WO2013122131A1 - 透明電極および電子デバイス - Google Patents

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layer
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transparent electrode
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French (fr)
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敏幸 木下
健 波木井
宏 石代
和央 吉田
辻村 隆俊
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コニカミノルタ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a transparent electrode and an electronic device, and more particularly to a transparent electrode having both conductivity and light transmittance, and further to an electronic device using the transparent electrode.
  • An organic electroluminescence device (so-called organic EL device) using electroluminescence (hereinafter referred to as EL) of an organic material is a thin-film type completely solid device capable of emitting light at a low voltage of several V to several tens V. It has many excellent features such as high brightness, high luminous efficiency, thinness, and light weight. For this reason, it has been attracting attention in recent years as surface light emitters such as backlights for various displays, display boards such as signboards and emergency lights, and illumination light sources.
  • Such an organic electroluminescent element has a configuration in which a light emitting layer composed of an organic material is sandwiched between two electrodes, and emitted light generated in the light emitting layer passes through the electrode and is extracted outside. For this reason, at least one of the two electrodes is configured as a transparent electrode.
  • an oxide semiconductor material such as indium tin oxide (SnO 2 —In 2 O 3 : Indium Tin Oxide: ITO) is generally used. Studies aiming at resistance have also been made (for example, see Patent Documents 1 and 2 below).
  • ITO indium tin oxide
  • the material cost is high, and it is necessary to anneal at about 300 ° C. after film formation in order to reduce resistance. Therefore, a configuration in which a metal material such as silver having high electrical conductivity is thinned, and a configuration in which conductivity is ensured with a thinner film thickness than silver alone by mixing aluminum with silver (for example, the following patent documents) 3).
  • an object of the present invention is to provide a transparent electrode having sufficient conductivity and light transmittance, and to provide an electronic device whose performance is improved by using this transparent electrode.
  • the film has a film thickness of 12 nm or less capable of measuring the sheet resistance, and the perimeter of the opening obtained by processing the scanning electron microscope image for the surface area of 500 nm ⁇ 500 nm is a total of 3000 nm or less of silver.
  • the transparent electrode of the present invention configured as described above has practicality as a film for an electrode because the electrode layer constituting the transparent electrode has a film thickness of 12 nm or less capable of measuring sheet resistance. While securing, the light absorption component or the reflection component is kept low. Further, in particular, the electrode layer is 12 nm as described above because the total circumference of the openings a obtained by processing the image of the surface area of 500 nm ⁇ 500 nm obtained with a scanning electron microscope is 3000 nm or less. Although it is an ultrathin film as described below, sheet resistance can be reliably measured and conductivity is ensured.
  • the transparent electrode having such an electrode layer has a thin electrode layer that functions substantially as an electrode, while ensuring light transmission and ensuring conductivity. Therefore, both the improvement of conductivity and the improvement of light transmittance are achieved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing a first example of an organic electroluminescent element using a transparent electrode of the present invention. It is a cross-sectional block diagram which shows the 2nd example of the organic electroluminescent element using the transparent electrode of this invention. It is a cross-sectional block diagram which shows the 3rd example of the organic electroluminescent element using the transparent electrode of this invention. It is a cross-sectional block diagram which shows the 4th example of the organic electroluminescent element using the transparent electrode of this invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a configuration of an organic electroluminescent element manufactured in Example 3.
  • FIG. 1 is a schematic plan view for explaining the configuration of the transparent electrode of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing one structural example of the transparent electrode of the present invention.
  • the transparent electrode 1 has an electrode layer 1b provided adjacent to the nitrogen-containing layer 1a, and only the electrode layer 1b may be the transparent electrode 1, and the nitrogen-containing layer 1a A laminated structure with the electrode layer 1b may be a transparent electrode.
  • Such a transparent electrode 1 is provided in the order of, for example, a nitrogen-containing layer 1a and an electrode layer 1b on the base 11.
  • the electrode layer 1b constituting the electrode portion in the transparent electrode 1 is characterized in that it has a predetermined film thickness and film formation state, as will be described in detail later.
  • the nitrogen-containing layer 1a provided adjacent to the electrode layer 1b is a layer formed using a material having a specific relationship with the electrode material constituting the electrode layer 1b, for example.
  • the transparency of the transparent electrode 1 of the present invention means that the light transmittance at a wavelength of 550 nm is 50% or more.
  • the electrode layer 1b is a layer formed using a conductive material, for example, a layer formed on the nitrogen-containing layer 1a.
  • This electrode layer 1b has a film thickness of 12 nm or less capable of measuring the sheet resistance.
  • the electrode layer 1b has a two-dimensional continuity in the in-plane direction of the conductive material constituting the electrode layer 1b by setting the film thickness so that the sheet resistance can be measured. As a practicality, it is ensured.
  • the electrode layer 1b has a film thickness of 12 nm or less, the light absorption or reflection component in the electrode layer 1b is kept low, and the light transmittance of the transparent electrode 1 is ensured.
  • the perimeter of the opening a obtained by processing the image of the scanning electron microscope for the surface region S of 500 nm ⁇ 500 nm is 3000 nm or less in total.
  • the scanning electron microscope is a microscope suitable for observing the surface region S having a size of about 500 nm ⁇ 500 nm.
  • the surface region S is a region arbitrarily set on the surface of the electrode layer 1b.
  • the electrode layer 1b is an extremely thin film of 12 nm or less. For this reason, depending on the film formation state, as shown in the schematic plan view of FIG. 1, an opening a where the conductive material cannot be completely formed may remain. Even in such a case, the peripheral lengths of all the openings a remaining in the surface region S of 500 nm ⁇ 500 nm are totaled, and the total is 3000 nm or less and used as the electrode layer 1b.
  • the total perimeter of the openings a is preferably 1000 nm or less.
  • the electrode layer 1b is most preferably a complete continuous film having no opening a, and the total peripheral length of the opening a in that case is 0 nm.
  • the image processing is performed by binarizing the contrast of a secondary electron image or a reflected electron image obtained by, for example, a scanning electron microscope. Then, the boundary portion of the binarized contrast is recognized as the circumference of the opening a, and the length of the boundary portion is totaled in the range of the surface region S of 500 nm ⁇ 500 nm, so that the total circumference of the opening a Get the length.
  • the conductive material constituting the electrode layer 1b as described above is silver (Ag) or an alloy containing silver as a main component.
  • the alloy include silver magnesium (AgMg), silver copper (AgCu), silver palladium (AgPd), silver palladium copper (AgPdCu), silver indium (AgIn), silver aluminum (AgAl), and silver gold (AgAu). ) And the like.
  • a method for forming the electrode layer 1b as described above a method using a wet process such as a coating method, an ink jet method, a coating method, a dip method, a vapor deposition method (resistance heating, EB method, etc.), a sputtering method, a CVD method, etc. And a method using a dry process such as a method.
  • the vapor deposition method is preferably applied.
  • a sputter target in which the concentration of the additive element is adjusted in advance with respect to silver (Ag) as the main material is prepared, and the sputter formation using this sputter target is performed.
  • the electrode layer 1b is formed by applying the sputtering method.
  • sputtering is performed.
  • the electrode layer 1b to which the method is applied is formed.
  • In (indium), magnesium (Mg), or aluminum (Al) is used as the additive element
  • the electrode layer 1b to which the vapor deposition method is applied is also formed. In this case, these additive elements and silver (Ag) are co-evaporated.
  • the vapor deposition film which adjusted the addition density
  • the electrode layer 1b is formed on the nitrogen-containing layer 1a, so that the electrode layer 1b is sufficiently conductive even without high-temperature annealing after the film formation.
  • the film may be subjected to a high temperature annealing treatment after the film.
  • the electrode layer 1b as described above may have a structure in which silver or an alloy layer mainly composed of silver is divided into a plurality of layers as necessary.
  • the nitrogen-containing layer 1a is a layer provided as a base for the electrode layer 1b.
  • the nitrogen-containing layer 1a is a layer made of, for example, an organic material, on which an electrode layer 1b is formed by single-layer growth type (Frank-van der Merwe: FM type) film growth. It may be composed of materials.
  • the electrode layer 1b is made of silver or an alloy containing silver as a main component
  • the nitrogen-containing layer 1a is exemplified by a configuration using an organic material containing nitrogen atoms (N).
  • N organic material containing nitrogen atoms
  • the nitrogen-containing layer 1a is a compound having a specific relationship with silver (Ag), which is the main material constituting the electrode layer 1b, among compounds containing a heterocycle having a nitrogen atom (N) as a hetero atom. It is the layer comprised using.
  • the effective action energy ⁇ Eef represented by the following formula (1) is defined as the energy that interacts between the compound and silver.
  • this effective action energy (DELTA) Eef comprises the nitrogen-containing layer 1a using the compound which has the specific relationship which satisfy
  • the number [n] of nitrogen atoms in the compound that stably binds to silver is the only nitrogen atom that stably bonds to silver among the nitrogen atoms contained in the compound. , The number selected and counted as a specific nitrogen atom.
  • the nitrogen atoms to be selected are all nitrogen atoms contained in the compound, and are not limited to the nitrogen atoms constituting the heterocyclic ring.
  • the selection of a specific nitrogen atom out of all the nitrogen atoms contained in such a compound is, for example, the bond distance [r (Ag ⁇ Ag ⁇ N)], or the angle between the nitrogen atom and silver, that is, the dihedral angle [D], relative to the ring containing the nitrogen atom in the compound, is performed as follows.
  • the molecular orbital calculation is performed using, for example, Gaussian 03 (Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2003).
  • the bond distance [r (Ag ⁇ N)] is used as an index, considering the steric structure of each compound, the distance at which the nitrogen atom and silver are stably bonded in the compound is expressed as “stable bond distance”. ”Is set. Then, for each nitrogen atom contained in the compound, a bond distance [r (Ag ⁇ N)] is calculated using a molecular orbital calculation method. A nitrogen atom having a calculated bond distance [r (Ag ⁇ N)] close to the “stable bond distance” is selected as a specific nitrogen atom. Such selection of a nitrogen atom is applied to a compound containing many nitrogen atoms constituting a heterocyclic ring and a compound containing many nitrogen atoms not constituting a heterocyclic ring.
  • the above-mentioned dihedral angle [D] is calculated using a molecular orbital calculation method. Then, a nitrogen atom whose calculated dihedral angle [D] satisfies D ⁇ 10 degrees is selected as a specific nitrogen atom. Such selection of a nitrogen atom is applied to a compound containing a large number of nitrogen atoms constituting a heterocyclic ring.
  • the interaction energy [ ⁇ E] between silver (Ag) and nitrogen (N) in the compound can be calculated by a molecular orbital calculation method, and the mutual energy between nitrogen and silver selected as described above. The energy of action.
  • the surface area [s] is calculated for the structure of each compound using Tencube / WM (manufactured by Tencube Co., Ltd.).
  • the effective action energy ⁇ Eef defined as described above is in a range satisfying the following formula (3).
  • heterocycle having a nitrogen atom (N) contained in the compound constituting the nitrogen-containing layer 1a as a hetero atom aziridine, azirine, azetidine, azeto, azolidine, azole, azinane, pyridine, azepan, azepine, imidazole, pyrazole Oxazole, thiazole, imidazoline, pyrazine, morpholine, thiazine, indole, isoindole, benzimidazole, purine, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, cinnoline, pteridine, acridine, carbazole, benzo-C-cinnoline, porphyrin, chlorin, choline, etc. Can be mentioned.
  • the compound preferably used is, for example, a compound represented by the following general formula (1) or a compound represented by the following general formula (2). Is done.
  • the nitrogen-containing layer 1a constituting the transparent electrode 1 of the present invention is a compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) among the compounds applicable to the formula (1) or the formula (2) described above. Is selected and used.
  • Y5 represents a divalent linking group composed of an arylene group, a heteroarylene group, or a combination thereof.
  • E51 to E66 and E71 to E88 each represent —C (R3) ⁇ or —N ⁇ , and R3 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • R3 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • n3 and n4 represent an integer of 0 to 4
  • n3 + n4 is an integer of 2 or more.
  • examples of the arylene group represented by Y5 include an o-phenylene group, a p-phenylene group, a naphthalenediyl group, an anthracenediyl group, a naphthacenediyl group, a pyrenediyl group, a naphthylnaphthalenediyl group, and a biphenyldiyl group.
  • examples of the heteroarylene group represented by Y5 include a carbazole ring, a carboline ring, a diazacarbazole ring (also referred to as a monoazacarboline ring, and one of the carbon atoms constituting the carboline ring is nitrogen.
  • the ring structure is replaced by an atom), a triazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyrazine ring, a quinoxaline ring, a thiophene ring, an oxadiazole ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and an indole ring.
  • a triazole ring such as a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyrazine ring, a quinoxaline ring, a thiophene ring, an oxadiazole ring, a dibenzo
  • the divalent linking group comprising an arylene group, a heteroarylene group or a combination thereof represented by Y5
  • a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings among the heteroarylene groups, a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings.
  • a group derived from a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings is preferably included, and the group derived from a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring is preferable.
  • Y5 a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings.
  • a group derived from a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings is preferably included, and the group derived from a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring is preferable.
  • examples of the substituent represented by R3 of —C (R3) ⁇ represented by E51 to E66 and E71 to E88, respectively, include an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group) Group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.), cycloalkyl group (for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group etc.), alkenyl group ( For example, vinyl group, allyl group, etc.), alkynyl group (for example, ethynyl group, propargyl group, etc.), aromatic hydrocarbon group (aromatic carbocyclic group, aryl group, etc.), for example, phenyl group, p-chloroph
  • substituents may be further substituted with the above substituents.
  • a plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.
  • E71 to E74 and E80 to E83 are each represented by —C (R3) ⁇ .
  • E53 is represented by —C (R3) ⁇ and R3 represents a linking site
  • E61 is also represented by —C (R3) ⁇ .
  • R3 preferably represents a linking site.
  • R21 represents a substituent.
  • R22 represents a hydrogen atom (H) or a substituent.
  • examples of the substituents represented by R21 and R22 include those similar to R3 in the general formula (1). Some of these substituents may be further substituted with the above substituents.
  • the film forming method includes a method using a wet process such as a coating method, an inkjet method, a coating method, a dip method, Examples include a method using a dry process such as a vapor deposition method (resistance heating, EB method, etc.), a sputtering method, a CVD method, or the like. Of these, the vapor deposition method is preferably applied.
  • Specific examples of compounds Specific examples of the compounds constituting the nitrogen-containing layer 1a (1 to 134) are shown below, but are not limited thereto. In addition, the compound which is not contained in the said General formula (1) and General formula (2) here is illustrated here. In addition, the nitrogen-containing layer 1a constituting the transparent electrode 1 of the present invention is selected from compounds (1) to (134) exemplified below and selected from the compounds corresponding to the above formula (1) or (2). It is done.
  • Step 1 (Synthesis of Intermediate 1) Under a nitrogen atmosphere, 2,8-dibromodibenzofuran (1.0 mol), carbazole (2.0 mol), copper powder (3.0 mol), potassium carbonate (1.5 mol), DMAc (dimethylacetamide) 300 ml Mixed in and stirred at 130 ° C. for 24 hours.
  • Step 2 (Synthesis of Intermediate 2)
  • Intermediate 1 (0.5 mol) was dissolved in 100 ml of DMF (dimethylformamide) at room temperature in the atmosphere, NBS (N-bromosuccinimide) (2.0 mol) was added, and the mixture was stirred overnight at room temperature. The resulting precipitate was filtered and washed with methanol, yielding intermediate 2 in 92% yield.
  • Step 3 (Synthesis of Compound 5) Under a nitrogen atmosphere, intermediate 2 (0.25 mol), 2-phenylpyridine (1.0 mol), ruthenium complex [( ⁇ 6 -C 6 H 6 ) RuCl 2 ] 2 (0.05 mol), triphenyl Phosphine (0.2 mol) and potassium carbonate (12 mol) were mixed in 3 L of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) and stirred at 140 ° C. overnight.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • the substrate 11 on which the transparent electrode 1 as described above is formed examples include, but are not limited to, glass and plastic. Further, the substrate 11 may be transparent or opaque. When the transparent electrode 1 of the present invention is used in an electronic device that extracts light from the substrate 11 side, the substrate 11 is preferably transparent. Examples of the transparent substrate 11 that is preferably used include glass, quartz, and a transparent resin film.
  • the glass examples include silica glass, soda lime silica glass, lead glass, borosilicate glass, and alkali-free glass. From the viewpoints of adhesion, durability, and smoothness with the nitrogen-containing layer 1a, the surface of these glass materials is subjected to physical treatment such as polishing, a coating made of an inorganic material or an organic material, if necessary, A hybrid film combining these films is formed.
  • polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate (CAP), Cellulose esters such as cellulose acetate phthalate (TAC) and cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide , Polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfone , Polyetherimide, polyetherketoneimide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethylmethacrylate, acrylic or polyarylates, cyclone resins such as Arton (trade name JSR) or Appel (trade name Mits
  • a film made of an inorganic material or an organic material or a hybrid film combining these films may be formed on the surface of the resin film.
  • Such coatings and hybrid coatings have a water vapor transmission rate (25 ⁇ 0.5 ° C., relative humidity 90 ⁇ 2% RH) of 0.01 g / (measured by a method in accordance with JIS-K-7129-1992. m 2 ⁇ 24 hours) or less of a barrier film (also referred to as a barrier film or the like) is preferable.
  • the oxygen permeability measured by a method according to JIS-K-7126-1987 is 10 ⁇ 3 ml / (m 2 ⁇ 24 hours ⁇ atm) or less, and the water vapor permeability is 10 ⁇ 5 g / (m 2 ⁇ 24 hours) or less high barrier film is preferable.
  • the material for forming the barrier film as described above may be any material that has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like is used. be able to.
  • the method for forming the barrier film is not particularly limited.
  • the vacuum deposition method, the sputtering method, the reactive sputtering method, the molecular beam epitaxy method, the cluster ion beam method, the ion plating method, the plasma polymerization method, the atmospheric pressure plasma weighting can be used, but an atmospheric pressure plasma polymerization method described in JP-A No. 2004-68143 is particularly preferable.
  • the base material 11 is opaque, for example, a metal substrate such as aluminum or stainless steel, a film, an opaque resin substrate, a ceramic substrate, or the like can be used.
  • the transparent electrode 1 which has the above electrode layers 1b
  • the upper part of the electrode layer 1b may be covered with the protective film, or another electroconductive layer may be laminated
  • the protective film and the conductive layer have light transmittance so as not to impair the light transmittance of the electrode layer 1b.
  • the transparent electrode 1 has been described as a laminated structure of the nitrogen-containing layer 1a and the electrode layer 1b.
  • the transparent electrode 1 may have a single-layer structure including only the electrode layer 1b.
  • the transparent electrode 1 as described above has practicality as a film for an electrode because the electrode layer 1b constituting the transparent electrode 1 has a film thickness of 12 nm or less capable of measuring the sheet resistance. Also, the light absorption component or the reflection component is suppressed to a low level. Further, in particular, the electrode layer 1b has a peripheral length of openings a obtained by processing an image of a surface area of 500 nm ⁇ 500 nm obtained with a scanning electron microscope, as described above. Even though it is an extremely thin film of 12 nm or less, it has conductivity that enables reliable sheet resistance measurement. Moreover, if the perimeter of the opening a is 1000 nm or less in total, the sheet resistance can be further suppressed to a low value.
  • the electrode layer 1b that substantially functions as an electrode has a thin film thickness, while ensuring light transmission, Since it is ensured, it becomes possible to achieve both improvement in conductivity and improvement in light transmission.
  • Such a transparent electrode 1 is low in cost because it does not use indium (In), which is a rare metal, and has excellent long-term reliability because it does not use a chemically unstable material such as ZnO. Yes.
  • an electrode layer 1b is made of silver or an alloy containing silver as a main component, and is provided adjacent to the nitrogen-containing layer 1a formed using a compound having a nitrogen atom.
  • the electrode layer 1b is formed on the nitrogen-containing layer 1a, silver atoms constituting the electrode layer 1b interact with the compound containing nitrogen atoms constituting the nitrogen-containing layer 1a, and silver The diffusion distance of atoms on the surface of the nitrogen-containing layer 1a is reduced, and a continuous silver film is formed. Therefore, in general, a silver thin film that is easily isolated in an island shape by film growth of a nuclear growth type (Volume-Weber: VW type) is a single-layer growth type (Frank-van der Merwe: FM type). As a result, a film is formed. Therefore, the electrode layer 1b having a uniform film thickness can be obtained even though the film thickness is small.
  • a nuclear growth type Volume-Weber: VW type
  • Frank-van der Merwe FM type
  • the effective action energy ⁇ Eef shown in the above formula (1) is defined as the energy that interacts between the compound that constitutes the nitrogen-containing layer 1a and the silver that constitutes the electrode layer 1b.
  • the nitrogen-containing layer 1a was configured using a compound satisfying ⁇ 0.4 ⁇ ⁇ Eef ⁇ ⁇ 0.10. This makes it possible to form the nitrogen-containing layer 1a using a compound that can reliably obtain the effect of “suppressing the aggregation of silver” as described above. This is confirmed from the fact that an electrode layer 1b capable of measuring sheet resistance is formed on such a nitrogen-containing layer 1a even though it is an extremely thin film, as will be described in detail in a later example. It was done.
  • the transparent electrode 1 having the above-described configuration can be used for various electronic devices.
  • Examples of electronic devices include organic electroluminescent elements, LEDs (light emitting diodes), liquid crystal elements, solar cells, touch panels, etc.
  • As electrode members that require light transmission in these electronic devices A transparent electrode 1 can be used.
  • an organic electroluminescent element using transparent electrodes as an anode and a cathode will be described.
  • FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram showing a first example of an organic electroluminescent element using the transparent electrode 1 described above as an example of the electronic device of the present invention. The configuration of the organic electroluminescent element will be described below based on this figure.
  • the organic electroluminescent element EL-1 shown in FIG. 3 is provided on the substrate 13, and in order from the substrate 13 side, the light-emitting functional layer 3 configured using the counter electrode 5-1, an organic material, and the like, and a transparent The electrode 1 is laminated in this order.
  • the organic electroluminescent element EL-1 is characterized in that the transparent electrode 1 of the present invention described above is used as the transparent electrode 1. For this reason, the organic electroluminescent element EL-1 is configured as a top emission type in which generated light (hereinafter referred to as emitted light h) is extracted from at least the side opposite to the substrate 13.
  • the overall layer structure of the organic electroluminescent element EL-1 is not limited and may be a general layer structure.
  • the transparent electrode 1 is disposed on the cathode (ie, cathode) side, and the electrode layer 1b mainly functions as the cathode, while the counter electrode 5-1 functions as the anode (ie, anode).
  • the light emitting functional layer 3 is formed by laminating [hole injection layer 3a / hole transport layer 3b / light emitting layer 3c / electron transport layer 3d / electron injection layer 3e] in this order from the counter electrode 5-1 side which is an anode.
  • the light emitting layer 3c composed of at least an organic material.
  • the hole injection layer 3a and the hole transport layer 3b may be provided as a hole transport / injection layer.
  • the electron transport layer 3d and the electron injection layer 3e may be provided as an electron transport / injection layer.
  • the electron injection layer 3e may be made of an inorganic material.
  • the nitrogen-containing layer 1a may also serve as an electron injection layer or may serve as an electron transport / injection layer.
  • the light emitting functional layer 3 may be laminated with a hole blocking layer, an electron blocking layer, or the like as required. Furthermore, the light emitting layer 3c has each color light emitting layer for generating emitted light in each wavelength region, and each color light emitting layer may be laminated through a non-light emitting intermediate layer to form a light emitting layer unit. good.
  • the intermediate layer may function as a hole blocking layer and an electron blocking layer.
  • the counter electrode 5-1 as an anode may also have a laminated structure as necessary. In such a configuration, only a portion where the light emitting functional layer 3 is sandwiched between the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-1 becomes a light emitting region in the organic electroluminescent element EL-1.
  • the auxiliary electrode 15 may be provided in contact with the electrode layer 1 b of the transparent electrode 1 for the purpose of reducing the resistance of the transparent electrode 1.
  • the organic electroluminescent element EL-1 having the above-described configuration is a transparent sealing material 17 described later on the substrate 13 for the purpose of preventing deterioration of the light emitting functional layer 3 formed using an organic material or the like. It is sealed.
  • the transparent sealing material 17 is fixed to the substrate 13 side through an adhesive 19.
  • the terminal portions of the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-1 are provided on the substrate 13 so as to be exposed from the transparent sealing material 17 while being insulated from each other by the light emitting functional layer 3. To do.
  • the details of the main layers for constituting the organic electroluminescent element EL-1 described above will be described in addition to the substrate 13, the transparent electrode 1, the counter electrode 5-1, the light emitting layer 3c of the light emitting functional layer 3, and the light emitting functional layer 3.
  • the layer, the auxiliary electrode 15, and the transparent sealing material 17 will be described in this order. Thereafter, a method for producing the organic electroluminescent element EL-1 will be described.
  • the substrate 13 is the same as the base material on which the transparent electrode 1 of the present invention described above is provided. However, when the organic electroluminescent element EL-1 is a double-sided light emitting type that also takes out the emitted light h from the counter electrode 5-1, the transparent material having light transmittance is selected from the base material 11 and used. It is done.
  • the transparent electrode 1 is the transparent electrode 1 described above, and has a configuration in which a nitrogen-containing layer 1a and an electrode layer 1b are sequentially formed from the light emitting functional layer 3 side.
  • the electrode layer 1b of the present invention constituting the transparent electrode 1 is a substantial cathode.
  • a nitrogen-containing layer 1a made of an organic material is disposed between the light emitting functional layer 3 and the electrode layer 1b used as a substantial cathode. Become. For this reason, the nitrogen-containing layer 1 a of the transparent electrode 1 in the present embodiment is also regarded as a layer constituting a part of the light emitting functional layer 3.
  • Such a nitrogen-containing layer 1a is preferably constituted by using a material having an electron transporting property or an electron injecting property among materials satisfying the above-described formula (1) or formula (2). Further, such a nitrogen-containing layer 1a may be configured using a material satisfying the formula (1) or the formula (2) among the materials exemplified as an electron transport material hereinafter.
  • the nitrogen-containing layer 1a since the nitrogen-containing layer 1a is regarded as the light emitting functional layer 3, it can be said that the transparent electrode 1 has a single-layer structure composed of only the electrode layer 1b.
  • the nitrogen-containing layer 1a may be disposed only between the light emitting functional layer 3 and the electrode layer 1b as illustrated, or may be disposed adjacent to the entire surface of the electrode layer 1b.
  • the counter electrode 5-1 is an electrode film that functions as an anode for supplying holes to the light emitting functional layer 3, and a metal, an alloy, an organic or inorganic conductive compound, and a mixture thereof are used. Specifically, gold, aluminum, silver, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, indium, lithium / aluminum mixture, rare earth metal, ITO, ZnO, TiO 2 and oxide semiconductors such as SnO 2 .
  • the counter electrode 5-1 can be produced by forming a thin film of these conductive materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance as the counter electrode 5-1 is several hundred ⁇ / sq.
  • the film thickness is usually selected from the range of 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 nm to 200 nm.
  • the organic electroluminescent element EL-1 is a double-sided light emitting type that takes out the emitted light h from the counter electrode 5-1 side, a conductive material having good light transmittance among the conductive materials described above is used.
  • the counter electrode 5-1 may be configured by selection.
  • the light emitting layer 3c used in the present invention contains, for example, a phosphorescent compound as a light emitting material.
  • the light emitting layer 3c is a layer that emits light by recombination of electrons injected from the electrode or the electron transport layer 3d and holes injected from the hole transport layer 3b, and the light emitting portion is the light emitting layer 3c. Even within the layer, it may be the interface between the light emitting layer 3c and the adjacent layer.
  • the light emitting layer 3c is not particularly limited in its configuration as long as the light emitting material contained satisfies the light emission requirements. Moreover, there may be a plurality of layers having the same emission spectrum and emission maximum wavelength. In this case, it is preferable to have a non-light emitting intermediate layer (not shown) between the light emitting layers 3c.
  • the total thickness of the light emitting layer 3c is preferably in the range of 1 to 100 nm, more preferably 1 to 30 nm because a lower driving voltage can be obtained.
  • the sum total of the film thickness of the light emitting layer 3c is a film thickness also including the said intermediate
  • the thickness of each light emitting layer is preferably adjusted to a range of 1 to 50 nm, more preferably adjusted to a range of 1 to 20 nm.
  • the plurality of stacked light emitting layers correspond to blue, green, and red light emitting colors, there is no particular limitation on the relationship between the film thicknesses of the blue, green, and red light emitting layers.
  • the light emitting layer 3c as described above is formed by forming a light emitting material or a host compound described later by a known thin film forming method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, or an ink jet method. be able to.
  • the light emitting layer 3c may be a mixture of a plurality of light emitting materials, or a phosphorescent light emitting material and a fluorescent light emitting material (also referred to as a fluorescent dopant or a fluorescent compound) may be mixed and used in the same light emitting layer 3c.
  • the structure of the light emitting layer 3c preferably contains a host compound (also referred to as a light emitting host or the like) and a light emitting material (also referred to as a light emitting dopant compound) and emits light from the light emitting material.
  • a host compound also referred to as a light emitting host or the like
  • a light emitting material also referred to as a light emitting dopant compound
  • a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission at room temperature (25 ° C.) of less than 0.1 is preferable. More preferably, the phosphorescence quantum yield is less than 0.01. Moreover, it is preferable that the volume ratio in the layer is 50% or more among the compounds contained in the light emitting layer 3c.
  • a known host compound may be used alone, or a plurality of types may be used. By using a plurality of types of host compounds, it is possible to adjust the movement of charges, and the efficiency of the organic electroluminescent element EL-1 can be increased. In addition, by using a plurality of kinds of light emitting materials described later, it is possible to mix different light emission, thereby obtaining an arbitrary light emission color.
  • the host compound used may be a conventionally known low molecular compound, a high molecular compound having a repeating unit, or a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (evaporation polymerizable light emitting host). .
  • the known host compound a compound having a hole transporting ability and an electron transporting ability, preventing an increase in the wavelength of light emission and having a high Tg (glass transition temperature) is preferable.
  • the glass transition point (Tg) here is a value determined by a method based on JIS-K-7121 using DSC (Differential Scanning Colorimetry).
  • H1 to H79 Specific examples (H1 to H79) of host compounds that can be used in the present invention are shown below, but are not limited thereto.
  • a phosphorescent compound As a light-emitting material that can be used in the present invention, a phosphorescent compound (also referred to as a phosphorescent compound or a phosphorescent material) can be given.
  • a phosphorescent compound is a compound in which light emission from an excited triplet is observed. Specifically, a phosphorescent compound emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.), and a phosphorescence quantum yield of 0.01 at 25 ° C. Although defined as the above compounds, the preferred phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.
  • the phosphorescent quantum yield can be measured by the method described in Spectra II, page 398 (1992 version, Maruzen) of Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, when using a phosphorescent compound in the present invention, the above phosphorescence quantum yield (0.01 or more) is achieved in any solvent. It only has to be done.
  • phosphorescent compounds There are two types of light emission principles of phosphorescent compounds. One is that recombination of carriers occurs on the host compound to which carriers are transported to generate an excited state of the host compound, and this energy is transferred to the phosphorescent compound to obtain light emission from the phosphorescent compound.
  • the other is a carrier trap type in which the phosphorescent compound becomes a carrier trap, and carriers are recombined on the phosphorescent compound to emit light from the phosphorescent compound. In any case, it is a condition that the excited state energy of the phosphorescent compound is lower than the excited state energy of the host compound.
  • the phosphorescent compound can be appropriately selected from known compounds used for the light emitting layer of a general organic electroluminescent device, but preferably contains a metal of group 8 to 10 in the periodic table of elements. More preferred are iridium compounds, more preferred are iridium compounds, osmium compounds, platinum compounds (platinum complex compounds), and rare earth complexes, and most preferred are iridium compounds.
  • At least one light emitting layer 3c may contain two or more phosphorescent compounds, and the concentration ratio of the phosphorescent compound in the light emitting layer 3c varies in the thickness direction of the light emitting layer 3c. It may be.
  • the phosphorescent compound is preferably 0.1% by volume or more and less than 30% by volume with respect to the total amount of the light emitting layer 3c.
  • the compound (phosphorescent compound) contained in the light emitting layer 3c is preferably a compound represented by the following general formula (3).
  • the phosphorescent compound represented by the general formula (3) (also referred to as a phosphorescent metal complex) is contained as a light emitting dopant in the light emitting layer 3c of the organic electroluminescent element EL-1.
  • it may be contained in a light emitting functional layer other than the light emitting layer 3c.
  • P and Q each represent a carbon atom or a nitrogen atom
  • A1 represents an atomic group that forms an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle with PC.
  • A2 represents an atomic group that forms an aromatic heterocycle with QN.
  • P1-L1-P2 represents a bidentate ligand
  • P1 and P2 each independently represent a carbon atom, a nitrogen atom or an oxygen atom.
  • L1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with P1 and P2.
  • j1 represents an integer of 1 to 3
  • j2 represents an integer of 0 to 2
  • j1 + j2 is 2 or 3.
  • M1 represents a group 8-10 transition metal element in the periodic table.
  • P and Q each represent a carbon atom or a nitrogen atom.
  • examples of the aromatic hydrocarbon ring that A1 forms with PC include a benzene ring, a biphenyl ring, a naphthalene ring, an azulene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring, a pyrene ring, a chrysene ring, Naphthacene ring, triphenylene ring, o-terphenyl ring, m-terphenyl ring, p-terphenyl ring, acenaphthene ring, coronene ring, fluorene ring, fluoranthrene ring, naphthacene ring, pentacene ring, perylene ring, pentaphen ring, Examples include a picene ring, a pyrene ring, a pyranthrene ring, and an anthraanthrene ring.
  • the aromatic heterocycle formed by A1 together with P—C includes a furan ring, a thiophene ring, an oxazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, Benzimidazole ring, oxadiazole ring, triazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, indole ring, benzimidazole ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, phthalazine ring, carbazole ring, azacarbazole A ring etc. are mentioned.
  • the azacarbazole ring means one in which at least one carbon atom of the benzene ring constituting the carbazole ring is replaced with a nitrogen atom.
  • the aromatic heterocycle formed by A2 together with QN includes an oxazole ring, an oxadiazole ring, an oxatriazole ring, an isoxazole ring, a tetrazole ring, a thiadiazole ring, a thiatriazole ring, Examples include a thiazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, and a triazole ring.
  • P1-L1-P2 represents a bidentate ligand
  • P1 and P2 each independently represent a carbon atom, a nitrogen atom or an oxygen atom
  • L1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with P1 and P2.
  • Examples of the bidentate ligand represented by P1-L1-P2 include phenylpyridine, phenylpyrazole, phenylimidazole, phenyltriazole, phenyltetrazole, pyrazabol, acetylacetone, picolinic acid, and the like.
  • j1 represents an integer of 1 to 3
  • j2 represents an integer of 0 to 2
  • j1 + j2 represents 2 or 3
  • j2 is preferably 0.
  • M1 is a transition metal element of group 8 to group 10 (also simply referred to as a transition metal) in the periodic table of elements, and is preferably iridium.
  • Z represents a hydrocarbon ring group or a heterocyclic group.
  • P and Q each represent a carbon atom or a nitrogen atom
  • A1 represents an atomic group that forms an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring together with P—C.
  • each of R01 and R02 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • P1-L1-P2 represents a bidentate ligand
  • P1 and P2 each independently represent a carbon atom, a nitrogen atom, or an oxygen atom.
  • L1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with P1 and P2.
  • j1 represents an integer of 1 to 3
  • j2 represents an integer of 0 to 2
  • j1 + j2 is 2 or 3.
  • M1 represents a group 8-10 transition metal element in the periodic table.
  • examples of the hydrocarbon ring group represented by Z include a non-aromatic hydrocarbon ring group and an aromatic hydrocarbon ring group, and examples of the non-aromatic hydrocarbon ring group include a cyclopropyl group. , Cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like. These groups may be unsubstituted or have a substituent described later.
  • aromatic hydrocarbon ring group examples include, for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl. Group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenylyl group and the like.
  • R3 of -C (R3) represented by E51 to E66 and E71 to E88, respectively, in the general formula (1).
  • examples of the heterocyclic group represented by Z include a non-aromatic heterocyclic group and an aromatic heterocyclic group.
  • examples of the non-aromatic heterocyclic group include an epoxy ring and an aziridine group. Ring, thiirane ring, oxetane ring, azetidine ring, thietane ring, tetrahydrofuran ring, dioxolane ring, pyrrolidine ring, pyrazolidine ring, imidazolidine ring, oxazolidine ring, tetrahydrothiophene ring, sulfolane ring, thiazolidine ring, ⁇ -caprolactone ring, ⁇ - Caprolactam ring, piperidine ring, hexahydropyridazine ring, hexahydropyrimidine ring, piperazine ring, morpholine ring, tetrahydropyran ring
  • R3 of -C (R3) represented by E51 to E66 and E71 to E88, respectively, in the general formula (1).
  • aromatic heterocyclic group examples include a pyridyl group, pyrimidinyl group, furyl group, pyrrolyl group, imidazolyl group, benzoimidazolyl group, pyrazolyl group, pyrazinyl group, triazolyl group (for example, 1,2,4-triazol-1-yl).
  • oxazolyl group 1,2,3-triazol-1-yl group, etc.
  • benzoxazolyl group thiazolyl group, isoxazolyl group, isothiazolyl group, furazanyl group, thienyl group, quinolyl group, benzofuryl group, dibenzofuryl group , Benzothienyl group, dibenzothienyl group, indolyl group, carbazolyl group, carbolinyl group, diazacarbazolyl group (indicating that one of the carbon atoms constituting the carboline ring of the carbolinyl group is replaced by a nitrogen atom), quinoxalinyl Group, pyridazinyl group, triazinyl group, Nazoriniru group, phthalazinyl group, and the like.
  • R3 of -C (R3) represented by E51 to E66 and E71 to E88, respectively, in the general formula (1).
  • the group represented by Z is an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.
  • the aromatic hydrocarbon ring that A1 forms with P—C includes benzene ring, biphenyl ring, naphthalene ring, azulene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyrene ring, chrysene ring, naphthacene ring , Triphenylene ring, o-terphenyl ring, m-terphenyl ring, p-terphenyl ring, acenaphthene ring, coronene ring, fluorene ring, fluoranthrene ring, naphthacene ring, pentacene ring, perylene ring, pentaphen ring, picene ring , Pyrene ring, pyranthrene ring, anthraanthrene ring and the like.
  • the aromatic heterocycle formed by A1 together with PC includes furan ring, thiophene ring, oxazole ring, pyrrole ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, benzo Imidazole ring, oxadiazole ring, triazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, indole ring, benzimidazole ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, phthalazine ring, carbazole ring, carboline ring, And azacarbazole ring.
  • the azacarbazole ring means one in which at least one carbon atom of the benzene ring constituting the carbazole ring is replaced with a nitrogen atom.
  • examples of the bidentate ligand represented by P1-L1-P2 include phenylpyridine, phenylpyrazole, phenylimidazole, phenyltriazole, phenyltetrazole, pyrazabole, acetylacetone, and picolinic acid. .
  • J1 represents an integer of 1 to 3
  • j2 represents an integer of 0 to 2
  • j1 + j2 represents 2 or 3
  • j2 is preferably 0.
  • transition metal elements of Group 8 to Group 10 in the periodic table of elements represented by M1 are the same as those in the periodic table of elements represented by M1 in the general formula (3). Synonymous with group 8-10 transition metal elements.
  • R 03 represents a substituent
  • R 04 represents a hydrogen atom or a substituent
  • a plurality of R 04 may be bonded to each other to form a ring.
  • n01 represents an integer of 1 to 4.
  • R 05 represents a hydrogen atom or a substituent, and a plurality of R 05 may be bonded to each other to form a ring.
  • n02 represents an integer of 1 to 2.
  • R 06 represents a hydrogen atom or a substituent, and may combine with each other to form a ring.
  • n03 represents an integer of 1 to 4.
  • Z1 represents an atomic group necessary for forming a 6-membered aromatic hydrocarbon ring or a 5-membered or 6-membered aromatic heterocycle together with C—C.
  • Z2 represents an atomic group necessary for forming a hydrocarbon ring group or a heterocyclic group.
  • P1-L1-P2 represents a bidentate ligand, and P1 and P2 each independently represent a carbon atom, a nitrogen atom or an oxygen atom.
  • L1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with P1 and P2.
  • j1 represents an integer of 1 to 3
  • j2 represents an integer of 0 to 2
  • j1 + j2 is 2 or 3.
  • M1 represents a group 8-10 transition metal element in the periodic table.
  • R 03 and R 06 , R 04 and R 06, and R 05 and R 06 may be bonded to each other to form a ring.
  • examples of the 6-membered aromatic hydrocarbon ring formed by Z1 together with C—C include a benzene ring.
  • the 5-membered or 6-membered aromatic heterocycle formed by Z1 together with C—C includes, for example, an oxazole ring, oxadiazole ring, oxatriazole ring, isoxazole ring, tetrazole ring, thiadiazole And a ring, a thiatriazole ring, an isothiazole ring, a thiophene ring, a furan ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, and a triazole ring.
  • examples of the hydrocarbon ring group represented by Z2 include a non-aromatic hydrocarbon ring group and an aromatic hydrocarbon ring group, and examples of the non-aromatic hydrocarbon ring group include a cyclopropyl group. , Cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like. These groups may be unsubstituted or have a substituent described later.
  • aromatic hydrocarbon ring group examples include, for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl.
  • phenyl group p-chlorophenyl group
  • mesityl group tolyl group
  • xylyl group naphthyl group
  • anthryl group azulenyl.
  • acenaphthenyl group fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenylyl group and the like.
  • R3 of —C (R3) ⁇ represented by E51 to E66 and E71 to E88, respectively, in the general formula (1).
  • examples of the heterocyclic group represented by Z2 include a non-aromatic heterocyclic group and an aromatic heterocyclic group.
  • examples of the non-aromatic heterocyclic group include an epoxy ring and an aziridine group. Ring, thiirane ring, oxetane ring, azetidine ring, thietane ring, tetrahydrofuran ring, dioxolane ring, pyrrolidine ring, pyrazolidine ring, imidazolidine ring, oxazolidine ring, tetrahydrothiophene ring, sulfolane ring, thiazolidine ring, ⁇ -caprolactone ring, ⁇ - Caprolactam ring, piperidine ring, hexahydropyridazine ring, hexahydropyrimidine ring, piperazine ring, morpholine ring, tetrahydropyran
  • aromatic heterocyclic group examples include a pyridyl group, pyrimidinyl group, furyl group, pyrrolyl group, imidazolyl group, benzoimidazolyl group, pyrazolyl group, pyrazinyl group, triazolyl group (for example, 1,2,4-triazol-1-yl).
  • oxazolyl group 1,2,3-triazol-1-yl group, etc.
  • benzoxazolyl group thiazolyl group, isoxazolyl group, isothiazolyl group, furazanyl group, thienyl group, quinolyl group, benzofuryl group, dibenzofuryl group , Benzothienyl group, dibenzothienyl group, indolyl group, carbazolyl group, carbolinyl group, diazacarbazolyl group (indicating that one of the carbon atoms constituting the carboline ring of the carbolinyl group is replaced by a nitrogen atom), quinoxalinyl Group, pyridazinyl group, triazinyl group, Nazoriniru group, phthalazinyl group, and the like.
  • These rings may be unsubstituted, and may further have a substituent represented by R3 of —C (R3) ⁇ represented by E51 to E66 and E71 to E88 in the general formula (1). .
  • the group formed by Z1 and Z2 is preferably a benzene ring.
  • the bidentate ligand represented by P1-L1-P2 has the same meaning as the bidentate ligand represented by P1-L1-P2 in the general formula (3). .
  • the transition metal elements of groups 8 to 10 in the periodic table of elements represented by M1 are the transition metal groups of groups 8 to 10 in the periodic table of elements represented by M1 in the general formula (3). Synonymous with metal element.
  • the phosphorescent compound can be appropriately selected from known materials used for the light emitting layer 3c of the organic electroluminescent element EL-1.
  • the phosphorescent compound according to the present invention is preferably a complex compound containing a group 8-10 metal in the periodic table of elements, more preferably an iridium compound, an osmium compound, or a platinum compound (platinum complex compound). Rare earth complexes, most preferably iridium compounds.
  • Pt-1 to Pt-3, A-1, Ir-1 to Ir-50 Specific examples (Pt-1 to Pt-3, A-1, Ir-1 to Ir-50) of the phosphorescent compounds according to the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • m and n represent the number of repetitions.
  • phosphorescent compounds also referred to as phosphorescent metal complexes and the like
  • Fluorescent materials include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes, stilbene dyes Examples thereof include dyes, polythiophene dyes, and rare earth complex phosphors.
  • injection layer hole injection layer 3a, electron injection layer 3e
  • the injection layer is a layer provided between the electrode and the light emitting layer 3c in order to lower the driving voltage and improve the light emission luminance.
  • the injection layer can be provided as necessary.
  • the hole injection layer 3a may be present between the anode and the light emitting layer 3c or the hole transport layer 3b, and the electron injection layer 3e may be present between the cathode and the light emitting layer 3c or the electron transport layer 3d.
  • JP-A-9-45479 JP-A-9-260062, JP-A-8-288069, and the like.
  • Specific examples include phthalocyanine represented by copper phthalocyanine.
  • examples thereof include a layer, an oxide layer typified by vanadium oxide, an amorphous carbon layer, and a polymer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
  • the electron injection layer 3e is desirably a very thin film, and the film thickness is preferably in the range of 1 nm to 10 ⁇ m although it depends on the material.
  • the hole transport layer 3b is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, the hole injection layer 3a and the electron blocking layer are also included in the hole transport layer 3b.
  • the hole transport layer 3b can be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • the hole transport material has either hole injection or transport or electron barrier properties, and may be either organic or inorganic.
  • triazole derivatives oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives
  • Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.
  • hole transport material those described above can be used, but it is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound and a styrylamine compound, particularly an aromatic tertiary amine compound.
  • aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds include N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminophenyl; N, N′-diphenyl-N, N′— Bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (TPD); 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane; 1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane; N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl; 1,1-bis (4-di-p-tolyl) Aminophenyl) -4-phenylcyclohexane; bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane; bis (4-di-p-tolylaminoph
  • a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
  • inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.
  • a so-called p-type hole transport material as described in 139 can also be used. In the present invention, it is preferable to use these materials because a light-emitting element with higher efficiency can be obtained.
  • the hole transport layer 3b is formed by thinning the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. be able to.
  • the film thickness of the hole transport layer 3b is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • the hole transport layer 3b may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
  • the electron transport layer 3d is made of a material having a function of transporting electrons. In a broad sense, the electron injection layer 3e and a hole blocking layer (not shown) are also included in the electron transport layer 3d.
  • the electron transport layer 3d can be provided as a single layer structure or a multi-layer structure.
  • an electron transport material also serving as a hole blocking material
  • electrons injected from the cathode are used. What is necessary is just to have the function to transmit to the light emitting layer 3c.
  • any one of conventionally known compounds can be selected and used. Examples include nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane, anthrone derivatives, and oxadiazole derivatives.
  • a thiadiazole derivative in which an oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group are also used as the material for the electron transport layer 3d.
  • a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
  • metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq3), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) aluminum Tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), and the like, and the central metals of these metal complexes are In, Mg, A metal complex replaced with Cu, Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as the material of the electron transport layer 3d.
  • metal-free or metal phthalocyanine or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the material for the electron transport layer 3d.
  • a distyrylpyrazine derivative exemplified also as a material of the light emitting layer 3c can be used as a material of the electron transport layer 3d, and n-type Si, n, like the hole injection layer 3a and the hole transport layer 3b.
  • An inorganic semiconductor such as type-SiC can also be used as the material of the electron transport layer 3d.
  • the electron transport layer 3d can be formed by thinning the above material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method.
  • the film thickness of the electron transport layer 3d is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • the electron transport layer 3d may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • the electron transport layer 3d contains potassium or a potassium compound.
  • the potassium compound for example, potassium fluoride can be used.
  • the material (electron transporting compound) of the electron transport layer 3d a compound represented by the following general formula (6) can be preferably used.
  • n1 represents an integer of 1 or more
  • Y1 represents a substituent when n1 is 1, and represents a simple bond or an n1-valent linking group when n1 is 2 or more
  • Ar1 represents a group represented by the general formula (A) described later.
  • n1 is 2 or more
  • a plurality of Ar1s may be the same or different.
  • the compound represented by the general formula (6) has at least two condensed aromatic heterocycles in which three or more rings are condensed in the molecule.
  • examples of the substituent represented by Y1 are represented by E51 to E66 and E71 to E88 in the general formula (1) shown as the compounds constituting the nitrogen-containing layer 1a of the transparent electrode 1, respectively.
  • -C (R3) is the same as the substituent represented by R3.
  • n1-valent linking group represented by Y1 in General Formula (6) include a divalent linking group, a trivalent linking group, and a tetravalent linking group.
  • an alkylene group for example, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, propylene group, ethylethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, 2,2,4-trimethylhexamethylene group, heptamethylene group, octamethylene group, nonamethylene group, decamethylene group, undecamethylene group, dodecamethylene group, cyclohexylene group (for example, 1,6-cyclohexanediyl group, etc.), Cyclopentylene group (for example, 1,5-cyclopentanediyl group and the like), alkenylene group (for example, vinylene group, propenylene group, butenylene group, pentenylene group, 1-methylvinylene group, 1-methylpropenylene group, 2-methylpropenylene group, 1-methylpentenylene group, 3-methyl Pentenylene group, 1-ethylvinylene group,
  • alkenylene group for example, vinylene group, propeny
  • acridine ring benzoquinoline ring, carbazole ring, phenazine ring, phenanthridine ring, phenanthroline ring, carboline ring, cyclazine ring, kindrin ring, tepenidine ring, quinindrin ring, triphenodithia Gin ring, triphenodioxazine ring, phenanthrazine ring, anthrazine ring, perimidine ring, diazacarbazole ring (representing any one of carbon atoms constituting carboline ring replaced by nitrogen atom), phenanthroline ring, dibenzofuran Ring, dibenzothiophene ring, naphthofuran ring, naphthothiophene ring Benzodifuran ring, benzodithiophene ring, naphthodifuran ring, naphthodithiophene ring, anthrafur
  • examples of the trivalent linking group represented by Y1 include ethanetriyl group, propanetriyl group, butanetriyl group, pentanetriyl group, hexanetriyl group, heptanetriyl group, and octanetriyl.
  • the tetravalent linking group represented by Y1 is a group in which one trivalent group is further added to the above trivalent group, such as a propanediylidene group, 1,3-propane.
  • divalent linking group trivalent linking group
  • Y1 preferably represents a group derived from a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings, and the three or more rings.
  • a condensed aromatic heterocyclic ring formed by condensing a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring is preferable.
  • n1 is preferably 2 or more.
  • the compound represented by the general formula (6) has at least two condensed aromatic heterocycles in which three or more rings are condensed in the molecule.
  • Y1 represents an n1-valent linking group
  • Y1 is preferably non-conjugated in order to keep the triplet excitation energy of the compound represented by the general formula (6) high, and further, Tg (glass transition In view of improving the point, also referred to as glass transition temperature, it is preferably composed of an aromatic ring (aromatic hydrocarbon ring + aromatic heterocycle).
  • non-conjugated means that the linking group cannot be expressed by repeating a single bond (also referred to as a single bond) and a double bond, or the conjugation between aromatic rings constituting the linking group is sterically cleaved. Means.
  • Ar1 in the general formula (6) represents a group represented by the following general formula (A).
  • X represents —N (R) —, —O—, —S— or —Si (R) (R ′) —
  • E1 to E8 represent —C (R1) ⁇ or —N ⁇ .
  • R, R ′ and R1 each represent a hydrogen atom, a substituent or a linking site with Y1. * Represents a linking site with Y1.
  • Y2 represents a simple bond or a divalent linking group.
  • Y3 and Y4 each represent a group derived from a 5-membered or 6-membered aromatic ring, and at least one represents a group derived from an aromatic heterocycle containing a nitrogen atom as a ring constituent atom.
  • n2 represents an integer of 1 to 4.
  • the divalent linking group represented by Y2 has the same meaning as the divalent linking group represented by Y1 in the general formula (6).
  • At least one of the groups derived from a 5-membered or 6-membered aromatic ring represented by Y3 and Y4 represents a group derived from an aromatic heterocycle containing a nitrogen atom as a ring constituent atom
  • the aromatic heterocycle containing a nitrogen atom as the ring constituent atom include an oxazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a diazine ring, a triazine ring, an imidazole ring, an isoxazole ring, a pyrazole ring, Examples include a triazole ring.
  • the group represented by Y3 is preferably a group derived from the above 6-membered aromatic ring, and more preferably a group derived from a benzene ring.
  • the group represented by Y4 is preferably a group derived from the 6-membered aromatic ring, more preferably an aromatic heterocycle containing a nitrogen atom as a ring constituent atom. Particularly preferably, Y4 is a group derived from a pyridine ring.
  • a preferred embodiment of the group represented by the general formula (A) is represented by any one of the following general formulas (A-1), (A-2), (A-3), or (A-4) Groups.
  • X represents —N (R) —, —O—, —S— or —Si (R) (R ′) —
  • R, R 'and R1 each represent a hydrogen atom, a substituent, or a linking site with Y1.
  • Y2 represents a simple bond or a divalent linking group.
  • E11 to E20 each represent —C (R2) ⁇ or —N ⁇ , and at least one represents —N ⁇ .
  • R2 represents a hydrogen atom, a substituent or a linking site. However, at least one of E11 and E12 represents —C (R2) ⁇ , and R2 represents a linking site.
  • n2 represents an integer of 1 to 4. * Represents a linking site with Y1 in the general formula (6).
  • X represents —N (R) —, —O—, —S— or —Si (R) (R ′) —
  • R, R 'and R1 each represent a hydrogen atom, a substituent, or a linking site with Y1.
  • Y2 represents a simple bond or a divalent linking group.
  • R2 represents a hydrogen atom, a substituent or a linking site
  • R3 and R4 represent a hydrogen atom or a substituent.
  • at least one of E21 or E22 represents —C (R2) ⁇
  • R2 represents a linking site
  • n2 represents an integer of 1 to 4. * Represents a linking site with Y1 in the general formula (6).
  • X represents —N (R) —, —O—, —S— or —Si (R) (R ′) —
  • R, R 'and R1 each represent a hydrogen atom, a substituent, or a linking site with Y1.
  • Y2 represents a simple bond or a divalent linking group.
  • R2 represents a hydrogen atom, a substituent or a linking site
  • R3 and R4 represent a hydrogen atom or a substituent.
  • at least one of E32 or E33 is represented by —C (R2) ⁇
  • R2 represents a linking site
  • n2 represents an integer of 1 to 4. * Represents a linking site with Y1 in the general formula (6).
  • X represents —N (R) —, —O—, —S— or —Si (R) (R ′) —
  • R, R 'and R1 each represent a hydrogen atom, a substituent, or a linking site with Y1.
  • Y2 represents a simple bond or a divalent linking group.
  • E41 to E50 each represent —C (R2) ⁇ , —N ⁇ , —O—, —S— or —Si (R3) (R4) —, and at least one of them represents —N ⁇ .
  • R2 represents a hydrogen atom, a substituent or a linking site
  • R3 and R4 represent a hydrogen atom or a substituent.
  • n2 represents an integer of 1 to 4. * Represents a linking site with Y1 in the general formula (6).
  • the divalent linking group represented by Y2 is a divalent group represented by Y1 in the general formula (6). It is synonymous with the linking group.
  • the general formula (7) includes the general formula (1) shown as a compound constituting the nitrogen-containing layer 1a of the transparent electrode 1.
  • the compound represented by the general formula (7) will be described.
  • Y5 represents a divalent linking group composed of an arylene group, a heteroarylene group, or a combination thereof.
  • E51 to E66 each represent —C (R3) ⁇ or —N ⁇ , and R3 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • Y6 to Y9 each represents a group derived from an aromatic hydrocarbon ring or a group derived from an aromatic heterocycle, and at least one of Y6 or Y7 and at least one of Y8 or Y9 is an aromatic group containing an N atom.
  • n3 and n4 represent an integer of 0 to 4, and n3 + n4 is an integer of 2 or more.
  • Y5 in the general formula (7) is synonymous with Y5 in the general formula (1).
  • E51 to E66 in the general formula (7) are synonymous with E51 to E66 in the general formula (1).
  • Y6 to Y9 are each an aromatic hydrocarbon ring used for forming a group derived from an aromatic hydrocarbon ring, such as a benzene ring, a biphenyl ring, a naphthalene ring, an azulene ring, an anthracene ring.
  • the aromatic hydrocarbon ring may have a substituent represented by R 3 of —C (R 3) ⁇ represented by E 51 to E 66 in the general formula (1).
  • Y6 to Y9 are each an aromatic heterocycle used for forming a group derived from an aromatic heterocycle, for example, a furan ring, a thiophene ring, an oxazole ring, a pyrrole ring, or a pyridine ring.
  • the aromatic hydrocarbon ring may have a substituent represented by R 3 of —C (R 3) ⁇ represented by E 51 to E 66 in the general formula (1).
  • an aromatic heterocycle containing an N atom used for forming a group derived from an aromatic heterocycle containing an N atom represented by at least one of Y6 or Y7 and at least one of Y8 or Y9.
  • the ring include oxazole ring, pyrrole ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, benzimidazole ring, oxadiazole ring, triazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, indole ring.
  • Indazole ring Indazole ring, benzimidazole ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, cinnoline ring, quinoline ring, isoquinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, carbazole ring, carboline ring, diazacarbazole ring (carboline ring) Configure It shows a ring in which one atom is further substituted with a nitrogen atom), and the like.
  • the groups represented by Y7 and Y9 each preferably represent a group derived from a pyridine ring.
  • the groups represented by Y6 and Y8 each preferably represent a group derived from a benzene ring.
  • the compound represented by the general formula (1) shown as the compound constituting the nitrogen-containing layer 1a of the transparent electrode 1 is exemplified as a more preferable embodiment.
  • the blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film as described above. For example, it is described in JP-A Nos. 11-204258 and 11-204359, and “Organic EL elements and the forefront of industrialization (published by NTT Corporation on November 30, 1998)” on page 237. There is a hole blocking (hole blocking) layer.
  • the hole blocking layer has the function of the electron transport layer 3d in a broad sense.
  • the hole blocking layer is made of a hole blocking material that has a function of transporting electrons but has a very small ability to transport holes, and recombines electrons and holes by blocking holes while transporting electrons. Probability can be improved.
  • the structure of the electron carrying layer 3d mentioned later can be used as a hole-blocking layer based on this invention as needed.
  • the hole blocking layer is preferably provided adjacent to the light emitting layer 3c.
  • the electron blocking layer has the function of the hole transport layer 3b in a broad sense.
  • the electron blocking layer is made of a material that has a function of transporting holes but has a very small ability to transport electrons, and improves the probability of recombination of electrons and holes by blocking electrons while transporting holes. be able to.
  • the structure of the positive hole transport layer 3b mentioned later can be used as an electron blocking layer as needed.
  • the film thickness of the hole blocking layer according to the present invention is preferably 3 to 100 nm, and more preferably 5 to 30 nm.
  • the auxiliary electrode 15 is provided for the purpose of reducing the resistance of the transparent electrode 1, and is provided in contact with the electrode layer 1 b of the transparent electrode 1.
  • the material forming the auxiliary electrode 15 is preferably a metal having low resistance such as gold, platinum, silver, copper, or aluminum. Since these metals have low light transmittance, a pattern is formed in a range not affected by extraction of the emitted light h from the light extraction surface 17a.
  • Examples of the method for forming the auxiliary electrode 15 include a vapor deposition method, a sputtering method, a printing method, an ink jet method, and an aerosol jet method.
  • the line width of the auxiliary electrode 15 is preferably 50 ⁇ m or less from the viewpoint of the aperture ratio for extracting light, and the thickness of the auxiliary electrode 15 is preferably 1 ⁇ m or more from the viewpoint of conductivity.
  • the transparent sealing material 17 covers the organic electroluminescent element EL-1 and is a plate-shaped (film-shaped) sealing member that is fixed to the substrate 13 by the adhesive 19. It may be a sealing film.
  • the surface of the transparent sealing material 17 serves as a light extraction surface 17a for extracting the emitted light h of the organic electroluminescent element EL-1.
  • Such a transparent sealing material 17 is provided in a state of covering at least the light emitting functional layer 3 in a state in which the terminal portions of the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-1 in the organic electroluminescent element EL-1 are exposed.
  • an electrode may be provided on the transparent sealing material 17 so that the electrode is electrically connected to the terminal portions of the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-1 of the organic electroluminescent element EL-1.
  • the plate-like (film-like) transparent sealing material 17 include a glass substrate and a polymer substrate, and these substrate materials may be used in the form of a thinner film.
  • the glass substrate include soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz.
  • the polymer substrate include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, and polysulfone.
  • the transparent sealing material 17 in which a polymer substrate is formed into a thin film can be preferably used.
  • the polymer substrate in the form of a film has an oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126-1987 of 1 ⁇ 10 ⁇ 3 ml / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or less, and JIS K 7129-1992.
  • the water vapor transmission rate (25 ⁇ 0.5 ° C., relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) measured by a method based on the above is 1 ⁇ 10 ⁇ 3 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less. It is preferable.
  • the above substrate material may be processed into a concave plate shape and used as the transparent sealing material 17.
  • the above-described substrate member is subjected to processing such as sand blasting or chemical etching to form a concave shape.
  • An adhesive 19 for fixing the plate-like transparent sealing material 17 to the substrate 13 side seals the organic electroluminescent element EL-1 sandwiched between the transparent sealing material 17 and the substrate 13. Used as a sealing agent to stop.
  • Specific examples of such an adhesive 19 include photocuring and thermosetting adhesives having reactive vinyl groups of acrylic acid oligomers and methacrylic acid oligomers, moisture curing types such as 2-cyanoacrylates, and the like. Can be mentioned.
  • an adhesive 19 there can be mentioned epoxy-based heat and chemical curing type (two-component mixing).
  • hot-melt type polyamide, polyester, and polyolefin can be mentioned.
  • a cationic curing type ultraviolet curing epoxy resin adhesive can be mentioned.
  • the adhesive 19 is preferably one that can be adhesively cured from room temperature to 80 ° C. Further, a desiccant may be dispersed in the adhesive 19.
  • Application of the adhesive 19 to the bonding portion between the transparent sealing material 17 and the substrate 13 may be performed using a commercially available dispenser or may be printed like screen printing.
  • this gap when a gap is formed between the plate-shaped transparent sealing material 17, the substrate 13, and the adhesive 19, this gap has an inert gas such as nitrogen or argon or fluoride in the gas phase and the liquid phase. It is preferable to inject an inert liquid such as hydrocarbon or silicon oil. A vacuum is also possible. Moreover, a hygroscopic compound can also be enclosed inside.
  • an inert gas such as nitrogen or argon or fluoride in the gas phase and the liquid phase. It is preferable to inject an inert liquid such as hydrocarbon or silicon oil. A vacuum is also possible.
  • a hygroscopic compound can also be enclosed inside.
  • hygroscopic compound examples include metal oxides (for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide) and sulfates (for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate).
  • metal oxides for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide
  • sulfates for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate.
  • metal halides eg calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide, magnesium iodide etc.
  • perchloric acids eg perchloric acid Barium, magnesium perchlorate, and the like
  • anhydrous salts are preferably used in sulfates, metal halides, and perchloric acids.
  • the transparent sealing material 17 when a sealing film is used as the transparent sealing material 17, the light emitting functional layer 3 in the organic electroluminescent element EL-1 is completely covered, and the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-1 in the organic electroluminescent element EL-1 are covered.
  • a sealing film is provided on the substrate 13 with the terminal portions thereof exposed.
  • Such a sealing film is composed of an inorganic material or an organic material.
  • it is made of a material having a function of suppressing entry of a substance that causes deterioration of the light emitting functional layer 3 in the organic electroluminescent element EL-1, such as moisture and oxygen.
  • a material for example, an inorganic material such as silicon oxide, silicon dioxide, or silicon nitride is used.
  • a laminated structure may be formed by using a film made of an organic material together with a film made of these inorganic materials.
  • the method for forming these films is not particularly limited.
  • vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam, ion plating, plasma polymerization, atmospheric pressure plasma A combination method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used.
  • a protective film or a protective plate may be provided between the substrate 13 and the organic electroluminescent element EL and the transparent sealing material 17.
  • This protective film or protective plate is for mechanically protecting the organic electroluminescent element EL, and in particular, when the transparent sealing material 17 is a sealing film, it is mechanical for the organic electroluminescent element EL. Since protection is not sufficient, it is preferable to provide such a protective film or protective plate.
  • a glass plate, a polymer plate, a thinner polymer film, a metal plate, a thinner metal film, a polymer material film or a metal material film is applied.
  • a polymer film because it is light and thin.
  • the counter electrode 5-1 serving as an anode is formed on the substrate 13 by an appropriate film forming method such as a vapor deposition method or a sputtering method.
  • a hole injection layer 3a, a hole transport layer 3b, a light emitting layer 3c, an electron transport layer 3d, and an electron injection layer 3e are formed in this order on this, and the light emitting functional layer 3 is formed.
  • the film formation of each of these layers includes spin coating, casting, ink jet, vapor deposition, sputtering, printing, etc., but it is easy to obtain a uniform film and it is difficult to generate pinholes.
  • a vacuum deposition method or a spin coating method is particularly preferable. Further, different film forming methods may be applied for each layer.
  • the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, etc., but generally a boat heating temperature of 50 ° C. to 450 ° C., a degree of vacuum of 10 ⁇ 6 Pa to 10 ⁇ 2 Pa, It is desirable to select each condition as appropriate within a deposition rate range of 0.01 nm / second to 50 nm / second, a substrate temperature of ⁇ 50 ° C. to 300 ° C., and a film thickness of 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • a nitrogen-containing layer 1a made of a compound containing nitrogen atoms is formed to a thickness of 1 ⁇ m or less, preferably 10 nm to 100 nm.
  • an electrode layer 1b made of silver (or an alloy containing silver as a main component) is formed to a thickness of 4 nm to 12 nm, and the transparent electrode 1 on the cathode side is manufactured.
  • These nitrogen-containing layer 1a and electrode layer 1b can be formed by spin coating, casting, ink jet, vapor deposition, sputtering, printing, etc., but it is easy to obtain a uniform film and pinholes are generated. Vacuum vapor deposition is particularly preferred from the standpoint of difficulty.
  • a pattern is formed in a shape in which a terminal portion is drawn from the upper side of the light emitting functional layer 3 to the periphery of the substrate 13 while maintaining the insulating state with respect to the counter electrode 5-1 by the light emitting functional layer 3.
  • a pattern of the auxiliary electrode 15 is formed as necessary.
  • organic electroluminescent element EL-1 is obtained.
  • a transparent sealing material 17 covering at least the light emitting functional layer 3 is provided in a state where the electrode layer 1b of the transparent electrode 1 and the terminal portion of the counter electrode 5-1 in the organic electroluminescent element EL-1 are exposed.
  • the adhesive 19 is used to adhere the transparent sealing material 17 to the substrate 13 side, and the organic electroluminescent element EL-1 is sealed between the transparent sealing material 17 and the substrate 13.
  • a desired organic electroluminescence element EL-1 is obtained on the substrate 13.
  • the light emitting functional layer 3 is consistently produced from the counter electrode 5-1 by one evacuation, but the substrate 13 is removed from the vacuum atmosphere in the middle. You may take out and perform a different film-forming method. At that time, it is necessary to consider that the work is performed in a dry inert gas atmosphere.
  • the counter electrode 5-1 as an anode has a positive polarity
  • the electrode layer 1b as a cathode has a negative polarity.
  • a voltage of about 2 V to 40 V is applied, light emission can be observed.
  • An alternating voltage may be applied.
  • the alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
  • the organic electroluminescent element EL-1 described above uses the electrode layer 1b of the transparent electrode 1 having both conductivity and light transmittance of the present invention as a cathode, and emits light on the nitrogen-containing layer 1a side of the transparent electrode 1.
  • the functional layer 3 and the counter electrode 5-1 serving as the anode are provided in this order. For this reason, a sufficient voltage is applied between the electrode layer 1b and the counter electrode 5-1 to realize high-intensity light emission in the organic electroluminescent element EL-1, while the emitted light h from the transparent electrode 1 side is emitted. It is possible to increase the luminance by improving the extraction efficiency. Further, it is possible to improve the light emission life by reducing the drive voltage for obtaining a predetermined luminance.
  • FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a second example of an organic electroluminescent element using the above-described transparent electrode as an example of the electronic device of the present invention.
  • the organic electroluminescent element EL-2 of the second example shown in this figure is different from the organic electroluminescent element EL-1 of the first example described with reference to FIG. 3 in that the transparent electrode 1 is provided on the transparent substrate 13 ′.
  • the light emitting functional layer 3 and the counter electrode 5-2 are laminated in this order on the upper portion.
  • a detailed description of the same components as those in the first example will be omitted, and the characteristic configuration of the organic electroluminescence element EL-2 in the second example will be described.
  • the organic electroluminescent element EL-2 shown in FIG. 4 is provided on the transparent substrate 13 ′, and in order from the transparent substrate 13 ′ side, the transparent electrode 1 having the electrode layer 1b serving as an anode, the light emitting functional layer 3, and A counter electrode 5-2 serving as a cathode is laminated.
  • the transparent electrode 1 is characterized in that the transparent electrode 1 of the present invention described above is used.
  • the organic electroluminescent element EL-2 is configured as a bottom emission type in which the emitted light h is extracted from at least the transparent substrate 13 'side.
  • the overall layer structure of the organic electroluminescent element EL-2 is not limited, but may be a general layer structure, as in the first example.
  • a hole injection layer 3a / a hole transport layer 3b / a light emitting layer 3c / an electron transport layer 3d / an electron injection layer are formed above the electrode layer 1b in the transparent electrode 1 functioning as an anode.
  • 3e is laminated in this order, and a configuration in which a counter electrode 5-2 serving as a cathode is further laminated on top of this is illustrated.
  • the electron transport layer 3d also serves as the electron injection layer 3e, and may be provided as an electron transport layer 3d having electron injection properties.
  • the light emitting functional layer 3 adopts various configurations as necessary, as described in the first example, and a hole blocking layer and an electron not shown here are omitted.
  • a blocking layer may be provided. In the configuration as described above, only the portion where the light emitting functional layer 3 is sandwiched between the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-2 becomes a light emitting region in the organic electroluminescent element EL-2, as in the first example. It is.
  • the light emitting functional layer 3 is provided directly on the electrode layer 1b that substantially functions as an anode in the transparent electrode 1. Therefore, the nitrogen-containing layer 1a of the electrode layer 1b may be configured using a material that satisfies the above-described formula (1) or (2), and it is not necessary to use a material having an electron transporting property or an electron injecting property. . Furthermore, as long as the transparent electrode 1 includes the electrode layer 1b having the above-described configuration, the transparent electrode 1 may be configured by only the electrode layer 1b without the nitrogen-containing layer 1a.
  • the auxiliary electrode 15 may be provided in contact with the electrode layer 1b of the transparent electrode 1 for the purpose of reducing the resistance of the transparent electrode 1. It is the same.
  • the counter electrode 5-2 provided as a cathode above the light emitting functional layer 3 is made of a metal, an alloy, an organic or inorganic conductive compound, and a mixture thereof.
  • metals such as gold (Au), oxide semiconductors such as copper iodide (CuI), ITO, ZnO, TiO 2 , and SnO 2 .
  • the counter electrode 5-2 as described above can be produced by forming a thin film of these conductive materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance as the counter electrode 5-2 is several hundred ⁇ / sq.
  • the film thickness is usually selected from the range of 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 nm to 200 nm.
  • the sealing material 17 ′ for sealing such a bottom emission type organic electroluminescent element EL-2 does not need to have light transmittance.
  • a material composed of a metal material can be used in addition to the same material as the transparent sealing material used in the first example.
  • the metal material include those made of one or more metals or alloys selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicon, germanium, and tantalum.
  • the material constituting the counter electrode 5-2 is light among the conductive materials described above.
  • a conductive material with good permeability may be selected and used.
  • a transparent sealing material having light transmittance is used as the sealing material 17 ′.
  • the electrode layer 1b of the transparent electrode 1 having both conductivity and light transmittance according to the present invention is used as an anode, and a light emitting functional layer 3 and a counter electrode serving as a cathode are formed thereon. 5-2. Therefore, as in the first example, a sufficient voltage is applied between the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-2 to realize high-luminance light emission in the organic electroluminescent element EL-2, while the transparent electrode 1 It is possible to increase the luminance by improving the extraction efficiency of the emitted light h from the side. Further, it is possible to improve the light emission life by reducing the drive voltage for obtaining a predetermined luminance.
  • FIG. 5 is a cross-sectional configuration diagram showing a third example of an organic electroluminescent element using the above-described transparent electrode as an example of the electronic device of the present invention.
  • the organic electroluminescent element EL-3 of the third example shown in this figure is different from the organic electroluminescent element EL-1 of the first example described with reference to FIG. 3 in that the transparent electrode 1 is also formed on the transparent substrate 13 ′ side.
  • the light emitting functional layer 3 is sandwiched between the two transparent electrodes 1.
  • the detailed description of the same components as those in the first example will be omitted, and the characteristic configuration of the organic electroluminescent element EL-3 in the third example will be described.
  • the organic electroluminescent element EL-3 shown in FIG. 5 is provided on the transparent substrate 13 ′, and in order from the transparent substrate 13 ′ side, the transparent electrode 1 having the electrode layer 1b serving as an anode, the light emitting functional layer 3, and A transparent electrode 1 having an electrode layer 1b serving as a cathode is laminated in this order.
  • the two transparent electrodes 1 are characterized in that the transparent electrode 1 of the present invention described above is used.
  • the organic electroluminescent element EL-3 is configured as a double-sided light emitting type in which the emitted light h is extracted from both the transparent substrate 13 'side and the transparent sealing material 17 side opposite to the transparent substrate 13' side.
  • the overall layer structure of the organic electroluminescent element EL-3 is not limited, but may be a general layer structure, as in the first example.
  • a configuration in which a hole injection layer 3a / a hole transport layer 3b / a light emitting layer 3c / an electron transport layer 3d are provided in this order on the transparent electrode 1 serving as an anode is illustrated.
  • a configuration in which the transparent electrode 1 serving as a cathode is laminated on the upper portion is exemplified.
  • the electron transport layer 3d also serves as the electron injection layer and also serves as the nitrogen-containing layer 1a of the transparent electrode 1.
  • the light emitting functional layer 3 may have various configurations as necessary, and may be provided with a hole blocking layer or an electron blocking layer that is not shown here. . In the above configuration, only the portion sandwiched between the two transparent electrodes 1 becomes the light emitting region in the organic electroluminescent element EL-3, as in the first example.
  • the transparent electrode 1 provided on the transparent substrate 13 ′ side is provided in the order of the nitrogen-containing layer 1a and the electrode layer 1b from the transparent substrate 13 ′ side.
  • the light emitting functional layer 3 is directly provided on the electrode layer 1b functioning as an anode. Therefore, the nitrogen-containing layer 1a of the electrode layer 1b may be configured using a material that satisfies the above-described formula (1) or (2), and it is not necessary to use a material having an electron transporting property or an electron injecting property. .
  • the transparent electrode 1 provided on the transparent substrate 13 ′ side has been described as a laminated structure of the nitrogen-containing layer 1a and the electrode layer 1b. However, the transparent electrode 1 is a single layer only of the electrode layer 1b. It may be a structure.
  • the transparent electrode 1 provided on the light emitting functional layer 3 is provided in order of the nitrogen-containing layer 1a and the electrode layer 1b from the light emitting functional layer 3 side, and emits light with the electrode layer 1b substantially functioning as a cathode.
  • the nitrogen-containing layer 1a is disposed between the functional layer 3 and the functional layer 3.
  • the nitrogen-containing layer 1 a also serves as a layer constituting a part of the light emitting functional layer 3.
  • Such a nitrogen-containing layer 1a is preferably configured using a material having an electron transporting property or an electron injecting property among materials satisfying the above-described formula (1) or formula (2).
  • a material satisfying the formula (1) or the formula (2) is selected from the electron transport materials represented by the general formulas (6) and (7) and the general formula (1) exemplified as the electron transport material.
  • the electron transport material represented by the general formulas (6) and (7) and the general formula (1) exemplified as the electron transport material are selected from the electron transport materials represented by the general formulas (6) and (7) and the general formula (1) exemplified as the electron transport material.
  • the nitrogen-containing layer 1a provided on the light emitting functional layer 3 is regarded as the light emitting functional layer 3, it can be said that the transparent electrode 1 on the light emitting functional layer 3 has a single-layer structure including only the electrode layer 1b. .
  • the auxiliary electrode 15 may be provided in contact with the electrode layer 1b of the two transparent electrodes 1 for the purpose of reducing the resistance of the transparent electrode 1. It is the same as one example.
  • this organic electroluminescent element EL-3 is a double-sided light emitting type, it is sealed with a transparent sealing material 17 having light transmittance.
  • the organic electroluminescent element EL-3 described above has a configuration in which the transparent electrode 1 having both conductivity and light transmittance of the present invention is used as an anode and a cathode, and the light emitting functional layer 3 is sandwiched therebetween. For this reason, as in the first example, a sufficient voltage is applied between the two transparent electrodes 1 to realize high-intensity light emission in the organic electroluminescent element EL-3, and light emission from the two transparent electrodes 1 side. It is possible to increase the brightness by improving the extraction efficiency of the light h. Further, it is possible to improve the light emission life by reducing the drive voltage for obtaining a predetermined luminance.
  • FIG. 6 is a cross-sectional configuration diagram showing a fourth example of an organic electroluminescent element using the above-described transparent electrode as an example of the electronic device of the present invention.
  • the organic electroluminescent element EL-4 of the fourth example shown in this figure is different from the organic electroluminescent element EL-1 of the first example described with reference to FIG.
  • the electrode 1), the light emitting functional layer 3, and the anode (counter electrode 5-4) are provided and the stacking order is reversed.
  • a detailed description of the same components as those in the first example will be omitted, and a characteristic configuration of the organic electroluminescence element EL-4 in the fourth example will be described.
  • the organic electroluminescent element EL-4 shown in FIG. 6 is provided on the transparent substrate 13 ′, and in order from the transparent substrate 13 ′ side, the transparent electrode 1 having the electrode layer 1b serving as a cathode, the light emitting functional layer 3, and A counter electrode 5-4 serving as an anode is laminated in this order.
  • the transparent electrode 1 is characterized in that the transparent electrode 1 of the present invention described above is used.
  • the organic electroluminescent element EL-4 is configured as a bottom emission type in which the emitted light h is extracted from at least the transparent substrate 13 ′ side.
  • the overall layer structure of the organic electroluminescent element EL-4 is not limited, and may be a general layer structure, as in the first example.
  • an electron injection layer 3e / electron transport layer 3d / light emitting layer 3c / hole transport layer 3b / hole injection layer 3a are provided in this order on the electrode layer 1b serving as a cathode.
  • a configuration in which a counter electrode 5-4 serving as an anode is laminated on the upper portion is illustrated.
  • the light emitting functional layer 3 may have various configurations as necessary, and may be provided with a hole blocking layer or an electron blocking layer that is not shown here. . In the above configuration, only the portion sandwiched between the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-4 becomes the light emitting region in the organic electroluminescent element EL-4, as in the first example.
  • the transparent electrode 1 provided on the transparent substrate 13 ′ side is provided with the light emitting functional layer 3 directly on the electrode layer 1b substantially functioning as a cathode. It will be in the state. Therefore, the nitrogen-containing layer 1a of the electrode layer 1b may be configured using a material that satisfies the above-described formula (1) or formula (2), and it is necessary to use a material having a hole transporting property or a hole injecting property. There is no.
  • the transparent electrode 1 provided on the transparent substrate 13 ′ side has been described as a laminated structure of the nitrogen-containing layer 1a and the electrode layer 1b. However, the transparent electrode 1 is a single layer only of the electrode layer 1b. It may be a structure.
  • the auxiliary electrode 15 may be provided in contact with the electrode layer 1b of the transparent electrode 1 for the purpose of reducing the resistance of the transparent electrode 1. It is the same.
  • the counter electrode 5-4 provided as the anode above the light emitting functional layer 3 is made of the same metal, alloy, organic or inorganic conductive compound as the anode of the first example, and a mixture thereof.
  • a configuration in which the anode on the light emitting functional layer 3 is also the transparent electrode 1 is exemplified.
  • the electrode layer 1b provided on the light emitting functional layer 3 via the nitrogen-containing layer 1a is a substantial anode.
  • the nitrogen-containing layer 1 a provided on the light emitting functional layer 3 also serves as a part of the light emitting functional layer 3.
  • Such a nitrogen-containing layer 1a is preferably configured using a material having a hole transporting property or a hole injecting property among materials satisfying the above-described formula (1) or formula (2).
  • the nitrogen-containing layer 1a provided on the light emitting functional layer 3 is regarded as the light emitting functional layer 3, it can be said that the transparent electrode 1 on the light emitting functional layer 3 has a single-layer structure including only the electrode layer 1b.
  • the organic electroluminescent element EL-4 described above uses the transparent electrode 1 having both conductivity and light transmittance according to the present invention as a cathode, and a light emitting functional layer 3 and a counter electrode 5-4 serving as an anode on the upper side. Are provided in this order. Therefore, as in the first example, a sufficient voltage is applied between the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-4 to realize high luminance light emission in the organic electroluminescent element EL-4, while the transparent electrode 1 It is possible to increase the luminance by improving the extraction efficiency of the emitted light h from the side. Further, it is possible to improve the light emission life by reducing the drive voltage for obtaining a predetermined luminance.
  • organic electroluminescent devices are surface light emitters as described above, they can be used as various light emission sources.
  • lighting devices such as home lighting and interior lighting, backlights for clocks and liquid crystals, lighting for billboard advertisements, light sources for traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, Examples include, but are not limited to, a light source of an optical sensor, and can be effectively used as a backlight of a liquid crystal display device combined with a color filter and a light source for illumination.
  • the organic electroluminescent device of the present invention may be used as a kind of lamp for illumination or exposure light source, a projection device for projecting an image, or a type for directly viewing a still image or a moving image. It may be used as a display device (display).
  • the area of the light emitting surface may be increased by so-called tiling, in which the light emitting panels provided with the organic electroluminescent elements are joined together in a plane, in accordance with the recent increase in the size of lighting devices and displays.
  • the drive method when used as a display device for moving image reproduction may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method.
  • a color or full-color display device can be produced by using two or more organic electroluminescent elements of the present invention having different emission colors.
  • a lighting device will be described as an example of the application, and then a lighting device having a light emitting surface enlarged by tiling will be described.
  • Lighting device-1 >> The illuminating device of this invention has the said organic electroluminescent element.
  • the organic electroluminescent element used in the illumination device of the present invention may be designed such that each organic electroluminescent element having the above-described configuration has a resonator structure.
  • Examples of the purpose of use of the organic electroluminescence device configured as a resonator structure include, but are not limited to, a light source of an optical storage medium, a light source of an electrophotographic copying machine, a light source of an optical communication processor, a light source of an optical sensor, and the like. Not. Moreover, you may use for the said use by making a laser oscillation.
  • the material used for the organic electroluminescent element of this invention is applicable to the organic electroluminescent element (it is also called a white organic electroluminescent element) which produces substantially white light emission.
  • a plurality of light emitting materials can simultaneously emit a plurality of light emission colors to obtain white light emission by color mixing.
  • the combination of a plurality of emission colors may include three emission maximum wavelengths of the three primary colors of red, green and blue, or two using the complementary colors such as blue and yellow, blue green and orange. The thing containing the light emission maximum wavelength may be used.
  • the combination of luminescent materials for obtaining multiple luminescent colors is a combination of multiple phosphorescent or fluorescent materials that emit light, fluorescent materials or phosphorescent materials, and light from the luminescent materials. Any combination with a dye material that emits light as light may be used, but in a white organic electroluminescent element, a combination of a plurality of light-emitting dopants may be used.
  • Such a white organic electroluminescent element is different from a configuration in which organic electroluminescent elements emitting each color are individually arranged in parallel to obtain white light emission, and the organic electroluminescent element itself emits white light. For this reason, a mask is not required for film formation of most layers constituting the element, and for example, an electrode film can be formed on one side by vapor deposition, casting, spin coating, ink jet, printing, etc., and productivity is improved. To do.
  • the light emitting material used for the light emitting layer of such a white organic electroluminescent element is not particularly limited.
  • a backlight in a liquid crystal display element is adapted to a wavelength range corresponding to the CF (color filter) characteristics.
  • any metal complex according to the present invention or a known light emitting material may be selected and combined to be whitened.
  • the white organic electroluminescent element described above it is possible to produce a lighting device that emits substantially white light.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional configuration diagram of a lighting device in which a plurality of organic electroluminescent elements having the above-described configurations are used to increase the light emitting surface area.
  • a plurality of light emitting panels 21 each provided with the above-described organic electroluminescent element EL-2 of the second example are arranged on a support substrate 23 on a transparent substrate 13 ′ (ie, a tie type).
  • the light emitting surface is increased in area by ringing).
  • the support substrate 23 may also serve as the sealing material 17 ′.
  • Each of the support substrates 23 and the transparent substrate 13 ′ of the light-emitting panel 21 holds the organic electroluminescent element EL-2 in a sandwiched state.
  • the light emitting panel 21 is tiled.
  • An adhesive 19 may be filled between the support substrate 23 and the transparent substrate 13 ′, thereby sealing the organic electroluminescent element EL-2.
  • the edge part of the electrode layer 1b of the transparent electrode 1 which is an anode, and the counter electrode 5-2 which is a cathode are exposed around the light emission panel 21. FIG. However, only the exposed portion of the counter electrode 5-2 is shown in the drawing.
  • each light emitting panel 21 is a light emitting area A, and a non-light emitting area B is generated between the light emitting panels 21.
  • a light extraction member for increasing the light extraction amount from the non-light emitting region B may be provided in the non-light emitting region B of the light extraction surface 13a.
  • a light collecting sheet or a light diffusion sheet can be used as the light extraction member.
  • the light emitting panel 21 tiling on the support substrate 23 is exemplified by the one provided with the organic electroluminescent element EL-2.
  • the light emitting panel 21 includes the above-described first to fourth examples.
  • Each organic electroluminescent element can be used, and when the support substrate 23 is on the light extraction side, the support substrate 23 having optical transparency may be used.
  • each of the transparent electrodes of Samples 1-1 to 1-19 was fabricated such that the area of the conductive region was 5 cm ⁇ 5 cm.
  • a transparent electrode having a single layer structure composed of an electrode layer using silver was prepared.
  • Samples 1-2 to 1-15 as shown in Table 1 below, a transparent electrode having a laminated structure of a nitrogen-containing layer (or an underlayer) composed of each compound and an electrode layer using silver on the upper side. was made.
  • compound 10 is a compound included in general formula (1).
  • Compound No. 11 is a compound included in the general formula (2) and is also used in Example 2 below.
  • a transparent alkali-free glass substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus and attached to a vacuum tank of the vacuum deposition apparatus. Moreover, silver (Ag) was put into the resistance heating boat made from tungsten, and it attached in the said vacuum chamber. Next, after the vacuum chamber was depressurized to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, the resistance heating boat was energized and heated, and the deposition rate was 0.1 nm / second to 0.2 nm / second, and the single layer made of silver having a film thickness of 8 nm. A transparent electrode having a layer structure was formed.
  • the first vacuum chamber was depressurized to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, and then heated by energizing a heating boat containing each compound, with a deposition rate of 0.1 nm / sec to 0.2 nm / sec.
  • a nitrogen-containing layer (or underlayer) composed of each compound having a film thickness of 25 nm was provided on the substrate.
  • the base material formed up to the nitrogen-containing layer (or underlayer) was transferred to the second vacuum chamber while maintaining a vacuum, and after the pressure of the second vacuum chamber was reduced to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, a heated boat containing silver was energized and heated.
  • an electrode layer made of silver with each film thickness (3 nm to 15 nm) was formed at a deposition rate of 0.1 nm / second to 0.2 nm / second, and a nitrogen-containing layer (or a base layer) and the upper electrode layer were formed.
  • the transparent electrodes of Samples 1-2 to 1-14 having the laminated structure were obtained. Table 1 shows the film thicknesses of the electrode layers in Samples 1-1 to 1-14.
  • FIG. 8A shows a secondary electron image (SEM image) of the electrode layer produced as Sample 1-1 by a scanning electron microscope.
  • FIG. 8B shows a processed image obtained by binarizing the contrast of the SEM image by image processing, and further shows a surface area S of 500 nm ⁇ 500 nm.
  • the black display portion in FIG. 8B corresponds to the opening a.
  • FIGS. 9 to 11 show secondary electron images and processed images of Sample 1-4, Sample 1-11, and Sample 1-12, respectively. Table 1 shows the total perimeter of the openings obtained in this way.
  • Example 1 As is apparent from Table 1, the transparent electrodes of Samples 1-4 to 1-13 and Samples 1-15 to 1-19, that is, having a film thickness of 12 nm or less capable of measuring sheet resistance, and having a thickness of 500 nm ⁇ 500 nm
  • the transparent electrode of the present invention having an electrode layer composed of silver having a total circumference of the opening obtained by processing the electron microscope image of the surface region of 3000 nm or less has a light transmittance of 50% or more. there were.
  • the transparent electrodes of Samples 1-1 to 1-3 that is, the transparent electrodes outside the scope of the present invention in which the total perimeter of the opening exceeds 3000 nm, not only cannot measure the sheet resistance but also transmit light.
  • the transparent electrode of Sample 1-14 that is, the transparent electrode having an electrode layer having a film thickness of 15 nm or more, had a low light transmittance of 37%, although the sheet resistance could be measured.
  • the transparent electrode of the configuration of the present invention has both high light transmittance and conductivity.
  • the light transmittances of the same samples 1-9 to 1-14 other than the electrode layer thickness are compared, the light transmittance shows a maximum value when the electrode layer thickness is about 5 nm to 8 nm. In the film thickness range beyond this, the light transmittance was lowered. This confirmed that the optimum film thickness of the electrode layer using silver was in the range of 5 nm to 8 nm.
  • the above tendency was the same even when the electrode layer was formed by a sputtering method or when the electrode layer was composed of an alloy containing silver as a main component. The same was true when the substrate was changed to a plastic material such as PET or PEN.
  • each of the transparent electrodes of Samples 2-1 to 2-12 was fabricated such that the area of the conductive region was 5 cm ⁇ 5 cm.
  • Sample 2-1 a transparent electrode having a single-layer structure composed of a 5 nm-thick electrode layer using silver was produced.
  • Samples 2-2 to 2-12 a transparent electrode having a laminated structure of a nitrogen-containing layer composed of each compound and an electrode layer having a film thickness of 5 nm using silver on the top was prepared.
  • compounds No. 03 and No. 08 are compounds included in the general formula (1)
  • compound No. 11 is a compound included in the general formula (2)
  • Compound No. 4 is Compound 31 previously shown as the material constituting the nitrogen-containing layer.
  • Compound No. 5 is the compound 34 previously shown as the material constituting the nitrogen-containing layer.
  • Compound No. 6 is the compound 33 previously shown as the material constituting the nitrogen-containing layer.
  • Compound No. 8 is Compound 10 previously shown as a material constituting the nitrogen-containing layer.
  • Table 2 below shows the number of nitrogen atoms [n] in the compound stably binding to silver (Ag) for each of the compounds No. 02 to No. 11 used in Samples 2-3 to 2-12.
  • the interaction energy [ ⁇ E] between silver (Ag) and nitrogen (N) in the compound, the surface area [s] of the compound, and the effective action energy [ ⁇ Eef] calculated from these were shown.
  • the dihedral angles [D] and [ ⁇ E] formed by the nitrogen atom and silver with respect to the ring containing the nitrogen atom in the compound for obtaining [n] are Gaussian 03 (Gaussian, Inc., Wallingford, CT , 2003).
  • nitrogen atoms having a dihedral angle D ⁇ 10 degrees were counted in a number [n].
  • Compound No. 02 has an effective action energy [ ⁇ Eef] indicating a relationship between a nitrogen atom (N) contained in the compound and silver (Ag) constituting the electrode layer, and ⁇ Eef> ⁇ 0.1.
  • the compounds No. 03 to No. 11 satisfy ⁇ Eef ⁇ ⁇ 0.1.
  • ⁇ Procedure for producing transparent electrode of sample 2-1> a transparent alkali-free glass substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus and attached to a vacuum tank of the vacuum deposition apparatus. Moreover, silver (Ag) was put into the resistance heating boat made from tungsten, and it attached in the said vacuum chamber. Next, after the vacuum chamber was depressurized to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, the resistance heating boat was energized and heated, and the deposition rate was 0.1 nm / second to 0.2 nm / second, and the single layer made of silver having a film thickness of 5 nm. A transparent electrode having a layer structure was formed.
  • the first vacuum chamber was depressurized to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, and then heated by energizing a heating boat containing each compound, with a deposition rate of 0.1 nm / sec to 0.2 nm / sec.
  • a nitrogen-containing layer (or underlayer) composed of each compound having a film thickness of 25 nm was provided on the substrate.
  • the base material formed up to the nitrogen-containing layer (or underlayer) was transferred to the second vacuum chamber while maintaining a vacuum, and after the pressure of the second vacuum chamber was reduced to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, a heated boat containing silver was energized and heated.
  • an electrode layer made of silver having a film thickness of 5 nm is formed at a deposition rate of 0.1 nm / second to 0.2 nm / second, and has a laminated structure of a nitrogen-containing layer (or an underlayer) and the upper electrode layer.
  • Each transparent electrode of Sample 2-2 to 2-12 was obtained.
  • Example 2> As is apparent from Table 2, the transparent electrodes of Samples 2-4 to 2-12, in which the nitrogen-containing layer is composed of the compounds No. 03 to No. 11 in which the effective action energy ⁇ Eef is ⁇ Eef ⁇ ⁇ 0.1,
  • the electrode layer using silver that carries substantial conductivity is an ultra-thin film having a thickness of 5 nm, it is possible to measure the sheet resistance value, and a single-layer growth type (Frank-van der Merwe: FM type) film. It was confirmed that the film was formed with a substantially uniform film thickness by the growth.
  • the transparent electrode of Sample 2-1 having a single layer structure without a nitrogen-containing layer
  • the transparent electrode of Sample 2-2 having a nitrogen-containing layer formed using Compound No. 1 containing no nitrogen
  • the transparent electrode of Sample 2-3 in which the nitrogen-containing layer was formed using Compound No. 02 where ⁇ Eef> ⁇ 0.1, the sheet resistance could not be measured.
  • FIG. 12 shows the relationship between the effective action energy ⁇ Eef for the compounds No. 03 to No. 11 constituting the nitrogen-containing layer and the sheet resistance measured for each transparent electrode. From FIG. 12, it is clear that the sheet resistance of the transparent electrode tends to decrease as the value of ⁇ Eef decreases in the range where the effective action energy ⁇ Eef is confirmed to be ⁇ 0.4 ⁇ ⁇ Eef ⁇ ⁇ 0.1. When the effective action energy ⁇ Eef is in the range of ⁇ 0.4 ⁇ ⁇ Eef ⁇ ⁇ 0.2, the sheet resistance is 1000 [ ⁇ / sq. It is further preferable that the following is maintained.
  • an electrode film that is, a transparent electrode that is a thin film but has a low resistance in order to obtain light transmittance can be obtained. It was confirmed.
  • a double-sided organic electroluminescent element using each of the transparent electrodes of Samples 1-1 to 1-16 produced in Example 1 as a cathode was produced. A manufacturing procedure will be described with reference to FIG.
  • a light-transmitting counter electrode 5-1 made of ITO as an anode was formed on the transparent substrate 13 by a sputtering method.
  • the transparent substrate 13 was fixed to a substrate holder of a sputtering apparatus to which an ITO target was attached as a counter electrode material.
  • a film was formed at a film formation rate of 0.3 nm / second to 0.5 nm / second, and a light-transmitting counter electrode 5-1 made of ITO having a film thickness of 150 nm was formed as an anode.
  • the transparent substrate 13 on which the counter electrode 5-1 is formed is transferred from the sputtering apparatus to a commercially available vacuum deposition apparatus, fixed to the substrate holder of the vacuum deposition apparatus, and deposited on the surface where the counter electrode 5-1 is formed. Masks were placed facing each other. Moreover, each material which comprises the light emission functional layer 3 was filled with the optimal quantity for film-forming of each layer in each heating boat in a vacuum evaporation system. In addition, the heating boat used what was produced with the resistance heating material made from tungsten.
  • each layer was formed as follows by sequentially energizing and heating the heating boat containing each material.
  • a hole-transporting material that serves as both a hole-injecting layer and a hole-transporting layer made of ⁇ -NPD is heated by energizing a heating boat containing ⁇ -NPD represented by the following structural formula as a hole-transporting injection material.
  • the injection layer 31 was formed on the counter electrode 5-1. At this time, the deposition rate was 0.1 nm / second to 0.2 nm / second, and the film thickness was 20 nm.
  • each of the heating boat containing the host material H4 having the structural formula shown above and the heating boat containing the phosphorescent compound Ir-4 having the structural formula shown above were energized independently to each other.
  • a light emitting layer 32 composed of H4 and the phosphorescent compound Ir-4 was formed on the hole transport / injection layer 31.
  • the film thickness was 30 nm.
  • a hole-blocking layer 33 made of BAlq was formed on the light-emitting layer 32 by heating by heating a heating boat containing BAlq represented by the following structural formula as a hole-blocking material.
  • the deposition rate was 0.1 nm / second to 0.2 nm / second, and the film thickness was 10 nm.
  • a heating boat containing the compound 10 having the structural formula shown above as an electron transporting material and a heating boat containing potassium fluoride are energized independently to transport the electron consisting of the compound 10 and potassium fluoride.
  • a layer 34 was formed on the hole blocking layer 33.
  • the film thickness was 30 nm.
  • a heating boat containing potassium fluoride as an electron injection material was energized and heated, and an electron injection layer 35 made of potassium fluoride was formed on the electron transport layer 34.
  • the deposition rate was 0.01 nm / sec to 0.02 nm / sec, and the film thickness was 1 nm.
  • each transparent electrode 1 described in Example 1 was used as a cathode to form a film on the electron injection layer 35.
  • the organic electroluminescent element EL was formed on the transparent substrate 13.
  • the procedure for forming each transparent electrode 1 is as described in the first embodiment.
  • the organic electroluminescent element EL is covered with a sealing material 17 made of a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m, and the adhesive 19 (between the sealing material 17 and the transparent substrate 13 is surrounded by the organic electroluminescent element EL. Sealing material) was filled.
  • a sealing material 17 made of a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m
  • the adhesive 19 between the sealing material 17 and the transparent substrate 13 is surrounded by the organic electroluminescent element EL. Sealing material
  • an epoxy photocurable adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) was used.
  • the adhesive 19 filled between the sealing material 17 and the transparent substrate 13 is irradiated with UV light from the glass substrate (sealing material 17) side, and the adhesive 19 is cured to form the organic electroluminescent element EL. Sealed.
  • the organic electroluminescent element EL In the formation of the organic electroluminescent element EL, a vapor deposition mask is used for forming each layer, and the central 4.5 cm ⁇ 4.5 cm of the 5 cm ⁇ 5 cm transparent substrate 13 is defined as the light emitting region A, and the entire light emitting region A is formed. A non-light emitting region B having a width of 0.25 cm was provided on the circumference.
  • the counter electrode 5-1 as the anode and the transparent electrode 1 as the cathode are insulated from each other by the light-emitting functional layer 3 from the hole transport / injection layer 31 to the electron injection layer 35. The terminal part was formed in the shape pulled out.
  • the organic electroluminescent elements EL were provided on the transparent substrate 13, and the light emitting panels of Samples 3-1 to 3-14 were obtained, which were sealed with the sealing material 17 and the adhesive 19.
  • each color of emitted light h generated in the light emitting layer 32 is extracted from both the transparent electrode 1 side, that is, the transparent substrate 13 side, and the counter electrode 5-1 side, that is, the sealing material 17 side. .
  • Example 3 As is apparent from Table 3, the organic electroluminescence devices of Samples 3-4 to 3-13 and Samples 3-15 and 3-16 using the transparent electrode 1 of the present invention as the cathode have a device transmittance. The emission was 40% or more, and light emission due to application of a driving voltage was confirmed. On the other hand, the organic electroluminescence elements of Samples 3-1 to 3-3 and 3-14, in which the transparent electrode that is not the structure of the present invention is used as the cathode, have an element transmittance of less than 40%. -1 to 3-3 did not emit light even when a voltage was applied.
  • the organic electroluminescence device using the transparent electrode of the present invention can emit light with high luminance at a low driving voltage.
  • the driving voltage for obtaining the predetermined luminance can be reduced and the light emission life can be improved.
  • SYMBOLS 1 Transparent electrode, 1b . Electrode layer, EL, EL-1, EL-2, EL-3, EL-4 ... Organic electroluminescent element (electronic device), a ... Opening, S ... Surface area (500 nm x 500 nm)

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Abstract

十分な導電性と光透過性とを兼ね備えた透明電極を提供し、さらにこの透明電極を用いることによって性能の向上が図られた電子デバイスおよび有機電界発光素子を提供する。シート抵抗の測定が可能な12nm以下の膜厚を有すると共に、500nm×500nmの表面領域Sについての走査型電子顕微鏡の画像を処理して得られた開口aの周長が、合計で3000nm以下の銀で構成された電極層1bを有する透明電極1である。

Description

透明電極および電子デバイス
 本発明は、透明電極および電子デバイスに関し、特には導電性と光透過性とを兼ね備えた透明電極、さらにはこの透明電極を用いた電子デバイスに関する。
 有機材料のエレクトロルミネッセンス(electroluminescence:以下ELと記す)を利用した有機電界発光素子(いわゆる有機EL素子)は、数V~数十V程度の低電圧で発光が可能な薄膜型の完全固体素子であり、高輝度、高発光効率、薄型、軽量といった多くの優れた特徴を有する。このため、各種ディスプレイのバックライト、看板や非常灯等の表示板、照明光源等の面発光体として近年注目されている。
 このような有機電界発光素子は、2枚の電極間に有機材料を用いて構成された発光層を挟持した構成であり、発光層で生じた発光光は電極を透過して外部に取り出される。このため、2枚の電極のうちの少なくとも一方は透明電極として構成される。
 透明電極としては、酸化インジウムスズ(SnO-In:Indium Tin Oxide:ITO)等の酸化物半導体系の材料が一般的に用いられているが、ITOと銀とを積層して低抵抗化を狙った検討もなされている(例えば下記特許文献1,2参照)。しかしながら、ITOはレアメタルのインジウムを使用しているため、材料コストが高く、また抵抗を下げるために成膜後に300℃程度でアニール処理する必要がある。そこで、電気伝導率の高い銀等の金属材料を薄膜化した構成や、銀にアルミニウムを混ぜることにより銀単独よりも薄い膜厚で導電性を確保する構成も提案されている(例えば下記特許文献3参照)。
特開2002-15623号公報 特開2006-164961号公報 特開2009-151963号公報
 しかしながら、電気伝導率の高い銀やアルミニウムを用いて構成された透明電極であっても、十分な導電性と光透過性との両立を図ることは困難であった。
 そこで本発明は、十分な導電性と光透過性とを兼ね備えた透明電極を提供すること、およびこの透明電極を用いることによって性能の向上が図られた電子デバイスを提供することを目的とする。
 本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
 1.シート抵抗の測定が可能な12nm以下の膜厚を有すると共に、500nm×500nmの表面領域についての走査型電子顕微鏡の画像を処理して得られた開口の周長が、合計で3000nm以下の銀で構成された電極層を備えた透明電極。
 2.前記開口の周長が、合計で1000nm以下である前記1に記載の透明電極。
 3.前記1または2に記載の透明電極を有する電子デバイス。
 4.前記電子デバイスが有機電界発光素子である前記3に記載の電子デバイス。
 以上のように構成された本発明の透明電極は、当該透明電極を構成する電極層が、シート抵抗の測定が可能な12nm以下の膜厚であることにより、電極用の膜としての実用性を確保しつつも、光の吸収成分または反射成分が低く抑えられたものとなる。また特に電極層は、走査型電子顕微鏡で得られた500nm×500nmの表面領域の画像を処理して得られた開口aの周長が、合計で3000nm以下であることにより、上述したように12nm以下と言った極薄膜でありながらも、確実にシート抵抗の測定が可能で導電性が確保されたものとなる。
 以上の結果、この様な電極層を備えた透明電極は、実質的に電極としての機能を果たす電極層が、薄い膜厚であることで光透過性を確保しつつも、導電性も確保されているため、導電性の向上と光透過性の向上との両立が図られたものとなる。
 以上説明したように本発明によれば、透明電極における導電性の向上と光透過性の向上との両立を図ることが可能になり、またこの透明電極を用いた電子デバイスの性能の向上を図ることが可能になる。
本発明の透明電極の構成を説明するための平面模式図である。 本発明の透明電極の構成を示す断面模式図である。 本発明の透明電極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。 本発明の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。 本発明の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。 本発明の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。 有機電界発光素子を用いて発光面を大面積化した照明装置の断面構成図である。 実施例1で作製した試料1-1の透明電極のSEM画像およびこれを画像処理した処理画像である。 実施例1で作製した試料1-4の透明電極のSEM画像およびこれを画像処理した処理画像である。 実施例1で作製した試料1-11の透明電極のSEM画像およびこれを画像処理した処理画像である。 実施例1で作製した試料1-12の透明電極のSEM画像およびこれを画像処理した処理画像である。 実施例2で作製した透明電極における有効作用エネルギーΔEefとシート抵抗との関係を示すグラフである。 実施例3で作製した有機電界発光素子の構成を示す断面構成図である。
 以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて次に示す順に説明する。
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
≪1.透明電極≫
 図1は、本発明の透明電極の構成を説明するための平面模式図である。また図2は、本発明の透明電極の一構成例を示す断面模式図である。これらの図に示すように、透明電極1は、窒素含有層1aに隣接して設けられた電極層1bを有する構成であり、電極層1bのみを透明電極1としても良く、窒素含有層1aと電極層1bとの積層構造を透明電極としても良い。このような透明電極1は、例えば基材11の上部に、窒素含有層1a、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が、以降に詳細に説明するように、所定の膜厚と成膜状態を有しているところが特徴的である。また、電極層1bと隣接して設けられた窒素含有層1aは、例えば電極層1bを構成する電極材料との間に特定の関係を有する材料を用いて構成された層である。
 以下に、このような積層構造の透明電極1を構成する電極層1b、これに隣接する窒素含有層1a、および透明電極1が設けられる基材11の順に、詳細な構成を説明する。尚、本発明の透明電極1の透明とは波長550nmでの光透過率が50%以上であることをいう。
<電極層1b>
 電極層1bは、導電性材料を用いて構成された層であって、例えば窒素含有層1a上に成膜された層である。この電極層1bは、シート抵抗の測定が可能な12nm以下の膜厚を有する。電極層1bは、シート抵抗の測定が可能な膜厚とすることにより、電極層1bを構成する導電性材料の面内方向においての2次元的な連続性を備えたものとなり、電極用の膜としての実用性が確保されている。また電極層1bは、12nm以下の膜厚であることにより、電極層1bにおける光の吸収成分または反射成分が低く抑えられ、透明電極1の光透過率が確保されている。
 また電極層1bは、500nm×500nmの表面領域Sについての走査型電子顕微鏡の画像を処理して得られた開口aの周長が、合計で3000nm以下である。走査型電子顕微鏡は、500nm×500nm程度の広さの表面領域Sの観察に適する顕微鏡である。この表面領域Sは、電極層1bの表面で任意に設定された領域であることとする。
 ここで電極層1bは、12nm以下の極薄膜である。このため、その成膜状態によっては、図1の平面模式図に示すように、導電性材料が成膜しきらない開口aが残存する場合がある。このような場合であっても、500nm×500nmの表面領域Sに残存している全ての開口aの周長を合計し、その合計が3000nm以下のものを電極層1bとして用いることとする。この開口aの周長の合計は、1000nm以下であれば好ましい。また、電極層1bは、開口aが存在しない完全な連続膜が最も好ましく、その場合の開口aの周長の合計は0nmとなる。
 尚、画像処理は、例えば走査型電子顕微鏡によって得られた二次電子像や反射電子像のコントラストを二値化する処理を行う。そして、二値化されたコントラストの境界部分を開口aの周として認識し、その境界部分の長さを500nm×500nmの表面領域Sの範囲で合計することで、開口aの周長の合計の長さを得る。
 以上のような電極層1bを構成する導電性材料は、銀(Ag)、または銀を主成分とした合金である。合金である場合の一例としては、銀マグネシウム(AgMg)、銀銅(AgCu)、銀パラジウム(AgPd)、銀パラジウム銅(AgPdCu)、銀インジウム(AgIn)、銀アルミニウム(AgAl)、銀金(AgAu)などが挙げられる。
 また以上のような電極層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。例えば、スパッタ法を適用した電極層1bの成膜であれば、主材料である銀(Ag)に対して添加元素の濃度があらかじめ調整されたスパッタターゲット用意し、このスパッタターゲットを用いたスパッタ成膜を行う。上述した添加元素を用いる全ての場合において、スパッタ法を適用した電極層1bの成膜が行われるが、特に添加元素として銅(Cu)、パラジウム(Pd)の何れかを用いる場合には、スパッタ法を適用した電極層1bの成膜が行われる。また特に、添加元素としてIn(インジウム)、マグネシウム(Mg)、またはアルミニウム(Al)を用いる場合であれば、蒸着法を適用した電極層1bの成膜も行われる。この場合、これらの添加元素と銀(Ag)とを共蒸着する。この際、添加元素の蒸着速度と銀(Ag)の蒸着速度とをそれぞれ調整することにより、主材料である銀(Ag)に対する添加元素の添加濃度を調整した蒸着成膜を行う。また電極層1bは、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。
 さらに以上のような電極層1bは、銀または銀を主成分とした合金の層が、必要に応じて複数の層に分けて積層された構成であっても良い。
<窒素含有層1a>
 窒素含有層1aは、図2の断面模式図に示すように、電極層1bの下地として設けられる層である。この窒素含有層1aは、例えば有機材料で構成された層であって、この上部に単層成長型(Frank-van der Merwe:FM型)の膜成長によって電極層1bが成膜されるような材料で構成されて良い。一例として、電極層1bが銀または銀を主成分とした合金で構成される場合であれば、窒素含有層1aは窒素原子(N)を含む有機材料を用いた構成が例示される。以下、電極層1bが銀または銀を主成分とした合金で構成される場合においての窒素含有層1aの詳細な構成を説明する。
 すなわち窒素含有層1aは、窒素原子(N)をヘテロ原子とした複素環を含む化合物のうち、電極層1bを構成する主材料である銀(Ag)との間に、特定の関係を有する化合物を用いて構成された層である。ここでは、化合物と銀との間に相互に作用するエネルギーとして、下記式(1)で示される有効作用エネルギーΔEefを定義した。そして、この有効作用エネルギーΔEefが下記式(2)を満たす、特定の関係を有する化合物を用いて窒素含有層1aを構成する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 上記式(1)中、銀と安定的に結合する化合物中の窒素原子の数[n]とは、化合物中に含有される窒素原子のうちから、銀と安定的に結合する窒素原子のみを、特定の窒素原子として選択してカウントした数である。選択対象となる窒素原子は、化合物中に含まれる全ての窒素原子であり、複素環を構成する窒素原子に限定されることはない。このような化合物中に含まれる全ての窒素原子の中からの、特定の窒素原子の選択は、例えば分子軌道計算法によって算出される銀と化合物中の窒素原子との結合距離[r(Ag・N)]、または化合物中の窒素原子を含む環に対して当該窒素原子と銀とのなす角度、すなわち二面角[D]を指標として次のように行われる。尚、分子軌道計算は、例えばGaussian 03(Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2003)を用いて行われる。
 先ず、結合距離[r(Ag・N)]を指標とした場合、各化合物の立体的な構造を考慮し、当該化合物において窒素原子と銀とが安定的に結合する距離を、「安定結合距離」として設定しておく。そして、当該化合物に含有される各窒素原子について、分子軌道計算法を用いて結合距離[r(Ag・N)]を算出する。そして算出された結合距離[r(Ag・N)]が、「安定結合距離」と近い値を示す窒素原子を、特定の窒素原子として選択する。このような窒素原子の選択は、複素環を構成する窒素原子が多く含まれる化合物、および複素環を構成しない窒素原子が多く含まれる化合物に対して適用される。
 また二面角[D]を指標とした場合、分子軌道計算法を用いて上述した二面角[D]を算出する。そして算出された二面角[D]がD<10度をなす窒素原子を、特定の窒素原子として選択する。このような窒素原子の選択は、複素環を構成する窒素原子が多く含まれる化合物に対して適用される。
 また、銀(Ag)と化合物中における窒素(N)との相互作用エネルギー[ΔE]は、分子軌道計算法によって算出することができ、上記のように選択された窒素と銀との間の相互作用エネルギーである。
 さらに表面積[s]は、Tencube/WM(株式会社テンキューブ製)を用いて、各化合物の構造に対して算出される。
 以上のように定義される有効作用エネルギーΔEefは、下記式(3)を満たす範囲であればさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 また窒素含有層1aを構成する化合物に含まれる窒素原子(N)をヘテロ原子とした複素環としては、アジリジン、アジリン、アゼチジン、アゼト、アゾリジン、アゾール、アジナン、ピリジン、アゼパン、アゼピン、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾリン、ピラジン、モルホリン、チアジン、インドール、イソインドール、ベンゾイミダゾール、プリン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、シンノリン、プテリジン、アクリジン、カルバゾール、ベンゾ-C-シンノリン、ポルフィリン、クロリン、コリン等が挙げられる。
 また窒素原子をヘテロ原子とした複素環を有する化合物として、好ましく用いられる化合物は、例えば下記一般式(1)で表される化合物や、以降に示す一般式(2)で表される化合物が例示される。本発明の透明電極1を構成する窒素含有層1aは、上述した式(1)または式(2)に当てはまる化合物の中から、これらの一般式(1)または一般式(2)で示される化合物が選択して用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 上記一般式(1)の式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51~E66、E71~E88は、各々-C(R3)=または-N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。但し、E71~E79の少なくとも1つ及びE80~E88の少なくとも1つは-N=を表す。n3及びn4は0~4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。
 一般式(1)において、Y5で表されるアリーレン基としては、例えば、o-フェニレン基、p-フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、ナフタセンジイル基、ピレンジイル基、ナフチルナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基(例えば、[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジイル基、3,3’-ビフェニルジイル基、3,6-ビフェニルジイル基等)、テルフェニルジイル基、クアテルフェニルジイル基、キンクフェニルジイル基、セキシフェニルジイル基、セプチフェニルジイル基、オクチフェニルジイル基、ノビフェニルジイル基、デシフェニルジイル基等が例示される。
 また一般式(1)において、Y5で表されるヘテロアリーレン基としては、例えば、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環(モノアザカルボリン環ともいい、カルボリン環を構成する炭素原子のひとつが窒素原子で置き換わった構成の環構成を示す)、トリアゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピラジン環、キノキサリン環、チオフェン環、オキサジアゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、インドール環からなる群から導出される2価の基等が例示される。
 Y5で表されるアリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基の好ましい態様としては、ヘテロアリーレン基の中でも、3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を含むことが好ましく、また、当該3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基としては、ジベンゾフラン環から導出される基またはジベンゾチオフェン環から導出される基が好ましい。
 一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基の例としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、芳香族炭化水素基(芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p-クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基)、芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する任意の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2-ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2-エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2-エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2-エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2-ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2-ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2-エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2-ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2-エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基またはヘテロアリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2-ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2-エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2-ピリジルアミノ基、ピペリジル基(ピペリジニル基ともいう)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジニル基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)、リン酸エステル基(例えば、ジヘキシルホスホリル基等)、亜リン酸エステル基(例えばジフェニルホスフィニル基等)、ホスホノ基等が挙げられる。
 これらの置換基の一部は、上記の置換基によってさらに置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
 一般式(1)において、E51~E58のうちの6つ以上及びE59~E66のうちの6つ以上が、各々-C(R3)=で表されることが好ましい。
 一般式(1)において、E75~E79の少なくとも1つ及びE84~E88の少なくとも1つが-N=を表すことが好ましい。
 さらには、一般式(1)において、E75~E79のいずれか1つ及びE84~E88のいずれか1つが-N=を表すことが好ましい。
 また、一般式(1)において、E71~E74及びE80~E83が、各々-C(R3)=で表されることが好ましい態様として挙げられる。
 さらに、一般式(1)で表される化合物において、E53が-C(R3)=で表され、且つ、R3が連結部位を表すことが好ましく、さらに、E61も同時に-C(R3)=で表され、且つ、R3が連結部位を表すことが好ましい。
 さらに、E75及びE84が-N=で表されることが好ましく、E71~E74及びE80~E83が、各々-C(R3)=で表されることが好ましい。
 また窒素含有層1aを構成する化合物の他の例として、下記一般式(2)で表される化合物が用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 上記一般式(2)の式中、R21は置換基を表す。またT11,T12、T21~T25、T31~T35は、各々-C(R22)=または-N=を表し、T13~T15は、各々-C(R22)=を表す。さらにR22は、水素原子(H)または置換基を表す。T11およびT12のうちの少なくとも1つは窒素原子(-N=)であり、T21~T25のうちの少なくとも1つは窒素原子(-N=)であり、T31~T35のうちの少なくとも1つは窒素原子(-N=)である。
 また一般式(2)のうち、R21、およびR22が示す置換基の例としては、一般式(1)のR3と同様のものが挙げられる。これらの置換基の一部は、上記の置換基によってさらに置換されていてもよい。
 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。
[化合物の具体例]
 以下に、窒素含有層1aを構成する化合物の具体例化合物(1~134)を示すが、これらに限定されない。尚、ここでは、上記一般式(1)および一般式(2)には含まれない化合物も例示している。また本発明の透明電極1を構成する窒素含有層1aは、以下に例示される化合物(1~134)のうちから、上述した式(1)または式(2)に当てはまる化合物が選択して用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
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[化合物の合成例]
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 工程1:(中間体1の合成)
 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。
 工程2:(中間体2の合成)
 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。
 工程3:(化合物5の合成)
 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[(η-C)RuCl(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。
 反応液を室温まで冷却後、ジクロロメタン5Lを加え、反応液を濾過した。次いで減圧雰囲気下(800Pa、80℃)において濾液から溶媒を留去し、その残渣をシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー(CHCl:EtN=20:1~10:1)にて精製した。
 減圧雰囲気下において、精製物から溶媒を留去した後、その残渣をジクロロメタンに再び溶解し、水で3回洗浄した。洗浄によって得られた物質を無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧雰囲気下において乾燥後の物質から溶媒を留去することにより、化合物5を収率68%で得た。
<基材11>
 以上のような透明電極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。
 ガラスとしては、例えば、シリカガラス、ソーダ石灰シリカガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。これらのガラス材料の表面には、窒素含有層1aとの密着性、耐久性、平滑性の観点から、必要に応じて、研磨等の物理的処理を施したり、無機物または有機物からなる被膜や、これらの被膜を組み合わせたハイブリッド被膜が形成される。
 樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート(TAC)、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)あるいはアペル(商品名三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等が挙げられる。
 樹脂フィルムの表面には、無機物または有機物からなる被膜や、これらの被膜を組み合わせたハイブリッド被膜が形成されていてもよい。このような被膜およびハイブリッド被膜は、JIS-K-7129-1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度90±2%RH)が0.01g/(m2・24時間)以下のバリア性フィルム(バリア膜等ともいう)であることが好ましい。またさらには、JIS-K-7126-1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が10-3ml/(m2・24時間・atm)以下、水蒸気透過度が10-5g/(m2・24時間)以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
 以上のようなバリア性フィルムを形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。さらに当該バリア性フィルムの脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層(有機層)の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
 バリア性フィルムの形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができるが、特開2004-68143号公報に記載の大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
 一方、基材11が不透明なものである場合、例えば、アルミニウム、ステンレス等の金属基板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等を用いることができる。
 尚、以上のような電極層1bを有する透明電極1は、電極層1bの上部が保護膜で覆われていたり、別の導電性層が積層されていても良い。この場合、電極層1bの光透過性を損なうことのないように、保護膜及び導電性層が光透過性を有することが好ましい。また窒素含有層1aの下部、すなわち窒素含有層1aと基材11との間にも、必要に応じた層を設けた構成としても良い。さらに以上の実施形態において透明電極1は、窒素含有層1aと電極層1bとの積層構造として説明したが、透明電極1は電極層1bのみの単層構造であっても良い。
<透明電極1の効果>
 以上のような透明電極1は、当該透明電極1を構成する電極層1bが、シート抵抗の測定が可能な12nm以下の膜厚であることにより、電極用の膜としての実用性を確保しつつも光の吸収成分または反射成分が低く抑えられたものとなる。また特に電極層1bは、走査型電子顕微鏡で得られた500nm×500nmの表面領域の画像を処理して得られた開口aの周長が、合計で3000nm以下であることにより、上述したように12nm以下と言った極薄膜でありながらも、確実にシート抵抗の測定が可能な導電性を有するものとなる。また、開口aの周長は、合計で1000nm以下であれば、さらにシート抵抗を低い値に抑えることができる。
 以上の結果、この様な電極層1bを有する透明電極1は、実質的に電極としての機能を果たす電極層1bが、薄い膜厚であることで光透過性を確保しつつも、導電性も確保されているため、導電性の向上と光透過性の向上との両立を図ることが可能になる。
 またこのような透明電極1は、レアメタルであるインジウム(In)を用いていないため低コストであり、またZnOのような化学的に不安定な材料を用いていないため長期信頼性にも優れている。
 さらに、このような電極層1bが、銀または銀を主成分とした合金を用いたものであって、窒素原子を有する化合物を用いて構成された窒素含有層1aに隣接して設けられた構成である場合、窒素含有層1aの上部に電極層1bを成膜する際には、電極層1bを構成する銀原子が窒素含有層1aを構成する窒素原子を含んだ化合物と相互作用し、銀原子の窒素含有層1a表面においての拡散距離が減少し、銀の連続膜が形成される。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。
 そして特に、窒素含有層1aを構成する化合物と、電極層1bを構成する銀との間に相互に作用するエネルギーとして、上記式(1)に示した有効作用エネルギーΔEefを定義し、この値が-0.4≦ΔEef≦-0.10となる化合物を用いて窒素含有層1aを構成するようにした。これにより、上述したような「銀の凝集を抑える」効果が確実に得られる化合物を用いて、窒素含有層1aを形成することが可能になる。これは、後の実施例で詳細に説明するように、このような窒素含有層1a上には、極薄膜でありながらもシート抵抗の測定が可能な電極層1bが形成されることからも確認された。
≪2.透明電極の用途≫
 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。
≪3.有機電界発光素子の第1例(トップエミッション型)≫
<有機電界発光素子EL-1の構成>
 図3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。
 図3に示す有機電界発光素子EL-1は、基板13上に設けられており、基板13側から順に、対向電極5-1、有機材料等を用いて構成された発光機能層3、および透明電極1をこの順に積層して構成されている。この有機電界発光素子EL-1においては、透明電極1として、先に説明した本発明の透明電極1を用いているところが特徴的である。このため有機電界発光素子EL-1は、発生させた光(以下、発光光hと記す)を、少なくとも基板13と逆側から取り出すトップエミッション型として構成されている。
 また有機電界発光素子EL-1の全体的な層構造が限定されることはなく、一般的な層構造であって良い。ここでは、透明電極1がカソード(すなわち陰極)側に配置され、主に電極層1bがカソードとして機能する一方、対向電極5-1がアノード(すなわち陽極)として機能する。
 この場合、例えば発光機能層3は、アノードである対向電極5-1側から順に[正孔注入層3a/正孔輸送層3b/発光層3c/電子輸送層3d/電子注入層3e]を積層した構成が例示されるが、このうち少なくとも有機材料を用いて構成された発光層3cを有することが必須である。正孔注入層3aおよび正孔輸送層3bは、正孔輸送/注入層として設けられても良い。電子輸送層3dおよび電子注入層3eは、電子輸送/注入層として設けられても良い。またこれらの発光機能層3のうち、例えば電子注入層3eは無機材料で構成されている場合もある。
 またさらに、カソードとして設けられた透明電極1のうち、窒素含有層1aは、電子注入層を兼ねていても良く、電子輸送/注入層を兼ねていても良い。
 また発光機能層3は、これらの層の他にも正孔阻止層や電子阻止層等が必要に応じて必要箇所に積層されていて良い。さらに発光層3cは、各波長領域の発光光を発生させる各色発光層を有し、これらの各色発光層を、非発光性の中間層を介して積層させて発光層ユニットとして形成されていても良い。中間層は、正孔阻止層、電子阻止層として機能しても良い。さらにアノードである対向電極5-1も、必要に応じた積層構造であっても良い。このような構成において、透明電極1と対向電極5-1とで発光機能層3が挟持された部分のみが、有機電界発光素子EL-1における発光領域となる。
 また以上のような層構成においては、透明電極1の低抵抗化を図ることを目的とし、透明電極1の電極層1bに接して補助電極15が設けられていても良い。
 以上のような構成の有機電界発光素子EL-1は、有機材料等を用いて構成された発光機能層3の劣化を防止することを目的として、基板13上において後述する透明封止材17で封止されている。この透明封止材17は、接着剤19を介して基板13側に固定されている。ただし、透明電極1および対向電極5-1の端子部分は、基板13上において発光機能層3によって互いに絶縁性を保った状態で透明封止材17から露出させた状態で設けられていることとする。
 以下、上述した有機電界発光素子EL-1を構成するための主要各層の詳細を、基板13、透明電極1、対向電極5-1、発光機能層3の発光層3c、発光機能層3の他の層、補助電極15、および透明封止材17の順に説明する。その後、有機電界発光素子EL-1の作製方法を説明する。
[基板13]
 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、基材11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(カソード側)]
 透明電極1は、先に説明した透明電極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を構成する本発明構成の電極層1b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。このような窒素含有層1aは、上述した式(1)または式(2)を満たす材料のなかから、さらに電子輸送性または電子注入性を有する材料を用いて構成されることが好ましい。またこのような窒素含有層1aは、以降において電子輸送材料として例示する材料のなかから、さらに式(1)または式(2)を満たす材料を用いて構成されても良い。またこの場合、窒素含有層1aが発光機能層3とみなされるため、透明電極1は電極層1bのみからなる単層構造であるとも言える。尚、窒素含有層1aは、図示した様に発光機能層3と電極層1bとの間のみに配置されていても良いし、電極層1bの全面にわたって隣接して配置されていても良い。
[対向電極5-1(アノード)]
 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、TiO、SnO等の酸化物半導体などが挙げられる。
 対向電極5-1は、これらの導電性材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより作製することができる。また、対向電極5-1としてのシート抵抗は、数百Ω/sq.以下が好ましく、膜厚は通常5nm~5μm、好ましくは5nm~200nmの範囲で選ばれる。
 尚、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、両面発光型であれば、上述した導電性材料のうち光透過性の良好な導電性材料を選択して対向電極5-1を構成すれば良い。
[発光層3c]
 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。
 この発光層3cは、電極または電子輸送層3dから注入された電子と、正孔輸送層3bから注入された正孔とが再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層3cの層内であっても発光層3cと隣接する層との界面であってもよい。
 このような発光層3cとしては、含まれる発光材料が発光要件を満たしていれば、その構成には特に制限はない。また、同一の発光スペクトルや発光極大波長を有する層が複数層あってもよい。この場合、各発光層3c間には非発光性の中間層(図示せず)を有していることが好ましい。
 発光層3cの膜厚の総和は1~100nmの範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは、より低い駆動電圧を得ることができることから1~30nmである。尚、発光層3cの膜厚の総和とは、発光層3c間に非発光性の中間層が存在する場合には、当該中間層も含む膜厚である。
 複数層を積層した構成の発光層3cの場合、個々の発光層の膜厚としては、1~50nmの範囲に調整することが好ましく、さらに好ましくは1~20nmの範囲に調整することがより好ましい。積層された複数の発光層が、青、緑、赤のそれぞれの発光色に対応する場合、青、緑、赤の各発光層の膜厚の関係については、特に制限はない。
 以上のような発光層3cは、後述する発光材料やホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法、インクジェット法等の公知の薄膜形成方法により成膜して形成することができる。
 また発光層3cは、複数の発光材料を混合してもよく、また燐光発光材料と蛍光発光材料(蛍光ドーパント、蛍光性化合物ともいう)を同一発光層3c中に混合して用いてもよい。
 発光層3cの構成として、ホスト化合物(発光ホスト等ともいう)、発光材料(発光ドーパント化合物ともいう)を含有し、発光材料より発光させることが好ましい。
 (ホスト化合物)
 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。
 ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、または複数種用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機電界発光素子EL-1を高効率化することができる。また、後述する発光材料を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。
 用いられるホスト化合物としては、従来公知の低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でもよい。
 公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、発光の長波長化を防ぎ、かつ高Tg(ガラス転移温度)化合物が好ましい。ここでいうガラス転移点(Tg)とは、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS-K-7121に準拠した方法により求められる値である。
 以下に、本発明で用いることのできるホスト化合物の具体例(H1~H79)を示すが、これらに限定されない。なお、ホスト化合物H68~H79において、x及びyはランダム共重合体の比率を表す。その比率は、例えば、x:y=1:10などとすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
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 公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物を用いることもできる。例えば、特開2001-257076号公報、同2002-308855号公報、同2001-313179号公報、同2002-319491号公報、同2001-357977号公報、同2002-334786号公報、同2002-8860号公報、同2002-334787号公報、同2002-15871号公報、同2002-334788号公報、同2002-43056号公報、同2002-334789号公報、同2002-75645号公報、同2002-338579号公報、同2002-105445号公報、同2002-343568号公報、同2002-141173号公報、同2002-352957号公報、同2002-203683号公報、同2002-363227号公報、同2002-231453号公報、同2003-3165号公報、同2002-234888号公報、同2003-27048号公報、同2002-255934号公報、同2002-260861号公報、同2002-280183号公報、同2002-299060号公報、同2002-302516号公報、同2002-305083号公報、同2002-305084号公報、同2002-308837号公報等が挙げられる。
 (発光材料)
 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。
 燐光発光性化合物とは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にて燐光発光する化合物であり、燐光量子収率が25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましい燐光量子収率は0.1以上である。
 上記燐光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中での燐光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明において燐光発光性化合物を用いる場合、任意の溶媒のいずれかにおいて上記燐光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。
 燐光発光性化合物の発光の原理としては2種挙げられる。一つは、キャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーを燐光発光性化合物に移動させることで燐光発光性化合物からの発光を得るというエネルギー移動型であり、もう一つは、燐光発光性化合物がキャリアトラップとなり、燐光発光性化合物上でキャリアの再結合が起こり燐光発光性化合物からの発光が得られるというキャリアトラップ型である。いずれの場合においても、燐光発光性化合物の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件となる。
 燐光発光性化合物は、一般的な有機電界発光素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができるが、好ましくは元素の周期表で8~10族の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物(白金錯体系化合物)、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
 本発明においては、少なくとも一つの発光層3cに2種以上の燐光発光性化合物を含有していてもよく、発光層3cにおける燐光発光性化合物の濃度比が発光層3cの厚さ方向で変化していてもよい。
 燐光発光性化合物は好ましくは発光層3cの総量に対し0.1体積%以上30体積%未満である。
 (一般式(3)で表される化合物)
 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(3)で表される化合物であることが好ましい。
 なお、一般式(3)で表される燐光発光性化合物(燐光発光性の金属錯体ともいう)は、有機電界発光素子EL-1の発光層3cに発光ドーパントとして含有されることが好ましい態様であるが、発光層3c以外の発光機能層に含有されていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
 上記一般式(3)中、P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP-Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A2はQ-Nと共に芳香族複素環を形成する原子群を表す。P1-L1-P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1~3の整数を表し、j2は0~2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族~10族の遷移金属元素を表す。
 一般式(3)において、P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表す。
 そして、一般式(3)において、A1が、P-Cと共に形成する芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、o-テルフェニル環、m-テルフェニル環、p-テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。
 これらの環はさらに、一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有しても良い。
 一般式(3)において、A1が、P-Cと共に形成する芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、アザカルバゾール環等が挙げられる。
 ここで、アザカルバゾール環とは、前記カルバゾール環を構成するベンゼン環の炭素原子が1つ以上窒素原子で置き換わったものを示す。
 これらの環はさらに、一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有しても良い。
 一般式(3)において、A2が、Q-Nと共に形成する芳香族複素環としては、オキサゾール環、オキサジアゾール環、オキサトリアゾール環、イソオキサゾール環、テトラゾール環、チアジアゾール環、チアトリアゾール環、イソチアゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。
 これらの環はさらに、一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有しても良い。
 一般式(3)において、P1-L1-P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。
 P1-L1-P2で表される2座の配位子としては、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピラザボール、アセチルアセトン、ピコリン酸等が挙げられる。
 一般式(3)において、j1は1~3の整数を表し、j2は0~2の整数を表すが、j1+j2は2または3を表す、中でも、j2は0である場合が好ましい。
 一般式(3)において、M1は元素周期表における8族~10族の遷移金属元素(単に遷移金属ともいう)が用いられるが、中でも、イリジウム好ましい。
 (一般式(4)で表される化合物)
 一般式(3)で表される化合物の中でも、下記一般式(4)で表される化合物であることがさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
 上記一般式(4)式中、Zは、炭化水素環基または複素環基を表す。P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP-Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A3は-C(R01)=C(R02)-、-N=C(R02)-、-C(R01)=N-または-N=N-を表し、R01、R02は、各々水素原子または置換基を表す。P1-L1-P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子、または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1~3の整数を表し、j2は0~2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族~10族の遷移金属元素を表す。
 一般式(4)において、Zで表される炭化水素環基としては、非芳香族炭化水素環基、芳香族炭化水素環基が挙げられ、非芳香族炭化水素環基としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらの基は、無置換でも後述する置換基を有していてもよい。
 また、芳香族炭化水素環基(芳香族炭化水素基、アリール基等ともいう)としては、例えば、フェニル基、p-クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等が挙げられる。
 これらの基は、無置換でもよく、一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有しても良い。
 一般式(4)において、Zで表される複素環基としては、非芳香族複素環基、芳香族複素環基等が挙げられ、非芳香族複素環基としては、例えば、エポキシ環、アジリジン環、チイラン環、オキセタン環、アゼチジン環、チエタン環、テトラヒドロフラン環、ジオキソラン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、オキサゾリジン環、テトラヒドロチオフェン環、スルホラン環、チアゾリジン環、ε-カプロラクトン環、ε-カプロラクタム環、ピペリジン環、ヘキサヒドロピリダジン環、ヘキサヒドロピリミジン環、ピペラジン環、モルホリン環、テトラヒドロピラン環、1,3-ジオキサン環、1,4-ジオキサン環、トリオキサン環、テトラヒドロチオピラン環、チオモルホリン環、チオモルホリン-1,1-ジオキシド環、ピラノース環、ジアザビシクロ[2,2,2]-オクタン環等から導出される基を挙げられる。
 これらの基は、無置換でもよく、一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有しても良い。
 芳香族複素環基としては、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4-トリアゾール-1-イル基、1,2,3-トリアゾール-1-イル基等)、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等が挙げられる。
 これらの基は、無置換でもよく、一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有しても良い。
 好ましくは、Zで表される基は芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基である。
 一般式(4)において、A1が、P-Cと共に形成する芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、o-テルフェニル環、m-テルフェニル環、p-テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。
 これらの環はさらに、一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有しても良い。
 一般式(4)において、A1がP-Cと共に形成する芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、アザカルバゾール環等が挙げられる。
 ここで、アザカルバゾール環とは、前記カルバゾール環を構成するベンゼン環の炭素原子が1つ以上窒素原子で置き換わったものを示す。
 これらの環はさらに、一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有しても良い。
 一般式(4)のA3で表される、-C(R01)=C(R02)-、-N=C(R02)-、-C(R01)=N-において、R01、R02で各々表される置換基は、一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基と同義である。
 一般式(4)において、P1-L1-P2で表される2座の配位子としては、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピラザボール、アセチルアセトン、ピコリン酸等が挙げられる。
 また、j1は1~3の整数を表し、j2は0~2の整数を表すが、j1+j2は2または3を表す、中でも、j2は0である場合が好ましい。
 一般式(4)において、M1で表される元素周期表における8族~10族の遷移金属元素(単に遷移金属ともいう)は、一般式(3)において、M1で表される元素周期表における8族~10族の遷移金属元素と同義である。
 (一般式(5)で表される化合物)
 上記一般式(4)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(5)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
 上記一般式(5)式中、R03は置換基を表し、R04は水素原子または置換基を表し、複数のR04は互いに結合して環を形成してもよい。n01は1~4の整数を表す。R05は水素原子または置換基を表し、複数のR05は互いに結合して環を形成してもよい。n02は1~2の整数を表す。R06は水素原子または置換基を表し、互いに結合して環を形成してもよい。n03は1~4の整数を表す。Z1はC-Cと共に6員の芳香族炭化水素環もしくは、5員または6員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表す。Z2は炭化水素環基または複素環基を形成するのに必要な原子群を表す。P1-L1-P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1~3の整数を表し、j2は0~2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族~10族の遷移金属元素を表す。R03とR06、R04とR06及びR05とR06は互いに結合して環を形成していてもよい。
 一般式(5)において、R03、R04、R05、R06で各々表される置換基は、一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基と同義である。
 一般式(5)において、Z1がC-Cと共に形成する6員の芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環等が挙げられる。
 これらの環はさらに、一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有してもよい。
 一般式(5)において、Z1がC-Cと共に形成する5員または6員の芳香族複素環としては、例えば、オキサゾール環、オキサジアゾール環、オキサトリアゾール環、イソオキサゾール環、テトラゾール環、チアジアゾール環、チアトリアゾール環、イソチアゾール環、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。
 これらの環はさらに、一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有してもよい。
 一般式(5)において、Z2で表される炭化水素環基としては、非芳香族炭化水素環基、芳香族炭化水素環基が挙げられ、非芳香族炭化水素環基としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらの基は、無置換でも後述する置換基を有していてもよい。
 また、芳香族炭化水素環基(芳香族炭化水素基、アリール基等ともいう)としては、例えば、フェニル基、p-クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等が挙げられる。これらの基は、無置換でもよく、一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有してもよい。
 一般式(5)において、Z2で表される複素環基としては、非芳香族複素環基、芳香族複素環基等が挙げられ、非芳香族複素環基としては、例えば、エポキシ環、アジリジン環、チイラン環、オキセタン環、アゼチジン環、チエタン環、テトラヒドロフラン環、ジオキソラン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、オキサゾリジン環、テトラヒドロチオフェン環、スルホラン環、チアゾリジン環、ε-カプロラクトン環、ε-カプロラクタム環、ピペリジン環、ヘキサヒドロピリダジン環、ヘキサヒドロピリミジン環、ピペラジン環、モルホリン環、テトラヒドロピラン環、1,3-ジオキサン環、1,4-ジオキサン環、トリオキサン環、テトラヒドロチオピラン環、チオモルホリン環、チオモルホリン-1,1-ジオキシド環、ピラノース環、ジアザビシクロ[2,2,2]-オクタン環等から導出される基を挙げることができる。これらの基は無置換でもよく、また、一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有してもよい。
 芳香族複素環基としては、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4-トリアゾール-1-イル基、1,2,3-トリアゾール-1-イル基等)、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等が挙げられる。
 これらの環は無置換でもよく、さらに、一般式(1)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有してもよい。
 一般式(5)において、Z1及びZ2で形成される基としては、ベンゼン環が好ましい。
 一般式(5)において、P1-L1-P2で表される2座の配位子は、一般式(3)において、P1-L1-P2で表される2座の配位子と同義である。
 一般式(5)において、M1で表される元素周期表における8族~10族の遷移金属元素は、一般式(3)において、M1で表される元素周期表における8族~10族の遷移金属元素と同義である。
 また、燐光発光性化合物は、有機電界発光素子EL-1の発光層3cに使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
 本発明に係る燐光発光性化合物は、好ましくは元素の周期表で8~10族の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物(白金錯体系化合物)、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
 本発明に係る燐光発光性化合物の具体例(Pt-1~Pt-3、A-1、Ir-1~Ir-50)を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。なお、これらの化合物において、m及びnは繰り返し数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
 上記の燐光発光性化合物(燐光発光性金属錯体等ともいう)は、例えば、Organic Letters誌、vol.3、No.16、2579~2581頁(2001)、Inorganic Chemistry,第30巻、第8号、1685~1687頁(1991年)、J.Am.Chem.Soc.,123巻、4304頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第40巻、第7号、1704~1711頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第41巻、第12号、3055~3066頁(2002年)、New Journal of Chemistry.,第26巻、1171頁(2002年)、European Journal of Organic Chemistry,第4巻、695~709頁(2004年)、さらにこれらの文献中に記載の参考文献等の方法を適用することにより合成できる。
 (蛍光発光材料)
 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:正孔注入層3a、電子注入層3e]
 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。
 注入層は、必要に応じて設けることができる。正孔注入層3aであれば、アノードと発光層3cまたは正孔輸送層3bの間、電子注入層3eであればカソードと発光層3cまたは電子輸送層3dとの間に存在させてもよい。
 正孔注入層3aは、特開平9-45479号公報、同9-260062号公報、同8-288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニン層、酸化バナジウムに代表される酸化物層、アモルファスカーボン層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子層等が挙げられる。
 電子注入層3eは、特開平6-325871号公報、同9-17574号公報、同10-74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属層、フッ化カリウムに代表されるアルカリ金属ハライド層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物層、酸化モリブデンに代表される酸化物層等が挙げられる。本発明の電子注入層3eはごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は1nm~10μmの範囲が好ましい。
[正孔輸送層3b]
 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。
 正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
 正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。
 芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′-テトラフェニル-4,4′-ジアミノフェニル;N,N′-ジフェニル-N,N′-ビス(3-メチルフェニル)-〔1,1′-ビフェニル〕-4,4′-ジアミン(TPD);2,2-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)プロパン;1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン;N,N,N′,N′-テトラ-p-トリル-4,4′-ジアミノビフェニル;1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン;ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)フェニルメタン;ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)フェニルメタン;N,N′-ジフェニル-N,N′-ジ(4-メトキシフェニル)-4,4′-ジアミノビフェニル;N,N,N′,N′-テトラフェニル-4,4′-ジアミノジフェニルエーテル;4,4′-ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル;N,N,N-トリ(p-トリル)アミン;4-(ジ-p-トリルアミノ)-4′-〔4-(ジ-p-トリルアミノ)スチリル〕スチルベン;4-N,N-ジフェニルアミノ-(2-ジフェニルビニル)ベンゼン;3-メトキシ-4′-N,N-ジフェニルアミノスチルベンゼン;N-フェニルカルバゾール、さらには米国特許第5,061,569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、4,4′-ビス〔N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、特開平4-308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが3つスターバースト型に連結された4,4′,4″-トリス〔N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)等が挙げられる。
 さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、p型-Si、p型-SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
 また、特開平11-251067号公報、J.Huang et.al.,Applied Physics Letters,80(2002),p.139に記載されているような所謂、p型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることから、これらの材料を用いることが好ましい。
 正孔輸送層3bは、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層3bの膜厚については特に制限はないが、通常は5nm~5μm程度、好ましくは5~200nmである。この正孔輸送層3bは、上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。
 また、正孔輸送層3bの材料に不純物をドープしてp性を高くすることもできる。その例としては、特開平4-297076号公報、特開2000-196140号公報、同2001-102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
 このように、正孔輸送層3bのp性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
[電子輸送層3d]
 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。
 単層構造の電子輸送層3d、および積層構造の電子輸送層3dにおいて発光層3cに隣接する層部分を構成する電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、カソードより注入された電子を発光層3cに伝達する機能を有していれば良い。このような材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン、アントロン誘導体及びオキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送層3dの材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
 また、8-キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8-キノリノール)アルミニウム(Alq3)、トリス(5,7-ジクロロ-8-キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7-ジブロモ-8-キノリノール)アルミニウム、トリス(2-メチル-8-キノリノール)アルミニウム、トリス(5-メチル-8-キノリノール)アルミニウム、ビス(8-キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、GaまたはPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送層3dの材料として用いることができる。
 その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送層3dの材料として好ましく用いることができる。また、発光層3cの材料としても例示されるジスチリルピラジン誘導体も電子輸送層3dの材料として用いることができるし、正孔注入層3a、正孔輸送層3bと同様にn型-Si、n型-SiC等の無機半導体も電子輸送層3dの材料として用いることができる。
 電子輸送層3dは、上記材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層3dの膜厚については特に制限はないが、通常は5nm~5μm程度、好ましくは5~200nmである。電子輸送層3dは上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。
 また、電子輸送層3dに不純物をドープし、n性を高くすることもできる。その例としては、特開平4-297076号公報、同10-270172号公報、特開2000-196140号公報、同2001-102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。さらに電子輸送層3dには、カリウムやカリウム化合物などを含有させることが好ましい。カリウム化合物としては、例えば、フッ化カリウム等を用いることができる。このように電子輸送層3dのn性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができる。
 また電子輸送層3dの材料(電子輸送性化合物)として、好ましくは、下記一般式(6)で表される化合物を用いることができる。
(Ar1)n1-Y1…一般式(6)
 一般式(6)の式中、n1は1以上の整数を表し、Y1はn1が1の場合は置換基を表し、n1が2以上の場合は単なる結合手またはn1価の連結基を表す。Ar1は後記する一般式(A)で表される基を表し、n1が2以上の場合、複数のAr1は同一でも異なっていてもよい。ただし、前記一般式(6)で表される化合物は分子内に3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環を少なくとも2つ有する。
 一般式(6)において、Y1で表される置換基の例としては、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(1)におけるE51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基と同義である。
 一般式(6)において、Y1で表されるn1価の連結基としては、具体的には、2価の連結基、3価の連結基、4価の連結基等が挙げられる。
 一般式(6)において、Y1で表される2価の連結基としては、アルキレン基(例えば、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、2,2,4-トリメチルヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、シクロヘキシレン基(例えば、1,6-シクロヘキサンジイル基等)、シクロペンチレン基(例えば、1,5-シクロペンタンジイル基など)等)、アルケニレン基(例えば、ビニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基、ペンテニレン基、1-メチルビニレン基、1-メチルプロペニレン基、2-メチルプロペニレン基、1-メチルペンテニレン基、3-メチルペンテニレン基、1-エチルビニレン基、1-エチルプロペニレン基、1-エチルブテニレン基、3-エチルブテニレン基等)、アルキニレン基(例えば、エチニレン基、1-プロピニレン基、1-ブチニレン基、1-ペンチニレン基、1-ヘキシニレン基、2-ブチニレン基、2-ペンチニレン基、1-メチルエチニレン基、3-メチル-1-プロピニレン基、3-メチル-1-ブチニレン基等)、アリーレン基(例えば、o-フェニレン基、p-フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、ナフタセンジイル基、ピレンジイル基、ナフチルナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基(例えば、[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジイル基、3,3’-ビフェニルジイル基、3,6-ビフェニルジイル基等)、テルフェニルジイル基、クアテルフェニルジイル基、キンクフェニルジイル基、セキシフェニルジイル基、セプチフェニルジイル基、オクチフェニルジイル基、ノビフェニルジイル基、デシフェニルジイル基等)、ヘテロアリーレン基(例えば、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環(モノアザカルボリン環ともいい、カルボリン環を構成する炭素原子のひとつが窒素原子で置き換わった構成の環構成を示す)、トリアゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピラジン環、キノキサリン環、チオフェン環、オキサジアゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、インドール環からなる群から導出される2価の基等)、酸素や硫黄などのカルコゲン原子、3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基等(ここで、3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環としては、好ましくはN、O及びSから選択されたヘテロ原子を、縮合環を構成する元素として含有する芳香族複素縮合環であることが好ましく、具体的には、アクリジン環、ベンゾキノリン環、カルバゾール環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、カルボリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジチアジン環、トリフェノジオキサジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭素原子の任意の一つが窒素原子で置き換わったものを表す)、フェナントロリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、ナフトジフラン環、ナフトジチオフェン環、アントラフラン環、アントラジフラン環、アントラチオフェン環、アントラジチオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、チオファントレン環(ナフトチオフェン環)等)が挙げられる。
 一般式(6)において、Y1で表される3価の連結基としては、例えば、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ウンデカントリイル基、ドデカントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロペンタントリイル基、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基、ピリジントリイル基、カルバゾールトリイル基等が挙げられる。
 一般式(6)において、Y1で表される4価の連結基としては、上記の3価の基にさらにひとつ結合基がついたものであり、例えば、プロパンジイリデン基、1,3-プロパンジイル-2-イリデン基、ブタンジイリデン基、ペンタンジイリデン基、ヘキサンジイリデン基、ヘプタンジイリデン基、オクタンジイリデン基、ノナンジイリデン基、デカンジイリデン基、ウンデカンジイリデン基、ドデカンジイリデン基、シクロヘキサンジイリデン基、シクロペンタンジイリデン基、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基、ピリジンテトライル基、カルバゾールテトライル基等が挙げられる。
 なお、上記の2価の連結基、3価の連結基、4価の連結基は、各々さらに、一般式(1)におけるE51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有していてもよい。
 一般式(6)で表される化合物の好ましい態様としては、Y1が3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を表すことが好ましく、当該3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環としては、ジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環が好ましい。また、n1が2以上であることが好ましい。
 さらに、一般式(6)で表される化合物は、分子内に上記の3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環を少なくとも2つ有する。
 また、Y1がn1価の連結基を表す場合、一般式(6)で表される化合物の三重項励起エネルギーを高く保つために、Y1は非共役であることが好ましく、さらに、Tg(ガラス転移点、ガラス転移温度ともいう)を向上させる点から、芳香環(芳香族炭化水素環+芳香族複素環)で構成されていることが好ましい。
 ここで、非共役とは、連結基が単結合(一重結合ともいう)と二重結合の繰り返しによって表記できないか、または連結基を構成する芳香環同士の共役が立体的に切断されている場合を意味する。
[一般式(A)で表される基]
 一般式(6)中におけるAr1は、下記一般式(A)で表される基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
 式中、Xは、-N(R)-、-O-、-S-または-Si(R)(R′)-を表し、E1~E8は、-C(R1)=または-N=を表し、R、R′及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。*はY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。Y3及びY4は、各々5員または6員の芳香族環から導出される基を表し、少なくとも一方は環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n2は1~4の整数を表す。
 ここで、一般式(A)のXで表される-N(R)-または-Si(R)(R′)-において、さらに、E1~E8で表される-C(R1)=において、R、R′及びR1で各々表される置換基は、一般式(1)におけるE51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基と同義である。
 また、一般式(A)において、Y2で表される2価の連結基としては、一般式(6)において、Y1で表される2価の連結基と同義である。
 さらに、一般式(A)において、Y3及びY4で各々表される5員または6員の芳香族環から導出される基の形成に用いられる5員または6員の芳香族環としては、ベンゼン環、オキサゾール環、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ジアジン環、トリアジン環、イミダゾール環、イソオキサゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。
 さらに、Y3及びY4で各々表される5員または6員の芳香族環から導出される基の少なくとも一方は、環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環から導出される基を表すが、当該環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環としては、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ジアジン環、トリアジン環、イミダゾール環、イソオキサゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。
(Y3で表される基の好ましい態様)
 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。
(Y4で表される基の好ましい態様)
 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)
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
 上記一般式(A-1)の式中、Xは-N(R)-、-O-、-S-または-Si(R)(R′)-を表し、E1~E8は-C(R1)=または-N=を表し、R、R′及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E11~E20は、-C(R2)=または-N=を表し、少なくとも1つは-N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表す。但し、E11、E12の少なくとも1つは-C(R2)=を表し、R2は連結部位を表す。n2は1~4の整数を表す。*は、上記一般式(6)のY1との連結部位を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
 上記一般式(A-2)の式中、Xは-N(R)-、-O-、-S-または-Si(R)(R′)-を表し、E1~E8は-C(R1)=または-N=を表し、R、R′及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E21~E25は-C(R2)=または-N=を表し、E26~E30は-C(R2)=、-N=、-O-、-S-または-Si(R3)(R4)-を表し、E21~E30の少なくとも1つは-N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表し、R3及びR4は水素原子または置換基を表す。但し、E21またはE22の少なくとも1つは-C(R2)=を表し、R2は連結部位を表す。n2は1~4の整数を表す。*は、上記一般式(6)のY1との連結部位を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
 上記一般式(A-3)の式中、Xは-N(R)-、-O-、-S-または-Si(R)(R′)-を表し、E1~E8は-C(R1)=または-N=を表し、R、R′及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E31~E35は-C(R2)=、-N=、-O-、-S-または-Si(R3)(R4)-を表し、E36~E40は-C(R2)=または-N=を表し、E31~E40の少なくとも1つは-N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表し、R3及びR4は水素原子または置換基を表す。但し、E32またはE33の少なくとも1つは-C(R2)=で表され、R2は連結部位を表す。n2は1~4の整数を表す。*は、上記一般式(6)のY1との連結部位を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
 上記一般式(A-4)の式中、Xは-N(R)-、-O-、-S-または-Si(R)(R′)-を表し、E1~E8は-C(R1)=または-N=を表し、R、R′及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E41~E50は-C(R2)=、-N=、-O-、-S-または-Si(R3)(R4)-を表し、少なくとも1つは-N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表し、R3及びR4は水素原子または置換基を表す。但し、E42またはE43の少なくとも1つは-C(R2)=で表され、R2は連結部位を表す。n2は1~4の整数を表す。*は、上記一般式(6)のY1との連結部位を表す。
 以下、一般式(A-1)~(A-4)のいずれかで表される基について説明する。
 一般式(A-1)~(A-4)で表される基のいずれかのXで表される-N(R)-または-Si(R)(R′)-において、さらに、E1~E8で表される-C(R1)=において、R、R′及びR1で各々表される置換基は、一般式(1)におけるE51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基と同義である。
 一般式(A-1)~(A-4)で表される基のいずれかにおいて、Y2で表される2価の連結基としては、一般式(6)において、Y1で表される2価の連結基と同義である。
 一般式(A-1)のE11~E20、一般式(A-2)のE21~E30、一般式(A-3)のE31~E40、一般式(A-4)のE41~E50で、各々表される-C(R2)=のR2で表される置換基は、一般式(1)におけるE51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基と同義である。
 次に、本発明に係る一般式(6)で表される化合物のさらに好ましい態様について説明する。
[一般式(7)で表される化合物]
 本発明では、上記一般式(6)で表される化合物の中でも、下記一般式(7)で表される化合物が好ましい。この一般式(7)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(1)を含む。以下、一般式(7)で表される化合物について説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
 上記一般式(7)の式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51~E66は、各々-C(R3)=または-N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。Y6~Y9は、各々芳香族炭化水素環から導出される基または芳香族複素環から導出される基を表し、Y6またはY7の少なくとも一方、及びY8またはY9の少なくとも一方は、N原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n3及びn4は0~4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。
 一般式(7)におけるY5は、一般式(1)におけるY5と同義である。
 一般式(7)におけるE51~E66は、一般式(1)におけるE51~E66と同義である。
 一般式(7)において、E51~E66で各々表される基としては、E51~E58のうちの6つ以上及びE59~E66のうちの6つ以上が、各々-C(R3)=で表されることが好ましい。
 一般式(7)において、Y6~Y9は、各々芳香族炭化水素環から導出される基の形成に用いられる芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、o-テルフェニル環、m-テルフェニル環、p-テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。
 さらに、前記芳香族炭化水素環は、一般式(1)におけるE51~E66で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有してもよい。
 一般式(7)において、Y6~Y9は、各々芳香族複素環から導出される基の形成に用いられる芳香族複素環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭素原子の一つがさらに窒素原子で置換されている環を示す)等が挙げられる。
 さらに、前記芳香族炭化水素環は、一般式(1)におけるE51~E66で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基を有してもよい。
 一般式(7)において、Y6またはY7の少なくとも一方、及びY8またはY9の少なくとも一方で表されるN原子を含む芳香族複素環から導出される基の形成に用いられるN原子を含む芳香族複素環としては、例えば、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭素原子の一つがさらに窒素原子で置換されている環を示す)等が挙げられる。
 一般式(7)において、Y7、Y9で表される基としては、各々ピリジン環から導出される基を表すことが好ましい。
 また、一般式(7)において、Y6及びY8で表される基としては、各々ベンゼン環から導出される基を表すことが好ましい。
 以上説明したような一般式(7)で表される化合物の中でもさらに好ましい態様として、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(1)で表される化合物が例示される。
 以上のような一般式(6),(7)、または一般式(1)で表される化合物の具体例として、上記で例示した化合物(1~134)が示される。
[阻止層:正孔阻止層、電子阻止層]
 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。
 正孔阻止層とは、広い意味では、電子輸送層3dの機能を有する。正孔阻止層は、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する電子輸送層3dの構成を必要に応じて、本発明に係る正孔阻止層として用いることができる。正孔阻止層は、発光層3cに隣接して設けられていることが好ましい。
 一方、電子阻止層とは、広い意味では、正孔輸送層3bの機能を有する。電子阻止層は、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層3bの構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に係る正孔阻止層の膜厚としては、好ましくは3~100nmであり、さらに好ましくは5~30nmである。
[補助電極15]
 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]
 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。
 板状(フィルム状)の透明封止材17としては、具体的には、ガラス基板、ポリマー基板が挙げられ、これらの基板材料をさらに薄型のフィルム状にして用いても良い。ガラス基板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー基板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。
 なかでも、素子を薄膜化できるということから、透明封止材17としてポリマー基板を薄型のフィルム状にしたものを好ましく使用することができる。
 さらには、フィルム状としたポリマー基板は、JIS K 7126-1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10-3ml/(m2・24h・atm)以下、JIS K 7129-1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10-3g/(m2・24h)以下のものであることが好ましい。
 また以上のような基板材料は、凹板状に加工して透明封止材17として用いても良い。この場合、上述した基板部材に対してサンドブラスト加工、化学エッチング加工等の加工が施され、凹状が形成される。
 またこのような板状の透明封止材17を基板13側に固定するための接着剤19は、透明封止材17と基板13との間に挟持された有機電界発光素子EL-1を封止するためのシール剤として用いられる。このような接着剤19は、具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2-シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。
 またこのような接着剤19としては、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。
 なお、有機電界発光素子EL-1を構成する有機材料は、熱処理により劣化する場合がある。このため、接着剤19は、室温から80℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、接着剤19中に乾燥剤を分散させておいてもよい。
 透明封止材17と基板13との接着部分への接着剤19の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
 また板状の透明封止材17と基板13と接着剤19との間に隙間が形成される場合、この間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
 吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等)、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等)、金属ハロゲン化物(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等)、過塩素酸類(例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等)等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
 一方、透明封止材17として封止膜を用いる場合、有機電界発光素子EL-1における発光機能層3を完全に覆い、かつ有機電界発光素子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、基板13上に封止膜が設けられる。
 このような封止膜は、無機材料や有機材料を用いて構成される。特に、水分や酸素等、有機電界発光素子EL-1における発光機能層3の劣化をもたらす物質の浸入を抑制する機能を有する材料で構成されることとする。このような材料として、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等の無機材料が用いられる。さらに封止膜の脆弱性を改良するために、これら無機材料からなる膜と共に、有機材料からなる膜を用いて積層構造としても良い。
 これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。
[保護膜、保護板]
 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。
 以上のような保護膜もしくは保護板は、ガラス板、ポリマー板、これよりも薄型のポリマーフィルム、金属板、これよりも薄型の金属フィルム、またはポリマー材料膜や金属材料膜が適用される。このうち特に、軽量かつ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
[有機電界発光素子の作製方法]
 ここでは一例として、図3に示す有機電界発光素子EL-1の製造方法を説明する。
 先ず基板13上に、アノードとなる対向電極5-1を、蒸着法やスパッタ法などの適宜の成膜法によって形成する。
 次にこの上に、正孔注入層3a、正孔輸送層3b、発光層3c、電子輸送層3d、電子注入層3eの順に成膜し、発光機能層3を形成する。これらの各層の成膜は、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、スパッタ法、印刷法等があるが、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法またはスピンコート法が特に好ましい。さらに層ごとに異なる成膜法を適用してもよい。これらの各層の成膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度50℃~450℃、真空度10-6Pa~10-2Pa、蒸着速度0.01nm/秒~50nm/秒、基板温度-50℃~300℃、膜厚0.1μm~5μmの範囲で、各条件を適宜選択することが望ましい。
 次いで、窒素原子を含んだ化合物からなる窒素含有層1aを、1μm以下、好ましくは10nm~100nmの膜厚になるように形成する。その後、銀(または銀を主成分とした合金)からなる電極層1bを、4nm~12nmの膜厚になるように形成し、カソード側の透明電極1を作製する。これらの窒素含有層1aおよび電極層1bの形成は、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、スパッタ法、印刷法等があるが、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法が特に好ましい。
 また特に電極層1bの形成においては、発光機能層3によって対向電極5-1に対して絶縁状態を保ちつつ、発光機能層3の上方から基板13の周縁に端子部分を引き出した形状にパターン形成する。また、電極層1bの形成前後には、必要に応じて補助電極15のパターン形成を行う。これにより、有機電界発光素子EL-1が得られる。またその後には、有機電界発光素子EL-1における透明電極1の電極層1bおよび対向電極5-1の端子部分を露出させた状態で、少なくとも発光機能層3を覆う透明封止材17を設ける。この際、接着剤19を用いて、透明封止材17を基板13側に接着し、これらの透明封止材17-基板13間に有機電界発光素子EL-1を封止する。
 以上により、基板13上に所望の有機電界発光素子EL-1が得られる。このような有機電界発光素子EL-1の作製においては、一回の真空引きで一貫して発光機能層3から対向電極5-1まで作製するのが好ましいが、途中で真空雰囲気から基板13を取り出して異なる成膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
 このようにして得られた有機電界発光素子EL-1に直流電圧を印加する場合には、アノードである対向電極5-1を+の極性とし、カソードである電極層1bを-の極性として、電圧2V以上40V以下程度を印加すると発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。尚、印加する交流の波形は任意でよい。
<有機電界発光素子EL-1の効果>
 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の電極層1b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、電極層1b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。
≪4.有機電界発光素子の第2例(ボトムエミッション型)≫
<有機電界発光素子の構成>
 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3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。
 図4に示す有機電界発光素子EL-2は、透明基板13’上に設けられており、透明基板13’側から順に、アノードとなる電極層1bを有する透明電極1、発光機能層3、およびカソードとなる対向電極5-2が積層されている。このうち、透明電極1として、先に説明した本発明の透明電極1を用いているところが特徴的である。このため有機電界発光素子EL-2は、少なくとも透明基板13’側から発光光hを取り出すボトムエミッション型として構成されている。
 このような有機電界発光素子EL-2の全体的な層構造が限定されることはく、一般的な層構造であって良いことは、第1例と同様である。本第2例の場合の一例としては、アノードとして機能する透明電極1における電極層1bの上部に、正孔注入層3a/正孔輸送層3b/発光層3c/電子輸送層3d/電子注入層3eがこの順に積層され、さらにこの上部にカソードとなる対向電極5-2が積層された構成が例示される。ただし、このうち少なくとも有機材料を用いて構成された発光層3cを有することが必須である。また、電子輸送層3dは、電子注入層3eを兼ねたもので、電子注入性を有する電子輸送層3dとして設けられていても良い。
 尚、発光機能層3は、これらの層の他にも、第1例で説明したと同様に、必要に応じたさまざまな構成が採用され、ここでの図示を省略した正孔阻止層や電子阻止層が設けられても良い。以上のような構成において、透明電極1と対向電極5-2とで発光機能層3が挟持された部分のみが、有機電界発光素子EL-2における発光領域となることも、第1例と同様である。
 また本実施形態の有機電界発光素子EL-2においては、透明電極1のうち実質的にアノードとして機能する電極層1b上に、直接、発光機能層3が設けられる。したがって、電極層1bの窒素含有層1aは、上述した式(1)または式(2)を満たす材料を用いて構成されれば良く、電子輸送性や電子注入性を有する材料を用いる必要はない。さらに透明電極1は、先に説明した構成の電極層1bを備えていれば、窒素含有層1aを設けない電極層1bのみからなる構成であっても良い。
 また以上のような層構成においては、透明電極1の低抵抗化を図ることを目的とし、透明電極1の電極層1bに接して補助電極15が設けられていても良いことは、第1例と同様である。
 さらに、発光機能層3の上方にカソードとして設けられる対向電極5-2は、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(Au)等の金属、ヨウ化銅(CuI)、ITO、ZnO、TiO、SnO等の酸化物半導体などが挙げられる。
 以上のような対向電極5-2は、これらの導電性材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより作製することができる。また、対向電極5-2としてのシート抵抗は、数百Ω/sq.以下が好ましく、膜厚は通常5nm~5μm、好ましくは5nm~200nmの範囲で選ばれる。
 またこのようなボトムエミッション型の有機電界発光素子EL-2を封止する封止材17’は、光透過性を有している必要はない。このような封止材17’は、先の第1例で用いた透明封止材と同様の材料の他、金属材料で構成されたものを用いることができる。金属材料としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブデン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。このような金属材料は、薄型のフィルム状にして封止材17’として用いることにより、有機電界発光素子が設けられた発光パネル全体を薄膜化できる。
 尚、この有機電界発光素子EL-2が、対向電極5-2側からも発光光hを取り出すものである場合、対向電極5-2を構成する材料としては、上述した導電性材料のうち光透過性の良好な導電性材料を選択して用いれば良い。またこの場合、封止材17’としては、光透過性を有する透明封止材が用いられる。
<有機電界発光素子EL-2の効果>
 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の電極層1b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。
≪5.有機電界発光素子の第3例(両面発光型)≫
<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3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’側にも透明電極1を設け、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。
 図5に示す有機電界発光素子EL-3は、透明基板13’上に設けられており、透明基板13’側から順に、アノードとなる電極層1bを有する透明電極1、発光機能層3、およびカソードとなる電極層1bを有する透明電極1がこの順に積層されている。このうち、2つの透明電極1として、先に説明した本発明の透明電極1を用いているところが特徴的である。これにより有機電界発光素子EL-3は、透明基板13’側およびこれとは逆側の透明封止材17側の両面から発光光hを取り出す両面発光型として構成されている。
 このような有機電界発光素子EL-3の全体的な層構造が限定されることはく、一般的な層構造であって良いことは、第1例と同様である。本第3例の場合の一例としては、アノードとなる透明電極1の上部に、正孔注入層3a/正孔輸送層3b/発光層3c/電子輸送層3dをこの順に設けた構成が例示され、この上部にカソードとなる透明電極1が積層された構成が例示される。図示した例では、電子輸送層3dが、電子注入層を兼ねると共に、透明電極1の窒素含有層1aを兼ねて設けられている。
 尚、発光機能層3は、第1例で説明したと同様に、必要に応じたさまざまな構成が採用され、ここでの図示を省略した正孔阻止層や電子阻止層が設けられても良い。以上のような構成において、2つの透明電極1で挟持された部分のみが、有機電界発光素子EL-3における発光領域となることも、第1例と同様である。
 また本実施形態の有機電界発光素子EL-3においては、透明基板13'側に設けられた透明電極1は、透明基板13’側から窒素含有層1a、電極層1bの順に設けられ、実質的にアノードとして機能する電極層1bの上部に発光機能層3が直接設けられた状態となる。したがって、電極層1bの窒素含有層1aは、上述した式(1)または式(2)を満たす材料を用いて構成されれば良く、電子輸送性や電子注入性を有する材料を用いる必要はない。尚、本第3実施形態において透明基板13'側に設けられた透明電極1は、窒素含有層1aと電極層1bとの積層構造として説明したが、透明電極1は電極層1bのみの単層構造であっても良い。
 これに対して、発光機能層3上に設けられた透明電極1は、発光機能層3側から窒素含有層1a、電極層1bの順に設けられ、実質的にカソードとして機能する電極層1bと発光機能層3との間に窒素含有層1aが配置された状態となる。このため、窒素含有層1aは、発光機能層3の一部を構成する層ともなる。このような窒素含有層1aは、上述した式(1)または式(2)を満たす材料のうち、電子輸送性または電子注入性を有する材料を用いて構成されることが好ましい。したがって、例えば電子輸送材料として例示した一般式(6)、(7)、および一般式(1)で表される電子輸送材料のうちから、式(1)または式(2)を満たす材料が選択して用いられることとする。またこの場合、発光機能層3上に設けられた窒素含有層1aは発光機能層3とみなされるため、発光機能層3上の透明電極1は電極層1bのみからなる単層構造であるとも言える。
 また以上のような層構成においては、透明電極1の低抵抗化を図ることを目的とし、2つの透明電極1の電極層1bに接して補助電極15が設けられていても良いことも、第1例と同様である。
 さらにこの有機電界発光素子EL-3は、両面発光型であるため、光透過性を有する透明封止材17によって封止される。
<有機電界発光素子EL-3の効果>
 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。
≪6.有機電界発光素子の第4例(逆積み構成)≫
<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3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。
 図6に示す有機電界発光素子EL-4は、透明基板13’上に設けられており、透明基板13’側から順に、カソードとなる電極層1bを有する透明電極1、発光機能層3、およびアノードとなる対向電極5-4がこの順に積層されている。このうち、透明電極1として、先に説明した本発明の透明電極1を用いているところが特徴的である。このため有機電界発光素子EL-4は、少なくとも透明基板13'側から発光光hを取り出すボトムエミッション型として構成されている。
 このような有機電界発光素子EL-4の全体的な層構造が限定されることはく、一般的な層構造であって良いことは、第1例と同様である。本第4例の場合の一例としては、カソードとなる電極層1bの上部に、電子注入層3e/電子輸送層3d/発光層3c/正孔輸送層3b/正孔注入層3aをこの順に設けた構成が例示され、この上部にアノードとなる対向電極5-4が積層された構成が例示される。
 尚、発光機能層3は、第1例で説明したと同様に、必要に応じたさまざまな構成が採用され、ここでの図示を省略した正孔阻止層や電子阻止層が設けられても良い。以上のような構成において、透明電極1と対向電極5-4とで挟持された部分のみが、有機電界発光素子EL-4における発光領域となることも、第1例と同様である。
 また本実施形態の有機電界発光素子EL-4においては、透明基板13'側に設けられた透明電極1は、実質的にカソードとして機能する電極層1b上に、直接、発光機能層3が設けられた状態となる。したがって、電極層1bの窒素含有層1aは、上述した式(1)または式(2)を満たす材料を用いて構成されれば良く、正孔輸送性や正孔注入性を有する材料を用いる必要はない。尚、本第4実施形態において透明基板13'側に設けられた透明電極1は、窒素含有層1aと電極層1bとの積層構造として説明したが、透明電極1は電極層1bのみの単層構造であっても良い。
 また以上のような層構成においては、透明電極1の低抵抗化を図ることを目的とし、透明電極1の電極層1bに接して補助電極15が設けられていても良いことも、第1例と同様である。
 さらに、発光機能層3の上方にアノードとして設けられる対向電極5-4は、第1例のアノードと同様の金属、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。
 尚、本第実施形態の変形例として、発光機能層3上のアノードも透明電極1とする構成が例示される。この場合、発光機能層3上に窒素含有層1aを介して設けられた電極層1bが実質的なアノードとなる。そして、発光機能層3上に設けられた窒素含有層1aは、発光機能層3の一部を構成する層ともなる。このような窒素含有層1aは、上述した式(1)または式(2)を満たす材料のうち、正孔輸送性または正孔注入性を有する材料を用いて構成されることが好ましい。この場合、発光機能層3上に設けられた窒素含有層1aは発光機能層3とみなされるため、発光機能層3上の透明電極1は電極層1bのみからなる単層構造であるとも言える。
<有機電界発光素子EL-4の効果>
 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を構成である。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。
≪7.有機電界発光素子の用途≫
 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。
 また、本発明の有機電界発光素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。この場合、近年の照明装置およびディスプレイの大型化にともない、有機電界発光素子を設けた発光パネル同士を平面的に接合する、いわゆるタイリングによって発光面を大面積化しても良い。
 動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は、単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。また異なる発光色を有する本発明の有機電界発光素子を2種以上使用することにより、カラーまたはフルカラー表示装置を作製することが可能である。
 以下では、用途の一例として照明装置について説明し、次にタイリングによって発光面を大面積化した照明装置について説明する。
≪8.照明装置-1≫
 本発明の照明装置は、上記有機電界発光素子を有する。
 本発明の照明装置に用いる有機電界発光素子は、上述した構成の各有機電界発光素子に共振器構造を持たせた設計としてもよい。共振器構造として構成された有機電界発光素子の使用目的としては、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、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
 尚、本発明の有機電界発光素子に用いられる材料は、実質的に白色の発光を生じる有機電界発光素子(白色有機電界発光素子ともいう)に適用できる。例えば、複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得ることもできる。複数の発光色の組み合わせとしては、赤色、緑色、青色の3原色の3つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した2つの発光極大波長を含有したものでもよい。
 また、複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、白色有機電界発光素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせて混合したものでもよい。
 このような白色有機電界発光素子は、各色発光の有機電界発光素子をアレー状に個別に並列配置して白色発光を得る構成と異なり、有機電界発光素子自体が白色を発光する。このため、素子を構成するほとんどの層の成膜にマスクを必要とせず、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で例えば電極膜を形成でき、生産性も向上する。
 またこのような白色有機電界発光素子の発光層に用いる発光材料としては、特に制限はなく、例えば液晶表示素子におけるバックライトであれば、CF(カラーフィルター)特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係る金属錯体、また公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよい。
 以上に説明した白色有機電界発光素子を用いれば、実質的に白色の発光を生じる照明装置を作製することが可能である。
≪9.照明装置-2≫
 図7には、上記各構成の有機電界発光素子を複数用いて発光面を大面積化した照明装置の断面構成図を示す。この図に示す照明装置は、例えば透明基板13’上に、上述した第2例の有機電界発光素子EL-2を設けた複数の発光パネル21を、支持基板23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した構成である。支持基板23は、封止材17’を兼ねるものであっても良く、この支持基板23と、発光パネル21の透明基板13’との間に有機電界発光素子EL-2を挟持する状態で各発光パネル21をタイリングする。支持基板23と透明基板13’との間には接着剤19を充填し、これによって有機電界発光素子EL-2を封止しても良い。尚、発光パネル21の周囲には、アノードである透明電極1の電極層1bおよびカソードである対向電極5-2の端部を露出させておく。ただし図面においては対向電極5-2の露出部分のみを図示した。
 このような構成の照明装置では、各発光パネル21の中央が発光領域Aとなり、発光パネル21間には非発光領域Bが発生する。このため、非発光領域Bからの光取り出し量を増加させるための光取り出し部材を、光取り出し面13aの非発光領域Bに設けても良い。光取り出し部材としては、集光シートや光拡散シートを用いることができる。
 尚、このような支持基板23上にタイリングする発光パネル21は、有機電界発光素子EL-2を備えたものを例示したが、この発光パネル21には上述した第1例~第4例の各有機電界発光素子を用いることができ、支持基板23が光取り出し側となる場合には、光透過性を有する支持基板23を用いれば良い。
≪透明電極の作製-1≫
 以下に説明するように、試料1-1~1-19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。
 試料1-1,1-16~1-19では、銀を用いた電極層で構成された単層構造の透明電極を作製した。また試料1-2~1-15では、下記表1に示すように、各化合物で構成された窒素含有層(または下地層)とこの上部の銀を用いた電極層との積層構造の透明電極を作製した。
 試料1-2の透明電極の作製においては、窒素含有層に換えて、窒素を含有しないアントラセンを用いた下地層を形成した。また試料1-3の透明電極の作製においては、窒素含有層に換えて、窒素を含有しない下記spiro-DPVBiを用いた下地層を形成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
 また試料1-4~1-15のそれぞれの透明電極の作製においては、窒素含有層を構成する化合物として、下記に示すTPD(ジアミン誘導体)、ポルフィリン誘導体、および先に窒素含有層を構成する材料として示した化合物99,94,10、さらには化合物No.11を用いた。これらの化合物は、窒素を含有する化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
 これらの化合物のうち、化合物10は一般式(1)に含まれる化合物である。また化合物No.11は一般式(2)に含まれる化合物であって、次の実施例2でも用いた化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000072
<試料1-1の透明電極の作製手順>
 先ず、透明な無アルカリガラス製の基材を、市販の真空蒸着装置の基材ホルダーに固定し、真空蒸着装置の真空槽に取り付けた。またタングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、当該真空槽内に取り付けた。次に、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、抵抗加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒~0.2nm/秒で、膜厚8nmの銀からなる単層構造の透明電極を形成した。
<試料1-2~1-14の透明電極の作製手順>
 透明な無アルカリガラス製の基材を市販の真空蒸着装置の基材ホルダーに固定した。また、各透明電極の作製において、上記アントラセン、TPD、および他の各化合物をそれぞれタンタル製抵抗加熱ボートに入れた。これらの基板ホルダーと加熱ボートとを真空蒸着装置の第1真空槽に取り付けた。また、タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、第2真空槽内に取り付けた。
 この状態で、先ず、第1真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、各化合物の入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒~0.2nm/秒で基材上に膜厚25nmの各化合物で構成された窒素含有層(または下地層)を設けた。
 次に、窒素含有層(または下地層)まで成膜した基材を真空のまま第2真空槽に移し、第2真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、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0.1nm/秒~0.2nm/秒で各膜厚(3nm~15nm)の銀からなる電極層を形成し、窒素含有層(または下地層)とこの上部の電極層との積層構造からなる試料1-2~1-14の各透明電極を得た。上記表1には、試料1-1~1-14においての電極層の膜厚を示した。
<試料1-15の透明電極の作製手順>
 試料1-11の作製手順において、電極層の成膜をスパッタ法に変更した。
<試料1-16の透明電極の作製手順>
 試料1-1の作製手順において、電極層の成膜をスパッタ法に変更した。
<試料1-17~1-19の透明電極の作製手順>
 上記表1に示すように、基材にそれぞれの材料を用い、電極層として銅(Cu)を3atm%で含有するAgCuをスパッタ法で成膜した。
<実施例1の各試料においての開口の周長の測定>
 以上のようにして作製した試料1-1~1-19の電極層の表面について、走査型電子顕微鏡画像を撮影し、これを画像処理することにより、500nm×500nmの表面領域に存在する全ての開口の周長を合計した。図8Aには、試料1-1として作製した電極層の走査型電子顕微鏡による二次電子像(SEM画像)を示す。また図8Bには、このSEM画像のコントラストを画像処理によって二値化した処理画像を示し、さらに500nm×500nmの表面領域Sを示す。図8B中の黒表示部が開口aに相当する。同様に、図9~図11には、それぞれ試料1-4,試料1-11,試料1-12の二次電子像と、その処理画像を示す。上記表1には、これによって得られた開口の周長の合計を示した。
<実施例1の各試料の評価-1>
 上記で作製した試料1-1~1-19の各透明電極について、光透過率を測定した。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。この結果を上記表1に合わせて示した。
<実施例1の各試料の評価-2>
 上記で作製した試料1-1~1-19の各透明電極について、シート抵抗値を測定した。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。この結果を上記表1に合わせて示した。
<実施例1の評価結果>
 表1から明らかなように、試料1-4~1-13および試料1-15~1-19の透明電極、すなわちシート抵抗の測定が可能な12nm以下の膜厚を有すると共に、500nm×500nmの表面領域についての電子顕微鏡画像を処理して得られた開口の周長が、合計で3000nm以下の銀で構成された電極層を有する本発明構成の透明電極は、光透過率が50%以上であった。これに対して、試料1-1~1-3の透明電極、すなわち開口の周長の合計が3000nmを超える本発明の範囲外の透明電極は、シート抵抗が測定不可なだけではなく、光透過率も42%以下と低かった。また、試料1-14の透明電極、すなわち膜厚が15nm以上の電極層を有する透明電極は、シート抵抗は測定可能であるものの、光透過率が37%と低かった。
 これにより本発明構成の透明電極は、高い光透過率と導電性とを兼ね備えていることが確認された。
 また、電極層の膜厚が8nmである試料1-4~1-8、および試料1-11、試料1-15~1-19を比較すると、開口の周長の合計が小さいほど、シート抵抗が低く、光透過率が高い傾向が確認された。さらに、窒素含有層の材料が同一(化合物10)で電極層の膜厚が異なる試料1-9~1-14のシート抵抗を比較すると、電極層の膜厚が厚く開口の周長の合計が小さいほど、シート抵抗が低いことが確認された。
 これに対して、電極層の膜厚以外が同様の試料1-9~1-14の光透過率を比較すると、電極層の膜厚5nm~8nm程度で光透過率が極大値を示しており、これ以上の膜厚範囲では光透過率が低下していた。これにより、銀を用いた電極層の最適膜厚は5nm~8nmの範囲であることが確認された。
 以上の傾向は、電極層の形成をスパッタ法で行った場合であっても、電極層を銀を主成分とする合金で構成した場合であっても同様であった。また、基材をPETやPENなどのプラスチック材料に変更した場合も同様であった。
≪透明電極の作製-2≫
 以下に説明するように、試料2-1~2-12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。
 試料2-1では、銀を用いた膜厚5nmの電極層で構成された単層構造の透明電極を作製した。また試料2-2~2-12では、各化合物で構成された窒素含有層とこの上部の銀を用いた膜厚5nmの電極層との積層構造の透明電極を作製した。
 試料2-2の透明電極の作製においては、窒素含有層に換えて、窒素を含有しないアントラセン(化合物No.01)を用いた下地層を形成した。
 一方、試料2-3~2-12のそれぞれの透明電極の作製においては、窒素含有層を構成する化合物として、下記に示すような窒素を含有する各化合物No.02~No.11用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
 これらの化合物のうち、化合物No.03,No.08は一般式(1)に含まれる化合物であり、化合物No.11は一般式(2)に含まれる化合物である。また、化合物No.4は、先に窒素含有層を構成する材料として示した化合物31である。化合物No.5は、先に窒素含有層を構成する材料として示した化合物34である。化合物No.6は、先に窒素含有層を構成する材料として示した化合物33である。さらに化合物No.8は、先に窒素含有層を構成する材料として示した化合物10である。
 下記表2には、試料2-3~2-12で用いた各化合物No.02~No.11についての、銀(Ag)と安定的に結合する化合物中の窒素原子の数[n]、銀(Ag)と化合物中における窒素(N)との相互作用エネルギー[ΔE]、および化合物の表面積[s]、およびこれらから算出した有効作用エネルギー[ΔEef]を示した。[n]を求めるための化合物中の窒素原子を含む環に対して当該窒素原子と銀とのなす二面角[D]、および[ΔE]は、Gaussian 03(Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2003)を用いて算出した。尚、これらの試料2-3~2-12で用いた各化合物No.02~No.11においては、二面角D<10度の範囲である窒素原子を、数[n]にカウントした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000075
 化合物No.02は、化合物中に含まれる窒素原子(N)と、電極層を構成する銀(Ag)との関係を示す有効作用エネルギー[ΔEef]が、ΔEef>-0.1である。これに対して、化合物No.03~No.11の化合物は、ΔEef≦-0.1である。
<試料2-1の透明電極の作製手順>
 先ず、透明な無アルカリガラス製の基材を、市販の真空蒸着装置の基材ホルダーに固定し、真空蒸着装置の真空槽に取り付けた。またタングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、当該真空槽内に取り付けた。次に、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、抵抗加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒~0.2nm/秒で、膜厚5nmの銀からなる単層構造の透明電極を形成した。
<試料2-2~2-12の透明電極の作製手順>
 透明な無アルカリガラス製の基材を市販の真空蒸着装置の基材ホルダーに固定した。また、各透明電極の作製において、上記各化合物No.01~No.11をタンタル製抵抗加熱ボートに入れた。これらの基板ホルダーと加熱ボートとを真空蒸着装置の第1真空槽に取り付けた。また、タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、第2真空槽内に取り付けた。
 この状態で、先ず、第1真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、各化合物の入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒~0.2nm/秒で基材上に膜厚25nmの各化合物で構成された窒素含有層(または下地層)を設けた。
 次に、窒素含有層(または下地層)まで成膜した基材を真空のまま第2真空槽に移し、第2真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、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0.1nm/秒~0.2nm/秒で膜厚5nmの銀からなる電極層を形成し、窒素含有層(または下地層)とこの上部の電極層との積層構造からなる試料2-2~2-12の各透明電極を得た。
<実施例2の各試料の評価>
 上記で作製した試料2-1~2-12の各透明電極について、シート抵抗値を測定した。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。この結果を上記表1に合わせて示す。
<実施例2の評価結果>
 表2から明らかなように、有効作用エネルギーΔEefがΔEef≦-0.1である化合物No.03~No.11を用いて窒素含有層を構成した試料2-4~2-12の透明電極は、実質的な導電性を担う銀を用いた電極層が5nmと極薄膜でありながらも、シート抵抗値の測定が可能であり、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。これに対して、窒素含有層を設けていない単層構造の試料2-1の透明電極、窒素を含有しない化合物No.1を用いて窒素含有層を構成した試料2-2の透明電極、およびΔEef>-0.1である化合物No.02を用いて窒素含有層を構成した試料2-3の透明電極は、シート抵抗の測定が不可能であった。
 また図12には、窒素含有層を構成する化合物No.03~No.11についての有効作用エネルギーΔEefと、各透明電極について測定されたシート抵抗との関係を示す。この図12から、有効作用エネルギーΔEefが-0.4≦ΔEef≦-0.1の確認された範囲では、ΔEefの値が低いほど、透明電極のシート抵抗が低くなる傾向が明らかである。また、有効作用エネルギーΔEefが-0.4≦ΔEef≦-0.2の範囲であれば、シート抵抗が1000[Ω/sq.]以下に保たれてさらに好ましい。
 以上より、有効作用エネルギーΔEefを指標として窒素含有層を構成する化合物を選択して用いることにより、光透過性を得るために薄膜でありながらも低抵抗な電極膜(すなわち透明電極)が得られることが確認された。 
 実施例1で作製した試料1-1~1-16の各透明電極をカソードとして用いた両面発光型の有機電界発光素子を作製した。図13を参照し、作製手順を説明する。
 先ず透明基板13上に、アノードとしてITOからなる光透過性の対向電極5-1を、スパッタ法により形成した。この際、透明基板13を、対向電極材料としてITOのターゲットが取り付けられたスパッタ装置の基板ホルダーに固定した。次いで、スパッタ装置の処理室内において、成膜速度0.3nm/秒~0.5nm/秒で、膜厚150nmのITOからなる光透過性の対向電極5-1をアノードとして成膜した。
 次に、対向電極5-1が形成された透明基板13を、スパッタ装置から市販の真空蒸着装置に移送し、真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、対向電極5-1の形成面側に蒸着マスクを対向配置した。また真空蒸着装置内の加熱ボートの各々に、発光機能層3を構成する各材料を、それぞれの層の成膜に最適な量で充填した。尚、加熱ボートはタングステン製抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。
 次いで、真空蒸着装置の蒸着室内を真空度4×10-4Paまで減圧し、各材料が入った加熱ボートを順次通電して加熱することにより、以下のように各層を成膜した。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
 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輸送層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=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。
 次に、電子注入材料としてフッ化カリウムの入った加熱ボートに通電して加熱し、フッ化カリウムよりなる電子注入層35を、電子輸送層34上に成膜した。この際、蒸着速度0.01nm/秒~0.02nm/秒、膜厚1nmとした。
 その後、実施例1で説明した各透明電極1をカソードとして、電子注入層35上に成膜した。以上により透明基板13上に有機電界発光素子ELを形成した。各透明電極1の形成手順は、実施例1で説明した通りである。
 次いで、有機電界発光素子ELを、厚さ300μmのガラス基板からなる封止材17で覆い、有機電界発光素子ELを囲む状態で、封止材17と透明基板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。封止材17と透明基板13との間に充填した接着剤19に対して、ガラス基板(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を封止した。
 尚、有機電界発光素子EL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、アノードである対向電極5-1とカソードである透明電極1とは、正孔輸送・注入層31~電子注入層35までの発光機能層3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。
 以上のようにして、透明基板13上に有機電界発光素子ELを設け、これを封止材17と接着剤19とで封止した試料3-1~3-14の各発光パネルを得た。これらの各発光パネルにおいては、発光層32で発生した各色の発光光hが、透明電極1側すなわち透明基板13側と、対向電極5-1側すなわち封止材17側との両方から取り出される。
<実施例3の各試料の評価-1>
 試料3-1~3-16で作製した有機電界発光素子ELについて、素子の光透過率(素子透過率)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。この結果を下記表3に合わせて示す。
<実施例3の各試料の評価-2>
 試料3-1~3-16で作製した有機電界発光素子ELについて、駆動電圧を測定した。この結果を下記表3に合わせて示す。駆動電圧の測定においては、各有機電界発光素子ELの透明電極1側(すなわち透明基板13側)と、対向電極5-1側(すなわち封止材17側)との両側での正面輝度を測定し、その和が1000cd/m2となるときの電圧を駆動電圧として測定した。尚、輝度の測定には分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタセンシング製)を用いた。得られた駆動電圧の数値が小さいほど、好ましい結果であることを表わす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000078
<実施例3の評価結果>
 表3から明らかなように、試料3-4~3-13、および試料3-15,3-16の、本発明構成の透明電極1をカソードに用いた有機電界発光素子は、素子透過率が40%以上であり、駆動電圧の印加による発光が確認された。これに対して、試料3-1~3-3、3-14の、本発明構成ではない透明電極をカソードに用いた有機電界発光素子は、素子透過率が40%未満であり、さらに試料3-1~3-3は電圧を印加しても発光しなかった。
 これにより本発明構成の透明電極を用いた有機電界発光素子は、低い駆動電圧で高輝度発光が可能であることが確認された。またこれにより、所定輝度を得るための駆動電圧の低減と、発光寿命の向上が見込まれることが確認された。
 1…透明電極、1b…電極層、EL,EL-1,EL-2,EL-3,EL-4…有機電界発光素子(電子デバイス)、a…開口、S…表面領域(500nm×500nm)

Claims (4)

  1.  シート抵抗の測定が可能な12nm以下の膜厚を有すると共に、500nm×500nmの表面領域についての走査型電子顕微鏡の画像を処理して得られた開口の周長が、合計で3000nm以下の銀で構成された電極層を備えた
     透明電極。
  2.  前記開口の周長が、合計で1000nm以下である
     請求項1記載の透明電極。
  3.  請求項1または2に記載の透明電極を有する
     電子デバイス。
  4.  前記電子デバイスが有機電界発光素子である
     請求項3に記載の電子デバイス。
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