説明

電子デバイス用基板、電子デバイスおよび電子機器

【課題】キャリア輸送能に優れた電子デバイス用基板、かかる電子デバイス用基板を備え、特性に優れた電子デバイスおよび信頼性の高い電子機器を提供すること。
【解決手段】有機エレクトロルミネッセンス素子1が備える本発明の電子デバイス用基板は、有機半導体材料を主材料として構成された発光層(有機半導体層)5と、少なくとも表面付近が無機酸化物(ただし、シリコン酸化物を除く)を主材料として構成された陽極(電極)7と、発光層5と陽極7との間に設けられ、キャリアを輸送する機能を有する有機物を主材料として構成される中間層4とを有しており、陽極7と中間層4との界面付近において、前記無機酸化物と前記有機物とが化学結合しており、かつ、この化学結合は、実質的にシリコン原子を含まないことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子デバイス用基板、電子デバイスおよび電子機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
有機半導体層と電極とを備え、これらのものがお互いに接触するように設けられた電子デバイス用基板を備える電子デバイスとして、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、単に「有機EL素子」という。)等がある。
この有機EL素子は、固体発光型の安価な大面積フルカラー表示素子(発光素子)としての用途が有望視され、多くの開発が行われている。
【0003】
一般に、有機EL素子は、陰極と陽極との間に発光層を有する構成であり、陰極と陽極との間に電界を印加すると、発光層に陰極側から電子が注入され、陽極側から正孔が注入される。
【0004】
そして、注入された電子と正孔とが発光層において再結合し、エネルギー準位が伝導帯から価電子帯に戻る際の励起エネルギーを光エネルギーとして放出することにより、発光層が発光する。
このような有機EL素子において、有機EL素子の高効率化、すなわち、高い発光を得るためには、電子または正孔のキャリア輸送性の異なる有機半導体材料で構成される有機半導体層を、発光層と、陰極および/または陽極との間に積層する素子構造が有効であることが判っている。
【0005】
そこで、発光層と有機半導体層(以下、これらを併せて「有機半導体層」ということもある。)とを、陽極と陰極との間に積層した構成の有機EL素子において、高い発光効率を得るために、有機半導体材料の分子構造や分子の集合状態、さらには、有機半導体層の積層する数や位置等について検討が行われている。
しかしながら、このような構成の有機EL素子においても、発光効率等の特性の向上が期待するほど得られていないのが実情であった(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
そして、このことは、有機半導体材料と電極の構成材料(無機材料)との相互作用よりも有機半導体材料同士間の相互作用が大きく、有機半導体材料と無機材料とが反発するため、有機半導体層と電極との密着性が十分に得られず、これらの層同士間でキャリアの受け渡しが円滑に行われていないことに起因していることが判ってきた。
このような問題を解決する方法として、キャリア輸送能を有するキャリア輸送部を備えるシランカップリング剤を電極に化学結合させることにより、このシランカップリング剤を含む有機半導体層と電極との密着性を向上させる方法が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、このような方法を用いた場合においても、シランカップリング剤に含まれるシリコン原子によりキャリア(正孔または電子)が捕捉されることに起因して、電極から有機半導体層へのキャリアの注入が円滑に行われず、有機EL素子の特性の向上は十分に得られていない。
【0007】
【特許文献1】特開平9−255774号公報
【特許文献2】特開2004−307847号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、キャリア輸送能に優れた電子デバイス用基板、かかる電子デバイス用基板を備え、特性に優れた電子デバイスおよび信頼性の高い電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の電子デバイス用基板は、有機半導体材料を主材料として構成された有機半導体層と、
少なくとも表面付近が無機酸化物(ただし、シリコン酸化物を除く)を主材料として構成された電極と、
前記有機半導体層と前記電極との間に設けられ、キャリアを輸送する機能を有する有機物を主材料として構成される中間層とを有し、
前記電極と前記中間層との界面付近において、前記無機酸化物と前記有機物とが化学結合しており、かつ、該化学結合は、実質的にシリコン原子を含まないことを特徴とする。
これにより、電極から中間層へのキャリアの注入が円滑に行われ、キャリア輸送能に優れた電子デバイス用基板とすることができる。
【0010】
本発明の電子デバイス用基板では、前記有機物は、キャリアを輸送する機能を有するキャリア輸送部と、該キャリア輸送部と前記電極とを結合する結合部とを有する化合物であることが好ましい。
本発明の電子デバイス用基板では、前記結合部を構成する原子のうち、直鎖状に連結するものの個数は、3〜10であることが好ましい。
この直鎖状に連結するものの個数をかかる範囲内に設定することにより、無機酸化物からキャリア輸送部へのキャリアの受け渡しが円滑に行え得るように結合部の長さが設定され、無機酸化物からキャリア輸送部へのキャリアの受け渡しをより円滑に行うことができる。
【0011】
本発明の電子デバイス用基板では、前記結合部は、その末端に水酸基を含むものであることが好ましい。
これにより、結合部の末端に含まれる水酸基と電極の表面から露出する水酸基との間で脱水反応を進行させて、無機酸化物と有機物とをエーテル結合により結合させることができる。
【0012】
本発明の電子デバイス用基板では、前記化学結合は、エーテル結合であることが好ましい。
エーテル結合は、実質的にシリコン原子を含むことなく、水酸基同士間で比較的容易に形成される化学結合である。そのため、有機物と無機酸化物との結合率を向上させることができる。これにより、化学結合(エーテル結合)を介した電極から中間層へのキャリアの注入をより円滑に行うことができる。
さらに、水酸基同士間の脱水反応で副生成物として生成される水は、加熱により比較的容易に除去し得るものであることから、副生成物が中間層中に残存するのを確実に防止することができる。
【0013】
本発明の電子デバイス用基板では、前記中間層と前記有機半導体層とが接触し、
前記キャリア輸送部は、前記有機半導体材料と親和性の高い構造を含むものであることが好ましい。
これにより、中間層と有機半導体層との界面における密着性が向上することとなり、中間層から有機半導体層へのキャリアの注入効率を向上させることができる。
【0014】
本発明の電子デバイス用基板では、前記キャリア輸送部は、アリールアミン骨格を含むものであることが好ましい。
ここで、有機半導体材料としては、π電子共役系の構造を有する化合物が好適に用いられ、アリールアミン骨格は、この化合物に対して優れた親和性を有することから、アリールアミン骨格を有するキャリア輸送部は、有機半導体材料に対して優れた親和性を示すこととなる。また、アリールアミン骨格は、特に優れたキャリア輸送能を発揮するものである。これらのことから、キャリア輸送部として、アリールアミン骨格を含むものが特に好適に用いられる。
【0015】
本発明の電子デバイス用基板では、前記有機物は、下記一般式(A1)で表される化合物を主成分とすることが好ましい。
【化1】

[式中、X、X、XおよびXは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、エチル基または下記一般式(B1)で表される置換基を表し、同一であっても、異なっていてもよい。ただし、X、X、XおよびXのうちの少なくとも1つは、下記一般式(B1)で表される置換基を表し、その他のものは、水素原子、メチル基またはエチル基を表す。また、8つのRは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基またはエチル基を表し、同一であっても、異なっていてもよく、Yは、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環、または、置換もしくは無置換の複素環を少なくとも1つ含む基を表す。]
【化2】

[式中、nは、1〜8の整数を表す。]
これにより、電極から中間層へのキャリアの注入が円滑に行われ、キャリア輸送能に優れた電子デバイス用基板とすることができる。
【0016】
本発明の電子デバイス用基板では、置換基X、置換基X、置換基Xおよび置換基Xは、いずれも上記一般式(B1)で表される置換基を表すことが好ましい。
これにより、上記一般式(B1)で表される置換基以外の部分で構成される主骨格を、電極の表面に沿うように結合させることができる。その結果、この主骨格が電極上に重なるようにして積層することにより中間層が形成されることから、中間層中のキャリアの受け渡しをより円滑に行うことができる。
【0017】
本発明の電子デバイス用基板では、基Yは、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を少なくとも1つ含み、炭素原子と水素原子とで構成されていることが好ましい。
これにより、前記一般式(A1)で表される化合物を、正孔輸送能を発揮するものとすることができる。
本発明の電子デバイス用基板では、基Yは、置換もしくは無置換の複素環を少なくとも1つ含むことが好ましい。
これにより、前記一般式(A1)で表される化合物におけるキャリア輸送能の特性をより容易に調整することができる。
【0018】
本発明の電子デバイス用基板では、前記中間層は、その平均厚さが1〜50nmであることが好ましい。
中間層をかかる範囲内に設定することにより、中間層を介した電極から有機半導体層へのキャリアの受け渡しを確実に行うことができる。
本発明の電子デバイス用基板では、前記電極には、その表面積が増大する処理が施されていることが好ましい。
これにより、電極の表面積が増大することとなり、電極から露出する水酸基の数量が多くなる。そのため、無機酸化物に結合する有機物の数量をも増加させることができる。その結果、電極と中間層との密着性がより向上して、電極から中間層へのキャリアの注入がより円滑に行われることとなる。
【0019】
本発明の電子デバイスは、本発明の電子デバイス用基板を備えることを特徴とする。
これにより、特性に優れた電子デバイスが得られる。
本発明の電子デバイスでは、当該電子デバイスは、有機エレクトロルミネッセンス素子であることが好ましい。
これにより、発光効率等の特性に優れた有機EL素子が得られる。
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、本発明の電子デバイス用基板、電子デバイスおよび電子機器を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
<有機エレクトロルミネッセンス素子>
まず、本発明の電子デバイスを、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、単に「有機EL素子」という。)に適用した場合を一例として説明する。
【0021】
図1は、有機EL素子の一例を示した縦断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図1中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
図1に示す有機EL素子1は、陽極7と、陰極3と、陽極7と陰極3との間に、陽極7側から順次積層された中間層4と、発光層5とからなる積層体9を備えるものである。そして、有機EL素子1は、その全体が基板2上に設けられるとともに、封止部材8で封止されている。
なお、本実施形態では、この有機EL素子1において、陽極(電極)7と中間層4と発光層(有機半導体層)5とにより本発明の電子デバイス用基板が構成される。
【0022】
基板2は、有機EL素子1の支持体となるものである。有機EL素子1が基板2と反対側から光を取り出す構成(トップエミッション型)である場合、基板2および陽極7には、それぞれ、透明性は、特に要求されない。また、有機EL素子1が基板2側から光を取り出す構成(ボトムエミッション型)である場合、基板2および陽極7には、それぞれ、実質的に透明(無色透明、着色透明、半透明)性を有するものが用いられる。
【0023】
基板2としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料や、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料等で構成される透明基板や、アルミナのようなセラミックス材料で構成された基板、ステンレス鋼のような金属基板の表面に酸化膜(絶縁膜)を形成したもの、不透明な樹脂材料で構成された基板のような不透明基板を用いることができる。
このような基板2の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜10mm程度であるのが好ましく、0.1〜5mm程度であるのがより好ましい。
【0024】
陽極7は、後述する中間層4に正孔を注入する電極である。
この陽極(電極)7は、主として導電性に優れた材料により構成され、本発明では、その少なくとも表面付近が、後述する中間層4に含まれるキャリアを輸送する機能を有する有機物(以下、単に「有機物」ということもある。)と化学結合により結合する無機酸化物を主材料として構成される。
これらの有機物と無機酸化物との間で形成される化学結合については、後に詳述する。
【0025】
このような無機酸化物としては、有機物との間で化学結合を形成することができ、かつ、陽極7から中間層4への正孔の注入を円滑に行え得るものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、In、Al、ZnO、SnO、CeO、TiO、CuO、Fe、CoO、VおよびY等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。ただし、この無機酸化物としては、SiOのようなシリコン酸化物を除くものとする。これは、後に説明する無機酸化物と有機物との間で形成される化学結合にシリコン原子が含まれると、陽極(電極)7から中間層4へのキャリアの注入効率が向上しないのと同様の理由によるものである。
【0026】
陽極7の少なくとも表面付近を上述したような無機酸化物を主材料として構成することにより、陽極7は、その表面から水酸基を露出したものとなる。これにより、後に詳述する有機物を、この水酸基を介して陽極7に比較的容易に化学結合により結合させることができる。
このような陽極7の平均厚さは、特に限定されないが、10〜200nm程度であるのが好ましく、50〜150nm程度であるのがより好ましい。陽極7の厚さが薄すぎると、陽極7としての機能が充分に発揮されなくなるおそれがあり、一方、陽極7が厚すぎると、発光層5において電子と正孔とを効率よく再結合させることができず、有機EL素子1の発光効率が低下するおそれがある。
【0027】
また、陽極7の表面抵抗は、低い程好ましく、具体的には、100Ω/□以下であるのが好ましく、50Ω/□以下であるのがより好ましい。表面抵抗の下限値は、特に限定されないが、通常0.1Ω/□程度であるのが好ましい。
【0028】
一方、陰極3は、後述する発光層5に電子を注入する電極である。この陰極3の構成材料としては、仕事関数の小さい材料を用いるのが好ましい。
陰極3の構成材料としては、例えば、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rbまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0029】
特に、陰極3の構成材料として合金を用いる場合には、Ag、Al、Cu等の安定な金属元素を含む合金、具体的には、MgAg、AlLi、CuLi、LiF等の合金を用いるのが好ましい。かかる合金を陰極3の構成材料として用いることにより、陰極3の後述する発光層5への電子注入効率および安定性の向上を図ることができる。
このような陰極3の平均厚さは、特に限定されないが、1〜1000nm程度であるのが好ましく、100〜400nm程度であるのがより好ましい。陰極3の厚さが薄すぎると比抵抗が高くなって電圧降下を生じたり、酸化反応により電気導電特性が不安定となり、陰極3としての機能が充分に発揮されなくなるおそれがある。一方、陰極3が厚過ぎると、真空蒸着法やスパッタリング法等を用いて陰極3を形成する際に、膜中の温度が著しく上昇したり、残留応力が増加して、下層として設けられている発光層5を破壊したり、陰極3や発光層5がはがれてしまい、有機EL素子1の発光効率が低下するおそれがある。
【0030】
また、陰極3の表面抵抗も低い程好ましく、具体的には、50Ω/□以下であるのが好ましく、20Ω/□以下であるのがより好ましい。表面抵抗の下限値は、特に限定されないが、通常0.1Ω/□程度であるのが好ましい。
さて、本実施形態では、陽極7と陰極3との間には、中間層4と発光層(有機半導体層)5とがこの順で陽極7側から積層された積層体9が陽極7と陰極3とに接触するように形成されている。
【0031】
そして、陽極7と陰極3との間に通電(電圧を印加)すると、後述する中間層4中を正孔が、また、発光層5中を電子が移動し、主に発光層5の中間層4側の界面付近において正孔と電子とでエキシトン(励起子)が生成する。このエキシトンは、一定時間で再結合するがその際に、前記エキシトン生成で蓄積された励起エネルギー分を主として蛍光やりん光等の光として放出する。これがエレクトロルミネセンス発光である。
【0032】
この発光層5の構成材料(発光材料)としては、電圧印加時に陽極7側から正孔を、また、陰極3側から電子を注入することができ、正孔と電子が再結合する場を提供できるπ電子共役系の構造を有する化合物が好適に用いられる。
このような発光材料(有機半導体材料)には、以下に示すような、各種低分子の発光材料、各種高分子の発光材料があり、これらのうちの少なくとも1種を用いることができる。
【0033】
低分子の発光材料としては、例えば、ジスチリルベンゼン(DSB)、ジアミノジスチリルベンゼン(DADSB)のようなベンゼン系化合物、ナフタレン、ナイルレッドのようなナフタレン系化合物、フェナントレンのようなフェナントレン系化合物、クリセン、6−ニトロクリセンのようなクリセン系化合物、ペリレン、N,N’−ビス(2,5−ジ−t−ブチルフェニル)−3,4,9,10−ペリレン−ジ−カルボキシイミド(BPPC)のようなペリレン系化合物、コロネンのようなコロネン系化合物、アントラセン、ビススチリルアントラセンのようなアントラセン系化合物、ピレンのようなピレン系化合物、4−(ジ−シアノメチレン)−2−メチル−6−(パラ−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(DCM)のようなピラン系化合物、アクリジンのようなアクリジン系化合物、スチルベンのようなスチルベン系化合物、2,5−ジベンゾオキサゾールチオフェンのようなチオフェン系化合物、ベンゾオキサゾールのようなベンゾオキサゾール系化合物、ベンゾイミダゾールのようなベンゾイミダゾール系化合物、2,2’−(パラ−フェニレンジビニレン)−ビスベンゾチアゾールのようなベンゾチアゾール系化合物、ビスチリル(1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン)、テトラフェニルブタジエンのようなブタジエン系化合物、ナフタルイミドのようなナフタルイミド系化合物、クマリンのようなクマリン系化合物、ペリノンのようなペリノン系化合物、オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物、アルダジン系化合物、1,2,3,4,5−ペンタフェニル−1,3−シクロペンタジエン(PPCP)のようなシクロペンタジエン系化合物、キナクリドン、キナクリドンレッドのようなキナクリドン系化合物、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジンのようなピリジン系化合物、2,2’,7,7’−テトラフェニル−9,9’−スピロビフルオレンのようなスピロ化合物、フタロシアニン(HPc)、銅フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、フローレンのようなフローレン系化合物、(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq)、トリス(4−メチル−8キノリノレート)アルミニウム(III)(Almq)、(8−ヒドロキシキノリン)亜鉛(Znq)、(1,10−フェナントロリン)−トリス−(4,4,4−トリフルオロ−1−(2−チエニル)−ブタン−1,3−ジオネート)ユーロピウム(III)(Eu(TTA)(phen))、ファクトリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy))、(2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィン)プラチナム(II)のような各種金属錯体等が挙げられる。
【0034】
高分子の発光材料としては、例えば、トランス型ポリアセチレン、シス型ポリアセチレン、ポリ(ジ−フェニルアセチレン)(PDPA)、ポリ(アルキル,フェニルアセチレン)(PAPA)のようなポリアセチレン系化合物、ポリ(パラ−フェンビニレン)(PPV)、ポリ(2,5−ジアルコキシ−パラ−フェニレンビニレン)(RO−PPV)、シアノ−置換−ポリ(パラ−フェンビニレン)(CN−PPV)、ポリ(2−ジメチルオクチルシリル−パラ−フェニレンビニレン)(DMOS−PPV)、ポリ(2−メトキシ,5−(2’−エチルヘキソキシ)−パラ−フェニレンビニレン)(MEH−PPV)のようなポリパラフェニレンビニレン系化合物、ポリ(3−アルキルチオフェン)(PAT)、ポリ(オキシプロピレン)トリオール(POPT)のようなポリチオフェン系化合物、ポリ(9,9−ジアルキルフルオレン)(PDAF)、α,ω−ビス[N,N’−ジ(メチルフェニル)アミノフェニル]−ポリ[9,9−ビス(2−エチルヘキシル)フルオレン−2,7−ジル](PF2/6am4)、ポリ(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレニル−オルト−コ(アントラセン−9,10−ジイル)のようなポリフルオレン系化合物、ポリ(パラ−フェニレン)(PPP)、ポリ(1,5−ジアルコキシ−パラ−フェニレン)(RO−PPP)のようなポリパラフェニレン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(PVK)のようなポリカルバゾール系化合物、ポリ(メチルフェニルシラン)(PMPS)、ポリ(ナフチルフェニルシラン)(PNPS)、ポリ(ビフェニリルフェニルシラン)(PBPS)のようなポリシラン系化合物等が挙げられる。
【0035】
なお、低分子の発光材料を用いることにより、緻密な発光層5が得られるため、発光層5の発光効率が向上する。また、高分子の発光材料を用いることにより、比較的容易に溶剤へ溶解させることができるため、インクジェット印刷法等の各種塗布法による発光層5の形成を容易に行うことができる。
発光層5の厚さ(平均)は、特に限定されないが、10〜150nm程度であるのが好ましく、50〜100nm程度であるのがより好ましい。発光層5の厚さを前記範囲とすることにより、正孔と電子との再結合が効率よくなされ、発光層5の発光効率をより向上させることができる。
【0036】
また、中間層4は、陽極7から注入された正孔を発光層5まで輸送する機能を有するものである。
ここで、本発明の電子デバイス(本発明の電子デバイス用基板を備える電子デバイス)では、この中間層4がキャリアを輸送する機能を有する有機物を主材料として構成され、陽極(電極)7と中間層4との界面付近において、陽極7を構成する無機酸化物と前記有機物とが化学結合を形成しており、かつ、この化学結合は、実質的にシリコン原子を含まないことに特徴を有する。
【0037】
無機酸化物と有機物とが化学結合により結合する構成、すなわち、陽極7と中間層4とが、その界面付近において化学結合により連結される構成とすることにより、陽極7と中間層4との界面付近における密着性を向上させることができる。
さらに、無機酸化物と有機物との間で形成される化学結合に、シリコン原子が含まれると、このシリコン原子にキャリア(本実施形態では正孔)が捕捉されるのに起因して、この化学結合を介した陽極7から中間層4へのキャリアの注入効率を十分に向上させることができないが、本発明の電子デバイスでは、この化学結合に、実質的にシリコン原子が含まれないことから、陽極7から中間層4への正孔の注入を円滑に行うことができる。
【0038】
また、有機物は、キャリア(本実施形態では正孔)を輸送する機能を有することから、中間層4中での正孔の輸送も、円滑に行うことができる。
これらのことから、中間層4は、優れたキャリア(正孔)輸送能を発揮するものとなる。すなわち、電子デバイス用基板は、優れたキャリア輸送能を発揮するものとなる。
このような有機物は、キャリアを輸送する機能を有するキャリア輸送部と、このキャリア輸送部と無機酸化物(陽極7)とを結合する結合部とを有する化合物である。
【0039】
ここで、結合部は、無機酸化物からキャリア輸送部へのキャリア(正孔)の受け渡し(注入)が円滑に行え得るようにその長さが設定されており、この連結部を構成する原子のうち直鎖状に連結するものの個数は、好ましくは3〜10であり、より好ましくは3〜5であるのが好適である。この個数をかかる範囲内に設定することにより、無機酸化物(陽極7)からキャリア輸送部へのキャリア(正孔)の受け渡し(注入)をより円滑に行うことができる。
【0040】
また、結合部は、無機酸化物と実質的にシリコン原子を含まない化学結合を形成し得るように、その末端に反応基を備えている。この反応基としては、特に限定されないが、例えば、水酸基、アルコキシド基、チオール基およびクロライド基等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
ところで、本発明では、陽極7は、その少なくとも表面付近が前述したような無機酸化物を主材料として構成されていることから、その表面から水酸基が露出しているものとなっている。
そのため、この水酸基と結合部とを反応させるという観点から、結合部としては、その末端に水酸基を含むものを選択するのが好ましい。これにより、これら水酸基同士間で脱水反応を進行させて、無機酸化物(陽極7)と有機物とをエーテル結合により結合させることができる。
【0041】
エーテル結合は、実質的にシリコン原子を含むことなく、水酸基同士間で比較的容易に形成される化学結合である。そのため、有機物と無機酸化物との結合率を向上させることができる。これにより、化学結合(エーテル結合)を介した陽極7から中間層4へのキャリア(正孔)の注入をより円滑に行うことができる。
さらに、水酸基同士間の脱水反応で副生成物として生成される水は、加熱により比較的容易に気化(除去)し得るものであることから、金属塩のような副生成物が中間層4中に残存するのを確実に防止することができる。
【0042】
次に、キャリア輸送部は、キャリアを輸送する機能を有するものであればいかなるものであってもよいが、中間層4の上側で接触する発光層(有機半導体層)5と親和性の高い構造を含むものであるのが好ましい。これにより、中間層4と発光層5との界面における密着性が向上することとなり、中間層4から発光層5への正孔(キャリア)の注入効率を向上させることができる。
【0043】
ここで、前述したように、発光層5の構成材料(発光材料)は、π電子共役系の構造を有する化合物が好適に用いられることから、キャリア輸送部としては、このπ電子共役系の構造と親和性の高い構造を含むものが好適に選択され、例えば、アリールアミン骨格、イミダゾール骨格、チオフェン骨格、セレノフェン骨格、トリアゾール骨格、フルオレン骨格、スピロ骨格およびオキサジアゾール骨格等を含むものが挙げられる。これらの中でも、アリールアミン骨格は、π電子共役系の構造に対して優れた親和性を有し、かつ、特に優れたキャリア輸送能を発揮するものであることから、キャリア輸送部として、特に好適に用いられる。
以上のことを考慮すると、有機物としては、下記一般式(A1)で表される化合物(以下、単に「化合物(A1)」という。)を主成分とするのが好ましい。
【0044】
【化3】

[式中、X、X、XおよびXは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、エチル基または下記一般式(B1)で表される置換基を表し、同一であっても、異なっていてもよい。ただし、X、X、XおよびXのうちの少なくとも1つは、下記一般式(B1)で表される置換基を表し、その他のものは、水素原子、メチル基またはエチル基を表す。また、8つのRは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基またはエチル基を表し、同一であっても、異なっていてもよく、Yは、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環、または、置換もしくは無置換の複素環を少なくとも1つ含む基を表す。]
【0045】
【化4】

[式中、nは、1〜8の整数を表す。]
【0046】
化合物(A1)において、上記一般式(B1)で表される置換基(以下、単に「置換基(B1)」という。)が結合部を構成し、それ以外の部分すなわち化合物(A1)の主骨格がキャリア輸送部を構成する。
置換基(B1)をかかる構成とすることにより、置換基(B1)に含まれる水酸基と陽極7で露出する水酸基とが化学結合(エーテル結合)を形成して、実質的にシリコン原子を含むことなく無機酸化物に化合物(A1)を結合させることができる。
【0047】
また、置換基(B1)中のnの数を適宜設定することにより、連結部を構成する原子のうち直鎖状に連結するものの個数を調整することができ、置換基(B1)中のnは、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜3であるのが好適である。これにより、無機酸化物からキャリア輸送部(主骨格)へのキャリア(正孔)の受け渡し(注入)をより円滑に行うことができる。
【0048】
また、置換基X、置換基X、置換基Xおよび置換基X(以下、これらのものを総称して「置換基X」ということもある。)は、これらのうちの少なくとも1つが置換基(B1)とされるが、好ましくは2つ、より好ましくは3つ、さらに好ましくは4つが置換基(B1)とされるのが好適である。
置換基Xを置換基(B1)で構成することにより、主骨格を置換基(B1)を介して無機酸化物(陽極7)に結合させることができ、また、その数を増加させることにより、陽極7の表面に沿うように主骨格を結合させることができる。その結果、主骨格が陽極7上に重なるようにして積層することにより中間層4が形成されることから、中間層4中のキャリア(正孔)の受け渡しをより円滑に行うことができる。
【0049】
また、置換基Xのうち複数が、置換基(B1)で構成される場合、各置換基(B1)のnは、ほぼ同一であるのが好ましく、同一であるのがより好ましい。これにより、陽極7の表面に沿うように主骨格を確実に結合し得ることから、上述したような効果をより顕著に発揮させることができる。
また、置換基Xは、ベンゼン環の2位から6位のいずれの位置に結合してもよいが、特に、3位、4位または5位のうちのいずれかに結合しているのが好ましい。これにより、無機酸化物と主骨格との離間距離をより適切な大きさに保つことができる。その結果、無機酸化物から主骨格への正孔の受け渡しをより円滑に行うことができる。
【0050】
なお、置換基Xのうち、置換基(B1)で構成されるもの以外は、水素原子、メチル基またはエチル基を表すが、これらの選択は、置換基(B1)で構成されるもののnの大きさに応じて行うようにすればよい。例えば、置換基(B1)で構成されるもののnが大きい場合には、それ以外のものは、水素原子を選択し、置換基(B1)で構成されるものnが小さい場合には、それ以外のものは、メチル基もしくはエチル基を選択するようにすればよい。
【0051】
次に、正孔(キャリア)の輸送に寄与する主骨格(キャリア輸送部)について説明する。
この主骨格において、基(結合基)Yの化学構造を適宜設定することにより、化合物(A1)のキャリア輸送能の特性を変化させることができる。
これは、キャリア輸送に寄与する主骨格における電子雲の広がり(電子の分布状態)が変化することに伴って、化合物(A1)において、例えば、その価電子帯および伝導帯のエネルギー準位やバンドギャップ(禁止帯幅)の大きさ等が変化することに起因すると考えられる。
【0052】
そこで、基Yには、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環、または、置換もしくは無置換の複素環が少なくとも1つ含まれており、これらの芳香族炭化水素環および/または複素環の種類を適宜選択することにより、化合物(A1)におけるキャリア輸送能の特性を比較的容易に調整することができる。換言すれば、基Yは、発光層5の構成材料の種類等に応じて、得られる有機EL素子1が優れた特性を発揮し得るものが選択させる。
【0053】
例えば、基(結合基)Yとして、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を少なくとも1つ含み、炭素原子と水素原子とで構成されているものを選択することにより、得られる化合物(A1)を、正孔輸送能を発揮するものとすることができる。
具体的には、無置換の芳香族炭化水素環を少なくとも1つ含み、炭素原子と水素原子とで構成される構造としては、例えば、下記化学式(C1)〜(C17)で表されるものが挙げられる。
【0054】
【化5】

【0055】
また、このような基Yにおいて、その総炭素数は、6〜30であるのが好ましく、10〜25であるのがより好ましく、10〜20であるのがさらに好ましい。
さらに、基Yにおいて、芳香族炭化水素環の数は、1〜5であるのが好ましく、2〜5であるのがより好ましく、2または3であるのがさらに好ましい。
これらのことを考慮すると、基Yとしては、前記化学式(C1)で表されるビフェニレン基またはその誘導体が特に好ましい構造である。
かかる基を選択することにより、化合物(A1)の正孔輸送能が優れたものとなり、形成される中間層4は、正孔輸送能に特に優れたものとなる。
【0056】
次に、基(結合基)Yとして、置換もしくは無置換の複素環を少なくとも1つ含むものを選択することにより、得られる化合物(A1)におけるキャリア輸送能の特性をより容易に調整することができる。
このような複素環としては、特に、窒素、酸素、硫黄、セレンおよびテルルのうちの少なくとも1種のヘテロ原子を含有するものを選択するのが好ましい。かかる種類のヘテロ原子を含有する複素環を選択することにより、化合物(A1)の価電子帯および伝導帯のエネルギー準位やバンドギャップ(禁止帯幅)の大きさ等を変化させることが特に容易となる。
【0057】
また、複素環は、芳香族系および非芳香族系のいずれであってもよいが、芳香族系のものであるのが好ましい。これにより、主骨格の共役系の化学構造における電子密度の偏り、すなわち、π電子の局在化を好適に防止して、化合物(A1)のキャリア輸送能の低下を防止することができる。
基Yは、同一または異なる複素環を1〜5つ含むものが好ましく、1〜3つ含むものがより好ましい。基Yにこのような数の複素環が存在すれば、化合物(A1)の価電子帯および伝導帯のエネルギー準位やバンドギャップ(禁止帯幅)の大きさ等を十分に変化させることができる。
【0058】
また、基Yの総炭素数は、2〜75であるのが好ましく、2〜50であるのがより好ましい。基Yの総炭素数が多すぎると、置換基Xの種類によっては、化合物(A1)の溶媒に対する溶解度が低下する傾向を示すおそれがある。
また、基Yの総炭素数をかかる範囲内とすることにより、主骨格における平面性が保たれることから、化合物(A1)におけるキャリア輸送能が低下するのを確実に防止することができる。
これらのことを考慮すると、無置換の複素環により構成される構造としては、例えば、下記化学式(D1)〜(D17)で表されるものが特に好ましい構造である。
【0059】
【化6a】

【化6b】

[これらの式中、各Qは、それぞれ独立して、N−T、S、O、SeまたはTe(ただし、Tは、H、CHまたはPhを表す。)を表し、同一であっても、異なっていてもよい。各Qは、それぞれ独立して、SまたはOを表し、同一であっても、異なっていてもよい。Qは、N−T、S、O、SeまたはTe(ただし、Tは、H、CH、CまたはPhを表す。)を表す。]
【0060】
さらに、基(結合基)Yとして、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環、および、置換もしくは無置換の複素環の双方を少なくとも1つ含むものを選択することにより、前述したようなそれぞれの特性を相乗的に付与することができる。
このような基Yは、化合物(A1)中の各Nにそれぞれ、直接結合する芳香族炭化水素環と、これらの芳香族炭化水素環の間に存在する少なくとも1つの複素環とを含むものであるのが、特に好ましい。これにより、化合物(A1)中における電子密度に偏りが生じるのを確実に防止することができる。その結果、化合物(A1)のキャリア輸送能が均一なものとなる。
このことを考慮すると、無置換の芳香族炭化水素環および無置換の複素環により構成される構造としては、例えば、下記化学式(E1)〜(E3)で表されるものが特に好ましい構造である。
【0061】
【化7】

[これらの式中、各Qは、それぞれ独立して、N−T、S、O、SeまたはTe(ただし、Tは、H、CHまたはPhを表す。)を表し、同一であっても、異なっていてもよい。]
【0062】
このように、基Yの化学構造を適宜設定することにより、例えば、基Yとして前記化学式(E1)、(E3)、(D2)および(D16)のうちのいずれかを選択して得られる化合物(A1)は、特に優れた正孔輸送能を発揮するものとなる。
以上のように、基Yに含まれる芳香族炭化水素環および/または複素環の種類を適宜選択することにより、化合物(A1)におけるキャリア輸送能の特性を比較的容易に調整することができることから、発光層5の構成材料の種類等に応じて、得られる有機EL素子1が優れた特性を発揮し得るように基Yを選択するようにすればよい。
【0063】
また、基Yに含まれる無置換の芳香族炭化水素環や無置換の複素環には、主骨格における平面性が大きく阻害されないような置換基が導入されていてもよい。このような置換基としては、例えば、メチル基またはエチル基のような比較的炭素数の少ないアルキル基やハロゲン基等が挙げられる。
さらに、置換基Rは、水素原子、メチル基またはエチル基であり、置換基Rも、置換基Xのうち、置換基(B1)で構成されるもののnの大きさに応じて選択するようにすればよい。例えば、置換基(B1)で構成されるもののnが大きい場合には、置換基Rとしては、水素原子を選択し、置換基(B1)で構成されるものnが小さい場合には、置換基Rとしては、メチル基もしくはエチル基を選択するようにすればよい。
【0064】
このような中間層4の厚さ(平均)は、特に限定されないが、1〜50nm程度であるのが好ましく、2〜20nm程度であるのがより好ましい。中間層4の厚さが薄過ぎると、ピンホールが生じ、中間層4を介した陽極7から発光層5への正孔の受け渡しが行われなくなるおそれがある。また、中間層4の厚さが厚過ぎると、中間層4の厚さ方向に対する抵抗値が増大し、有機EL素子1の消費電力が増大し好ましくない。
【0065】
また、封止部材8は、陽極7、中間層4、発光層5および陰極3を覆うように設けられ、これらを気密的に封止し、酸素や水分を遮断する機能を有する。封止部材8を設けることにより、特に陰極3の酸化を抑制または防止して,有機EL素子1の信頼性の向上や、変質・劣化の防止(耐久性向上)等の効果が得られる。
封止部材8の構成材料としては、例えば、Al、Au、Cr、Nb、Ta、Tiまたはこれらを含む合金、酸化シリコン、各種樹脂材料等を挙げることができる。
【0066】
また、封止部材8は、平板状として、基板2と対向させ、これらの間を、例えば熱硬化性樹脂等のシール材で封止するようにしてもよい。
このような有機EL素子1は、陰極3が負、陽極7が正となるようにして、0.5Vの電圧を印加したとき、その抵抗値が、100Ω/cm以上となる特性を有するのが好ましく、1kΩ/cm以上となる特性を有するのがより好ましい。かかる特性は、有機EL素子1において、陰極3と陽極7との間での短絡(リーク)が好適に防止または抑制されていることを示すものであり、このような特性を有する有機EL素子1は、発光効率が特に高いものとなる。
【0067】
なお、本実施形態では、陽極7と発光層5との間に、これらの双方に接触するように中間層4を設ける場合について説明したが、このような場合に限定されず、例えば、中間層4と発光層5との間に、中間層4から注入された正孔を発光層5まで輸送する機能を有する正孔輸送層を設けるようにしてもよい。
この正孔輸送層の構成材料は、正孔輸送能力を有するものであればいかなるのもであっても良いが、以下に示すような、各種低分子の正孔輸送材料、各種高分子の正孔輸送材料を基本構造とし、共役系の化合物であるのが好ましい。共役系の化合物は、その特有な電子雲の広がりによる性質上、極めて円滑に正孔を輸送できるため、正孔輸送能力に特に優れる。
【0068】
低分子の正孔輸送材料としては、1,1−ビス(4−ジ−パラ−トリアミノフェニル)シクロへキサン、1,1’−ビス(4−ジ−パラ−トリルアミノフェニル)−4−フェニル−シクロヘキサンのようなアリールシクロアルカン系化合物、4,4’,4’’−トリメチルトリフェニルアミン、N,N,N’,N’−テトラフェニル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン、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(TPD1)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−メトキシフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(TPD2)、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メトキシフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(TPD3)、N,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(α−NPD)、TPTEのようなアリールアミン系化合物、N,N,N’,N’−テトラフェニル−パラ−フェニレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラ(パラ−トリル)−パラ−フェニレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラ(メタ−トリル)−メタ−フェニレンジアミン(PDA)のようなフェニレンジアミン系化合物、カルバゾール、N−イソプロピルカルバゾール、N−フェニルカルバゾールのようなカルバゾール系化合物、スチルベン、4−ジ−パラ−トリルアミノスチルベンのようなスチルベン系化合物、OZのようなオキサゾール系化合物、トリフェニルメタンm−MTDATAのようなトリフェニルメタン系化合物、1−フェニル−3−(パラ−ジメチルアミノフェニル)ピラゾリンのようなピラゾリン系化合物、ベンジン(シクロヘキサジエン)系化合物、トリアゾールのようなトリアゾール系化合物、イミダゾールのようなイミダゾール系化合物、1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ジ(4−ジメチルアミノフェニル)−1,3,4,−オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物、アントラセン、9−(4−ジエチルアミノスチリル)アントラセンのようなアントラセン系化合物、フルオレノン、2,4,7,−トリニトロ−9−フルオレノン、2,7−ビス(2−ヒドロキシ−3−(2−クロロフェニルカルバモイル)−1−ナフチルアゾ)フルオレノンのようなフルオレノン系化合物、ポリアニリンのようなアニリン系化合物、シラン系化合物、ポリチオフェン、ポリ(チオフェンビニレン)のようなチオフェン系化合物、ポリ(2,2’−チエニルピロール)、1,4−ジチオケト−3,6−ジフェニル−ピロロ−(3,4−c)ピロロピロールのようなピロール系化合物、フローレンのようなフローレン系化合物、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリンのようなポルフィリン系化合物、キナクリドンのようなキナクリドン系化合物、フタロシアニン、銅フタロシアニン、テトラ(t−ブチル)銅フタロシアニン、鉄フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、銅ナフタロシアニン、バナジルナフタロシアニン、モノクロロガリウムナフタロシアニンのような金属または無金属のナフタロシアニン系化合物、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン、N,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジンのようなベンジジン系化合物等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのものは、いずれも、高い正孔輸送能を有している。
【0069】
高分子の正孔輸送材料としては、前記モノマーやオリゴマー(低分子の正孔輸送材料)化合物を主鎖または側鎖に有するプレポリマーやポリマー(高分子の正孔輸送材料)として用いることができる。
また、陰極3と発光層5との間に、陰極3から注入された電子を発光層5まで輸送する機能を有する電子輸送層を設けるようにしてもよい。
【0070】
電子輸送層の構成材料(電子輸送材料)としては、特に限定されないが、例えば、1,3,5−トリス[(3−フェニル−6−トリ−フルオロメチル)キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ1)、1,3,5−トリス[{3−(4−t−ブチルフェニル)−6−トリスフルオロメチル}キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ2)のようなベンゼン系化合物(スターバースト系化合物)、ナフタレンのようなナフタレン系化合物、フェナントレンのようなフェナントレン系化合物、クリセンのようなクリセン系化合物、ペリレンのようなペリレン系化合物、アントラセンのようなアントラセン系化合物、ピレンのようなピレン系化合物、アクリジンのようなアクリジン系化合物、スチルベンのようなスチルベン系化合物、BBOTのようなチオフェン系化合物、ブタジエンのようなブタジエン系化合物、クマリンのようなクマリン系化合物、キノリンのようなキノリン系化合物、ビスチリルのようなビスチリル系化合物、ピラジン、ジスチリルピラジンのようなピラジン系化合物、キノキサリンのようなキノキサリン系化合物、ベンゾキノン、2,5−ジフェニル−パラ−ベンゾキノンのようなベンゾキノン系化合物、ナフトキノンのようなナフトキノン系化合物、アントラキノンのようなアントラキノン系化合物、オキサジアゾール、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)、BMD、BND、BDD、BAPDのようなオキサジアゾール系化合物、トリアゾール、3,4,5−トリフェニル−1,2,4−トリアゾールのようなトリアゾール系化合物、オキサゾール系化合物、アントロンのようなアントロン系化合物、フルオレノン、1,3,8−トリニトロ−フルオレノン(TNF)のようなフルオレノン系化合物、ジフェノキノン、MBDQのようなジフェノキノン系化合物、スチルベンキノン、MBSQのようなスチルベンキノン系化合物、アントラキノジメタン系化合物、チオピランジオキシド系化合物、フルオレニリデンメタン系化合物、ジフェニルジシアノエチレン系化合物、フローレンのようなフローレン系化合物、フタロシアニン、銅フタロシアニン、鉄フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq)、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする錯体のような各種金属錯体等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種を用いることができる。
【0071】
また、陰極3を前述したような構成材料に代えて、陽極7で説明した無機酸化物でその少なくとも表面付近を構成する場合には、陰極3と発光層5との間に、中間層を設けるようにしてもよい。すなわち、陰極(電極)3と中間層と発光層(有機半導体層)5とにより本発明の電子デバイス用基板を構成するようにしてもよい。
この場合、キャリアを輸送する機能を有するキャリア輸送部は、電子輸送能に優れるものが好適に選択される。そのため、有機物として化合物(A1)を用いる場合、基Yとしては、前記化学式(D7)、(E2)および(D17)のうちのいずれかを選択するのが好ましい。基Yとしてかかる化学式のものを選択することにより、得られる化合物(A1)は、特に優れた電子輸送能を発揮するものとなる。
【0072】
このような有機EL素子1は、例えば、次のようにして製造することができる。
[1A]陽極形成工程
まず、基板2を用意し、この基板2上に陽極7を形成する。
陽極7は、例えば、プラズマCVD、熱CVD、レーザーCVDのような化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、MOD法、金属箔の接合等の1種または2種以上を組み合わせて用いることにより形成することができる。
【0073】
なお、陽極7には、その表面積が増大する処理が施されていてもよい。陽極7の表面積を増大させることにより、陽極7から露出する水酸基の数量が多くなることから、次工程[2A]において中間層4を形成する際に、無機酸化物に結合する有機物の数量をも増加させることができる。その結果、陽極7と中間層4との密着性がより向上して、陽極7から中間層4へのキャリア(正孔)の注入がより円滑に行われることとなる。
陽極7の表面積を増大させる方法としては、特に限定されないが、例えば、陽極7の表面を多孔質膜で構成する方法、陽極7の表面にラビング処理を施す方法および陽極7の表面を酸化させる陽極酸化法等が挙げられる。
【0074】
[2A]中間層形成工程
[2A−1] まず、キャリアを輸送する機能を有する有機物を含有する中間層形成用材料を陽極7上に塗布(供給)する。
この塗布には、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等の各種塗布法を用いることができる。かかる塗布法によれば、中間層形成用材料を比較的容易に陽極7上に供給することができる。
【0075】
有機物を溶媒に溶解または分散媒に分散する場合、用いる溶媒または分散媒としては、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素、エチレンカーボネイト等の無機溶媒や、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール(DEG)、グリセリン等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、ジエチレングリコールエチルエーテル(カルビトール)等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。
【0076】
[2A−2] 次に、陽極7上に供給された中間層形成用材料に所定の処理を施す。
これにより、この中間層形成用材料中に含まれる有機物が、陽極7の表面付近に存在する無機酸化物に化学結合により結合されて、陽極7上に中間層4が形成される。
中間層形成用材料に施す所定の処理としては、特に限定されず、例えば、加熱処理、赤外線照射処理、紫外線照射処理およびマイクロ波処理等が挙げられるが、有機物として化合物(A1)を用いる場合、加熱処理を選択するのが好ましい。加熱処理によれば、陽極7の表面で露出する水酸基と、置換基(B1)の末端に存在する水酸基との間で脱水反応を進行させて、比較的容易にエーテル結合を形成して、無機酸化物(陽極7)に化合物(A1)を結合させることができる。
【0077】
加熱処理を施す際の温度は、80〜250℃程度であるのが好ましく、100〜200℃程度であるのがより好ましい。
また、加熱処理の加熱時間は、20〜180分程度であるのが好ましく、40〜100分程度であるのがより好ましい。
加熱処理の温度および加熱時間をかかる範囲にすることにより、無機酸化物と化合物(A1)との間でエーテル結合が形成される速度を比較的容易に制御することができる。
【0078】
なお、得られた中間層4には、必要に応じて、例えば大気中、不活性雰囲気中、減圧(または真空)下等において第2の加熱処理を施すようにしてもよい。これにより、例えば、中間層4の乾燥(脱溶媒または脱分散媒)、固化等を行うことができる。なお、中間層4は、第2の加熱処理によらず乾燥してもよい。
また、有機物を陽極7の表面付近で無機酸化物と結合させた後、無機酸化物に結合していない有機物を、溶解し得る溶媒に溶解させて、中間層4から除去するようにしてもよい。
【0079】
[3A]発光層形成工程
次に、中間層4上すなわち、中間層4の陽極7と反対側の面に発光層5を形成する。
発光層5は、例えば、前述したような発光材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる発光層形成用材料を、中間層4上に塗布(供給)した後、発光層形成用材料に含まれる溶媒または分散媒を除去することにより、得ることができる。
中間層4上に発光層形成用材料を供給する方法、および、溶媒または分散媒としては、前記工程[2A]で説明したのと同様のものを用いることができる。
【0080】
[4A]陰極形成工程
次に、発光層5上に陰極3を形成する。
陰極3は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、金属箔の接合等を用いて形成することができる。
[5A]封止部材形成工程
次に、陽極7、中間層4、発光層5、および陰極3を覆うように、封止部材8を形成する。
【0081】
封止部材8は、例えば、前述したような材料で構成される箱状の保護カバーを、各種硬化性樹脂(接着剤)で接合すること等により形成する(設ける)ことができる。
硬化性樹脂には、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、反応性硬化樹脂、嫌気性硬化樹脂のいずれも使用可能である。
以上のような工程を経て、有機EL素子1が製造される。
【0082】
なお、本実施形態では、陰極3上に、中間層4と発光層5と正孔輸送層と陽極7とを順次積層して、有機EL素子1を製造する場合について説明したが、このような場合に限定されるものではない。
例えば、陽極7上に中間層4が形成された積層体と、陰極3上に発光層5とが積層された積層体とをそれぞれ用意し、中間層4と発光層5とを対向させた状態で、これらを接触させて貼り合せることにより製造するようにしてもよい。
この有機EL素子1は、例えばディスプレイ装置用として用いることができるが、その他にも光源等としても使用可能であり、種々の光学的用途等に用いることが可能である。
【0083】
また、有機EL素子1をディスプレイ装置用に用いる場合、複数の有機EL素子1がディスプレイ装置に設けられるが、このようなディスプレイ装置は、例えば、次のようなものが挙げられる。
図2は、有機EL素子を複数備えるディスプレイ装置を示す縦断面図である。
図2に示すディスプレイ装置100は、基体20と、この基体20上に設けられた複数の有機EL素子1とで構成されている。
【0084】
基体20は、基板21と、この基板21上に形成された回路部22とを有している。
回路部22は、基板21上に形成された、例えば酸化シリコン層からなる保護層23と、保護層23上に形成された駆動用TFT(スイッチング素子)24と、第1層間絶縁層25と、第2層間絶縁層26とを有している。
駆動用TFT24は、シリコンからなる半導体層241と、半導体層241上に形成されたゲート絶縁層242と、ゲート絶縁層242上に形成されたゲート電極243と、ソース電極244と、ドレイン電極245とを有している。
このような回路部22上に、各駆動用TFT24に対応して、それぞれ、有機EL素子1が設けられている。また、隣接する有機EL素子1同士は、第1隔壁部31および第2隔壁部32により区画されている。
【0085】
本実施形態では、各有機EL素子1の陽極7は、画素電極を構成し、各駆動用TFT24のドレイン電極245に配線27により電気的に接続されている。また、各有機EL素子1の陰極3は、共通電極とされている。
そして、各有機EL素子1を覆うように封止部材(図示せず)が基体20に接合され、各有機EL素子1が封止されている。
ディスプレイ装置100は、単色表示であってもよく、各有機EL素子1に用いる発光材料を選択することにより、カラー表示も可能である。
【0086】
<電子機器>
前述したような、有機EL素子1(本発明の電子デバイス)は、各種の電子機器に組み込むことができる。
図3は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
【0087】
この図において、パーソナルコンピュータ1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部を備える表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このパーソナルコンピュータ1100において、表示ユニット1106が備える表示部が前述の有機EL素子1を備えている。
【0088】
図4は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、表示部を備えている。
携帯電話機1200において、この表示部が前述の有機EL素子1を備えている。
【0089】
図5は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
【0090】
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
ディジタルスチルカメラ1300において、この表示部が前述の有機EL素子1を備えている。
【0091】
ケースの内部には、回路基板1308が設置されている。この回路基板1308は、撮像信号を格納(記憶)し得るメモリが設置されている。
また、ケース1302の正面側(図示の構成では裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
【0092】
また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示のように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニタ1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピュータ1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、回路基板1308のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ1430や、パーソナルコンピュータ1440に出力される構成になっている。
【0093】
なお、本発明の電子機器は、図3のパーソナルコンピュータ(モバイル型パーソナルコンピュータ)、図4の携帯電話機、図5のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、テレビや、ビデオカメラ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、POS端末、タッチパネルを備えた機器(例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機)、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレータ、その他各種モニタ類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。
【0094】
以上、本発明の電子デバイス用基板、電子デバイスおよび電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。
例えば、本発明の電子デバイス用基板を備える本発明の電子デバイスは、上述した有機EL素子に適用することができる他、例えば、光電変換素子、レーザー素子、プリンタヘッド素子、白色発光素子等に適用することができる。
【実施例】
【0095】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.化合物の合成
まず、以下に示すような化合物(A)〜(J)を用意した。
<化合物(A)>
6−(p−アミノフェニル)ヘキサノールを無水ジメチルホルムアミド中で、4−メトキシベンジルブロミドと水素化ナトリウムで処理し、ヒドロキシル基をベンジルエーテル基に変換し保護した。
【0096】
次に、その得られた化合物1molを酢酸150mLに溶解し、室温で無水酢酸を滴下後、撹拌した。反応終了後、析出した固体をろ過し、水洗後、乾燥した。
次に、その得られた物質0.37mol、1−ブロモ−4−ヘキシルベンゼン0.66mol、炭酸カリウム1.1mol、銅粉、ヨウ素を混合し、200℃で加熱した。放冷後、イソアミルアルコール130mL、純水50mL、水酸化カリウム0.73molを加え撹拌後、乾燥した。
【0097】
さらに、そこで得られた化合物130mmol、4,4’−ジヨードビフェニル62mmol、酢酸パラジウム1.3mmol、t−ブチルホスフィン5.2mmol、t−ブトキシナトリム260mmol、キシレン700mLを混合して、120℃で撹拌した。
その後、放冷し、結晶化した。
その得られた化合物を、Pd−C触媒下水素ガスで還元し、ベンジルエーテル基からヒドロキシル基へ変換し脱保護した後、放冷し結晶化して化合物を得た。
そして、質量スペクトル(MS)法、1H−核磁気共鳴(1H−NMR)スペクトル法、13C−核磁気共鳴(13C−NMR)スペクトル法、およびフーリエ変換赤外吸収(FT−IR)スペクトル法により、得られた化合物が下記化合物(A)であることを確認した。
【0098】
【化8】

【0099】
<化合物(B)>
6−(p−アミノフェニル)ヘキサノールを無水ジメチルホルムアミド中で、4−メトキシベンジルブロミドと水素化ナトリウムで処理し、ヒドロキシル基をベンジルエーテル基に変換し保護した。
次に、その得られた化合物1molを酢酸150mLに溶解し、室温で無水酢酸を滴下後、撹拌した。反応終了後、析出した固体をろ過し、水洗後、乾燥した。
次に、6−(p−アミノフェニル)ヘキサノールに施したのと同様の処理により、6−(p−ブロモフェニル)ヘキサノールから、ヒドロキシル基をベンジルエーテル基に変換し保護した乾燥物(ベンジルエーテル誘導体)を得た。
【0100】
次に、6−(p-アミノフェニル)ヘキサノールから得られたベンジルエーテル誘導体0.37mol、6−(p−ブロモフェニル)ヘキサノールから得られたベンジルエーテル誘導体0.66mol、炭酸カリウム1.1mol、銅粉、ヨウ素を混合し、200℃で加熱した。放冷後、イソアミルアルコール130mL、純水50mL、水酸化カリウム0.73molを加え撹拌後、乾燥した。
【0101】
さらに、そこで得られた化合物130mmol、4,4’−ジヨードビフェニル62mmol、酢酸パラジウム1.3mmol、t−ブチルホスフィン5.2mmol、t−ブトキシナトリム260mmol、キシレン700mLを混合して、120℃で撹拌した。その後、放冷し、結晶化した。
その得られた化合物を、Pd−C触媒下水素ガスで還元し、ベンジルエーテル基からヒドロキシル基へ変換し脱保護した後、放冷し結晶化して化合物を得た。
そして、質量スペクトル(MS)法、1H−核磁気共鳴(1H−NMR)スペクトル法、13C−核磁気共鳴(13C−NMR)スペクトル法、およびフーリエ変換赤外吸収(FT−IR)スペクトル法により、得られた化合物が下記化合物(B)であることを確認した。
【0102】
【化9】

【0103】
<化合物(C)>
6−(p−アミノフェニル)ヘキサノールに代えて1−(p−アミノフェニル)メタノールを用い、1−ブロモ−4−ヘキシルベンゼンに代えて1−ブロモ−4−メチルベンゼンを用いた以外は、前記化合物(A)と同様にして、化合物(C)を得た。
【0104】
【化10】

【0105】
<化合物(D)>
6−(p−アミノフェニル)ヘキサノールに代えて3−(p−アミノフェニル)プロパノールを用い、1−ブロモ−4−ヘキシルベンゼンに代えて1−ブロモ−4−プロピルベンゼンを用いた以外は、前記化合物(A)と同様にして、化合物(D)を得た。
【0106】
【化11】

【0107】
<化合物(E)>
6−(p−アミノフェニル)ヘキサノールに代えて4−(p−アミノフェニル)ブタノールを用い、1−ブロモ−4−ヘキシルベンゼンに代えて1−ブロモ−4−ブチルベンゼンを用いた以外は、前記化合物(A)と同様にして、化合物(E)を得た。
【0108】
【化12】

【0109】
<化合物(F)>
6−(p−アミノフェニル)ヘキサノールに代えて8−(p−アミノフェニル)オクタノールを用い、1−ブロモ−4−ヘキシルベンゼンに代えて1−ブロモ−4−オクチルベンゼンを用いた以外は、前記化合物(A)と同様にして、化合物(F)を得た。
【0110】
【化13】

【0111】
<化合物(G)>
4,4’−ジヨードビフェニルに代えて2,5−ビス(4−ヨードフェニル)−チオフェンを用いた以外は、前記化合物(A)と同様にして、化合物(G)を得た。
【0112】
【化14】

【0113】
<化合物(H)>
4,4’−ジヨードビフェニルに代えて3,5−ジヨード−1,2,4−トリアゾールを用いた以外は、前記化合物(A)と同様にして、化合物(H)を得た。
【0114】
【化15】

【0115】
<化合物(I)>
まず、p−ターフェニルを、四塩化炭素に溶解し、2,2’−アゾビスイソブチロニトリルとN−ブロモスクシンイミドとを用いてブロモ化して、1−ブロモ−p−ターフェニルを得た。
次に、1−ブロモ−p−ターフェニルをトルエンに溶解し、得られた溶液を攪拌しつつ、窒素ガス共存下の四塩化ケイ素ガスをこの溶液に供給した後、乾燥することにより化合物を得た。
そして、質量スペクトル(MS)法、1H−核磁気共鳴(1H−NMR)スペクトル法、13C−核磁気共鳴(13C−NMR)スペクトル法、およびフーリエ変換赤外吸収(FT−IR)スペクトル法により、得られた化合物が下記化合物(I)表されるターフェニルトリクロロシランであることを確認した。
【0116】
【化16】

【0117】
<化合物(J)>
下記化合物(J)として、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)−ベンジジン(トスコ社製、「OSA6140」)を用意した。
【0118】
【化17】

【0119】
2.有機EL素子の製造
以下の各実施例および各比較例において、有機EL素子を5個ずつ製造した。
(実施例1)
[中間層形成用材料の調製]
有機物として化合物(A)を用意し、化合物(A)をキシレンに溶解させて中間層形成用材料を得た。
【0120】
[有機EL素子の作製]
−1A− まず、平均厚さ0.5mmの透明なガラス基板を用意し、このガラス基板上に真空蒸着法により、平均厚さ100nmのITO電極(陽極)を形成した。
−2A− 次に、ITO電極上に、先に調製した中間層形成用材料を、スピンコート法により塗布(供給)した。
その後、この中間層形成用材料を大気圧雰囲気下で150℃×40分の条件下で加熱・乾燥させることにより、化合物(A)をITO電極にエーテル結合させて、平均厚さ10nmの中間層を形成した。
【0121】
−3A− 次に、中間層上に、ポリ(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレニル−オルト−コ(アントラセン−9,10−ジイル)(重量平均分子量200000)の1.7wt%キシレン溶液を、スピンコート法により塗布した後、乾燥して、平均厚さ50nmの発光層を形成した。
−4A− 次に、発光層上に、真空蒸着法により、平均厚さ300nmのAlLi電極(陰極)を形成した。
−5A− 次に、形成した各層を覆うように、ポリカーボネート製の保護カバーを被せ、紫外線硬化性樹脂により固定、封止して、有機EL素子を完成した。
【0122】
(実施例2)
有機物として化合物(B)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、中間層形成用材料の調製を行った後、有機EL素子を製造した。
(実施例3)
有機物として化合物(E)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、中間層形成用材料の調製を行った後、有機EL素子を製造した。
【0123】
(実施例4)
有機物として化合物(F)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、中間層形成用材料の調製を行った後、有機EL素子を製造した。
(実施例5)
有機物として化合物(C)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、中間層形成用材料の調製を行った後、有機EL素子を製造した。
【0124】
(実施例6)
有機物として化合物(D)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、中間層形成用材料の調製を行った後、有機EL素子を製造した。
(実施例7)
有機物として化合物(G)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、中間層形成用材料の調製を行った後、有機EL素子を製造した。
【0125】
(実施例8)
[中間層形成用材料の調製]
有機物として化合物(H)を用意し、化合物(H)をキシレンに溶解させて中間層形成用材料を得た。
[有機EL素子の作製]
−1B− まず、平均厚さ0.5mmの透明なガラス基板を用意し、このガラス基板上に真空蒸着法により、平均厚さ100nmのITO電極(陰極)を形成した。
−2B− 次に、陰極上に、先に調製した中間層形成用材料を、スピンコート法により塗布(供給)した。
その後、この中間層形成用材料を大気圧雰囲気下で150℃×40分の条件下で加熱・乾燥させることにより、化合物(H)をITO電極(陰極)にエーテル結合させて、平均厚さ10nmの中間層を形成した。
【0126】
−3B− 次に、中間層上に、ポリ(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレニル−オルト−コ(アントラセン−9,10−ジイル)(重量平均分子量200000)の1.7wt%キシレン溶液を、スピンコート法により塗布した後、乾燥して、平均厚さ50nmの発光層を形成した。
−4B− 次に、前記工程−1B−と同様にして、発光層上に、平均厚さ100nmのITO電極(陰極)を形成した。
−5B− 次に、形成した各層を覆うように、ポリカーボネート製の保護カバーを被せ、紫外線硬化性樹脂により固定、封止して、有機EL素子を完成した。
【0127】
(実施例9)
[第1の中間層形成用材料の調製]
有機物として化合物(A)を用意し、化合物(A)をキシレンに溶解させて第1の中間層形成用材料を得た。
[第2の中間層形成用材料の調製]
有機物として化合物(H)を用意し、化合物(H)をキシレンに溶解させて第2の中間層形成用材料を得た。
【0128】
[有機EL素子の作製]
−1C− まず、平均厚さ0.5mmの透明なガラス基板を用意し、このガラス基板上に真空蒸着法により、平均厚さ100nmのITO電極(陽極)を形成した。
−2C− 次に、ITO電極上に、先に調製した第1の中間層形成用材料を、スピンコート法により塗布(供給)した。
その後、この第1の中間層形成用材料を大気圧雰囲気下で150℃×40分の条件下で加熱・乾燥させることにより、化合物(A)をITO電極にエーテル結合させて、平均厚さ10nmの第1の中間層を形成した。
【0129】
−3C− 次に、第1の中間層上に、ポリ(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレニル−オルト−コ(アントラセン−9,10−ジイル)(重量平均分子量200000)の1.7wt%キシレン溶液を、スピンコート法により塗布した後、乾燥して、第1の塗膜を形成した。
−4C− 次に、平均厚さ0.5mmの透明なガラス基板を用意し、このガラス基板上に真空蒸着法により、平均厚さ100nmのITO電極(陰極)を形成した。
【0130】
−5C− 次に、陰極上に、先に調製した第2の中間層形成用材料を、スピンコート法により塗布(供給)した。
その後、この第2の中間層形成用材料を大気圧雰囲気下で150℃×40分の条件下で加熱・乾燥させることにより、化合物(H)をITO電極(陰極)にエーテル結合させて、平均厚さ10nmの第2の中間層を形成した。
【0131】
−6C− 次に、第2の中間層上に、ポリ(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレニル−オルト−コ(アントラセン−9,10−ジイル)(重量平均分子量200000)の1.7wt%キシレン溶液を、スピンコート法により塗布した後、乾燥して、第2の塗膜を形成した。
−7C− 次に、第1の塗膜を備えるガラス基板と、第2の塗膜を備えるガラス基板とを、第1の塗膜と第2の塗膜とを対向させた状態で接近させて、2つの塗膜を接触させた。
【0132】
−8C− 次に、2つの塗膜を接触させた状態で、大気雰囲気中、温度140℃×時間15分で加熱して2つの塗膜を溶融させることにより一体化させて、平均厚さ50nmの発光層を形成した。
−9C− 次に、形成した各層の側面を覆うように、インクジェット法により、紫外線硬化性樹脂を供給した後、紫外線照射により硬化させることにより封止して、有機EL素子を完成した。
【0133】
(実施例10)
前記−2A−の後、中間層上にキシレンを供給して、この中間層中に含まれITO電極と結合していない化合物(A)をキシレンに溶解させて除去した以外は、前記実施例1と同様にして、有機EL素子を製造した。
なお、ITO電極と結合していない化合物(A)が除去された中間層の平均厚さは、5nmであった。
【0134】
(比較例1)
[中間層形成用材料の調製]
化合物(I)をn−ヘキサデカンに溶解させて、中間層形成用材料を得た。
[有機EL素子の作製]
前記工程−2A−に代えて、ITO電極が形成されたガラス基板を、不活性雰囲気下で先に調製した中間層形成用材料中に5分間浸漬させることにより平均厚さ2nmの中間層を形成した以外は、前記実施例1と同様にして、有機EL素子を製造した。
【0135】
(比較例2)
有機物として化合物(J)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、中間層形成用材料の調製を行った後、有機EL素子を製造した。
(比較例3)
前記工程−2A−すなわち中間層の形成を省略した以外は、前記実施例1と同様にして有機EL素子を製造した。
【0136】
2.評価
各実施例および各比較例の有機EL素子について、それぞれ、発光輝度(cd/m)、最大発光効率(lm/W)を測定すると共に、発光輝度が初期値の半分になる時間(半減期)を測定した。
また、各測定値は、いずれも、5個の有機EL素子について求めた。
【0137】
なお、発光輝度の測定は、ITO電極とAlLi電極との間に6Vの電圧を印加することで行った。
そして、比較例3で測定された各測定値(発光輝度、最大発光効率、半減期)を基準値として、各実施例および各比較例で測定された各測定値を、それぞれ、以下の4段階の基準に従って評価した。
【0138】
◎:比較例3の測定値に対し、1.50倍以上である
○:比較例3の測定値に対し、1.25倍以上、1.50倍未満である
△:比較例3の測定値に対し、1.00倍以上、1.25倍未満である
×:比較例3の測定値に対し、0.75倍以上、1.00倍未満である
これらの評価結果を、それぞれ、以下の表1に示す。
【0139】
【表1】

【0140】
表1に示すように、各実施例の有機EL素子(本発明の導電性材料を主材料とする正孔輸送層を備える有機EL素子)は、いずれも、比較例2および3の有機EL素子と比較して、発光輝度、最大発光効率および半減期ともに、優れた結果が得られた。
これにより、本発明の有機EL素子では、電極と中間層との界面における密着性が向上したため、電極から中間層へのキャリア(正孔または電子)の注入が円滑に行われていることが明らかとなった。
【0141】
さらに、各実施例の有機EL素子は、いずれも、比較例1の有機EL素子と比較して、発光輝度、最大発光効率および半減期ともに、優れた結果が得られた。
これにより、本発明の有機EL素子では、比較例1の有機EL素子のようにシランカップリング剤に含まれるシリコン原子により正孔が捕捉されることが防止されているため、電極から中間層への正孔の注入がより円滑に行われているものと推察された。
【図面の簡単な説明】
【0142】
【図1】有機EL素子の一例を示した縦断面図である。
【図2】図1に示す有機EL素子を備えるディスプレイ装置の実施形態を示す縦断面図である。
【図3】本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
【図4】本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
【図5】本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【0143】
1……有機EL素子 2……基板 3……陰極 4……中間層 5……発光層 7……陽極 8……封止部材 9……積層体 100……ディスプレイ装置 20……基体 21……基板 22……回路部 23……保護層 24……駆動用TFT 241……半導体層 242……ゲート絶縁層 243……ゲート電極 244……ソース電極 245……ドレイン電極 25……第1層間絶縁層 26……第2層間絶縁層 27……配線 31……第1隔壁部 32……第2隔壁部 1100……パーソナルコンピュータ 1102……キーボード 1104……本体部 1106……表示ユニット 1200……携帯電話機 1202……操作ボタン 1204……受話口 1206……送話口 1300……ディジタルスチルカメラ 1302……ケース(ボディー) 1304……受光ユニット 1306……シャッタボタン 1308……回路基板 1312……ビデオ信号出力端子 1314……データ通信用の入出力端子 1430……テレビモニタ 1440……パーソナルコンピュータ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機半導体材料を主材料として構成された有機半導体層と、
少なくとも表面付近が無機酸化物(ただし、シリコン酸化物を除く)を主材料として構成された電極と、
前記有機半導体層と前記電極との間に設けられ、キャリアを輸送する機能を有する有機物を主材料として構成される中間層とを有し、
前記電極と前記中間層との界面付近において、前記無機酸化物と前記有機物とが化学結合しており、かつ、該化学結合は、実質的にシリコン原子を含まないことを特徴とする電子デバイス用基板。
【請求項2】
前記有機物は、キャリアを輸送する機能を有するキャリア輸送部と、該キャリア輸送部と前記電極とを結合する結合部とを有する化合物である請求項1に記載の電子デバイス用基板。
【請求項3】
前記結合部を構成する原子のうち、直鎖状に連結するものの個数は、3〜10である請求項2に記載の電子デバイス用基板。
【請求項4】
前記結合部は、その末端に水酸基を含むものである請求項2または3に記載の電子デバイス用基板。
【請求項5】
前記化学結合は、エーテル結合である請求項1ないし4のいずれかに記載の電子デバイス用基板。
【請求項6】
前記中間層と前記有機半導体層とが接触し、
前記キャリア輸送部は、前記有機半導体材料と親和性の高い構造を含むものである請求項1ないし5のいずれかに記載の電子デバイス用基板。
【請求項7】
前記キャリア輸送部は、アリールアミン骨格を含むものである請求項6に記載の電子デバイス用基板。
【請求項8】
前記有機物は、下記一般式(A1)で表される化合物を主成分とする請求項7に記載の電子デバイス用基板。
【化1】

[式中、X、X、XおよびXは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、エチル基または下記一般式(B1)で表される置換基を表し、同一であっても、異なっていてもよい。ただし、X、X、XおよびXのうちの少なくとも1つは、下記一般式(B1)で表される置換基を表し、その他のものは、水素原子、メチル基またはエチル基を表す。また、8つのRは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基またはエチル基を表し、同一であっても、異なっていてもよく、Yは、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環、または、置換もしくは無置換の複素環を少なくとも1つ含む基を表す。]
【化2】

[式中、nは、1〜8の整数を表す。]
【請求項9】
置換基X、置換基X、置換基Xおよび置換基Xは、いずれも上記一般式(B1)で表される置換基を表す請求項8に記載の電子デバイス用基板。
【請求項10】
基Yは、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を少なくとも1つ含み、炭素原子と水素原子とで構成されている請求項8または9に記載の電子デバイス用基板。
【請求項11】
基Yは、置換もしくは無置換の複素環を少なくとも1つ含む請求項8または9に記載の電子デバイス用基板。
【請求項12】
前記中間層は、その平均厚さが1〜50nmである請求項1ないし11のいずれかに記載の電子デバイス用基板。
【請求項13】
前記電極には、その表面積が増大する処理が施されている請求項1ないし12のいずれかに記載の電子デバイス用基板。
【請求項14】
請求項1ないし13のいずれかに記載の電子デバイス用基板を備えることを特徴とする電子デバイス。
【請求項15】
当該電子デバイスは、有機エレクトロルミネッセンス素子である請求項14に記載の電子デバイス。
【請求項16】
請求項14または15に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2007−207961(P2007−207961A)
【公開日】平成19年8月16日(2007.8.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−24153(P2006−24153)
【出願日】平成18年2月1日(2006.2.1)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】