移率与另一种载子迁移率的比值为100或更少，优选地为10或更少。至于双极性物质，例如可给出2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉(缩写为TPAQn)、2，3-双{4-[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]苯基)-二苯并[f，h]喹喔啉(缩写为NPADiBzQn)等。尤其是在双极性物质中，优选的是使用空穴和电子迁移率各自为1×10-6cm2/Vs或更大的物质。另外，可用相同的双极性物质形成空穴传输层162和电子传输层164。
如在图1中显示的那样，可在第一电极151与空穴传输层162之间提供空穴注入层161。空穴注入层161为具有助于自第一电极151注入空穴至空穴传输层162的功能的层。通过提供空穴注入层161，在第一电极151和空穴传输层162之间的电离电势差被减少并且空穴变得易于注入。优选地用具有比形成空穴传输层162的材料更小的电离电势并且比形成第一电极151的材料更大的电离电势的材料，或者当材料在空穴传输层162与第一电极151之间形成具有1-2nm厚度的薄膜时具有弯曲的能带的材料形成空穴注入层161。作为用于形成空穴注入层161的材料的具体实例，可给出基于酞菁的化合物例如酞菁(缩写为H2Pc)或酞菁铜(CuPc)、高分子量材料例如聚亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸溶液(PEDOT/PSS)等。即，通过选择材料以致于空穴注入层161的电离电势比空穴传输层162相对更小可形成空穴注入层161。
如在图1中显示的那样，可在第二电极152与电子传输层164之间提供电子注入层165。在这里，电子注入层165为具有助于自第二电极152注入电子至电子传输层164的功能的层。通过提供电子注入层165，在第二电极152与电子传输层164之间电子亲和性的差异可被减少并且电子变得易于注入。优选地用具有比形成电子传输层164的材料更大电子亲和性并且比形成第二电极152的材料更小电子亲和性的材料，或者当材料在电子传输层164与第二电极152之间形成具有1-2nm厚度的薄膜时具有弯曲的能带的材料形成电子注入层165。用于形成电子注入层165的材料的具体实例有无机材料例如碱金属、碱土金属、碱金属氟化物、碱土金属氟化物、碱金属氧化物或碱土金属氧化物。除了无机材料以外，可用于形成电子传输层164的物质例如BPhen、BCP、p-EtTAZ或TAZ也可用作形成电子注入层165的物质，通过在这些物质中选择电子亲和性高于形成电子传输层164的物质的物质。即，通过使用材料以致于电子注入层165的电子亲和性比电子传输层164相对更高可形成电子注入层165。
在本发明发光元件中，通过气相沉积法、喷墨法和涂布法中的任何一种方法可分别形成空穴注入层161、空穴传输层162、发光层163、电子传输层164和电子注入层165。另外，通过溅射法或气相沉积法中的任何一种方法可形成第一电极151或第二电极152。
可提供空穴产生层代替空穴注入层161或者可提供电子产生层代替电子注入层165。
在这里，空穴产生层为产生空穴的层。通过混合至少一种选自具有比电子迁移率更高的空穴迁移率的材料的材料和双极性物质到相对于以上材料具有电子接受性的材料可形成空穴产生层。作为选自具有比电子迁移率更高的空穴迁移率的材料的材料，可使用与可用于形成空穴传输层162的材料类似的材料。作为双极性物质，可使用以上提及的材料例如TPAQn。具体地讲，在具有比电子迁移率更高的空穴迁移率的材料和双极性物质中，优选地使用具有三苯胺作为骨架的材料。通过使用具有三苯胺作为骨架的材料可使空穴变得易于产生。作为具有电子接受性的材料，优选地使用金属氧化物例如氧化钼、氧化钒、氧化钌或氧化铼。
电子产生层为产生电子的层。通过混合至少一种选自具有比空穴迁移率更高的电子迁移率的材料的材料和双极性物质到相对于以上材料具有电子释放性的材料可形成电子产生层。作为选自具有比空穴迁移率更高的电子迁移率的材料的材料，可使用与可用于形成电子传输层164的材料类似的材料。具有电子释放性的材料有选自碱金属和碱土金属的材料，具体地讲，锂(Li)、钙(Ca)、钠(Na)、钾(Ka)、镁(Mg)等。至少一种选自碱金属氧化物和碱土金属氧化物的材料，具体地讲，氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)、氧化镁(MgO)等可用作具有电子释放性的材料。至少一种选自碱金属氟化物和碱土金属氟化物的材料，具体地讲，氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)等。另外，可使用至少一种选自碱金属氮化物和碱土金属氮化物的材料，具体地讲，氮化钙、氮化镁等。
本发明发光元件可显示具有良好色度的红色发光，因为它使用本发明有机金属络合物。另外，本发明发光元件具有良好发光效率，因为它可发射磷光。
实施方案4 本发明发光元件可具有多个发光层。例如，通过提供多个发光层并混合来自多个发光层中每一个的发光可得到发白光。在该实施方案中，包含多个发光层的发光元件的样式参照图2和图3得到阐明。
在图2中，在第一电极751与第二电极752之间提供第一发光层763和第二发光层765。在第一发光层763与第二发光层765之间优选地提供能量产生层764。
当施加电压以致于第一电极751的电势高于第二电极752时，电流在第一电极751与第二电极752之间流动，并且空穴和电子在第一发光层763、第二发光层765或能量产生层764内相互重新结合。由于重新结合产生的激发能量自能量产生层764传输到第一发光层763和第二发光层765中的每一个，并且可使包含在第一发光层763中的第一发光材料和包含在第二发光层765中的第二发光材料处于激发态。被激发的第一和第二发光材料发光同时恢复到基态。
第一发光层763包含荧光材料例如聚对苯二亚甲基、2，5，8，11-叔丁基苝(TBP)、4，4’-双[2-二苯基乙烯基]联苯(DPVBi)、4，4’-双[2-(N-乙基咔唑-3-基)乙烯基]联苯(BCzVBi)、双(2-甲基-8-羟基喹啉根)-4-苯基苯酚根合铝(BAlq)、氯双(2-甲基-8-羟基喹啉根)合镓(Gamq2Cl)，或者如由磷光材料代表的发光材料例如甲基吡啶·双[2-(3，5-双(三氟甲基)苯基)吡啶-N，C2，]合铱(III)(Ir(CF3ppy)2(pic))、(乙酰丙酮根)·双[2-(4，6-二氟苯基)吡啶-N，C2，]合铱(III)(Fir(acac))、甲基吡啶·双[2-(4，6-二氟苯基)吡啶-N，C2，]合铱(III)(Fir(pic))。在发射光谱中，第一发光层763呈现具有450-510nm峰的发光。第二发光层765包含用作发光材料的本发明有机金属络合物并在发射光谱中呈现具有580-680nm峰的发光。在第一发光层763中产生的发光的发射颜色和在第二发光层765中产生的发光的发射颜色通过第一电极751和第二电极752中的任何一个或两者发射到外部。发射到外部的每一种发光在视觉上相互混合并且可见为发白光。
优选地通过将可呈现450-510nm光的发光材料分散到用具有比发光材料更大能隙的材料(第一主体)形成的层形成第一发光层763，或者用自可呈现450-510nm光的发光材料制备的层形成第一发光层763。作为第一主体，除了NPB、CBP、TCTA、Znpp2或ZnBOX以外，可使用9，10-二(2-萘基)蒽(缩写为DNA)、9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(缩写为t-BuDNA)等。优选地通过将本发明有机金属络合物分散到自具有比本发明有机金属络合物更大能隙的材料(第二主体)制备的层形成第二发光层765。作为第二主体，可使用TPAQn、NPB、CBP、TCTA、Znpp2、Zn(BOZ)2、Alq3等。能量产生层764优选地形成为具有向第一发光层763和第二发光层765两者传输在第一发光层763、第二发光层765或能量产生层764中产生的能量和阻止能量仅向第一发光层763或第二发光层765中任何一个传输的功能。具体地讲，可自TPAQn、NPB、CBP、TCTA、Znpp2、Zn(BOZ)2等制备能量产生层764。因此，通过提供能量产生层764可防止伴随实现发白光的问题，这是由于仅第一发光层763或第二发光层765中任何一个的发射强度增加的事实。
包含在第一发光层763和第二发光层765中的发光材料不特别受限制。
包含两个发光层的发光元件在本实施方案的图2中得到描述，然而，发光层的数目不限于两个。例如，发光层可用三层形成。自每一个发光层产生的发光相互混合得到可见发白光。
如在图2中显示的那样，可在第一发光层763与第一电极751之间提供电子传输层762。除了电子传输层762以外，可在电子传输层762与第二电极752之间提供电子注入层761，如在图2中显示的那样。另外，可在空穴传输层766与第二电极752之间提供空穴注入层767。
除了参照图2阐明的发光元件以外，可形成如在图3中显示的发光元件。在图3中显示的发光元件在第一电极771和第二电极772之间具有第一发光层783和第二发光层788，并且在第一发光层783和第二发光层788之间具有第一层785和第二层786。
第一层785为产生空穴的层，而第二层786为产生电子的层。当施加电压以致于第一电极771的电势高于第二电极772的电势时，自第一电极771注入的电子与自第一层785注入的空穴在第一发光层783中相互重新结合，并且包含在第一发光层783中的发光材料发光。另外，自第二电极注入的空穴和自第二层786注入的电子在第二发光层788中相互重新结合并且包含在第二发光层788中的发光材料发光。
本发明有机金属络合物被包含在第一发光层783中以用作发光材料。可自第一发光层783得到具有580-680nm峰的发光。第二发光层788包含发光材料如荧光材料例如聚对苯二亚甲基、TBP、DPVBi、BCzVBi、BAlq或Gamq2CL，或者磷光材料例如Ir(CF3PPy)2(pic)、Fir(acac)或Fir(pic)，并且在发射光谱中发射具有450-510nm峰的光。自第一电极771和第二电极772中任何一个或两者发射来自第一发光层783和第二发光层788的发光。来自两个发光层的发光在视觉上相互混合并且可见为发白光。
在发光层783中，有机金属络合物优选地以分散态包含在如以上提到的第一主体中。第二发光层788优选地以与以上提及的第二发光层788类似的方法形成。
第一层785优选地为由具有比电子传输性更高的空穴传输性的材料构成的层并且包含对该材料具有电子接受性的材料。作为具有比电子传输性更高的空穴传输性的材料，使用与用于形成空穴传输层的材料类似的材料。作为对具有比电子传输性更高的空穴传输性的材料具有电子接受性的材料，可使用氧化钼、氧化钒、7，7，8，8-四氰代二甲基苯醌(缩写为TCNQ)、2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰代二甲基苯醌(缩写为F4-TCNQ)等。
第二层786优选地为由具有比空穴传输性更高的电子传输性的材料构成的层并且包含对该材料具有电子释放性的材料。作为具有比空穴传输性更高的电子传输性的材料，使用与用于形成电子传输层的材料类似的材料。作为对具有比空穴传输性更高的电子传输性的材料具有电子释放性的材料，可使用碱金属例如锂或铯、碱土金属例如镁或钙，或者稀土金属例如铒或镱。
如在图3中显示的，在第一发光层783与第一电极771之间可提供电子传输层782。另外，在电子传输层782与第一电极771之间可提供电子注入层781。在第一发光层783与第一层785之间可提供空穴传输层784。在第二发光层788与第二电极772之间可提供空穴传输层789。在空穴传输层789与第二电极772之间可提供空穴注入层790。在第二发光层788与第二层786之间可提供电子传输层787。
在本实施方案中包含两个发光层的发光元件如在图3中显示的那样得到描述；然而，发光层的数目不限于两个。例如，发光层可用三层形成。自每一个发光层产生的发光相互混合得到可见发白光。
实施方案5 在本实施方案中使用本发明有机金属络合物作为感光剂的发光元件的式样参照图4得到阐明。
图4显示了在第一电极181与第二电极182之间具有发光层193的发光元件。发光层193包含具有由通式(1)、(2)、(12)和(13)中任何一个表示的结构的本发明有机金属络合物、由通式(3)、(4)、(14)和(15)中任何一个表示的本发明有机金属络合物以及能够呈现比本发明有机金属络合物更长波长发射的荧光化合物。
在发光元件中，自第一电极181注入的空穴与自第二电极注入的电子在发光层193中相互重新结合以制备处于激发态的荧光化合物。激发态的荧光化合物发光同时恢复到基态。此时，本发明有机金属络合物用作荧光化合物的感光剂以扩大在单线激发态的荧光化合物的数目。如上所述，通过使用本发明有机金属络合物作为感光剂可得到具有良好发光效率的发光元件。在本实施方案的发光元件中，第一电极181用作阳极，而第二电极182用作阴极。
发光层193不特别受限制。发光层193优选地为通过将本发明有机金属络合物和荧光化合物分散到自具有比本发明有机金属络合物更大能隙的材料制备的层形成的层。因此，在本发明有机金属络合物中产生的发光可防止由于浓度而淬灭。另外，能隙意指LUMO水平与HOMO水平之间的能隙。
在这里，荧光化合物不特别受限制。作为荧光化合物，优选地使用呈现650-1000nm光的化合物例如酞菁镁或酞菁。
使本发明有机金属络合物和荧光化合物处于分散态的材料不特别受限制。可使用实施方案3中描述的使本发明有机金属络合物处于分散态的材料等。
第一和第二电极不特别受限制。可使用与实施方案3中描述的第一电极181和第二电极182类似的电极。
如在图4中显示的那样，在第一电极181与发光层193之间可提供空穴传输层191、空穴注入层192等。在第二电极182与发光层193之间可提供电子传输层194、电子注入层195等。
空穴传输层191、空穴注入层192、电子传输层194和电子注入层195可用与空穴传输层162、空穴注入层161、电子传输层164和电子注入层165类似的层形成。可提供与空穴传输层191、空穴注入层192、电子传输层194和电子注入层195具有不同功能的其它功能层。
通过使用本发明有机金属络合物作为感光剂得到以上描述的发光元件。
实施方案6 因为包含本发明有机金属络合物的本发明发光元件呈现良好的发光颜色，通过使用本发明发光元件作为像素可得到具有显示良好颜色图像功能的发光装置。
在本实施方案中，具有显示功能的发光装置的电路结构和驱动方法参照图5-8得到阐明。
图5为显示本发明所使用发光装置俯视图的图解示意图。在图5中，在基板6500上提供像素部分6511、源信号线驱动电路6512、写选通信号线驱动电路6513和擦除选通信号线驱动电路6514。源信号线驱动电路6512、写选通信号线驱动电路6513和擦除选通信号线驱动电路6514分别通过布线组连接到作为外输入终端的FPC(柔性印刷电路)6513。源信号线驱动电路6512、写选通信号线驱动电路6513和擦除选通信号线驱动电路6514分别自FPC 6503接收视频信号、时钟信号、启动信号、复原信号等。FPC 6503装配有印刷布线板(PWB)6504。驱动电路部分和像素部分6511不必在如以上提及的共用基板上形成。例如，通过使用TCP等可在基板外部形成驱动电路部分，所述TCP通过在提供有布线图案的FPC上装配IC芯片形成。
许多源信号线在像素部分6511中成行布置。另外，供电线成行布置。许多在线上延伸的选通信号线在像素部分6511中成行布置。包含发光元件的许多对电路布置在像素部分6511中。
图6为显示运行一个像素的电路的视图。在图6中显示的电路包含第一晶体管901、第二晶体管902和发光元件903。
第一晶体管901和第二晶体管902为分别包含栅电极、漏极区和源区的三端元件。沟道区置于漏极区和源区之间。因为源区和漏极区根据晶体管的结构和运行条件等相互变化，难以确定哪一个区是源区或漏极区。在本实施方案中，用作源或漏极的区分别由第一电极和第二电极表示。
选通信号线911与写选通信号线驱动电路913通过开关918电连接或不连接。选通信号线911与擦除选通信号线驱动电路914通过开关919电连接或不连接。源信号线912通过开关920电连接于源信号线驱动电路915或电源916。第一晶体管901的栅极电连接于选通信号线911。第一晶体管901的第一电极电连接于源信号线912，而第一晶体管901的第二电极电连接于第二晶体管902栅电极。第二晶体管902的第一电极电连接于供电线917，而第二晶体管902的第二电极电连接于发光元件903中包含的一个电极。开关918可包含在写选通信号线驱动电路913中。开关919可包含在擦除选通信号线驱动电路914中。开关920可包含在源信号线驱动电路915中。
晶体管、发光元件等在像素部分中的布置不特别受限制。例如，它们可如在图7的俯视图中阐明的那样布置。在图7中，第一晶体管1001的第一电极连接于源信号线1004，而第一晶体管1001的第二电极连接于第二晶体管1002的栅电极。第二晶体管1002的第一电极连接于供电线1005，而第二晶体管1002的第二电极连接于发光元件的电极1006。选通信号线1003的一部分用作第一晶体管1001的栅电极。
驱动方法得到阐明。图8为显示帧随时间运行的说明性视图。在图8中，横向表示时间进程，而纵向表示选通信号线扫描级数。
当通过使用本发明发光装置进行图像显示时，重复进行屏幕的重写操作和显示操作。重写操作数不特别受限制。重写操作优选地以至少约60次每一秒进行以致于观看图像的人不感觉闪烁。在这里，其中一个屏幕(一个帧)的重写操作和显示操作的周期称作一个帧周期。
如在图8中显示的那样，一个帧被时分为四个子帧501、502、503和504，分别包括写期501a、502a、503a和504a以及保留期501b、502b、503b和504b。在保留期，被给予用于发光的信号的发光元件进入发射态。在每一个子帧中保留期长度比为第一子帧501∶第二子帧502∶第三子帧503∶第四子帧504＝23∶22∶21∶20＝8∶4∶2∶1。这使得四位灰度(4-bit gradation)成为可能。然而，位数目或灰度数目不限于在此描述的。例如，可提供8个子帧以实施八位灰度。
一个帧中的操作将得到描述。首先，对子帧501中第一线至最后一线中的每一个顺序地实施写操作。因此，写期的启动时间取决于线。完成写期501a的线顺序地移到保留期501b。在保留期501b，被给予用于发光的信号的发光元件进入发射态。另外，完成保留期501b的线顺序地移到下一个子帧502，并且如在子帧501的情况那样对第一线至最后一线中的每一个顺序地实施写操作。重复以上描述的操作以完成至子帧504的保留期504b。当完成子帧504的操作时，线移到下一个帧。因此，在每一个子帧中发光的总时间为一个帧中每一个发光元件的发光时间。通过对每一个发光元件改变该发光时间并以各种方式结合一个像素中的发光时间，可得到具有亮度和色度差的各种显示颜色。
如同在子帧504中，在完成写至最后线之前，当要求强制终止保留期于完成写并且移到保留期的线时，优选的是在保留期504b之后提供擦除期504c，并且线受到控制以致于强制进入非发射态。另外，被强制处于非发射态的线保持非发射态一定时间(该时间称为非发射期504d)。然后，紧接着完成最后线的写期后，线自第一线顺序地移到下一个写期(或下一个帧)。这使得能够防止子帧504的写期与下一个子帧的写期重叠。
尽管在本实施方案中子帧501至504以自最长保留期至最短保留期的顺序排列，如在本实施方案中的排列不总是必要的。例如，子帧501至504可以自最短保留期至最长保留期的顺序排列或者可以随机顺序排列。另外，子帧可被进一步分为多个帧。即，选通信号线的扫描可以多个次数进行，同时给出相同的图像信号。
在下文，在图6中显示的电路在写期和擦除期的操作将得到描述。
首先，在写期的操作将得到描述。在写期，第n个(n为自然数)选通信号线911通过开关918电连接于写选通信号线驱动电路913并且未连接于擦除选通信号线驱动电路914。另外，源信号线912通过开关920电连接于源信号线驱动电路915。此时，信号输入到连接于第n个(n为自然数)选通信号线911的第一晶体管901的栅极以接通第一晶体管901。然后，图像信号同时输入到第一至最后源信号线。应该注意自每一列的源信号线912输入的图像信号相互独立。自源信号线912输入的图像信号通过连接于每一个源信号线的第一晶体管901输入到第二晶体管902的栅电极。此刻，根据输入至第二晶体管902的信号测定自供电线917向发光元件903供给的电流值。然后，发光元件903发光与否根据电流值确定。例如，在第二晶体管902为p-沟道晶体管的情况中，通过向第二晶体管902的栅电极输入低电平(Low Level)信号使发光元件903发光。另一方面，在第二晶体管902为n-沟道晶体管的情况中，通过向第二晶体管902的栅电极输入高电平(High Level)信号使发光元件903发光。
然后，在擦除期的操作将得到描述。在擦除期，第n个(n为自然数)选通信号线911通过开关919电连接于擦除选通信号线驱动电路914。另外，源信号线912通过开关920电连接于电源916。在该情况中，信号输入到连接于第n个选通信号线911的第一晶体管901的栅极以接通第一晶体管901。然后，此刻，擦除信号同时输入到第一至最后源信号线。自每一个源信号线912输入的擦除信号通过连接于源信号线912的第一晶体管901输入到第二晶体管902的栅电极。此刻，根据输入至第二晶体管902的信号停止自供电线917向发光元件903供电。然后，使发光元件903强制进入非发射态。例如，在第二晶体管902为p-沟道晶体管的情况中，通过向第二晶体管902的栅电极输入高电平(High Level)信号使发光元件903不发光。另一方面，在第二晶体管902为n-沟道晶体管的情况中，通过向第二晶体管902的栅电极输入低电平(Low Level)信号使发光元件903不发光。
关于第n个线(n为自然数)，通过在擦除期如上所述操作输入用于擦除的信号。然而，如以上描述的那样，另一个线(称作第m个线(m为自然数))可为写期并且第n个线可为擦除期。在这样的情况中，必要的是通过使用相同的行中的源信号线向第n个线输入用于擦除的信号和向第m个线输入用于写的信号。因此，优选地实施以下描述的操作。
通过以上描述的擦除期操作使第n个发光元件903不发光后，立即使选通信号线911和擦除选通信号线驱动电路914相互不连接，并且切换开关920以连接源信号线912和源信号线驱动电路915。然后，源信号线912连接于源信号线驱动电路915，同时，选通信号线911连接于写选通信号线驱动电路913。然后，信号选择性地自写选通信号线驱动电路913输入到第m个信号线以接通第一晶体管901，用于写的信号自源信号线驱动电路915输入到第一至最后源信号线。这个信号使第m个发光元件903处于发射或未发射状态。
如以上描述的那样完成第m个线的写期后，立即开始第(n+1)个线的擦除期。为了此目的，使选通信号线911与写选通信号线驱动电路913相互不连接，同时，切换开关920以连接源信号线和电源916。另外，使选通信号线911不连接于写选通信号线驱动电路913，同时，使选通信号线911连接于擦除选通信号线驱动电路914。然后，信号自擦除选通信号线驱动电路914选择性地输入到第(n+1)个选通信号线911以接通第一晶体管901，同时，自电源916输入擦除信号。在完成第(n+1)个线的擦除期后，立即开始第(m+1)个线的写期。然后，可以相同方式重复擦除期和写期直到完成最后线的擦除期。
尽管其中在第n个线的擦除期与第(n+1)个线的擦除期之间提供第m个线的写期的实例在本实施方案中得到描述，本发明不限于此。在第(n-1)个线的擦除期与第n个线的擦除期之间可提供第m个线的写期。
在本实施方案中，当在子帧504提供非发射期504d时，重复使擦除选通信号线驱动电路914和某个选通信号线911相互不连接，同时使写选通信号线驱动电路913和另一个选通信号线911相互连接的操作。该类型的操作可在其中不特别提供非发射期的帧中进行。
实施方案7 一种包含本发明发光元件的发光装置的剖视图样式将参照图9A-9C得到阐明。
在图9A-9C的每一个中，被虚线围绕的区域表示提供用于驱动本发明发光元件12的晶体管11。本发明发光元件12包含在第一电极13与第二电极14之间层叠空穴产生层、电子产生层和包含发光物质的层的层15。晶体管11的漏极与第一电极13通过穿入第一层间绝缘膜16(16a、16b和16c)的布线17相互电连接。发光元件12通过间壁层18与邻近于发光元件12提供的另一个发光元件隔离。在本实施方案中，于基板10上提供具有这样结构的本发明发光装置。
应指出在图9A-9C的每一个中显示的晶体管11为顶栅(top-gate)晶体管，其中栅电极在与基板相对的半导体层一侧提供。然而，晶体管11的结构不特别受限制。例如，可使用底栅(bottom-gate)晶体管。在使用底栅晶体管的情况中，可使用其中在沟道的半导体层上形成保护膜的晶体管(沟道保护晶体管)或其中沟道的半导体层部分以凹面蚀刻的晶体管(沟道蚀刻晶体管)。
包含在晶体管11中的半导体层可为结晶半导体或非晶态半导体。另外，包含在晶体管11中的半导体层可为半非晶态半导体等。
应指出半非晶态半导体具有介于非晶态结构与晶体结构(包括单晶结构和多晶结构)之间的中间结构，和在自由能方面稳定的第三种状态。半非晶态半导体另外包含具有伴随晶格形变的短程有序的结晶区域。具有0.5nm-20nm大小的晶粒被包含在至少部分半非晶态半导体膜中。拉曼光谱移动到少于520cm-1的较低波数侧。通过X-射线衍射在半非晶态半导体中观察到确信来源于硅晶格的(111)和(220)的衍射峰。半非晶态半导体包含至少1％原子或更多的氢或卤素用于终止悬空键。半非晶态半导体也称作所谓的微晶半导体。通过用硅化物气体辉光放电分解形成半非晶态半导体(等离子CVD)。至于硅化物气体，可使用SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。硅化物气体也可用H2或者H2与一种或更多种稀有气体元素He、Ar、Kr和Ne的混合物稀释。稀释比例设定为1∶2-1∶1000。压力设定为约0.1Pa-133Pa。电源频率设定为1-120MHz，优选地为13-60MHz。基板加热温度可设定为300℃或更低，更优选为100-250℃。至于包含于膜中的杂质元素，大气组分例如氧、氮和碳的每一种杂质浓度优选地设定为1×1020/cm3或更少。具体地讲，氧浓度设定为5×1019/cm3或更少，优选地为1×1019/cm3或更少。另外，采用半非晶态半导体的TFT(薄膜晶体管)的迁移率设定为约1-10m2/Vsec。
作为晶体半导体层的具体实例，可给出自单晶硅、多晶硅、硅锗等制备的半导体层。这些材料可通过激光结晶形成。例如，这些材料可通过使用采用镍等的固相生长方法结晶形成。
当半导体层自非晶态物质例如非晶硅制备时，优选的是使用具有仅包含N-沟道晶体管作为晶体管11和另一个晶体管(包含在电路中用于驱动发光元件的晶体管)的电路的发光装置。或者，可使用具有包含N-沟道晶体管或P-沟道晶体管的电路的发光装置。而且，可使用具有包含N-沟道晶体管和P-沟道晶体管两者的电路的发光装置。
第一层间绝缘膜16可为如在图9A和9C中显示的多层或者单层。层间绝缘膜16a自无机材料例如氧化硅或氮化硅制备。层间绝缘膜16b自丙烯酸类、硅氧烷(由硅(Si)和氧(O)的键形成的骨架结构构成的化合物，其中包含有机基团例如氢或者烷基)或可通过涂布形成膜的具有自平面化性的物质例如氧化硅制备。层间绝缘膜16c自包含氩(Ar)的氮化硅膜制备。构成各层的物质不特别限于此。因此，可使用除以上物质以外的物质。或者，以上物质可相互结合。因此，采用无机材料和有机材料两者或者通过使用任何一种无机材料和有机材料可形成第一层间绝缘膜16。
间壁层18优选地具有边缘部分，所述边缘部分的形状具有连续变化的曲率半径。该间壁层18由丙烯酸类、硅氧烷、抗蚀剂、氧化硅等形成。应指出间壁层18可自无机材料和有机材料中任何一种或两者制备。
图9A和9C中每一个显示其中仅有第一层间绝缘膜16置于晶体管11与发光元件12之间的结构。或者，如在图9B中显示的那样，除了第一层间绝缘膜16(16a和16b)以外，可提供第二层间绝缘膜19(19a和19b)。在图9B中显示的发光装置中，第一电极13穿入到待电连接于布线17的第二层间绝缘膜19。
第二层间绝缘膜19可为多层或单层以及第一层间绝缘膜16。层间绝缘膜19a自丙烯酸类、硅氧烷或者可通过涂布形成膜的具有自平面化性的物质例如氧化硅制备。层间绝缘膜19b自包含氩(Ar)的氮化硅膜制备。构成各层的物质不特别限于此。因此，可使用除以上物质以外的物质。或者，以上物质可相互结合。因此，采用无机材料和有机材料两者或者使用任何一种无机材料和有机材料可形成第二层间绝缘膜19。
当用具有传光性的材料形成发光元件12中的第一电极和第二电极两者时，在发光元件中产生的光可自第一电极13和第二电极14两者引出，如用图9A的轮廓箭头显示的那样。当仅有第二电极14自具有传光性的材料制备时，在发光元件中产生的光仅可自第二电极14引出，如用图9B的轮廓箭头显示的那样。在此情况下，第一电极13优选地自具有高反射性的材料制备，或者在第一电极13下方优选地提供自具有高反射性的材料制备的膜(反射膜)。当仅有第一电极13自具有传光性的材料制备时，在发光元件中产生的光仅可自第一电极13引出，如用图9C的轮廓箭头显示的那样。在该情况下，第二电极14优选地自具有高反射性的材料制备，或者在第二电极14上优选地提供反射膜。
在发光元件12中，层15可被层叠，因此当施加电压时发光元件12运行使得第二电极14的电势高于第一电极13。或者，在发光元件12中，层15可被层叠，因此当施加电压时发光元件12运行使得第二电极14的电势低于第一电极13。在前一种情况中，晶体管11为N-沟道晶体管，而在后一种情况中，晶体管11为P-沟道晶体管。
如上所述，本实施方案阐明了通过晶体管控制发光元件驱动的有源发光装置，然而，也可使用未特别提供驱动元件例如晶体管而驱动发光元件的无源发光装置。图11显示了使用本发明制备的无源发光装置的透视图。在图11中，通过在电极1902与电极1906之间顺序层叠含有发光材料的层、电子产生层和空穴产生层形成层1905。电极1902的边缘用绝缘层1903覆盖。在绝缘层1903上提供间壁层1904。间壁层的侧壁离基板表面越近，具有倾角的一个侧壁与另一个侧壁之间的距离越窄。换句话说，间壁层1904在短轴的截面为梯形，其中下底(与绝缘层1903的面方向在相同方向并且与绝缘层1903接触的底)短于上底(与绝缘层1903的面在相同方向并且与绝缘层1903不接触的底)。因此，通过提供间壁层1904可防止发光元件由于静电等的缺陷。另外，通过包含用低驱动电压运行的本发明发光元件也可用低功率消耗驱动无源发光装置。
实施方案8 因为包含本发明发光元件的发光装置可以显示具有良好颜色的图像，通过将本发明发光装置应用到电子装置的显示器部分可得到可提供具有亮色图像的电子装置。
图10A-10C中每一个显示安装有本发明所使用的发光装置的电子装置的一个实例。
图10A为通过应用本发明制造的膝上计算机，其包含主体5521、外壳5522、显示器部分5523、键盘5524等。通过将具有本发明发光元件的发光装置结合到其中作为显示器部分可完成个人计算机。
图10B为通过应用本发明制造的电话机，其包含主体5552、显示器部分5551、音频输出部分5554、音频输入部分5555、操作开关5556和5557、天线5553等。通过将具有本发明发光元件的发光装置结合到其中作为显示器部分可完成电话机。
图10C为通过应用本发明制造的电视接收器，其包含显示器部分5531、外壳5532、扬声器5533等。通过将具有本发明发光元件的发光装置结合到其中作为显示器部分可完成电视接收器。
如上所述，本发明发光装置可适合于用作多种电子装置的显示器部分。
尽管个人计算机在本实施方案中得到阐明，具有本发明发光元件的发光装置可安装于电话、导航装置、照像机等。
实施例1 在下文，本发明有机金属络合物的合成实施例得到阐明。本发明不限于以下合成实施例的有机金属络合物。
合成实施例1 一种用于合成由结构式(16)表示的(乙酰丙酮根)·双(2-甲基-3-苯基喹喔啉)合铱(III)[缩写为Ir(mpq)2(acac)]的方法得到阐明。用于合成Ir(mpq)2(acac)的方法不限于在本合成实施例中阐明的方法。可使用另一种合成实施例。
步骤1配体(缩写为Hmpq)的合成 在氮气氛下，使3.23g 1-苯基-1，2-丙二酮和2.48g的1，2-苯二胺在氯仿溶剂中回流4小时。用1mol/L盐酸洗涤有机层并用饱和盐溶液洗涤，然后干燥。蒸除溶剂，得到配体2-甲基-3-苯基喹喔啉(缩写为Hmpq)(浅橙色粉末，产率98％)。如下表示步骤1的合成方案(b-1) 式44
步骤2双核络合物(缩写为[Ir(mpq)2Cl]2)的合成 使1.97g配体Hmqp和1.07g的氯化铱盐酸盐水合物(IrCl3·HCl·H2O)与作为溶剂的21ml 2-乙氧基乙醇和7ml水的混合溶液相互混合。在氮气氛下使溶液回流16小时，得到双核络合物(缩写为[Ir(mpq)2Cl]2)(红棕色粉末，产率78％)。如下表示步骤2的合成方案(b-2) 式45
步骤3用于本发明发光元件的有机金属络合物(缩写为Ir(mpq)2(acac))的合成 使0.90g在步骤2中得到的[Ir(mpq)2Cl]2、0.21ml乙酰丙酮(缩写为Hacac)和0.72g碳酸钠与作为溶剂的20ml 2-乙氧基乙醇相互混合。在氮气氛下使溶液回流16小时，得到红色粉末(产率46％)。如下表示步骤3的合成方案(b-3) 式46
通过核磁共振谱(1H-NMR)分析所得到的红色粉末，并且产物鉴定为Ir(mpq)2(acac)，其为一种本发明有机金属络合物。结果如下 1H-NMR.δ(CDCl3)8.22(t，4H)，8.01(d，2H)，7.62(t，2H)，7.39(t，2H)，7.03(t，2H)，6.66(t，2H)，6.53(d，2H)，4.53(s，1H)，3.36(s，6H)，1.46(s，6H). 通过热解重量/差热分析仪(得自Seiko Instrument Inc.，TG/DTA-320型)测量所得到Ir(mpq)2(acac)的分解温度Td并且结果为Td＝330℃。结果显示所得到的产物显示良好的耐热性。
图12显示所得到Ir(mpq)2(acac)在二氯甲烷中的吸收光谱和发射光谱(Photo Luminescence)。当采用通过狭缝取自卤素灯光光谱的469nm波长的光作为激发光时得到发射光谱。在图12中，横坐标轴表示波长(nm)，而纵坐标轴表示强度[任意单位(arb.unit)]。如在图12中显示的那样，本发明有机金属络合物Ir(mpq)2(acac)在362nm、469nm、565nm和615nm具有吸收峰。发射光谱为在665nm具有发射峰的发射。发射可见为发红光。
所得到的Ir(mpq)2(acac)在长波长端具有许多发射峰。这些峰为在邻位金属化络合物等经常观察到的有机金属络合物特有的吸收，它们相应于单线态MLCT跃迁、三线态π-π*跃迁或三线态MLCT(金属-配体电荷转移)跃迁。具体地讲，在最长波长端的吸收峰在可见区宽广地偏斜，这显示吸收光谱为对三线态MLCT跃迁特有的吸收光谱。因此，Ir(mpq)2(acac)被鉴定为能够直接光激发或系间跨越为三线态激发态的化合物。
另外，含氧气体被注入到包含所得到的Ir(mpq)2(acac)的二氯甲烷溶液中以检验溶解有氧的Ir(mpq)2(acac)发光的光强度。氩气被注入到包含所得到的Ir(mpq)2(acac)的二氯甲烷溶液中以检验使溶解有氩的Ir(mpq)2(acac)发光时得到的光发射的光强度。结果，来源于溶解有氩的Ir(mpq)2(acac)的光发射的光强度强于来源于溶解有氧的Ir(mpq)2(acac)的光发射的光强度。存在与呈现磷光的材料相同的趋势。因此，来源于Ir(mpq)2(acac)的光发射为磷光。
合成实施例2 一种用于合成由结构式(19)表示的(乙酰丙酮根)·双[2-(4-氟苯基)-3-甲基喹喔啉)合铱(III)(缩写为Ir(MFpq)2(acac))的方法得到阐明。用于合成Ir(MFpq)2(acac)的方法不限于本合成实施例。可使用另一种合成方法。
步骤1配体(HMFpq)的合成 使2.04g镁和5ml四氢呋喃(缩写为THF)悬浮并向得到的混悬液中加入少量的1，2-二溴乙烷。然后，向混悬液中滴加14.72g 4-溴氟苯和85ml THF的溶液并在加热回流下搅拌30分钟。向冷却至室温的溶液中加入2.13g 2-甲基喹喔啉。在加热回流下搅拌溶液4小时。向冷却至室温的溶液中加入10％盐酸以用氯仿分馏有机层。在用硫化镁干燥后，浓缩溶剂。通过用柱层析法(二氯甲烷)纯化，得到2-(4-氟苯基)-3-甲基喹喔啉(quixaline)(缩写为HMfpq)(米色粉末，收率20％)。如下表示步骤1的合成方案(c-1)。在该合成实施例中，通过4-溴氟苯的格氏试剂与2-甲基喹喔啉的反应得到配体(Hmfpq)。然而，通过用烷基锂等锂化(lithated)的4-溴氟苯与2-甲基喹喔啉反应也可得到配体(HMfpq)。在该情况中，可以比在本合成实施例中更高的收率得到HMfpq。
式47
步骤2双核络合物(缩写为[Ir(MFpq)2Cl]2)的合成 使1.60g配体Hmqp和0.80g氯化铱水合物(IrCl3·H2O)与作为溶剂的30ml 2-乙氧基乙醇和10ml水的混合溶液相互混合。在氮气氛下使溶液回流20小时，得到双核络合物(缩写为[Ir(MFpq)2Cl]2)(红棕色粉末，收率91％)。如下表示步骤2的合成方案(c-2) 式48
步骤3本发明有机金属络合物(Ir(MFpq)2(acac))的合成 使1.70g在步骤2中得到的[Ir(MFpq)2Cl]2、0.37ml乙酰丙酮(Hacac)和1.28g碳酸钠与30ml作为溶剂的2-乙氧基乙醇相互混合。在氮气氛下使溶液回流16小时，得到本发明有机金属化合物(乙酰丙酮根)·双[2-(4-氟苯基)-3-甲基喹喔啉]合铱(III)(缩写为Ir(MFpq)2(acac))(红色粉末，收率49％)。如下表示步骤3的合成方案(c-3) 式49
1H-NMR.δ(CDCl3)8.24-8.15(m，4H)，8.02(dd，2H)，7.64(m，2H)，7.42(M，2H)，6.75(td，2H)，6.15(dd，2H)，4.55(s，1H)，3.33(s，6H)，1.54(s，3H)，1.47(s，3H). 通过TG/DTA测量所得到的本发明有机金属化合物Ir(MFpq)2(acac)的分解温度Td并且结果为Td＝330℃。结果显示所得到的产物显示良好的耐热性。
图41显示所得到Ir(MFpq)2(acac)在二氯甲烷中的吸收光谱和发射光谱(PL)。本发明有机金属化合物Ir(MFpq)2(acac)在595nm(sh)、547nm(sh)、464mm和363nm具有吸收峰。发射光谱为在633nm具有发射峰的红色发光。
合成实施例3 一种用于合成由以下结构式(50)表示的(乙酰丙酮根)·(2-甲基-3-苯基喹喔啉)合铂(II)(缩写为Pt(mpq)(acac))的方法得到阐明，其为由通式(1)-(4)表示的有机金属化合物之一。用于合成Pt(mpq)(acac)的方法不限于本合成实施例。可使用另一种合成方法。本合成方法中使用的配体2-甲基-3-苯基喹喔啉(缩写为Hmpq)的合成方法在此不进一步阐明，因为它在合成方法1中得到阐明。
式50
使1.53g配体Hmqp和1.15g四氯合铂酸钾(K2[PtCl4])与作为溶剂的30ml 2-乙氧基乙醇和10ml水的混合溶液相互混合。在氮气氛下使溶液回流16小时。自反应体系中除去溶剂。使0.43ml乙酰丙酮(Hacac)和1.47g碳酸钠与作为溶剂的30ml 2-乙氧基乙醇相互混合。在氮气氛下使混合溶液回流16小时，得到本发明有机金属化合物Pt(mpq)(acac)(橙色粉末，收率8％)。如下表示该合成的合成方案(d-1) 式51
1H-NMR.δ(CDCl3)9.31(m，1H)，7.92(m，2H)，7.86(dd，2H)，7.71(m，2H)，7.28(m，1H)，7.20(m，1H)，5.57(s，1H)，3.18(s，3H)，2.08(s，3H)，2.03(s，3H)· 通过TG/DTA测量所得到的本发明有机金属化合物[Pt(mpq)(acac)]的分解温度Td并且结果为Td＝237℃。结果显示所得到的产物显示良好的耐热性。
图42显示所得到Pt(mpq)(acac)在二氯甲烷中的吸收光谱和发射光谱(PL)。本发明有机金属化合物Pt(mpq)(acac)在530nm(sh)、482nm(sh)、435nm、376nm、360nm和344nm(sh)具有吸收峰。发射光谱为在632nm具有发射峰的红色发光。
实施例2 在该实施例中，使用在合成实施例1中合成的Ir(mpq)2(acac)作为发光物质的发光元件的制造方法和操作特性参照图13-17得到阐明。
如在图13中显示的那样，通过溅射法在玻璃基板301上沉积含有氧化硅的氧化锡铟形成第一电极302。第一电极302形成为具有110nm的厚度。
然后，将提供有第一电极302的玻璃基板301固定到安装于真空沉积装置的支架上以使玻璃基板301的提供有第一电极302的面面朝下。
在真空沉积装置中减压至1×10-4Pa后，在第一电极302上自DNTPD形成第一层303。第一层303具有50nm厚度。当操作发光元件时第一层303用作空穴注入层。
然后，通过气相沉积法在第一层303上自NPB形成第二层304。第二层304具有10nm厚度。当操作发光元件时第二层304用作空穴传输层。
然后，通过共蒸发法形成包含CBP和Ir(mpq)2(acac)的第三层305。第三层305具有30nm厚度并且CBP与Ir(mpq)2(acac)的质量比为1∶0.08。因此，在具有CBP基质的层中包含Ir(mpq)2(acac)。当操作发光元件时第三层305用作发光层。在此情况下，Ir(mpq)2(acac)称作客体，而CBP称作主体。
通过气相沉积法在第三层305上自BCP形成第四层306。第四层306具有10nm厚度。当操作发光元件时第四层306用作电子传输层。具有比主体更大的电离电势并具有防止空穴自用作发光层的层(在本实施例中为第三层305)穿入用作阴极的电极(在本实施例中为第二电极308)的功能的电子传输层尤其可称作空穴阻挡层。
通过共蒸发法在第四层306上形成包含Alq3和Li的第五层307。第五层307具有55nm厚度并且Alq3与Li的质量比为1∶0.01。当操作发光元件时第五层307用作电子注入层。
在第五层307上形成自铝制备的第二电极308。第二电极308具有200nm厚度。
如以上指出的那样制备的发光元件通过以下方法发光当电压施加于发光元件以致于第一电极302的电势高于第二电极308时电流流过，并且电子和空穴在用作发光层的第三层305中重新结合产生激发能，然后，受激发的Ir(mpq)2(acac)发光，同时恢复到基态。
在氮气氛下于手套箱中密封发光元件而不暴露于空气。然后，测量发光元件的操作特性。在室温下(在保持于25℃的环境中)实施测量。
图14-16为测量结果。图14显示电压-亮度特性的测量结果，图15显示电流密度-亮度特性的测量结果，图16显示亮度-电流效率特性的测量结果。在图14中，横坐标轴表示电压(V)，而纵坐标轴表示亮度(cd/m2)。在图15中，横坐标轴表示电流密度(mA/cm2)，而纵坐标轴表示亮度(cd/m2)。在图16中，横坐标轴表示亮度(cd/m2)，而纵坐标轴表示电流效率(cd/A)。从这些结果中，在所施加12.8V电压下，该实施例的发光元件以42.3mA/cm2的电流密度和480cd/m2的亮度发光。发光元件显示1.1cd/A的良好水平的电流效率和7.8％的外量子效率。
图17显示在该实施例中制备的发光元件的发射光谱。在图17中，横坐标轴表示波长(nm)，而纵坐标轴表示强度(任意单位)。如在图17中显示的那样，该实施例的发光元件在672nm具有发射光谱峰并且呈现来自Ir(mpq)2(acac)的光发射，在CIE彩色坐标系中色度坐标x＝0.74，y＝0.26。因此，可以知道该实施例的发光元件呈现具有良好色纯度的深红色光发射。
实施例3 在该实施例中，使用在合成实施例1中合成的Ir(mpq)2(acac)作为发光物质的发光元件的制备方法和操作特性参照图13、18-21得到阐明。
如在图13中显示的那样，通过溅射法在玻璃基板301上沉积含有氧化硅的氧化锡铟形成第一电极302。第一电极302具有110nm的厚度。
然后，将提供有第一电极302的玻璃基板301固定到安装于真空沉积装置的支架上以使玻璃基板301的提供有第一电极302的面面朝下。
在真空沉积装置中减压至1×10-4Pa后，在第一电极302上自DNTPD形成第一层303。第一层303具有50nm厚度。当操作发光元件时第一层303用作空穴注入层。
然后，通过气相沉积法在第一层303上自NPB形成第二层304。第二层304具有10nm厚度。当操作发光元件时第二层304用作空穴传输层。
然后，通过共蒸发法形成包含NPB和Ir(mpq)2(acac)的第三层305。第三层305具有30nm厚度并且NPB与Ir(mpq)2(acac)的质量比为1∶0.08。因此，在具有NPB基质的层中包含Ir(mpq)2(acac)。当操作发光元件时第三层305用作发光层。在此情况下，Ir(mpq)2(acac)称作客体，而NPB称作主体。
通过气相沉积法在第三层305上自Alq3形成第四层306。第四层306具有10nm厚度。当操作发光元件时第四层306用作电子传输层。
通过共蒸发法在第四层306上形成包含Alq3和Li的第五层307。第五层307具有55nm厚度并且Alq3与Li的质量比为1∶0.01。当操作发光元件时第五层307用作电子注入层。
在第五层307上形成自铝制备的第二电极308。第二电极308具有200nm厚度。
如以上指出的那样制备的发光元件通过以下方法发光当电压施加于发光元件以致于第一电极302的电势高于第二电极308时电流流过，并且电子和空穴在用作发光层的第三层305中重新结合产生激发能，然后，受激发的Ir(mpq)2(acac)发光，同时恢复到基态。
在氮气氛下于手套箱中密封发光元件而不暴露于空气。然后，测量发光元件的操作特性。在室温下(在保持于25℃的环境中)实施测量。
图18-20为测量结果。图18显示电压-亮度特性的测量结果，图19显示电流密度-亮度特性的测量结果，图20显示亮度-电流效率特性的测量结果。在图18中，横坐标轴表示电压(V)，而纵坐标轴表示亮度(cd/m2)。在图19中，横坐标轴表示电流密度(mA/cm2)，而纵坐标轴表示亮度(cd/m2)。在图20中，横坐标轴表示亮度(cd/m2)，而纵坐标轴表示电流效率(cd/A)。从这些结果中，在所施加8.0V电压下，本实施例的发光元件以32.8mA/cm2的电流密度和470cd/m2的亮度发光。发光元件显示1.4cd/A的良好水平的电流效率和9.0％的外量子效率。
图21显示在本实施例中制备的发光元件的发射光谱。在图21中，横坐标轴表示波长(nm)，而纵坐标轴表示强度(任意单位)。如在图21中显示的那样，本实施例的发光元件在673nm具有发射光谱峰并且呈现来自Ir(mpq)2(acac)的光发射，在CIE彩色坐标系中色度坐标x＝0.73，y＝0.27。因此，可以知道本实施例的发光元件呈现具有良好色纯度的深红色光发射。
按照本实施例制备的发光元件亮度随发光时间的变化(寿命特性)得到测量。采用如下方法进行测量，将以470cd/m2亮度的光发射要求的电流值的电流施加于发光元件以实现发光并在任何给定的时间点测量亮度。在图22中，横坐标轴表示发光时间(小时)，而纵坐标轴表示对初始状态亮度的相对值(无单位)，假定初始状态亮度为100。如在图22中显示的那样，可以预计本发明发光元件的半寿命为约10000小时。因此，本发明发光元件显示良好的寿命特性并具有高可靠性。
实施例4 在本实施例中，使用在合成实施例1中合成的Ir(mpq)2(acac)作为发光物质的发光元件的制备方法和操作特性参照图13、23-27得到阐明。
如在图13中显示的那样，通过溅射法在玻璃基板301上沉积含有氧化硅的氧化锡铟形成第一电极302。第一电极302具有110nm的厚度。
然后，将提供有第一电极302的玻璃基板301固定到安装于真空沉积装置的支架上以使玻璃基板301的提供有第一电极302的面面朝下。
在真空沉积装置中减压至1×10-4Pa后，在第一电极302上自DNTPD形成第一层303。第一层303具有50nm厚度。当操作发光元件时第一层303用作空穴注入层。
然后，通过气相沉积法在第一层303上自NPB形成第二层304。第二层304具有10nm厚度。当操作发光元件时第二层304用作空穴传输层。
然后，通过共蒸发法形成包含Alq3和Ir(mpq)2(acac)的第三层305。第三层305具有30nm厚度并且Alq3与Ir(mpq)2(acac)的质量比为1∶0.08。因此，在具有Alq3基质的层中包含Ir(mpq)2(acac)。当操作发光元件时第三层305用作发光层。在此情况下，Ir(mpq)2(acac)称作客体，而Alq3称作主体。
通过气相沉积法在第三层305上自Alq3形成第四层306。第四层306具有10nm厚度。当操作发光元件时第四层306用作电子传输层。
通过共蒸发法在第四层306上形成包含Alq3和Li的第五层307。第五层307具有55nm厚度并且Alq3与Li的质量比为1∶0.01。当操作发光元件时第五层307用作电子注入层。
在第五层307上形成自铝制备的第二电极308。第二电极308具有200nm厚度。
如以上指出的那样制备的发光元件通过以下方法发光当电压施加于发光元件以致于第一电极302的电势高于第二电极308时电流流过，并且电子和空穴在用作发光层的第三层305中重新结合产生激发能，然后，受激发的Ir(mpq)2(acac)发光，同时恢复到基态。
在氮气氛下于手套箱中密封发光元件而不暴露于空气。然后，测量发光元件的操作特性。在室温下(在保持于25℃的环境中)实施测量。
图23-25为测量结果。图23显示电压-亮度特性的测量结果，图24显示电流密度-亮度特性的测量结果，图25显示亮度-电流效率特性的测量结果。在图23中，横坐标轴表示电压(V)，而纵坐标轴表示亮度(cd/m2)。在图24中，横坐标轴表示电流密度(mA/cm2)，而纵坐标轴表示亮度(cd/m2)。在图25中，横坐标轴表示亮度(cd/m2)，而纵坐标轴表示电流效率(cd/A)。从这些结果中，在所施加10.2V电压下，本实施例的发光元件以47.7mA/cm2的电流密度和480cd/m2的亮度发光。发光元件显示1.0cd/A的良好水平的电流效率和6.8％的外量子效率。
图26显示在本实施例中制备的发光元件的发射光谱。在图26中，横坐标轴表示波长(nm)，而纵坐标轴表示强度(任意单位)。如在图26中显示的那样，本实施例的发光元件在681nm具有发射光谱峰并且呈现来自Ir(mpq)2(acac)的光发射，在CIE彩色坐标系中色度坐标x＝0.69，y＝0.30。因此，可以知道本实施例的发光元件呈现具有良好色纯度的红色光发射。
按照本实施例制备的发光元件亮度随发光时间的变化(寿命特性)得到测量。采用如下方法进行测量，将以480cd/m2亮度的光发射要求的电流值的电流施加于发光元件以实现发光并在任何给定的时间点测量亮度。在图27中，横坐标轴表示发光时间(小时)，而纵坐标轴表示对初始状态亮度的相对值(无单位)，假定初始状态亮度为100。如在图27中显示的那样，可以预计本发明发光元件的半寿命为约10000小时。因此，本发明发光元件显示良好的寿命特性并具有高可靠性。
实施例5 在本实施例中，使用在合成实施例2中合成的Ir(MFpq)2(acac)作为发光物质的发光元件的制备方法和操作特性参照图13、28-31得到阐明。
如在图13中显示的那样，通过溅射法在玻璃基板301上沉积含有氧化硅的氧化锡铟形成第一电极302。第一电极302具有110nm的厚度。
然后，将提供有第一电极302的玻璃基板301固定到安装于真空沉积装置的支架上以使玻璃基板301的提供有第一电极302的面面朝下。
在真空沉积装置中减压至1×10-4Pa后，在第一电极302上自NBP和三氧化钼经共蒸发形成第一层303。第一层303具有50nm厚度。NBP与三氧化钼的质量比为4∶1。当操作发光元件时第一层303用作空穴注入层。
然后，通过气相沉积法在第一层303上自NPB形成第二层304。第二层304具有10nm厚度。当操作发光元件时第二层304用作空穴传输层。
然后，通过共蒸发法形成包含CBP和Ir(MFpq)2(acac)的第三层305。第三层305具有30nm厚度并且CBP与Ir(MFpq)2(acac)的质量比为1∶0.08。因此，在具有CBP基质的层中包含Ir(MFpq)2(acac)。当操作发光元件时第三层305用作发光层。在此情况下，Ir(MFpq)2(acac)称作客体，而CBP称作主体。
通过气相沉积法在第三层305上自BCP形成第四层306。第三层305具有10nm厚度。当操作发光元件时第三层305用作电子传输层。
通过共蒸发法在第四层306上形成包含Alq3和Li的第五层307。第五层307具有55nm厚度并且Alq3与Li的质量比为1∶0.01。当操作发光元件时第五层307用作电子注入层。
在第五层307上形成自铝制备的第二电极308。第二电极308具有200nm厚度。
如以上指出的那样制备的发光元件通过以下方法发光当电压施加于发光元件以致于第一电极302的电势高于第二电极308时电流流过，并且电子和空穴在用作发光层的第三层305中重新结合产生激发能，然后，受激发的Ir(MFpq)2(acac)发光，同时恢复到基态。
在氮气氛下于手套箱中密封发光元件而不暴露于空气。然后，测量发光元件的操作特性。在室温下(在保持于25℃的环境中)实施测量。
图28-30为测量结果。图28显示电压-亮度特性的测量结果，图29显示电流密度-亮度特性的测量结果，图30显示亮度-电流效率特性的测量结果。在图28中，横坐标轴表示电压(V)，而纵坐标轴表示亮度(cd/m2)。在图29中，横坐标轴表示电流密度(mA/cm2)，而纵坐标轴表示亮度(cd/m2)。在图30中，横坐标轴表示亮度(cd/m2)，而纵坐标轴表示电流效率(cd/A)。从这些结果中，在所施加8.6V电压下，本实施例的发光元件以14.4mA/cm2的电流密度和930cd/m2的亮度发光。发光元件显示6.5cd/A的良好水平的电流效率和11％的外量子效率。
图31显示在本实施例中制备的发光元件的发射光谱。在图31中，横坐标轴表示波长(nm)，而纵坐标轴表示强度(任意单位)。如在图31中显示的那样，本实施例的发光元件在681nm具有发射光谱峰并且呈现来自Ir(MFpq)2(acac)的光发射，在CIE彩色坐标系中色度坐标x＝0.70，y＝0.30。因此，可以知道本实施例的发光元件呈现具有良好色纯度的红色光发射。
实施例6 在本实施例中，使用在合成实施例2中合成的Ir(MFpq)2(acac)作为发光物质的发光元件的制备方法和操作特性参照图13、32-34得到阐明。
如在图13中显示的那样，通过溅射法在玻璃基板301上沉积含有氧化硅的氧化锡铟形成第一电极302。第一电极302具有110nm的厚度。
然后，将提供有第一电极302的玻璃基板301固定到安装于真空沉积装置的支架上以使玻璃基板301的提供有第一电极302的面面朝下。
在真空沉积装置中减压至1×10-4Pa后，在第一电极302上自DNTPD和三氧化钼经共蒸发形成第一层303。第一层303具有50nm厚度。NBP与三氧化钼的质量比为4∶2。当操作发光元件时第一层303用作空穴注入层。
然后，通过气相沉积法在第一层303上自NPB形成第二层304。第二层304具有10nm厚度。当操作发光元件时第二层304用作空穴传输层。
然后，通过共蒸发法形成包含NPB和Ir(MFpq)2(acac)的第三层305。第三层305具有30nm厚度并且NPB与Ir(MFpq)2(acac)的质量比为1∶0.1。因此，在具有NPB基质的层中包含Ir(MFpq)2(acac)。当操作发光元件时第三层305用作发光层。在此情况下，Ir(MFpq)2(acac)称作客体，而NPB称作主体。
通过气相沉积法在第三层305上自Alq3形成第四层306。第三层305具有10nm厚度。当操作发光元件时第三层305用作电子传输层。
通过共蒸发法在第四层306上形成包含Alq3和Li的第五层307。第五层307具有50nm厚度并且Alq3与Li的质量比为1∶0.01。当操作发光元件时第五层307用作电子注入层。
在第五层307上形成自铝制备的第二电极308。第二电极308具有200nm厚度。
如以上指出的那样制备的发光元件通过以下方法发光当电压施加于发光元件以致于第一电极302的电势高于第二电极308时电流流过，并且电子和空穴在用作发光层的第三层305中重新结合产生激发能，然后，受激发的Ir(MFpq)2(acac)发光，同时恢复到基态。
在氮气氛下于手套箱中密封发光元件而不暴露于空气。然后，测量发光元件的操作特性。在室温下(在保持于25℃的环境中)实施测量。
图32-34为测量结果。图32显示电压-亮度特性的测量结果，图33显示电流密度-亮度特性的测量结果，图34显示亮度-电流效率特性的测量结果。在图32中，横坐标轴表示电压(V)，而纵坐标轴表示亮度(cd/m2)。在图33中，横坐标轴表示电流密度(mA/cm2)，而纵坐标轴表示亮度(cd/m2)。在图34中，横坐标轴表示亮度(cd/m2)，而纵坐标轴表示电流效率(cd/A)。从这些结果中，在所施加6.8V电压下，本实施例的发光元件以27.6mA/cm2的电流密度和980cd/m2的亮度发光。发光元件显示3.6cd/A的良好水平的电流效率和5.0％的外量子效率。
图35显示在本实施例中制备的发光元件的发射光谱。在图35中，横坐标轴表示波长(nm)，而纵坐标轴表示强度(任意单位)。如在图35中显示的那样，本实施例的发光元件在631nm具有发射光谱峰并且呈现来自Ir(MFpq)2(acac)的光发射，在CIE彩色坐标系中色度坐标x＝0.68，y＝0.31。因此，可以知道本实施例的发光元件呈现具有良好色纯度的红色光发射。
按照本实施例制备的发光元件亮度随发光时间的变化(寿命特性)得到测量。采用如下方法进行测量，将以980cd/m2亮度的光发射要求的电流值的电流施加于发光元件以实现发光并在任何给定的时间点测量亮度。在图36中，横坐标轴表示发光时间(小时)，而纵坐标轴表示对初始状态亮度的相对值(无单位)，假定初始状态亮度为100。如在图36中显示的那样，可以预计本发明发光元件的半寿命为约10000小时。因此，本发明发光元件显示良好的寿命特性并具有高可靠性。
实施例7 在本实施例中，使用在合成实施例2中合成的Ir(MFpq)2(acac)作为发光物质的发光元件的制备方法和操作特性参照图13、37-40得到阐明。
如在图13中显示的那样，通过溅射法在玻璃基板301上沉积含有氧化硅的氧化锡铟形成第一电极302。第一电极302具有110nm的厚度。
然后，将提供有第一电极302的玻璃基板301固定到安装于真空沉积装置的支架上以使玻璃基板301的提供有第一电极302的面面朝下。
在真空沉积装置中减压至1×10-4Pa后，在第一电极302上自DNTPD和三氧化钼经共蒸发形成第一层303。第一层303具有50nm厚度。NBP与三氧化钼的质量比为4∶2。当操作发光元件时第一层303用作空穴注入层。
然后，通过气相沉积法在第一层303上自NPB形成第二层304。第二层304具有10nm厚度。当操作发光元件时第二层304用作空穴传输层。
然后，通过共蒸发法形成包含TPAQn和Ir(MFpq)2(acac)的第三层305。第三层305具有30nm厚度并且TPAQn与Ir(MFpq)2(acac)的质量比为1∶0.1。因此，在具有TPAQn基质的层中包含Ir(MFpq)2(acac)。当操作发光元件时第三层305用作发光层。在此情况下，Ir(MFpq)2(acac)称作客体，而TPAQn称作主体。
通过气相沉积法在第三层305上自Alq3形成第四层306。第三层305具有10nm厚度。当操作发光元件时第三层305用作电子传输层。
通过共蒸发法在第四层306上形成包含Alq3和Li的第五层307。第五层307具有55nm厚度并且Alq3与Li的质量比为1∶0.01。当操作发光元件时第五层307用作电子注入层。
在第五层307上形成自铝制备的第二电极308。第二电极308具有200nm厚度。
如以上指出的那样制备的发光元件通过以下方法发光当电压施加于发光元件以致于第一电极302的电势高于第二电极308时电流流过，并且电子和空穴在用作发光层的第三层305中重新结合产生激发能，然后，受激发的Ir(MFpq)2(acac)发光，同时恢复到基态。
在氮气氛下于手套箱中密封发光元件而不暴露于空气。然后，测量发光元件的操作特性。在室温下(在保持于25℃的环境中)实施测量。
图37-39为测量结果。图37显示电压-亮度特性的测量结果，图38显示电流密度-亮度特性的测量结果，图39显示亮度-电流效率特性的测量结果。在图37中，横坐标轴表示电压(V)，而纵坐标轴表示亮度(cd/m2)。在图38中，横坐标轴表示电流密度(mA/cm2)，而纵坐标轴表示亮度(cd/m2)。在图39中，横坐标轴表示亮度(cd/m2)，而纵坐标轴表示电流效率(cd/A)。从这些结果中，在所施加5.8V电压下，本实施例的发光元件以22.2mA/cm2的电流密度和1100cd/m2的亮度发光。发光元件显示4.9cd/A的良好水平的电流效率和6.4％的外量子效率。
图40显示在本实施例中制备的发光元件的发射光谱。在图40中，横坐标轴表示波长(nm)，而纵坐标轴表示强度(任意单位)。如在图40中显示的那样，本实施例的发光元件在630nm具有发射光谱峰并且呈现来自Ir(MFpq)2(acac)的光发射，在CIE彩色坐标系中色度坐标x＝0.68，y＝0.32。因此，可以知道本实施例的发光元件呈现深红色光发射。
本申请基于2004/12/03提交给日本专利局的日本专利申请系列号2004-351770，其内容在此通过引用结合到本文中。
尽管本发明通过实施例并参照附图已经得到充分描述，应该理解多种变化和修改对本领域技术人员是显而易见的。因此，除非另外这样的变化和修改背离在下文描述的本发明范围，否则它们应被理解为包括在内。
权利要求
1.一种包含由以下通式(1)表示的结构的有机金属络合物
式(1)
其中R1表示具有1-4个碳原子的烷基；R2-R5中每一个表示氢、卤素元素、酰基、烷基、烷氧基、芳基、氰基和杂环基团中的任何一种；Ar表示芳基或杂环基团；M表示第9族元素或第10族元素。
2.一种包含由以下通式(2)表示的结构的有机金属络合物
式(2)
其中R11表示具有1-4个碳原子的烷基；R12-R15中每一个表示氢、卤素元素、酰基、烷基、烷氧基、芳基、氰基和杂环基团中的任何一种；R16-R19中每一个表示氢、酰基、烷基、烷氧基、芳基、杂环基团和吸电子基团中的任何一种；M表示第9族元素或第10族元素。
3.一种包含由以下通式(3)表示的结构的有机金属络合物
式(3)
其中R21表示具有1-4个碳原子的烷基；R22-R25中每一个表示氢、卤素元素、酰基、烷基、烷氧基、芳基、氰基和杂环基团中的任何一种；Ar表示芳基或杂环基团；M表示第9族元素或第10族元素，其中当M表示第9族元素时n＝2，而当M表示第10族元素时n＝1；L表示具有β-二酮结构的单阴离子配体，或具有羧基的单阴离子二齿螯合配体，或具有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体。
4.一种包含由以下通式(4)表示的结构的有机金属络合物
式(4)
其中R31表示具有1-4个碳原子的烷基；R32-R35中每一个表示氢、卤素元素、酰基、烷基、烷氧基、芳基、氰基和杂环基团中的任何一种；R36-R39中每一个表示氢、酰基、烷基、烷氧基、芳基、杂环基团和吸电子基团中的任何一种；M表示第9族元素或第10族元素，其中当M表示第9族元素的情况中n＝2，而当M表示第10族元素的情况中n＝1；L表示具有β-二酮结构的单阴离子配体，或具有羧基的单阴离子二齿螯合配体，或具有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体。
5.权利要求3或4的有机金属络合物，其中L表示由结构式5-11中任何一个表示的有机金属络合物
6.一种由以下结构式12-14中任何一个表示的有机金属络合物
7.一种发光元件，所述发光元件包括含有权利要求1的有机金属络合物的层。
8.一种发光元件，所述发光元件包括含有权利要求2的有机金属络合物的层。
9.一种发光元件，所述发光元件包括含有权利要求3的有机金属络合物的层。
10.一种发光元件，所述发光元件包括含有权利要求4的有机金属络合物的层。
11.一种发光元件，所述发光元件包括含有权利要求5的有机金属络合物的层。
12.一种发光元件，所述发光元件包括含有权利要求6的有机金属络合物的层。
13.一种发光元件，所述发光元件包括含有权利要求1的有机金属络合物的层和具有电子迁移率∶空穴迁移率或空穴迁移率∶电子迁移率为100或更小的材料。
14.一种发光元件，所述发光元件包括含有权利要求2的有机金属络合物的层和具有电子迁移率∶空穴迁移率或空穴迁移率∶电子迁移率为100或更小的材料。
15.一种发光元件，所述发光元件包括含有权利要求3的有机金属络合物的层和具有电子迁移率∶空穴迁移率或空穴迁移率∶电子迁移率为100或更小的材料。
16.一种发光元件，所述发光元件包括含有权利要求4的有机金属络合物的层和具有电子迁移率∶空穴迁移率或空穴迁移率∶电子迁移率为100或更小的材料。
17.一种发光元件，所述发光元件包括含有权利要求5的有机金属络合物的层和具有电子迁移率∶空穴迁移率或空穴迁移率∶电子迁移率为100或更小的材料。
18.一种发光元件，所述发光元件包括含有权利要求6的有机金属络合物的层和具有电子迁移率∶空穴迁移率或空穴迁移率∶电子迁移率为100或更小的材料。
19.一种发光装置，所述发光装置包括权利要求7的发光元件作为像素。
20.一种发光装置，所述发光装置包括权利要求8的发光元件作为像素。
21.一种发光装置，所述发光装置包括权利要求9的发光元件作为像素。
22.一种发光装置，所述发光装置包括权利要求10的发光元件作为像素。
23.一种发光装置，所述发光装置包括权利要求11的发光元件作为像素。
24.一种发光装置，所述发光装置包括权利要求12的发光元件作为像素。
25.一种发光装置，所述发光装置包括权利要求13的发光元件作为像素。
26.一种发光装置，所述发光装置包括权利要求14的发光元件作为像素。
27.一种发光装置，所述发光装置包括权利要求15的发光元件作为像素。
28.一种发光装置，所述发光装置包括权利要求16的发光元件作为像素。
29.一种发光装置，所述发光装置包括权利要求17的发光元件作为像素。
30.一种发光装置，所述发光装置包括权利要求18的发光元件作为像素。
31.一种电子装置，所述电子装置在电子装置的显示器部分包括权利要求19的发光装置，其中电子装置选自电视接收器、电话机和膝上计算机。
32.一种电子装置，所述电子装置在电子装置的显示器部分包括权利要求20的发光装置，其中电子装置选自电视接收器、电话机和膝上计算机。
33.一种电子装置，所述电子装置在电子装置的显示器部分包括权利要求21的发光装置，其中电子装置选自电视接收器、电话机和膝上计算机。
34.一种电子装置，所述电子装置在电子装置的显示器部分包括权利要求22的发光装置，其中电子装置选自电视接收器、电话机和膝上计算机。
35.一种电子装置，所述电子装置在电子装置的显示器部分包括权利要求23的发光装置，其中电子装置选自电视接收器、电话机和膝上计算机。
36.一种电子装置，所述电子装置在电子装置的显示器部分包括权利要求24的发光装置，其中电子装置选自电视接收器、电话机和膝上计算机。
37.一种电子装置，所述电子装置在电子装置的显示器部分包括权利要求25的发光装置，其中电子装置选自电视接收器、电话机和膝上计算机。
38.一种电子装置，所述电子装置在电子装置的显示器部分包括权利要求26的发光装置，其中电子装置选自电视接收器、电话机和膝上计算机。
39.一种电子装置，所述电子装置在电子装置的显示器部分包括权利要求27的发光装置，其中电子装置选自电视接收器、电话机和膝上计算机。
40.一种电子装置，所述电子装置在电子装置的显示器部分包括权利要求28的发光装置，其中电子装置选自电视接收器、电话机和膝上计算机。
41.一种电子装置，所述电子装置在电子装置的显示器部分包括权利要求29的发光装置，其中电子装置选自电视接收器、电话机和膝上计算机。
42.一种电子装置，所述电子装置在电子装置的显示器部分包括权利要求30的发光装置，其中电子装置选自电视接收器、电话机和膝上计算机。
全文摘要
本发明公开一种可发磷光的材料。另外还公开一种具有良好色度的发光元件。本发明的一个实施方案为包含由通式(1)表示的结构的有机金属络合物其中R1表示具有1-4个碳原子的烷基；R2-R5中每一个表示氢、卤素元素、酰基、烷基、烷氧基、芳基、氰基和杂环基团中的任何一种；Ar表示芳基或杂环基团，优选具有吸电子基团的芳基或具有吸电子基团的杂环基团；M表示第9族元素或第10族元素。由于Ar具有吸电子基团，可得到以较高发射强度发磷光的有机金属络合物。
文档编号C09K11/06GK101111506SQ20058004748
公开日2008年1月23日 申请日期2005年12月1日 优先权日2004年12月3日
发明者井上英子, 濑尾哲史, 大泽信晴 申请人:株式会社半导体能源研究所