有机金属配合物、发光元件、发光装置、电子设备及照明装置的制作方法
本发明的一个方式涉及一种有机金属配合物。尤其是，本发明的一个方式涉及一种能够将三重激发态的能量转换成发光的有机金属配合物。另外，本发明的一个方式涉及一种使用有机金属配合物的发光元件、发光装置、电子设备及照明装置。注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或组合物(compositionofmatter)。由此，更具体而言，作为本说明书所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子，除了上述之外还可以举出半导体装置、显示装置、液晶显示装置、蓄电装置、存储装置、这些装置的驱动方法或者这些装置的制造方法。
背景技术：
由于在一对电极之间包含作为发光物质的有机化合物的发光元件(也称为有机el元件)具有薄型轻量、响应速度高及能够以低电压驱动等的特征，因此应用它们的显示器作为下一代平板显示器受到关注。上述发光元件在被施加电压时从电极注入的电子和空穴重新结合，从而发光物质成为激发态，当该激发态回到基态时发光。另外，作为激发态的种类，可以举出单重激发态(s*)和三重激发态(t*)，其中由单重激发态的发光被称为荧光，而由三重激发态的发光被称为磷光。另外，在发光元件中，单重激发态和三重激发态的统计学上的生成比例被认为是s*：t*＝1：3。
此外，在上述发光物质中，能够将单重激发态的能量转换成发光的化合物被称为荧光化合物(荧光材料)，能够将三重激发态的能量转换成发光的化合物被称为磷光化合物(磷光材料)。
因此，基于上述生成比例，使用荧光材料的发光元件的内部量子效率(所产生的光子相对于所注入的载流子的比例)的理论上的极限被认为是25％，而使用磷光材料的发光元件的内部量子效率的理论上的极限被认为是75％。
换言之，与使用荧光材料的发光元件相比，使用磷光材料的发光元件可以得到更高的效率。因此，近年来对各种磷光材料进行积极的研究开发。尤其是，以铱等为中心金属的有机金属配合物已因其高磷光量子产率而受到关注(例如，参照专利文献1)。再者，作为呈现蓝色至绿色的材料，报告了以咪唑衍生物为配体的有机金属铱配合物(例如，参照专利文献2)。
[专利文献1]日本专利申请公开第2009-23938号公报
[专利文献2]美国专利申请公开第2006/0008670号公报。
技术实现要素：
如上述专利文献所报告，具有优良的特性的磷光材料的开发进展，但期待具有更优良的特性的新颖材料的开发。
于是，本发明的一个方式提供一种新颖有机金属配合物。另外，本发明的一个方式提供一种homo能级低且呈现蓝色至绿色的磷光发光的新颖有机金属配合物。另外，本发明的一个方式提供一种可用于发光元件的新颖有机金属配合物。另外，本发明的一个方式提供一种可用于发光元件的el层的新颖有机金属配合物。另外，本发明的一个方式提供一种新颖发光元件。另外，本发明的一个方式提供一种驱动电压低的新颖发光元件。另外，本发明的一个方式提供一种低功耗的发光装置。另外，本发明的一个方式提供一种新颖发光装置、新颖电子设备或新颖照明装置。注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得知并抽取上述以外的目的。
本发明的一个方式是一种有机金属配合物，包括铱及配体，其中，配体包括包含与铱键合的氮的咪唑骨架及通过亚苯基与咪唑骨架的2位键合的n-咔唑基，并且亚苯基与铱键合。
本发明的另一个方式是一种有机金属配合物，包括铱及配体，其中，配体包括咪唑骨架及通过亚苯基与咪唑骨架的2位键合的n-咔唑基，咪唑骨架的第一氮包括邻位具有取代基的芳基，并且，咪唑骨架的第二氮及亚苯基与铱键合。
本发明的另一个方式是一种包括以下述通式(g1)表示的结构的有机金属配合物。
[化学式1]
注意，在通式(g1)中，r1至r14分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。
本发明的另一个方式是一种包括以下述通式(g2)表示的结构的有机金属配合物。
[化学式2]
注意，在通式(g2)中，r1至r13及r15至r19分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。
本发明的另一个方式是一种包括以下述通式(g3)表示的结构的有机金属配合物。
[化学式3]
注意，在通式(g3)中，r1至r13、r15及r16分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。
本发明的另一个方式是一种以下述通式(g4)表示的有机金属配合物。
[化学式4]
注意，在通式(g4)中，r1至r14分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。
本发明的另一个方式是一种以下述通式(g5)表示的有机金属配合物。
[化学式5]
注意，在通式(g5)中，r1至r13及r15至r19分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。
本发明的另一个方式是一种以下述通式(g6)表示的有机金属配合物。
[化学式6]
注意，在通式(g6)中，r1至r13、r15及r16分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。
本发明的另一个方式是一种以下述通式(g7)表示的有机金属配合物。
[化学式7]
注意，在通式(g7)中，r1至r14分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。l表示单阴离子双齿配体。在n表示2时，m表示1，而在n表示1时，m表示2。
本发明的另一个方式是一种以下述通式(g8)表示的有机金属配合物。
[化学式8]
注意，在通式(g8)中，r1至r13及r15至r19分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。l表示单阴离子双齿配体。在n表示2时，m表示1，而在n表示1时，m表示2。
本发明的另一个方式是一种以下述通式(g9)表示的有机金属配合物。
[化学式9]
注意，在通式(g9)中，r1至r13、r15及r16分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。l表示单阴离子双齿配体。在m表示2时，n表示1，而在m表示1时，n表示2。
在作为本发明的一个方式表示的上述多个结构中的任一个中，以l表示的单阴离子双齿配体是下述通式(l1)至(l7)中的任一个。
[化学式10]
注意，在通式中，ar表示碳原子数为6至13的芳基，a1至a18分别独立地表示氮或与取代基r键合的sp2碳，取代基r表示氢、碳原子数为1至6的烷基、碳原子数为5至8的环烷基、苯基、被一个或多个烷基取代的苯基、被环烷基取代的苯基、或者被一个或多个苯基取代的苯基，r30至r34分别独立地表示氢、碳原子数为1至6的烷基、苯基、被一个或多个烷基取代的苯基、被环烷基取代的苯基、或者被一个或多个苯基取代的苯基。
本发明的另一个方式是一种以下述结构式(100)、结构式(600)、结构式(509)、结构式(609)及结构式(500)中的任一个表示的有机金属配合物。
[化学式11]
上述本发明的一个方式的有机金属配合物包括中心金属的铱及配体，配体包括包含与铱键合的氮的咪唑骨架及通过亚苯基与咪唑骨架的2位键合的n-咔唑基，并且亚苯基与铱键合。像这样，通过使配体具有通过亚苯基键合的n-咔唑基，与不具有n-咔唑基的情况相比，可以降低有机金属配合物的homo能级和lumo能级。
通过降低有机金属配合物的homo能级和lumo能级，在元件中容易对发光层中的有机金属配合物注入电子，因此可以提高电子的传输性。再者，还可以减少在使用homo能级高的有机金属配合物的元件中会发生的有机金属配合物所导致的空穴俘获，由此可以提高空穴传输性，且还可以降低驱动电压。
因为在本发明的一个方式的有机金属配合物的配体中，n-咔唑基的有无不影响到有机金属配合物的homo及lumo的分布位置，所以可以知道homo及lumo不容易分布在n-咔唑基中。由此，本发明的一个方式的有机金属配合物的homo和lumo之间的能量差没有变化，因此可以防止因作为取代基具有n-咔唑基而导致的发光色的变化。
本发明的一个方式的有机金属配合物能够发射磷光，即能够从三重激发态得到发光并进行发光，从而通过将其应用于发光元件可以实现高效率化，非常有效。因此，本发明的一个方式包括使用本发明的一个方式的有机金属配合物的发光元件。
本发明的另一个方式是一种发光元件，其中，在一对电极之间包括el层，el层包括发光层，并且，发光层包括上述有机金属配合物中的任一个。
本发明的另一个方式是一种发光元件，其中，在一对电极之间包括el层，el层包括发光层，发光层包括多个有机化合物，并且，多个有机化合物中之一包括上述有机金属配合物中的任一个。
此外，本发明的一个方式不仅包括具有发光元件的发光装置，而且还包括具有发光装置的照明装置。因此，本说明书中的发光装置是指图像显示装置或光源(包括照明装置)。另外，发光装置还包括如下所有模块：在发光装置中安装有连接器诸如fpc(flexibleprintedcircuit：柔性印刷电路)或tcp(tapecarrierpackage：载带封装)的模块；在tcp端部中设置有印刷线路板的模块；或者ic(集成电路)通过cog(chiponglass：玻璃上芯片)方式直接安装在发光元件上的模块。
本发明的一个方式可以提供一种新颖有机金属配合物。另外，本发明的一个方式可以提供一种homo能级低且呈现蓝色至绿色的磷光发光的新颖有机金属配合物。另外，本发明的一个方式可以提供一种可用于发光元件的新颖有机金属配合物。另外，本发明的一个方式可以提供一种可用于发光元件的el层的新颖有机金属配合物。另外，本发明的一个方式可以提供一种使用新颖有机金属配合物的新颖发光元件。另外，本发明的一个方式可以提供一种驱动电压低的新颖发光元件。另外，本发明的一个方式可以提供一种低功耗的发光装置。另外，本发明的一个方式可以提供一种新颖发光装置、新颖电子设备或新颖照明装置。注意，这些效果的记载并不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。另外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得知并抽取上述以外的效果。
附图说明
图1a和图1b是说明发光元件的结构的图；
图2a和图2b是说明发光元件的结构的图；
图3a至图3c是说明发光装置的图；
图4a和图4b是说明发光装置的图；
图5a、图5b、图5c、图5d、图5d’1及图5d’2是说明电子设备的图；
图6a至图6c是说明电子设备的图；
图7a和图7b是说明汽车的图；
图8a至图8d是说明照明装置的图；
图9是说明照明装置的图；
图10a和图10b是示出触摸面板的一个例子的图；
图11a和图11b是示出触摸面板的一个例子的图；
图12a和图12b是示出触摸面板的一个例子的图；
图13a和图13b是触摸传感器的框图及时序图；
图14是触摸传感器的电路图；
图15a、图15b1及图15b2是显示装置的框图；
图16是显示装置的电路结构；
图17是显示装置的截面结构；
图18a和图18b是说明发光元件的图；
图19是以结构式(100)表示的有机金属配合物的1h-nmr谱；
图20是以结构式(100)表示的有机金属配合物的紫外·可见吸收光谱及发射光谱；
图21是示出以结构式(100)表示的有机金属配合物的lc-ms测定结果的图；
图22是说明发光元件的结构的图；
图23是示出发光元件1及比较发光元件2的电流密度-亮度特性的图；
图24是示出发光元件1及比较发光元件2的电压-亮度特性的图；
图25是示出发光元件1及比较发光元件2的亮度-电流效率特性的图；
图26是示出发光元件1及比较发光元件2的电压-电流特性的图；
图27是示出发光元件1的发射光谱的图；
图28是示出发光元件1及比较发光元件2的可靠性的图；
图29是以结构式(600)表示的有机金属配合物(mer体)的1h-nmr谱；
图30是以结构式(600)表示的有机金属配合物(mer体)的紫外·可见吸收光谱及发射光谱；
图31是示出以结构式(600)表示的有机金属配合物(mer体)的lc-ms测定结果的图；
图32是以结构式(600)表示的有机金属配合物(fac体)的1h-nmr谱；
图33是以结构式(600)表示的有机金属配合物(fac体)的紫外·可见吸收光谱及发射光谱；
图34是示出以结构式(600)表示的有机金属配合物(fac体)的lc-ms测定结果的图；
图35是示出发光元件3及发光元件4的电流密度-亮度特性的图；
图36是示出发光元件3及发光元件4的电压-亮度特性的图；
图37是示出发光元件3及发光元件4的亮度-电流效率特性的图；
图38是示出发光元件3及发光元件4的电压-电流特性的图；
图39是示出发光元件3及发光元件4的发射光谱的图；
图40是示出发光元件3及发光元件4的可靠性的图；
图41是以结构式(509)表示的有机金属配合物的1h-nmr谱；
图42是以结构式(609)表示的有机金属配合物的1h-nmr谱；
图43是以结构式(500)表示的有机金属配合物的1h-nmr谱。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。注意，本发明不局限于以下说明，其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
另外，根据情况或状态，可以互相调换“膜”和“层”。例如，有时可以将“导电层”调换为“导电膜”。此外，有时可以将“绝缘膜”调换为“绝缘层”。
实施方式1
在本实施方式中说明本发明的一个方式的有机金属配合物。
本实施方式所示的有机金属配合物是一种有机金属配合物，包括铱及配体，其中，配体包括包含与铱键合的氮的咪唑骨架及通过亚苯基与咪唑骨架的2位键合的n-咔唑基，并且，亚苯基与铱键合。
另外，本实施方式所示的有机金属配合物是一种有机金属配合物，包括铱及配体，其中，配体包括咪唑骨架及通过亚苯基与咪唑骨架的2位键合的n-咔唑基，咪唑骨架的第一氮包括邻位具有取代基的芳基，并且，咪唑骨架的第二氮及亚苯基与铱键合。
本实施方式所示的有机金属配合物是一种包括以下述通式(g1)表示的结构的有机金属配合物。
[化学式12]
在通式(g1)中，r1至r14分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基、取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。
本实施方式所示的有机金属配合物是一种包括以下述通式(g2)表示的结构的有机金属配合物。
[化学式13]
在通式(g2)中，r1至r13及r15至r19分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。
本实施方式所示的有机金属配合物是一种包括以下述通式(g3)表示的结构的有机金属配合物。
[化学式14]
在通式(g3)中，r1至r13、r15及r16分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。
本实施方式所示的有机金属配合物是一种以下述通式(g4)表示的有机金属配合物。
[化学式15]
在通式(g4)中，r1至r14分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。
本实施方式所示的有机金属配合物是一种以下述通式(g5)表示的有机金属配合物。
[化学式16]
在通式(g5)中，r1至r13及r15至r19分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。
本实施方式所示的有机金属配合物是一种以下述通式(g6)表示的有机金属配合物。
[化学式17]
在通式(g6)中，r1至r13、r15及r16分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。
本实施方式所示的有机金属配合物是一种以下述通式(g7)表示的有机金属配合物。
[化学式18]
在通式(g7)中，r1至r14分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。l表示单阴离子双齿配体。在n表示2时，m表示1，而在n表示1时，m表示2。
本实施方式所示的有机金属配合物是一种以下述通式(g8)表示的有机金属配合物。
[化学式19]
在通式(g8)中，r1至r13及r15至r19分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基、取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。l表示单阴离子双齿配体。在n表示2时，m表示1，而在n表示1时，m表示2。
本实施方式所示的有机金属配合物是以下述通式(g9)表示的有机金属配合物。
[化学式20]
在通式(g9)中，r1至r13、r15及r16分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。l表示单阴离子双齿配体。在m表示2时，n表示1，而在m表示1时，n表示2。
在上述多个结构中，作为以l表示的单阴离子双齿配体，可以举出下述通式(l1)至(l7)中的任一个。
[化学式21]
在通式(l1)至(l7)中，ar表示碳原子数为6至13的芳基，a1至a18分别独立地表示氮或与取代基r键合的sp2碳，取代基r表示氢、碳原子数为1至6的烷基、碳原子数为5至8的环烷基、苯基、被一个或多个烷基取代的苯基或被环烷基取代的苯基、或者被一个或多个苯基取代的苯基，r30至r34分别独立地表示氢、碳原子数为1至6的烷基、苯基、被一个或多个烷基取代的苯基或被环烷基取代的苯基、或者被一个或多个苯基取代的苯基。
此外，在上述通式(g1)至(g9)中的任一个中，在取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基和取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个具有取代基的情况下，作为该取代基可以举出：甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基或己基等碳原子数为1至6的烷基；苯基或联苯基等碳原子数为6至13的芳基。
另外，在上述通式(g1)至(g9)中的任一个中，作为具有碳原子数为1至6的烷基时的具体例子，可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基、新戊基、己基、异己基、仲己基、叔己基、新己基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、2-乙基丁基、1，2-二甲基丁基、2，3-二甲基丁基及三氟甲基等。
在上述通式(g1)至(g9)中的任一个中，作为具有碳原子数为5至8的环烷基时的具体例子，可以举出环戊基及环己基等。
此外，在上述通式(g1)至(g9)中的任一个中，作为具有碳原子数为6至13的芳基时的具体例子，可以举出苯基、甲苯基(邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基)、萘基(1-萘基、2-萘基)、联苯基(联苯-2-基、联苯-3-基、联苯-4-基)、二甲苯基、戊搭烯基、茚基、芴基及菲基等。另外，也可以使上述取代基彼此键合而形成环，作为这样的例子，例如可以举出芴基的9位的碳具有两个苯基作为取代基，通过该苯基彼此键合而形成螺芴骨架的情况等。
另外，在上述通式(g1)至(g9)中的任一个中，作为具有碳原子数为3至12的杂芳基时的具体例子，可以举出咪唑基、吡唑基、吡啶基、哒嗪(pyridazyl)基、三唑(triazyl)基、苯并咪唑基及喹啉基等。
通式(g1)至(g9)中的任一个所示的本发明的一个方式的有机金属配合物包括中心金属的铱及配体，配体包括包含与铱键合的氮的咪唑骨架及通过亚苯基与咪唑骨架的2位键合的n-咔唑基，并且亚苯基与铱键合。像这样，通过使配体具有通过亚苯基键合的n-咔唑基，与不具有n-咔唑基的情况相比，可以降低有机金属配合物的homo能级和lumo能级。通过降低有机金属配合物的homo能级和lumo能级，在元件中容易对发光层中的有机金属配合物注入电子，因此可以提高电子的传输性，并减少在使用homo能级高的有机金属配合物的元件中会发生的有机金属配合物所导致的空穴俘获。由此，可以提高空穴传输性并降低驱动电压。
因为在本发明的一个方式的有机金属配合物的配体中，n-咔唑基的有无不影响到有机金属配合物的homo及lumo的分布位置，所以可以知道homo及lumo不容易分布在n-咔唑基中。由此，本发明的一个方式的有机金属配合物的homo和lumo之间的能量差没有变化，因此可以防止因作为取代基具有n-咔唑基而导致的发光色的变化。
接着，下面示出上述本发明的一个方式的有机金属配合物的具体结构式。但是，本发明不局限于此。
[化学式22]
[化学式23]
[化学式24]
[化学式25]
[化学式26]
[化学式27]
[化学式28]
[化学式29]
[化学式30]
[化学式31]
[化学式32]
[化学式33]
[化学式34]
[化学式35]
[化学式36]
[化学式37]
[化学式38]
[化学式39]
[化学式40]
[化学式41]
注意，以上述结构式表示的有机金属配合物是能够发射磷光的新颖物质。此外，这些物质取决于配体的种类可能有几何异构体和立体异构体，但是本发明的一个方式的有机金属配合物包括所有这些异构体。
接着，对本发明的一个方式的有机金属配合物的合成方法的一个例子进行说明。
<步骤1：1h-咪唑衍生物的合成方法>
首先，参照下述合成方案(a)说明以下述通式(g0)表示的本发明的1h-咪唑衍生物的合成方法的一个例子。另外，在通式(g0)中，r1至r14分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。
[化学式42]
如下述合成方案(a)所示，通过使1h-咪唑衍生物的卤素化合物(a1)和咔唑衍生物(a2)起反应，可以得到本发明的1h-咪唑衍生物。
[化学式43]
在上述合成方案(a)中，x表示卤素，r1至r14分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。
作为上述合成方案(a)的r1至r14中的取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基的具体例子，可以举出甲基、乙基、1-甲基乙基(异丙基)、丙基、丁基、1-甲基丙基(仲丁基)、2-甲基丙基(异丁基)、1，1-二甲基乙基(叔丁基)、戊基、2，2-二甲基丙基(新戊基)、3-甲基丁基及己基等。
作为上述合成方案(a)的r1至r14中的取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基的具体例子，可以举出环戊基、环己基、1-甲基环己基、2，6-二甲基环己基、环庚基及环辛基等。
作为上述合成方案(a)的r1至r14中的取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基的具体例子，可以举出苯基、萘基、联苯基、被一个或多个甲基取代的苯基、被一个或多个乙基取代的苯基、被一个或多个异丙基取代的苯基、被叔丁基取代的苯基及9，9-二甲基芴基等。
作为上述合成方案(a)的r1至r14中的取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基的具体例子，可以举出吡啶基、嘧啶基、三唑基、联吡啶基、被一个或多个甲基取代的吡啶基、被一个或多个乙基取代的吡啶基、被一个或多个异丙基取代的吡啶基及被叔丁基取代的吡啶基等。
注意，本实施方式所示的1h-咪唑衍生物的合成方法不局限于合成方案(a)。另外，如上所述，1h-咪唑衍生物可以通过极简单的合成方案合成。
<步骤2-1：以通式(g4)表示的有机金属配合物的合成方法>
接着，参照下述合成方案(b)说明包括以通式(g1)表示的结构的有机金属配合物的合成方法中的以通式(g4)表示的有机金属配合物的合成方法的一个例子。
在混合通过上述合成方案(a)而得到的以通式(g0)表示的1h-咪唑衍生物和包含卤素的铱金属化合物(氯化铱水合物、六氯铱酸铵等)或铱有机金属配合物化合物(乙酰丙酮根配合物、二乙硫醚配合物等)之后进行加热，由此可以得到具有以通式(g4)表示的结构的有机金属配合物。此外，这种加热工序也可以在将以通式(g0)表示的1h-咪唑衍生物、包含卤素的铱金属化合物或铱有机金属配合物化合物溶解在醇类溶剂(甘油、乙二醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇等)中之后进行。
[化学式44]
在上述合成方案(b)中，r1至r14分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。
作为合成方案(b)的r1至r14中的取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基的具体例子，可以举出甲基、乙基、1-甲基乙基(异丙基)、丙基、丁基、1-甲基丙基(仲丁基)、2-甲基丙基(异丁基)、1，1-二甲基乙基(叔丁基)、戊基、2，2-二甲基丙基(新戊基)、3-甲基丁基及己基等。
作为合成方案(b)的r1至r14中的取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基的具体例子，可以举出环戊基、环己基、1-甲基环己基、2，6-二甲基环己基、环庚基及环辛基等。
作为上述合成方案(b)的r1至r14中的取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基的具体例子，可以举出苯基、萘基、联苯基、被一个或多个甲基取代的苯基、被一个或多个乙基取代的苯基、被一个或多个异丙基取代的苯基、被叔丁基取代的苯基及9，9-二甲基芴基等。
作为上述合成方案(b)的r1至r14中的取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基的具体例子，可以举出吡啶基、嘧啶基、三唑基、联吡啶基、被一个或多个甲基取代的吡啶基、被一个或多个乙基取代的吡啶基、被一个或多个异丙基取代的吡啶基及被叔丁基取代的吡啶基等。
注意，本发明的有机金属配合物的合成方法不局限于合成方案(b)。
<步骤2-2：以通式(g7)表示的有机金属配合物的合成方法>
接着，参照下述合成方案(c)、(d)说明包括以通式(g1)表示的结构的有机金属配合物的合成方法中的以通式(g7)表示的有机金属配合物的合成方法的一个例子。
如以下合成方案(c)所示那样，不使用溶剂、单独使用醇类溶剂(甘油、乙二醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇等)或者使用一种以上的醇类溶剂和水的混合溶剂且在惰性气体气氛下，对通过上述合成方案(a)而得到的以通式(g0)表示的1h-咪唑衍生物或l和包含卤素的铱化合物(氯化铱、溴化铱、碘化铱等)进行加热，从而可以得到1h-咪唑衍生物的双核配合物(p1)或者包含单阴离子双齿配体的双核配合物(p2)，该双核配合物(p1)和双核配合物(p2)都是一种作为新颖物质的具有由卤素交联的结构的有机金属配合物。
[化45]
在上述合成方案(c)中，x表示卤素原子，r1至r14分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基、取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。l表示单阴离子双齿配体。
接着，在下述合成方案(d)中，在惰性气体气氛中使通过上述合成方案(c)而得到的双核配合物(p1)或(p2)和以通式(g0)表示的1h-咪唑衍生物或l起反应，从而可以得到具有以通式(g7)表示的结构的有机金属配合物。
[化学式46]
在上述合成方案(d)中，r1至r14分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基、取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基、取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基及取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基中的任一个。l表示单阴离子双齿配体。另外，在通式(g7)中，在m表示2时，n表示1，而在m表示1时，n表示2。
也可以对通过上述合成方案(d)而得到的以通式(g7)表示的有机金属配合物照射光或热并使其起反应，来得到几何异构体和光学异构体等异构体。注意，它们也包括在以通式(g7)表示的本发明的一个方式的有机金属配合物中。
作为上述合成方案(c)、(d)的r1至r14中的取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基的具体例子，可以举出甲基、乙基、1-甲基乙基(异丙基)、丙基、丁基、1-甲基丙基(仲丁基)、2-甲基丙基(异丁基)、1，1-二甲基乙基(叔丁基)、戊基、2，2-二甲基丙基(新戊基)、3-甲基丁基及己基等。
作为上述合成方案(c)、(d)的r1至r14中的取代或未取代的碳原子数为5至8的环烷基的具体例子，可以举出环戊基、环己基、1-甲基环己基、2，6-二甲基环己基、环庚基及环辛基等。
作为上述合成方案(c)、(d)的r1至r14中的取代或未取代的碳原子数为6至13的芳基的具体例子，可以举出苯基、萘基、联苯基、被一个或多个甲基取代的苯基、被一个或多个乙基取代的苯基、被一个或多个异丙基取代的苯基、被叔丁基取代的苯基及9，9-二甲基芴基等。
作为上述合成方案(c)、(d)的r1至r14中的取代或未取代的碳原子数为3至12的杂芳基的具体例子，可以举出吡啶基、嘧啶基、三唑基、联吡啶基、被一个或多个甲基取代的吡啶基、被一个或多个乙基取代的吡啶基、被一个或多个异丙基取代的吡啶基及被叔丁基取代的吡啶基等。
另外，因为上述本发明的一个方式的有机金属配合物能够发射磷光，所以可以用作发光材料或发光元件的发光物质。
通过使用本发明的一个方式的有机金属配合物，可以实现发光效率高的发光元件、发光装置、电子设备或照明装置。此外，还可以实现低功耗的发光元件、发光装置、电子设备或照明装置。
在本实施方式中，描述本发明的一个方式。另外，在其他实施方式中，将描述本发明的一个方式。但是，本发明的一个方式不局限于此。就是说，在本实施方式及其他实施方式中记载各种各样的发明的方式，由此本发明的一个方式不局限于特定的方式。虽然示出将本发明的一个方式适用于发光元件的例子，但是本发明的一个方式不局限于此。根据情况，也可以将本发明的一个方式应用于发光元件以外的物体。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式2
在本实施方式中，参照图1a及图1b说明本发明的一个方式的发光元件。
在本实施方式所示的发光元件中，在一对电极(第一电极(阳极)101与第二电极(阴极)103)之间夹有包括发光层113的el层102，el层102除了发光层113之外，还包括空穴注入层111、空穴传输层112、电子传输层114、电子注入层115等。
当对上述发光元件施加电压时，从第一电极101一侧注入的空穴与从第二电极103一侧注入的电子在发光层113中重新结合，由此产生的能量使发光层113所包含的有机金属配合物等发光物质发射光。
另外，el层102中的空穴注入层111是可以对空穴传输层112或发光层113注入空穴的层，例如可以使用空穴传输性高的物质和受主物质形成。此时，由于受主物质从空穴传输性高的物质抽出电子，由此产生空穴。因此，空穴从空穴注入层111经过空穴传输层112注入到发光层113。另外，作为空穴注入层111也可以使用空穴注入性高的物质。例如，可以使用钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钨氧化物或锰氧化物等。另外，也可以使用下述物质等来形成空穴注入层111：酞菁类化合物如酞菁(简称：h2pc)、铜酞菁(cupc)等；芳香胺化合物如4，4’-双[n-(4-二苯基氨基苯基)-n-苯基氨基]联苯(简称：dpab)、n，n'-双{4-[双(3-甲基苯基)氨基]苯基}-n，n'-二苯基-(1，1'-联苯)-4，4'-二胺(简称：dntpd)等；或者高分子如聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(pedot/pss)等。
下面，说明制造本实施方式所示的发光元件时的优选的具体例子。
作为第一电极(阳极)101及第二电极(阴极)103，可以使用金属、合金、导电性化合物及它们的混合物等。具体而言，除了氧化铟-氧化锡(indiumtinoxide)、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌(indiumzincoxide)、包含氧化钨及氧化锌的氧化铟、金(au)、铂(pt)、镍(ni)、钨(w)、铬(cr)、钼(mo)、铁(fe)、钴(co)、铜(cu)、钯(pd)、钛(ti)之外，还可以使用属于元素周期表中第1族或第2族的元素，即锂(li)和铯(cs)等碱金属、钙(ca)和锶(sr)等碱土金属、镁(mg)、包含这些金属的合金(mgag、alli)、铕(eu)和镱(yb)等稀土金属、包含这些金属的合金及石墨烯等。第一电极(阳极)101及第二电极(阴极)103例如可以通过溅射法、蒸镀法(包括真空蒸镀法)等形成。
作为用于空穴注入层111及空穴传输层112的具有高空穴传输性的物质，可以使用各种有机化合物如芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烃、高分子化合物(低聚物、树枝状聚合物、聚合物等)等。作为用于复合材料的有机化合物，优选使用空穴传输性高的有机化合物。具体而言，优选使用空穴迁移率为1×10-6cm2/vs以上的物质。另外，使用具有高空穴传输性的物质形成的层可以是单层，也可以是两层以上的叠层。以下，具体地列举可以被用作空穴传输物质的有机化合物。
例如，作为芳香胺化合物，可以举出n，n’-二(对甲苯基)-n，n’-二苯基-对苯二胺(简称：dtdppa)、4，4’-双[n-(4-二苯基氨基苯基)-n-苯基氨基]联苯(简称：dpab)、dntpd、1，3，5-三[n-(4-二苯基氨基苯基)-n-苯基氨基]苯(简称：dpa3b)、4，4’-双[n-(1-萘基)-n-苯基氨基]联苯(简称：npb或α-npd)、n，n’-双(3-甲基苯基)-n，n’-二苯基-[1，1’-联苯]-4，4’-二胺(简称：tpd)、4，4’，4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(简称：tcta)、4，4’，4”-三(n，n-二苯基氨基)三苯胺(简称：tdata)、4，4’，4”-三[n-(3-甲基苯基)-n-苯基氨基]三苯胺(简称：mtdata)、4，4’-双[n-(螺-9，9’-二芴-2-基)-n-苯基氨基]联苯(简称：bspb)等。
作为咔唑衍生物，可以具体地举出3-[n-(9-苯基咔唑-3-基)-n-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称：pczpca1)、3，6-双[n-(9-苯基咔唑-3-基)-n-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称：pczpca2)、3-[n-(1-萘基)-n-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(简称：pczpcn1)等。除此之外，还可以举出4，4’-二(n-咔唑基)联苯(简称：cbp)、1，3，5-三[4-(n-咔唑基)苯基]苯(简称：tcpb)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9h-咔唑(简称：czpa)、1，4-双[4-(n-咔唑基)苯基]-2，3，5，6-四苯基苯等。
另外，作为芳烃，例如可以举出2-叔丁基-9，10-二(2-萘基)蒽(简称：t-budna)、2-叔丁基-9，10-二(1-萘基)蒽、9，10-双(3，5-二苯基苯基)蒽(简称：dppa)、2-叔丁基-9，10-双(4-苯基苯基)蒽(简称：t-budba)、9，10-二(2-萘基)蒽(简称：dna)、9，10-二苯基蒽(简称：dpanth)、2-叔丁基蒽(简称：t-buanth)、9，10-双(4-甲基-1-萘基)蒽(简称：dmna)、2-叔丁基-9，10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、9，10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、2，3，6，7-四甲基-9，10-二(1-萘基)蒽、2，3，6，7-四甲基-9，10-二(2-萘基)蒽、9，9’-联蒽、10，10’-二苯基-9，9’-联蒽、10，10’-双(2-苯基苯基)-9，9’-联蒽、10，10’-双[(2，3，4，5，6-五苯基)苯基]-9，9’-联蒽、蒽、并四苯、红荧烯、二萘嵌苯、2，5，8，11-四(叔丁基)二萘嵌苯等。除此之外，还可以使用并五苯、晕苯等。像这样，优选使用具有1×10-6cm2/vs以上的空穴迁移率的碳原子数为14至42的芳烃。芳烃也可以具有乙烯基骨架。作为具有乙烯基的芳烃，例如可以举出4，4’-双(2，2-二苯基乙烯基)联苯(简称：dpvbi)、9，10-双[4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(简称：dpvpa)等。
另外，也可以使用聚(n-乙烯基咔唑)(简称：pvk)、聚(4-乙烯基三苯胺)(简称：pvtpa)、聚[n-(4-{n'-[4-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-n'-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](简称：ptpdma)、聚[n，n'-双(4-丁基苯基)-n，n'-双(苯基)联苯胺](简称：poly-tpd)等高分子化合物。
作为用于空穴注入层111及空穴传输层112的受主物质，可以举出7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟醌二甲烷(简称：f4-tcnq)、氯醌、2，3，6，7，10，11-六氰基-1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并菲(hat-cn)等具有吸电子基团(卤基或氰基)的化合物。尤其是，hat-cn这样的吸电子基团键合于具有多个杂原子的稠合芳香环的化合物热稳定，所以是优选的。此外，可以举出属于元素周期表中第4族至第8族的金属的氧化物。具体而言，优选使用氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰和氧化铼，这是因为它们具有高电子接收性。其中，尤其优选使用氧化钼，因为氧化钼在大气中很稳定，吸湿性低，并且容易进行处理。
发光层113是包含发光物质的层。作为发光物质，可以举出荧光性发光物质和磷光性发光物质，但是在本发明的一个方式的发光元件中，优选将实施方式1所示的有机金属配合物用于发光层113作为发光物质。发光层113优选包含其三重态激发能比该有机金属配合物(客体材料)大的物质作为主体材料。另外，除了发光物质以外，发光层113还可以包含在发光层113中的载流子(电子及空穴)重新结合时能够形成激基复合物(exciplex)的组合的两种有机化合物(也可以为上述主体材料中的任何一种)。特别优选的是，为了高效地形成激基复合物，组合容易接收电子的化合物(具有电子传输性的材料)和容易接收空穴的化合物(具有空穴传输性的材料)。当如此组合具有电子传输性的材料和具有空穴传输性的材料而得到形成激基复合物的主体材料时，通过调节具有电子传输性的材料和具有空穴传输性的材料的混合比例，容易使发光层中的空穴和电子之间的载流子平衡最优化。通过使发光层中的空穴和电子之间的载流子平衡最优化，可以抑制发光层中的电子和空穴重新结合的区域偏于一侧。通过抑制产生重新结合的区域偏于一侧，可以提高发光元件的可靠性。
作为在形成上述激基复合物时优选使用的容易接收电子的化合物(具有电子传输性的材料)，可以使用含氮杂芳族化合物等缺π电子型杂芳族化合物或金属配合物等。具体而言，可以举出：双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(ii)(简称：bebq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(iii)(简称：balq)、双(8-羟基喹啉)锌(ii)(简称：znq)、双[2-(2-苯并噁唑基)苯酚]锌(ii)(简称：znpbo)、双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(ii)(简称：znbtz)等金属配合物；2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(简称：pbd)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(简称：taz)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(简称：oxd-7)、9-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]-9h-咔唑(简称：co11)、2，2'，2”-(1，3，5-苯三基)三(1-苯基-1h-苯并咪唑)(简称：tpbi)、2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1h-苯并咪唑(简称：mdbtbim-ii)等具有多唑骨架(polyazoleskelton)的杂环化合物；2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2mdbtpdbq-ii)、2-[3'-(二苯并噻吩-4-基)联苯-3-基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2mdbtbpdbq-ii)、2-[3'-(9h-咔唑-9-基)联苯-3-基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2mczbpdbq)、2-[4-(3，6-二苯基-9h-咔唑-9-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2czpdbq-iii)、7-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：7mdbtpdbq-ii)、6-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：6mdbtpdbq-ii)、4，6-双[3-(菲-9-基)苯基]嘧啶(简称：4，6mpnp2pm)、4，6-双[3-(4-二苯并噻吩基)苯基]嘧啶(简称：4，6mdbtp2pm-ii)、4，6-双[3-(9h-咔唑-9-基)苯基]嘧啶(简称：4，6mczp2pm)等具有二嗪骨架的杂环化合物；2-{4-[3-(n-苯基-9h-咔唑-3-基)-9h-咔唑-9-基]苯基}-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪(简称：pcczptzn)等具有三嗪骨架的杂环化合物；以及3，5-双[3-(9h-咔唑-9-基)苯基]吡啶(简称：35dczppy)、1，3，5-三[3-(3-吡啶基)苯基]苯(简称：tmpypb)等具有吡啶骨架的杂环化合物。其中，具有二嗪骨架及三嗪骨架的杂环化合物和具有吡啶骨架的杂环化合物具有高可靠性，所以是优选的。尤其是，具有二嗪(嘧啶或吡嗪)骨架及三嗪骨架的杂环化合物具有高电子传输性，还有助于降低驱动电压。
作为在形成上述激基复合物时优选使用的容易接收空穴的化合物(具有空穴传输性的材料)，可以适当地使用富π电子型杂芳族(例如咔唑衍生物或吲哚衍生物)或芳香胺等。具体而言，可以举出：2-[n-(9-苯基咔唑-3-基)-n-苯基氨基]螺-9，9'-联芴(简称：pcasf)、4，4'，4”-三[n-(1-萘基)-n-苯基氨基]三苯胺(简称：1'-tnata)、2，7-双[n-(4-二苯基氨基苯基)-n-苯基氨基]螺-9，9'-联芴(简称：dpa2sf)、n，n'-双(9-苯基咔唑-3-基)-n，n'-二苯基苯-1，3-二胺(简称：pca2b)、n-(9，9-二甲基-2-二苯基氨基-9h-芴-7-基)二苯基胺(简称：dpnf)、n，n'，n”-三苯基-n，n'，n”-三(9-苯基咔唑-3-基)苯-1，3，5-三胺(简称：pca3b)、2-[n-(4-二苯基氨基苯基)-n-苯基氨基]螺-9，9'-联芴(简称：dpasf)、n，n'-双[4-(咔唑-9-基)苯基]-n，n'-二苯基-9，9-二甲基芴-2，7-二胺(简称：yga2f)、npb、n，n'-双(3-甲基苯基)-n，n'-二苯基-[1，1'-联苯]-4，4'-二胺(简称：tpd)、4，4'-双[n-(4-二苯基氨基苯基)-n-苯基氨基]联苯(简称：dpab)、bspb、4-苯基-4'-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称：bpaflp)、4-苯基-3'-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称：mbpaflp)、n-(9，9-二甲基-9h-芴-2-基)-n-{9，9-二甲基-2-[n'-苯基-n'-(9，9-二甲基-9h-芴-2-基)氨基]-9h-芴-7-基}苯基胺(简称：dfladfl)、pczpca1、3-[n-(4-二苯基氨基苯基)-n-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称：pczdpa1)、3，6-双[n-(4-二苯基氨基苯基)-n-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称：pczdpa2)、dntpd、3，6-双[n-(4-二苯基氨基苯基)-n-(1-萘基)氨基]-9-苯基咔唑(简称：pcztpn2)、pczpca2、4-苯基-4’-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)三苯胺(简称：pcba1bp)、4，4’-二苯基-4”-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)三苯胺(简称：pcbbi1bp)、4-(1-萘基)-4’-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)三苯胺(简称：pcbanb)、4，4’-二(1-萘基)-4”-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)三苯胺(简称：pcbnbb)、3-[n-(1-萘基)-n-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(简称：pczpcn1)、9，9-二甲基-n-苯基-n-[4-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)苯基]芴-2-胺(简称：pcbaf)、n-苯基-n-[4-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)苯基]螺-9，9'-联芴-2-胺(简称：pcbasf)、n-(4-联苯)-n-(9，9-二甲基-9h-芴-2-基)-9-苯基-9h-咔唑-3-胺(简称：pcbif)、n-(1，1’-联苯-4-基)-n-[4-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)苯基]-9，9-二甲基-9h-芴-2-胺(简称：pcbbif)等具有芳香胺骨架的化合物；1，3-双(n-咔唑基)苯(简称：mcp)、cbp、3，6-双(3，5-二苯基苯基)-9-苯基咔唑(简称：cztp)、9-苯基-9h-3-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)咔唑(简称：pccp)等具有咔唑骨架的化合物；4，4'，4”-(苯-1，3，5-三基)三(二苯并噻吩)(简称：dbt3p-ii)、2，8-二苯基-4-[4-(9-苯基-9h-芴-9-基)苯基]二苯并噻吩(简称：dbtflp-iii)、4-[4-(9-苯基-9h-芴-9-基)苯基]-6-苯基二苯并噻吩(简称：dbtflp-iv)等具有噻吩骨架的化合物；以及4，4'，4”-(苯-1，3，5-三基)三(二苯并呋喃)(简称：dbf3p-ii)、4-{3-[3-(9-苯基-9h-芴-9-基)苯基]苯基}二苯并呋喃(简称：mmdbfflbi-ii)等具有呋喃骨架的化合物。其中，具有芳香胺骨架的化合物以及具有咔唑骨架的化合物具有高可靠性和高空穴传输性，也有助于降低驱动电压，所以是优选的。
另外，通过包含上述有机金属配合物(客体材料)和主体材料形成发光层113，可以从发光层113得到发光效率高的磷光发光。
在发光元件中，发光层113不局限于图1a所示的单层结构，也可以具有如图1b所示那样的两层以上的叠层结构。注意，此时采用从所层叠的各层得到发光的结构。例如，可以采用从第一层的发光层113(a1)得到荧光发光且从层叠在第一层的发光层113(a1)上的第二层的发光层113(a2)得到磷光发光的结构。注意，关于叠层顺序，也可以与此相反。此外，优选的是可以获得磷光发光的层中，可获得由从激基复合物到掺杂剂的能量转移引起的发光的结构。此外，关于发光颜色，从一个层可以获得的发光颜色与从另一个层可以获得的发光颜色既可以相同，又可以不同，在它们不同的情况下，例如可以采用如下结构：从一个层可以获得蓝色发光且从另一个层可以获得橙色发光或黄色发光等的结构。此外，在各层中，也可以具有包含多种掺杂剂的结构。
在发光层113具有叠层结构的情况下，除了实施方式1所示的有机金属配合物之外，还可以单独或组合使用能够将单重激发能转换为发光的发光物质或者能够将三重态激发能转换为发光的发光物质等。此时，例如可以举出如下材料。
作为能够将单重激发能转换为发光的发光物质，例如可以举出发射荧光的物质(荧光化合物)。
作为发射荧光的物质，可以举出n，n’-双[4-(9h-咔唑-9-基)苯基]-n，n’-二苯基芪-4，4’-二胺(简称：yga2s)、4-(9h-咔唑-9-基)-4’-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称：ygapa)、4-(9h-咔唑-9-基)-4’-(9，10-二苯基-2-蒽基)三苯胺(简称：2ygappa)、n，9-二苯基-n-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9h-咔唑-3-胺(简称：pcapa)、二萘嵌苯、2，5，8，11-四(叔丁基)二萘嵌苯(简称：tbp)、4-(10-苯基-9-蒽基)-4’-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)三苯胺(简称：pcbapa)、n，n’’-(2-叔丁基蒽-9，10-二基二-4，1-亚苯基)双[n，n’，n’-三苯基-1，4-苯二胺](简称：dpabpa)、n，9-二苯基-n-[4-(9，10-二苯基-2-蒽基)苯基]-9h-咔唑-3-胺(简称：2pcappa)、n-[4-(9，10-二苯基-2-蒽基)苯基]-n，n’，n’-三苯基-1，4-苯二胺(简称：2dpappa)、n，n，n’，n’，n’’，n’’，n’’’，n’’’-八苯基二苯并[g，p]
作为将三重态激发能转换为发光的发光物质，例如可以举出发射磷光的物质(磷光化合物)、呈现热活化延迟荧光(tadf)的tadf材料(热活化延迟荧光化合物)。tadf材料所呈现的延迟荧光是指其光谱与一般的荧光同样但其使用寿命非常长的发光。该使用寿命为1×10-6秒以上，优选为1×10-3秒以上。
作为发射磷光的物质，可以举出双{2-[3'，5'-双(三氟甲基)苯基]吡啶-n，c2'}铱(iii)吡啶甲酸盐(简称：[ir(cf3ppy)2(pic)])、双[2-(4'，6'-二氟苯基)吡啶-n，c2']铱(iii)乙酰丙酮(简称：firacac)、三(2-苯基吡啶)铱(iii)(简称：[ir(ppy)3])、双(2-苯基吡啶)铱(iii)乙酰丙酮(简称：[ir(ppy)2(acac)])、三(乙酰丙酮)(一菲咯啉)铽(iii)(简称：[tb(acac)3(phen)])、双(苯并[h]喹啉)铱(iii)乙酰丙酮(简称：[ir(bzq)2(acac)])、双(2，4-二苯基-1，3-噁唑-n，c2')铱(iii)乙酰丙酮(简称：[ir(dpo)2(acac)])、双{2-[4'-(全氟苯基)苯基]吡啶-n，c2'}铱(iii)乙酰丙酮(简称：[ir(p-pf-ph)2(acac)])、双(2-苯基苯并噻唑-n，c2')铱(iii)乙酰丙酮(简称：[ir(bt)2(acac)])、双[2-(2'-苯并[4，5-a]噻吩基)吡啶-n，c3']铱(iii)乙酰丙酮(简称：[ir(btp)2(acac)])、双(1-苯基异喹啉-n，c2')铱(iii)乙酰丙酮(简称：[ir(piq)2(acac)])、(乙酰丙酮)双[2，3-双(4-氟苯基)喹喔啉合(quinoxalinato)]铱(iii)(简称：[ir(fdpq)2(acac)])、(乙酰丙酮)双(3，5-二甲基-2-苯基吡嗪)铱(iii)(简称：[ir(mppr-me)2(acac)])、(乙酰丙酮)双(5-异丙基-3-甲基-2-苯基吡嗪)铱(iii)(简称：[ir(mppr-ipr)2(acac)])、(乙酰丙酮)双(2，3，5-三苯基吡嗪)铱(iii)(简称：[ir(tppr)2(acac)])、双(2，3，5-三苯基吡嗪)(二新戊酰基甲烷根)铱(iii)(简称:[ir(tppr)2(dpm)])、(乙酰丙酮)双(6-叔丁基-4-苯基嘧啶)铱(iii)(简称：[ir(tbuppm)2(acac)])、(乙酰丙酮)双(4，6-二苯基嘧啶)铱(iii)(简称：[ir(dppm)2(acac)])、2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-21h，23h-卟啉铂(ii)(简称：ptoep)、三(1，3-二苯基-1，3-丙二酮)(一菲咯啉)铕(iii)(简称：[eu(dbm)3(phen)])、三[1-(2-噻吩甲酰基)-3，3，3-三氟丙酮](一菲咯啉)铕(iii)(简称：[eu(tta)3(phen)])等。
另外，作为tadf材料，例如可以举出富勒烯、其衍生物、普鲁黄素等吖啶衍生物、伊红等。此外，可以举出包含镁(mg)、锌(zn)、镉(cd)、锡(sn)、铂(pt)、铟(in)或钯(pd)等的含金属卟啉。作为该含金属卟啉，例如可以举出原卟啉-氟化锡配合物(简称：snf2(protoix))、中卟啉-氟化锡配合物(简称：snf2(mesoix))、血卟啉-氟化锡配合物(简称：snf2(hematoix))、粪卟啉四甲基酯-氟化锡配合物(简称：snf2(coproiii-4me))、八乙基卟啉-氟化锡配合物(简称：snf2(oep))、初卟啉-氟化锡配合物(简称：snf2(etioi))、八乙基卟啉-氯化铂配合物(简称：ptcl2oep)等。并且，可以使用2-(联苯-4-基)-4，6-双(12-苯基吲哚并[2，3-a]咔唑-11-基)-1，3，5-三嗪(简称：pic-trz)等具有富π电子型杂芳环及缺π电子型杂芳环的杂环化合物。另外，在富π电子型杂芳环和缺π电子型杂芳环直接结合的物质中，富π电子型杂芳环的施主性和缺π电子型杂芳环的受主性都强，而s1和t1的能量差变小，所以是特别优选的。
再者，作为发光层113，也可以采用具有独特的光学特性的量子点(qd：quantumdot)。注意，qd是指纳米尺寸的半导体结晶，具体而言，其具有几nm至几十nm的直径。另外，通过改变结晶的尺寸，可以改变光学特性或电子特性，所以容易调整发光颜色等。另外，在量子点中，因为发射光谱的峰值的宽度窄，所以可以获得色纯度高的发光。
作为构成量子点的材料，可以举出元素周期表中的第14族元素、第15族元素、第16族元素、由多个第14族元素构成的化合物、属于元素周期表中的第4族至第14族的元素和第16族元素的化合物、第2族元素和第16族元素的化合物、第13族元素和第15族元素的化合物、第13族元素和第17族元素的化合物、第14族元素和第15族元素的化合物、第11族元素和第17族元素的化合物、氧化铁类、氧化钛类、硫族化合物尖晶石类、各种半导体簇等。
具体而言，可以举出硒化镉、硫化镉、碲化镉、硒化锌、氧化锌、硫化锌、碲化锌、硫化汞、硒化汞、碲化汞、砷化铟、磷化铟、砷化镓、磷化镓、氮化铟、氮化镓、锑化铟、锑化镓、磷化铝、砷化铝、锑化铝、硒化铅、碲化铅、硫化铅、硒化铟、碲化铟、硫化铟、硒化镓、硫化砷、硒化砷、碲化砷、硫化锑、硒化锑、碲化锑、硫化铋、硒化铋、碲化铋、硅、碳化硅、锗、锡、硒、碲、硼、碳、磷、氮化硼、磷化硼、砷化硼、氮化铝、硫化铝、硫化钡、硒化钡、碲化钡、硫化钙、硒化钙、碲化钙、硫化铍、硒化铍、碲化铍、硫化镁、硒化镁、硫化锗、硒化锗、碲化锗、硫化锡、硒化锡、碲化锡、氧化铅、氟化铜、氯化铜、溴化铜、碘化铜、氧化铜、硒化铜、氧化镍、氧化钴、硫化钴、氧化铁、硫化铁、氧化锰、硫化钼、氧化钒、氧化钨、氧化钽、氧化钛、氧化锆、氮化硅、氮化锗、氧化铝、钛酸钡、硒和锌和镉的化合物、铟和砷和磷的化合物、镉和硒和硫的化合物、镉和硒和碲的化合物、铟和镓和砷的化合物、铟和镓和硒的化合物、铟和硒和硫的化合物、铜和铟和硫的化合物及它们的组合等，但是并不局限于此。此外，也可以使用以任意的比例表示组成的所谓的合金型量子点。例如，在镉、硒和硫的合金型量子点中，可以通过改变元素的含有比例来改变发光波长，所以从获得蓝色发光的观点来看是一种有效的方法。
此外，作为量子点的结构，有核型、核壳(coreshell)型、核/多壳层型等，也可以采用任何一种。另外，在采用覆盖核而形成壳的核壳型和核/多壳层型量子点中，通过使用具有比用于核的无机材料宽的带隙的其他无机材料来形成壳，可以降低存在于纳米晶表面的缺陷或悬空键带来的影响，由此可以大幅度地提高发光的量子效率，所以是优选的。
另外，可以将qd分散于溶液中，所以可以通过涂敷法、喷墨法、印刷法等形成发光层113。此外，因为qd不但具有高且鲜明的发色性，而且能够发射波长范围宽的光，并且具有高效率和长使用寿命，所以通过作为发光层113采用qd，可以提高元件特性。
电子传输层114是包含电子传输性高的物质(也称为电子传输化合物)的层。电子传输层114可以使用三(8-羟基喹啉)铝(简称：alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(简称：almq3)、bebq2、balq、双[2-(2-羟基苯基)苯并噁唑]锌(简称zn(box)2)、双[2-(2-羟基苯基)-苯并噻唑]锌(简称：zn(btz)2)等金属配合物。此外，也可以使用pbd、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(简称：oxd-7)、taz、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(简称：p-ettaz)、红菲咯啉(简称：bphen)、浴铜灵(简称：bcp)、4，4’-双(5-甲基苯并噁唑-2-基)二苯乙烯(简称：bzos)等杂芳族化合物。另外，还可以使用聚(2，5-吡啶二基)(简称：ppy)、聚[(9，9-二己基芴-2，7-二基)-共-(吡啶-3，5-二基)](简称：pf-py)、聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-共-(2，2’-联吡啶-6，6’-二基)](简称：pf-bpy)等高分子化合物。在此所述的物质主要是电子迁移率在1×10-6cm2/vs以上的物质。注意，只要是电子传输性比空穴传输性高的物质，就可以将上述物质之外的物质用于电子传输层114。
电子传输层114既可以为单层，又可以为由上述物质构成的层的两层以上的叠层。
电子注入层115是包含电子注入性高的物质的层。电子注入层115可以使用氟化锂(lif)、氟化铯(csf)、氟化钙(caf2)、锂氧化物(liox)等碱金属、碱土金属或它们的化合物。此外，可以使用氟化铒(erf3)等稀土金属化合物。此外，也可以将电子盐用于电子注入层115。作为该电子盐，例如可以举出对氧化钙-氧化铝以高浓度添加电子的物质等。另外，也可以使用如上所述的构成电子传输层114的物质。
另外，也可以将有机化合物与电子给体(供体)混合形成的复合材料用于电子注入层115。这种复合材料因为通过电子给体在有机化合物中产生电子而具有优异的电子注入性和电子传输性。在此情况下，有机化合物优选是在传输所产生的电子方面性能优异的材料，具体而言，例如，可以使用如上所述的构成电子传输层114的物质(金属配合物、杂芳族化合物等)。作为电子给体，只要是对有机化合物呈现电子供给性的物质即可。具体而言，优选碱金属、碱土金属、稀土金属，可以举出锂、铯、镁、钙、铒、镱等。另外，碱金属氧化物、碱土金属氧化物是优选的，可以举出锂氧化物、钙氧化物、钡氧化物等。此外，可以使用氧化镁等路易斯碱。另外，也可以使用四硫富瓦烯(简称：ttf)等有机化合物。
上述空穴注入层111、空穴传输层112、发光层113、电子传输层114及电子注入层115分别可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、印刷法(例如，凸版印刷法、凹版印刷法、照相凹版印刷法、平板印刷法及孔版印刷法等)、喷墨法、涂敷法等方法中的一个或它们的组合形成。此外，作为上述空穴注入层111、空穴传输层112、发光层113、电子传输层114及电子注入层115，除了上述材料之外，也可以使用量子点等无机化合物或高分子化合物(低聚物、树枝状聚合物、聚合物等)。
在上述发光元件中，因为施加到第一电极101与第二电极103之间的电位差而电流流动，并且在el层102中空穴和电子重新结合，由此发射光。然后，该发光穿过第一电极101和第二电极103中的任何一个或两个提取到外部。因此，第一电极101和第二电极103中的任何一个或两个为具有透光性的电极。
因为如上所说明的发光元件可以得到来源于有机金属配合物的磷光发光，所以与只使用荧光化合物的发光元件相比，可以实现高效率的发光元件。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式3
在本实施方式中，对本发明的一个方式的具有多个el层的结构的发光元件(以下，称为叠层型发光元件)进行说明。
本实施方式所示的发光元件是如图2a所示的在一对电极(第一电极201与第二电极204)之间夹着电荷产生层205具有多个el层(第一el层202(1)和第二el层202(2))的叠层型发光元件。
在本实施方式中，第一电极201是被用作阳极的电极，第二电极204是被用作阴极的电极。另外，作为第一电极201及第二电极204，可以采用与实施方式2相同的结构。此外，多个el层(第一el层202(1)和第二el层202(2))既可以具有与实施方式2所示的el层的结构相同的结构，又可以上述el层中的任何一个具有与实施方式2所示的el层的结构相同的结构。换言之，第一el层202(1)和第二el层202(2)既可以具有相同结构，又可以具有互不相同的结构，在具有相同结构的情况下，可以适用实施方式2的结构。
另外，在多个el层(第一el层202(1)和第二el层202(2))之间设置的电荷产生层205具有如下功能：在对第一电极201和第二电极204施加电压时，将电子注入到一个el层中，且将空穴注入到另一个el层中。在本实施方式中，当以第一电极201的电位高于第二电极204的方式施加电压时，电子从电荷产生层205被注入到第一el层202(1)中，且空穴被注入到第二el层202(2)中。
另外，从光提取效率的观点来看，电荷产生层205优选具有使可见光透射的性质(具体而言，电荷产生层205的可见光的透射率为40％以上)。另外，电荷产生层205即使其导电率小于第一电极201或第二电极204也可以发挥作用。
电荷产生层205既可以具有对空穴传输性高的有机化合物添加电子受体(接受体)的结构，又可以具有对电子传输性高的有机化合物添加电子给体(供体)的结构。或者，也可以层叠有这两种结构。
在采用对空穴传输性高的有机化合物添加电子受体的结构的情况下，作为空穴传输性高的有机化合物，可以使用在实施方式2中作为用于空穴注入层111和空穴传输层112的空穴传输性高的物质示出的物质。例如可以使用芳族胺化合物等诸如npb、tpd、tdata、mtdata、bspb等。在此所述的物质主要是空穴迁移率在1×10-6cm2/vs以上的物质。注意，只要是空穴传输性比电子传输性高的有机化合物，就可以使用上述物质之外的物质。
另外，作为电子受体，可以举出7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟醌二甲烷(简称：f4-tcnq)、氯醌等。另外，可以举出属于元素周期表中第4族至第8族的金属的氧化物。具体而言，优选使用氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰和氧化铼，这是因为它们具有高电子接收性。尤其优选使用氧化钼，因为氧化钼在大气中也稳定，吸湿性低，且操作容易。
另一方面，在采用对电子传输性高的有机化合物添加电子给体的结构的情况下，作为电子传输性高的有机化合物，可以使用在实施方式2中作为用于电子传输层114的电子传输性高的物质示出的物质。例如可以使用具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属配合物等诸如alq、almq3、bebq2、balq等。除此之外，还可以使用具有噁唑基配体、噻唑基配体的金属配合物等诸如zn(box)2、zn(btz)2等。再者，除了金属配合物之外，还可以使用pbd、oxd-7、taz、bphen、bcp等。在此所述的物质主要是电子迁移率为1×10-6cm2/vs以上的物质。另外，只要是电子传输性比空穴传输性高的有机化合物，就可以使用上述物质之外的物质。
另外，作为电子给体，可以使用碱金属、碱土金属、稀土金属、或属于元素周期表中第2、第13族的金属及它们的氧化物或碳酸盐。具体而言，优选使用锂(li)、铯(cs)、镁(mg)、钙(ca)、镱(yb)、铟(in)、氧化锂、碳酸铯等。此外，也可以将如四硫萘并萘(tetrathianaphthacene)等有机化合物用作电子给体。
另外，通过使用上述材料形成电荷产生层205，可以抑制层叠el层时造成的驱动电压的增大。电荷产生层205可以使用蒸镀法(包括真空蒸镀法)、印刷法(例如，凸版印刷法、凹版印刷法、照相凹版印刷法、平板印刷法、孔版印刷法等)、喷墨法和涂敷法等方法中的一个或组合形成。
虽然在本实施方式中，对具有两个el层的发光元件进行说明，但是，如图2b所示，本发明的一个方式可以同样地应用于层叠n个(其中，n是3以上)el层(202(1)至202(n))的发光元件。当如根据本实施方式的发光元件那样在一对电极之间具有多个el层时，通过将电荷产生层(205(1)至205(n-1))设置在el层与el层之间，可以在保持低电流密度的同时实现高亮度区域中的发光。因为可以保持低电流密度，所以可以实现使用寿命长的元件。
此外，通过使各el层的发光颜色互不相同，可以使发光元件整体发射所需颜色的光。例如，在具有两个el层的发光元件中，使第一el层的发光颜色和第二el层的发光颜色处于补色关系，因此还可以得到发光元件整体发射白色光的发光元件。注意，“补色”表示在颜色混合时得到非彩色的颜色关系。也就是说，通过混合处于补色关系的颜色的光，可以得到白色发光。具体而言，可以举出从第一el层得到蓝色发光，从第二el层得到黄色发光或橙色发光的组合。此时，并不一定需要蓝色发光和黄色发光(或橙色发光)都为荧光发光或磷光发光，也可以采用蓝色发光为荧光发光而黄色发光(或橙色发光)为磷光发光的组合、或者与此相反的组合。
另外，具有三个el层的发光元件的情况也与此相同，例如，当第一el层的发光颜色是红色，第二el层的发光颜色是绿色，第三el层的发光颜色是蓝色时，发光元件作为整体可以得到白色发光。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式4
在本实施方式中，对本发明的一个方式的发光装置进行说明。
上述发光装置既可以是无源矩阵型发光装置，也可以是有源矩阵型发光装置。此外，可以将其他实施方式所示的发光元件应用于本实施方式所示的发光装置。
在本实施方式中，首先参照图3a至图3c说明有源矩阵型发光装置。
图3a是发光装置的俯视图，图3b是沿图3a中的点划线a-a’进行切割的截面图。根据本实施方式的发光装置具有设置在元件衬底301上的像素部302、驱动电路部(源极线驱动电路)303以及驱动电路部(栅极线驱动电路)(304a、304b)。将像素部302、驱动电路部303以及驱动电路部(304a、304b)由密封剂305密封在元件衬底301与密封衬底306之间。
在元件衬底301上设置引绕布线307，该引绕布线307用来连接对驱动电路部303及驱动电路部(304a、304b)传递来自外部的信号(例如，视频信号、时钟信号、起始信号或复位信号等)或电位的外部输入端子。在此，示出作为外部输入端子设置fpc(柔性印刷电路)308的例子。虽然在此只图示fpc，但是该fpc也可以安装有印刷线路板(pwb)。本说明书中的发光装置不仅包括发光装置主体，而且还包括安装有fpc或pwb的发光装置。
接着，参照图3b说明截面结构。在元件衬底301上形成有驱动电路部及像素部，在此示出作为源极线驱动电路的驱动电路部303及像素部302。
在此示出组合fet309和fet310构成驱动电路部303的例子。驱动电路部303既可以由包含单极性(n沟道型或p沟道型)晶体管的电路形成，也可以由包含n沟道型晶体管及p沟道型晶体管的cmos电路形成。在本实施方式中，虽然示出将驱动电路形成在衬底上的驱动器一体型，但是不一定必须如此，也可以将驱动电路形成在衬底的外部而不形成在衬底上。
此外，像素部302包括开关用fet(未图示)及电流控制用fet312，电流控制用fet312的布线(源电极或漏电极)与发光元件317a及发光元件317b的第一电极(阳极)(313a、313b)电连接。此外，虽然在本实施方式中示出使用两个fet(开关用fet、电流控制用fet312)构成像素部302的例子，但不局限于此。例如，像素部302也可以具有组合三个以上的fet及电容器而成的结构。
作为fet309、310、312，例如可以适当地使用交错型晶体管或反交错型晶体管。作为可以用于fet309、310、312的半导体材料，例如可以使用第13族半导体、第14族(硅等)半导体、化合物半导体、氧化物半导体、有机半导体。此外，对该半导体材料的结晶性也没有特别的限制，例如可以使用非晶半导体或结晶半导体。尤其是，fet309、310、312优选使用氧化物半导体。作为氧化物半导体，例如可以举出in-ga氧化物、in-m-zn氧化物(m为al、ga、y、zr、la、ce、hf或nd)等。作为fet309、310、312，例如使用能隙为2ev以上，优选为2.5ev以上，更优选为3ev以上的氧化物半导体材料，由此可以降低晶体管的关态电流(off-statecurrent)。
此外，第一电极(313a、313b)具有层叠用来光学调整的导电膜(320a、320b)的结构。例如，如图3b所示，在从发光元件317a提取的光与从发光元件317b提取的光的波长互不相同时，导电膜320a及导电膜320b的厚度互不相同。另外，以覆盖第一电极(313a、313b)的端部的方式形成有绝缘物314。在此，使用正型感光性丙烯酸树脂形成绝缘物314。此外，在本实施方式中，将第一电极(313a、313b)用作阳极。
优选将绝缘物314的上端部或下端部形成为具有曲率的面。通过将绝缘物314形成为上述形状，可以提高形成在绝缘物314上的膜的覆盖性。例如，作为绝缘物314的材料，可以使用负型感光性树脂或正型感光性树脂，不局限于有机化合物，还可以使用无机化合物诸如氧化硅、氧氮化硅、氮化硅等。
在第一电极(313a、313b)上层叠形成el层315和第二电极316。el层315至少设置有发光层，由第一电极(313a、313b)、el层315和第二电极316构成的发光元件(317a、317b)具有el层315的端部被第二电极316覆盖的结构。el层315的结构既可以与实施方式2或实施方式3所示的单层结构或叠层结构相同，又可以不同。并且，上述结构也可以根据发光元件不同。
作为用于第一电极(313a、313b)、el层315及第二电极316的材料，可以使用实施方式2所示的材料。此外，发光元件(317a、317b)的第一电极(313a、313b)在区域321中与引绕布线307电连接并通过fpc308被输入外部信号。再者，发光元件(317a、317b)的第二电极316在区域322中与引绕布线323电连接，虽然未图示，但是通过fpc308被输入外部信号。
虽然在图3b所示的截面图中仅示出两个发光元件(317a、317b)，但是，在像素部302中多个发光元件被配置为矩阵状。就是说，在像素部302中，除了可以获得两种(例如(b、y))发光的发光元件以外，形成三种(例如(r、g、b))发光的发光元件、四种(例如，(r、g、b、y)或(r、g、b、w))发光的发光元件等，由此可以制造能够进行全彩色显示的发光装置。此时，可以形成根据发光元件的发光颜色等使用不同材料的发光层(所谓的分别涂布形成)，也可以多个发光元件包括使用相同材料形成的共同发光层，而与滤色片组合进行全彩色化。如此，通过组合上述可以获得多种发光的发光元件，可以获得色纯度的提高、功耗的降低等效果。再者，也可以实现通过与量子点组合，来提高发光效率且降低功耗的发光装置。
再者，通过使用密封剂305将密封衬底306与元件衬底301贴合在一起，在由元件衬底301、密封衬底306和密封剂305围绕的空间318中设置发光元件317a、317b。
此外，在密封衬底306上设置有有色层(滤色片)324，在相邻的有色层之间设置有黑色层(黑矩阵)325。可以以其一部分与黑色层(黑矩阵)325重叠的方式设置相邻的有色层(滤色片)324的一个或两个。注意，由发光元件317a、317b得到的发光通过有色层(滤色片)324被提取到外部。
空间318可以填充有惰性气体(如氮气或氩气等)，也可以填充有密封剂305。当涂敷密封剂进行贴合时，优选进行uv处理或热处理或者组合这些处理。
优选将环氧类树脂或玻璃粉用作密封剂305。此外，这些材料优选是尽量未使水分和氧透过的材料。此外，作为密封衬底306，除了玻璃衬底和石英衬底之外，还可以使用由frp(fiber-reinforcedplastics：纤维增强塑料)、pvf(polyvinylfluoride：聚氟乙烯)、聚酯、丙烯酸树脂等构成的塑料衬底。从粘合性的观点来看，在作为密封剂使用玻璃粉的情况下，作为元件衬底301及密封衬底306优选使用玻璃衬底。
与发光元件电连接的fet可以具有栅电极的位置与图3b不同的结构，即图3c所示的fet326、fet327和fet328的结构。如图3c所示，设置在密封衬底306上的有色层(滤色片)324也可以在与黑色层(黑矩阵)325重叠的位置与相邻的有色层(滤色片)324重叠。
如上所述，可以得到有源矩阵型发光装置。
本发明的一个方式的发光装置可以用于无源矩阵型发光装置，而不局限于上述有源矩阵型发光装置。
图4a和图4b示出无源矩阵型发光装置。图4a示出无源矩阵型发光装置的俯视图，图4b示出无源矩阵型发光装置的截面图。
如图4a和图4b所示，在衬底401上形成有包括第一电极402、el层(403a、403b、403c)、第二电极404的发光元件405。第一电极402的形状为岛状，多个第一电极402在一个方向(图4a中的横方向)上设置为条纹状。此外，在第一电极402的一部分上形成有绝缘膜406。在绝缘膜406上设置有使用绝缘材料形成的分隔壁407。分隔壁407的侧壁如图4b所示地具有倾斜而使两个侧壁之间的距离向衬底面的方向逐渐变窄。
绝缘膜406在第一电极402上的一部分中具有开口部，因此在第一电极402上可以分离形成具有所希望的形状的el层(403a、403b、403c)及第二电极404。图4a及图4b示出组合金属掩模等掩模与绝缘膜406上的分隔壁407形成el层(403a、403b、403c)及第二电极404的例子。另外，还示出el层403a、el层403b、el层403c分别呈现不同的发光颜色(例如，红色、绿色、蓝色、黄色、橙色、白色等)的例子。
在形成el层(403a、403b、403c)之后，形成第二电极404。因此，在el层(403a、403b、403c)上以不与第一电极402接触的方式形成第二电极404。
注意，关于密封方法，可以与有源矩阵型发光装置的情况同样地采用，在此省略其说明。
通过上述步骤，可以得到无源矩阵型发光装置。
例如在本说明书等中，可以使用各种衬底形成晶体管或发光元件。对衬底的种类没有特别的限制。作为该衬底的例子，例如可以使用半导体衬底(例如，单晶衬底或硅衬底)、soi衬底、玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底、金属衬底、不锈钢衬底、具有不锈钢箔的衬底、钨衬底、具有钨箔的衬底、柔性衬底、贴合薄膜、包含纤维状的材料的纸或者基材薄膜等。作为玻璃衬底的一个例子，有钡硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃等。作为柔性衬底、贴合薄膜、基材薄膜等，可以举出如下例子。例如可以举出以聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚醚砜(pes)、聚四氟乙烯(ptfe)为代表的塑料。或者，可以举出丙烯酸等合成树脂等。或者，可以举出聚丙烯、聚酯、聚氟化乙烯、聚氯乙烯等。或者，可以举出聚酰胺、聚酰亚胺、芳族聚酰胺、环氧、无机蒸镀薄膜、纸类等。尤其是，通过使用半导体衬底、单晶衬底或soi衬底等制造晶体管，可以制造特性、尺寸或形状等的不均匀性小、电流供应能力高且尺寸小的晶体管。当利用上述晶体管构成电路时，可以实现电路的低功耗化或电路的高集成化。
另外，也可以作为衬底使用柔性衬底，并在柔性衬底上直接形成晶体管或发光元件。或者，也可以在衬底与晶体管或发光元件之间设置剥离层。当在剥离层上制造半导体装置的一部分或全部，然后将其从衬底分离并转置到其他衬底上时可以使用剥离层。此时，也可以将晶体管或发光元件转置到耐热性低的衬底或柔性衬底上。另外，作为上述剥离层，例如可以使用钨膜与氧化硅膜的无机膜的叠层结构或在衬底上形成有聚酰亚胺等有机树脂薄膜的结构等。
也就是说，也可以使用一个衬底来形成晶体管或发光元件，然后将晶体管或发光元件转置到另一个衬底上。作为晶体管或发光元件被转置的衬底的例子，不仅可以使用上述可以形成晶体管或发光元件的衬底，还可以使用纸衬底、玻璃纸衬底、芳族聚酰胺薄膜衬底、聚酰亚胺薄膜衬底、石材衬底、木材衬底、布衬底(包括天然纤维(丝、棉、麻)、合成纤维(尼龙、聚氨酯、聚酯)或再生纤维(醋酯纤维、铜氨纤维、人造纤维、再生聚酯)等)、皮革衬底、橡胶衬底等。通过使用上述衬底，可以实现特性良好的晶体管、功耗低的晶体管、不易损坏的装置、耐热性的提高、轻量化或薄型化。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式5
在本实施方式中，对适用本发明的一个方式的发光装置而完成的各种各样的电子设备、汽车的例子进行说明。
作为适用发光装置的电子设备，例如可以举出电视装置(也称为电视或电视接收机)、用于计算机等的监视器、数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机(也称为移动电话、移动电话装置)、便携式游戏机、便携式信息终端、音频再现装置、弹珠机等大型游戏机等。图5a、图5b、图5c、图5d、图5d’1及图5d’2以及图6a至图6c示出这些电子设备的具体例子。
图5a示出电视装置的一个例子。在电视装置7100中，框体7101中组装有显示部7103。由显示部7103能够显示图像，也可以采用安装有触摸传感器(输入装置)的触摸屏(输入输出装置)。此外，可以将本发明的一个方式的发光装置用于显示部7103。在此示出利用支架7105支撑框体7101的结构。
通过利用框体7101所具备的操作开关、或另外提供的遥控操作机7110可以进行电视装置7100的操作。通过利用遥控操作机7110所具备的操作键7109，可以进行频道、音量的操作，并可以对在显示部7103上显示的图像进行操作。此外，也可以采用在遥控操作机7110中设置显示从该遥控操作机7110输出的信息的显示部7107的结构。
电视装置7100采用具备接收机、调制解调器等的结构。通过接收机可以接收一般的电视广播。再者，通过调制解调器连接到有线或无线方式的通信网络，可以进行单向(从发送者到接收者)或双向(发送者和接收者之间或接收者彼此之间等)的信息通信。
图5b为计算机，该计算机包括主体7201、框体7202、显示部7203、键盘7204、外部连接端口7205、指向装置7206等。该计算机可以通过将本发明的一个方式的发光装置用于其显示部7203来制造。此外，显示部7203也可以为安装有触摸传感器(输入装置)的触摸屏(输入输出装置)。
图5c为智能手表，该智能手表包括框体7302、显示部7304、操作按钮7311、操作按钮7312、连接端子7313、表带7321、表带扣7322等。
安装在兼作框架(bezel)部分的框体7302中的显示部7304具有非矩形状的显示区域。显示部7304可以显示表示时间的图标7305以及其他图标7306等。此外，显示部7304也可以为安装有触摸传感器(输入装置)的触摸屏(输入输出装置)。
图5c所示的智能手表可以具有各种功能。例如，可以具有如下功能：在显示部上显示多种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)的功能；触摸屏功能：显示日历、日期或时间等的功能：以多种软件(程序)控制处理的功能：无线通信功能：使用无线通信功能与多种计算机网络连接的功能：使用无线通信功能发送并接收多种数据的功能：以及读取储存于存储介质内的程序或数据并且将该程序或数据显示于显示部上的功能等。
框体7302的内部可具有扬声器、传感器(包括测量如下因素的功能：力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、斜率、振动、气味或红外线)、麦克风等。另外，智能手表可以通过将发光装置用于其显示部7304来制造。
图5d、图5d’1及图5d’2示出移动电话机(包括智能手机)的一个例子。移动电话机7400在框体7401中具备显示部7402、麦克风7406、扬声器7405、照相机7407、外部连接部7404、操作按钮7403等。当将本发明的一个方式的发光元件形成在具有柔性的衬底来制造发光装置时，可以应用于如图5d所示那样的具有曲面的显示部7402。
图5d所示的移动电话机7400可以用手指等触摸显示部7402来输入信息。此外，可以用手指等触摸显示部7402来进行打电话或写电子邮件等的操作。
显示部7402的屏幕主要有如下三种模式：第一是以图像显示为主的显示模式；第二是以文字等信息输入为主的输入模式；第三是混合显示模式与输入模式的两种模式的显示及输入模式。
例如，在打电话或写电子邮件的情况下，将显示部7402设定为以文字输入为主的文字输入模式，并进行显示在屏幕的文字的输入操作即可。在此情况下，优选的是，在显示部7402的屏幕的大部分上显示键盘或号码按钮。
另外，通过在移动电话机7400内部设置陀螺仪和加速度传感器等检测装置，判断移动电话机7400的方向(纵向或横向)，由此可以对显示部7402的屏幕显示进行自动切换。
通过触摸显示部7402或对框体7401的操作按钮7403进行操作，切换屏幕模式。或者，可以根据显示在显示部7402上的图像的类型而切换屏幕模式。例如，当显示在显示部上的图像信号为动态图像的数据时，将屏幕模式切换成显示模式，而当该图像信号为文字数据时，将屏幕模式切换成输入模式。
另外，当在输入模式下通过获得显示部7402的光传感器所检测的信号并在一定时间内未进行显示部7402的触摸操作输入时，也可以进行控制将画面模式从输入模式切换成显示模式。
还可以将显示部7402用作图像传感器。例如，可以通过用手掌或手指触摸显示部7402来拍摄掌纹、指纹等，进行个人识别。另外，还可以通过将发出近红外光的背光或发出近红外光的传感用光源用于显示部，拍摄手指静脉、手掌静脉等。
再者，作为移动电话机(包括智能手机)的其他结构，也可以采用具有图5d’1及图5d’2所示的结构的移动电话机。
在具有图5d’1及图5d’2所示的结构的移动电话机中，不仅在框体7500(1)、框体7500(2)的第一面7501(1)、第一面7501(2)上，而且还在第二面7502(1)、第二面7502(2)上显示文字信息或图像信息等。借助于这种结构，使用者能够在将移动电话机收纳在上衣口袋中的状态下容易确认在第二面7502(1)、第二面7502(2)等上显示的文字信息或图像信息等。
作为适用发光装置的电子设备，可以举出图6a至图6c所示的能够折叠的便携式信息终端。图6a示出展开状态的便携式信息终端9310。图6b示出从展开状态和折叠状态中的一个状态变为另一个状态的中途的状态的便携式信息终端9310。图6c示出折叠状态的便携式信息终端9310。便携式信息终端9310在折叠状态下可携带性好，在展开状态下因为具有无缝拼接的较大的显示区域所以显示一览性强。
显示部9311由铰链9313所连接的三个框体9315来支撑。此外，显示部9311也可以为安装有触摸传感器(输入装置)的触摸屏(输入输出装置)。此外，显示部9311通过铰链9313使两个框体9315之间弯折，由此可以使便携式信息终端9310从展开状态可逆性地变为折叠状态。可以将本发明的一个方式的发光装置用于显示部9311。显示部9311中的显示区域9312是位于折叠状态的便携式信息终端9310的侧面的显示区域。在显示区域9312中可以显示信息图标或者使用频率高的应用软件或程序的快捷方式等，能够顺利地进行信息的确认或软件的开启。
图7a和图7b示出适用发光装置的汽车。就是说，可以与汽车一体地形成发光装置。具体而言，可以将发光装置适用于图7a所示的汽车的外侧的灯5101(包括车身后部)、轮胎的轮毂5102、车门5103的一部分或整体等。另外，可以将发光装置适用于图7b所示的汽车内侧的显示部5104、方向盘5105、变速杆5106、座位5107、倒后镜5108等。除此之外，也可以将发光装置适用于玻璃窗的一部分。
如上所述，可以适用本发明的一个方式的发光装置来得到电子设备或汽车。能够适用的电子设备或汽车不局限于在本实施方式中示出的电子设备或汽车，在各种领域可以应用。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式6
在本实施方式中，参照图8a至图8d说明应用本发明的一个方式的发光元件而制造的照明装置的结构。
图8a至图8d示出照明装置的截面图的例子。图8a及图8b是在衬底一侧提取光的底部发射型照明装置，而图8c及图8d是在密封衬底一侧提取光的顶部发射型照明装置。
图8a所示的照明装置4000在衬底4001上包括发光元件4002。另外，照明装置4000在衬底4001的外侧包括具有凹凸的衬底4003。发光元件4002包括第一电极4004、el层4005以及第二电极4006。
第一电极4004与电极4007电连接，第二电极4006与电极4008电连接。另外，也可以设置与第一电极4004电连接的辅助布线4009。此外，在辅助布线4009上形成有绝缘层4010。
衬底4001与密封衬底4011由密封剂4012粘合。另外，优选在密封衬底4011与发光元件4002之间设置有干燥剂4013。由于衬底4003具有如图8a所示那样的凹凸，因此可以提高提取在发光元件4002中产生的光的效率。
另外，如图8b所示的照明装置4100那样，也可以在衬底4001的外侧设置扩散板4015代替衬底4003。
图8c所示的照明装置4200在衬底4201上包括发光元件4202。发光元件4202包括第一电极4204、el层4205以及第二电极4206。
第一电极4204与电极4207电连接，第二电极4206与电极4208电连接。另外，也可以设置与第二电极4206电连接的辅助布线4209。另外，也可以在辅助布线4209下设置绝缘层4210。
衬底4201与具有凹凸的密封衬底4211由密封剂4212粘合。另外，也可以在密封衬底4211与发光元件4202之间设置阻挡膜4213及平坦化膜4214。由于密封衬底4211具有如图8c所示那样的凹凸，因此可以提高提取在发光元件4202中产生的光的效率。
另外，如图8d所示的照明装置4300那样，也可以在发光元件4202上设置扩散板4215代替密封衬底4211。
此外，对本实施方式所示的el层4005、4205可以使用本发明的一个方式的有机金属配合物。此时，可以提供功耗低的照明装置。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合。
实施方式7
在本实施方式中，参照图9对适用本发明的一个方式的发光装置的应用例子的照明装置进行说明。
图9是将发光装置用于室内照明装置8001的例子。另外，因为发光装置可以实现大面积化，所以也可以形成大面积的照明装置。此外，也可以通过使用具有曲面的框体来形成发光区域具有曲面的照明装置8002。包括在本实施方式所示的发光装置中的发光元件为薄膜状，所以框体设计的自由度高。因此，可以形成能够对应各种设计的照明装置。再者，室内的墙面也可以设置有照明装置8003。
通过将发光装置用于上述以外的室内家具的一部分，可以提供具有家具的功能的照明装置。
如上所述，可以得到适用发光装置的各种各样的照明装置。另外，这种照明装置包括在本发明的一个方式中。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式8
在本实施方式中，参照图10a至图14对包括本发明的一个方式的发光元件或本发明的一个方式的发光装置的触摸屏进行说明。
图10a和图10b是触摸屏2000的透视图。注意，在图10a和图10b中，为了容易理解，示出触摸屏2000的典型的构成要素。
触摸屏2000具备显示面板2501及触摸传感器2595(参照图10b)。触摸屏2000还具有衬底2510、衬底2570以及衬底2590。
显示面板2501包括衬底2510上的多个像素以及能够向该像素供应信号的多个布线2511。多个布线2511被引导到衬底2510的外周部，其一部分构成端子2519。端子2519与fpc2509(1)电连接。
衬底2590具备触摸传感器2595以及多个与触摸传感器2595电连接的布线2598。多个布线2598被引导在衬底2590的外周部，其一部分构成端子2599。端子2599与fpc2509(2)电连接。另外，为了容易理解，在图10b中由实线示出设置在衬底2590的背面一侧(与衬底2510相对的面一侧)的触摸传感器2595的电极以及布线等。
作为触摸传感器2595，例如可以使用电容式触摸传感器。作为电容式触摸传感器，可以举出表面电容式触摸传感器、投影电容式触摸传感器等。
作为投影电容式触摸传感器，可以举出自电容式触摸传感器、互电容式触摸传感器等，这些主要根据驱动方式的差异而区分。当使用互电容式触摸传感器时，可以同时进行多点检测，所以是优选的。
首先，参照图10b对采用投影电容式触摸传感器的情况进行说明。投影电容式触摸传感器可以应用能够检测出指头等检测对象靠近或接触的各种传感器。
投影电容式触摸传感器2595具有电极2591及电极2592。电极2591及电极2592分别与多个布线2598中的不同的布线电连接。如图10a和图10b所示，电极2592具有在一个方向上重复地配置的多个四边形的每个角部通过布线2594相互连接的形状。电极2591也同样地具有多个四边形的角部连接的形状，但是电极2591的连接方向与电极2592的连接方向交叉。注意，电极2591的连接方向与电极2592的连接方向不一定需要垂直，它们之间的角度也可以大于0度且小于90度。
优选尽量减小布线2594与电极2592的交叉部的面积。由此，可以减小没有设置电极的区域的面积，从而可以降低透射率的不均匀。其结果，可以降低透过触摸传感器2595的光的亮度不均匀。
另外，电极2591及电极2592的形状不局限于此，可以具有各种形状。例如，也可以以尽量没有间隙的方式配置多个电极2591，并且隔着绝缘层设置多个电极2592。此时，通过在相邻的两个电极2592之间设置与它们电绝缘的虚拟电极，可以减小透射率不同的区域的面积，所以是优选的。
接着，参照图11a和图11b对触摸屏2000进行详细说明。图11a和图11b相当于图10a所示的点划线x1-x2之间的截面图。
触摸屏2000包括触摸传感器2595及显示面板2501。
触摸传感器2595包括与衬底2590接触地配置为交错形状的电极2591及电极2592、覆盖电极2591及电极2592的绝缘层2593以及使相邻的电极2591电连接的布线2594。此外，在相邻的电极2591之间设置有电极2592。
电极2591及电极2592可以使用透光导电材料形成。作为透光导电材料，可以使用氧化铟、铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锌、添加有镓的氧化锌等导电氧化物。另外，也可以使用石墨烯化合物。此外，当使用石墨烯化合物时，例如可以通过使膜状的氧化石墨烯还原来形成。作为还原方法，可以采用进行加热的方法或照射激光的方法等。
例如在通过溅射法在衬底2590上形成透光导电材料的膜之后，可以通过光刻法等各种图案化技术去除不需要的部分来形成电极2591及电极2592。
作为用于绝缘层2593的材料，例如，除了丙烯酸树脂、环氧树脂、具有硅氧烷键的树脂之外，可以使用氧化硅、氧氮化硅、氧化铝等无机绝缘材料。
由于形成在绝缘层2593的一部分的布线2594而使相邻的电极2591电连接。另外，作为布线2594优选使用其导电性比用于电极2591及电极2592的材料高的材料，因为可以降低电阻。
布线2598与电极2591或电极2592电连接。布线2598的一部分被用作端子。布线2598例如可以使用金属材料诸如铝、金、铂、银、镍、钛、钨、铬、钼、铁、钴、铜或钯等或者包含该金属材料的合金材料。
通过端子2599使布线2598与fpc2509(2)电连接。端子2599可以使用各种各向异性导电膜(acf：anisotropicconductivefilm)、各向异性导电膏(acp：anisotropicconductivepaste)等。
以与布线2594接触的方式设置有粘合层2597。换言之，触摸传感器2595隔着粘合层2597以与显示面板2501重叠的方式贴合。此外，与粘合层2597接触的显示面板2501的表面如图11a所示那样也可以包括衬底2570，但不一定需要包括衬底2570。
粘合层2597具有透光性。例如，可以使用热固化树脂、紫外线固化树脂，具体而言，可以使用丙烯酸类树脂、聚氨酯类树脂、环氧类树脂或硅氧烷类树脂等。
图11a所示的显示面板2501在衬底2510与衬底2570之间包括配置为矩阵状的多个像素及驱动电路。此外，各像素包括发光元件及驱动该发光元件的像素电路。
在图11a中作为显示面板2501的像素的一个例子示出像素2502r，作为驱动电路的一个例子示出扫描线驱动电路2503g。
像素2502r具备发光元件2550r以及能够向发光元件2550r供应电力的晶体管2502t。
绝缘层2521覆盖晶体管2502t。绝缘层2521具有使起因于已形成的晶体管等的凹凸平坦化的功能。此外，也可以使绝缘层2521具有抑制杂质扩散的功能。此时，能够抑制因杂质的扩散而导致的晶体管等的可靠性下降，所以是优选的。
发光元件2550r通过布线与晶体管2502t电连接。此外，发光元件2550r的一个电极是与布线直接连接的。此外，发光元件2550r的一个电极的端部由绝缘体2528覆盖。
发光元件2550r在一对电极之间包括el层。此外，在与发光元件2550r重叠的位置上设置有着色层2567r，发光元件2550r所发射的光的一部分透过着色层2567r而在附图中所示的箭头的方向上射出。此外，在着色层的端部设置有遮光层2567bm，在发光元件2550r与着色层2567r之间包括密封层2560。
当在提取来自发光元件2550r的光的方向上设置有密封层2560时，密封层2560优选具有透光性。此外，密封层2560的折射率优选高于空气。
扫描线驱动电路2503g包括晶体管2503t以及电容器2503c。此外，可以通过与像素电路相同的制造工序在相同的衬底上形成驱动电路。因此，与像素电路的晶体管2502t同样地，驱动电路(扫描线驱动电路2503g)的晶体管2503t也由绝缘层2521覆盖。
此外，设置有能够向晶体管2503t供应信号的布线2511。此外，以与布线2511接触的方式设置有端子2519。端子2519与fpc2509(1)电连接，fpc2509(1)具有供应图像信号及同步信号等信号的功能。fpc2509(1)也可以安装有印刷线路板(pwb)。
虽然示出图11a所示的显示面板2501包括底栅型晶体管的情况，但是晶体管的结构不局限于此，也可以使用各种结构的晶体管。此外，在图11a所示的晶体管2502t及晶体管2503t中可以使用包含氧化物半导体的半导体层作为沟道区域。除此以外，也可以使用包含非晶硅的半导体层、包含通过激光退火法等处理结晶化了的多晶硅的半导体层作为沟道区域。
此外，图11b示出将与图11a所示的底栅型晶体管不同的顶栅型晶体管用于显示面板2501时的结构。此外，即使改变晶体管的结构，能够用于沟道区域的半导体层的种类也是同样的。
图11a所示的触摸屏2000如图11a所示优选在来自像素的光发射到外部的一侧的表面上以至少与像素重叠的方式包括防反射层2567p。作为防反射层2567p，例如可以使用圆偏振片等。
作为图11a所示的衬底2510、衬底2570及衬底2590例如可以使用水蒸气透过率为1×10-5g/(m2·天)以下，优选为1×10-6g/(m2·天)以下的柔性材料。另外，这些衬底优选使用热膨胀率大致相同的材料形成。例如，可以举出线性膨胀系数为1×10-3/k以下，优选为5×10-5/k以下，更优选为1×10-5/k以下的材料。
接着，参照图12a和图12b对具有与图11a和图11b所示的触摸屏2000不同的结构的触摸屏2000’进行说明。注意，可以将触摸屏2000’与触摸屏2000同样地用作触摸屏。
图12a和图12b是触摸屏2000’的截面图。图12a和图12b所示的触摸屏2000’与图11a和图11b所示的触摸屏2000的不同之处为相对于显示面板2501的触摸传感器2595的位置。在此，只对不同之处进行详细说明，关于可以使用同样的结构的部分，援用触摸屏2000的说明。
着色层2567r位于与发光元件2550r重叠的位置。图12a所示的来自发光元件2550r的光向设置有晶体管2502t的方向发射。就是说，来自发光元件2550r的光(的一部分)透过着色层2567r，而向图12a中的箭头的方向发射。此外，在着色层2567r的端部设置有遮光层2567bm。
此外，触摸传感器2595设置在显示面板2501的比发光元件2550r更靠近晶体管2502t一侧(参照图12a)。
粘合层2597与显示面板2501所包括的衬底2510接触，在采用图12a所示的结构的情况下，使显示面板2501与触摸传感器2595贴合。注意，也可以采用在使用粘合层2597贴合的显示面板2501与触摸传感器2595之间不设置衬底2510的结构。
与触摸屏2000的情况同样地，在采用触摸屏2000’的情况下可以对显示面板2501应用各种结构的晶体管。此外，在图12a中示出应用底栅型晶体管的情况，但如图12b所示，也可以应用顶栅型晶体管。
接着，参照图13a和图13b对触摸屏的驱动方法的一个例子进行说明。
图13a是示出互电容式触摸传感器的结构的方框图。在图13a中，示出脉冲电压输出电路2601、电流检测电路2602。另外，在图13a中，以6个布线x1至x6表示被施加脉冲电压的电极2621，并以6个布线y1至y6表示检测电流的变化的电极2622。此外，在图13a中，示出使电极2621与电极2622重叠而形成的电容器2603。注意，电极2621与电极2622的功能可以互相调换。
脉冲电压输出电路2601是用来依次将脉冲电压施加到布线x1至x6的电路。当对布线x1至x6施加脉冲电压时，在形成电容器2603的电极2621与电极2622之间产生电场。当在该电极之间产生的电场被遮蔽等时，产生电容器2603的互电容变化，通过利用该变化，可以检测出检测对象的靠近或接触。
电流检测电路2602是用来检测电容器2603的互电容变化所引起的布线y1至y6的电流变化的电路。在布线y1至y6中，如果没有检测对象的靠近或接触，则所检测的电流值没有变化，另一方面，在由于所检测的检测对象的靠近或接触而互电容减少的情况下，检测到电流值减少的变化。另外，通过积分电路等检测电流即可。
接着，图13b示出图13a所示的互电容式触摸传感器中的输入输出波形的时序图。在图13b中，在一个帧期间中进行各行列中的检测对象的检测。另外，在图13b中，示出没有检测出检测对象(未触摸)时和检测出检测对象(触摸)时的两种情况。此外，布线y1至y6的波形表示对应于所检测出的电流值的电压值。
依次对布线x1至x6施加脉冲电压，布线y1至y6的波形根据该脉冲电压而变化。当没有检测对象的靠近或接触时，布线y1至y6的波形根据布线x1至x6的电压变化而变化。另一方面，在有检测对象靠近或接触的部分电流值减少，因而与其相应的电压值的波形也产生变化。如此，通过检测互电容的变化，可以检测出检测对象的靠近或接触。
作为触摸传感器，图13a虽然示出仅在布线的交叉部设置电容器2603的无源型触摸传感器的结构，但是也可以采用具备晶体管和电容器的有源型触摸传感器。图14示出有源型触摸传感器所包括的一个传感器电路的例子。
图14所示的传感器电路包括电容器2603、晶体管2611、晶体管2612及晶体管2613。
对晶体管2613的栅极供应信号g2，对晶体管2613的源极和漏极中的一个施加电压vres，并且晶体管2613的源极和漏极中的另一个与电容器2603的一个电极及晶体管2611的栅极电连接。晶体管2611的源极和漏极中的一个与晶体管2612的源极和漏极中的一个电连接，对晶体管2611的源极和漏极中的另一个施加电压vss。对晶体管2612的栅极供应信号g1，晶体管2612的源极和漏极中的另一个与布线ml电连接。对电容器2603的另一个电极施加电压vss。
接着，对图14所示的传感器电路的工作进行说明。首先，通过作为信号g2供应使晶体管2613成为开启状态的电位，对应于电压vres的电位被供应到与晶体管2611的栅极连接的节点n。接着，通过作为信号g2供应使晶体管2613成为关闭状态的电位，节点n的电位得到保持。接着，由于手指等检测对象的靠近或接触，电容器2603的互电容产生变化，节点n的电位随之从vres变化。
在读出工作中，作为信号g1施加使晶体管2612成为开启状态的电位。流过晶体管2611的电流，即流过布线ml的电流根据节点n的电位而产生变化。通过检测该电流，可以检测出检测对象的靠近或接触。
在晶体管2611、晶体管2612及晶体管2613中，优选将氧化物半导体层用于形成有沟道区域的半导体层。尤其是通过将这种晶体管用于晶体管2613，能够长期间保持节点n的电位，由此可以减少对节点n再次供应vres的工作(刷新工作)的频度。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式9
在本实施方式中，作为具有本发明的一个方式的发光元件的显示装置，参照图15a至图17对具有反射型液晶元件和发光元件且能够进行透过模式和反射模式这两种显示的显示装置进行说明。另外，也可以将上述显示装置称为er混合型显示器(er-hybriddisplay)(发光oled和反射型lc混合型显示器(emissiveoledandreflectivelchybriddisplay))。
另外，在本实施方式所示的显示装置中，通过在室外等外光明亮的环境下利用使用反射模式的显示，可以进行功耗极低的驱动。另一方面，在本实施方式所示的显示装置中，通过在夜间或室内等外光黑暗的环境下利用透过模式的显示，可以以最合适的亮度显示图像。因此，通过组合这两个模式而进行显示，可以进行其功耗比现有的显示面板低且其对比度比现有的显示面板高的显示。
作为本实施方式所示的显示装置的一个例子，示出具有如下结构的显示装置：层叠有包括反射电极的液晶元件和发光元件，在与发光元件重叠的位置上形成有反射电极的开口部，在利用反射模式时使反射电极反射可见光，在利用透过模式时从反射电极的开口部发射来自发光元件的光。此外，用来驱动这些元件(液晶元件及发光元件)的晶体管优选配置在同一平面上。另外，所层叠的液晶元件与发光元件优选隔着绝缘层形成。
图15a示出本实施方式所说明的显示装置的方框图。显示装置500包括电路(g)501、电路(s)502及显示部503。在显示部503中，多个像素504在方向r及方向c上配置为矩阵状。电路(g)501与多个布线g1、布线g2、布线ano及布线cscom分别电连接，并且，这些布线与在方向r上配置的多个像素504电连接。电路(s)502与多个布线s1及布线s2分别电连接，并且，这些布线与在方向c上配置的多个像素504电连接。
另外，像素504包括液晶元件和发光元件，它们具有彼此重叠的部分。
图15b1示出被用作像素504所包括的液晶元件的反射电极的导电膜505的形状。另外，在导电膜505的一部分中与发光元件重叠的位置506上形成有开口部507。就是说，来自发光元件的光经过该开口部507发射出。
在图15b1中，以在方向r上相邻的像素504呈现不同的颜色的方式设置有像素504。并且，以不在方向r上形成为一列的方式形成有开口部507。通过采用这种排列，可以发挥抑制相邻的像素504所包括的发光元件之间的串扰的效果。此外，还有元件的形成变容易等优点。
作为开口部507的形状，例如可以采用多角形、四角形、椭圆形、圆形或十字等形状。另外，也可以采用细条状、狭缝状等形状。
此外，作为导电膜505的排列的其他方式，可以采用图15b2所示的排列。
开口部507对导电膜505的总面积(除了开口部507之外)的比例给显示装置的显示带来影响。就是说，发生如下问题：在开口部507的面积大时，液晶元件的显示变暗，而在开口部507的面积小时，发光元件的显示变暗。另外，不局限于上述比例，在开口部507的面积本身小时，从发光元件发射的光提取效率也下降。此外，从保持组合液晶元件及发光元件时的显示质量的观点来看，将上述开口部507对导电膜505的总面积(除了开口部507之外)的比例优选设定为5％以上且60％以下。
下面，参照图16对像素504的电路结构的一个例子进行说明。图16示出相邻的两个像素504。
像素504包括晶体管sw1、电容器c1、液晶元件510、晶体管sw2、晶体管m、电容器c2及发光元件511等。此外，它们在像素504中与布线g1、布线g2、布线ano、布线cscom、布线s1和布线s2中的任何一个电连接。此外，液晶元件510与布线vcom1电连接，发光元件511与布线vcom2电连接。
另外，晶体管sw1的栅极与布线g1连接，晶体管sw1的源极和漏极中的一个与布线s1连接，源极和漏极中的另一个与电容器c1的一个电极及液晶元件510的一个电极连接。电容器c1的另一个电极与布线cscom连接。液晶元件510的另一个电极与布线vcom1连接。
此外，晶体管sw2的栅极与布线g2连接，晶体管sw2的源极和漏极中的一个与布线s2连接，源极和漏极中的另一个与电容器c2的一个电极及晶体管m的栅极连接。电容器c2的另一个电极与晶体管m的源极和漏极中的一个及布线ano连接。晶体管m的源极和漏极中的另一个与发光元件511的一个电极连接。发光元件511的另一个电极与布线vcom2连接。
晶体管m包括夹持半导体的两个栅极，这两个栅极彼此电连接。通过采用这种结构，可以增大流过晶体管m的电流量。
通过从布线g1被施加的信号，控制晶体管sw1的导通状态或非导通状态。另外，布线vcom1供应规定的电位。此外，可以通过从布线s1被施加的信号，控制液晶元件510的液晶的取向状态。布线cscom供应规定的电位。
通过从布线g2被施加的信号，控制晶体管sw2的导通状态或非导通状态。另外，可以通过从布线vcom2及布线ano分别被施加的电位之间的电位差，使发光元件511发光。此外，可以通过从布线s2被施加的信号，来控制晶体管m的导通状态。
因此，在本实施方式所示的结构中，例如在采用反射模式的情况下，通过从布线g1及布线s1被施加的信号控制液晶元件510，且利用光学调制，由此可以进行显示。另外，在采用透过模式的情况下，通过从布线g2及布线s2被施加的信号，可以使发光元件511发光。再者，在同时采用两个模式的情况下，可以根据从布线g1、布线g2、布线s1及布线s2的每一个被施加的信号进行所希望的驱动。
下面，参照图17对本实施方式所说明的显示装置500的截面示意图进行详细说明。
显示装置500在衬底521与衬底522之间包括发光元件523及液晶元件524。另外，发光元件523及液晶元件524都隔着绝缘层525形成。就是说，在衬底521与绝缘层525之间包括发光元件523，在衬底522与绝缘层525之间包括液晶元件524。
在绝缘层525与发光元件523之间包括晶体管515、晶体管516、晶体管517及着色层528等。
在衬底521与发光元件523之间包括粘合层529。另外，发光元件523具有从绝缘层525一侧依次层叠有被用作一个电极的导电层530、el层531、被用作另一个电极的导电层532的叠层结构。此外，发光元件523是底部发射型发光元件，所以导电层532包含反射可见光的材料，导电层530包含使可见光透射的材料。发光元件523所发射的光透过着色层528、绝缘层525，并且经过开口部533而透过液晶元件524，然后从衬底522发射到外部。
在绝缘层525与衬底522之间，除了液晶元件524之外，还包括着色层534、遮光层535、绝缘层546及结构体536等。另外，液晶元件524包括被用作一个电极的导电层537、液晶538、被用作另一个电极的导电层539及取向膜540、541等。液晶元件524是反射型液晶元件，导电层539被用作反射电极，所以使用反射率高的材料形成。另外，导电层537被用作透明电极，所以包含使可见光透射的材料。再者，在导电层537及导电层539的液晶538一侧分别包括取向膜540、541。绝缘层546以覆盖着色层534及遮光层535的方式设置，被用作保护层。此外，如果不需要则可以不设置取向膜540、541。
在导电层539的一部分中形成有开口部533。此外，以与导电层539接触的方式设置有导电层543。因为导电层543具有透光性，所以该导电层543使用使可见光透射的材料。
结构体536具有间隔物的功能，即抑制绝缘层525与衬底522过度接近。此外，如果不需要则可以不设置结构体536。
晶体管515的源极和漏极中的任何一个与发光元件523的导电层530电连接。例如，晶体管515对应于图16所示的晶体管m。
晶体管516的源极和漏极中的任何一个通过端子部518与液晶元件524的导电层539及导电层543电连接。换言之，端子部518具有将设置在绝缘层525的两个面的导电层彼此电连接的功能。此外，晶体管516对应于图16所示的晶体管sw1。
在衬底521不与衬底522重叠的区域中，设置有端子部519。与端子部518同样，端子部519将设置在绝缘层525的两个面的导电层彼此电连接。端子部519电连接于对与导电层543相同的导电膜进行加工而得到的导电层。由此，可以将端子部519与fpc544通过连接层545电连接。
另外，在设置粘合层542的一部分的区域中，设置有连接部547。在连接部547中，对与导电层543相同的导电膜进行加工而得到的导电层通过连接体548电连接于导电层537的一部分。因此，可以将从fpc544输入的信号或电位通过连接体548供应到导电层537。
在导电层537与导电层543之间设置有结构体536。结构体536具有保持液晶元件524的单元间隙的功能。
作为导电层543，优选使用金属氧化物、金属氮化物或被低电阻化的氧化物半导体等氧化物。在使用氧化物半导体的情况下，作为导电层543，可以使用氢、硼、磷、氮和其他杂质的浓度及氧缺陷量中的至少一个比用于晶体管的半导体层高的材料。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式10
在本实施方式中，说明本发明的一个方式的发光元件。在本实施方式中说明的发光元件具有与在实施方式2中说明的发光元件不同的结构。因此，使用图18a和图18b说明发光元件的元件结构及其制造方法。注意，关于与在实施方式2中说明的发光元件相同的部分，参照实施方式2中的说明而省略其说明。
在本实施方式中说明的发光元件具有在形成于衬底3200上的一对电极(阴极3201和阳极3203)之间夹住包括发光层3213的el层3202的结构。el层3202可以与实施方式2的el层相同地层叠发光层、空穴注入层、空穴传输层、电子注入层、电子传输层等来形成。
在本实施方式中，如图18a所示，对具有如下结构的发光元件进行说明：包括在形成于衬底3200上的阴极3201上依次层叠电子注入层3214、发光层3213、空穴传输层3215及空穴注入层3216而成的el层3202，在空穴注入层3216上形成有阳极3203的结构。注意，在此，没有设置电子传输层，但是也可以通过使电子注入层3214包含电子传输性高的材料，将其兼作电子传输层。
在上述发光元件中，因供应到阴极3201和阳极3203之间的电位差而电流流过，并且因在el层3202中空穴和电子复合而发光。然后，该光穿过阴极3201和阳极3203中的任一个或两个提取到外部。因此，阴极3201和阳极3203中的任一个或两个为具有透光性的电极，可以从具有透光性的电极一侧提取光。
如图18a所示，在本实施方式所示的发光元件中，阴极3201的端部由绝缘物3217覆盖。如图18b所示，以填埋彼此相邻的阴极3201(例如，3201a和3201b)之间的空间的方式形成绝缘物3217。
作为绝缘物3217，可以使用绝缘性有机化合物或无机化合物。作为有机化合物，可以使用感光树脂(抗蚀剂材料等)，例如可以使用丙烯酸类树脂、聚酰亚胺类树脂、氟类树脂等。作为无机化合物，例如可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮化硅等。注意，绝缘物3217的表面优选有拒水性，作为其处理方法，除了等离子体处理以外，还可以举出化学处理(使用碱性溶液、有机溶剂)等。
在本实施方式中，形成在阴极3201上的电子注入层3214使用高分子化合物形成。优选使用不易溶解于非水溶剂且电子传输性高的高分子化合物。具体而言，适当地组合在实施方式2中作为可用于电子注入层115及电子传输层114的材料举出的材料(除了高分子化合物以外，还包含碱金属、碱土金属或它们的化合物)而使用，将其溶解于极性溶剂，利用涂敷法来形成上述层。
作为在此使用的极性溶剂，可以举出甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、甘油等。
在电子注入层3214上形成发光层3213。利用湿式法(喷墨法或印刷法)形成(或涂敷)适当地组合在实施方式2中作为可用于发光层3213的材料(发光物质)举出的材料且将其溶解(或分散)于非极性溶剂中而成的墨水，由此形成发光层3213。发光颜色不同的发光元件共同使用电子注入层3214，作为发光层3213选择对应发光颜色的材料。作为非极性溶剂，可以使用甲苯或二甲苯等芳族溶剂或者吡啶等杂芳族溶剂。此外，也可以使用己烷、2-甲基己烷、环己烷、氯仿等溶剂。
如图18b所示，从用来涂敷溶液的装置(以下，称为溶液涂敷装置)的头部3300涂敷用来形成发光层3213的墨水。头部3300包括具有将墨水喷射的功能的多个喷射部3301a至喷射部3301c，喷射部3301a至喷射部3301c分别设置有压电元件(piezoelectricelement)3302a至压电元件3302c。喷射部3301a至喷射部3301c分别填充有包含呈现颜色互不相同的发光物质的墨水3303a至墨水3303c。
墨水3303a至墨水3303c分别从喷射部3301a至喷射部3301c喷射出，由此形成发光颜色互不相同的发光层(3213a、3213b、3213c)。
在发光层3213上形成有空穴传输层3215。作为空穴传输层3215，可以适当地组合在实施方式2中作为可用于空穴传输层3215的材料举出的材料而使用。作为空穴传输层3215的形成方法可以使用真空蒸镀法或涂敷法。在采用涂敷法的情况下，将溶解于溶剂中而成的材料涂敷在发光层3213及绝缘物3217上。作为涂敷法，可以使用喷墨法、旋涂法、印刷法等。
在空穴传输层3215上形成有空穴注入层3216，在空穴注入层3216上形成有阳极3203。可以适当地组合实施方式2所示的材料而使用，利用真空蒸镀法形成它们。
通过上述步骤，可以形成发光元件。注意，当在发光层中使用本发明的一个方式的有机金属配合物时，可以得到基于有机金属配合物的磷光发光，因此可以实现具有比只使用荧光化合物的发光元件高的效率的发光元件。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施例1
《合成实例1》
在本实施例中说明在实施方式1中以结构式(100)表示的本发明的一个方式的有机金属配合物的三{5-(9h-咔唑-9-基)-2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}铱(iii)(简称:[ir(iprczpim)3])的合成方法。另外，下面示出[ir(iprczpim)3]的结构。
[化学式47]
<步骤1:4-溴-n-(2,6-二异丙基苯基)-苯甲酰胺的合成>
将20.9g(118mmol)的2,6-二异丙基胺及100ml的n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)倒入300ml三口烧瓶中。将使25.8g(118mmol)的4-溴苯甲酰氯化物溶解于20ml的nmp中的溶液另外倒入滴液漏斗中，且将其安装到300ml三口烧瓶中。一边用冰冷却该三口烧瓶并进行搅拌，一边从滴液漏斗缓慢地滴加溶解有4-溴苯甲酰氯化物的溶液，然后搅拌4.5小时。在指定时间的反应之后，对1l的水添加反应溶液来使白色固体析出并使用布氏漏斗过滤，从而得到白色固体。对该白色固体添加200ml的1m盐酸，进行3次的超声波清洗。然后，使用布氏漏斗过滤并用水进行清洗，从而以93.6％的收率得到39.7g(110mmol)的白色固体。通过核磁共振法(nmr)确认到所得到的白色固体是4-溴-n-(2,6-二异丙基苯基)-苯甲酰胺。下述式(a-1)表示步骤1的合成方案。
[化学式48]
<步骤2:2-(4-溴苯基)-1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑的合成>
将39.7g(110mmol)的4-溴-n-(2,6-二异丙基苯基)-苯甲酰胺倒入2l三口烧瓶中，进行氮置换，然后添加700ml二甲苯进行脱气。之后，在氮气氛下搅拌地添加45.9g(220mmol)的五氯化磷，而以150℃进行9小时的加热。在指定时间的反应之后，通过蒸馏去除溶剂的二甲苯。对这残渣添加500ml的超脱水thf(superdehydratedthf)，并对连接于2l三口烧瓶的200ml滴液漏斗添加200ml的超脱水thf和23.1g(23.7ml、220mmol)的2,2-二甲氧基乙胺。在冰浴中对2l三口烧瓶在1小时滴加溶解有2,2-二甲氧基乙胺的thf溶液。然后，在室温下搅拌70小时。在指定时间的反应之后，过滤反应溶液，而得到橙色溶液。蒸馏而去除溶剂，并将残渣和600ml的thf添加到2l三口烧瓶中。再者，添加45ml的12m盐酸，以90℃搅拌12.5小时。在指定时间的反应之后，通过蒸馏去除thf溶剂，然后对使用饱和碳酸氢钠水溶液中和而得到的溶液添加甲苯，并使用饱和碳酸氢钠水溶液、水、饱和食盐水进行清洗，从而得到有机层。对该有机层添加无水硫酸镁而进行干燥，并蒸馏而去除溶剂，从而得到茶色固体。通过硅胶柱层析法对该茶色固体进行纯化。作为展开溶剂使用甲苯。蒸馏而去除所得到的馏分的溶剂来得到褐色油状物。通过核磁共振法(nmr)确认到所得到的褐色油状物是2-(4-溴苯基)-1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑。收量为26.3g(68.7mmol)，收率为62.6％。下述式(a-2)表示步骤2的合成方案。
[化学式49]
<步骤3:2-[4-(9h-咔唑-9-基)苯基]-1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑(简称:hiprczpim)的合成>
将2.5g(6.6mmol)的2-(4-溴苯基)-1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑、3.3g(20mmol)的咔唑、465mg(132μmol)的二-叔丁基(1-甲基-2,2-二苯基环丙基)膦(简称:cbridp(注册商标)，由东京化成工业株式会社制造)、961mg(10mmol)的叔丁醇钠及30ml的脱水二甲苯倒入100ml三口烧瓶中并进行脱气，然后添加12mg(33μmol)的氯化烯丙基钯(ii)二聚物，以120℃进行5小时的加热。在指定时间的反应之后，蒸馏而去除使用布氏漏斗过滤来得到的滤液的溶剂，从而得到呈褐色的固体。通过硅胶柱层析法对该固体进行纯化。作为展开溶剂，使用甲苯及乙酸乙酯。在蒸馏而去除所得到的馏分的溶剂之后，通过再结晶得到白色固体。通过核磁共振法(nmr)确认到所得到的白色固体是hiprczpim(简称)。收量为2.5g(5.3mmol)，收率为80.3％。下述式(a-3)表示步骤3的合成方案。
[化学式50]
<步骤4:三{5-(9h-咔唑-9-基)-2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}铱(iii)(简称:[ir(iprczpim)3])的合成>
将在步骤3中合成的1.4g(3.0mmol)的hiprczpim及490mg(1.0mmol)的三(乙酰丙酮根)铱(iii)倒入反应容器中，在氩气流下以270℃搅拌34小时。在指定时间的反应之后，对所得到的反应混合物添加乙酸乙酯而进行过滤，来得到滤液。从该滤液蒸馏而去除乙酸乙酯来得到固体。通过硅胶柱层析法对该固体进行纯化。作为展开溶剂，使用甲苯和己烷的混合溶剂。在从所得到的馏分蒸馏而去除溶剂并使用甲苯和己烷的混合溶剂进行再结晶之后，通过梯度升华方法对所得到的固体进行升华纯化，从而得到黄色固体。收量为0.52g(0.33mmol)，收率为33％。下述式(a-4)表示步骤4的合成方案。
[化学式51]
通过核磁共振法(nmr)测定通过上述步骤4而得到的黄色固体的质子(1h)。下面示出所得到的值。此外，图19示出1h-nmr谱。由此可知，在本合成实例中得到以上述结构式(100)表示的有机金属配合物的[ir(iprczpim)3]。
1h-nmr.δ(dmso-d6):0.47(d,9h),0.82(d,9h),0.99(d,9h),1.24(d,9h),2.28(m,3h),2.61(m,3h),6.19(d,3h),6.46(dd,3h),6.71-6.93(br,15h),6.97(t,6h),7.22(d,3h),7.32(d,3h),7.47(d,3h),7.55(t,6h),8.02(d,6h).
接着，测定[ir(iprczpim)3]的二氯甲烷溶液的紫外·可见吸收光谱(吸收光谱)及发射光谱。当测定吸收光谱时，使用紫外·可见分光光度计(由日本分光株式会社制造的v550型)，将二氯甲烷溶液(0.0100mmol/l)放在石英皿中，并在室温下进行测定。此外，在发射光谱的测定中，利用绝对pl量子产率测定装置(由日本滨松光子学株式会社制造的c11347-01)，在手套箱(由日本bright株式会社制造的labstarm13(1250/780))中，在氮气氛下将二氯甲烷脱氧溶液(0.0100mmol/l)放在石英皿中，进行密封，并在室温下进行测定。图20示出所得到的吸收光谱及发射光谱的测定结果。横轴表示波长，纵轴表示吸收强度及发光强度。图20所示的吸收强度表示从将二氯甲烷溶液(0.0100mmol/l)放在石英皿中而测定的吸光度减去只将二氯甲烷放在石英皿中而测定的吸光度来得到的结果。
如图20所示那样，有机金属配合物的[ir(iprczpim)3]在475nm、511nm及550nm处具有发光峰值，并且在二氯甲烷溶液中观察到蓝绿色的发光。
接着，利用液相色谱-质谱联用分析(liquidchromatographymassspectrometry(简称:lc/ms分析))对通过本实施例而得到的[ir(iprczpim)3]进行质谱(ms)分析。
在lc/ms分析中，利用由沃特世(waters)公司制造的acquityuplc(注册商标)进行lc(液相色谱)分离，并利用由沃特世公司制造的xevog2tofms进行ms分析(质谱分析)。在lc分离中使用的柱为acquityuplcbehc8(2.1×100mm，1.7μm)，柱温为40℃。在流动相中，作为流动相a使用乙腈，作为流动相b使用0.1％甲酸水溶液。另外，以任意浓度将[ir(iprczpim)3]溶解于氯仿中，并且利用乙腈稀释来制备样品。此时，将注入量设定为5.0μl。
在lc分离中，使检测开始后1分钟的流动相a和流动相b的比率为流动相a:流动相b＝90:10，使检测开始后10分钟的流动相a和流动相b的比率为流动相a:流动相b＝95:50。
在ms分析中，通过电喷射离子化法(electrosprayionization(简称：esi))进行离子化。此时，将毛细管电压设定为3.0kv，将样品锥孔电压设定为30v，并且以正离子模式进行检测。在碰撞室内将以上述条件离子化了的m/z＝1597.69的成分碰撞到氩气体来使其解离为子离子。将与氩碰撞时的能量(碰撞能量)设定为70ev。另外，所测定的质量范围是m/z(质量电荷之比)＝100至2000。图21示出利用飞行时间(tof)型ms检测解离的子离子的结果。
由图21的结果可知，[ir(iprczpim)3]主要在m/z＝1129附近检测出子离子。因为图21所示的结果示出来源于[ir(iprczpim)3]的特征性结果，所以可以说这是用于识别包含在混合物中的[ir(iprczpim)3]的重要的数据。
另外，该m/z＝1129附近的子离子被推测为[ir(iprczpim)3]中的配体hiprczpim(简称)脱离的状态下的阳离子，这是[ir(iprczpim)3]的特征之一。
实施例2
在本实施例中制造使用本发明的一个方式的有机金属配合物的[ir(iprczpim)3](结构式(100))的发光元件1。此外，作为比较，制造使用三{2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}铱(iii)(简称:[ir(iprpim)3])的比较发光元件2。参照图22说明这些发光元件的制造。此外，下面示出在本实施例中使用的材料的化学式。
[化学式52]
《发光元件的制造》
首先，通过溅射法在由玻璃制造的衬底900上形成包含氧化硅的铟锡氧化物(ito)来形成用作阳极的第一电极901。其厚度为70nm，电极面积为2mm×2mm。
接着，作为用来在衬底900上形成发光元件的预处理，在用水对该衬底表面进行清洗并以200℃进行1小时的焙烧之后，进行370秒钟的uv臭氧处理。
然后，将衬底放入到其内部被减压到1×10-4pa左右的真空蒸镀装置中，并在真空蒸镀装置内的加热室中，以170℃进行30分钟的真空焙烧，然后对衬底900进行30分钟左右的冷却。
接着，以使形成有第一电极901的面朝下的方式将衬底900固定到设置于真空蒸镀装置内的支架。在本实施例中说明通过真空蒸镀法依次形成构成el层902的空穴注入层911、空穴传输层912、发光层913、电子传输层914及电子注入层915的情况。
在将真空蒸镀装置的内部减压到1×10-4pa之后，通过将1，3，5-三(二苯并噻吩-4-基)苯(简称：dbt3p-ii)及氧化钼以dbt3p-ii:氧化钼＝2:1的质量比共蒸镀，从而在第一电极901上形成空穴注入层911。将其厚度设定为20nm。注意，共蒸镀是指使多个不同的物质分别从不同的蒸发源同时蒸发的蒸镀法。
接着，以20nm的厚度方式蒸镀9-苯基-9h-3-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)咔唑(简称:pccp)来形成空穴传输层912。
接着，在空穴传输层912上形成发光层913。
在发光元件1中，将9-苯基-9h-3-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)咔唑(简称:pccp)、3,5-双[3-(9h-咔唑-9-基)苯基]吡啶(简称:35dczppy)及[ir(iprczpim)3]以pccp:35dczppy:[ir(iprczpim)3]＝0.8:0.2:0.03的质量比及30nm的厚度共蒸镀，然后以1:0.03的质量比及10nm的厚度共蒸镀35dczppy及[ir(iprczpim)3]，从而以40nm的厚度形成具有叠层结构的发光层913。
在比较发光元件2中，将pccp、35dczppy及[ir(iprpim)3]以0.8∶0.2∶0.03的质量比及30nm的厚度共蒸镀，然后将35dczppy及[ir(iprpim)3]以1∶0.03的质量比及10nm的厚度共蒸镀，从而以40nm的厚度形成具有叠层结构的发光层913。
接着，在发光层913上以10nm的厚度蒸镀35dczppy，然后以15nm的厚度蒸镀bphen，由此形成电子传输层914。
再者，在电子传输层914上以1nm的厚度蒸镀氟化锂来形成电子注入层915。
最后，在电子注入层915上以厚度为200nm的方式蒸镀铝来形成被用作阴极的第二电极903，以得到发光元件1及对比发光元件2。注意，在上述蒸镀过程期间都利用电阻加热法进行蒸镀。
表1示出通过上述步骤得到的发光元件1及对比发光元件2的元件结构。
[表1]
pccp：35dczppy：[ir(iprczpim)3\35dczppy：[ir(iprczpim3](0.8∶0.2∶0.0330nm\1∶0.0.310nm)
**pccp：35dczppy：[ir(iprpim)3]\35dczppy：[ir(iprpim)3](0.8∶0.2∶0.0330nm\1∶0.0310nm)
此外，在氮气氛的手套箱内对所制造的各发光元件进行密封，以不使其暴露于大气(将密封材料涂敷于元件周围，并且在密封时进行uv处理并以80℃进行1小时的加热处理)。
《发光元件的工作特性》
对所制造的发光元件1及比较发光元件2的工作特性进行测定。另外，在室温(保持为25℃的气氛)下进行测定。
图23示出发光元件1及比较发光元件2的电流密度-亮度特性，图24示出其电压-亮度特性，图25示出其亮度-电流效率特性，而图26示出其电压-电流特性。
此外，下述表2示出在1000cd/m2附近的发光元件1及比较发光元件2的主要初始特性值。
[表2]
图27示出以25ma/cm2的电流密度使电流流过发光元件1中时的发射光谱。在图27中，在发光元件1的发射光谱中在478nm附近及513nm附近具有峰值，由此可知来源于用于发光元件1的el层的有机金属配合物的[ir(iprczpim)3]的蓝色发光。
接着，对各发光元件进行可靠性测试。图28示出可靠性测试结果。在图28中，纵轴表示在初始亮度为100％时的归一化亮度(％)，横轴表示元件的驱动时间(h)。另外，在可靠性测试中，在将初始亮度设定为5000cd/m2且电流密度为恒定的条件下驱动发光元件。
由图28所示的结果可知使用本发明的一个方式的有机金属配合物的发光元件1的可靠性比比较发光元件2高。可以认为这是因为可以降低有机金属配合物的homo能级和lumo能级来减少驱动电压。由此可知，通过使用本发明的一个方式的有机金属配合物，可以实现发光元件的长寿命化。
实施例3
在本实施例中示出作为本发明的一个方式的有机金属配合物的以通式(g4)所表示的结构为模型的化合物-a的具体计算结果以及作为其比较例子的有机金属配合物的以与铱键合的亚苯基不具有n-咔唑基的有机金属配合物为模型的化合物-b的具体计算结果。另外，下面示出化合物-a及化合物-b的结构。
[化学式53]
在分子轨道计算中使用gaussian09程序。作为基函数使用6-311g，并且使用b3lyp\6-311g对各分子的单重基态(s0)进行结构最优化。
下面的表3示出通过上述计算计算出的homo能级及lumo能级的分布、homo能级、lumo能级及homo‐lumo能级之间的能隙(eg)。注意，示出化合物-b的lumo能级及lumo能级的分布采用比被认为与发光有关系的lumo能级高三个能级(lumo能级+3)的分子轨道，并且作为能隙采用[homo能级-(lumo能级+3)]之间的能隙。
[表3]
如表3所示，得到了以本发明的一个方式的有机金属配合物为模型的化合物-a的homo能级和lumo能级都比其比较例子的化合物-b低的结果。此外，还得到了在化合物-a和化合物-b的比较中能隙不变的结果。再者，由化合物-a和化合物-b的比较可知n-咔唑基的有无不影响到有机金属配合物的homo及lumo的分布位置，且在n-咔唑基中homo及lumo不容易分布。
实施例4
《合成实例2》
在本实施例中说明在实施方式1中以结构式(600)表示的本发明的一个方式的有机金属配合物的(oc-6-21)-双{5-(9h-咔唑-9-基)-2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}{2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}铱(iii)(简称:[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)])的合成方法。另外，下面示出[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]的结构。
[化学式54]
<步骤1:二-μ-氯-四{5-(9h-咔唑-9-基)-2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}二铱(iii)(简称:[ir(iprczpim)2cl]2)的合成>
将2.8g(6.0mmol)的hiprczpim(简称)、940mg(3.0mmol)的氯化铱(iii)水合物、50ml的2-乙氧基乙醇及15ml的水倒入200ml三口烧瓶中，在氮气流下以100℃进行6小时的加热搅拌。在指定的反应时间之后，过滤析出到反应溶液中的固体，使用甲醇进行清洗，从而得到黄土色固体。收量为2.8g(1.2mmol)，收率为81％。下述式(b-1)表示步骤1的合成方案。
[化学式55]
<步骤2:双{5-(9h-咔唑-9-基)-2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}(2,4-戊二酮根-κ2o,o’)铱(iii)(简称:[ir(iprczpim)2(acac)])的合成>
将2.7g(1.2mmol)的通过步骤1而得到的[ir(iprczpim)2cl]2、1.5g(1.5mmol)的乙酰丙酮、4.0g(29mmol)的k2co3及50ml的2-乙氧基乙醇倒入到200ml三口烧瓶中，在氮气流下以80℃进行6小时的加热搅拌。在指定的反应时间之后，过滤析出到反应溶液中的固体，使用甲醇及水进行清洗，从而得到黄色固体。通过核磁共振法(nmr)确认到所得到的黄色固体是[ir(iprczpim)2(acac)]。收量为2.8g(2.3mmol)，收率为98％。下述式(b-2)表示步骤2的合成方案。
[化学式56]
<步骤3:(oc-6-21)-双{5-(9h-咔唑-9-基)-2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}{2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}铱(iii)(简称:[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)])的合成>
将2.8g(2.3mmol)的通过步骤2而得到的[ir(iprczpim)2(acac)](简称)、1g(3.3mmol)的1-(2,6-二异丙基苯基)-2-苯基-1h-咪唑(简称:hiprpim)及20ml的甘油倒入100ml三口烧瓶中，以150℃进行12小时的加热搅拌。在指定时间的反应之后，过滤反应溶液中的析出物，使用甲醇进行清洗，从而得到黄色固体。使用四氢呋喃(thf)使该黄色固体再结晶来得到黄色固体。收量为2.1g(1.5mmol)，收率为64％。通过梯度升华方法对1.0g的该黄色固体进行升华纯化，而得到790mg(0.52mmol)的黄色固体。下述式(b-3)表示步骤3的合成方案。
[化学式57]
通过核磁共振法(nmr)测定通过上述步骤3而得到的黄色固体的质子(1h)。下面示出所得到的值。此外，图29示出1h-nmr谱。由此可知，在本合成实例中得到以上述结构式(600)表示的有机金属配合物的[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]。
1h-nmr.δ(cd2cl2):0.26(dd,6h),0.32(d,6h),1.00(m,18h),1.13(d,3h),1.26(d,3h),2.10(m,2h),2.23(m,1h),2.38(m,2h),2.86(m,1h),6.25(dd,2h),6.32(d,1h),6.48(d,1h),6.56(m,2h),6.63(dd,1h),6.69(dd,1h),6.70(d,1h),6.76(d,1h),6.84(m,2h),6.88(d,1h),7.07(d,1h),7.16(m,8h),7.28(m,8h),7.41(m,6h),7.56(t,1),8.06(dd,4h).
接着，测定[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]的二氯甲烷溶液的紫外·可见吸收光谱(吸收光谱)及发射光谱。当测定吸收光谱时，使用紫外·可见分光光度计(由日本分光株式会社制造的v550型)，将二氯甲烷溶液(0.0100mmol/l)放在石英皿中，并在室温下进行测定。此外，在发射光谱的测定中，利用绝对pl量子产率测定装置(由日本滨松光子学株式会社制造的c11347-01)，在手套箱(由日本bright株式会社制造的labstarm13(1250/780))中，在氮气氛下将二氯甲烷脱氧溶液(0.0100mmol/l)放在石英皿中，进行密封，并在室温下进行测定。图30示出所得到的吸收光谱及发射光谱的测定结果。横轴表示波长，纵轴表示吸收强度及发光强度。图30所示的吸收强度使用从将二氯甲烷溶液(0.0100mmol/l)放在石英皿中而测定的吸光度减去只将二氯甲烷放在石英皿中而测定的吸光度来得到的结果来表示。
如图30所示那样，有机金属配合物的[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]在481nm及515nm处具有发光峰值，并且在二氯甲烷溶液中观察到蓝绿色的发光。
接着，利用液相色谱-质谱联用分析(liquidchromatographymassspectrometry(简称:lc/ms分析))对通过本实施例而得到的[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]进行分析。
在lc-ms分析中，利用赛默飞世尔科技公司制造的ultimate3000进行lc(液相色谱)分离，并利用赛默飞世尔科技公司制造的qexactive进行ms分析(质谱分析)。
在lc分离中，使用任意的柱，柱温为40℃，并且其输液条件为如下：适当地选择溶剂，将任意浓度的[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]溶解于有机溶剂中进行样品的调制，且注入量为5.0μl。
采用靶向ms2(targeted-ms2)法对来源于[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]的离子的m/z＝1432.64的成分进行ms2测定。在靶向ms2的设定中将靶离子的质量范围设定为m/z＝1432.64±2.0(分离窗(isolationwindow)＝4)，且以正模式进行检测。将碰撞池内使靶离子加速的能量nce(标准化碰撞能量(normalizedcollisionenergy))设定为30而进行测定。图31示出所得到的ms光谱。
由图31的结果可知，[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]主要在m/z＝1129、964附近检测出子离子。因为图31所示的结果示出来源于[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]的特征性结果，所以可以说这是用于识别包含在混合物中的[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]的重要的数据。
该m/z＝1129附近的子离子被推测为[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]中的配体hiprpim(简称)脱离的状态下的阳离子，这是[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]的特征之一。
另外，该m/z＝964附近的子离子被推测为[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]中的配体hiprczpim脱离的状态下的阳离子，这是[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]的特征之一。
实施例5
《合成实例3》
在本实施例中说明在实施方式1中以结构式(600)表示的本发明的一个方式的有机金属配合物的(oc-6-22)-双{5-(9h-咔唑-9-基)-2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}{2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}铱(iii)(简称:[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)])的合成方法。另外，下面示出[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]的结构。
[化学式58]
<(oc-6-22)-双{5-(9h-咔唑-9-基)-2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}{2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}铱(iii)(简称:[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)])的合成>
首先，将1.8g(0.8mmol)的[ir(iprczpim)2cl]2及150ml的二氯甲烷倒入200ml三口烧瓶中。此外，在暗处将62ml的甲醇中溶解有0.6g(2.3mmol)的三氟甲磺酸银的溶液倒入安装于该200ml三口烧瓶的滴液漏斗中。将这三氟甲磺酸银甲醇溶液滴加到反应溶液中，在室温下进行26小时的搅拌。在指定时间的反应之后，将反应溶液通过硅藻土，并蒸馏而去除所得到的滤液的溶剂，从而得到黄土色固体。接着，将所得到的全部黄土色固体、0.94g(3.1mmol)的1-(2,6-二异丙基苯基)-2-苯基-1h-咪唑(简称:hiprpim)、15ml的甲醇及15ml的乙醇倒入200ml三口烧瓶中，并进行36小时的加热回流。在指定时间的反应之后，蒸馏而去除反应溶液的溶剂，从而得到黄色固体。使将该黄色固体溶解于四氢呋喃(thf)中的溶液通过以硅藻土/中性二氧化硅/硅藻土的顺序层叠的助滤剂，从而得到黄色溶液。蒸馏而去除该黄色溶液的溶剂来得到黄色固体。通过硅胶柱层析法对该黄色固体进行纯化。作为展开溶剂使用甲苯。蒸馏而去除所得到的馏分的溶剂来得到黄色油状物。使用乙酸乙酯及己烷使该黄色油状物再结晶来得到黄色固体。通过梯度升华方法对该黄色固体进行升华纯化，从而以11％的收率得到240mg(0.17mmol)的黄色固体。下述式(c-1)表示合成方案。
[化学式59]
通过核磁共振法(nmr)测定通过上述步骤而得到的黄色固体的质子(1h)。下面示出所得到的值。此外，图32示出1h-nmr谱。由此可知，在本合成实例中得到以上述结构式(600)表示的有机金属配合物的[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]。
1h-nmr.δ(cd2cl2):0.57(d,3h),0.70(d,3h),0.92(m,18h),1.14(d,3h),1.19(dd,6h),1.24(d,3h),2.27(m,1h),2.34(m,1h),2.54(m,1h),2.62(m,2h),2.81(m,1h),6.07(d,1h),6.27(t,2h),6.39(d,1h),6.44(dd,1h),6.52(t,1h),6.67(dd,1h),6.82(d,1h),6.90(m,7h),6.99(m,8h),7.12(d,1h),7.22(d,1h),7.34(m,9h),7.49(m,3h),7.90(d,2h),7.95(m,2h).
接着，测定[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]的二氯甲烷溶液的紫外·可见吸收光谱(吸收光谱)及发射光谱。当测定吸收光谱时，使用紫外·可见分光光度计(由日本分光株式会社制造的v550型)，将二氯甲烷溶液(0.0100mmol/l)放在石英皿中，并在室温下进行测定。此外，在发射光谱的测定中，利用绝对pl量子产率测定装置(由日本滨松光子学株式会社制造的c11347-01)，在手套箱(由日本bright株式会社制造的labstarm13(1250/780))中，在氮气氛下将二氯甲烷脱氧溶液(0.0100mmol/l)放在石英皿中，进行密封，并在室温下进行测定。图33示出所得到的吸收光谱及发射光谱的测定结果。横轴表示波长，纵轴表示吸收强度及发光强度。图33所示的吸收强度使用从将二氯甲烷溶液(0.0100mmol/l)放在石英皿中而测定的吸光度减去只将二氯甲烷放在石英皿中而测定的吸光度来得到的结果来表示。
如图33所示那样，有机金属配合物的[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]在479nm及514nm处具有发光峰值，并且在二氯甲烷溶液中观察到蓝绿色的发光。
接着，利用液相色谱-质谱联用分析(liquidchromatographymassspectrometry(简称:lc/ms分析))对通过本实施例而得到的[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]进行分析。
在lc-ms分析中，利用赛默飞世尔科技公司制造的ultimate3000进行lc(液相色谱)分离，并利用赛默飞世尔科技公司制造的qexactive进行ms分析(质谱分析)。
在lc分离中，使用任意的柱，柱温为40℃，并且其输液条件为如下：适当地选择溶剂，将任意浓度的[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]溶解于有机溶剂中进行样品的调制，且注入量为5.0μl。
采用靶向ms2(targeted-ms2)法对来源于[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]的离子的m/z＝1432.64的成分进行ms2测定。在靶向ms2的设定中将靶离子的质量范围设定为m/z＝1432.64±2.0(分离窗(isolationwindow)＝4)，且以正模式进行检测。将碰撞池内使靶离子加速的能量nce(标准化碰撞能量(normalizedcollisionenergy))设定为40而进行测定。图34示出所得到的ms光谱。
由图34的结果可知，[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]主要在m/z＝1129、964附近检测出子离子。因为图34所示的结果示出来源于[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]的特征性结果，所以可以说这是用于识别包含在混合物中的[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]的重要的数据。
该m/z＝1129附近的子离子被推测为[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]中的配体hiprpim(简称)脱离的状态下的阳离子，这是[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]的特征之一。
另外，该m/z＝964附近的子离子被推测为[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]中的配体hiprczpim(简称)脱离的状态下的阳离子，这是[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]的特征之一。
实施例6
在本实施例中，作为本发明的一个方式的发光元件，制造将实施例4所说明的[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)](结构式(600))用于发光层的发光元件3及将实施例5所说明的[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)](结构式(600))用于发光层的发光元件4，并示出这些元件的特性。表4示出本实施例所说明的发光元件3及发光元件4的具体结构。此外，下面示出在本实施例中使用的材料的化学式。
[表4]
*pccp:35dczppy:[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]\pccp:35dczppy:[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)](1:0.3:0.0330nm\0:1:0.0310nm)
**pccp:35dczppy:[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]\pccp:35dczppy:[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)](1:0.3:0.0330nm\0:1:0.0310nm)
[化学式60]
《发光元件的工作特性》
对所制造的各发光元件的工作特性进行测定。另外，在室温(保持为25℃的气氛)下进行测定。此外，图35至图38表示其结果。
此外，下述表5示出在1000cd/m2附近的各发光元件的主要初始特性值。
[表5]
图39示出以25ma/cm2的电流密度使电流流过发光元件3及发光元件4中时的发射光谱。在图39中，在发光元件3的发射光谱中在516nm附近及481nm附近具有峰值，由此可知来源于用于发光元件3的el层的有机金属配合物的[mer-ir(iprczpim)2(iprpim)]的蓝色发光。此外，在发光元件4的发射光谱中在516nm附近及481nm附近具有峰值，由此可知来源于用于发光元件4的el层的有机金属配合物的[fac-ir(iprczpim)2(iprpim)]的蓝色发光。
接着，对各发光元件进行可靠性测试。图40示出可靠性测试结果。在图40中，纵轴表示在初始亮度为100％时的归一化亮度(％)，横轴表示元件的驱动时间(h)。另外，在可靠性测试中，以0.125ma的恒流电流驱动发光元件。
由图40所示的结果可知使用本发明的一个方式的有机金属配合物的发光元件3及发光元件4的可靠性都高。这可以认为起因于通过降低有机金属配合物的homo能级和lumo能级，可以减少驱动电压。由此可知，通过使用本发明的一个方式的有机金属配合物，可以实现发光元件的长寿命化。
实施例7
《合成实例4》
在本实施例中说明在实施方式1中以结构式(509)表示的本发明的一个方式的有机金属配合物的{5-(9h-咔唑-9-基)-2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}双{2-[5-(2-甲基苯基)-4-(2,6-二异丙基苯基)-4h-1,2,4-三唑-3-基-κn2]苯基-κc}铱(iii)(简称:[ir(mpptz-diprp)2(iprczpim)])的合成方法。下面示出[ir(mpptz-diprp)2(iprczpim)]的结构。
[化学式61]
<步骤1:二-μ-氯-四{2-[5-(2-甲基苯基)-4-(2,6-二异丙基苯基)-4h-1,2,4-三唑-3-基-κn2]苯基-κc}二铱(iii)(简称:[ir(mpptz-diprp)2cl]2)的合成>
将5g(12.6mmol)的3-苯基-4-(2,6-二异丙基苯基)-5-(2-甲基苯基)-1,2,4-4h-三唑(简称:hmpptz-diprp)、2g(6.3mmol)的氯化铱(iii)水合物、100ml的2-乙氧基乙醇及30ml的水倒入300ml三口烧瓶中，在氮气流下以100℃进行4.5小时的搅拌。在指定时间的反应之后，蒸馏而去除反应溶液的溶剂，从而得到褐色油状物。使用乙酸乙酯和己烷使该褐色油状物再结晶来得到黄色固体。收量为4.2g(2.1mmol)，收率为65％。下述式(d-1)表示步骤1的合成方案。
[化学式62]
<步骤2:{5-(9h-咔唑-9-基)-2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}双{2-[5-(2-甲基苯基)-4-(2,6-二异丙基苯基)-4h-1,2,4-三唑-3-基-κn2]苯基-κc}铱(iii)(简称:[ir(mpptz-diprp)2(iprczpim)])的合成>
将1.7g(0.84mmol)的[ir(mpptz-diprp)2cl]2及150ml的二氯甲烷倒入到500ml三口烧瓶中。此外，在暗处将60ml的甲醇中溶解有640mg(2.5mmol)的三氟甲磺酸银的溶液倒入安装于该500ml三口烧瓶的滴液漏斗中。将这三氟甲磺酸银甲醇溶液滴加到反应溶液中，在氮气氛下以室温进行18小时的搅拌。在指定时间的反应之后，将反应溶液通过硅藻土，并蒸馏而去除所得到的黄色溶液的溶剂，从而得到黄色固体。
接着，将所得到的全部黄色固体、1.6g(3.3mmol)的2-[4-(9h-咔唑-9-基)苯基]-1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑(简称:hiprczpim)、30ml的甲醇及30ml的乙醇倒入1l烧瓶中，并在氮气氛下以90℃进行29小时的加热回流。在指定时间的反应之后，利用硅藻土过滤反应溶液来去除析出物，并蒸馏而去除所得到的滤液的溶剂，从而得到黄色油状物。使用甲苯使该黄色油状物再结晶来得到黄色固体。收量为1.7g(1.2mmol)，收率为48％。下述式(d-2)表示合成方案。
[化学式63]
下面示出上面所得到的黄色固体的质谱分析结果。
esi-ms(m/z):理论值c87h86irn9:1449.7,实测值:1450.7[m+h+]
由此可知，在本合成实例中得到以上述结构式(509)表示的有机金属配合物的[ir(mpptz-diprp)2(iprczpim)]。
再者，通过核磁共振法(nmr)测定上面所得到的黄色固体的质子(1h)。图41示出所得到的1h-nmr谱。
实施例8
《合成实例5》
在本实施例中说明在实施方式1中以结构式(609)表示的本发明的一个方式的有机金属配合物的双{5-(9h-咔唑-9-基)-2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}{2-[5-(2-甲基苯基)-4-(2,6-二异丙基苯基)-4h-1,2,4-三唑-3-基-κn2]苯基-κc}铱(iii)(简称:[ir(iprczpim)2(mpptz-diprp)])的合成方法。下面示出[ir(iprczpim)2(mpptz-diprp)]的结构。
[化学式64]
<双{5-(9h-咔唑-9-基)-2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}{2-[5-(2-甲基苯基)-4-(2,6-二异丙基苯基)-4h-1,2,4-三唑-3-基-κn2]苯基-κc}铱(iii)(简称:[ir(iprczpim)2(mpptz-diprp)])的合成>
将3.4g(1.5mmol)的[ir(iprczpim)2cl]2及300ml的二氯甲烷倒入到1l三口烧瓶中。此外，在暗处将125ml的甲醇中溶解有1.1g(4.4mmol)的三氟甲磺酸银的溶液倒入安装于该1l三口烧瓶的滴液漏斗中。将这三氟甲磺酸银甲醇溶液滴加到反应溶液中，在氮气氛下以室温进行46小时的搅拌。在指定时间的反应之后，将反应溶液通过硅藻土，并蒸馏而去除所得到的褐色溶液的溶剂，从而得到褐色固体。
接着，将所得到的全部褐色固体、2.3g(5.8mmol)的3-苯基-4-(2,6-二异丙基苯基)-5-(2-甲基苯基)-1,2,4-4h-三唑(简称:hmpptz-diprp)、30ml的甲醇及30ml的乙醇倒入500ml烧瓶中，并在氮气氛下以90℃进行52小时的加热回流。在指定时间的反应之后，过滤反应溶液中的析出物，并使用甲醇进行清洗，从而得到淡黄色固体。使用甲苯使该淡黄色油状物再结晶来得到淡黄色固体。收量为2.0g(1.3mmol)，收率为45％。下述式(e-1)表示合成方案。
[化学式65]
下面示出上面所得到的淡黄色固体的质谱分析结果。
esi-ms(m/z):理论值c93h88irn9:1523.7,实测值:1524.7[m+h+]
由此可知，在本合成实例中得到以上述结构式(609)表示的有机金属配合物的[ir(iprczpim)2(mpptz-diprp)]。
再者，通过核磁共振法(nmr)测定上面所得到的淡黄色固体的质子(1h)。图42示出所得到的1h-nmr谱。
实施例9
《合成实例6》
在本实施例中说明在实施方式1中以结构式(500)表示的本发明的一个方式的有机金属配合物的{5-(9h-咔唑-9-基)-2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}双{2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}铱(iii)(简称:[ir(iprpim)2(iprczpim)])的合成方法。下面示出[ir(iprpim)2(iprczpim)]的结构。
[化学式66]
<步骤1:二-μ-氯-四{2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}二铱(iii)(简称:[ir(iprpim)2cl]2)的合成>
将2.0g(6.6mmol)的1-(2,6-二异丙基苯基)-2-苯基-1h-咪唑(简称:hiprpim)、1g(3.2mmol)的氯化铱(iii)水合物、65ml的2-乙氧基乙醇及20ml的水倒入200ml三口烧瓶中，在氮气流下以100℃进行6.5小时的加热搅拌。在指定时间的反应之后，过滤析出到反应溶液中的固体并使用甲醇进行清洗，来得到黄色固体。收量为1.9g(1.1mmol)，收率为71％。下述式(f-1)表示步骤1的合成方案。
[化学式67]
<步骤2:{5-(9h-咔唑-9-基)-2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}双{2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}铱(iii)(简称:[ir(iprpim)2(iprczpim)])的合成>
首先，将2.9g(1.8mmol)的[ir(iprpim)2cl]2及350ml的二氯甲烷倒入到1l三口烧瓶中。此外，在暗处将160ml的甲醇中溶解有1.4g(5.3mmol)的三氟甲磺酸银的溶液倒入安装于该1l三口烧瓶的滴液漏斗中。将这三氟甲磺酸银甲醇溶液滴加到反应溶液中，以室温进行70小时的搅拌。在指定时间的反应之后，将反应溶液通过硅藻土，并蒸馏而去除所得到的滤液的溶剂，从而得到黄色固体。
接着，将所得到的全部黄色固体、1.7g(3.5mmol)的2-[4-(9h-咔唑-9-基)苯基]-1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑(简称:hiprczpim)、30ml的甲醇及30ml的乙醇倒入500ml三口烧瓶中，并进行15小时的加热回流。在指定时间的反应之后，蒸馏而去除反应溶液的溶剂，从而得到黄色固体。通过硅胶柱层析法对该黄色固体进行纯化。作为展开溶剂，使用甲苯及己烷。蒸馏而去除所得到的馏分的溶剂，来得到黄色固体。下述式(f-2)表示步骤2的合成方案。
[化学式68]
下面示出上面所得到的黄色固体的质谱分析结果。
esi-ms(m/z):理论值c75h76irn7:1267.6,实测值:1267.6[m+]
由此可知，在本合成实例中得到以上述结构式(500)表示的有机金属配合物的[ir(iprpim)2(iprczpim)]。
再者，通过核磁共振法(nmr)测定上面所得到的黄色固体的质子(1h)。下面示出所得到的值。此外，图43示出1h-nmr谱。由此可知，在本合成实例中得到以上述结构式(500)表示的有机金属配合物的[ir(iprpim)2(iprczpim)]。
1h-nmr.δ(cd2cl2):0.47(d,3h),0.86(t,6h),0.90(d,3h),0.93(d,3h),0.95(d,3h),1.02(dd,6h),1.08(d,3h),1.17(d,3h),1.21(d,3h),1.24(d,3h),2.27(m,2h),2.39(m,1h),2.62(m,1h),2.73(m,2h),6.03(d,1h),6.18(dd,1h),6.22(t,1h),6.36(d,1h),6.45(q,2h),6.63(dd,1h),6.68(t,1h),6.76(d,1h),6.78(d,1h),6.83(d,1h),6.89(dd,2h),6.91(dd,2h),6.93(d,1h),7.11(m,3h),7.18(dd,1h),7.21(t,2h),7.28(dd,1h),7.31(dd,1h),7.37(ddd,5h)7.44(t,1h),7.53(q,2h),7.99(d,2h).
符号说明
101第一电极
102el层
103第二电极
111空穴注入层
112空穴传输层
113发光层
114电子传输层
115电子注入层
201第一电极
202(1)第一el层
202(2)第二el层
202(n-1)第n-1el层
202(n)第nel层
204第二电极
205电荷产生层
205(1)第一电荷产生层
205(2)第二电荷产生层
205(n-2)第n-2电荷产生层
205(n-1)第n-1电荷产生层
301元件衬底
302像素部
303驱动电路部(源极线驱动电路)
304a、304b驱动电路部(栅极线驱动电路)
305密封剂
306密封衬底
307布线
308fpc(柔性印刷电路)
309fet
310fet
312电流控制用fet
313a、313b第一电极(阳极)
314绝缘物
315el层
316第二电极(阴极)
317a、317b发光元件
318空间
320a、320b导电膜
321、322区域
323引绕布线
324有色层(滤色片)
325黒色层(黑矩阵)
326、327、328fet
401衬底
402第一电极
403a、403b、403cel层
404第二电极
405发光元件
406绝缘膜
407分隔壁
500显示装置
503显示部
504像素
505导电膜
506位置
507开口部
510液晶元件
511发光元件
515晶体管
516晶体管
517晶体管
518端子部
519端子部
521衬底
522衬底
523发光元件
524液晶元件
525绝缘层
528着色层
529粘合层
530导电层
531el层
532导电层
533开口部
534着色层
535遮光层
536结构体
537导电层
538液晶
539导电层
540取向膜
541取向膜
542粘合层
543导电层
544fpc
545连接层
546绝缘层
547连接部
548连接体
900衬底
901第一电极
902el层
903第二电极
911空穴注入层
912空穴传输层
913发光层
914电子传输层
915电子注入层
2000触摸面板
2000’触摸面板
2501显示面板
2502r像素
2502t晶体管
2503c电容器
2503g扫描线驱动电路
2503t晶体管
2509fpc
2510衬底
2511布线
2519端子
2521绝缘层
2528绝缘体
2550r发光元件
2560密封层
2567bm遮光层
2567p防反射层
2567r着色层
2570衬底
2590衬底
2591电极
2592电极
2593绝缘层
2594布线
2595触摸传感器
2597粘合层
2598布线
2599端子
2601脉冲电压输出电路
2602电流检测电路
2603电容器
2611晶体管
2612晶体管
2613晶体管
2621电极
2622电极
3200衬底
3201阴极
3202el层
3203阳极
3213发光层
3214电子注入层
3215空穴传输层
3216空穴注入层
3217绝缘物
3300头部
3301a喷射部
3301c喷射部
3302a压电元件
3302c压电元件
3303a墨水
3303c墨水
4000照明装置
4001衬底
4002发光元件
4003衬底
4004电极
4005el层
4006电极
4007电极
4008电极
4009辅助布线
4010绝缘层
4011密封衬底
4012密封剂
4013干燥剂
4015扩散板
4100照明装置
4200照明装置
4201衬底
4202发光元件
4204电极
4205el层
4206电极
4207电极
4208电极
4209辅助布线
4210绝缘层
4211密封衬底
4212密封剂
4213阻挡膜
4214平坦化膜
4215扩散板
4300照明装置
5101灯
5102轮毂
5103车门
5104显示部
5105方向盘
5106变速杆
5107座位
5108倒后镜
7100电视装置
7101框体
7103显示部
7105支架
7107显示部
7109操作键
7110遥控操作机
7201主体
7202框体
7203显示部
7204键盘
7205外部连接端口
7206指向装置
7302框体
7304显示部
7305表示时间的图标
7306其他图标
7311操作按钮
7312操作按钮
7313连接端子
7321表带
7322表带扣
7400移动电话机
7401框体
7402显示部
7403操作用按钮
7404外部连接部
7405扬声器
7406麦克风
7407照相机
7500(1)、7500(2)框体
7501(1)、7501(2)第一面
7502(1)、7502(2)第二面
8001照明装置
8002照明装置
8003照明装置
9310便携式信息终端
9311显示部
9312显示区域
9313铰链
9315框体
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