WO2013141057A1 - 有機電界発光素子 - Google Patents

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宏 石代
健 波木井
敏幸 木下
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 an organic electroluminescent device, and more particularly, to an organic electroluminescent device having a tandem structure in which a plurality of light emitting units each having a light emitting layer formed using an organic material are stacked.
  • An organic electroluminescent element (so-called organic EL element) using electroluminescence (hereinafter referred to as EL) of an organic material has a trade-off relationship between luminous efficiency and driving life. For this reason, a light emitting functional layer including a light emitting layer composed of an organic material is used as one light emitting unit, and a plurality of light emitting units are stacked through an intermediate layer, thereby extending the life while ensuring luminous efficiency.
  • a tandem structure has been proposed. As the intermediate layer in such a tandem structure, for example, the following Patent Documents 1 to 6 disclose each configuration.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a conductive layer containing magnesium (Mg) as a main component and containing silver (Ag) is used in a floating state.
  • Patent Document 2 a metal layer having a small work function such as Mg, Mg / Ag, and arsenic (As), indium tin oxide (SnO 2 —In 2 O 3 : Indium Tin Oxide: ITO) The structure which uses this laminated body as an intermediate electrode is disclosed.
  • Patent Document 3 a structure in which a charge generation layer formed of an electrically insulating layer is used as an intermediate layer, or a hole injection layer doped with an electron accepting compound is used as an intermediate layer in contact with the cathode side of the charge generation layer.
  • the structure to be formed is disclosed.
  • Patent Document 4 discloses an intermediate layer in which the composition ratio of an additive (electron donating property or electron attracting property) in an inorganic or organic semiconductor material is changed in the film thickness direction.
  • Patent Document 5 discloses a configuration in which three layers of an electron injection layer, a metal-organic mixed layer (for example, Ag—Alq3), and a hole injection layer are stacked to form an intermediate layer.
  • Patent Document 6 a transparent conductive film such as ITO is used as a charge generation layer (that is, an intermediate layer), and etching of a benzoxazole derivative, a pyridine derivative, or the like is performed on the electroluminescent layer closest to the previous charge generation layer.
  • a transparent conductive film such as ITO is used as a charge generation layer (that is, an intermediate layer)
  • etching of a benzoxazole derivative, a pyridine derivative, or the like is performed on the electroluminescent layer closest to the previous charge generation layer.
  • an object of the present invention is to provide an organic electroluminescent element having a tandem structure capable of achieving both improvement in luminous efficiency and improvement in lifetime characteristics.
  • An organic electroluminescent device disposed adjacent to the substrate.
  • 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.
  • n3 and n4 represent an integer of 0 to 4, and n3 + n4 is an integer of 2 or more.
  • R21 represents a substituent
  • R22 represents a hydrogen atom (H) or a substituent
  • the organic electroluminescent element of the present invention configured as described above uses a transparent conductive layer using silver or an alloy containing silver as a main component as a conductive layer between electrodes or light emitting units.
  • a transparent conductive layer using silver or an alloy containing silver as a main component as a conductive layer between electrodes or light emitting units.
  • it is the structure which made the nitrogen containing layer comprised using the compound containing a nitrogen atom adjoined.
  • the silver atoms constituting the transparent conductive layer interact with the compound containing nitrogen atoms constituting the nitrogen-containing layer, and The diffusion distance on the surface of the nitrogen-containing layer is reduced and silver aggregation is suppressed.
  • 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).
  • a film is formed. Therefore, a transparent conductive layer having a uniform film thickness can be obtained even though the film thickness is small.
  • the transparent conductive layer having ensured conductivity can be used as the conductive layer between the electrodes or the light emitting units while maintaining the light transmittance as a thinner film thickness, It is possible to achieve both improvement in luminous efficiency and improvement in lifetime characteristics in an organic electroluminescent element having a tandem structure.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between effective action energy ⁇ Eef and sheet resistance in the transparent electrode produced in Example 1.
  • 4 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an organic electroluminescent element produced in Example 2.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a comparative example of Example 2.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an organic electroluminescent element produced in Example 3.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a comparative example of Example 3.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an organic electroluminescent element produced in Example 4.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a comparative example of Example 4.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an organic electroluminescent element produced in Example 5.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an organic electroluminescent element produced in Example 6.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a transparent conductive layer used in an organic electroluminescent device having a tandem structure.
  • the transparent conductive layer 1b is characterized by being provided adjacent to the nitrogen-containing layer 1a.
  • the transparent conductive layer 1b is made of silver (Ag) or an alloy containing silver as a main component.
  • the nitrogen-containing layer 1a is composed of a compound containing a nitrogen atom, and the effective action energy ⁇ Eef described below has a specific relationship with silver, which is the main material constituting the transparent conductive layer 1b. It is the layer comprised using the compound which has.
  • the nitrogen-containing layer 1a is a layer formed using a compound having a specific relationship with silver (Ag), which is the main material constituting the transparent conductive layer 1b, among the compounds containing nitrogen atoms.
  • 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 of nitrogen atoms in the compound that stably binds to silver [n] is selected from the nitrogen atoms contained in the compound as the specific nitrogen atom only from the nitrogen atoms that stably bind to silver Is the number counted.
  • 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)] is used as an index, or the angle formed between the nitrogen atom and silver relative to the ring containing the nitrogen atom in the compound, that is, the dihedral angle [D] is used as an index.
  • 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 dihedral angle [D] When the dihedral angle [D] is used as an index, the dihedral angle [D] described above 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 optimized structure 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).
  • a compound containing a nitrogen atom constituting the nitrogen-containing layer 1a for example, a compound containing a heterocyclic ring having a nitrogen atom (N) as a hetero atom is used.
  • Heterocycles having a nitrogen atom (N) as a hetero atom include aziridine, azirine, azetidine, azeto, azolidine, azole, azinane, pyridine, azepane, azepine, imidazole, pyrazole, oxazole, thiazole, imidazoline, pyrazine, pyridazine, pyrimidine Morpholine, thiazine, indole, isoindole, benzimidazole, purine, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, cinnoline, pteridine, acridine, carbazole, benzo-C-cinnoline, porphyrin, chlorin
  • 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 provided adjacent to the transparent conductive layer 1b is selected from compounds represented by the above formula (1) or formula (2) among these general formulas (1) or (2). ) 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 may be a method using a wet process such as a coating method, an ink jet method, a coating method, a dip method, or vapor deposition.
  • a method using a dry process such as a method (resistance heating, EB method, etc.), a sputtering method, or a CVD method.
  • the vapor deposition method is preferably applied.
  • Specific examples (1 to 134) of the compounds constituting the nitrogen-containing layer 1a are shown below, but are not limited thereto.
  • the compound which is not contained in the said General formula (1) and General formula (2) here is illustrated here.
  • the nitrogen-containing layer 1a provided adjacent to the transparent conductive layer 1b is composed of compounds (1) to (134) exemplified below that are compounds that fall within the above formula (1) or (2). Select and use.
  • 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 transparent conductive layer 1b is a layer formed using silver or an alloy containing silver as a main component, and is a layer formed adjacent to the nitrogen-containing layer 1a.
  • the transparent conductive layer 1b is composed of silver (Ag)
  • Ag is included at 98 atms% or more.
  • the transparent conductive layer 1b is comprised with the alloy which has silver (Ag) as a main component, it shall contain 50 atms% or more of silver (Ag).
  • Metals used in combination with silver (Ag) are aluminum (Al), indium (In), tin (Sn), copper (Cu), palladium (Pd), gold (Au), platinum (Pt), magnesium (Mg) ) Etc.
  • the transparent conductive 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 transparent conductive layer 1b preferably has a thickness in the range of 4 to 12 nm.
  • the film thickness of 12 nm or less is preferable because the absorption component or reflection component of the layer can be kept low and the light transmittance of the transparent conductive layer can be maintained.
  • the electroconductivity of a layer is also ensured because a film thickness is 4 nm or more.
  • a method for forming such a transparent conductive layer 1b 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, or a CVD method is used. And a method using a dry process such as Of these, the vapor deposition method is preferably applied.
  • the transparent conductive layer 1b is formed on the nitrogen-containing layer 1a so that it has sufficient conductivity even without high-temperature annealing after the film formation, etc. It may be one that has been subjected to high-temperature annealing after film formation.
  • the transparent conductive layer 1b configured as described above is provided using silver or an alloy containing silver as a main component adjacent to the nitrogen-containing layer 1a configured using a compound containing nitrogen atoms. It is.
  • the silver atoms constituting the transparent conductive layer 1b interact with the compound containing nitrogen atoms constituting the nitrogen-containing layer 1a.
  • the diffusion distance of silver atoms on the surface of the nitrogen-containing layer 1a is reduced, and aggregation of silver is suppressed.
  • a silver thin film that is easily isolated in an island shape by film growth of a nuclear growth type is a single layer growth type (Frank-van der Merwe: FM type) film growth.
  • a film is formed. Therefore, the transparent conductive layer 1b having a uniform film thickness can be obtained even though the film thickness is small.
  • the effective action energy ⁇ Eef shown in the above formula (1) is defined as the energy that interacts between the compound that forms the nitrogen-containing layer 1a and the silver that forms the transparent conductive layer 1b.
  • the nitrogen-containing layer 1a was formed using a compound satisfying ⁇ 0.5 ⁇ ⁇ 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 because, as will be described in detail in a later embodiment, on such a nitrogen-containing layer 1a, there is a transparent conductive layer 1b that can measure sheet resistance by the four-probe method while being an extremely thin film. It was also confirmed from the formation.
  • the transparent conductive layer 1b which is adjacent to such a nitrogen-containing layer 1a and has a uniform film thickness while ensuring light transmission while having a thin film thickness is ensured. Therefore, it is possible to achieve both improvement in conductivity and improvement in light transmission in the transparent conductive layer 1b using silver.
  • Such a transparent conductive layer 1b is low-cost because it does not use indium (In), which is a rare metal, as a main component, and long-term reliability because it does not use a chemically unstable material such as ZnO. Also excellent.
  • the transparent conductive layer 1b having the above-described configuration is not limited to application to an organic electroluminescent element as described below, and can be used for various electronic devices.
  • electronic devices include organic electroluminescent elements, LEDs (light-emitting diodes), liquid crystal elements, solar cells, touch panels, etc.
  • the electrode layers having light transmissivity are described above.
  • a transparent conductive layer 1b disposed adjacent to the nitrogen-containing layer 1a can be used.
  • FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram showing a first embodiment of an organic electroluminescent element having a tandem structure using the above-described transparent conductive layer 1b.
  • the configuration of the organic electroluminescent element EL-1 will be described below based on this drawing.
  • the organic electroluminescent element EL-1 shown in FIG. 2 is provided on the substrate 11, and in order from the substrate 11 side, the first electrode 5, the first light emitting unit 3-1, the nitrogen-containing layer 1a, and the transparent conductive material.
  • the layer 1b, the second light emitting unit 3-2, and the second electrode 7 are stacked in this order.
  • the organic electroluminescent element EL-1 is characterized in that the laminate of the nitrogen-containing layer 1a and the transparent conductive layer 1b described above is sandwiched between the two light emitting units 3-1, 3-2. It is.
  • the details of the main layers constituting the organic electroluminescent element EL-1 are as follows: substrate 11, first electrode 5 and second electrode 7, nitrogen-containing layer 1a and transparent conductive layer 1b, and light emitting units 3-1, 3-2.
  • the other components and the method for manufacturing the organic electroluminescent element will be described in this order.
  • Substrate 11 Examples of the substrate 11 on which the organic electroluminescent element EL-1 is provided include, but are not limited to, glass and plastic.
  • the substrate 11 may be transparent or opaque.
  • the organic electroluminescent element EL-1 is a bottom emission type in which light is extracted from the substrate 11 side, the substrate 11 is preferably transparent.
  • the transparent substrate 11 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 substrate 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.
  • First electrode 5 and second electrode 7 One of the first electrode 5 and the second electrode 7 functions as an anode for supplying holes to the light emitting units 3-1, 3-2, and either one of the first electrode 5 and the second electrode 7 is a light emitting unit 3-1, 3-2. It functions as a cathode for supplying electrons to.
  • the first electrode 5 on the substrate 11 side is an anode
  • the second electrode 7 opposite thereto is a cathode.
  • the first electrode 5 and the second electrode 7 are electrode layers in which at least one or both functions as a transparent electrode.
  • the first electrode 5 on the substrate 11 side is configured as a transparent electrode
  • the emitted light h generated by the light emitting units 3-1 and 3-2 is extracted from the substrate 11 side, and this organic electroluminescent element EL ⁇ 1 is the bottom emission type.
  • the second electrode 7 is configured as a transparent electrode
  • the emitted light h generated by the light emitting units 3-1 and 3-2 is extracted from the side opposite to the substrate 11, and the organic electroluminescent element EL- 1 is Top emission type.
  • the other electrode may be an electrode film that functions as a reflective electrode.
  • the organic electroluminescent element EL-1 is a double-sided light emitting type.
  • the first electrode 5 is configured as a transparent electrode.
  • a metal, an alloy, an organic or inorganic conductive compound, and a mixture thereof are used for the first electrode 5 and the second electrode 7 as described above. 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 first electrode 5 and the second electrode 7 are configured by selecting a material suitable as a cathode material or an anode material from these materials.
  • the electrode on the light extraction side (here, the first electrode) is composed of a material having good light transmittance among these materials.
  • a material having good light transmittance among these materials include oxide semiconductors such as ITO, ZnO, TiO 2 , and SnO 2 .
  • the first electrode 5 and the second electrode 7 may have a laminated structure as necessary. In such a configuration, only a portion where the light emitting units 3-1 and 3-2 are sandwiched between the first electrode 5 and the second electrode 7 becomes a light emitting region in the organic electroluminescent element EL-1.
  • the first electrode 5 and the second electrode 7 as described above can be produced by forming a thin film from these conductive materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance as the first electrode 5 and the second electrode 7 is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 nm to 200 nm.
  • a vapor deposition method is applied to the second electrode at the top of the light emitting unit 3-2.
  • the nitrogen-containing layer 1a and the transparent conductive layer 1b have the structures described above.
  • the nitrogen-containing layer 1a and the transparent conductive layer 1b are arranged in this order from the substrate 11 side.
  • the transparent conductive layer 1b functions as a cathode for the light emitting unit 3-1 on the first electrode (anode) 5 side, It functions as an anode for the light emitting unit 3-2 on the two-electrode (cathode) 7 side.
  • the nitrogen-containing layer 1a sandwiched between the light emitting unit 3-1 and the transparent conductive layer 1b is also regarded as a layer constituting a part of the light emitting unit 3-1.
  • the transparent conductive layer 1b functions as a cathode for the light emitting unit 3-1
  • the nitrogen-containing layer 1a sandwiched between them is a material that satisfies the above-described formula (1) or (2).
  • 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 When the nitrogen-containing layer 1a is used as a layer having an electron transport property or an electron injection property as described above, the nitrogen-containing layer 1a includes an alkali metal, an alkali metal salt, an alkaline earth metal, or an alkaline earth metal salt. Etc. can also be mixed and contained. Specific examples include metals such as lithium, potassium, sodium, cesium, magnesium, calcium, and strontium, and salts thereof. As a method of mixing and adding, preferred is co-evaporation with a nitrogen-containing compound. Thereby, the moving speed to the light emitting layer of the electron inject
  • the transparent conductive layer 1b functions as an anode for the light emitting unit 3-1 on the first electrode (cathode) 5 side.
  • the nitrogen-containing layer 1a between the transparent conductive layer 1b and the light emitting unit 3-1 is preferably configured using a material having a hole transporting property or a hole injecting property.
  • the overall layer structure of the light emitting units 3-1 and 3-2 is not limited, and each may have a general layer structure.
  • a configuration in which [hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer] is stacked in order from the anode side is exemplified, and among these, at least an organic material is used. It is essential to have a light emitting layer.
  • the hole injection layer and the hole transport layer may be provided as a hole transport / injection layer.
  • the electron transport layer and the electron injection layer may be provided as an electron transport / injection layer.
  • the electron injection layer may be composed of an inorganic material.
  • the light emitting units 3-1 and 3-2 may have a hole blocking layer, an electron blocking layer, and the like laminated at necessary places as necessary.
  • the light emitting layer may have 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.
  • the intermediate layer may function as a hole blocking layer and an electron blocking layer.
  • the light emitting units 3-1 and 3-2 may be configured to obtain the same color of emitted light h, or may be configured to obtain different colors of emitted light h.
  • each layer constituting the light emitting units 3-1 and 3-2 will be described in the order of the light emitting layer, the injection layer, the hole transport layer, the electron transport layer, and the blocking layer.
  • the light emitting layer used in the present invention contains, for example, a phosphorescent light emitting compound as a light emitting material.
  • This light emitting layer is a layer that emits light by recombination of electrons injected from the electrode or the electron transport layer and holes injected from the hole transport layer, and the light emitting portion is in the layer of the light emitting layer. Alternatively, it may be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
  • Such a light emitting layer 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.
  • the total film thickness of the light emitting layer is preferably in the range of 1 to 100 nm, and more preferably 1 to 30 nm because a lower driving voltage can be obtained. Note that the total film thickness of the light emitting layer is a film thickness including the intermediate layer when a non-light emitting intermediate layer exists between the light emitting layers.
  • the film 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 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. Can do.
  • a plurality of light emitting materials may be mixed, and 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.
  • a phosphorescent light emitting material and a fluorescent light emitting material also referred to as a fluorescent dopant or a fluorescent compound
  • the structure of the light emitting layer 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 a light emitting layer.
  • 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 may contain two or more phosphorescent compounds, and the concentration ratio of the phosphorescent compounds in the light emitting layer may vary in the thickness direction of the light emitting layer. Good.
  • 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.
  • the compound (phosphorescent compound) contained in the light emitting layer 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 preferably contained as a luminescent dopant in the light emitting layer of the organic electroluminescent element EL-1. However, it may be contained in a light emitting functional layer other than the light emitting layer.
  • 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 compounds used for the light emitting layer 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.
  • An injection layer is a layer provided between an electrode and a light-emitting layer in order to lower drive voltage or improve light emission luminance. “An organic EL element and its forefront of industrialization (November 30, 1998, NTS) The details are described in Chapter 2, “Electrode Materials” (pages 123 to 166) of the second edition of the “Company Issue”, and there are a hole injection layer and an electron injection layer.
  • the injection layer can be provided as necessary. If it is a hole injection layer, it may be present between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer, and if it is an electron injection layer, it may be present between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer.
  • JP-A Nos. 9-45479, 9-260062, and 8-288069 The details of the hole injection layer are described in JP-A Nos. 9-45479, 9-260062, and 8-288069. Specific examples thereof include a phthalocyanine layer represented by copper phthalocyanine. And 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 details of the electron injection layer are also described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like, and specifically, metals such as strontium and aluminum Examples thereof include an alkali metal halide layer typified by potassium fluoride, an alkaline earth metal compound layer typified by magnesium fluoride, and an oxide layer typified by molybdenum oxide.
  • the electron injection layer of the present invention 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 is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer.
  • the hole transport layer 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 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. Can do.
  • the thickness of the hole transport layer is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • This hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • the electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer (not shown) are also included in the electron transport layer.
  • the electron transport layer can be provided as a single layer structure or a stacked structure of a plurality of layers.
  • an electron transport material also serving as a hole blocking material
  • electrons injected from the cathode are used as the light emitting layer. What is necessary is just to have the function to transmit.
  • 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 the 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 can also be used as a material for the electron transport layer. It can. Furthermore, 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, Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga or Pb can also be used as the material for the electron transport layer.
  • 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.
  • distyrylpyrazine derivatives exemplified as the material for the light emitting layer can also be used as the material for the electron transport layer, and n-type-Si, n-type-SiC, etc. as well as the hole injection layer and the hole transport layer.
  • These inorganic semiconductors can also be used as a material for the electron transport layer.
  • the electron transport layer 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 thickness of the electron transport layer is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • the electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • impurities can be doped in the electron transport layer to increase the n property.
  • impurities include JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
  • potassium, a potassium compound, etc. are contained in an electron carrying layer.
  • the potassium compound for example, potassium fluoride can be used.
  • the material (electron transporting compound) of the electron transport layer 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • a more preferred embodiment is exemplified by a compound represented by the general formula (1) shown as a compound constituting the nitrogen-containing layer 1a.
  • 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 a function of an electron transport layer 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 mentioned later can be used as a hole-blocking layer concerning this invention as needed.
  • the hole blocking layer is preferably provided adjacent to the light emitting layer.
  • the electron blocking layer has a function of a hole transport layer 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 mentioned later can be used as an electron blocking layer as needed.
  • the thickness of the blocking layer according to the present invention is preferably 3 to 100 nm, more preferably 5 to 30 nm.
  • the organic electroluminescent element EL-1 as described above is in contact with the first electrode 5 and has the following auxiliary purpose in order to reduce the resistance of the transparent electrode (for example, the first electrode 5 here) on the light extraction side.
  • An electrode may be provided.
  • the substrate 11 is sealed with the following sealing material.
  • the following protective film or protective plate may be provided with the organic electroluminescent element EL-1 and the sealing material sandwiched between the substrate 11 and the substrate 11.
  • the auxiliary electrode is provided for the purpose of reducing the resistance of an electrode having optical transparency (for example, the first electrode 5 here), and is provided in contact with the first electrode 5.
  • the material for forming the auxiliary electrode 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. Examples of a method for forming such an auxiliary electrode 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 is preferably 50 ⁇ m or less from the viewpoint of the aperture ratio for extracting light, and the thickness of the auxiliary electrode is preferably 1 ⁇ m or more from the viewpoint of conductivity.
  • the sealing material covers the organic electroluminescent element EL-1, and may be a plate-like (film-like) sealing member that is fixed to the substrate 11 side by an adhesive. It may be a stop film. However, the terminal portions of the first electrode 5 and the second electrode 7 are provided on the substrate 11 so as to be exposed from the sealing material while maintaining the insulating properties by the light emitting units 3-1 and 3-2. Suppose that
  • the plate-like (film-like) sealing material include those composed of a glass substrate, a polymer substrate, and a metal material substrate, and these substrate materials are used in the form of a thin film. Also good.
  • the glass substrate examples include soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz.
  • the polymer substrate examples include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, and polysulfone.
  • the metal material substrate as the metal material substrate, one or more metals selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicon, germanium and tantalum or The thing which consists of alloys is mentioned.
  • a thin film-like polymer substrate or metal material substrate can be preferably used as the sealing material.
  • the organic electroluminescent element EL-1 is one that extracts light also from the second electrode 7 side opposite to the substrate 11
  • a glass substrate or polymer substrate having optical transparency is used as the sealing material. It is done.
  • the polymer substrate made into 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 conforms to JIS K 7129-1992.
  • the water vapor permeability (25 ⁇ 0.5 ° C., relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) measured by the method is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less. .
  • the above substrate material may be processed into a concave plate shape and used as a sealing material.
  • the above-described substrate member is subjected to processing such as sand blasting or chemical etching to form a concave shape.
  • An adhesive for fixing such a plate-shaped sealing material to the substrate 11 side is a seal for sealing the organic electroluminescence element EL-1 sandwiched between the sealing material and the substrate 11.
  • an adhesive used as an agent.
  • Specific examples of such an adhesive include photocuring and thermosetting adhesives having a reactive vinyl group of acrylic acid oligomers and methacrylic acid oligomers, and moisture curing types such as 2-cyanoacrylates. Mention may be made of adhesives.
  • 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 organic material which comprises organic electroluminescent element EL-1 may deteriorate with heat processing.
  • an adhesive that can be adhesively cured from room temperature to 80 ° C. is preferable.
  • a desiccant may be dispersed in the adhesive.
  • Application of the adhesive to the bonding portion between the sealing material and the substrate 11 may be performed using a commercially available dispenser or may be performed by screen printing.
  • the gap when a gap is formed between the plate-shaped sealing material, the substrate 11 and the adhesive, the gap includes an inert gas such as nitrogen and argon, a fluorinated hydrocarbon, It is preferable to inject an inert liquid such as silicone oil. A vacuum is also possible. Moreover, 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 sealing material when a sealing film is used as the sealing material, the light emitting units 3-1 and 3-2 in the organic electroluminescent element EL-1 are completely covered, and the first electrode 5 and the first electrode 5 in the organic electroluminescent element EL-1 are covered.
  • a sealing film is provided on the substrate 11 with the terminal portions of the two electrodes 7 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 substances such as moisture and oxygen that cause deterioration of the light emitting units 3-1 and 3-2 in the organic electroluminescent element EL- 1.
  • 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.
  • the above-described sealing material may further include an electrode, and is configured to electrically connect the terminal portions of the first electrode 5 and the second electrode 7 of the organic electroluminescent element EL-1 to this electrode. May be.
  • the protective film or the protective plate is for mechanically protecting the organic electroluminescent element EL-1, and in particular, when the sealing material is a sealing film, the protective film or the protective plate is mechanical to the organic electroluminescent element EL-1. Since such 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 light transmissive first electrode 5 is formed as an anode on the substrate 11 by an appropriate film forming method such as vapor deposition or sputtering. In addition, before and after the formation of the first electrode 5, an auxiliary electrode pattern is formed as necessary.
  • a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer are sequentially formed thereon to form a light emitting unit 3-1.
  • 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.
  • different film forming methods may be applied for each layer. When a vapor deposition method is employed for forming each of these layers, the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, etc., but generally a boat heating temperature of 50 ° C.
  • each condition is desirable to select 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.
  • a transparent conductive 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.
  • These nitrogen-containing layer 1a and transparent conductive layer 1b can be formed by spin coating, casting, ink jet, vapor deposition, sputtering, printing, etc., but it is easy to obtain a homogeneous film and has pinholes.
  • the vacuum deposition method is particularly preferable from the viewpoint of difficulty in formation.
  • a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer are formed in this order on the transparent conductive layer 1b to form a light emitting unit 3-2.
  • These layers are formed in the same manner as the light emitting unit 3-1.
  • the second electrode 7 is formed as a cathode on the light emitting unit 3-2 by an appropriate film forming method such as a vapor deposition method or a sputtering method.
  • the organic electroluminescent element EL-1 is obtained. Thereafter, a sealing material (not shown) that covers at least the light emitting units 3-1 and 3-2 with the terminal portions of the first electrode 5 and the second electrode 7 in the organic electroluminescent element EL-1 exposed. ). At this time, the sealing material is adhered to the substrate 11 side using an adhesive, and the organic electroluminescent element EL-1 is sealed between the sealing material and the substrate.
  • a desired organic electroluminescence element EL-1 is obtained on the substrate 11.
  • the first electrode 5 serving as the anode has a positive polarity and the second electrode serving as the cathode.
  • Luminescence can be observed by applying a voltage of about 2V to 40V with 7 as a negative polarity.
  • an alternating voltage may be applied to the first electrode 5 and the second electrode 7.
  • the alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
  • the organic electroluminescent element EL-1 described above has a configuration in which the transparent conductive layer 1b having both the conductivity and the light transmittance described above is sandwiched between the light emitting units 3-1, 3-2. For this reason, the emitted light generated by each of the light emitting units 3-1 and 3-2 is ensured by sufficiently injecting charges from the transparent conductive layer 1 b to the light emitting units 3-1 and 3-2. By suppressing the absorption of h in the transparent conductive layer 1b, the luminous efficiency can be improved. This also makes it possible to improve the light emission lifetime by reducing the drive voltage for obtaining a predetermined luminance.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a first modification of the organic electroluminescent element EL-1 of the first embodiment described above.
  • the organic electroluminescent element EL-1 ′ has a configuration in which a driving voltage is applied to the transparent conductive layer 1b together with the first electrode 5 and the second electrode 7, and the stacked configuration is as follows. This is the same as in the first embodiment.
  • the driving voltage V1 applied between the first electrode 5 and the transparent conductive layer 1b and the driving voltage V2 applied between the transparent conductive layer 1b and the second electrode 7 are DC.
  • the first electrode 5 serving as an anode is set to a positive polarity and the second electrode 7 serving as a cathode is set to a negative polarity, and a voltage of about 2 V to 40 V is applied between them.
  • An intermediate voltage between the anode and the cathode is applied to the conductive layer 1b.
  • the organic electroluminescent element EL-1 ′ of Modification 1 having such a configuration, by adjusting the intermediate voltage applied to the transparent conductive layer 1b, the light emission ratio in the light emitting units 3-1 and 3-2 can be arbitrarily set. It is possible to change.
  • the color light emission can be controlled by controlling the light emission ratio.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a second modification of the organic electroluminescent element EL-1 of the first embodiment described above.
  • the organic electroluminescent element EL-1 ′′ has a configuration in which the first electrode 5 and the second electrode 7 have the same polarity, and a reverse drive voltage is applied to the transparent conductive layer 1b. Yes, one of the two light emitting units 3-1, 3-2 is reversely stacked, and the other structure is the same as that of the first embodiment.
  • the first electrode 5 and the second electrode 7 are used as anodes.
  • the transparent conductive layer 1b is used as a cathode.
  • the light emitting unit 3-2 ′ on the second electrode 7 side has a reverse stacked configuration in which [electron injection layer / electron transport layer / light emitting layer / hole transport layer / hole injection layer] are stacked in order from the substrate 11 side. It has become. Even in such a configuration, the nitrogen-containing layer 1a and the transparent conductive layer 1b are assumed to be the nitrogen-containing layer 1a and the transparent conductive layer 1b from the substrate 11 side.
  • the driving of the organic electroluminescent element EL-1 ′′ is the same as that in the first embodiment. That is, the driving voltage V1 applied between the first electrode 5 and the transparent conductive layer 1b, the transparent conductive layer 1b and the second.
  • a DC voltage is applied as the drive voltage V2 applied between the electrodes 7, the first electrode 5 and the second electrode 7 that are anodes have a positive polarity, and the transparent conductive layer 1b that is a cathode has a negative polarity.
  • the light emission can be observed by applying a voltage between 2 V and 40 V.
  • an AC voltage may be applied to the first electrode 5, the second electrode 7, and the transparent conductive layer 1b.
  • the waveform of the alternating current to be applied may be arbitrary, and the first electrode 5 and the second electrode 7 serve as cathodes when the stacking order of the layers constituting the light emitting unit 3-2 ′ and the light emitting unit 3-1 is reversed. Therefore, these electrodes have a negative polarity and are transparent 1b may be because a positive polarity as the anode.
  • the current density required for obtaining a predetermined luminance as compared with the organic electroluminescent element of the first embodiment described with reference to FIG. Therefore, although the driving voltage is high, the light emission life can be improved.
  • FIG. 5 is a cross-sectional configuration diagram showing a second embodiment of an organic electroluminescent element having a tandem structure using the above-described transparent conductive layer 1b.
  • the characteristic configuration of the organic electroluminescent element EL-2 of the second embodiment will be described below based on this drawing.
  • the detailed description which overlaps about the component similar to 1st Embodiment is abbreviate
  • the organic electroluminescent element EL-2 shown in FIG. 5 differs from the organic electroluminescent element of the first embodiment described with reference to FIG. 2 in that the second electrode 7 provided on the side opposite to the substrate 11 is used as a transparent conductive material. Layer 1b-2 is in use. Further, a nitrogen-containing layer 1a-2 is provided adjacent to the transparent conductive layer 1b-2. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the nitrogen-containing layer 1a-1 and the transparent conductive layer 1b-1 are provided between the light emitting units 3-1 and 3-2 in the same manner as in the first embodiment. Furthermore, the nitrogen-containing layer 1a-2 and the transparent conductive layer 1b-2 are also arranged in this order on the light emitting unit 3-2.
  • the nitrogen-containing layer 1a-1 and the transparent conductive layer 1b-1 between the light emitting units 3-1 and 3-2, and the nitrogen-containing layer 1a-2 and the transparent conductive layer 1b-2 on the light emitting unit 3-2 are This is the same as the nitrogen-containing layer and the transparent conductive layer described in the embodiment.
  • the nitrogen-containing layer 1a-2 disposed adjacent to the light emitting unit 3-2 is also regarded as a layer constituting a part of the light emitting unit 3-2.
  • the transparent conductive layer 1b-2 used as the second electrode 7 is a cathode
  • the nitrogen-containing layer 1a-2 adjacent thereto preferably has an electron injecting property or an electron transporting property.
  • the transparent conductive layer 1b-2 used as the second electrode 7 is an anode
  • the adjacent nitrogen-containing layer 1a-2 preferably has a hole injecting property or a hole transporting property.
  • the organic electroluminescent element EL-2 in which the second electrode 7 is constituted by the transparent conductive layer 1b-2 is a double-sided light emitting type in which the emitted light h is extracted from the opposite side to the substrate 11, or the first
  • the electrode 5 is an electrode that does not transmit light, such as a reflective material, a top emission type is used.
  • the manufacturing method of the organic electroluminescent element EL-2 having the above configuration is the same as that of the first embodiment, and each layer may be formed in a pattern from the substrate 11 side in order.
  • Organic electroluminescent element EL-2 sandwich the transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2 having both the conductivity and the light transmittance described above between the light emitting units 3-1 and 3-2.
  • the second electrode 7 is also used.
  • the light emitting units 3-1, 3-2 are injected with sufficient charges from the two transparent conductive layers 1b-1, 1b-2 to ensure the light emission efficiency, and the light emitting units 3-1, 3-2. It is possible to improve the light extraction efficiency by suppressing the absorption of the emitted light h generated in -2 in the transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2. This also makes it possible to improve the light emission lifetime by reducing the current density for obtaining a predetermined luminance.
  • the configuration of the second embodiment can also be combined with the configuration of the first modification of the first embodiment.
  • a drive voltage V1 is applied between the first electrode 5 and the transparent conductive layer 1b-1
  • a drive voltage V2 is applied between the transparent conductive layer 1b-1 and the second electrode 7 (transparent conductive layer 1b-2).
  • the configuration is as follows. Thereby, the effect similar to the modification 1 of 1st Embodiment can be acquired.
  • the configuration of the second embodiment can be combined with the configuration of Modification 2 of the first embodiment.
  • the stacking order of the layers constituting the light emitting unit 3-1 and the light emitting unit 3-2 is reversed.
  • the nitrogen-containing layer 1a-1 and the transparent conductive layer 1b-1 are arranged in this order from the substrate 11 side between the light emitting units 3-1, 3-2, and the light emitting unit 3-2.
  • a nitrogen-containing layer 1a-2 and a transparent conductive layer 1b-2 are also disposed on the substrate 11 in this order.
  • the drive voltages V1 and V2 are applied to the first electrode 5, the transparent conductive layer 1b-1, and the second electrode 7 (transparent conductive layer 1b-2) as in the second modification of the first embodiment. To do.
  • FIG. 6 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a third embodiment of an organic electroluminescent element having a tandem structure using the above-described transparent conductive layer 1b.
  • the characteristic configuration of the organic electroluminescent element EL-3 of the third embodiment will be described below based on this drawing.
  • the detailed description which overlaps about the component similar to 1st Embodiment is abbreviate
  • the organic electroluminescent element EL-3 shown in FIG. 6 differs from the organic electroluminescent element of the first embodiment described with reference to FIG. 2 in that the transparent conductive layer 1b is used as the first electrode 5 provided on the substrate 11 side. -1 is in place. Further, a nitrogen-containing layer 1a-1 is provided adjacent to the transparent conductive layer 1b-1. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the nitrogen-containing layer 1a-1 and the transparent conductive layer 1b-1 are arranged in this order in contact with the substrate 11, and in the same manner as in the first embodiment, the light emitting unit 3-
  • a nitrogen-containing layer 1a-2 and a transparent conductive layer 1b-2 are provided between 1 and 3-2.
  • the nitrogen-containing layer 1a-1 and the transparent conductive layer 1b-1 provided adjacent to the substrate 11, and the nitrogen-containing layer 1a-2 and the transparent conductive layer 1b-2 between the light emitting units 3-1 and 3-2 are The same as the nitrogen-containing layer and the transparent conductive layer described in the embodiment.
  • the manufacturing method of the organic electroluminescent element EL-3 having the above-described configuration is the same as that in the first embodiment, and each layer may be formed in a pattern in order from the layer on the substrate 11 side.
  • Organic electroluminescent element EL-3 effect In the organic electroluminescent element EL-3 described above, the transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2 having both the conductivity and the light transmittance described above are sandwiched between the light emitting units 3-1 and 3-2. In addition, the configuration is also used as the first electrode 5. For this reason, the light emitting units 3-1, 3-2 are injected with sufficient charges from the two transparent conductive layers 1b-1, 1b-2 to ensure the light emission efficiency, and the light emitting units 3-1, 3-2. It is possible to improve light extraction efficiency by suppressing absorption of the emitted light h generated in -2 in the transparent conductive layer 1b. This also makes it possible to improve the light emission lifetime by reducing the current density for obtaining a predetermined luminance.
  • the configuration of the third embodiment can also be combined with the configuration of Modification 1 of the first embodiment.
  • a drive voltage V1 is applied between the first electrode 5 and the transparent conductive layer 1b-2 formed of the transparent conductive layer 1b-1, and a drive voltage V2 is further applied between the transparent conductive layer 1b-2 and the second electrode 7. Is applied. Thereby, the effect similar to the modification 1 of 1st Embodiment can be acquired.
  • the configuration of the third embodiment can be combined with the configuration of Modification 2 of the first embodiment.
  • the stacking order of the layers constituting the light emitting unit 3-1 and the light emitting unit 3-2 can be reversed.
  • the nitrogen-containing layer 1a-1 and the transparent conductive layer 1b-1 are arranged on the substrate 11 in order from the substrate 11 side, and between the light emitting units 3-1, 3-2.
  • a nitrogen-containing layer 1a-2 and a transparent conductive layer 1b-2 are arranged in this order from the substrate 11 side.
  • the drive voltages V1 and V2 are applied to the first electrode 5 (transparent conductive layer 1b-1), the transparent conductive layer 1b-2, and the second electrode 7 as in the second modification of the first embodiment. To do.
  • FIG. 7 is a cross-sectional configuration diagram showing a fourth embodiment of an organic electroluminescent element having a tandem structure using the above-described transparent conductive layer 1b.
  • the characteristic configuration of the organic electroluminescent element EL-4 of the fourth embodiment will be described below based on this drawing.
  • the detailed description which overlaps about the component similar to 1st Embodiment is abbreviate
  • the organic electroluminescent element EL-4 shown in FIG. 7 is different from the organic electroluminescent element of the first embodiment described with reference to FIG. 2 in that the transparent conductive layer 1b is also used as the first electrode 5 and the second electrode 7. -1, 1b-3. Further, nitrogen-containing layers 1a-1 and 1a-3 are provided adjacent to these transparent conductive layers 1b-1 and 1b-3. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the nitrogen-containing layer 1a-2 and the transparent conductive layer 1b-2 are provided between the light emitting units 3-1 and 3-2. . Further, a nitrogen-containing layer 1a-1 and a transparent conductive layer 1b-1 are arranged between the substrate 11 and the light emitting unit 3-1, in that order from the substrate 11 side. Furthermore, a nitrogen-containing layer 1a-3 and a transparent conductive layer 1b-3 are also arranged on the light emitting unit 3-2 in order from the substrate 11 side. These nitrogen-containing layers 1a-1 to 1a-3 and transparent conductive layers 1b-1 to 1b-3 have the structures described above.
  • the nitrogen-containing layer 1a-3 disposed adjacent to the light emitting unit 3-2 is also regarded as a layer constituting a part of the light emitting unit 3-2.
  • the transparent conductive layer 1b-3 used as the second electrode 7 is a cathode
  • the nitrogen-containing layer 1a-3 adjacent thereto preferably has an electron injecting property or an electron transporting property.
  • the transparent conductive layer 1b-3 used as the second electrode 7 is an anode
  • the nitrogen-containing layer 1a-3 adjacent thereto preferably has a hole injection property or a hole transport property.
  • the organic electroluminescent element EL-4 in which the first electrode 5 and the second electrode 7 are configured by the transparent conductive layer 1b is a double-sided light emitting type in which the emitted light h is extracted from the opposite side to the substrate 11.
  • the manufacturing method of the organic electroluminescent element EL-4 having the above-described configuration is the same as that in the first embodiment, and each layer may be formed in a pattern in order from the layer on the substrate 11 side.
  • Organic electroluminescent element EL-4 effect In the organic electroluminescent element EL-4 described above, the transparent conductive layers 1b-1 to 1b-3 having both the conductivity and the light transmittance described above are sandwiched between the light emitting units 3-1, 3-2. In addition, the first electrode 5 and the second electrode 7 are also used. Therefore, the light emitting units 3-1, 3-2 are injected with sufficient charges from the three transparent conductive layers 1b-1 to 1b-3 to ensure the light emission efficiency, and the light emitting units 3-1, 3-2. It is possible to improve the light extraction efficiency by suppressing the absorption of the emitted light h generated in -2 in the transparent conductive layers 1b-1 to 1b-3. This also makes it possible to improve the light emission lifetime by reducing the current density for obtaining a predetermined luminance.
  • the configuration of the fourth embodiment can also be combined with the configuration of Modification 1 of the first embodiment.
  • a driving voltage V1 is applied between the first electrode 5 (transparent conductive layer 1b-1) and the transparent conductive layer 1b-2, and further, the transparent conductive layer 1b-2-second electrode 7 (transparent conductive layer 1b-3). ), The driving voltage V2 is applied.
  • the effect similar to the modification 1 of 1st Embodiment can be acquired.
  • the configuration of the fourth embodiment can be combined with the configuration of Modification 2 of the first embodiment.
  • the stacking order of the layers constituting the light emitting unit 3-1 and the light emitting unit 3-2 can be reversed. Even in such a configuration, the nitrogen-containing layers 1a-1 to 1a-3 are arranged adjacent to the transparent conductive layers 1b-1 to 1b-3 on the substrate 11 side.
  • the first electrode 5 transparent conductive layer 1b-1
  • the transparent conductive layer 1b-2 transparent conductive layer 1b-2
  • the second electrode 7 transparent conductive layer 1b-3
  • the drive voltages V1 and V2 are applied to.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a fifth embodiment of an organic electroluminescent element having a tandem structure using the above-described transparent conductive layer 1b.
  • the characteristic configuration of the organic electroluminescent element EL-5 of the fifth embodiment will be described below based on this drawing.
  • the detailed description which overlaps about the component similar to 1st Embodiment is abbreviate
  • the organic electroluminescent element EL-5 shown in FIG. 8 differs from the organic electroluminescent element of the first embodiment described with reference to FIG. 2 in that there are three or more (here, three) light emitting units 3-1, 3-2 and 3-3 are provided in a laminated manner, and nitrogen-containing layers 1a-1 and 1a-2 and transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2 are disposed between them, respectively. Other configurations are the same.
  • each light emitting unit 3-1, 3-2, 3-3 is the same as that described in the first embodiment, and the overall layer structure is not limited.
  • Each of 1,3-2, and 3-3 may have a general layer structure.
  • the light emitting units 3-1, 3-2, and 3-3 may be configured to obtain the same color of emitted light h, or may be configured to obtain different colors of emitted light h. Also good.
  • each light emitting unit 3-1, 3-2, 3-3 may emit white light as a configuration capable of obtaining red (R), green (G), and blue (B) emitted light h.
  • the nitrogen-containing layers 1a-1, 1a-2 and the transparent conductive layers 1b-1, 1b-2 have the structures described above.
  • the nitrogen-containing layers 1a-1, 1a-2 are sequentially formed from the substrate 11 side.
  • Transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2 are disposed.
  • the manufacturing method of the organic electroluminescent element EL-5 having the above-described configuration is the same as that of the first embodiment, and each layer may be patterned in order from the layer on the substrate 11 side.
  • the transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2 having both the conductivity and the light transmittance described above are used as the light emitting units 3-1, 3-2. Between the light emitting units 3-2 and 3-3. For this reason, as in the first embodiment, the light emitting units 3-1, 3-2, 3-3 are sufficiently charged with the charges from the transparent conductive layers 1b-1, 1b-2 to ensure the light emitting efficiency.
  • the light extraction efficiency is improved by suppressing the absorption in the transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2 of the emitted light h generated by the light emitting units 3-1, 3-2 and 3-3. Is possible. This also makes it possible to improve the light emission lifetime by reducing the drive voltage for obtaining a predetermined luminance.
  • the three-layer light emitting units 3-1, 3-2, and 3-3 are stacked. However, a larger number of light emitting units may be stacked. Even in this case, the transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2 and the nitrogen-containing layers 1a-1 and 1a-2 adjacent thereto are sandwiched between the light emitting units. The nitrogen-containing layers 1a-1 and 1a-2 are adjacent to the transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2 on the substrate 11 side.
  • the configuration of the fifth embodiment can also be combined with the configuration of Modification 1 of the first embodiment.
  • the driving voltage is applied to the transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2 together with the first electrode 5 and the second electrode 7.
  • at least one of the first electrode 5 and the transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2 arranged so as to sandwich the light emitting units 3-1, 3-2, and 3-3, and the second electrode 7, a configuration for applying a driving voltage can be selected.
  • the driving voltage applied to the transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2 is an intermediate potential between the voltage applied to the anode (for example, the first electrode 5) and the voltage applied to the cathode (for example, the second electrode 7). What is necessary is just to set to a high electric potential in order from the anode side.
  • the light emitting units 3-1, 3-2, 3 ⁇ are adjusted by adjusting the intermediate potential applied to the transparent conductive layers 1b-1, 1b-2.
  • the light emission ratio in 3 can be arbitrarily changed. For this reason, when each of the light emitting units 3-1, 3-2, and 3-3 is configured to obtain the respective emitted lights h of R (red), G (green), and B (blue). Thus, full color light emission can be controlled by controlling the light emission rate.
  • the configuration of the fifth embodiment can be combined with the configuration of Modification 2 of the first embodiment.
  • the stacking order of the layers constituting each light emitting unit 3-1, 3-2, 3-3 is not the same direction, and some of the light emitting units 3-1, 3-2, 3-3 are arranged. Or reverse stacking.
  • the nitrogen-containing layers 1a-1, 1a-2 and the transparent conductive layers 1b-1, 1b-2 disposed between the light emitting units 3-1, 3-2, 3-3 Are the nitrogen-containing layers 1a-1 and 1a-2 and the transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2 in this order from the substrate 11 side.
  • the light emitting units 3-1, 3-2, 3-3 are sandwiched between the first electrode 5, the second electrode 7, and the two transparent conductive layers 1b-1, 1b-2.
  • the drive voltage applied to is adjusted so that the hole injection side in each of the light emitting units 3-1, 3-2, and 3-3 has a positive polarity and the electron injection side has a negative polarity.
  • Each combination of the fifth embodiment and the first and second modifications is further combined with the second embodiment and the third embodiment, and at least one of the first electrode 5 and the second electrode 7 is a transparent conductive layer. It can also be set as the structure which provided the nitrogen containing layer adjacent to the board
  • FIG. 9 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a sixth embodiment of an organic electroluminescent element having a tandem structure using the above-described transparent conductive layer 1b.
  • the characteristic configuration of the organic electroluminescent element EL-6 of the sixth embodiment will be described below based on this drawing.
  • the detailed description which overlaps about the component similar to other embodiment is abbreviate
  • the organic electroluminescent element EL-6 shown in FIG. 9 is a laminate of the nitrogen-containing layer 1a and the transparent conductive layer 1b provided in the organic electroluminescent element of the fifth embodiment described with reference to FIG. In this configuration, the insulating charge generation layer 21 is replaced. In other words, three or more (three in this case) light emitting units 3-1, 3-2, and 3-3 are provided by being laminated, and a laminated body of the nitrogen-containing layer 1a and the transparent conductive layer 1b between them, or The insulating charge generation layer 21 is arranged.
  • a laminate of the nitrogen-containing layer 1a and the transparent conductive layer 1b is sandwiched between the light emitting units 3-1 and 3-2 on the substrate 11 side, and between the light emitting units 3-2 and 3-3 on the upper side.
  • the insulating charge generation layer 21 is sandwiched between the two.
  • the configurations of the light emitting units 3-1, 3-2, and 3-3 are the same as those described in the first embodiment, and the overall layer structure is not limited. It may have a layer structure.
  • the light emitting units 3-1, 3-2, and 3-3 may be configured to obtain the same color of emitted light h, or may be configured to obtain different colors of emitted light h. Also good. In this case, each light emitting unit 3-1, 3-2, 3-3 may emit white light as a configuration capable of obtaining red (R), green (G), and blue (B) emitted light h.
  • the nitrogen-containing layer 1a and the transparent conductive layer 1b have the above-described configurations.
  • the nitrogen-containing layer 1a and the transparent conductive layer 1b are arranged in this order from the substrate 11 side.
  • the manufacturing method of the organic electroluminescent element EL-6 having the above-described configuration is the same as that in the first embodiment, and each layer may be patterned in order from the layer on the substrate 11 side.
  • Examples of the insulating charge generation layer 21 include a layer in which a charge transfer complex composed of a radical cation and a radical anion is formed by oxidation-reduction reaction between two kinds of substances.
  • the radical cation state (hole) and the radical anion state (electron) in the charge transfer complex move to the cathode direction and the anode direction, respectively, when a voltage is applied to the light emitting unit in contact with the cathode side of the charge generation layer. Holes are injected and electrons are injected into the light emitting unit in contact with the anode side of the charge generation layer.
  • an insulating charge generation layer 21 for example, an organic compound having an electron donating property (for example, an arylamine compound) and a material that forms a charge transfer complex by oxidation-reduction reaction with the organic compound (metal oxide: Examples thereof include a mixed layer or a laminate with vanadium pentoxide or a metal halide (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-272860).
  • organic compound having an electron donating property for example, an arylamine compound
  • metal oxide examples thereof include a mixed layer or a laminate with vanadium pentoxide or a metal halide (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-272860).
  • the manufacturing method of the organic electroluminescent element EL-6 having the above-described configuration is the same as that in the first embodiment, and each layer may be patterned in order from the layer on the substrate 11 side.
  • the charge generation layer 21 is formed by any film forming method, but an evaporation method is preferably applied.
  • the three-layer light-emitting units 3-1, 3-2, and 3-3 are stacked.
  • a larger number of light-emitting units may be stacked.
  • the transparent conductive layer 1b adjacent to the nitrogen-containing layer 1a is sandwiched at least at one place between the plurality of light emitting units, and the insulating charge generation layer 21 is sandwiched between the other light emitting units.
  • the configuration is as follows.
  • the nitrogen-containing layer 1a is adjacent to the substrate 11 side of the transparent conductive layer 1b.
  • the configuration of the sixth embodiment can also be combined with the configuration of Modification 1 of the first embodiment.
  • the driving voltage V1 is applied between the first electrode 5 and the transparent conductive layer 1b
  • the driving voltage V2 is further applied between the transparent conductive layer 1b and the second electrode 7.
  • the configuration of the sixth embodiment may be combined with the configuration of Modification 2 of the first embodiment.
  • the stacking order of the layers constituting the light emitting unit 3-1 and the light emitting units 3-2 and 3-3 arranged with the transparent conductive layer 1b interposed therebetween can be reversed.
  • the nitrogen-containing layer 1a and the transparent conductive layer 1b disposed between the light emitting units 3-1, 3-2, and 3-3 are separated from the substrate 11 side by the nitrogen-containing layer 1a and the transparent layer. It is assumed that the conductive layer 1b is formed.
  • the driving voltage applied to the first electrode 5, the second electrode 7, and the transparent conductive layer 1b has a positive polarity on the hole injection side in each of the light emitting units 3-1, 3-2, and 3-3. Adjustment is made so that the electron injection side has a negative polarity.
  • Each combination of the sixth embodiment and the first and second modifications is further combined with the second and third embodiments, and at least one of the first electrode 5 and the second electrode 7 is connected to the transparent conductive layer 1b. It can also be set as the structure which provided the nitrogen containing layer 1a adjacent to this board
  • 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 white organic electroluminescent element) which produces 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.
  • the organic electroluminescent element of this invention can be used also as an illuminating device which used multiple and made the light emission surface large area.
  • the light emitting surface is enlarged by arranging a plurality of light emitting panels provided with organic electroluminescent elements on a transparent substrate on the support substrate (that is, tiling).
  • the support substrate may also serve as a sealing material, and each light emitting panel is tiled in a state where the organic electroluminescent element is sandwiched between the support substrate and the transparent substrate of the light emitting panel.
  • An adhesive may be filled between the support substrate and the transparent substrate, thereby sealing the organic electroluminescent element.
  • the terminals of the first electrode and the second electrode are exposed around the light emitting panel. Further, if a drive voltage is applied to a conductive layer (for example, the transparent conductive layer 1b), the terminal is also exposed.
  • the center of each light emitting panel is a light emitting region, and a non-light emitting region is generated between the light emitting panels.
  • a light extraction member for increasing the amount of light extracted from the non-light emitting area may be provided in the non-light emitting area of the light extraction surface.
  • a light collecting sheet or a light diffusion sheet can be used as the light extraction member.
  • each of the transparent conductive layers of Samples 101 to 112 was fabricated such that the area of the conductive region was 5 cm ⁇ 5 cm.
  • a transparent conductive layer having a thickness of 5 nm using silver was formed as a single layer.
  • a nitrogen-containing layer composed of each compound was formed, and a transparent conductive layer having a thickness of 5 nm using silver was formed adjacent to the upper part.
  • Table 1 below shows the number of nitrogen atoms [n] and silver (Ag) in each compound No. 02 to No. 11 used in Samples 103 to 112 in the compound stably binding to silver (Ag). And the interaction energy [ ⁇ E] of nitrogen (N) in the compound, the surface area [s] of the compound, and the effective action energy [ ⁇ Eef] calculated from these.
  • 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). Incidentally, in each of the compounds No. 02 to No. 11 used in these samples 103 to 112, nitrogen atoms having a dihedral angle D ⁇ 10 degrees were counted in a number [n].
  • Compound No. 02 has an effective energy [ ⁇ Eef] indicating a relationship between a nitrogen atom (N) contained in the compound and silver (Ag) constituting the transparent conductive layer, and ⁇ Eef> ⁇ 0.1.
  • the compounds No. 03 to No. 11 satisfy ⁇ Eef ⁇ ⁇ 0.1.
  • 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 pressure in the vacuum chamber is reduced to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, the resistance heating boat is energized and heated, and the deposition rate is 0.1 nm / second to 0.2 nm / second, and the transparent film is made of silver with a film thickness of 5 nm. A conductive layer was formed on the substrate.
  • 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 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 is transferred to the second vacuum chamber while maintaining a vacuum, and after the pressure in the second vacuum chamber is reduced to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, the heating boat containing silver is energized and heated. did.
  • a transparent conductive layer made of silver having a film thickness of 5 nm was formed at a deposition rate of 0.1 nm / second to 0.2 nm / second, and the transparent conductive layers of samples 102 to 112 were formed adjacent to the nitrogen-containing layer. Obtained.
  • Example 1 ⁇ Evaluation of each sample of Example 1> The sheet resistance value was measured for each of the transparent conductive layers of Samples 101 to 112 produced above. The sheet resistance value was measured using a resistivity meter (MCP-T610 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) by a four-point probe constant current application method. The results are shown in Table 1 above.
  • the transparent conductive layers of samples 104 to 112 adjacent to the nitrogen-containing layer using the compounds No. 03 to No. 11 having an effective action energy ⁇ Eef of ⁇ Eef ⁇ ⁇ 0.1 are 5 nm. Although it is an extremely thin film, it is possible to measure the sheet resistance value, and it has been confirmed that it is formed with a substantially uniform film thickness by single-layer growth type (Frank-van der Merwe: FM type) film growth. It was.
  • the transparent conductive layer of the sample 101 having a single layer structure in which no nitrogen-containing layer is provided, and the transparent conductive layer of the sample 102 provided adjacent to the underlying layer using the compound No. 1 containing no nitrogen And the transparent conductive layer of Sample 103 adjacent to the nitrogen-containing layer using Compound No. 02 in which ⁇ Eef> ⁇ 0.1 cannot measure the sheet resistance.
  • FIG. 10 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 conductive layer adjacent thereto. From FIG. 10, it is clear that the sheet resistance of the transparent conductive layer tends to decrease as the value of ⁇ Eef decreases in the range where the effective action energy ⁇ Eef is confirmed to be ⁇ 0.5 ⁇ ⁇ Eef ⁇ ⁇ 0.1. When the effective action energy ⁇ Eef is in the range of ⁇ 0.5 ⁇ ⁇ Eef ⁇ ⁇ 0.2, the sheet resistance is 1000 [ ⁇ / sq. It is further preferable that the following is maintained.
  • ⁇ Two-layer tandem Fabrication of bottom emission type organic electroluminescence device ⁇ As shown in FIG. 11, a two-layer tandem: bottom emission type organic electroluminescence device was fabricated as samples 201 to 210. As shown in FIG. 12, a bottom emission type organic electroluminescence device having a single layer structure was fabricated as comparative samples 211 and 212. Table 2 below shows the configuration of the main parts of the samples 201 to 212.
  • ITO was formed by sputtering on a transparent glass substrate 11 having a thickness of 50 mm ⁇ 50 mm and a thickness of 0.7 mm under the condition of a thickness of 180 nm, and was configured by ITO.
  • a planar first electrode 5 including an extraction electrode portion was formed.
  • the first electrode 5 was formed as an anode.
  • the substrate 11 provided with the first electrode 5 made of ITO was subjected to ultrasonic cleaning with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and UV ozone cleaning was performed for 5 minutes.
  • the substrate 11 on which the first electrode 5 is formed is fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum vapor deposition apparatus, a vapor deposition mask is disposed opposite to the surface on which the first electrode 5 is formed, and the first vacuum of the vacuum vapor deposition apparatus is formed. Attached to the tank.
  • each of the heating boats in the vacuum vapor deposition apparatus is filled with each material constituting the light emitting units 3-1 and 3-2 and the nitrogen-containing layer 1 a in an optimum amount for forming the respective layers. Installed in one vacuum chamber.
  • 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.
  • the heating boat containing the compound represented by the following structural formula HI-1 as the normal injection material is energized and heated, and the heating boat containing the compound represented by the following structural formula HI-2 is energized and heated.
  • a hole injection layer was formed on the first electrode 5.
  • the vapor deposition rates of Compound HI-1 and Compound HI-2 were made the same from 0.1 nm / second to 0.2 nm / second, and the film thickness was set to 15 nm.
  • a heating boat containing the following ⁇ -NPD as a hole transport material was energized and heated to form a hole transport layer on the hole injection layer.
  • the deposition rate was 0.1 nm / second to 0.2 nm / second, and the film thickness was 20 nm.
  • Each heating boat containing () was energized independently, and a light emitting layer composed of a host material and phosphorescent compounds of each color was formed on the hole transport layer.
  • the film thickness was 30 nm.
  • a hole-blocking layer made of BAlq was formed on the light-emitting layer 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.
  • the heating boat containing the compounds A to G containing nitrogen shown below and the heating boat containing the potassium fluoride were energized independently to each of the compounds A to G.
  • a nitrogen-containing layer 1a made of G and potassium fluoride was formed on the light emitting layer.
  • the film thickness was 30 nm.
  • the nitrogen-containing layer 1a also functions as an electron transport / injection layer serving as both an electron injection layer and an electron transport layer, and the light-emitting unit 3-1 is configured from the hole injection layer to the nitrogen-containing layer 1a. Become a layer.
  • a white light emitting unit 3-1 having a laminated structure from the hole injection layer to the nitrogen-containing layer 1a was formed.
  • Compound D is Compound No. 08 of Example 1 and is Compound 10 included in General Formula (1).
  • Compound F is Compound No. 11 of Example 1, and is Compound 113 included in General Formula (2).
  • the substrate 11 on which the nitrogen-containing layer 1a has been formed is transferred into the second vacuum chamber of the vacuum evaporation apparatus, and after the pressure in the second vacuum chamber is reduced to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, The heating boat containing silver attached to was energized and heated.
  • the transparent conductive layer 1b having a thickness of 14 nm was formed in the sample 201, and the transparent conductive layer 1b having a thickness of 8.4 nm was formed in the samples 202 to 208.
  • the same process as the formation of the light emitting unit 3-1 described above was repeated to form a second light emitting unit 3-2 on the transparent conductive layer 1b.
  • the above-described nitrogen-containing layer 1a was formed as an electron transport / injection layer constituting the uppermost layer of the light emitting unit 3-2.
  • the substrate 11 on which the light emitting unit 3-2 is formed is transferred into the third vacuum chamber of the vacuum vapor deposition apparatus, the pressure inside the third vacuum chamber is reduced to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, and then the third The heating boat containing aluminum attached in the vacuum chamber was energized and heated.
  • the second electrode 7 made of aluminum having a film thickness of 120 nm was formed at a deposition rate of 0.2 nm / second.
  • the second electrode 7 is used as a cathode.
  • a two-layer tandem bottom emission type organic electroluminescence device was formed on the substrate 11.
  • the organic electroluminescent element is covered with a transparent sealing material made of a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m, and an adhesive (sealing material) is filled between the transparent sealing material and the substrate in a state of surrounding the organic electroluminescent element.
  • an adhesive epoxy photocurable adhesive (Luxtrac LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) was used.
  • the adhesive filled between the transparent sealing material and the substrate was irradiated with UV light from the glass substrate (transparent sealing material 17) side, and the adhesive was cured to seal the organic electroluminescent element.
  • the organic electroluminescent element In the formation of the organic electroluminescent element, 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 substrate 13 is defined as the light emitting region A, and the entire periphery of the light emitting region A is formed. A non-light emitting region having a width of 0.25 cm was provided.
  • the first electrode 5 serving as the anode and the second electrode 7 serving as the cathode are formed in a shape in which the terminal portion is drawn to the periphery of the substrate 11 while being insulated by the light emitting units 3-1 and 3-2. did.
  • each light emitting panel of the sample organic electroluminescent element obtained by sealing it with a transparent sealing material and an adhesive was obtained.
  • the emitted light h generated in the light emitting layers of the light emitting units 3-1 and 3-2 is extracted from the substrate 11 side.
  • a bottom emission type organic electroluminescence device having a single layer structure was produced as a comparison.
  • the light emitting unit 3-1 having the nitrogen-containing layer 1a as the uppermost layer was formed as described in the samples 201 to 208 described above.
  • the substrate 11 on which the light emitting unit 3 is formed is transferred into the third vacuum chamber of the vacuum vapor deposition apparatus, and the inside of the third vacuum chamber is depressurized to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, and then attached to the third vacuum chamber.
  • the heated boat containing aluminum was energized and heated.
  • a second electrode 7 made of aluminum having a film thickness of 120 nm was formed on the nitrogen-containing layer 1a at a deposition rate of 0.2 nm / second to produce an organic electroluminescent element.
  • As the nitrogen-containing layer 1a Compound A was used in Sample 211, and Compound E was used in Sample 212.
  • Example 2 ⁇ Evaluation-2 of each sample in Example 2> The driving voltage was measured for the organic electroluminescent elements (light emitting panels) manufactured using Samples 201 to 212. In the measurement of the driving voltage, the above-mentioned spectral radiance meter was used, and the voltage when the front luminance on the substrate 11 side of each organic electroluminescent element was 1000 cd / m 2 was measured as the driving voltage. A smaller value of the obtained drive voltage indicates a more favorable result. The results are also shown in Table 2 below.
  • the luminance half-life was measured as the lifetime characteristics of the organic electroluminescent elements (light-emitting panels) manufactured from Samples 201 to 212.
  • the current was calculated when the front luminance on the substrate 11 side of each organic electroluminescent element was 1000 cd / m 2 .
  • the obtained current was kept constant, the change in luminance over time was measured with the above spectral radiance meter, and the time required for the luminance to be 50% relative to the initial luminance was determined as the luminance half-life of each organic electroluminescent element. did.
  • the relative lifetime when the luminance half-life of the organic electroluminescent element of the sample 211 is set to 100 is calculated, and the result is shown in Table 2 below.
  • Example 2 ⁇ Evaluation result of each sample of Example 2> As is clear from Table 2, a sample in which a transparent conductive layer 1b mainly composed of silver (Ag) is arranged between the stacked light emitting units 3-1 and 3-2 in a state adjacent to the nitrogen-containing layer 1a. It was confirmed that the organic electroluminescent elements 201 to 208 were improved in both external quantum efficiency (EQE) and lifetime as compared with the samples 211 and 212 in which the light emitting unit 3 has a single layer structure.
  • EQE external quantum efficiency
  • the organic electroluminescent elements of Samples 205 to 208 using a compound having an effective action energy ⁇ Eef of ⁇ Eef ⁇ ⁇ 0.1 as a compound containing a nitrogen atom used for the nitrogen-containing layer 1a has a single light-emitting unit 3. It was confirmed that both the external quantum efficiency (EQE) and the lifetime were improved by about twice or more as compared with the samples 211 and 212 having a layer structure.
  • the organic electroluminescent elements of Samples 209 and 210 in which the transparent conductive layer 1b not containing silver (Ag) as a main component is provided between the stacked light emitting units 3-1 and 3-2 have uneven luminance.
  • the external quantum efficiency (EQE) is large, the lifetime was also deteriorated.
  • an organic electroluminescent device having a tandem structure using a transparent conductive layer of the configuration of the present invention can achieve both an improvement in luminous efficiency and an improvement in lifetime characteristics as well as an effect of suppressing luminance unevenness. confirmed.
  • Three-layer tandem Fabrication of double-sided light-emitting organic electroluminescent element >> As shown in FIG. 13, as samples 301 to 313, a three-layer tandem: double-sided light emitting organic electroluminescent device was fabricated. Further, as shown in FIG. 14, as comparative samples 314 and 315, a double-sided light emitting organic electroluminescent element having a single layer structure was manufactured. Table 3 below shows the configuration of the main parts of the samples 301 to 315.
  • first electrode 5 made of ITO having a film thickness of 180 nm was formed as an anode, and a hole injection material was previously shown above this.
  • a light emitting unit 3-1 of the first layer was formed in the same manner as Samples 201 to 208 except that the compound represented by Structural Formula HI-2 was used.
  • the first transparent conductive layer 1b-1 made of silver (Ag) was formed in the same manner as the formation of the transparent conductive layers of the samples 201 to 208 in Example 2.
  • transparent conductive layer 1b-1 having a thickness of 8.4 nm was formed in samples 301 to 306, 308, and transparent conductive layer 1b-1 having a thickness of 5.5 nm was formed in sample 307.
  • the above-described steps of forming the first light emitting unit 3-1 to forming the first transparent conductive layer 1b-1 were repeated twice.
  • the second light emitting unit 3-2 including the nitrogen-containing layer 1a-2
  • the second transparent conductive layer 1b-2 the third light emitting unit 3-3 (the nitrogen-containing layer 1a-3)
  • a third transparent conductive layer 1b-3 was formed as the second electrode 7 serving as a cathode.
  • the thickness of the third transparent conductive layer 1b-3 (second electrode 7) was set to 8.4 nm, which was the same as that of the other samples 301 to 306 and 308.
  • a double-sided light emitting organic electroluminescent device having a single layer structure was manufactured as a comparison.
  • the light emitting unit 3 was formed on the first electrode 5 (anode) made of ITO, and the transparent conductive layer 1b was further formed.
  • the film thickness of the transparent conductive layer 1b was 8.4 nm.
  • This transparent conductive layer 1b was formed as the second electrode 7 serving as an anode.
  • the nitrogen-containing layer 1a constituting the uppermost layer of the light emitting unit 3 the sample A used the compound A previously shown in the structural formula, and the sample 315 used the compound E shown previously in the structural formula.
  • organic electroluminescence of samples 310 to 313 provided with a transparent conductive layer 1b not containing silver (Ag) as a main component between and above the stacked light emitting units 3-1, 3-2, 3-3.
  • the device had a high external quantum efficiency (EQE), but the lifetime improvement was about 1.5 times or deteriorated.
  • the samples 312 and 313 using ITO as the transparent conductive layers 1b-1, 1b-2, and 1b-3 have a high rectification ratio when driven at ⁇ 2.5 V and a leak current is generated. It was done. Furthermore, light emission could not be obtained with the sample 313 using ITO formed as the transparent conductive layers 1b-1, 1b-2, and 1b-3 at a deposition rate of 0.1 nm / sec.
  • the organic electroluminescent device having a tandem structure using the transparent conductive layer having the configuration of the present invention can achieve both improvement in luminous efficiency and improvement in lifetime characteristics.
  • ⁇ Two-layer tandem Fabrication of top emission type organic electroluminescence element ⁇ As shown in FIG. 15, a two-layer tandem: top emission type organic electroluminescence device was fabricated as samples 401 to 413. Further, as shown in FIG. 16, as a sample 414, 415, a top-tion type organic electroluminescence device having a single layer structure was manufactured. Table 4 below shows the configuration of the main parts of the samples 401 to 415.
  • a transparent glass substrate 11 having a size of 50 mm ⁇ 50 mm and a thickness of 0.7 mm was subjected to ultrasonic cleaning with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and UV ozone cleaning was performed for 5 minutes.
  • the cleaned substrate 11 was transferred into the second vacuum chamber of the vacuum evaporation apparatus, and heated by heating a heating boat containing aluminum attached in the second vacuum chamber.
  • the first electrode 5 made of aluminum having a film thickness of 130 nm was formed at a deposition rate of 0.3 nm / second.
  • the first electrode 5 is used as an anode.
  • a light emitting unit 3-1 of the first layer was formed in the same manner as in the formation of the light emitting units of the samples 201 to 208 in Example 2.
  • the compounds containing nitrogen shown in Table 4 below are used together with potassium fluoride.
  • a nitrogen-containing layer 1a-1 was formed.
  • a layer using the following compound X not containing nitrogen was formed instead of the nitrogen-containing layer 1a-1.
  • the first transparent conductive layer 1b-1 made of silver (Ag) was formed in the same manner as the formation of the transparent conductive layers of the samples 201 to 208 in Example 2.
  • the film thickness was 6.5 nm.
  • each of the samples 401 to 408 the above-described steps of forming the first light emitting unit 3-1 to forming the first transparent conductive layer 1b-1 were repeated.
  • the second light emitting unit 3-2 and the second transparent conductive layer 1b-2 were formed.
  • each nitrogen-containing compound shown in Table 4 below was used to form the nitrogen-containing layer 1a-2 in the second light-emitting unit 3-2.
  • the second transparent conductive layer 1b-2 was formed as the second electrode 7 having a thickness of 8.4 nm and serving as a cathode.
  • a top emission type organic electroluminescence device having a single layer structure was manufactured as a comparison.
  • the light emitting unit 3 was formed on the first electrode 5 (anode) made of aluminum, and the transparent conductive layer 1b was further formed.
  • the nitrogen-containing layer 1a constituting the uppermost layer of the light emitting unit 3 the sample A used the compound A and the sample 415 used the compound F.
  • the film thickness of the transparent conductive layer 1b was 8.4 nm.
  • This transparent conductive layer 1b was formed as the second electrode 7 serving as a cathode.
  • the organic electroluminescence elements of Samples 405 to 409 using a compound having an effective action energy ⁇ Eef of ⁇ Eef ⁇ ⁇ 0.1 as a compound containing a nitrogen atom used in the nitrogen-containing layer 1a has uneven luminance. It was confirmed that both the external quantum efficiency (EQE) and the lifetime were improved almost twice as much as those of the samples 414 and 415 in which the light emitting unit 3 has a single layer structure.
  • organic samples 410 to 413 provided with transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2 that do not contain silver (Ag) as a main component between and above the stacked light emitting units 3-1, 3-2.
  • the electroluminescent element has a higher external quantum efficiency (EQE) than the samples 414 and 415 in which the light emitting unit 3 has a single-layer structure, the lifetime characteristics are comparable or deteriorated.
  • EQE external quantum efficiency
  • Samples 412 and 413 using ITO as the transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2 had a high rectification ratio when driven at ⁇ 2.5 V and a leak current was generated. Of these, the organic electroluminescence element of Sample 413 could not emit light.
  • the tandem organic electroluminescent device using the transparent conductive layers 1b-1 and 1b-2 having the configuration of the present invention can achieve both improvement in luminous efficiency and improvement in lifetime characteristics. confirmed.
  • ⁇ 3-color / 3-layer tandem Fabrication of double-sided organic electroluminescence device ⁇ As shown in FIG. 17, as the samples 501 to 511, three-color / three-layer tandem: double-sided light emitting organic electroluminescent elements were fabricated. Table 5 below shows the configuration of the main parts of Samples 501 to 511.
  • a first-layer light emitting unit 3-1 was formed on the first electrode 5.
  • a blue light emitting layer having a thickness of 10 nm was formed as 7.4 (volume ratio).
  • the formation of the electron transport / injection layer (nitrogen-containing layer 1a-1) constituting the uppermost layer of the light emitting unit 3-1 is shown in Table 5 below together with potassium fluoride. Each nitrogen-containing compound was used.
  • the first transparent conductive layer 1b-1 made of silver (Ag) was formed in the same manner as the formation of the transparent conductive layers of the samples 201 to 208 in Example 2.
  • the film thickness was 6.0 nm.
  • the second light emitting unit 3-2 is formed on the transparent conductive layer 1b-1. And a second transparent conductive layer 1b-2 was formed.
  • the host material H4 having the structural formula shown above and the phosphorescent compound Ir-1 green: G
  • a green light-emitting layer was formed with a film thickness of 10 nm.
  • the third light emitting unit 3 ⁇ is formed on the transparent conductive layer 1b-2. 3 was formed, and a third transparent conductive layer 1b-3 was further formed.
  • the third transparent conductive layer 1b-3 was formed as the second electrode 7 serving as a cathode.
  • the blue (B) light emitting layer is formed with a film thickness of 10 nm in the samples 501, 503, 505, and 507, and the red color (in the samples 502, 504, 506, and 508).
  • the light emitting layer of R) was formed with a film thickness of 10 nm.
  • the transparent conductive layer 1b-3 was formed with a film thickness of 8.4 nm.
  • 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 substrate 13 is defined as the light emitting region A, and the entire periphery of the light emitting region A is formed.
  • a non-light emitting region having a width of 0.25 cm was provided.
  • the first electrode serving as the anode and the second electrode 7 serving as the cathode the third transparent conductive layer 1b-3
  • the first transparent conductive layer 1b-1 and the second transparent layer The conductive layer 1b-2 was also formed in a shape in which a terminal portion was drawn to the periphery of the substrate 11 in a state insulated by the light emitting units 3-1 to 3-3.
  • the driving voltage V1 4 V between the first electrode 5 (anode) and the transparent conductive layer 1b-1 (cathode), the transparent conductive layer 1b-1 (anode) and the transparent
  • a first-layer light emitting unit 3-1 was formed on the first electrode 5.
  • each compound containing nitrogen shown in Table 6 below is used together with potassium fluoride. The nitrogen-containing layer 1a was formed.
  • the first transparent conductive layer 1b-1 made of silver (Ag) was formed in the same manner as the formation of the transparent conductive layers of the samples 201 to 208 in Example 2. At this time, the film thickness of the transparent conductive layer 1b-1 was 8.4 nm.
  • a second-layer light emitting unit 3-2 was formed on the transparent conductive layer 1b-1.
  • the light emitting unit 3-2 has the reverse stacking order from the light emitting unit 3-1, which is the first layer, and the electron transport / injection layer, hole blocking layer, light emitting layer, hole transport from the transparent conductive layer 1b-1 side. Layers and hole injection materials were formed.
  • the second transparent conductive layer 1b-2 made of silver (Ag) was formed as the second electrode 7 in the same manner as the formation of the transparent conductive layers of the samples 201 to 208 of Example 2.
  • the transparent conductive layer 1b-2 (second electrode 7) was formed as an anode.
  • the film thickness of the transparent conductive layer 1b-2 (second electrode 7) was 7.8 nm.
  • 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 substrate 13 is defined as the light emitting region A, and the entire periphery of the light emitting region A is formed.
  • a non-light emitting region having a width of 0.25 cm was provided.
  • the first transparent conductive layer 1b-1 used as the cathode is also a light emitting unit 3-1, A terminal portion was formed on the periphery of the substrate 11 in a state insulated by 3-2.
  • Example 6 ⁇ Evaluation of each sample of Example 6> With respect to the organic electroluminescent elements (light-emitting panels) manufactured using Samples 601 to 606, the luminance on the first electrode 5 side, the luminance on the second electrode side, and the emission color were evaluated. At this time, as shown in Table 6 below, a driving voltage V1 is applied between the first electrode 5 (anode) and the transparent conductive layer 1b-1 (cathode) for each organic electroluminescent element, and the transparent conductive layer 1b- Light emission was obtained by applying a driving voltage V2 between 1 (cathode) and the transparent conductive layer 1b-2 (second electrode 7: anode).
  • the organic electroluminescence device having the tandem structure having the transparent conductive layer 1b-1 adjacent to the nitrogen-containing layer 1a-1 having the configuration of the present invention has the stacking order of the respective layers constituting each of them reversed. It was confirmed that light emission was obtained even when the light emitting units 3-1 and 3-2 were used.
  • the organic electroluminescent elements of these samples 601 to 606 can control the emission color in a wide color gamut by adjusting the driving voltages V1 and V2.

Abstract

 第1電極および第2電極と、有機材料を用いて構成された発光層を有して第1電極と第2電極との間に重ねて配置された複数の発光ユニットと、これらの発光ユニット間に配置された透明導電層とを備えた有機電界発光素子である。透明導電層は、銀または銀を主成分とした合金を用いて構成されると共に、窒素原子を含有する化合物を用いて構成された窒素含有層に隣接して配置されている。

Description

有機電界発光素子
 本発明は、有機電界発光素子に関し、特には有機材料を用いて構成された発光層を有する発光ユニットを複数層重ねて配置したタンデム構造の有機電界発光素子に関する。
 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、発光効率と駆動寿命がトレードオフの関係にある。そのため有機材料を用いて構成された発光層を含む発光機能層を、1つの発光ユニットとし、中間層を介して複数の発光ユニットを積層することにより、発光効率を確保しつつも長寿命化を図る、タンデム構造が提案されている。このようなタンデム構造における中間層としては、例えば下記特許文献1~6において各構成が開示されている。
 「特許文献1」には、マグネシウム(Mg)を主成分として銀(Ag)を含有する導電層を浮遊状態で用いた構成が開示されている。「特許文献2」には、Mg、Mg/Ag、さらにはヒ素(As)のような仕事関数が小さい金属層と、酸化インジウムスズ(SnO-In:Indium Tin Oxide:ITO)との積層体を中間電極とする構成が開示されている。「特許文献3」には、電気的絶縁層で構成された電荷発生層を中間層として用いる構成や、電子受容性化合物がドープされたホール注入層を電荷発生層の陰極側に接する中間層として形成する構成が開示されている。「特許文献4」には、無機または有機の半導体材料中の添加物(電子供与性または電子吸引性)の組成比を膜厚方向で変化させた中間層が開示されている。「特許文献5」には、電子注入層、金属-有機混合層(例えばAg-Alq3)、および正孔注入層の3層を積層して中間層とする構成が開示されている。「特許文献6」には、ITOのような透明導電膜を電荷発生層(すなわち中間層)として用い、電界発光層において先の電荷発生層に最も近い層にベンゾオキサゾール誘導体やピリジン誘導体などのエッチングされにくい材料を用いる構成が開示されている。
US6337492(B1) 特許3496681号公報 特開2003-272860号公報 特開2005-135600号公報 特開2006-332048号公報 特開2005-340187号公報
 以上のように、タンデム構造の有機電界発光素子に対しては、様々な構成が提案されている。しかしながら、以上のような各構成であっても、実用化するに足る十分な発光効率と寿命特性とを得ることは困難である。
 そこで本発明は、発光効率の向上と寿命特性の向上との両立を図ることが可能なタンデム構造の有機電界発光素子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。
 1.一対の電極と、有機材料を用いて構成された発光層を有して前記電極間に重ねて配置された複数の発光ユニットと、前記発光ユニット間に配置された導電層とを備え、
 前記電極および前記導電層のうちの少なくとも1つは、銀または銀を主成分とした合金を用いた透明導電層として構成されると共に、窒素原子を含有する化合物を用いて構成された窒素含有層に隣接して配置されている有機電界発光素子。
 2.前記化合物は、下記式(1)で表される銀との有効作用エネルギーΔEefが下記式(2)を満たす前記1に記載の有機電界発光素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 3.前記化合物は、下記一般式(1)で表される化合物を含む前記1または2に記載の有機電界発光素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 ただし一般式(1)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。
 またE71~E79の少なくとも1つおよびE80~E88の少なくとも1つは-N=を表す。n3およびn4は0~4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。
 4.前記化合物は、下記一般式(2)で表される化合物を含む前記1または2に記載の有機電界発光素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 ただし一般式(2)中、
 R21は置換基を表し、
 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)=を表し、
 前記R22は、水素原子(H)または置換基を表し、
 T11およびT12のうち少なくとも1つは-N=であり、
 T21~T25のうち少なくとも1つは-N=であり、
 T31~T35のうち少なくとも1つは-N=である。
 5.前記一対の電極のみに電圧を印加して駆動される前記1~4の何れかに記載の有機電界発光素子。
 6.前記一対の電極および前記導電層に電圧を印加して駆動される前記1~4の何れかに記載の有機電界発光素子。
 以上のように構成された本発明の有機電界発光素子は、電極または発光ユニット間の導電層として、銀または銀を主成分とした合金を用いた透明導電層を用いており、この透明導電層に対して、窒素原子を含有する化合物を用いて構成された窒素含有層を隣接させた構成である。これにより、窒素含有層に隣接させて透明導電層を成膜する際には、透明導電層を構成する銀原子が窒素含有層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表面においての拡散距離が減少し、銀の凝集が抑えられる。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、均一な膜厚の透明導電層が得られるようになる。この結果、より薄い膜厚として光透過率を保ちつつも、導電性が確保された透明導電層を、電極または発光ユニット間の導電層として用いることができる。
 以上説明したように本発明によれば、より薄い膜厚として光透過率を保ちつつも、導電性が確保された透明導電層を、電極または発光ユニット間の導電層として用いることができるため、タンデム構造の有機電界発光素子においての発光効率の向上と寿命特性の向上との両立を図ることが可能になる。
本発明の有機電界発光素子に用いる透明導電層の構成を示す断面模式図である。 第1実施形態の有機電界発光素子の構成を示す断面模式図である。 第1実施形態の変形例1を説明するための断面模式図である。 第1実施形態の変形例2を説明するための断面模式図である。 第2実施形態の有機電界発光素子の構成を示す断面模式図である。 第3実施形態の有機電界発光素子の構成を示す断面模式図である。 第4実施形態の有機電界発光素子の構成を示す断面模式図である。 第5実施形態の有機電界発光素子の構成を示す断面模式図である。 第6実施形態の有機電界発光素子の構成を示す断面模式図である。 実施例1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2で作製した有機電界発光素子の構成を示す断面模式図である。 実施例2の比較例の構成を示す断面模式図である。 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模式図である。 実施例3の比較例の構成を示す断面模式図である。 実施例4で作製した有機電界発光素子の構成を示す断面模式図である。 実施例4の比較例の構成を示す断面模式図である。 実施例5で作製した有機電界発光素子の構成を示す断面模式図である。 実施例6で作製した有機電界発光素子の構成を示す断面模式図である。
 以下、本発明のタンデム構造の有機電界発光素子に関する実施の形態を、図面に基づいて次に示す順に説明する。
1.有機電界発光素子に用いる透明導電層の構成
2.第1実施形態(2つの発光ユニット間に透明導電層を設けた例)
3.第1実施形態の変形例1
4.第1実施形態の変形例2
5.第2実施形態(発光ユニット間の導電層および第2電極を透明導電層とした例)
6.第3実施形態(発光ユニット間の導電層および第1電極を透明導電層とした例)
7.第4実施形態(発光ユニット間の導電層および2つの電極を透明導電層とした例)
8.第5実施形態(3つ以上の発光ユニット間に透明導電層を設けた例)
9.第6実施形態(3つ以上の発光ユニット間のうちの1箇所に透明導電層を設けた例)
10.有機電界発光素子の用途
11.照明装置-1
12.照明装置-2
≪1.有機電界発光素子に用いる透明導電層の構成≫
 図1は、タンデム構造の有機電界発光素子に用いる透明導電層の構成を示す断面模式図である。この図に示すように、透明導電層1bは、窒素含有層1aに隣接して設けられていることを特徴としている。この透明導電層1bは、銀(Ag)または銀を主成分とした合金を用いて構成されている。また窒素含有層1aは、窒素原子を含有する化合物を用いて構成され、特に透明導電層1bを構成する主材料である銀との間に、以降に説明する有効作用エネルギーΔEefが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とを特徴としている。
<窒素含有層1a>
 窒素含有層1aは、窒素原子を含有する化合物のうち、透明導電層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-M000007
 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)]を指標とするか、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)]を指標とする場合、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]を指標とする場合、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、上記最適化された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-M000008
 また窒素含有層1aを構成する窒素原子を含有する化合物としては、例えば窒素原子(N)をヘテロ原子とした複素環を含む化合物が用いられる。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、ピリダジン、ピリミジン、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。中でも、1つまたは2つの窒素原子を含有して構成される複素環化合物が例示される。
 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。本発明において、透明導電層1bに隣接して設けた窒素含有層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-C000009
 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-C000010
 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が基板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(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。また本発明において透明導電層1bに隣接して設けられる窒素含有層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-C000011
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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-C000042
 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。
<透明導電層1b>
 透明導電層1bは、銀または銀を主成分とした合金を用いて構成された層であって、窒素含有層1aに隣接して成膜された層である。
 透明導電層1bが、銀(Ag)で構成される場合、Agが98atms%以上で含まれることとする。また透明導電層1bが、銀(Ag)を主成分とする合金で構成される場合、銀(Ag)を50atms%以上を含むこととする。銀(Ag)と合わせて用いられる金属は、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、スズ(Sn)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、金(Au)、プラチナ(Pt)、マグネシウム(Mg)などである。
 以上のような透明導電層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。
 さらにこの透明導電層1bは、膜厚が4~12nmの範囲にあることが好ましい。膜厚が12nm以下であることにより、層の吸収成分または反射成分が低く抑えられ、透明導電層の光透過率が維持されるため好ましい。また、膜厚が4nm以上であることにより、層の導電性も確保される。
 このような透明導電層1bの成膜方法としては、塗布法、インクジェット法、コーティング法、ディップ法などのウェットプロセスを用いる方法や、蒸着法(抵抗加熱、EB法など)、スパッタ法、CVD法などのドライプロセスを用いる方法などが挙げられる。なかでも蒸着法が好ましく適用される。また透明導電層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。
<透明導電層の効果>
 以上のように構成された透明導電層1bは、窒素原子を含有する化合物を用いて構成された窒素含有層1aに隣接して、銀または銀を主成分とした合金を用いて設けられた構成である。これにより、窒素含有層1aに隣接させて透明導電層1bを成膜する際には、透明導電層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、銀の凝集が抑えられる。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、均一な膜厚の透明導電層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、透明導電層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-0.5≦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四探針法などによるシート抵抗の測定が可能な透明導電層1bが形成されることからも確認された。
 以上の結果、この様な窒素含有層1aに隣接させて、薄い膜厚であることで光透過性を確保しつつも、均一な膜厚であることで導電性が確保された透明導電層1bを確実に得ることができ、銀を用いた透明導電層1b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る。
 またこのような透明導電層1bは、レアメタルであるインジウム(In)を主成分として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。
 尚、上述した構成の透明導電層1bは、以下に説明するような有機電界発光素子への適用に限定されることはなく、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、有機電界発光素子の他、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、光透過性を有する電極層として、上述の窒素含有層1aに隣接して配置された透明導電層1bを用いることができる。
≪2.第1実施形態≫
(2つの発光ユニット間に透明導電層を設けた例)
 図2は、上述した透明導電層1bを用いたタンデム構造の有機電界発光素子の第1実施形態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EL-1の構成を説明する。
<有機電界発光素子EL-1の構成>
 図2に示す有機電界発光素子EL-1は、基板11上に設けられており、基板11側から順に、第1電極5、1つ目の発光ユニット3-1、窒素含有層1a、透明導電層1b、2つ目の発光ユニット3-2、および第2電極7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、2つの発光ユニット3-1,3-2間に、先に説明した窒素含有層1aと透明導電層1bとの積層体が挟持されているところが特徴的である。
 以下、有機電界発光素子EL-1を構成する主要各層の詳細を、基板11、第1電極5および第2電極7、窒素含有層1aおよび透明導電層1b、発光ユニット3-1,3-2、その他の構成要素、および有機電界発光素子の製造方法の順に説明する。
<基板11>
 有機電界発光素子EL-1が設けられる基板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、基板11は透明であっても不透明であってもよい。有機電界発光素子EL-1が、基板11側から光を取り出すボトムエミッション型である場合には、基板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板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、基板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。
<第1電極5および第2電極7>
 第1電極5および第2電極7は、何れか一方が発光ユニット3-1,3-2に正孔を供給するための陽極として機能し、何れか他方が発光ユニット3-1,3-2に電子を供給するための陰極として機能する。ここでは一例として、基板11側の第1電極5が陽極、これと逆の第2電極7が陰極であることとする。
 また第1電極5および第2電極7は、少なくとも一方または両方が透明電極として機能する電極層である。例えば、基板11側の第1電極5が透明電極として構成されている場合、発光ユニット3-1,3-2で発生した発光光hは基板11側から取り出され、この有機電界発光素子EL-1はボトムエミッション型となる。一方、第2電極7が透明電極として構成されている場合、発光ユニット3-1,3-2で発生した発光光hは基板11と逆側から取り出され、この有機電界発光素子EL-1はトップエミッション型となる。以上の場合、他方の電極が、反射電極として機能する電極膜であっても良い。これに対して、第1電極5と第2電極7の両方ともが透明電極として構成されている場合、この有機電界発光素子EL-1は両面発光型となる。ここでは例えば、第1電極5が透明電極として構成されていることとする。
 以上のような第1電極5および第2電極7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、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。これらの材料の中から、陰極材料または陽極材料として適する材料を選択して第1電極5および第2電極7が構成されている。
 また第1電極5および第2電極7のうちの光取り出し側となる電極(ここでは第1電極)は、これらの材料の中から光透過性の良好な材料を用いて構成されていることとする。このような材料としては、ITO、ZnO、TiO、SnO等の酸化物半導体などが挙げられる。
 これらの第1電極5および第2電極7は、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、第1電極5と第2電極7とで発光ユニット3-1,3-2を挟持した部分のみが、有機電界発光素子EL-1における発光領域となる。
 以上のような第1電極5および第2電極7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。この際、第1電極5および第2電極7としてのシート抵抗は、数百Ω/□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。また発光ユニット3-2の上部の第2電極は、蒸着法が適用される。
<窒素含有層1aおよび透明導電層1b>
 窒素含有層1aおよび透明導電層1bは先に説明した構成のものであり、ここでは例えば基板11側から順に、窒素含有層1a、透明導電層1bが配置されている。ここで第1電極5が陽極、第2電極7が陰極である場合、透明導電層1bは、第1電極(陽極)5側の発光ユニット3-1に対して陰極として機能し、一方、第2電極(陰極)7側の発光ユニット3-2に対して陽極として機能する。
 そして、発光ユニット3-1と透明導電層1bとの間に挟持された窒素含有層1aは、発光ユニット3-1の一部を構成する層であるともみなされる。この場合、透明導電層1bは、発光ユニット3-1に対して陰極として機能するため、これらの間に挟持された窒素含有層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。
 以上のように窒素含有層1aが電子輸送性または電子注入性を有する層として用いられる場合、この窒素含有層1aには、アルカリ金属やアルカリ金属塩、またはアルカリ土類金属やアルカリ土類金属塩などを混合して含有させることもできる。具体的には、リチウム、カリウム、ナトリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムなどの金属と、これらの塩を挙げることができる。混合添加する方法としては、窒素含有化合物との共蒸着などが好ましく挙げられる。これにより、陰極から注入された電子の発光層までの移動速度を向上させ、発光効率を向上させることができる。
 尚、第1電極5が陰極、第2電極7が陽極の場合であれば、透明導電層1bは第1電極(陰極)5側の発光ユニット3-1に対して陽極として機能する。このため、透明導電層1bと発光ユニット3-1との間の窒素含有層1aは、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。
<発光ユニット3-1,3-2>
 発光ユニット3-1,3-2は、全体的な層構造が限定されることはなく、それぞれが個別に一般的な層構造を有していて良い。一例として、陽極側から順に[正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層]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を有することが必須である。正孔注入層および正孔輸送層は、正孔輸送/注入層として設けられても良い。電子輸送層および電子注入層は、電子輸送/注入層として設けられても良い。また各発光ユニット3-1,3-2を構成する各層のうち、例えば電子注入層は無機材料で構成されている場合もある。
 また発光ユニット3-1,3-2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。
 さらに発光ユニット3-1,3-2は、同一色の発光光hが得られるように構成されていても良く、異なる色の発光光hが得られるように構成されていても良い。
 以下、発光ユニット3-1,3-2を構成する各層について、発光層、注入層、正孔輸送層、電子輸送層、阻止層の順に説明する。
[発光層]
 本発明に用いられる発光層は、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。
 この発光層は、電極または電子輸送層から注入された電子と、正孔輸送層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の層内であっても発光層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、発光層の膜厚の総和とは、発光層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)を同一発光層中に混合して用いてもよい。
 発光層の構成として、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。尚、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-C000043
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 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、発光層における燐光発光性化合物の濃度比が発光層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。
 尚、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、発光層以外の発光機能層に含有されていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
 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-C000059
 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-C000060
 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。尚、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-C000061
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
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 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、電子注入層]
 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、正孔注入層と電子注入層とがある。
 注入層は、必要に応じて設けることができる。正孔注入層であれば、アノードと発光層または正孔輸送層の間、電子注入層であればカソードと発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
 正孔注入層は、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]
 正孔輸送層は、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、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層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]
 電子輸送層は、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、正孔阻止層(図示せず)も電子輸送層に含まれる。電子輸送層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、および積層構造の電子輸送層において発光層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、電子輸送層の材料として好ましく用いることができる。また、発光層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の材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様にn型-Si、n型-SiC等の無機半導体も電子輸送層の材料として用いることができる。
 電子輸送層は、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、上述した窒素含有層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。
 尚、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-C000070
 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して含む芳香族複素環から導出される基であり、特に好ましくは、Y4がピリジン環から導出される基であることである。
(一般式(A)で表される基の好ましい態様)
 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-C000071
 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-C000072
 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-C000073
 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-C000074
 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、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-C000075
 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、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(1~118)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。
<その他の構成要素>
 以上のような有機電界発光素子EL-1は、光取り出し側となる透明電極(例えばここでは第1電極5)の低抵抗化を図ることを目的とし、第1電極5に接して下記の補助電極が設けられていても良い。また有機材料等を用いて構成された発光ユニット3-1,3-2の劣化を防止することを目的として、基板11上において下記の封止材で封止されている。さらに、基板11との間に有機電界発光素子EL-1および封止材を挟んで、下記の保護膜もしくは保護板を設けても良い。
[補助電極]
 補助電極は、光透過性を有する電極(例えばここでは第1電極5)の抵抗を下げる目的で設けるものであって、第1電極5に接して設けられる。補助電極を形成する材料は、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。
[封止材]
 封止材は、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によって基板11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。ただし、第1電極5および第2電極7の端子部分は、基板11上において発光ユニット3-1,3-2によって互いに絶縁性を保った状態で封止材から露出させた状態で設けられていることとする。
 板状(フィルム状)の封止材としては、具体的には、ガラス基板、ポリマー基板、金属材料基板で構成されたものが挙げられ、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。さらに金属材料基板としては、さらに金属材料基板としては、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。
 なかでも、素子を薄膜化できるということから、封止材としてポリマー基板または金属材料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。ただし、有機電界発光素子EL-1が、基板11とは逆の第2電極7側からも光を取り出すものである場合、この封止材としては光透過性を有するガラス基板またはポリマー基板が用いられる。
 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、凹板状に加工して封止材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封止材を基板11側に固定するための接着剤は、封止材と基板11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。
 尚、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、接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。
 封止材と基板11との接着部分への接着剤の塗布は、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。
 また板状の封止材と基板11と接着剤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、封止材として封止膜を用いる場合、有機電界発光素子EL-1における発光ユニット3-1,3-2を完全に覆い、かつ有機電界発光素子EL-1における第1電極5および第2電極7の端子部分を露出させる状態で、基板11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における発光ユニット3-1,3-2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。
 尚、上述した封止材は、さらに電極を備えていても良く、有機電界発光素子EL-1の第1電極5および第2電極7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。
[保護膜、保護板]
 保護膜もしくは保護板は、有機電界発光素子EL-1を機械的に保護するためのものであり、特に封止材が封止膜である場合には、有機電界発光素子EL-1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EL-1の作製方法>
 先ず基板11上に、蒸着法やスパッタ法などの適宜の成膜法によって、光透過性の第1電極5を陽極として形成する。また、第1電極5の形成前後には、必要に応じて補助電極のパターン形成を行う。
 次にこの上に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に成膜し、発光ユニット3-1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)からなる透明導電層1bを、4nm~12nmの膜厚になるように形成する。これらの窒素含有層1aおよび透明導電層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。
 その後さらに、透明導電層1b上に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に成膜し、発光ユニット3-2を形成する。これらの各層の成膜は、発光ユニット3-1と同様に行われる。
 以上の後、発光ユニット3-2上に、蒸着法やスパッタ法などの適宜の成膜法によって、第2電極7を陰極として形成する。
 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における第1電極5および第2電極7の端子部分を露出させた状態で、少なくとも発光ユニット3-1,3-2を覆う封止材(図示要略)を設ける。この際、接着剤を用いて、封止材を基板11側に接着し、これらの封止材-基板間に有機電界発光素子EL-1を封止する。
 以上により、基板11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ユニット3-1から第2電極7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11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の駆動に際し、駆動電圧Vとして直流電圧を印加する場合には、陽極である第1電極5を+の極性とし、陰極である第2電極7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。また第1電極5および第2電極7に対して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、先に説明した導電性と光透過性とを兼ね備えた透明導電層1bを、発光ユニット3-1,3-2間に挟持させた構成である。このため、発光ユニット3-1,3-2に対して透明導電層1bから十分に電荷を注入して発光効率を確保しつつ、各発光ユニット3-1,3-2で発生させた発光光hの透明導電層1bにおいての吸収を抑えることにより、発光効率の向上を図ることが可能になる。またこれにより、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。
≪3.第1実施形態の変形例1≫
 図3は、上述した第1実施形態の有機電界発光素子EL-1の変形例1を説明するための断面模式図である。図3に示すように、有機電界発光素子EL-1’は、第1電極5および第2電極7と共に、透明導電層1bにも駆動電圧を印加するようにした構成であり、積層構成については第1実施形態と同様である。
 この場合、有機電界発光素子EL-1の駆動に際し、第1電極5-透明導電層1b間に印加する駆動電圧V1、透明導電層1b-第2電極7間に印加する駆動電圧V2として、直流電圧を印加する場合には、陽極である第1電極5を+の極性とし、陰極である第2電極7を-の極性として、これらの間に電圧2V以上40V以下程度を印加し、さらに透明導電層1bに対しては陽極と陰極との中間電圧を印加する。
 このような構成の変形例1の有機電界発光素子EL-1’では、透明導電層1bに印加する中間電圧を調整することにより、発光ユニット3-1,3-2での発光割合を任意に変化させることが可能である。発光ユニット3-1,3-2のそれぞれが、異なる色の発光光hが得られるように構成されている場合、このような発光割合の制御によってカラー発光の制御も可能である。
≪4.第1実施形態の変形例2≫
 図4は、上述した第1実施形態の有機電界発光素子EL-1の変形例2を説明するための断面模式図である。図4に示すように、有機電界発光素子EL-1”は、第1電極5および第2電極7を同一の極性とし、透明導電層1bに逆極性の駆動電圧を印加するようにした構成であり、2つの発光ユニット3-1,3-2の一方を逆積みとした構成である。他の構成については第1実施形態と同様である。
 ここでは一例として、第1電極5および第2電極7を陽極として用いることとする。この場合、透明導電層1bが陰極として用いられることになる。このため第2電極7側の発光ユニット3-2’は、基板11側から順に[電子注入層/電子輸送層/発光層/正孔輸送層/正孔注入層]を積層した逆積み構成となっている。このような構成であっても、窒素含有層1aと透明導電層1bとは、基板11側から窒素含有層1a、透明導電層1bとなっていることとする。
 このような有機電界発光素子EL-1”の駆動は、第1実施形態と同様である。すなわち、第1電極5-透明導電層1b間に印加する駆動電圧V1、透明導電層1b-第2電極7間に印加する駆動電圧V2として、直流電圧を印加する場合には、陽極である第1電極5および第2電極7を+の極性とし、陰極である透明導電層1bを-の極性として、これらの間に電圧2V以上40V以下程度を印加すると発光が観測できる。また第1電極5および第2電極7と、透明導電層1bとに対して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。また、発光ユニット3-2’および発光ユニット3-1を構成する各層の積層順が逆である場合、第1電極5および第2電極7が陰極となるため、これらの電極にを-の極性とし、透明導電層1bが陽極となるため+極性とすれば良い。
 このような構成の変形例2の有機電界発光素子EL-1”では、図2を用いて説明した第1実施形態の有機電界発光素子と比較して、所定輝度を得るために必要な電流密度を低くすることができるため、駆動電圧は高いものの、発光寿命の向上を図ることが可能になる。
≪5.第2実施形態≫
(発光ユニット間の導電層および第2電極を透明導電層とした例)
 図5は、上述した透明導電層1bを用いたタンデム構造の有機電界発光素子の第2実施形態を示す断面構成図である。以下にこの図に基づき、第2実施形態の有機電界発光素子EL-2の特徴的な構成を説明する。尚、第1実施形態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する。
 図5に示す有機電界発光素子EL-2が、図2を用いて説明した第1実施形態の有機電界発光素子と異なるところは、基板11と逆側に設けた第2電極7として、透明導電層1b-2を用いたところにある。またこの透明導電層1b-2には、窒素含有層1a-2が隣接して設けられている。他の構成は第1実施形態と同様である。
 つまり有機電界発光素子EL-2においては、第1実施形態と同様にして、発光ユニット3-1,3-2間に窒素含有層1a-1と透明導電層1b-1とが設けられており、さらに発光ユニット3-2上にも、窒素含有層1a-2と透明導電層1b-2とがこの順に配置されている。発光ユニット3-1,3-2間の窒素含有層1a-1および透明導電層1b-1、さらに発光ユニット3-2上の窒素含有層1a-2および透明導電層1b-2は、第1実施形態で説明した窒素含有層および透明導電層と同様のものである。
 したがって、発光ユニット3-2に隣接して配置された窒素含有層1a-2は、発光ユニット3-2の一部を構成する層であるともみなされる。このため、第2電極7として用いられる透明導電層1b-2が陰極であれば、これに隣接する窒素含有層1a-2は、電子注入性または電子輸送性を有することが好ましい。逆に、第2電極7として用いられる透明導電層1b-2が陽極であれば、これに隣接する窒素含有層1a-2は、正孔注入性または正孔輸送性を有することが好ましい。
 また以上のように第2電極7を透明導電層1b-2で構成した有機電界発光素子EL-2は、基板11と逆側からも発光光hを取り出す両面発光型となるか、または第1電極5を例えば反射材料のような光透過性のない電極とした場合にはトップエミッション型となる。
 以上のような構成の有機電界発光素子EL-2の作製方法は、第1実施形態と同様であり、基板11側の層から順に各層をパターン成膜すれば良い。
<有機電界発光素子EL-2効果>
 以上説明した有機電界発光素子EL-2は、先に説明した導電性と光透過性とを兼ね備えた透明導電層1b-1,1b-2を、発光ユニット3-1,3-2間に挟持させると共に、第2電極7としても用いた構成である。このため、発光ユニット3-1,3-2に対して2つの透明導電層1b-1,1b-2から十分に電荷を注入して発光効率を確保しつつ、各発光ユニット3-1,3-2で発生させた発光光hの透明導電層1b-1,1b-2においての吸収を抑えて光取り出し効率の向上を図ることが可能になる。またこれにより、所定輝度を得るための電流密度の低減による発光寿命の向上を図ることも可能になる。
<変形例1との組み合わせ>
 また本第2実施形態の構成も、第1実施形態の変形例1の構成と組み合わせることができる。この場合、第1電極5-透明導電層1b-1間に駆動電圧V1を印加し、さらに透明導電層1b-1-第2電極7(透明導電層1b-2)間に駆動電圧V2を印加する構成とする。これにより、第1実施形態の変形例1と同様の効果を得ることができる。
<変形例2との組み合わせ>
 さらに本第2実施形態の構成は、第1実施形態の変形例2の構成と組み合わせることができる。この場合、発光ユニット3-1と、発光ユニット3-2とで、これらを構成する層の積層順を逆にする。このような構成であっても、各発光ユニット3-1,3-2間には、基板11側から順に窒素含有層1a-1、透明導電層1b-1を配置し、発光ユニット3-2上にも基板11側から順に窒素含有層1a-2、透明導電層1b-2を配置する。
 またこの場合、第1電極5、透明導電層1b-1、および第2電極7(透明導電層1b-2)には、第1実施形態の変形例2と同様に駆動電圧V1,V2を印加する。
 このように第2実施形態に変形例2を組み合わせた構成であっても、第1実施形態の変形例2と同様の効果を得ることができる。
≪6.第3実施形態≫
(発光ユニット間の導電層および第1電極を透明導電層とした例)
 図6は、上述した透明導電層1bを用いたタンデム構造の有機電界発光素子の第3実施形態を示す断面構成図である。以下にこの図に基づき、第3実施形態の有機電界発光素子EL-3の特徴的な構成を説明する。尚、第1実施形態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する。
 図6に示す有機電界発光素子EL-3が、図2を用いて説明した第1実施形態の有機電界発光素子と異なるところは、基板11側に設けた第1電極5として、透明導電層1b-1を用いたところにある。またこの透明導電層1b-1には、窒素含有層1a-1が隣接して設けられている。他の構成は第1実施形態と同様である。
 つまり有機電界発光素子EL-3においては、基板11に接して窒素含有層1a-1と透明導電層1b-1とがこの順に配置され、さらに第1実施形態と同様にして、発光ユニット3-1,3-2間に窒素含有層1a-2と透明導電層1b-2とが設けられている。基板11に隣接して設けた窒素含有層1a-1および透明導電層1b-1、さらに発光ユニット3-1,3-2間の窒素含有層1a-2および透明導電層1b-2は、第1実施形態で説明した窒素含有層および透明導電層と同様のものである。
 以上のような構成の有機電界発光素子EL-3の作製方法は、第1実施形態と同様であり、基板11側の層から順に各層をパターン成膜すれば良い。
<有機電界発光素子EL-3効果>
 以上説明した有機電界発光素子EL-3は、先に説明した導電性と光透過性とを兼ね備えた透明導電層1b-1,1b-2を、発光ユニット3-1,3-2間に挟持させると共に、第1電極5としても用いた構成である。このため、発光ユニット3-1,3-2に対して2つの透明導電層1b-1,1b-2から十分に電荷を注入して発光効率を確保しつつ、各発光ユニット3-1,3-2で発生させた発光光hの透明導電層1bにおいての吸収を抑えて光取り出し効率の向上を図ることが可能になる。またこれにより、所定輝度を得るための電流密度の低減による発光寿命の向上を図ることも可能になる。
<変形例1との組み合わせ>
 また本第3実施形態の構成も、第1実施形態の変形例1の構成と組み合わせることができる。この場合、透明導電層1b-1で構成された第1電極5-透明導電層1b-2間に駆動電圧V1を印加し、さらに透明導電層1b-2-第2電極7間に駆動電圧V2を印加する構成とする。これにより、第1実施形態の変形例1と同様の効果を得ることができる。
<変形例2との組み合わせ>
 さらに本第3実施形態の構成は、第1実施形態の変形例2の構成と組み合わせることができる。この場合、発光ユニット3-1と、発光ユニット3-2とで、これらを構成する層の積層順を逆にすることができる。このような構成であっても、基板11上には、基板11側からから順に窒素含有層1a-1、透明導電層1b-1を配置し、各発光ユニット3-1,3-2間にも、基板11側から順に窒素含有層1a-2、透明導電層1b-2を配置する。
 またこの場合、第1電極5(透明導電層1b-1)、透明導電層1b-2、および第2電極7には、第1実施形態の変形例2と同様に駆動電圧V1,V2を印加する。
 このように第2実施形態に変形例2を組み合わせた構成であっても、第1実施形態の変形例2と同様の効果を得ることができる。
≪7.第4実施形態≫
(発光ユニット間の導電層および2つの電極を透明導電層とした例)
 図7は、上述した透明導電層1bを用いたタンデム構造の有機電界発光素子の第4実施形態を示す断面構成図である。以下にこの図に基づき、第4実施形態の有機電界発光素子EL-4の特徴的な構成を説明する。尚、第1実施形態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する。
 図7に示す有機電界発光素子EL-4が、図2を用いて説明した第1実施形態の有機電界発光素子と異なるところは、第1電極5および第2電極7としても、透明導電層1b-1,1b-3を用いたところにある。またこれらの透明導電層1b-1,1b-3には、窒素含有層1a-1,1a-3が隣接して設けられている。他の構成は第1実施形態と同様である。
 つまり有機電界発光素子EL-4においては、第1実施形態と同様にして、発光ユニット3-1,3-2間に窒素含有層1a-2と透明導電層1b-2とが設けられている。さらに基板11と発光ユニット3-1間にも基板11側から順に窒素含有層1a-1と透明導電層1b-1とが配置されている。さらに発光ユニット3-2上にも基板11側から順に窒素含有層1a-3と透明導電層1b-3とが配置されている。これらの窒素含有層1a-1~1a-3、および透明導電層1b-1~1b-3は、先に説明した構成のものである。
 したがって、発光ユニット3-2に隣接して配置された窒素含有層1a-3は、発光ユニット3-2の一部を構成する層であるともみなされる。このため、第2電極7として用いられる透明導電層1b-3が陰極であれば、これに隣接する窒素含有層1a-3は、電子注入性または電子輸送性を有することが好ましい。逆に、第2電極7として用いられる透明導電層1b-3が陽極であれば、これに隣接する窒素含有層1a-3は、正孔注入性または正孔輸送性を有することが好ましい。
 また以上のように第1電極5および第2電極7を透明導電層1bで構成した有機電界発光素子EL-4は、基板11と逆側からも発光光hを取り出す両面発光型となる。
 以上のような構成の有機電界発光素子EL-4の作製方法は、第1実施形態と同様であり、基板11側の層から順に各層をパターン成膜すれば良い。
<有機電界発光素子EL-4効果>
 以上説明した有機電界発光素子EL-4は、先に説明した導電性と光透過性とを兼ね備えた透明導電層1b-1~1b-3を、発光ユニット3-1,3-2間に挟持させると共に、第1電極5および第2電極7としても用いた構成である。このため、発光ユニット3-1,3-2に対して3つの透明導電層1b-1~1b-3から十分に電荷を注入して発光効率を確保しつつ、各発光ユニット3-1,3-2で発生させた発光光hの透明導電層1b-1~1b-3においての吸収を抑えて光取り出し効率の向上を図ることが可能になる。またこれにより、所定輝度を得るための電流密度の低減による発光寿命の向上を図ることも可能になる。
<変形例1との組み合わせ>
 また本第4実施形態の構成も、第1実施形態の変形例1の構成と組み合わせることができる。この場合、第1電極5(透明導電層1b-1)-透明導電層1b-2間に駆動電圧V1を印加し、さらに透明導電層1b-2-第2電極7(透明導電層1b-3)間に駆動電圧V2を印加する構成とする。これにより、第1実施形態の変形例1と同様の効果を得ることができる。
<変形例2との組み合わせ>
 さらに本第4実施形態の構成は、第1実施形態の変形例2の構成と組み合わせることができる。この場合、発光ユニット3-1と、発光ユニット3-2とで、これらを構成する層の積層順を逆にすることができる。このような構成であっても、各透明導電層1b-1~1b-3の基板11側に隣接させて各窒素含有層1a-1~1a-3を配置する。
 またこの場合、第1電極5(透明導電層1b-1)、透明導電層1b-2、および第2電極7(透明導電層1b-3)には、第1実施形態の変形例2と同様に駆動電圧V1,V2を印加する。
 このように第4実施形態に変形例2を組み合わせた構成であっても、第1実施形態の変形例2と同様の効果を得ることができる。
≪8.第5実施形態≫
(3つ以上の発光ユニット間に透明導電層を設けた例)
 図8は、上述した透明導電層1bを用いたタンデム構造の有機電界発光素子の第5実施形態を示す断面構成図である。以下にこの図に基づき第5実施形態の有機電界発光素子EL-5の特徴的な構成を説明する。尚、第1実施形態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する。
 図8に示す有機電界発光素子EL-5が、図2を用いて説明した第1実施形態の有機電界発光素子と異なるところは、3つ以上(ここでは3つ)の発光ユニット3-1,3-2,3-3が積層して設けられ、これらの間にそれぞれ窒素含有層1a-1,1a-2、および透明導電層1b-1,1b-2が配置されているところにある。他の構成は同様である。
 すなわち、各発光ユニット3-1,3-2,3-3の構成は、第1実施形態で説明したと同様であり、全体的な層構造が限定されることはなく、各発光ユニット3-1,3-2,3-3は、それぞれが個別に一般的な層構造を有していて良い。また各発光ユニット3-1,3-2,3-3は、同一色の発光光hが得られるように構成されていても良く、異なる色の発光光hが得られるように構成されていても良い。この場合、各発光ユニット3-1,3-2,3-3が、それぞれ赤(R)、緑(G)、青(B)の発光光hを得られる構成として白色発光としても良い。
 窒素含有層1a-1,1a-2および透明導電層1b-1,1b-2は先に説明した構成のものであり、ここでは例えば基板11側から順に窒素含有層1a-1,1a-2および透明導電層1b-1,1b-2が配置されている。
 以上のような構成の有機電界発光素子EL-5の作製方法は、第1実施形態と同様であり、基板11側の層から順に各層をパターン成膜すれば良い。
<有機電界発光素子EL-5の効果>
 以上説明した有機電界発光素子EL-5であっても、先に説明した導電性と光透過性とを兼ね備えた透明導電層1b-1,1b-2を、発光ユニット3-1,3-2間および発光ユニット3-2,3-3間に挟持させた構成である。このため、第1実施形態と同様に、発光ユニット3-1,3-2,3-3に対して透明導電層1b-1,1b-2から十分に電荷を注入して発光効率を確保しつつ、各発光ユニット3-1,3-2,3-3で発生させた発光光hの透明導電層1b-1,1b-2においての吸収を抑えることにより、光取り出し効率の向上を図ることが可能になる。またこれにより、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。
 尚、本第5実施形態においては、3層の発光ユニット3-1,3-2,3-3を積層する構成としたが、さらに多数の発光ユニットを積層させても良い。この場合であっても、各発光ユニット間に、透明導電層1b-1,1b-2とこれに隣接する窒素含有層1a-1,1a-2を挟持させた構成とする。窒素含有層1a-1,1a-2は、透明導電層1b-1,1b-2の基板11側に隣接させる。
<変形例1との組み合わせ>
 また本第5実施形態の構成も、第1実施形態の変形例1の構成と組み合わることができる。この場合、第1電極5および第2電極7と共に、透明導電層1b-1,1b-2にも駆動電圧を印加する構成とする。この際、各発光ユニット3-1,3-2,3-3を挟持して配置される第1電極5、および透明導電層1b-1,1b-2のうちの少なくとも一方、および第2電極7間に、駆動電圧を印加する構成を選択することができる。透明導電層1b-1,1b-2に印加する駆動電圧は、陽極(例えば第1電極5)に印加する電圧と、陰極(例えば第2電極7)に印加する電圧との中間電位であり、陽極側から順に高電位に設定すれば良い。
 このように第5実施形態に変形例1を組み合わせた構成では、透明導電層1b-1,1b-2に印加する中間電位を調整することにより、発光ユニット3-1,3-2,3-3での発光割合を任意に変化させることが可能である。このため、発光ユニット3-1,3-2,3-3のそれぞれが、R(赤),G(緑),B(青)のそれぞれの発光光hが得られるように構成されている場合、このような発光割合の制御によってフルカラー発光の制御も可能である。
<変形例2との組み合わせ>
 さらに本第5実施形態の構成は、第1実施形態の変形例2の構成と組み合わせることができる。この場合、各発光ユニット3-1,3-2,3-3を構成する層の積層順を、全て同一方向とせずに、発光ユニット3-1,3-2,3-3のうちの幾つかを逆積みとしても良い。このような構成であっても、各発光ユニット3-1,3-2,3-3間に配置される窒素含有層1a-1,1a-2と透明導電層1b-1,1b-2とは、基板11側から順に窒素含有層1a-1,1a-2と透明導電層1b-1,1b-2となっていることとする。
 またこの場合、各発光ユニット3-1,3-2,3-3のそれぞれ挟持して配置される第1電極5、第2電極7、および2つの透明導電層1b-1,1b-2間に印加する駆動電圧は、各発光ユニット3-1,3-2,3-3における正孔注入側が+の極性となり、電子注入側が-の極性となるように調整される。
 このように第5実施形態に変形例2を組み合わせた構成であっても、第1実施形態の変形例2と同様の効果を得ることができる。
 また本第5実施形態および変形例1,2との組み合わせの各構成は、さらに第2実施形態および第3実施形態と組み合わせ、第1電極5および第2電極7の少なくとも一方を透明導電層で構成し、透明導電層の基板11側に隣接させて窒素含有層を設けた構成とすることもできる。
≪9.第6実施形態≫
(3つ以上の発光ユニット間のうちの1箇所に透明導電層を設けた例)
 図9は、上述した透明導電層1bを用いたタンデム構造の有機電界発光素子の第6実施形態を示す断面構成図である。以下にこの図に基づき、第6実施形態の有機電界発光素子EL-6の特徴的な構成を説明する。尚、他の実施形態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する。
 図9に示す有機電界発光素子EL-6は、図8を用いて説明した第5実施形態の有機電界発光素子に設けられた窒素含有層1aと透明導電層1bの積層体の1つを、絶縁性の電荷発生層21に置き換えた構成である。つまり、3つ以上(ここでは3つ)の発光ユニット3-1,3-2,3-3が積層して設けられ、これらの間に窒素含有層1aおよび透明導電層1bの積層体、または絶縁性の電荷発生層21が配置された構成である。ここでは一例として、基板11側の発光ユニット3-1,3-2間に、窒素含有層1aと透明導電層1bの積層体が挟持され、その上部の発光ユニット3-2,3-3間に絶縁性の電荷発生層21が挟持された構成であることとするが、逆であっても良い。
 各発光ユニット3-1,3-2,3-3の構成は、第1実施形態で説明したと同様であり、全体的な層構造が限定されることはなく、それぞれが個別に一般的な層構造を有していて良い。また各発光ユニット3-1,3-2,3-3は、同一色の発光光hが得られるように構成されていても良く、異なる色の発光光hが得られるように構成されていても良い。この場合、各発光ユニット3-1,3-2,3-3が、それぞれ赤(R)、緑(G)、青(B)の発光光hを得られる構成として白色発光としても良い。
 また窒素含有層1aおよび透明導電層1bは先に説明した構成のものであり、ここでは例えば基板11側から順に窒素含有層1a、透明導電層1bが配置されている。
 以上のような構成の有機電界発光素子EL-6の作製方法は、第1実施形態と同様であり、基板11側の層から順に各層をパターン成膜すれば良い。
<電荷発生層>
 絶縁性の電荷発生層21は、例えば2種類の物質間で酸化還元反応によってラジカルカチオンとラジカルアニオンからなる電荷移動錯体が形成された層が例示される。この場合、電荷移動錯体中のラジカルカチオン状態(ホール)とラジカルアニオン状態(電子)が、電圧印加時にそれぞれ陰極方向と陽極方向へ移動することにより、前記電荷発生層の陰極側に接する発光ユニットへホールを注入し、電荷発生層の陽極側に接する発光ユニットへ電子を注入する。このような絶縁性の電荷発生層21としては、例えば電子供与性を有する有機化合物(一例としてアリールアミン化合物)と、この有機化合物と酸化還元反応による電荷移動錯体を形成する材料(金属酸化物:5酸化バナジウムや金属ハロゲン化物)との混合層または積層体が例示される(特開2003-272860号公報参照)。
 以上のような構成の有機電界発光素子EL-6の作製方法は、第1実施形態と同様であり、基板11側の層から順に各層をパターン成膜すれば良い。また電荷発生層21の形成は、任意の成膜方法が適用されるが、蒸着法が好ましく適用される。
<有機電界発光素子EL-6の効果>
 以上説明した有機電界発光素子EL-6であっても、先に説明した導電性と光透過性とを兼ね備えた透明導電層1bを、発光ユニット3-1,3-2間に挟持させた構成である。このため、第1実施形態と同様に、発光ユニット3-1,3-2,3-3に対して透明導電層1bから十分に電荷を注入して発光効率を確保しつつ、各発光ユニット3-1,3-2,3-3で発生させた発光光hの透明導電層1bにおいての吸収を抑えることにより、光取り出し効率の向上を図ることが可能になる。またこれにより、所定輝度を得るための電流密度の低減による発光寿命の向上を図ることも可能になる。
 尚、本第6実施形態においては、3層の発光ユニット3-1,3-2,3-3を積層する構成としたが、さらに多数の発光ユニットを積層させても良い。この場合であっても、複数の発光ユニット間の少なくとも1箇所に、窒素含有層1aを隣接させた透明導電層1bを挟持させ、他の発光ユニット間に絶縁性の電荷発生層21を挟持させた構成とする。窒素含有層1aは、透明導電層1bの基板11側に隣接させる。
<変形例1との組み合わせ>
 また本第6実施形態の構成も、第1実施形態の変形例1の構成と組み合わせることができる。この場合、第1電極5-透明導電層1b間に駆動電圧V1を印加し、さらに透明導電層1b-第2電極7間に駆動電圧V2を印加する構成とする。これにより、第1実施形態の変形例1と同様の効果を得ることができる。
<変形例2との組み合わせ>
 さらに本第6実施形態の構成は、第1実施形態の変形例2の構成と組み合わせても良い。この場合、透明導電層1bを挟んで配置された発光ユニット3-1と、発光ユニット3-2,3-3とで、これらを構成する層の積層順を逆にすることができる。このような構成であっても、各発光ユニット3-1,3-2,3-3間に配置される窒素含有層1aと透明導電層1bとは、基板11側から窒素含有層1a、透明導電層1bとなっていることとする。
 またこの場合、第1電極5、第2電極7、および透明導電層1bに印加する駆動電圧は、各発光ユニット3-1,3-2,3-3における正孔注入側が+の極性となり、電子注入側が-の極性となるように調整される。
 このように第6実施形態に変形例2を組み合わせた構成であっても、第1実施形態の変形例2と同様の効果を得ることができる。
 また本第6実施形態および変形例1,2との組み合わせの各構成は、さらに第2実施形態および第3実施形態と組み合わせ、第1電極5および第2電極7の少なくとも一方を透明導電層1bで構成し、この基板11側に隣接させて窒素含有層1aを設けた構成とすることもできる。
≪10.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。
≪11.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、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。
≪12.照明装置-2≫
 また本発明の有機電界発光素子は、複数用いて発光面を大面積化した照明装置としても用いることができる。この場合、透明基板上に有機電界発光素子を設けた複数の発光パネルを、支持基板上に複数配列する(すなわちタイリングする)ことによって発光面を大面積化する。支持基板は、封止材を兼ねるものであっても良く、この支持基板と、発光パネルの透明基板との間に有機電界発光素子を挟持する状態で各発光パネルをタイリングする。支持基板と透明基板との間には接着剤を充填し、これによって有機電界発光素子を封止しても良い。尚、発光パネルの周囲には、第1電極および第2電極の端子を露出させておる。また、導電性の導電層(例えば透明導電層1b)にも駆動電圧を印加する場合であれば、その端子も露出させておく。
 このような構成の照明装置では、各発光パネルの中央が発光領域となり、発光パネル間には非発光領域が発生する。このため、非発光領域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、光取り出し面の非発光領域に設けても良い。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。
≪透明導電層の作製≫
 以下に説明するように、試料101~112の各透明導電層を、導電性領域の面積が5cm×5cmとなるように作製した。
 試料101では、銀を用いた膜厚5nmの透明導電層を、単層で作製した。また試料102~112では、各化合物で構成された窒素含有層を形成し、この上部に隣接させて銀を用いた膜厚5nmの透明導電層を作製した。
 試料102の透明導電層の作製においては、この下地となる窒素含有層に換えて、化合物として窒素を含有しないアントラセン(化合物No.01)を用いた層を形成した。
 一方、試料103~112のそれぞれの透明導電層の作製においては、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。これらの化合物のうち、化合物No.08は一般式(1)に含まれる化合物10であり、化合物No.11は一般式(2)に含まれる化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
 下記表1には、試料103~112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103~112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-T000078
 化合物No.02は、化合物中に含まれる窒素原子(N)と、透明導電層を構成する銀(Ag)との関係を示す有効エネルギー[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101の透明導電層の作製手順>
 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の銀からなる透明導電層を基材上に形成した。
<試料102~112の透明導電層の作製手順>
 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、各透明導電層の作製において、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を設けた。
 次に、窒素含有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の銀からなる透明導電層を形成し、窒素含有層に隣接させた状態で、試料102~112の透明導電層を得た。
<実施例1の各試料の評価>
 上記で作製した試料101~112の各透明導電層について、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、四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1の評価結果>
 表1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を用いた窒素含有層に隣接させた試料104~112の透明導電層は、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101の透明導電層、窒素を含有しない化合物No.1を用いて下地となる層に隣接させて設けた試料102の透明導電層、およびΔEef>-0.1である化合物No.02を用いた窒素含有層に隣接させた試料103の透明導電層は、シート抵抗の測定が不可能であった。
 また図10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、これに隣接する各透明導電層について測定されたシート抵抗との関係を示す。この図10から、有効作用エネルギーΔEefが-0.5≦ΔEef≦-0.1の確認された範囲では、ΔEefの値が低いほど、透明導電層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-0.5≦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透明導電層が得られることが確認された。
≪2層タンデム:ボトムエミッション型の有機電界発光素子の作製≫
 図11に示すように、試料201~210として、2層タンデム:ボトムエミッション型の有機電界発光素子を作製した。また図12に示すように、比較の試料211,212として、単層構造のボトムエミッション型の有機電界発光素子を作製した。尚、下記表2には、試料201~212の主要部の構成を示した。
<試料201~208の作製>
 図11を参照し、先ず50mm×50mmで厚さ0.7mmの透明なガラス製の基板11上に、厚さ180nmとなる条件でITOをスパッタ法で成膜、パターニングし、ITOで構成された取り出し電極部分を含む面状の第1電極5を形成した。この第1電極5は、陽極として形成した。ITOで構成された第1電極5を設けた基板11を、イソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。
 次に、第1電極5が形成された基板11を、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、第1電極5の形成面側に蒸着マスクを対向配置し、真空蒸着装置の第1真空槽に取り付けた。また真空蒸着装置内の加熱ボートの各々に、発光ユニット3-1,3-2、および窒素含有層1a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、当該第1真空槽内に取り付けた。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、真空蒸着装置の第1真空槽内を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。
 先ず、正注入材料として下記構造式HI-1で示す化合物が入った加熱ボートに通電して加熱し、また、下記構造式HI-2で示す化合物が入った加熱ボートに通電して加熱し、第1電極5上に正孔注入層を形成した。この際、各加熱ボートへの通電を調整することで化合物HI-1および化合物HI-2の蒸着速度を0.1nm/秒~0.2nm/秒で同一とし、膜厚15nmとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
 次いで、正孔輸送材料として下記α-NPDが入った加熱ボートに通電して加熱し、正孔注入層上に正孔輸送層を形成した。この際、蒸着速度0.1nm/秒~0.2nm/秒、膜厚20nmとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000080
 次に、先に構造式を示したホスト材料H4が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-48(青)、Ir-1(緑),Ir-9(赤)が入ったそれぞれの加熱ボートを独立に通電し、ホスト材料と各色の燐光発光性化合物とよりなる発光層を、正孔輸送層上に成膜した。この際、蒸着速度が、H4:Ir-48:Ir-1:Ir-9=88:7:4:1(体積比)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を、発光層上に成膜した。この際、蒸着速度0.1nm/秒~0.2nm/秒、膜厚10nmとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000081
 その後、試料201~208のそれぞれ作製において、下記に示す窒素を含有する化合物A~G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、各化合物A~Gとフッ化カリウムとよりなる窒素含有層1aを、発光層上に形成した。この際、蒸着速度が化合物: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。この窒素含有層1aは、電子注入層と電子輸送層とを兼ねた電子輸送・注入層としても機能し、上述した正孔注入層からこの窒素含有層1aまでが発光ユニット3-1を構成する層となる。これにより、上述した正孔注入層からこの窒素含有層1aまでの積層構造を有する白色発光の発光ユニット3-1を形成した。尚、化合物Dは、実施例1の化合物No.08であり、一般式(1)に含まれる化合物10である。化合物Fは、実施例1の化合物No.11であり、一般式(2)に含まれる化合物113である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000082
 次に、窒素含有層1aまでを形成した基板11を、真空蒸着装置の第2真空槽内に移送し、第2真空槽内を4×10-4Paまで減圧した後、第2真空槽内に取り付けられた銀の入った加熱ボートを通電して加熱した。これにより、蒸着速度0.3nm/秒で銀(Ag)を用いて構成された透明導電層1bを形成した。この際、試料201では膜厚14nmの透明導電層1bを形成し、試料202~208では膜厚8.4nmの透明導電層1bを形成した。
 その後、上述した発光ユニット3-1の形成と同様の工程を繰り返すことにより、透明導電層1b上に2層目の発光ユニット3-2を形成した。この際、発光ユニット3-2の最上層を構成する電子輸送・注入層として、上述した窒素含有層1aを形成した。
 以上の後には、発光ユニット3-2が形成された基板11を、真空蒸着装置の第3真空槽内に移送し、第3真空槽内を4×10-4Paまで減圧した後、第3真空槽内に取り付けられたアルミニウムの入った加熱ボートを通電して加熱した。これにより、蒸着速度0.2nm/秒で膜厚120nmのアルミニウムからなる第2電極7を形成した。この第2電極7は、陰極として用いられる。以上により、基板11上に2層タンデムのボトムエミッション型の有機電界発光素子を形成した。
 その後、有機電界発光素子を、厚さ300μmのガラス基板からなる透明封止材で覆い、有機電界発光素子を囲む状態で、透明封止材と基板との間に接着剤(シール材)を充填した。接着剤としては、エポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を用いた。透明封止材と基板との間に充填した接着剤に対して、ガラス基板(透明封止材17)側からUV光を照射し、接着剤を硬化させて有機電界発光素子を封止した。
 尚、有機電界発光素子の形成においては、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の非発光領域を設けた。また、陽極である第1電極5と、陰極である第2電極7は、発光ユニット3-1、3-2によって絶縁された状態で、基板11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、基板11上に有機電界発光素子を設け、これを透明封止材と接着剤とで封止した試料の有機電界発光素子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、発光ユニット3-1、3-2の発光層で発生した発光光hが、基板11側から取り出される。
<試料209の作製>
 上述した試料201~208の作製において、銀(Ag)で構成された透明導電層1bの形成に換えて、マグネシウム(Mg)と銀(Ag)との共蒸着を行った。この際、Mg:Ag=90:10(原子数%)となるように透明導電層1bを形成した。透明導電層1bの膜厚は8.4nmとした。これ以外は、試料201~208と同様の手順で有機電界発光素子を作製した。尚、窒素含有層1aとしては、化合物Cを用いた。
<試料210の作製>
 上述した試料201~208の作製において、銀(Ag)で構成された透明導電層1bの形成に換えて、ITOのスパッタ成膜を行った。この際、発光ユニット3-1に対するダメージを防止するため、成膜速度を0.01nm/secとした。これにより、膜厚120nmのITOからなる透明導電層1bを形成した。これ以外は、試料201~208と同様の手順で有機電界発光素子を作製した。尚、窒素含有層1aとしては、化合物Cを用いた。
<試料211,212の作製>
 図12に示すように、比較として単層構造のボトムエミッション型の有機電界発光素子を作製した。この際、先ず、上述した試料201~208で説明したと同様に、最上層に窒素含有層1aを設けた発光ユニット3-1まで形成した。その後、発光ユニット3が形成された基板11を、真空蒸着装置の第3真空槽内に移送し、第3真空槽内を4×10-4Paまで減圧した後、第3真空槽内に取り付けられたアルミニウムの入った加熱ボートを通電して加熱した。窒素含有層1a上に、蒸着速度0.2nm/秒で膜厚120nmのアルミニウムからなる第2電極7を形成し、有機電界発光素子を作製した。尚、窒素含有層1aとしては、試料211では化合物Aを用い、試料212では化合物Eを用いた。
<実施例2の各試料の評価-1>
 試料201~212で作製した有機電界発光素子(発光パネル)について、発光色度を評価した。その結果、試料201~212の全ての素子は、2°視野角正面輝度が1000cd/m2でのCIE1931表色系における色度が、X=0.45±0.02、Y=0.41±0.02の範囲であり、白色であることを確認した。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。
<実施例2の各試料の評価-2>
 試料201~212で作製した有機電界発光素子(発光パネル)について、駆動電圧を測定した。駆動電圧の測定においては、上記分光放射輝度計を用い、各有機電界発光素子の基板11側での正面輝度が1000cd/m2となるときの電圧を駆動電圧として測定した。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。この結果を下記表2に合わせて示す。
<実施例2の各試料の評価-3>
 また試料201~212で作製した有機電界発光素子(発光パネル)について、輝度ムラの評価を行った。輝度ムラの評価においては、各有機電界発光素子に2.5mA/cmの電流を加え、基板11側の発光面における中心の輝度(中心輝度)と、透明電極1側の給電点に近い端部の輝度(端部輝度)とを測定した。輝度の測定には上記分光放射輝度計を用いた。そして、測定された端部輝度に対する中心輝度を、輝度ムラとして算出した。このため、輝度ムラは、数値が1に近いほど好ましい結果であることを表わす。この結果を下記表2に合わせて示す。
<実施例2の各試料の評価-4>
 さらに試料201~212で作製した有機電界発光素子(発光パネル)について、外部量子効率(External Quantum Efficiency:EQE)の評価を行った。ここでは、各有機電界発光素子を発光させた際の輝度、および発光スペクトルを、分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタセンシング社製)を用いて測定し、これらの測定値に基づいて輝度換算法により外部量子効率を算出した。ここでは、さらに試料211の有機電界発光素子の値を100とした相対値を算出し、この結果を下記表2に合わせて示す。
<実施例2の各試料の評価-5>
 さらに試料201~212で作製した有機電界発光素子(発光パネル)について、寿命特性として輝度半減寿命を測定した。輝度半減寿命の測定においては、各有機電界発光素子の基板11側での正面輝度が1000cd/m2となるときの電流を求めた。得られた電流を一定に保ち、経時での輝度の変化を上記分光放射輝度計で測定し、初期輝度に対する輝度が50%になるのに要する時間を、各有機電界発光素子の輝度半減寿命とした。ここでは、試料211の有機電界発光素子の輝度半減寿命を100とした時の相対寿命を算出し、この結果を下記表2に合わせて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000083
<実施例2の各試料の評価結果>
 表2から明らかなように、積層された発光ユニット3-1,3-2間に、窒素含有層1aに隣接させた状態で銀(Ag)を主成分とした透明導電層1bを配置した試料201~208の有機電界発光素子は、発光ユニット3が単層構造である試料211,212と比較して、外部量子効率(EQE)および寿命の両方が、向上していることが確認された。
 特に、窒素含有層1aに用いられる窒素原子を含有する化合物として、有効作用エネルギーΔEefがΔEef≦-0.1である化合物を用いた試料205~208の有機電界発光素子は、発光ユニット3が単層構造である試料211,212と比較して、外部量子効率(EQE)および寿命とも、2倍程度かそれ以上に向上していることが確認された。
 これに対して、積層された発光ユニット3-1,3-2間に、銀(Ag)を主成分としない透明導電層1bを設けた試料209,210の有機電界発光素子は、輝度ムラが大きく、外部量子効率(EQE)は高いものの、寿命も劣化していた。
 特に、透明導電層1bとしてITOを用いた試料210では、±2.5Vで駆動した場合の整流比が高くリーク電流が発生していることも確認され、さらに発光が突然消滅する現象が見られた。
 以上により、本発明構成の透明導電層を用いたタンデム構造の有機電界発光素子は、輝度ムラを抑える効果と共に、発光効率の向上と寿命特性の向上との両立を図ることが可能であることが確認された。
≪3層タンデム:両面発光型の有機電界発光素子の作製≫
 図13に示すように、試料301~313として、3層タンデム:両面発光型の有機電界発光素子を作製した。また図14に示すように、比較の試料314,315として、単層構造の両面発光型の有機電界発光素子を作製した。尚、下記表3には、試料301~315の主要部の構成を示した。
<試料301~308の作製>
 図13を参照し、先ず実施例2の試料201~208と同様に、膜厚180nmのITOで構成された第1電極5を陽極として形成し、この上部に正孔注入材料として先に示した構造式HI-2に示す化合物を使用した以外は、試料201~208と同様に第1層目の発光ユニット3-1を形成した。
 次に、実施例2の試料201~208の透明導電層の形成と同様にして、銀(Ag)で構成された第1層目の透明導電層1b-1を形成した。この際、試料301~306,308では膜厚8.4nmの透明導電層1b-1を形成し、試料307では膜厚5.5nmの透明導電層1b-1を形成した。
 その後、各試料301~308の作製において、上述した第1層目の発光ユニット3-1の形成工程~第1層目の透明導電層1b-1の形成工程までを、2回繰り返して行った。これにより、2層目の発光ユニット3-2(窒素含有層1a-2を含む)、2層目の透明導電層1b-2、3層目の発光ユニット3-3(窒素含有層1a-3を含む)、および3層目の透明導電層1b-3を形成した。3層目の透明導電層1b-3は、陰極となる第2電極7として形成した。ただし、試料307では、第3層目の透明導電層1b-3(第2電極7)の膜厚を、他の試料301~306,308と同様の膜厚8.4nmとした。
 以上により、基板11上に3層タンデムの両面発光型の有機電界発光素子を形成した。その後は、実施例2と同様に有機電界発光素子を封止した。
<試料309~311の作製>
 上述した試料301~308の作製において、銀(Ag)で構成された全3層の透明導電層1b-1~1b-3の形成に換えて、マグネシウム(Mg)と銀(Ag)との共蒸着を行った。この際、試料309ではMg:Ag=45:55(原子数%)、試料310ではMg:Ag=55:45(原子数%)、試料311ではMg:Ag=90:10(原子数%)となるように透明導電層1b-1~1b-3を形成した。膜厚は、3層とも8.4nmとした。これ以外は、試料301~308と同様の手順で有機電界発光素子を作製した。尚、窒素含有層1a-1~1a-3の形成には化合物Eを用いた。
<試料312,313の作製>
 上述した試料301~308の作製において、銀(Ag)で構成された全3層の透明導電層1b-1~1b-3の形成に換えて、ITOのスパッタ成膜を行った。この際、試料312の作製においては成膜速度を0.01nm/secとし、試料313の作製においては成膜速度を0.1nmとした。これにより、膜厚120nmのITOからなる透明導電層1b-1~1b-3を形成した。これ以外は、試料301~308と同様の手順で有機電界発光素子を作製した。尚、窒素含有層1a-1~1a-3の形成には化合物Eを用いた。
<試料314,315の作製>
 図14に示すように、比較として単層構造の両面発光型の有機電界発光素子を作製した。この際、先ず、上述した試料301~308で説明したと同様に、ITOで構成された第1電極5(陽極)上に、発光ユニット3を形成し、さらに透明導電層1bを形成した。透明導電層1bの膜厚は8.4nmとした。この透明導電層1bは、陽極となる第2電極7として形成した。尚、発光ユニット3の最上層を構成する窒素含有層1aとしては、試料314では先に構造式を示した化合物Aを用い、試料315では先に構造式を示した化合物Eを用いた。
 その後は、実施例2と同様に有機電界発光素子を封止した。
<実施例3の各試料の評価-1>
 試料301~315で作製した有機電界発光素子(発光パネル)について、発光色度を評価した。その結果、試料301~315のうち、試料313以外の全ての素子で発光が確認され、基板11側の2°視野角正面輝度=500cd/m2においてのCIE1931表色系における色度が、X=0.45±0.02、Y=0.41±0.02の範囲であり、白色であることを確認した。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。
<実施例3の各試料の評価-2~5>
 試料301~315で作製した有機電界発光素子(発光パネル)について、実施例2と同様に、駆動電圧、輝度ムラ、外部量子効率(EQE)、および寿命を測定した。ただし、駆動電圧、外部量子効率(EQE)、および寿命については、基板11側での正面輝度を500cd/cm2とした。また、外部量子効率(EQE)および寿命は、試料315の有機電界発光素子の値を100とした時の相対値を算出した。これらの結果を下記表3に合わせて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000084
<実施例3の各試料の評価結果>
 表3から明らかなように、積層された発光ユニット3-1,3-2,3-3間および上部に、窒素含有層1aに隣接させた状態で銀(Ag)を主成分(50%以上)とした透明導電層1b-1,1b-2,1b-3を配置した試料301~309の有機電界発光素子は、発光ユニット3が単層構造である試料314,315と比較して、外部量子効率(EQE)および寿命の両方が、向上していることが確認された。
 このうち特に、窒素含有層1aに用いられる窒素原子を含有する化合物として、有効作用エネルギーΔEefがΔEef≦-0.1である化合物D~Eを用いた試料304~309の有機電界発光素子は、発光ユニット3が単層構造である試料314,315と比較して、外部量子効率(EQE)および寿命とも2倍~3倍以上に向上していることが確認された。
 これに対して、積層された発光ユニット3-1,3-2,3-3間および上部に、銀(Ag)を主成分としない透明導電層1bを設けた試料310~313の有機電界発光素子は、外部量子効率(EQE)は高いものの、寿命の向上が1.5倍程度かまたは劣化していた。
 特に、透明導電層1b-1,1b-2,1b-3としてITOを用いた試料312,313では、±2.5Vで駆動した場合の整流比が高くリーク電流が発生していることも確認された。さらに透明導電層1b-1,1b-2,1b-3として、成膜速度=0.1nm/secで形成したITOを用いた試料313では、発光を得ることができなかった。
 以上により、本発明構成の透明導電層を用いたタンデム構造の有機電界発光素子は、発光効率の向上と寿命特性の向上との両立を図ることが可能であることが確認された。
≪2層タンデム:トップエミッション型の有機電界発光素子の作製≫
 図15に示すように、試料401~413として、2層タンデム:トップエミッション型の有機電界発光素子を作製した。また図16に示すように、試料414,415として、単層構造のトップエッション型の有機電界発光素子を作製した。尚、下記表4には、試料401~415の主要部の構成を示した。
<試料401~408の作製>
 図15を参照し、先ず50mm×50mmで厚さ0.7mmの透明なガラス製の基板11を、イソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。洗浄した基板11を、真空蒸着装置の第2真空槽内に移送し、第2真空槽内に取り付けられたアルミニウムの入った加熱ボートを通電して加熱した。これにより、蒸着速度0.3nm/秒で膜厚130nmのアルミニウムからなる第1電極5を形成した。この第1電極5は、陽極として用いられる。
 この上部に、先ず実施例2の試料201~208の発光ユニットの形成と同様にして、第1層目の発光ユニット3-1を形成した。ただし各試料401~408のそれぞれにおいて、発光ユニット3-1の最上層を構成する電子輸送・注入層の形成においては、フッ化カリウムと共に、下記表4に示すそれぞれの窒素を含有する化合物を用い、窒素含有層1a-1を形成した。ただし、試料401においては窒素含有層1a-1に換えて、窒素を含有しない下記化合物Xを用いた層を形成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000085
 次に、実施例2の試料201~208の透明導電層の形成と同様にして、銀(Ag)で構成された第1層目の透明導電層1b-1を形成した。膜厚は6.5nmとした。
 その後、各試料401~408の作製において、上述した第1層目の発光ユニット3-1の形成工程~第1層目の透明導電層1b-1の形成工程までを、繰り返して行った。これにより、2層目の発光ユニット3-2、2層目の透明導電層1b-2を形成した。ただし、2層目の発光ユニット3-2における窒素含有層1a-2の形成には、下記表4に示すそれぞれの窒素を含有する化合物を用いた。また、2層目の透明導電層1b-2は、膜厚8.4nmとし、陰極となる第2電極7として形成した。
 以上により、基板11上に2層タンデムのトップエミッション型の有機電界発光素子を形成した。その後は、実施例2と同様に有機電界発光素子を封止した。
<試料409~411の作製>
 上述した試料401~408の作製において、銀(Ag)で構成された全2層の透明導電層1b-1,1b-2の形成に換えて、マグネシウム(Mg)と銀(Ag)との共蒸着を行った。この際、試料409ではMg:Ag=45:55(原子数%)、試料410ではMg:Ag=55:45(原子数%)、試料411ではMg:Ag=90:10(原子数%)となるように透明導電層1b-1,1b-2を形成した。膜厚は、2層とも8.4nmとした。これ以外は、試料401~408と同様の手順で有機電界発光素子を作製した。尚、窒素含有層1a-1,1a-2の形成には化合物Dを用いた。
<試料412,413の作製>
 上述した試料401~408の作製において、銀(Ag)で構成された全2層の透明導電層1b-1~1b-2の形成に換えて、ITOのスパッタ成膜を行った。この際、ITOの成膜速度を0.01nm/secとし、膜厚120nmのITOからなる透明導電層1b-1~1b-2を形成した。これ以外は、試料401~408と同様の手順で有機電界発光素子を作製した。尚、窒素含有層1a-1,1a-2の形成には、試料412では化合物Eを用い、試料413では化合物Cを用いた。
<試料414,415の作製>
 図16に示すように、比較として単層構造のトップエミッション型の有機電界発光素子を作製した。この際、先ず、上述した試料401~408で説明したと同様に、アルミニウムで構成された第1電極5(陽極)上に、発光ユニット3を形成し、さらに透明導電層1bを形成した。尚、発光ユニット3の最上層を構成する窒素含有層1aとしては、試料414では化合物Aを用い、試料415では化合物Fを用いた。また透明導電層1bの膜厚は8.4nmとした。この透明導電層1bは、陰極となる第2電極7として形成した。
 その後は、実施例2と同様に有機電界発光素子を封止した。
<実施例4の各試料の評価-1>
 試料401~415で作製した有機電界発光素子(発光パネル)について、発光色度を評価した。その結果、試料401~415のうち、試料413以外の全ての素子で発光が確認され、封止基板側(第2電極7側)からの2°視野角正面輝度=400cd/m2でのCIE1931表色系における色度が、X=0.45±0.02、Y=0.41±0.02の範囲であり、白色であることを確認した。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。
<実施例4の各試料の評価-2>
 試料401~415で作製した有機電界発光素子(発光パネル)について、実施例2と同様に、駆動電圧、輝度ムラ、外部量子効率(EQE)、および寿命を測定した。ただし、駆動電圧、外部量子効率(EQE)、および寿命については、基板11と逆の第2電極7側での正面輝度を400cd/cm2とした。また、外部量子効率(EQE)および寿命は、試料414の有機電界発光素子の値を100とした時の相対値を算出した。これらの結果を下記表4に合わせて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000086
<実施例4の各試料の評価結果>
 表4から明らかなように、積層された発光ユニット3-1,3-2間および上部に、窒素含有層1aに隣接させた状態で銀(Ag)を主成分(50%以上)とした透明導電層1b-1,1b-2を配置した試料402~409の有機電界発光素子は、発光ユニット3が単層構造である試料414,415と比較して、外部量子効率(EQE)および寿命の両方ともが1.4倍以上向上していることが確認された。
 このうち特に、窒素含有層1aに用いられる窒素原子を含有する化合物として、有効作用エネルギーΔEefがΔEef≦-0.1である化合物を用いた試料405~409の有機電界発光素子は、輝度ムラが低く抑えられていると共に、発光ユニット3が単層構造である試料414,415と比較して、外部量子効率(EQE)および寿命とも2倍近く向上していることが確認された。
 これに対して、積層された発光ユニット3-1,3-2間および上部に、銀(Ag)を主成分としない透明導電層1b-1,1b-2を設けた試料410~413の有機電界発光素子は、発光ユニット3が単層構造である試料414,415と比較して、外部量子効率(EQE)は高いものの、寿命特性が同程度かまたは劣化していた。特に、透明導電層1b-1,1b-2としてITOを用いた試料412,413では、±2.5Vで駆動した場合の整流比が高くリーク電流が発生していることも確認された。またこのうち試料413の有機電界発光素子では、発光を得ることができなかった。
 さらに、透明導電層1b-1,1b-2に隣接させて、窒素含有層1a-1,1a-2に換えて窒素を含有していない化合物Xを用いた層を形成した試料401の有機電界発光素子では、外部量子効率(EQE)および寿命の両方が向上しているものの、1.2倍程度でしかなかった。
 以上により、本発明構成の透明導電層1b-1,1b-2を用いたタンデム構造の有機電界発光素子は、発光効率の向上と寿命特性の向上との両立を図ることが可能であることが確認された。
≪3色・3層タンデム:両面発光型の有機電界発光素子の作製≫
 図17に示すように、試料501~511として、3色・3層タンデム:両面発光型の有機電界発光素子を作製した。尚、下記表5には、試料501~511の主要部の構成を示した。
<試料501~508の作製>
 図17を参照し、先ず実施例2の試料201~208と同様に、膜厚180nmのITOで構成された第1電極5を陽極として形成し、これを洗浄した。
 次に、実施例2の試料201~208と同様に、第1電極5の上部に、第1層目の発光ユニット3-1を形成した。ただし、発光層の形成において、試料501,503,505,507では、先に構造式を示したホスト材料H4と燐光発光性化合物Ir-9(赤:R)とを用い、蒸着速度をH4:Ir-9=98.9:1.1(体積比)として赤色の発光層を膜厚10nmで形成した。また試料502,504,506,508では、先に構造式を示したホスト材料H4と燐光発光性化合物Ir-4(青:B)とを用い、蒸着速度をH4:Ir-4=92.6:7.4(体積比)として青色の発光層を膜厚10nmで形成した。
 また、各試料501~508のそれぞれにおいて、発光ユニット3-1の最上層を構成する電子輸送・注入層(窒素含有層1a-1)の形成においては、フッ化カリウムと共に、下記表5に示すそれぞれの窒素を含有する化合物を用いた。
 次に、実施例2の試料201~208の透明導電層の形成と同様にして、銀(Ag)で構成された第1層目の透明導電層1b-1を形成した。膜厚は6.0nmとした。
 その後、上述した発光ユニット3-1の形成工程~第1層目の透明導電層1b-1の形成工程までを繰り返すことにより、透明導電層1b-1上に2層目の発光ユニット3-2を形成し、さらに第2層目の透明導電層1b-2を形成した。ただし、発光ユニット3-2における発光層の形成においては、先に構造式を示したホスト材料H4と燐光発光性化合物Ir-1(緑:G)とを用い、蒸着速度をH4:Ir-1=95.5:4.5(体積比)として緑色の発光層を膜厚10nmで形成した。
 次に、上述した発光ユニット3-1の形成工程~第1層目の透明導電層1b-1の形成工程までを繰り返すことにより、透明導電層1b-2上に3層目の発光ユニット3-3を形成し、さらに第3層目の透明導電層1b-3を形成した。3層目の透明導電層1b-3は、陰極となる第2電極7として形成した。ただし、発光ユニット3-3における発光層の形成においては、試料501,503,505,507では青色(B)の発光層を膜厚10nmで形成し、試料502,504,506,508では赤色(R)の発光層を膜厚10nmで形成した。また、透明導電層1b-3は、膜厚8.4nmで形成した。
 以上により、基板11上に3色・3層タンデムの両面発光型の有機電界発光素子を形成した。その後は、実施例2と同様に有機電界発光素子を封止した。
 尚、有機電界発光素子の形成においては、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の非発光領域を設けた。また、陽極である第1電極と、陰極である第2電極7(第3層目の透明導電層1b-3)と共に、第1層目の透明導電層1b-1および第2層目の透明導電層1b-2も、発光ユニット3-1~3-3によって絶縁された状態で、基板11の周縁に端子部分を引き出された形状で形成した。
<試料509~511の作製>
 上述した試料501~508の作製において、銀(Ag)で構成された全3層の透明導電層1b-1~1b-3の形成に換えて、マグネシウム(Mg)と銀(Ag)との共蒸着を行った。この際、試料509ではMg:Ag=45:55(原子数%)、試料510ではMg:Ag=55:45(原子数%)、試料511ではMg:Ag=90:10(原子数%)となるように透明導電層1b-1~1b-3を形成した。膜厚は、第1層目および第2層目の透明導電層1b-1,1b-2を6.0nmとし、第3層目の透明導電層1b-3を8.4nmとした。これ以外は、試料501と同様の手順で有機電界発光素子を作製した。尚、各発光ユニット3-1~3-3の最上層を構成する窒素含有層1a-1~1a-3としては、化合物Eを用いた。
<実施例5の各試料の評価-1>
 試料501~511で作製した有機電界発光素子(発光パネル)について、発光色度を評価した。この結果を下記表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000087
 この際、試料503~506、509~511においては、第1電極5(陽極)-透明導電層1b-1(陰極)間に駆動電圧V1=4V、透明導電層1b-1(陽極)-透明導電層1b-2(陰極)間に駆動電圧V2=4V、透明導電層1b-2(陽極)-透明導電層1b-3(第2電極7:陰極)間に駆動電圧V3=4Vを印加し、駆動電圧V1、V2,V3を4Vから各々を微調整することで、いずれも、CIE1931表色系の色度がX=0.45±0.02、Y=0.41±0.02の白色の範囲に入ることを確認した。
 一方、試料501、502、507、508はいずれも、駆動電圧V1、V2,V3を4Vからどのように調整しても、発光色が前記の色度範囲の白色光を得ることはなかった。
 また試料503~506、509~511においては、駆動電圧V1、V2、V3の電圧各々を大きく上下することで、様々な発光色を得ることを確認することができた。
≪逆積み・2層タンデム:両面発光型の有機電界発光素子の作製≫
 図18に示すように、試料601~606として、逆積み・2層タンデム:両面発光型の有機電界発光素子を作製した。尚、下記表6には、試料601~606の主要部の構成を示した。
<試料601~606の作製>
 図18を参照し、先ず実施例2の試料201~208と同様に、ITOで構成された第1電極5を陽極として形成し、これを洗浄した。
 次に、実施例2の試料201~208と同様に、第1電極5の上部に、第1層目の発光ユニット3-1を形成した。ただし、発光層の形成においては、先に構造式を示したホスト材料H4と燐光発光性化合物Ir-9(赤:R)とを用い、蒸着速度をH4:Ir-9=98.9:1.1(体積比)として赤色の発光層を膜厚10nmで形成した。また各試料601~606のそれぞれにおいて、発光ユニット3-1の最上層を構成する電子輸送・注入層の形成においては、フッ化カリウムと共に、下記表6に示すそれぞれの窒素を含有する化合物を用い、窒素含有層1aを形成した。
 次に、実施例2の試料201~208の透明導電層の形成と同様にして、銀(Ag)で構成された第1層目の透明導電層1b-1を形成した。この際、透明導電層1b-1の膜厚は8.4nmとした。
 その後、透明導電層1b-1上に、第2層目の発光ユニット3-2を形成した。発光ユニット3-2は、第1層目の発光ユニット3-1とは逆の積層順とし、透明導電層1b-1側から電子輸送・注入層、正孔阻止層、発光層、正孔輸送層、正孔注入材料を形成した。ただし、発光層の形成においては、先に構造式を示したホスト材料H4と燐光発光性化合物Ir-4(青:B)とを用い、蒸着速度をH4:Ir-4=92.6:7.4(体積比)として青色の発光層を膜厚10nmで形成した。
 次に、実施例2の試料201~208の透明導電層の形成と同様にして、銀(Ag)で構成された第2層目の透明導電層1b-2を第2電極7として形成した。ここでは透明導電層1b-2(第2電極7)を陽極として形成した。この際、透明導電層1b-2(第2電極7)の膜厚は7.8nmとした。
 以上により、基板11上に逆積み・2層タンデムの両面発光型の有機電界発光素子を形成した。その後は、実施例2と同様に有機電界発光素子を封止した。
 尚、有機電界発光素子の形成においては、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の非発光領域を設けた。また、陽極である第1電極および第2電極7(第2層目の透明導電層1b-2)と共に、陰極として用いる第1層目の透明導電層1b-1も、発光ユニット3-1,3-2によって絶縁された状態で、基板11の周縁に端子部分を引き出された形状で形成した。
<実施例6の各試料の評価>
 試料601~606で作製した有機電界発光素子(発光パネル)について、第1電極5側の輝度、第2電極側の輝度、および発光色を評価した。この際、各有機電界発光素子に対して下記表6に示すように、第1電極5(陽極)-透明導電層1b-1(陰極)間に駆動電圧V1を印加し、透明導電層1b-1(陰極)-透明導電層1b-2(第2電極7:陽極)間に駆動電圧V2に印加して発光を得た。第1電極5側の輝度、第2電極側の輝度は、2°視野角正面輝度を測定し、試料601の第1電極5側の正面輝度を100とした相対値を算出した。また、発光色は目視による色調で判断した。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。以上の結果を下記表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000088
<実施例6の各試料の評価結果>
 表6から明らかなように、本発明構成の窒素含有層1a-1に隣接する透明導電層1b-1を有するタンデム構造の有機電界発光素子は、それぞれを構成する各層の積層順を逆とした発光ユニット3-1,3-2を用いた場合であっても、発光が得られることが確認された。
 またこれら試料601~606の有機電界発光素子は、駆動電圧V1、V2を調整することにより、広い色域で発光色を制御できることが確認された。
 1a,1a-1,1a-2,1a-3…窒素含有層、1b,1b-1,1b-2,1b-3…透明導電層(導電層)、3,3-1,3-2,3-3…発光ユニット、5…第1電極、7…第2電極層、EL-1,EL-1’,EL-1”,EL-2,EL-3,EL-4,EL-5,EL-6…有機電界発光素子
 

Claims (6)

  1.  一対の電極と、
     有機材料を用いて構成された発光層を有して前記電極間に重ねて配置された複数の発光ユニットと、
     前記発光ユニット間に配置された導電層とを備え、
     前記電極および前記導電層のうちの少なくとも1つは、
     銀または銀を主成分とした合金を用いた透明導電層として構成されると共に、窒素原子を含有する化合物を用いて構成された窒素含有層に隣接して配置されている
     有機電界発光素子。
  2.  前記化合物は、下記式(1)で表される銀との有効作用エネルギーΔEefが下記式(2)を満たす
     請求項1に記載の有機電界発光素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  3.  前記化合物は、下記一般式(1)で表される化合物を含む
     請求項1または2に記載の有機電界発光素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    〔ただし一般式(1)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。
     またE71~E79の少なくとも1つおよびE80~E88の少なくとも1つは-N=を表す。n3およびn4は0~4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。〕
  4.  前記化合物は、下記一般式(2)で表される化合物を含む
     請求項1または2に記載の有機電界発光素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    〔ただし一般式(2)中、
     R21は置換基を表し、
     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)=を表し、
     前記R22は、水素原子(H)または置換基を表し、
     T11およびT12のうち少なくとも1つは-N=であり、
     T21~T25のうち少なくとも1つは-N=であり、
     T31~T35のうち少なくとも1つは-N=である。〕
  5.  前記一対の電極のみに電圧を印加して駆動される
     請求項1~4の何れかに記載の有機電界発光素子。
  6.  前記一対の電極および前記導電層に電圧を印加して駆動される
     請求項1~4の何れかに記載の有機電界発光素子。
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