WO2014181695A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

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WO2014181695A1
WO2014181695A1 PCT/JP2014/061509 JP2014061509W WO2014181695A1 WO 2014181695 A1 WO2014181695 A1 WO 2014181695A1 JP 2014061509 W JP2014061509 W JP 2014061509W WO 2014181695 A1 WO2014181695 A1 WO 2014181695A1
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WO
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organic
electrode
layer
organic functional
functional layer
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/061509
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English (en)
French (fr)
Inventor
隼 古川
有章 志田
中山 知是
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
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Publication date
Application filed by コニカミノルタ株式会社 filed Critical コニカミノルタ株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/85Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/858Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence element. More specifically, the present invention relates to a toning type organic electroluminescence element having a characteristic that the viewing angle dependency is emphasized and the color tone changes depending on the viewing angle.
  • ELD electroluminescence display
  • organic EL elements organic electroluminescent elements
  • Inorganic electroluminescent elements have been used as planar light sources, but an alternating high voltage is required to drive the light emitting elements.
  • an organic EL element has a configuration in which a light emitting layer containing a light emitting compound is sandwiched between a cathode and an anode, and excitons (excitons) are injected by injecting electrons and holes into the light emitting layer and recombining them.
  • This is an element that emits light by utilizing light (fluorescence or phosphorescence) emitted when excitons are deactivated.
  • the organic EL element can emit light at a voltage of about several volts to several tens of volts, and further, since it is a self-luminous type, it has a wide viewing angle and high visibility.
  • the organic EL element is a thin-film type complete solid-state element, it has attracted attention from the viewpoints of space saving and portability.
  • it has been studied to produce a flexible element by changing the substrate from a rigid one to a flexible plastic or metal foil.
  • the organic EL element is also a major feature that it is a surface light source, unlike main light sources that have been put to practical use, such as light-emitting diodes and cold-cathode tubes.
  • Applications that can effectively utilize this characteristic include illumination light sources and various display backlights.
  • it is also suitable to be used as a backlight of a liquid crystal full color display whose demand has been increasing in recent years.
  • organic EL elements that can control the color tone and white color temperature for lighting, compared to conventional elements that can emit only a single color, enables new value creation and is being studied.
  • LED light-emitting diode
  • the color tone and color temperature can be controlled in the same manner as the organic electroluminescent element, and the organic electroluminescent element has an advantage. In order to achieve this, further creation of value as a light emitting element is desired.
  • one of the characteristics of organic electroluminescence devices is that the organic thin film is generally sandwiched between a reflective electrode and a transparent electrode. To do. It has been clarified by this effect that not only the emission intensity but also the spectral angle dependency is emphasized, and the so-called viewing angle dependency that changes depending on the angle at which the emission color is observed appears.
  • a method of reducing the viewing angle dependency in an organic electroluminescence element for example, a method of providing a smooth particle layer between a substrate and an electrode is disclosed (for example, see Patent Document 3).
  • a method for reducing the dependency of the viewing angle by defining the refractive index difference between the intermediate conductive layer and the light emitting layer is disclosed (for example, see Patent Document 4).
  • the present invention has been made in view of the above-described problems and situations, and the problem to be solved is that the color tone differs depending on the angle of observation by emphasizing the viewing angle dependency with respect to the organic electroluminescence element that is normally produced.
  • An organic electroluminescence device exhibiting characteristics is provided.
  • the present inventor has, on a transparent substrate, a transparent electrode, at least two organic functional layer units, and an electrode paired with the transparent electrode in this order. And at least one of the organic functional layer units has a charge injection layer adjacent to the transparent electrode, and a difference in refractive index between the transparent electrode and the charge injection layer within a measurement wavelength range of 400 to 800 nm.
  • a transparent substrate a transparent electrode
  • at least two organic functional layer units has a charge injection layer adjacent to the transparent electrode, and a difference in refractive index between the transparent electrode and the charge injection layer within a measurement wavelength range of 400 to 800 nm.
  • An organic electroluminescence device having a transparent electrode, at least two organic functional layer units, and an electrode paired with the transparent electrode in this order on a transparent substrate, At least one of the organic functional layer units has a charge injection layer adjacent to the transparent electrode, and an absolute value of a difference in refractive index between the transparent electrode and the charge injection layer within a measurement wavelength range of 400 to 800 nm.
  • An organic electroluminescence device characterized in that an average value ⁇ n is in a range of 0.5 to 2.0.
  • the optical film thickness of the organic functional layer including the light emitting layer is sufficiently increased by adopting a configuration in which a plurality of organic functional layer units as defined in the present invention are laminated. Further, by setting the average value of the difference in refractive index between the transparent electrode and the charge injection layer adjacent to the transparent electrode within the range of 0.5 to 2.0, the microresonator effect can be emphasized, that is, As a result, the angle dependence of the emission spectrum is much larger than that of organic electroluminescence devices with a normal structure. As a result, the viewing angle dependence, which varies in color tone depending on the viewing angle, can be emphasized. An organic electroluminescence device that can be applied to the field can be obtained.
  • an organic electroluminescent element that can efficiently change the color tone by arranging an intermediate electrode as a transparent electrode between a plurality of organic functional layer units having a light emitting layer different from the charge injection layer,
  • the front color tone can be controlled by the balance of the applied voltage of each organic functional layer unit, and the color tone can be changed depending on the viewing angle, and a new display method that can not be realized with other light emitting methods
  • An organic electroluminescence element can be realized.
  • refraction of light is greatly emphasized according to Snell's law by making the difference between the refractive index of the transparent electrode layer and the refractive index difference of the adjacent charge injection layer greatly different from 0.5 to 2.0. Further, it is estimated that the wavelength emphasized differs depending on the viewing angle due to the occurrence of chromatic dispersion.
  • the present inventor is Chutinan et al. (A. Chutinan, K. Ishihara, T. Asano, M. Fujita, and S. Noda, “Theoretic Analysis and Light-ExtensiveDifference of Light-Extracted-Of-Fitness. Based on the description of Organic Electronics, vol.6, pp.3-9 (2005)), the simulation of the light distribution of the organic EL element results in the transparent electrode layer and the adjacent organic layer as in the present invention.
  • the average value in the visible light region of the refractive index difference of the charge injection layer made of the material should be in the range of 0.5 to 2.0.
  • the viewing angle is emphasized as compared with the conventional organic EL, emission color depending on the angle of viewing is found that can be different organic EL elements obtained making.
  • Schematic sectional view showing an example of the configuration of an organic electroluminescence element having two organic functional layer units Schematic sectional view showing an example of a configuration of an organic electroluminescence element having three organic functional layer units
  • Schematic sectional drawing which shows another example of a structure of the organic electroluminescent element which has two organic functional layer units Schematic sectional view showing an example of the configuration of an organic electroluminescence element having three organic functional layer units
  • the organic electroluminescent element of the present invention has, on a transparent substrate, a transparent electrode, at least two organic functional layer units, and an electrode paired with the transparent electrode in this order. At least one has a charge injection layer adjacent to the transparent electrode, and the average value ⁇ n of the absolute value of the difference in refractive index between the transparent electrode and the charge injection layer in the measurement wavelength range of 400 to 800 nm is 0 Within the range of .5 to 2.0.
  • This feature is a technical feature common to the inventions according to claims 1 to 6.
  • the difference in refractive index within the range of the measurement wavelength of 400 to 800 nm between the charge injection layer and the transparent electrode at adjacent positions is greatly separated within the range of 0.5 to 2.0,
  • the light refraction is greatly emphasized according to Snell's law. Further, it is estimated that the wavelength emphasized differs depending on the viewing angle due to the occurrence of chromatic dispersion.
  • the transparent electrode and the charge injection layer to be used are not particularly limited as long as the above-mentioned refractive index relationship is satisfied.
  • the refractive index of an ordinary organic compound and the electrode material are necessary.
  • a metal such as silver or gold as the transparent electrode.
  • the film thickness of the transparent electrode is preferably in the range of 3 to 20 nm from the viewpoint of suppressing the absorption component or reflection component to be low, maintaining light transmittance, and ensuring conductivity, and more preferably. Is 5 to 15 nm. Thereby, the absorption component or reflection component of the layer is kept low, and the light transmittance is maintained. Moreover, it is thought that electroconductivity is ensured by forming the film in a layered manner rather than a sea-island shape.
  • the transparent electrode according to the present invention is preferably a transparent electrode functioning as an anode from the viewpoint of efficiently extracting emitted light from the light emitting layer by providing a light extraction film or the like on the anode side.
  • the transparent electrode which concerns on this invention is used as a transparent electrode which functions as a cathode.
  • the transparent electrode is an intermediate electrode provided between the organic functional layer units, and can individually emit light for each organic functional layer unit, depending on not only the color tone change depending on the viewing angle but also the applied energy. Is also more preferable because the color tone can be controlled. That is, by providing between the organic functional layer units of different emission colors as an intermediate electrode made of a transparent electrode, individual organic functional layer units can emit light. This makes it possible to control the color tone not only by the color tone change depending on the viewing angle but also by the applied energy, which is more preferable.
  • is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value.
  • the organic electroluminescent element of the present invention is an organic electroluminescent element having a transparent electrode, at least two organic functional layer units, and an electrode paired with the transparent electrode in this order on a transparent substrate, At least one of the organic functional layer units has a charge injection layer at a position adjacent to the transparent electrode, and a difference in refractive index between the transparent electrode and the charge injection layer at a measurement wavelength within a range of 400 to 800 nm.
  • the average value ⁇ n (absolute value) is in the range of 0.5 to 2.0.
  • the term “adjacent to the transparent electrode” as used in the present invention refers to a configuration in which the transparent electrode and the charge injection layer are in direct contact.
  • the charge injection layer according to the present invention is a layer mainly composed of an organic compound having a function capable of efficiently injecting charges from the electrode to the organic functional layer. Examples thereof include a hole injection layer for injecting holes and an electron injection layer for injecting electrons.
  • the average value ⁇ n of the difference (absolute value) in refractive index between the charge injection layer and the transparent electrode in the measurement wavelength range of 400 to 800 nm is in the range of 0.5 to 2.0.
  • the present invention is not limited to the configuration exemplified with reference to the drawings as long as it has the above requirements.
  • the average value ⁇ n of the difference (absolute value) in refractive index between the charge injection layer and the transparent electrode according to the present invention can be obtained according to the following method.
  • a transparent electrode alone and a single layer of a charge injection layer are formed on a BK7 glass piece by a vacuum deposition method or a wet coating method under exactly the same conditions (components, layer thickness, etc.) as in the production of an organic EL element, A sample for rate measurement is prepared.
  • a spectrophotometer U-4100 manufactured by Shimadzu Corporation
  • a regular reflectance with an incident angle of incident light of 5 ° with respect to the normal of the reflecting surface is set every 10 nm in a wavelength range of 400 to 800 nm.
  • the transparent electrode according to the present invention and the electrode paired with the transparent electrode become an anode or an anode depending on the voltage application conditions.
  • a certain electrode is a first electrode
  • an electrode on the surface side of the organic functional layer unit is a second electrode.
  • the first electrode 2 is an anode and the second electrode 6 is a cathode
  • the anode which is the first electrode 2 becomes the transparent electrode according to the present invention
  • the lowermost charge injection layer constituting the first organic functional layer unit formed thereon is the main electrode.
  • the average value ⁇ n of the difference in refractive index (absolute value) in the range of 400 to 800 nm is 0. Within the range of .5 to 2.0.
  • the organic EL elements 100 and 200 of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 have at least two organic functions between a pair of main electrodes (first electrode 2 and second electrode 6), one of which is a transparent electrode.
  • a layer unit 3 and an intermediate electrode layer 4 disposed between the organic functional layer units 3 are provided.
  • the organic functional layer unit 3 is composed of a plurality of organic functional layers including a light emitting layer. Of the intermediate electrode layers 4, at least one intermediate electrode layer 4 is preferably a transparent electrode.
  • the organic functional layer unit 3 that emits light having the shortest wavelength in the light emitting layer is disposed at a position farthest from the transparent electrode (first electrode 2) on the main light emission side of the organic EL elements 100 and 200. Are preferred.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an organic EL element 100 having two organic functional layer units 3A and 3B of the present invention.
  • an organic EL element 100 includes an intermediate electrode layer unit comprising a first electrode 2 (anode), a first organic functional layer unit 3A, an intermediate electrode 41A, and a base layer 41B on a transparent substrate 1 as transparent electrodes.
  • 4A, the 2nd organic functional layer unit 3B, and the 2nd electrode 6 (cathode) which is a counter electrode are laminated
  • the underlayer 41B is not an essential component, but for example, includes a silver affinity compound that is a nitrogen-containing aromatic compound, and has a high electron transport capability and can be suitably used as an electron transport material. It is preferable to have a function.
  • a light extraction film (not shown) is formed on the side of the transparent substrate 1 opposite to the first electrode 2 side.
  • the first organic functional layer unit 3A includes, for example, “a hole injection layer, a hole transport layer, a light-emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer that are charge injection layers according to the present invention” from the transparent substrate 1 side.
  • the second organic functional layer unit 3B is also in the order of “hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer, electron transport layer, electron injection layer” from the transparent substrate 1 side. It becomes.
  • an independent connection terminal (not shown) is disposed between the organic functional layer units 3A and 3B. Moreover, you may provide the base layer mentioned later between the transparent substrate 1 and the 1st electrode 2 as needed.
  • the transparent electrode 2 and the hole injection layer constituting the first organic functional layer unit 3A, and the intermediate electrode 41A and the hole injection layer constituting the second organic functional layer unit 3B are all within the range of 0.5 to 2.0.
  • the present invention as a method of adjusting the average value ⁇ n of the refractive index difference (absolute value) between the transparent electrode and the charge injection layer within the range of 0.5 to 2.0, a metal or an alloy constituting the transparent electrode
  • the desired refraction A rate difference can be achieved.
  • the intermediate electrode layer unit 4A includes an intermediate electrode 41A and a base layer 41B.
  • the first electrode 2 and the intermediate electrode 41A are wired with lead wires 7A, and each connection terminal has a drive power supply V1 of 2 to 40V.
  • V1 the drive power supply
  • the first organic functional layer unit 3A emits light.
  • the lead electrode 7B is also provided between the intermediate electrode 41A and the second electrode 6, and the second organic functional layer unit 3B is applied to each connection terminal as a drive power source V2 within a range of 2 to 40V. Emits light.
  • the drive voltage V1 applied between the first electrode 2 and the intermediate electrode 41A and the drive voltage V2 applied between the intermediate electrode 41A and the second electrode 6 are DC voltages. Is applied within a voltage range of 2 to 40 V with the first electrode 2 serving as an anode having a positive polarity and the second electrode 6 serving as a cathode having a negative polarity. Further, for the intermediate electrode layer 4A, Apply an intermediate voltage between the voltage applied to the anode and the cathode.
  • the emitted light L emitted from the light emitting point h of each of the organic functional layer units 3A and 3B is taken out from the first electrode 2 side which is a transparent electrode. Further, the light emitted to the second electrode 6 side is reflected by the surface of the second electrode 6 and is similarly extracted from the first electrode 2 side.
  • the first electrode 2 and the second electrode 6 may be the anode, and the intermediate electrode layer 4A disposed between the two organic functional layer units 3A and 3B may be the cathode.
  • the drive voltage V1 a voltage of about 2 to 40V is applied such that the positive side is the first electrode 2 and the negative side is the intermediate electrode layer 4A, and the drive voltage V2 is a voltage of about 2 to 40V.
  • the organic functional layer units 3A and 3B emit light by applying the second electrode 6 on the positive side and the intermediate electrode layer 4A on the negative side.
  • the layer configuration of the first organic functional layer unit 3A is, for example, the order of “hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer, electron transport layer, electron injection layer” from the transparent substrate 1 side.
  • the second organic functional layer unit B conversely, from the transparent substrate 1 side, “an electron injection layer, an electron transport layer, a light emitting layer, a hole transport layer, a hole which is a charge injection layer according to the present invention”
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an organic EL element 200 having three organic functional layer units 3C, 3D, and 3E.
  • an organic EL element 200 is formed on a transparent substrate 1 with a first electrode 2, which is a transparent electrode, a first organic functional layer unit 3C, a first intermediate electrode layer unit 4B, a second organic functional layer unit 3D, 2 intermediate electrode layer unit 4C, 3rd organic functional layer unit 3E, and 2nd electrode 6 which is a counter electrode are laminated
  • the transparent substrate 1 side of the first intermediate electrode layer unit 4B and the second intermediate electrode layer unit 4C has base layers 42B and 43B containing nitrogen atoms, respectively, on which the intermediate electrodes 42A and 43A are respectively provided.
  • a configuration having A light extraction film (not shown) is formed on the opposite side of the transparent substrate 1 from the first electrode 2 side.
  • the first electrode 2 is an anode that is a transparent electrode
  • the second electrode 6 is a cathode.
  • the first organic functional layer unit 3C is, for example, “from the transparent substrate 1 side,“ a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, which are charge injection layers according to the present invention ”.
  • the second organic functional layer unit 3D and the third organic functional layer unit 3E are also “from the transparent substrate 1 side,“ a hole injection layer, a hole injection layer, which is a charge injection layer according to the present invention ”.
  • the order is “transport layer, light emitting layer, electron transport layer, electron injection layer”.
  • the first electrode 2 and the first intermediate electrode 42A are wired with lead wires 7C, and the first organic functional layer unit 3C is applied to each connection terminal as a drive voltage V1 within a range of 2 to 40V. Emits light.
  • the first intermediate electrode 42A and the second intermediate electrode 43A are wired with a lead wire 7D, and applied to each connection terminal as a drive voltage V2 within a range of 2 to 40V, thereby allowing the second organic function.
  • the layer unit 3D emits light.
  • the second intermediate electrode 43A and the second electrode 6 are also wired by the lead wire 7E, and applied to the respective connection terminals as the drive voltage V3 within the range of 2 to 40V, thereby the third organic functional layer. Unit 3E emits light.
  • the drive voltage V1, the drive voltage V2, and the drive voltage V3 have a positive polarity on the first electrode 2 that is an anode and a second electrode 6 that is a cathode when a DC voltage is applied. Is applied within a voltage range of 2 to 40V, and is applied to the first intermediate electrode 42A and the second intermediate electrode 43A at a voltage between the anode and the cathode.
  • both the first electrode 2 and the second electrode 6 are anodes as in the case of having the two organic functional layer units 3A and 3B.
  • the first intermediate electrode 42A and the second intermediate electrode 43A may be configured as cathodes.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of an organic EL element having two organic functional layer units 3A and 3B.
  • the organic EL element 300 includes the intermediate electrode layer unit 4A as compared with the organic EL element 100 having the two organic functional layer units 3A and 3B shown in FIG.
  • the first electrode 2 that is a transparent electrode and the second electrode 6 that is a counter electrode are wired by a lead wire 7F, and applied to each connection terminal as a drive power source V1 within a range of 2 to 40V.
  • the first organic functional layer unit 3A and the second organic functional layer unit 3B emit light.
  • the organic EL element 300 shown in FIG. 3 for example, from the transparent substrate 1 side, “a hole injection layer, a hole transport layer, a light-emitting layer, an electron, which is a charge injection layer according to the present invention” from the transparent substrate 1 side.
  • the second organic functional layer unit 3B is also similarly configured as “hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer, electron transport layer, The layer order is “electron injection layer”.
  • an independent connection terminal (not shown) is disposed between the organic functional layer units 3A and 3B.
  • a base layer may be provided between the transparent substrate 1 and the first electrode 2 as necessary.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of an organic EL element having three organic functional layer units 3C, 3D, and 3E.
  • the organic EL element 400 is an intermediate electrode layer unit compared to the organic EL element 200 having the three organic functional layer units 3C, 3D and 3E shown in FIG.
  • the first electrode 2 and the second electrode 6 are wired with a lead wire 7G, and applied to each connection terminal as a drive power source V1 within a range of 2 to 40V,
  • the first organic functional layer unit 3C, the second organic functional layer unit 3D, and the third organic functional layer unit 3E emit light.
  • the first organic functional layer unit 3C is separated from the transparent substrate 1 side by “a hole injection layer that is a charge injection layer according to the present invention
  • the second organic functional layer unit 3D is similarly “hole injection layer, hole transport layer from the transparent substrate 1 side”.
  • Light emitting layer, electron transport layer, electron injection layer is disposed between the organic functional layer units 3C, 3D, and 3E.
  • a base layer may be provided between the transparent substrate 1 and the first electrode 2 as necessary.
  • each organic functional layer unit 3 includes an organic functional layer unit 3 having a blue light emitting layer, a green light emitting element.
  • the organic functional layer unit 3 having a layer and the organic functional layer unit 3 having a red light emitting layer may be used to obtain a light emission color having a desired hue including white.
  • the total thickness of the plurality of organic functional layers constituting the organic functional layer unit 3 is preferably in the range of the number of organic functional layer units ⁇ (100 to 200) nm. By setting it within this range, it is considered that occurrence of a short circuit can be suppressed and an increase in driving voltage can be suppressed.
  • the plurality of organic functional layers include a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
  • the organic functional layer unit 3 is not limited in its overall layer structure, and has a configuration in which at least a first electrode that is a transparent electrode and a charge injection layer are adjacent to each other, and the charge injection layer If the average value ⁇ n of the difference in refractive index (absolute value) between the transparent electrode and the transparent electrode has a configuration satisfying the condition of being in the range of 0.5 to 2.0, there is no particular limitation, and a general It may have a layer structure.
  • a configuration in which “a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer as a charge injection layer” are stacked in order from the first electrode 2 side serving as an anode is exemplified.
  • the hole injection layer and the hole transport layer may be provided as a hole transport / injection layer.
  • the electron transport layer and the electron injection layer may be provided as an electron transport / injection layer.
  • the electron injection layer may be made of an inorganic material.
  • the organic functional layer unit 3 may be laminated with a hole blocking layer, an electron blocking layer, or the like as necessary.
  • the light emitting layer has each color light emitting layer that generates the emitted light L in each wavelength region, and the organic functional layer unit 3 is formed by laminating each color light emitting layer via a non-light emitting intermediate layer. Also good.
  • the intermediate layer may function as a hole blocking layer or an electron blocking layer.
  • the organic functional layer unit 3 has three organic functional layer units 3C, 3D, and 3E even when the two organic functional layer units 3A and 3B are stacked. May be configured to be stacked. Moreover, the structure from which the emitted light L of one color is obtained may be sufficient, and the emitted light L of a different color may be obtained.
  • Organic functional layer unit arrangement An arrangement of a plurality of organic functional layer units having at least one light emitting layer among a blue light emitting layer that emits blue light, a green light emitting layer that emits green light, and a red light emitting layer that emits red light will be described.
  • the organic EL element of the present invention is characterized by having at least two organic functional layer units, and the organic EL elements 100 to 400 having two or more organic functional layer units 3 have two organic functional layer units. The arrangement of the organic functional layer units 3 will be described separately for the case (organic EL 100, 300) and the case of three (organic EL 200, 400).
  • each organic functional layer unit 3 of the first organic functional layer unit 3A and the second organic functional layer unit 3B is provided therebetween.
  • An intermediate electrode layer unit 4A is provided therebetween.
  • the first organic functional layer unit 3A and the second organic functional layer unit 3B are directly and continuously stacked.
  • the intermediate electrode layer 4 contains silver as a main component, the power efficiency and the light emission lifetime are excellent, the color matching property is excellent, and the light distribution characteristics (viewing angle) Dependency).
  • the case where two light emitting layers are provided is not limited to the case where one organic functional layer unit 3 includes one light emitting layer.
  • one organic functional layer unit 3 may include a plurality of light emitting layers.
  • the first organic functional layer unit 3A may include a red light emitting layer and a green light emitting layer
  • the second organic functional layer unit 3B may include a blue light emitting layer.
  • the organic EL element 200 includes organic elements of the first organic functional layer unit 3C, the second organic functional layer unit 3D, and the third organic functional layer unit 3E.
  • An intermediate electrode layer 4 (first intermediate electrode layer 4B and second intermediate electrode layer 4C) is provided between the functional layer units 3. Further, in the organic EL element 400 having the tandem configuration shown in FIG. 4, the first organic functional layer unit 3C, the second organic functional layer unit 3D, and the third organic functional layer unit 3E are directly stacked.
  • the first electrode which is a transparent electrode and the charge injection layer are adjacent to each other, and the refractive index of the charge injection layer and the transparent electrode.
  • the average value ⁇ n of the difference absolute value
  • the viewing angle dependency can be emphasized, which is not seen in conventional organic EL elements. It is possible to obtain an organic electroluminescence element that exhibits toning suitability and light distribution characteristics (viewing angle dependency) and can express various light emission characteristics depending on the observation angle.
  • transparent substrate examples of the transparent substrate 1 applicable to the organic EL element of the present invention include transparent materials such as glass and plastic. Examples of the transparent substrate 1 that is preferably used include glass, quartz, and resin films.
  • the glass material examples include silica glass, soda lime silica glass, lead glass, borosilicate glass, and alkali-free glass.
  • a physical treatment such as polishing, a coating made of an inorganic material or an organic material, or these coatings, if necessary.
  • a combined hybrid coating can be formed.
  • polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate butyrate, cellulose acetate pro Cellulose esters such as pionate (CAP), cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate and their derivatives, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate (PC), norbornene resin, Polymethylpentene, polyetherketone, polyimide (PI), polyethersulfone (PES), poly Enylene sulfide, polysulfones, polyether imide, polyether ketone imide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethyl methacrylate, acrylic and polyarylates, Arton (trade name, manufactured by JSR) and
  • the surface of the transparent substrate 1 is preferably cleaned by surface activation treatment.
  • surface activation treatment include corona treatment, plasma treatment, and flame treatment.
  • the organic EL element of the present invention may be configured such that a gas barrier layer is provided on the transparent substrate 1 described above, if necessary.
  • the transparent substrate 1 on which the gas barrier layer is formed has a water vapor transmission rate of 1 ⁇ 10 ⁇ 3 at a temperature of 25 ⁇ 0.5 ° C. and a relative humidity of 90 ⁇ 2% measured by a method according to JIS K 7129-1992. is preferably g / m 2 ⁇ 24h or less, more, oxygen permeability measured by the method based on JIS K 7126-1987 is, 1 ⁇ 10 -3 ml / m 2 ⁇ 24h ⁇ atm (1atm is 1.01325 ⁇ 10 5 Pa), and the water vapor permeability at a temperature of 25 ⁇ 0.5 ° C. and a relative humidity of 90 ⁇ 2% is 1 ⁇ 10 ⁇ 3 g / m 2 ⁇ 24 h or less. It is preferable.
  • any material that has a function of suppressing intrusion of water or oxygen that causes deterioration of the organic EL element may be used.
  • an inorganic substance such as silicon oxide, silicon dioxide, or silicon nitride may be used. Can be used.
  • the method for forming the gas barrier layer is not particularly limited.
  • the vacuum deposition method, sputtering method, reactive sputtering method, molecular beam epitaxy method, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma A thin film forming method such as a polymerization method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method and a coating method can be used, but it is based on an atmospheric pressure plasma polymerization method as described in JP-A-2004-68143. Is also preferable.
  • VUV light vacuum ultraviolet light
  • a method of forming a gas barrier layer by subjecting to a modification treatment is also preferred.
  • the thickness of the gas barrier layer is preferably in the range of 1 to 500 nm, more preferably in the range of 10 to 300 nm. If the thickness of the gas barrier layer is 1 nm or more, a desired gas barrier performance can be exhibited, and if it is 500 nm or less, film quality deterioration such as generation of cracks in a dense silicon oxynitride film can be prevented. Can do.
  • the anode is a transparent electrode, it is possible to efficiently extract emitted light from the light emitting layer by providing a light extraction film on the anode side.
  • the first electrode 2 is preferably an extremely thin metal or an alloy containing a metal as a main component to such an extent that the light transmission can be maintained and the irradiated light does not cause plasmon loss.
  • the light transmittance at a wavelength of 550 nm is 60% or more
  • the film thickness is in the range of 1 to 30 nm
  • the sheet resistance value is in the range of 0.0001 to 50 ⁇ / ⁇ .
  • the sheet resistance value is further in the range of 0.01 to 30 ⁇ / ⁇ .
  • a metal, an alloy, an electrically conductive compound and a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) are used as an electrode material, and a charge injection layer A material is selected which can have an average value ⁇ n of a difference in refractive index (absolute value) from the range of 0.5 to 2.0.
  • the material constituting the first electrode 2 includes metals such as Ag and Au, alloys containing metal as a main component, CuI, indium-tin composite oxide (ITO), SnO 2 and ZnO.
  • metal oxide can be mentioned, from the viewpoint of controlling the objective effect of the present invention, particularly the difference in refractive index from the charge injection layer to a desired condition, metal or an alloy containing a metal as a main component Preferably, it is silver or an alloy containing silver as a main component.
  • the purity of silver constituting the transparent electrode as the first electrode is preferably 99% or more. Further, palladium (Pd), copper (Cu), gold (Au), or the like may be added to ensure the stability of silver.
  • the transparent electrode is composed of an alloy containing silver as a main component
  • the silver content is preferably 50% or more.
  • alloys include silver magnesium (Ag—Mg), silver copper (Ag—Cu), silver palladium (Ag—Pd), silver palladium copper (Ag—Pd—Cu), silver indium (Ag—In).
  • Silver gold (Ag—Au), silver aluminum (Ag—Al), silver zinc (Ag—Zn), silver tin (Ag—Sn), silver platinum (Ag—Pt), silver titanium (Ag—Ti) and silver Bismuth (Ag-Bi) etc. are mentioned.
  • the thickness of the first electrode 2 is preferably in the range of 1 to 30 nm, and more preferably in the range of 3 to 20 nm. Setting the thickness within the above range is preferable because the absorption component or reflection component of the electrode can be kept low and the light transmittance can be maintained. Also, conductivity can be ensured.
  • a method for forming such a transparent electrode 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, EB method, etc.), a sputtering method, a CVD method, etc.
  • a method using a dry process such as a coating method, an inkjet method, a coating method, a dip method, a vapor deposition method (resistance heating, EB method, etc.), a sputtering method, a CVD method, etc.
  • the vapor deposition method is preferably applied.
  • the transparent electrode composed of silver or an alloy containing silver as a main component is characterized by having sufficient conductivity even without an annealing treatment, etc. Etc. may be performed.
  • the transparent electrode 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. That is, a configuration in which silver layers and alloy layers are alternately stacked a plurality of times may be used, or a configuration in which a plurality of layers of different alloys are stacked may be used.
  • the intermediate electrode layer 4 has a two-layer structure
  • a configuration in which a silver layer is stacked on the base layers 41, 42, and 43 via an aluminum (Al) layer can be given.
  • the aluminum layer may not be a continuous layer, but may be a layer having islands or holes.
  • a wet film forming method such as a printing method or a coating method can also be used.
  • the organic EL elements 100 and 200 of the present invention have a structure in which two or more organic functional layer units 3 are stacked between the first electrode 2 and the second electrode 6, and two or more organic functional layer units are provided. It is possible to take a structure in which the three are separated by an intermediate electrode layer unit 4 (4A, 4B and 4C) having independent connection terminals for obtaining electrical connection.
  • the intermediate electrode constituting the intermediate electrode layer unit 4 according to the present invention is preferably a metal described in the above transparent electrode or an alloy containing a metal as a main component, more preferably silver or silver as a main component. Can be mentioned.
  • the material constituting the underlayer is not particularly limited. Particularly, when the intermediate electrode is an electrode layer made of silver or an alloy containing silver as a main component, a material that can suppress aggregation of silver, for example, And compounds containing a nitrogen atom or a sulfur atom.
  • the nitrogen atom-containing compound that can be used to form the underlayers 41B, 42B, and 43B is not particularly limited as long as it is a compound that contains a nitrogen atom in the molecule, but the nitrogen atom is a hetero atom. Compounds having a heterocycle are preferred.
  • heterocycle having a nitrogen atom as a hetero atom examples include, for example, aziridine, azirine, azetidine, azeto, azolidine, azole, azinane, pyridine, azepan, azepine, imidazole, pyrazole, oxazole, thiazole, imidazoline, pyrazine, morpholine, thiazine, Examples include indole, isoindole, benzimidazole, purine, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, cinnoline, pteridine, acridine, carbazole, benzo-C-cinnoline, porphyrin, chlorin and choline.
  • the nitrogen atom-containing compound contained in the underlayers 41B, 42B and 43B is preferably an aromatic heterocyclic compound having a nitrogen atom having an unshared electron pair not involved in aromaticity.
  • a nitrogen atom having an unshared electron pair that is not involved in aromaticity is a nitrogen atom having an unshared electron pair (also referred to as a lone electron pair), and the aromaticity of the unsaturated cyclic compound.
  • a nitrogen atom of pyridine, a nitrogen atom of an amino group as a substituent, and the like correspond to “a nitrogen atom having an unshared electron pair not involved in aromaticity” according to the present invention.
  • the aromatic heterocyclic compound contained in the nitrogen atom-containing layer is not particularly limited as long as it has a nitrogen atom having an unshared electron pair not involved in aromaticity in the molecule. However, it preferably has a pyridine ring in the molecule, more preferably has an azacarbazole ring, azadibenzofuran ring or azadibenzothiophene ring in the molecule, and more preferably ⁇ , ⁇ ′- in the molecule.
  • an organic compound containing a sulfur atom can be used in addition to the nitrogen atom-containing compound, and sulfur atoms applicable to the base layer according to the present invention can be used.
  • the organic compound containing suffices to have a sulfide bond (also referred to as a thioether bond), a disulfide bond, a mercapto group, a sulfone group, a thiocarbonyl bond, etc. in the molecule, and in particular, a sulfide bond or a mercapto group.
  • a sulfide bond also referred to as a thioether bond
  • a disulfide bond also referred to as a thioether bond
  • a mercapto group a sulfone group
  • a thiocarbonyl bond etc.
  • a sulfide bond or a mercapto group Preferably there is.
  • a polymer containing a sulfur atom can be used.
  • the weight average molecular weight of the polymer containing sulfur atoms according to the present invention is preferably in the range of 1,000 to 1,000,000.
  • a method using a wet process such as a coating method, an ink jet method, a coating method, or a dip method, a vapor deposition method (resistance heating or EB method, etc.)
  • a method using a dry process such as a sputtering method or a CVD method.
  • the vapor deposition method is preferably applied.
  • the base layers 41B, 42B, and 43B are formed using a plurality of compounds
  • a film forming method in which a plurality of compounds are simultaneously supplied from a plurality of evaporation sources or a plurality of compounds are sequentially stacked.
  • a film forming method in which a compound that can be used for the above-described base layers 41B, 42B, and 43B and, for example, potassium fluoride or lithium is co-evaporated or stacked is applied.
  • a coating method is preferably applied. In this case, a coating solution in which the compound is dissolved in a solvent is used.
  • the solvent is not limited as long as it can dissolve the compound. Furthermore, in the case where the base layers 41B, 42B and 43B containing nitrogen atoms are formed using a plurality of compounds, the coating solution may be prepared using a solvent capable of dissolving the plurality of compounds. .
  • Organic functional layer unit As each layer constituting the organic functional layer unit 3, a charge injection layer, a light emitting layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and a blocking layer will be described in this order.
  • the average value ⁇ n of the difference (absolute value) in refractive index between the charge injection layer and the transparent electrode is in the range of 0.5 to 2.0.
  • the charge injection layer according to the present invention is a layer provided between the electrode and the light-emitting layer in order to lower the driving voltage and improve the light emission luminance.
  • the charge injection layer is present between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer in the case of a hole injection layer, and between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer in the case of an electron injection layer.
  • the present invention is characterized in that the charge injection layer is disposed adjacent to the transparent electrode. When used in an intermediate electrode, it is sufficient that at least one of the adjacent electron injection layer and hole injection layer satisfies the requirements of the present invention.
  • the hole injection layer according to the present invention is a layer disposed adjacent to the anode, which is a transparent electrode, in order to lower the drive voltage and improve the light emission luminance.
  • the details are described in Volume 2, Chapter 2, “Electrode Materials” (pages 123-166) of “Month 30th, NTS Corporation”.
  • the details of the hole injection layer are described in JP-A-9-45479, JP-A-9-260062, JP-A-8-288069, etc.
  • materials used for the hole injection layer include: , 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, polyvinylcarbazole, aromatic amines introduced into the main chain or side chain Child material or oligomer, polysilane, a conductive polymer or oligomer
  • Examples of the triarylamine derivative include benzidine type represented by ⁇ -NPD (4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl), and MTDATA (4,4 ′, 4 ′′).
  • Examples include a starburst type represented by -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine), a compound having fluorene or anthracene in the triarylamine-linked core.
  • 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.
  • the electron injection layer is a layer provided between the cathode and the light emitting layer for lowering the driving voltage and improving the light emission luminance.
  • the cathode is composed of the transparent electrode according to the present invention
  • Chapter 2 “Electrode materials” pages 123 to 166) of the second edition of “Organic EL devices and their industrialization front line (issued by NTS, November 30, 1998)” ) Is described in detail.
  • 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 represented by strontium and aluminum, alkali metal compounds represented by lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, etc., alkali metal halide layers represented by magnesium fluoride, calcium fluoride, etc. Examples thereof include an alkaline earth metal compound layer typified by magnesium, a metal oxide typified by molybdenum oxide and aluminum oxide, and a metal complex typified by lithium 8-hydroxyquinolate (Liq).
  • Metals represented by strontium and aluminum alkali metal compounds represented by lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, etc.
  • the transparent electrode in this invention is a cathode
  • organic materials such as a metal complex
  • the electron injection layer is preferably a very thin film, and depending on the constituent material, the layer thickness is preferably in the range of 1 nm to 10 ⁇ m.
  • the average value ⁇ n of the difference (absolute value) in refractive index from the transparent electrode is in the range of 0.5 to 2.0.
  • a material for the charge injection layer that satisfies the above conditions is appropriately selected in relation to the refractive index of the alloy.
  • the light emitting layer constituting the organic functional layer unit 3 of the organic EL element of the present invention preferably has a structure containing a phosphorescent light emitting compound as a light emitting material.
  • This light emitting layer is a layer that emits light by recombination of electrons injected from the electrode or the electron transport layer and holes injected from the hole transport layer, and the light emitting portion is in the layer of the light emitting layer. Alternatively, it may be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
  • Such a light emitting layer is not particularly limited in its configuration as long as the light emitting material contained satisfies the light emission requirements. Moreover, there may be a plurality of layers having the same emission spectrum and emission maximum wavelength. In this case, it is preferable to have a non-light emitting intermediate layer between the light emitting layers.
  • the total thickness of the light emitting layers is preferably in the range of 1 to 100 nm, and more preferably in the range of 1 to 30 nm because a lower driving voltage can be obtained.
  • the sum total of the thickness of a light emitting layer is the thickness also including the said intermediate
  • one of the features is a structure in which two or more organic functional layer units 3 are laminated, and the thickness of each light emitting layer is adjusted within the range of 1 to 50 nm. More preferably, it is more preferable to adjust within the range of 1 to 20 nm.
  • the plurality of stacked light emitting layers correspond to the respective emission colors of blue, green, and red, there is no particular limitation on the relationship between the thicknesses of the blue, green, and red light emitting layers.
  • the light emitting layer as described above is prepared by using a known method such as a vacuum evaporation method, a spin coating method, a casting method, an LB method (Langmuir Blodget, Langmuir Blodgett method), an ink jet method, or the like. Can be formed.
  • a plurality of light emitting materials may be mixed, and a phosphorescent light emitting material and a fluorescent light emitting material (also referred to as a fluorescent dopant or a fluorescent compound) may be mixed and used in the same light emitting layer.
  • the light-emitting layer preferably includes a host compound (also referred to as a light-emitting host) and a light-emitting material (also referred to as a light-emitting dopant compound) and emits light from the light-emitting material.
  • ⁇ Host compound> As the host compound contained in the light emitting layer, a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission at room temperature (25 ° C.) of less than 0.1 is preferable. Further, the phosphorescence quantum yield is preferably less than 0.01. Moreover, it is preferable that the volume ratio in the layer is 50% or more among the compounds contained in a light emitting layer.
  • a known host compound may be used alone, or a plurality of types of host compounds may be used.
  • 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 used in the light emitting layer may be a conventionally known low molecular compound or a high molecular compound having a repeating unit, and a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (evaporation polymerizable light emitting host). )
  • Tg glass transition point
  • DSC Different Scanning Colorimetry
  • host compounds applicable to the present invention include, for example, JP-A Nos. 2001-257076, 2002-308855, 2001-313179, 2002-319491, 2001-357777, 2002-334786, 2002-8860, 2002-334787, 2002-15871, 2002-334788, 2002-43056, 2002-334789, 2002 -75645, 2002-338579, 2002-105445, 2002-343568, 2002-141173, 2002-352957, 2002-203683, 2002 36 No. 227, No. 2002-231453, No. 2003-3165, No. 2002-234888, No. 2003-27048, No. 2002-255934, No. 2002-260861, No. 2002-280183. No. 2002, No. 2002-299060, No.
  • Light emitting material examples include phosphorescent compounds (also referred to as phosphorescent compounds or phosphorescent materials) and fluorescent compounds (also referred to as fluorescent compounds or fluorescent materials). It is done.
  • the phosphorescent compound is a compound in which light emission from an excited triplet is observed. Specifically, it is a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.), and the phosphorescence quantum yield is 0 at 25 ° C. A preferred phosphorescence quantum yield is 0.1 or more, although it is defined as 0.01 or more compounds.
  • the phosphorescent quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of the Fourth Edition Experimental Chemistry Course 7.
  • the phosphorescence quantum yield in the solution can be measured using various solvents, but when using a phosphorescent compound in the present invention, the phosphorescence quantum yield is 0.01 or more in any solvent. Should be achieved.
  • the carrier recombination occurs on the host compound to which the carrier is transported to generate an excited state of the host compound, and this energy is transferred to the phosphorescent compound to transfer the energy from the phosphorescent compound. It is an energy transfer type that obtains luminescence.
  • Another method is a carrier trap type in which a phosphorescent compound serves as a carrier trap, carrier recombination occurs on the phosphorescent compound, and light emission from the phosphorescent compound is obtained. In either case, the condition is that the excited state energy of the phosphorescent compound is lower than the excited state energy of the host compound.
  • the phosphorescent compound can be appropriately selected from known compounds used for the light-emitting layer of a general organic EL device, but preferably contains a group 8 to 10 metal in the periodic table of elements. More preferred are iridium compounds, more preferred are iridium compounds, osmium compounds, platinum compounds (platinum complex compounds) or rare earth complexes, and most preferred are iridium compounds.
  • At least one light emitting layer may contain two or more phosphorescent compounds, and the concentration ratio of the phosphorescent compound in the light emitting layer varies in the thickness direction of the light emitting layer. It may be an embodiment.
  • preferred phosphorescent dopants include organometallic complexes 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.
  • the phosphorescent compound described above (also referred to as a phosphorescent metal complex) is described in, for example, Organic Letter, vol. 16, 2579-2581 (2001), Inorganic Chemistry, Vol. 30, No. 8, pp. 1685-1687 (1991), J. Am. Am. Chem. Soc. , 123, 4304 (2001), Inorganic Chemistry, Vol. 40, No. 7, pages 1704-1711 (2001), Inorganic Chemistry, Vol. 41, No. 12, pages 3055-3066 (2002) , New Journal of Chemistry. 26, 1171 (2002), European Journal of Organic Chemistry, Vol. 4, pages 695-709 (2004), and the methods described in references in these documents should be applied. Can be synthesized.
  • Fluorescent compounds include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes, stilbene dyes. And dyes, polythiophene dyes, and rare earth complex phosphors.
  • the hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes.
  • the hole injection layer and the electron blocking layer also have the function of a hole transport layer.
  • the hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • the hole transport material has any of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic.
  • triazole derivatives oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives
  • Examples include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, conductive polymer oligomers, and thiophene oligomers.
  • hole transport material those described above can be used, but porphyrin compounds, aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds can be used, and in particular, aromatic tertiary amine compounds can be used. preferable.
  • aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds include N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminophenyl, N, N′-diphenyl-N, N′— Bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (abbreviation: TPD), 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane, 1,1 -Bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane, N, N, N ', N'-tetra-p-tolyl-4,4'-diaminobiphenyl, 1,1-bis (4-di-p -Tolylaminophenyl) -4-phenylcyclohexane, bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane, bis (4-di-p
  • a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
  • inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.
  • a so-called p-type hole transport material as described in 139 can also be used. In the present invention, these materials are preferably used from the viewpoint of obtaining a light-emitting element with higher efficiency.
  • the hole transport material is made of a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, and an LB method (Langmuir Brodget, Langmuir Brodgett method).
  • a vacuum deposition method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, and an LB method (Langmuir Brodget, Langmuir Brodgett method).
  • LB method Lithinning method
  • the layer thickness of the hole transport layer is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • the hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • the p property can be increased by doping impurities into the material of the hole transport layer.
  • Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, 2001-102175 and J.P. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
  • the electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer.
  • the electron transport layer can be provided as a single layer structure or a stacked structure of a plurality of layers.
  • an electron transport material (also serving as a hole blocking material) constituting a layer portion adjacent to the light emitting layer is used as an electron transporting material. What is necessary is just to have the function to transmit.
  • any one of conventionally known compounds can be selected and used. Examples include nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane, anthrone derivatives, and oxadiazole derivatives.
  • a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron-withdrawing group can also be used as a material for the electron transport layer. It can. Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain, or a polymer material having these materials as a polymer main chain can also be used.
  • metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), 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 (abbreviation: Znq), etc. and the central metal of these metal complexes
  • a metal complex replaced with In, Mg, Cu, Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as a material for the electron transport layer.
  • metal-free or metal phthalocyanine or those having a terminal substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the material for the electron transport layer.
  • distyrylpyrazine derivatives exemplified as the material for the light emitting layer can also be used as the material for the electron transport layer, and n-type-Si, n-type-SiC, etc. as well as the hole injection layer and the hole transport layer.
  • These inorganic semiconductors can also be used as a material for the electron transport layer.
  • the electron transport layer can be formed by thinning the above material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an inkjet method, and an LB method.
  • the thickness of the electron transport layer is not particularly limited, but is usually in the range of 5 nm to 5 ⁇ m, preferably in the range of 5 to 200 nm.
  • the electron transport layer may have a single structure composed of one or more of the above materials.
  • impurities can be doped in the electron transport layer to increase the n property.
  • impurities include JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, 2001-102175 and J.P. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
  • the potassium compound for example, potassium fluoride can be used.
  • the material for the electron transport layer (electron transport compound)
  • the same material as that for the intermediate layer described above may be used. This is the same for the electron transport layer that also serves as the electron injection layer, and the same material as that for the intermediate layer described above may be used.
  • the blocking layer includes a hole blocking layer and an electron blocking layer, and is a layer provided as necessary in addition to the constituent layers of the organic functional layer unit 3 described above. For example, it is described in JP-A Nos. 11-204258 and 11-204359, and “Organic EL elements and the forefront of industrialization (published by NTT Corporation on November 30, 1998)” on page 237. Hole blocking (hole block) layer and the like.
  • the hole blocking layer has a function of an electron transport layer in a broad sense.
  • the hole blocking layer is made of a hole blocking material that has a function of transporting electrons and has a very small ability to transport holes. By blocking holes while transporting electrons, The recombination probability can be improved.
  • the structure of an electron carrying layer can be used as a hole-blocking layer as needed.
  • the hole blocking layer is preferably provided adjacent to the light emitting layer.
  • the electron blocking layer has a function of a hole transport layer in a broad sense.
  • the electron blocking layer is made of a material that has the ability to transport holes and has a very small ability to transport electrons. By blocking holes while transporting holes, the probability of recombination of electrons and holes is improved. Can be made.
  • the structure of a positive hole transport layer can be used as an electron blocking layer as needed.
  • the layer thickness of the hole blocking layer applied to the present invention is preferably in the range of 3 to 100 nm, and more preferably in the range of 5 to 30 nm.
  • the second electrode 6 is an electrode film that functions to supply holes to the second organic functional layer unit 3B or the third organic functional layer unit 3E, and is a metal, alloy, organic or inorganic conductive compound, or these A mixture is used. Specifically, gold, aluminum, silver, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, indium, lithium / aluminum mixture, rare earth metal, ITO, ZnO, TiO Oxide semiconductors such as 2 and SnO 2 .
  • the second electrode 6 can be formed as a thin film by depositing these conductive materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance as the second electrode 6 is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less, and the film thickness is usually in the range of 5 nm to 5 ⁇ m, preferably in the range of 5 to 200 nm.
  • the organic EL elements 100 and 200 are double-sided light-emitting organic EL elements in which the emitted light L is also extracted from the second electrode 6, the second electrode 6 having good light transmission can be selected and configured. Good.
  • the base layers 41B, 42B, and 43B described above may be provided on the surface of each organic functional layer unit 3 on the second electrode 6 side.
  • sealing member As a sealing means used for sealing the organic EL element of this invention, the method of adhere
  • the sealing member may be disposed so as to cover the display area of the organic EL element, and may be concave or flat. Further, transparency and electrical insulation are not particularly limited.
  • a glass plate, a polymer plate, a film, a metal plate, a film, etc. examples include soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz.
  • the polymer plate examples include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, and polysulfone.
  • the metal plate include 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 sealing member a polymer film and a metal film can be preferably used from the viewpoint of reducing the thickness of the organic EL element. Furthermore, the polymer film has a water vapor transmission rate of 1 ⁇ 10 ⁇ 3 g / m 2 ⁇ 24 h at a temperature of 25 ⁇ 0.5 ° C. and a relative humidity of 90 ⁇ 2% measured by a method according to JIS K 7129-1992.
  • the oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126-1987 is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 ml / m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm (1 atm is 1.01325 ⁇ 10 5 Pa amount of) or less, the temperature 25 ⁇ 0.5 ° C., water vapor permeability at a relative humidity of 90 ⁇ 2% is preferably not more than 1 ⁇ 10 -3 g / m 2 ⁇ 24h.
  • sandblasting or chemical etching is used for processing the sealing member into a concave shape.
  • adhesives include photocuring and thermosetting adhesives having reactive vinyl groups such as acrylic acid oligomers and methacrylic acid oligomers, and moisture curing adhesives such as 2-cyanoacrylates.
  • An agent can be mentioned.
  • hot-melt type polyamide, polyester, and polyolefin can be mentioned.
  • a cationic curing type ultraviolet curing epoxy resin adhesive can be mentioned.
  • an adhesive that can be adhesively cured from room temperature to 80 ° C. is preferable.
  • a desiccant may be dispersed in the adhesive.
  • coating of the adhesive agent to a sealing member may use commercially available dispenser, and may print like screen printing.
  • the organic functional layer unit 3 is sandwiched between the second electrode 6 on the side facing the transparent substrate 1, the second electrode 6 and the organic functional layer unit 3 are covered, and the inorganic or organic substance is in contact with the transparent substrate 1.
  • the material for forming the sealing film may be any material that has a function of suppressing intrusion of moisture, oxygen, or the like that degrades the organic EL element.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like is used. be able to.
  • vacuum deposition method sputtering method, reactive sputtering method, molecular beam epitaxy method, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma
  • a polymerization method a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used.
  • the gap between the sealing member and the display area of the organic EL element it is preferable to inject an inert gas such as nitrogen or argon, or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil in the gas phase and the liquid phase.
  • an inert gas such as nitrogen or argon
  • an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil
  • the gap between the sealing member and the display area of the organic EL element can be evacuated, or a hygroscopic compound can be sealed in the gap.
  • the hygroscopic compound include metal oxides (for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide or aluminum oxide), sulfates (for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate or cobalt sulfate).
  • metal halides eg calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide or magnesium iodide
  • perchloric acids eg perchloric acid Barium or magnesium perchlorate
  • anhydrides are preferably used in sulfates, metal halides and perchloric acids.
  • the organic EL device of the present invention is an organic electroluminescence device that emphasizes viewing angle dependency, expresses a characteristic that the color tone varies depending on the angle to be observed, and can perform a variety of color expressions.
  • a new usage method can be provided by a display device, a display, various light sources, and the like that enable various color expressions. Examples of light sources include home lighting, interior lighting, clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, and light sources for optical sensors. Etc. Although it is not limited to this, it can be effectively used as a backlight of a liquid crystal display device combined with a color filter and a light source for illumination. When used as a backlight of a display in combination with a color filter, it is preferably used in combination with a light collecting sheet in order to further increase the luminance.
  • transparent substrate (1) a transparent alkali-free glass having a thickness of 150 ⁇ m was used.
  • a UV curable organic / inorganic hybrid hard coat material OPSTAR Z7501 (manufactured by JSR Corporation) was applied to the easy adhesion surface of the transparent substrate (1) with a wire bar so that the film thickness after drying was 4 ⁇ m. After drying at 80 ° C. for 3 minutes, it was cured by irradiation with 1.0 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp in an air atmosphere.
  • a 10 mass% dibutyl ether solution of perhydropolysilazane (Aquamica NN120-10, non-catalytic type, manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) was used as a coating solution for forming a polysilazane layer.
  • the prepared polysilazane layer-forming coating solution is applied with a wireless bar so that the (average) layer thickness after drying is 300 nm, and treated for 1 minute in an atmosphere at a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 55%. It was dried, and further kept in an atmosphere of a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 10% (dew point temperature ⁇ 8 ° C.) for 10 minutes to perform dehumidification, thereby forming a polysilazane layer.
  • Excimer lamp light intensity 130 mW / cm 2 (172 nm) Distance between sample and light source: 1mm Stage heating temperature: 70 ° C Oxygen concentration in the irradiation device: 1.0% Excimer lamp irradiation time: 5 seconds (Formation of the first electrode (2))
  • an ITO (Indium Tin Oxide) film having a thickness of 100 nm was formed by sputtering to form a first electrode (2, anode).
  • the pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • HT-1 hole transport layer
  • a heating boat containing the following host material H-1 and a heating boat containing the following phosphorescent compound A-3 blue light emitting dopant are energized to emit the host material H-1 and blue phosphorescent light.
  • a 30-nm light-emitting layer containing the active compound A-3 was formed on the hole-transporting layer.
  • Second organic functional layer unit (3B) a second organic functional layer unit (3B) was formed on the formed first organic functional layer unit (3A) according to the following method.
  • the degree of vacuum is 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa.
  • the compound HAT-CN was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second while moving the transparent substrate (1), and a 10 nm hole injection layer was provided.
  • the remaining organic functional layers of the second organic functional layer unit (3B) were formed in the same manner as the first organic functional layer unit (3A).
  • the following compound HT-1 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide a 40 nm hole transport layer (HTL).
  • HTL hole transport layer
  • the heating boat containing the following host material H-1 and the respective heating boats containing the following compound A-1 (green light emitting dopant) and the following compound A-2 (red light emitting dopant) were energized independently.
  • a 30 nm light emitting layer having the material H-1 and green phosphorescent compound A-1 and red phosphorescent compound A-2 was formed on the hole transport layer.
  • the energization conditions were adjusted.
  • Compound ET-1 was vapor-deposited to form a 20 nm electron transport layer to form a second organic functional layer unit (3B).
  • Second electrode (6) (Formation of second electrode (6)) Next, after forming potassium fluoride (KF) with a thickness of 2 nm, aluminum was vapor-deposited with a thickness of 110 nm to form a second electrode (6, cathode).
  • KF potassium fluoride
  • the sealing process is performed under atmospheric pressure and in a nitrogen atmosphere with a moisture content of 1 ppm or less in accordance with JIS B 9920.
  • the measured cleanliness is class 100
  • the dew point temperature is ⁇ 80 ° C. or less
  • the oxygen concentration is 0.8 ppm or less At atmospheric pressure.
  • the description regarding formation of the lead-out wiring from an anode and a cathode is abbreviate
  • a lead wire (7F) is wired between the first electrode (2) and the second electrode (6), and each connection terminal is connected to a drive power supply (V1). ).
  • organic EL element 2 Tandem type, 3 organic functional layer units (configuration shown in FIG. 4)
  • a gas barrier layer was formed on the transparent substrate (1) by the same method as the gas barrier layer forming method (excimer method) used for the production of the organic EL element 1 (300).
  • the first electrode (2) An ITO film having a thickness of 100 nm was formed on the transparent substrate (1) by a sputtering method to form a first electrode (2, anode). The pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • first organic functional layer unit (3C) including red light emitting layer (Formation of first organic functional layer unit (3C) including red light emitting layer) Subsequently, the pressure was reduced to a vacuum degree of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa using a commercially available vacuum deposition apparatus, and then the compound HAT-CN was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second while moving the transparent substrate (1). A 10 nm hole injection layer was provided as a charge injection layer.
  • the compound HT-1 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide a 40 nm hole transport layer (HTL).
  • the heating boat containing the host material H-1 and the heating boat containing the compound A-2 (red light emitting dopant) were energized independently, and a 30 nm thick material comprising the host material H-1 and the red light emitting dopant was formed. A red light emitting layer was formed on the hole transport layer.
  • the compound ET-1 was deposited to a thickness of 20 nm to form an electron transport layer, thereby forming a first organic functional layer unit (3C).
  • Second organic functional layer unit (3D) having green light emitting layer (Formation of second organic functional layer unit (3D) having green light emitting layer) Subsequently, the pressure was reduced to a vacuum degree of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa using a commercially available vacuum deposition apparatus, and then the compound HAT-CN was moved while moving the transparent substrate (1) provided with the first organic functional layer unit (3C). Was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide a 10 nm hole injection layer.
  • the compound HT-1 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide a 40 nm hole transport layer (HTL).
  • the heating boat containing the host material H-1 and the heating boat containing the phosphorescent compound A-1 (green light emitting dopant) are energized independently, and the host material H-1 and the green light emitting dopant are supplied.
  • the compound ET-1 was evaporated to a thickness of 20 nm to form an electron transport layer, thereby forming a second organic functional layer unit (3D).
  • third organic functional layer unit (3E) having a blue light emitting layer (Formation of third organic functional layer unit (3E) having a blue light emitting layer) Subsequently, the pressure was reduced to a vacuum degree of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa using a commercially available vacuum deposition apparatus, and then the compound HAT-CN was moved while moving the transparent substrate (1) provided to the second organic functional layer unit (3D). Was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide a 10 nm hole injection layer.
  • the compound HT-1 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide a 40 nm hole transport layer (HTL).
  • the heating material containing the host material H-1 and the heat boat containing the phosphorescent compound A-3 (blue light emitting dopant) are energized independently, and the host material H-1 and the blue light emitting dopant are supplied.
  • a 30 nm blue light emitting layer consisting of the following was formed on the hole transport layer.
  • the compound ET-1 is deposited to a thickness of 20 nm to provide an electron transport layer, and a third organic functional layer unit having a blue light emitting layer is formed to form a third organic functional layer unit (3E). did.
  • the second electrode (6) is formed and sealed on the third organic functional layer unit (3E) in the same manner as in the production of the organic EL element 1 (300), and the organic functional layer unit (3 ) Produced three tandem type organic EL elements 2 (400).
  • a lead wire (7G) is wired between the first electrode (2) and the second electrode (6), and each connection terminal is connected to the drive power supply (V1).
  • an organic EL element 3 (100) having a toning structure having the configuration shown in FIG. 1 was produced in the same manner except that an intermediate electrode layer unit (4A) composed of
  • the lead electrode (7A) was wired between the first electrode (2) and the intermediate electrode (41A), and each connection terminal was connected to the drive power supply (V1).
  • the intermediate electrode (41A) and the second electrode (6) were also wired with a lead wire (7B), and each connection terminal was connected to the drive power supply (V2).
  • the following compound N was put in a resistance heating boat made of tantalum. These substrate holder and heating boat were attached to the first vacuum chamber of the vacuum evaporation apparatus.
  • the resistance heating boat of the first vacuum chamber was energized and heated to form the base layer (41B).
  • intermediate electrode (41A) ⁇ Formation of intermediate electrode (41A)>
  • an ITO film having a thickness of 100 nm was formed on the sample on which the base layer (41B) was formed by a sputtering method, thereby forming an intermediate electrode (41A).
  • the pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • the organic EL element 2 (400) In the production of the organic EL element 2 (400), the underlying layer (42B) and the intermediate electrode (42A) shown below between the first organic functional layer unit (3C) and the second organic functional layer unit (3D). An intermediate electrode layer unit (4B) composed of a base layer (43B) and an intermediate electrode shown below are provided between the second organic functional layer unit (3D) and the third organic functional layer unit (3E). An organic EL element 4 (200) having a toned structure having the configuration shown in FIG. 2 was produced in the same manner except that the intermediate electrode layer unit (4C) composed of (43A) was provided.
  • the lead electrode (7C) was wired between the first electrode (2) and the intermediate electrode (42A), and each connection terminal was connected to the drive power supply (V1).
  • the intermediate electrode (42A) and the intermediate electrode (43A) were also wired with a lead wire (7D), and each connection terminal was connected to the drive power supply (V2).
  • the intermediate electrode (43A) and the second electrode (6) were also wired with a lead wire (7E), and each connection terminal was connected to the drive power supply (V3).
  • the compound N was put in a resistance heating boat made of tantalum. These substrate holder and heating boat were attached to the first vacuum chamber of the vacuum evaporation apparatus.
  • the resistance heating boat in the first vacuum chamber was heated by energization to form the base layer (42B).
  • intermediate electrode (42A) ⁇ Formation of intermediate electrode (42A)>
  • an ITO film having a thickness of 100 nm was formed on the sample formed up to the base layer (42B) by a sputtering method to form an intermediate electrode (42A).
  • the pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • the sample formed up to the second organic functional layer unit (3D) was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus and attached to a vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus.
  • the compound N was put in a resistance heating boat made of tantalum. These substrate holder and heating boat were attached to the first vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus.
  • intermediate electrode (43A) ⁇ Formation of intermediate electrode (43A)>
  • an ITO film having a thickness of 100 nm was formed on the sample on which the base layer (43B) was formed by a sputtering method, thereby forming an intermediate electrode (43A).
  • the pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • an Ag film having a thickness of 110 nm was formed by a vacuum deposition method to form a first electrode (2, anode).
  • the pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • ITO indium-tin composite oxide
  • the pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • an Ag film having a thickness of 110 nm was formed by a vacuum deposition method to form a first electrode (2, anode).
  • the pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • Second electrode (6, cathode) On the second organic functional layer unit (3B), IZO (indium-zinc composite oxide) with a thickness of 100 nm was formed by sputtering to form the second electrode 6 (cathode). The pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • the transparent substrate (1) is mounted in a vacuum chamber, the vacuum chamber is depressurized to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, and then a resistance heating boat in the vacuum chamber is energized and heated, and silver (Ag) is formed by mask patterning.
  • the 1st electrode (2, anode) comprised from this was formed by thickness 10nm.
  • the pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • the transparent substrate (1) is mounted in a vacuum chamber, the vacuum chamber is depressurized to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, and then a resistance heating boat in the vacuum chamber is energized and heated, and silver (Ag) is formed by mask patterning.
  • the 1st electrode (2, anode) comprised from this was formed by thickness 10nm.
  • the pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • Second electrode 6 (cathode)
  • Silver (Ag) was placed in a resistance heating boat made of tungsten and mounted in a vacuum chamber.
  • the sample formed up to the third organic functional layer unit (3E) is mounted in a vacuum chamber, and after the vacuum chamber is depressurized to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, the resistance heating boat of the vacuum chamber is energized and heated, A second electrode (6, cathode) made of silver (Ag) was formed to a thickness of 10 nm by mask patterning. The pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • Silver (Ag) was placed in a resistance heating boat made of tungsten and mounted in a vacuum chamber.
  • the sample formed up to the third organic functional layer unit (3E) is mounted in a vacuum chamber, and after the vacuum chamber is depressurized to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, the resistance heating boat of the vacuum chamber is energized and heated, A second electrode (6, cathode) made of silver (Ag) was formed to a thickness of 10 nm by mask patterning. The pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • the transparent substrate (1) is mounted in a vacuum chamber, and the vacuum chamber is depressurized to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa. Then, the resistance heating boat of the vacuum chamber is energized and heated, and silver ( A first electrode (2, anode) composed of Ag) was formed with a thickness of 10 nm. The pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • intermediate electrode (41A) On the first organic functional layer unit (3A) and the base layer (41B), IZO (indium-zinc composite oxide) having a thickness of 100 nm was formed by sputtering to form an intermediate electrode (41A). The pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • An intermediate electrode (41A) was formed on the sample formed up to the first organic functional layer unit (3A) and the base layer (41B) according to the following method.
  • Silver (Ag) was put into a resistance heating boat made of tungsten and mounted in a vacuum chamber.
  • the sample formed up to the first organic functional layer unit (3A) and the base layer (41B) was mounted in a vacuum chamber, the vacuum chamber was depressurized to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, and then the resistance heating boat of the vacuum chamber
  • the intermediate electrode (41A) made of silver (Ag) was formed to a thickness of 10 nm by a mask patterning method.
  • the pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • an underlying layer (42B) and an intermediate layer shown below are provided between the first electrode (2), the first organic functional layer unit (3C), and the second organic functional layer unit (3D).
  • An intermediate electrode layer unit (4B) composed of an electrode (42A) is provided, and a base layer (43B) shown below is further provided between the second organic functional layer unit (3D) and the third organic functional layer unit (3E). 2) and an intermediate electrode layer unit (4C) composed of the intermediate electrode (43A), the toned organic EL element 21 having the configuration shown in FIG. 2 was produced in the same manner.
  • the first electrode (2) and the intermediate electrode (42A) were wired with a lead wire (7C), and each connection terminal was connected to the drive power source (V1).
  • the intermediate electrode (42A) and the intermediate electrode (43A) were also wired with a lead wire (7D), and each connection terminal was connected to the drive power supply (V2).
  • the intermediate electrode (43A) and the second electrode (6) were also wired with a lead wire (7E), and each connection terminal was connected to the drive power supply (V3).
  • the 1st electrode (2) comprised from silver was formed like the formation method of the 1st electrode (2, anode) as described in preparation of the said organic EL element 9.
  • the compound N was put in a resistance heating boat made of tantalum. These substrate holder and heating boat were attached to the first vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus.
  • the resistance heating boat of the first vacuum chamber was energized and heated to form the base layer (42B).
  • the sample formed up to the base layer (42B) was mounted in a vacuum chamber, and after the vacuum chamber was depressurized to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, a resistance heating boat in the vacuum chamber was energized and heated.
  • An intermediate electrode (42A) made of silver (Ag) was formed with a thickness of 10 nm.
  • the pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • the compound N was put in a resistance heating boat made of tantalum. These substrate holder and heating boat were attached to the first vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus.
  • the resistance heating boat of the first vacuum chamber was energized and heated to form the base layer (43B).
  • the sample on which the base layer (43B) was formed was mounted in a vacuum chamber, and after the vacuum chamber was depressurized to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, a resistance heating boat in the vacuum chamber was energized and heated.
  • An intermediate electrode (43A) made of silver (Ag) was formed with a thickness of 10 nm.
  • the pattern was formed as a pattern having a light emitting area of 50 mm square.
  • a transparent electrode simple substance and a single charge injection layer were formed on a BK7 glass piece by the vacuum deposition method under exactly the same conditions (components, layer thickness, etc.) as the organic EL element, to prepare a sample for refractive index measurement. .
  • a regular reflectance with an incident angle of incident light of 5 ° with respect to the normal of the reflecting surface is set every 10 nm within a wavelength range of 400 to 800 nm.
  • the tristimulus values X, Y, and Z were used to convert to chromaticity coordinates u and v.
  • the color temperature at the time of light emission of each organic EL element becomes 5000K. The conditions were determined.
  • the luminance and emission spectrum are measured using a spectral radiance meter CS-2000 (manufactured by Konica Minolta Co., Ltd.) within an angle range of ⁇ 80 to 80 ° as a viewing angle. It was measured.
  • ⁇ E xy [(x′ ⁇ x) 2 + (y′ ⁇ y) 2 ] 1/2
  • ⁇ Exy the color tone or the like represented by the change in the viewing angle is greatly changed, and the color expression is more abundant and represents a preferable characteristic.
  • ⁇ E xy is 0.10 or more ⁇ : ⁇ E xy is 0.05 or more and less than 0.10 ⁇ : ⁇ E xy is 0.01 or more and less than 0.05 ⁇ : ⁇ E xy Is less than 0.01 [Visual evaluation of viewing angle dependency]
  • each organic EL element emits light under the condition that the color temperature at the front 0 ° is 5000K, and the screen is viewed from various angles by 10 general monitors. Observations were made to visually observe the richness of color change and the richness of color expression on the screen, and visual angle dependence was evaluated according to the following criteria.
  • Nine or more people of the monitor judged that the color change on the screen was abundant, the color expression on the screen was abundant, and the screen display characteristics were unprecedented. It was judged that the screen display characteristics were rich and the screen display characteristics were unprecedented. ⁇ : 5 to 6 people on the monitor have abundant color change, rich screen color expression, and an unprecedented screen. Judged to be display characteristics ⁇ : Abundant color change, rich color expression on the screen, less than 4 monitors judged to have unprecedented screen display characteristics, and screen with poor change Judged.
  • Table 2 shows the results obtained as described above.
  • the average value ⁇ n of the refractive index difference (absolute value) between the charge injection layer and the transparent electrode defined in the present invention is in the range of 0.5 to 2.0.
  • the organic EL device according to the present invention has a viewing angle dependency larger than that of the comparative example, and can have abundant color expression depending on the angle of observation, and has the characteristics of attractive image expression in various fields. I understand that.
  • the organic electroluminescence device of the present invention emphasizes the viewing angle dependency, expresses characteristics that vary in color tone depending on the viewing angle, and can perform a variety of color expressions, enabling various color expressions It can be applied as various light-emitting light sources for display devices, displays, etc., such as home lighting, interior lighting, clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light It can be suitably used as a light source for a communication processor and a light source for an optical sensor.
  • Organic EL element 1 Transparent substrate 2 First electrode (anode) 3, 3A, 3B, 3C, 3D, 3E Organic functional layer unit 4, 4A, 4B, 4C Intermediate electrode layer unit 41A, 42A, 43A Intermediate electrode 41B, 42B, 43B Underlayer 6 Second electrode (cathode) V1, V2, V3 Drive voltage

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

 本発明の課題は、視野角依存性を強調することにより、観察する角度により色調が異なる特性を発現する有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、透明基板上に、透明電極と、少なくとも二つの有機機能層ユニットと、前記透明電極と対をなす電極とを、この順で有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記有機機能層ユニットの少なくとも一つが前記透明電極に隣接する電荷注入層を有し、かつ測定波長が400~800nmの範囲内における前記透明電極と前記電荷注入層の屈折率の差の絶対値の平均値Δnが、0.5~2.0の範囲内であることを特徴とする。

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子
 本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。より詳しくは、視野角依存性が強調され、観察する角度により色調が変化する特性を備えた調色型の有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
 発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(以下、「ELD」と略記する。)がある。ELDの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子や有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」と略記する。)が挙げられる。無機エレクトロルミネッセンス素子は、平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。
 一方、有機EL素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極で挟持した構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、エキシトンが失活する際に放出される光(蛍光あるいはリン光)を利用して発光する素子である。有機EL素子の性能としては、数V~数十V程度の電圧で発光が可能であり、さらに自己発光型であるため、視野角に富み、視認性が高い特徴を備えている。また、有機EL素子は、薄膜型の完全固体素子であるため、省スペース、携帯性等の観点から注目されている。また、完全固体素子の特性を充分に活かすため、基板をリジッドなものからフレキシブル性のプラスチックやメタルフォイルにして、フレキシブルな素子を作製することも検討されつつある。
 また、有機EL素子は、従来から実用に供されてきた主要な光源、例えば、発光ダイオードや冷陰極管と異なり、面光源であることも大きな特徴である。この特性を有効に活用できる用途として、照明用光源や様々なディスプレイのバックライトがある。特に近年、需要の増加が著しい液晶フルカラーディスプレイのバックライトとして用いることも好適である。
 単一色の発光しかできない従来の素子に対して、色調や白色の色温度のコントロールが可能な有機EL素子を照明に使用することで、新たな価値の創出が可能となり、検討が続けられている(例えば、特許文献1及び2参照。)。しかしながら、発光ダイオード(以下、LEDともいう。)等の他の発光方式を用いても、有機エレクトロルミネッセンス素子と同様に色調や色温度のコントロールは可能であり、有機エレクトロルミネッセンス素子の優位性を持たせるためには、より一層、発光素子としての価値の創出が望まれている。
 一方、有機エレクトロルミネッセンス素子が備えている特性の一つとして、一般的には、反射性を有する電極と透明電極で有機薄膜を挟持している構成であることから、微小な共振器効果が発現することが挙げられる。この効果により、発光強度のみならず、スペクトルの角度依存性が強調され、発光色が観察する角度によって変化する、いわゆる視野角依存性が発現することが明らかになっている。
 有機エレクトロルミネッセンス素子におけるこの視野角依存性を小さくする方法としては、例えば、基板と電極との間に平滑な粒子層を設ける方法が開示されている(例えば、特許文献3参照。)。また、中間導電層と発光層との屈折率差を規定することで、視野角の依存性を小さくする方法が開示されている(例えば、特許文献4参照。)。
 上記開示されている方法は、いずれも、有機エレクトロルミネッセンス素子の特性であるこの視野角依存性を低減するための検討であり、上記のような他の発光方式では決して実現することができない有機エレクトロルミネッセンス素子特有の性質である視野角依存性を積極的に活用することにより、新たな価値を創造する試みに関しては、全く検討がなされてなかった。
特開2009-146860号公報 国際公開第2007/083918号 特開2012-79515号公報 国際公開第2004/095852号
 本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、通常作製される有機エレクトロルミネッセンス素子に対し、視野角依存性を強調することにより、観察する角度により色調が異なる特性を発現する有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。
 本発明者は、上記課題を解決すべく詳細な検討を進めた結果、透明基板上に、透明電極と、少なくとも二つの有機機能層ユニットと、前記透明電極と対をなす電極とを、この順で有し、前記有機機能層ユニットの少なくとも一つが前記透明電極に隣接する電荷注入層を有し、かつ測定波長が400~800nmの範囲内における前記透明電極と前記電荷注入層の屈折率の差の絶対値の平均値Δnが、特定の条件範囲内にある有機エレクトロルミネッセンス素子により、視野角依存性を強調して、観察する角度により色調が異なる特性を発現する有機エレクトロルミネッセンス素子を実現することができることを見出し、本発明に至った。
 すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
 1.透明基板上に、透明電極と、少なくとも二つの有機機能層ユニットと、前記透明電極と対をなす電極とを、この順で有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
 前記有機機能層ユニットの少なくとも一つが前記透明電極に隣接する電荷注入層を有し、かつ測定波長が400~800nmの範囲内における前記透明電極と前記電荷注入層の屈折率の差の絶対値の平均値Δnが、0.5~2.0の範囲内であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
 2.前記透明電極が、金属を含む電極であることを特徴とする第1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 3.前記透明電極の膜厚が、3~20nmの範囲内であることを特徴とする第1項又は第2項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 4.前記透明電極が、陽極であることを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 5.前記透明電極が、陰極であることを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 6.前記有機機能層ユニット間に中間電極を有し、当該中間電極が前記透明電極であることを特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 本発明の上記手段により、調色適性を備え、かつ優れた配光特性(視野角依存性)を得ることが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。
 本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確になっていないが、以下のように推察している。
 本発明で規定するような複数の有機機能層ユニットを積層した構成とすることにより、発光層を含む有機機能層の光学膜厚が充分に厚くなる。また、透明電極と、それに隣接する電荷注入層との屈折率の差の平均値を、0.5~2.0の範囲内とすることにより、微小共振器効果を強調することができる、すなわち、発光スペクトルの角度依存性を、通常の構成からなる有機エレクトロルミネッセンス素子に比べて非常に大きくなり、その結果、観察する角度により色調が異なる視野角依存性を強調することができ、新たな表示分野への適用を可能にした有機エレクトロルミネッセンス素子が得られる。
 加えて、電荷注入層とは異なる発光層を有する複数の有機機能層ユニット間に、透明電極として中間電極を配置し、効率的に色調を可変することができる有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることで、正面の色調を各有機機能層ユニットの印加電圧のバランスでコントロールすることができとともに、観察する角度によっても色調を変化させることができる、他の発光方式では実現しえない新しい表示方式を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子を実現することができる。
 より詳しくは、透明電極層の屈折率と隣接する電荷注入層の屈折率差を、0.5~2.0と大きく乖離させることにより、スネルの法則に従って光の屈折が大きく強調される。さらに波長分散が起きることで、視野角によって強調される波長が異なってくる等の推測をしている。
 本発明者は、A.Chutinanらの報文(A.Chutinan,K.Ishihara,T.Asano,M.Fujita,and S.Noda,“Theoretical Analysis on Light-Extraction Efficiency of Organic Light-Emitting Diodes using FDTD and Mode-Expansion Methods,” Organic Electronics,vol.6,pp.3-9(2005))の記載に基づいて、有機EL素子の光の配分についてシミュレーションを行った結果、本発明のような、透明電極層と、隣接する有機材料からなる電荷注入層の屈折率差の、可視光領域での平均値を0.5~2.0の範囲内にすることで、通常の有機ELに比して視野角が強調され、見る角度により発光色が異なる有機EL素子が作り得ることができることを見出した。
二つの有機機能層ユニットを有する有機エレクトロルミネッセンス素子の構成の一例を示す概略断面図 三つの有機機能層ユニットを有する有機エレクトロルミネッセンス素子の構成の一例を示す概略断面図 二つの有機機能層ユニットを有する有機エレクトロルミネッセンス素子の構成の他の一例を示す概略断面図 三つの有機機能層ユニットを有する有機エレクトロルミネッセンス素子の構成の例えば、一例を示す概略断面図
 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、透明基板上に、透明電極と、少なくとも二つの有機機能層ユニットと、前記透明電極と対をなす電極とを、この順で有し、前記有機機能層ユニットの少なくとも一つが前記透明電極に隣接する電荷注入層を有し、かつ測定波長が400~800nmの範囲内における前記透明電極と前記電荷注入層の屈折率の差の絶対値の平均値Δnが、0.5~2.0の範囲内であることを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項6に係る発明に共通する技術的特徴である。
 本発明においては、隣接位置にある前記電荷注入層と前記透明電極の測定波長が400~800nmの範囲内における屈折率の差を0.5~2.0の範囲内で大きく乖離させることにより、スネルの法則に従って光の屈折が大きく強調される。さらに波長分散が起きることで、視野角によって強調される波長が異なってくる等の推測をしている。
 本発明の実施態様としては、上記で規定する屈折率の関係を満たせば、用いる透明電極及び電荷注入層としては特に制限はないが、通常の有機化合物が有する屈折率、また電極材料に必要な低いシート抵抗や所望の仕事関数を得ることができる観点から、透明電極としては、銀や金等の金属を好適に用いることが好ましい。
 また、前記透明電極の膜厚が3~20nmの範囲内であることが、吸収成分又は反射成分が低く抑えられ、光透過率が維持され、かつ導電性も確保される観点から好ましく、さらに好ましくは5~15nmである。これにより、層の吸収成分又は反射成分が低く抑えられ、光透過率が維持される。また、膜が海島状ではなく層状形成されることにより、導電性も確保されると考えられる。
 また、本発明に係る透明電極は、陽極として機能する透明電極であることが、陽極側に光取出しフィルム等を備えることで効率的に発光層から発光光を取り出すことができる観点から好ましい。また、本発明に係る透明電極は、陰極として機能する透明電極として用いることも好ましい態様の一つである。
 また、前記透明電極が、前記有機機能層ユニット間に設けられた中間電極であることが、有機機能層ユニットごとに個別発光させることができ、視野角による色調変化だけでなく、印加するエネルギーによっても色調をコントロールすることが可能になるため、さらに好ましい。すなわち、異なる発光色の有機機能層ユニット間を透明電極からなる中間電極として設けることで、有機機能層ユニットごとに個別発光させることができる。これにより視野角による色調変化だけでなく、印加するエネルギーによっても色調をコントロールすることが可能になるため、さらに好ましい。
 以下、本発明とその構成要素及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「~」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
 《有機エレクトロルミネッセンス素子》
 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、透明基板上に、透明電極と、少なくとも二つの有機機能層ユニットと、前記透明電極と対をなす電極とを、この順で有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記有機機能層ユニットの少なくとも一つが、前記透明電極に隣接した位置に電荷注入層を有し、かつ400~800nmの範囲内の測定波長において、前記透明電極と前記電荷注入層との屈折率差の平均値Δn(絶対値)が、0.5~2.0の範囲内であることを特徴とする。
 本発明でいう透明電極に隣接するとは、透明電極と電荷注入層とが直接接している構成をいう。また、本発明に係る電荷注入層とは、電極から有機機能層へ電荷を効率よく注入することができる機能を備えた有機化合物を主として構成される層であり、当該電荷注入層としては、電荷として正孔を注入する正孔注入層や、電子を注入する電子注入層等を挙げることができる。
 以下、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の構成、構成要素等について順次説明する。
 《有機エレクトロルミネッセンス素子の構成》
 はじめに、本発明の有機EL素子の基本的な構成の一例について図を交えて説明する。ただし、本発明の有機EL素子は、測定波長が400~800nmの範囲内における電荷注入層と透明電極の屈折率の差(絶対値)の平均値Δnが、0.5~2.0の範囲内であることを特徴とするが、上記要件を持たすものであれば、ここに図を用いて例示する構成にのみ限定されるものではない。
 本発明に係る電荷注入層と透明電極の屈折率の差(絶対値)の平均値Δnは、下記の方法に従って求めることができる。
 はじめに、透明電極単体及び電荷注入層の単独層を、それぞれ有機EL素子作製時と全く同一条件(成分、層厚等)で、BK7ガラスピース上に真空蒸着法あるいは湿式塗布法により形成し、屈折率測定用のサンプルを作製する。次いで、分光光度計U-4100(島津製作所社製)を用い、反射面の法線に対して、入射光の入射角を5°の正反射率を、波長400~800nmの範囲で、10nmごとに41点で測定し、シグマ光機社製の薄膜計算ソフト「エッセンシャルマクロード(Essential Macleod)」を用い、それぞれの波長における電荷注入層と透明電極の屈折率とその屈折率差(絶対値)を求めた後、41点の屈折率差(絶対値)の平均値Δnを算出することができる。
 本発明の有機EL素子においては、本発明に係る透明電極と、当該透明電極と対をなす電極について、その電圧印加条件により、陽極あるいは陽極となるが、以下の説明においては、透明基板側にある電極を第1電極とし、有機機能層ユニットを挟んで表面側にある電極を第2電極とする。
 また、以下に説明する図1~図4においては、代表的構成の一例として、第1電極2が陽極であり、第2電極6が陰極である構成について説明する。このような構成において、第1電極2である陽極が、本発明に係る透明電極となり、その上に構成される第1番目の有機機能層ユニットを構成する最下層の電荷注入層とが、本発明で規定する隣接位置にある電荷注入層となり、当該電荷注入層と透明電極の関係において、その測定波長が400~800nmの範囲内における屈折率の差(絶対値)の平均値Δnが、0.5~2.0の範囲内であることを特徴とする。
 図1及び図2に示す本発明の有機EL素子100及び200は、いずれか一方が透明電極である一対の主電極(第1電極2及び第2電極6)の間に、少なくとも二つの有機機能層ユニット3と、有機機能層ユニット3の間に配置される中間電極層4とを備えている。そして、有機機能層ユニット3は、発光層を含む複数の有機機能層から構成されている。また、中間電極層4のうち、少なくとも一つの中間電極層4が、透明電極であることが好ましい。また、発光層のうち、最も短波長の光を発する有機機能層ユニット3が、有機EL素子100及び200の主な光射出側の透明電極(第1電極2)から最も遠い位置に配置されている態様が好ましい。
 図1は、本発明の二つの有機機能層ユニット3A及び3Bを有する有機EL素子100の構成の一例を示す概略断面図である。
 図1において、有機EL素子100は、透明基板1上に、透明電極として第1電極2(陽極)、第1有機機能層ユニット3A、中間電極41A及び下地層41Bから構成される中間電極層ユニット4A、第2有機機能層ユニット3B、対向電極である第2電極6(陰極)が順次積層して構成されている。下地層41Bは、必須の構成ではないが、例えば、窒素含有芳香族性化合物である銀親和性化合物を含んでいる構成であり、電子輸送能が高く電子輸送材料としても好適に用いることができる機能を備えていることが好ましい。また、透明基板1上の第1電極2側とは反対側に、図示しない光取出しフィルムが形成されている。
 図1の構成では、第1電極2が透明電極である陽極であり、対向電極である第2電極6が陰極である場合を示している。この場合、第1有機機能層ユニット3Aは、例えば、透明基板1側から「本発明に係る電荷注入層である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層」の層順であった場合には、第2有機機能層ユニット3Bも同じく、透明基板1側から「正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層」の層順となる。また、各有機機能層ユニット3A及び3Bの間には、図示しない独立した接続端子が配置されている。また、必要に応じて、透明基板1と第1電極2との間に、後述する下地層を設けても良い。
 上記のような構成において、本発明では、透明電極2と第1有機機能層ユニット3Aを構成する正孔注入層、及び中間電極41Aと第2有機機能層ユニット3Bを構成する正孔注入層とが、測定波長として400~800nmの範囲内における屈折率の差(絶対値)の平均値Δnが、いずれも0.5~2.0の範囲内であることを特徴とする。
 本発明において、透明電極と電荷注入層間の屈折率の差(絶対値)の平均値Δnをそれぞれ0.5~2.0の範囲内に調整する方法としては、透明電極を構成する金属あるいは合金材料の種類、透明電極の膜厚、中間電極の構成材料及び電荷注入層の構成材料を選択して、本発明で規定する屈折率差とすることができる組み合わせを選択することにより、所望の屈折率差を達成することができる。
 中間電極層ユニット4Aは、中間電極41A及び下地層41Bから構成され、第1電極2と中間電極41Aの間は、リード線7Aで配線され、それぞれの接続端子に駆動電源V1として2~40Vの範囲内で印加することにより、第1有機機能層ユニット3Aが発光する。同様に、中間電極41Aと第2電極6の間もリード線7Bで配線され、それぞれの接続端子に駆動電源V2として2~40Vの範囲内で印加することにより、第2有機機能層ユニット3Bが発光する。
 具体的には、有機EL素子100の駆動に際して、第1電極2と中間電極41Aの間に印加する駆動電圧V1及び中間電極41Aと第2電極6の間に印加する駆動電圧V2は、直流電圧を印加する場合、陽極である第1電極2を正の極性とし、陰極である第2電極6を負の極性として、電圧2~40Vの範囲内で印加し、さらに、中間電極層4Aについては、陽極と陰極に印加する電圧の中間電圧を印加する。
 それぞれの有機機能層ユニット3A及び3Bの発光点hで発光した発光光Lは、透明電極である第1電極2側より外部に取り出される。また、第2電極6側に発光した光は、第2電極6面で反射し、同様に第1電極2側より取り出される構成である。
 なお、第1電極2及び第2電極6を陽極とし、二つの有機機能層ユニット3A及び3B間に配置してある中間電極層4Aを陰極とした構成であってもよい。この場合、駆動電圧V1としては、2~40V程度の電圧を、正側が第1電極2、負側が中間電極層4Aとなるように印加し、駆動電圧V2としては、2~40V程度の電圧を、正側が第2電極6、負側が中間電極層4Aとなるように印加して有機機能層ユニット3A及び3Bを発光させる。
 この場合の層構成は、第1有機機能層ユニット3Aが、例えば、透明基板1側から「正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層」の層順であった場合には、第2有機機能層ユニットBは、逆に、透明基板1側から「本発明に係る電荷注入層である電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層」の逆層構成となる。
 図2は、三つの有機機能層ユニット3C、3D及び3Eを有する有機EL素子200の構成の一例を示す概略断面図である。
 図2において、有機EL素子200は、透明基板1上に、透明電極である第1電極2、第1有機機能層ユニット3C、第1中間電極層ユニット4B、第2有機機能層ユニット3D、第2中間電極層ユニット4C、第3有機機能層ユニット3E及び対向電極である第2電極6が順次積層され、構成されている。第1中間電極層ユニット4B及び第2中間電極層ユニット4Cの透明基板1側には、それぞれ、窒素原子を含有する下地層42B及び43Bを有し、その上には、それぞれ中間電極42A及び43Aを有する構成を示してある。透明基板1の第1電極2側とは反対側に、図示しない光取出しフィルムが形成されている。図2の構成では、第1電極2が透明電極である陽極であり、第2電極6が陰極の場合を示している。陽極側に光取出しフィルム等を備えることで効率的に発光層から発光光Lを取り出すことができる。この場合、第1有機機能層ユニット3Cは、例えば、透明基板1側から「本発明に係る電荷注入層である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層」の層順であった場合には、第2有機機能層ユニット3D及び第3有機機能層ユニット3Eも同じく、透明基板1側から「本発明に係る電荷注入層である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層」の層順となる。
 第1電極2と第1中間電極42Aの間は、リード線7Cで配線され、それぞれの接続端子に駆動電圧V1として2~40Vの範囲内で印加することにより、第1有機機能層ユニット3Cが発光する。同様に、第1中間電極42Aと第2中間電極43Aの間は、リード線7Dで配線され、それぞれの接続端子に駆動電圧V2として2~40Vの範囲内で印加することにより、第2有機機能層ユニット3Dが発光する。同様に、第2中間電極43Aと第2電極6の間も、リード線7Eで配線され、それぞれの接続端子に駆動電圧V3として2~40Vの範囲内で印加することにより、第3有機機能層ユニット3Eが発光する。
 有機EL素子200の駆動に際し、駆動電圧V1、駆動電圧V2及び駆動電圧V3は、直流電圧を印加する場合には、陽極である第1電極2を正の極性とし、陰極である第2電極6を負の極性として、電圧2~40Vの範囲内で印加し、さらに、第1中間電極42A及び第2中間電極43Aに対しては、陽極と陰極の中間の電圧で印加する。なお、三つの有機機能層ユニット3C、3D及び3Eを有する有機EL素子200についても、二つの有機機能層ユニット3A及び3Bを有する場合と同様に、第1電極2及び第2電極6をともに陽極として、第1中間電極42A及び第2中間電極43Aを陰極とする構成であってもよい。
 図3は、二つの有機機能層ユニット3A及び3Bを有する有機EL素子の構成の他の一例を示す概略断面図である。
 図3に示すタンデム型2ユニット構成の有機EL素子300においては、図1に示す二つの有機機能層ユニット3A及び3Bを有する有機EL素子100に対し、有機EL素子300は中間電極層ユニット4Aを除いた構成で、透明電極である第1電極2と対向電極である第2電極6の間は、リード線7Fで配線され、それぞれの接続端子に駆動電源V1として2~40Vの範囲内で印加することにより、第1有機機能層ユニット3A及び第2有機機能層ユニット3Bが発光する。
 図3に示す有機EL素子300においても、図1の構成と同様に、例えば、透明基板1側から「本発明に係る電荷注入層である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層」の層順であった場合には、第2有機機能層ユニット3Bも同じく、透明基板1側から「正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層」の層順となる。また、各有機機能層ユニット3A及び3Bの間には、図示しない独立した接続端子が配置されている。図3に示す構成においても、必要に応じて、透明基板1と第1電極2との間に、下地層を設けても良い。
 図4は、三つの有機機能層ユニット3C、3D及び3Eを有する有機EL素子の構成の他の一例を示す概略断面図である。
 図4に示すタンデム型3ユニット構成の有機EL素子400においては、図2に示す三つの有機機能層ユニット3C、3D及び3Eを有する有機EL素子200に対し、有機EL素子400は中間電極層ユニット4B及び4Cを除いた構成で、第1電極2と第2電極6の間は、リード線7Gで配線され、それぞれの接続端子に駆動電源V1として2~40Vの範囲内で印加することにより、第1有機機能層ユニット3C、第2有機機能層ユニット3D及び第3有機機能層ユニット3Eが発光する。
 図4に示す有機EL素子400においても、図2の構成と同様に、例えば、第1有機機能層ユニット3Cが透明基板1側から「本発明に係る電荷注入層である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層」の層順であった場合には、第2有機機能層ユニット3Dも同じく、透明基板1側から「正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層」の層順となる。また、各有機機能層ユニット3C、3D及び3Eの間には、図示しない独立した接続端子が配置されている。図4に示す構成においても、必要に応じて、透明基板1と第1電極2との間に、下地層を設けても良い。
 《有機機能層ユニットの構成》
 上記図1~図4で例示した本発明の有機EL素子100~400において、透明電極である第1電極2と対向電極である第2電極6との間に二つ以上の有機機能層ユニット3を積層した構造を有し、二つ以上の有機機能層ユニット3間は、図1及び図2に示すように中間電極層ユニット4で分離された構造であっても、図3及び図4に示すように直接積層された構造であっても良い。
 本発明においては、図2及び図4で例示したように三つ以上の有機機能層ユニット3が積層され、それぞれの有機機能層ユニット3が、青色発光層を有する有機機能層ユニット3、緑色発光層を有する有機機能層ユニット3及び赤色発光層を有する有機機能層ユニット3を有し、白色を含めた所望の色相の発光色を得る構成とすることもできる。
 また、有機機能層ユニット3を構成する複数の有機機能層の全層厚が、有機機能層ユニット数×(100~200)nmの範囲内であることが好ましい。この範囲内にすることにより、ショートの発生を抑制することができ、駆動電圧が高くなることを抑制することができると考えられる。複数の有機機能層としては、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層等を含んでいる。
 本発明に係る有機機能層ユニット3は、その全体的な層構造は限定されることはなく、少なくとも透明電極である第1電極と電荷注入層とが隣接した構成を有し、かつ電荷注入層と透明電極との屈折率の差(絶対値)の平均値Δnが、0.5~2.0の範囲内である条件を満たす構成を有していれば、特に制限はなく、一般的な層構造を有していてよい。一例として、陽極となる第1電極2側から順に、「電荷注入層として正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層」を積層した構成が例示される。この構成のうち、少なくとも有機発光材料を用いた発光層を有することが必須である。正孔注入層及び正孔輸送層は、正孔輸送・注入層として設けられてもよい。また、電子輸送層及び電子注入層は、電子輸送・注入層として設けられてもよい。また、有機機能層ユニット3を構成する各層のうち、例えば、電子注入層は無機材料で構成されていてもよい。
 有機機能層ユニット3は、これらの層の他にも正孔阻止層や電子阻止層等が必要に応じて必要箇所に積層してもよい。また、発光層が、各波長領域の発光光Lを発生させる各色発光層を有し、各色発光層を非発光性の中間層を介して積層させて、有機機能層ユニット3が形成されていてもよい。中間層は、正孔阻止層又は電子阻止層として機能してもよい。
 さらに、有機機能層ユニット3は、図1~図4で例示したように、二つの有機機能層ユニット3A及び3Bが積層された構成であっても、三つの有機機能層ユニット3C、3D及び3Eが積層された構成であってもよい。また、一色の発光光Lが得られる構成でもよいし、異なる色の発光光Lが得られるように構成されていてもよい。
 《有機機能層ユニットの配列》
 青色光を発光する青色発光層、緑色光を発光する緑色発光層及び赤色光を発光する赤色発光層のうち少なくとも一つの発光層を有する複数の有機機能層ユニットの配列について説明する。本発明の有機EL素子においては、有機機能層ユニットを少なくとも二つ有することを特徴としており、有機機能層ユニット3を二つ以上備える有機EL素子100~400について、有機機能層ユニットを二つ備える場合(有機EL100、300)と三つ備える場合(有機EL200、400)に分けて、有機機能層ユニット3の配列を説明する。
 有機機能層ユニット3を二つ備える場合、例えば、図1に示すような有機EL素子100の場合には、第1有機機能層ユニット3Aと第2有機機能層ユニット3Bの各有機機能層ユニット3間に中間電極層ユニット4Aが備えられている。また、図3に示すタンデム型構成の有機EL素子300の場合には、第1有機機能層ユニット3Aと第2有機機能層ユニット3Bが直接連続して積層した構成となる。
 これにより、例えば、図1に示す構成で、中間電極層4が銀を主成分として含む場合は、電力効率及び発光寿命に優れ、調色適性を有し、かつ優れた配光特性(視野角依存性)を得ることができる。発光層を二つ備える場合は、一つの有機機能層ユニット3が一つの発光層を備える場合に限定されず、例えば、一つの有機機能層ユニット3が複数の発光層を備えてもよい。例えば、第1有機機能層ユニット3Aが赤色発光層と緑色発光層を備え、第2有機機能層ユニット3Bが青色発光層を備える構成であってもよい。
 有機機能層ユニット3を三つ備える場合、図2に示すように、有機EL素子200は、第1有機機能層ユニット3Cと第2有機機能層ユニット3Dと第3有機機能層ユニット3Eの各有機機能層ユニット3間に中間電極層4(第1中間電極層4B及び第2中間電極層4C)が備えられている。また、図4に示すタンデム型構成の有機EL素子400においては、第1有機機能層ユニット3C、第2有機機能層ユニット3D及び第3有機機能層ユニット3Eが直接積層した構成となる。
 上記のような図1~図4で例示した有機EL素子の構成において、透明電極である第1電極と電荷注入層とが隣接した構成を有し、かつ電荷注入層と透明電極との屈折率の差(絶対値)の平均値Δnが、0.5~2.0の範囲内とすることにより、視野角依存性を強調させることができ、従来の有機EL素子では見られなかったような調色適性と配光特性(視野角依存性)を発現させ、観察する角度により様々な発光特性を表現することができる有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
 《有機EL素子の各構成要素》
 次いで、有機EL素子を構成する各構成要素の詳細について説明する。
 〔透明基板〕
 本発明の有機EL素子に適用可能な透明基板1としては、例えば、ガラス、プラスチック等の透明材料を挙げることができる。好ましく用いられる透明な透明基板1としては、ガラス、石英、樹脂フィルムを挙げることができる。
 ガラス材料としては、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、隣接する層との密着性、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、無機物又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を形成することができる。
 樹脂フィルムを構成材料としては、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及びそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール(PVA)、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(PC)、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(PI)、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、アクリル及びポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)及びアペル(商品名三井化学社製)等のシクロオレフィン系樹脂(COP)等を挙げることができる。
 透明基板1の表面は、表面活性処理により清浄されていることが好ましい。このような表面活性処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理が挙げられる。
 〔ガスバリアー層〕
 本発明の有機EL素子では、上記説明した透明基板1上に、必要に応じて、ガスバリアー層を設ける構成であってもよい。
 ガスバリアー層を形成した透明基板1としては、JIS K 7129-1992に準拠した方法で測定された温度25±0.5℃、相対湿度90±2%における水蒸気透過度が、1×10-3g/m・24h以下であることが好ましく、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、1×10-3ml/m・24h・atm(1atmは、1.01325×10Paである)以下であって、温度25±0.5℃、相対湿度90±2%における水蒸気透過度が、1×10-3g/m・24h以下であることが好ましい。
 ガスバリアー層を形成する材料としては、水分や酸素など、有機EL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、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素などの無機物を用いることができる。更に、ガスバリアー層の脆弱性を改良するため、これら無機層と有機材料からなる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。
 ガスバリアー層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法及びコーティング法などの薄膜形成方法を用いることができるが、特開2004-68143号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものも好ましい。また、ポリシラザン含有塗布液を湿式塗布方式により塗布して塗膜を形成した後に乾燥し、形成された塗膜に波長200nm以下の真空紫外光(VUV光)を照射することにより、形成した塗布膜に改質処理を施して、ガスバリアー層を形成する方法も好ましい。
 ガスバリアー層の厚さは、1~500nmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは10~300nmの範囲内である。ガスバリアー層の厚さが1nm以上であれば、所望のガスバリアー性能を発揮することができ、500nm以下であれば、緻密な酸窒化ケイ素膜でのクラックの発生等の膜質劣化を防止することができる。
 〔第1電極〕
 第1電極2は、透明基板1の一方の面側に備えられている場合、陽極として機能する本発明に係る透明電極となる。
 陽極を透明電極とする場合、陽極側に光取出しフィルム等を備えることで効率的に発光層から発光光を取り出すことができる。また、第1電極2は、光透過性を保てる程度、かつ、照射された光がプラズモン損失されない程度に極薄い金属又は金属を主成分とする合金であることが好ましい態様である。具体的な特性としては、波長550nmにおける光透過率が60%以上であり、膜厚が1~30nmの範囲内であり、シート抵抗値が0.0001~50Ω/□の範囲内であることが好ましく、シート抵抗値としては、更には0.01~30Ω/□の範囲内であることが好ましい。
 第1電極2が有機EL素子における陽極として用いられる場合には、仕事関数の大きい(4eV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であり、かつ電荷注入層との屈折率の差(絶対値)の平均値Δnを、0.5~2.0の範囲内とすることができる材料を選択する。
 第1電極2(透明電極)を構成する材料としては、Ag、Au等の金属又は金属を主成分とする合金、CuI、あるいはインジウム-スズの複合酸化物(ITO)、SnO及びZnO等の金属酸化物を挙げることができるが、本発明の目的効果、特に、電荷注入層との屈折率の差を所望の条件に制御することができる観点からは、金属又は金属を主成分とする合金であることが好ましく、更に好ましくは、銀又は銀を主成分とする合金である。
 第1電極として透明電極を構成する銀の純度は、99%以上であることが好ましい。また、銀の安定性を確保するためにパラジウム(Pd)、銅(Cu)及び金(Au)等が添加されていてもよい。
 また、透明電極が銀を主成分とする合金から構成される場合には、銀の含有率が50%以上であることが好ましい。このような合金の一例として、銀マグネシウム(Ag-Mg)、銀銅(Ag-Cu)、銀パラジウム(Ag-Pd)、銀パラジウム銅(Ag-Pd-Cu)、銀インジウム(Ag-In)、銀金(Ag-Au)、銀アルミ(Ag-Al)、銀亜鉛(Ag-Zn)、銀錫(Ag-Sn)、銀白金(Ag-Pt)、銀チタン(Ag-Ti)及び銀ビスマス(Ag-Bi)等が挙げられる。
 第1電極2(透明電極)は、厚さが1~30nmの範囲内にあることが好ましく、3~20nmの範囲内にあることがより好ましい。厚さを上記範囲内とすることにより、電極の吸収成分又は反射成分が低く抑えられ、光透過率が維持されるため好ましい。また、導電性も確保することができる。
 このような透明電極の成膜方法としては、塗布法、インクジェット法、コーティング法、ディップ法などのウェットプロセスを用いる方法や、蒸着法(抵抗加熱、EB法など)、スパッタリング法、CVD法などのドライプロセスを用いる方法などが挙げられる。なかでも蒸着法が好ましく適用される。また、透明電極と透明基材との間に下地層として、窒素原子を含有する層を成膜しても良い。また、銀又は銀を主成分とする合金から構成される透明電極は、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てもよい。
 また、以上のような透明電極は、銀又は銀を主成分とする合金の層が、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よい。つまり、銀の層と、合金の層とが交互に複数回積層された構成であってもよく、又は異なる合金の層が複数層積層された構成であってもよい。また、中間電極層4が二層構造である例として、下地層41、42及び43上にアルミニウム(Al)の層を介して銀の層を積層した構成が挙げられる。この場合のアルミニウムの層は連続層ではなく、島状や孔を有する層であってもよい。
 また、有機導電性化合物として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の湿式成膜法を用いることもできる。
 〔中間電極〕
 本発明の有機EL素子100及び200においては、第1電極2と第2電極6との間に、有機機能層ユニット3を二つ以上積層した構造を有し、二つ以上の有機機能層ユニット3間を、電気的接続を得るための独立した接続端子を有する中間電極層ユニット4(4A、4B及び4C)で分離した構造をとることができる。
 本発明に係る中間電極層ユニット4を構成する中間電極としては、上記透明電極にて説明した金属又は金属を主成分とする合金であることが好ましく、更に好ましくは、銀又は銀を主成分とする合金を挙げることができる。
 〔下地層〕
 本発明の有機EL素子100及び200においては、中間電極層ユニット4の少なくとも一方の面側に窒素原子を含有する化合物等を含む構成の下地層41B、42B及び43Bを設ける態様が好ましい。
 下地層を構成する材料としては、特に限定されるものではなく、特に、中間電極が銀又は銀を主成分とする合金からなる電極層である場合には、銀の凝集を抑制できる材料、例えば、窒素原子や硫黄原子を含んだ化合物等が挙げられる。
 下地層41B、42B及び43Bを構成するのに用いることができる窒素原子含有化合物としては、分子内に窒素原子を含んでいる化合物であれば、特に限定はないが、窒素原子をヘテロ原子とした複素環を有する化合物が好ましい。窒素原子をヘテロ原子とした複素環としては、例えば、アジリジン、アジリン、アゼチジン、アゼト、アゾリジン、アゾール、アジナン、ピリジン、アゼパン、アゼピン、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾリン、ピラジン、モルホリン、チアジン、インドール、イソインドール、ベンゾイミダゾール、プリン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、シンノリン、プテリジン、アクリジン、カルバゾール、ベンゾ-C-シンノリン、ポルフィリン、クロリン及びコリン等が挙げられる。
 さらには、下地層41B、42B及び43Bが含有する窒素原子含有化合物は、芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子を有する芳香族複素環化合物であることが好ましい。
 本発明において、芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子とは、非共有電子対(孤立電子対ともいう。)を持つ窒素原子であって、不飽和環状化合物の芳香族性に、当該非共有電子対が必須要素として直接的に関与していない窒素原子をいう。すなわち、共役不飽和環構造(芳香環)上の非局在化したπ電子系に、当該非共有電子対が、化学構造式上、芳香族性発現のために必須のものとして、関与していない窒素原子をいう。
 ここでいう芳香族性とは、π電子を持つ原子が環状に並んだ共役(共鳴)不飽和環構造において、当該環上の非局在化したπ電子系に含まれる電子の数が4n+2(n=0又は自然数)を満たすことをいう(いわゆるヒュッケル則)。例えば、ピリジンの窒素原子、置換基としてのアミノ基の窒素原子等は、本発明に係る「芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子」に該当するものとする。
 窒素原子含有層に含有される芳香族複素環化合物としては、分子内に、芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子を有していれば、その構造は特に限定されるものではないが、好ましくは、分子内にピリジン環を有し、より好ましくは、分子内にアザカルバゾール環、アザジベンゾフラン環又はアザジベンゾチオフェン環を有し、さらに好ましくは、分子内にγ,γ′-ジアザカルバゾール環又はσ-カルボリン環を有する化合物である。
 また、本発明に係る下地層41B、42B及び43Bにおいては、上記窒素原子含有化合物のほかに、硫黄原子を含有する有機化合物も用いることができ、本発明に係る下地層に適用可能な硫黄原子を含有する有機化合物としては、分子内にスルフィド結合(チオエーテル結合ともいう。)、ジスルフィド結合、メルカプト基、スルホン基、チオカルボニル結合等を有していればよく、特に、スルフィド結合、メルカプト基であることが好ましい。
 また、硫黄原子を含有するポリマーを用いることができる。本発明に係る硫黄原子を含有するポリマーの重量平均分子量は、1000~1000000の範囲内であることが好ましい。
 窒素原子を含有する層を有する下地層41B、42B及び43Bの形成方法としては、塗布法、インクジェット法、コーティング法又は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(抵抗加熱又はEB法など)、スパッタリング法又は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下地層41B、42B及び43B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又は複数の化合物を順次積層する成膜法が適用される。具体的には、前述の下地層41B、42B及び43Bに用いることができる化合物と、例えば、フッ化カリウム又はリチウム等との共蒸着若しくは積層する成膜法が適用される。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。溶媒は、化合物を溶解させることができる溶媒であれば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原子を含有する下地層41B、42B及び43B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調製すればよい。
 〔有機機能層ユニット〕
 次いで、有機機能層ユニット3を構成する各層として、電荷注入層、発光層、正孔輸送層、電子輸送層及び阻止層の順に説明する。
 (電荷注入層)
 はじめに、本発明に係る電荷注入層について説明する。
 本発明の有機EL素子においては、電荷注入層と透明電極との屈折率の差(絶対値)の平均値Δnが、0.5~2.0の範囲内であることを特徴とする。
 本発明に係る電荷注入層は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、電極と発光層の間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123~166頁)にその詳細が記載されており、正孔注入層と電子注入層とがある。
 電荷注入層としては、一般には、正孔注入層であれば、陽極と発光層又は正孔輸送層との間、電子注入層であれば陰極と発光層又は電子輸送層との間に存在させることができるが、本発明においては、透明電極に隣接して電荷注入層を配置させることを特徴とする。また、中間電極で用いられる場合は、隣接する電子注入層及び正孔注入層の少なくとも一方が、本発明の要件を満たしていれば良い。
 本発明に係る正孔注入層は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、透明電極である陽極に隣接して配置される層であり、「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。
 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、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又は側鎖に導入した高分子材料又はオリゴマー、ポリシラン、導電性ポリマー又はオリゴマー(例えば、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン):PSS(ポリスチレンスルホン酸)、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、α-NPD(4,4′-ビス〔N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ〕ビフェニル)に代表されるベンジジン型や、MTDATA(4,4′,4″-トリス〔N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ〕トリフェニルアミン)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。
 電子注入層は、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あり、陰極が本発明に係る透明電極で構成されている場合には、当該透明電極に隣接して設けられ、「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。
 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金属ハライド層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物層、酸化モリブデン、酸化アルミニウム等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、本発明における透明電極が陰極の場合は、金属錯体等の有機材料が特に好適に用いられる。電子注入層はごく薄い膜であることが望ましく、構成材料にもよるが、その層厚は1nm~10μmの範囲が好ましい。
 本発明においては、透明電極との屈折率の差(絶対値)の平均値Δnを、0.5~2.0の範囲内とするため、適用する透明電極の金属又は金属を主成分とする合金の有する屈折率との関係で適宜、上記条件を満たす電荷注入層の材料を選択する。
 (発光層)
 本発明の有機EL素子の有機機能層ユニット3を構成する発光層は、発光材料としてリン光発光化合物が含有されている構成が好ましい。
 この発光層は、電極又は電子輸送層から注入された電子と、正孔輸送層から注入された正孔とが再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接する層との界面であってもよい。
 このような発光層としては、含まれる発光材料が発光要件を満たしていれば、その構成には特に制限はない。また、同一の発光スペクトルや発光極大波長を有する層が複数層あってもよい。この場合、各発光層間には非発光性の中間層を有していることが好ましい。
 発光層の厚さの総和は、1~100nmの範囲内にあることが好ましく、より低い駆動電圧を得ることができることから1~30nmの範囲内がさらに好ましい。なお、発光層の厚さの総和とは、発光層間に非発光性の中間層が存在する場合には、当該中間層も含む厚さである。
 本発明においては、二つ以上の有機機能層ユニット3を積層した構成であることを特徴の一つとするが、個々の発光層の厚さとしては、それぞれ1~50nmの範囲内に調整することが好ましく、さらに好ましくは1~20nmの範囲内に調整することがより好ましい。積層された複数の発光層が、青、緑及び赤のそれぞれの発光色に対応する場合は、青、緑及び赤の各発光層の厚さの関係について特に制限されない。
 以上のような発光層は、後述する発光材料やホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法(ラングミュア・ブロジェット、Langmuir Blodgett法)、インクジェット法等の公知の方法により形成することができる。
 また発光層は、複数の発光材料を混合してもよく、リン光発光材料と蛍光発光材料(蛍光ドーパント、蛍光性化合物ともいう)とを同一発光層中に混合して用いてもよい。発光層としては、ホスト化合物(発光ホスト等ともいう)及び発光材料(発光ドーパント化合物ともいう。)を含有し、発光材料を発光させる構成が好ましい。
 〈ホスト化合物〉
 発光層に含有されるホスト化合物としては、室温(25℃)におけるリン光発光のリン光量子収率が0.1未満の化合物が好ましい。さらにリン光量子収率が0.01未満であることが好ましい。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での体積比が50%以上であることが好ましい。
 ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、あるいは、複数種のホスト化合物を用いてもよい。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。また、後述する発光材料を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより、白色発光を含めた任意の発光色を得ることができる。
 発光層に用いられるホスト化合物としては、従来公知の低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でもよい。
 公知のホスト化合物としては、正孔輸送能又は電子輸送能を有しつつ、発光の長波長化を防ぎ、かつ高Tg(ガラス転移点)化合物が好ましい。ここでいうガラス転移点(Tg)とは、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS-K-7121に準拠した方法により求められる値である。
 本発明に適用可能なホスト化合物としては、例えば、特開2001-257076号公報、同2002-308855号公報、同2001-313179号公報、同2002-319491号公報、同2001-357977号公報、同2002-334786号公報、同2002-8860号公報、同2002-334787号公報、同2002-15871号公報、同2002-334788号公報、同2002-43056号公報、同2002-334789号公報、同2002-75645号公報、同2002-338579号公報、同2002-105445号公報、同2002-343568号公報、同2002-141173号公報、同2002-352957号公報、同2002-203683号公報、同2002-363227号公報、同2002-231453号公報、同2003-3165号公報、同2002-234888号公報、同2003-27048号公報、同2002-255934号公報、同2002-260861号公報、同2002-280183号公報、同2002-299060号公報、同2002-302516号公報、同2002-305083号公報、同2002-305084号公報、同2002-308837号公報、米国特許公開第2003/0175553号明細書、米国特許公開第2006/0280965号明細書、米国特許公開第2005/0112407号明細書、米国特許公開第2009/0017330号明細書、米国特許公開第2009/0030202号明細書、米国特許公開第2005/238919号明細書、国際公開第2001/039234号、国際公開第2009/021126号、国際公開第2008/056746号、国際公開第2004/093207号、国際公開第2005/089025号、国際公開第2007/063796号、国際公開第2007/063754号、国際公開第2004/107822号、国際公開第2005/030900号、国際公開第2006/114966号、国際公開第2009/086028号、国際公開第2009/003898号、国際公開第2012/023947号、特開2008-074939号公報、特開2007-254297号公報、EP第2034538号明細書等に記載されている化合物を挙げることができる。
 〈発光材料〉
 本発明で用いることのできる発光材料としては、リン光発光性化合物(リン光性化合物又はリン光発光材料ともいう。)及び蛍光発光性化合物(蛍光性化合物又は蛍光発光材料ともいう。)が挙げられる。
 〈リン光発光性化合物〉
 リン光発光性化合物とは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にて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、本発明においてリン光発光性化合物を用いる場合、任意の溶媒のいずれかにおいて、上記リン光量子収率として0.01以上が達成されればよい。
 リン光発光性化合物の発光の原理としては、二つの方法が挙げられる。一つの方法は、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発光性化合物に移動させることでリン光発光性化合物からの発光を得るというエネルギー移動型である。もう一つの方法は、リン光発光性化合物がキャリアトラップとなり、リン光発光性化合物上でキャリアの再結合が生じ、リン光発光性化合物からの発光が得られるというキャリアトラップ型である。いずれの場合においても、リン光発光性化合物の励起状態のエネルギーは、ホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件となる。
 リン光発光性化合物は、一般的な有機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が、好ましくは元素の周期表で8~10族の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、白金化合物(白金錯体系化合物)又は希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
 本発明においては、少なくとも一つの発光層が、二種以上のリン光発光性化合物が含有されていてもよく、発光層におけるリン光発光性化合物の濃度比が発光層の厚さ方向で変化している態様であってもよい。
 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。
 Nature 395,151 (1998)、Appl. Phys. Lett. 78, 1622 (2001)、Adv. Mater. 19, 739 (2007)、Chem. Mater. 17, 3532 (2005)、Adv. Mater. 17, 1059 (2005)、国際公開第2009/100991号、国際公開第2008/101842号、国際公開第2003/040257号、米国特許公開第2006/835469号明細書、米国特許公開第2006/0202194号明細書、米国特許公開第2007/0087321号明細書、米国特許公開第2005/0244673号明細書等に記載の化合物を挙げることができる。
 また、Inorg. Chem. 40, 1704 (2001)、Chem. Mater. 16, 2480 (2004)、Adv. Mater. 16, 2003 (2004)、Angew. Chem. lnt. Ed. 2006, 45, 7800、Appl. Phys. Lett. 86, 153505 (2005)、Chem. Lett. 34, 592 (2005)、Chem. Commun. 2906 (2005)、Inorg. Chem. 42, 1248 (2003)、国際公開第2009/050290号、国際公開第2002/015645号、国際公開第2009/000673号、米国特許公開第2002/0034656号明細書、米国特許第7332232号明細書、米国特許公開第2009/0108737号明細書、米国特許公開第2009/0039776号、米国特許第6921915号、米国特許第6687266号明細書、米国特許公開第2007/0190359号明細書、米国特許公開第2006/0008670号明細書、米国特許公開第2009/0165846号明細書、米国特許公開第2008/0015355号明細書、米国特許第7250226号明細書、米国特許第7396598号明細書、米国特許公開第2006/0263635号明細書、米国特許公開第2003/0138657号明細書、米国特許公開第2003/0152802号明細書、米国特許第7090928号明細書等に記載の化合物を挙げることができる。
 また、Angew. Chem. lnt. Ed. 47, 1 (2008)、Chem. Mater. 18, 5119 (2006)、Inorg. Chem. 46, 4308 (2007)、Organometallics 23, 3745 (2004)、Appl. Phys. Lett. 74, 1361 (1999)、国際公開第2002/002714号、国際公開第2006/009024号、国際公開第2006/056418号、国際公開第2005/019373号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2007/004380号、国際公開第2006/082742号、米国特許公開第2006/0251923号明細書、米国特許公開第2005/0260441号明細書、米国特許第7393599号明細書、米国特許第7534505号明細書、米国特許第7445855号明細書、米国特許公開第2007/0190359号明細書、米国特許公開第2008/0297033号明細書、米国特許第7338722号明細書、米国特許公開第2002/0134984号明細書、米国特許第7279704号明細書、米国特許公開第2006/098120号明細書、米国特許公開第2006/103874号明細書等に記載の化合物も挙げることができる。
 さらには、国際公開第2005/076380号、国際公開第2010/032663号、国際公開第第2008/140115号、国際公開第2007/052431号、国際公開第2011/134013号、国際公開第2011/157339号、国際公開第2010/086089号、国際公開第2009/113646号、国際公開第2012/020327号、国際公開第2011/051404号、国際公開第2011/004639号、国際公開第2011/073149号、特開2012-069737号公報、特開2009-114086号公報、特開2003-81988号公報、特開2002-302671号公報、特開2002-363552号公報等である。
 本発明においては、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。
 上記説明したリン光発光性化合物(リン光発光性金属錯体ともいう)は、例えば、Organic Letter誌、vol3、No.16、2579~2581頁(2001)、Inorganic Chemistry,第30巻、第8号、1685~1687頁(1991年)、J.Am.Chem.Soc.,123巻、4304頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第40巻、第7号、1704~1711頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第41巻、第12号、3055~3066頁(2002年)、New Journal of Chemistry.,第26巻、1171頁(2002年)、European Journal of Organic Chemistry,第4巻、695~709頁(2004年)、さらにこれらの文献中の参考文献等に記載されている方法を適用することにより合成できる。
 〈蛍光発光性化合物〉
 蛍光発光性化合物としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素又は希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
 (正孔輸送層)
 正孔輸送層は、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層及び電子阻止層も正孔輸送層の機能を有する。正孔輸送層は単層又は複数層設けることができる。
 正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、導電性高分子オリゴマー及びチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
 正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物を用いることができ、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。
 芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′-テトラフェニル-4,4′-ジアミノフェニル、N,N′-ジフェニル-N,N′-ビス(3-メチルフェニル)-〔1,1′-ビフェニル〕-4,4′-ジアミン(略称:TPD)、2,2-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)プロパン、1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N,N′,N′-テトラ-p-トリル-4,4′-ジアミノビフェニル、1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン、ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)フェニルメタン、ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)フェニルメタン、N,N′-ジフェニル-N,N′-ジ(4-メトキシフェニル)-4,4′-ジアミノビフェニル、N,N,N′,N′-テトラフェニル-4,4′-ジアミノジフェニルエーテル、4,4′-ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル、N,N,N-トリ(p-トリル)アミン、4-(ジ-p-トリルアミノ)-4′-〔4-(ジ-p-トリルアミノ)スチリル〕スチルベン、4-N,N-ジフェニルアミノ-(2-ジフェニルビニル)ベンゼン、3-メトキシ-4′-N,N-ジフェニルアミノスチルベンゼン及びN-フェニルカルバゾール等が挙げられる。
 さらには、米国特許第5061569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、4,4′-ビス〔N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ〕ビフェニル(略称:NPD)、特開平4-308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが三つスターバースト型に連結された4,4′,4″-トリス〔N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(略称:MTDATA)等が挙げられる。
 さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、あるいはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、p型-Si、p型-SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
 また、特開平11-251067号公報、J.Huang et.al.,Applied Physics Letters,80(2002),p.139に記載されているような、いわゆるp型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られる観点から、これらの材料を用いることが好ましい。
 正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法及びLB法(ラングミュア・ブロジェット、Langmuir Blodgett法)等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の層厚については特に制限はないが、通常は5nm~5μm程度、好ましくは5~200nmの範囲である。この正孔輸送層は、上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であってもよい。
 また、正孔輸送層の材料に不純物をドープすることにより、p性を高くすることもできる。その例としては、特開平4-297076号公報、特開2000-196140号公報、同2001-102175号公報及びJ.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
 このように、正孔輸送層のp性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
 (電子輸送層)
 電子輸送層は、電子を輸送する機能を有する材料から構成され、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。電子輸送層は、単層構造又は複数層の積層構造として設けることができる。
 単層構造の電子輸送層及び積層構造の電子輸送層において、発光層に隣接する層部分を構成する電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、カソードより注入された電子を発光層に伝達する機能を有していれば良い。このような材料としては、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン、アントロン誘導体及びオキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送層の材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した高分子材料又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
 また、8-キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8-キノリノール)アルミニウム(略称: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(略称: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、電子輸送層の材料として用いることができる。
 その他、メタルフリー又はメタルフタロシアニン若しくはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送層の材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料としても例示されるジスチリルピラジン誘導体も電子輸送層の材料として用いることができるし、正孔注入層及び正孔輸送層と同様にn型-Si、n型-SiC等の無機半導体も電子輸送層の材料として用いることができる。
 電子輸送層は、上記材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法及びLB法等の公知の方法により、薄膜化することで形成することができる。電子輸送層の層厚については特に制限はないが、通常は5nm~5μmの範囲内、好ましくは5~200nmの範囲内である。電子輸送層は上記材料の一種又は二種以上からなる単一構造であってもよい。
 また、電子輸送層に不純物をドープし、n性を高くすることもできる。その例としては、特開平4-297076号公報、同10-270172号公報、特開2000-196140号公報、同2001-102175号公報及びJ.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。さらに、電子輸送層には、カリウムやカリウム化合物などを含有させることが好ましい。カリウム化合物としては、例えば、フッ化カリウム等を用いることができる。このように、電子輸送層のn性を高くすることにより、より低消費電力の有機EL素子を得ることができる。
 また、電子輸送層の材料(電子輸送性化合物)として、上述した中間層を構成する材料と同様のものを用いても良い。これは、電子注入層を兼ねた電子輸送層であっても同様であり、上述した中間層を構成する材料と同様のものを用いても良い。
 (阻止層)
 阻止層としては、正孔阻止層及び電子阻止層が挙げられ、上記説明した有機機能層ユニット3の各構成層の他に、必要に応じて設けられる層である。例えば、特開平11-204258号公報、同11-204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層等を挙げることができる。
 正孔阻止層とは、広い意味では、電子輸送層の機能を有する。正孔阻止層は、電子を輸送する機能を有しつつ、正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで、電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、電子輸送層の構成を必要に応じて、正孔阻止層として用いることができる。正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
 一方、電子阻止層とは、広い意味では、正孔輸送層の機能を有する。電子阻止層は、正孔を輸送する機能を有しつつ、電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に適用する正孔阻止層の層厚としては、好ましくは3~100nmの範囲内であり、さらに好ましくは5~30nmの範囲内である。
 〔第2電極〕
 第2電極6は、第2有機機能層ユニット3B又は第3有機機能層ユニット3Eに正孔を供給するために機能する電極膜であり、金属、合金、有機又は無機の導電性化合物若しくはこれらの混合物が用いられる。具体的には、金、アルミニウム、銀、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属、ITO、ZnO、TiO及びSnO等の酸化物半導体などが挙げられる。
 第2電極6は、これらの導電性材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜として形成することができる。また、第2電極6としてのシート抵抗は、数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常5nm~5μmの範囲内であり、好ましくは5~200nmの範囲内で選ばれる。
 なお、有機EL素子100及び200が、第2電極6からも発光光Lを取り出す、両面発光型有機EL素子の場合には、光透過性の良好な第2電極6を選択して構成すればよい。この場合、上述の下地層41B、42B及び43Bを各有機機能層ユニット3の第2電極6側の面に設けてもよい。
 〔封止部材〕
 本発明の有機EL素子を封止するのに用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と、第2電極6及び透明基板1とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
 封止部材としては、有機EL素子の表示領域を覆うように配置されていればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また透明性及び電気絶縁性は特に限定されない。
 具体的には、ガラス板、ポリマー板、フィルム、金属板、フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、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。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、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又は合金が挙げられる。
 封止部材としては、有機EL素子を薄膜化することできる観点から、ポリマーフィルム及び金属フィルムを好ましく使用することができる。さらに、ポリマーフィルムは、JIS K 7129-1992に準拠した方法で測定された温度25±0.5℃、相対湿度90±2%における水蒸気透過度が、1×10-3g/m・24h以下であることが好ましく、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、1×10-3ml/m・24h・atm(1atmは、1.01325×10Paである)以下であって、温度25±0.5℃、相対湿度90±2%における水蒸気透過度が、1×10-3g/m・24h以下であることが好ましい。
 封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工又は化学エッチング加工等が使われる。接着剤としては、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等の反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤並びに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、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、ポリエステル及びポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。
 なお、有機EL素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から80℃までに接着硬化できる接着剤が好ましい。また、接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部材への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
 また、有機機能層ユニット3を挟み、透明基板1と対向する側の第2電極6の外側に、第2電極6と有機機能層ユニット3を被覆し、透明基板1と接する形で無機物又は有機物の層を形成して封止膜とすることも好適にできる。この場合、封止膜を形成する材料としては、有機EL素子を劣化させる水分や酸素等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、酸化ケイ素、二酸化ケイ素及び窒化ケイ素等を用いることができる。さらに、封止膜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有機層の積層構造をもたせることが好ましい。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法及びコーティング法等を用いることができる。
 封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙には、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、封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙を真空とすることや、間隙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、酸化マグネシウム又は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、硫酸マグネシウム又は硫酸コバルト等)、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、ヨウ化バリウム又はヨウ化マグネシウム等)及び過塩素酸類(例えば、過塩素酸バリウム又は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物が好適に用いられる。
 〈用途〉
 本発明の有機EL素子は、視野角依存性を強調させたものであり、観察する角度により色調が異なる特性を発現し、バラエティーに富んだ色彩表現を行うことができる有機エレクトロルミネッセンス素子であり、様々な色彩表現を可能にした表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源等で、新たな使用方法を提供することができる。発光光源として、例えば、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、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。これに限定されないが、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。カラーフィルターと組み合わせてディスプレイのバックライトとして用いる場合には、輝度をさらに高めるため、集光シートと組み合わせて用いるのが好ましい。
 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。なお、各構成要素の後の括弧内に記載した数字は、各図における符号を表す。
 《有機EL素子の作製》
 〔有機EL素子1の作製:タンデム型、有機機能層ユニット数2(図3記載の構成)〕
 図3に記載のタンデム型構成で、有機機能層ユニット数が2つの有機EL素子1(300)を作製した。
 (透明基板(1)の準備)
 透明基板(1)として、厚さ150μmの透明な無アルカリガラスを用いた。
 透明基板(1)の易接着面に、UV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材 OPSTAR Z7501(JSR株式会社製)を乾燥後の膜厚が4μmになるようにワイヤーバーで塗布した。80℃で3分乾燥した後、空気雰囲気下にて高圧水銀ランプ使用して1.0J/cmの照射を行って硬化した。
 (ガスバリアー層の形成)
 次いで、下記エキシマ法に従って、薄膜層上に、厚さ300nmのガスバリアー層を形成した。
 〈ポリシラザン層形成用塗布液の調製〉
 パーヒドロポリシラザン(アクアミカ NN120-10、無触媒タイプ、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製)の10質量%ジブチルエーテル溶液を、ポリシラザン層形成用塗布液として用いた。
 〈ポリシラザン層の形成〉
 上記調製したポリシラザン層形成用塗布液を、ワイヤレスバーにて、乾燥後の(平均)層厚が300nmとなるように塗布し、温度85℃、相対湿度55%の雰囲気下で1分間処理して乾燥させ、さらに温度25℃、相対湿度10%(露点温度-8℃)の雰囲気下に10分間保持し、除湿処理を行って、ポリシラザン層を形成した。
 〈ガスバリアー層の形成:紫外光によるポリシラザン層のシリカ転化処理〉
 次いで、上記形成したポリシラザン層に対し、下記紫外線装置を真空チャンバー内に設置して、装置内の圧力を調整して、シリカ転化処理を実施した。
 〈紫外線照射装置〉
 装置:株式会社 エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL:MECL-M-1-200
 照射波長:172nm
 ランプ封入ガス:Xe
 〈改質処理条件〉
 稼動ステージ上に固定したポリシラザン層を形成した基板に対し、以下の条件で改質処理を行って、ガスバリアー層を形成した。
 エキシマランプ光強度:130mW/cm(172nm)
 試料と光源の距離:1mm
 ステージ加熱温度:70℃
 照射装置内の酸素濃度:1.0%
 エキシマランプ照射時間:5秒
 (第1電極(2)の形成)
 上記透明基板(1)上に、厚さ100nmのITO(Indium Tin Oxide:インジウム-スズの複合酸化物)膜をスパッタリング法により成膜し、第1電極(2、陽極)を形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 (第1有機機能層ユニット(3A)の形成)
 引き続き、市販の真空蒸着装置を用い、真空度1×10-4Paまで減圧した後、透明基板(1)を移動させながら下記化合物HAT-CNを、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、電荷注入層として10nmの正孔注入層を設けた。
 次いで、下記化合物HT-1を、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、40nmの正孔輸送層(HTL)を設けた。
 次いで、下記ホスト材料H-1が入った加熱ボートと、リン光発光性の下記化合物A-3(青色発光ドーパント)が入った加熱ボートを通電し、ホスト材料H-1と青色のリン光発光性の化合物A-3とを有する30nmの発光層を、正孔輸送層上に成膜した。この際、蒸着速度が、ホスト化合物H-1:化合物A-3(青色発光ドーパント)=93:7(体積比)となるように、各加熱ボートの通電条件を調節した。
 その後、下記化合物ET-1を蒸着して20nmの電子輸送層を成膜して、第1有機機能層ユニット(3A)を形成した。
 (第2有機機能層ユニット(3B)の形成)
 次いで、上記形成した第1有機機能層ユニット(3A)上に、下記の方法に従って第2有機機能層ユニット(3B)を形成した。
 第1有機機能層ユニット(3A)の電子輸送層上に、上記第1有機機能層ユニット(3A)の形成と同様にして、市販の真空蒸着装置を用い、真空度1×10-4Paまで減圧した後、透明基板(1)を移動させながら化合物HAT-CNを、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、10nmの正孔注入層を設けた。
 次いで、第2有機機能層ユニット(3B)の残りの各有機機能層を、第1有機機能層ユニット(3A)と同様の方法で形成した。
 具体的には、下記化合物HT-1を、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、40nmの正孔輸送層(HTL)を設けた。次いで、下記ホスト材料H-1が入った加熱ボートと、下記化合物A-1(緑色発光ドーパント)、下記化合物A-2(赤色発光ドーパント)が入ったそれぞれの加熱ボートを独立に通電し、ホスト材料H-1と緑色のリン光発光性の化合物A-1及び赤色のリン光発光性の化合物A-2とを有する30nmの発光層を、正孔輸送層上に成膜した。この際、蒸着速度が、ホスト化合物H-1:化合物A-1(緑色発光ドーパント):化合物A-2(赤色発光ドーパント)=89:10:1(体積比)となるように、各加熱ボートの通電条件を調節した。
 その後、化合物ET-1を蒸着して20nmの電子輸送層を成膜して、第2有機機能層ユニット(3B)を形成した。
 (第2電極(6)の形成)
 次いで、フッ化カリウム(KF)を厚さ2nmで形成した後、アルミニウムを厚さ110nmで蒸着して第2電極(6、陰極)を形成した。
 (封止)
 第2電極(6、陰極)まで形成した試料を、厚さ100μmのアルミ箔の片面に熱硬化型の液状接着剤(エポキシ系樹脂)を厚さ30μmで塗設してある封止部材を用いて、有機EL素子1(100)の第1電極(2)、第2電極(6)の引き出し電極の端部が外に出るように、封止部材の接着剤面と、有機EL素子1(300)の第2電極(6)の層面を連続的に重ね合わせ、ドライラミネート法により接着を行って、封止済みの有機機能層ユニット3が二層構成のタンデム型の有機EL素子1(300)を作製した。
 上記封止工程は、大気圧下、含水率1ppm以下の窒素雰囲気下で、JIS B 9920に準拠し、測定した清浄度がクラス100で、露点温度が-80℃以下、酸素濃度0.8ppm以下の大気圧で行った。なお、陽極、陰極からの引き出し配線等の形成に関する記載は省略してある。有機EL素子1(300)は、図3に示すように、第1電極(2)と第2電極(6)の間にリード線(7F)を配線し、それぞれの接続端子を駆動電源(V1)に接続した。
 なお、上記有機EL素子1(300)の作製に用いた化合物HAT-CN、HT-1、化合物A-1~3、化合物H-1、及び化合物ET-1の具体的な構造は、以下の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 
 〔有機EL素子2の作製:タンデム型、有機機能層ユニット数3(図4記載の構成)〕
 図4に記載のタンデム型構成で、有機機能層ユニット数が3の有機EL素子2(400)を作製した。
 (基板の準備)
 上記有機EL素子1(300)の作製に用いたのと同様の透明基板(1)を準備した。
 (ガスバリアー層の形成)
 次いで、透明基板(1)上に、有機EL素子1(300)の作製に用いたガスバリアー層の形成方法(エキシマ法)と同様の方法で、ガスバリアー層を形成した。
 (第1電極(2)の形成)
 上記透明基板(1)上に、厚さ100nmのITO膜をスパッタリング法により成膜し、第1電極(2、陽極)を形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 (赤色発光層を含む第1有機機能層ユニット(3C)の形成)
 引き続き、市販の真空蒸着装置を用い、真空度1×10-4Paまで減圧した後、透明基板(1)を移動させながら前記化合物HAT-CNを、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、電荷注入層として10nmの正孔注入層を設けた。
 次いで、前記化合物HT-1を、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、40nmの正孔輸送層(HTL)を設けた。
 次いで、前記ホスト材料H-1が入った加熱ボートと、前記化合物A-2(赤色発光ドーパント)が入った加熱ボートを独立に通電し、ホスト材料H-1と赤色発光ドーパントとからなる30nmの赤色発光の発光層を、正孔輸送層上に成膜した。この際、蒸着速度が、ホスト化合物H-1:化合物A-2(赤色発光ドーパント)=95:5(体積比)となるように、各加熱ボートの通電条件を調節した。
 その後、前記化合物ET-1を層厚20nmに蒸着して電子輸送層を成膜して、第1有機機能層ユニット(3C)を形成した。
 (緑色発光層を有する第2有機機能層ユニット(3D)の形成)
 引き続き、市販の真空蒸着装置を用い、真空度1×10-4Paまで減圧した後、第1有機機能層ユニット(3C)を設けた透明基板(1)を移動させながら、前記化合物HAT-CNを、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、10nmの正孔注入層を設けた。
 次いで、前記化合物HT-1を、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、40nmの正孔輸送層(HTL)を設けた。
 次いで、前記ホスト材料H-1が入った加熱ボートと、リン光発光性の前記化合物A-1(緑色発光ドーパント)が入った加熱ボートを独立に通電し、ホスト材料H-1と緑色発光ドーパントとからなる30nmの緑色発光の発光層を、正孔輸送層上に成膜した。この際、蒸着速度が、ホスト化合物H-1:化合物A-1(緑色発光ドーパント)=90:10(体積比)となるように、各加熱ボートの通電条件を調節した。
 その後、前記化合物ET-1を層厚20nmに蒸着して電子輸送層を成膜して、第2有機機能層ユニット(3D)を形成した。
 (青色発光層を有する第3有機機能層ユニット(3E)の形成)
 引き続き、市販の真空蒸着装置を用い、真空度1×10-4Paまで減圧した後、第2有機機能層ユニット(3D)まで設けた透明基板(1)を移動させながら、前記化合物HAT-CNを、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、10nmの正孔注入層を設けた。
 次いで、前記化合物HT-1を、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、40nmの正孔輸送層(HTL)を設けた。
 次いで、前記ホスト材料H-1が入った加熱ボートと、リン光発光性の前記化合物A-3(青色発光ドーパント)が入った熱ボートを独立に通電し、ホスト材料H-1と青色発光ドーパントとからなる30nmの青色発光の発光層を、正孔輸送層上に成膜した。この際、蒸着速度が、ホスト化合物H-1:化合物A-3(青色発光ドーパント)=93:7(体積比)となるように、各加熱ボートの通電条件を調節した。
 その後、前記化合物ET-1を層厚20nmに蒸着して電子輸送層を設けて、青色発光層を有する第3有機機能層ユニットを成膜して、第3有機機能層ユニット(3E)を形成した。
 (第2電極の形成及び封止)
 次いで、前記有機EL素子1(300)の作製と同様の方法で、第3有機機能層ユニット(3E)上に第2電極(6)の形成及び封止を行って、有機機能層ユニット(3)が三つのタンデム型構成の有機EL素子2(400)を作製した。有機EL素子2(400)は、第1電極(2)と第2電極(6)の間にリード線(7G)を配線し、それぞれの接続端子を駆動電源(V1)に接続してある。
 〔有機EL素子3の作製:調色型、有機機能層ユニット数2(図1記載の構成)〕
 図1に記載の調色型構成で、有機機能層ユニット数が2の有機EL素子3(100)を作製した。
 上記有機EL素子1(300)の作製において、第1有機機能層ユニット(3A)と第2有機機能層ユニット(3B)との間に、下記に示す下地層(41B)及び中間電極(41A)から構成される中間電極層ユニット(4A)を設けた以外は同様にして、図1に示す構成の調色型構造の有機EL素子3(100)を作製した。
 有機EL素子3(100)においては、第1電極(2)と中間電極(41A)の間がリード線(7A)で配線し、それぞれの接続端子を駆動電源(V1)に接続した。同様に、中間電極(41A)と第2電極(6)の間もリード線(7B)で配線し、それぞれの接続端子を駆動電源(V2)に接続した。
 (中間電極層ユニット(4A)の形成)
 〈下地層(41B)の形成〉
 第1有機機能層ユニット(3A)まで形成した透明基材(1)を、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、真空蒸着装置の真空槽に取り付けた。
 窒素原子含有化合物として、下記化合物N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を真空蒸着装置の第1真空槽に取り付けた。
 真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、第1真空槽の抵抗加熱ボートを通電加熱して、下地層(41B)を形成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 
 〈中間電極(41A)の形成〉
 次いで、上記下地層(41B)を形成した試料に、厚さ100nmのITO膜をスパッタリング法により成膜して、中間電極(41A)を形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 〔有機EL素子4の作製:調色型、有機機能層ユニット数3(図2記載の構成)〕
 図2に記載の調色型構成で、有機機能層ユニット数が3の有機EL素子4(200)を作製した。
 前記有機EL素子2(400)の作製において、第1有機機能層ユニット(3C)と第2有機機能層ユニット(3D)との間に、下記に示す下地層(42B)及び中間電極(42A)から構成される中間電極層ユニット(4B)を設け、更に第2有機機能層ユニット(3D)と第3有機機能層ユニット(3E)との間に、下記に示す下地層(43B)及び中間電極(43A)から構成される中間電極層ユニット(4C)を設けた以外は同様にして、図2に示す構成の調色型構造の有機EL素子4(200)を作製した。
 有機EL素子4(200)においては、第1電極(2)と中間電極(42A)の間がリード線(7C)で配線し、それぞれの接続端子を駆動電源(V1)に接続した。同様に、中間電極(42A)と中間電極(43A)の間もリード線(7D)で配線し、それぞれの接続端子を駆動電源(V2)に接続した。また、中間電極(43A)と第2電極(6)の間もリード線(7E)で配線し、それぞれの接続端子を駆動電源(V3)に接続した。
 (中間電極層ユニット(4B)の形成)
 〈下地層(42B)の形成〉
 前記有機EL素子2(400)の作製と同様の方法で、第1有機機能層ユニット(3C)まで形成した試料を、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、真空蒸着装置の真空槽に取り付けた。
 窒素原子含有化合物として、前記化合物N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を真空蒸着装置の第1真空槽に取り付けた。
 第1真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、第1真空槽の抵抗加熱ボートを通電加熱して、下地層(42B)を形成した。
 〈中間電極(42A)の形成〉
 次いで、上記下地層(42B)まで形成した試料に、厚さ100nmのITO膜をスパッタリング法により成膜して、中間電極(42A)を形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 (中間電極層ユニット(4C)の形成)
 〈下地層(43B)の形成〉
 上記の中間電極層ユニット(4B)まで形成した試料に、更にその上に有機EL素子2(400)の作製と同様にして第2有機機能層ユニット(3D)を形成した。
 次いで、第2有機機能層ユニット(3D)まで形成した試料を、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、真空蒸着装置の真空槽に取り付けた。
 窒素原子含有化合物として、前記化合物N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。
 第1真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、第1真空槽の抵抗加熱ボートを通電加熱して、下地層(43B)を形成した。
 〈中間電極(43A)の形成〉
 次いで、上記下地層(43B)を形成した試料に、厚さ100nmのITO膜をスパッタリング法により成膜して、中間電極(43A)を形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 〔有機EL素子5の作製〕
 上記有機EL素子4(200)の作製において、第1電極(2、陽極)の層厚を50nmに変更した以外は同様にして、図2に記載の構成よりなる有機EL素子5を作製した。
 〔有機EL素子6の作製〕
 上記有機EL素子4(200)の作製において、第1電極(2、陽極)の層厚を20nmに変更した以外は同様にして、図2に記載の構成よりなる有機EL素子6を作製した。
 〔有機EL素子7の作製〕
 上記有機EL素子2(400)の作製において、第1電極(2、陽極)及び第2電極(6、陰極)の形成方法を下記の方法に変更した以外は同様にして、図4に記載の構成よりなる有機EL素子7を作製した。
 (第1電極(2、陽極)の形成)
 上記透明基板(1)上に、厚さ110nmのAg膜を真空蒸着法により成膜し、第1電極(2、陽極)を形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 (第2電極(6、陰極)の形成)
 第3有機機能層ユニット(3E)上に、厚さ100nmのITO(インジウム-スズの複合酸化物)をスパッタリング法により成膜して、第2電極6(陰極)を形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 〔有機EL素子8の作製〕
 上記有機EL素子3(100)の作製において、第1電極(2、陽極)及び第2電極(6、陰極)の形成方法を下記の方法に変更した以外は同様にして、図1に記載の構成よりなる有機EL素子8を作製した。
 (第1電極(2、陽極)の形成)
 上記透明基板(1)上に、厚さ110nmのAg膜を真空蒸着法により成膜し、第1電極(2、陽極)を形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 (第2電極(6、陰極)の形成)
 第2有機機能層ユニット(3B)上に、厚さ100nmのIZO(インジウム-亜鉛の複合酸化物)をスパッタリング法により成膜し、第2電極6(陰極)を形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 〔有機EL素子9の作製〕
 上記有機EL素子1(300)の作製において、第1電極(2、陽極)の形成方法を下記の方法に変更した以外は同様にして、図3に記載の構成よりなる有機EL素子9を作製した。
 (第1電極(2)の形成)
 タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、真空槽内に取り付けた。
 次いで、前記透明基板(1)を真空槽内に装着し、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、真空槽の抵抗加熱ボートを通電加熱し、マスクパターニング法により、銀(Ag)から構成される第1電極(2、陽極)を厚さ10nmで形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 〔有機EL素子10の作製〕
 上記有機EL素子2(400)の作製において、第1電極(2、陽極)の形成方法を下記の方法に変更した以外は同様にして、図4に記載の構成よりなる有機EL素子10を作製した。
 (第1電極(2)の形成)
 タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、真空槽内に取り付けた。
 次いで、前記透明基板(1)を真空槽内に装着し、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、真空槽の抵抗加熱ボートを通電加熱し、マスクパターニング法により、銀(Ag)から構成される第1電極(2、陽極)を厚さ10nmで形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 〔有機EL素子11の作製〕
 上記有機EL素子9の作製において、第1電極(2、陽極)の構成金属を、銀(Ag)からアルミニウム(Al)に変更した以外は同様にして、図3に記載の構成よりなる有機EL素子11を作製した。
 〔有機EL素子12の作製〕
 上記有機EL素子9の作製において、第1電極(2、陽極)の構成金属を、銀(Ag)から金(Au)に変更した以外は同様にして、図3に記載の構成よりなる有機EL素子12を作製した。
 〔有機EL素子13の作製〕
 上記有機EL素子9の作製において、第1電極(陽極)の構成金属を、銀(Ag)から白金(Pt)に変更した以外は同様にして、図3に記載の構成よりなる有機EL素子13を作製した。
 〔有機EL素子14の作製〕
 上記有機EL素子9の作製において、第1電極(陽極)の構成金属を、銀(Ag)から銀とアルミニウムの合金(Ag:Al=9:1(質量比))に変更した以外は同様にして、図3に記載の構成よりなる有機EL素子14を作製した。
 〔有機EL素子15の作製〕
 上記有機EL素子9の作製において、第1電極(陽極)の構成金属を、銀(Ag)から銀とマグネシウムの合金(Ag:Mg=4:1(質量比))に変更した以外は同様にして、図3に記載の構成よりなる有機EL素子15を作製した。
 〔有機EL素子16の作製〕
 上記有機EL素子7の作製において、第2電極6(陰極)の形成方法を下記の方法に変更した以外は同様にして、図4に記載の構成よりなる有機EL素子16を作製した。
 (第2電極6(陰極)の形成)
 タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、真空槽内に取り付けた。
 次いで、第3有機機能層ユニット(3E)まで形成した試料を真空槽内に装着し、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、真空槽の抵抗加熱ボートを通電して加熱し、マスクパターニング法により、銀(Ag)から構成される第2電極(6、陰極)を厚さ10nmで形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 〔有機EL素子17の作製〕
 上記有機EL素子10の作製において、第2電極(6、陰極)の形成方法を下記の方法に変更した以外は同様にして、図4に記載の構成よりなる有機EL素子17を作製した。
 (第2電極の形成)
 タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、真空槽内に取り付けた。
 次いで、第3有機機能層ユニット(3E)まで形成した試料を真空槽内に装着し、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、真空槽の抵抗加熱ボートを通電して加熱し、マスクパターニング法により、銀(Ag)から構成される第2電極(6、陰極)を厚さ10nmで形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 〔有機EL素子18の作製〕
 上記有機EL素子3の作製において、第1電極(陽極)の形成方法を下記の方法に変更した以外は同様にして、図1に記載の構成よりなる有機EL素子18を作製した。
 (第1電極(2)の形成)
 タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、真空槽内に取り付けた。
 次いで、前記透明基板(1)を真空槽内に装着し、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、真空槽の抵抗加熱ボートを通電して加熱し、マスクパターニング法により、銀(Ag)から構成される第1電極(2、陽極)を厚さ10nmで形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 〔有機EL素子19の作製〕
 上記有機EL素子18の作製において、中間電極(41A)を下記の構成に変更した以外は同様にして、図1に記載の構成よりなる有機EL素子19を作製した。
 (中間電極(41A)の作製)
 第1有機機能層ユニット(3A)及び下地層(41B)上に、厚さ100nmのIZO(インジウム-亜鉛の複合酸化物)をスパッタリング法により成膜し、中間電極(41A)を形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 〔有機EL素子20の作製〕
 上記有機EL素子18の作製において、中間電極(41A)を下記の構成に変更した以外は同様にして、図1に記載の構成よりなる有機EL素子20を作製した。
 (中間電極(41A)の作製)
 第1有機機能層ユニット(3A)及び下地層(41B)まで形成した試料に、下記の方法に従って、中間電極(41A)を形成した。
 タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、真空槽内に取り付けた。
 次いで、前記第1有機機能層ユニット(3A)及び下地層(41B)まで形成した試料を真空槽内に装着し、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、真空槽の抵抗加熱ボートを通電して加熱し、マスクパターニング法により、銀(Ag)から構成される中間電極(41A)を厚さ10nmで形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 〔有機EL素子21の作製〕
 図2に記載の調色型構成で、有機機能層ユニット数が3の有機EL素子21を作製した。
 前記有機EL素子4の作製において、第1電極(2)、第1有機機能層ユニット(3C)と第2有機機能層ユニット(3D)との間に、下記に示す下地層(42B)及び中間電極(42A)から構成される中間電極層ユニット(4B)を設け、更に第2有機機能層ユニット(3D)と第3有機機能層ユニット(3E)との間に、下記に示す下地層(43B)及び中間電極(43A)から構成される中間電極層ユニット(4C)を設けた以外は同様にして、図2に示す構成の調色型構造の有機EL素子21を作製した。
 有機EL素子21においては、第1電極(2)と中間電極(42A)の間がリード線(7C)で配線され、それぞれの接続端子が駆動電源(V1)に接続した。同様に、中間電極(42A)と中間電極(43A)の間もリード線(7D)で配線し、それぞれの接続端子を駆動電源(V2)に接続した。また、中間電極(43A)と第2電極(6)の間もリード線(7E)で配線し、それぞれの接続端子を駆動電源(V3)に接続した。
 (第1電極(2)の形成)
 前記有機EL素子9の作製に記載の第1電極(2、陽極)の形成方法と同様にして銀から構成される第1電極(2)を形成した。
 (中間電極層ユニット(4B)の形成)
 〈下地層(42B)の形成〉
 前記有機EL素子4の作製において、第1有機機能層ユニット(3C)まで形成した試料を、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、真空蒸着装置の真空槽に取り付けた。
 窒素原子含有化合物として、前記化合物N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。
 真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、第1真空槽の抵抗加熱ボートを通電加熱して、下地層(42B)を形成した。
 〈中間電極(42A)の形成〉
 タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、真空槽内に取り付けた。
 次いで、上記下地層(42B)まで形成した試料を真空槽内に装着し、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、真空槽の抵抗加熱ボートを通電加熱し、マスクパターニング法により、銀(Ag)から構成される中間電極(42A)を厚さ10nmで形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 (中間電極層ユニット(4C)の形成)
 〈下地層(43B)の形成〉
 前記の方法により中間電極層ユニット(4B)を形成し、更にその上に有機EL素子4の作製と同様にして第2有機機能層ユニット(3D)まで形成した試料を、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、真空蒸着装置の真空槽に取り付けた。
 窒素原子含有化合物として、前記化合物N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。
 真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、第1真空槽の抵抗加熱ボートを通電加熱して、下地層(43B)を形成した。
 〈中間電極(43A)の形成〉
 タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、真空槽内に取り付けた。
 次いで、上記下地層(43B)を形成した試料を真空槽内に装着し、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、真空槽の抵抗加熱ボートを通電加熱し、マスクパターニング法により、銀(Ag)から構成される中間電極(43A)を厚さ10nmで形成した。なお、パターンは、発光面積が50mm平方になるようなパターンとして形成した。
 〔有機EL素子22の作製〕
 上記有機EL素子21の作製において、中間電極(42A)及び中間電極(43A)の形成に用いた金属を、銀(Ag)から金(Au)に変更した以外は同様にして、図2に記載の構成よりなる有機EL素子22を作製した。
 〔有機EL素子23の作製〕
 上記有機EL素子21の作製において、中間電極(42A)及び中間電極(43A)の形成に用いた金属を、銀(Ag)からアルミニウム(Al)に変更した以外は同様にして、図2に記載の構成よりなる有機EL素子23を作製した。
 〔有機EL素子24の作製〕
 上記有機EL素子21の作製において、中間電極(42A)及び中間電極(43A)の形成に用いた金属を、銀(Ag)単体から、銀/アルミニウムの合金(Ag:Al=9:1(質量比))に変更した以外は同様にして、図2に記載の構成よりなる有機EL素子24を作製した。
 〔有機EL素子25の作製〕
 上記有機EL素子21の作製において、中間電極(42A)及び中間電極(43A)の形成に用いた金属を、銀(Ag)単体から、銀/マグネシウムの合金(Ag:Mg=4:1(質量比))に変更した以外は同様にして、図2に記載の構成よりなる有機EL素子24を作製した。
 〔有機EL素子26~30の作製〕
 上記有機EL素子21の作製において、第1電極(2)の層厚をそれぞれ、1nm、3nm、5nm、20nm、30nmに変更した以外は同様にして、それぞれ図2に記載の構成よりなる有機EL素子26~30を作製した。
 〔屈折率差Δnの測定〕
 上記各有機EL素子の作製に用いた透明電極(2)及び電荷注入層である正孔注入層の測定波長が400nm~800nmの範囲内における屈折率の差(絶対値)の平均値Δnを、下記の方法に従って求め、得られた結果を表1に示す。
 透明電極単体及び電荷注入層の単独層を、それぞれ有機EL素子と全く同一条件(成分、層厚等)でBK7ガラスピース上に、真空蒸着法により形成して、屈折率測定用サンプルを作製した。次いで、分光光度計U-4100(島津製作所製)を用い、反射面の法線に対して、入射光の入射角を5°の正反射率を、波長400~800nmの範囲で、10nmごとに41点で測定し、シグマ光機社製の薄膜計算ソフト「エッセンシャルマクロード(Essential Macleo)」を用い、それぞれの波長における電荷注入層と透明電極の屈折率の差(絶対値)を求めた後、41点の平均値Δnを計算で求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 
 《有機EL素子の評価》
 〔色温度5000Kにおける調色性の評価〕
 はじめに、各有機EL素子の発光条件として、正面0°における色温度を5000Kに設定した。具体的には、大田登「色彩工学第2版」(東京電機大学出版局)に記載の方法に従って各有機EL素子の25℃における各有機機能層ユニットの発光強度バランスを調整し、分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタ社製)を用いて、各サンプルの発光スペクトルを測定し、得られたスペクトルをCIE1931表色系で定められた原刺激[X],[Y],[Z]から三刺激値X,Y,Zを用いて色度座標u,vに変換を行った。次いで、得られた色度座標u,vをCIE1960uv色度図上に示された黒体軌跡及び等色温度線と照らし合わせることで、それぞれの有機EL素子の発光時の色温度が5000Kとなる条件を決定した。
 次いで、上記発光条件で正面を0°とした場合、視野角として-80~80°の角度範囲内で、分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタ社製)を用いて、輝度及び発光スペクトルを測定した。
 次いで、発光スペクトルより求めた正面0°における色度x、yと、各角度における色度x′、y′の差(ズレ)が最大距離となるときの値Δxyを下式により求めた。
   ΔExy=〔(x′-x)+(y′-y)1/2
 次いで、上記測定したΔExyについて、下記の評価ランクにより調色性の評価を行った。ΔExyが大きいほど、視野角の変化により表現される色調等が大きく変化し、色表現が豊富で、好ましい特性であることを表す。
 ◎:ΔExyが、0.10以上である
 ○:ΔExyが、0.05以上、0.10未満である
 △:ΔExyが、0.01以上、0.05未満である
 ×:ΔExyが、0.01未満である
 〔視野角依存性の視覚評価〕
 上記色温度5000Kにおける調色性の評価と同様の条件で、各有機EL素子を正面0°での色温度が、5000Kとなる条件で発光させながら、一般モニター10人により、様々な角度から画面観察を行い、色調変化の豊富さや、画面の色表現の豊かさを目視観察し、下記の基準に従って視野角依存性の視覚評価を行った。
 ◎:モニターの9人以上が、色調変化が豊富で、画面の色表現に富んでいて、従来にない画面表示特性であると判定した
 ○:モニターの7~8人が、色調変化が豊富で、画面の色表現に富んでいて、従来にない画面表示特性であると判定した
 ○:モニターの5~6人が、色調変化が豊富で、画面の色表現に富んでいて、従来にない画面表示特性であると判定した
 ○:色調変化が豊富で、画面の色表現に富んでいて、従来にない画面表示特性であると判定したモニターは4人以下であり、変化に乏しい画面であると判定した。
 以上により得られた結果を、表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 
 表2に記載の結果より明らかなように、本発明で規定する電荷注入層と透明電極の屈折率の差(絶対値)の平均値Δnが、0.5~2.0の範囲内である構成の本発明の有機EL素子は、比較例に対し、視野角依存性が大きく、観察する角度により、豊富な色表現ができ、様々な分野で、魅力的な画像表現ができる特性を備えていることが分かる。
 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、視野角依存性を強調することにより、観察する角度により色調が異なる特性を発現し、バラエティーに富んだ色彩表現を行うことができ、様々な色彩表現を可能にした表示デバイス、ディスプレイ等の各種発光光源として適用でき、例えば、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、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、光センサーの光源として好適に利用できる。
 100、200、300、400 有機EL素子
 1 透明基板
 2 第1電極(陽極)
 3、3A、3B、3C、3D、3E 有機機能層ユニット
 4、4A、4B、4C 中間電極層ユニット
 41A、42A、43A 中間電極
 41B、42B、43B 下地層
 6 第2電極(陰極)
 V1、V2、V3 駆動電圧

Claims (6)

  1.  透明基板上に、透明電極と、少なくとも二つの有機機能層ユニットと、前記透明電極と対をなす電極とを、この順で有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
     前記有機機能層ユニットの少なくとも一つが前記透明電極に隣接する電荷注入層を有し、かつ測定波長が400~800nmの範囲内における前記透明電極と前記電荷注入層の屈折率の差の絶対値の平均値Δnが、0.5~2.0の範囲内であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  2.  前記透明電極が、金属を含む電極であることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3.  前記透明電極の膜厚が、3~20nmの範囲内であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4.  前記透明電極が、陽極であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5.  前記透明電極が、陰極であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6.  前記有機機能層ユニット間に中間電極を有し、当該中間電極が前記透明電極であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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