JPWO2013161639A1 - 透明電極、透明電極の製造方法、電子デバイス、および有機電界発光素子 - Google Patents
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Abstract
Description
銀を主成分とする電極層と、
前記窒素含有層と前記電極層とに接してこれらの間に挟持されたアルミニウム中間層とを備えた透明電極。
請求項1または2に記載の透明電極。
またE221〜E229の少なくとも1つおよびE230〜E238の少なくとも1つは−N=を表す。k21およびk22は0〜4の整数を表すが、k21+k22は2以上の整数である。
14.前記アルミニウム中間層は、全層にハロゲン原子を含有する前記9〜12の何れかに記載の透明電極。
前記窒素含有層に接してアルミニウム中間層を形成する工程と、
前記アルミニウム中間層に接して銀を主成分とする電極層を形成する工程とを含む透明電極の製造方法。
前記アルミニウム中間層を形成する工程では、前記窒素含有層中のハロゲン原子を当該アルミニウム中間層中に拡散させながら当該アルミニウム中間層の成膜を行う前記17記載の透明電極の製造方法。
前記アルミニウム中間層を形成する工程の後、前記窒素含有層中のハロゲン原子を前記アルミニウム中間層中に拡散させる工程を行う前記17または18記載の透明電極の製造方法。
前記透明電極における前記電極層側に設けられた発光機能層と、
前記透明電極との間に前記発光機能層を挟持する状態で設けられた対向電極とを有する
有機電界発光素子。
前記透明電極における前記窒素含有層側に設けられた発光機能層と、
前記透明電極との間に前記発光機能層を挟持する状態で設けられた対向電極とを有する
有機電界発光素子。
1.透明電極
2.透明電極の用途
3.有機電界発光素子の第1例(トップエミッション型)
4.有機電界発光素子の第2例(ボトムエミッション型)
5.有機電界発光素子の第3例(両面発光型)
6.有機電界発光素子の第4例(逆積み構成)
7.有機電界発光素子の用途
8.照明装置−1
9.照明装置−2
図1は、実施形態の透明電極の構成を示す断面模式図である。この図に示すように、透明電極1は、窒素含有層1aと、電極層1bと、これらの窒素含有層1a−電極層1b間に挟持されたアルミニウム中間層Aとを備えた積層構造である。この透明電極1は、例えば基材11の上部に、窒素含有層1a、アルミニウム中間層A、電極層1bの順に設けられている。このうち、透明電極1における電極部分を構成する電極層1bは、銀(Ag)を主成分として構成された層である。また電極層1bに対する窒素含有層1aは、窒素原子(N)を含有する化合物を用いて構成されており、特に電極層1bを構成する主材料である銀と安定的に結合する窒素原子の非共有電子対を[有効非共有電子対]とし、この[有効非共有電子対]の含有率が所定範囲である化合物を用いていることを特徴としている。
本発明の透明電極1が形成される基材11は、例えばガラス、プラスチック等を挙げることができるが、これらに限定されない。また、基材11は透明であっても不透明であってもよい。本発明の透明電極1が、基材11側から光を取り出す電子デバイスに用いられる場合には、基材11は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な基材11としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。
窒素含有層1aは、アルミニウム中間層Aに隣接して設けられた層であり、窒素原子(N)を含有する化合物を用いて構成されている。この窒素含有層1aは、一部が電極層1bに接していても良い。また窒素含有層1aは、ハロゲン原子を含有していても良い。そして特に、この窒素含有層1aを構成する化合物は、当該化合物に含有される窒素原子のうち、特に電極層1bを構成する主材料である銀と安定的に結合する窒素原子の非共有電子対を[有効非共有電子対]とし、この[有効非共有電子対]の含有率が所定範囲であることを特徴としている。
以下に、窒素含有層1aを構成する化合物として、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]が3.9×10-3≦[n/M]を満たす化合物の具体例(No.1〜No.30)を示す。各化合物No.1〜No.30には、[有効非共有電子対]を有する窒素原子に対して○を付した。また、下記表1には、これらの化合物No.1〜No.30の分子量M、[有効非共有電子対]の数n、および有効非共有電子対含有率[n/M]を示す。下記化合物26の銅フタロシアニンにおいては、窒素原子が有する非共有電子対のうち銅に配位していない非共有電子対が[有効非共有電子対]としてカウントされる。
また窒素含有層1aを構成する化合物としては、以上のような有効非共有電子対含有率[n/M]が上述した所定範囲である化合物の他、この窒素含有層1aを備えた透明電極1が適用される電子デバイスごとに必要とされる性質を有する化合物が用いられる。例えば、この透明電極1が、有機電界発光素子の電極として用いられる場合、その成膜性や、電子輸送性の観点から、窒素含有層1aを構成する化合物としては、以降に説明する一般式(1)〜(6)で表される化合物が用いられる。
また窒素含有層1aを構成するさらに他の化合物として、以上のような一般式(1)〜(6)で表される化合物の他、下記に具体例を示す化合物1〜118が例示される。これらの化合物は、電子輸送性または電子注入性を備えた材料である。したがって、これらの化合物を用いて窒素含有層1aを構成した透明電極1は、有機電界発光素子における透明電極として好適であり、有機電界発光素子における電子輸送層または電子注入層として窒素含有層1aを用いることができるのである。尚、これらの化合物1〜118の中には、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]の範囲に当てはまる化合物も含まれ、このような化合物であれば単独で窒素含有層1aを構成する化合物として用いることができる。さらに、これらの化合物1〜118の中には、上述した一般式(1)〜(6)に当てはまる化合物もある。
以下に代表的な化合物の合成例として、化合物5の具体的な合成例を示すが、これに限定されない。
窒素雰囲気下、2,8−ジブロモジベンゾフラン(1.0モル)、カルバゾール(2.0モル)、銅粉末(3.0モル)、炭酸カリウム(1.5モル)を、DMAc(ジメチルアセトアミド)300ml中で混合し、130℃で24時間撹拌した。これによって得た反応液を室温まで冷却後、トルエン1Lを加え、蒸留水で3回洗浄し、減圧雰囲気下において洗浄物から溶媒を留去し、その残渣をシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー(n−ヘプタン:トルエン=4:1〜3:1)にて精製し、中間体1を収率85%で得た。
室温、大気下で中間体1(0.5モル)をDMF(ジメチルホルムアミド)100mlに溶解し、NBS(N−ブロモコハク酸イミド)(2.0モル)を加え、一晩室温で撹拌した。得られた沈殿を濾過し、メタノールで洗浄し、中間体2を収率92%で得た。
窒素雰囲気下、中間体2(0.25モル)、2−フェニルピリジン(1.0モル)、ルテニウム錯体[(η6−C6H6)RuCl2]2(0.05モル)、トリフェニルホスフィン(0.2モル)、炭酸カリウム(12モル)を、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)3L中で混合し、140℃で一晩撹拌した。
窒素含有層1aに含まれるハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、沃素などが挙げられる。これらのハロゲン原子は前述したように、窒素原子を含有する化合物に含まれてもよく、窒素原子を含有する化合物とは別のハロゲン化合物として窒素含有層1a内に含まれてもよい。窒素含有層1aを構成するハロゲン化合物としては、フッ化リチウム、フッ化カリウム、フッ化カルシウム、塩化リチウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、臭化リチウム、臭化カリウム、臭化カルシウム、沃化リチウム、沃化カリウム、沃化カルシウムなどが挙げられる。
以上のような窒素含有層1aが基材11上に成膜されたものである場合、その成膜方法としては、塗布法、インクジェット法、コーティング法、ディップ法などのウェットプロセスを用いる方法や、蒸着法(抵抗加熱、EB法など)、スパッタ法、CVD法などのドライプロセスを用いる方法などが挙げられる。なかでも蒸着法が好ましく適用される。
アルミニウム中間層Aは、アルミニウムを用いて構成された層であって、窒素含有層1aおよび電極層1bに接した状態で、これらの層間に設けられている。このアルミニウム中間層Aは、透明電極1の光透過性を阻害することなく、かつ窒素含有層1aに含有されている窒素の電極層1bへの影響を阻害することのない程度に十分に薄い膜厚であることが重要である。
以上のような各構成のアルミニウム中間層Aの形成には、例えば、塗布法、インクジェット法、コーティング法、ディップ法などのウェットプロセスを用いる方法や、蒸着法(抵抗加熱、EB法など)、スパッタ法、CVD法などのドライプロセスを用いる方法を適用することができる。なかでも蒸着法が好ましく適用される。また、適宜の方法でアルミニウム中間層Aを成膜した後、必要に応じてアニール処理(加熱処理)を行ってもよい。アニール処理は、40℃以上150℃以下で行うことが好ましい。
電極層1bは、銀を主成分として構成された層であって、銀または銀を主成分とした合金を用いて構成され、窒素含有層1aとの間にアルミニウム中間層Aを挟持する状態で配置された層である。このような電極層1bは、アルミニウム中間層Aに隣接して設けられている。また、アルミニウム中間層Aが連続膜ではなく、島状であったり孔を有する層である場合、電極層1bの一部は窒素含有層1aに隣接して設けられている。
このような電極層1bの成膜方法としては、塗布法、インクジェット法、コーティング法、ディップ法などのウェットプロセスを用いる方法や、蒸着法(抵抗加熱、EB法など)、スパッタ法、CVD法などのドライプロセスを用いる方法などが挙げられる。なかでも蒸着法が好ましく適用される。また電極層1bは、極薄いアルミニウム中間層Aを介して窒素含有層1a上に成膜されることにより、成膜後の高温アニール処理等がなくても十分に導電性を有することを特徴とするが、必要に応じて、成膜後に高温アニール処理等を行ったものであっても良い。この高温アニール処理は、前述したアルミニウム中間層Aの形成時において、窒素含有層1a中のハロゲン原子とアルミニウム中間層Aのアルミニウムとを反応させるためのアニール処理を兼ねるものであっても良い。
以上のように構成された透明電極1は、窒素原子を含有する化合物を用いて構成された窒素含有層1aに対して、アルミニウム中間層Aを介して銀を主成分とした電極層1bを隣接させて設けた構成である。これにより銀を主成分とする電極層1bは、アルミニウム中間層Aのアルミニウムとの相互作用、および窒素含有層1aを構成する窒素原子を含んだ化合物との相互作用により、隣接界面においての銀の拡散距離が減少して凝集が抑えられたものとなる。このため、一般的には核成長型(Volumer−Weber:VW型)での膜成長により島状に孤立し易い銀薄膜が、単層成長型(Frank−van der Merwe:FM型)の膜成長によって成膜されるようになる。したがって、薄い膜厚でありながらも、均一な膜厚の電極層1bが得られるようになる。
上述した構成の透明電極1は、各種電子デバイスに用いることができる。電子デバイスの例としては、有機電界発光素子、LED(light Emitting Diode)、液晶素子、太陽電池、タッチパネル等が挙げられ、これらの電子デバイスにおいて光透過性を必要とされる電極部材として、上述の透明電極1を用いることができる。以下では、用途の一例として、透明電極をアノードおよびカソードとして用いた有機電界発光素子の実施の形態を説明する。
<有機電界発光素子EL-1の構成>
図4は、本発明の電子デバイスの一例として、上述した透明電極1を用いた有機電界発光素子の第1例を示す断面構成図である。以下にこの図に基づいて有機電界発光素子の構成を説明する。
基板13は、先に説明した本発明の透明電極1が設けられる基材と同様のものが用いられる。ただしこの有機電界発光素子EL-1が、対向電極5-1側からも発光光hを取り出す両面発光型である場合、例示した基材のうちから光透過性を有する透明なものが選択して用いられる。
透明電極1は、先に説明した本発明の透明電極1であり、発光機能層3側から順に、窒素含有層1a、アルミニウム中間層A、および電極層1bを順に成膜した構成である。ここでは特に、透明電極1を構成する電極層1bおよびアルミニウム中間層Aが実質的なカソードとなる。また本実施形態の有機電界発光素子EL-1においては、発光機能層3と、実質的なカソードとして用いられる電極層1bとの間に、有機材料からなる窒素含有層1aが配置された構成となる。このため本実施形態における透明電極1の窒素含有層1aは、発光機能層3の一部を構成する層であるともみなされる。
対向電極5-1は、発光機能層3に正孔を供給するためのアノードとして機能する電極膜であり、金属、合金、有機または無機の導電性化合物、およびこれらの混合物が用いられる。具体的には、金、アルミニウム、銀、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属、ITO、ZnO、TiO2、SnO2等の酸化物半導体などが挙げられる。
本発明に用いられる発光層3cは、発光材料として例えば燐光発光化合物が含有されている。
発光層3cに含有されるホスト化合物としては、室温(25℃)における燐光発光の燐光量子収率が0.1未満の化合物が好ましい。さらに好ましくは燐光量子収率が0.01未満である。また、発光層3cに含有される化合物の中で、その層中での体積比が50%以上であることが好ましい。
本発明で用いることのできる発光材料としては、燐光発光性化合物(燐光性化合物、燐光発光材料ともいう)が挙げられる。
発光層3cに含まれる化合物(燐光発光性化合物)は、下記一般式(7)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(7)で表される化合物の中でも、下記一般式(8)で表される化合物であることがさらに好ましい。
上記一般式(8)で表される化合物の好ましい態様の一つとして、下記一般式(9)で表される化合物が挙げられる。
蛍光発光材料としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と発光層3cの間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されており、正孔注入層3aと電子注入層3eとがある。
正孔輸送層3bは、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層3a、電子阻止層も正孔輸送層3bに含まれる。正孔輸送層3bは単層または複数層設けることができる。
電子輸送層3dは、電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層3e、正孔阻止層(図示せず)も電子輸送層3dに含まれる。電子輸送層3dは単層構造または複数層の積層構造として設けることができる。
一般式(10)中におけるAr1は、下記一般式(A)で表される基を表す。
一般式(A)において、Y3で表される基としては、上記6員の芳香族環から導出される基であることが好ましく、さらに好ましくは、ベンゼン環から導出される基である。
一般式(A)において、Y4で表される基としては、上記6員の芳香族環から導出される基であることが好ましく、さらに好ましくは、窒素原子を環構成原子として含む芳香族複素環から導出される基であり、特に好ましくは、Y4がピリジン環から導出される基であることである。
一般式(A)で表される基の好ましい態様としては、下記一般式(A−1)、(A−2)、(A−3)、または(A−4)のいずれかで表される基が挙げられる。
本発明では、上記一般式(10)で表される化合物の中でも、下記一般式(11)で表される化合物が好ましい。この一般式(11)は、透明電極1の窒素含有層1aを構成する化合物として示した一般式(2)を含む。以下、一般式(11)で表される化合物について説明する。
阻止層は、上記の如く有機化合物薄膜の基本構成層の他に、必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
補助電極15は、透明電極1の抵抗を下げる目的で設けるものであって、透明電極1の電極層1bに接して設けられる。補助電極15を形成する材料は、金、白金、銀、銅、アルミニウム等の抵抗が低い金属が好ましい。これらの金属は光透過性が低いため、光取り出し面17aからの発光光hの取り出しの影響のない範囲でパターン形成される。このような補助電極15の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、印刷法、インクジェット法、エアロゾルジェット法などが挙げられる。補助電極15の線幅は、光を取り出す開口率の観点から50μm以下であることが好ましく、補助電極15の厚さは、導電性の観点から1μ以上であることが好ましい。
透明封止材17は、有機電界発光素子EL-1を覆うものであって、板状(フィルム状)の封止部材であって接着剤19によって基板13側に固定されるものであっても良く、封止膜であっても良い。この透明封止材17の表面は、有機電界発光素子EL-1の発光光hを取り出す光取り出し面17aとなっている。このような透明封止材17は、有機電界発光素子EL-1における透明電極1および対向電極5-1の端子部分を露出させる状態で、少なくとも発光機能層3を覆う状態で設けられている。また透明封止材17に電極を設け、有機電界発光素子EL-1の透明電極1および対向電極5-1の端子部分と、この電極とを導通させるように構成されていても良い。
尚、ここでの図示は省略したが、基板13との間に有機電界発光素子ELおよび透明封止材17を挟んで保護膜もしくは保護板を設けても良い。この保護膜もしくは保護板は、有機電界発光素子ELを機械的に保護するためのものであり、特に透明封止材17が封止膜である場合には、有機電界発光素子ELに対する機械的な保護が十分ではないため、このような保護膜もしくは保護板を設けることが好ましい。
ここでは一例として、図4に示す有機電界発光素子EL-1の製造方法を説明する。
以上説明した有機電界発光素子EL-1は、本発明の導電性と光透過性とを兼ね備えた透明電極1をカソードとして用い、この透明電極1における窒素含有層1a側に発光機能層3とアノードとなる対向電極5-1とをこの順に設けた構成である。このため、透明電極1と対向電極5-1との間に十分な電圧を印加して有機電界発光素子EL-1での高輝度発光を実現しつつ、透明電極1側からの発光光hの取り出し効率が向上することによる高輝度化を図ることが可能である。さらに、所定輝度を得るための駆動電圧の低減による発光寿命の向上を図ることも可能になる。
<有機電界発光素子の構成>
図5は、本発明の電子デバイスの一例として、上述した透明電極を用いた有機電界発光素子の第2例を示す断面構成図である。この図に示す第2例の有機電界発光素子EL-2が、図4を用いて説明した第1例の有機電界発光素子EL-1と異なるところは、透明基板13’上に透明電極1を設け、この上部に発光機能層3と対向電極5-2とをこの順に積層したところにある。以下、第1例と同様の構成要素についての重複する詳細な説明は省略し、第2例の有機電界発光素子EL-2の特徴的な構成を説明する。
以上説明した有機電界発光素子EL-2は、本発明の導電性と光透過性とを兼ね備えた透明電極1をアノードとして用い、この上部に発光機能層3とカソードとなる対向電極5-2とを設けた構成である。このため、第1例と同様に、透明電極1と対向電極5-2との間に十分な電圧を印加して有機電界発光素子EL-2での高輝度発光を実現しつつ、透明電極1側からの発光光hの取り出し効率が向上することによる高輝度化を図ることが可能である。さらに、所定輝度を得るための駆動電圧の低減による発光寿命の向上を図ることも可能になる。
<有機電界発光素子の構成>
図6は、本発明の電子デバイスの一例として、上述した透明電極を用いた有機電界発光素子の第3例を示す断面構成図である。この図に示す第3例の有機電界発光素子EL-3が、図4を用いて説明した第1例の有機電界発光素子EL-1と異なるところは、基板として透明基板13’を用い、2つの透明電極1間に発光機能層3を挟持させたところにある。以下、第1例と同様の構成要素についての重複する詳細な説明は省略し、第3例の有機電界発光素子EL-3の特徴的な構成を説明する。
以上説明した有機電界発光素子EL-3は、本発明の導電性と光透過性とを兼ね備えた透明電極1をアノードおよびカソードとして用い、この間に発光機能層3を挟持した構成である。このため、第1例と同様に、2つの透明電極1間に十分な電圧を印加して有機電界発光素子EL-3での高輝度発光を実現しつつ、2つの透明電極1側からの発光光hの取り出し効率が向上することによる高輝度化を図ることが可能である。さらに、所定輝度を得るための駆動電圧の低減による発光寿命の向上を図ることも可能になる。
<有機電界発光素子の構成>
図7は、本発明の電子デバイスの一例として、上述した透明電極を用いた有機電界発光素子の第4例を示す断面構成図である。この図に示す第4例の有機電界発光素子EL-4が、図4を用いて説明した第1例の有機電界発光素子EL-1と異なるところは、透明基板13’側から順にカソード(透明電極1)、発光機能層3、アノード(対向電極5-4)を設けて積層順を逆にしたところにある。以下、第1例と同様の構成要素についての重複する詳細な説明は省略し、第4例の有機電界発光素子EL-4の特徴的な構成を説明する。
以上説明した有機電界発光素子EL-4は、本発明の導電性と光透過性とを兼ね備えた透明電極1をカソードとして用い、この上部に発光機能層3とアノードとなる対向電極5-4とをこの順に設けた構成である。このため、第1例と同様に、透明電極1と対向電極5-4との間に十分な電圧を印加して有機電界発光素子EL-4での高輝度発光を実現しつつ、透明電極1側からの発光光hの取り出し効率が向上することによる高輝度化を図ることが可能である。さらに、所定輝度を得るための駆動電圧の低減による発光寿命の向上を図ることも可能になる。
上述した各構成の有機電界発光素子は、上述したように面発光体であるため各種の発光光源として用いることができる。例えば、家庭用照明や車内照明などの照明装置、時計や液晶用のバックライト、看板広告用照明、信号機の光源、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これに限定するものではなく、特にカラーフィルターと組み合わせた液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
本発明の照明装置は、上記有機電界発光素子を有する。
また本発明の有機電界発光素子は、複数用いて発光面を大面積化した照明装置としても用いることができる。この場合、透明基板上に有機電界発光素子を設けた複数の発光パネルを、支持基板上に複数配列する(すなわちタイリングする)ことによって発光面を大面積化する。支持基板は、封止材を兼ねるものであっても良く、この支持基板と、発光パネルの透明基板との間に有機電界発光素子を挟持する状態で各発光パネルをタイリングする。支持基板と透明基板との間には接着剤を充填し、これによって有機電界発光素子を封止しても良い。尚、発光パネルの周囲には、透明電極および対向電極の端子を露出させておく。
以降の表2に構成を示すように、試料101〜128の各透明電極を、導電性領域の面積が5cm×5cmとなるように作製した。
以下のようにして、ガラス製の基材上に、下記表2に示すそれぞれの膜厚で、銀からなる電極層を形成した。
以下のようにして、ガラス製の基材上に、アルミニウム中間層を形成し、その上部に銀からなる電極層を形成した。
以下のようにして、ガラス製の基材上に、下記表2に示すそれぞれの材料を用いた窒素含有層を形成し、この上部にアルミニウム中間層と銀からなる電極層をこの順に形成した。尚、試料104では、窒素含有層に換えて窒素を含有しない下地層を形成した。
銀からなる電極層の膜厚を8nmとしたこと以外は、上記試料104〜118と同様の手順で試料119,120の各透明電極を得た。ただし窒素含有層の形成には、試料119では化合物No.1、試料120では化合物No.8を用いた。
アルミニウム中間層の膜厚を0.6nmまたは0.3nmとしたこと、および銀からなる電極層の膜厚を8nmとしたこと以外は、上記試料104〜118と同様の手順で試料121〜124の各透明電極を得た。ただし窒素含有層の形成には、試料121,123では化合物No.1、試料122,124では化合物No.8を用いた。また、アルミニウム中間層の膜厚は、試料121,122では0.6nm、試料123,124では0.3nmとした。
窒素含有層の形成において、窒素を含有する化合物No.1とハロゲン化合物とを共蒸着させ、10体積%のハロゲン原子を含有する窒素含有層を形成した。またアルミニウム中間層の膜厚を0.6nmとし、さらに銀からなる電極層の膜厚を8nmとした。これ以外は、上記試料104〜118と同様の手順で試料125,126の各透明電極を得た。尚、アルミニウム中間層の成膜時には、基板温度を10℃に冷却し、窒素含有層中のハロゲン原子を拡散させずにアルミニウム中間層を成膜した。また、窒素含有層の形成に用いたハロゲン化合物としては、試料125ではフッ化カリウム(KF)、試料126では化合物No.1の臭素(Br)置換体を用いた。
基材としてポリエチレンテレフタレート(PET)を用いたこと、アルミニウム中間層の膜厚を0.6nmとしたこと、および銀からなる電極層の膜厚を8nmとしたこと以外は、上記試料104〜118と同様の手順で試料127,128の各透明電極を得た。ただし窒素含有層の形成には、試料127では化合物No.1、試料128では化合物No.8を用いた。
上記で作製した試料101〜128の各透明電極について、波長550nmの光に対する光透過率、およびシート抵抗値を測定した。光透過率の測定は、分光光度計(日立製作所製U−3300)を用い、試料と同じ基材をベースラインとして行った。シート抵抗値の測定は、抵抗率計(三菱化学社製MCP−T610)を用い、4端子4探針法定電流印加方式で行った。この結果を下記表2に合わせて示す。
表2から明らかなように、試料108〜128の透明電極、すなわち有効非共有電子対含有率[n/M]が3.9×10-3≦[n/M]で、かつ[n/M]≦1.9×10−2の確認された所定範囲内である化合物No.1〜No.11を用いて構成された窒素含有層と、この上部のアルミニウム中間層および銀で構成された電極層とを備えた透明電極は、実質的な導電性を担う電極層が5nmまたは8nmと極薄膜でありながらも、シート抵抗値の値が2桁以下の低い値に抑えられていた。尚、有効非共有電子対含有率[n/M]が5.0×10-3≦[n/M]であれば、さらにこの効果は確実である。このことから、本発明構成の透明電極では、アルミニウム中間層を介して窒素含有層上に形成された電極層が、単層成長型(Frank−van der Merwe:FM型)の膜成長によってほぼ均一な膜厚で形成されていることが確認された。
以降の表3に構成を示すように、実施例1で作製した構成の各透明電極をカソードとして発光機能層の上部に設けた試料201〜228のトップエミッション型の各有機電界発光素子を作製した。試料201は試料101の透明電極、試料203は試料103の透明電極、試料204は試料104の透明電極、…とそれぞれの試料番号の下二桁に対応する実施例1の試料番号の透明電極の作製を適用した。尚、実施例1の試料102は、透明電極としての光透過率が不足であるため、実施例2では試料202を欠番とした。以下、図8を参照し作製手順を説明する。
(対向電極5-1:アノードの形成)
先ず試料201〜226においては、透明な無アルカリガラス製の基板13を用意した。また試料227,228においては、ポリエチレンテレフタレート(PET)製の基板13を用意した。そして、各試料201〜228の作製においては、これらの各基板13の上部に、スパッタ法によって膜厚100nmのアルミニウムで構成された対向電極5-1をアノード(陽極)としてパターン形成した。
まず、正孔輸送注入材料として下記構造式に示すα−NPDが入った加熱ボートに通電して加熱し、α−NPDよりなる正孔注入層と正孔輸送層とを兼ねた正孔輸送・注入層31を、対向電極5-1上に成膜した。この際、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒、膜厚20nmとした。
次に、先に構造式を示したホスト材料H4の入った加熱ボートと、先に構造式を示した燐光発光性化合物Ir−4の入った加熱ボートとを、それぞれ独立に通電し、ホスト材料H4と燐光発光性化合物Ir−4とよりなる発光層32を、正孔輸送・注入層31上に成膜した。この際、蒸着速度がホスト材料H4:燐光発光性化合物Ir−4=100:6となるように、加熱ボートの通電を調節した。また膜厚30nmとした。
次いで、正孔阻止材料として下記構造式に示すBAlqが入った加熱ボートに通電して加熱し、BAlqよりなる正孔阻止層33を、発光層32上に成膜した。この際、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒、膜厚10nmとした。
その後、電子輸送材料として先に構造式を示した化合物10の入った加熱ボートと、フッ化カリウムの入った加熱ボートとを、それぞれ独立に通電し、化合物10とフッ化カリウムとよりなる電子注入層と電子輸送層とを兼ねた電子輸送・注入層34を、正孔阻止層33上に成膜した。この際、蒸着速度が化合物10:フッ化カリウム(KF)=75:25になるように、加熱ボートの通電を調節した。また膜厚30nmとした。尚、化合物10は、有効非共有電子対含有率[n/M]が所定範囲である化合物No.1でもある。
以上の後には、試料204〜228において、各化合物の入った加熱ボートに通電して加熱し、各化合物で構成された各窒素含有層1a(試料204では窒素を含有しない下地層)を、電子輸送・注入層34上に成膜した。この際、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒、膜厚25nmとした。また、試料201,203においては、この工程は省略した。
電子輸送・注入層34、または窒素含有層1aまでが形成された基板13を、真空雰囲気を保ったまま真空蒸着装置の第2真空槽内に移送し、第2真空槽内を4×10-4Paまで減圧した。その後、第2真空槽内に取り付けられたアルミニウムの入った加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度0.05nm/秒でアルミニウムからなるアルミニウム中間層Aを形成した。このアルミニウム中間層Aは、カソードの一部として用いられる。下記表3に示したように、アルミニウム中間層Aの膜厚は、試料203〜228において0.3nm〜1nmの範囲の各膜厚で形成した。尚、試料201においては、この工程は省略した。
その後、第2真空層内に取り付けられた銀の入った加熱ボートを通電して加熱した。これにより、蒸着速度0.3nm/秒で銀からなる電極層1bを形成した。この電極層1bは、カソードの一部として用いられる。下記表3に示したように、電極層1bの膜厚は、試料201〜228において5nmまたは8nmの膜厚で形成した。これにより、各試料201〜228において、各構造の透明電極1を得た。以上により基板13上に、トップエミッション型の有機電界発光素子EL-1を形成した。
その後、有機電界発光素子EL-1を、厚さ300μmのガラス基板からなる透明封止材17で覆い、有機電界発光素子EL-1を囲む状態で、透明封止材17と基板13との間に接着剤19(シール材)を充填した。接着剤19としては、エポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を用いた。透明封止材17と基板13との間に充填した接着剤19に対して、ガラス基板(透明封止材17)側からUV光を照射し、接着剤19を硬化させて有機電界発光素子EL-1を封止した。
試料201〜228で作製した有機電界発光素子EL-1(発光パネル)について、駆動電圧および高温・高湿保存性を測定した。この結果を下記表3に合わせて示す。
表3から明らかなように、有効非共有電子対含有率[n/M]が3.9×10-3≦[n/M]である化合物No.1〜No.11を用いた窒素含有層1aと、この上部のアルミニウム中間層A、および銀で構成された電極層1bとを備えた透明電極1を有する試料208〜228の有機電界発光素子は、駆動電圧が10V以下の低い駆動電圧で1000cd/m2の正面輝度の発光が得られることが確認された。さらにこれらの試料208〜228の有機電界発光素子は、高温・高湿環境下での保存後にも発光が確認され、高温・高湿保存性にも優れていることが確認された。またこれにより、銀からなる電極層1bが連続膜として構成されてバリア性を発揮し、有機材料で構成された発光機能層3の劣化が防止されていることが確認された。
以降の表4に構成を示すように、実施例1で作製した構成の各透明電極をアノードとして発光機能層の上部に設けた試料301〜328のボトムエミッション型の各有機電界発光素子を作製した。試料301は試料101の透明電極、試料303は試料103の透明電極、試料304は試料304の透明電極、…とそれぞれの試料番号の下二桁に対応する実施例1の試料番号の透明電極の作製を適用した。尚、実施例1の試料102は、透明電極としての光透過率が不足であるため、実施例3では試料302を欠番とした。以下、図9を参照し作製手順を説明する。
(透明電極1の形成)
先ず試料301〜326においては、透明な無アルカリガラス製の透明基板13’を用意した。また試料327,328においては、ポリエチレンテレフタレート(PET)製の透明基板13’を用意した。そして、各試料301〜328の作製においては、これらの各透明基板13’の上部に、表4に示した各構成の透明電極1を形成した。これらの透明電極1の形成手順は、実施例1における試料101〜128と同様である。つまり、試料301においては試料101と同様の手順で、試料303においては試料103と同様の手順で、…とそれぞれの試料番号の下二桁に対応する試料番号の透明電極の作製を適用した。
その後、先の実施例2の各試料201〜228と同様の構成で、α−NPDよりなる正孔注入層と正孔輸送層とを兼ねた正孔輸送・注入層31(膜厚20nm)、ホスト材料H4と燐光発光性化合物Ir−4とよりなる発光層32(膜厚30nm)、BAlqよりなる正孔阻止層33(膜厚10nm)、化合物10とフッ化カリウムとよりなる電子輸送・注入層34(膜厚30nm)を形成した。これらの各層の形成は、実施例2で説明したと同様に行った。
以上の後には、発光機能層3が形成された透明基板13’を、真空蒸着装置の第2真空槽内に移送し、第2真空槽内を4×10-4Paまで減圧した後、第2真空槽内に取り付けられたアルミニウムの入った加熱ボートを通電して加熱した。これにより、蒸着速度0.3nm/秒で膜厚100nmのアルミニウムからなる対向電極5-2を形成した。この対向電極5-2は、カソードとして用いられる。以上により透明基板13’上に、ボトムエミッション型の有機電界発光素子EL-2を形成した。
その後は、実施例2と同様に、有機電界発光素子EL-2を、ガラス基板(封止材17’)で封止した。尚、有機電界発光素子EL-2の形成においては、各層の形成に蒸着マスクを使用し、5cm×5cmの透明基板13’における中央の4.5cm×4.5cmを発光領域Aとし、発光領域Aの全周に幅0.25cmの非発光領域Bを設けた。また、アノードである透明電極1の電極層1bおよびアルミニウム中間層Aと、カソードである対向電極5-2とは、正孔輸送・注入層31〜電子輸送・注入層34によって絶縁された状態で、透明基板13’の周縁に端子部分を引き出された形状で形成した。
試料301〜328で作製した有機電界発光素子EL-2(発光パネル)について、実施例2と同様に、駆動電圧および高温・高湿保存性を測定した。この結果を下記表4に合わせて示す。
表4から明らかなように、有効非共有電子対含有率[n/M]が3.9×10-3≦[n/M]である化合物No.1〜No.11を用いた窒素含有層1aと、この上部のアルミニウム中間層A、および銀で構成された電極層1bとを備えた透明電極1を有する試料308〜328の有機電界発光素子は、駆動電圧が10V以下の低い駆動電圧で1000cd/m2の正面輝度の発光が得られることが確認された。さらにこれらの試料308〜328の有機電界発光素子は、高温・高湿環境下での保存後にも発光が確認され、高温・高湿保存性にも優れていることが確認された。またこれにより、銀からなる電極層1bが連続膜として構成されてバリア性を発揮し、有機材料で構成された発光機能層3の劣化が防止されていることが確認された。
実施例4では、実施例1で作製した試料101〜128の各透明電極に対して、その窒素含有層1aに各ハロゲン原子を含有させ、アルミニウム中間層の全層に各ハロゲン原子を含有させた各透明電極を作製した。下記表5には、実施例4で作製した試料401〜428の透明電極の構成を示す。
上記で作製した試料401〜428の各透明電極について、実施例1と同様に、波長550nmの光に対する光透過率、及びシート抵抗値を測定した。この結果を下記表5に合わせて示す。
表5から明らかなように、試料408〜428の透明電極、すなわち有効非共有電子対含有率[n/M]が3.9×10-3≦[n/M]で、かつ[n/M]≦1.9×10−2の確認された所定範囲内である化合物No.1〜No.11を用いて構成された窒素含有層と、この上部のハロゲン原子を全層に含有するアルミニウム中間層と、銀で構成された電極層とを備えた透明電極は、実質的な導電性を担う電極層が5nm又は8nmと極薄膜でありながらも、シート抵抗値の値が2桁以下の低い値に抑えられていた。尚、有効非共有電子対含有率[n/M]が5.0×10-3≦[n/M]であれば、さらにこの効果は確実である。このことから、本発明構成の透明電極では、ハロゲン原子を含有するアルミニウム中間層を介して窒素含有層上に形成された電極層が、単層成長型(Frank−van der Merwe:FM型)の膜成長によってほぼ均一な膜厚で形成されていることが確認された。
実施例5では、以降の表6に構成を示すように、実施例4で作製した構成の各透明電極をカソードとして発光機能層の上部に設けた、試料501〜528のトップエミッション型の各有機電界発光素子を作製した。試料501は試料401の透明電極、試料503は試料403の透明電極、試料504は試料404の透明電極、…とそれぞれの試料番号の下二桁に対応する実施例4の試料番号の透明電極の作製を適用した。尚、実施例4の試料402は、透明電極としての光透過率が不足であるため、実施例5では試料502を欠番とした。図8は、試料501〜528として形成したトップエミッション型の有機電界発光素子の概略断面図である。図8において、図4に対応する部分には同一符号を付す。以下、図8を参照し、トップエミッション型の有機電界発光素子EL-1の作製手順を説明する。
(対向電極5-1:アノードの形成)
実施例2で説明したと同様の手順で、各基板13上にアルミニウムで構成された膜厚100nmの対向電極5-1をアノード(陽極)としてパターン形成した。
その後、先の実施例2の各試料201〜228と同様の構成で、α−NPDよりなる正孔注入層と正孔輸送層とを兼ねた正孔輸送・注入層31(膜厚20nm)、ホスト材料H4と燐光発光性化合物Ir−4とよりなる発光層32(膜厚30nm)、BAlqよりなる正孔阻止層33(膜厚10nm)、化合物10とフッ化カリウムとよりなる電子輸送・注入層34(膜厚30nm)を形成した。これらの各層の形成は、実施例2で説明したと同様に行った。
次に、各試料501〜528において、電子輸送・注入層34の上部に、各構造の透明電極1を作製した。試料401〜428の透明電極1は、これらの透明電極1の形成手順は、実施例4における試料401〜428と同様である。つまり、試料501においては試料401と同様の手順で、試料503においては試料403と同様の手順で、…とそれぞれの試料番号の下二桁に対応する試料番号の透明電極の作製を適用した。
その後は、実施例2で説明した手順と同様の手順にて、有機電界発光素子EL-1を封止し、試料501〜528の有機電界発光素子の各発光パネルを得た。尚、有機電界発光素子EL-1の形成においては、実施例2と同様に、各層の形成に蒸着マスクを使用し、アノードである対向電極5-1と、カソードである透明電極1の電極層1bおよびアルミニウム中間層Aとは、正孔輸送・注入層31〜電子輸送・注入層34によって絶縁された状態で、基板13の周縁に端子部分を引き出された形状で形成した。
試料501〜528で作製した有機電界発光素子EL-1(発光パネル)について、実施例2と同様に駆動電圧及び高温・高湿保存性を測定した。この結果を下記表6に合わせて示す。
表6から明らかなように、有効非共有電子対含有率[n/M]が3.9×10-3≦[n/M]である化合物No.1〜No.11を用いた窒素含有層1aと、この上部の全層にハロゲン原子を含有するアルミニウム中間層A、及び銀で構成された電極層1bとを備えた透明電極1を有する試料508〜528の有機電界発光素子EL-1は、駆動電圧が10V以下の低い駆動電圧で1000cd/m2の正面輝度の発光が得られることが確認された。さらにこれらの試料508〜528の有機電界発光素子は、高温・高湿環境下での保存後にも発光が確認され、高温・高湿保存性にも優れていることが確認された。またこれにより、銀からなる電極層1bが連続膜として構成されてバリア性を発揮し、有機材料で構成された発光機能層3の劣化が防止されていることが確認された。
実施例6では、以降の表7に構成を示すように、実施例4で作製した構成の各透明電極をアノードとして発光機能層の下部に設けた試料601〜628のボトムエミッション型の各有機電界発光素子を作製した。試料601は試料401の透明電極、試料603は試料403の透明電極、試料604は試料404の透明電極、…とそれぞれの試料番号の下二桁に対応する実施例4の試料番号の透明電極の作製を適用した。尚、実施例4の試料402は、透明電極としての光透過率が不足であるため、実施例6では試料602を欠番とした。図9は、試料601〜628として形成したボトムエミッション型の有機電界発光素子の概略断面構成図である。図9において、図5及び図8に対応する部分には同一符号を付す。以下、図9を参照し作製手順を説明する。
(透明電極1の形成)
先ず、試料601〜628においては、表7に示した各透明基板13’の上部に、各構成の透明電極1を形成した。これらの透明電極1の形成手順は、実施例4における試料401〜428と同様である。つまり、試料601においては試料401と同様の手順で、試料603においては試料403と同様の手順で、…とそれぞれの試料番号の下二桁に対応する試料番号の透明電極の作製を適用した。
その後、先の実施例2の各試料201〜228と同様の構成で、α−NPDよりなる正孔注入層と正孔輸送層とを兼ねた正孔輸送・注入層31(膜厚20nm)、ホスト材料H4と燐光発光性化合物Ir−4とよりなる発光層32(膜厚30nm)、BAlqよりなる正孔阻止層33(膜厚10nm)、化合物10とフッ化カリウムとよりなる電子輸送・注入層34(膜厚30nm)を形成した。これらの各層の形成は、実施例2で説明したと同様に行った。
以上の後には、発光機能層3が形成された透明基板13’を、真空蒸着装置の第2真空槽内に移送し、第2真空槽内を4×10-4Paまで減圧した後、第2真空槽内に取り付けられたアルミニウムの入った加熱ボートを通電して加熱した。これにより、蒸着速度0.3nm/秒で膜厚100nmのアルミニウムからなる対向電極5-2を形成した。この対向電極5-2は、カソードとして用いられる。以上により透明基板13’上に、ボトムエミッション型の有機電界発光素子EL-2を形成した。
その後は、実施例2と同様に、有機電界発光素子EL-2を、ガラス基板(封止材17’)で封止した。尚、有機電界発光素子EL-2の形成においては、実施例2と同様に、各層の形成に蒸着マスクを使用し、カソードである対向電極5-2と、アノードである透明電極1の電極層1bおよびアルミニウム中間層Aとは、正孔輸送・注入層31〜電子輸送・注入層34によって絶縁された状態で、透明基板13’の周縁に端子部分を引き出された形状で形成した。
試料601〜628で作製した有機電界発光素子EL-2(発光パネル)について、実施例2と同様に、駆動電圧及び高温・高湿保存性を測定した。この結果を下記表7に合わせて示す。
表7から明らかなように、有効非共有電子対含有率[n/M]が3.9×10-3≦[n/M]である化合物No.1〜No.11を用いた窒素含有層1aと、この上部のハロゲン原子を全層に含有するアルミニウム中間層Aと、銀で構成された電極層1bとを備えた透明電極1を有する試料608〜628の有機電界発光素子は、駆動電圧が10V以下の低い駆動電圧で1000cd/m2の正面輝度の発光が得られることが確認された。さらにこれらの試料608〜628の有機電界発光素子は、高温・高湿環境下での保存後にも発光が確認され、高温・高湿保存性にも優れていることが確認された。またこれにより、銀からなる電極層1bが連続膜として構成されてバリア性を発揮し、有機材料で構成された発光機能層3の劣化が防止されていることが確認された。
実施例7では、実施例1で作製した試料101〜128の各透明電極に対して、その窒素含有層1aに各ハロゲン原子を含有させ、アルミニウム中間層における窒素含有層との界面側のみに各ハロゲン原子を含有させた各透明電極を作製した。下記表8には、実施例7で作製した試料701〜728の透明電極の構成を示す。
上記で作製した試料701〜728の各透明電極について、実施例1と同様に、波長550nmの光に対する光透過率、及びシート抵抗値を測定した。この結果を下記表8に合わせて示す。
表8から明らかなように、試料708〜728の透明電極、すなわち有効非共有電子対含有率[n/M]が3.9×10-3≦[n/M]で、かつ[n/M]≦1.9×10−2の確認された所定範囲内である化合物No.1〜No.11を用いて構成された窒素含有層と、この上部のハロゲン原子を窒素含有層側のみに含有するアルミニウム中間層と、銀で構成された電極層とを備えた透明電極は、実質的な導電性を担う電極層が5nm又は8nmと極薄膜でありながらも、シート抵抗値の値が2桁以下の低い値に抑えられていた。尚、有効非共有電子対含有率[n/M]が5.0×10-3≦[n/M]であれば、さらにこの効果は確実である。このことから、本発明構成の透明電極では、アルミニウム中間層を介して窒素含有層上に形成された電極層が、単層成長型(Frank−van der Merwe:FM型)の膜成長によってほぼ均一な膜厚で形成されていることが確認された。
実施例8では、以降の表9に構成を示すように、実施例7で作製した構成の各透明電極をカソードとして発光機能層の上部に設けた、試料801〜828のトップエミッション型の各有機電界発光素子を作製した。試料801は試料701の透明電極、試料803は試料703の透明電極、試料804は試料704の透明電極、…とそれぞれの試料番号の下二桁に対応する実施例7の試料番号の透明電極の作製を適用した。尚、実施例7の試料702は、透明電極としての光透過率が不足であるため、実施例8では試料802を欠番とした。図8は、試料801〜828として形成したトップエミッション型の有機電界発光素子の概略断面図である。図8において、図4に対応する部分には同一符号を付す。以下、図8を参照し、トップエミッション型の有機電界発光素子EL-1の作製手順を説明する。
(対向電極5-1:アノードの形成)
実施例2で説明したと同様の手順で、各基板13上にアルミニウムで構成された膜厚100nmの対向電極5-1をアノード(陽極)としてパターン形成した。
その後、先の実施例2の各試料201〜228と同様の構成で、α−NPDよりなる正孔注入層と正孔輸送層とを兼ねた正孔輸送・注入層31(膜厚20nm)、ホスト材料H4と燐光発光性化合物Ir−4とよりなる発光層32(膜厚30nm)、BAlqよりなる正孔阻止層33(膜厚10nm)、化合物10とフッ化カリウムとよりなる電子輸送・注入層34(膜厚30nm)を形成した。これらの各層の形成は、実施例2で説明したと同様に行った。
次に、各試料801〜828において、電子輸送・注入層34の上部に、各構造の透明電極1を作製した。試料801〜828の透明電極1は、これらの透明電極1の形成手順は、実施例7における試料701〜728と同様である。つまり、試料801においては試料701と同様の手順で、試料803においては試料703と同様の手順で、…とそれぞれの試料番号の下二桁に対応する試料番号の透明電極の作製を適用した。
その後は、実施例2で説明した手順と同様の手順にて、有機電界発光素子EL-1を封止し、試料801〜828の有機電界発光素子の各発光パネルを得た。尚、有機電界発光素子EL-1の形成においては、実施例2と同様に、各層の形成に蒸着マスクを使用し、アノードである対向電極5-1と、カソードである透明電極1の電極層1bおよびアルミニウム中間層Aとは、正孔輸送・注入層31〜電子輸送・注入層34によって絶縁された状態で、基板13の周縁に端子部分を引き出された形状で形成した。
試料801〜828で作製した有機電界発光素子EL-1(発光パネル)について、実施例2と同様に駆動電圧及び高温・高湿保存性を測定した。この結果を下記表9に合わせて示す。
表9から明らかなように、有効非共有電子対含有率[n/M]が3.9×10-3≦[n/M]である化合物No.1〜No.11を用いた窒素含有層1aと、この上部のハロゲン原子を窒素含有層側のみに含有するアルミニウム中間層A、及び銀で構成された電極層1bとを備えた透明電極1を有する試料808〜828の有機電界発光素子EL-1は、駆動電圧が10V以下の低い駆動電圧で1000cd/m2の正面輝度の発光が得られることが確認された。さらにこれらの試料808〜828の有機電界発光素子は、高温・高湿環境下での保存後にも発光が確認され、高温・高湿保存性にも優れていることが確認された。またこれにより、銀からなる電極層1bが連続膜として構成されてバリア性を発揮し、有機材料で構成された発光機能層3の劣化が防止されていることが確認された。
実施例9では、以降の表10に構成を示すように、実施例7で作製した構成の各透明電極をアノードとして発光機能層の下部に設けた試料901〜928のボトムエミッション型の各有機電界発光素子を作製した。試料901は試料701の透明電極、試料903は試料703の透明電極、試料904は試料704の透明電極、…とそれぞれの試料番号の下二桁に対応する実施例7の試料番号の透明電極の作製を適用した。尚、実施例7の試料702は、透明電極としての光透過率が不足であるため、実施例9では試料902を欠番とした。図9は、試料901〜928として形成したボトムエミッション型の有機電界発光素子の概略断面構成図である。図9において、図5及び図8に対応する部分には同一符号を付す。以下、図9を参照し作製手順を説明する。
(透明電極1の形成)
まず、試料901〜926においては、表10に示した各透明基板13’の上部に、各構成の透明電極1を形成した。これらの透明電極1の形成手順は、実施例7における試料701〜728と同様である。つまり、試料901においては試料701と同様の手順で、試料903においては試料703と同様の手順で、…とそれぞれの試料番号の下二桁に対応する試料番号の透明電極の作製を適用した。
その後、先の実施例2の各試料201〜228と同様の構成で、α−NPDよりなる正孔注入層と正孔輸送層とを兼ねた正孔輸送・注入層31(膜厚20nm)、ホスト材料H4と燐光発光性化合物Ir−4とよりなる発光層32(膜厚30nm)、BAlqよりなる正孔阻止層33(膜厚10nm)、化合物10とフッ化カリウムとよりなる電子輸送・注入層34(膜厚30nm)を形成した。これらの各層の形成は、実施例2で説明したと同様に行った。
以上の後には、発光機能層36が形成された透明基板13’を、真空蒸着装置の第2真空槽内に移送し、第2真空槽内を4×10-4Paまで減圧した後、第2真空槽内に取り付けられたアルミニウムの入った加熱ボートを通電して加熱した。これにより、蒸着速度0.3nm/秒で膜厚100nmのアルミニウムからなる対向電極5-2を形成した。この対向電極5-2は、カソードとして用いられる。以上により透明基板13’上に、ボトムエミッション型の有機電界発光EL-2を形成した。
その後は、実施例2と同様に、有機電界発光素子EL-2を、ガラス基板(封止材17’)で封止した。尚、有機電界発光素子EL-2の形成においては、実施例2と同様に、各層の形成に蒸着マスクを使用し、カソードである対向電極5-2と、アノードである透明電極1の電極層1bおよびアルミニウム中間層Aとは、正孔輸送・注入層31〜電子輸送・注入層34によって絶縁された状態で、透明基板13’の周縁に端子部分を引き出された形状で形成した。
試料901〜928で作製した有機電界発光EL-2(発光パネル)について、実施例2と同様に、駆動電圧及び高温・高湿保存性を測定した。この結果を下記表10に合わせて示す。
表10から明らかなように、有効非共有電子対含有率[n/M]が3.9×10-3≦[n/M]である化合物No.1〜No.11を用いた窒素含有層1aと、この上部のハロゲン原子を窒素含有層側のみに含有するアルミニウム中間層Aと、銀で構成された電極層1bとを備えた透明電極1を有する試料808〜828の有機電界発光素子は、駆動電圧が10V以下の低い駆動電圧で1000cd/m2の正面輝度の発光が得られることが確認された。さらにこれらの試料808〜828の有機電界発光素子は、高温・高湿環境下での保存後にも発光が確認され、高温・高湿保存性にも優れていることが確認された。またこれにより、銀からなる電極層1bが連続膜として構成されてバリア性を発揮し、有機材料で構成された発光機能層3の劣化が防止されていることが確認された。
Claims (23)
- 窒素原子を含有すると共に当該窒素原子が有する非共有電子対のうち芳香族性に関与せずかつ金属に配位していない非共有電子対の数をn、分子量をMとした場合の有効非共有電子対含有率[n/M]が3.9×10-3≦[n/M]となる化合物を用いて構成された窒素含有層と、
銀を主成分とする電極層と、
前記窒素含有層と前記電極層とに接してこれらの間に挟持されたアルミニウム中間層とを備えた
透明電極。 - 前記化合物における前記有効非共有電子対含有率[n/M]が、5.0×10-3≦[n/M]である
請求項1記載の透明電極。 - 前記窒素含有層は、ハロゲン原子を含有する
請求項1〜8の何れかに記載の透明電極。 - 前記アルミニウム中間層は、ハロゲン原子を含有する
請求項9に記載の透明電極。 - 前記アルミニウム中間層は、少なくとも前記窒素含有層との界面にハロゲン原子を含有した中間層とを備えた
請求項9または10に記載の透明電極。 - 前記アルミニウム中間層は、前記窒素含有層側から前記電極層側にかけてハロゲン原子の含有量が徐々に少なくなるように形成されている
請求項10または11に記載の透明電極。 - 前記アルミニウム中間層は、前記窒素含有層側のみにハロゲン原子を含有する
請求項9〜12のいずれかに記載の透明電極。 - 前記アルミニウム中間層は、全層にハロゲン原子を含有する
請求項9〜12の何れかに記載の透明電極。 - 前記アルミニウム中間層は、1nm以下の膜厚である
請求項1〜14の何れかに記載の透明電極。 - 前記窒素含有層は、前記化合物と共に他の化合物を用いて構成され、これらの化合物の混合比を考慮した前記有効非共有電子対含有率[n/M]の平均値が、3.9×10-3≦[n/M]である
請求項1〜15の何れかに記載の透明電極。 - 窒素原子を含有すると共に当該窒素原子が有する非共有電子対のうち芳香族性に関与せずかつ金属に配位していない非共有電子対の数をn、分子量をMとした場合の有効非共有電子対含有率[n/M]が3.9×10-3≦[n/M]となる化合物を用いて構成された窒素含有層を形成する工程と、
前記窒素含有層に接してアルミニウム中間層を形成する工程と、
前記アルミニウム中間層に接して銀を主成分とする電極層を形成する工程と
を含む透明電極の製造方法。 - 前記窒素含有層を形成する工程では、ハロゲン原子を含有する窒素含有層を形成し、
前記アルミニウム中間層を形成する工程では、前記窒素含有層中のハロゲン原子を当該アルミニウム中間層中に拡散させながら当該アルミニウム中間層の成膜を行う
請求項17記載の透明電極の製造方法。 - 前記窒素含有層を形成する工程では、ハロゲン原子を含有する窒素含有層を形成し、
前記アルミニウム中間層を形成する工程の後、前記窒素含有層中のハロゲン原子を前記アルミニウム中間層中に拡散させる工程を行う
請求項17または18記載の透明電極の製造方法。 - 請求項1〜16の何れかに記載の透明電極を有する
電子デバイス。 - 前記電子デバイスが有機電界発光素子である
請求項20に記載の電子デバイス。 - 請求項1〜16の何れかに記載の透明電極と、
前記透明電極における前記電極層側に設けられた発光機能層と、
前記透明電極との間に前記発光機能層を挟持する状態で設けられた対向電極とを有する
有機電界発光素子。 - 請求項1〜16の何れかに記載の透明電極と、
前記透明電極における前記窒素含有層側に設けられた発光機能層と、
前記透明電極との間に前記発光機能層を挟持する状態で設けられた対向電極とを有する
有機電界発光素子。
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