WO2014030666A1 - 透明電極、電子デバイス、および透明電極の製造方法 - Google Patents

透明電極、電子デバイス、および透明電極の製造方法 Download PDF

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nitrogen
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transparent electrode
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和央 吉田
健 波木井
宏 石代
敏幸 木下
辻村 隆俊
美奈子 小野
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コニカミノルタ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a transparent electrode, an electronic device, and a method for producing the transparent electrode, and more particularly, a transparent electrode having both conductivity and light transmittance, and further an electronic device using the transparent electrode, and production of the transparent electrode Regarding the method.
  • An organic electroluminescence device (so-called organic EL device) using electroluminescence (hereinafter referred to as EL) of an organic material is a thin-film type completely solid device capable of emitting light at a low voltage of several V to several tens V. It has many excellent features such as high brightness, high luminous efficiency, thinness, and light weight. For this reason, it has been attracting attention in recent years as surface light emitters such as backlights for various displays, display boards such as signboards and emergency lights, and illumination light sources.
  • Such an organic electroluminescent element has a configuration in which a light emitting layer composed of an organic material is sandwiched between two electrodes, and emitted light generated in the light emitting layer passes through the electrode and is extracted outside. For this reason, at least one of the two electrodes is configured as a transparent electrode.
  • an oxide semiconductor material such as ITO (indium tin oxide; molecular formula: SnO 2 —In 2 O 3 ) is generally used, but the resistance is reduced by laminating ITO and silver.
  • ITO indium tin oxide; molecular formula: SnO 2 —In 2 O 3
  • the material cost is high, and it is necessary to anneal at about 300 ° C. after film formation in order to reduce resistance. Therefore, a configuration in which a metal material such as silver having high electrical conductivity is thinned, and a configuration in which conductivity is ensured with a thinner film thickness than silver alone by mixing aluminum with silver (for example, the following patent documents) 3).
  • the present invention provides a transparent electrode having both sufficient conductivity and light transmittance, and an electronic device and a method for manufacturing the transparent electrode, in which performance is improved by using the transparent electrode. For the purpose.
  • the transparent electrode of the present invention for achieving the above object has the following configuration.
  • n is the number of unshared electron pairs that the nitrogen atom has, and the effective weight when the molecular weight is M
  • a nitrogen-containing layer configured using a compound having a shared electron pair content [n / M] of 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ [n / M];
  • An electrode layer mainly composed of silver;
  • a high surface energy material having a higher sublimation heat enthalpy than silver is provided, and includes a high surface energy material layer in contact with and sandwiched between the nitrogen-containing layer and the electrode layer.
  • the electronic device of the present invention is an electronic device having the transparent electrode.
  • the method for producing a transparent electrode according to the present invention is a method for producing the transparent electrode, which contains a nitrogen atom and does not participate in aromaticity among the lone pairs of the nitrogen atom and coordinates to a metal.
  • a step of forming a nitrogen-containing layer a step of forming a high surface energy material layer using a high surface energy material having a sublimation heat enthalpy larger than silver in contact with the nitrogen-containing layer, and the high surface energy material layer Forming an electrode layer mainly composed of silver on the provided nitrogen-containing layer.
  • an electrode layer mainly composed of silver is adjacent to a nitrogen-containing layer configured using a compound containing a nitrogen atom via a high surface energy material layer.
  • the configuration is provided.
  • the electrode layer mainly composed of silver aggregates by reducing the diffusion distance of silver at the adjacent interface due to the interaction with the high surface energy material layer and the interaction with the nitrogen atoms constituting the nitrogen-containing layer. Is suppressed. Therefore, in general, a silver thin film that is easily isolated in an island shape by film growth of a nuclear growth type (Volume-Weber: VW type) is a single-layer growth type (Frank-van der Merwe: FM type). As a result, a film is formed. Accordingly, an electrode layer having a uniform film thickness can be obtained even though the film thickness is small.
  • the effective unshared electron pair content [n / M] described above is applied as an index of the bond stability of silver constituting the electrode layer with respect to the nitrogen-containing layer, and this value is 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇
  • the nitrogen-containing layer was constituted using a compound that would be [n / M]. This makes it possible to provide a nitrogen-containing layer that can reliably obtain the effect of “suppressing aggregation of silver” as described above. This effect is said to be 6 nm on such a nitrogen-containing layer through an ultra-thin high-energy material layer so as not to inhibit light transmittance, as will be described in detail in a later example. It was also confirmed from the fact that an electrode layer having an extremely thin film and having a sheet resistance suppressed to a low value of about two orders of magnitude was formed.
  • this transparent electrode it is possible to reliably obtain an electrode layer having a uniform film thickness while ensuring light transmission while having a thin film thickness. It becomes possible to achieve both improvement in conductivity and improvement in light transmittance in the transparent electrode used.
  • the present invention it is possible to achieve both improvement in conductivity and light transmission in the transparent electrode, and improvement in performance of an electronic device using the transparent electrode. It becomes possible.
  • the production method of the present invention it is possible to obtain a transparent electrode that achieves both improved conductivity and improved light transmission.
  • FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing a first example of an organic electroluminescent element using a transparent electrode of the present invention. It is a cross-sectional block diagram which shows the 2nd example of the organic electroluminescent element using the transparent electrode of this invention. It is a cross-sectional block diagram which shows the 3rd example of the organic electroluminescent element using the transparent electrode of this invention. It is a cross-sectional block diagram which shows the 4th example of the organic electroluminescent element using the transparent electrode of this invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a bottom emission type organic electroluminescence device manufactured in Example 2.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the transparent electrode of the embodiment.
  • the transparent electrode 1 has a laminated structure including a nitrogen-containing layer 1a, an electrode layer 1b, and a high surface energy material layer A sandwiched between the nitrogen-containing layer 1a and the electrode layer 1b. It is.
  • the transparent electrode 1 is provided on the base 11 in the order of the nitrogen-containing layer 1a, the high surface energy material layer A, and the electrode layer 1b.
  • the electrode layer 1b which comprises the electrode part in the transparent electrode 1 is a layer comprised mainly by silver (Ag).
  • the nitrogen-containing layer 1a with respect to the electrode layer 1b is composed of a compound containing nitrogen atoms (N), and in particular, non-coincidence of nitrogen atoms that are stably bonded to silver which is the main material constituting the electrode layer 1b.
  • the electron pair is [effective unshared electron pair], and a compound having a content of the [effective unshared electron pair] within a predetermined range is used.
  • the high surface energy material layer A is characterized by being a layer formed using a material having a larger sublimation heat enthalpy than silver (Ag) constituting the electrode layer 1b.
  • the transparency of the transparent electrode 1 of the present invention means that the light transmittance at a wavelength of 550 nm is 50% or more.
  • the substrate 11 on which the transparent electrode 1 of the present invention is formed examples include, but are not limited to, glass and plastic. Further, the substrate 11 may be transparent or opaque. When the transparent electrode 1 of the present invention is used in an electronic device that extracts light from the substrate 11 side, the substrate 11 is preferably transparent. Examples of the transparent substrate 11 that is preferably used include glass, quartz, and a transparent resin film. A particularly preferred substrate 11 is a resin film capable of giving flexibility to the transparent electrode 1 and an electronic device such as an organic electroluminescent element formed using the transparent electrode 1.
  • 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 (TAC), cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate ( CAP), cellulose esters such as cellulose acetate phthalate, 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, manufactured by JSR) or Appel (trade name
  • a film made of an inorganic material or an organic material or a hybrid film combining these films may be formed on the surface of the resin film.
  • Such coatings and hybrid coatings have a water vapor transmission rate (25 ⁇ 0.5 ° C., relative humidity 90 ⁇ 2% RH) of 0.01 g / (measured by a method in accordance with JIS-K-7129-1992. m 2 ⁇ 24 hours) or less of a barrier film (also referred to as a barrier film or the like) is preferable.
  • the oxygen permeability measured by a method according to JIS-K-7126-1987 is 10 ⁇ 3 ml / (m 2 ⁇ 24 hours ⁇ atm) or less, and the water vapor permeability is 10 ⁇ 5 g / (m 2 ⁇ 24 hours) or less high barrier film is preferable.
  • the material for forming the barrier film as described above may be any material that has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like is used. be able to.
  • the method for forming the barrier film is not particularly limited.
  • the vacuum deposition method, the sputtering method, the reactive sputtering method, the molecular beam epitaxy method, the cluster ion beam method, the ion plating method, the plasma polymerization method, the atmospheric pressure plasma weighting can be used, but an atmospheric pressure plasma polymerization method described in JP-A No. 2004-68143 is particularly preferable.
  • the base material 11 is opaque
  • a metal substrate such as aluminum or stainless steel, an opaque resin substrate, a ceramic substrate, or the like can be used. These substrates may be in the form of a film that bends flexibly.
  • the nitrogen-containing layer 1a is a layer provided adjacent to the high surface energy material layer A, and is configured using a compound containing a nitrogen atom (N). Part of this nitrogen-containing layer 1a may be in contact with the electrode layer 1b.
  • the compound that constitutes the nitrogen-containing layer 1a is a non-shared electron pair of a nitrogen atom that stably binds to silver, which is the main material constituting the electrode layer 1b. Unshared electron pairs], and the content ratio of the [effective unshared electron pairs] is within a predetermined range.
  • “effective unshared electron pair” means an unshared electron pair that is not involved in aromaticity and is not coordinated to a metal among the unshared electron pairs of the nitrogen atom contained in the compound.
  • [Effective unshared electron pair] as described above refers to an unshared electron pair possessed by a nitrogen atom regardless of whether or not the nitrogen atom itself provided with the unshared electron pair is a hetero atom constituting an aromatic ring. Is selected depending on whether or not is involved in aromaticity. For example, even if a nitrogen atom is a heteroatom constituting an aromatic ring, if the nitrogen atom has an unshared electron pair that does not participate in aromaticity, the unshared electron pair is [effective unshared electron. It is counted as one of the pair.
  • the number n of [effective unshared electron pairs] with respect to the molecular weight M of such a compound is defined as, for example, the effective unshared electron pair content [n / M].
  • the nitrogen-containing layer 1a is characterized in that this [n / M] is configured using a compound selected so that 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ [n / M].
  • the nitrogen-containing layer 1a is effective unshared electron pair content which is defined as above [n / M] is preferably be in the range of 3.9 ⁇ 10 -3 ⁇ [n / M], 6. More preferably, the range is 5 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ [n / M].
  • the nitrogen-containing layer 1a may be configured using a compound having an effective unshared electron pair content [n / M] within the predetermined range described above, or may be configured only with such a compound. Further, such a compound and other compounds may be mixed and used. The other compound may or may not contain a nitrogen atom, and the effective unshared electron pair content [n / M] may not be within the predetermined range described above.
  • the nitrogen-containing layer 1a is composed of a plurality of compounds, for example, based on the mixing ratio of the compounds, the molecular weight M of the mixed compound obtained by mixing these compounds is obtained, and [effective non- The total number n of [shared electron pairs] is obtained as an average value of the effective unshared electron pair content [n / M], and this value is preferably within the predetermined range described above. That is, it is preferable that the effective unshared electron pair content [n / M] of the nitrogen-containing layer 1a itself is within a predetermined range.
  • the nitrogen-containing layer 1a is configured using a plurality of compounds and the configuration is such that the mixing ratio (content ratio) of the compounds is different in the film thickness direction, the high surface energy material layer A and the electrode
  • the effective unshared electron pair content [n / M] in the surface layer of the nitrogen-containing layer 1a on the side in contact with the layer 1b may be in a predetermined range.
  • Table 1 shows the corresponding general formulas when these exemplary compounds also belong to the general formulas (1) to (8a) representing other compounds described below.
  • the transparent electrode 1 provided with the nitrogen-containing layer 1a in addition to the compound having the above-mentioned effective unshared electron pair content [n / M] within the predetermined range described above.
  • a compound having a property required for each electronic device to which is applied is used.
  • the transparent electrode 1 is used as an electrode of an organic electroluminescence device
  • the compound constituting the nitrogen-containing layer 1a is a general formula (described later) from the viewpoint of film forming properties and electron transport properties.
  • the compounds represented by 1) to (8a) are used.
  • the compounds represented by the general formulas (1) to (8a) there are also compounds that fall within the range of the effective unshared electron pair content [n / M] described above. It can be used alone as a compound constituting the nitrogen-containing layer 1a (see Table 1 above).
  • the compounds represented by the following general formulas (1) to (8a) are compounds that do not fall within the above-mentioned range of the effective unshared electron pair content [n / M]
  • the effective unshared electron pair content [ n / M] can be used as a compound constituting the nitrogen-containing layer 1a by mixing with a compound in the range described above.
  • R11 in General formula (1) and said R12 represent a hydrogen atom or a substituent.
  • substituents examples include an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group).
  • alkyl group for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group.
  • cycloalkyl groups for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc.
  • alkenyl groups for example, vinyl group, allyl group, etc.
  • alkynyl groups for example, ethynyl group, propargyl group, etc.
  • aromatic hydrocarbon groups aromatic Also referred to as aromatic carbocyclic group, aryl group, etc., 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), aromatic heterocyclic group (eg , Furyl group, thienyl group, pyridyl group, pyridazinyl group,
  • substituents may be further substituted with the above substituents.
  • a plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.
  • This general formula (2) is also a form of the general formula (1).
  • Y21 represents a divalent linking group composed of an arylene group, a heteroarylene group, or a combination thereof.
  • E201 to E216 and E221 to E238 each represent —C (R21) ⁇ or —N ⁇ , and R21 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • R21 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • k21 and k22 represent an integer of 0 to 4, and k21 + k22 is an integer of 2 or more.
  • examples of the arylene group represented by Y21 include o-phenylene group, p-phenylene group, naphthalenediyl group, anthracenediyl group, naphthacenediyl group, pyrenediyl group, naphthylnaphthalenediyl group, and biphenyldiyl.
  • examples of the heteroarylene group represented by Y21 include a carbazole ring, a carboline ring, a diazacarbazole ring (also referred to as a monoazacarboline ring, and one of 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 carbazole ring also referred to as a monoazacarboline ring
  • a triazole ring also referred to as a monoazacarboline ring
  • a pyrrole ring also referred to as a monoazacarboline ring
  • a condensed aromatic heterocyclic ring formed by condensing three or more rings is used.
  • a group derived from a condensed aromatic heterocyclic ring formed by condensing three or more rings is preferably included, and a group derived from a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring is preferable.
  • a group derived from a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring is preferable.
  • R21 of —C (R21) represented by E201 to E216 and E221 to E238 is a substituent
  • examples of the substituent include R11 of the general formula (1)
  • the substituents exemplified as R12 apply similarly.
  • E221 to E224 and E230 to E233 are each represented by —C (R21) ⁇ .
  • E203 is represented by —C (R21) ⁇ and R21 represents a linking site
  • R21 preferably represents a linking site.
  • This general formula (3) is also a form of the general formula (1).
  • E301 to E312 each represent —C (R31) ⁇
  • R31 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • Y31 represents a divalent linking group composed of an arylene group, a heteroarylene group, or a combination thereof.
  • This general formula (4) is also a form of the general formula (1).
  • E401 to E414 each represent —C (R41) ⁇ , and R41 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • Ar41 represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring.
  • k41 represents an integer of 3 or more.
  • the aromatic hydrocarbon ring 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 And a ring, a picene ring, a pyrene ring, a pyranthrene ring, and an anthraanthrene ring.
  • These rings may further have the substituents exemplified as R11
  • the aromatic heterocycle when Ar41 represents an aromatic heterocycle, the aromatic heterocycle 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, 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 And azacarbazole ring.
  • the azacarbazole ring refers to one in which at least one carbon atom of the benzene ring constituting the carbazole ring is replaced with a nitrogen atom. These rings may further have the substituents exemplified as R11 and R12 in the general formula (1).
  • R51 represents a substituent
  • E501, E502, E511 to E515, E521 to E525 each represent —C (R52) ⁇ or —N ⁇
  • R52 represents a hydrogen atom (H) or a substituent.
  • at least one of E521 to E525 Is -N (nitrogen atom).
  • E601 to E612 each represent —C (R61) ⁇ or —N ⁇ , and R61 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • Ar61 represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring.
  • the substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring represented by Ar61 may be the same as Ar41 in the general formula (4).
  • R71 to R73 each represents a hydrogen atom (H) or a substituent
  • Ar71 represents an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.
  • the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle represented by Ar71 may be the same as Ar41 in the general formula (4).
  • R81 to R86 each represent a hydrogen atom (H) or a substituent.
  • E801 to E803 each represent —C (R87) ⁇ or —N ⁇ , and R87 represents a hydrogen atom (H) or a substituent.
  • Ar81 represents an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.
  • examples of the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle represented by Ar81 include those similar to Ar41 in the general formula (4).
  • the nitrogen-containing compound represented by the general formula (8a) is one form of the nitrogen-containing compound represented by the general formula (8), and Ar81 in the general formula (8) is a carbazole derivative.
  • E804 to E811 each represent —C (R88) ⁇ or —N ⁇ , and R88 represents a hydrogen atom (H) or a substituent.
  • 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 film forming method includes a method using a wet process such as a coating method, an inkjet method, a coating method, a dip method, Examples include a method using a dry process such as a vapor deposition method (resistance heating method, electron beam vapor deposition method, etc.), a sputtering method, a CVD method, or the like. Of these, the vapor deposition method is preferably applied.
  • the nitrogen-containing layer 1a is formed using a plurality of compounds
  • co-evaporation in which a plurality of compounds are simultaneously supplied from a plurality of evaporation sources is applied.
  • a coating method is preferably applied.
  • a coating solution in which the compound is dissolved in a solvent is used.
  • the solvent in which the compound is dissolved is not limited.
  • a coating solution may be prepared using a solvent capable of dissolving the plurality of compounds.
  • the high surface energy material layer A is a layer formed using a high surface energy material having a higher sublimation heat enthalpy than silver (Ag) constituting the electrode layer 1b, and is formed on the nitrogen-containing layer 1a and the electrode layer 1b. It is provided between these layers in contact.
  • Examples of the material (high surface energy material) having higher sublimation heat enthalpy than silver (Ag) include aluminum (Al), titanium (Ti), gold (Au), and platinum (Pt).
  • the high surface energy material layer A is configured using at least one of these materials, and may be composed of these materials as main components and contain other materials. As other materials, silver (Ag), magnesium (Mg), copper (Cu), indium (In), lithium (Li), or the like is used.
  • the high surface energy material layer A as described above does not inhibit the light transmittance of the transparent electrode 1 and does not inhibit the influence of nitrogen contained in the nitrogen-containing layer 1a on the electrode layer 1b. It is important that the film thickness is sufficiently thin. For this reason, such a high surface energy material layer A may have a film thickness of 1 nm or less, and does not have to be configured as a continuous film, and has an island shape or a shape having a plurality of holes. May be. Such a high surface energy material layer A constitutes a substantial electrode layer portion of the transparent electrode 1 together with the electrode layer 1b.
  • the film-forming method of such a high surface energy material layer A is not specifically limited, a vapor deposition method (especially electron beam vapor deposition method) and a sputtering method are applied preferably.
  • the electrode layer 1b is a layer composed mainly of silver, is composed of silver or an alloy composed mainly of silver, and sandwiches the high surface energy material layer A with the nitrogen-containing layer 1a. It is a layer arranged in a state. Such an electrode layer 1b is provided adjacent to the high surface energy material layer A. Moreover, when the high surface energy material layer A is not a continuous film but an island-like or hole-containing layer, a part of the electrode layer 1b is provided adjacent to the nitrogen-containing layer 1a.
  • a method for forming such an electrode layer 1b a method using a wet process such as a coating method, an inkjet method, a coating method, a dip method, a vapor deposition method (resistance heating method, electron beam vapor deposition method, etc.), a sputtering method, Examples include a method using a dry process such as a CVD method. Of these, the vapor deposition method is preferably applied.
  • the electrode layer 1b is formed on the nitrogen-containing layer 1a through the ultra-thin high surface energy material layer A, so that the electrode layer 1b has sufficient conductivity even without high-temperature annealing after the film formation. Although it is characterized, it may be subjected to high-temperature annealing after film formation, if necessary.
  • an alloy containing silver (Ag) as a main component constituting the electrode layer 1b is silver magnesium (AgMg), silver copper (AgCu), silver palladium (AgPd), silver palladium copper (AgPdCu), silver indium (AgIn). Etc.
  • the electrode layer 1b as described above may have a structure in which silver or an alloy layer mainly composed of silver is divided into a plurality of layers as necessary.
  • the electrode 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 electrode layer 1b is maintained.
  • the electroconductivity of a layer is also ensured because a film thickness is 4 nm or more.
  • the transparent electrode 1 having a laminated structure in which the high surface energy material layer A is sandwiched between the nitrogen-containing layer 1a and the electrode layer 1b as described above, the upper part of the electrode layer 1b is covered with a protective film, Another conductive layer may be laminated.
  • the protective film and the conductive layer have light transmittance so as not to impair the light transmittance of the transparent electrode 1.
  • the transparent electrode 1 includes a high refractive index layer.
  • the electrode layer 1b configured using a metal has an imaginary part as a refractive index, and a decrease in light transmittance of a long wavelength part due to these terms occurs.
  • the high refractive index layer By disposing the high refractive index layer in the vicinity of the electrode layer 1b, it is possible to adjust such light transmittance, and it is possible to suppress a decrease in light transmittance.
  • Such a high refractive index layer is a layer made of a light-transmitting material having a refractive index higher than that of the nitrogen-containing layer 3, and if it is provided on the electrode layer 1b, It also serves as a protective film for the electrode layer 1b.
  • Such a high refractive index layer is formed by a known method such as a vacuum method, a dry method such as a sputtering method, or a wet method such as a method of applying an ink in which nano-sized metal oxide ink is dispersed in a solvent.
  • a film can be formed by appropriately selecting from film methods.
  • the transparent electrode 1 configured as described above includes a silver (Ag) layer between a nitrogen-containing layer 1a configured using a compound containing a nitrogen atom and an electrode layer 1b containing silver (Ag) as a main component. ), And a high surface energy material layer A composed of a material having a larger sublimation heat enthalpy than that of ().
  • the electrode layer 1b mainly composed of silver has an interaction between the material constituting the high surface energy material layer A and silver (Ag), and the nitrogen atoms and silver (Ag) constituting the nitrogen-containing layer 1a. As a result of this interaction, the diffusion distance of silver at the adjacent interface is reduced and 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, the electrode layer 1b having a uniform film thickness can be obtained even though the film thickness is small.
  • the film thickness of the high surface energy material layer A may be an extremely thin film, light absorption in the high surface energy material layer A is minimized. The light transmittance of the transparent electrode 1 is not hindered. Further, since the film thickness of the high surface energy material layer A is an extremely thin film, the nitrogen constituting the nitrogen-containing layer 1a may interact with the silver constituting the electrode layer 1b via the high surface energy material layer A. It becomes possible.
  • the effective unshared electron pair content [n / M] described above is applied as an index of the bond stability of silver constituting the electrode layer 1b with respect to the nitrogen-containing layer 1a, and this value is 2.0 ⁇ 10 ⁇ .
  • the nitrogen-containing layer 1a was configured using a compound satisfying 3 ⁇ [n / M]. This makes it possible to provide the nitrogen-containing layer 1a 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 the following examples, on such a nitrogen-containing layer 1a, an electrode whose sheet resistance is suppressed to a low value of about two digits although it is an extremely thin film of 6 nm. It was also confirmed from the formation of the layer 1b.
  • the transparent electrode 1 it is possible to reliably obtain the electrode layer 1 b in which conductivity is ensured by having a uniform film thickness while ensuring light transmittance by being thin. Thus, it is possible to achieve both improvement in conductivity and improvement in light transmission in the transparent electrode 1 using silver.
  • Such a transparent electrode 1 is low in cost because it does not use indium (In), which is a rare metal, and has excellent long-term reliability because it does not use a chemically unstable material such as ZnO. Yes.
  • the transparent electrode 1 having the above-described configuration can be used for various electronic devices.
  • Examples of electronic devices include organic electroluminescent elements, LEDs (light emitting diodes), liquid crystal elements, solar cells, touch panels, etc.
  • each organic electroluminescent element using a transparent electrode as an anode or a cathode will be described as an example of application.
  • FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a first example of an organic electroluminescent element using the transparent electrode 1 described above as an example of the electronic device of the present invention. The configuration of the organic electroluminescent element will be described below based on this figure.
  • the organic electroluminescent element EL-1 shown in FIG. 2 is provided on the substrate 13, and in order from the substrate 13 side, the light-emitting functional layer 3 constituted by using the counter electrode 5-1, an organic material, and the like, and transparent The electrode 1 is laminated in this order.
  • the organic electroluminescent element EL-1 is characterized in that the transparent electrode 1 of the present invention described above is used as the transparent electrode 1. For this reason, the organic electroluminescent element EL-1 is configured as a top emission type in which generated light (hereinafter referred to as emitted light h) is extracted from at least the side opposite to the substrate 13.
  • the overall layer structure of the organic electroluminescent element EL-1 is not limited and may be a general layer structure.
  • the transparent electrode 1 is disposed on the cathode side, and mainly.
  • the electrode layer 1b functions as a cathode, while the counter electrode 5-1 functions as an anode.
  • the hole injection layer 3a / the hole transport layer 3b / the light emitting layer 3c / the electron transport layer 3d / the electron injection layer 3e] is sequentially laminated from the side of the counter electrode 5-1 that is an anode.
  • the light emitting layer 3c composed of at least an organic material.
  • the light emitting layer according to the present invention is composed of a single layer or a plurality of layers, and when there are a plurality of light emitting layers, a non-light emitting intermediate layer may be provided between the light emitting layers.
  • a hole blocking layer also referred to as a hole blocking layer
  • an electron injection layer also referred to as a cathode buffer layer
  • An electron blocking layer also referred to as an electron barrier layer
  • a hole injection layer also referred to as an anode buffer layer
  • the electron transport layer according to the present invention is a layer having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer. Moreover, you may be comprised by multiple layers.
  • the hole transport layer according to the present invention is a layer 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. Moreover, you may be comprised by multiple layers.
  • the light emitting functional layer 3 excluding the anode and the cathode is also referred to as an “organic layer”.
  • the electron injection layer may be made of an inorganic material.
  • the nitrogen-containing layer 1a may also serve as an electron injection layer, or may serve as an electron transport layer and an electron injection layer.
  • the organic electroluminescent element according to the present invention has a light emitting functional layer including at least one light emitting layer as one light emitting unit, and a plurality of the light emitting units (light emitting functional layers) are stacked between an anode and a cathode.
  • a light emitting functional layer including at least one light emitting layer as one light emitting unit, and a plurality of the light emitting units (light emitting functional layers) are stacked between an anode and a cathode.
  • An element having a so-called tandem structure may be used.
  • first light emitting unit, the second light emitting unit, and the third light emitting unit may all be the same or different.
  • Two light emitting units may be the same, and the remaining one may be different.
  • a plurality of light emitting units may be laminated directly or via an intermediate layer, and the intermediate layer is generally an intermediate electrode, an intermediate conductive layer, a charge generation layer, an electron extraction layer, a connection layer, an intermediate layer.
  • a known material structure can be used as long as it is also called an insulating layer and has a function of supplying electrons to the anode-side adjacent layer and holes to the cathode-side adjacent layer.
  • Examples of materials used for the intermediate layer include ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), ZnO 2 , TiN, ZrN, HfN, TiO x , VO x , CuI, InN, GaN, Conductive inorganic compound layers such as CuAlO 2 , CuGaO 2 , SrCu 2 O 2 , LaB 6 , RuO 2 and Al, two-layer films such as Au / Bi 2 O 3 , SnO 2 / Ag / SnO 2 , ZnO / Multi-layer film such as Ag / ZnO, Bi 2 O 3 / Au / Bi 2 O 3 , TiO 2 / TiN / TiO 2 , TiO 2 / ZrN / TiO 2 , fullerenes such as C60, conductive organic substances such as oligothiophene Conductive organic compounds such as metal phthalocyanines, metal-free phthalocyanines, metal porphyrins, metal-
  • Preferred examples of the structure in the light emitting unit include, for example, those obtained by removing the anode and the cathode from the structures (1) to (7) mentioned in the above representative element structures.
  • the invention is not limited to these.
  • the light emitting unit (light emitting functional layer) closest to the cathode has an electron injection layer or an electron transport layer
  • the nitrogen-containing layer 1a may also serve as these layers.
  • tandem organic electroluminescent device examples include, for example, US Pat. No. 6,337,492, US Pat. No. 7,420,203, US Pat. No. 7,473,923, US Pat. 872,472, US Pat. No. 6,107,734, US Pat. No. 6,337,492, WO 2005/009087, JP 2006-228712, JP 2006-24791, JP 2006. -49393, JP-A-2006-49394, JP-A-2006-49396, JP-A-2011-96679, JP-A-2005-340187, JP-A-4711424, JP-A-34966681, JP-A-3884564, JP-A-431169.
  • JP, JP 2010-192719, JP 2009-076929, JP 2008-078414 Examples of the element configurations and constituent materials described in JP-A No. 2007-059848, JP-A No. 2003-272860, JP-A No. 2003-045676, and International Publication No. 2005/094130 are included, but the present invention is not limited thereto. Not.
  • the details of the main layers constituting the organic electroluminescent element EL-1 described above are as follows: the substrate 13, the transparent electrode 1, the counter electrode 5-1, each layer constituting the light emitting functional layer 3, and the method for forming the light emitting functional layer 3.
  • the auxiliary electrode 15 and the transparent sealing material 17 will be described in this order. Thereafter, a method for producing the organic electroluminescent element EL-1 will be described.
  • the substrate 13 is the same as the base material on which the transparent electrode 1 of the present invention described above is provided.
  • the organic electroluminescent element EL-1 is a double-sided light emitting type that also takes out the emitted light h from the counter electrode 5-1
  • the transparent material having optical transparency is selected from the exemplified base materials. Used.
  • the transparent electrode 1 is the transparent electrode 1 of the present invention described above, in which a nitrogen-containing layer 1a, a high surface energy material layer A, and an electrode layer 1b are sequentially formed from the light emitting functional layer 3 side. .
  • the electrode layer 1b and the high surface energy material layer A constituting the transparent electrode 1 serve as a substantial cathode.
  • a nitrogen-containing layer 1a made of an organic material is disposed between the light emitting functional layer 3 and the electrode layer 1b used as a substantial cathode. Become. For this reason, the nitrogen-containing layer 1 a of the transparent electrode 1 in the present embodiment is also regarded as a layer constituting a part of the light emitting functional layer 3.
  • Such a nitrogen-containing layer 1a is constituted by using a compound having an electron transporting property or an electron injecting property from among the compounds having the above-mentioned effective unshared electron pair content [n / M] in a predetermined range.
  • a nitrogen-containing layer 1a is composed of a compound having an electron transporting property or an electron injecting property so that the nitrogen-containing layer 1a itself has the above-described effective unshared electron pair content [n / M]
  • a compound having an effective unshared electron pair content [n / M] having a size may be mixed and used.
  • the nitrogen-containing layer 1a may have a laminated structure.
  • the interface layer having a thickness of about 5 nm on the high surface energy material layer A side in the nitrogen-containing layer 1a is preferably configured to have the above-described effective unshared electron pair content [n / M].
  • the layer closer to the light emitting functional layer 3 is preferably configured as an electron transport layer or an electron injection layer using a nitrogen-containing compound.
  • the counter electrode 5-1 is an electrode film that functions as an anode for supplying holes to the light emitting functional layer 3, and the interface layer in contact with the light emitting functional layer 3 is made of a material suitable as an anode.
  • a material suitable for the anode a material having a work function (4 eV or more, preferably 4.5 eV or more) of a metal, an alloy, an electrically conductive compound or a mixture thereof is preferably used.
  • Specific examples of such electrode materials include metals such as Au, and conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO.
  • an amorphous material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) capable of forming a transparent conductive film may be used.
  • these electrode materials may be formed into a thin film by a method such as vapor deposition or sputtering, and a pattern having a desired shape may be formed by a photolithography method, or when pattern accuracy is not so high (about 100 ⁇ m or more) A pattern may be formed through a mask having a desired shape at the time of vapor deposition or sputtering of the electrode material.
  • a wet film forming method such as a printing method or a coating method can be used.
  • the transmittance be greater than 10%, and the sheet resistance as the anode is several hundred ⁇ / sq. The following is preferred.
  • the film thickness of the anode depends on the material, it is usually selected in the range of 10 nm to 1 ⁇ m, preferably 10 nm to 200 nm.
  • the organic electroluminescent element EL-1 is a double-sided light emitting type that takes out the emitted light h from the counter electrode 5-1 side, a conductive material having good light transmittance among the conductive materials described above is used.
  • the counter electrode 5-1 may be configured by selection.
  • the light emitting layer according to the present invention is a layer that provides a field where electrons and holes injected from an electrode or an adjacent layer are recombined to emit light via excitons, and the light emitting portion is a layer of the light emitting layer. Even within, it may be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
  • the structure of the light emitting layer according to the present invention is not particularly limited as long as it satisfies the requirements defined in the present invention.
  • the total thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but it prevents the uniformity of the film to be formed, the application of unnecessary high voltage during light emission, and the improvement of the stability of the emission color with respect to the driving current. From the viewpoint, it is preferable to adjust to a range of 2 nm to 5 ⁇ m, more preferably to a range of 2 nm to 500 nm, and further preferably to a range of 5 nm to 200 nm.
  • the film thickness of the light emitting layer is preferably adjusted to a range of 2 nm to 1 ⁇ m, more preferably adjusted to a range of 2 nm to 200 nm, and further preferably adjusted to a range of 3 nm to 150 nm.
  • the light emitting layer preferably contains a light emitting dopant (a light emitting dopant compound, a dopant compound, also simply referred to as a dopant) and a host compound (a matrix material, a light emitting host compound, also simply referred to as a host).
  • a light emitting dopant a light emitting dopant compound, a dopant compound, also simply referred to as a dopant
  • a host compound a matrix material, a light emitting host compound, also simply referred to as a host.
  • Luminescent dopant The luminescent dopant which concerns on this invention is demonstrated.
  • a fluorescent luminescent dopant also referred to as a fluorescent dopant or a fluorescent compound
  • a phosphorescent dopant also referred to as a phosphorescent dopant or a phosphorescent compound
  • the concentration of the light-emitting dopant in the light-emitting layer can be arbitrarily determined based on the specific dopant used and the requirements of the device, and is contained at a uniform concentration in the film thickness direction of the light-emitting layer. It may also have an arbitrary concentration distribution.
  • the light emitting dopant according to the present invention may be used in combination of two or more kinds, a combination of dopants having different structures, or a combination of a fluorescent light emitting dopant and a phosphorescent light emitting dopant. Thereby, arbitrary luminescent colors can be obtained.
  • the light emission color of the organic EL device of the present invention and the compound according to the present invention is shown in FIG. 4.16 on page 108 of “New Color Science Handbook” (edited by the Japan Color Society, University of Tokyo Press, 1985). It is determined by the color when the result measured with the total CS-2000 (manufactured by Konica Minolta Sensing Co., Ltd.) is applied to the CIE chromaticity coordinates.
  • one or a plurality of light-emitting layers contain a plurality of light-emitting dopants having different emission colors and emit white light.
  • the phosphorescent dopant according to the present invention is a compound in which light emission from an excited triplet is observed.
  • the phosphorescent dopant is a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.) and has a phosphorescence quantum yield of 25. Although it is defined as a compound of 0.01 or more at ° C., a preferable phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.
  • the phosphorescent quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescence dopant according to the present invention achieves the phosphorescence quantum yield (0.01 or more) in any solvent. That's fine.
  • phosphorescent dopants There are two types of light emission of phosphorescent dopants in principle. One is the recombination of carriers 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 dopant. It is an energy transfer type to obtain light emission from a phosphorescent dopant. The other is a carrier trap type in which a phosphorescent dopant serves as a carrier trap, and carrier recombination occurs on the phosphorescent dopant to emit light from the phosphorescent dopant. In any case, it is a condition that the excited state energy of the phosphorescent dopant is lower than the excited state energy of the host compound.
  • the phosphorescent dopant (which is also used in the present invention) can be appropriately selected from known ones used for the light emitting layer of the organic EL device.
  • a preferable phosphorescent dopant includes an organometallic complex having Ir as a central metal. More preferably, a complex containing at least one coordination mode of a metal-carbon bond, a metal-nitrogen bond, a metal-oxygen bond, and a metal-sulfur bond is preferable.
  • Fluorescent luminescent dopant (1.2) Fluorescent luminescent dopant
  • fluorescent dopant The fluorescent luminescent dopant according to the present invention (hereinafter also referred to as “fluorescent dopant”) will be described.
  • the fluorescent dopant according to the present invention is a compound that can emit light from an excited singlet, and is not particularly limited as long as light emission from the excited singlet is observed.
  • Examples of the fluorescent dopant according to the present invention include anthracene derivatives, pyrene derivatives, chrysene derivatives, fluoranthene derivatives, perylene derivatives, fluorene derivatives, arylacetylene derivatives, styrylarylene derivatives, styrylamine derivatives, arylamine derivatives, boron complexes, coumarin derivatives.
  • luminescent dopants using delayed fluorescence have been developed, and these may be used.
  • luminescent dopant using delayed fluorescence examples include compounds described in, for example, International Publication No. 2011/156793, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-213643, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-93181, and the like. It is not limited to.
  • the host compound according to the present invention is a compound mainly responsible for charge injection and transport in the light emitting layer, and its own light emission is not substantially observed in the organic EL device.
  • it is a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission of less than 0.1 at room temperature (25 ° C.), more preferably a compound having a phosphorescence quantum yield of less than 0.01. Moreover, it is preferable that the mass ratio in the layer is 20% or more among the compounds contained in a light emitting layer.
  • the excited state energy of the host compound is preferably higher than the excited state energy of the light-emitting dopant contained in the same layer.
  • the host compounds may be used alone or in combination of two or more. By using a plurality of types of host compounds, it is possible to adjust the movement of charges, and the organic EL element can be made highly efficient.
  • the host compound that can be used in the present invention is not particularly limited, and compounds conventionally used in organic EL devices can be used. It may be a low molecular compound or a high molecular compound having a repeating unit, or a compound having a reactive group such as a vinyl group or an epoxy group.
  • Tg glass transition temperature
  • the glass transition point (Tg) is a value determined by a method in accordance with JIS-K-7121 using DSC (Differential Scanning Colorimetry).
  • the electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and may have a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitting layer.
  • the total film thickness of the electron transport layer of the present invention is not particularly limited, but is usually in the range of 2 nm to 5 ⁇ m, more preferably 2 nm to 500 nm, and further preferably 5 nm to 200 nm.
  • the organic EL element when the light generated in the light emitting layer is extracted from the electrode, the light extracted directly from the light emitting layer interferes with the light extracted after being reflected by the electrode from which the light is extracted and the electrode located at the counter electrode. It is known to wake up. When light is reflected by the cathode, this interference effect can be efficiently utilized by appropriately adjusting the total film thickness of the electron transport layer between several nanometers and several micrometers.
  • the electron mobility of the electron transport layer is preferably 10 ⁇ 5 cm 2 / Vs or more, particularly when the thickness is large.
  • the material used for the electron transporting layer may be any of electron injecting or transporting properties and hole blocking properties, and can be selected from conventionally known compounds. Can be selected and used.
  • a nitrogen-containing aromatic heterocyclic derivative (carbazole derivative, azacarbazole derivative (one or more of carbon atoms constituting the carbazole ring is substituted with a nitrogen atom), pyridine derivative, pyrimidine derivative, pyrazine derivative, pyridazine derivative, Triazine derivatives, quinoline derivatives, quinoxaline derivatives, phenanthroline derivatives, azatriphenylene derivatives, oxazole derivatives, thiazole derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazole derivatives, triazole derivatives, benzimidazole derivatives, benzoxazole derivatives, benzthiazole derivatives, etc.), dibenzofuran derivatives, And dibenzothiophene derivatives, silole derivatives, aromatic hydrocarbon ring derivatives (naphthalene derivatives, anthracene derivatives, triphenylene, etc.)
  • a metal complex having a quinolinol skeleton or a dibenzoquinolinol skeleton as a ligand such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq), 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), etc.
  • a metal complex in which the central metal is replaced with In, Mg, Cu, Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as the electron transport material.
  • 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 electron transporting material.
  • the distyrylpyrazine derivative exemplified as the material for the light emitting layer can also be used as an electron transport material, and an inorganic semiconductor such as n-type-Si, n-type-SiC, etc. as in the case of the hole injection layer and the hole transport layer. Can also be used as an electron transporting material.
  • 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.
  • the electron transport layer may be doped with a doping material as a guest material to form an electron transport layer having a high n property (electron rich).
  • the doping material include n-type dopants such as metal complexes and metal compounds such as metal halides.
  • Specific examples of the electron transport layer having such a structure include, for example, JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J. Appl. Phys., 95, 5773 (2004) and the like.
  • More preferable electron transport materials in the present invention include pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, pyrazine derivatives, triazine derivatives, dibenzofuran derivatives, dibenzothiophene derivatives, carbazole derivatives, azacarbazole derivatives, and benzimidazole derivatives.
  • the electron transport material may be used alone or in combination of two or more.
  • the hole blocking layer is a layer having a function of an electron transport layer in a broad sense, and is preferably made of a material having a function of transporting electrons while having a small ability to transport holes, and transporting electrons while transporting holes. The probability of recombination of electrons and holes can be improved by blocking.
  • the structure of the electron transport layer described above can be used as a hole blocking layer according to the present invention, if necessary.
  • the hole blocking layer provided in the organic EL device of the present invention is preferably provided adjacent to the cathode side of the light emitting layer.
  • the film thickness of the hole blocking layer according to the present invention is preferably in the range of 3 to 100 nm, more preferably in the range of 5 to 30 nm.
  • the material used for the hole blocking layer As the material used for the hole blocking layer, the material used for the above-described electron transport layer is preferably used, and the material used as the above-described host compound is also preferably used for the hole blocking layer.
  • the electron injection layer (also referred to as “cathode buffer layer”) according to the present invention is a layer provided between the cathode and the light emitting layer in order to lower the driving voltage and improve the light emission luminance. It is described in detail in Chapter 2 “Electrode Materials” (pages 123 to 166) of the second edition of “The Forefront of Industrialization (issued by NTT Corporation on November 30, 1998)”.
  • the electron injection layer may be provided as necessary, and may be present between the cathode and the light emitting layer or between the cathode and the electron transport layer as described above.
  • the electron injection layer is preferably a very thin film, and although depending on the material, the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 5 nm. Moreover, the nonuniform film
  • JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like Specific examples of materials preferably used for the electron injection layer are as follows. , Metals typified by strontium and aluminum, alkali metal compounds typified by lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, etc., alkaline earth metal compounds typified by magnesium fluoride, calcium fluoride, etc., oxidation Examples thereof include metal oxides typified by aluminum, metal complexes typified by lithium 8-hydroxyquinolate (Liq), and the like. Further, the above-described electron transport material can also be used. Moreover, the material used for said electron injection layer may be used independently, and may be used in combination of multiple types.
  • the hole transport layer is made of a material having a function of transporting holes and may have a function of transmitting holes injected from the anode to the light emitting layer.
  • the total thickness of the hole transport layer of the present invention is not particularly limited, but is usually in the range of 5 nm to 5 ⁇ m, more preferably 2 nm to 500 nm, and further preferably 5 nm to 200 nm.
  • the material used for the hole transport layer may have any of the hole injection property or the transport property and the electron barrier property. Any one can be selected and used.
  • porphyrin derivatives for example, porphyrin derivatives, phthalocyanine derivatives, oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, imidazole derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, polyarylalkane derivatives, triarylamine derivatives, carbazole derivatives , Indolocarbazole derivatives, isoindole derivatives, acene derivatives such as anthracene and naphthalene, fluorene derivatives, fluorenone derivatives, and polyvinyl carbazole, polymeric materials or oligomers in which an aromatic amine is introduced into the main chain or side chain, polysilane, Conductive polymer or oligomer (for example, PEDOT: PSS, aniline copolymer, polyaniline, polythiophene, etc.) It is.
  • PEDOT PSS, ani
  • triarylamine derivative examples include a benzidine type typified by ⁇ NPD, a starburst type typified by MTDATA, and a compound having fluorene or anthracene in the triarylamine linking core part.
  • hexaazatriphenylene derivatives such as those described in JP-T-2003-519432 and JP-A-2006-135145 can also be used as a hole transport material.
  • a hole transport layer having a high p property doped with impurities can also be used. Examples thereof include those described in JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J. Appl. Phys., 95, 5773 (2004), etc. Is mentioned.
  • JP-A-11-251067, J. Org. Huang et. al. It is also possible to use so-called p-type hole transport materials and inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC as described in the literature (Applied Physics Letters 80 (2002), p. 139). Further, ortho-metalated organometallic complexes having Ir or Pt as the central metal represented by Ir (ppy) 3 are also preferably used.
  • the above-mentioned materials can be used as the hole transport material, a triarylamine derivative, carbazole derivative, indolocarbazole derivative, azatriphenylene derivative, organometallic complex, aromatic amine is introduced into the main chain or side chain.
  • the polymer materials or oligomers used are preferably used.
  • the hole transport material may be used alone or in combination of two or more.
  • the electron blocking layer is a layer having a function of a hole transport layer in a broad sense, and is preferably made of a material having a function of transporting holes and a small ability to transport electrons, and transporting electrons while transporting holes. The probability of recombination of electrons and holes can be improved by blocking.
  • the above-described configuration of the hole transport layer can be used as an electron blocking layer according to the present invention, if necessary.
  • the electron blocking layer provided in the organic EL device of the present invention is preferably provided adjacent to the anode side of the light emitting layer.
  • the film thickness of the electron blocking layer according to the present invention is preferably in the range of 3 to 100 nm, more preferably in the range of 5 to 30 nm.
  • the hole injection layer (also referred to as “anode buffer layer”) according to the present invention is a layer provided between the anode and the light emitting layer for the purpose of lowering the driving voltage and improving the light emission luminance. It is described in detail in Volume 2, Chapter 2, “Electrode Materials” (pages 123 to 166) of “The Forefront of Industrialization (issued by NTT Corporation on November 30, 1998)”.
  • the hole injection layer may be provided as necessary, and may be present between the anode and the light emitting layer or between the anode and the hole transport layer as described above.
  • the details of the hole injection layer are described in JP-A-9-45479, JP-A-9-260062, JP-A-8-288069, etc.
  • Examples of materials used for the hole injection layer include: Examples thereof include materials used for the above-described hole transport layer.
  • phthalocyanine derivatives typified by copper phthalocyanine, hexaazatriphenylene derivatives as described in JP-T-2003-519432, JP-A-2006-135145, etc.
  • metal oxides typified by vanadium oxide, amorphous carbon, polyaniline (emeral) Din) and polythiophene conductive polymers
  • orthometalated complexes represented by tris (2-phenylpyridine) iridium complex 2,4-phenylpyridine
  • the materials used for the hole injection layer described above may be used alone or in combination of two or more.
  • Each layer constituting the light emitting functional layer described above may further contain other inclusions.
  • the inclusion include halogen elements such as bromine, iodine, and chlorine, halogenated compounds, alkali metals such as Pd, Ca, and Na, alkaline earth metals, transition metal compounds, complexes, and salts.
  • the content of the inclusion can be arbitrarily determined, but is preferably 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less, and even more preferably 50 ppm or less with respect to the total mass% of the contained layer. .
  • each layer constituting the light emitting functional layer is not particularly limited, and a conventionally known formation method such as a vacuum deposition method or a wet method (also referred to as a wet process) can be used.
  • wet method examples include spin coating method, casting method, ink jet method, printing method, die coating method, blade coating method, roll coating method, spray coating method, curtain coating method, and LB method (Langmuir-Blodgett method). From the viewpoint of obtaining a homogeneous thin film easily and high productivity, a method with high roll-to-roll method suitability such as a die coating method, a roll coating method, an ink jet method and a spray coating method is preferable.
  • liquid medium for dissolving or dispersing the organic EL material according to the present invention examples include ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, fatty acid esters such as ethyl acetate, halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene, toluene, xylene, and mesitylene.
  • ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone
  • fatty acid esters such as ethyl acetate
  • halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene, toluene, xylene, and mesitylene.
  • Aromatic hydrocarbons such as cyclohexylbenzene, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, decalin, and dodecane
  • organic solvents such as DMF and DMSO
  • a dispersion method it can be dispersed by a dispersion method such as ultrasonic wave, high shearing force dispersion or media dispersion.
  • vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, etc., but generally a boat heating temperature of 50 ° C. to 450 ° C., a vacuum degree of 10 ⁇ 6 Pa to 10 ⁇ 2 Pa, a vapor deposition rate of 0.01 nm / It is desirable to select appropriately within a range of from 2 to 50 nm / second, a substrate temperature of from ⁇ 50 ° C. to 300 ° C., and a film thickness of from 0.1 nm to 5 ⁇ m, preferably from 5 nm to 200 nm.
  • the organic layer of the present invention it is preferable to consistently produce from the hole injection layer to the cathode by a single evacuation, but it may be taken out halfway and subjected to different film forming methods. In that case, it is preferable to perform the work in a dry inert gas atmosphere.
  • the auxiliary electrode 15 is provided for the purpose of reducing the resistance of the transparent electrode 1, and is provided in contact with the electrode layer 1 b of the transparent electrode 1.
  • the material forming the auxiliary electrode 15 is preferably a metal having low resistance such as gold, platinum, silver, copper, or aluminum. Since these metals have low light transmittance, a pattern is formed in a range not affected by extraction of the emitted light h from the light extraction surface 17a.
  • Examples of the method for forming the auxiliary electrode 15 include a vapor deposition method, a sputtering method, a printing method, an ink jet method, and an aerosol jet method.
  • the line width of the auxiliary electrode 15 is preferably 50 ⁇ m or less from the viewpoint of the aperture ratio for extracting light, and the thickness of the auxiliary electrode 15 is preferably 1 ⁇ m or more from the viewpoint of conductivity.
  • the transparent sealing material 17 covers the organic electroluminescent element EL-1 and is a plate-shaped (film-shaped) sealing member that is fixed to the substrate 13 by the adhesive 19. It may be a sealing film.
  • the surface of the transparent sealing material 17 serves as a light extraction surface 17a for extracting the emitted light h of the organic electroluminescent element EL-1.
  • Such a transparent sealing material 17 is provided in a state of covering at least the light emitting functional layer 3 in a state in which the terminal portions of the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-1 in the organic electroluminescent element EL-1 are exposed.
  • an electrode may be provided on the transparent sealing material 17 so that the electrode is electrically connected to the terminal portions of the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-1 of the organic electroluminescent element EL-1.
  • the plate-like (film-like) transparent sealing material 17 include a glass substrate and a polymer substrate, and these substrate materials may be used in the form of a thinner film.
  • the glass substrate include soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz.
  • the polymer substrate include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, and polysulfone.
  • the transparent sealing material 17 in which a polymer substrate is formed into a thin film can be preferably used.
  • the polymer substrate in the form of a film has an oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126-1987 of 1 ⁇ 10 ⁇ 3 ml / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or less, and JIS K 7129-1992.
  • the water vapor transmission rate (25 ⁇ 0.5 ° C., relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) measured by a method based on the above is 1 ⁇ 10 ⁇ 3 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less. It is preferable.
  • the above substrate material may be processed into a concave plate shape and used as the transparent sealing material 17.
  • the above-described substrate member is subjected to processing such as sand blasting or chemical etching to form a concave shape.
  • An adhesive 19 for fixing the plate-like transparent sealing material 17 to the substrate 13 side seals the organic electroluminescent element EL-1 sandwiched between the transparent sealing material 17 and the substrate 13. Used as a sealing agent to stop.
  • Specific examples of such an adhesive 19 include photocuring and thermosetting adhesives having reactive vinyl groups of acrylic acid oligomers and methacrylic acid oligomers, moisture curing types such as 2-cyanoacrylates, and the like. Can be mentioned.
  • an adhesive 19 there can be mentioned epoxy-based heat and chemical curing type (two-component mixing).
  • hot-melt type polyamide, polyester, and polyolefin can be mentioned.
  • a cationic curing type ultraviolet curing epoxy resin adhesive can be mentioned.
  • the adhesive 19 is preferably one that can be adhesively cured from room temperature to 80 ° C. Further, a desiccant may be dispersed in the adhesive 19.
  • Application of the adhesive 19 to the bonding portion between the transparent sealing material 17 and the substrate 13 may be performed using a commercially available dispenser or may be printed like screen printing.
  • this gap when a gap is formed between the plate-shaped transparent sealing material 17, the substrate 13, and the adhesive 19, this gap has an inert gas such as nitrogen or argon or fluoride in the gas phase and the liquid phase. It is preferable to inject an inert liquid such as hydrocarbon or silicon oil. A vacuum is also possible. Moreover, a hygroscopic compound can also be enclosed inside.
  • an inert gas such as nitrogen or argon or fluoride in the gas phase and the liquid phase. It is preferable to inject an inert liquid such as hydrocarbon or silicon oil. A vacuum is also possible.
  • a hygroscopic compound can also be enclosed inside.
  • hygroscopic compound examples include metal oxides (for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide) and sulfates (for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate).
  • metal oxides for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide
  • sulfates for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate.
  • metal halides eg calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide, magnesium iodide etc.
  • perchloric acids eg perchloric acid Barium, magnesium perchlorate, and the like
  • anhydrous salts are preferably used in sulfates, metal halides, and perchloric acids.
  • the transparent sealing material 17 when a sealing film is used as the transparent sealing material 17, the light emitting functional layer 3 in the organic electroluminescent element EL-1 is completely covered, and the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-1 in the organic electroluminescent element EL-1 are covered.
  • a sealing film is provided on the substrate 13 with the terminal portions thereof exposed.
  • Such a sealing film is made of a material having a function of suppressing intrusion of a substance that causes deterioration of the light emitting functional layer 3 in the organic electroluminescent element EL-1, such as moisture and oxygen.
  • a material for example, an inorganic material such as silicon oxide, silicon dioxide, or silicon nitride is used.
  • a laminated structure may be formed by using a film made of an organic material together with a film made of these inorganic materials.
  • the method for forming these films is not particularly limited.
  • vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam, ion plating, plasma polymerization, atmospheric pressure plasma A combination method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used.
  • a protective film or a protective plate may be provided between the substrate 13 and the organic electroluminescent element EL and the transparent sealing material 17.
  • This protective film or protective plate is for mechanically protecting the organic electroluminescent element EL, and in particular, when the transparent sealing material 17 is a sealing film, it is mechanical for the organic electroluminescent element EL. Since protection is not sufficient, it is preferable to provide such a protective film or protective plate.
  • a glass plate, a polymer plate, a thinner polymer film, a metal plate, a thinner metal film, a polymer material film or a metal material film is applied.
  • a polymer film because it is light and thin.
  • the external extraction efficiency of the emitted light h at room temperature is preferably 1% or more, and more preferably 5% or more.
  • the external extraction quantum efficiency (%) the number of photons extracted outside the organic electroluminescence device / the number of electrons flowed to the organic EL device ⁇ 100.
  • a color improvement filter such as a color filter
  • a color conversion filter that converts the emission color from the organic EL element into multiple colors using a phosphor is also used. Also good.
  • the counter electrode 5-1 to be the anode is formed on the substrate 13 by the appropriate method described above, and the light emitting functional layer 3 is further formed.
  • the nitrogen-containing layer 1a is formed to have a thickness of 1 ⁇ m or less, preferably 10 nm to 100 nm.
  • the high surface energy material layer A using aluminum is formed as an ultrathin film, preferably with a film thickness of 1 nm or less.
  • an electrode layer 1b made of silver (or an alloy containing silver as a main component) is formed to a thickness of 4 nm to 12 nm, and the transparent electrode 1 on the cathode side is manufactured.
  • These nitrogen-containing layer 1a, high surface energy material layer A, and electrode layer 1b can be formed by spin coating, casting, ink jetting, vapor deposition, sputtering, printing, etc., but a homogeneous film can be obtained.
  • the vacuum evaporation method is particularly preferable because it is easily formed and pinholes are hardly generated.
  • a pattern is formed in a shape in which a terminal portion is drawn from the upper side of the light emitting functional layer 3 to the periphery of the substrate 13 while maintaining the insulating state with respect to the counter electrode 5-1 by the light emitting functional layer 3.
  • the nitrogen-containing layer 1a and the high surface energy material layer A may be patterned in the same shape as the electrode layer 1b.
  • a pattern of the auxiliary electrode 15 is formed as necessary. Thereby, organic electroluminescent element EL-1 is obtained.
  • a transparent sealing material 17 covering at least the light emitting functional layer 3 is provided in a state where the terminal portions of the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-1 in the organic electroluminescent element EL-1 are exposed.
  • the adhesive 19 is used to adhere the transparent sealing material 17 to the substrate 13 side, and the organic electroluminescent element EL-1 is sealed between the transparent sealing material 17 and the substrate 13.
  • a desired organic electroluminescence element EL-1 is obtained on the substrate 13.
  • the light emitting functional layer 3 is consistently produced from the counter electrode 5-1 by one evacuation, but the substrate 13 is removed from the vacuum atmosphere in the middle. You may take out and perform a different film-forming method. At that time, it is necessary to consider that the work is performed in a dry inert gas atmosphere.
  • the counter electrode 5-1 as an anode has a positive polarity and the electrode layer 1b as a cathode has a negative polarity.
  • a voltage of about 2 V to 40 V is applied, light emission can be observed.
  • An alternating voltage may be applied.
  • the alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
  • the transparent electrode 1 having both conductivity and light transmittance of the present invention is used as a cathode, and the light emitting functional layer 3 and the anode are formed on the nitrogen-containing layer 1a side of the transparent electrode 1.
  • the counter electrode 5-1 is provided in this order. For this reason, a sufficient voltage is applied between the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-1 to realize high-intensity light emission in the organic electroluminescent element EL-1, while the emitted light h from the transparent electrode 1 side is emitted. It is possible to increase the luminance by improving the extraction efficiency.
  • the organic electroluminescence element EL-1 has a uniform film thickness, so that the transparent electrode 1 with high smoothness is used, so that the rectification ratio is improved, the possibility of short circuit is low, and the reliability is improved. It will be.
  • FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram showing a second example of the organic electroluminescent element using the transparent electrode described above as an example of the electronic device of the present invention.
  • the organic electroluminescent element EL-2 of the second example shown in this figure is different from the organic electroluminescent element EL-1 of the first example described with reference to FIG. 2 in that the transparent electrode 1 is provided on the transparent substrate 13 ′.
  • the light emitting functional layer 3 and the counter electrode 5-2 are laminated in this order on the upper portion.
  • a detailed description of the same components as those in the first example will be omitted, and the characteristic configuration of the organic electroluminescence element EL-2 in the second example will be described.
  • the organic electroluminescent element EL-2 shown in FIG. 3 is provided on the transparent substrate 13 ′, and in order from the transparent substrate 13 ′ side, the transparent electrode 1 serving as the anode, the light emitting functional layer 3, and the counter electrode serving as the cathode. 5-2 are stacked.
  • the transparent electrode 1 is characterized in that the transparent electrode 1 of the present invention described above is used.
  • the organic electroluminescent element EL-2 is configured as a bottom emission type in which the emitted light h is extracted from at least the transparent substrate 13 'side.
  • the overall layer structure of the organic electroluminescent element EL-2 is not limited, but may be a general layer structure as in the first example.
  • the hole injection layer 3a / hole transport layer 3b / light emitting layer 3c / electron transport layer 3d / electron injection layer 3e are arranged in this order on the transparent electrode 1 functioning as an anode.
  • a configuration in which a counter electrode 5-2 that is stacked and further serves as a cathode is stacked on top of this is illustrated. In the configuration as described above, only the portion where the light emitting functional layer 3 is sandwiched between the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-2 becomes a light emitting region in the organic electroluminescent element EL-2, as in the first example. It is.
  • the transparent electrode 1 is substantially made of the transparent electrode 1 laminated in the order of the nitrogen-containing layer 1a, the high surface energy material layer A, and the electrode layer 1b on the transparent substrate 13 ′.
  • the light emitting functional layer 3 is directly provided on the electrode layer 1b functioning as an anode. Therefore, the nitrogen-containing layer 1a is configured using a compound having the above-described effective unshared electron pair content [n / M] in a predetermined range, and further the effective unshared electron pair content [n / N] of the nitrogen-containing layer 1a itself.
  • the nitrogen-containing layer 1a may have a laminated structure.
  • the interface layer having a thickness of about 5 nm on the high surface energy material layer A side in the nitrogen-containing layer 1a is preferably configured to have the above-described effective unshared electron pair content [n / M]. .
  • the auxiliary electrode 15 may be provided in contact with the electrode layer 1b of the transparent electrode 1 for the purpose of reducing the resistance of the transparent electrode 1. It is the same.
  • the counter electrode 5-2 provided above the light emitting functional layer 3 is an electrode film that functions as a cathode, and the interface layer in contact with the light emitting functional layer 3 is made of a material suitable for the cathode.
  • a material suitable for the cathode a material having a low work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used.
  • Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al2O3) mixture.
  • Indium, lithium / aluminum mixtures, aluminum, rare earth metals and the like are preferred.
  • a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this for example, a magnesium / silver mixture, Magnesium / aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al2O3) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred.
  • the cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance as a cathode is several hundred ⁇ / sq.
  • the film thickness is usually selected from the range of 10 nm to 5 ⁇ m, preferably 50 nm to 200 nm.
  • the sealing material 17 ′ for sealing such a bottom emission type organic electroluminescent element EL-2 does not need to have light transmittance.
  • a sealing material 17 ′ may be made of a metal material in addition to the same material as the transparent sealing material used in the first example.
  • the metal material include those made of one or more metals or alloys selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicon, germanium, and tantalum.
  • the material constituting the counter electrode 5-2 is light among the conductive materials described above.
  • a conductive material with good permeability may be selected and used.
  • a transparent sealing material having light transmittance is used as the sealing material 17 ′.
  • the organic electroluminescent element EL-2 described above uses the transparent electrode 1 having both conductivity and light transmittance of the present invention as an anode, and a light emitting functional layer 3 and a counter electrode 5-2 serving as a cathode on the upper portion. Is provided. Therefore, as in the first example, a sufficient voltage is applied between the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-2 to realize high-luminance light emission in the organic electroluminescent element EL-2, while the transparent electrode 1 It is possible to increase the luminance by improving the extraction efficiency of the emitted light h from the side. Further, it is possible to improve the light emission life by reducing the drive voltage for obtaining a predetermined luminance.
  • the organic electroluminescence element EL-2 has a uniform film thickness and uses the transparent electrode 1 having high smoothness, so that the rectification ratio is improved as in the first example, and the possibility of short circuit is low and the reliability is low. The improvement of the property is intended.
  • FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a third example of an organic electroluminescent element using the above-described transparent electrode as an example of the electronic device of the present invention.
  • the organic electroluminescent element EL-3 of the third example shown in this figure is different from the organic electroluminescent element EL-1 of the first example described with reference to FIG.
  • the light emitting functional layer 3 is sandwiched between the two transparent electrodes 1.
  • the detailed description of the same components as those in the first example will be omitted, and the characteristic configuration of the organic electroluminescent element EL-3 in the third example will be described.
  • the organic electroluminescent element EL-3 shown in FIG. 4 is provided on the transparent substrate 13 ′, and in order from the transparent substrate 13 ′ side, the transparent electrode 1 serving as the anode, the light emitting functional layer 3, and the transparent electrode serving as the cathode. 1 are stacked in this order.
  • the transparent electrode 1 is characterized in that the transparent electrode 1 of the present invention described above is used.
  • the organic electroluminescent element EL-3 is configured as a double-sided light emitting type in which the emitted light h is extracted from both the transparent substrate 13 'side and the transparent sealing material 17 side opposite to the transparent substrate 13' side.
  • the overall layer structure of the organic electroluminescent element EL-3 is not limited, but may be a general layer structure as in the first example.
  • a configuration in which a hole injection layer 3a / a hole transport layer 3b / a light emitting layer 3c / an electron transport layer 3d are provided in this order on the transparent electrode 1 serving as an anode is illustrated.
  • a configuration in which the transparent electrode 1 serving as a cathode is laminated on the upper portion is exemplified.
  • the electron transport layer 3d also serves as the electron injection layer and also serves as the nitrogen-containing layer 1a of the transparent electrode 1 serving as the cathode.
  • the light emitting functional layer 3 may have various configurations as necessary, and may be provided with a hole blocking layer or an electron blocking layer that is not shown here. . In the above configuration, only the portion sandwiched between the two transparent electrodes 1 becomes the light emitting region in the organic electroluminescent element EL-3, as in the first example.
  • the transparent electrode 1 provided on the transparent substrate 13 ′ side includes the nitrogen-containing layer 1a, the high surface energy material layer A, and the electrode layer 1b from the transparent substrate 13 ′ side.
  • the light emitting functional layer 3 is directly provided on the upper part of the electrode layer 1b substantially functioning as an anode. Therefore, the nitrogen-containing layer 1a on the transparent substrate 13 ′ side may be configured using a compound having the above-mentioned effective unshared electron pair content [n / M] satisfying a predetermined range, and further the nitrogen-containing layer 1a itself.
  • the effective unshared electron pair content [n / M] is preferably within a predetermined range, and it is not necessary to use a material having a hole transporting property or a hole injecting property.
  • the nitrogen-containing layer 1a may have a laminated structure.
  • the interface layer having a thickness of about 5 nm on the high surface energy material layer A side in the nitrogen-containing layer 1a is preferably configured to have the above-described effective unshared electron pair content [n / M]. .
  • the transparent electrode 1 provided on the light emitting functional layer 3 is provided in the order of the nitrogen-containing layer 1a, the high surface energy material layer A, and the electrode layer 1b from the light emitting functional layer 3 side, and substantially serves as a cathode.
  • the nitrogen-containing layer 1a is disposed between the functioning electrode layer 1b and the high surface energy material layer A and the light emitting functional layer 3. For this reason, the nitrogen-containing layer 1 a on the light emitting functional layer 3 also serves as a part of the light emitting functional layer 3.
  • Such a nitrogen-containing layer 1a is configured using a compound having an electron transporting property or an electron injecting property from among the compounds having the above-mentioned effective unshared electron pair content [n / M] in a predetermined range.
  • a nitrogen-containing layer 1a is composed of a compound having an electron transporting property or an electron injecting property so that the nitrogen-containing layer 1a itself has the above-described effective unshared electron pair content [n / M]
  • a compound having an effective unshared electron pair content [n / M] having a size may be mixed and used.
  • the nitrogen-containing layer 1a may have a laminated structure.
  • the interface layer having a thickness of about 5 nm on the high surface energy material layer A side in the nitrogen-containing layer 1a is preferably configured to have the above-described effective unshared electron pair content [n / M].
  • the layer closer to the light emitting functional layer 3 is preferably configured as an electron transport layer or an electron injection layer using a nitrogen-containing compound.
  • the auxiliary electrode 15 may be provided in contact with the electrode layer 1b of the two transparent electrodes 1 for the purpose of reducing the resistance of the transparent electrode 1. It is the same as one example.
  • this organic electroluminescent element EL-3 is a double-sided light emitting type, it is sealed with a transparent sealing material 17 having light transmittance.
  • the organic electroluminescent element EL-3 described above has a configuration in which the transparent electrode 1 having both conductivity and light transmittance of the present invention is used as an anode and a cathode, and the light emitting functional layer 3 is sandwiched therebetween. For this reason, as in the first example, a sufficient voltage is applied between the two transparent electrodes 1 to realize high-intensity light emission in the organic electroluminescent element EL-3, and light emission from the two transparent electrodes 1 side. It is possible to increase the brightness by improving the extraction efficiency of the light h. Further, it is possible to improve the light emission life by reducing the drive voltage for obtaining a predetermined luminance.
  • the organic electroluminescent element EL-3 has a uniform film thickness and uses the transparent electrode 1 having high smoothness, so that the rectification ratio is improved as in the first example, and the possibility of short-circuiting is low and reliable. The improvement of the property is intended.
  • FIG. 5 is a cross-sectional configuration diagram showing a fourth example of an organic electroluminescent element using the above-described transparent electrode as an example of the electronic device of the present invention.
  • the organic electroluminescent element EL-4 of the fourth example shown in this figure is different from the organic electroluminescent element EL-1 of the first example described with reference to FIG.
  • the electrode 1), the light emitting functional layer 3, and the anode (counter electrode 5-4) are provided and the stacking order is reversed.
  • a detailed description of the same components as those in the first example will be omitted, and a characteristic configuration of the organic electroluminescence element EL-4 in the fourth example will be described.
  • the organic electroluminescent element EL-4 shown in FIG. 5 is provided on the transparent substrate 13 ′, and in order from the transparent substrate 13 ′ side, the transparent electrode 1 serving as the cathode, the light emitting functional layer 3, and the counter electrode serving as the anode. 5-4 are laminated in this order.
  • the transparent electrode 1 is characterized in that the transparent electrode 1 of the present invention described above is used.
  • the organic electroluminescent element EL-4 is configured as a bottom emission type in which the emitted light h is extracted from at least the transparent substrate 13 'side.
  • the overall layer structure of the organic electroluminescent element EL-4 is not limited, but may be a general layer structure, as in the first example.
  • an electron injection layer 3e / electron transport layer 3d / light emitting layer 3c / hole transport layer 3b / hole injection layer 3a are provided in this order on the transparent electrode 1 serving as a cathode.
  • a configuration in which a counter electrode 5-4 serving as an anode is laminated on the upper portion is illustrated.
  • the light emitting functional layer 3 may have various configurations as necessary, and may be provided with a hole blocking layer or an electron blocking layer that is not shown here. . In the above configuration, only the portion sandwiched between the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-4 becomes the light emitting region in the organic electroluminescent element EL-4, as in the first example.
  • the transparent electrode 1 is substantially made of the transparent electrode 1 laminated in the order of the nitrogen-containing layer 1a, the high surface energy material layer A, and the electrode layer 1b on the transparent substrate 13 ′.
  • the light emitting functional layer 3 is directly provided on the electrode layer 1b functioning as a cathode. Therefore, the nitrogen-containing layer 1a may be configured using a compound that satisfies the above-described effective unshared electron pair content ratio [n / M], and further includes the effective unshared electron pair content of the nitrogen-containing layer 1a itself.
  • the rate [n / M] is preferably within a predetermined range, and it is not necessary to use a material having an electron transporting property or an electron injecting property.
  • the nitrogen-containing layer 1a may have a laminated structure.
  • the interface layer having a thickness of about 5 nm on the high surface energy material layer A side in the nitrogen-containing layer 1a is preferably configured to have the above-described effective unshared electron pair content [n / M]. .
  • the auxiliary electrode 15 may be provided in contact with the electrode layer 1b of the transparent electrode 1 for the purpose of reducing the resistance of the transparent electrode 1. It is the same.
  • the counter electrode 5-4 provided as an anode above the light emitting functional layer 3 is configured using the same material as the anode described in the first example.
  • a configuration in which the anode on the light emitting functional layer 3 is also the transparent electrode 1 is exemplified.
  • the high surface energy material layer A and the electrode layer 1b provided on the light emitting functional layer 3 via the nitrogen-containing layer 1a serve as a substantial anode.
  • the nitrogen-containing layer 1 a provided on the light emitting functional layer 3 also serves as a part of the light emitting functional layer 3.
  • Such a nitrogen-containing layer 1a is configured by using a compound having a hole transporting property or a hole injecting property from among the compounds having the above-mentioned effective unshared electron pair content [n / M] in a predetermined range. It is preferable.
  • the nitrogen-containing layer 1a includes a compound having a hole transporting property or a hole injecting property so that the nitrogen-containing layer 1a itself has the above-described effective unshared electron pair content [n / M], A compound having a certain amount of effective unshared electron pair content [n / M] may be mixed and used.
  • This nitrogen-containing layer 1a may also have a laminated structure.
  • the interface layer having a thickness of about 5 nm on the high surface energy material layer A side in the nitrogen-containing layer 1a is preferably configured to have the above-described effective unshared electron pair content [n / M].
  • the layer closer to the light emitting functional layer 3 is preferably configured as a hole transport layer or a hole injection layer using a nitrogen-containing compound.
  • the organic electroluminescent element EL-4 described above uses the transparent electrode 1 having both conductivity and light transmittance according to the present invention as a cathode, and a light emitting functional layer 3 and a counter electrode 5-4 serving as an anode on the upper side. Are provided in this order. Therefore, as in the first example, a sufficient voltage is applied between the transparent electrode 1 and the counter electrode 5-4 to realize high luminance light emission in the organic electroluminescent element EL-4, while the transparent electrode 1 It is possible to increase the luminance by improving the extraction efficiency of the emitted light h from the side. Further, it is possible to improve the light emission life by reducing the drive voltage for obtaining a predetermined luminance.
  • the organic electroluminescent element EL-4 has a uniform film thickness and uses the transparent electrode 1 with high smoothness, so that the rectification ratio is improved as in the first example, and the possibility of short circuit is low and the reliability is low. The improvement of the property is intended.
  • organic electroluminescent devices are surface light emitters as described above, they can be used as various light emission sources.
  • lighting devices such as home lighting and interior lighting, backlights for clocks and liquid crystals, lighting for billboard advertisements, light sources for traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, Examples include, but are not limited to, a light source of an optical sensor, and can be effectively used as a backlight of a liquid crystal display device combined with a color filter and a light source for illumination.
  • the organic electroluminescent device of the present invention may be used as a kind of lamp for illumination or exposure light source, a projection device for projecting an image, or a type for directly viewing a still image or a moving image. It may be used as a display device (display).
  • the area of the light emitting surface may be increased by so-called tiling, in which the light emitting panels provided with the organic electroluminescent elements are joined together in a plane, in accordance with the recent increase in the size of lighting devices and displays.
  • the drive method when used as a display device for moving image reproduction may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method.
  • a color or full-color display device can be produced by using two or more organic electroluminescent elements of the present invention having different emission colors.
  • a lighting device will be described as an example of the application, and then a lighting device having a light emitting surface enlarged by tiling will be described.
  • Lighting device-1 >> The illuminating device of this invention has the said organic electroluminescent element.
  • the organic electroluminescent element used in the illumination device of the present invention may be designed such that each organic electroluminescent element having the above-described configuration has a resonator structure.
  • Examples of the purpose of use of the organic electroluminescence device configured as a resonator structure include, but are not limited to, a light source of an optical storage medium, a light source of an electrophotographic copying machine, a light source of an optical communication processor, a light source of an optical sensor, and the like. Not. Moreover, you may use for the said use by making a laser oscillation.
  • the material used for the organic electroluminescent element of this invention is applicable to the organic electroluminescent element (it is also called a white organic electroluminescent element) which produces substantially white light emission.
  • a plurality of light emitting materials can simultaneously emit a plurality of light emission colors to obtain white light emission by color mixing.
  • the combination of a plurality of emission colors may include three emission maximum wavelengths of the three primary colors of red, green and blue, or two using the complementary colors such as blue and yellow, blue green and orange. The thing containing the light emission maximum wavelength may be used.
  • the combination of luminescent materials for obtaining multiple luminescent colors is a combination of multiple phosphorescent or fluorescent materials that emit light, fluorescent materials or phosphorescent materials, and light from the luminescent materials. Any combination with a dye material that emits light as light may be used, but in a white organic electroluminescent element, a combination of a plurality of light-emitting dopants may be used.
  • Such a white organic electroluminescent element is different from a configuration in which organic electroluminescent elements emitting each color are individually arranged in parallel to obtain white light emission, and the organic electroluminescent element itself emits white light. For this reason, a mask is not required for film formation of most layers constituting the element, and for example, an electrode film can be formed on one side by vapor deposition, casting, spin coating, ink jet, printing, etc., and productivity is improved. To do.
  • the light emitting material used for the light emitting layer of such a white organic electroluminescent element is not particularly limited.
  • a backlight in a liquid crystal display element is adapted to a wavelength range corresponding to the CF (color filter) characteristics.
  • any metal complex according to the present invention or a known light emitting material may be selected and combined to be whitened.
  • the white organic electroluminescent element described above it is possible to produce a lighting device that emits substantially white light.
  • 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. Note that the terminals of the transparent electrode and the counter electrode are exposed around the light emitting panel.
  • 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.
  • Electrodes 101 and 102 ⁇ Procedure for Producing Transparent Electrodes of Samples 101 and 102>
  • electrode layers made of silver (Ag) were formed on glass substrates with respective film thicknesses shown in Table 2 below.
  • a transparent alkali-free glass substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus and attached to a vacuum tank of the vacuum deposition apparatus. Moreover, silver (Ag) was put into the resistance heating boat made from tungsten, and it attached in the said vacuum chamber. Next, after depressurizing the vacuum chamber to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, the resistance heating boat was energized and heated, and the electrode layers made of silver were respectively deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to 0.2 nm / second. It was formed with a film thickness. In Sample 101, an electrode layer was formed with a thickness of 6 nm, and in Sample 102, an electrode layer was formed with a thickness of 15 nm.
  • a transparent alkali-free glass substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.
  • each compound shown in following Table 2 was put into the resistance heating boat made from tantalum. These substrate holder and heating boat were attached to the first vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus.
  • silver (Ag) was put into the resistance heating boat made from tungsten, and it attached in the 2nd vacuum chamber.
  • compounds No.-1 to No.-5 are shown below, and a nitrogen atom having [effective unshared electron pair] is marked with ⁇ .
  • compound No.-1 is anthracene containing no nitrogen atom
  • compounds No.-2 to No.-5 contain nitrogen, but the value of effective unshared electron pair content [n / M] is [N / M] ⁇ 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 .
  • Compound No. 1, No. 1 39, no. 40, no. 38 is an exemplary compound shown as the value of the effective unshared electron pair content [n / M] in the previous embodiment as [n / M] ⁇ 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 .
  • Table 2 below also shows the number of effective unshared electron pairs [n], molecular weight [M], and effective unshared electron pair content [n / M] of the compounds used here.
  • the heating boat containing each compound was energized and heated, and deposited on the substrate at a deposition rate of 0.1 nm / sec to 0.2 nm / sec.
  • a nitrogen-containing layer (underlayer in sample 103) composed of each compound having a film thickness of 25 nm was provided.
  • the base material formed up to the nitrogen-containing layer (underlying 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, a heating boat containing silver is added. Heated with electricity.
  • an electrode layer made of silver having a film thickness of 6 nm was formed at a deposition rate of 0.1 nm / second to 0.2 nm / second, and a sample having a laminated structure of a nitrogen-containing layer (underlayer) and the upper electrode layer Each of the transparent electrodes 103 to 1111 was obtained.
  • a transparent alkali-free glass substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.
  • each compound No.1, No.4, No.39 shown in following Table 2 was put into the resistance heating boat made from tantalum. These substrate holder and heating boat were attached to the first vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus.
  • silver (Ag) was put into the resistance heating boat made from tungsten, and it attached in the 2nd vacuum chamber of a vacuum evaporation system.
  • platinum (Pt) was placed as a sputtering target in the vacuum chamber of the sputtering film forming apparatus.
  • the value of the effective unshared electron pair content [n / M] is [n / M] ⁇ 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 in the previous embodiment. It is an exemplary compound shown as. Table 2 below also shows the number of effective unshared electron pairs [n], molecular weight [M], and effective unshared electron pair content [n / M] of the compounds used here.
  • the heating boat containing each compound was energized and heated, and the deposition rate was 0.1 nm / second to 0.2 nm / second.
  • 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 into the vacuum chamber of the sputter deposition apparatus, and platinum (Pt) is sputtered at a rate of 0.05 nm / second in this vacuum chamber. A 5 nm high surface energy material layer was formed.
  • a high refractive index layer made of titanium oxide (TiO 2 ) was further formed with a film thickness of 50 nm on the electrode layer of the transparent electrode manufactured as in Sample 115. Formation of the high refractive index layer was carried out by electron beam evaporation in a vacuum chamber different from the formation of the electrode layer following the formation of the electrode layer.
  • Example 1 As is apparent from Table 2, the transparent electrodes of the samples 112 to 132, that is, the effective unshared electron pair content [n / M] is within a confirmed predetermined range of 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ [n / M].
  • a transparent electrode comprising a nitrogen-containing layer composed of the compounds No. 1 to No. 45, a high surface energy material layer on the top, and an electrode layer composed of silver is substantially conductive. Sheet resistance value is 20 ⁇ / sq., Though the electrode layer responsible for the property is an extremely thin film of 8 nm or 6 nm. The following low values were suppressed.
  • the electrode layer formed on the nitrogen-containing layer through the high surface energy material layer is formed by a single-layer growth type (Frank-van der Merwe: FM type) film growth. It was confirmed that the film was formed with a substantially uniform film thickness.
  • the transparent electrodes of these samples 112 to 132 have a high surface energy material layer, but the film thickness is about 0.5 nm and is sufficiently thin, so that the light transmittance is 70% or more and the transparent electrode is used as the transparent electrode. It was confirmed that it could be used.
  • the transparent electrode of the sample 132 in which the high refractive index layer is further provided on the upper part of the electrode layer is light-transmitting due to the provision of the high refractive index layer as compared with the transparent electrode of the sample 115 in which the high refractive index layer is not provided. An improvement of about 15% was confirmed.
  • the transparent electrodes of the samples 101 to 111 that is, the transparent electrodes not provided with the high surface energy material layer, have a light transmittance as low as 60% or less compared with the transparent electrodes of the samples 112 to 132.
  • the sheet resistance value is also 30 ⁇ / sq. It was higher than above.
  • the transparent electrodes of Samples 104 to 107, in which nitrogen-containing layers were formed using No. -1 to No.-5, could not be used as electrodes because the sheet resistance could not be measured.
  • these transparent electrodes have a light transmittance of less than 50% and could not be used as transparent electrodes.
  • the sample 102 without the nitrogen-containing layer or the base layer is a thick film with an electrode layer thickness of 15 nm. Therefore, although the sheet resistance is low, the light transmittance is low and cannot be used as a transparent electrode. It was.
  • FIG. 6 shows compounds No. 1 to No. 20 in which the effective unshared electron pair content [n / M] is 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ [n / M] ⁇ 1.9 ⁇ 10 ⁇ 2.
  • the effective unshared electron pair content [n / M] of the compound constituting the nitrogen-containing layer and the measurement for each transparent electrode The graph which plotted the value of made sheet resistance is shown.
  • a thin film is obtained in order to obtain light transmissivity by selecting and using a compound constituting the nitrogen-containing layer provided adjacent to the electrode layer using the effective unshared electron pair content [n / M] as an index.
  • an electrode film having low resistance that is, a transparent electrode
  • an electrode layer using silver (Ag) is formed with a film thickness of 6 nm on the nitrogen-containing layer 1a, and a two-layer structure of the nitrogen-containing layer 1a and the electrode layer 1b is formed. A transparent electrode was formed.
  • a high surface energy material layer A made of the material shown in Table 3 below is formed on the nitrogen-containing layer 1a with a film thickness of 0.5 nm, and then silver (Ag) is used.
  • the electrode layers were formed in the respective film thicknesses shown in Table 3 below.
  • the transparent electrode 1 having a three-layer structure including the nitrogen-containing layer 1a, the high surface energy material layer A, and the electrode layer 1b was formed.
  • a heating boat containing ⁇ -NPD represented by the following structural formula is energized and heated to provide a hole transport layer that serves as both a hole injection layer and a hole transport layer made of ⁇ -NPD.
  • An injection layer 31 was formed on the transparent electrode 1. At this time, the deposition rate was 0.1 nm / second to 0.2 nm / second, and the film thickness was 20 nm.
  • a heating boat containing the host material H-1 represented by the following structural formula and a heating boat containing the phosphorescent compound Ir1 represented by the following structural formula were respectively energized independently, and the host material H-1 and A light emitting layer 32 made of the phosphorescent compound Ir1 was formed on the hole transport / injection layer 31.
  • the film thickness was 30 nm.
  • a heating boat containing BAlq represented by the following structural formula as a hole blocking material was energized and heated to form a hole blocking layer 33 made of BAlq on the light emitting layer 32.
  • the deposition rate was 0.1 nm / second to 0.2 nm / second, and the film thickness was 10 nm.
  • Counter electrode 5-2 formation of cathode
  • the transparent substrate 13 ′ on which the light emitting functional layer 3 is formed is transferred into the second vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus, and after the pressure in the second vacuum chamber is reduced to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, 2
  • the heating boat containing aluminum attached in the vacuum chamber was energized and heated.
  • a counter electrode 5-2 made of aluminum having a film thickness of 100 nm was formed at a deposition rate of 0.3 nm / second.
  • the counter electrode 5-2 is used as a cathode.
  • a bottom emission type organic electroluminescent element EL-2 was formed on the transparent substrate 13 ′.
  • the organic electroluminescent element EL-2 is covered with a sealing material 17 ′ made of a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m, and the sealing material 17 ′ and the transparent substrate 13 ′ are surrounded by the organic electroluminescent element EL-2.
  • the adhesive 19 (sealing material) was filled in between.
  • an epoxy photocurable adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) was used.
  • the adhesive 19 filled between the sealing material 17 ′ and the transparent substrate 13 ′ is irradiated with UV light from the side of the sealing material 17 ′ made of a glass substrate to cure the adhesive 19, thereby organic electroluminescence.
  • Element EL-2 was sealed.
  • the organic electroluminescent element EL-2 In the formation of the organic electroluminescent element EL-2, a vapor deposition mask is used for forming each layer, and the central 4.5 cm ⁇ 4.5 cm of the 5 cm ⁇ 5 cm transparent substrate 13 ′ is defined as the light emitting region a.
  • a non-light emitting region b having a width of 0.25 cm was provided on the entire circumference of a.
  • the electrode layer 1b of the transparent electrode 1 serving as the anode and the counter electrode 5-2 serving as the cathode are insulated by the hole transport / injection layer 31 to the electron transport / injection layer 34, and the transparent substrate 13 ′.
  • the terminal part was formed in the shape pulled out to the periphery of the.
  • the organic electroluminescence element EL-2 is provided on the transparent substrate 13 ′, and the light emission of each of the organic electroluminescence elements of the samples 201 to 203, which is sealed with the sealing material 17 ′ and the adhesive 19, is performed. I got a panel. In each of these light emitting panels, each color of emitted light h generated in the light emitting layer 32 is extracted from the transparent substrate 13 'side.
  • Example 2 ⁇ Evaluation of each sample of Example 2> With respect to the organic electroluminescent element EL-2 (light emitting panel) manufactured using Samples 201 to 216, measurement of driving voltage, evaluation of luminance unevenness, and high temperature / high humidity storage stability were performed. The results are also shown in Table 3 below.
  • a spectral radiance meter CS-1000 manufactured by Konica Minolta Sensing was used. A smaller value of the obtained drive voltage indicates a more favorable result.
  • the luminance unevenness In the evaluation of the luminance unevenness, a current of 2.5 mA / cm 2 is applied to each organic electroluminescent element EL-2, and the central luminance (central luminance) on the light emitting surface on the transparent electrode 1 side (that is, the transparent substrate 13 ′ side). ) And the luminance (edge luminance) at the end near the feeding point on the transparent electrode 1 side.
  • the spectral radiance meter CS-1000 manufactured by Konica Minolta Sensing was used for measuring the luminance. Then, the central luminance with respect to the measured edge luminance was calculated as luminance unevenness. For this reason, the luminance unevenness represents the uniformity of the light emission luminance in the light emitting surface, and the closer to 100%, the better the result.
  • each of the light emitting panels of Samples 201 to 216 is stored for 300 hours in a high temperature and high humidity environment (temperature 60 ° C., humidity 90%), and the driving voltage of each light emitting panel before and after storage.
  • the difference ⁇ V and the rectification ratio after storage were evaluated.
  • the drive voltage difference ⁇ V was calculated as the amount of change in the drive voltage measured at the time when each light-emitting panel was driven to have a luminance of 1000 cd before and after storage.
  • the calculated drive voltage difference ⁇ V indicates that the smaller the value, the better the result.
  • the rectification ratio is measured for each light-emitting panel after storage when a + 2.5V drive voltage is applied in the forward direction and when a -2.5V drive voltage is applied in the reverse direction.
  • the logarithmic value of the ratio of these current values [current value (+2.5 V) / current value ( ⁇ 2.5 V)] was calculated as the rectification ratio (log).
  • a higher rectification ratio (log) indicates better leakage characteristics.
  • Table 3 The results are also shown in Table 3 below.
  • Example 2> As apparent from Table 3, the organic electroluminescent elements of Samples 204 to 216, that is, the compound No. having an effective unshared electron pair content [n / M] of 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ [n / M].
  • the organic electroluminescence element EL-2 of these samples 204 to 216 has a luminance unevenness value indicating uniformity within the light emitting surface exceeding 90%, and the occurrence of luminance unevenness is suppressed to be small. It was. Furthermore, the organic electroluminescent elements EL-2 of these samples 204 to 216 were confirmed to emit light even after storage in a high temperature / high humidity environment, the drive voltage difference ⁇ V was also low, and the rectification ratio after storage was sufficient. As a result, it was confirmed that the leakage was suppressed and the storage stability at high temperature and high humidity was excellent. In addition, it was confirmed that the electrode layer 1b made of silver was configured as a continuous film and exhibited barrier properties, and deterioration of the light emitting functional layer 3 formed of an organic material was prevented.
  • the organic electroluminescent elements of Samples 201 to 203 using a transparent electrode that does not have the high surface energy material layer A have a higher driving voltage and luminance unevenness compared to the samples 204 to 216. And high temperature and humidity storage was low.
  • the light emitting element did not emit light even when the driving voltage exceeded 10V.
  • the organic electroluminescent element EL-2 using the transparent electrode 1 having the configuration of the present invention is capable of high-luminance emission at a low driving voltage and is excellent in storage stability.
  • the driving voltage for obtaining the predetermined luminance can be reduced and the light emission life can be improved.
  • Example 2 Using the transparent electrodes of Samples 112 to 132 of the configuration of the present invention prepared in Example 1 as anodes, white emission bottom emission type organic electroluminescence elements having the anode provided below the light emitting functional layer were prepared. Each of the produced organic electroluminescent elements was evaluated in the same manner as in Example 2. As in Example 2, the occurrence of uneven brightness was suppressed to a small level, and deterioration of the light emitting functional layer made of an organic material was prevented. It has been confirmed. Thus, it was confirmed that the present invention is also effective as a configuration of an organic electroluminescent element that emits white light.
  • the transparent electrodes of the samples 112 to 132 of the present invention prepared in Example 1 were formed as anodes.
  • the transparent substrate on which each anode was formed was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.
  • each of crucibles for vapor deposition in the vacuum vapor deposition apparatus was filled with the constituent material of each layer to be formed next in an optimum amount for device fabrication, and fixed to the vacuum vapor deposition apparatus.
  • the evaporation crucible used was made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten.
  • the inside of the vacuum deposition apparatus is depressurized to a vacuum of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, and then the deposition crucible containing ⁇ -NPD is energized and heated to deposit on the transparent electrode at a deposition rate of 0.1 nm / second. Then, a hole injecting and transporting layer having a thickness of 40 nm was formed.
  • the following compound BD-1 which is a blue light-emitting dopant and the following compound H-2 which is a host compound are co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the compound BD-1 has a concentration of 5%.
  • a fluorescent light emitting layer exhibiting blue light emission with a film thickness of 15 nm was formed.
  • the following compound GD-1 which is a green luminescent dopant
  • the following compound RD-1 which is a red luminescent dopant
  • the following compound H-3 which is a host compound
  • compound GD-1 is Compound D-15 previously shown as the luminescent dopant
  • Compound RD-1 is Compound D-1 previously shown as the luminescent dopant.
  • Compound E-1 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an electron transport layer having a thickness of 30 nm.
  • Compound E-1 is Compound 10 shown above as a material constituting the nitrogen-containing layer.
  • Example 2 Using the transparent electrodes of Samples 112 to 132 of the configuration of the present invention produced in Example 1 as anodes, white light emitting tandem organic electroluminescent elements having the anode provided below the light emitting functional layer were produced. Each of the produced organic electroluminescent elements was evaluated in the same manner as in Example 2. As in Example 2, the occurrence of uneven brightness was suppressed to a small level, and deterioration of the light emitting functional layer made of an organic material was prevented. It has been confirmed. Thus, it was confirmed that the present invention is also effective as a configuration of a tandem organic electroluminescent element.
  • the transparent electrodes of the samples 112 to 132 of the present invention prepared in Example 1 were formed as anodes.
  • the transparent substrate on which each anode was formed was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.
  • each of crucibles for vapor deposition in the vacuum vapor deposition apparatus was filled with the constituent material of each layer to be formed next in an optimum amount for device fabrication, and fixed to the vacuum vapor deposition apparatus.
  • the evaporation crucible used was made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten.
  • the inside of the vacuum deposition apparatus is depressurized to a vacuum of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, and then the deposition crucible containing ⁇ -NPD is energized and heated to deposit on the transparent electrode at a deposition rate of 0.1 nm / second. Then, a hole injecting and transporting layer having a thickness of 40 nm was formed.
  • the compound BD-1 which is a blue light-emitting dopant and the compound H-2 which is a host compound are co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the compound BD-1 has a concentration of 5%.
  • a fluorescent light emitting layer exhibiting blue light emission with a film thickness of 30 nm was formed.
  • the compound E-1 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an electron transport layer having a thickness of 30 nm.
  • lithium was deposited to a thickness of 1 nm to form an intermediate metal layer.
  • the ⁇ -NPD was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form a 50 nm-thick hole injecting and transporting layer.
  • the compound GD-1 which is a green light-emitting dopant
  • the compound RD-1 which is a red light-emitting dopant
  • the compound H-3 which is a host compound
  • the compound E-1 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an electron transport layer having a thickness of 30 nm.
  • SYMBOLS 1 Transparent electrode, 1a ... Nitrogen-containing layer, 1b ... Electrode layer, A ... High surface energy material layer, EL, EL-1, EL-2, EL-3, EL-4 ... Organic electroluminescent element (electronic device)

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Abstract

 十分な導電性と光透過性とを兼ね備えた透明電極を提供する。窒素原子が有する非共有電子対のうち芳香族性に関与せずかつ金属に配位していない非共有電子対の数をn、分子量をMとした場合の有効非共有電子対含有率[n/M]が2.0×10-3≦[n/M]となる化合物を用いて構成された窒素含有層と、銀を主成分とする電極層と、銀よりも昇華熱エンタルピーが大きい高表面エネルギー材料を用いて構成され窒素含有層と電極層とに接してこれらの間に挟持された高表面エネルギー材料層とを備えた透明電極である。

Description

透明電極、電子デバイス、および透明電極の製造方法
 本発明は、透明電極、電子デバイス、および透明電極の製造方法に関し、特には導電性と光透過性とを兼ね備えた透明電極、さらにはこの透明電極を用いた電子デバイス、およびこの透明電極の製造方法に関する。
 有機材料のエレクトロルミネッセンス(electroluminescence:以下ELと記す)を利用した有機電界発光素子(いわゆる有機EL素子)は、数V~数十V程度の低電圧で発光が可能な薄膜型の完全固体素子であり、高輝度、高発光効率、薄型、軽量といった多くの優れた特徴を有する。このため、各種ディスプレイのバックライト、看板や非常灯等の表示板、照明光源等の面発光体として近年注目されている。
 このような有機電界発光素子は、2枚の電極間に有機材料を用いて構成された発光層を挟持した構成であり、発光層で生じた発光光は電極を透過して外部に取り出される。このため、2枚の電極のうちの少なくとも一方は透明電極として構成される。
 透明電極としては、ITO(酸化インジウムスズ;分子式:SnO-In)等の酸化物半導体系の材料が一般的に用いられているが、ITOと銀とを積層して低抵抗化を狙った検討もなされている(例えば下記特許文献1,2参照)。しかしながら、ITOはレアメタルのインジウムを使用しているため、材料コストが高く、また抵抗を下げるために成膜後に300℃程度でアニール処理する必要がある。そこで、電気伝導率の高い銀等の金属材料を薄膜化した構成や、銀にアルミニウムを混ぜることにより銀単独よりも薄い膜厚で導電性を確保する構成も提案されている(例えば下記特許文献3参照)。
特開2002-15623号公報 特開2006-164961号公報 特開2009-151963号公報
 しかしながら、電気伝導率の高い銀やアルミニウムを用いて構成された透明電極であっても、十分な導電性と光透過性との両立を図ることは困難であった。
 そこで本発明は、十分な導電性と光透過性とを兼ね備えた透明電極を提供すること、およびこの透明電極を用いることによって性能の向上が図られた電子デバイスおよび透明電極の製造方法を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するための本発明の透明電極は、以下の構成を備える。
 窒素原子を含有すると共に当該窒素原子が有する非共有電子対のうち芳香族性に関与せずかつ金属に配位していない非共有電子対の数をn、分子量をMとした場合の有効非共有電子対含有率[n/M]が2.0×10-3≦[n/M]となる化合物を用いて構成された窒素含有層と、
 銀を主成分とする電極層と、
 銀よりも昇華熱エンタルピーが大きい高表面エネルギー材料を用いて構成され、前記窒素含有層と前記電極層とに接してこれらの間に挟持された高表面エネルギー材料層とを備える。
 また本発明の電子デバイスは、前記透明電極を有する電子デバイスである。
 さらに本発明の透明電極の製造方法は、前記透明電極の製造方法であり、窒素原子を含有すると共に当該窒素原子が有する非共有電子対のうち芳香族性に関与せずかつ金属に配位していない非共有電子対の数をn、分子量をMとした場合の有効非共有電子対含有率[n/M]が2.0×10-3≦[n/M]となる化合物を用いて窒素含有層を形成する工程と、前記窒素含有層に接して、銀よりも昇華熱エンタルピーが大きい高表面エネルギー材料を用いて高表面エネルギー材料層を形成する工程と、前記高表面エネルギー材料層が設けられた前記窒素含有層上に銀を主成分とする電極層を形成する工程とを有する。
 以上のように構成された透明電極は、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に対して、高表面エネルギー材料層を介して銀を主成分とした電極層を隣接させて設けた構成を有する。これにより銀を主成分とする電極層は、高表面エネルギー材料層との相互作用、および窒素含有層を構成する窒素原子との相互作用により、隣接界面においての銀の拡散距離が減少して凝集が抑えられたものとなる。このため、一般的には核成長型(Volumer-Weber:VW型)での膜成長により島状に孤立し易い銀薄膜が、単層成長型(Frank-van der Merwe:FM型)の膜成長によって成膜されるようになる。したがって、薄い膜厚でありながらも、均一な膜厚の電極層が得られるようになる。
 また特に、窒素含有層に対する電極層を構成する銀の結合安定性の指標として、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]を適用し、この値が2.0×10-3≦[n/M]となる化合物を用いて窒素含有層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窒素含有層を設けることが可能になる。この効果は、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上には、光透過性を阻害しない程度に極薄膜の高表面エネルギー材料層を介して、6nmと言った極薄膜でありながらもシート抵抗が2桁程度の低い値に抑えられた電極層が形成されることからも確認された。
 したがって、この透明電極においては、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電極層を確実に得ることができ、銀を用いた透明電極における導電性の向上と光透過性の向上との両立を図ることが可能になる。
 以上説明したように本発明によれば、透明電極における導電性の向上と光透過性の向上との両立を図ることが可能になり、またこの透明電極を用いた電子デバイスの性能の向上を図ることが可能になる。また本発明の製造方法によれば、このように導電性の向上と光透過性の向上との両立が図られた透明電極を得ることが可能である。
本発明の透明電極の構成を示す断面模式図である。 本発明の透明電極を用いた有機電界発光素子の第1例を示す断面構成図である。 本発明の透明電極を用いた有機電界発光素子の第2例を示す断面構成図である。 本発明の透明電極を用いた有機電界発光素子の第3例を示す断面構成図である。 本発明の透明電極を用いた有機電界発光素子の第4例を示す断面構成図である。 窒素含有層の有効非共有電子対含有率[n/M]と、窒素含有層に積層された電極層のシート抵抗との関係を示すグラフである。 実施例2で作製したボトムエミッション型の有機電界発光素子を説明する断面構成図である。
 以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて次に示す順に説明する。
1.透明電極
2.透明電極の用途
3.有機電界発光素子の第1例(トップエミッション型)
4.有機電界発光素子の第2例(ボトムエミッション型)
5.有機電界発光素子の第3例(両面発光型)
6.有機電界発光素子の第4例(逆積み構成)
7.有機電界発光素子の用途
8.照明装置-1
9.照明装置-2
≪1.透明電極≫
 図1は、実施形態の透明電極の構成を示す断面模式図である。この図に示すように、透明電極1は、窒素含有層1aと、電極層1bと、これらの窒素含有層1a-電極層1b間に挟持された高表面エネルギー材料層Aとを備えた積層構造である。この透明電極1は、例えば基材11の上部に、窒素含有層1a、高表面エネルギー材料層A、電極層1bの順に設けられている。このうち、透明電極1における電極部分を構成する電極層1bは、銀(Ag)を主成分として構成された層である。また電極層1bに対する窒素含有層1aは、窒素原子(N)を含有する化合物を用いて構成されおり、特に電極層1bを構成する主材料である銀と安定的に結合する窒素原子の非共有電子対を[有効非共有電子対]とし、この[有効非共有電子対]の含有率が所定範囲である化合物を用いていることを特徴としている。また高表面エネルギー材料層Aは、電極層1bを構成する銀(Ag)よりも、昇華熱エンタルピーが大きい材料を用いて構成された層であることを特徴としている。
 以下に、このような積層構造の透明電極1が設けられる基材11、透明電極1を構成する窒素含有層1a、高表面エネルギー材料層A、および電極層1bの順に、詳細な構成を説明する。尚、本発明の透明電極1の透明とは波長550nmでの光透過率が50%以上であることをいう。
<基材11>
 本発明の透明電極1が形成される基材11は、例えばガラス、プラスチック等を挙げることができるが、これらに限定されない。また、基材11は透明であっても不透明であってもよい。本発明の透明電極1が、基材11側から光を取り出す電子デバイスに用いられる場合には、基材11は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な基材11としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基材11は、透明電極1およびこれを用いて構成される有機電界発光素子などの電子デバイスにフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
 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(TAC)、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、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)あるいはアペル(商品名三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等が挙げられる。
 樹脂フィルムの表面には、無機物または有機物からなる被膜や、これらの被膜を組み合わせたハイブリッド被膜が形成されていてもよい。このような被膜およびハイブリッド被膜は、JIS-K-7129-1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度90±2%RH)が0.01g/(m2・24時間)以下のバリア性フィルム(バリア膜等ともいう)であることが好ましい。またさらには、JIS-K-7126-1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が10-3ml/(m2・24時間・atm)以下、水蒸気透過度が10-5g/(m2・24時間)以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
 以上のようなバリア性フィルムを形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。さらに当該バリア性フィルムの脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層(有機層)の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
 バリア性フィルムの形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができるが、特開2004-68143号公報に記載の大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
 一方、基材11が不透明なものである場合、例えば、アルミニウム、ステンレス等の金属基板、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。これらの基板は、フレキシブルに屈曲するフィルム状であっても良い。
<窒素含有層1a>
 窒素含有層1aは、高表面エネルギー材料層Aに隣接して設けられた層であり、窒素原子(N)を含有する化合物を用いて構成されている。この窒素含有層1aは、一部が電極層1bに接していても良い。この窒素含有層1aを構成する化合物は、当該化合物に含有される窒素原子のうち、特に電極層1bを構成する主材料である銀と安定的に結合する窒素原子の非共有電子対を[有効非共有電子対]とし、この[有効非共有電子対]の含有率が所定範囲であることを特徴としている。
 ここで[有効非共有電子対]とは、化合物に含有される窒素原子が有する非共有電子対のうち、芳香族性に関与せずかつ金属に配位していない非共有電子対であることとする。ここでの芳香族性とは、π電子を持つ原子が環状に並んだ不飽和環状構造を言い、いわゆる「ヒュッケル則」に従う芳香族性であって、環上のπ電子系に含まれる電子の数が「4n+2」(n=0、または自然数)個であることを条件としている。
 以上のような[有効非共有電子対]は、その非共有電子対を備えた窒素原子自体が、芳香環を構成するヘテロ原子であるか否かにかかわらず、窒素原子が有する非共有電子対が芳香族性と関与しているか否かによって選択される。例えば、ある窒素原子が芳香環を構成するヘテロ原子であっても、その窒素原子が芳香族性に関与しない非共有電子対を有していれば、その非共有電子対は[有効非共有電子対]の一つとしてカウントされる。これに対して、ある窒素原子が芳香環を構成するヘテロ原子でない場合であっても、その窒素原子の非共有電子対の全てが芳香族性に関与していれば、その窒素原子の非共有電子対は[有効非共有電子対]としてカウントされることはない。尚、各化合物において、上述した[有効非共有電子対]の数nは、[有効非共有電子対]を有する窒素原子の数と一致する。
 特に本実施形態においては、このような化合物の分子量Mに対する[有効非共有電子対]の数nを、例えば有効非共有電子対含有率[n/M]と定義する。そして窒素含有層1aは、この[n/M]が、2.0×10-3≦[n/M]となるように選択された化合物を用いて構成されているところが特徴的である。また窒素含有層1aは、以上のように定義される有効非共有電子対含有率[n/M]が、3.9×10-3≦[n/M]の範囲であれば好ましく、6.5×10-3≦[n/M]の範囲であればさらに好ましい。
 また窒素含有層1aは、有効非共有電子対含有率[n/M]が上述した所定範囲である化合物を用いて構成されていれば良く、このような化合物のみで構成されていても良く、またこのような化合物と他の化合物とを混合して用いて構成されていても良い。他の化合物は、窒素原子が含有されていてもいなくても良く、さらに有効非共有電子対含有率[n/M]が上述した所定範囲でなくても良い。
 窒素含有層1aが、複数の化合物を用いて構成されている場合、例えば化合物の混合比に基づき、これらの化合物を混合した混合化合物の分子量Mを求め、この分子量Mに対しての[有効非共有電子対]の合計の数nを、有効非共有電子対含有率[n/M]の平均値として求め、この値が上述した所定範囲であることが好ましい。つまり窒素含有層1a自体の有効非共有電子対含有率[n/M]が所定範囲であることが好ましい。
 尚、窒素含有層1aが、複数の化合物を用いて構成されている場合であって、膜厚方向に化合物の混合比(含有比)が異なる構成であれば、高表面エネルギー材料層Aおよび電極層1bと接する側の窒素含有層1aの表面層における有効非共有電子対含有率[n/M]が所定範囲であれば良い。
[化合物-1]
 以下に、窒素含有層1aを構成する化合物として、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]が2.0×10-3≦[n/M]を満たす化合物の具体例(No.1~No.45)を示す。各化合物No.1~No.45には、[有効非共有電子対]を有する窒素原子に対して○を付した。また、下記表1には、これらの化合物No.1~No.45の分子量M、[有効非共有電子対]の数n、および有効非共有電子対含有率[n/M]を示す。下記化合物33の銅フタロシアニンにおいては、窒素原子が有する非共有電子対のうち銅に配位していない非共有電子対が[有効非共有電子対]としてカウントされる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 
 尚、上記表1には、これらの例示化合物が、以降に説明する他の化合物を表す一般式(1)~(8a)にも属する場合の該当一般式を示した。
[化合物-2]
 また窒素含有層1aを構成する化合物としては、以上のような有効非共有電子対含有率[n/M]が上述した所定範囲である化合物の他、この窒素含有層1aを備えた透明電極1が適用される電子デバイスごとに必要とされる性質を有する化合物が用いられる。例えば、この透明電極1が、有機電界発光素子の電極として用いられる場合、その成膜性や、電子輸送性の観点から、窒素含有層1aを構成する化合物としては、以降に説明する一般式(1)~(8a)で表される化合物が用いられる。
 これらの一般式(1)~(8a)で示される化合物の中には、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]の範囲に当てはまる化合物も含まれ、このような化合物であれば単独で窒素含有層1aを構成する化合物として用いることができる(上記表1参照)。一方、下記一般式(1)~(8a)で示される化合物が、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]の範囲に当てはまらない化合物であれば、有効非共有電子対含有率[n/M]が上述した範囲の化合物と混合することで窒素含有層1aを構成する化合物として用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 
 上記一般式(1)の式中、E101~E108は、各々-C(R12)=または-N=を表し、E101~E108のうち少なくとも1つは-N=である。また、一般式(1)中のR11、および上記R12は水素原子または置換基を表す。
 この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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 
 一般式(1a)で示される化合物は、上記一般式(1)で示される化合物の一形態であり、一般式(1)におけるE103およびE106を-N=とした化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 
 この一般式(2)は、一般式(1)の一形態でもある。上記一般式(2)の式中、Y21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。E201~E216、E221~E238は、各々-C(R21)=または-N=を表し、R21は水素原子または置換基を表す。ただし、E221~E229の少なくとも1つおよびE230~E238の少なくとも1つは-N=を表す。k21およびk22は0~4の整数を表すが、k21+k22は2以上の整数である。
 一般式(2)において、Y21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(2)において、Y21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。
 Y21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(2)において、E201~E216、E221~E238で各々表される-C(R21)=のR21が置換基である場合、その置換基の例としては、一般式(1)のR11,R12として例示した置換基が同様に適用される。
 一般式(2)において、E201~E208のうちの6つ以上、およびE209~E216のうちの6つ以上が、各々-C(R21)=で表されることが好ましい。
 一般式(2)において、E225~E229の少なくとも1つ、およびE234~E238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(2)において、E225~E229のいずれか1つ、およびE234~E238のいずれか1つが-N=を表すことが好ましい。
 また、一般式(2)において、E221~E224およびE230~E233が、各々-C(R21)=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(2)で表される化合物において、E203が-C(R21)=で表され、かつR21が連結部位を表すことが好ましく、さらに、E211も同時に-C(R21)=で表され、かつR21が連結部位を表すことが好ましい。
 さらに、E225及びE234が-N=で表されることが好ましく、E221~E224およびE230~E233が、各々-C(R21)=で表されることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 
 この一般式(3)は、一般式(1)の一形態でもある。上記一般式(3)の式中、E301~E312は、各々-C(R31)=を表し、R31は水素原子または置換基を表す。また、Y31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。
 上記一般式(3)において、E301~E312で各々表される-C(R31)=のR31が置換基である場合、その置換基の例としては、一般式(1)のR11,R12として例示した置換基が同様に適用される。
 また一般式(3)において、Y31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、一般式(2)のY21と同様のものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 
 この一般式(4)は、一般式(1)の一形態でもある。上記一般式(4)の式中、E401~E414は、各々-C(R41)=を表し、R41は水素原子または置換基を表す。またAr41は、置換あるいは無置換の、芳香族炭化水素環あるいは芳香族複素環を表す。さらにk41は3以上の整数を表す。
 上記一般式(4)において、E401~E414で各々表される-C(R41)=のR41が置換基である場合、その置換基の例としては、一般式(1)のR11,R12として例示した置換基が同様に適用される。
 また一般式(4)において、Ar41が芳香族炭化水素環を表す場合、この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)のR11,R12として例示した置換基を有しても良い。
 また一般式(4)において、Ar41が芳香族複素環を表す場合、この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。尚、アザカルバゾール環とは、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、R11,R12として例示した置換基を有しても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 
 上記一般式(5)の式中、R51は置換基を表し、E501,E502、E511~E515、E521~E525は、各々-C(R52)=または-N=を表し、E503~E505は、各々-C(R52)=を表す。このうちのR52は、水素原子(H)または置換基を表す。またE501およびE502のうちの少なくとも1つは-N=(窒素原子)であり、E511~E515のうちの少なくとも1つは-N=(窒素原子)であり、E521~E525のうちの少なくとも1つは-N=(窒素原子)である。
 上記一般式(5)において、R51,R52が置換基を表す場合、その置換基の例としては、一般式(1)のR11,R12として例示した置換基が同様に適用される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 
 上記一般式(6)の式中、E601~E612は、各々-C(R61)=または-N=を表し、R61は水素原子または置換基を表す。またAr61は、置換あるいは無置換の、芳香族炭化水素環あるいは芳香族複素環を表す。
 上記一般式(6)において、E601~E612で各々表される-C(R61)=のR61が置換基である場合、その置換基の例としては、一般式(1)のR11,R12として例示した置換基が同様に適用される。
 また一般式(6)において、Ar61が表す、置換あるいは無置換の、芳香族炭化水素環あるいは芳香族複素環は、一般式(4)のAr41と同様のものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 
 上記一般式(7)の式中、R71~R73は、各々水素原子(H)または置換基を表し、Ar71は、芳香族炭化水素環基あるいは芳香族複素環基を表す。
 また一般式(7)において、R71~R73がそれぞれ置換基である場合、その置換基の例としては、一般式(1)のR11,R12として例示した置換基が同様に適用される。
 また一般式(7)において、Ar71が表す芳香族炭化水素環あるいは芳香族複素環は、一般式(4)のAr41と同様のものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 
 上記一般式(8)は、一般式(7)の一形態でもある。上記一般式(8)の式中、R81~R86は、各々水素原子(H)または置換基を表す。E801~E803は、各々-C(R87)=または-N=を表し、R87は水素原子(H)または置換基を表す。Ar81は、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表す。
 また一般式(8)において、R81~R87がそれぞれ置換基である場合、その置換基の例としては、一般式(1)のR11,R12として例示した置換基が同様に適用される。
 また一般式(8)において、Ar81が表す、芳香族炭化水素環あるいは芳香族複素環は、一般式(4)のAr41と同様のものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 
 上記一般式(8a)で示される窒素含有化合物は、上記一般式(8)で示される窒素含有化合物の一形態であり、一般式(8)におけるAr81がカルバゾール誘導体である。上記一般式(8a)の式中、E804~E811は、各々-C(R88)=または-N=を表し、R88は水素原子(H)または置換基を表す。E808~E811のうち少なくとも一つは-N=であり、E804~E807、E808~E811は、各々互いに結合して新たな環を形成してもよい。
 また一般式(8a)において、R88が置換基である場合、その置換基の例としては、一般式(1)のR11,R12として例示した置換基が同様に適用される。
[化合物-3]
 また窒素含有層1aを構成するさらに他の化合物として、以上のような一般式(1)~(8a)で表される化合物の他、下記に具体例を示す化合物1~166が例示される。これらの化合物は、電子輸送性または電子注入性を備えた材料である。したがって、これらの化合物を用いて窒素含有層1aを構成した透明電極1は、有機電界発光素子における透明電極として好適であり、有機電界発光素子における電子輸送層または電子注入層として窒素含有層1aを用いることができるのである。尚、これらの化合物1~166の中には、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]の範囲に当てはまる化合物も含まれ、このような化合物であれば単独で窒素含有層1aを構成する化合物として用いることができる。さらに、これらの化合物1~166の中には、上述した一般式(1)~(8a)に当てはまる化合物もある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
 
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
 
[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-C000063
 
 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。
[窒素含有層1aの成膜方法]
 以上のような窒素含有層1aが基材11上に成膜されたものである場合、その成膜方法としては、塗布法、インクジェット法、コーティング法、ディップ法などのウェットプロセスを用いる方法や、蒸着法(抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法など)、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。
 特に、複数の化合物を用いて窒素含有層1aを成膜する場合であれば、複数の蒸着源から複数の化合物を同時に供給する共蒸着が適用される。また化合物として高分子材料を用いる場合であれば、塗布法が好ましく適用される。この場合、化合物を溶媒に溶解させた塗布液を用いる。化合物を溶解させる溶媒が限定されることはない。さらに、複数の化合物を用いて窒素含有層1aを成膜する場合であれば、複数の化合物を溶解させることが可能な溶媒を用いて塗布液を作製すれば良い。
<高表面エネルギー材料層A>
 高表面エネルギー材料層Aは、電極層1bを構成する銀(Ag)よりも、昇華熱エンタルピーが大きい高表面エネルギー材料を用いて構成された層であって、窒素含有層1aおよび電極層1bに接した状態で、これらの層間に設けられている。銀(Ag)よりも、昇華熱エンタルピーが大きい材料(高表面エネルギー材料)としては、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、金(Au)、プラチナ(Pt)等が例示される。高表面エネルギー材料層Aは、これらの材料のうちの少なくとも1つを用いて構成されると共に、これらの材料を主成分とし、その他の材料を含有していてもよい。その他の材料としては、銀(Ag)、マグネシウム(Mg)、銅(Cu)、インジウム(In)、リチウム(Li)などが用いられる。
 以上のような高表面エネルギー材料層Aは、透明電極1の光透過性を阻害することなく、かつ窒素含有層1aに含有されている窒素の電極層1bへの影響を阻害することのない程度に十分に薄い膜厚であることが重要である。このため、このような高表面エネルギー材料層Aは、1nm以下の膜厚であって良く、連続した膜として構成されている必要はなく、島状であったり、複数の孔を有する形状であっても良い。このような高表面エネルギー材料層Aは、電極層1bと共に、透明電極1における実質的な電極層部分を構成する。
 尚、このような高表面エネルギー材料層Aの成膜方法が特に限定されることはないが、なかでも蒸着法(特に電子ビーム蒸着法)やスパッタ法が好ましく適用される。
<電極層1b>
 電極層1bは、銀を主成分として構成された層であって、銀または銀を主成分とした合金を用いて構成され、窒素含有層1aとの間に高表面エネルギー材料層Aを挟持する状態で配置された層である。このような電極層1bは、高表面エネルギー材料層Aに隣接して設けられている。また、高表面エネルギー材料層Aが連続膜ではなく、島状であったり孔を有する層である場合、電極層1bの一部は窒素含有層1aに隣接して設けられている。
 このような電極層1bの成膜方法としては、塗布法、インクジェット法、コーティング法、ディップ法などのウェットプロセスを用いる方法や、蒸着法(抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法など)、スパッタ法、CVD法などのドライプロセスを用いる方法などが挙げられる。なかでも蒸着法が好ましく適用される。また電極層1bは、極薄い高表面エネルギー材料層Aを介して窒素含有層1a上に成膜されることにより、成膜後の高温アニール処理等がなくても十分に導電性を有することを特徴とするが、必要に応じて、成膜後に高温アニール処理等を行ったものであっても良い。
 電極層1bを構成する銀(Ag)を主成分とする合金は、一例として銀マグネシウム(AgMg)、銀銅(AgCu)、銀パラジウム(AgPd)、銀パラジウム銅(AgPdCu)、銀インジウム(AgIn)などが挙げられる。
 以上のような電極層1bは、銀または銀を主成分とした合金の層が、必要に応じて複数の層に分けて積層された構成であっても良い。
 さらにこの電極層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、電極層1b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。
 尚、以上のような、窒素含有層1aと電極層1bとの間に高表面エネルギー材料層Aを挟持した積層構造の透明電極1は、電極層1bの上部が保護膜で覆われていたり、別の導電性層が積層されていても良い。この場合、透明電極1の光透過性を損なうことのないように、保護膜及び導電性層が光透過性を有することが好ましい。また、窒素含有層1aの下部、すなわち、窒素含有層1aと基材11との間にも、必要に応じた層を追加で設けた構成としても良い。
 透明電極1に対して追加で設けられる他の層の具体例としては、例えば高屈折率層が例示される。ここで、金属を用いて構成された電極層1bは、屈折率として虚数部を持っており、これらの項に起因する長波長部の光透過率の低下が発生する。高屈折率層を電極層1bの近傍に配置することで、このような光透過率を調整することが可能であり、光透過率の低下を抑制することが可能である。
 このような高屈折率層は、窒素含有層3の屈折率よりも高い屈折率を有する光透過性材料で構成された層であり、電極層1bの上部に設けられている場合であれば、電極層1bに対しての保護膜ともなる。
 以上のような高屈折率層を構成する材料としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属硫化物等を挙げることができる。具体的には、酸化亜鉛(ZnO:n=1.9~2.0)の他、酸化チタン(TiO:n=2.3~2.4)、酸化ジルコニウム(ZrO:n=2.4)、酸化カドミウム(CdO:n=2.49)、酸化インジウムスズ(ITO:n=2.1~2.2)、酸化ハフニウム(HfO:n=1.9~2.1)、五酸化タンタル(Ta:n=2.16)、酸化ニオブ(Nb:n=2.2~2.4)等の光学フィルムに一般的に用いられる高屈折率材料が用いられる。
 このような高屈折率層は、真空蒸着法、スパッタリング法のようなドライ法、またはナノサイズの金属酸化物インクが溶媒中に分散したインクを塗布する方法のようなウェット法など、公知の製膜方法から適宜選択して成膜することができる。
<透明電極1の効果>
 以上のように構成された透明電極1は、窒素原子を含有する化合物を用いて構成された窒素含有層1aと、銀(Ag)を主成分とした電極層1bとの間に、銀(Ag)よりも昇華熱エンタルピーが大きい材料を用いて構成された高表面エネルギー材料層Aを挟持した構成である。これにより、銀を主成分とする電極層1bは、高表面エネルギー材料層Aを構成する材料と銀(Ag)との相互作用、および窒素含有層1aを構成する窒素原子と銀(Ag)との相互作用により、隣接界面においての銀の拡散距離が減少して凝集が抑えられたものとなる。
 このため、一般的には核成長型(Volumer-Weber:VW型)での膜成長により島状に孤立し易い銀薄膜が、単層成長型(Frank-van der Merwe:FM型)の膜成長によって成膜されるようになる。したがって、薄い膜厚でありながらも、均一な膜厚の電極層1bが得られるようになる。
 以上のような電極層1bにおいての銀の凝集を抑える効果を得るためには、高表面エネルギー材料層Aの膜厚は極薄膜で良いため、高表面エネルギー材料層Aでの光の吸収が最小限に抑えられ、透明電極1の光透過性が阻害されることはない。また、高表面エネルギー材料層Aの膜厚が極薄膜であることにより、窒素含有層1aを構成する窒素が高表面エネルギー材料層Aを介して電極層1bを構成する銀と相互作用することも可能となる。
 そして特に、窒素含有層1aに対する電極層1bを構成する銀の結合安定性の指標として、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]を適用し、この値が2.0×10-3≦[n/M]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窒素含有層1aを設け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、6nmと言った極薄膜でありながらもシート抵抗が2桁程度の低い値に抑えられた電極層1bが形成されることからも確認された。
 以上の結果、この透明電極1においては、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電極層1bを確実に得ることができ、銀を用いた透明電極1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電極1は、レアメタルであるインジウム(In)を用いていないため低コストであり、またZnOのような化学的に不安定な材料を用いていないため長期信頼性にも優れている。
≪2.透明電極の用途≫
 上述した構成の透明電極1は、各種電子デバイスに用いることができる。電子デバイスの例としては、有機電界発光素子、LED(light Emitting Diode)、液晶素子、太陽電池、タッチパネル等が挙げられ、これらの電子デバイスにおいて光透過性を必要とされる電極部材として、上述の透明電極1を用いることができる。
 以下では、用途の一例として、透明電極を陽極または陰極として用いた各有機電界発光素子の実施の形態を説明する。
≪3.有機電界発光素子≫
<有機電界発光素子EL-1の構成>
 図2は、本発明の電子デバイスの一例として、上述した透明電極1を用いた有機電界発光素子の第1例を示す断面構成図である。以下にこの図に基づいて有機電界発光素子の構成を説明する。
 図2に示す有機電界発光素子EL-1は、基板13上に設けられており、基板13側から順に、対向電極5-1、有機材料等を用いて構成された発光機能層3、および透明電極1をこの順に積層して構成されている。この有機電界発光素子EL-1においては、透明電極1として、先に説明した本発明の透明電極1を用いているところが特徴的である。このため有機電界発光素子EL-1は、発生させた光(以下、発光光hと記す)を、少なくとも基板13と逆側から取り出すトップエミッション型として構成されている。
 また有機電界発光素子EL-1の全体的な層構造が限定されることはなく、一般的な層構造であって良いが、本実施形態においては透明電極1が陰極側に配置され、主に電極層1bが陰極として機能する一方、対向電極5-1が陽極として機能する。
 本発明の有機電界発光素子EL-1における代表的な素子構成としては、以下の構成を上げることができるが、これらに限定されるものではない。
(1)陽極/発光層/陰極
(2)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(3)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(4)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(5)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(6)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(7)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/(電子阻止層/)発光層/(正孔阻止層/)電子輸送層/電子注入層/陰極
 上記の中で(7)の構成が好ましく用いられるが、これに限定されるものではない。
 本実施形態においては、陽極である対向電極5-1側から順に[正孔注入層3a/正孔輸送層3b/発光層3c/電子輸送層3d/電子注入層3e]を積層した構成が例示されるが、このうち少なくとも有機材料を用いて構成された発光層3cを有することが必須である。
 本発明に係る発光層は、単層または複数層で構成されており、発光層が複数の場合は各発光層の間に非発光性の中間層を設けてもよい。
 必要に応じて、発光層と陰極との間に正孔阻止層(正孔障壁層ともいう)や電子注入層(陰極バッファー層ともいう)を設けてもよく、また、発光層と陽極との間に電子阻止層(電子障壁層ともいう)や正孔注入層(陽極バッファー層ともいう)を設けてもよい。
 本発明に係る電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する層であり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。また、複数層で構成されていてもよい。
 本発明に係る正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する層であり、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。また、複数層で構成されていてもよい。
 上記の代表的な素子構成において、陽極と陰極を除いた発光機能層3を「有機層」ともいう。尚、発光機能層3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。
 またさらに、陰極として設けられた透明電極1のうち、窒素含有層1aは、電子注入層を兼ねていても良く、電子輸送層および電子注入層を兼ねていても良い。
(タンデム構造)
 また、本発明に係る有機電界発光素子は、少なくとも1層の発光層を含む発光機能層を1つの発光ユニットとし、陽極と陰極との間にこの発光ユニット(発光機能層)を複数積層した、いわゆるタンデム構造の素子であってもよい。
 タンデム構造の代表的な素子構成としては、例えば以下の構成を挙げることができる。
 [陽極/第1発光ユニット/中間層/第2発光ユニット/中間層/第3発光ユニット/陰極]
 ここで、上記第1発光ユニット、第2発光ユニット、および第3発光ユニットは、全て同じであっても、異なっていてもよい。また2つの発光ユニットが同じであり、残る1つが異なっていてもよい。
 複数の発光ユニットは直接積層されていても、中間層を介して積層されていてもよく、中間層は、一般的に中間電極、中間導電層、電荷発生層、電子引抜層、接続層、中間絶縁層とも呼ばれ、陽極側の隣接層に電子を、陰極側の隣接層に正孔を供給する機能を持った層であれば、公知の材料構成を用いることができる。
 中間層に用いられる材料としては、例えば、ITO(インジウム・錫酸化物)、IZO(インジウム・亜鉛酸化物)、ZnO、TiN、ZrN、HfN、TiO、VO、CuI、InN、GaN、CuAlO、CuGaO、SrCu、LaB、RuO、Al等の導電性無機化合物層や、Au/Bi等の2層膜や、SnO/Ag/SnO、ZnO/Ag/ZnO、Bi/Au/Bi、TiO/TiN/TiO、TiO/ZrN/TiO等の多層膜、またC60等のフラーレン類、オリゴチオフェン等の導電性有機物、金属フタロシアニン類、無金属フタロシアニン類、金属ポルフィリン類、無金属ポルフィリン類等の導電性有機化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
 発光ユニット(発光機能層)内の好ましい構成としては、例えば上記の代表的な素子構成で挙げた(1)~(7)の構成から、陽極と陰極を除いたもの等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。そして、最も陰極側の発光ユニット(発光機能層)が電子注入層または電子輸送層を有する場合、窒素含有層1aがこれらの層を兼ねてもよい。
 タンデム型の有機電界発光素子の具体例としては、例えば、米国特許第6,337,492号、米国特許第7,420,203号、米国特許第7,473,923号、米国特許第6,872,472号、米国特許第6,107,734号、米国特許第6,337,492号、国際公開第2005/009087号、特開2006-228712号、特開2006-24791号、特開2006-49393号、特開2006-49394号、特開2006-49396号、特開2011-96679号、特開2005-340187号、特許第4711424号、特許第3496681号、特許第3884564号、特許第4213169号、特開2010-192719号、特開2009-076929号、特開2008-078414号、特開2007-059848号、特開2003-272860号、特開2003-045676号、国際公開第2005/094130号等に記載の素子構成や構成材料等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
 以下、上述した有機電界発光素子EL-1を構成する主要各層の詳細を、基板13、透明電極1、対向電極5-1、発光機能層3を構成する各層、発光機能層3の形成方法、補助電極15、および透明封止材17の順に説明する。その後、有機電界発光素子EL-1の作製方法を説明する。
[基板13]
 基板13は、先に説明した本発明の透明電極1が設けられる基材と同様のものが用いられる。ただしこの有機電界発光素子EL-1が、対向電極5-1側からも発光光hを取り出す両面発光型である場合、例示した基材のうちから光透過性を有する透明なものが選択して用いられる。
[透明電極1(陰極側)]
 透明電極1は、先に説明した本発明の透明電極1であり、発光機能層3側から順に、窒素含有層1a、高表面エネルギー材料層A、および電極層1bを順に成膜した構成である。ここでは特に、透明電極1を構成する電極層1bおよび高表面エネルギー材料層Aが実質的な陰極となる。また本実施形態の有機電界発光素子EL-1においては、発光機能層3と、実質的な陰極として用いられる電極層1bとの間に、有機材料からなる窒素含有層1aが配置された構成となる。このため本実施形態における透明電極1の窒素含有層1aは、発光機能層3の一部を構成する層であるともみなされる。
 このような窒素含有層1aは、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]が所定範囲の化合物のなかから、さらに電子輸送性または電子注入性を有する化合物を用いて構成される。または、このような窒素含有層1aは、窒素含有層1a自体が上述した有効非共有電子対含有率[n/M]となるように、電子輸送性または電子注入性を有する化合物と、ある程度の大きさの有効非共有電子対含有率[n/M]を有する化合物とを混合して用いて構成されていても良い。また窒素含有層1aは、積層構造であっても良い。この場合、窒素含有層1aにおける高表面エネルギー材料層A側の膜厚5nm程度の界面層が、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]となるように構成されていることが好ましい。一方、これよりも発光機能層3側の層は、窒素含有化合物を用いた電子輸送層または電子注入層として構成されていていることが好ましい。
[対向電極5-1(陽極)]
 対向電極5-1は、発光機能層3に正孔を供給するための陽極として機能する電極膜であり、発光機能層3に接する側の界面層が、陽極として適する材料で構成されていることとする。陽極として適する材料としては、仕事関数の大きい(4eV以上、好ましくは4.5eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Au等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In-ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。
 陽極はこれらの電極物質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、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。
 あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/sq.以下が好ましい。
 陽極の膜厚は材料にもよるが、通常10nm~1μm、好ましくは10nm~200nmの範囲で選ばれる。
 尚、この有機電界発光素子EL-1が、対向電極5-1側からも発光光hを取り出す、両面発光型であれば、上述した導電性材料のうち光透過性の良好な導電性材料を選択して対向電極5-1を構成すれば良い。
[発光層]
 本発明に係る発光層は、電極または隣接層から注入されてくる電子及び正孔が再結合し、励起子を経由して発光する場を提供する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても、発光層と隣接層との界面であってもよい。本発明に係る発光層は、本発明で規定する要件を満たしていれば、その構成に特に制限はない。
 発光層の膜厚の総和は、特に制限はないが、形成する膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、且つ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、2nm~5μmの範囲に調整することが好ましく、より好ましくは2nm~500nmの範囲に調整され、更に好ましくは5nm~200nmの範囲に調整される。
 また、発光層の膜厚としては、2nm~1μmの範囲に調整することが好ましく、より好ましくは2nm~200nmnmの範囲に調整され、更に好ましくは3nm~150nmの範囲に調整される。
 発光層には、発光ドーパント(発光性ドーパント化合物、ドーパント化合物、単にドーパントともいう)と、ホスト化合物(マトリックス材料、発光ホスト化合物、単にホストともいう)とを含有することが好ましい。
 (1)発光ドーパント
 本発明に係る発光ドーパントについて説明する。
 発光ドーパントとしては、蛍光発光性ドーパント(蛍光ドーパント、蛍光性化合物ともいう)と、リン光発光性ドーパント(リン光ドーパント、リン光性化合物ともいう)が好ましく用いられる。本発明においては、少なくとも1層の発光層がリン光発光ドーパントを含有することが好ましい。
 発光層中の発光ドーパントの濃度については、使用される特定のドーパントおよびデバイスの必要条件に基づいて、任意に決定することができ、発光層の膜厚方向に対し、均一な濃度で含有されていてもよく、また任意の濃度分布を有していてもよい。
 また、本発明に係る発光ドーパントは、複数種を併用して用いてもよく、構造の異なるドーパント同士の組み合わせや、蛍光発光性ドーパントとリン光発光性ドーパントとを組み合わせて用いてもよい。これにより、任意の発光色を得ることができる。
 本発明の有機EL素子や本発明に係る化合物の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」(日本色彩学会編、東京大学出版会、1985)の108頁の図4.16において、分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタセンシング(株)製)で測定した結果をCIE色度座標に当てはめたときの色で決定される。
 本発明においては、1層または複数層の発光層が、発光色の異なる複数の発光ドーパントを含有し、白色発光を示すことも好ましい。
 白色を示す発光ドーパントの組み合わせについては特に限定はないが、例えば青と橙や、青と緑と赤の組み合わせ等が挙げられる。
 本発明の有機EL素子における白色とは、2度視野角正面輝度を前述の方法により測定した際に、1000cd/mでのCIE1931表色系における色度がx=0.39±0.09、y=0.38±0.08の領域内にあることが好ましい。
 (1.1)リン光発光性ドーパント
 本発明に係るリン光発光性ドーパント(以下、「リン光ドーパント」ともいう)について説明する。
 本発明に係るリン光ドーパントは、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℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は0.1以上である。
 上記リン光量子収率は、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。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。
 リン光ドーパントの発光は原理としては二種挙げられ、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、このエネルギーをリン光ドーパントに移動させることでリン光ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型である。もう一つはリン光ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光ドーパント上でキャリアの再結合が起こりリン光ドーパント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、リン光ドーパント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である。
 (さらに本発明においては併用する)リン光ドーパントは、有機EL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。
 本発明に使用できる公知のリン光ドーパントの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物等が挙げられる。
 赤色のリン光ドーパントが記載されている文献:Nature 395,151 (1998)、Appl. Phys. Lett. 78, 1622 (2001)、Adv. Mater. 19, 739 (2007)、Chern. Mater. 17, 3532 (2005)、Adv. Mater. 17, 1059 (2005)、国際公開第2009100991号、国際公開第2008101842号、国際公開第2003040257号、米国特許公開第2006835469号、米国特許公開第20060202194号、米国特許公開第20070087321号、米国特許公開第20050244673号等である。
 緑色のリン光ドーパントが記載されている文献:Inorg. Chern. 40, 1704 (2001)、Chern. Mater. 16, 2480 (2004)、Adv. Mater. 16, 2003 (2004)、Angew. Chern. lnt. Ed. 2006, 45, 7800、Appl. Phys. Lett. 86, 153505 (2005)、Chern. Lett. 34, 592 (2005)、Chern. Commun. 2906 (2005)、Inorg. Chern. 42, 1248 (2003)、国際公開第2009050290号、国際公開第2002015645号、国際公開第2009000673号、米国特許公開第20020034656号、米国特許第7332232号、米国特許公開第20090108737号、米国特許公開第20090039776号、米国特許第6921915号、米国特許第6687266号、米国特許公開第20070190359号、米国特許公開第20060008670号、米国特許公開第20090165846号、米国特許公開第20080015355号、米国特許第7250226号、米国特許第7396598号、米国特許公開第20060263635号、米国特許公開第20030138657号、米国特許公開第20030152802号、米国特許第7090928号等である。
 青色のリン光ドーパントが記載されている文献:Angew. Chern. lnt. Ed. 47, 1 (2008)、Chern. Mater. 18, 5119 (2006)、Inorg. Chern. 46, 4308 (2007)、Organometallics 23, 3745 (2004)、Appl. Phys. Lett. 74, 1361 (1999)、国際公開第2002002714号、国際公開第2006009024号、国際公開第2006056418号、国際公開第2005019373号、国際公開第2005123873号、国際公開第2007004380号、国際公開第2006082742号、米国特許公開第20060251923号、米国特許公開第20050260441号、米国特許第7393599号、米国特許第7534505号、米国特許第7445855号、米国特許公開第20070190359号、米国特許公開第20080297033号、米国特許第7338722号、米国特許公開第20020134984号、米国特許第7279704号、米国特許公開第2006098120号、米国特許公開第2006103874号等である。
 青色を中心に各色のリン光ドーパントが記載されている文献:国際公開第2005076380号、国際公開第2010032663号、国際公開第第2008140115号、国際公開第2007052431号、国際公開第2011134013号、国際公開第2011157339号、国際公開第2010086089号、国際公開第2009113646号、国際公開第2012020327号、国際公開第2011051404号、国際公開第2011004639号、国際公開第2011073149号、米国特許公開第2012228583号、米国特許公開第2012212126号、特開2012-069737号、特開2012-195554、特開2009-114086号、特開2003-81988号、特開2002-302671号、特開2002-363552号等である。
 中でも、好ましいリン光ドーパントとしてはIrを中心金属に有する有機金属錯体が挙げられる。さらに好ましくは、金属-炭素結合、金属-窒素結合、金属-酸素結合、金属-硫黄結合の少なくとも1つの配位様式を含む錯体が好ましい。
 ここで、本発明に使用できる公知のリン光ドーパントの具体例(D1~D81)を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
 (1.2)蛍光発光性ドーパント
 本発明に係る蛍光発光性ドーパント(以下、「蛍光ドーパント」ともいう)について説明する。
 本発明に係る蛍光ドーパントは、励起一重項からの発光が可能な化合物であり、励起一重項からの発光が観測される限り特に限定されない。
 本発明に係る蛍光ドーパントとしては、例えば、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、ペリレン誘導体、フルオレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、アリールアミン誘導体、ホウ素錯体、クマリン誘導体、ピラン誘導体、シアニン誘導体、クロコニウム誘導体、スクアリウム誘導体、オキソベンツアントラセン誘導体、フルオレセイン誘導体、ローダミン誘導体、ピリリウム誘導体、ペリレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、又は希土類錯体系化合物等が挙げられる。
 また、近年では遅延蛍光を利用した発光ドーパントも開発されており、これらを用いてもよい。
 遅延蛍光を利用した発光ドーパントの具体例としては、例えば、国際公開第2011/156793号、特開2011-213643号、特開2010-93181号等に記載の化合物が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
 (2)ホスト化合物
 本発明に係るホスト化合物は、発光層において主に電荷の注入および輸送を担う化合物であり、有機EL素子においてそれ自体の発光は実質的に観測されない。
 好ましくは室温(25℃)においてリン光発光のリン光量子収率が、0.1未満の化合物であり、さらに好ましくはリン光量子収率が0.01未満の化合物である。また、発光層に含有される化合物の内で、その層中での質量比が20%以上であることが好ましい。
 また、ホスト化合物の励起状態エネルギーは、同一層内に含有される発光ドーパントの励起状態エネルギーよりも高いことが好ましい。
 ホスト化合物は、単独で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。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EL素子を高効率化することができる。
 本発明で用いることができるホスト化合物としては、特に制限はなく、従来有機EL素子で用いられる化合物を用いることができる。低分子化合物でも繰り返し単位を有する高分子化合物でもよく、また、ビニル基やエポキシ基のような反応性基を有する化合物でもよい。
 公知のホスト化合物としては、正孔輸送能または電子輸送能を有しつつ、且つ、発光の長波長化を防ぎ、さらに、有機EL素子を高温駆動時や素子駆動中の発熱に対して安定して動作させる観点から、高いガラス転移温度(Tg)を有することが好まし。好ましくはTgが90℃以上であり、より好ましくは120℃以上である。
 ここで、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。
 本発明の有機EL素子に用いられる、公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
 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、米国特許公開第20030175553号、米国特許公開第20060280965号、米国特許公開第20050112407号、米国特許公開第20090017330号、米国特許公開第20090030202号、米国特許公開第20050238919号、国際公開第2001039234号、国際公開第2009021126号、国際公開第2008056746号、国際公開第2004093207号、国際公開第2005089025号、国際公開第2007063796号、国際公開第2007063754号、国際公開第2004107822号、国際公開第2005030900号、国際公開第2006114966号、国際公開第2009086028号、国際公開第2009003898号、国際公開第2012023947号、特開2008-074939号、特開2007-254297号、EP2034538等である。
[電子輸送層]
 本発明において電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する材料からなり、陰極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よい。
 本発明の電子輸送層の総膜厚については特に制限はないが、通常は2nm~5μmの範囲であり、より好ましくは2nm~500nmであり、さらに好ましくは5nm~200nmである。
 また、有機EL素子においては発光層で生じた光を電極から取り出す際、発光層から直接取り出される光と、光を取り出す電極と対極に位置する電極によって反射されてから取り出される光とが干渉を起こすことが知られている。光が陰極で反射される場合は、電子輸送層の総膜厚を数nm~数μmの間で適宜調整することにより、この干渉効果を効率的に利用することが可能である。
 一方で、電子輸送層の膜厚を厚くすると電圧が上昇しやすくなるため、特に膜厚が厚い場合においては、電子輸送層の電子移動度は10-5cm2/Vs以上であることが好ましい。
 電子輸送層に用いられる材料(以下、電子輸送材料という)としては、電子の注入性または輸送性、正孔の障壁性のいずれかを有していればよく、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、含窒素芳香族複素環誘導体(カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体(カルバゾール環を構成する炭素原子の1つ以上が窒素原子に置換されたもの)、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリダジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、アザトリフェニレン誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体等)、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、シロール誘導体、芳香族炭化水素環誘導体(ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン等)等が挙げられる。
 また、配位子にキノリノール骨格やジベンゾキノリノール骨格を有する金属錯体、例えば、トリス(8-キノリノール)アルミニウム(Alq)、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又はPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送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、又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例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送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材料として用いることができる。
 また、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。
 本発明に係る電子輸送層においては、電子輸送層にドープ材をゲスト材料としてドープして、n性の高い(電子リッチ)電子輸送層を形成してもよい。ドープ材としては、金属錯体やハロゲン化金属など金属化合物等のn型ドーパントが挙げられる。このような構成の電子輸送層の具体例としては、例えば、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)等の文献に記載されたものが挙げられる。
 本発明の有機EL素子に用いられる、公知の好ましい電子輸送材料の具体例としては、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
 米国特許第6528187号 、米国特許第7230107号、米国特許公開第20050025993号 、米国特許公開第20040036077号 、米国特許公開第20090115316号 、米国特許公開第20090101870号 、米国特許公開第20090179554号 、国際公開第2003060956号、国際公開第2008132085号、Appl. Phys. Lett. 75, 4 (1999)、Appl. Phys. Lett. 79, 449 (2001)、Appl. Phys. Lett. 81, 162 (2002)、Appl. Phys. Lett. 81, 162 (2002)、Appl. Phys. Lett. 79, 156 (2001)、米国特許第7964293号 、米国特許公開第2009030202号 、国際公開第2004080975号 、国際公開第2004063159号、国際公開第2005085387号、国際公開第2006067931号、国際公開第2007086552号、国際公開第2008114690号、国際公開第2009069442号 、国際公開第2009066779号 、国際公開第2009054253号、国際公開第2011086935号 、国際公開第2010150593号 、国際公開第2010047707号 、EP2311826号 、特開2010-251675号 、特開2009-209133号 、特開2009-124114号 、特開2008-277810号 、特開2006-156445号 、特開2005-340122号 、特開2003-45662号 、特開2003-31367号 、特開2003-282270号、国際公開第2012115034号等である。
 本発明におけるよりより好ましい電子輸送材料としては、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、トリアジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体が挙げられる。
 電子輸送材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
[正孔阻止層]
 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層であり、好ましく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小さい材料からなり、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、前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。
 本発明の有機EL素子に設ける正孔阻止層は、発光層の陰極側に隣接して設けられることが好ましい。
 本発明に係る正孔阻止層の膜厚としては、好ましくは3~100nmの範囲であり、更に好ましくは5~30nmの範囲である。
 正孔阻止層に用いられる材料としては、前述の電子輸送層に用いられる材料が好ましく用いられ、また、前述のホスト化合物として用いられる材料も正孔阻止層に好ましく用いられる。
[電子注入層]
 本発明に係る電子注入層(「陰極バッファー層」ともいう)とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陰極と発光層と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いる。
 本発明において電子注入層は必要に応じて設け、上記の如く陰極と発光層との間、または陰極と電子輸送層との間に存在させてもよい。
 電子注入層はごく薄い膜であることが好ましく、素材にもよるがその膜厚は0.1nm~5nmの範囲が好ましい。また構成材料が断続的に存在する不均一な膜であってもよい。
 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、電子注入層に好ましく用いられる材料の具体例としては、ストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム等に代表されるアルカリ金属化合物、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム等に代表されるアルカリ土類金属化合物、酸化アルミニウムに代表される金属酸化物、リチウム8-ヒドロキシキノレート(Liq)等に代表される金属錯体等が挙げられる。また、前述の電子輸送材料を用いることも可能である。
 また、上記の電子注入層に用いられる材料は単独で用いてもよく、複数種を併用して用いてもよい。
[正孔輸送層]
 本発明において正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する材料からなり、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有していればよい。
 本発明の正孔輸送層の総膜厚については特に制限はないが、通常は5nm~5μmの範囲であり、より好ましくは2nm~500nmであり、さらに好ましくは5nm~200nmである。
 正孔輸送層に用いられる材料(以下、正孔輸送材料という)としては、正孔の注入性または輸送性、電子の障壁性のいずれかを有していればよく、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、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、イソインドール誘導体、アントラセンやナフタレン等のアセン系誘導体、フルオレン誘導体、フルオレノン誘導体、、及びポリビニルカルバゾール、芳香族アミンを主鎖または側鎖に導入した高分子材料またはオリゴマー、ポリシラン、導電性ポリマーまたはオリゴマー(例えばPEDOT:PSS、アニリン系共重合体、ポリアニリン、ポリチオフェン等)等が挙げられる。
 トリアリールアミン誘導体としては、αNPDに代表されるベンジジン型や、MTDATAに代表されるスターバースト型、トリアリールアミン連結コア部にフルオレンやアントラセンを有する化合物等が挙げられる。
 また、特表2003-519432号公報や特開2006-135145号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体も同様に正孔輸送材料として用いることができる。
 さらに不純物をドープしたp性の高い正孔輸送層を用いることもできる。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号公報の各公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
 また、特開平11-251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Applied Physics Letters 80(2002),p.139)に記載されているような、所謂p型正孔輸送材料やp型-Si、p型-SiC等の無機化合物を用いることもできる。さらにIr(ppy)3に代表されるような中心金属にIrやPtを有するオルトメタル化有機金属錯体も好ましく用いられる。
 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、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、アザトリフェニレン誘導体、有機金属錯体、芳香族アミンを主鎖または側鎖に導入した高分子材料またはオリゴマー等が好ましく用いられる。
 本発明の有機EL素子に用いられる、公知の好ましい正孔輸送材料の具体例としては、上記で挙げた文献の他、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
 例えば、Appl. Phys. Lett. 69, 2160 (1996)、J. Lumin. 72-74, 985 (1997)、Appl. Phys. Lett. 78, 673 (2001)、Appl. Phys. Lett. 90, 183503 (2007)、Appl. Phys. Lett. 90, 183503 (2007)、Appl. Phys. Lett. 51, 913 (1987)、Synth. Met. 87, 171 (1997)、Synth. Met. 91, 209 (1997)、Synth. Met. 111,421 (2000)、SID Symposium Digest, 37, 923 (2006)、J. Mater. Chern. 3, 319 (1993)、Adv. Mater. 6, 677 (1994)、Chern. Mater. 15,3148 (2003)、米国特許公開第20030162053号、米国特許公開第20020158242号、米国特許公開第20060240279号、米国特許公開第20080220265号、米国特許第5061569号、国際公開第2007002683号、国際公開第2009018009号、EP650955、米国特許公開第20080124572号、米国特許公開第20070278938号、米国特許公開第20080106190号、米国特許公開第20080018221号、国際公開第2012115034号、特表2003-519432号公報、特開2006-135145号、米国特許出願番号13/585981号等である。
 正孔輸送材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
[電子阻止層]
 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層であり、好ましく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、前述する正孔輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係る電子阻止層として用いることができる。
 本発明の有機EL素子に設ける電子阻止層は、発光層の陽極側に隣接して設けられることが好ましい。
 本発明に係る電子阻止層の膜厚としては、好ましくは3~100nmの範囲であり、更に好ましくは5~30nmの範囲である。
 電子阻止層に用いられる材料としては、前述の正孔輸送層に用いられる材料が好ましく用いられ、また、前述のホスト化合物として用いられる材料も電子阻止層に好ましく用いられる。
[正孔注入層]
 本発明に係る正孔注入層(「陽極バッファー層」ともいう)とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陽極と発光層と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いる。
 本発明において正孔注入層は必要に応じて設け、上記の如く陽極と発光層又は陽極と正孔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、正孔注入層に用いられる材料としては、例えば前述の正孔輸送層に用いられる材料等が挙げられる。
 中でも銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニン誘導体、特表2003-519432や特開2006-135145等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体、酸化バナジウムに代表される金属酸化物、アモルファスカーボン、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、トリス(2-フェニルピリジン)イリジウム錯体等に代表されるオルトメタル化錯体、トリアリールアミン誘導体等が好ましい。
 前述の正孔注入層に用いられる材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
[含有物]
 前述した発光機能層を構成する各層は、さらに他の含有物が含まれていてもよい。
 含有物としては、例えば臭素、ヨウ素及び塩素等のハロゲン元素やハロゲン化化合物、Pd、Ca、Na等のアルカリ金属やアルカリ土類金属、遷移金属の化合物や錯体、塩等が挙げられる。
 含有物の含有量は、任意に決定することができるが、含有される層の全質量%に対して1000ppm以下であることが好ましく、より好ましくは500ppm以下であり、さらに好ましくは50ppm以下である。
 ただし、電子や正孔の輸送性を向上させる目的や、励起子のエネルギー移動を有利にするための目的などによってはこの範囲内ではない。
[発光機能層の形成方法]
 発光機能層を構成する各層(正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等)の形成方法について説明する。
 発光機能層を構成する各層の形成方法は、特に制限はなく、従来公知の例えば真空蒸着法、湿式法(ウェットプロセスともいう)等による形成方法を用いることができる。
 湿式法としては、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法、カーテンコート法、LB法(ラングミュア-ブロジェット法)等があるが、均質な薄膜が得られやすく、且つ高生産性の点から、ダイコート法、ロールコート法、インクジェット法、スプレーコート法などのロール・ツー・ロール方式適性の高い方法が好ましい。
 本発明に係る有機EL材料を溶解または分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、DMF、DMSO等の有機溶媒を用いることができる。
 また、分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散することができる。
 更に層毎に異なる製膜法を適用してもよい。製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0.1nm~5μm、好ましくは5nm~200nmの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
 本発明の有機層の形成は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施しても構わない。その際は作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
[補助電極15]
 補助電極15は、透明電極1の抵抗を下げる目的で設けるものであって、透明電極1の電極層1bに接して設けられる。補助電極15を形成する材料は、金、白金、銀、銅、アルミニウム等の抵抗が低い金属が好ましい。これらの金属は光透過性が低いため、光取り出し面17aからの発光光hの取り出しの影響のない範囲でパターン形成される。このような補助電極15の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、印刷法、インクジェット法、エアロゾルジェット法などが挙げられる。補助電極15の線幅は、光を取り出す開口率の観点から50μm以下であることが好ましく、補助電極15の厚さは、導電性の観点から1μ以上であることが好ましい。
[透明封止材17]
 透明封止材17は、有機電界発光素子EL-1を覆うものであって、板状(フィルム状)の封止部材であって接着剤19によって基板13側に固定されるものであっても良く、封止膜であっても良い。この透明封止材17の表面は、有機電界発光素子EL-1の発光光hを取り出す光取り出し面17aとなっている。このような透明封止材17は、有機電界発光素子EL-1における透明電極1および対向電極5-1の端子部分を露出させる状態で、少なくとも発光機能層3を覆う状態で設けられている。また透明封止材17に電極を設け、有機電界発光素子EL-1の透明電極1および対向電極5-1の端子部分と、この電極とを導通させるように構成されていても良い。
 板状(フィルム状)の透明封止材17としては、具体的には、ガラス基板、ポリマー基板が挙げられ、これらの基板材料をさらに薄型のフィルム状にして用いても良い。ガラス基板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー基板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。
 なかでも、素子を薄膜化できるということから、透明封止材17としてポリマー基板を薄型のフィルム状にしたものを好ましく使用することができる。
 さらには、フィルム状としたポリマー基板は、JIS K 7126-1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10-3ml/(m2・24h・atm)以下、JIS K 7129-1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10-3g/(m2・24h)以下のものであることが好ましい。
 また以上のような基板材料は、凹板状に加工して透明封止材17として用いても良い。この場合、上述した基板部材に対してサンドブラスト加工、化学エッチング加工等の加工が施され、凹状が形成される。
 またこのような板状の透明封止材17を基板13側に固定するための接着剤19は、透明封止材17と基板13との間に挟持された有機電界発光素子EL-1を封止するためのシール剤として用いられる。このような接着剤19は、具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2-シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。
 またこのような接着剤19としては、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。
 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19は、室温から80℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、接着剤19中に乾燥剤を分散させておいてもよい。
 透明封止材17と基板13との接着部分への接着剤19の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
 また板状の透明封止材17と基板13と接着剤19との間に隙間が形成される場合、この間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
 吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等)、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等)、金属ハロゲン化物(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等)、過塩素酸類(例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等)等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
 一方、透明封止材17として封止膜を用いる場合、有機電界発光素子EL-1における発光機能層3を完全に覆い、かつ有機電界発光素子EL-1における透明電極1および対向電極5-1の端子部分を露出させる状態で、基板13上に封止膜が設けられる。
 このような封止膜は、水分や酸素等、有機電界発光素子EL-1における発光機能層3の劣化をもたらす物質の浸入を抑制する機能を有する材料で構成されることとする。このような材料として、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等の無機材料が用いられる。さらに封止膜の脆弱性を改良するために、これら無機材料からなる膜と共に、有機材料からなる膜を用いて積層構造としても良い。
 これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。
[保護膜、保護板]
 尚、ここでの図示は省略したが、基板13との間に有機電界発光素子ELおよび透明封止材17を挟んで保護膜もしくは保護板を設けても良い。この保護膜もしくは保護板は、有機電界発光素子ELを機械的に保護するためのものであり、特に透明封止材17が封止膜である場合には、有機電界発光素子ELに対する機械的な保護が十分ではないため、このような保護膜もしくは保護板を設けることが好ましい。
 以上のような保護膜もしくは保護板は、ガラス板、ポリマー板、これよりも薄型のポリマーフィルム、金属板、これよりも薄型の金属フィルム、またはポリマー材料膜や金属材料膜が適用される。このうち特に、軽量かつ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
 尚、本発明の有機電界発光素子EL-1は、発光光hの室温における外部取り出し効率は、1%以上であることが好ましく、5%以上であるとより好ましい。ここで、外部取り出し量子効率(%)=有機電界発光素子の外部に取り出された光子数/有機EL素子に流した電子数×100である。また、光取りだし側に配置する状態で、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機EL素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。
[有機電界発光素子の作製方法]
 ここでは一例として、図2に示す有機電界発光素子EL-1の製造方法を説明する。
 先ず基板13上に、先に説明した適宜の方法により、陽極となる対向電極5-1を形成し、さらに発光機能層3を形成する。
 次いで、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。次に、アルミニウムを用いた高表面エネルギー材料層Aを、極薄膜として、好ましくは1nm以下の膜厚で形成する。その後、銀(または銀を主成分とした合金)からなる電極層1bを、4nm~12nmの膜厚になるように形成し、陰極側の透明電極1を作製する。これらの窒素含有層1a、高表面エネルギー材料層A、および電極層1bの形成は、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、スパッタ法、印刷法等があるが、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法が特に好ましい。
 また特に電極層1bの形成においては、発光機能層3によって対向電極5-1に対して絶縁状態を保ちつつ、発光機能層3の上方から基板13の周縁に端子部分を引き出した形状にパターン形成する。尚、窒素含有層1aおよび高表面エネルギー材料層Aも、電極層1bと同様の形状にパターン形成されていても良い。また、電極層1bの形成前後または高表面エネルギー材料層Aの形成後には、必要に応じて補助電極15のパターン形成を行う。これにより、有機電界発光素子EL-1が得られる。またその後には、有機電界発光素子EL-1における透明電極1および対向電極5-1の端子部分を露出させた状態で、少なくとも発光機能層3を覆う透明封止材17を設ける。この際、接着剤19を用いて、透明封止材17を基板13側に接着し、これらの透明封止材17-基板13間に有機電界発光素子EL-1を封止する。
 以上により、基板13上に所望の有機電界発光素子EL-1が得られる。このような有機電界発光素子EL-1の作製においては、一回の真空引きで一貫して発光機能層3から対向電極5-1まで作製するのが好ましいが、途中で真空雰囲気から基板13を取り出して異なる成膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
 このようにして得られた有機電界発光素子EL-1に直流電圧を印加する場合には、陽極である対向電極5-1を+の極性とし、陰極である電極層1bを-の極性として、電圧2V以上40V以下程度を印加すると発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。尚、印加する交流の波形は任意でよい。
<有機電界発光素子EL-1の効果>
 以上説明した有機電界発光素子EL-1は、本発明の導電性と光透過性とを兼ね備えた透明電極1を陰極として用い、この透明電極1における窒素含有層1a側に発光機能層3と陽極となる対向電極5-1とをこの順に設けた構成である。このため、透明電極1と対向電極5-1との間に十分な電圧を印加して有機電界発光素子EL-1での高輝度発光を実現しつつ、透明電極1側からの発光光hの取り出し効率が向上することによる高輝度化を図ることが可能である。さらに、所定輝度を得るための駆動電圧の低減による発光寿命の向上を図ることも可能になる。また有機電界発光素子EL-1は、均一な膜厚であることで平滑性の高い透明電極1を用いたことにより、整流比が向上し、短絡の可能性が低く信頼性の向上が図られたものとなる。
≪4.有機電界発光素子の第2例(ボトムエミッション型)≫
<有機電界発光素子の構成>
 図3は、本発明の電子デバイスの一例として、上述した透明電極を用いた有機電界発光素子の第2例を示す断面構成図である。この図に示す第2例の有機電界発光素子EL-2が、図2を用いて説明した第1例の有機電界発光素子EL-1と異なるところは、透明基板13’上に透明電極1を設け、この上部に発光機能層3と対向電極5-2とをこの順に積層したところにある。以下、第1例と同様の構成要素についての重複する詳細な説明は省略し、第2例の有機電界発光素子EL-2の特徴的な構成を説明する。
 図3に示す有機電界発光素子EL-2は、透明基板13’上に設けられており、透明基板13’側から順に、陽極となる透明電極1、発光機能層3、および陰極となる対向電極5-2が積層されている。このうち、透明電極1として、先に説明した本発明の透明電極1を用いているところが特徴的である。このため有機電界発光素子EL-2は、少なくとも透明基板13’側から発光光hを取り出すボトムエミッション型として構成されている。
 このような有機電界発光素子EL-2の全体的な層構造が限定されることはく、一般的な層構造であって良いことは、第1例と同様である。本第2例の場合の一例としては、陽極として機能する透明電極1の上部に、正孔注入層3a/正孔輸送層3b/発光層3c/電子輸送層3d/電子注入層3eがこの順に積層され、さらにこの上部に陰極となる対向電極5-2が積層された構成が例示される。以上のような構成において、透明電極1と対向電極5-2とで発光機能層3が挟持された部分のみが、有機電界発光素子EL-2における発光領域となることも、第1例と同様である。
 また本実施形態の有機電界発光素子EL-2においては、透明基板13’上に窒素含有層1a、高表面エネルギー材料層A、および電極層1bの順に積層された透明電極1のうち、実質的に陽極として機能する電極層1b上に、直接、発光機能層3が設けられる。したがって、窒素含有層1aは、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]が所定範囲の化合物を用いて構成され、さらには窒素含有層1a自体の有効非共有電子対含有率[n/M]が所定範囲であれば好ましく、正孔輸送性や正孔注入性を有する材料を用いる必要はない。また窒素含有層1aは、積層構造であっても良い。この場合、窒素含有層1aにおける高表面エネルギー材料層A側の膜厚5nm程度の界面層が、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]となるように構成されていることが好ましい。
 また以上のような層構成においては、透明電極1の低抵抗化を図ることを目的とし、透明電極1の電極層1bに接して補助電極15が設けられていても良いことは、第1例と同様である。
 さらに、発光機能層3の上方に設けられる対向電極5-2は、陰極として機能する電極膜であり、発光機能層3に接する側の界面層が、陰極として適する材料で構成されていることとする。陰極として適する材料としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、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、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、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、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。
 陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/sq.以下が好ましく、膜厚は通常10nm~5μm、好ましくは50nm~200nmの範囲で選ばれる。
 またこのようなボトムエミッション型の有機電界発光素子EL-2を封止する封止材17’は、光透過性を有している必要はない。このような封止材17’は、先の第1例で用いた透明封止材と同様の材料の他、金属材料で構成されたものを用いることができる。金属材料としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブデン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。このような金属材料は、薄型のフィルム状にして封止材17’として用いることにより、有機電界発光素子が設けられた発光パネル全体を薄膜化できる。
 尚、この有機電界発光素子EL-2が、対向電極5-2側からも発光光hを取り出すものである場合、対向電極5-2を構成する材料としては、上述した導電性材料のうち光透過性の良好な導電性材料を選択して用いれば良い。またこの場合、封止材17’としては、光透過性を有する透明封止材が用いられる。
<有機電界発光素子EL-2の効果>
 以上説明した有機電界発光素子EL-2は、本発明の導電性と光透過性とを兼ね備えた透明電極1を陽極として用い、この上部に発光機能層3と陰極となる対向電極5-2とを設けた構成である。このため、第1例と同様に、透明電極1と対向電極5-2との間に十分な電圧を印加して有機電界発光素子EL-2での高輝度発光を実現しつつ、透明電極1側からの発光光hの取り出し効率が向上することによる高輝度化を図ることが可能である。さらに、所定輝度を得るための駆動電圧の低減による発光寿命の向上を図ることも可能になる。また有機電界発光素子EL-2は、均一な膜厚であることで平滑性の高い透明電極1を用いたことにより、第1例と同様に整流比が向上し、短絡の可能性が低く信頼性の向上が図られたものとなる。
≪5.有機電界発光素子の第3例(両面発光型)≫
<有機電界発光素子の構成>
 図4は、本発明の電子デバイスの一例として、上述した透明電極を用いた有機電界発光素子の第3例を示す断面構成図である。この図に示す第3例の有機電界発光素子EL-3が、図2を用いて説明した第1例の有機電界発光素子EL-1と異なるところは、基板として透明基板13’を用い、2つの透明電極1間に発光機能層3を挟持させたところにある。以下、第1例と同様の構成要素についての重複する詳細な説明は省略し、第3例の有機電界発光素子EL-3の特徴的な構成を説明する。
 図4に示す有機電界発光素子EL-3は、透明基板13’上に設けられており、透明基板13’側から順に、陽極となる透明電極1、発光機能層3、および陰極となる透明電極1がこの順に積層されている。このうち、透明電極1として、先に説明した本発明の透明電極1を用いているところが特徴的である。これにより有機電界発光素子EL-3は、透明基板13’側およびこれとは逆側の透明封止材17側の両面から発光光hを取り出す両面発光型として構成されている。
 このような有機電界発光素子EL-3の全体的な層構造が限定されることはく、一般的な層構造であって良いことは、第1例と同様である。本第3例の場合の一例としては、陽極となる透明電極1の上部に、正孔注入層3a/正孔輸送層3b/発光層3c/電子輸送層3dをこの順に設けた構成が例示され、この上部に陰極となる透明電極1が積層された構成が例示される。図示した例では、電子輸送層3dが、電子注入層を兼ねると共に、陰極となる透明電極1の窒素含有層1aを兼ねて設けられている。
 尚、発光機能層3は、第1例で説明したと同様に、必要に応じたさまざまな構成が採用され、ここでの図示を省略した正孔阻止層や電子阻止層が設けられても良い。以上のような構成において、2つの透明電極1で挟持された部分のみが、有機電界発光素子EL-3における発光領域となることも、第1例と同様である。
 また本実施形態の有機電界発光素子EL-3においては、透明基板13’側に設けられた透明電極1は、透明基板13’側から窒素含有層1a、高表面エネルギー材料層A、電極層1bの順に設けられ、実質的に陽極として機能する電極層1bの上部に発光機能層3が直接設けられた状態となる。したがって、透明基板13’側の窒素含有層1aは、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]が所定範囲を満たす化合物を用いて構成されれば良く、さらには窒素含有層1a自体の有効非共有電子対含有率[n/M]が所定範囲であれば好ましく、正孔輸送性や正孔注入性を有する材料を用いる必要はない。またこの窒素含有層1aは、積層構造であっても良い。この場合、窒素含有層1aにおける高表面エネルギー材料層A側の膜厚5nm程度の界面層が、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]となるように構成されていることが好ましい。
 これに対して、発光機能層3上に設けられた透明電極1は、発光機能層3側から窒素含有層1a、高表面エネルギー材料層A、電極層1bの順に設けられ、実質的に陰極として機能する電極層1bおよび高表面エネルギー材料層Aと発光機能層3との間に窒素含有層1aが配置された状態となる。このため、発光機能層3上の窒素含有層1aは、発光機能層3の一部を構成する層ともなる。このような窒素含有層1aは、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]が所定範囲の化合物のなかから、さらに電子輸送性または電子注入性を有する化合物を用いて構成される。または、このような窒素含有層1aは、窒素含有層1a自体が上述した有効非共有電子対含有率[n/M]となるように、電子輸送性または電子注入性を有する化合物と、ある程度の大きさの有効非共有電子対含有率[n/M]を有する化合物とを混合して用いて構成されていても良い。またこの窒素含有層1aは、積層構造であっても良い。この場合、窒素含有層1aにおける高表面エネルギー材料層A側の膜厚5nm程度の界面層が、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]となるように構成されていることが好ましい。一方、これよりも発光機能層3側の層は、窒素含有化合物を用いた電子輸送層または電子注入層として構成されていていることが好ましい。
 また以上のような層構成においては、透明電極1の低抵抗化を図ることを目的とし、2つの透明電極1の電極層1bに接して補助電極15が設けられていても良いことも、第1例と同様である。
 さらにこの有機電界発光素子EL-3は、両面発光型であるため、光透過性を有する透明封止材17によって封止される。
<有機電界発光素子EL-3の効果>
 以上説明した有機電界発光素子EL-3は、本発明の導電性と光透過性とを兼ね備えた透明電極1を陽極および陰極として用い、この間に発光機能層3を挟持した構成である。このため、第1例と同様に、2つの透明電極1間に十分な電圧を印加して有機電界発光素子EL-3での高輝度発光を実現しつつ、2つの透明電極1側からの発光光hの取り出し効率が向上することによる高輝度化を図ることが可能である。さらに、所定輝度を得るための駆動電圧の低減による発光寿命の向上を図ることも可能になる。また有機電界発光素子EL-3は、均一な膜厚であることで平滑性の高い透明電極1を用いたことにより、第1例と同様に整流比が向上し、短絡の可能性が低く信頼性の向上が図られたものとなる。
≪6.有機電界発光素子の第4例(逆積み構成)≫
<有機電界発光素子の構成>
 図5は、本発明の電子デバイスの一例として、上述した透明電極を用いた有機電界発光素子の第4例を示す断面構成図である。この図に示す第4例の有機電界発光素子EL-4が、図2を用いて説明した第1例の有機電界発光素子EL-1と異なるところは、透明基板13’側から順に陰極(透明電極1)、発光機能層3、陽極(対向電極5-4)を設けて積層順を逆にしたところにある。以下、第1例と同様の構成要素についての重複する詳細な説明は省略し、第4例の有機電界発光素子EL-4の特徴的な構成を説明する。
 図5に示す有機電界発光素子EL-4は、透明基板13’上に設けられており、透明基板13’側から順に、陰極となる透明電極1、発光機能層3、および陽極となる対向電極5-4がこの順に積層されている。このうち、透明電極1として、先に説明した本発明の透明電極1を用いているところが特徴的である。このため有機電界発光素子EL-4は、少なくとも透明基板13’側から発光光hを取り出すボトムエミッション型として構成されている。
 このような有機電界発光素子EL-4の全体的な層構造が限定されることはく、一般的な層構造であって良いことは、第1例と同様である。本第4例の場合の一例としては、陰極となる透明電極1の上部に、電子注入層3e/電子輸送層3d/発光層3c/正孔輸送層3b/正孔注入層3aをこの順に設けた構成が例示され、この上部に陽極となる対向電極5-4が積層された構成が例示される。
 尚、発光機能層3は、第1例で説明したと同様に、必要に応じたさまざまな構成が採用され、ここでの図示を省略した正孔阻止層や電子阻止層が設けられても良い。以上のような構成において、透明電極1と対向電極5-4とで挟持された部分のみが、有機電界発光素子EL-4における発光領域となることも、第1例と同様である。
 また本実施形態の有機電界発光素子EL-4においては、透明基板13’上に窒素含有層1a、高表面エネルギー材料層A、および電極層1bの順に積層された透明電極1のうち、実質的に陰極として機能する電極層1b上に、直接、発光機能層3が設けられる。したがって窒素含有層1aは、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]が所定範囲を満たす化合物を用いて構成されれば良く、さらには窒素含有層1a自体の有効非共有電子対含有率[n/M]が所定範囲であれば好ましく、電子輸送性や電子注入性を有する材料を用いる必要はない。また窒素含有層1aは、積層構造であっても良い。この場合、窒素含有層1aにおける高表面エネルギー材料層A側の膜厚5nm程度の界面層が、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]となるように構成されていることが好ましい。
 また以上のような層構成においては、透明電極1の低抵抗化を図ることを目的とし、透明電極1の電極層1bに接して補助電極15が設けられていても良いことも、第1例と同様である。
 さらに、発光機能層3の上方に陽極として設けられる対向電極5-4は、第1例で説明した陽極と同様の材料を用いて構成される。
 尚、本第実施形態の変形例として、発光機能層3上の陽極も透明電極1とする構成が例示される。この場合、発光機能層3上に窒素含有層1aを介して設けられた高表面エネルギー材料層Aおよび電極層1bが実質的な陽極となる。そして、発光機能層3上に設けられた窒素含有層1aは、発光機能層3の一部を構成する層ともなる。このような窒素含有層1aは、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]が所定範囲の化合物なかから、さらに正孔輸送性または正孔注入性を有する化合物を用いて構成されることが好ましい。または、このような窒素含有層1aは、窒素含有層1a自体が上述した有効非共有電子対含有率[n/M]となるように、正孔輸送性または正孔注入性を有する化合物と、ある程度の大きさの有効非共有電子対含有率[n/M]を有する化合物とを混合して用いて構成されていても良い。この窒素含有層1aも、積層構造であっても良い。この場合、窒素含有層1aにおける高表面エネルギー材料層A側の膜厚5nm程度の界面層が、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]となるように構成されていることが好ましい。一方、これよりも発光機能層3側の層は、窒素含有化合物を用いた正孔輸送層または正孔注入層として構成されていていることが好ましい。
<有機電界発光素子EL-4の効果>
 以上説明した有機電界発光素子EL-4は、本発明の導電性と光透過性とを兼ね備えた透明電極1を陰極として用い、この上部に発光機能層3と陽極となる対向電極5-4とをこの順に設けた構成である。このため、第1例と同様に、透明電極1と対向電極5-4との間に十分な電圧を印加して有機電界発光素子EL-4での高輝度発光を実現しつつ、透明電極1側からの発光光hの取り出し効率が向上することによる高輝度化を図ることが可能である。さらに、所定輝度を得るための駆動電圧の低減による発光寿命の向上を図ることも可能になる。また有機電界発光素子EL-4は、均一な膜厚であることで平滑性の高い透明電極1を用いたことにより、第1例と同様に整流比が向上し、短絡の可能性が低く信頼性の向上が図られたものとなる。
≪7.有機電界発光素子の用途≫
 上述した各構成の有機電界発光素子は、上述したように面発光体であるため各種の発光光源として用いることができる。例えば、家庭用照明や車内照明などの照明装置、時計や液晶用のバックライト、看板広告用照明、信号機の光源、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これに限定するものではなく、特にカラーフィルターと組み合わせた液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
 また、本発明の有機電界発光素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。この場合、近年の照明装置およびディスプレイの大型化にともない、有機電界発光素子を設けた発光パネル同士を平面的に接合する、いわゆるタイリングによって発光面を大面積化しても良い。
 動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は、単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。また異なる発光色を有する本発明の有機電界発光素子を2種以上使用することにより、カラーまたはフルカラー表示装置を作製することが可能である。
 以下では、用途の一例として照明装置について説明し、次にタイリングによって発光面を大面積化した照明装置について説明する。
≪8.照明装置-1≫
 本発明の照明装置は、上記有機電界発光素子を有する。
 本発明の照明装置に用いる有機電界発光素子は、上述した構成の各有機電界発光素子に共振器構造を持たせた設計としてもよい。共振器構造として構成された有機電界発光素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
 尚、本発明の有機電界発光素子に用いられる材料は、実質的に白色の発光を生じる有機電界発光素子(白色有機電界発光素子ともいう)に適用できる。例えば、複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得ることもできる。複数の発光色の組み合わせとしては、赤色、緑色、青色の3原色の3つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した2つの発光極大波長を含有したものでもよい。
 また、複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、白色有機電界発光素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせて混合したものでもよい。
 このような白色有機電界発光素子は、各色発光の有機電界発光素子をアレー状に個別に並列配置して白色発光を得る構成と異なり、有機電界発光素子自体が白色を発光する。このため、素子を構成するほとんどの層の成膜にマスクを必要とせず、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で例えば電極膜を形成でき、生産性も向上する。
 またこのような白色有機電界発光素子の発光層に用いる発光材料としては、特に制限はなく、例えば液晶表示素子におけるバックライトであれば、CF(カラーフィルター)特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係る金属錯体、また公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよい。
 以上に説明した白色有機電界発光素子を用いれば、実質的に白色の発光を生じる照明装置を作製することが可能である。
≪9.照明装置-2≫
 また本発明の有機電界発光素子は、複数用いて発光面を大面積化した照明装置としても用いることができる。この場合、透明基板上に有機電界発光素子を設けた複数の発光パネルを、支持基板上に複数配列する(すなわちタイリングする)ことによって発光面を大面積化する。支持基板は、封止材を兼ねるものであっても良く、この支持基板と、発光パネルの透明基板との間に有機電界発光素子を挟持する状態で各発光パネルをタイリングする。支持基板と透明基板との間には接着剤を充填し、これによって有機電界発光素子を封止しても良い。尚、発光パネルの周囲には、透明電極および対向電極の端子を露出させておく。
 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。
≪透明電極の作製≫
 以降の表2に構成を示すように、試料101~132の各透明電極を、導電性領域の面積が5cm×5cmとなるように作製した。尚、ここでは、上記表1に示した化合物No.1~No.45の中から適宜選択した化合物を用いた。
<試料101,102の透明電極の作製手順>
 以下のようにして、ガラス製の基材上に、下記表2に示すそれぞれの膜厚で銀(Ag)からなる電極層を形成した。
 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、銀からなる電極層をそれぞれの膜厚で形成した。試料101では膜厚6nmで電極層を形成し、試料102では膜厚15nmで電極層を形成した。
<試料103~111の透明電極の作製手順>
 以下のようにして、ガラス製の基材上に、下記表2に示すそれぞれの材料を用いた窒素含有層と、銀からなる電極層との2層構造の透明電極を形成した。尚、試料103では、窒素含有層に換えて窒素を含有しない下地層を形成した。
 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た。また、各透明電極の作製において、下記表2に示す各化合物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。
 ここで用いた化合物のうち、化合物No.-1~No.-5は以下に示すものであり、[有効非共有電子対]を有する窒素原子に対して○を付した。このうち化合物No.-1は窒素原子を含有していないアントラセンであり、化合物No.-2~No.-5は窒素を含有するが有効非共有電子対含有率[n/M]の値が[n/M]<2.0×10-3である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
 
 一方、化合物No.1,No.39,No.40,No.38は、先の実施形態で有効非共有電子対含有率[n/M]の値が[n/M]≧2.0×10-3であるとして示した例示化合物である。下記表2にはここで用いた化合物の有効非共有電子対の数[n]、分子量[M]、および有効非共有電子対含有率[n/M]も示した。
 次いで、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(試料103では下地層)を設けた。
 次に、窒素含有層(下地層)まで成膜した基材を真空のまま第2真空槽に移し、第2真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、銀の入った加熱ボートを通電して加熱した。これにより、蒸着速度0.1nm/秒~0.2nm/秒で膜厚6nmの銀からなる電極層を形成し、窒素含有層(下地層)とこの上部の電極層との積層構造からなる試料103~1111の各透明電極を得た。
<試料112~114の透明電極の作製手順>
 以下のようにして、ガラス製の基材上に、下記表2に示すそれぞれの材料を用いた窒素含有層と、プラチナ(Pt)からなる高表面エネルギー材料層と、銀からなる電極層との3層構造の透明電極を形成した。
 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た。また、各透明電極の作製において、下記表2に示す各化合物No.1,No.4,No.39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、真空蒸着装置の第2真空槽内に取り付けた。さらにスパッタ成膜装置の真空槽内にスパッタターゲットとしてプラチナ(Pt)を配置した。
 各化合物No.1,No.4,No.39は、先の実施形態で有効非共有電子対含有率[n/M]の値が[n/M]≧2.0×10-3であるとして示した例示化合物である。下記表2にはここで用いた化合物の有効非共有電子対の数[n]、分子量[M]、および有効非共有電子対含有率[n/M]も示した。
 次いで、真空蒸着装置の第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スパッタ成膜装置の真空槽内に移し、この真空槽内においてプラチナ(Pt)を速度0.05nm/秒でスパッタ成膜し、膜厚0.5nmの高表面エネルギー材料層を形成した。
 高表面エネルギー材料層まで成膜した基材を真空蒸着装置の第2真空槽に移し、第2真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、銀(Ag)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6nmの銀からなる電極層を形成し、窒素含有層、高表面エネルギー材料層、および電極層をこの順に積層した試料112~114の各透明電極を得た。
<試料115~127の透明電極の作製手順>
 上記試料112~114と同様の手順で、試料115~127の各透明電極を得た。ただし、窒素含有層を構成する化合物は下記表2に示す通りであり、高表面エネルギー材料層を構成する材料としてチタン(Ti)を用いた。チタン(Ti)からなる高表面エネルギー層の形成は、窒素含有層および電極層の形成とは別の真空槽内において電子ビーム蒸着法によって行った。
<試料128,129の透明電極の作製手順>
 上記試料112~114と同様の手順で、試料128,129の各透明電極を得た。ただし、窒素含有層を構成する化合物として下記表2に示す各材料を用い、高表面エネルギー材料層を構成する材料としてチタン(Ti)を用い、銀からなる電極層の膜厚を8nmとした。チタン(Ti)からなる高表面エネルギー層の形成は、窒素含有層および電極層の形成とは別の真空槽内において電子ビーム蒸着法によって行った。
<試料130,131の透明電極の作製手順>
 上記試料112~114と同様の手順で、試料128,129の各透明電極を得た。ただし、基材としてポリエチレンテレフタレート(PET)を用い、窒素含有層を構成する化合物として下記表2に示す各材料を用い、高表面エネルギー材料層を構成する材料としてチタン(Ti)を用い、銀からなる電極層の膜厚を8nmとした。チタン(Ti)からなる高表面エネルギー層の形成は、窒素含有層および電極層の形成とは別の真空槽内において電子ビーム蒸着法によって行った。
<試料132の透明電極の作製手順>
 上記試料115のようにして作製した透明電極の電極層上に、さらに酸化チタン(TiO)からなる高屈折率層を膜厚50nmで形成した。高屈折率層の形成は、電極層の形成に引き続き、電極層の形成とは別の真空槽内において電子ビーム蒸着法によって行った。
<実施例1の各試料の評価>
 上記で作製した試料101~132の各透明電極について、波長550nmの光に対する光透過率、およびシート抵抗値を測定した。光透過率の測定は、分光光度計(日立製作所製U-3300)を用い、試料と同じ基材をベースラインとして行った。シート抵抗値の測定は、抵抗率計(三菱化学社製MCP-T610)を用い、4端子4探針法定電流印加方式で行った。この結果を下記表2に合わせて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000070
 
<実施例1の評価結果>
 表2から明らかなように、試料112~132の透明電極、すなわち有効非共有電子対含有率[n/M]が2.0×10-3≦[n/M]の確認された所定範囲内である化合物No.1~No.45を用いて構成された窒素含有層と、この上部の高表面エネルギー材料層と、銀で構成された電極層とを備えた透明電極は、実質的な導電性を担う電極層が8nmまたは6nmと極薄膜でありながらも、シート抵抗値の値が20Ω/sq.以下の低い値に抑えられていた。このことから、本発明構成の透明電極では、高表面エネルギー材料層を介して窒素含有層上に形成された電極層が、単層成長型(Frank-van der Merwe:FM型)の膜成長によってほぼ均一な膜厚で形成されていることが確認された。
 また、これら試料112~132の透明電極は、高表面エネルギー材料層を備えながらも、その膜厚が0.5nm程度で十分に薄いことにより、光透過率も70%以上であって透明電極として用いることが可能であることが確認された。
 以上の結果は、基材の材料のみが異なる試料128,129と試料130,131との比較から、基材がガラスであってもプラスチック材料(PET)であっても同様である事が確認された。
 そして特に、電極層の膜厚のみが異なる、試料115と試料128、および試料125と試料129を比較すると、電極層が6nmであっても8nmであっても、光透過率が70%を越える高い値に保持され、電極層の6nmから8nmへの厚膜化によるシート抵抗値の低下も確認され、光透過率の向上と導電性の向上との両立が図られることが確認された。
 また、電極層の上部にさらに高屈折率層を設けた試料132の透明電極は、高屈折率層を設けていない試料115の透明電極と比較すると、高屈折率層を設けたことによる光透過率の15%程度もの向上が確認された。
 これに対して、試料101~111の透明電極、すなわち高表面エネルギー材料層を設けていない透明電極は、先の試料112~132の透明電極と比較して、光透過率が60%以下と低く、またシート抵抗の値も30Ω/sq.以上と高かった。
 なかでも、そもそも窒素含有層を設けていない試料101~試料103、および有効非共有電子対含有率[n/M]が2.0×10-3>[n/M]でしかない化合物No.-1~No.-5を用いて窒素含有層を構成した試料104~107の透明電極は、シート抵抗の測定が不可能であり、電極として用いることができなかった。しかもこれらの透明電極は、光透過率も50%より低く、透明電極として用いることもできなかった。尚、窒素含有層や下地層を設けていない試料102は、電極層の膜厚が15nmと厚膜であるため、シート抵抗は低いものの光透過率が低く透明電極として用いることはできないものであった。
 図6には、有効非共有電子対含有率[n/M]が、2.0×10-3≦[n/M]≦1.9×10-2である化合物No.1~No.20を用いた窒素含有層の上部に、膜厚6nmの電極層を設けた透明電極について、窒素含有層を構成する化合物の有効非共有電子対含有率[n/M]と、各透明電極について測定されたシート抵抗の値をプロットしたグラフを示す。
 図6のグラフから、有効非共有電子対含有率[n/M]が2.0×10-3≦[n/M]≦1.9×10-2の範囲では、有効非共有電子対含有率[n/M]の値が大きいほど、透明電極のシート抵抗が低くなる傾向が見られた。そして有効非共有電子対含有率[n/M]=3.9×10-3を境にして、3.9×10-3≦[n/M]の範囲であれば、飛躍的にシート抵抗を低下させる効果が得られることが確認された。さらに有効非共有電子対含有率[n/M]が6.5×10-3≦[n/M]であれば、確実にシート抵抗を低下させる効果が得られることが確認された。
 また以上の結果は、化合物No.19,No.20を用い塗布成膜によって窒素含有層を形成した場合でも同様であった。
 以上より、有効非共有電子対含有率[n/M]を指標として、電極層に隣接して設けた窒素含有層を構成する化合物を選択して用いることにより、光透過性を得るために薄膜でありながらも低抵抗な電極膜(すなわち透明電極)が得られることが確認された。
≪ボトムエミッション型の有機電界発光素子の作製≫
 以降の表3に構成を示すように、各構成の透明電極を陽極として発光機能層の下部に設けた試料201~216のボトムエミッション型の各有機電界発光素子を作製した。図7を参照し、作製手順を説明する。尚、下記表3には、試料201~216の有機電界発光素子に用いた透明電極の構成を示した。各透明電極を構成する各層の形成手順は実施例1で説明した手順と同様である。またここで用いた各化合物は、実施例1で用いた化合物の中からさらに選択した化合物である。
<試料201~216の有機電界発光素子の作製手順>
(透明電極1の形成)
 先ず試料201~216において、透明なPET製の透明基板13’の上部に、下記表3に示した各化合物で構成された窒素含有層1aを25nmの膜厚で形成した。
 次に、試料201~203においては、窒素含有層1aの上部に、銀(Ag)を用いた電極層を6nmの膜厚で形成し、窒素含有層1aと電極層1bとの2層構造の透明電極を形成した。
 一方、試料204~216においては、窒素含有層1aの上部に、下記表3に示した材料からなる高表面エネルギー材料層Aを0.5nmの膜厚で形成し、その後銀(Ag)を用いた電極層を下記表3に示した各膜厚で形成した。これにより、窒素含有層1aと、高表面エネルギー材料層Aと、電極層1bとの3層構造の透明電極1を形成した。
(正孔輸送・注入層31の形成)
 先ず、正孔輸送注入材料として下記構造式に示すα-NPDが入った加熱ボートに通電して加熱し、α-NPDよりなる正孔注入層と正孔輸送層とを兼ねた正孔輸送・注入層31を、透明電極1上に成膜した。この際、蒸着速度0.1nm/秒~0.2nm/秒、膜厚20nmとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
(発光層32の形成)
 次に、下記構造式に示すホスト材料H-1の入った加熱ボートと、下記構造式に示す燐光発光性化合物Ir1の入った加熱ボートとを、それぞれ独立に通電し、ホスト材料H-1と燐光発光性化合物Ir1とよりなる発光層32を、正孔輸送・注入層31上に成膜した。この際、蒸着速度がホスト材料H-1:燐光発光性化合物Ir1=100:6となるように、加熱ボートの通電を調節した。また膜厚30nmとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000072
 
(正孔阻止層33の形成)
 次いで、正孔阻止材料として下記構造式に示すBAlqが入った加熱ボートに通電して加熱し、BAlqよりなる正孔阻止層33を、発光層32上に成膜した。この際、蒸着速度0.1nm/秒~0.2nm/秒、膜厚10nmとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
 
(電子輸送・注入層34の形成)
 その後、電子輸送材料として、先に構造式を示した化合物10の入った加熱ボートと、フッ化カリウムの入った加熱ボートとをそれぞれ独立に通電し、化合物10とフッ化カリウムとよりなる電子注入層と電子輸送層とを兼ねた電子輸送・注入層34を、正孔阻止層33上に成膜した。この際、蒸着速度が化合物10:フッ化カリウム=75:25になるように、加熱ボートの通電を調節した。また膜厚30nmとした。尚、化合物10は、有効非共有電子対含有率[n/M]が所定範囲である化合物No.7でもある。
(対向電極5-2:陰極の形成)
 以上の後には、発光機能層3が形成された透明基板13’を、真空蒸着装置の第2真空槽内に移送し、第2真空槽内を4×10-4Paまで減圧した後、第2真空槽内に取り付けられたアルミニウムの入った加熱ボートを通電して加熱した。これにより、蒸着速度0.3nm/秒で膜厚100nmのアルミニウムからなる対向電極5-2を形成した。この対向電極5-2は、陰極として用いられる。以上により透明基板13’上に、ボトムエミッション型の有機電界発光素子EL-2を形成した。
(素子の封止)
 その後、有機電界発光素子EL-2を、厚さ300μmのガラス基板からなる封止材17’で覆い、有機電界発光素子EL-2を囲む状態で、封止材17’と透明基板13’との間に接着剤19(シール材)を充填した。接着剤19としては、エポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を用いた。封止材17’と透明基板13’との間に充填した接着剤19に対して、ガラス基板からなる封止材17’側からUV光を照射し、接着剤19を硬化させて有機電界発光素子EL-2を封止した。
 尚、有機電界発光素子EL-2の形成においては、各層の形成に蒸着マスクを使用し、5cm×5cmの透明基板13’における中央の4.5cm×4.5cmを発光領域aとし、発光領域aの全周に幅0.25cmの非発光領域bを設けた。また、陽極である透明電極1の電極層1bと、陰極である対向電極5-2とは、正孔輸送・注入層31~電子輸送・注入層34によって絶縁された状態で、透明基板13’の周縁に端子部分を引き出された形状で形成した。
 以上のようにして、透明基板13’上に有機電界発光素子EL-2を設け、これを封止材17’と接着剤19とで封止した試料201~203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、発光層32で発生した各色の発光光hが、透明基板13’側から取り出される。
<実施例2の各試料の評価>
 試料201~216で作製した有機電界発光素子EL-2(発光パネル)について、駆動電圧の測定、輝度ムラおよび高温・高湿保存性の評価を行った。この結果を下記表3に合わせて示す。
 駆動電圧の測定においては、各有機電界発光素子EL-2の透明電極1側(すなわち透明基板13’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。尚、輝度の測定には分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタセンシング製)を用いた。得られた駆動電圧の数値が小さいほど、好ましい結果であることを表わす。
 また輝度ムラの評価においては、各有機電界発光素子EL-2に2.5mA/cmの電流を加え、透明電極1側(すなわち透明基板13’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CS-1000(コニカミノルタセンシング製)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、発光面内における発光輝度の均一性を表し、100%に近いほど好ましい結果となる。
 高温・高湿保存性の評価においては、試料201~216の各発光パネルを高温高湿環境(温度60℃、湿度90%)下に300時間保存し、保存前後での各発光パネルの駆動電圧差ΔVと、保存後の整流比とを評価した。駆動電圧差ΔVは、各発光パネルを保存前後で輝度が1000cdとなるように駆動し、その際に測定された駆動電圧の変化量として算出した。算出された駆動電圧差ΔVは、数値が小さいほど好ましい結果であることを表す。整流比は、保存後の各発光パネルに対して、順方向に+2.5Vの駆動電圧を印加した場合の電流値と、逆方向に-2.5V駆動電圧を印加した場合の電流値を測定し、これらの電流値の比[電流値(+2.5V)/電流値(-2.5V)]の対数値を算出して整流比(log)とした。整流比(log)が高いほどリーク特性に優れていることを表す。この結果を下記表3に合わせて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000074
 
<実施例2の評価結果>
 表3から明らかなように、試料204~216の有機電界発光素子、すなわち有効非共有電子対含有率[n/M]が2.0×10-3≦[n/M]である化合物No.1~No.45のうちの何れかを用いた窒素含有層1aと、この上部の高表面エネルギー材料層Aと、銀で構成された電極層1bとを備えた透明電極1を有する有機電界発光素子EL-2は、駆動電圧が10V以下、具体的には6V以下の低い駆動電圧で1000cd/m2の正面輝度の発光が得られることが確認された。またこれらの試料204~216の有機電界発光素子EL-2は、発光面内の均一性を示す輝度ムラの値が90%を越えて大きく輝度ムラの発生が小さく抑えられていることが確認された。さらにこれらの試料204~216の有機電界発光素子EL-2は、高温・高湿環境下での保存後にも発光が確認され、駆動電圧差ΔVも低い値であり、保存後の整流比も十分でリークが抑えられており、高温・高湿保存性にも優れていることが確認された。またこれにより、銀からなる電極層1bが連続膜として構成されてバリア性を発揮し、有機材料で構成された発光機能層3の劣化が防止されていることが確認された。
 これに対して、高表面エネルギー材料層Aを有していない透明電極を用いた試料201~203の有機電界発光素子は、先の試料204~216と比較して、駆動電圧が高く、輝度ムラも大きく、高温・高湿保存性も低かった。特に、試料201,202の、有効非共有電子対含有率[n/M]が上記範囲を外れた化合物No.-2,No.-4を用いた窒素含有層を有する試料201,202有機電界発光素子は、駆動電圧が10Vを超えても発光が得られなかった。
 以上より、本発明構成の透明電極1を用いた有機電界発光素子EL-2は、低い駆動電圧での高輝度発光が可能でかつ保存性に優れていることが確認された。またこれにより、所定輝度を得るための駆動電圧の低減と、発光寿命の向上が見込まれることが確認された。
 実施例1で作製した本発明構成の試料112~132の透明電極を陽極として用い、この陽極を発光機能層の下部に設けた白色発光のボトムエミッション型の各有機電界発光素子を作製した。作製した各有機電界発光素子について、実施例2と同様の評価を行ったところ、実施例2と同様に、輝度ムラの発生が小さく抑えられ、有機材料で構成された発光機能層の劣化が防止されていることが確認された。これにより、本発明は、白色発光の有機電界発光素子の構成としても有効であることが確認された。
 尚、実施例3で作製した白色発光の各有機電界発光素子の作製手順は次のようである。
 先ず、30mm×30mm、厚さ0.7mmのガラス製の透明基板上に、実施例1で作製した本発明構成の試料112~132の透明電極を陽極として形成した。次いで、各陽極が形成された透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
 一方、真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、次に形成する各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量だけ充填し、真空蒸着装置に固定した。蒸着用るつぼはモリブデン製またはタングステン製の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。
 その後、真空蒸着装置内を真空度1×10-4Paまで減圧した後、上記α-NPDの入った蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で透明電極上に蒸着し、膜厚40nmの正孔注入輸送層を形成した。
 次いで、青色の発光ドーパントである下記化合物BD-1、およびホスト化合物である下記化合物H-2を、化合物BD-1が5%の濃度になるように蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、膜厚15nmの青色発光を呈する蛍光発光層を形成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
 
 次いで、緑色の発光ドーパントである下記化合物GD-1、赤色の発光ドーパントである下記化合物RD-1、およびホスト化合物である下記化合物H-3を、化合物GD-1が17%、化合物RD-1が0.8%の濃度になるように蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、膜厚15nmの黄色を呈するリン光発光層を形成した。尚、化合物GD-1は先に発光ドーパントとして示した化合物D-15であり、化合物RD-1は先に発光ドーパントとして示した化合物D-1である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
 
 その後、下記化合物E-1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、膜厚30nmの電子輸送層を形成した。尚、化合物E-1は、先に窒素含有層を構成する材料として示した化合物10である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
 
 さらに、LiFを膜厚1.5nmにて形成した後に、アルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成した。
 次いで、上記素子の非発光面をガラスケースで覆い、各有機電界発光素子を作製した。
 実施例1で作製した本発明構成の試料112~132の透明電極を陽極として用い、この陽極を発光機能層の下部に設けた白色発光のタンデム型の各有機電界発光素子を作製した。作製した各有機電界発光素子について、実施例2と同様の評価を行ったところ、実施例2と同様に、輝度ムラの発生が小さく抑えられ、有機材料で構成された発光機能層の劣化が防止されていることが確認された。これにより、本発明は、タンデム型の有機電界発光素子の構成としても有効であることが確認された。
 尚、実施例4で作製したタンデム型の各有機電界発光素子の作製手順は次のようである。
 先ず、30mm×30mm、厚さ0.7mmのガラス製の透明基板上に、実施例1で作製した本発明構成の試料112~132の透明電極を陽極として形成した。次いで、各陽極が形成された透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
 一方、真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、次に形成する各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量だけ充填し、真空蒸着装置に固定した。蒸着用るつぼはモリブデン製またはタングステン製の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。
 その後、真空蒸着装置内を真空度1×10-4Paまで減圧した後、上記α-NPDの入った蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で透明電極上に蒸着し、膜厚40nmの正孔注入輸送層を形成した。
 次いで、青色の発光ドーパントである上記化合物BD-1、およびホスト化合物である上記化合物H-2を、化合物BD-1が5%の濃度になるように蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、膜厚30nmの青色発光を呈する蛍光発光層を形成した。
 次いで、上記化合物E-1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、膜厚30nmの電子輸送層を形成した。
 続いて、リチウムを1nmの膜厚に蒸着し、中間金属層を形成した。
 次いで、上記α-NPDを蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、膜厚50nmの正孔注入輸送層を形成した。
 次いで、緑色の発光ドーパントである上記化合物GD-1、赤色の発光ドーパントである上記化合物RD-1、およびホスト化合物である上記化合物H-3を、化合物GD-1が17%、化合物RD-1が0.8%の濃度になるように蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、膜厚30nmの黄色を呈するリン光発光層を形成した。
 その後、上記化合物E-1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、膜厚30nmの電子輸送層を形成した。
 さらに、LiFを膜厚1.5nmにて形成した後に、アルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成した。
 次いで、上記素子の非発光面をガラスケースで覆い、各有機電界発光素子を作製した。
 1…透明電極、1a…窒素含有層、1b…電極層、A…高表面エネルギー材料層、EL,EL-1,EL-2,EL-3,EL-4…有機電界発光素子(電子デバイス)

Claims (17)

  1.  窒素原子を含有すると共に当該窒素原子が有する非共有電子対のうち芳香族性に関与せずかつ金属に配位していない非共有電子対の数をn、分子量をMとした場合の有効非共有電子対含有率[n/M]が2.0×10-3≦[n/M]となる化合物を用いて構成された窒素含有層と、
     銀を主成分とする電極層と、
     銀よりも昇華熱エンタルピーが大きい高表面エネルギー材料を用いて構成され、前記窒素含有層と前記電極層とに接してこれらの間に挟持された高表面エネルギー材料層とを備えた
     透明電極。
  2.  前記化合物における前記有効非共有電子対含有率[n/M]が、3.9×10-3≦[n/M]である
     請求項1記載の透明電極。
  3.  前記化合物における前記有効非共有電子対含有率[n/M]が、6.5×10-3≦[n/M]である
     請求項1に記載の透明電極。
  4.  前記窒素含有層は、前記化合物と共に他の化合物を用いて構成され、これらの化合物の混合比を考慮した前記有効非共有電子対含有率[n/M]の平均値が、2.0×10-3≦[n/M]である
     請求項1~3に記載の透明電極。
  5.  前記窒素含有層は、下記一般式(1)で表される化合物を含有する
     請求項1~4の何れかに記載の透明電極。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    [ただし一般式(1)中、E101~E108は、各々-C(R12)=または-N=を表し、E101~E108のうち少なくとも1つは-N=である。
     またR11および上記R12は水素原子または置換基を表す。]
  6.  前記窒素含有層は、
     前記一般式(1)におけるE103およびE106を-N=とした下記一般式(1a)で表される化合物を含有する
     請求項5記載の透明電極。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
  7.  前記窒素含有層は、下記一般式(2)で表される化合物を含有する
     請求項1~4の何れかに記載の透明電極。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    〔ただし一般式(2)中、Y21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。
     E201~E216、E221~E238は、各々-C(R21)=または-N=を表し、上記R21は水素原子または置換基を表す。
     またE221~E229の少なくとも1つおよびE230~E238の少なくとも1つは-N=を表す。
     k21およびk22は0~4の整数を表すが、k21+k22は2以上の整数である。〕
  8.  前記窒素含有層は、下記一般式(3)で表される化合物を含有する
     請求項1~4の何れかに記載の透明電極。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    〔ただし一般式(3)中、E301~E312は、各々-C(R31)=を表し、R31は水素原子または置換基を表す。
     Y31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。]
  9.  前記窒素含有層は、下記一般式(4)で表される化合物を含有する
     請求項1~4の何れかに記載の透明電極。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    〔ただし一般式(4)中、E401~E414は、各々-C(R41)=を表し、R41は水素原子または置換基を表す。
     Ar41は、置換あるいは無置換の、芳香族炭化水素環あるいは芳香族複素環を表す。
     またk41は3以上の整数を表す。]
  10.  前記窒素含有層は、下記一般式(5)で表される化合物を含有する
     請求項1~4の何れかに記載の透明電極。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    〔ただし一般式(5)中、
     R51は置換基を表し、
     E501,E502、E511~E515、E521~E525は、各々-C(R52)=または-N=を表し、
     E503~E505は、各々-C(R52)=を表し、
     前記R52は、水素原子(H)または置換基を表し、
     E501およびE502のうち少なくとも1つは-N=であり、
     E511~E515のうち少なくとも1つは-N=であり、
     E521~E525のうち少なくとも1つは-N=である。〕
  11.  前記窒素含有層は、下記一般式(6)で表される化合物を含有する
     請求項1~4の何れかに記載の透明電極。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    〔ただし一般式(6)中、E601~E612は、各々-C(R61)=または-N=を表し、R61は水素原子または置換基を表す。
     Ar61は、置換あるいは無置換の、芳香族炭化水素環あるいは芳香族複素環を表す。]
  12.  前記窒素含有層は、下記一般式(7)で表される化合物を含有する
     請求項1~4のいずれかに記載の透明電極。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    〔ただし一般式(7)中、
     R71~R73は、各々水素原子(H)または置換基を表し、
     Ar71は、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表す。〕
  13.  前記窒素含有層は、下記一般式(8)で表される化合物を含有する
     請求項1~4のいずれかに記載の透明電極。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
    〔ただし一般式(8)中、
     R81~R86は、各々水素原子(H)または置換基を表し、
     E801~E803は、各々-C(R87)=または-N=を表し、
     前記R87は、水素原子(H)または置換基を表し、
     Ar81は、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表す。〕
  14.  前記窒素含有層は、下記一般式(8a)で表される化合物を含有する
     請求項13に記載の透明電極。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
    〔ただし一般式(8a)中において、
     E804~E811は、各々-C(R88)=または-N=を表し、
     前記R88は、それぞれが水素原子(H)または置換基と表し、
     E808~E811のうち少なくとも一つは-N=であり、
     E804~E807、E808~E811は、各々互いに結合して新たな環を形成してもよい。〕
  15.  前記高表面エネルギー材料として、アルミニウム(Al)、金(Au)、およびチタン(Ti)の少なくとも1つが用いられる
     請求項1~14の何れかに記載の透明電極。
  16.  請求項1~15の何れかに記載の透明電極を有する
     電子デバイス。
  17.  窒素原子を含有すると共に当該窒素原子が有する非共有電子対のうち芳香族性に関与せずかつ金属に配位していない非共有電子対の数をn、分子量をMとした場合の有効非共有電子対含有率[n/M]が2.0×10-3≦[n/M]となる化合物を用いて窒素含有層を形成する工程と、
     前記窒素含有層に接して、銀よりも昇華熱エンタルピーが大きい高表面エネルギー材料を用いて高表面エネルギー材料層を形成する工程と、
     前記高表面エネルギー材料層が設けられた前記窒素含有層上に銀を主成分とする電極層を形成する工程とを有する
     透明電極の製造方法。
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