CN104412713B - 透明电极、电子器件及透明电极的制造方法 - 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,进而,提供通过使用该透明电极而谋求了性能的提高的电子器件。另外,提供该透明电极的制造方法。透明电极具备含氮层和电极层。含氮层以0.3nm/s以上的成膜速度成膜、使用含有氮原子的化合物而构成。另外,电极层与含氮层邻接而设置、且具有可测定薄层电阻的12nm以下的膜厚、使用银或以银作为主要成分的合金而构成。
Description
技术领域
本发明涉及透明电极、电子器件、及透明电极的制造方法,特别是涉及兼备导电性和透光性的透明电极、使用了该透明电极的电子器件、以及该透明电极的制造方法。
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(所谓有机EL元件),为可在数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,作为各种显示器的背光源、标牌或应急灯等的显示板、照明光源等的面发光体近年来备受瞩目。
这样的有机电致发光元件为在2片电极间夹持使用有机材料而构成了的发光层的构成,发光层中产生了的发光透过电极取出到外部。因此,2片电极中的至少一者以透明电极的形式构成。
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,但也进行了层叠ITO和银来谋求低电阻化的研究(例如参照下述专利文献1,2)。然而,ITO由于使用稀有金属的铟,因此,材料成本高,另外为了降低电阻,需要在成膜后在300℃左右进行退火处理。因此,也提案有将电导率高的银等的金属材料薄膜化了的构成、通过在银中混合铝而以与单独银相比薄的膜厚来确保导电性的构成(例如参照下述专利文献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
但是,即使为使用电导率高的银、铝而构成了的透明电极,也难以谋求充分的导电性和透光性的并存。
因此,本发明的目的在于,提供兼备有充分的导电性和透光性的透明电极、及提供通过使用该透明电极而谋求了性能的提高的电子器件。
用于解决课题的技术方案
本发明的上述目的,可通过以下的构成来实现。
1.一种透明电极,其具备:以0.3nm/s以上的成膜速度成膜、使用含有氮原子的化合物而构成了的含氮层;和与所述含氮层邻接而设置、且具有可测定薄层电阻的12nm以下的膜厚、使用银或以银作为主要成分的合金而构成了的电极层。
2.根据1所述的透明电极,其中,所述含氮层的成膜速度为0.5nm/s以上。
3.一种透明电极,其具备:使用含有氮原子的化合物而构成了的含氮层;和电极层,所述电极层为在所述含氮层的成膜后2分钟以内与该含氮层邻接而成膜了的层、且具有可测定薄层电阻的12nm以下的膜厚、使用银或以银作为主要成分的合金而构成了的。
4.根据3所述的透明电极,其中,所述电极层为在所述含氮层的成膜后1分钟以内与该含氮层邻接而成膜了的层。
5.一种电子器件,其具有上述1~4的任一项所述的透明电极。
6.根据上述5所述的电子器件,其中,所述电子器件为有机电致发光元件。
7.一种透明电极的制造方法,其包含:
通过0.3nm/s以上的成膜速度来形成含氮层的工序,所述含氮层为使用含有氮原子的化合物而构成了的;和
在所述含氮层上形成电极层的工序,所述电极层具有可测定薄层电阻的12nm以下的膜厚、使用银或以银作为主要成分的合金而构成了的。
8.一种透明电极的制造方法,其包含:
将使用含有氮原子的化合物而构成了的含氮层进行成膜的工序;和
在所述含氮层的成膜后2分钟以内与该含氮层邻接而将电极层进行成膜的工序,所述电极层具有可测定薄层电阻的12nm以下的膜厚、使用银或以银作为主要成分的合金而构成了的。
如上构成的本发明的透明电极,为与使用含有氮原子的化合物而构成了的含氮层邻接而设有由银或以银作为主要成分的合金构成的电极层的构成。由此,在与含氮层邻接地将电极层进行成膜时,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,容易银不凝聚地以银的连续膜的形式构成。因此,使用了银的电极层为连续膜。另外,如以后的实施例中说明那样,含氮层以0.3nm/s以上的成膜速度成膜,由此电极层成为连续性更高的膜。
另外,确认为:通过将电极层形成为在含氮层的成膜后2分以内与含氮层邻接而成膜了的层,如以后的实施例中说明那样,电极层以连续性更高的膜的形式构成。
另外,电极层具有可测定薄层电阻的12nm以下的膜厚。由此,电极层确保作为电极用的膜的实用性,且低地抑制光的吸收成分或反射成分。
以上的结果,就具备这样的电极层的透明电极而言,通过实质上发挥作为电极的功能的电极层为薄的膜厚而确保透光性,且通过为连续性高的膜而确保导电性,因此可谋求导电性的提高和透光性的提高的并存。
发明效果
如以上说明的那样,根据本发明,可谋求透明电极中的导电性的提高和透光性的提高的并存,另外,可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为表示本发明的透明电极的制造方法的剖面工序图。
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1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2例的剖面构成图。
图5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6为表示使用有机电致发光元件而将发光面大面积化了的照明装置的剖面构成图。
图7为实施例1中制作了的试样1-1的透明电极的SEM图像。
图8为实施例1中制作了的试样1-2的透明电极的SEM图像。
图9为实施例1中制作了的试样1-3的透明电极的SEM图像。
图10为实施例1中制作了的试样1-4的透明电极的SEM图像。
图11为实施例1中制作了的试样1-5的透明电极的SEM图像。
图12为实施例1中制作了的试样1-6的透明电极的SEM图像。
图13为实施例1中制作了的试样1-7的透明电极的SEM图像。
图14为实施例1中制作了的试样1-8的透明电极的SEM图像。
图15为实施例1中制作了的试样1-9的透明电极的SEM图像。
图16为实施例2中制作了的试样2-1的透明电极的SEM图像。
图17为实施例2中制作了的试样2-2的透明电极的SEM图像。
图18为实施例2中制作了的试样2-3的透明电极的SEM图像。
图19为实施例2中制作了的试样2-4的透明电极的SEM图像。
图20为实施例2中制作了的试样2-5的透明电极的SEM图像。
图21为实施例2中制作了的试样2-6的透明电极的SEM图像。
图22为实施例2中制作了的试样2-7的透明电极的SEM图像。
图23为实施例2中制作了的试样2-8的透明电极的SEM图像。
图24为实施例2中制作了的试样2-9的透明电极的SEM图像。
具体实施方式
以下,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为表示本发明的透明电极的一构成例的剖面示意图。如图1所示,透明电极1为层叠含氮层1a、和与其邻接设置的电极层1b了的2层结构,例如在基材11的上部依次设有含氮层1a、电极层1b。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为使用银或以银作为主要成分的合金而构成了的层。在本实施方式中,特别是该含氮层1a,如以后详细地说明那样,特征为以规定的成膜速度而形成。另外,如以后详细地说明那样,电极层1b也可形成为在含氮层1a的成膜后规定时间以内与含氮层1a邻接而成膜了的构成。
以下,对构成这样的层叠结构的透明电极1的电极层1b、含氮层1a、及设有透明电极1的基材11依次说明详细的构成,接下来,说明透明电极1的制造方法。
<电极层1b>
电极层1b为使用银或以银作为主要成分的合金而构成了的层,如图1的剖面示意图所示那样,为与含氮层1a邻接而设置的层。该电极层1b具有可测定薄层电阻的12nm以下的膜厚。电极层1b通过形成可测定薄层电阻的膜厚,构成电极层1b的金属具备在面内方向的2维连续性,确保作为电极用的膜的实用性。另外,电极层1b,通过为12nm以下的膜厚,低地抑制电极层1b中的吸收成分或反射成分,确保透明电极1的透光率。
另外,电极层1b也可形成为在含氮层1a的成膜后2分钟以内与含氮层1a邻接而成膜了的层的构成。更优选电极层1b为在含氮层1a的成膜后1分钟以内与含氮层1a邻接而成膜了的层。
构成这样的电极层1b的金属,例如为银(Ag)、或以银作为主要成分的合金。所谓银(Ag),为了确保银的稳定性也可以含有添加了的钯(Pd)、铜(Cu)、金(Au)等,银的纯度为99%以上。另外,所谓以银作为主要成分的合金,为银的含有率为50%以上。作为这样的合金的一个例子,可以举出:银镁(AgMg)、银铜(AgCu)、银钯(AgPd)、银钯铜(AgPdCu)、银铟(AgIn)、银金(AgAu)、银铝(AgAl)、银锌(AgZn)、银锡(AgSn)、银铂(AgPt)、银钛(AgTi)、银铋(AgBi)等。
另外,如上所述的电极层1b,可以为将银或以银作为主要成分的合金的层根据需要分成多层而层叠了的构成。
<含氮层1a>
含氮层1a为以0.3nm/s以上的成膜速度成膜、使用含有氮原子的化合物而构成了的层。更优选的是,含氮层1a为以0.5nm/s以上的成膜速度而成膜了的层。这样的含氮层1a与电极层1b邻接而设置。
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,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、吖丁、氮杂环戊烷、唑、氮杂环己烷、吡啶、氮杂环庚烷、吖庚因、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、胆碱等。
另外,作为以上的具有以氮原子作为杂原子的杂环的化合物,特别优选为下述通式(1)~(3)表示的化合物。
[通式(1)]
通式(1) (Ar1)n1-Y1
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表示由后述的通式(A)表示的基团,在n1为2以上的情况下,多个Ar1可以相同也可以不同。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换的物质)、酞嗪基等)、杂环基(例如吡咯烷基、咪唑烷基、吗啉基、噁唑啉基等)、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(例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、丁氧基羰基、辛氧基羰基、十二烷氧基羰基等)、芳氧基羰基(例如苯氧基羰基、萘氧基羰基等)、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、乙基羰氧基、丁基羰氧基、辛基羰氧基、十二烷基羰氧基、苯基羰氧基等)、酰氨基(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、三氟甲基、五氟乙基、五氟苯基等)、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被上述的取代基进一步取代。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、丁省二基、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换了的构成的环构成)、由三唑环、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、吲哚环构成的组导出的2价基团等)、氧及硫等硫属原子、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中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、环吖嗪环、喹叨啉环、苯并[lmn]菲啶环、吲哚并[2,3-b]喹啉环、三苯二噻嗪环、三苯二噁嗪环、四苯并[a,c,h,j]吩嗪环、蒽吖嗪环、萘嵌间二氮杂苯环、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换了的环)、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,为在上述的3价基团上进一步带有一个结合基团的基团,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。
予以说明,上述的2价的连接基团、3价的连接基团、4价的连接基团,也可以各自进一步具有通式(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,优选Y1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个上述的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态激发能量,优选Y1为非共轭,进而,从提高Tg(也称为玻璃化转变点、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single bond)和双键的反复来表示、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]
通式(1)中的Ar1,表示由下述通式(A)表示的基团。
[化学式1]
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分别表示由5元或6元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,与通式(1)中由Y1表示的取代基意义相同。
另外,在通式(A)中,作为由Y2表示的2价的连接基团,与通式(1)中由Y1表示的2价的连接基团意义相同。
进而,在通式(A)中,作为由Y3及Y4各自表示的在5元或6元芳香族环衍生的基团的形成中所使用的5元或6元芳香族环,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,作为Y3及Y4各自表示的由5元或6元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,作为含有氮原子作为该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元芳香族环衍生的基团,进一步优选为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,可以举出下述通式(A-1)、(A-2)、(A-3)、或(A-4)的任一种表示的基团。
[化学式2]
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3]
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4]
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5]
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)的任一者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,与通式(1)中由Y1表示的取代基意义相同。
在由通式(A-1)~(A-4)表示的基团的任一者中,作为由Y2表示的2价的连接基团,与通式(1)中由Y1表示的2价的连接基团意义相同。
通式(A-1)的E11~E20、通式(A-2)的E21~E30、通式(A-3)的E31~E40、通式(A-4)的E41~E50各自表示的-C(R2)=的由R2表示的取代基,与通式(1)中由Y1表示的取代基意义相同。
接着,对本发明的有通式(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,由上述通式(1)表示的化合物中,优选由下述通式(2)表示的化合物。以下,对通式(2)表示的化合物说明。
[化学式6]
通式(2)
上述通式(2)的式中,Y5表示亚芳基、亚杂芳基或包含这些的组合的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,但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、亚杂芳基分别意义相同。
作为由Y5表示的亚芳基、亚杂芳基或包含这些的组合的2价的连接基团的优选的方式,在亚杂芳基中,优选含有由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表示的取代基,与通式(1)中由Y1表示的取代基意义相同。
在通式(2)中,作为由E51~E66各自表示的基团,E51~E58中的6个以上及E59~E66中的6个以上优选各自由-C(R3)=表示。
在通式(2)中,Y6~Y9作为各自在由芳香族烃环衍生的基团的形成中所使用的芳香族烃环,可以举出:苯环、联苯环、萘环、薁环、蒽环、菲环、芘环、1,2-苯并菲环、丁省环、苯并[9,10]菲环、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、丁省环、并五苯环、苝环、戊芬环、苉环、芘环、皮蒽环、蒽嵌蒽环等。
进而,上述芳香族烃环也可以具有通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(2)中,Y6~Y9各自作为在由芳香族杂环衍生的基团的形成中所使用的芳香族杂环,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(表示构成咔啉环的一个碳原子进一步被氮原子替换了的环)等。
进而,上述芳香族烃环也可以具有通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(2)中,作为Y6或Y7的至少一者、及Y8或Y9的至少一者表示的在由含有N原子的芳香族杂环衍生的基团的形成中所使用的含有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(表示构成咔啉环的一个碳原子进一步被氮原子替换的环)等。
在通式(2)中,作为由Y7、Y9表示的基团,各自优选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,各自优选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,上述由通式(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7]
通式(3)
上述通式(3)的式中、Y5表示亚芳基、亚杂芳基或包含这些的组合的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的至少一个及E80~E88中的至少一个表示-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、亚杂芳基与在通式(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、亚杂芳基各自意义相同。
作为由Y5表示的亚芳基、亚杂芳基或包含这些的组合的2价的连接基团的优选的例子,在亚杂芳基中,优选含有由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(3)中,E51~E66、E71~E88各自表示的-C(R3)=的R3表示的取代基,与通式(1)中由Y1表示的取代基意义相同。
在通式(3)中,E51~E58中的6个以上及E59~E66中的6个以上各自优选由-C(R3)=表示。
在通式(3)中,E75~E79的至少一个及E84~E88的至少一个优选表示-N=。
进而,在通式(3)中,E75~E79的任一者及E84~E88的任一者优选表示-N=。
另外,在通式(3)中,E71~E74及E80~E83各自由-C(R3)=表示,作为优选的方式而举出。
进而,在由通式(2)或由通式(3)表示的化合物中,优选E53由-C(R3)=表示,且R3表示连接部位,进而,优选E61也同时由-C(R3)=表示,且R3表示连接部位。
进而,E75及E84优选由-N=表示,E71~E74及E80~E83优选各自由-C(R3)=表示。
另外,作为构成含氮层1a的化合物的其它的例子,可使用由下述通式(4)表示的化合物。
[化学式8]
通式(4)
上述通式(4)的式中,T11及T12中的至少一个为氮原子,T21~T25中的至少一个为氮原子,T31~T35中的至少一个为氮原子。
另外,通式(4)中,R表示取代基。作为取代基的例子,可以举出与通式(1)的Y1同样的取代基。这些取代基的一部分也可以被上述取代基进一步取代。
[化合物的具体例]
以下,示出本发明涉及的由通式(1)、(2)、(3)、或(4)表示的化合物、及其它的含氮化合物的具体例(1~125),但并不限定于这些。
[化学式9]
[化学式10]
[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]
[化合物的合成例]
作为以下代表的化合物的合成例,示出化合物5的具体的合成例,但并不限定此。
[化学式38]
工序1:(中间体1的合成)
在氮气氛下,将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DMAc(二甲基乙酰胺)300ml中混合,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中蒸馏除去溶剂,将其残渣通过硅胶快速柱层析(正庚烷:甲苯=4:1~3:1)精制,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)溶解于DMF(二甲基甲酰胺)100ml,加入NBS(N-溴代琥珀酰亚胺)(2.0摩尔),在室温下搅拌一夜。将得到的沉淀过滤,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,将中间体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NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)3L中混合,在140℃下搅拌一夜。
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℃)从滤液中蒸馏除去溶剂,将其残渣通过硅胶快速柱层析(CH2Cl2:Et3N=20:1~10:1)精制。
在减压气氛下从精制物中蒸馏除去溶剂后,将其残渣再次溶解于二氯甲烷,用水清洗3次。将通过清洗而得到的物质用无水硫酸镁干燥,在减压气氛下从干燥后的物质中蒸馏除去溶剂,由此,以收率68%得到化合物5。
<基材11>
形成如上的透明电极1的基材11,可以举出例如玻璃、塑料等,但并不限定于这些。另外,基材11可以为透明也可以为不透明。本发明的透明电极1,在用于从基材11侧取出光的电子器件的情况下,基材11优选透明。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:石英玻璃、钠钙石英玻璃、铅玻璃、硼硅酸盐玻璃、无碱玻璃等。从与含氮层1a的密合性、耐久性、平滑性的观点考虑,可以根据需要对这些玻璃材料的表面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或组合了这些被膜的混合被膜。
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、组合了这些被膜的混合被膜。这样的被膜及混合被膜优选为通过依据JIS-K-7129-1992的方法测得的水蒸气透过度(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,进一步优选通过依据JIS-K-7126-1987的方法测得的氧透过度为10-3ml/(m2·24小时·atm)以下、水蒸气透过度为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,只要为抑制水分或氧等造成元件的劣化的物质的浸入的功能的材料即可,例如可使用氧化硅、二氧化硅、氮化硅等。进而,为了改善该阻隔性膜的脆弱性,更优选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。无机层和有机层的层叠顺序没有特别限制,但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、涂布法等,但特别优选利用日本特开2004-68143号公报中记载的大气压等离子体聚合法。
另一方面,在基材11为不透明的情况下,例如可以使用铝、不锈钢等的金属基板、不透明树脂基板、陶瓷制基板等。这些基板也可以为挠性地进行弯曲的膜状。
予以说明,就具有如上的电极层1b的透明电极1而言,可以用保护层覆盖电极层1b的上部、或层叠其它的导电性层。此时,优选保护膜及导电性层具有透光性以不损害电极层1b的透光性。另外,也可以形成在含氮层1a的下部、即含氮层1a和基材11之间也设有根据需要的层的构成。进而,在以上的实施方式中,透明电极1作为含氮层1a和电极层1b的层叠结构进行了说明,但透明电极1也可以为仅电极层1b的单层结构。
<透明电极1的制造方法>
接着,使用图2对透明电极1的制造方法进行说明。
首先,如图2A所示,在基板11上通过0.3nm/s以上的成膜速度形成含氮层1a。更优选的是,通过0.5nm/s以上的成膜速度形成含氮层1a。该含氮层1a的形成,可以举出使用涂布法、喷墨法、涂布法、浸渍法等的湿式工艺的方法或使用蒸镀法(电阻加热、EB法等)、CVD法等的干式工艺的方法等。其中,从容易得到均质的膜,且难以产生针孔等的方面考虑,优选应用蒸镀法。
接着,如图2B所示,在含氮层1a上邻接地对使用银或以银作为主要成分的合金而构成了的电极层1b进行成膜。电极层1b的成膜,可以举出使用涂布法、喷墨法、涂布法、浸渍法等的湿式工艺的方法或使用蒸镀法(电阻加热、EB法等)、溅射法、CVD法等的干式工艺的方法等。其中,从容易得到均质的膜,且难以产生针孔等方面考虑,可优选应用蒸镀法。
予以说明,也可以在含氮层1a的成膜后2分钟以内与含氮层1a邻接地将电极层1b成膜。更优选的是,在含氮层1a的成膜后1分钟以内与含氮层1a邻接地将电极层1b成膜。
另外,在将电极层1b成膜时,优选通过0.3nm/s以上的成膜速度成膜。通过与以规定的成膜速度成膜了的含氮层1a邻接地以规定的成膜速度将电极层1b成膜,能够以连续性更高的膜形成电极层1b。
通过以上,可在基板11上得到期望的透明电极1。
<透明电极1的效果>
如上所述构成的透明电极1,为与使用含有氮原子的化合物而构成的含氮层1a邻接而设置由银或以银作为主要成分的合金构成的电极层1b的构成。由此,在含氮层1a的上部将电极层1b成膜时,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表面中的扩散距离减少,银的凝聚受到抑制。因此,一般而言,容易通过核生长型(Volumer-Weber:VW型)的膜生长孤立为岛状的银薄膜,通过单层生长型(Frank-van der Merwe:FM型)的膜生长将连续膜进行成膜。因此,可得到尽管为薄的膜厚但膜厚均匀的电极层1b。
另外,在形成为将电极层1b在含氮层1a的成膜后2分钟以内与含氮层1b邻接而成膜了的层的构成、进一步优选在含氮层1a的成膜后1分钟以内与含氮层1b邻接而成膜了的层的构成时,如后面的实施例中详细地说明那样,确认为电极层1b成为连续性更高的膜。
另外,含氮层1a为以0.3nm/s以上的成膜速度而成膜了的层。进一步优选为以0.5nm/s以上的成膜速度而成膜了的层。如后面的实施例中详细地说明那样,确认为含氮层1a的成膜速度越快,与该含氮层1a邻接而设置的电极层1b越成为连续性更高的膜。作为该理由,认为是如下所述的假设。即,推测是因为含氮层1a的成膜速度越快,所成膜了的含氮层1a的表面越成为缺陷更多的不稳定的状态,构成电极层1b的银原子容易与构成含氮层1a的含有氮原子的化合物进行相互作用。
另外,构成透明电极1的电极层1b具有可测定薄层电阻的12nm以下的膜厚。由此,电极层1b确保作为电极用的膜的实用性,且低地抑制光的吸收成分或反射成分。进而,这样为薄的膜厚的电极层1b,通过如上与含氮层1a邻接设置,具有均匀的膜厚和连续性。因此,电极层1b,虽然如上所述为12nm以下这样的极薄膜,但具有能够可靠地测定薄层电阻的导电性。这,如后面的实施例中详细地说明那样,由以下确认:在这样以0.3nm/s以上的成膜速度将含氮层1a成膜、与其邻接而设置电极层1b的情况下,虽然为极薄膜但形成可测定薄层电阻的电极层1b。另外,确认为:电极层1b在如上在含氮层1a的成膜后2分钟以内与含氮层1a邻接成膜的情况下也具有均匀的膜厚和连续性,虽然为极薄膜,但可测定薄层电阻。
以上的结果,具有这样的电极层1b的透明电极1,通过实质上发挥作为电极的功能的电极层1b为薄的膜厚而确保透光性,且通过为连续性高的膜而确保导电性,因此,可谋求导电性提高和透光性提高的并存。
另外,这样的透明电极1,由于未使用作为稀有金属的铟(In),因此,成本低,另外,由于未使用ZnO这样的化学不稳定的材料,因此,长期可靠性也优异。
《2.透明电极的用途》
上述构成了的透明电极1,可以用于各种电子器件。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、触摸面板等,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,对将透明电极用作阳极及阴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的透明电极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3中所示的有机电致发光元件EL-1,设在透明基板13上,从透明基板13侧依次层叠透明电极1、使用有机材料等构成了的发光功能层3、及对置电极5-1而构成。该有机电致发光元件EL-1的特征在于,使用之前说明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作为至少从透明基板13侧取出发出的光(以下,记为发光h)的方式构成。
另外,有机电致发光元件EL-1的层结构没有特别限定,可以为一般的层结构。在此,透明电极1作为阳极(即正极)发挥作用,对置电极5-1作为阴极(即负极)发挥作用。此时,例如发光功能层3,可例示从作为阳极的透明电极1侧依次层叠了[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]的构成,但其中需要具有至少使用有机材料而构成了的发光层3c。空穴注入层3a及空穴传输层3b,也可以作为空穴传输/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,也可以根据需要在必要位置层叠空穴阻挡层、电子阻挡层等。进而,发光层3c具有产生各波长区域的发光的各色发光层,可以制成将这些各色发光层经由非发光性的中间层层叠而成的结构。中间层可以作为空穴阻挡层、电子阻挡层发挥作用。进而,作为阴极的对置电极5-1也可以为根据需要的层叠结构。在这样的构成中,仅用透明电极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。
如上构成的有机电致发光元件EL-1,为了防止使用有机材料等而构成了的发光功能层3的劣化,可以在透明基板13上用后述的密封材料17密封。该密封材料17经由粘接剂19固定于透明基板13侧。但是,透明电极1及对置电极5-1的端子部分,为在透明基板13上利用发光功能层3互相保持了绝缘性的状态从密封材料17露出了的状态而设置。
以下,对于用于构成上述的有机电致发光元件EL-1的主要各层的详细情况,依次对透明基板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进行说明。然后,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,为之前说明了的设有本发明的透明电极1的基材11,可使用之前说明的基材11中具有透光性的透明的基材11。
[透明电极1(阳极)]
透明电极1,为之前说明了的本发明的透明电极1,为从透明基板13侧依次将含氮层1a及电极层1b成膜了的构成。在此,特别是透明电极1作为阳极发挥作用,电极层1b成为实质的阳极。
[对置电极5-1(阴极)]
对置电极5-1,为作为用于向发光功能层3供给电子的阴极而发挥作用的电极膜,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,可通过将这些导电性材料利用蒸镀、溅射等方法形成薄膜来制作。另外,作为对置电极5-1的薄层电阻,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。
予以说明,该有机电致发光元件EL-1,如果为从对置电极5-1侧取出发光h的情况,则可从上述的导电性材料中选择透光性良好的导电性材料构成对置电极5-1。
[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注入的电子和从空穴传输层3b注入的空穴复合而进行发光的层,进行发光的部分可以为发光层3c的层内,也可以为和与发光层3c的邻接的层的界面。
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、发光极大波长的层也可以为多层。此时,优选在各发光层3c间具有非发光性的中间层(没有图示)。
发光层3c的膜厚的总和优选在1~100nm的范围,从可得到更低的驱动电压的方面考虑,进一步优选为1~30nm。予以说明,所谓发光层3c的膜厚的总和,在发光层3c间存在非发光性的中间层的情况下,为也包含该中间层的膜厚。
在层叠有多层的构成的发光层3c的情况下,作为各自的发光层的膜厚,优选调整为1~50nm的范围,更优选的是,进一步优选调整为1~20nm的范围。在层叠了的多个发光层对应蓝色、绿色、红色的各自的发光色的情况下,对于蓝色、绿色、红色的各发光层的膜厚的关系没有特别限制。
如上的发光层3c,可通过将后述的发光材料及主体化合物例如通过真空蒸镀法、旋涂法、浇铸法、LB法、喷墨法等的公知的薄膜形成方法进行成膜来形成。
另外,发光层3c可以混合多种发光材料,另外,也可以将磷光发光材料和荧光发光材料(也称为荧光掺杂剂、荧光性化合物)混合在相同发光层3c中使用。
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)、发光材料(也称为发光掺杂剂化合物)、由发光材料发光。
(主体化合物)
作为发光层3c中所含有的主体化合物,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,发光层3c中所含有的化合物中,优选在该层中的体积比为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,可混合不同的发光,由此,可得到任意的发光色。
作为所使用的主体化合物,可以为以往公知的低分子化合物,也可以为具有重复单元的高分子化合物,还可以为具有如乙烯基、环氧基这样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、且高Tg(玻璃化转变温度)化合物。在此所谓的玻璃化转变点(Tg),为使用DSC(Differential Scanning Colorimetry:差示扫描量热法)利用依据JIS-K-7121的方法求得的值。
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),但并不限定于这些。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39]
[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]
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所记载的化合物。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,为观察到来自激发三重态的发光的化合物,具体而言为在室温(25℃)下进行磷光发光的化合物,定义为磷光量子收率在25℃下为0.01以上的化合物,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版实验化学讲座7的分光II的398页(1992年版、丸善)中记载的方法测定。在溶液中的磷光量子收率可使用各种溶剂进行测定,但在本发明中使用磷光发光性化合物的情况下,只要在任意的溶剂的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的原理,可以举出2种。一种为以下的能量移动型:即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来自磷光发光性化合物的发光;另一种为以下的载流子捕获型:即磷光发光性化合物成为载流子捕获器、在磷光发光性化合物上引起载流子的复合、得到来自磷光发光性化合物的发光。在任意的情况下,磷光发光性化合物的激发状态的能量比主体化合物的激发状态的能量低成为条件。
磷光发光性化合物可以从一般的有机电致发光元件的发光层中所使用的公知的化合物中适宜选择来使用,但优选为含有元素周期表中的第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,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的厚度方向发生变化。
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(5)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(5)表示的化合物。
予以说明,由通式(5)表示的磷光发光性化合物(也称为磷光发光性的金属络合物)在有机电致发光元件EL-1的发光层3c中作为发光掺杂剂而含有为优选的方式,但也可以在发光层3c以外的发光功能层中含有。
[化学式54]
通式(5)
上述通式(5)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表示二齿配体,P1、P2各自独立地表示碳原子、氮原子或氧原子。L1表示与P1、P2一起形成二齿配体的原子组。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第8-10族的过渡金属元素。
在通式(5)中,P、Q各自表示碳原子或氮原子。
而且,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、1,2-苯并菲环、丁省环、苯并[9,10]菲环、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、丁省环、并五苯环、苝环、戊芬环、苉环、芘环、皮蒽环、蒽嵌蒽环等。
这些环还可以具有通式(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、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个以上氮原子替换了的环。
这些环还可以具有通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(5)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。
这些环还可以具有通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(5)中,P1-L1-P2表示二齿配体,P1、P2各自独立地表示碳原子、氮原子或氧原子。L1表示与P1、P2一起形成二齿配体的原子组。
作为由P1-L1-P2表示的二齿配体,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、乙酰丙酮、皮考啉酸等。
在通式(5)中,j1表示1~3的整数,j2表示0~2的整数,但j1+j2表示2或3,其中,优选j2为0的情况。
在通式(5)中,M1可使用元素周期表中的第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(6)表示的化合物)
由通式(5)表示的化合物中,进一步优选为由下述通式(6)表示的化合物。
[化学式55]
通式(6)
上述通式(6)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表示二齿配体,P1、P2各自独立地表示碳原子、氮原子、或氧原子。L1表示与P1、P2一起形成二齿配体的原子组。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第8-10族的过渡金属元素。
在通式(6)中,作为由Z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,也可以具有通式(1)中由Y1表示的取代基。
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(6)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、吖丁啶环、硫杂环丁烷环、四氢呋喃环、二氧戊烷环、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、四氢噻喃环、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、呋吖基、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换了的环)、喹喔啉基、哒嗪基、三嗪基、喹唑基、酞嗪基等。
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。
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(6)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、1,2-苯并菲环、丁省环、苯并[9,10]菲环、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、丁省环、并五苯环、苝环、戊芬环、苉环、芘环、皮蒽环、蒽嵌蒽环等。
这些环还可以具有通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(6)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个以上氮原子替换了的环。
这些环还可以具有通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(6)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,与通式(1)中由Y1表示的取代基意义相同。
在通式(6)中,作为由P1-L1-P2表示的二齿配体,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、乙酰丙酮、皮考啉酸等。
另外,j1表示1~3的整数,j2表示0~2的整数,但j1+j2表示2或3,其中,优选j2为0的情况。
在通式(6)中,由M1表示的元素周期表中的第8-10族的过渡金属元素(也简称为过渡金属)与通式(5)中由M1表示的元素周期表中的第8-10族的过渡金属元素意义相同。
(由通式(7)表示的化合物)
作为通式(6)表示的化合物的优选的方式之一,可以举出由下述通式(7)表示的化合物。
[化学式56]
通式(7)
上述通式(7)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元芳香族烃环或者、5元或6元芳香族杂环所需要的原子组。Z2表示形成烃环基或杂环基所需要的原子组。P1-L1-P2表示二齿配体,P1、P2各自独立地表示碳原子、氮原子或氧原子。L1表示与P1、P2一起形成二齿配体的原子组。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第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(7)中,R03、R04、R05、R06各自表示的取代基与通式(1)中由Y1表示的取代基意义相同。
在通式(7)中,作为Z1与C-C一起形成的6元芳香族烃环,可以举出苯环等。
这些环还可以具有通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(7)中,作为Z1与C-C一起形成的5元或6元芳香族杂环,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。
这些环还可以具有通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(7)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,也可以具有通式(1)中由Y1表示的取代基。
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。这些基团也可以为无取代,也可以具有通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(7)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、吖丁啶环、硫杂环丁烷环、四氢呋喃环、二氧戊烷环、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、四氢噻喃环、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、呋吖基、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换了的环)、喹喔啉基、哒嗪基、三嗪基、喹唑基、酞嗪基等。
这些环可以为无取代,还可以具有通式(1)中由Y1表示的取代基。
在通式(7)中,作为由Z1及Z2形成的基团,优选苯环。
在通式(7)中,由P1-L1-P2表示的二齿配体与通式(5)中由P1-L1-P2表示的二齿配体意义相同。
在通式(7)中,由M1表示的元素周期表中的第8-10族的过渡金属元素与通式(5)中由M1表示的元素周期表中的第8-10族的过渡金属元素意义相同。
另外,磷光发光性化合物可从有机电致发光元件EL-1的发光层3c中所使用的公知的化合物中适宜选择来使用。
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第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。
以下示出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-50),但本发明并不限定于这些。另外,在这些化合物中,m及n表示重复数。
[化学式57]
[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、克酮酸系色素、方酸菁系色素、氧代苯并蒽系色素、荧光素系色素、若丹明系色素、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:电子注入层3e、空穴注入层3a]
所谓注入层,为用于驱动电压降低、发光亮度提高而设于电极和发光层3c之间的层,在“有机EL元件和其工业化最前线(1998年11月30日NTS公司发行)”的第2编第2章“电极材料”(123~166页)中详细地得到记载,有空穴注入层3a和电子注入层3e。
注入层可根据需要设置。如果为空穴注入层3a,则可以存在于阳极和发光层3c或空穴传输层3b之间,如果为电子注入层3e,则可以存在于阴极和发光层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号公报等中也有其详细记载,作为具体例,可以举出:酞菁铜所代表的酞菁层、氧化钒所代表的氧化物层、无定形碳层、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、日本特开平9-17574号公报、日本特开平10-74586号公报等也有其详细记载,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,由具有传输空穴的功能的空穴传输材料构成,广义上空穴注入层3a、电子阻挡层也包含在空穴传输层3b中。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、电子的阻碍性的任一种,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、氨基取代查耳酮衍生物、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、硅氮烷衍生物、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,可以使用上述的化合物,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、特别是芳香族叔胺化合物。
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]-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’-二氨基二苯基醚;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-二苯基氨基茋;N-苯基咔唑、以及美国专利第5,061,569号说明书中所记载的在分子内具有2个稠合芳香族环的化合物、例如4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPD)、日本特开平4-308688号公报中所记载的3个三苯基胺单元星爆型连接了的4,4’,4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺(MTDATA)等。
进而,也可以使用将这些材料导入高分子链的、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用作空穴注入材料、空穴传输材料。
另外,可以使用日本特开平11-251067号公报、J.Huang等,Applied PhysicsLetters,80(2002),p.139中所记载那样的所谓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可以例如通过真空蒸镀法、旋涂法、浇铸法、包含喷墨法的印刷法、LB法等的公知的方法将上述空穴传输材料薄膜化来形成。关于空穴传输层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也可以为由上述材料的1种或2种以上构成的一层结构。
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。
这样,如果提高空穴传输层3b的p性,则可制作更低消耗功率的元件,故优选。
[电子传输层3d]
电子传输层3d,由具有传输电子的功能的材料构成,广义上电子注入层3e、空穴阻挡层(没有图示)也包含在电子传输层3d中。电子传输层3d可以以单层结构或多层的层叠结构设置。
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,作为构成与发光层3c邻接的层部分的电子传输材料(兼作空穴阻挡材料),只要具有将由阴极注入的电子传递到发光层3c的功能即可。作为这样的材料,可以从以往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、噻喃二氧化物衍生物、碳化二亚胺、亚芴基甲烷衍生物、蒽醌二甲烷、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,将噁二唑环的氧原子取代为硫原子的噻二唑衍生物、具有作为电子吸引基团而已知的喹喔啉环的喹喔啉衍生物也可用作电子传输层3d的材料。进而,也可以使用将这些材料导入高分子链、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)等及将这些金属络合物的中心金属取代为In、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga或Pb的金属络合物也可用作电子传输层3d的材料。
此外,无金属或者金属酞菁、或它们的末端被烷基、磺酸基等取代了的化合物,也可优选用作电子传输层3d的材料。另外,作为发光层3c的材料例示的二苯乙烯基吡嗪衍生物也可用作电子传输层3d的材料,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用作电子传输层3d的材料。
电子传输层3d可例如通过真空蒸镀法、旋涂法、浇铸法、包含喷墨法的印刷法、LB法等的公知的方法将上述材料薄膜化来形成。关于电子传输层3d的膜厚没有特别限制,但通常为5nm~5μm左右,优选为5~200nm。电子传输层3d也可以为由上述材料的1种或2种以上构成的一层结构。
另外,也可以在电子传输层3d中掺杂杂质来提高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,优选在电子传输层3d中含有钾、钾化合物等。作为钾化合物,例如可以使用氟化钾等。如果这样提高电子传输层3d的n性,则可制作更低消耗功率的元件。
另外,作为电子传输层3d的材料(电子传输性化合物),也可以使用与上述构成含氮层1a的材料同样的材料。其即使为兼作电子注入层3e的电子传输层3d也相同,也可以使用与上述构成含氮层1a的材料同样的材料。
[阻挡层:空穴阻挡层、电子阻挡层]
除如上所述的有机化合物薄膜的基本构成层以外,还可根据需要设置阻挡层。例如有日本特开平11-204258号公报、日本特开平11-204359号公报、及“有机EL元件和其工业化最前线(1998年11月30日NTS公司发行)”的237页等中所记载的空穴阻挡(hole block)层。
所谓空穴阻挡层,广义上具有电子传输层3d的功能。空穴阻挡层由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构成,可以通过传输电子且阻挡空穴来提高电子和空穴的复合概率。另外,可以将后述的电子传输层3d的构成根据需要用作本发明涉及的空穴阻挡层。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。电子阻挡层由具有传输空穴的功能且传输电子的能力显著小的材料构成,可通过传输空穴且阻挡电子来提高电子和空穴的复合概率。另外,也可将后述的空穴传输层3b的构成根据需要用作电子阻挡层。作为本发明的阻挡层的膜厚,优选为3~100nm,进一步优选为5~30nm。
[辅助电极15]
辅助电极15,为了降低透明电极1的电阻而设置,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、铝等电阻低的金属。这些金属的透光性低,因此可在不影响来自光取出面13a的发光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,为板状(膜状)的密封部件,可利用粘接剂19固定于透明基板13侧,也可以为密封膜。这样的密封材料17,在使有机电致发光元件EL中的透明电极1及对置电极5-1的端子部分露出了的状态、至少覆盖发光功能层3的状态而设置。另外,也可以以如下方式构成:在密封材料17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,也可以将这些基板材料进一步形成薄型的膜状。作为玻璃基板,特别是可以举出:钠钙玻璃、钡·锶含有玻璃、铅玻璃、铝硅酸玻璃、硼硅酸玻璃、钡硼硅酸玻璃、石英等。另外,作为聚合物基板,可以举出:聚碳酸酯、丙烯酸类聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚硫醚、聚砜等。作为金属基板,可以举出由选自由不锈钢、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,从可以将元件薄膜化的方面考虑,可优选使用将作为密封材料的聚合物基板、金属基板形成为薄型的膜状的基板。
进而,制成了膜状的聚合物基板,优选通过依据JIS K 7126-1987的方法测得的氧透过度为1×10-3ml/(m2·24h·atm)以下,通过依据JIS K7129-1992的方法测得的水蒸气透过度(25±0.5℃、相对湿度(90±2)%RH)为1×10-3g/(m2·24h)以下。
另外,如上的基板材料,也可以加工成凹板状而用作密封材料17。此时,对上述的基板部件进行喷砂加工、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固定于基板13侧的粘接剂19,可作为用于将在密封材料17和透明基板13之间夹持了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,可以举出阳离子固化型的紫外线固化型环氧树脂粘接剂。
予以说明,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优选可以从室温至80℃进行粘接固化的粘接剂。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,可以使用市售的分散器,也可以如丝网印刷那样进行印刷。
另外,在板状的密封材料17和透明基板13和粘接剂19之间形成间隙的情况下,优选在该间隙中注入气相及液相中氮、氩等的不活泼气体或氟化烃、硅油这样的惰性液体。另外,也可以制成真空。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、氯化铯、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,在硫酸盐、金属卤化物及高氯酸类中,可优选使用无水盐。
另一方面,在使用密封膜作为密封材料17的情况下,优选在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下在透明基板13上设置密封膜。
这样的密封膜,使用无机材料、有机材料构成。特别是由具有抑制水分及氧等造成有机电致发光元件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,例如可使用氧化硅、二氧化硅、氮化硅等的无机材料。进而,为了改善密封膜的脆弱性,也可以与由这些无机材料构成的膜一同使用由有机材料构成的膜而制成层叠结构。
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、涂布法等。
[保护膜、保护板]
予以说明,省略在此的图示,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,对于有机电致发光元件EL的机械保护不充分,因此优选设置这样的保护膜或者保护板。
如上所述的保护膜或者保护板,可应用玻璃板、聚合物板、比其薄型的聚合物膜、金属板、比其薄型的金属膜、或聚合物材料膜、金属材料膜。其中,从轻量且薄膜化这样的方面考虑,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3所示的有机电致发光元件EL的制造方法进行说明。
首先,在透明基板13上以1μm以下、优选为10nm~100nm的膜厚的方式通过蒸镀法等适宜方法形成由含有氮原子的化合物构成的含氮层1a。接着,通过蒸镀法等适宜方法在含氮层1a上以12nm以下、优选为4nm~9nm的膜厚的方式形成由银(或以银作为主要成分的合金)构成的电极层1b,制作作为阳极的透明电极1。
接着,在其上依次将空穴注入层3a、空穴传输层3b、发光层3c、电子传输层3d、电子注入层3e成膜,形成发光功能层3。这些各层的成膜,有旋涂法、浇铸法、喷墨法、蒸镀法、印刷法等,但从容易得到均质的膜、且难以产生针孔等方面考虑,特别优选真空蒸镀法或旋涂法。进而,每层也可以应用不同的成膜法。在这些各层的成膜采用蒸镀法的情况下,其蒸镀条件根据使用的化合物的种类等而不同,一般优选在舟皿加热温度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。
如上形成了发光功能层3后,通过蒸镀法或溅射法等适宜的成膜法在其上部形成作为阴极的对置电极5-1。此时,就对置电极5-1而言,以下面的形状进行图案形成:通过发光功能层3对于对于透明电极1保持绝缘状态,且从发光功能层3的上方向基板13的周边引出了端子部分的形状。由此,得到有机电致发光元件EL-1。另外,然后,在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的端子部分露出了的状态下设置至少覆盖发光功能层3的透明密封材料17。
通过以上,可在基板13上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,优选通过一次真空抽吸连贯地制作发光功能层3到对置电极5-1,但也可以在中途从真空气氛中取出基板13实施不同成膜法。此时,需要考虑在干燥不活泼气体气氛下进行作业等。
在对这样得到的有机电致发光元件EL-1施加直流电压的情况下,将作为阳极的透明电极1设为+极性,将作为阴极的对置电极5-1设为-极性,施加电压2V以上且40V以下左右时,可观测到发光。另外,也可以施加交流电压。予以说明,进行印加的交流的波形可为任意。
<有机电致发光元件EL-1的效果>
以上说明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用作阳极、在其上部设置了发光功能层3和作为阴极的对置电极5-1的构成。因此,可通过在透明电极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,同时使来自透明电极1侧的发光h的取出效率提高来谋求高亮度化。进而,也可以通过降低用于得到规定亮度的驱动电压来谋求提高发光寿命。
《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4为表示作为本发明的电子器件的一个例子的使用了上述的透明电极的有机电致发光元件的第2例的剖面构成图。该图所示的第2例的有机电致发光元件EL-2,与使用图3说明的第1例的有机电致发光元件EL-1不同之处在于,使用透明电极1作为阴极。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2例的有机电致发光元件EL-2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-2,设置在透明基板13上,与第1例同样,特征在于,使用之前说明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h的方式构成。其中,该透明电极1用作阴极(负极)。因此,对置电极5-2用作阳极。
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,与第1例相同。作为本第2例时的一个例子,可例示在作为阴极发挥功能的透明电极1的上部依次层叠了电子注入层3e/电子传输层3d/发光层3c/空穴传输层3b/空穴注入层3a的构成。但是,其中需要具有至少用有机材料而构成了的发光层3c。
予以说明,发光功能层3,除这些层以外,与第1例中说明同样地根据需要采用各种构成。在这样的构成中,仅用透明电极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,也与第1例相同。
另外,在如上的层构成中,为了谋求透明电极1的低电阻化,也可以与透明电极1的电极层1b相接而设置辅助电极15,也与第1例相同。
在此,用作阳极的对置电极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。
如上的对置电极5-2,可通过蒸镀或溅射等方法将这些导电性材料形成薄膜来制作。另外,作为对置电极5-2的薄层电阻,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。
予以说明,在该有机电致发光元件EL-2从对置电极5-2侧也取出发光h的情况下,作为构成对置电极5-2的材料,可从上述的导电性材料中选择透光性良好的导电性材料。
如上所述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。
以上说明的构成有机电致发光元件EL-2的主要各层中,用作阳极的对置电极5-2以外的构成要素的详细构成、及有机电致发光元件EL-2的制作方法与第1例同样。因此省略详细的说明。
<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用作阴极、在其上部设有发光功能层3和作为阳极的对置电极5-1的构成。因此,与第1例同样,可通过在透明电极1和对置电极5-2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,且可谋求来自透明电极1侧的发光h的取出效率的提高所产生的高亮度化。进而,也可谋求用于得到规定亮度的驱动电压的降低所产生的发光寿命的提高。
《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5为表示作为本发明的电子器件的一个例子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。该图所示的第3例的有机电致发光元件EL-3,与使用图3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,在其上部依次层叠发光功能层3和透明电极1。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5中所示的有机电致发光元件EL-3,设在基板13’上,从基板13’侧依次层叠有作为阳极的对置电极5-3、发光功能层3、及作为阴极的透明电极1。其中,作为透明电极1,特征在于,使用之前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h的方式构成。
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,与第1例相同。作为本第3例时的一个例子,可例示在作为阳极的对置电极5-3的上部依次层叠了空穴注入层3a/空穴传输层3b/发光层3c/电子传输层3d的构成。但是,其中需要至少具有使用有机材料而构成了的发光层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而设置。
而且,特别是在本第3例的有机电致发光元件EL-3中作为特征性构成,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。即在本第3例中,用作阴极的透明电极1由兼作具有电子注入性的电子传输层3d的含氮层1a和其上部所设置的电极层1b构成。
这样的电子传输层3d,重要的是,使用之前所述的构成上述的透明电极1的含氮层1a的材料来构成。
予以说明,发光功能层3,除这些层以外,还可与第1例中说明同样地根据需要采用各种构成,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之间不设置电子注入层、空穴阻挡层。在如上的构成中,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,与第1例相同。
另外,在如上的层构成中,为了谋求透明电极1的低电阻化,与透明电极1的电极层1b相接而设置辅助电极15,也与第1例相同。
进而,用作阳极的对置电极5-3,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。
如上的对置电极5-3,可通过蒸镀或溅射等的方法将这些导电性材料形成薄膜来制作。另外,作为对置电极5-3的薄层电阻,优选数百Ω/sq.以下,膜厚通常在5nm~5μm、优选5nm~200nm的范围选择。
予以说明,在该有机电致发光元件EL-3从对置电极5-3侧也取出发光h的情况下,作为构成对置电极5-3的材料,可从上述的导电性材料中选择透光性良好的导电性材料。另外,此时,作为基板13’,可使用与第1例中说明了的透明基板13同样的基板,面向基板13’的外侧的面成为光取出面13a’。
<有机电致发光元件EL-3的效果>
以上说明了的有机电致发光元件EL-3,为将构成发光功能层3的最上部的具有电子注入性的电子传输层3d设为含氮层1a、其上部设置电极层1b、由此设为由含氮层1a和其上部的电极层1b构成的透明电极1作为阴极的构成。因此,与第1例及第2例同样,可通过在透明电极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、且可谋求来自2个透明电极1侧的发光h的取出效率的提高所产生的高亮度化。进而,也可谋求用于得到规定亮度的驱动电压的降低所产生的发光寿命的提高。另外,在如上的构成中,如果在对置电极5-3具有透光性的情况下,则可从对置电极5-3取出发光h。
予以说明,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可兼作电子注入层或不具有电子注入性的电子传输层3d,另外,如果在不对发光功能造成影响的程度以极薄膜的形式设置的情况下,也可以不具有电子传输性及电子注入性。
进而,如果在不对发光功能造成影响的程度以极薄膜设置透明电极1的含氮层1a的情况下,可以将基板13’侧的对置电极设为阴极、将发光功能层3上的透明电极1设为阳极。此时,发光功能层3从基板13’上的对置电极(阴极)侧依次层叠有例如电子注入层3e/电子传输层3d/发光层3c/空穴传输层3b/空穴注入层3a。而且,在其上部设置极薄的由含氮层1a和电极层1b的层叠结构构成的透明电极1作为阳极。这样的含氮层1a,也可以通过使用具有空穴传输性或空穴注入性的含氮化合物来作为空穴传输层或空穴注入层的含氮层。另外,阳极、阴极均可以作为透明电极1。此时,设置作为阴极的透明电极1的基板使用透明基板,从阳极侧、阴极侧两侧取出发光h。
《6.有机电致发光元件的用途》
上述的各构成的有机电致发光元件如上所述为面发光体,因此,可用作各种发光源。例如可以举出:家庭用照明或车内照明等照明装置、钟表或液晶用的背光源、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、光通信处理机的光源、光传感器的光源等,但并不限定于此,特别是可有效用于作为与滤色器组合的液晶显示装置的背光源、照明用光源的用途。
另外,本发明的有机电致发光元件,可以作为照明用或曝光光源这样的一种灯来使用,也可以作为投影图像型的投影装置或直接识认静止图像或动态图像型的显示装置(显示器)。此时,伴随近年来的照明装置及显示器的大型化,通过将设有有机电致发光元件的发光面板彼此平面接合的所谓平铺使发光面大面积化。
作为动态影像的重放用的显示装置而使用时的驱动方式,可以为单纯矩阵(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,可制作彩色或全色显示装置。
在以下,作为用途的一个例子,对照明装置进行说明,接着,对通过平铺使发光面大面积化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。
用于本发明的照明装置的有机电致发光元件,也可以形成为使上述的构成的各有机电致发光元件具有共振器结构的设计。作为以共振器结构的形式构成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、光通信处理机的光源、光传感器的光源等,但并不限定于这些。另外,也可通过进行激光发振来用于上述用途。
另外,本发明的有机电致发光元件中所使用的材料实质上可应用于产生白色的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个发光色来通过混色得到白色发光。作为多个发光色的组合,可以为含有红色、绿色、蓝色这样的3原色的3个发光最大波长的组合,也可以为含有蓝色和黄色、蓝绿和橙色等利用补色关系的2个发光最大波长的组合。
另外,用于得到多个发光色的发光材料的组合,可以为将以多个磷光或荧光发光的材料组合多个了的组合、将以荧光或磷光发光的发光材料和将来自发光材料的光作为激发光来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,也可以组合混合多种发光掺杂剂。
这样的白色有机电致发光元件与阵列状地分别并联配置各色发光的有机电致发光元件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不需要掩模,可在一面通过蒸镀法、浇铸法、旋涂法、喷墨法、印刷法等形成例如电极膜,生产率也提高。
另外,作为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,如果为例如液晶显示元件中的背光源,则只要以适于与CF(滤色器)特性对应的波长范围的方式从本发明涉及的金属络合物、另外公知的发光材料中选择组合任意的材料来进行白色化即可。
如果使用以上说明了的白色有机电致发光元件,则可制作实质上产生白色的发光的照明装置。
《8.照明装置-2》
图6表示使用多个上述各构成的有机电致发光元件而将发光面大面积化了的照明装置的剖面构成图。该图所示的照明装置,为通过将例如透明基板13上设有有机电致发光元件EL-1的多个发光面板21多个排列在支持基板23上(即进行平铺)使发光面大面积化的构成。支持基板23可兼作密封材料17,在该支承基板23和发光面板21的透明基板13之间夹持有机电致发光元件EL-1的状态下平铺各发光面板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。予以说明,也可以使作为阳极的透明电极1及作为阴极的对置电极5-1的端部在发光面板21的周围露出。但是,在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,也可以将用于增加来自非发光区域B的光取出量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,可使用聚光片、光扩散片。
实施例1
《透明电极的制作-1》
如以下说明那样,以导电性区域的面积为5cm×5cm方式制作试样1-1~1-9的各透明电极。
在试样1-1~1-9中,如下述表1所示,制作由各化合物构成的含氮层和其上部的使用了银的电极层的层叠结构的透明电极。
在试样1-1~1-3的透明电极的制作中,作为构成含氮层的化合物,使用含有氮的下述化合物10。该化合物10为通式(3)中所含的化合物。
在试样1-4~1-6的透明电极的制作中,作为构成含氮层的化合物,使用含有氮的下述化合物94。该化合物94为通式(3)中所含的化合物。
在试样1-7~1-9的透明电极的制作中,作为构成含氮层的化合物,使用含有氮的下述化合物99。该化合物99为通式(1)中所含的化合物。
[化学式66]
[表1]
<试样1-1~1-9的透明电极的制作步骤>
将透明的无碱玻璃制的基材固定于市售的真空蒸镀装置的基材支架。另外,在各透明电极的制作中,将上述化合物10、化合物94、及化合物99分别放入钽制电阻加热舟皿。将这些基板支架和加热舟皿安装于真空蒸镀装置的第1真空槽。另外,在钨制的电阻加热舟皿中放入银(Ag),安装于第2真空槽内。
在该状态下,首先使第1真空槽减压至4×10-4Pa后,对放入有各化合物的加热舟皿进行通电来加热,如上述表1所示那样,以各成膜速度(0.02nm/s、0.3nm/s、或0.5nm/s)在基材上设置膜厚25nm的由各化合物构成的含氮层。
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,对放入有银的加热舟皿进行通电来加热。由此,以蒸镀倍率0.1nm/s如上述表1所示形成各膜厚(8nm或12nm)的由银构成的电极层,得到由含氮层和其上部的电极层的层叠结构构成的试样1-1~1-9的各透明电极。
<实施例1的各试样的评价-1>
对上述制作的试样1-1~1-9的各透明电极测定透光率。透光率的测定使用分光光度计(日立制作所制U-3300)以与试样相同的基材作为基线进行。将该结果一并示于上述表1。
<实施例1的各试样的评价-2>
对上述中制作的试样1-1~1-9的各透明电极测定薄层电阻值。薄层电阻值的测定使用电阻率计(三菱化学公司制MCP-T610)、以4端子4探针法恒电流施加方式进行。将该结果一并示于上述表1。
<实施例1的评价结果>
在表1中,分别比较构成含氮层的材料为化合物10的试样1-1~1-3、构成含氮层的材料为化合物94的试样1-4~1-6、及构成含氮层的材料为化合物99的试样1-7~1-9。在试样1-1、1-4、及1-7的含氮层的成膜速度为0.02nm/s的本发明的范围外的透明电极中,薄层电阻超过10Ω/sq.。另一方面,在试样1-2、1-5、及1-8的含氮层的成膜速度为0.3nm/s的本发明构成的透明电极中,可低地抑制薄层电阻低于10Ω/sq.。进而,试样1-3、1-6、及1-9的含氮层的成膜速度为0.5nm/s的本发明构成的透明电极也同样低地抑制薄层电阻低于10Ω/sq.。如上所述,作为整体的结果,如果构成与电极层邻接而设置的含氮层的材料相同,则含氮层的成膜速度越快,薄层电阻越低,透光率越高。
由此,确认为本发明构成的透明电极兼备高透光率和导电性。
另外,图7~9表示试样1-1~1-3的各透明电极的SEM图像(倍率:10万倍),若对它们进行比较,则如以下说明所示,明确构成电极层的银的成膜状态根据含氮层的成膜速度而不同。在图7所示的试样1-1的含氮层的成膜速度为0.02nm/s的本发明的范围外的透明电极中,构成与含氮层邻接而设置的电极层的银(图中的白显示部)的连续性低。进而,显著确认没有被银被覆的部分(图中的黑显示部)。另一方面,在图8所示的试样1-2的含氮层的成膜速度为0.3nm/s的本发明构成的透明电极中,构成与含氮层邻接而设置的电极层的银连结。另外,图9所示的试样1-3的含氮层的成膜速度为0.5nm/s的本发明构成的透明电极也同样,构成与含氮层邻接而设置的电极层的银连结。进而,图9所示的试样1-3的透明电极与图8所示的试样1-2的透明电极相比,没有被银被覆的部分少,构成电极层的银的连续性高。
进而,若比较表示试样1-4~1-6的各透明电极的SEM图像(倍率:10万倍)的图10~12,则与上述的图7~9同样,构成电极层的银的成膜状态根据含氮层的成膜速度而不同。与其同样,对表示试样1-7~1-9的各透明电极的SEM图像(倍率:10万倍)的图13~15进行比较,与上述的图7~9同样,构成电极层的银的成膜状态根据含氮层的成膜速度而不同。
由此确认,在含氮层的成膜速度为0.3nm/s以上的本发明构成的透明电极中,通过不是核生长型(Volumer-Weber:VW型)而是更接近于单层生长型(Frank-van der Merwe:FM型)的膜生长而形成了与含氮层邻接的电极层。
另外,确认为:如果构成与电极层邻接而设置的含氮层的材料相同,则含氮层的成膜速度越快,构成电极层的银(图中的白显示部)进一步连结,其连续性更高。
予以说明,在本实施例1中,对含氮层的膜厚为25nm的例子进行了说明,但含氮层的膜厚并不限定于此,比其薄或厚均可得到同样的结果。即,与含氮层的膜厚无关,可得到含氮层的成膜速度越快,透明电极的透光率和薄层电阻越提高这样的结果。
实施例2
《透明电极的制作-1》
如以下说明的那样,以导电性区域的面积为5cm×5cm的方式制作试样2-1~2-9的各透明电极。
在试样2-1~2-9中,如下述表2所示那样,制作由各化合物构成的含氮层和其上部的使用银的电极层的层叠结构的透明电极。
在试样2-1~2-3的透明电极的制作中,作为构成含氮层的化合物,使用含有氮的上述化合物10。该化合物10为通式(3)中所含的化合物。
在试样2-4~2-6的透明电极的制作中,作为构成含氮层的化合物,使用含有氮的上述化合物94。该化合物94为通式(3)中所含的化合物。
在试样2-7~2-9的透明电极的制作中,作为构成含氮层的化合物,使用含有氮的上述化合物99。该化合物99为通式(1)中所含的化合物。
[表2]
<试样2-1~2-9的透明电极的制作步骤>
将透明的无碱玻璃制的基材固定于市售的真空蒸镀装置的基材支架。另外,在各透明电极的制作中,将上述化合物10、化合物94、及化合物99分别放入钽制电阻加热舟皿。将这些基板支架和加热舟皿安装于真空蒸镀装置的第1真空槽。另外,在钨制的电阻加热舟皿中放入银(Ag),安装于第2真空槽内。
在该状态下,首先使第1真空槽减压至4×10-4Pa后,对放入有各化合物的加热舟皿进行通电来加热,以成膜速度0.3nm/s在基材上将膜厚25nm的由各化合物构成了的含氮层进行成膜。
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,以成膜速度0.02nm/s、如上述表2中所示与含氮层邻接地对各膜厚(8nm或12nm)的由银构成了的电极层进行成膜。此时,在含氮层的成膜和之后的电极层的成膜的间隔为上述表2所示的各成膜间隔(1分钟、2分钟、或10分钟)的时间内,将成膜至含氮层的基材从第1真空槽移至第2真空槽,进行电极层的成膜。该第2真空槽在移入基材之前预先将槽内减压至4×10-4Pa,进而,准备为放入银的加热舟皿的加热完成的状态。根据以上操作,得到由含氮层和其上部的电极层的层叠结构构成的试样2-1~2-9的各透明电极。
<实施例2的各试样的评价-1>
对在上述制作了的试样2-1~2-9的各透明电极测定透光率。透光率的测定使用分光光度计(日立制作所制U-3300),以与试样相同的基材作为基线进行。将该结果一并示于上述表2。
<实施例2的各试样的评价-2>
对上述制作的试样2-1~2-9的各透明电极测定薄层电阻值。薄层电阻值的测定使用电阻率计(三菱化学公司制MCP-T610)以4端子4探针法定电流施加方式进行。将该结果一并示于上述表2。
<实施例2的评价结果>
在表2中,对构成含氮层的材料为化合物10、电极层的膜厚为8nm的试样2-1~2-3进行比较。在试样2-1及2-2的含氮层和电极层的成膜间隔为2分钟以内的本发明构成的透明电极中,透光率高达70%以上,可低地抑制薄层电阻低于10Ω/sq.。另一方面,在试样2-3的含氮层和电极层的成膜间隔为10分钟的本发明的范围外的透明电极中,透光率为60%,薄层电阻超过10Ω/sq.。
另外,在表2中,对构成含氮层的材料为化合物94、电极层的膜厚为12nm的试样2-4~2-6进行比较。在试样2-4及2-5的含氮层和电极层的成膜间隔为2分钟以内的本发明构成的透明电极中,透光率高达65%以上,可低地抑制薄层电阻低于10Ω/sq.。另一方面,在试样2-6的含氮层和电极层的成膜间隔为10分钟的本发明的范围外的透明电极中,透光率为50%左右,薄层电阻超过10Ω/sq.。
另外,在表2中,对构成含氮层的材料为化合物99、电极层的膜厚为12nm的试样2-7~2-9进行比较。在试样2-7及2-8的含氮层和电极层的成膜间隔为2分钟以内的本发明构成的透明电极中,透光率高达60%以上,可低地抑制薄层电阻低于10Ω/sq。另一方面,在试样2-9的含氮层和电极层的成膜间隔为10分钟的本发明的范围外的透明电极中,透光率为50%以下,薄层电阻超过10Ω/sq.。
进而,作为表2的整体的结果,如果构成含氮层的材料相同,则含氮层和电极层的成膜间隔越为短时间,薄层电阻越低,透光率越高。另外,符合通式(3)的化合物94用于含氮层的试样2-4及2-5,与符合通式(1)的化合物99用于含氮层的试样2-7及2-8相比,透光率高,薄层电阻也高。
由以上,含氮层和电极层的成膜间隔为2分钟以内的本发明构成的透明电极的透光率为50%以上且薄层电阻低于10Ω/sq.。因此,确认为构成本发明的透明电极的电极层虽然为12nm以下的薄膜,但可确保连续性,由此本发明构成的透明电极兼备高透光率和导电性。
另外,图16~18表示试样2-1~2-3的各透明电极的SEM图像(倍率:5万倍),若对它们进行比较,则如以下说明所述,清楚的是:构成电极层的银的成膜状态根据含氮层和电极层的成膜间隔的时间而不同。在图16所示的试样2-1的含氮层和电极层的成膜间隔为1分钟的本发明构成的透明电极中,构成与含氮层邻接而设置的电极层的银连结。另外,在图17所示的试样2-2的含氮层和电极层的成膜间隔为2分钟的本发明构成的透明电极中,也同样地,构成与含氮层邻接而设置的电极层的银连结。进而,图16所示的试样2-1的透明电极,与图17所示的试样2-2的透明电极相比,没有被银被覆的部分(图中的黑显示部)少,构成电极层的银(图中的白显示部)的连续性高。另一方面,在图18所示的试样2-3的含氮层和电极层的成膜间隔为10分钟的本发明的范围外的透明电极中,构成与含氮层邻接而设置的电极层的银的连续性低。进而,显著确认为没有被银被覆的部分。
进而,如对表示试样2-4~2-6的各透明电极的SEM图像(倍率:5万倍)的图19~21进行比较,则与上述了的图16~18同样,构成电极层的银的成膜状态根据含氮层和电极层的成膜间隔的时间而不同。与其同样,对表示试样2-7~2-9的各透明电极的SEM图像(倍率:5万倍)的图22~24进行比较,与上述的图16~18同样,构成电极层的银的成膜状态也根据含氮层和电极层的成膜间隔的时间而不同。
通过此,在含氮层和电极层的成膜间隔为2分钟以内的本发明构成的透明电极中,通过不是核生长型(Volumer-Weber:VW型)而是更接近于单层生长型(Frank-van derMerwe:FM型)的膜生长,形成了与含氮层邻接的电极层。
另外,确认为:如果构成与电极层邻接而设置的含氮层的材料相同,则含氮层和电极层的成膜间隔越为短时间,构成电极层的银(图中的白显示部)越进一步连结,其连续性越高。
符号的说明
1…透明电极,1b…电极层,EL、EL-1、EL-2、EL-3…有机电致发光元件(电子器件)。
Claims (8)
1.一种透明电极,其依次具备:
透明基材;
以0.3nm/s以上的成膜速度成膜、使用含有氮原子的化合物而构成了的含氮层;和
具有可测定薄层电阻的12nm以下的膜厚、使用银或以银作为主要成分的合金而构成了的电极层,
所述含氮层的所述含有氮原子的化合物为具有以氮原子作为杂原子的杂环的化合物。
2.根据权利要求1所述的透明电极,其中,所述含氮层是以0.5nm/s以上的成膜速度成膜了的。
3.一种透明电极,其依次具备:
透明基材;
使用含有氮原子的化合物而构成了的含氮层;和
电极层,所述电极层为在所述含氮层的成膜后2分钟以内成膜了的层、且具有可测定薄层电阻的12nm以下的膜厚、使用银或以银作为主要成分的合金而构成了的,
所述含氮层的所述含有氮原子的化合物为具有以氮原子作为杂原子的杂环的化合物。
4.根据权利要求3所述的透明电极,其中,所述电极层为在所述含氮层的成膜后1分钟以内成膜了的层。
5.一种电子器件,其具有权利要求1~4的任一项所述的透明电极。
6.根据权利要求5所述的电子器件,其中,所述电子器件为有机电致发光元件。
7.一种透明电极的制造方法,其包含:
在透明基材上通过0.3nm/s以上的成膜速度来形成含氮层的工序,所述含氮层为使用含有氮原子的化合物而构成了的;和
在所述含氮层上形成电极层的工序,所述电极层具有可测定薄层电阻的12nm以下的膜厚、使用银或以银作为主要成分的合金而构成了的,
所述含氮层的所述含有氮原子的化合物为具有以氮原子作为杂原子的杂环的化合物。
8.一种透明电极的制造方法,其包含:
在透明基材上将使用含有氮原子的化合物而构成了的含氮层进行成膜的工序;和
在所述含氮层的成膜后2分钟以内在该含氮层上将电极层进行成膜的工序,所述电极层具有可测定薄层电阻的12nm以下的膜厚、使用银或以银作为主要成分的合金而构成了的,
所述含氮层的所述含有氮原子的化合物为具有以氮原子作为杂原子的杂环的化合物。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20170714 Termination date: 20190415 |