CN110431919A - 透明电极以及电子器件 - Google Patents
透明电极以及电子器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110431919A CN110431919A CN201780077989.8A CN201780077989A CN110431919A CN 110431919 A CN110431919 A CN 110431919A CN 201780077989 A CN201780077989 A CN 201780077989A CN 110431919 A CN110431919 A CN 110431919A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- ring
- transparent electrode
- conductive layer
- silver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/80—Constructional details
- H10K50/805—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/26—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/26—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode
- H05B33/28—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode of translucent electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
Abstract
本发明提供一种兼具充分的导电性和透光性,并且经时稳定性优异的透明电极、以及具备该透明电极的电子器件。透明电极(1),其依次具有:金属亲和性层(11),其包含具有下述通式(1)所示结构的化合物;第一导电层(12a),其与该金属亲和性层(11)邻接设置,并且含有银和不同于该银的金属,以及以银作为主要成分的第二导电层(12b)(式中的X1和X2分别独立地表示氮原子或CR1,R1表示氢原子或取代基,式中的A1表示构成5元或6元杂芳环的残基)。通式(1)
Description
技术领域
本发明涉及一种透明电极和电子器件。更具体而言,本发明涉及兼具导电性和透光性以及耐久性优异的透明电极,以及具有该透明电极的电子器件。
背景技术
利用有机材料的电致发光(Electroluminescence,以下称为“EL”)的有机EL元件是薄型固态元件,其能够以几伏到几十伏的低电压发光,具有高亮度、高光效、轻薄、轻便等诸多优点。因此,近年来,各种显示器的背光源、广告牌和应急灯等显示板以及照明光源等的表面发光体广受关注。
如上所述的有机EL元件如下而构成:由有机材料形成的发光层插入于相对设置的两个电极之间。然而,要使发光层中产生的光透过电极初次透射到外部,两个电极中的至少一个设为透明电极。
透明电极通常由氧化铟锡(SnO2-In2O3:IndiumTin Oxide,下文中称为“ITO”)等氧化物半导体类的材料制成。另外,还研究了在使用ITO等的透明电极中,通过在ITO上叠层银来实现低电阻化。
然而,由于ITO含有昂贵的铟(In),因此存在透明电极和电子器件的制造成本增加的问题。
此外,使用ITO等形成透明电极时,主要使用溅射方法。然而,在有机EL元件的情况下,在主要由有机材料形成的有机功能层上形成透明电极,因此,通过溅射方法形成透明电极时,由于剧烈飞行的原子导致有机功能层受损,还存在有机功能层的原始性能受损的问题。
鉴于上述问题,近年来,已经尝试使用蒸镀法代替溅射法来形成透明电极。例如,通过蒸镀形成导电性高的银、或银和镁形成的导电层(参见专利文献1和2)。
然而,使用由银、或银和镁形成的薄膜层作为透明电极的导电层时,银可能引起迁移而降低导电性。导电性的降低,例如,有机EL元件用作照明时,将导致发光区域的面内均匀性降低,成为非常严重的问题。另一方面,若增厚导电层以抑制迁移,透光性降低。即,在由银、或银和镁形成的透明电极中,难以兼具导电性和透光性。
另外,将上述透明电极,例如,用作有机EL元件的阴极时,要求其具有向邻接层的高电荷注入性。通常,作为提高透明电极的电荷注入性的方法,已知使透明电极包含功函数较低的材料的方法。另外,还公开了一种使用含有银和不同于银的金属元素的导电层与银进行叠层而构成的透明电极的方法(参见专利文献3~7)。
然而,就满足导电性、透光性和电子注入性而言,这些方法仍然不充分。另外,通常,含有银和不同于银的金属元素的导电层通常形成于对银不具有充分亲和性的氟化锂(LiF)的表面。因此,随着时间的推移,原子比在厚度方向上的分布发生偏差,在经时稳定性方面存在问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第5328845号公报
专利文献2:国际公开第2013/099867号
专利文献3:日本特许第4699098号公报
专利文献4:国际公开第2011/013393号
专利文献5:日本特许第5603136号公报
专利文献6:日本特开2015-173042号公报
专利文献7:日本特许第5901161号公报
发明内容
本发明所解决的技术问题
本发明是鉴于上述问题和情况而完成的,其目的在于提供一种兼具充分的导电性和透光性,并且经时稳定性优异的透明电极以及具备该透明电极的电子器件。
解决技术问题的技术手段
本发明的发明人为了解决上述问题而就上述问题的原因等积极讨论,结果发现通过依次对下述层进行叠层:金属亲和性层,其包含具有特定构成的化合物;第一导电层,其与该金属亲和性层邻接设置;并且含有银和不同于该银的金属;以及以银作为主要成分的第二导电层。由此,可以防止银的扩散。结果,可以实现兼具优异的导电性和透光性,并且经时稳定性优异的透明电极。
此外,发现通过将该透明电极应用于电子器件,特别是有机EL元件,可以提高器件特性,从而完成本发明。
即,本发明的上述技术问题,可以通过以下手段解决。
1、一种透明电极,其依次具有:
金属亲和性层,其包含具有下述通式(1)所示结构的化合物;
第一导电层,其与该金属亲和性层邻接设置,并且含有银和不同于该银的金属;以及
以银作为主要成分的第二导电层,
通式(1)
式中的X1和X2分别独立地表示氮原子或CR1,R1表示氢原子或取代基,
式中的A1表示构成5元或6元杂芳环的残基。
2、根据第1项所述的透明电极,其中,具有所述通式(1)所示结构的化合物是具有下述通式(2)所示结构的有机化合物,
通式(2)
式中的X1、X2、X3和X4分别独立地表示氮原子或CR1,R1表示氢原子或取代基,
式中的A1和A2分别独立地表示构成5元或6元杂芳环的残基,
式中的L1表示单键或含有芳环或杂芳环的二价连接基团。
3、根据第1项或第2项所述的透明电极,其中,所述A1和A2分别独立地表示构成6元杂芳环的残基。
4、根据第3项所述的透明电极,其中,所述A1和A2分别独立地表示构成以下环的残基:吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、喹唑啉环、喹喔啉环、喹啉环、异喹啉环、苯并喹啉环、苯并异喹啉环或菲啶环。
5、根据第1项或第2项所述的透明电极,其中,所述A1和A2分别独立地表示构成5元杂芳环的残基。
6、根据第5项所述的透明电极,其中,所述A1和A2分别独立地表示构成以下环的残基:吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环、三唑环、唑环或噻唑环。
7、根据第1项~第6项中任一项所述的透明电极,其中,所述第一导电层所含的银的浓度在50~99at%的范围内。
8、根据第1项~第7项中任一项所述的透明电极,其中,
所述第一导电层的厚度和所述第二导电层的厚度的总和在5~25nm的范围内,并且,
所述第二导电层的厚度在1~10nm的范围内。
9、一种电子器件,其具备第1项~第8项中任一项所述的透明电极。
10、根据第9项所述的电子器件,其中,所述电子器件是有机电致发光元件。
发明的效果
本发明通过上述手段,可以提供兼具充分的导电性和透光性,并且经时稳定性优异的透明电极、以及具备该透明电极的电子器件。
在本发明中,金属亲和性层和导电层邻接,构成该导电层的第一导电层和第二导电层从金属亲和性层侧依次叠层即可,不论各层的制造顺序如何均有效,但目前尚未阐明效果的表达机制和作用机理。但现阶段推测如下。
在金属亲和性层的表面上形成第一导电层时,构成第一导电层的银原子与包含于金属亲和性层的银亲和化合物相互作用,金属亲和性层表面上的银原子的扩散距离减小,结果,抑制了银向特定点的移动(迁移)和凝聚。即,推测通过下述层状生长型(Frank-vandeRMerwe:FM型)的膜生长而形成:银原子在金属亲和性层表面上形成二维核,该金属亲和性层表面具有与银原子亲和性的原子,以该银原子为中心形成二维单晶层。
通常认为,通过下述岛状生长型(Volumer-Weber:VW型)的膜生长易于形成岛状:附着于金属亲和性层表面的银原子在表面扩散并结合形成三维核,成长为三维岛状。然而,推测本发明中,通过金属亲和性层中包含的银亲和化合物,抑制了岛状生长而促进了层状生长。本发明中,如上所述,在含有银和不同于银的金属元素的第一导电层,通过金属亲和性层控制银原子的凝聚,从而抑制以银的合金为主要成分的第一导电层的膜生长,结果,可以得到薄且具有均匀厚度的导电层。这有助于实现兼具透光性和导电性。
此外,在传统的透明电极中,银和不同于银的金属的原子比在厚度方向上的分布产生偏差,这是导致导电层的透光率和片状电阻变动的原因。据推测,本发明通过金属亲和性层所含的银亲和性化合物,抑制银和不同于银的金属元素的原子比的分布。结果,可以制成随着时间经过性能变化小的透明电极。
需要说明的是,据推测,即使先形成导电层,然后在导电层的表面上形成金属亲和性层时,构成导电层的银原子包含于金属亲和性层,并与和银原子具有亲和性的原子相互作用,可以抑制运动性。由此,可以使导电层的表面平滑度良好,从而抑制漫反射,提高透光率。此外,认为通过该相互作用,抑制了导电层对热和温度等物理刺激的变化,可以提高经时稳定性。
另外,将本发明的透明电极用作有机EL元件的阴极时,将具有功函数较低的金属用于电极材料,抑制电极材料的凝聚,均匀且没有空隙地形成与作为基底层之间的界面,这对提高电子注入性很重要。如上所述,推测:就本发明的透明电极构成而言,通过使用含有具有通式(1)所示结构的化合物的金属亲和性层,可以均匀形成含有银和不同于银的金属元素的第一导电层,由此,电子注入性能得到提高。
然后,为了提高面内发光均匀性,使用低电阻金属降低薄层电阻,如上所述均匀地形成金属薄膜非常重要。推测:就在本发明的透明电极构成而言,可以均匀地形成薄膜,并且通过对以低电阻的银为主要成分的第二导电层进行叠层,可以降低薄层电阻,从而提高面内发光均匀性。
此外,要提高经时稳定性,稳定的电荷供应和薄层电阻不发生波动很重要。推测:就发明的透明电极构成而言,即使随时间经过,由于通过对含有银和不同于银的金属元素的第一导电层的原子比的分布进行控制,使其几乎不发生改变,因此经时稳定性得到提高。
另外,当用作阳极时,上述电子注入性之外的部分是相同,通过采用本发明的构成,可以提供面内发光均匀性和经时稳定性优异的阳极。
附图说明
图1是显示本发明的透明电极的构成的一个例子的示意性截面图。
图2是显示使用本发明的透明电极的有机EL元件的第一实施例的示意性截面图。
图3是显示使用本发明的透明电极的有机EL元件的第二实施例的示意性截面图
图4是显示使用本发明的透明电极的有机EL元件的第三实施例的示意性截面图。
图5是显示使用本发明的透明电极的有机EL元件的第四实施例的示意性截面图。
具体实施方式
本发明的透明电极其依次具有:金属亲和性层,其包含具有下述通式(1)所示结构的化合物,第一导电层,其与该金属亲和性层邻接设置,并且含有银和不同于该银的金属,以及以银作为主要成分的第二导电层。该特征是各权利要求所保护的本发明的共同或相应的技术特征。
作为本发明的实施方式,具有上述通式(1)所示结构的化合物优选为具有上述通式(2)所示结构的有机化合物。由此,由于与第一导电层的银更进一步进行相互作用,可以更进一步防止银的凝聚。
此外,在本发明中,优选所述A1和A2分别独立地表示构成6元杂芳环的残基。由此,抑制了银原子的扩散距离,得到了抑制凝聚这样的效果。
另外,作为本发明的实施方式,优选所述A1和A2分别独立地表示构成以下环的残基:吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、喹唑啉环、喹喔啉环、喹啉环、异喹啉环、苯并喹啉环、苯并异喹啉环或菲啶环。由此,抑制了银原子的扩散距离,得到了抑制凝聚这样的效果。
此外,在本发明中,优选所述A1和A2分别独立地表示构成5元杂芳环的残基。由此,抑制了银原子的扩散距离,得到了抑制凝聚这样的效果。
另外,在本发明的实施方式中的优选所述A1和A2分别独立地表示构成以下环的残基:吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环、三唑环、唑环或噻唑环。由此,抑制了银原子的扩散距离,得到了抑制凝聚这样的效果。
另外,作为本发明的实施方式,所述第一导电层所含的银的浓度优选在50~99at%(atomic%、原子%)的范围内。由此,可以得到能够均匀地形成第一导电层这样的效果。
另外,作为本发明的实施方式,优选所述第一导电层的厚度和所述第二导电层的厚度的总和在5~25nm的范围内,并且,所述第二导电层的厚度优选在1~10nm的范围内。由此,得到了兼顾透光性和导电性这样的效果。
另外,本发明的透明电极可以适当具备电子器件,特别是有机电致发光元件。由此,可以得到低功耗和长寿命的效果。
以下,对本发明和其构成要素以及本发明的具体实施方式进行详细说明。
需要说明的是,在本申请中,表示数值范围的“~”用于表示包括在其之前和之后的数值作为下限值和上限值。
另外,在各附图的说明中,组成元件末端的括号中的数字表示各附图中的附图标记。
《透明电极》
本发明的透明电极具有金属亲和性层、与该金属亲和性层邻接形成的导电层,其中,上述金属亲和性层具有下列通式(1)所示结构的化合物,并且所述导电层为依次具有至少如下物质的叠层结构:第一导电层,其含有银和不同于该银的金属;以及以银作为主要成分的第二导电层。由此,本发明的透明电极可以得到兼具充分的导电性和透光性以及优异的经时稳定性的透明电极。
[透明电极的配置]
图1是显示本发明的透明电极的基本构成的一个例子的示意性截面图。
如图1所示,透明电极(1)为依次叠层下述层而得到的三层结构:其具有金属亲和性层(11)、和与金属亲和性层(11)邻接的导电层(12),并且该导电层(12)是包含银和不同于该银的金属的第一导电层(12a)和以银作为主要成分的第二导电层(12b)。特别是,优选在基材(2)的表面上依次设置金属亲和性层(11)、第一导电层(12a)和第二导电层(12b)。
需要说明的是,本发明所说的“含有银和不同于银的金属”是指银和不同于银的金属处于简单的混合物状态或合金。
构成第一导电层的材料成分中银所占的比例在50~99at%的范围内,优选70at%以上,更优选80at%以上,进一步优选90~99at%的范围内。需要说明的是,下文将说明与银混合的不同于银的金属。
另外,在本发明所说的“以银为主要成分”是指纯银、自然混入了极微量的杂质的银、或者为增强本发明的效果而含有极微量除银之外的元素作为次要成分的银。在该情况下,构成第二导电层的材料成分中银所占的比例在99以上~100at%的范围内。
另外,本发明的透明电极(1)中的“透明”是指波长500nm下的透光率为50%以上,更优选为60%以上,进一步优选透光率为65%以上。
[基材]
构成基材(2)的材料没有特别限定,可列举:玻璃、塑料等。需要说明的是,基板(2)可以是透明的,也可以是不透明的,基板(2)由不透明材料构成时,例如,可以使用铝、不锈钢等金属基板、膜或不透明树脂基板、陶瓷基板等。
另一方面,本发明的透明电极(1)用于从基板(2)侧导出光的电子器件时,基板(2)优选为透明。作为优选使用的透明基材(2),可列举:玻璃、石英和透明树脂膜。
作为可使用的玻璃,可列举: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。
将这些玻璃材料用作基板(2)时,就与金属亲和性层(11)的密合性、耐久性和平滑性的观点出发,可以根据需要对表面进行抛光等物理处理,可以形成包含无机物质或有机物质构成的涂层、或由上述组合的混合覆膜。
作为可使用的树脂膜,可列举:聚对苯二甲酸乙二醇酯(缩写:PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(缩写:PEN)等聚酯、聚乙烯、聚丙烯、玻璃纸、二乙酸纤维素、三乙酸纤维素(缩写:TAC)、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素(缩写:CAP)、乙酸邻苯二甲酸纤维素、硝酸纤维素等纤维素酯类或其衍生物、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、聚亚乙基乙烯醇、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(缩写:PES)、聚苯硫醚、聚砜、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(缩写:PMMA)、丙烯酸、聚芳酯类、ARTON(商品名,JSRCorporation制造)或APEL(商品名,Mitsui Chemicals,Inc制造)等环烯烃树脂等形成的膜。
将这些树脂膜用作基板(2)的情况,与以玻璃形成基板(2)的情况相同,在表面上形成包含无机物质或有机物的覆膜,或者将这些膜组合而形成的混合覆膜。
上述覆膜和混合膜根据JIS K 7129-1992的方法测得的水蒸气透过率(25±0.5℃,相对湿度90±2%RH)为0.01g/(m2·24h)优选为以下的阻隔性膜(也称为阻隔膜等)。此外,根据JIS K 7126-1987的方法测得的氧气渗透率为1×10-3mL/(m2·24h·atm)以下,优选水蒸汽渗透率为1×10-5g/(m2·24h)以下的高阻隔性膜。
作为形成这种阻隔性膜的材料,具有对水分或氧气等导致电子器件或有机EL元件劣化的因素侵入进行抑制的功能即可,可列举:氧化硅、二氧化硅、氮化硅等。并且,为了提高上述阻隔膜的脆性,更优选赋予这些包含无机层和有机材料的层(有机功能层)的层叠结构。关于无机层和有机功能层的层叠顺序没有特别限制,优选使两种层交替层叠多次。
制备阻隔性膜的方法没有特别限制,例如,可使用真空蒸镀法、溅射法、反应溅射法、分子束外延法、簇离子束法、离子镀法、等离子体聚合法、常压等离子体聚合法、等离子体CVD法、激光CVD法、热CVD法、涂敷法等。特别是,优选使用日本特开2004-68143号公报所记载的常压等离子体聚合方法。
[金属亲和性层]
本发明的金属亲和性层(11)是与导电层(12)邻接且用于防止该导电层的银凝聚的层,是含有至少一种具有下述通式(1)所示结构的化合物的层所述其化合物与银相互作用防止该银的凝聚。
(具有通式(1)所示结构的化合物)
[化学式3]
通式(1)
式中的X1和X2分别独立地表示氮原子或CR1,R1表示氢原子或取代基。
另外,式中的A1表示构成5元或6元杂芳环的残基。
作为上述R1表示的取代基,可列举:含有如下环的取代基:吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、喹唑啉环、喹喔啉环、喹啉环、异喹啉环、苯并喹啉环、苯并异喹啉环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环、三唑环、唑环、噻唑环、咔唑环等。
另外,A1表示构成5元或6元杂芳环的残基,在通过含有A1可以构成的杂芳环中,作为5元环,可列举:咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环、三唑环、唑环和噻唑环等。
另外,可由A1构成的杂芳环中,作为六元环,可列举:吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、咔啉环、喹唑啉环、喹喔啉、喹啉环、异喹啉环、苯并喹啉环、苯并异喹啉环、菲啶环等。
另外,A1可以进一步具有取代基。
需要说明的是,在本发明中,如吲哚环等氮原子的孤电子对参与形成芳环的的化合物包含于具有上述通式(1)所示结构的化合物中。
另一方面,8-羟基喹啉锂(Liq)和三(8-羟基喹啉)铝(Alq 3)等构成金属络合物的物质被排除在具有上述通式(1)所示结构的化合物之外。
作为本发明的实施方式,具有由上述通式(1)所示结构的化合物优选为具有由以下通式(2)所示结构的有机化合物。由此,与第一导电层(12a)的银的进一步相互作用,因此可以进一步防止银的凝聚。
(具有通式(2)所示结构的化合物)
[化学式4]
通式(2)
式中的X1、X2、X3和X4分别独立地表示氮原子或CR1,R1表示氢原子或取代基。
式中的A1和A2分别独立地表示构成5元或6元杂芳环的残基。
式中的L1表示单键或含有芳环或杂芳环的二价连接基团。
A1和R1具有与上述通式(1)中的A1和R1相同的含义。
另外,通过含有A2而可以构成的杂芳环,优选从作为通过含有上述A1而可以构成的杂芳环中列举的物质中选择。
此外,A2也可以与A1同样地进一步具有取代基。
需要说明的是,A2可以与A1相同或不同。
另外,作为能够构成由L1表示的二价连接基团的芳环,可列举:苯环、对氯苯基环、均三甲苯环、甲苯环、二甲苯环、萘环、蒽环、薁基(azulenyl)环、苊基环、芴基环、菲基环、茚基环、芘基环、联苯基环等。
另外,作为可能构成L1所示的二价连接基团的杂芳环,可列举:嘧啶环、嘧啶基环、呋喃基环、吡咯基环、咪唑基环、苯并咪唑基环、吡唑基环、吡嗪基环、三唑基环(例如,1,2,4-三唑-1-基环、1,2,3-三唑-1-基环等)、唑基环、苯并唑基环、噻唑基环、异唑基环、异噻唑基环、呋吖基环、噻嗯基环、喹啉基环、苯并呋喃基环、二苯并呋喃基环、苯并噻嗯基环、二苯并噻嗯基环、吲哚基环、咔唑基环、咔啉基环、二氮杂咔唑环(表示构成所述咔啉环的碳原子之一被氮原子取代而得到的物质)、喹喔啉基环、哒嗪基环、三嗪基环、喹唑啉基环或酞嗪基环等。
需要说明的是,上述通式(2)所示结构的有机化合物中,不包含构成金属络合物的物质的情况,与具有上述通式(1)所示结构的有机化合物的情况相同。
下文,将列举可能用于本发明的金属亲和性层(11)的具有上述通式(1)或上述通式(2)所示结构的化合物的具体例子(示例化合物1~67)。
[化学式5]
[化学式6]
[化学式7]
[化学式8]
[化学式9]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式11]
[化学式12]
作为金属亲和性层(11)的形成方法没有特别限制,可列举:涂布法、喷墨法、涂布法、浸渍法等使用湿法的湿式方法;蒸镀法(电阻加热法、EB法等)、溅射法、CVD法等使用干法的方法。首先,优选使用蒸镀法。
金属亲和性层(11)的厚度优选在1~100nm的范围内,更优选在3~50nm的范围内,厚度在该范围内即可,该范围的任何厚度均可以得到效果。具体地,如果厚度为100nm以下,则层的吸收分量减少,透明电极(1)的透光率提高,故优选。另外,如果厚度为3nm以上,则形成均匀且连续的金属亲和性层(11),故优选。
此外,具有金属亲和性层(11)所含的上述通式(1)或上述通式(2)所示结构的化合物,其为最低空轨道(LUMO)的能级在-2.2eV~-1.6eV范围内的有机化合物时,具有构成第一导电层(12a)的金属原子,特别是银原子的能级接近,可能实现电子轨迹之间的相互作用。由此,可以提高与第一导电层(12)的亲和性,可以抑制银的凝聚,故优选。此外,在有机EL元件中,通过设定该能级,来自导电层(12)的载流子注入以及载流子传输到发光层,故优选。
此外,金属亲和性层(11)具有上述通式(1)或上述通式(2)所示结构的化合物,并且可以包含用于降低驱动电压及提高亮度的材料。具体而言,可列举:在特开平6-325871号公报、特开平9-17574号公报、特开平10-74586号公报等所记载的由锶、铝、La金属等为代表的金属、氟化锂、氟化钠和氟化钾等为代表的碱金属化合物、氟化镁和氟化钙等为代表的碱土金属化合物、氧化铝等为代表的金属氧化物、Liq等为代表的金属络合物等。
[导电层]
构成本发明的透明电极(1)的导电层(12)是与金属亲和性层(11)邻接形成的层。另外,导电层(12)具有从金属亲和性层(11)侧起包括含有银和不同于银的金属的第一导电层(12a)以及含有银作为主要成分的第二导电层(12b)的叠层结构。
作为该导电层(12)的形成方法,可列举:涂布法、喷墨法、涂布法、浸渍法等使用湿法的湿式方法、蒸镀法(电阻加热法、EB法等)、溅射法、CVD法等使用干法的方法等。其中,优选使用蒸镀法。
另外,导电层(12)的厚度优选为5~25nm的范围内,更优选为5~18nm,还更优选为5~12nm。厚度为25nm以下时,该层的吸收成分或反射成分减少,透明电极(1)的透光率得到提高,因此更优选。另外,厚度设定为5nm以上时,该层的导电性充分,故优选。
第一导电层(12a)的厚度优选在0.5~15nm的范围内,更优选在1~5nm的范围内。当厚度为0.5nm以上时,可以确保生产时的稳定性,故优选。另外,将厚度设为15nm以下时,可以将导电率保持为较低,故优选。
作为与第一导电层(12a)所包含的与银不同的金属,可列举,例如:镁(Mg)、铜(Cu)、钯(Pd)、铟(In)、铝(Al)、铯(Cs)和镱(Yb)等。
在本发明中,优选使用银合金作为第一导电层。具体而言,可列举:镁银(MgAg)、铜银(CuAg)、钯银(PdAg)、铟银(InAg)、铝银(AlAg)、铯银(CsAg)、镱银(YbAg)、钯铜银(PdCuAg)等。其中,优选镁银(MgAg)、铝银(AlAg)和镱银(YbAg)。
另外,第二导电层(12b)的厚度优选为1~10nm,更优选为1~5nm。从导电性的观点出发,厚度为10nm以下时,层的吸收成分或反射成分减少,厚度大于1nm时,可以均匀地形成整个导电层(12),故优选。
形成第二导电层(12b)的银优选为尽可能地纯银。
包括上述金属亲和性层(11)和与金属亲和性层(11)邻接的导电层(12)的叠层构成的透明电极(1)的薄层电阻值为几百Ω/sq.,更优选为100Ω/sq.以下。另外,从增加电极面积的观点出发,优选50Ω/sq.以下,更优选20Ω/sq.以下。
需要说明的是,在透明电极(1)中,导电层(12)的表面可以由保护膜覆盖。在该情况下,优选保护膜具有透光性,使得不损害透明电极(1)的透光率。
另外,可以进一步在第二导电层(12b)的与存在第一导电层(12a)侧的相反一侧,邻接设置另一导电层。在这种情况下,优选不损害透明电极(1)的透光性和导电性。
另外,在透明电极(1)中,在第二导电层(12b)的与存在第一导电层(12a)侧的相反一侧上形成金属亲和性层(11),由此,可以以两个金属亲和性层(11)夹住导电层(12)而构成。
[透明电极的效果]
本发明的透明电极(1)如上所述构成,由此在金属亲和性层(11)的表面上形成第一导电层(12a)时,构成第一导电层(12a)的银原子与在分子中含有构成金属亲和性层(11)的具有非共价电子对的杂原子的化合物相互作用。因此,推测银原子在金属亲和性层(11)表面上的扩散距离减小,银的凝聚得到抑制。
另外,形成以银合金作为主要成分的第一导电层(12a)时,通常膜以岛状生长型(Volumer-Weber:VW型)生长。因此,银粒子易于以岛状而孤立,第一导电层(12a)较薄时,难以得到导电性,存在薄层电阻值变高的问题。为了确保导电性,需要使第一导电层(12a)较厚,第一导电层(12a)变厚时透光率降低,因此不适合作为透明电极。
然而,根据本发明构成的透明电极(1),如上所述,在金属亲和性层(11)上抑制了银的凝聚,因此,据推测形成了含有银的第一导电层(12a),以层状生长型(Frank-vandeRMerwe:FM型)进行膜的生长。
另外,如上所述,本发明的透明电极(1)在波长500nm的透光率为50%以上时设为“透明”,但是作为金属亲和性层(11)使用的上述各材料,与含有银和不同于银的金属的第一导电层(12a)相比,形成透光率充分良好的膜。另一方面,由第一导电层(12a)和含有银作为主要成分的第二导电层(12b)确保了透明电极(1)的导电性。即,尽管第一导电层(12a)和第二导电层(12b)薄但确保了导电性。因此,可以实现兼顾透明电极(1)的导电性的提高和透光性的提高。
需要说明的是,即使在先形成导电层(12),然后与导电层(12)邻接而形成金属亲和性层(11)的情况下,构成导电层的银原子包含于金属亲和性层,银原子与具有亲和性的原子相互作用,抑制了迁移率。由此,可以通过使导电层(12)的表面平滑度良好来抑制漫反射,提高透光率。另外,通过该相互作用抑制了导电层(12)对热和温度等物理刺激而产生的变化,从而提高了经时稳定性。
此外,通过将具有由上述通式(1)所示结构的化合物用于所述金属亲和性层(11)中包含的有机化合物,可以抑制包含银和不同于银的金属元素在第一导电层(12a)的厚度方向上的元素分布。结果,透明电极(1)的透光率和薄层电阻等电极特性提高,用作阴极时,向邻接的金属亲和性层(11)的电子注入性的时间变化变小,故优选。
《电子器件》
上述本发明的透明电极(1)可用于各种电子器件中。
作为电子器件的例子,可列举:有机EL元件、发光二极管(LED)、液晶元件、太阳能电池、触摸板等。作为这些电子器件中具有需要透光性的电极部件,可使用上述透明电极(1)。特别地,本发明的透明电极(1)优选用于有机EL元件。
下文,作为使用本发明的透明电极(1)的电子器件的一个例子,对有机EL元件的实施方式进行说明。
[有机EL元件的构成示例1]
[构成示例1的有机EL元件的配置]
图2是构成示例1的有机EL元件的示意性截面图。
本示例的有机EL元件是所谓的底部发光型,即,具有透明基板,从透明基板侧导出光。具体而言,如图2所示,透明电极(1)、发光功能层(3)和对电极(4)依次层叠于透明基板(2)上。
在该有机EL元件(100)中,作为透明电极,使用上述说明的本发明的透明电极(1)。因此,有机EL元件(100)成为能够至少从透明基板(2)侧导出所产生的光(下文中,称为发射光(h))的结构。
另外,有机EL元件(100)的层结构不限于下述的示例,可以是一般的层结构。设为透明电极(1)作为阳极(即,阳极)而发挥作用,对电极(4)作为阴极(即,阴极)而发挥作用。
在该情况下,构成发光功能层(3)的各层,从作为阳极的透明电极(1)侧,例如,以空穴注入层(3a)、空穴传输层(3b)、发光层(3c)、电子传输层(3d)和电子注入层(3e)的顺序层叠,但至少必须具有发光层(3c)。
另外,除了这些层之外,发光功能层(3)可以根据需要在必要的位置层叠有空穴阻挡层、电子阻挡层等。此外,发光层(3c)可以具有如下构成,具有产生各波长区域的发射光h的各色发光层,这些各色发光层通过非发光辅助层进行层叠。辅助层可以作为空穴阻挡层、或电子阻挡层而发挥作用。此外,作为阴极的对电极(4)可以根据需要具有叠层结构。在该配置中,发光功能层(3)中,只有夹入透明电极(1)和对电极(4)的部分是有机EL元件(100)中的发光区域。
需要说明的是,空穴注入层(3a)和空穴传输层(3b)可以是兼具两种功能的空穴传输注入层。另外,电子传输层(3d)和电子注入层(3e)也可以是兼具两种功能的电子传输注入层。此外,在这些发光功能层(3)中,例如,电子注入层(3e)可以由无机材料制成。
如上所述构成的有机EL元件(100),为了使用有机材料等防止形成的发光功能层(3)的劣化,在透明基板(2)上通过下述密封材料(6)进行密封。该密封材料(6)通过粘合剂(7)固定于透明基板(2)侧。然而,透明电极(1)和对电极(4)的端子部分,在透明基板(2)上通过发光功能层(3)相互保持绝缘性的状态下,以从密封材料(6)露出的状态而设置。
下文,依次对透明基板(2)、透明电极(1)、对电极(4)、发光功能层(3)的发光层(3c)、发光功能层(3)的其他层(3a、3b、3d、3e)、辅助电极(5)以及密封材料(6)进行说明,用以对构成上述有机EL元件(100)的主要各层的详细情况进行说明。
(透明基板)
透明基板(2)是设置有上述说明的本发明的透明电极(1)的基材(2),就上述的基材(2)的材料而言,使用具有透光性的透明物质而形成。
(透明电极:阳极)
透明电极(1)是上述说明的本发明的透明电极(1),从透明基板(2)侧以如下顺序叠层,金属亲和性层(11)、第一导电层(12a)和第二导电层(12b)。此时特别是将透明电极(1)用作阳极的物质,第一导电层(12a)和第二导电层(12b)是实际的阳极。
需要说明的是,为了降低电阻,在透明电极(1)的各层(12a,12b)上,设置辅助电极(5),使其与各层相接触。
(对电极:阴极)
对电极(4)是作为向发光功能层(3)供应电子的阴极而发挥作用的电极膜,由金属、合金、有机或无机的导电化合物或它们的混合物制成。具体而言,可列举: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、稀土金属、ITO、ZnO、TiO2、SnO2等氧化物半导体等。
对电极(4)可以通过对这些导电材料进行蒸镀或溅射等方法形成。此外,优选对电极(4)的薄层电阻值为几百Ω/sq.以下,厚度通常在5nm~5μm的范围内,优选在5~200nm的范围内。
需要说明的是,当该有机EL元件(100)从对电极(4)侧导出发射光(h)时,通过从上述导电材料中选择的具有良好的透光性的导电材料构成对电极(4)即可。
(发光层)
用于本发明的发光层(3c)含有发光材料,其中作为发光材料,优选含有磷光发光性化合物(磷光发光材料、磷光发光化合物、磷光发光性化合物)。
该发光层(3c)是从电极或电子传输层(3d)注入的电子与从空穴传输层(3b)注入的空穴进行再结合而发光的层,发光部分可以是发光层(3c)的层内,也可以是与发光层(3c)邻接的层的界面。
作为该发光层(3c)的构成没有特别限制,所包含的发光材料满足发光技术特征即可。另外,可以是具有相同发射光谱或发射最大波长的多层。在该情况下,优选在发光层(3c)之间具有不发光的辅助层(未图示)。
发光层(3c)的厚度的总和优选在1~100nm的范围内,由于可以得到较低的驱动电压,更优选在1~30nm的范围内。需要说明的是,发光层(3c)的厚度的总和在发光层(3c)之间存在非发光辅助层时,是包括所述辅助层的厚度。
叠层多层的构成的发光层(3c)的情况下,作为各发光层(3c)的厚度,优选调整为1~50nm的范围内,更优选调节在1~20nm的范围内。叠层的多个发光层(3c)对应于蓝色、绿色和红色等各自的发光颜色的情况下,对蓝色、绿色和红色发光层(3c)的厚度关系没有特别限制。
如上所述构成的发光层(3c),将下述的发光材料和主体化合物,通过已知的薄膜形成方法,例如,真空蒸镀法、旋涂法、浇铸方法、LB法或喷墨法而形成。
另外,发光层(3c)可以通过混合多种发光材料形成,也可以通过混合磷光发光性化合物和荧光化合物(荧光发光材料、荧光掺杂剂)而形成。
作为发光层(3c)的构成,优选含有主体化合物(发光主体)和发光材料(发光掺杂剂),使发光材料发光。
<主体化合物>
作为发光层(3c)中含有的主体化合物,优选在室温(25℃)下的磷光发光的磷光发光量子收率小于0.1的化合物。更优选磷光量子产率小于0.01。此外,在发光层(3c)中含有的化合物中,层中的体积比优选为50%以上。
作为主体化合物,已知的主体化合物可以单独使用,也可以组合使用两种以上。通过使用多种主体化合物,可以调节电荷转移,可以提高有机EL元件的效率。此外,通过使用下述的多种发光材料,可以混合不同的光,从而得到任意发光色。
作为所用的主体化合物,可以是常规已知的低分子化合物,可以是具有重复单元的高分子化合物,也可以是具有乙烯基或环氧基这样的可聚合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,优选具有空穴传输性和电子传输性,并且可以防止发光的长波长化,具有高Tg(玻璃化转变温度)的化合物。
此处所说的玻璃化转变温度是指使用DSC(差示扫描量热法)根据JIS K 7121的方法测得的值。
作为公知主体化合物的具体例子,可以使用以下文献所记载的化合物。例如,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2002-335787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、美国专利申请公开第2003/0175553号说明书、美国专利申请公开第2006/0280965号说明书、美国专利申请公开第2005/0112407号说明书、美国专利申请公开第2009/0017330号说明书、美国专利申请公开第2009/0030202号说明书、美国专利申请公开第2005/0238919号说明书、国际公开第2001/039234号说明书、国际公开第2009/021126号、国际公开第2008/056746号、国际公开第2004/093207号、国际公开第2005/089025号、国际公开第2007/063796号、国际公开第2007/063754号、国际公开第2004/107822号、国际公开第2005/030900号、国际公开第2006/114966号、国际公开第2009/060028号、国际公开第2009/003898号、国际公开第2012/023947号、日本特开2008-074939号公报、日本特开2007-254297号公报、欧洲特许第2034538号说明书等。
<发光材料>
(1)磷光发光性化合物
作为可用于本发明的发光材料,可列举磷光发光性化合物。
磷光发光性化合物是观察到来自激发三重态发光的化合物,具体而言,是在室温(25℃)下发射磷光的化合物,磷光量子产率在25℃下为0.01以上的化合物,但优选的磷光量子产率为0.1以上。
上述磷光量子产率可以通过第四实验化学课程7的光谱II的第398页(1992年版,Maruzen)所记载的方法测量。溶液中的磷光量子产率可以使用各种溶剂进行测定,使用本发明的磷光发光性化合物时,任意溶剂中只要实现上述磷光量子产率(0.01以上)即可。
磷光发光性化合物的发光原理可列举两种。
一种是能量转移类型:输送载体所输送的主体化合物上发生载体的再结合,产生主体化合物的激发态,该能量转移到磷光发光性化合物得到由磷光发光性化合物产生的发光。
另一种是载体捕获型:磷光发光性化合物用作载体捕获器,在磷光发光性化合物上发生载体再结合以得到由磷光发光性化合物产生的发光。
在任何情况下,条件都是磷光发光性化合物的激发态的能量低于主体化合物的激发态的能量。
磷光发光性化合物可以从通常的有机EL元件的发光层中使用的公知化合物中适当选择和使用,其中,优选含有元素周期表中第8-10族的金属的络合物化合物,还有铱化合物、锇化合物、铂化合物(铂配位化合物)和稀土络合物,其中优选使用铱化合物。
在本发明中,一个发光层(3c)至少可以含有两种以上的磷光发光性化合物,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)的厚度方向上改变。
另外,相对于发光层(3c)的总量,磷光发光性化合物的含量优选设为0.1~30体积%的范围内。
作为用于本发明的公知的磷光掺杂剂的具体例子,可列举以下文献中所说明的化合物等。
Nature 395、151(1998)、Appl.Phys.Lett.78、1622(2001)、Adv.Mater.19,739(2007)、Chem.Mater.17,3532(2005)、Adv.Mater.17,1059(2005)、国际公开第2009/100991号、国际公开第2008/101842号、国际公开第2003/040257号、美国专利申请公开第2006/835469号说明书、美国专利申请公开第2006/0202194号说明书、美国专利申请公开第2007/0087321号说明书、美国专利申请公开第2005/0244673号说明书、Inorg.Chem.40,1704(2001)、Chem.Mater.16,2480(2004)、Adv.Mater.16,2003(2004)、Angew.Chem.lnt.Ed.2006,45,7800、Appl.Phys.Lett.86,153505(2005)、Chem.Lett.34,592(2005)、Chem.Commun.2906(2005)、Inorg.Chem.42,1248(2003)、国际公开第2009/050290号、国际公开第2002/015645号、国际公开第2009/000673号、美国专利申请公开第2002/0034656号说明书、美国专利第7332232号说明书、美国专利申请公开第2009/0108737号说明书、美国专利申请公开第2009/0039776号说明书、美国专利第6921915号说明书、美国专利第6687266号说明书、美国专利申请公开第2007/0190359号说明书、美国专利申请公开第2006/0008670号说明书、美国专利申请公开第2009/0165846号说明书、美国专利申请公开第2008/0015355号说明书、美国专利第7250226号说明书、美国专利第7396598号说明书、美国专利申请公开第2006/0263635号说明书、美国专利申请公开第2003/0138657号说明书、美国专利申请公开第2003/0152802号说明书、美国专利第7090928号说明书、Angew.Chem.lnt.Ed.47,1(2008)、Chem.Mater.18,5119(2006)、Inorg.Chem.46,4308(2007)、Organometallics 23,3745(2004)、Appl.Phys.Lett.74,1361(1999)、国际公开第2002/002714号、国际公开第2006/009024号、国际公开第2006/056418号、国际公开第2005/019373号、国际公开第2005/123873号、国际公开第2005/123873号、国际公开第2007/004380号、国际公开第2006/082742号、美国专利申请公开第2006/0251923号说明书、美国专利第2005/0260441号说明书、美国专利第339599号说明书、美国专利第7534505号说明书、美国专利第7045855号说明书、美国专利申请公开第2007/0190359号说明书、美国专利申请公开第2008/0297033号说明书、美国专利第7338722号说明书、美国专利公开第2002/0134984号说明书、美国专利第7279704号说明书、美国专利公开第2006/098120号说明书、美国专利公开第2006/103874号说明书、国际公开第2005/076380号、国际公开第2010/032663号、国际公开第2008/140115号、国际公开第2007/052431号、国际公开第2011/134013号、国际公开第2011/157339号、国际公开第2010/086089号、国际公开第2009/113646号、国际公开第2012/020327号、国际公开第2011/051404号、国际公开第2011/004639号、国际公开第2011/073149号、美国专利申请公开第2012/228583号、美国专利申请公开第2012/212126号、日本特开第2012-069737号公报、日本特开第2011-181303号公报、日本特开第2009-114086号公报、日本特开第2003-81988号公报、日本特开第2002-302671号公报、日本特开第2002-363552号公报等。
其中,作为优选的磷光掺杂剂,可列举中心金属中具有Ir的有机金属络合物。更优选含有至少一种金属-碳键、金属-氮键、金属-氧键、金属-硫键的配位模式的络合物。
上述磷光发光性化合物(也称为磷光发光性金属络合物等)可以例如通过应用下述参考文献中记载的专利文献等方法进行合成。例如,可列举:Organic Letter杂志、第3卷,16,2579-2581(2001);无机化学、第30卷、第8期、1685-1687(1991);J.Am.Chem.SOC、123卷、4304页(2001年)、Inorganic Chemistry、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 ofChemistry、第26卷、1171页(2002年);European Journal of Organic Chemistry、第4卷、695-709页(2004年)。
(2)荧光化合物
本发明所用的发光材料还包括荧光发光性化合物。
作为荧光性化合物,可列举:香豆素染料、吡喃染料、花青染料、克酮酸染料(croconium)染料、方酸菁染料、氧代苯并蒽染料、荧光素染料、罗丹明染料、吡啶染料、苝染料、染料、聚噻吩染料或稀土络合物磷光体等。
[注入层:空穴注入层、电子注入层]
注入层是为降低驱动电压并提高发光亮度而设置于电极和发光层(3c)之间的层,如《有机EL元件及其工业化最前线(1998年11月30日N.T.S出版社发行)》的第二卷第二章“电极材料”(第123~166页)所详细记载,存在空穴注入层(3a)和电子注入层(3e)。
可根据需要设置注入层。若为空穴注入层(3a),可以设置于阳极和发光层(3c)或空穴传输层(3b)之间,若为电子注入层(3e),可以设置于阴极和发光层(3c)或电子传输层(3d)之间。
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号公报等中记载了空穴注入层(3a)的详细情况。作为具体例子,可列举:以铜酞菁为代表的酞菁层、以氧化钒为代表的氧化物层、无定形碳层、使用聚苯胺(翠绿亚胺)和聚噻吩等导电聚合物的的聚合物层等。
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号公报等记载了电子注入层(3e)的详细情况。具体而言,可列举:以锶或铝为代表的金属层、以氟化钾为代表的碱金属卤化物层、以氟化镁为代表的碱土金属化合物层、以氧化钼为代表的氧化物层等。在本发明中,优选电子注入层(3e)是非常薄的膜,根据材料的不用而不同,厚度优选在1nm~10μm的范围内。
(空穴传输层)
空穴传输层(3b)由具有传输空穴功能的空穴传输材料构成,在广义上,空穴注入层(3a)和电子阻挡层也包括于空穴传输层(3b)。空穴传输层(3b)可以设置为单层或多层。
作为空穴传输材料,可以具有空穴注入或传输、电子阻挡的任意性质,也可以是有机物或无机物。例如,可列举:三唑衍生物、二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳烷衍生物、吡唑啉衍生物和吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代的查尔酮衍生物、唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、衍生物、硅氮烷衍生物、苯胺类共聚物和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,可以使用上述物质,但优选使用卟啉化合物、芳族叔胺化合物和苯乙烯胺化合物,特别是芳族叔胺化合物。
作为芳族叔胺化合物和苯乙烯胺化合物的代表例,可列举:N,N,N',N'-四苯基-4,4'-二氨基苯、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)四苯基、N,N,N-三(对甲苯基)胺、4-(二-对甲苯氨基)-4'-[4-(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]4-N,N-二苯基氨基-(2-二苯基乙烯基)苯、3-甲氧基-4'-N,N-二苯基氨基苯、N-苯基咔唑;此外,美国专利第5061569号说明书中所述的在分子中具有两个稠合芳环的物质;例如,4,4'-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPD)、三个日本特开平4-308688号公报所记载的4,4',4'-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(MTDATA)以三种星爆形式连接形成的物质等。
此外,还可以使用将这些材料导入高分子链中或将这些材料制成高分子主链的高分子材料。另外,p型Si和p型SiC的无机化合物也可用作空穴注入材料和空穴传输材料。
此外,如日本特开平11-251067号公报、J.Huang et.al.,Applied PhysicsLetters,80(2002),p139所记载,还可以使用所谓的p型空穴传输材料。在本发明中,由于可以得到具有更高效率的发光元件,优选使用这些材料。
空穴传输层(3b)是将上述空穴传输材料通过真空蒸镀法、旋涂法、浇铸法、喷墨法、LB法等已知方法,进行薄膜化而形成。关于空穴传输层(3b)的厚度,没有特别限制,但通常为约5nm~5μm,优选为5~200nm。空穴传输层(3b)可以是包含由一种或两种以上的上述材料形成的单层结构。
而且,空穴传输层(3b)的材料可以掺杂杂质以增强p型。作为其例子,可列举:特开平4-297076号公报、特开平2000-196140号公报、特开2001-102175号公报、J.Appl.Phys.955773(2004)等所记载的内容。
如这些文献中所述,提高空穴传输层(3b)的p特性,制造具有更低功耗元件,故优选。
(电子传输层)
电子传输层(3d)包含具有传输电子功能的材料,在广义上,电子注入层(3e)和空穴阻挡层也包含于电子传输层(3d)中。电子传输层(3d)可以作为单层结构或多层的叠层结构而设置。
作为构成单层结构的电子传输层(3d)以及叠层结构的电子传输层(3d)中的与发光层(3c)邻接的层部分的电子传输材料(也用作空穴阻挡材料),具有将从阴极注入的电子转移到发光层(3c)的功能即可。作为该材料,可以从常规已知的化合物选择和使用任意物质。例如,可列举:硝基取代的芴衍生物、二苯醌衍生物、噻喃二氧化物衍生物、碳二亚胺、芴叉基甲烷衍生物、蒽醌二甲烷、蒽酮衍生物、二唑衍生物等。此外,上述二唑衍生物中,二唑环的氧原子被硫原子取代的噻二唑衍生物;被称为吸电子基团的具有喹喔啉环的喹喔啉衍生物也用作电子传输层(3d)的材料。此外,还可以使用其中将这些材料导入高分子链中或将这些材料制成高分子主链的高分子材料。
此外,8-羟基喹啉衍生物的金属络合物,可列举,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,这些金属络合物的中心金属被In、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga或Pb取代而成的金属络合物可用作电子传输层(3d)的材料。
另外,作为电子传输层(3d)的材料,可以优选使用无金属或金属酞菁、或其末端被烷基、磺酸基等取代而成的物质。另外,作为发光层(3c)材料使用的基吡嗪衍生物可以用作电子传输层(3d)的材料,与空穴注入层(3a)和空穴传输层(3b)类似,n型-Si和n型-SiC的无机半导体也可用作电子传输层(3d)的材料。
需要说明的是,此处所列举的电子传输材料,为了降低驱动电压或提高发光亮度,可以将此处列举的电子传输材料添加到上述金属亲和性层(11)中。
通过对上述材料通过真空蒸镀法、旋涂法、浇铸法、喷墨法等印刷法、LB法等已知方法进薄膜化而形成电子传输层(3d)。
电子传输层(3d)的厚度没有特别限制,但通常在约5nm~5μm的范围内,优选在5~200nm的范围内。电子传输层(3d)可以具有由一种或多种上述材料组成的单层结构。
另外,电子传输层(3d)可以掺杂杂质以增强n型。作为其具体例子,可列举:日本特开平4-297076号公报、日本特开平10-270172号公报、日本特开平2000-196140号公报、日本特开平2001-102175号公报、J.Appl.Phys 955773(2004)等所记载的内容。此外,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。如上所述增加电子传输层(3d)的n特性时,可以制造具有较低功耗的元件。
此外,作为电子传输层(3d)的材料(电子传输性化合物),可以使用与构成本发明的金属亲和性层(11)的材料相同的材料。这同样适用于兼用作电子注入层(3e)的电子注入传输层,可以使用与构成本发明的金属亲和性层(11)的材料相同的材料,可以兼作金属亲和性层。
(阻挡层:空穴阻挡层、电子阻挡层)
除了上述发光功能层(3)的基本构成层之外,还根据需要设置阻挡层。例如,日本特开平11-204258号公报、日本特开平11-204359号公报以及《有机EL元件及其工业化最前线(1998年11月30日由NTS出版社发行)》的第237页所记载的空穴阻挡(空穴阻挡)层。
空穴阻挡层具有广义上的电子传输层(3d)的功能。空穴阻挡层由空穴阻挡材料制成,该材料具有输送电子的功能但输送空穴的能力明显很小,一边传输电子一边阻止空穴,由此提高电子-空穴再结合的概率。另外,所述电子传输层(3d)的构成,可以根据需要用作空穴阻挡层。空穴阻挡层优选与发光层(3c)邻接而设置。
另一方面,电子阻挡层具有广义上的空穴传输层(3b)的功能。电子阻挡层由具有传输电子能力并具有传输空穴功能的材料制成,通过阻挡空穴并传输电子,可以提高电子和空穴再结合概率。另外,上述空穴传输层(3b)的构成可根据需要用作电子阻挡层。作为空穴阻挡层的厚度,优选在3~100nm的范围内,更优选在5~30nm的范围内。
(辅助电极)
辅助电极(5)是为了降低透明电极(1)的电阻而设置,使其分别与第一导电层(12a)和第二导电层(12b)接触。作为形成辅助电极(5)的材料,优选金、铂、银、铜、铝等低电阻的金属。由于这些金属的透光率低,因此在不对从光导出面(2a)导出发射光h产生影响的范围内形成图案。作为该辅助电极(5)的制造方法,可列举:蒸镀法、溅射法、印刷法、喷墨法、气溶胶喷射法等。从用于导出光的孔隙率的观点出发,辅助电极(5)的线宽优选为50μm以下,就导电性的观点而言,辅助电极(5)的厚度优选为1μm以上。
(密封材料)
密封材料(6)覆盖有机EL元件(100),是板状(膜状)密封部件,可以通过粘合剂(7)固定于透明基板(2)侧,也可以是密封膜。该密封材料(6)以使有机EL元件(100)中的透明电极(1)和对电极(4)的端子部分露出的状态下,并以至少覆盖发光功能层(3)的状态设置。另外,可以在密封材料(6)上设置电极,并使该电极与有机EL元件(100)的对电极(4)的透明电极(1)及对电极(4)的端子部分导通而构成。
作为板状(膜状)密封材料(6)的具体例子,可列举:玻璃基板、聚合物基板、金属基板等,这些基板材料可以进一步制成薄型的膜状而使用。作为玻璃基板,可列举:钠钙玻璃、含钡和锶的玻璃、铅玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃、石英等。另外,作为聚合物基材,可列举:聚碳酸酯、丙烯酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚硫醚、聚砜等。作为金属基材,可列举:选自不锈钢、铁、铜、铝、镁、镍、锌、铬、钛、钼、硅、锗和钽中的至少一种金属或合金制成的物质。
其中,优选作为密封材料(6)使用将聚合物基板或金属基板制成薄膜形状。
此外,优选对JIS K 7126-1992的方法为基准测得的氧渗透率为1×10-3mL/(m2·24h·atm)以下,以JIS K 7126-1987为基准的方法测得的水蒸气透过率为(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可以加工成凹板形状并用作密封材料(6)。在这种情况下,对上述基板材料进行喷砂处理和化学蚀刻处理等处理,以形成凹形。
此外,用于将这种板状密封材料(6)固定于透明基板(2)侧的粘合剂(7)用作对夹入密封材料(6)和透明基板(2)之间的密封EL元件(100)进密封的密封剂。具体而言,这种粘合剂(7)是丙烯酸类低聚物、具有与甲基丙烯酸类低聚物具有反应性的乙烯基的光固化和热固性粘合剂、以及2-氰基丙烯酸酯等的湿固化型等的粘合剂。
此外,可列举:环氧类等热固化和可化学固化(双成分混合物)型、热熔聚酰胺、聚酯、聚烯烃、阳离子固化型的紫外线固化型环氧树脂粘合剂。
需要说明的是,构成有机EL元件(100)的有机材料有时由于热处理而劣化。因此,粘合剂(7)优选在从室温到80℃位置的温度下可以进行粘合固化的粘合剂。另外,可以使干燥剂分散于粘合剂(7)中。
粘合剂(7)向密封材料(6)和透明基板(2)之间的粘合部进行的涂布,可以使用市售的分配器,也可以以丝网印刷方式进行印刷。
另外,在板状密封材料(6)、透明基板(2)和粘合剂(7)之间形成间隙时,在该间隙中优选以气相和液相注入氮气、氩气等不活泼气体、碳氟化合物或如硅油等不活泼液体。另外,可以将其制成真空。此外,可以将吸湿性化合物封入内部。
作为吸湿性化合物,例如,可列举: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)、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(例如,高氯酸钡、高氯酸镁等)等,在硫酸盐、金属卤化物和高氯酸中,优选使用无水盐。
一方面,使用密封膜作为密封材料(6)时,密封膜被设置于透明基板(2)上,使得有机EL元件(100)中的发光功能层(3)被完全覆盖,并且有机EL元件(100)中的透明电极(1)和对电极(4)的端子部分为露出的状态。
该密封膜使用无机材料或有机材料构成。特别地,抑制水分和氧气等导致有机EL元件(100)中的发光功能层(3)劣化的物质渗透的功能的材料制成。作为该材料,例如,可使用氧化硅、二氧化硅、氮化硅等无机材料。此外,为了提高密封膜的脆性,将无机材料形成的膜与有机材料形成的膜用制成叠层结构。
上述膜的制备方法没有特别限制,例如,可列举:真空蒸镀法、溅射法、反应溅射法、分子束外延法、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)
可以与透明基板(2)一起设置保护膜或保护板,使其夹住有机EL元件(100)和密封材料(6)。该保护膜或保护板用于机械地保护有机EL元件(100),特别当密封材料(6)是密封膜时,对有机EL元件(100)的机械保护不够充分,因此优选设置上述保护膜或保护板。
作为上述保护膜或保护板,适用玻璃板、聚合物板、更薄的聚合物膜、金属板、更薄的金属膜、聚合物材料膜或金属膜。其中,从轻质化和薄膜化出发,优选使用聚合物膜。
[构成示例1的有机EL元件的制造方法]
作为有机EL元件的制造方法的一个例子,说明图2所示的有机EL元件(100)的制造方法。
首先,通过蒸镀法等适当方法在透明基板(2)上形成含有具有本发明的上述通式(1)或上述通式(2)所示结构的化合物的金属亲和性层(11),使其厚度为1μm以下,优选10~100nm。
然后,在金属亲和性层(11)上,通过蒸镀法等适当方法,形成包含银和不同于银的金属的第一导电层(12a),使厚度在0.5~15nm的范围内。然后,在第一导电层(12a)上,通过蒸镀法等适当方法形成以银作为主要成分的第二导电层(12b),使其厚度在1~10nm的范围内。因此,与第一导电层(12a)的总厚度为5~25nm的范围内。因此,在透明基板(2)上形成作为阳极的透明电极(1)。
需要说明的是,在本发明的情况下,由于导电层(12)形成于金属亲和性层(11)上,因此形成导电层(12)之后即使不进行高温退火处理(例如,150℃以上的加热处理),导电层12也有充分的导电性,可以根据需要,在形成后实施高温退火处理等。
形成透明电极(1)后,在透明电极(1)上依次对空穴注入层(3a)、空穴传输层(3b)、发光层(3c)、电子传输层(3d)、电子注入层(3e),形成发光功能层(3)进行叠层。此时,使用兼具电子传输性和电子注入性的材料的情况下,电子传输层(3d)和电子注入层(3e)可以例如,合并为电子注入传输层这样的一层中。上述各层的形成方法有旋涂法、流延法、喷墨法、蒸镀法、印刷法等,但是从容易得到均匀膜,不易产生孔隙的观点出发,特别优选采用真空蒸镀方法或旋涂法等。此外,各层可以使用不同的形成方法。采用蒸镀法形成上述各层的情况下,蒸镀条件根据所用化合物的种类等的不同而不同。采用蒸镀法形成上述层时,蒸镀条件根据所用化合物的种类等的不同而不同,通常加热舟的加热温度为50~450℃,真空度为1×10-6~1×10-2Pa,蒸镀速率为0.01~50nm/秒钟,基板温度为-50~300℃,厚度为0.1~5μm的范围内,优选适当选择各条件。
形成发光功能层(3)之后,通过蒸镀法或溅射法等适当方法在发光功能层(3)上形成作为阴极的对电极(4)。此时,对电极(4)一边通过发光功能层(3)保持与透明电极(1)的绝缘状态,一边以将端子部分从发光功能层(3)上方引出至透明基板(2)的边缘的形状而形成图案。由此,得到有机EL元件(100)。之后,在使有机EL元件(100)中的透明电极(1)和对电极(4)的端子部分露出的状态下,至少设置覆盖发光功能层(3)的密封材料(6)。
因此,在透明基板(2)上得到所需的有机EL元件(100)。在有机EL元件(100)的制造中,优选通过一次真空吸引一次性对从发光功能层(3)到对电极(4)进行制备,也可以中途从真空氛围取出透明基板(2),实施不同的成形方法。此时,需要考虑在干燥惰性气体气氛中进行操作。
对如上所述得到有机EL元件(100)施加直流电压时,使作为阳极的透明电极(1)成为正的极性,使作为阴极的对电极(4)成为负的极性,施加约2~40V的电压时,可以观察到发光。或者,可以施加交流电压。需要说明的是,施加交流电的波形可以是任意的。
[构成示例1的有机EL元件的效果]
上述有机EL元件(100)具有如下你构成:使用兼具本发明的导电性、透光性和经时稳定性的透明电极(1)作为阳极,其上设置发光功能层(3)和阴极的对电极(4)。因此,通过在透明电极(1)和对电极(4)之间施加充分的电压,可以实现有机EL元件(100)中的高亮度发光,并且可以实现降低驱动电压以得到指定亮度,以及面内均匀发光和经时稳定性的提高。
[有机EL元件的构成示例2]
[构成示例2的有机EL元件的构成]
图3是构成示例2的有机EL元件的示意性截面图。
该示例的有机EL元件(200)与构成示例1相同,是底部发光型,将透明电极(1)用作阴极(对电极(4)作为阳极),这点与上述构成示例1不同。以下,省略与构成示例1的有机EL元件(100)的相同构成要素的重复详细说明,对构成示例2的有机EL元件(200)的特征构成的说明。
如图3所示,有机EL元件(200)设置于透明基板(2)上,与图2所示结构示例1相同,作为透明基板(2)上的透明电极(1)使用上述本发明的透明电极(1)。因此,机EL元件(200)以能够至少从透明基板(2)侧导出发射光(h)的方式构成。
以这种方式配置的有机EL元件(200)的层结构不限于以下的说明,可以是与构成示例1相同的一般层构成。
作为图3所示结构示例2的例子,示例了以下结构:在作为阴极发挥作用的透明电极(1)上,依次叠层电子注入层(3e)/电子传输层(3d)/发光层(3c)/空穴传输层(3b)/空穴注入层(3a)。然而,必须具有至少由有机材料构成的发光层(3c)。
需要说明的是,除了上述层之外,和构成示例1所述相同,发光功能层(3)可以根据需要采用各种构成。在上述构成中,发光功能层(3)中,仅夹入透明电极(1)和对电极(4)之间的部分是有机EL元件(200)中的发光区域,和构成示例1相同。
另外,在如上所述的层构成中,为了降低透明电极(1)的电阻,可以在导电层(12)的各层(12a、12b)上设置辅助电极(5),与图2所示结构示例1相同。
用作阳极的对电极(4)由金属、合金、有机或无机导电化合物或其混合物构成。具体而言,可列举:金(Au)等金属、碘化铜(CuI)、ITO、ZnO、TiO2、SnO2等的氧化物半导体等。
如上所述构成的对电极(4)可以如下制备:通过蒸镀法或溅射法等方法将上述导电材料形成薄膜。另外,作为对电极(4)的薄层电阻值优选几百Ω/sq.以下,厚度通常在5nm~5μm的范围内,优选在5~200nm的范围内。
需要说明的是,该有机EL元件(200)构成为从对电极(4)侧导出发射光(h)的情况下,作为构成对电极(4)的材料,可以从上述导电材料中,选择透光性良好的导电材料使用。
如上所述构成的有机EL元件(200),为了防止发光功能层(3)的劣化,以与构成示例1中相同的方式以密封材料(6)进行密封,与图2中所示的配置示例1相同。
[构成示例2的有机EL元件的效果]
如上所述有机EL元件(200)具有如下构成:使用本发明的兼具导电性、透光性和经时稳定性的透明电极(1)作为阴极,在其上设置发光功能层(3)和具有阳极的对电极(4)。因此,与构成示例1相同,在透明电极(1)和对电极(4)之间施加充分的电压,以实现有机EL元件(200)中的高亮度发光,为了得到指定亮度可以降低驱动电压,实现面内均匀发光并提高经时稳定性。
[有机EL元件的构成示例3]
[构成示例3的有机EL元件的构成]
图4是显示作为本发明电子器件一个例子的使用本发明透明电极(1A)的有机EL元件的构成示例3的示意性截面图。
图4所示结构示例3的有机EL元件(300)是所谓的顶部发光型,即,对电极(4A)设置于基板(2A)侧,在该表面上以发光功能层(3)、透明电极(1A)的顺序进行叠层,这点与构成示例1不同。以下,省略与构成示例1相同的构成要素的重复详细说明,对构成示例3的有机EL元件(300)的特征构成进行说明。
图4所示的有机EL元件(300)设置于基板(2A)上,从基板(2A)侧依次叠层阳极的对电极(4A)、发光功能层(3)和阴极的透明电极(1A)。其中,作为透明电极(1A),使用与上述本发明的透明电极(1)相同的透明电极。因此,有机EL元件(300)从与基板(2A)相反的透明电极(1A)侧导出发射光(h)而构成。
如上构成的有机EL元件(300)的层构成不限于下述的示例,可以是一般层构成,与构成示例1相同。
在图4所示结构示例3的情况下示例了,作为阳极发挥作用的对电极(4A)的表面上,依次叠层:空穴注入层(3a)、空穴传输层(3b)、发光层(3c)和电子传输层(3d)的构成。然而,其中,必须具有至少使用有机材料构成的发光层(3c)。另外,电子传输层(3d)和电子注入层(3e)是兼具电子传输性和电子注入性的材料时,例如,可以仅制成电子传输层(3d)。
特别地,作为构成示例3的有机EL元件(300)的技术特征,电子注入层(3e)兼具透明电极(1A)中的金属亲和性层(11)的功能。即,在该实例中,透明电极(1A)包括电子注入层(3e)、与其表面邻接设置的第一导电层(12a)以及第二导电层(12b)。
该电子注入层(3e)使用构成上述本发明的透明电极(1)的金属亲和性层(11)的材料而构成。
需要说明的是,除了上述层之外,与构成示例1中所述相同,发光功能层(3)可以根据需要采用各种构成。在透明电极(1A)的电子注入层(3e,金属亲和性层)、和含有银和不同于银的金属元素的第一导电层(12a)之间,以及含有银和与银不同的金属元素的第一导电层(12a)和包含以银作为主要成分的第二导电层(12b)之间不设置其他层。在上述的构成中,发光功能层(3)中,仅夹入透明电极(1A)和对电极(4A)之间的部分为有机EL元件(300)中的发光区域,这与构成示例1相同。
另外,在如上所述的层构成中,为了实现进一步降低透明电极(1A)的电阻,设置辅助电极(5),使其与透明电极(1A)的以银为主要成分的第二导电层(12b)接触,与构成示例1相同。
此外,作为阳极使用的对电极(4A),由金属、合金、有机或无机的导电化合物或它们的混合物构成。具体而言,可列举:金(Au)等金属、碘化铜(CuI)、ITO、ZnO、TiO2、SnO2等的氧化物半导体等。
如上所述构成的对电极(4A)可以通过蒸镀法或溅射法等方法将上述导电材料形成薄膜来制造。另外,优选作为对电极(4A)的薄层电阻值是几百Ω/sq.以下,厚度通常在5nm~5μm的范围内,优选在5~200nm的范围内。
需要说明的是,在该有机EL元件(300)以可以从对电极(4A)侧导出发射光(h)的方式构成时,作为构成对电极(4A)的材料,可以选择上述导电性材料中透光性良好的的导电材料使用。另外,在这种情况下,作为基板(2A),使用与构成示例1中所述的透明基板(2)相同的基板,朝向基板(2A)外侧的表面设为光导出面(2a)。
[构成示例3的有机EL元件的效果]
将构成发光功能层(3)顶部的电子注入层(3e)作为金属亲和性层(11),其上,设置含有银和不同于银的金属元素的第一导电层(12a)和以银为主要成分的第二导电层(12b),由此,如上所述的有机EL元件(300)设置为如下构成:将含有金属亲和性层(11)和其上的导电层(12)的透明电极(1A)作为阴极设置。因此,和构成示例1和构成示例2相同,在透明电极(1A)和对电极(4A)之间施加充分的电压,使得在有机EL元件(300)中实现高亮度发光,并且通过提高从透明电极(1A)侧导出发射光(h)的效率,可以实现高亮度。此外,为得到指定亮度而降低驱动电压,可以实现面内均匀发光和经时稳定性的提高。另外,对电极(4A)具有透光性时,可以从对电极(4A)导出发射光(h)。
需要说明的是,在图4所示结构示例3中,透明电极(1A)的金属亲和层层(11)设为兼具电子注入性质的电子传输层(3e),本例不限于上述内容,金属亲和性层(11)可以兼作电子传输层(3d)。另外,金属亲和性层(11)可以形成为不影响有机EL元件的发光功能程度的极薄膜,在这种情况下,金属亲和性层(11)制成没有电子传输性和电子注入性的层。
另外,透明电极(1A)的金属亲和性层(电子注入层(3e))形成为不影响有机EL元件的发光功能程度的极薄膜时,基板(2A)侧的对电极(4A)可以用作阴极,发光功能层(3)上的透明电极(1A)可以用作阳极。在该情况下,发光功能层(3)从基板(2A)上的对电极(阴极,4A)侧依次对电子注入层(3e)/电子传输层(3d)/发光层(3c)/空穴传输层(3b)/空穴传输层(3a)进行叠层。另外,包含在其上设有极薄的金属亲和性层(11)、含有银和银不同的金属元素的第1导电性层(12a)、和以银为主要成分的第2导电性层(12b)的层叠结构的透明电极(1)作为阳极
[有机EL元件的构成示例4]
图5是表示作为本发明的电子器件的一个例子,使用本发明的透明电极(1,1A)的有机EL元件的构成示例4的示意性截面图。
图5所示结构示例4的有机EL元件(400)使用构成示例3的透明电极(1A)作为对电极,即,阴极、阳极均使用透明电极(1、1A),这与构成示例1不同。以下,省略对与构成示例1和3同样的构成要素的重复详细说明,对构成示例4的有机EL元件(400)的技术特征进行说明。因此,有机EL元件(400)被配置为从透明基板(2)侧和作为阴极的透明电极(1A)侧的两侧导出发射光(h)。
如上所述构成的有机EL元件(400)的层构成不限于下述说明的示例,可以是一般层结构,与构成示例1相同。
[有机EL元件的效果]
在上述有机EL元件(400)中,与构成示例1和2以及构成示例3相同,在电极之间施加充分的电压以实现有机EL元件(400)中的高亮度发光,并且通过提高从透明电极(1)侧的发光(h)的导出效率,可以实现高亮度。
《有机EL元件的应用》
上述各构成的有机EL元件,可以用作如上所述的面发光体的各种发射光源。例如,可列举:家庭照明和汽车照明等照明装置、手表和液晶用的背光、广告牌用照明、信号灯用光源、光学存储介质用光源、电子照相复印机用光源、光学通信处理器用光源、光学传感器等的光源。特别,可以有效地用作与滤色器组合的液晶显示器的背光以及作为照明光源的应用。
另外,本发明的有机EL元件可以用作照明用或曝光光源这样的一种灯,也可以用作投影图像的投影装置,静止图像或运动图像等直接可视的显示装置(显示器)。在这种情况下,伴随着近年的照明装置和显示器的大型化,设置有有机EL元件的发光面板彼此平面连接,通过所谓的并列显示来使发光表面大面积化。
作为动画播放的显示装置时的驱动方法可以使用简单矩阵(无源矩阵)方法或有源矩阵方法。此外,通过使用具有不同发光颜色的本发明的两种以上有机EL元件,可以制造彩色或全色显示装置。
以下,以照明装置为例进行说明,对通过下述并列显示使发光面进行了大面积化的照明装置进行说明。
[照明装置]
本发明的照明装置可以包括本发明的有机EL元件。
用于本发明的照明装置的有机EL元件,可以是将上述构成的各有机EL元件制成谐振器结构的设计。作为构成为具有谐振器结构的有机EL元件的使用目的,可列举:光学存储介质的光源、电子照相复印机的光源、光学通信处理器的光源、光学传感器的光源等。但不仅限于此。此外,可以通过激光振荡来用于所述应用。
需要说明的是,用于本发明的有机EL元件的材料,适用于实际上产生白色的发光的有机EL元件(白色有机EL元件)。例如,通过多种发光材料同时发射多种颜色的光,以通过颜色混合得到白光发光。作为多种发光颜色的组合,可以包括三种发光最大波长的红色、绿色和蓝色三原色,利用蓝色和黄色、蓝绿色和橙色等补色关系的包含两种发光最大波长光源。
此外,用于得到多种发光色的发光材料的组合,可以是多种发射磷光或荧光的发光材料组合、发射荧光或磷光的发光材料以及以发射来自发光材料的光作为激发光的色素材料的组合中的任一种即可,在白色有机EL元件中,可以混合多种发光掺杂剂的组合。
该白色有机EL元件与将各种颜色的发光的有机EL元件以阵列分开并联排列得到白光的构成不同,有机EL元件本身发射白光。因此,形成构成元件的层不需要掩模,可以在一个表面上通过蒸镀法、铸造法、旋涂法、喷墨法、印刷法等形成掩模,提高生产性。
另外,作为用于该白色有机EL元件的发光层(3c)的发光材料,没有特别限制,例如作为液晶显示元件中的背光的情况下,选择任任意上述金属络合物和公知的发光材料组合进行白化,使得适合于CF(滤色器)特性对应的波长范围即可。
通过使用上述白色有机EL元件,可以制造实际上产生白光发光的照明装置。
实施例
下文中,将通过实施例对本发明进行具体的说明,但是本发明不限于此。
需要说明的是,在本实施例中,第一导电层(12a)的与第二导电层(12b)存在的一侧相反一侧邻接的层(在本发明中,金属亲和性层(11)或电子注入层(3e))有时称为“基底层”。基底层不仅可以存在于导电层(12)的下侧,也可以存在于上侧。
(实施例1)
《透明电极的制备》
根据以下方法,制造透明电极1~69,使得导电区域的面积为5cm×5cm。透明电极1、2和4~10被制成具有第一导电层(12a)和第二导电层(12b)的构成的透明电极(没有基底层),制备透明电极11~25作为具有基底层、第一导电层(12a)和第二导电层(12b)的层叠结构的透明电极,制备透明电极3、26~69作为具有金属亲和性层(11)、第一导电层(12a)和第二导电层(12b)的层叠结构的透明电极。
[透明电极1的制备]
将透明的无碱玻璃基材(2)固定于市售的真空蒸镀装置的基板架上,将该基板架安装于真空蒸镀装置的真空槽。另一方面,用银填充钽制造的电阻加热舟,用镁(Mg)填充另一的钽制造的电阻加热舟,安装于该真空槽中。然后,将真空槽内的压力降低到4×10-4Pa之后,将电阻加热舟通电进行加热,以0.01~0.2nm/秒钟的蒸镀速率,在基板(2)上形成厚度为8nm的镁-银(1:9)构成的第一导电层(12a),并使其成为下述表I中所示的比率(at%),制备透明电极1。
[透明电极2、4~10的制备]
将用于形成下表I所示的银和合金的材料(铝(Al)、镁(Mg)、镱(Yb)、铯(Cs))及银分别填充于钽制造的电阻加热舟,安装于该真空槽中。并且,除了显示于下表I的比率(at%)和厚度之外,以与透明电极1相同的方式形成第一导电层(12a)。然后,形成第二导电层(12b),制造透明电极2、及4~10。
[透明电极3的制备]
将透明无碱玻璃制的基板(2)固定于市售真空蒸镀装置的基板支架上,将示例化合物65填充于钨制造的电阻加热舟中,将这些基板支架和加热舟安装于真空蒸镀装置的第一真空槽中。另外,将银和铝(Al)填充于钽制造的电阻加热舟并安装于第二真空槽中。
然后,将第一真空槽减压至4×10-4Pa,然后对包含示例化合物65的加热舟通电并加热,在蒸镀速率0.1~0.2nm/秒钟的范围内,在基材(2)上设置由厚度为30nm的示例性化合物65构成的金属亲和性层(11)。
然后,将到金属亲和性层(11)和基材(2)在真空下转移到第二真空槽中,将第二真空槽减压至4×10-4Pa,对加入银和Al的加热舟进行通电并加热,使其成为表中所示的比例(at%),蒸镀速率为0.01~0.2nm/秒钟,在基材(2)上形成厚度为8nm的铝-银(1:9)构成的第一导电层(12a),制备透明电极3。
[透明电极11~25的制备]
将下表I中所示的用于形成基底层的材料(LiF、Alq3、Liq或ET-1)填充于电阻加热舟中并安装于该第一真空槽。并且,将下述表I所示的用于形成导电层(12)的材料填充于电阻加热舟中并安装于第二真空槽中。以与透明电极3相同的方法,在透明的无碱玻璃基板(2)上,形成厚度30nm的基底层,然后将形成在基底层的基材(2)在真空状态下转移第二真空槽,形成第一导电层(12a)、第二导电层(12b),使其成为下表Ⅰ所示的比率(at%)及厚度,制得透明电极11~25。
[化学式13]
[透明电极26~69的制备]
将如下表I、II和III所示的用于形成金属亲和性层(11)的材料(各种示例化合物等)填充于电阻加热舟中并安装于第一真空槽中。此外,将如下表I、II和III中所示的用于形成导电层(12)的材料填充于电阻加热舟中并安装于该第二真空槽中。以与透明电极3相同的方式,在透明无碱玻璃基板(2)上形成厚度为30nm的金属亲和性层(11),然后,在金属亲和性层(11)上形成的基材(2)保持真空状态转移到第二真空槽中,形成第一导电层(12a)、第二导电层(12b),使其具有下表I、表II和表III中所示比例(at%)和厚度,制得透明电极26~69。
《透明电极的评价》
关于上述制备的透明电极1~69,根据以下方法对透光率、薄层电阻值和经时稳定性(薄层电阻值的变化量)进行测定。
[透光率的测量]
对于制备的透明电极1~69,使用分光光度计(株式会社日立制作所制造的U-3300),使用各透明电极1~69的基材(2)作为参考,测定波长为500nm的透光率(%)。
[薄层电阻值的测量]
上述制造的各透明电极1~69,使用电阻率计(三菱化学株式会社制造的MCP-T610),通过四端子四探针法恒定电流施加方法测量薄层电阻值(Ω/sq.)。
[薄层电阻变化的测量]
关于上述制备的各透明电极1~69,在温度80℃和湿度50%的环境下,对储存100小时后的薄层电阻值(Ω/sq.)进行测定,计算变化量(Ω/sq.)。
将通过以上得到的各测量结果显示于下表I、表II和表III中。需要说明的是,表中的薄层电阻的变化量是将透明电极19的薄层电阻的变化量设为100的相对值。
从上述表I、表II和表III中记载的结果可知,相对仅设置有第一导电层(12a)的透明电极1,在第一导电层(12a)上进一步设置第二层导电层(12b)的透明电极5提高了薄层电阻值,但没有提高薄层电阻变化量。另一方面,发现:除了导电层(12)之外,设置有包含示例化合物10的金属亲和性层(11)的透明电极29,可以使透光率、薄层电阻值和薄层电阻值变化量均优异。另外,发现:尽管设置有包含LiF(透明电极12)、Liq(透明电极16)的基底层的透明电极11~17不能解决这些问题,但是,通过组合使用本发明的化合物10,并使用设置有金属亲和性层(11)的透明电极59或60可以解决该问题。
另外,发现:透明电极3和58中,除了是否存在第二导电层不同之外,其他构成均相同,但是,具有以银为主要成分的第二导电层(12b)的透明电极58的透光率、薄层电阻值和薄层电阻值变化量均优异。
另外,发现:尽管透明电极28和30、或透明电极66~69中,除了第一导电层(12a)的Ag比率之外,其他构成均相同,Ag比率越高,透光率越好,薄层电阻值和薄层电阻值的变化量减小。
另外,发现:透明电极30和63~65中,除了第二导电层(12b)和导电层(12)的厚度之外,其他构成均相同,尽管第二导电层(12b)的厚度大大超过10nm的透明电极64、65,与不超过10nm的透明电极30、63相比,薄层电阻值和薄层电阻值的变化量得到提高,透光率降低。
另外,发现:透明电极28和68中,除了第一导电层(12a)与第二导电层(12b)的厚度比率之外,其他构成均相同,但是,第二导电层(12b)的比率高的透明电极68与比率低的透明电极28相比,透光率、薄层电阻值和薄层电阻值变化量均优异。
另外,发现:尽管透明电极62的导电层(12)的厚度为5nm,对此,透明电极61仅为4nm,除此之外,其他构成均相同,但是,透明电极62的透光率、薄层电阻值和薄层电阻值变化量均优于透明电极61。
另外,发现:透明电极64中,第二导电层(12b)的厚度为22nm,导电层(12)的厚度为25nm,对此,透明电极65中第二导电层(12b)的厚度为25nm,导电层12的厚度为28nm,除此之外,其他构成均相同,但是透明电极64的透光率优于透明电极65。
另外,发现:透明电极67,第一导电层(12a)的Ag比率超过50at%,对此透明电极66仅为40at%,除此之外,其他配置均相同。但是,透明电极67在透光率、薄层电阻值和薄层电阻值变化量均优于透明电极66。
(实施例2)
《发光面板的制备》
将透明电极(1)作为阴极使用的发光面板(顶部发光型有机EL面板、构成示例3)制备1-1~1-58。
[发光面板1-1的制备]
下文,将参考图4说明发光面板的制备过程。
(玻璃基板和对电极(4A)的形成)
用异丙醇超声清洗100mm×100mm×1.1mm的玻璃基板(2A),用干燥的氮气进行干燥,进行UV臭氧清洗5分钟。
将清洁后的玻璃基板(2A)固定于市售的真空蒸镀装置的基板架上,将构成发光功能层(3)的各材料以适当的量填充在钨制造的电阻加热舟中,将加热舟安装于真空蒸镀装置的第一真空槽中。另外,将构成电极材料的各材料以最适当的量填充于钽电阻加热舟中,并且填充银和镁(Mg),将基板架和加热舟安装在第二真空槽中。
首先,通过将真空蒸镀制造的蒸镀室中的压力降低至4×10-4Pa的真空度,并通过依次加热填充了各材料的加热舟来如下形成各层。
首先,在玻璃基板(2A)上形成厚度为100nm的由铝(Al)制成的对电极(4A)作为阳极。
(空穴注入层的形成)
然后,对填充有作为空穴注入材料的具有以下结构式的HAT-CN的加热舟通电并加热,在ITO对电极(4A)上形成由HAT-CN制成的空穴注入层(3a)。此时,在0.1~0.2nm/秒钟的蒸镀速率范围内,制成厚度为10nm。
(空穴传输层的形成)
然后,对填充有作为空穴传输注入材料的α-NPD(下述)的加热舟通电并加热,在空穴注入层(3a)上形成由α-NPD制成的空穴传输层(3b)。此时,蒸镀速度在0.1~0.2nm/秒钟的范围内,厚度设定为120nm。
[化学式14]
(发光层的形成)
然后,将填充有作为主体材料的示例化合物H1(下述)的加热舟和填充有作为荧光化合物的示例化合物DP1(下述)的加热舟分别独立通电,主体材料H1和荧光发光化合物DP1构成的发光层(3c)形成于空穴传输层(3b)1上。此时,调节加热舟的通电,使得蒸镀速率为主体材料H1:荧光化合物DP1=95:5(质量比)。另外,厚度为30nm。
[化学式5]
(电子传输层的形成)
然后,作为电子传输材料将填充有Alq3(上述)的加热舟通电,在发光层(3c)上形成由Alq3构成的电子传输层(3d)。此时,蒸镀速率在0.1~0.2nm/秒钟的范围内,厚度为30nm。
(电子注入层的形成)
然后,作为电子注入材料将填充有LiF(上述)的加热舟通电加热,在电子传输层(3d)上形成由LiF制成的电子注入层(3e)。此时,蒸镀速率在0.01~0.02nm/秒钟的范围内,厚度为2nm。
(导电层12a和12b的形成)
然后,将形成到电子注入层(3e)的透明基板(2A)在保持真空状态下,从真空蒸镀装置的蒸镀室中转移到真空槽内,该真空槽是由导电层材料的钨制成的电阻加热舟,并且其中填充银和镁(Mg)。然后,将真空槽减压至4×10-4Pa,然后对电阻加热舟通电并加热,使电子注入层(3e)具有下表IV中所示比率(Ag:90%)和厚度,在电子注入层(3e)上依次形成第一导电层(12a)和第二导电层(12b)作为阴极。
(覆盖层的形成)
然后,将其转移到原来的真空层中,图4中未示出,在导电层(12)上,使蒸镀α-NPD(上述)以0.1~0.2nm/秒钟的蒸镀速度的范围内进行蒸镀直至厚度为40nm,将其设定为覆盖层。
按上述顺序,在透明基板(2)上形成有机EL元件(300)。
(有机EL元件的密封)
然后,用由厚度为300μm的玻璃基板构成的密封材料(6)覆盖有机EL元件(300),以包围有机EL元件(300)的状态,将粘合剂(7,密封材料)密封于玻璃基板(2A)和密封材料(6)之间。作为粘合剂(7),使用环氧类光固化粘合剂(东亚合成株式会社制造的Lux TrackLC0629B)。对填充于密封材料(6)和玻璃基板(2A)之间的粘合剂(7),从密封材料(6)侧照射UV光,使粘合剂(7)固化,对有机EL元件(300)进行密封。
需要说明的是,在有机EL元件(300)的形成中,使用蒸镀掩模来形成各层,将100mm×100mm的透明基板(2A)的中央4.5cm×4.5cm作为发光区域,在其周围设置宽0.25厘米的非发光区域。另外,作为阳极的对电极(4A)和作为阴极的透明电极(1),在通过发光功能层(3)而绝缘的状态下,在玻璃基板(2A)的周边形成端子部分导出的形状。
如上所述,在玻璃基板(2A)上设置有机EL元件(300),并以密封材料(6)和粘合剂(7)密封以制造发光面板1-1。
在发光面板1-1中,在发光层(3c)中产生的各颜色的发射光(h)从透明电极(1)侧,即密封材料(6)侧导出。
[发光面板1-2~1-58的制备]
电子传输层(3d)、电子注入层(3e)和导电层(12)的构成材料和厚度变更为下面表IV和表V中所述,除此之外,以与上述发光面板1-1相同的方式制备发光面板1-2~1-58。
《发光面板的评价》
关于上述制备的发光面板1-1~1-58,通过以下方法测量初始驱动电压、面内发光均匀性和驱动电压的变化量。
[初始驱动电压的测量]
对于上述制备的发光面板,对各发光面板的透明电极(1)侧(即,密封剂17侧)的正面亮度进行测定,使用1000cd/m2的电压作为初始驱动电压(V)进行测量。需要说明的是,使用光谱辐射亮度计CS-1000(KonicAMinolta公司制造)测量亮度。通过相同的制造方法测量对不同批次生产的5个面板进行测定,表示平均值。得到的初始驱动电压(V)的值越小,结果越好。
[面内发光均匀性的评价]
使用恒压电源对有机EL元件施加2.5mA/cm2的恒定电流,从样品的发光部分随机选择的10处,通过光谱辐射亮度计CS-1000(Konica株式会社制造)测量亮度,并使用下式求出亮度的偏差。需要说明的是,式中的平均亮度为分别从10处测得的测量值的平均值。
亮度变化(%)=((最大亮度-最小亮度)/平均亮度)×100
亮度变化的评估等级
◎:少于5%
○:5%以上且不足10%
△:10%以上且不足20%
×:20%以上
[测量驱动电压的变化]
将上述制造的各发光面板,在温度80℃和湿度50%的环境下存储100小时之后,通过与上述初始驱动电压的测量方法相同的方法(1000cd/m2),对发光面板的透明电极(1)侧的正面亮度为1000cd/m2时的电压作为存储后驱动电压(V')进行测定,使用以下等式计算驱动电压的变化量(ΔV/%)。驱动电压变化量的值越小越好。
ΔV(驱动电压变化量%)=存储后的驱动电压(V')/初始驱动电压(V)
将上述得到的结果显示于下表IV和V中。需要说明的是,初始驱动电压的值表示为将发光面板1-10设为100的相对值。另外,驱动电压的变化量表示为将透明电极19的变化量设为100的相对值。
由上述表IV和V中所述的结果可知,设置含有本发明的上述通式(1)或上述通式(2)所示结构的化合物的电子注入层(3e),与设置不含化合物的电子注入层(3e)的情况相比,提高面内发光均匀性并减少了驱动电压的变化量。如上所述,兼具本发明的金属亲和性层(11)的电子注入层(3e)均匀地形成含有银和不同于银的金属元素的第一导电层(12a),可以抑制厚度方向上的原子分布随时间的变化。
另外,在组合使用本发明以外的材料(发光面板1-4、1-5、1-6)的情况下,驱动电压降低,面内发光均匀性提高,驱动电压变化量减少。
另外,面板1-10和1-11或面板1-46和1-47除了是否存在第二导电层之外,构成均相同,具有以银为主要成分的第二导电层的面板1-10和1-46中,面内发光均匀性得到提高,驱动电压的变化量减小。
面板1-10和1-56~1-58,除了第一导电层12a的Ag比率之外,其他构成均相同,但是Ag比率越高,驱动电压的变化量越小。另外,与四者中Ag比率最低的面板1-56相比,其他三者面内发光均匀性均得到了提高。
另外,面板1-53和1-54除了第二导电层12b和导电层12的厚度之外,其他构成均相同,其中,第二导电层12b较厚的面板1-54与第二导电层12b较薄的面板1-53相比,面内发光均匀性得到提高,驱动电压的变化量减小。
另外,在面板1-10和1-53中,除了第一导电层12a的厚度与第二导电层12b的厚度的比率之外,其他构成均相同。第二导电层12b的比率高的面板1-10,与比率低的面板1-53相比,面内发光均匀性得到提高,并且驱动电压的变化量减小。
(实施例3)
《发光面板的制备》
此外,制造使用透明电极(1)作为阳极的发光面板(底部发光型有机EL面板,构成示例1)2-1~2-9。
[发光面板2-1的制备]
以下,参照图2说明发光面板的制备工序。
(玻璃基板和透明电极(1)的形成)
用异丙醇超声清洗100mm×100mm×1.1mm的玻璃基板(2),以干燥氮气干燥,并进行UV臭氧清洗5分钟。
将清洁后的玻璃基板(2)固定于市售的真空蒸镀装置的基板架上,将构成发光功能层(3)的各材料以最适当的量填充到钨电阻加热舟中,将这些基板架和加热舟安装于真空蒸镀装置的第一真空槽。另外,向钽制成的电阻加热舟填充电极材料,安装于第二真空槽。
然后,将第一真空槽减压至4×10-4Pa,然后将填充有Alq3的加热舟通电并加热,蒸镀速率在0.1~0.2nm/秒钟的范围内,在玻璃基板(2)上设置在厚度为30nm由Alq3构成的基底层。
然后,形成于基层的玻璃基板(2)保持真空转移到第二真空槽,将第二真空槽减压至4×10-4Pa,然后对填充有银、镁的加热舟通电并加热,得到下述表VI所示的比率(at%),蒸镀速率在0.1~0.2nm/秒钟的范围内,在玻璃基板(2)上形成厚度为1nm的镁-银(1:9)构成的第一导电层(12a),然后,形成厚度7nm的银构成的第二导电层(12b),制备透明电极1。
(空穴注入层的形成)
然后,对作为空穴注入材料的上述填充有HAT-CN的加热舟通电并加热,在ITO对置电极(4)上形成由HAT-CN构成的空穴注入层(3a)。此时,以0.1~0.2nm/秒钟范围内的蒸镀速率进蒸镀使厚度为10nm。
(空穴传输层的形成)
然后,作为空穴传输注入材料将填充有α-NPD(如上所述)的加热舟通电并加热,在空穴注入层(3a)上形成由α-NPD构成的空穴传输层(3b)。此时,以0.1~0.2nm/秒钟范围内的蒸镀速率进行蒸镀使厚度为10nm。
(发光层的形成)
然后,将填充有作为主体材料的示例化合物H2的加热舟,和填充有作为磷光发光性化合物的示例化合物DP2的加热舟分别独立通电,在空穴传输层(3b)1上形成主体材料H2和磷光发光性化合物DP2构成的发光层(3c)。此时,调节加热舟的通电,使得蒸镀速率为主体材料H2:磷光发光性化合物DP2=85:15(质量比)。另外,使厚度为30nm。
[化学式16]
(电子传输层的形成)
然后,作为电子传输材料对包含Alq3(上述)的加热舟通电,以在发光层(3c)上形成由Alq3构成的电子传输层(3d)。此时,以0.1~0.2nm/秒钟范围内的蒸镀速率蒸镀使厚度为30nm。
(电子注入层的形成)
然后,对填充有作为电子注入材料的Liq(上述)的加热舟通电并加热,以在电子传输层(3d)上形成由LiF构成的电子注入层(3e)。此时,以0.01~0.02nm/秒钟的范围内的蒸镀速率进行蒸镀使厚度为2nm。
(对电极的形成)
然后,将形成到电子注入层(3e)的玻璃基板(2)保持真空的状态下,从真空蒸镀装置的蒸镀室转移到填充了作为导电层材料的铝(Al)的由钨制成的电阻加热舟的真空槽。然后,将真空槽减压至4×10-4Pa,对电阻加热舟通电以加热,形成厚度为100nm的阴极。
(覆盖层的形成)
然后,将其转移到原始真空层中,尽管图2中未图示,但是在对电极(4)上以0.1~0.2nm/秒钟的蒸镀速率对α-NPD(如上所述)进行蒸镀,使其厚度为40nm,并作为覆盖层。
通过上述工序在透明基板2上形成有机EL元件(100)。
(有机EL元件的密封)
然后,由厚度为300μm的玻璃基板构成的密封材料(6)覆盖有机EL元件(100),在包围有机EL元件(300)的状态下,将粘合剂(7,密封材料)密封于密封材料(6)和透明基板(2)之间。作为粘合剂(7),使用环氧类光固化粘合剂(东亚合成株式会社制造的Lux TrackLC0629B)。对填充于密封材料(6)和透明基板(2)之间的粘合剂(7),从密封材料(6)侧的UV光照射对粘合剂(7)进行固化,密封有机EL元件(100)。
需要说明的是,在有机EL元件(100)的形成中,使用蒸镀掩模来形成各层,将100mm×100mm的透明基板(2)的中央4.5cm×4.5cm作为发光区域,在发光区域周围设置0.25厘米宽的非发光区域。另外,作为阳极的透明电极(1)和作为阴极的对电极(4),通过发光功能层(3)而绝缘的状态下,在透明基板(2)的周边形成端子部分被导出的形状。
如上所述,在透明基板(2)上设置有机EL元件(100),并通过密封材料(6)和粘合剂(7)进行密封以制造发光面板2-1。
在发光面板2-1中,在发光层(3c)中产生的各颜色的发射光(h)从透明电极(1)侧,即从透明基板(2)侧导出。
[发光面板2-2~2-9的制备]
在上述发光面板2-1的制备中,基底层(金属亲和性层(11))和导电层(12a、12b)的构成材料和厚度变更为下表VI所述的条件,除此以外,以相同的方法制造发光面板2-2至2-9。
《发光面板的评价》
关于上述制备的发光面板2-1~2-9,在各发光面板的透明阳极(1)侧(即,基板(2)侧)测定正面亮度,除此以外,以与实施例2中所说明的方法相同的方法测定。
以上获得的结果显示在下表VI中。
由上表VI中所述的结果可知,通过设置含有具有本发明的上述通式(1)或上述通式(2)所示结构的化合物的金属亲和性层(11),与设置不包含化合物(包含Alq3(发光面板2-1)和ET-1(发光面板2-2))的基底层的情况相比,驱动电压降低,面内发光均匀性得到提高,驱动电压的变化量减小。
(实施例4)
《发光面板的制备》
制造使用透明电极(1)作为阴极和阳极的发光面板(透明有机EL面板、构成示例4)3-1~3-6。
[发光面板3-1的制备]
在下文中,将参考图5说明发光面板的制备过程。
(玻璃基板和透明电极(1)的形成)
用异丙醇超声清洗100mm×100mm×1.1mm的玻璃基板(2),用干燥氮气干燥,并进行UV臭氧清洗5分钟。
将清洁的玻璃基板(2)固定于市售的真空蒸镀装置的基板架上,并将构成发光功能层(3)的各种材料以最适当的量填充到钨电阻加热舟中,将这些基板架和加热舟安装于真空蒸镀装置的第一真空槽。另外,将电极材料填充于钽制成的电阻加热舟并安装于第二真空槽中。
然后,将第一真空槽减压至4×10-4Pa,然后,将填充有Alq3的加热舟通电并加热,并且以0.1~0.2nm/秒钟的蒸镀速率,在玻璃基板(2)上设置厚度为30nm的Alq3构成的基底层。
然后,将形成于基底层的玻璃基板(2)保持真空的状态下转移到第二真空槽,将第二真空槽减压到4×10-4Pa,然后对填充有银和镁的加热舟通电加热,以0.01~0.2nm/秒钟的范围内的蒸镀速率,在基底层上形成厚度为1nm的镁-银(1:9)构成的第一导电层(12a),并使其成为下表VII中所示的比率(at%),然后形成厚度为7nm的银制成的第二导电层(12b),制备透明电极1。
(空穴注入层的形成)
然后,将作为空穴注入材料的上述填充有HAT-CN的加热舟通电加热,在透明电极(1)上形成HAT-CN构成的空穴注入层(3a)。此时,蒸镀速率为0.1~0.2nm/秒钟,厚度为10nm。
(空穴传输层的形成)
然后,将填充有作为空穴传输注入材料的α-NPD(上述)的加热舟通电加热,在空穴注入层(3a)上形成由α-NPD构成的空穴传输层(3b)。此时,蒸镀速率为0.1~0.2nm/秒钟,并使厚度为120nm。
(发光层的形成)
然后,将填充有作为主体材料的示例性化合物H3(下述)的加热舟,和填充有磷光发光性化合物的示例性化合物DP2的加热舟独立地通电,在空穴传输层(3b)1上形成由主体材料H3和磷光发光性化合物DP2构成的发光层(3c)。此时,调节加热舟的通电,使得蒸镀速率为主体材料H3:磷光发光性化合物DP2=85:15(质量比)。另外,厚度为30nm。
[化合物17]
(电子传输层的形成)
然后,对填充有作为电子传输材料的Alq3(如上所述)的加热舟通电,在发光层(3c)上形成由Alq3构成的电子传输层(3d)。此时,蒸镀速率为0.1~0.2nm/秒钟,厚度为30nm。
(电子注入层的形成)
然后,对填充作为电子注入材料的Alq3的加热舟和填充有Liq(上述)的加热舟通电加热,在发光层(3c)上以下表VII中所示的比率形成电子注入层(3e)。此时,蒸镀速率为0.01~0.02nm/秒钟,厚度为30nm。
(导电层12的形成)
然后,将形成于电子注入层(3e)的玻璃基板(2)在保持真空的状态下,从真空蒸镀装置的蒸镀室转移到真空槽内,该真空槽的由作为导电层材料的钨制成的电阻加热舟填充了银和镁(Mg)。然后,将真空槽减压至4×10-4Pa,使电阻加热舟通电加热,在电子注入层(3e)上依次形成第一导电层(12a)和第二导电层(12b)作为阴极,并使其具有下表VII中所示的比率(Ag:90%)和厚度。
(覆盖层的形成)
然后,将其转移到原始真空层中,尽管图5中未图示,但在导电层(12)上以0.1~0.2nm/秒钟的蒸镀速率对α-NPD(如上所述)进行蒸镀直到厚度为40nm,并作为覆盖层。
通过上述工序在透明基板2上形成有机EL元件(400)。
(有机EL元件的密封)
然后,用由厚度为300μm的玻璃基板构成的密封材料(6)覆盖有机EL元件(400),在包围有机EL元件(400)的状态下,将粘合剂(7,密封材料)密封在密封材料(6)和透明基板(2)之间。作为粘合剂(7),使用环氧类光固化粘合剂(东亚合成株式会社制造的Lux TrackLC0629B)。从密封材料(6)侧对填充于密封材料(6)和透明基板(2A)之间的粘合剂(7)照射UV光,使粘合剂(7)固化,密封有机EL元件(400)。
需要说明的是,在有机EL元件(400)的形成中,各层的形成中使用蒸镀掩模,并且将100mm×100mm的玻璃基板(2)的中央4.5cm×4.5cm用作发光区域,在发光区域四周设置宽度0.25cm的非发光区域。另外,作为阳极的透明电极(1)和作为阴极的透明电极(1A),在通过发光功能层(3)而绝缘的状态下,在透明基板(2)的周边形成端子部分被导出的形状。
如上所述,将有机EL元件(400)设置于透明基板(2)上,用密封材料(6)和粘合剂(7)进行密封以制造发光面板3-1。
在发光面板3-1中,在发光层(3c)中产生的各颜色的发射光(h)从透明基板(2)和密封材料(6)两侧导出。
[发光面板3-2~3-6的制备]
在上述的发光面板3-1的制备中,将基层(金属亲和性层(11))和导电层(12)的构成材料和厚度改变为下表VII中所述的条件,除此以外,以与上述发光面板3-1相同的方式制造发光面板3-2~3-6。
《发光面板的评价》
关于上述制备的发光面板3-1~3-6,对各发光面板的透明阴极侧(即,密封剂6侧)和透明阳极侧(1)侧(即,透明基板(2)侧)两侧的正面亮度进行测定。测量总和为1000cd/m2时的电压作为驱动电压(V),除此之外,以与实施例2中相同的方式进行评价。
上面得到的结果显示于下表VII中。
从上表VII中所述的结果可知,通过设置含有由本发明的上述通式(1)或上述通式(2)所示结构的化合物的金属亲和性层(11),与设置不含有该化合物(包含Alq 3(包含发光面板3-1和3-3))的基底层的情况相比,驱动电压降低,面内发光均匀性得到了提高,驱动电压变化量降低。
工业实用性
本发明可以用作例如,家庭用照明和汽车照明等的照明装置、手表和液晶显示器的背光、广告牌用照明、信号灯光源、光学存储介质的光源、电子照相复印机的光源、光学通信处理机光源、光学传感器光源等。
此外,本发明还可以用作投影图像类型的投影装置或用于直接观看静止图像或动画类型显示装置。
标记说明
1、1A 透明电极
11 金属亲和性层
12 导电层
12a 第一导电层
12b 第二导电层
2、2A 基板(基材)
2a 光导出表面
100、200、300、400 有机EL元件
3 发光功能层
3a 空穴注入层
3b 空穴传输层
3c 发光层
3d 电子传输层
3e 电子注入层
4、4A 对电极
5 辅助电极
6 密封胶
7 粘合剂
h 发射光
Claims (10)
1.一种透明电极,其依次具有:
金属亲和性层,其包含具有下述通式(1)所示结构的化合物;
第一导电层,其与该金属亲和性层邻接设置,并且含有银和不同于该银的金属;以及
以银作为主要成分的第二导电层,
通式(1)
式中的X1和X2分别独立地表示氮原子或CR1,R1表示氢原子或取代基,
式中的A1表示构成5元或6元杂芳环的残基。
2.根据权利要求1所述的透明电极,其中,所述具有通式(1)所示结构的化合物是具有下述通式(2)所示结构的有机化合物,
通式(2)
式中的X1、X2、X3和X4分别独立地表示氮原子或CR1,R1表示氢原子或取代基,
式中的A1和A2分别独立地表示构成5元或6元杂芳环的残基,
式中的L1表示单键或含有芳环或杂芳环的二价连接基团。
3.根据权利要求1或2所述的透明电极,其中,所述A1和A2分别独立地表示构成6元杂芳环的残基。
4.根据权利要求3所述的透明电极,其中,所述A1和A2分别独立地表示构成以下环的残基:吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、喹唑啉环、喹喔啉环、喹啉环、异喹啉环、苯并喹啉环、苯并异喹啉环或菲啶环。
5.根据权利要求1或2所述的透明电极,其中,所述A1和A2分别独立地表示构成5元杂芳环的残基。
6.根据权利要求5所述的透明电极,其中,所述A1和A2分别独立地表示构成以下环的残基:吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环、三唑环、唑环或噻唑环。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的透明电极,其中,所述第一导电层所含的银的浓度在50~99at%的范围内。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的透明电极,其中,
所述第一导电层的厚度和所述第二导电层的厚度的总和在5~25nm的范围内,并且,
所述第二导电层的厚度在1~10nm的范围内。
9.一种电子器件,其具备权利要求1~8中任一项所述的透明电极。
10.根据权利要求9所述的电子器件,其中,所述电子器件是有机电致发光元件。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016-245335 | 2016-12-19 | ||
JP2016245335 | 2016-12-19 | ||
PCT/JP2017/044654 WO2018116923A1 (ja) | 2016-12-19 | 2017-12-13 | 透明電極及び電子デバイス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110431919A true CN110431919A (zh) | 2019-11-08 |
Family
ID=62627536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201780077989.8A Pending CN110431919A (zh) | 2016-12-19 | 2017-12-13 | 透明电极以及电子器件 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPWO2018116923A1 (zh) |
KR (1) | KR20190070959A (zh) |
CN (1) | CN110431919A (zh) |
WO (1) | WO2018116923A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113727838A (zh) * | 2019-04-26 | 2021-11-30 | 柯尼卡美能达株式会社 | 透明电极和具备该透明电极的电子设备 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101282931A (zh) * | 2005-10-07 | 2008-10-08 | 东洋油墨制造株式会社 | 含咔唑的胺化合物及其用途 |
JP2013016417A (ja) * | 2011-07-06 | 2013-01-24 | Canon Inc | 有機発光素子、発光装置、画像形成装置、表示装置および撮像装置 |
JP2014017077A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Konica Minolta Inc | 有機電界発光体 |
JP2016100072A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | コニカミノルタ株式会社 | 透明電極、電子デバイス及び有機エレクトロルミネッセンス素子 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5328845A (en) | 1976-08-30 | 1978-03-17 | Toshiba Corp | Refrigerator |
JPS563136A (en) | 1979-06-15 | 1981-01-13 | Inoue Japax Res Inc | Electrical machining device |
JPS591161A (ja) | 1982-06-28 | 1984-01-06 | Hitachi Ltd | ラツプ定盤及びラツピング加工方法 |
JP2002246172A (ja) * | 2001-02-14 | 2002-08-30 | Fuji Photo Film Co Ltd | 発光素子及びその製造方法 |
JP4699098B2 (ja) | 2005-06-09 | 2011-06-08 | ローム株式会社 | 有機el素子、およびこれを用いた有機el表示装置 |
US20120119199A1 (en) | 2009-07-29 | 2012-05-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Organic electroluminescent display device |
WO2013099867A1 (ja) | 2011-12-27 | 2013-07-04 | コニカミノルタ株式会社 | 透明電極、電子デバイス、有機電界発光素子、および有機電界発光素子の製造方法 |
JP6241189B2 (ja) * | 2012-10-24 | 2017-12-06 | コニカミノルタ株式会社 | 透明電極、透明電極の製造方法、電子デバイス及び有機エレクトロルミネッセンス素子 |
KR20230054771A (ko) * | 2013-12-02 | 2023-04-25 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 |
JP2015173042A (ja) | 2014-03-11 | 2015-10-01 | セイコーエプソン株式会社 | 発光素子、発光装置および電子機器 |
-
2017
- 2017-12-13 KR KR1020197014393A patent/KR20190070959A/ko not_active Application Discontinuation
- 2017-12-13 CN CN201780077989.8A patent/CN110431919A/zh active Pending
- 2017-12-13 JP JP2018557705A patent/JPWO2018116923A1/ja active Pending
- 2017-12-13 WO PCT/JP2017/044654 patent/WO2018116923A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101282931A (zh) * | 2005-10-07 | 2008-10-08 | 东洋油墨制造株式会社 | 含咔唑的胺化合物及其用途 |
JP2013016417A (ja) * | 2011-07-06 | 2013-01-24 | Canon Inc | 有機発光素子、発光装置、画像形成装置、表示装置および撮像装置 |
JP2014017077A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Konica Minolta Inc | 有機電界発光体 |
JP2016100072A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | コニカミノルタ株式会社 | 透明電極、電子デバイス及び有機エレクトロルミネッセンス素子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20190070959A (ko) | 2019-06-21 |
WO2018116923A1 (ja) | 2018-06-28 |
JPWO2018116923A1 (ja) | 2019-11-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103946020B (zh) | 透明电极及电子器件 | |
CN104247567B (zh) | 透明电极、电子器件及有机电致发光元件 | |
CN104412713B (zh) | 透明电极、电子器件及透明电极的制造方法 | |
CN109155370A (zh) | 有机电致发光元件用材料、有机电致发光元件、显示装置及照明装置 | |
CN104813744B (zh) | 透明电极、电子器件及有机电致发光元件 | |
CN109863614B (zh) | 有机电致发光元件及有机电致发光用材料 | |
WO2013105569A1 (ja) | 透明電極、電子デバイス及び有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
KR20170082447A (ko) | 유기 일렉트로루미네센스 소자, 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법, 표시 장치 및 조명 장치 | |
WO2013141097A1 (ja) | 透明電極、電子デバイス及び有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
WO2013141057A1 (ja) | 有機電界発光素子 | |
CN104919899B (zh) | 透明电极、电子器件、及有机电致发光元件 | |
JP2014103108A (ja) | 透明電極、電子デバイス及び有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
CN105284188B (zh) | 有机电致发光元件的制造方法 | |
JP6939795B2 (ja) | 透明電極及び電子デバイス | |
CN107534092A (zh) | 有机电致发光元件用材料、有机电致发光元件、显示装置及照明装置 | |
JP6592915B2 (ja) | 透明電極基板とその製造方法、電子デバイス及び有機elデバイス | |
JP6390373B2 (ja) | 透明電極、電子デバイス及び有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
JP6372265B2 (ja) | 透明電極、電子デバイス及び有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
CN110431919A (zh) | 透明电极以及电子器件 | |
JP2014103102A (ja) | 透明電極、透明電極の製造方法、電子デバイス及び有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
JP6028668B2 (ja) | 透明電極、電子デバイス及び有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
WO2014200067A1 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、電子機器 | |
WO2019107424A1 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス用材料、表示装置、及び、照明装置 | |
WO2014109265A1 (ja) | 透明電極、及び、電子デバイス | |
CN107278384B (zh) | 透明电极及电子器件 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191108 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |