CN103946020B - 透明电极及电子器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供兼备充分的导电性和透光性的透明电极、及通过使用该透明电极来谋求了性能的提高的电子器件。形成具备使用含有氮原子的化合物而构成的含氮层(1a)、和使用银或以银为主要成分的合金与含氮层(1a)邻接而设置的电极层(1b)的透明电极。
Description
技术领域
本发明涉及透明电极及电子器件,特别涉及兼备导电性和透光性的透明电极、及使用了该透明电极的电子器件。
背景技术
利用了有机材料的电致发光(electroluminescence:以下,记为EL)的有机电致发光元件(所谓的有机EL元件),为可以在数V~数十V左右的低电压下发光的薄膜型的完全固体元件,具有高亮度、高发光效率、薄型、轻量这样的许多优异的特征。因此,近年来,作为各种显示器的背光、广告牌、应急灯等的显示板、照明光源等面发光体备受关注。
这样的有机电致发光元件,为在两片电极间夹持包含有机材料的发光层的构成,发光层中产生的发光光透过电极而被取出到外部。因此,2片电极中的至少一者作为透明电极而构成。
作为透明电极,一般使用氧化铟锡(SnO2-In2O3:Indium Tin Oxide:ITO)等的氧化物半导体系的材料,也进行有层叠ITO及银来谋求低电阻化的研究(例如参考下述专利文献1、2)。然而,ITO由于使用稀有金属铟,因此,材料成本高,另外为了降低电阻而需要在成膜后在300℃左右进行退火处理。因此,还提出有对电导率高的银等的金属材料薄膜化了的构成、通过在银中混合铝来以比银单独更薄的膜厚确保导电性的构成(例如参考下述专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-15623号公报
专利文献2:日本特开2006-164961号公报
专利文献3:日本特开2009-151963号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而,即使为使用电导率高的银、铝而构成的透明电极,也难以谋求兼备充分的导电性和透光性。
因此,本发明的目的在于,提供兼备充分的导电性和透光性的透明电极及通过使用该透明电极来谋求性能的提高的电子器件。
用于解决课题的手段
本发明的上述课题,可通过以下的构成来实现。
1.一种透明电极,其具备:使用含有氮原子的化合物而构成了的含氮层、和使用银或以银为主要成分的合金与上述含氮层邻接而设置了的电极层。
2.根据上述1所述的透明电极,其中,上述含有氮原子的化合物具有以氮原子作为杂原子的杂环。
3.根据上述1或2所述的透明电极,其中,上述含有氮原子的化合物具有吡啶基。
4.根据上述1~3的任一项所述的透明电极,其中,上述含有氮原子的化合物含有由下述通式(1)表示的化合物。
通式(1) (Ar1)n1-Y1…通式(1)
[其中,通式(1)中,n1表示1以上的整数,在n1为1的情况下Y1表示取代基,在n1为2以上的情况下Y1表示单纯的连接键或n1价的连接基团。
Ar1表示由下述通式(A)表示的基团,在n1为2以上的情况下,多个Ar1可以相同或不同。
另外,由通式(1)表示的化合物在分子内具有至少2个由3环以上的环进行稠合而成的稠合芳香族杂环。]
[化学式1]
通式(A)
[其中,通式(A)中,X表示-N(R)-、-O-、-S-或-Si(R)(R’)-,E1~E8表示-C(R1)=或-N=,R、R’及R1表示氢原子、取代基或与Y1的连接部位。
*表示与Y1的连接部位。Y2表示单纯的连接键或2价的连接基团。
Y3及Y4各自表示由5元或6元的芳香族环衍生的基团,至少一者表示由含有氮原子作为环构成原子的芳香族杂环衍生的基团。
n2表示1~4的整数。]
5.根据上述4所述的透明电极,其中,上述由通式(1)表示的化合物为由下述通式(2)表示的化合物。
[化学式2]
通式(2)
[其中,通式(2)中,Y5表示亚芳基、亚杂芳基或由它们的组合构成的2价的连接基团。
E51~E66各自表示-C(R3)=或-N=,R3表示氢原子或取代基。Y6~Y9各自表示由芳香族烃环衍生的基团或由芳香族杂环衍生的基团,Y6或Y7中的至少一者及Y8或Y9中的至少一者表示由含有N原子的芳香族杂环衍生的基团。
n3及n4表示0~4的整数,n3+n4为2以上的整数。]
6.根据上述5所述的透明电极,其中,上述由通式(2)表示的化合物为由下述通式(3)表示的化合物。
[化学式3]
通式(3)
[其中,通式(3)中,Y5表示亚芳基、亚杂芳基或由它们的组合构成的2价的连接基团。
E51~E66、E71~E88各自表示-C(R3)=或-N=,R3表示氢原子或取代基。
另外,E71~E79的至少1个及E80~E88的至少1个表示-N=。n3及n4表示0~4的整数,n3+n4为2以上的整数。
7.根据上述1~6中任一项所述的透明电极,其中,上述电极层的膜厚为4nm以上且9nm以下。
8.一种电子器件,其具有上述1~7中任一项所述的透明电极。
9.根据所述8所述的电子器件,其中,上述电子器件为有机电致发光元件。
如以上构成了的本发明的透明电极,为与含氮层邻接而设置了电极层的构成,上述电极层使用了银或以银为主要成分的合金。由此,在与含氮层邻接而对电极层成膜时,构成电极层的银原子与构成含氮层的含有氮原子的化合物相互作用,银原子在含氮层表面的扩散距离减小,银的凝聚受到抑制。因此,一般形成为容易通过核生长型(Volumer-Weber:VW型)的膜生长而孤立为岛状的银薄膜通过单层生长型(Frank-van der Merwe:FW型)的膜生长来被成膜。因此,形成为可以得到尽管膜厚度薄但膜厚均匀的电极层。其结果,可以形成以更薄的膜厚保持透光率、且确保了导电性的透明电极。
发明的效果
如以上说明的那样,根据本发明,可谋求兼备透明电极中的导电性的提高和透光性的提高,另外可以谋求使用了该透明电极的电子器件的性能的提高。
附图说明
图1为表示本发明的透明电极的构成的剖面示意图。
图2为表示使用了本发明的透明电极的有机电致发光元件的第1例的剖面构成图。
图3为表示使用了本发明的透明电极的有机电致发光元件的第2例的剖面构成图。
图4为表示使用了本发明的透明电极的有机电致发光元件的第3例的剖面构成图。
图5为表示使用有机电致发光元件将发光面大面积化的照明装置的剖面构成图。
图6为对实施例中制作的有机电致发光元件进行说明的剖面构成图。
具体实施方式
下面,基于附图按照以下所示的顺序对本发明的实施方式进行说明。
1.透明电极
2.透明电极的用途
3.有机电致发光元件的第1例
4.有机电致发光元件的第2例
5.有机电致发光元件的第3例
6.有机电致发光元件的用途
7.照明装置-1
8.照明装置-2
《1.透明电极》
图1为表示实施方式的透明电极的构成的剖面示意图。如该图中所示,透明电极1为层叠了含氮层1a和与其邻接而成膜了的电极层1b的2层结构,例如在基材11的上部,以含氮层1a、电极层1b的顺序设置。其中含氮层1a为使用含有氮原子的化合物而构成了的层,电极层1b为使用银或以银为主要成分的合金而构成了的层。
接着,按照设有这样的层叠结构的透明电极1的基材11、构成透明电极1的含氮层1a及电极层1b的顺序对详细的构成进行说明。需要说明的是,本发明的透明电极1中的所谓透明,是指波长550nm处的透光率为50%以上。
<基材11>
形成本发明的透明电极1的基材11,可以举出例如玻璃、塑料等,但不限定于这些。另外,基材11可以为透明或者不透明。在本发明的透明电极1用于从基材11侧取出光的电子器件的情况下,基材11优选为透明。作为可优选使用的透明的基材11,可以举出:玻璃、石英、透明树脂膜。
作为玻璃,例如可以举出:二氧化硅玻璃、钠钙硅玻璃、铅玻璃、硼硅酸盐玻璃、无碱玻璃等。在这些玻璃材料的表面,从与含氮层1a的密合性、耐久性、平滑性的观点考虑,可根据需要实施研磨等的物理处理、或形成由无机物或有机物构成的被膜、组合了这些被膜的复合被膜。
作为树脂膜,例如可以举出:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等的聚酯、聚乙烯、聚丙烯、赛璐玢、纤维素二乙酸酯、纤维素三乙酸酯、纤维素乙酸酯丁酸酯、纤维素乙酸酯丙酸酯(CAP)、纤维素乙酸酯邻苯二甲酸酯(TAC)、纤维素硝酸酯等的纤维素酯类或它们的衍生物、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯乙烯醇、间规聚苯乙烯、聚碳酸酯、降冰片烯树脂、聚甲基戊烯、聚醚酮、聚酰亚胺、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚、聚砜类、聚醚酰亚胺、聚醚酮酰亚胺、聚酰胺、氟树脂、尼龙、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸或者聚芳酯类、アートン(商品名JSR公司制)或者アペル(商品名三井化学公司制)这样的环烯烃系树脂等。
也可以在树脂膜的表面形成由无机物或有机物构成的被膜、组合了l这些被膜的复合被膜。这样的被膜及复合被膜、优选为用依据JIS-K-7129-1992的方法测得的水蒸汽透过度(25±0.5℃、相对湿度90±2%RH)为0.01g/(m2·24小时)以下的阻隔性膜(也称为阻隔膜等)。另外进一步,优选为用依据JIS-K-7126-1987的方法测得的氧透过度为10-3ml/(m2·24小时·atm)以下、水蒸汽透过度为10-5g/(m2·24小时)以下的高阻隔性膜。
作为形成如上的阻隔性膜的材料,只要为具有能够抑制水分、氧等引起元件的劣化的物质浸入的功能的材料即可,例如可以使用氧化硅、二氧化硅、氮化硅等。进而为了改良该阻隔性膜的脆弱性,更优选使其具有这些无机层和由有机材料构成的层(有机层)的层叠结构。对于无机层和有机层的层叠顺序没有特别限制,优选将两者交替层叠多次。
对于阻隔性膜的形成方法没有特别限定,例如可以使用真空蒸镀法、溅射法、反应性溅射法、分子束外延法、团簇离子束法、离子镀法、等离子体聚合法、大气压等离子体聚合法、等离子体CVD法、激光CVD法、热CVD法、涂覆法等,特别优选日本特开2004-68143号公报中记载的利用大气压等离子体聚合法的方法。
另一方面,在基材11不透明的情况下,例如可以使用铝、不锈钢等的金属基板、膜、不透明树脂基板、陶瓷制的基板等。
<含氮层1a>
含氮层1a,为使用含有氮原子的化合物而构成了的层。在这样的含氮层1a在基材11上成膜了的情况下,作为其成膜方法,可以举出:涂布法、喷墨法、涂覆法、浸渍法等的使用湿法工艺的方法、蒸镀法(电阻加热、EB法等)、溅射法、CVD法等的使用干法工艺的方法等。其中,可优选使用蒸镀法。
构成含氮层1a的含有氮原子的化合物,只要为在分子内含有氮原子的化合物,就没有特别限定,但优选具有以氮原子作为杂原子的杂环的化合物。作为以氮原子作为杂原子的杂环,可以举出:氮丙啶、吖丙因、氮杂环丁烷、氮杂环丁二烯、氮杂环戊烷、唑、哌啶、吡啶、氮杂环庚烷、氮杂卓、咪唑、吡唑、噁唑、噻唑、咪唑啉、吡嗪、吗啉、噻嗪、吲哚、异吲哚、苯并咪唑、嘌呤、喹啉、异喹啉、喹喔啉、噌啉、蝶啶、吖啶、咔唑、苯并-C-噌啉、卟啉、二氢卟酚(クロリン)、胆碱等。
另外,作为如以上的具有以氮原子作为杂原子的杂环的化合物而特别优选的,为由下述通式(1)~(3)表示的化合物。
[通式(1)]
通式(1) (Ar1)n1-Y1
在通式(1)的式中,n1表示1以上的整数,Y1在n1为1的情况下表示取代基、在n1为2以上的情况下表示单纯的连接键或n1价的连接基团。Ar1表示由后述通式(A)表示的基团,在n1为2以上的情况下,多个Ar1可以相同或不同。其中,由上述通式(1)表示的化合物在分子内具有至少2个由3环以上的环进行稠合而成的稠合芳香族杂环。
在通式(1)中,作为由Y1表示的取代基的例子,可以举出:烷基(例如甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基、戊基、己基、辛基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基等)、环烷基(例如环戊基、环己基等)、烯基(例如乙烯基、烯丙基等)、炔基(例如乙炔基、炔丙基等)、芳香族烃基(也称为芳香族碳环基、芳基等,例如苯基、对氯苯基、均三甲苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基、薁基、苊基、芴基、菲基、茚基、芘基、联苯基)、芳香族杂环基(例如呋喃基、噻吩基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、咪唑基、吡唑基、噻唑基、喹唑啉基、咔唑基、咔啉基、二氮杂咔唑基(表示上述咔啉基的构成咔啉环的任意一个碳原子被氮原子替代而成的基团)、酞嗪基等)、杂环基(例如吡咯烷基、咪唑烷基、吗啉基、噁唑烷基(オキサゾリジル)等)、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、戊氧基、己氧基、辛氧基、十二烷氧基等)、环烷氧基(例如环戊氧基、环己氧基等)、芳氧基(例如苯氧基、萘氧基等)、烷硫基(例如甲硫基、乙硫基、丙硫基、戊硫基、己硫基、辛硫基、十二烷硫基等)、环烷硫基(例如环戊硫基、环己硫基等)、芳硫基(例如苯硫基、萘硫基等)、烷氧基羰基(例如甲基氧基羰基、乙基氧基羰基、丁基氧基羰基、辛基氧基羰基、十二烷基氧基羰基等)、芳氧基羰基(例如苯基氧基羰基、萘基氧基羰基等)、氨磺酰基(例如氨基磺酰基、甲基氨基磺酰基、二甲基氨基磺酰基、丁基氨基磺酰基、己基氨基磺酰基、环己基氨基磺酰基、辛基氨基磺酰基、十二烷基氨基磺酰基、苯基氨基磺酰基、萘基氨基磺酰基、2-吡啶基氨基磺酰基等)、酰基(例如乙酰基、乙基羰基、丙基羰基、戊基羰基、环己基羰基、辛基羰基、2-乙基己基羰基、十二烷基羰基、苯基羰基、萘基羰基、吡啶基羰基等)、酰氧基(例如乙酰氧基、乙基羰基氧基、丁基羰基氧基、辛基羰基氧基、十二烷基羰基氧基、苯基羰基氧基等)、酰胺基(例如甲基羰基氨基、乙基羰基氨基、二甲基羰基氨基、丙基羰基氨基、戊基羰基氨基、环己基羰基氨基、2-乙基己基羰基氨基、辛基羰基氨基、十二烷基羰基氨基、苯基羰基氨基、萘基羰基氨基等)、氨基甲酰基(例如氨基羰基、甲基氨基羰基、二甲基氨基羰基、丙基氨基羰基、戊基氨基羰基、环己基氨基羰基、辛基氨基羰基、2-乙基己基氨基羰基、十二烷基氨基羰基、苯基氨基羰基、萘基氨基羰基、2-吡啶基氨基羰基等)、脲基(例如甲基脲基、乙基脲基、戊基脲基、环己基脲基、辛基脲基、十二烷基脲基、苯基脲基萘基脲基、2-吡啶基氨基脲基等)、亚磺酰基(例如甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基、丁基亚磺酰基、环己基亚磺酰基、2-乙基己基亚磺酰基、十二烷基亚磺酰基、苯基亚磺酰基、萘基亚磺酰基、2-吡啶基亚磺酰基等)、烷基磺酰基(例如甲基磺酰基、乙基磺酰基、丁基磺酰基、环己基磺酰基、2-乙基己基磺酰基、十二烷基磺酰基等)、芳基磺酰基或杂芳基磺酰基(例如苯基磺酰基、萘基磺酰基、2-吡啶基磺酰基等)、氨基(例如氨基、乙基氨基、二甲基氨基、丁基氨基、环戊基氨基、2-乙基己基氨基、十二烷基氨基、苯胺基、萘基氨基、2-吡啶基氨基、哌啶基(也称为Piperidinyl)、2,2,6,6-四甲基哌啶基等)、卤素原子(例如氟原子、氯原子、溴原子等)、氟代烃基(例如氟代甲基、三氟代甲基、五氟代乙基、五氟代苯基等)、氰基、硝基、羟基、巯基、甲硅烷基(例如三甲基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、苯基二乙基甲硅烷基等)、磷酸酯基(例如二己基磷酰基等)、亚磷酸酯基(例如二苯基氧膦基等)、膦酰基等。
这些取代基的一部分也可以进一步被上述取代基取代。另外,这些取代基也可以多个互相键合而形成环。
在通式(1)中,作为由Y1表示的n1价的连接基团,具体而言,可以举出:2价的连接基团、3价的连接基团、4价的连接基团等。
在通式(1)中,作为由Y1表示的2价的连接基团,可以举出:亚烷基(例如亚乙基、三亚甲基、四亚甲基、亚丙基、乙基亚乙基、五亚甲基、六亚甲基、2,2,4-三甲基六亚甲基、七亚甲基、八亚甲基、九亚甲基、十亚甲基、十一亚甲基、十二亚甲基、亚环己基(例如1,6-环己烷二基等)、亚环戊基(例如1,5-环戊烷二基等)等)、亚烯基(例如亚乙烯基、亚丙烯基、亚丁烯基、亚戊烯基、1-甲基亚乙烯基、1-甲基亚丙烯基、2-甲基亚丙烯基、1-甲基亚戊烯基、3-甲基亚戊烯基、1-乙基亚乙烯基、1-乙基亚丙烯基、1-乙基亚丁烯基、3-乙基亚丁烯基等)、亚炔基(例如亚乙炔基、1-亚丙炔基、1-亚丁炔基、1-亚戊炔基、1-亚己炔基、2-亚丁炔基、2-亚戊炔基、1-甲基亚乙炔基、3-甲基-1-亚丙炔基、3-甲基-1-亚丁炔基等)、亚芳基(例如邻亚苯基、对亚苯基、萘二基、蒽二基、并四苯二基、芘二基、萘基萘二基、联苯二基(例如[1,1’-联苯]-4,4’-二基、3,3’-联苯二基、3,6-联苯二基等)、三联苯二基、四联苯二基、五联苯二基、六联苯二基、七联苯二基、八联苯二基、九联苯二基、十联苯二基等)、亚杂芳基(例如由咔唑环、咔啉环、二氮杂咔唑环(也称为单氮杂咔啉环,表示构成咔啉环的一个碳原子被氮原子替代的构成的环构成)、三唑环、吡咯环、吡啶环、吡嗪环、喹喔啉环、噻吩环、噁二唑环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、吲哚环构成的组衍生的2价基团等)、氧、硫等的硫族原子、由3环以上的环进行稠合而成的稠合芳香族杂环衍生的基团等(在此,作为3环以上的环进行稠合而成的稠合芳香族杂环,优选为含有选自N、O及S的杂原子作为构成稠合环的元素的芳香族杂稠合环,具体而言为吖啶环、苯并喹啉环、咔唑环、吩嗪环、菲啶环、菲咯啉环、咔啉环、サイクラジン环、喹叨啉环、苯并[lmn]菲啶(テペニジン)环、吲哚并[2,3-b]喹啉(キニンドリン)环、三苯二噻嗪环、三苯二噁嗪环、四苯并[a,c,h,j]吩嗪(フェナントラジン)环、蒽吖嗪环、伯啶环、二氮杂咔唑环(表示构成咔啉环的碳原子的任意一个被氮原子替代了的环)、菲咯啉环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、萘并呋喃环、萘并噻吩环、苯并二呋喃环、苯并二噻吩环、萘并二呋喃环、萘并二噻吩环、蒽并呋喃环、蒽并二呋喃环、蒽并噻吩环、蒽并二噻吩环、噻蒽环、吩噁噻环、萘并[2,3-b]噻吩环(萘并噻吩环)等)。
在通式(1)中,作为由Y1表示的3价的连接基团,例如可以举出:乙烷三基、丙烷三基、丁烷三基、戊烷三基、己烷三基、庚烷三基、辛烷三基、壬烷三基、癸烷三基、十一烷三基、十二烷三基、环己烷三基、环戊烷三基、苯三基、萘三基、吡啶三基、咔唑三基等。
在通式(1)中,作为由Y1表示的4价的连接基团,为对上述的3价的基团进一步添加一个键合基团了的基团,例如可以举出:丙烷二亚基、1,3-丙烷二基-2-亚基、丁烷二亚基、戊烷二亚基、己烷二亚基、庚烷二亚基、辛烷二亚基、壬烷二亚基、癸烷二亚基、十一烷二亚基、十二烷二亚基、环己烷二亚基、环戊烷二亚基、苯四基、萘四基、吡啶四基、咔唑四基等。
需要说明的是,上述2价的连接基团、3价的连接基团、4价的连接基团,各自也可以进一步具有在通式(1)中由Y1表示的取代基。
作为由通式(1)表示的化合物的优选的方式,Y1优选表示由3环以上的环进行稠合而成的稠合芳香族杂环衍生的基团,作为该3环以上的环进行稠合而成的稠合芳香族杂环,优选二苯并呋喃环或二苯并噻吩环。另外,优选n1为2以上。
进而,由通式(1)表示的化合物,在分子内具有至少2个由上述3环以上的环进行稠合而成的稠合芳香族杂环。
另外,在Y1表示n1价的连接基团的情况下,为了高地保持由通式(1)表示的化合物的三重激发能,优选Y1为非共轭,进而,从提高Tg(玻璃化转变点、也称为玻璃化转变温度)的方面考虑,优选由芳香环(芳香族烃环+芳香族杂环)构成。
在此,所谓非共轭,是指连接基团不能由单键(也称为一键)和双键的重复来表示、或构成连接基团的芳香环彼此的共轭被立体切断的情况。
[由通式(A)表示的基团]
在通式(1)中的Ar1,表示由下述通式(A)表示的基团。
[化学式4]
通式(A)
式中,X表示-N(R)-、-O-、-S-或-Si(R)(R’)-,E1~E8表示-C(R1)=或-N=,R、R’及R1表示氢原子、取代基或与Y1的连接部位。*表示与Y1的连接部位。Y2表示单纯的连接键或2价的连接基团。Y3及Y4各自表示由5元或6元的芳香族环衍生的基团,至少一者表示由含有氮原子作为环构成原子的芳香族杂环衍生的基团。n2表示1~4的整数。
在此,在通式(A)的由X表示的-N(R)-或-Si(R)(R’)-中、进而在由E1~E8表示的-C(R1)=中,由R、R’及R1各自表示的取代基与在通式(1)中由Y1表示的取代基的含义相同。
另外,在通式(A)中,作为由Y2表示的2价的连接基团,与在通式(1)中由Y1表示的2价的连接基团的含义相同。
进而,在通式(A)中,作为在由Y3及Y4各自表示的由5元或6元的芳香族环衍生的基团的形成中使用的5元或6元的芳香族环,可以举出:苯环、噁唑环、噻吩环、呋喃环、吡咯环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、二嗪环、三嗪环、咪唑环、异噁唑环、吡唑环、三唑环等。
进而,由Y3及Y4各自表示的由5元或6元的芳香族环衍生的基团的至少一者,表示由含有氮原子作为环构成原子的芳香族杂环衍生的基团,但作为该含有氮原子作为环构成原子的芳香族杂环,可以举出:噁唑环、吡咯环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、二嗪环、三嗪环、咪唑环、异噁唑环、吡唑环、三唑环等。
(由Y3表示的基团的优选的方式)
在通式(A)中,作为由Y3表示的基团,优选为由上述6元的芳香族环衍生的基团,进一步优选为由苯环衍生的基团。
(由Y4表示的基团的优选的方式)
在通式(A)中,作为由Y4表示的基团,优选为由上述6元的芳香族环衍生的基团,进一步优选为由含有氮原子作为环构成原子的芳香族杂环衍生的基团,特别优选Y4为由吡啶环衍生的基团。
(由通式(A)表示的基团的优选的方式)
作为由通式(A)表示的基团的优选的方式,可以举出由下述通式(A-1)、(A-2)、(A-3)或(A-4)中任一者表示的基团。
[化学式5]
通式(A-1)
上述通式(A-1)的式中,X表示-N(R)-、-O-、-S-或-Si(R)(R’)-,E1~E8表示-C(R1)=或-N=,R、R’及R1表示氢原子、取代基或与Y1的连接部位。Y2表示单纯的连接键或2价的连接基团。E11~E20表示-C(R2)=或-N=,至少1个表示-N=。R2表示氢原子、取代基或连接部位。其中,E11、E12的至少1个表示-C(R2)=,R2表示连接部位。n2表示1~4的整数。*表示与上述通式(1)的Y1的连接部位。
[化学式6]
通式(A-2)
上述通式(A-2)的式中,X表示-N(R)-、-O-、-S-或-Si(R)(R’)-,E1~E8表示-C(R1)=或-N=,R、R’及R1表示氢原子、取代基或与Y1的连接部位。Y2表示单纯的连接键或2价的连接基团。E21~E25表示-C(R2)=或-N=,E26~E30表示-C(R2)=、-N=、-O-、-S-或-Si(R3)(R4)-,E21~E30的至少1个表示-N=。R2表示氢原子、取代基或连接部位,R3及R4表示氢原子或取代基。其中,E21或E22的至少1个表示-C(R2)=,R2表示连接部位。n2表示1~4的整数。*表示与上述通式(1)的Y1的连接部位。
[化学式7]
通式(A-3)
上述通式(A-3)的式中,X表示-N(R)-、-O-、-S-或-Si(R)(R’)-,E1~E8表示-C(R1)=或-N=,R、R’及R1表示氢原子、取代基或与Y1的连接部位。Y2表示单纯的连接键或2价的连接基团。E31~E35表示-C(R2)=、-N=、-O-、-S-或-Si(R3)(R4)-,E36~E40表示-C(R2)=或-N=,E31~E40的至少1个表示-N=。R2表示氢原子、取代基或连接部位,R3及R4表示氢原子或取代基。其中,E32或E33的至少1个由-C(R2)=表示,R2表示连接部位。n2表示1~4的整数。*表示与上述通式(1)的Y1的连接部位。
[化学式8]
通式(A-4)
上述通式(A-4)的式中,X表示-N(R)-、-O-、-S-或-Si(R)(R’)-,E1~E8表示-C(R1)=或-N=,R、R’及R1表示氢原子、取代基或与Y1的连接部位。Y2表示单纯的连接键或2价的连接基团。E41~E50表示-C(R2)=、-N=、-O-、-S-或-Si(R3)(R4)-,至少1个表示-N=。R2表示氢原子、取代基或连接部位,R3及R4表示氢原子或取代基。其中,E42或E43的至少1个由-C(R2)=表示,R2表示连接部位。n2表示1~4的整数。*表示与上述通式(1)的Y1的连接部位。
以下,对由通式(A-1)~(A-4)中的任一个表示的基团进行说明。
在由通式(A-1)~(A-4)表示的基团的任一个的由X表示的-N(R)-或-Si(R)(R’)-中,进而,在由E1~E8表示的-C(R1)=中,由R、R’及R1各自表示的取代基与在通式(1)中由Y1表示的取代基的含义相同。
在由通式(A-1)~(A-4)表示的基团的任一个中,作为由Y2表示的2价的连接基团,与在通式(1)中由Y1表示的2价的连接基团的含义相同。
通式(A-1)的E11~E20、通式(A-2)的E21~E30、通式(A-3)的E31~E40及通式(A-4)的E41~E50各自表示的-C(R2)=的由R2表示的取代基,与在通式(1)中由Y1表示的取代基的含义相同。
接着,对本发明涉及的由通式(1)表示的化合物的进一步优选的方式进行说明。
[由通式(2)表示的化合物]
在本发明中,在由上述通式(1)表示的化合物的中,优选由下述通式(2)表示的化合物。以下,对由通式(2)表示的化合物进行说明。
[化学式9]
通式(2)
上述通式(2)的式中,Y5表示亚芳基、亚杂芳基或由它们的组合构成的2价的连接基团。E51~E66各自表示-C(R3)=或-N=,R3表示氢原子或取代基。Y6~Y9各自表示由芳香族烃环衍生的基团或由芳香族杂环衍生的基团,Y6或Y7的至少一者、及Y8或Y9的至少一者表示由含有N原子的芳香族杂环衍生的基团。n3及n4表示0~4的整数,n3+n4为2以上的整数。
在通式(2)中,由Y5表示的亚芳基、亚杂芳基,与通式(1)中作为由Y1表示的2价的连接基团的一个例子而记载的亚芳基、亚杂芳基的含义分别相同。
作为由Y5表示的亚芳基、亚杂芳基或由它们的组合构成的2价的连接基团的优选的方式,优选含有亚杂芳基中由3环以上的环进行稠合而成的稠合芳香族杂环衍生的基团,另外,作为该由3环以上的环进行稠合而成的稠合芳香族杂环衍生的基团,优选由二苯并呋喃环衍生的基团或由二苯并噻吩环衍生的基团。
在通式(2)中,由E51~E66各自表示的-C(R3)=的R3所表示的取代基,与在通式(1)中由Y1表示的取代基的含义相同。
在通式(2)中,作为由E51~E66各自表示的基团,优选E51~E58中的6个以上及E59~E66中的6个以上各自由-C(R3)=表示。
在通式(2)中,对Y6~Y9而言,作为在各自由芳香族烃环衍生的基团的形成中使用的芳香族烃环,可以举出:苯环、联苯环、萘环、薁环、蒽环、菲环、芘环、□环、并四苯环、三亚苯环、邻三联苯环、间三联苯环、对三联苯环、苊环、晕苯环、芴环、荧蒽环(フルオラントレン)、并四苯环、并五苯环、苝环、戊芬环、苉环、芘环、皮蒽环、蒽嵌蒽环等。
进而,上述芳香族烃环可以具有在通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(2)中,对Y6~Y9而言,作在各自由芳香族杂环衍生的基团的形成中使用的芳香族杂环,例如可以举出:呋喃环、噻吩环、噁唑环、吡咯环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、三嗪环、苯并咪唑环、噁二唑环、三唑环、咪唑环、吡唑环、噻唑环、吲哚环、吲唑环、苯并咪唑环、苯并噻唑环、苯并噁唑环、喹喔啉环、喹唑啉环、噌啉环、喹啉环、异喹啉环、酞嗪环、萘啶环、咔唑环、咔啉环、二氮杂咔唑环(表示构成咔啉环的碳原子的一个进一步被氮原子取代了的环)等。
进而,上述芳香族烃环可以具有在通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(2)中,作为在由Y6或Y7的至少一者、及Y8或Y9的至少一者表示的由含有N原子的芳香族杂环衍生的基团的形成中使用的含有N原子的芳香族杂环,例如可以举出:噁唑环、吡咯环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、三嗪环、苯并咪唑环、噁二唑环、三唑环、咪唑环、吡唑环、噻唑环、吲哚环、吲唑环、苯并咪唑环、苯并噻唑环、苯并噁唑环、喹喔啉环、喹唑啉环、噌啉环、喹啉环、异喹啉环、酞嗪环、萘啶环、咔唑环、咔啉环、二氮杂咔唑环(表示构成咔啉环的碳原子的一个进一步被氮原子取代了的环)等。
在通式(2)中,作为由Y7、Y9表示的基团,优选各自表示由吡啶环衍生的基团。
另外,在通式(2)中,作为由Y6及Y8表示的基团,优选各自表示由苯环衍生的基团。
进而,对本发明涉及的由通式(2)表示的化合物中进一步优选的方式进行说明。
[由通式(3)表示的化合物]
在本发明中,在由上述通式(2)表示的化合物中,进一步优选由下述通式(3)表示的化合物。以下,对由通式(3)表示的化合物进行说明。
[化学式10]
通式(3)
在上述通式(3)的式中,Y5表示亚芳基、亚杂芳基或由它们的组合构成的2价的连接基团。E51~E66、E71~E88各自表示-C(R3)=或-N=,R3表示氢原子或取代基。其中,E71~E79中的至少1个及E80~E88的至少1个表示-N=。n3及n4表示0~4的整数,但n3+n4为2以上的整数。
在通式(3)中,由Y5表示的亚芳基、亚杂芳基各自与作为在通式(1)中的由Y1表示的2价的连接基团的一个例子所记载的亚芳基、亚杂芳基的含义相同。
作为由Y5表示的亚芳基,亚杂芳基或由它们的组合构成的2价的连接基团的优选的方式,优选在亚杂芳基中含有由3环以上的环进行稠合而成的稠合芳香族杂环衍生的基团,另外,作为由该3环以上的环进行稠合而成的稠合芳香族杂环衍生的基团,优选由二苯并呋喃环衍生的基团或由二苯并噻吩环衍生的基团。
在通式(3)中,由E51~E66、E71~E88各自表示的-C(R3)=的R3所表示的取代基,与在通式(1)中由Y1表示的取代基的含义相同。
在通式(3)中,优选E51~E58中的6个以上及E59~E66中的6个以上各自由-C(R3)=表示。
在通式(3)中,优选E75~E79中的至少1个及E84~E88中的至少1个表示-N=。
进而,在通式(3)中,优选E75~E79中的任一个及E84~E88中的任一个表示-N=。
另外,在通式(3)中,作为优选的方式,可以举出:E71~E74及E80~E83各自由-C(R3)=表示。
进而,在由通式(2)或通式(3)表示的化合物中,优选E53由-C(R3)=表示,且R3表示连接部位,进一步优选E61也同时由-C(R3)=表示,且R3表示连接部位。
进而,优选E75及E84由-N=表示,优选E71~E74及E80~E83各自由-C(R3)=表示。
[化合物的具体例]
在下面,示出本发明涉及的由通式(1)、(2)或(3)表示的化合物的具体例(1~112),但不限定于这些具体例。
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
[化学式14]
[化学式15]
[化学式16]
[化学式17]
[化学式18]
[化学式19]
[化学式20]
[化学式21]
[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]
[化合物的合成例]
在以下示出化合物5的具体的合成例作为代表性的化合物的合成例,但不限定于这些合成例。
[化学式39]
化合物5的合成
中间体1
中间体2
中间体2+
化合物5
工序1:(中间体1的合成)
在氮气氛下,在DMAc(二甲基乙酰胺)300ml中混合2,8-二溴二苯并呋喃(1.0摩尔)、咔唑(2.0摩尔)、铜粉末(3.0摩尔)、碳酸钾(1.5摩尔),在130℃下搅拌24小时。将由此得到的反应液冷却至室温后,加入甲苯1L,用蒸馏水清洗3次,在减压气氛下从清洗物蒸馏除去溶剂,用硅胶闪式色谱法(正庚烷:甲苯=4:1~3:1)精制其残渣,以收率85%得到中间体1。
工序2:(中间体2的合成)
在室温、大气下,将中间体1(0.5摩尔)溶解在DMF(二甲基甲酰胺)100ml中,加入NBS(N-溴代丁二酰亚胺)(2.0摩尔),在室温下搅拌一晚。过滤得到的沉淀,用甲醇清洗,以收率92%得到中间体2。
工序3:(化合物5的合成)
在氮气氛下,在NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)3L中混合中间体2(0.25摩尔)、2-苯基吡啶(1.0摩尔)、钌络合物[(η6-C6H6)RuCl2]2(0.05摩尔)、三苯基膦(0.2摩尔)、碳酸钾(12摩尔),在140℃下搅拌一晚。
将反应液冷却至室温后,加入二氯甲烷5L,过滤反应液。接着在减压气氛下(800Pa、80℃)下从滤液蒸馏除去溶剂,用硅胶闪式色谱法(CH2Cl2:Et3N=20:1~10:1)精制其残渣。
在减压气氛下,从精制物蒸馏除去溶剂,然后将其残渣再次溶解在二氯甲烷中,用水清洗3次。用无水硫酸镁干燥通过清洗得到的物质,在减压气氛下从干燥后的物质蒸馏除去溶剂,由此以收率68%得到化合物5。
<电极层1b>
电极层1b,为使用银或以银为主要成分的合金而构成的层,且是与含氮层1a邻接而成膜了的层。作为这样的电极层1b的成膜方法,可以举出:涂布法、喷墨法、涂覆法、浸渍法等的使用湿法工艺的方法、蒸镀法(电阻加热、EB法等)、溅射法、CVD法等的使用干法工艺的方法等。其中,可优选应用蒸镀法。另外电极层1b的特征在于,通过与含氮层1a邻接而进行成膜,导电性层即使没有成膜后的高温退火处理等也具有充分的导电性,但也可以根据需要在成膜后进行高温退火处理等。
构成电极层1b的以银(Ag)为主要成分的合金,可以举出:银镁(AgMg)、银铜(AgCu)、银钯(AgPd)、银钯铜(AgPdCu)、银铟(AgIn)等。
如以上的电极层1b,可以为银或以银为主要成分的合金层根据需要分成多个层而层叠了的构成。
进而,该电极层1b,优选膜厚在4nm以上且9nm以下的范围。若膜厚比9nm厚,则层的吸收成分或反射成分变多,透明电极的透过率降低,故不优选。另外,若膜厚比4nm薄,则层的导电性不足,故不优选。
需要说明的是,如以上的由含氮层1a和与其邻接而成膜了的电极层1b构成的层叠结构透明电极1,可以用保护膜覆盖电极层1b的上部、或层叠其它的导电性层。该情况下,优选保护膜及导电性层具有透光性以使得不损害透明电极1的透光性。另外,也可以采用在含氮层1a和基材11之间也设置了根据需要的层的构成。
<透明电极1的效果>
如以上的构成的透明电极1,为与使用含有氮原子的化合物而构成的含氮层1a邻接而设置了由银或以银为主要成分的合金构成的电极层1b的构成。由此,与含氮层1a邻接而成膜电极层1b时,构成电极层1b的银原子与构成含氮层1a的含有氮原子的化合物相互作用,银原子在含氮层1a表面的扩散距离减小,银的凝聚受到抑制。
在此一般在以银为主要成分的电极层1b的成膜中,由于以核生长型(Volumer-Weber:VW型)进行薄膜生长,因此,银粒子容易孤立为岛状,膜厚度薄时,难以得到导电性,薄膜电阻值变高。因此,为了确保导电性,需要增加膜厚,但若增加膜厚,则透光率降低,因此作为透明电极是不合适的。
然而,根据本发明构成的透明电极1,如上述含氮层1a的表面中的银的凝聚受到抑制,因此在以银为主要成分的电极层1b的成膜中,成为以单层生长型(Frank-van derMerwe:FW型)进行薄膜生长。
另外在此,本发明的透明电极1的透明,是指在波长550nm处的透光率为50%以上,但作为构成含氮层1a的材料而使用的上述各材料,与以银为主要成分的电极层1b相比,为透光性充分良好的膜。另一方面,透明电极1的导电性主要通过电极层1b来确保。因此,如上所述,以银为主要成分的电极层1b,以更薄的膜厚确保导电性、由此可以谋求兼备透明电极1的导电性的提高和透光性的提高。
《2.透明电极的用途》
上述构成的透明电极1,在各种电子器件中使用。作为电子器件的例子,可以举出:有机电致发光元件、LED(light Emitting Diode)、液晶元件、太阳能电池、触控面板等,作为这些电子器件中需要透光性的电极部件,可以使用上述的透明电极1。
在以下,作为用途的一个例子,对使用了透明电极的有机电致发光元件的实施方式进行说明。
《3.有机电致发光元件的第1例》
<有机电致发光元件EL-1的构成>
图2为表示作为本发明的电子器件的一个例子的使用了上述透明电极1的有机电致发光元件的第1例的剖面构成图。以下基于该图对有机电致发光元件的构成进行说明。
图2中所示的有机电致发光元件EL-1,设置在透明基板13上,从透明基板13侧依次将透明电极1、使用有机材料等而构成的发光功能层3、及对置电极5-1以该顺序进行层叠而构成。该有机电致发光元件EL-1中,其特征在于,使用在先说明了的本发明的透明电极1作为透明电极1。因此有机电致发光元件EL-1以至少从透明基板13侧将产生了的光(以下,记为发光光h)取出地构成。
另外有机电致发光元件EL-1的层结构没有限定,可以为一般的层结构。在此,透明电极1作为正极(即阳极)发挥作用,对置电极5-1作为负极(即阴极)发挥作用。此时,例如发光功能层3,可以例示从作为正极的透明电极1侧依次将空穴注入层3a/空穴传输层3b/发光层3c/电子传输层3d/电子注入层3e层叠了的构成,但需要其中至少具有使用有机材料而构成的发光层3c。空穴注入层3a及空穴传输层3b,也可以作为单一的空穴传输/注入层来设置。电子传输层3d及电子注入层3e,也可以作为单一的电子传输/注入层来设置。另外这些发光功能层3中,例如电子注入层3e也有时由无机材料构成。
另外,发光功能层3,除这些层以外,也可以根据需要在需要的位置层叠空穴阻挡层、电子阻挡层等。进而,发光层3c,也可以具有产生各波长区域的发光光的各色发光层,采用将这些的各色发光层经由非发光性中间层而层叠了的结构。中间层也可以作为空穴阻挡层、电子阻挡层来发挥作用。进而,作为负极的对置电极5-1,也可以为根据需要的层叠结构。在这样的构成中,仅仅由透明电极1和对置电极5-1夹持发光功能层3的部分成为有机电致发光元件EL-1中的发光区域。
另外,在如以上的层构成中,为了谋求透明电极1的低电阻化,可以与透明电极1的电极层1b相接而设置辅助电极15。
如以上的构成的有机电致发光元件EL-1,为了防止使用有机材料等所构成的发光功能层3的劣化,在透明基板13上用后述的密封材料17进行密封。该密封材料17,经由粘接剂19固定于透明基板13侧。其中,透明电极1及对置电极5-1的端子部分,在透明基板13上以通过发光功能层3而彼此保持了绝缘性的状态在以从密封材料17露出了的状态下进行设置。
以下,将用于构成上述的有机电致发光元件EL-1的主要各层的详细内容,以透明基板13、透明电极1、对置电极5-1、发光功能层3的发光层3c、发光功能层3的其它的层、辅助电极15及密封材料17的顺序进行说明。其后,对有机电致发光元件EL-1的制作方法进行说明。
[透明基板13]
透明基板13,为设置了在先说明了的本发明的透明电极1的基材11,可使用在先说明了的基材11中具有透光性的透明的基材11。
[透明电极1(正极)]
透明电极1,为在先说明了的本发明的透明电极1,且是从透明基板13侧依次将含氮层1a及电极层1b以该顺序成膜了的构成。在此,特别是透明电极1作为正极发挥作用,电极层1b成为实质的正极。
[对置电极5-1(负极)]
对置电极5-1,为作为对发光功能层3供给电子的负极发挥作用的电极膜,可使用金属、合金、有机或无机的导电性化合物、及它们的混合物。具体而言,可以举出:铝、银、镁、锂、镁/铜混合物、镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铟、锂/铝混合物、稀土类金属、ITO、ZnO、TiO2、SnO2等的氧化物半导体等。
对置电极5-1,可以通过将这些导电性材料利用蒸镀、溅射等的方法形成薄膜来制作。另外,作为对置电极5-1的薄膜电阻,优选数百Ω/sq.以下,膜厚通常在5nm~5μm、优选在5nm~200nm的范围选择。
需要说明的是,该有机电致发光元件EL-1,如果在为从对置电极5-1侧也取出发光光h的情况下,只要选择上述导电性材料中透光性良好的导电性材料构成对置电极5-1即可。
[发光层3c]
本发明中使用的发光层3c,含有磷光发光化合物作为发光材料。
该发光层3c,为从电极或电子传输层3d注入了的电子和从空穴传输层3b注入了的空穴进行复合而发光的层,发光的部分可以为发光层3c的层内,也可以为发光层3c和进行邻接的层的界面。
作为这样的发光层3c,只要所含的发光材料满足发光主要条件,则其构成没有特别限制。另外,具有相同的发光光谱、发光极大波长的层可以为多层。此时,优选在各发光层3c间具有非发光性的中间层(无图示)。
发光层3c的膜厚总和优选在1~100nm的范围,从能够得到更低的驱动电压的方面考虑,进一步优选为1~30nm。需要说明的是,所谓发光层3c的膜厚总和,在发光层3c间存在非发光性中间层的情况下,为也包含该中间层的膜厚。
在层叠了多层的构成的发光层3c的情况下,作为各个发光层的膜厚,,优选调整为1~50nm的范围,进一步优选调整为1~20nm的范围。在所层叠了的多个发光层与蓝、绿、红的各自的发光色对应的情况下,对于蓝、绿、红的各发光层的膜厚关系,没有特别限制。
如以上的发光层3c,可以将后述的发光材料、主体化合物例如通过真空蒸镀法、旋涂法、流延法、LB法、喷墨法等的公知的薄膜形成方法进行制膜来形成。
另外,发光层3c,可以混合多个发光材料,另外,也可以将磷光发光材料和荧光发光材料(也称为荧光掺杂物、荧光性化合物)混合在同一发光层3c中来使用。
作为发光层3c的构成,优选含有主体化合物(也称为发光主体等)、发光材料(也称为发光掺杂物化合物)、由发光材料发光。
(主体化合物)
作为发光层3c中所含的主体化合物,优选室温(25℃)下的磷光发光的磷光量子收率低于0.1的化合物。进一步优选磷光量子收率低于0.01。另外,在发光层3c中所含的化合物中,优选其在层中的体积比为50%以上。
作为主体化合物,可以单独使用公知的主体化合物,或也可以使用多种。通过使用多种主体化合物,可以调整电荷的移动,可使有机电致发光元件EL-1高效率化。另外,通过使用多种后述的发光材料,可以混杂不同的发光,由此可得到任意的发光色。
作为所使用的主体化合物,可以为现有公知的低分子化合物,可以为具有重复单元的高分子化合物,也可以为具有如乙烯基、环氧基之类的聚合性基团的低分子化合物(蒸镀聚合性发光主体)。
作为公知的主体化合物,优选具有空穴传输能、电子传输能、且防止发光的长波长化、且Tg(玻璃化转变温度)高的化合物。在此所谓的玻璃化转变温度(Tg),是指使用DSC(Differential Scanning Colorimetry:差示扫描量热法)通过依据JIS-K-7121的方法而求得的值。
在以下,示出可在本发明中使用的主体化合物的具体例(H1~H79),但不限定于这些具体例。需要说明的是,在主体化合物H68~H79中,x及y表示无规共聚物的比率。其比率,例如可以设为x:y=1:10等。
[化学式40]
[化学式41]
[化学式42]
[化学式43]
[化学式44]
[化学式45]
[化学式46]
[化学式47]
[化学式48]
[化学式49]
[化学式50]
[化学式51]
[化学式52]
[化学式53]
[化学式54]
作为公知的主体化合物的具体例,也可以使用以下的文献中记载的化合物。例如可以举出:日本特开2001-257076号公报、日本特开2002-308855号公报、日本特开2001-313179号公报、日本特开2002-319491号公报、日本特开2001-357977号公报、日本特开2002-334786号公报、日本特开2002-8860号公报、日本特开2002-334787号公报、日本特开2002-15871号公报、日本特开2002-334788号公报、日本特开2002-43056号公报、日本特开2002-334789号公报、日本特开2002-75645号公报、日本特开2002-338579号公报、日本特开2002-105445号公报、日本特开2002-343568号公报、日本特开2002-141173号公报、日本特开2002-352957号公报、日本特开2002-203683号公报、日本特开2002-363227号公报、日本特开2002-231453号公报、日本特开2003-3165号公报、日本特开2002-234888号公报、日本特开2003-27048号公报、日本特开2002-255934号公报、日本特开2002-260861号公报、日本特开2002-280183号公报、日本特开2002-299060号公报、日本特开2002-302516号公报、日本特开2002-305083号公报、日本特开2002-305084号公报、日本特开2002-308837号公报等。
(发光材料)
作为可以在本发明中使用的发光材料,可以举出:磷光发光性化合物(也称为磷光性化合物、磷光发光材料)。
所谓磷光发光性化合物,为观测到来自激发三重态的发光的化合物,具体而言定义为在室温(25℃)下进行磷光发光的化合物、且磷光量子收率在25℃下为0.01以上的化合物,但优选的磷光量子收率为0.1以上。
上述磷光量子收率,可通过第4版実験化学講座7的分光II的398页(1992年版、丸善)中记载的方法进行测定。溶液中的磷光量子收率,可以使用各种溶剂来测定,在本发明中使用磷光发光性化合物的情况下,只要在任意的溶剂任一种中达到上述磷光量子收率(0.01以上)即可。
作为磷光发光性化合物的发光原理,可以举出2种。一种为以下的能量转移型:在传输载流子的主体化合物上引起载流子的复合而产生主体化合物的激发状态、通过使该能量移动到磷光发光性化合物而得到自磷光发光性化合物的发光,另一种为以下的载流子捕集型:磷光发光性化合物成为载流子捕集器、在磷光发光性化合物上引起载流子的复合、得到自磷光发光性化合物的发光。在任意的情况下,均以磷光发光性化合物的激发状态的能量低于主体化合物的激发状态的能量作为条件。
磷光发光性化合物,可以从在一般的有机电致发光元件发光层中使用的公知的物质中适宜选择而使用,优选为含有元素周期表8~10族的金属的络合物系化合物,进一步优选为铱化合物、锇化合物、或铂化合物(铂络合物系化合物)、稀土类络合物,其中,最优选为铱化合物。
在本发明中,也可以在至少一个发光层3c中含有2种以上磷光发光性化合物,发光层3c中的磷光发光性化合物的浓度比可以在发光层3c的厚度方向上变化。
磷光发光性化合物优选相对于发光层3c的总量为0.1体积%以上且低于30体积%。
(由通式(4)表示的化合物)
发光层3c中所含的化合物(磷光发光性化合物),优选为由下述通式(4)表示的化合物。
需要说明的是,由通式(4)表示的磷光发光性化合物(也称为磷光发光性金属络合物),为优选在有机电致发光元件EL-1的发光层3c中作为发光掺杂物而含有的方式,但也可以在发光层3c以外的发光功能层中含有。
[化学式55]
通式(4)
上述通式(4)中,P、Q各自表示碳原子或氮原子,A1表示与P-C一起形成芳香族烃环或芳香族杂环的原子组。A2表示与Q-N一起形成芳香族杂环的原子组。P1-L1-P2表示双齿配体,P1、P2各自独立地表示碳原子、氮原子或氧原子。L1表示与P1、P2一起形成双齿配体的原子组。j1表示1~3的整数,j2表示0~2的整数,j1+j2为2或3。M1表示元素周期表中的8~10族的过渡金属元素。
在通式(4)中,P、Q各自表示碳原子或氮原子。
而且,在通式(4)中,作为A1与P-C一起形成的芳香族烃环,可以举出:苯环、联苯环、萘环、薁环、蒽环、菲环、芘环、环、并四苯环、三亚苯环、邻三联苯环、间三联苯环、对三联苯环、苊环、晕苯环、芴环、荧蒽环、并四苯环、并五苯环、苝环、戊芬环、苉环、芘环、皮蒽环、蒽嵌蒽环等。
这些环可以进一步具有在通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(4)中,作为A1与P-C一起形成的芳香族杂环,可以举出:呋喃环、噻吩环、噁唑环、吡咯环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、三嗪环、苯并咪唑环、噁二唑环、三唑环、咪唑环、吡唑环、噻唑环、吲哚环、苯并咪唑环、苯并噻唑环、苯并噁唑环、喹喔啉环、喹唑啉环、酞嗪环、咔唑环、氮杂咔唑环等。
在此,所谓氮杂咔唑环,表示构成上述咔唑环的苯环的碳原子被1个以上氮原子替代了的环。
这些环可以进一步具有在通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(4)中,作为A2与Q-N一起形成的芳香族杂环,可以举出:噁唑环、噁二唑环、噁三唑环、异噁唑环、四唑环、噻二唑环、噻三唑环、异噻唑环、吡咯环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、三嗪环、咪唑环、吡唑环、三唑环等。
这些环可以进一步具有在通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(4)中,P1-L1-P2表示双齿配体,P1、P2各自独立地表示碳原子、氮原子或氧原子。L1表示与P1、P2一起形成双齿配体的原子组。
作为由P1-L1-P2表示的双齿配体,可以举出:苯基吡啶、苯基吡唑、苯基咪唑、苯基三唑、苯基四唑、二吡唑硼(ピラザボール)、乙酰基丙酮、吡啶甲酸等。
在通式(4)中,j1表示1~3的整数,j2表示0~2的整数,j1+j2表示2或3,其中,优选j2为0的情况。
在通式(4)中,M1可使用元素周期表中8~10族的过渡金属元素(也简称为过渡金属),其中,优选铱。
(由通式(5)表示的化合物)
在由通式(4)表示的化合物中,进一步优选为由下述通式(5)表示的化合物。
[化学式56]
通式(5)
在上述通式(5)的式中,Z表示烃环基或杂环基。P、Q各自表示碳原子或氮原子,A1表示与P-C一起形成芳香族烃环或芳香族杂环的原子组。A3表示-C(R01)=C(R02)-、-N=C(R02)-、-C(R01)=N-或-N=N-,R01、R02各自表示氢原子或取代基。P1-L1-P2表示双齿配体,P1、P2各自独立地表示碳原子、氮原子、或氧原子。L1表示与P1、P2一起形成双齿配体的原子组。j1表示1~3的整数,j2表示0~2的整数,j1+j2为2或3。M1表示元素周期表中8~10族的过渡金属元素。
在通式(5)中,作为Z所示的烃环基,可以举出:非芳香族烃环基、芳香族烃环基,作为非芳香族烃环基,可以举出:环丙基、环戊基、环己基等。这些基团,可以为无取代,也可以具有后述的取代基。
另外,作为芳香族烃环基(也称为芳香族烃基、芳基等),例如可以举出:苯基、对氯苯基、均三甲苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基、薁基、苊基、芴基、菲基、茚基、芘基、联苯基等。
这些基团,可以为无取代,也可以具有通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(5)中,作为由Z表示的杂环基,可以举出非芳香族杂环基、芳香族杂环基等,作为非芳香族杂环基,例如可以举出:由环氧环、氮丙啶环、硫杂环丙烷环、氧杂环丁烷环、氮杂环丁烷环、硫杂环丁烷环、四氢呋喃环、二氧杂环戊烷环、吡咯烷环、吡唑烷环、咪唑烷环、噁唑烷环、四氢噻吩环、环丁砜环、噻唑烷环、ε-己内酯环、ε-己内酰胺环、哌啶环、六氢哒嗪环、六氢嘧啶环、哌嗪环、吗啉环、四氢吡喃环、1,3-二噁烷环、1,4-二噁烷环、三噁烷环、四氢硫代吡喃环、硫代吗啉环、硫代吗啉-1,1-二氧化物环、吡喃糖环、二氮杂双环[2,2,2]-辛烷环等衍生的基团。
这些基团可以为无取代,也可以具有在通式(1)中由Y1表示的取代基。
作为芳香族杂环基,例如可以举出:吡啶基、嘧啶基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、苯并咪唑基、吡唑基、吡嗪基、三唑基(例如1,2,4-三唑-1-基、1,2,3-三唑-1-基等)、噁唑基、苯并噁唑基、噻唑基、异噁唑基、异噻唑基、呋咱基、噻吩基、喹啉基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、咔啉基、二氮杂咔唑基(表示上述咔啉基的构成咔啉环的碳原子的一个被氮原子替代了的基团)、喹喔啉基、哒嗪基、三嗪基、喹唑啉基、酞嗪基等。
这些基团可以为无取代,也可以具有在通式(1)中由Y1表示的取代基。
优选的是,由Z表示的基团为芳香族烃环基或芳香族杂环基。
在通式(5)中,作为A1与P-C一起形成的芳香族烃环,可以举出:苯环、联苯环、萘环、薁环、蒽环、菲环、芘环、环、并四苯环、三亚苯环、邻三联苯环、间三联苯环、对三联苯环、苊环、晕苯环、芴环、荧蒽环、并四苯环、并五苯环、苝环、戊芬环、苉环、芘环、皮蒽环、蒽嵌蒽环等。
这些环可以进一步具有在通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(5)中,作为A1与P-C一起形成的芳香族杂环,可以举出:呋喃环、噻吩环、噁唑环、吡咯环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、三嗪环、苯并咪唑环、噁二唑环、三唑环、咪唑环、吡唑环、噻唑环、吲哚环、苯并咪唑环、苯并噻唑环、苯并噁唑环、喹喔啉环、喹唑啉环、酞嗪环、咔唑环、咔啉环、氮杂咔唑环等。
在此,所谓氮杂咔唑环,表示构成上述咔唑环的苯环的碳原子被1个以上氮原子替代了的基团。
这些环可以进一步具有在通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(5)的由A3表示的-C(R01)=C(R02)-、-N=C(R02)-、-C(R01)=N-中,R01、R02各自表示的取代基,与在通式(1)中由Y1表示的取代基的含义相同。
在通式(5)中,作为由P1-L1-P2表示的双齿配体,可以举出:苯基吡啶、苯基吡唑、苯基咪唑、苯基三唑、苯基四唑、二吡唑硼、乙酰基丙酮、吡啶甲酸等。
另外,j1表示1~3的整数,j2表示0~2的整数,j1+j2表示2或3,其中,优选j2为0的情况。
在通式(5)中,由M1表示的元素周期表中的8~10族的过渡金属元素(也简称为过渡金属),与通式(4)中由M1表示的元素周期表中8~10族的过渡金属元素的含义相同。
(由通式(6)表示的化合物)
作为由上述通式(5)表示的化合物的一个优选方式,可以举出:由下述通式(6)表示的化合物。
[化学式57]
通式(6)
在上述通式(6)式中,R03表示取代基,R04表示氢原子或取代基,多个R04也可以互相键合而形成环。n01表示1~4的整数。R05表示氢原子或取代基,多个R05也可以互相键合而形成环。n02表示1~2的整数。R06表示氢原子或取代基,也可以互相键合而形成环。n03表示1~4的整数。Z1表示与C-C一起形成6元的芳香族烃环、或者5元或6元芳香族杂环所需的原子组。Z2表示形成烃环基或杂环基所需的原子组。P1-L1-P2表示双齿配体,P1、P2各自独立地表示碳原子、氮原子或氧原子。L1表示与P1、P2一起形成双齿配体的原子组。j1表示1~3的整数,j2表示0~2的整数,但j1+j2为2或3。M1表示元素周期表中的8~10族的过渡金属元素。R03和R06、R04和R06及R05和R06也可以互相键合而形成环。
在通式(6)中,由R03、R04、R05、R06各自表示的取代基,与在通式(1)中由Y1表示的取代基的含义相同。
在通式(6)中,作为Z1与C-C一起形成的6元的芳香族烃环,可以举出苯环等。
这些环也可以进一步具有在通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(6)中,作为Z1与C-C一起形成的5元或6元的芳香族杂环,例如可以举出:噁唑环、噁二唑环、噁三唑环、异噁唑环、四唑环、噻二唑环、噻三唑环、异噻唑环、噻吩环、呋喃环、吡咯环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、三嗪环、咪唑环、吡唑环、三唑环等。
这些环可以进一步具有在通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(6)中,作为由Z2表示的烃环基,可以举出:非芳香族烃环基、芳香族烃环基,作为非芳香族烃环基,可以举出:环丙基、环戊基、环己基等。这些基团可以为无取代,也可以具有后述的取代基。
另外,作为芳香族烃环基(也称为芳香族烃基、芳基等),例如可以举出:苯基、对氯苯基、均三甲苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基、薁基、苊基、芴基、菲基、茚基、芘基、联苯基等。这些基团可以为无取代,也可以具有在通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(6)中,作为由Z2表示的杂环基,可以举出:非芳香族杂环基、芳香族杂环基等,作为非芳香族杂环基,例如可以举出:由环氧环、氮丙啶环、硫杂环丙烷环、氧杂环丁烷环、氮杂环丁烷环、硫杂环丁烷环、四氢呋喃环、二氧杂环戊烷环、吡咯烷环、吡唑烷环、咪唑烷环、噁唑烷环、四氢噻吩环、环丁砜环、噻唑烷环、ε-己内酯环、ε-己内酰胺环、哌啶环、六氢哒嗪环、六氢嘧啶环、哌嗪环、吗啉环、四氢吡喃环、1,3-二噁烷环、1,4-二噁烷环、三噁烷环、四氢硫代吡喃环、硫代吗啉环、硫代吗啉-1,1-二氧化物环、吡喃糖环、二氮杂双环[2,2,2]-辛烷环等衍生的基团。这些基团可以为无取代,另外,也可以具有在通式(1)中由Y1表示的取代基。
作为芳香族杂环基,例如可以举出:吡啶基、嘧啶基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、苯并咪唑基、吡唑基、吡嗪基、三唑基(例如1,2,4-三唑-1-基、1,2,3-三唑-1-基等)、噁唑基、苯并噁唑基、噻唑基、异噁唑基、异噻唑基、呋咱基、噻吩基、喹啉基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、咔啉基、二氮杂咔唑基(上述咔啉基的构成咔啉环的碳原子的一个被氮原子替代了的基团)、喹喔啉基、哒嗪基、三嗪基、喹唑啉基、酞嗪基等。
这些环可以为无取代,也可以进一步具有在通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(6)中,作为由Z1及Z2形成的基团,优选苯环。
在通式(6)中,由P1-L1-P2表示的双齿配体,与在通式(4)中由P1-L1-P2表示的双齿配体的含义相同。
在通式(6)中,由M1表示的元素周期表中的8~10族的过渡金属元素,与在通式(4)中由M1表示的元素周期表中的8~10族的过渡金属元素的含义相同。
另外,磷光发光性化合物,可以从在有机电致发光元件EL-1的发光层3c的中使用的公知的物质中适宜选择使用。
本发明涉及的磷光发光性化合物,优选为含有元素周期表中8~10族金属的络合物系化合物,进一步优选为铱化合物、锇化合物、或铂化合物(铂络合物系化合物)、稀土类络合物,其中,最优选的为铱化合物。
将本发明涉及的磷光发光性化合物的具体例(Pt-1~Pt-3、A-1、Ir-1~Ir-45)示于以下,但本发明不限定于这些具体例。需要说明的是,在这些化合物中,m及n表示重复数。
[化学式58]
[化学式59]
[化学式60]
[化学式61]
[化学式62]
[化学式63]
[化学式64]
[化学式65]
上述的磷光发光性化合物(也称为磷光发光性金属络合物等),例如可以通过应用Organic Letters杂志、vol.3、No.16、2579~2581页(2001);Inorganic Chemistry、第30卷、第8号、1685~1687页(1991年);J.Am.Chem.Soc.、123卷、4304页(2001年);InorganicChemistry、第40卷、第7号、1704~1711页(2001年);Inorganic Chemistry、第41卷、第12号、3055~3066页(2002年);New Journal of Chemistry.、第26卷、1171页(2002年);European Journal of Organic Chemistry、第4卷、695~709页(2004年);以及这些文献中记载的参考文献等的方法来合成。
(荧光发光材料)
作为荧光发光材料,可以举出:香豆素系色素、吡喃系色素、花青系色素、克酮酸(クロコニウム)系色素、方酸(スクアリウム)系色素、氧代苯并蒽系色素、荧光素系色素、罗丹明系色素、吡喃鎓系色素、苝系色素、茋系色素、聚噻吩系色素、或稀土类络合物系荧光体等。
[注入层:空穴注入层3a、电子注入层3e]
所谓注入层,为了驱动电压降低、发光亮度提高而设置在电极和发光层3c之间的层,该内容详细记载于“有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日NTS公司发行)”的第2编第2章“電極材料”(123~166页)中,有空穴注入层3a和电子注入层3e。
注入层可以根据需要设置。若为空穴注入层3a,则可以存在于正极和发光层3c或空穴传输层3b之间,若为电子注入层3e,则可以存在于负极和发光层3c或电子传输层3d之间。
空穴注入层3a,在日本特开平9-45479号公报、日本特开平9-260062号公报、日本特开平8-288069号公报等中也记载有其详细内容,作为具体例,可以举出:铜酞菁所代表的酞菁层、氧化钒所代表的氧化物层、非晶碳层、使用了聚苯胺(翠绿亚胺)、聚噻吩等的导电性高分子的高分子层等。
电子注入层3e在日本特开平6-325871号公报、日本特开9-17574号公报、日本特开10-74586号公报等中也记载有其详细内容,具体而言,可以举出:锶、铝等所代表的金属层、氟化钾所代表的碱金属卤化物层、氟化镁所代表的碱土金属化合物层、氧化钼所代表的氧化物层等。本发明的电子注入层3e优选为极薄的膜,虽然取决于原材料,但其膜厚优选1nm~10μm的范围。
[空穴传输层3b]
空穴传输层3b包含具有传输空穴的功能的空穴传输材料,广义上空穴注入层3a、电子阻挡层也包含于空穴传输层3b。空穴传输层3b可以设置单层或多层。
作为空穴传输材料,具有空穴的注入或传输、电子的阻挡性的任一性质,可以为有机物、无机物的任一种。例如可以举出:三唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物及吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代查尔酮衍生物、噁唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、茋衍生物、硅氨烷衍生物、苯胺系共聚物、另外导电性高分子低聚物、特别是噻吩低聚物等。
作为空穴传输材料,可以使用上述的材料,优选使用卟啉化合物、芳香族叔胺化合物及苯乙烯基胺化合物,特别优选使用芳香族叔胺化合物。
作为芳香族叔胺化合物及苯乙烯基胺化合物的代表例,可以举出:N,N,N’,N’-四苯基-4,4’-二氨基苯基;N,N’-二苯基-N,N’-双(3-甲基苯基)-[1,1’-联苯基]-4,4’-二胺(TPD);2,2-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)丙烷;1,1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)环己烷;N,N,N’,N’-四-对甲苯基-4,4’-二氨基联苯;1,1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)-4-苯基环己烷;双(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)苯基甲烷;双(4-二-对甲苯基氨基苯基)苯基甲烷;N,N’-二苯基-N,N’-二(4-甲氧基苯基)-4,4’-二氨基联苯;N,N,N’,N’-四苯基-4,4’-二氨基二苯醚;4,4’-双(二苯基氨基)四联苯;N,N,N-三(对甲苯基)胺;4-(二-对甲苯基氨基)-4’-[4-(二-对甲苯基氨基)苯乙烯基]茋;4-N,N-二苯基氨基-(2-二苯基乙烯基)苯;3-甲氧基-4’-N,N-二苯基氨基均二苯乙烯(スチルベンゼン);N-苯基咔唑、以及美国专利第5,061,569号说明书中记载的在分子内具有2个稠合芳香族环的物质、例如4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPD)、日本特开平4-308688号公报中记载的3个三苯基胺单元连接为星爆型的4,4’,4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺(MTDATA)等。
而且,也可以使用将这些材料导入了高分子链的、或将这些材料作为高分子的主链的高分子材料。另外,p型-Si、p型-SiC等的无机化合物也可以作为空穴注入材料、空穴传输材料来使用。
另外,也可以使用如日本特开平11-251067号公报、J.Huang et.al.,AppliedPhysics Letters、80(2002)、p.139中记载的所谓的p型空穴传输材料。在本发明中,从可得到更高效率的发光元件的方面考虑,优选使用这些材料。
空穴传输层3b,可以通过将上述空穴传输材料利用例如真空蒸镀法、旋涂法、流延法、包括喷墨法的印刷法、LB法等的公知的方法进行薄膜化来形成。对于空穴传输层3b的膜厚没有特别限制,通常为5nm~5μm左右,优选为5~200nm。该空穴传输层3b,可以为包含上述材料中的1种或2种以上的一层结构。
另外,也可以在空穴传输层3b的材料中掺杂杂质来提高p性。作为其例子,可以举出:日本特开平4-297076号公报、日本特开2000-196140号公报、日本特开2001-102175号公报、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等中所记载的物质。
如上所述,如提高空穴传输层3b的p性,则可以制作更低电力消耗的元件,因此优选。
[电子传输层3d]
电子传输层3d,包含具有传输电子的功能的材料,广义上电子注入层3e、空穴阻挡层(无图示)也包含于电子传输层3d中。电子传输层3d可以以单层结构或多层的层叠结构的形式设置。
作为在单层结构的电子传输层3d、及层叠结构的电子传输层3d中构成与发光层3c邻接的层部分的电子传输材料(兼作空穴阻挡材料),只要具有将从负极注入了的电子传递至发光层3c的功能即可。作为这样的材料,可以从现有公知的化合物中选择任意的化合物来使用。例如可以举出:硝基取代芴衍生物、二苯基醌衍生物、硫代吡喃二氧化物衍生物、碳化二亚胺、亚芴基甲烷衍生物、蒽醌二甲烷(アントラキノジメタン)、蒽酮衍生物及噁二唑衍生物等。进而,在上述噁二唑衍生物中,噁二唑环的氧原子被替代为硫原子的噻二唑衍生物、具有作为吸电子基团而已知的喹喔啉环的喹喔啉衍生物也可以作为电子传输层3d的材料来使用。进而,也可以使用将这些材料导入了高分子链的、或将这些材料作为高分子的主链的高分子材料。
另外,8-羟基喹啉衍生物的金属络合物、例如三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)、三(5,7-二氯-8-羟基喹啉)铝、三(5,7-二溴-8-羟基喹啉)铝、三(2-甲基-8-羟基喹啉)铝、三(5-甲基-8-羟基喹啉)铝、双(8-羟基喹啉)锌(Znq)等、及这些金属络合物的中心金属被替代为In、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga或Pb的金属络合物,也可以作为电子传输层3d的材料来使用。
此外,无金属或者金属酞菁、或它们的末端被烷基、磺酸基等取代的物质,也可作为电子传输层3d的材料来优选使用。另外,作为发光层3c的材料所例示的二苯乙烯基吡嗪衍生物,也可作为电子传输层3d的材料来使用,与空穴注入层3a、空穴传输层3b同样,n型-Si、n型-SiC等的无机半导体也可作为电子传输层3d的材料来使用。
电子传输层3d,可以通过将上述材料利用例如真空蒸镀法、旋涂法、流延法、包括喷墨法的印刷法、LB法等的公知的方法进行薄膜化来形成。对于电子传输层3d的膜厚没有特别限制,通常为5nm~5μm左右,优选为5~200nm。电子传输层3d可以包含上述材料的1种或2种以上的一层结构。
另外,也可以在电子传输层3d中掺杂杂质、提高n性。作为其例子,可以举出:日本特开平4-297076号公报、日本特开平10-270172号公报、日本特开2000-196140号公报、日本特开2001-102175号公报、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等中所记载的物质。进而,在电子传输层3d中,优选含有钾、钾化合物等。作为钾化合物,例如可以使用氟化钾等。若这样提高电子传输层3d的n性,则可制作更低电力消耗的元件。
另外,作为电子传输层3d的材料(电子传输性化合物),可以使用与上述了的构成含氮层1a的材料同样的物质。其即使为兼作电子注入层3e的电子传输层3d也相同,可以使用与上述了的构成含氮层1a的材料同样的物质。
[阻挡层:空穴阻挡层、电子阻挡层]
阻挡层,如上所述,为除有机化合物薄膜的基本构成层之外根据需要设置的层。例如有日本特开平11-204258号公报、日本特开平11-204359号公报、及“有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日NTS公司发行)”的237页等中所记载的空穴阻挡(holeblock)层。
所谓空穴阻挡层,广义上具有电子传输层3d的功能。空穴阻挡层,包含具有传输电子的功能、且传输空穴的能力显著小的空穴阻挡材料,通过传输电子并阻挡空穴,可以提高电子和空穴的复合概率。另外,也可以将后述的电子传输层3d的构成根据需要作为本发明涉及的空穴阻挡层来使用。空穴阻挡层优选与发光层3c邻接而设置。
另一方面,所谓电子阻挡层,广义上具有空穴传输层3b的功能。电子阻挡层,包含具有传输空穴的功能、且传输电子的能力显著小的材料,通过传输空穴并阻挡电子,可以提高电子和空穴的复合概率。另外,也可以将后述的空穴传输层3b的构成根据需要作为电子阻挡层来使用。作为本发明涉及的阻挡层的膜厚,优选为3~100nm,进一步优选为5~30nm。
[辅助电极15]
辅助电极15是为了降低透明电极1的电阻而设置的,与透明电极1的电极层1b相接而设置。形成辅助电极15的材料优选金、铂、银、铜、铝等的电阻低的金属。这些金属由于透光性低,因此可在不影响从光取出面13a的发光光h的取出的范围进行图案形成。作为这样的辅助电极15的形成方法,可以举出:蒸镀法、溅射法、印刷法、喷墨法、气溶胶喷射法等。辅助电极15的线宽,从取出光的开口率的观点考虑,优选为50μm以下,辅助电极15的厚度,从导电性的观点考虑,优选为1μm以上。
[密封材料17]
密封材料17,覆盖有机电致发光元件EL,可以为板状(膜状)密封部件且通过粘接剂19固定于透明基板13侧的材料,也可以为密封膜。这样的密封材料17,以使有机电致发光元件EL中的透明电极1及对置电极5-1的端子部分露出的状态以至少覆盖发光功能层3的状态来设置。另外,也可以以如下方式构成:在密封材料17上设置电极、使有机电致发光元件EL-1的透明电极1及对置电极5-1的端子部分和该电极导通。
作为板状(膜状)的密封材料17,具体而言,可以举出:玻璃基板、聚合物基板、金属基板等,可以将这些基板材料进一步制成薄型的膜状来使用。作为玻璃基板,可以特别举出:钠钙玻璃、含钡·锶玻璃、铅玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硼硅酸钡玻璃、石英等。另外,作为聚合物基板,可以举出:聚碳酸酯、丙烯酸类、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚硫化物、聚砜等。作为金属基板,可以举出:选自由不锈钢、铁、铜、铝、镁、镍、锌、铬、钛、钼、硅、锗及钽构成的组中的一种以上的金属或合金构成的基板。
其中,从可将元件薄膜化这样的方面考虑,可优选使用将聚合物基板、金属基板制成薄型的膜状的材料来作为密封材料。
进而,制成了膜状的聚合物基板,优选通过根据JIS K7126-1987的方法测得的氧透过率为1×10-3ml/(m2·24h·atm)以下、通过根据JIS K7129-1992的方法测得的水蒸汽透过率(25±0.5℃、相对湿度(90±2)%RH)为1×10-3g/(m2·24h)以下。
另外,如上所述的基板材料,也可以加工成凹板状而作为密封材料17来使用。该情况下,对上述的基板部件实施喷砂加工、化学蚀刻加工等的加工、形成凹状。
另外用于将这样的板状的密封材料17固定于透明基板13侧的粘接剂19,可以作为对密封材料17和透明基板13之间所夹持的有机电致发光元件EL-1进行密封的密封剂来使用。这样的粘接剂19,具体而言,可以举出:丙烯酸系低聚物、甲基丙烯酸系低聚物这样的具有反应性乙烯基的光固化及热固化型粘接剂、2-氰基丙烯酸酯等的湿气固化型等的粘接剂。
另外作为这样的粘接剂19,可以举出:环氧系等的热及化学固化型(二液混合)。另外,可以举出:热熔型的聚酰胺、聚酯、聚烯烃。另外,也可以举出阳离子固化型的紫外线固化型环氧树脂粘接剂。
需要说明的是,构成有机电致发光元件EL-1的有机材料,有时因热处理而劣化。因此,粘接剂19,优选可以在室温~80℃进行粘接固化。另外,也可以在粘接剂19中分散干燥剂。
粘接剂19向密封材料17和透明基板13的粘接部分的涂布,可以使用市售的分配器,也可以如丝网印刷那样进行印刷。该粘接剂19,可以如图所示仅设置于密封材料17的周边,也可以无间隙地填充于密封材料17和有机电致发光元件LE-1之间。
另外在板状密封材料17和透明基板13和粘接剂19间形成间隙的情况下,在该间隙中,优选在气相及液相下注入氮、氩等的非活性气体、氟代烃、硅油这样的非活性液体。另外也可以形成真空。另外,也可以在内部封入吸湿性化合物。
作为吸湿性化合物,例如可以举出:金属氧化物(例如氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化钡、氧化镁、氧化铝等)、硫酸盐(例如硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钴等)、金属卤化物(例如氯化钙、氯化镁、氟化铯、氟化钽、溴化铈、溴化镁、碘化钡、碘化镁等)、高氯酸类(例如高氯酸钡、高氯酸镁等)等,硫酸盐、金属卤化物及高氯酸类中,可优选使用无水盐。
另一方面,在作为密封材料17使用密封膜的情况下,以完全覆盖有机电致发光元件EL-1中的发光功能层3、且使有机电致发光元件EL-1中的透明电极1及对置电极5-1的端子部分露出的状态在透明基板13上设置密封膜。
这样的密封膜,使用无机材料、有机材料而构成。特别是形成为:由具有抑制水分、氧等引起有机电致发光元件EL-1中的发光功能层3的劣化的物质的浸入的功能的材料构成。作为这样的材料,例如可以使用氧化硅、二氧化硅、氮化硅等的无机材料。进而为了改良密封膜的脆弱性,也可以与由这些无机材料构成的膜一起使用由有机材料构成的膜来形成层叠结构。
对于这些膜的形成方法,没有特别限定,可以使用例如真空蒸镀法、溅射法、反应性溅射法、分子束外延法、团簇离子束法、离子镀法、等离子体聚合法、大气压等离子体聚合法、等离子体CVD法、激光CVD法、热CVD法、涂覆法等。
[保护膜,保护板]
需要说明的是,虽然省略此处的图示,但也可以在与透明基板13之间夹持有机电致发光元件EL及密封材料17而设置保护膜或者保护板。该保护膜或者保护板,用于机械性保护有机电致发光元件EL,特别是在密封材料17为密封膜的情况下,由于对于有机电致发光元件EL的机械性保护不充分,因此优选设置这样的保护膜或者保护板。
如以上的保护膜或者保护板,可应用玻璃板、聚合物板、比其更为薄型的聚合物膜、金属板、比其更为薄型的金属膜、或聚合物材料膜、金属材料膜。其中,从轻量且薄膜化的方面考虑,特别优选使用聚合物膜。
[有机电致发光元件EL-1的制作方法]
在此作为一个例子,对图2中所示的有机电致发光元件EL的制造方法进行说明。
首先,以膜厚为1μm以下、优选10nm~100nm地通过蒸镀法等的适宜的方法在透明基板13上形成由含有氮原子的化合物构成的含氮层1a。接着,以膜厚为12nm以下、优选4nm~9nm地通过蒸镀法等的适宜的方法在含氮层1a上形成由银(或以银为主要成分的合金)构成的电极层1b,制作成为正极的透明电极1。
接着,在其上以空穴注入层3a、空穴传输层3b、发光层3c、电子传输层3d的顺序依次进行成膜,形成发光功能层3。这些各层的成膜,有旋涂法、流延法、喷墨法、蒸镀法、印刷法等,但从容易得到均质的膜、且不易生成针孔等的方面考虑,特别优选真空蒸镀法或旋涂法。进而,每个层也可以应用不同的成膜法。在这些的各层的成膜中采用蒸镀法的情况下,其蒸镀条件根据使用化合物的种类等而不同,一般而言优选在周加热温度50℃~450℃、真空度10-6Pa~10-2Pa、蒸镀速度0.01nm/秒~50nm/秒、基板温度-50℃~300℃、膜厚0.1μm~5μm的范围适宜选择各条件。
在如上形成了发光功能层3后,在其上部通过蒸镀法、溅射法等的适宜的成膜法形成成为负极的对置电极5-1。此时,对置电极5-1,以通过发光功能层3对于透明电极1保持绝缘状态、且将端子部分从发光功能层3的上方引出至透明基板13的周边的形状而进行图案形成。由此,可得到有机电致发光元件EL-1。另外然后,以使有机电致发光元件EL-1中的透明电极1及对置电极5-1的端子部分露出的状态设置至少覆盖发光功能层3的密封材料17。
通过以上,在透明基板13上可得到期望的有机电致发光元件EL。在这样的有机电致发光元件EL-1的制作中,优选用一次抽真空而连贯地从发光功能层3到对置电极5-1来进行制作,中途也可以从真空气氛中取出透明基板13而实施不同的成膜法。此时,需要考虑在干燥非活性气体气氛下进行作业等。
在对如上而得到的有机电致发光元件EL-1施加直流电压的情况下,若将作为正极的透明电极1设为+极性、将作为负极的对置电极5-1为-极性而施加2V以上且40V以下左右的电压,则可以观测到发光。另外,也可以施加交流电压。需要说明的是,施加的交流电的波形可以是任意的。
<有机电致发光元件EL-1的效果>
以上说明了的有机电致发光元件EL-1,为将本发明的兼备导电性和透光性的透明电极1作为正极来使用、在该透明电极1和成为负极的对置电极5-1之间夹持了发光功能层3的构成。因此,可以在透明电极1和对置电极5-1之间施加充分的电压来实现有机电致发光元件EL-1中的高亮度发光、且谋求由自透明电极1侧的发光光h的取出效率的提高所引起的高亮度化。进而,也可以谋求由为了得到规定亮度的驱动电压的降低所引起的发光寿命的提高。
《4.有机电致发光元件的第2例》
<有机电致发光元件的构成>
图3为表示作为本发明的电子器件的一个例子的使用了上述透明电极的有机电致发光元件的第2例的剖面构成图。该图中所示的第2例的有机电致发光元件EL-2与使用图2所说明的第1例的有机电致发光元件EL-1的不同之处在于将透明电极1作为负极来使用。以下,将对与第1例同样的构成要素的重复的详细说明进行省略,对第2例的有机电致发光元件EL-2的特征性构成进行说明。
图3中所示的有机电致发光元件EL-2,设置在透明基板13上,与第1例相同,其特征在于,使用在先说明了的本发明的透明电极1作为透明基板13上的透明电极1。因此有机电致发光元件EL-2,以至少从透明基板13侧取出发光光h地构成。其中,该透明电极1,可作为负极(阴极)来使用。因此,对置电极5-2可作为正极来使用。
这样的有机电致发光元件EL-2的层结构没有限定,可以为一般的层结构,这与第1例相同。作为该第2例的情况的一个例子,可例示如下构成:在作为负极发挥作用的透明电极1的上部将电子注入层3e/电子传输层3d/发光层3c/空穴传输层3b/空穴注入层3a依次层叠了构成。但是,需要其中至少具有由有机材料构成的发光层3c。
需要说明的是,发光功能层3,除这些层之外,与第1例中说明的相同,也可以采用根据需要的各种构成。在这样的构成中,仅仅由透明电极1和对置电极5-2夹持发光功能层3的部分成为有机电致发光元件EL-2中的发光区域,这也与第1例相同。
另外,在如以上的层构成中,为了谋求透明电极1的低电阻化,可以与透明电极1的电极层1b相接而设置辅助电极15,这也与第1例相同。
在此,作为正极而使用的对置电极5-2,可使用金属、合金、有机或无机的导电性化合物、及它们的混合物。具体而言,可以举出:金(Au)等的金属;碘化铜(CuI)、ITO、ZnO、TiO2、SnO2等的氧化物半导体等。
如以上的对置电极5-2,可以通过将这些导电性材料利用蒸镀、溅射等的方法形成薄膜来制作。另外,作为对置电极5-2的薄膜电阻,优选数百Ω/sq.以下,膜厚通常在5nm~5μm、优选在5nm~200nm的范围选择。
需要说明的是,在该有机电致发光元件EL-2,在也从对置电极5-2侧取出发光光h的情况下,作为构成对置电极5-2的材料,只要从上述的导电性材料中选择透光性良好的导电性材料即可。
如以上的构成的有机电致发光元件EL-2,为了防止发光功能层3的劣化,与第1例同样地用密封材料17密封。
在构成以上说明了的有机电致发光元件EL-2的主要各层中,作为正极而使用的对置电极5-2以外的构成要素的详细的构成、及有机电致发光元件EL-2的制作方法,与第1例相同。因此省略详细说明。
<有机电致发光元件EL-2的效果>
以上说明了的有机电致发光元件EL-2,为将本发明的兼备导电性和透光性的透明电极1作为负极而使用、在其上部设置了发光功能层3和作为正极的对置电极5-2的构成。因此,与第1例相同,可以在透明电极1和对置电极5-1之间施加充分的电压来实现有机电致发光元件EL-2中的高亮度发光、且谋求由自透明电极1侧的发光光h的取出效率提高所引起的高亮度化。进而,也可以谋求为了得到规定亮度的驱动电压的降低所引起的发光寿命的提高。
《5.有机电致发光元件的第3例》
<有机电致发光元件的构成>
图4为表示作为本发明的电子器件的一例的使用了上述的透明电极的有机电致发光元件的第3例的剖面构成图。该图中所示的第3例的有机电致发光元件EL-3与使用图2所说明的第1例的有机电致发光元件EL-1的不同之处在于:在基板13’侧设置对置电极5-3、在其上部将发光功能层3和透明电极1依次层叠。以下,对于与第1例同样的构成要素的重复的详细说明省略,对第3例的有机电致发光元件EL-3的特征性构成进行说明。
图4中所示的有机电致发光元件EL-3,设置在基板13’上,从基板13’侧依次层叠了作为正极的对置电极5-3、发光功能层3、及作为负极的透明电极1。其中,其特征在于,使用在先说明了的本发明的透明电极1作为透明电极1。因此有机电致发光元件EL-3,以至少从与基板13'相反的透明电极1侧取出发光光h地构成。
这样的有机电致发光元件EL-3的层结构没有限定,可以为一般的层结构,这与第1例相同。作为该第3例的情况的一个例子,可例示如下构成:在作为正极发挥作用的对置电极5-3的上部将空穴注入层3a/空穴传输层3b/发光层3c/电子传输层3d依次层叠了的构成。但是,需要其中至少具有使用有机材料而构成的发光层3c。另外,电子传输层3d兼作电子注入层3e,作为具有电子注入性的电子传输层3d来进行设置。
而且特别是在该第3例的有机电致发光元件EL-3中作为特征性构成,在于:具有电子注入性的电子传输层3d作为透明电极1中的含氮层1a而设置。即,在该第3例中,作为负极而使用的透明电极1,由兼作具有电子注入性的电子传输层3d的含氮层1a和其上部所设置了的电极层1b构成。
重要的是:这样的电子传输层3d使用在先所述了的构成上述透明电极1的含氮层1a的材料构成。
需要说明的是,发光功能层3,除这些层之外,也可以与第1例中的说明同样地采用根据需要的各种构成,但在兼作透明电极1的含氮层1a的电子传输层3d和透明电极1的电极层1b之间,未设置电子注入层、空穴阻挡层。在如以上的构成中,仅仅由透明电极1和对置电极5-3夹持发光功能层3的部分成为有机电致发光元件EL-3中的发光区域,这与第1例相同。
另外在以上的层构成中,为了谋求透明电极1的低电阻化,可以与透明电极1的电极层1b相接而设置辅助电极15,这也与第1例相同。
进而,作为正极而使用的对置电极5-3,可以使用金属、合金、有机或无机的导电性化合物、及它们的混合物。具体而言,可以举出:金(Au)等的金属;碘化铜(CuI)、ITO、ZnO、TiO2、SnO2等的氧化物半导体等。
如以上的对置电极5-3,可以通过将这些导电性材料利用蒸镀、溅射等的方法形成薄膜来制作。另外,作为对置电极5-3的薄膜电阻,优选数百Ω/sq.以下,膜厚通常在5nm~5μm、优选在5nm~200nm的范围选择。
需要说明的是,在该有机电致发光元件EL-3,在也从对置电极5-3侧取出发光光h的情况下,作为构成对置电极5-3的材料,只要从上述导电性材料中选择使用透光性良好的导电性材料即可。另外,此时,作为基板13’,可使用与第1例中说明的透明基板13同样的基板,面向基板13’外侧的面为光取出面13a’。
<有机电致发光元件EL-3的效果>
以上说明的有机电致发光元件EL-3,为如下构成:使构成发光功能层3的最上部的具有电子注入性的电子传输层3d成为含氮层1a,在其上部设置电极层1b,由此将由含氮层1a和其上部的电极层1b构成的透明电极1作为负极而设置的构成。因此,与第1例及第2例相同,可以在透明电极1和对置电极5-3之间施加充分的电压来实现有机电致发光元件EL-3中的高亮度发光、且谋求从透明电极1侧的发光光h的取出效率提高所引起的高亮度化。进而,也可以谋求为了得到规定亮度的驱动电压的降低所引起的发光寿命的提高。另外,在如以上的构成中如果在对置电极5-3具有透光性的情况下,则也可以从该对置电极5-3取出发光光h。
需要说明的是,在以上的第3例中,对透明电极1的含氮层1a兼作具有电子注入性的电子传输层3d的构成进行说明。然而,含氮层1a可以兼作电子注入层、或兼作不具有电子注入性的电子传输层3d,另外若在不会对发光功能造成影响的程度作为极薄膜进行设置的情况下,则可以不具有电子传输性及电子注入性。另外在附图中,图示了仅在发光层3c上设置了含氮层1a的构成,但若在不对发光功能造成影响的情况下,则含氮层1a可以设置于与电极层1b邻接的整个面,由此可以得到电极层1b全体的导电性。
进而,若将透明电极1的含氮层1a在不会对发光功能造成影响的程度作为极薄膜进行设置的情况下,则可以将基板13’侧的对置电极作为负极,将发光功能层3上的透明电极1作为正极。该情况下,发光功能层3从基板13’上的对置电极(负极)侧将例如电子注入层3e/电子传输层3d/发光层3c/空穴传输层3b/空穴注入层3a依次层叠。而且在其上部将由极薄含氮层1a和电极层1b的层叠结构构成的透明电极1作为正极来设置。
《6.有机电致发光元件的用途》
上述各构成的有机电致发光元件,如上所述,为面发光体,因此可作为各种发光光源来使用。例如可以举出:家用照明、车内照明等的照明装置;时钟、液晶用的背光;广告牌广告用照明、信号机的光源;光存储介质的光源;电子照相复印机的光源;光通信处理器的光源;光传感器的光源等,但不限定于此,特别是可以在作为与滤色器组合了的液晶显示装置的背光、照明用光源的用途中有效地使用。
另外,本发明的有机电致发光元件,可以作为如照明用、曝光光源之类的一种灯来使用,也可以作为将图像投影的类型的投影装置、直接观看静态图像、动态图像的类型的显示装置(显示器)来使用。该情况下,伴随近年来的照明装置及显示器的大型化,可以通过将设置了有机电致发光元件的发光面板彼此进行平面接合的、所谓的铺展而将发光面进行大面积化。
作为视频回放用的显示装置而使用的情况下的驱动方式,可以为单纯的矩阵(无源矩阵)方式或有源矩阵方式的任一种。另外,通过使用2种以上具有不同的发光色的本发明的有机电致发光元件,可以制作彩色或全彩显示装置。
在以下,对作为用途的一个例子的照明装置进行说明,接着,对通过铺展将发光面进行大面积化了的照明装置进行说明。
《7.照明装置-1》
本发明的照明装置,具有上述有机电致发光元件。
本发明的照明装置中使用的有机电致发光元件,可以形成为在上述构成的各有机电致发光元件中具有共振器结构的设计。作为以共振器结构而构成了的有机电致发光元件的使用目的,可以举出:光存储介质的光源、电子照相复印机的光源、光通信处理器的光源、光传感器的光源等,但不限定于这些。另外,也可以通过使其进行激光振荡来而在上述用途中使用。
需要说明的是,本发明的有机电致发光元件中使用的材料,可适用于实质上产生白色发光的有机电致发光元件(也称为白色有机电致发光元件)。例如也可以通过多种发光材料同时发出多种发光色而通过混色来得到白色发光。作为多个发光色的组合,可以为含有红色、绿色、蓝色的3原色的3个发光极大波长的组合,也可以为含有利用了蓝色和黄色、蓝绿和橙色等的补色关系的2个发光极大波长的组合。
另外,用于得到多个发光色的发光材料的组合,可以为组合了多个以多个磷光或荧光而进行发光的材料的组合、组合了以荧光或磷光进行发光的发光材料和将来自发光材料的光作为激发光而进行发光的色素材料的组合的任一种,但在白色有机电致发光元件中,也可以为组合而混合了多个发光掺杂物的组合。
这样的白色有机电致发光元件,与将各色发光的有机电致发光元件阵列状地分别并联配置而得到白色发光的构成不同,有机电致发光元件自身发出白色光。因此,构成元件的大部分层的成膜中不需要掩模,可在一面用蒸镀法、流延法、旋涂法、喷墨法、印刷法等形成例如电极膜,生产性也提高。
另外作为在这样的白色有机电致发光元件的发光层中使用的发光材料,没有特别限制,例如若为液晶显示元件中的背光,则只要以适合于与CF(滤色器)特性对应了的波长范围地从本发明涉及的金属络合物、另外公知的发光材料中选择任意的材料进行组合来白色化即可。
若使用以上说明了的白色有机电致发光元件,则可以制作实质上产生白色发光的照明装置。
《8.照明装置-2》
图5表示使用多个上述各构成的有机电致发光元件来将发光面大面积化了的照明装置的剖面构成图。该图中所示的照明装置,为如下构成:例如在支承基板23上排列(即铺展)多个发光面板21,由此将发光面大面积化,所述发光面板在透明基板13上设置了有机电致发光元件EL-1。支承基板23也可以兼作密封材料17,在该支承基板23和发光面板21的透明基板13之间以夹持有机电致发光元件EL-1的状态铺展各发光面板21。也可以在支承基板23和透明基板13之间填充粘接剂19、由此密封有机电致发光元件EL-1。需要说明的是,在发光面板21的周围,使作为正极的透明电极1及作为负极的对置电极5-1的端部露出。其中附图中仅图示了对置电极5-1的露出部分。
在这样的构成的照明装置中,各发光面板21的中央成为发光区域A,在发光面板21间产生非发光区域B。因此,也可以将用于使来自非发光区域B的光取出量增加的光取出部件设置于光取出面13a的非发光区域B。作为光取出部件,可以使用聚光片、光扩散片。
实施例1
《透明电极的制作》
如以下说明的那样,制作试样No.1~21的透明电极以使得导电性区域的面积为5cm×5cm。在试样No.1~4中,制作单层结构的透明电极,在试样No.5~21中,制作基底层和其上部的电极层的层叠结构的透明电极。
<试样No.1~4的透明电极的制作>
在试样No.1~4的各个中,如下制作单层结构的透明电极。首先,将透明的无碱玻璃制基材固定于市售的真空蒸镀装置的基材支架、安装于真空蒸镀装置的真空槽。另外在钨制电阻加热板中放入银(Ag)、安装于该真空槽内。接着,将真空槽减压至4×10-4Pa后,对电阻加热板通电而加热,以蒸镀速度0.1nm/秒~0.2nm/秒形成由银构成的单层结构的透明电极。试样No.1~4中的透明电极的各膜厚值分别为5nm~15nm,示于下述表1。
<试样No.5的透明电极的制作>
在透明的无碱玻璃制基材上预先用溅射法成膜膜厚25nm的SiO2作为基底层,在其上部蒸镀成膜膜厚8nm的由银(Ag)构成的电极层,得到透明电极。由银(Ag)构成的电极层的蒸镀成膜,与试样No.1~4同样地进行。
<试样No.6的透明电极的制作>
将透明的无碱玻璃制基材固定于市售的真空蒸镀装置的基材支架,将下述spiro-DPVBi放入钽制电阻加热板,将这些基板支架和加热板安装于真空蒸镀装置的第1真空槽。另外,在钨制电阻加热板中放入银(Ag)、安装于第2真空槽内。
[化学式66]
在该状态下,首先,将第1真空槽减压至4×10-4Pa之后,对放入了spiro-DPVBi的加热板通电而加热,以蒸镀速度0.1nm/秒~0.2nm/秒在基材上设置膜厚25nm的由spiro-DPVBi构成的含氮层作为基底层。
接着,将成膜至含氮层(基底层)的基材在真空状态下移至第2真空槽,将第2真空槽减压至4×10-4Pa后,对放入了银的加热板通电而加热。由此,以蒸镀速度0.1nm/秒~0.2nm/秒形成膜厚8nm的由银构成的电极层,得到由含氮层和与其邻接的电极层的层叠结构构成的透明电极。
<试样No.7~15的透明电极的制作>
将含氮层(基底层)的材料和电极层的膜厚变更为下述表1中记载的内容,除此之外,用与试样No.5的透明电极同样的方法制作试样No.7~15的各透明电极。
试样No.7的含氮层的材料(TPD),为下述结构、且为含有氮的化合物。另外试样No.8的含氮层的材料(卟啉衍生物),为下述结构、且为具有以氮原子作为杂原子的杂环的化合物。
[化学式67]
另外,如下述,试样No.9的含氮层的材料(化合物99)、试样No.10的含氮层的材料(化合物94)、试样No.11~14的含氮层的材料(化合物10)、及试样No.15的含氮层的材料(化合物112),为作为之前的含氮层1a的材料而示出了的各结构。其中化合物99相当于通式(1),化合物94相当于通式(2),化合物10具有吡啶基且相当于通式(3),化合物112相当于通式(1)。
[化学式68]
<试样No.16的透明电极的制作>
首先,在透明的无碱玻璃制基材上涂布成膜使用了上述化合物112的含氮层作为基底层。此时,用旋涂机在1500rpm、30秒的条件下在基材上涂布将0.75g的化合物112溶解于100g的2,2,3,3-四氟-1-丙醇而得到的涂布液。接着在基板表面温度120℃下加热30分钟,得到由化合物112构成的含氮层。在相同条件下,在另行准备的基材上涂布成膜由化合物112构成的含氮层、测定膜厚,结果膜厚为25nm。
接着将设置了含氮层(基底层)的基材固定于市售的真空蒸镀装置的基材支架,在钨制电阻加热板中放入银并安装于真空蒸镀装置的真空槽。接着,将真空槽减压至4×10- 4Pa之后,对放入了银的加热板通电而加热,以蒸镀速度0.1nm/秒~0.2nm/秒形成膜厚8nm的由银构成的电极层。由此,得到由含氮层和与其邻接的电极层的层叠结构构成的透明电极。
<试样No.17的透明电极的制作>
将透明的无碱玻璃制基材固定于市售的真空蒸镀装置的基材支架,在钽制电阻加热板中放入上述化合物10、安装于真空蒸镀装置的第1真空槽,同样地在钨制电阻加热板中分别放入银和铜、安装于真空蒸镀装置的第2真空槽。
首先,将第1真空槽减压至4×10-4Pa之后,对放入了化合物10的热板通电而加热,以蒸镀速度0.1nm/秒~0.2nm/秒在基材上设置膜厚25nm的由化合物10构成的含氮层。
接着,将成膜至含氮层的基材在真空状态下移至第2真空槽,将第2真空槽减压至4×10-4Pa后,将放入了银的上述加热板和放入了铜的上述加热板分别独立地通电而加热,调整蒸镀速度以使得铜相对于银的比率为3重量%,形成膜厚5nm的由银和铜构成的电极层。由此,得到由含氮层和与其邻接的电极层的层叠结构构成的透明电极。
<试样No.18的透明电极的制作>
将电极层的膜厚变更为8nm,除此之外,用与试样No.17的透明电极同样的方法得到透明电极。
<试样No.19的透明电极的制作>
将基材由无碱玻璃变更为PET,除此之外,与试样No.13同样地得到透明电极。
<试样No.20的透明电极的制作>
将基材由无碱玻璃变更为PET,除此之外,与试样No.15同样地得到透明电极。
<试样No.21的透明电极的制作>
将基材由无碱玻璃变更为PET,除此之外,与试样No.16同样地得到透明电极。
<实施例1的各试样的评价-1>
对于在上述制作了的试样No.1~21的各透明电极,测定了透光率。透光率的测定,使用分光光度计(日立制作所制U-3300)、将与试样相同的基材作为来基线进行。将该结果一并示于上述表1。
<实施例1的各资料的评价-2>
对于在上述制作了的试样No.1~21的各透明电极,测定薄膜电阻值。薄膜电阻值的测定,使用电阻率仪(三菱化学公司制MCP-T610)、以四端子四探针法恒电流施加方式来进行。将其结果一并示于上述表1。
<实施例1的评价结果>
如由表1明确的是,试样No.7~21的、与使用了含有氮原子的化合物的含氮层邻接而设置以银(Ag)为主要成分的电极层的本发明构成的透明电极的透光率为50%以上,薄膜电阻值被抑制为40Ω/sq.以下,与此相对,试样No.1~6的不是本发明构成的透明电极的透光率低于50%、或薄膜电阻值为500Ω/sq.以上。
由此确认了本发明构成的透明电极兼备高透光率和导电性。
实施例2
制作将实施例1中制作了的试样No.1~21的各透明电极作为正极而使用的双面发光型的有机电致发光元件。参考图6、对制作步骤进行说明。
首先,将形成了在实施例1中制作了的试样No.1~21的各透明电极1的透明基板13固定于市售的真空蒸镀装置的基板支架,在透明电极1的形成面侧对置配置蒸镀掩模。另外将构成发光功能层3的各材料以最适合于各个层的成膜的量填充在真空蒸镀装置内的加热板的各个中。需要说明的是,加热板使用由钨制电阻加热用材料而制作了的加热板。
接着,将真空蒸镀装置的蒸镀室内减压至真空度4×10-4Pa,依次对放入了各材料的加热板通电而加热,由此如下将各层成膜。
首先,将放入了作为空穴传输注入材料而示于下述结构式的α-NPD的加热板通电而加热,将由α-NPD构成的兼做空穴注入层和空穴传输层的空穴传输·注入层31在构成透明电极1的电极层1b上成膜。此时,蒸镀速度为0.1nm/秒~0.2nm/秒,膜厚为20nm。
[化学式69]
接着,将放入了之前示出了结构式的主体材料H4的加热板和放入了之前示出了结构式的磷光发光性化合物Ir-4的加热板分别独立地进行通电,将由主体材料H4和磷光发光性化合物Ir-4构成的发光层32在空穴传输·注入层31上成膜。此时,调节加热板的通电以使得蒸镀速度为主体材料H4:磷光发光性化合物Ir-4=100:6。另外,膜厚为30nm。
接着,将放入了作为空穴阻挡材料的示于下述结构式的BAlq的加热板通电而加热,将由BAlq构成的空穴阻挡层33在发光层32上成膜。此时,蒸镀速度为0.1nm/秒~0.2nm/秒,膜厚为10nm。
[化学式70]
其后,将放入了作为电子传输材料而之前示出了结构式的化合物10的加热板和放入了氟化钾的加热板分别独立进行通电,将由化合物10和氟化钾构成的电子传输层34在空穴阻挡层33上成膜。此时,调节加热板的通电以使得蒸镀速度为化合物10:氟化钾=75:25。另外,膜厚为30nm。
接着,将放入了作为电子注入材料的氟化钾的加热板通电而加热,将由氟化钾构成的电子注入层35在电子传输层34上成膜。此时,蒸镀速度为0.01nm/秒~0.02nm/秒,膜厚为1nm。
其后,在保持了真空状态下,将成膜至电子注入层35的透明基板13由真空蒸镀装置的蒸镀室移送至安装了作为对置电极材料的ITO的靶材的溅射装置的处理室内。接着,在处理室内,以成膜速度0.3nm/秒~0.5nm/秒将由膜厚150nm的ITO构成的透光性的对置电极5-1作为负极而成膜。由以上在透明基板13上形成了有机电致发光元件EL。
其后,用由厚度300μm的玻璃基板构成的密封材料17覆盖有机电致发光元件EL,以包围有机电致发光元件EL的状态在密封材料17和透明基板13之间填充粘接剂19(密封材料)。作为粘接剂19,使用环氧系光固化型粘接剂(东亚合成公司制ラックストラックLC0629B)。对于填充于密封材料17和透明基板13之间的粘接剂19,从玻璃基板(密封材料17)侧照射UV光,使粘接剂19固化而密封有机电致发光元件EL。
另外,在有机电致发光元件EL的形成中,各层的形成中使用蒸镀掩模,将5cm×5cm的透明基板13中的中央的4.5cm×4.5cm设为发光区域A,在发光区域A的整个周围设置宽度0.25cm的非发光区域B。另外,作为正极的透明电极1和作为负极的对置电极5-1,以通过空穴传输·注入层31~电子注入层35的发光功能层3绝缘的状态下以在透明基板13的周边引出了端子部分的形状而形成。
如以上,得到在透明基板13上设置有机电致发光元件EL、用密封材料17和粘接剂19将其密封了的试样No.1~21的各发光面板。在这些的各发光面板中,发光层32中产生的各色的发光光h从透明电极1侧即透明基板13侧和对置电极5-1侧即密封材料17侧的两侧取出。
<实施例2的各试样的评价-1>
对于用试样No.1~21制作了的有机电致发光元件EL,测定了透光率。透光率的测定,使用分光光度计(日立制作所制U-3300)、将与试样相同的基材作为基线来进行。将其结果一并示于下述表2。
<实施例2的各试样的评价-2>
对于用试样No.1~21制作了的有机电致发光元件EL,测定了驱动电压。将其结果一并示于下述表2。在驱动电压的测定中,测定各有机电致发光元件EL的透明电极1侧(即透明基板13侧)和对置电极5-1侧(即密封材料17侧)的两侧的正面亮度,将其和达到1000cd/m2时的电压作为驱动电压来测定。需要说明的是,亮度的测定中使用分光辐射亮度计CS-1000(コニカミノルタセンシング制)。得到的驱动电压的数值越小,表示越为优选的结果。
<实施例2的评价结果>
由表2明确,将试样No.7~21的本发明构成的透明电极1用于正极的有机电致发光元件的元件透光率为47%以上,驱动电压被抑制为4.8V以下。与此相对,将试样No.1~6的不是本发明构成的透明电极用于正极的有机电致发光元件的元件透光率为38%以下、或即使施加电压也不发光。
由此,确认了使用了本发明构成的透明电极的有机电致发光元件可以在低驱动电压下高亮度发光。另外,由此,确认了预见用于得到规定亮度的驱动电压的降低和发光寿命的提高。
符号的说明
1…透明电极、1a…含氮层、1b…电极层、EL、EL-1、EL-2、EL-3…有机电致发光元件(电子器件)。
Claims (10)
1.一种透明电极,其具备:
透明的基材、
使用含有氮原子的化合物而构成的、设置于所述透明的基材上的含氮层、和
使用银或以银为主要成分的合金与所述含氮层邻接而设置了的电极层。
2.根据权利要求1所述的透明电极,其中,所述含有氮原子的化合物具有以氮原子作为杂原子的杂环。
3.根据权利要求1或2所述的透明电极,其中,所述含有氮原子的化合物具有吡啶基。
4.根据权利要求1或2所述的透明电极,其中,所述含有氮原子的化合物含有由下述通式(1)表示的化合物,
通式(1) (Ar1)n1-Y1
其中,通式(1)中,n1表示1以上的整数,Y1在n1为1的情况下表示取代基、在n1为2以上的情况下表示单纯的连接键或n1价的连接基团;
Ar1表示由下述通式(A)表示的基团,在n1为2以上的情况下,多个的Ar1可以相同也可以不同;
另外,由通式(1)表示的化合物在分子内具有至少2个由3环以上的环进行稠合而成的稠合芳香族杂环;
其中,通式(A)中,X表示-N(R)-、-O-、-S-或-Si(R)(R’)-,E1~E8表示-C(R1)=或-N=,R、R’及R1表示氢原子、取代基或与Y1的连接部位;
*表示与Y1的连接部位;Y2表示单纯的连接键或2价的连接基团;
Y3及Y4各自表示由5元或6元的芳香族环衍生的基团,至少一者表示由含有氮原子作为环构成原子的芳香族杂环衍生的基团;
n2表示1~4的整数。
5.根据权利要求4所述的透明电极,其中,所述由通式(1)表示的化合物为由下述通式(2)表示的化合物,
其中,通式(2)中,Y5表示亚芳基、亚杂芳基或由它们的组合构成的2价的连接基团;
E51~E66各自表示-C(R3)=或-N=,R3表示氢原子或取代基;Y6~Y9各自表示由芳香族烃环衍生的基团或由芳香族杂环衍生的基团,Y6或Y7的至少一者、及Y8或Y9的至少一者表示由含有N原子的芳香族杂环衍生的基团;
n3及n4表示0~4的整数,n3+n4为2以上的整数。
6.根据权利要求5所述的透明电极,其中,所述由通式(2)表示的化合物为由下述通式(3)表示的化合物,
其中,通式(3)中,Y5表示亚芳基、亚杂芳基或由它们的组合构成的2价的连接基团;
E51~E66、E71~E88各自表示-C(R3)=或-N=,R3表示氢原子或取代基;
另外,E71~E79的至少1个及E80~E88的至少1个表示-N=;n3及n4表示0~4的整数,但n3+n4为2以上的整数。
7.根据权利要求1或2所述的透明电极,其中,所述电极层的膜厚为4nm以上、9nm以下。
8.一种电子器件,其具有权利要求1~7的任一项所述的透明电极、在所述电极层上设置了发光功能层。
9.根据权利要求8所述的电子器件,其中,所述电子器件为有机电致发光元件。
10.根据权利要求9所述的电子器件,其中,用所述发光功能层和所述含氮层夹持了所述电极层。
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---|---|---|---|
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant |