JP5003594B2 - Organic EL device - Google Patents
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Description
本発明は、正孔輸送性材料と電子輸送性材料とドーパントとを含有する発光層を複数備えた有機EL素子に関する。 The present invention relates to an organic EL device including a plurality of light emitting layers containing a hole transporting material, an electron transporting material, and a dopant.
従来より、輝度寿命性能を向上させるために、発光層として正孔輸送性材料と電子輸送性材料とドーパントとを含有した有機EL素子が、例えば特許文献1で提案されている。
Conventionally, in order to improve luminance life performance, an organic EL element containing a hole transporting material, an electron transporting material, and a dopant as a light emitting layer has been proposed in
この有機EL素子は、正孔輸送性材料と電子輸送性材料とを含有することにより、キャリアである電子あるいは正孔のいずれに対しても輸送性を有するバイポーラ性を発現するものである。このバイポーラ性は、正孔輸送性材料と電子輸送性材料との混合比率によって変化する。すなわち、バイポーラ性能が変化すると、電子と正孔との再結合領域が変化する。 This organic EL element exhibits a bipolar property having transportability for both electrons and holes as carriers by containing a hole transporting material and an electron transporting material. This bipolar property changes depending on the mixing ratio of the hole transporting material and the electron transporting material. That is, when the bipolar performance changes, the recombination region of electrons and holes changes.
このようなバイポーラ性能を有する発光層は、蒸着源から昇華させた有機材料をガラス基板に蒸着させる真空蒸着法により形成される。
しかしながら、上記真空蒸着法では、蒸着源とガラス基板との距離がガラス基板面内で不均一であることから、ガラス基板内に発光層の膜厚分布が生じてしまう。この膜厚の違いによって、ガラス基板内に正孔輸送性材料と電子輸送性材料との混合比率の分布が生じてしまう。さらに、発光層が2層以上の場合、発光層ごとに再結合配分も変化してしまい、その結果、各発光層からの発光強度割合が変化して有機EL素子としての輝度が変化してしまう。したがって、有機EL素子に発光色が異なる2層以上の発光層が形成されていると、有機EL素子から発せられる光の色度も変化してしまう。 However, in the vacuum deposition method, since the distance between the deposition source and the glass substrate is not uniform within the glass substrate surface, the film thickness distribution of the light emitting layer occurs in the glass substrate. Due to this difference in film thickness, a distribution of the mixing ratio of the hole transporting material and the electron transporting material occurs in the glass substrate. Furthermore, when there are two or more light emitting layers, the recombination distribution also changes for each light emitting layer, and as a result, the luminance intensity ratio from each light emitting layer changes and the luminance as an organic EL element changes. . Therefore, when two or more light emitting layers having different emission colors are formed on the organic EL element, the chromaticity of light emitted from the organic EL element also changes.
具体的には、発光層における正孔輸送性材料比率が高くなる、すなわち電子輸送性材料比率が低くなると、発光層としての正孔移動度は上昇して電子移動度は低下する。つまり、再結合分布は発光層の電子注入側にシフトする。逆に、正孔輸送性材料比率が低くなる、すなわち電子輸送性材料比率が高くなると、再結合分布は発光層の正孔注入側にシフトする。 Specifically, when the hole transporting material ratio in the light emitting layer increases, that is, the electron transporting material ratio decreases, the hole mobility as the light emitting layer increases and the electron mobility decreases. That is, the recombination distribution is shifted to the electron injection side of the light emitting layer. Conversely, when the hole transporting material ratio decreases, that is, the electron transporting material ratio increases, the recombination distribution shifts to the hole injection side of the light emitting layer.
以上のことから、複数の発光層中の正孔輸送性材料比率が一律的に高くなると、再結合分布は発光層の正孔注入側にシフトするため正孔注入側に配置された発光層の色度が強くなってしまう。逆に、複数の発光層中の電子輸送性材料比率が一律的に高くなると、再結合分布は発光層の電子注入側にシフトするため電子注入側に配置された発光層の色度が強くなってしまう。 From the above, when the ratio of the hole transporting material in the plurality of light emitting layers increases uniformly, the recombination distribution shifts to the hole injection side of the light emitting layer. The chromaticity becomes stronger. On the contrary, when the ratio of the electron transporting material in the plurality of light emitting layers increases uniformly, the recombination distribution shifts to the electron injection side of the light emitting layer, so that the chromaticity of the light emitting layer arranged on the electron injection side becomes strong. End up.
例えば、青と赤との発光層を有することにより、この2色の混色によって白色発光する有機EL素子においては、青色発光層の発光強度が相対的に強まれば青色を呈した白色発光に変化し、逆に赤色発光層の発光強度が相対的に強まれば赤色を呈した白色発光に変化してしまう。特に、正孔輸送性材料と電子輸送性材料との混合比率の変化によってバイポーラ性能が変化することによって複数の発光層間での発光強度バランスが非常に変化しやすくなってしまう。 For example, by having a blue and red light emitting layer, in an organic EL element that emits white light by mixing these two colors, if the light emission intensity of the blue light emitting layer is relatively strong, the light emission changes to blue. On the contrary, if the light emission intensity of the red light emitting layer is relatively increased, the light emission changes to white light emission exhibiting red. In particular, the change in the bipolar performance due to the change in the mixing ratio of the hole transporting material and the electron transporting material makes it very easy to change the light emission intensity balance between the plurality of light emitting layers.
このように、正孔輸送性材料と電子輸送性材料とドーパントとを含有した発光層を複数有し、かつ、各発光層で発光色が異なる有機ELにおいては、有機EL素子がガラス基板に多数形成される場合に正孔輸送性材料と電子輸送性材料との混合比率の変化による各発光層の発光強度バランスの変化が、各有機EL素子それぞれに色度のバラツキを生じさせてしまう。 As described above, in an organic EL having a plurality of light emitting layers containing a hole transporting material, an electron transporting material, and a dopant and having different emission colors in each light emitting layer, many organic EL elements are provided on the glass substrate. When formed, the change in the emission intensity balance of each light emitting layer due to the change in the mixing ratio of the hole transporting material and the electron transporting material causes variation in chromaticity in each organic EL element.
本発明は、上記点に鑑み、基板に多数形成されるものの一つであって2層以上の発光層を有する有機EL素子において、該有機EL素子が基板に多数形成されたものの一つであっても、正孔輸送性材料と電子輸送性材料との混合比率のバラツキによる色度のバラツキを低減することを目的とする。 In view of the above points, the present invention is one of a large number of organic EL elements formed on a substrate and having two or more light-emitting layers. However, it is an object to reduce variation in chromaticity due to variation in the mixing ratio between the hole transporting material and the electron transporting material.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、一枚の基板(10)に多数形成されたものの一つであり、正孔輸送性材料と電子輸送性材料とドーパントとを含有する発光層(40、50)を複数有し、複数の発光層(40、50)はそれぞれ異なる発光色を発する有機EL素子であって、複数の発光層(40、50)のうちの一つの層における正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率をMとし、ドーパントの含有率をMdとし、複数の発光層(40、50)すべての発光色度をWCIE(x,y)と定義し、正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率Mと、ドーパントの含有率Mdと、発光色度WCIE(x,y)との関係から、重回帰分析により求められる相関関数をWCIEx=fx(M,Md)、WCIEy=fy(M,Md)と定義し、複数の発光層(40、50)における正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率Mが狙い中心値であるときに狙いの発光色度が得られる正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率の値をM0と定義し、複数の発光層(40、50)におけるド−パントの含有率Mdが狙い中心値であるときに狙いの発光色度が得られる前記ド−パントの含有率の値をMd0と定義したとき、複数の発光層(40、50)すべてにおける正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率Mとドーパントの含有率Mdとが、
(数1)
|fx(M0,Md0)−fx(M,Md)|≦0.005
かつ、
(数2)
|fy(M0,Md0)−fy(M,Md)|≦0.005
を満たすことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
(Equation 1)
| Fx (M0, Md 0) -fx (M, Md) | ≦ 0.005
And,
(Equation 2)
| Fy (M0, Md 0) -fy (M, Md) | ≦ 0.005
It is characterized by satisfying.
このように、上記数1、かつ、数2を満たすように各発光層(40、50)を構成する各材料の膜厚分布を組み合わせることにより、各発光層(40、50)での各含有率M、Mdの基板(10)内分布を逆形状にして色度のバラツキを相殺させることができる。したがって、有機EL素子が基板(10)に多数形成されたものの一つであっても、正孔輸送性材料と電子輸送性材料との混合比率のバラツキによる色度のバラツキを低減することができる。
Thus, each content in each light emitting layer (40, 50) is combined by combining the film thickness distribution of each material which comprises each light emitting layer (40, 50) so that the said
各発光層(40、50)を構成する各材料の膜厚分布形状の制御は、蒸着源中心の基板(10)に対する向きを調整することにより可能である。一般的には、基板(10)内の膜厚分布を低減させるために基板(10)を回転させながら成膜を行うが、この際に、例えば、蒸着源中心を基板(10)の中心に向ければ基板(10)の中央が最も厚い上に凸の形状となるし、基板(10)の周辺に向ければ基板(10)の中央が最も薄い上に凹の形状とすることができる。このようにして、各発光層(40、50)を構成する各材料の膜厚分布を制御すれば、各含有率M、Mdの分布を任意に制御することができる。 The thickness distribution shape of each material constituting each light emitting layer (40, 50) can be controlled by adjusting the direction of the evaporation source center with respect to the substrate (10). In general, film formation is performed while rotating the substrate (10) in order to reduce the film thickness distribution in the substrate (10). At this time, for example, the deposition source center is set to the center of the substrate (10). If it is directed, the center of the substrate (10) is the thickest and convex shape, and if it is directed to the periphery of the substrate (10), the center of the substrate (10) is the thinnest and concave shape. Thus, if the film thickness distribution of each material constituting each light emitting layer (40, 50) is controlled, the distribution of each content rate M, Md can be arbitrarily controlled.
ここで、基板(10)に多数形成される個々の有機EL素子の色度のバラツキは±0.02以下にすることが好ましい。色度には各発光層(40、50)間の相対強度のみならず干渉効果も影響し、該干渉効果は発光層(40、50)以外の有機層の膜厚にも影響されるため、少なくとも各発光層(40、50)の各含有率M、Mdに由来する色度バラツキは±0.005以下に抑えておくことが好ましい。 Here, it is preferable that the variation in chromaticity of individual organic EL elements formed in large numbers on the substrate (10) is ± 0.02 or less. The chromaticity affects not only the relative intensity between the light emitting layers (40, 50) but also the interference effect, and the interference effect is also affected by the film thickness of the organic layer other than the light emitting layer (40, 50). It is preferable that the chromaticity variation derived from at least the contents M and Md of each light emitting layer (40, 50) is suppressed to ± 0.005 or less.
また、相関関数(予測式)の導出に当たっては重回帰分析法を用いることができる。具体的な重回帰分析法による相関関数の導出手順を下記に示す。
1.各パラメータを変化させた場合の有機EL素子の発光色を実験的に確認する
2.1での全データを用いて重回帰分析を行う
3.重回帰分析により各パラメータに対する偏回帰係数が算出される
4.各パラメータとそれに対応する偏回帰係数との積を、全パラメータに対し単純累積する
重回帰分析は1次線形結合であるため、パラメータに中に有機EL素子の発光色と線形相関を示さないものが含まれると精度が著しく低下する。そのようなパラメータは線形相関になるようにパラメータを変換して用いれば良い。例えば、指数関数の相関を持つような場合は、パラメータMの対数logMを用いることができる。
A multiple regression analysis method can be used for deriving the correlation function (prediction formula). The procedure for deriving the correlation function by a specific multiple regression analysis method is shown below.
1. 2. Experimentally confirm the emission color of the organic EL element when each parameter is changed. Perform multiple regression analysis using all data in 2.1. 3. Partial regression coefficient for each parameter is calculated by multiple regression analysis. The product of each parameter and the corresponding partial regression coefficient is simply accumulated for all parameters. Since multiple regression analysis is a linear linear combination, the parameter does not show a linear correlation with the emission color of the organic EL element. If it is included, the accuracy is significantly reduced. Such parameters may be used after being converted so as to have a linear correlation. For example, in the case of having an exponential function correlation, the logarithm logM of the parameter M can be used.
請求項2に記載の発明のように、複数の発光層(40、50)は、独立した複数の蒸着源が用いられる共蒸着法により形成されたものとすることができる。 As in the second aspect of the present invention, the plurality of light emitting layers (40, 50) may be formed by a co-evaporation method using a plurality of independent evaporation sources.
請求項3に記載の発明では、複数の発光層(40、50)は、正孔輸送性材料で形成された正孔輸送層(30)と電子輸送性材料で形成された電子輸送層(70)とで挟まれており、複数の発光層(40、50)に含有された正孔輸送性材料は正孔輸送層(30)を形成する正孔輸送性材料と同一であり、複数の発光層(40、50)に含有された電子輸送性材料は電子輸送層(70)を形成する電子輸送性材料と同一であることを特徴とする。 In the invention according to claim 3, the plurality of light emitting layers (40, 50) include a hole transport layer (30) formed of a hole transport material and an electron transport layer (70) formed of an electron transport material. ), And the hole-transporting material contained in the plurality of light-emitting layers (40, 50) is the same as the hole-transporting material forming the hole-transporting layer (30). The electron transporting material contained in the layers (40, 50) is the same as the electron transporting material forming the electron transporting layer (70).
これにより、発光層(40、50)と正孔輸送層(30)との境界や、発光層(40、50)と電子輸送層(70)との境界におけるエネルギー障壁を低減することができる。したがって、有機EL素子における含有率のパラメータ制御を容易にできるようにすることができる。 Thereby, the energy barrier in the boundary of a light emitting layer (40,50) and a positive hole transport layer (30) and the boundary of a light emitting layer (40,50) and an electron carrying layer (70) can be reduced. Therefore, it is possible to easily control the parameter of the content rate in the organic EL element.
請求項4に記載の発明では、基板(10)に多数形成されたものの一つであり、正孔輸送性材料と電子輸送性材料とドーパントとを含有する発光層(40、50)を複数有し、複数の発光層(40、50)はそれぞれ異なる発光色を発する有機EL素子であって、複数の発光層(40、50)のうちの一つの層における正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率をMとし、ドーパントの含有率をMdとし、複数の発光層(40、50)すべての発光色度をWCIE(x,y)と定義し、正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率Mと、ドーパントの含有率Mdと、発光色度WCIE(x,y)との関係から、重回帰分析により求められる相関関数をWCIEx=fx(M,Md)、WCIEy=fy(M,Md)と定義し、複数の発光層(40、50)における正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率Mが狙い中心値であるときに狙いの発光色度が得られる正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率の値をM0と定義し、複数の発光層(40、50)におけるド−パントの含有率Mdが狙い中心値であるときに狙いの発光色度が得られる前記ド−パントの含有率の値をMd0と定義したとき、複数の発光層(40、50)がそれぞれ独立した蒸着源が用いられる共蒸着法により基板(10)に形成される場合、複数の発光層(40、50)すべてにおける正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率Mとドーパントの含有率Mdとが、基板(10)において、
(数3)
|fx(M0,Md0)−fx(M,Md)|>0.005
または、
(数4)
|fy(M0,Md0)−fy(M,Md)|>0.005
を満たす分布を有するものであるとき、分布の組み合わせが制御されることにより、基板(10)内に多数形成されたものの一つが、
(数5)
|fx(M0,Md0)−fx(M,Md)|≦0.005
かつ、
(数6)
|fy(M0,Md0)−fy(M,Md)|≦0.005
を満たすことを特徴とする。
The invention according to
(Equation 3)
| Fx (M0, Md 0) -fx (M, Md) |> 0.005
Or
(Equation 4)
| Fy (M0, Md 0) -fy (M, Md) |> 0.005
When the distribution satisfies the above, one of the many formed in the substrate (10) by controlling the combination of the distribution,
(Equation 5)
| Fx (M0, Md 0) -fx (M, Md) | ≦ 0.005
And,
(Equation 6)
| Fy (M0, Md 0) -fy (M, Md) | ≦ 0.005
It is characterized by satisfying.
これによると、上記数3または数4を満たすような各発光層(40、50)を構成する各材料の膜厚分布を小さくすることができない発光層(40、50)であっても、それらを組み合わせることにより、数5、かつ、数6を満たすように色度のバラツキを相殺させることができる。したがって、有機EL素子が基板(10)に多数形成されたものの一つであっても、正孔輸送性材料と電子輸送性材料との混合比率のバラツキによる色度のバラツキを低減することができる。
According to this, even if it is a light emitting layer (40, 50) which cannot make the film thickness distribution of each material which comprises each light emitting layer (40, 50) which satisfy | fills the said Formula 3 or
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る有機EL素子の断面図である。この図に示されるように、有機EL素子S1には、透明なガラス等からなる基板10(以下、ガラス基板という)の上に、インジウム−錫の酸化物(以下、ITOという)等の透明導電膜からなる陽極20が形成されている。陽極20の上には、3級アミン化合物等の正孔輸送性材料からなる正孔輸送層30が形成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of an organic EL device according to an embodiment of the present invention. As shown in this figure, the organic EL element S1 includes a transparent conductive material such as an indium-tin oxide (hereinafter referred to as ITO) on a substrate 10 (hereinafter referred to as a glass substrate) made of transparent glass or the like. An
ここで、陽極20としてITO膜を用いた場合、そのITO膜の平均表面粗さRaが2nm以下であり、10点平均表面粗さRzが20nm以下であることが好ましい。これらの表面粗さRa、RzはJIS(日本工業規格)に定義されたものである。
Here, when an ITO film is used as the
そして、正孔輸送層30の上には、3級アミン化合物からなる正孔輸送性材料と電子輸送性材料とをホスト材料とし、これにド−パントとして発光添加材料を混合してなる第1発光層40が形成されている。さらに、第1発光層40の上には、第1発光層40に含有されるド−パントとは異なるド−パントを混合してなる第2発光層50が形成されている。
On the
第1発光層40および第2発光層50は混合されるド−パントがそれぞれ異なるため、それぞれからの発光色が異なる。また、各発光層40、50に含有される正孔輸送性材料は、正孔輸送層30で用いた3級アミン化合物からなる正孔輸送性材料を用いることが好ましい。
Since the first
第2発光層50の上には、電子輸送性材料からなる正孔阻止層60が形成されている。この正孔阻止層60での電子輸送性材料は、各発光層、50に含有される電子輸送性材料を用いることが好ましい。正孔阻止層60の上には、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(以下、Alq3という)等の電子輸送性材料からなる電子輸送層70が形成されている。
On the second
上記のように、各発光層40、50に含有された正孔輸送性材料が正孔輸送層30を形成する正孔輸送性材料と同一であり、各発光層40、50に含有された電子輸送性材料が電子輸送層70を形成する電子輸送性材料と同一であることで、各発光層40、50と正孔輸送層30との境界や、各発光層40、50と電子輸送層70との境界におけるエネルギー障壁を低減することができる。これにより、電子や正孔の移動度の制御が容易になる。
As described above, the hole transporting material contained in each light emitting
さらに、電子輸送層70の上には、LiF(フッ化リチウム)等からなる電子注入層80が形成され、その上には、Al等の金属等からなる陰極90が形成されている。
Further, an
こうして、一対の電極20、90の間には、正孔輸送層30、第1発光層40、第2発光層50、正孔阻止層60、電子輸送層70、および電子注入層80が積層されて挟まれており、有機EL素子S1が構成されている。以上が、本実施形態に係る有機EL素子S1の全体構成である。
Thus, the
このような有機EL素子S1では、陽極20と陰極80との間に電界が印加され、陽極20から正孔が、一方、陰極80から電子がそれぞれ各発光層40、50へ注入・輸送され、第1発光層40および第2発光層50にて電子とホールとが再結合し、その再結合のエネルギーによって各発光層40、50が発光するようになっている。そして、その発光は、例えば、ガラス基板10側から取り出され、視認されるようになっている。
In such an organic EL element S1, an electric field is applied between the
また、有機EL素子S1は、ガラス基板10の上にスパッタ法や蒸着法等により各層20〜90を順次成膜することにより製造される。ここで、正孔輸送層30、各発光層40、50、正孔阻止層60、電子輸送層70といった有機層は、蒸着法により成膜される。
The organic EL element S1 is manufactured by sequentially forming the
本実施形態では、有機EL素子S1は、各発光層40、50のうちの一つの層における正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率をMとし、ドーパントの含有率をMdとし、各発光層40、50すべての発光色度をWCIE(x,y)と定義し、正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率Mと、ドーパントの含有率Mdと、発光色度WCIE(x,y)との関係から、重回帰分析により求められる相関関数をWCIEx=fx(M,Md)、WCIEy=fy(M,Md)と定義し、各発光層40、50における正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率Mが狙い中心値であるときに狙いの発光色度が得られる正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率の値をM0と定義し、各発光層40、50におけるド−パントの含有率Mdが狙い中心値であるときに狙いの発光色度が得られるド−パントの含有率の値をMd0と定義したとき、各発光層40、50すべてにおける正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率Mとドーパントの含有率Mdとが、
(数7)
|fx(M0,Md0)−fx(M,Md)|≦0.005
かつ、
(数8)
|fy(M0,Md0)−fy(M,Md)|≦0.005
を満たしている。
In the present embodiment, the organic EL element S1 has a hole transport material or electron transport material content in one of the
(Equation 7)
| Fx (M 0 , Md 0 ) −fx (M, Md) | ≦ 0.005
And,
(Equation 8)
| Fy (M 0 , Md 0 ) −fy (M, Md) | ≦ 0.005
Meet.
発明者らは、次のようにして、上記数7および数8を導出した。以下、相関関数(予測式)の導出について説明する。 The inventors derived Equation 7 and Equation 8 as follows. Hereinafter, the derivation of the correlation function (prediction formula) will be described.
まず、検討例1について説明する。該検討例1では、陽極20の上に、正孔輸送層30として3級アミン化合物である化合物1を75nmの厚さに形成した。この正孔輸送層30の上に、第1発光層40として、図2に示される3級アミン化合物である化合物1と図3に示される電子輸送性を有するアントラセン誘導体である化合物2と図4に示される黄色発光添加材料である化合物3とを、それぞれ53:47:3.1の重量比により20nm形成した。さらに、第1発光層40の上に第2発光層50として3級アミン化合物である化合物1と電子輸送性を有するアントラセン誘導体である化合物2と図5に示される青色発光添加材料である化合物4とを、それぞれ80:20:3.1の重量比により34nm形成した。
First, Study Example 1 will be described. In Study Example 1,
そして、上記のように形成したものの上に、正孔阻止層60として電子輸送性材料としての化合物2を20nm形成した。さらに、正孔阻止層60の上に電子輸送層70としてAlq3を12nm形成した。また、電子注入層80にLiFを0.5nm、陰極90にAlを200nm、順次成膜し、乾燥窒素雰囲気内で封止缶で密封し有機EL素子S1を得た。この条件で作成された有機EL素子S1を基準条件とする。
And 20 nm of
検討例2として、検討例1に対し、第1発光層40での化合物1と化合物2と化合物3との重量比を45:55:3.1とした有機EL素子S1を形成した。他の構成は検討例1と同様である。以下の検討例も同様である。
As Study Example 2, an organic EL element S1 in which the weight ratio of
検討例3として、検討例1に対し、第1発光層40での化合物1と化合物2と化合物3との重量比を62:38:3.1とした有機EL素子S1を形成した。
As Study Example 3, compared to Study Example 1, an organic EL element S1 in which the weight ratio of
検討例4として、検討例1に対し、第2発光層50での化合物1と化合物2と化合物4との重量比を75:25:3.1とした有機EL素子S1を形成した。
As Study Example 4, an organic EL element S1 in which the weight ratio of
検討例5として、検討例1に対し、第2発光層50での化合物1と化合物2と化合物4との重量比を85:15:3.1とした有機EL素子S1を形成した。
As Study Example 5, an organic EL element S1 in which the weight ratio of
検討例6として、検討例1に対し、第1発光層40での化合物1と化合物2と化合物3との重量比を53:47:5.3とした有機EL素子S1を形成した。
As Study Example 6, an organic EL element S1 in which the weight ratio of
検討例7として、検討例1に対し、第1発光層40での化合物1と化合物2と化合物3との重量比を53:47:2.0とした有機EL素子S1を形成した。
As Study Example 7, an organic EL element S1 in which the weight ratio of
検討例8として、検討例1に対し、第2発光層50での化合物1と化合物2と化合物4との重量比を80:20:5.5とした有機EL素子S1を形成した。
As Study Example 8, an organic EL element S1 in which the weight ratio of
検討例9として、検討例1に対し、第2発光層50での化合物1と化合物2と化合物4との重量比を80:20:1.4とした有機EL素子S1を形成した。
As Study Example 9, an organic EL element S1 in which the weight ratio of
これら検討例1〜9で得られた有機EL素子S1に対しては、各有機EL素子S1に並んで形成された各第1発光層40、50の単層膜の吸収スペクトルから、所望の濃度であることを確認した。検討例1〜9で得られた有機EL素子S1を常温環境下で1/64dutyの駆動条件にて920cd/m2の輝度で発光させた場合の色度を図6に示す。
For the organic EL element S1 obtained in these examination examples 1 to 9, a desired concentration is obtained from the absorption spectrum of the single layer film of each of the first
また、上記結果を基に、各発光層40、50での化合物1の含有率(化合物1と化合物2の総量に対する化合物1の割合)、第1発光層40での化合物3の含有率(化合物1と化合物2と化合物3の総量に対する化合物3の割合)、第2発光層50での化合物4の含有率(化合物1と化合物2と化合物4の総量に対する化合物4の割合)といった4パラメータに着目して重回帰分析を行った際の、各パラメータに対する偏回帰係数を図7に示す。
Further, based on the above results, the content of
上記の重回帰分析結果により、色度WCIE(x,y)の相関式(予測式)は、下記数9および数10により表される。
(数9)
WCIEx={(−1.114×M40)+(−1.78×M50)+(−0.611×Md40)+(−2.473×Md50)+406.129}/1000
(数10)
WCIEy={(−0.227×M40)+(−1.281×M50)+(−0.851×Md40)+(4.127×Md50)+359.415}/1000
ここで、M40は第1発光層40での化合物1の含有率、M50は第2発光層50での化合物1の含有率、Md40は第1発光層40での化合物3の含有率、Md50は第2発光層50での化合物4の含有率を示している。正孔輸送材料および電子輸送材料の含有率Mは、紫外・可視分光法や赤外分光法により測定することができる。具体的には、スペクトル中の正孔輸送材料および電子輸送材料に由来する各ピ−ク強度比を測定することにより算出できる。また、ド−パントの含有率Mdについては、蛍光分光法により測定することができる。具体的には、蛍光スペクトルのピ−ク位置もしくは蛍光寿命を測定することで算出できる。
Based on the results of the multiple regression analysis described above, the correlation formula (prediction formula) of chromaticity WCIE (x, y) is expressed by the following formulas (9) and (10).
(Equation 9)
WCIEx = {(− 1.114 × M 40 ) + (− 1.78 × M 50 ) + (− 0.611 × Md 40 ) + (− 2.473 × Md 50 ) +406.129} / 1000
(Equation 10)
WCIEy = {(− 0.227 × M 40 ) + (− 1.281 × M 50 ) + (− 0.851 × Md 40 ) + (4.127 × Md 50 ) +359.415} / 1000
Here, M 40 is the content of
続いて、蒸着装置の蒸着源として、一般的なるつぼ形状を有した蒸着源によるガラス基板10内の膜厚分布について説明する。ここでいうガラス基板10とは、有機EL素子S1が多数形成されるものを指す。
Subsequently, the film thickness distribution in the
一般的なるつぼ形状を有した蒸着源は、基板サイズよりも遥かに小さく、さらに基板から距離も離れているため点源としてみなすことができる。このため、基板上に蒸着される膜は必ず同心円上の膜厚分布を有することになる。図8(a)に示されるように、一般的にはガラス基板10内の膜厚分布を低減させるために、蒸着時にはガラス基板10を回転させる。このため蒸着源100の中心線がガラス基板10の中央に向いていればガラス基板10の中央が最も厚く、周辺に向かって薄くなる同心円状の膜厚分布を有する。これに対し、図8(b)に示されるように、ガラス基板10周辺に蒸着源100の中心線が向いていれば、ガラス基板10の中央が薄く、周辺が厚いド−ナツ形状の膜厚分布を有することになる。
A vapor deposition source having a general crucible shape can be regarded as a point source because it is much smaller than the substrate size and further away from the substrate. For this reason, the film deposited on the substrate always has a concentric film thickness distribution. As shown in FIG. 8A, generally, in order to reduce the film thickness distribution in the
このような同心円状の膜厚分布を有する複数の蒸着源100による共蒸着法により形成される第1発光層40や第2発光層50では、例えば化合物1の含有率のガラス基板10内の分布も同心円状になることは容易に理解できる。
In the first light-emitting
そして、300mm×400mmのガラス基板10に検討例1の条件にて有機EL素子S1を形成した。この際、第1発光層40および第2発光層50での各化合物の狙い重量比がガラス基板10の基板内分布の平均値となるように調整した。以下では、この調整を比較例ということにする。
And organic electroluminescent element S1 was formed on the conditions of the study example 1 on the
本比較例での第1発光層40および第2発光層50での化合物1の含有率と第1発光層40での化合物3の含有率と第2発光層50での化合物4の含有率とは、ガラス基板10の基板中央において最も高い同心円状形状であった。このときの第1発光層40および第2発光層50での化合物1の含有率、化合物3の含有率および化合物4の含有率のガラス基板10の基板内分布幅を図9に示す。
The content ratio of
そして、図7に示される表の基板内分布から、狙い中心から最も色度がずれるのはガラス基板10の基板周辺と中央と予測され、数9および数10を用いた計算から、以下の数11および数12が算出された。
(数11)
|fx(M0,Md0)−fx(M,Md)|=0.0073>0.005
(数12)
|fy(M0,Md0)−fy(M,Md)|=0.0014<0.005
これにより、数11について、数7を満たさないと予測できる。そして、実際に形成した有機EL素子S1にて、ガラス基板10内に存在する有機EL素子S1間での色度の中心値からの最大ずれ量(最大バラツキ幅)を評価したところ、ΔWCIEx=0.007、ΔWCIEy=0.0012であり、数7かつ数8を満たさなかった。
Then, from the distribution in the substrate of the table shown in FIG. 7, it is predicted that the chromaticity is most shifted from the target center at the substrate periphery and the center of the
(Equation 11)
| Fx (M 0 , Md 0 ) −fx (M, Md) | = 0.0003> 0.005
(Equation 12)
| Fy (M 0 , Md 0 ) −fy (M, Md) | = 0.014 <0.005
Thereby, it can be predicted that Expression 7 is not satisfied with respect to Expression 11. Then, in the actually formed organic EL element S1, the maximum deviation amount (maximum variation width) from the central value of chromaticity between the organic EL elements S1 existing in the
そこで、比較例において数7かつ数8を満たすように、第1発光層40および第2発光層50における化合物1の含有率のガラス基板10の基板内分布幅を調整した以外は、比較例と同様にして、300mm×400mmのガラス基板10に有機EL素子S1を形成した。上記化合物1の含有率の基板内分布幅調整としては、るつぼ形状を変更した。調整後の第1発光層40および第2発光層50での化合物1の含有率基板内分布幅を図10の表に示す。
Therefore, except for adjusting the distribution width in the substrate of the
そして、図7に示される表の基板内分布から、狙い中心から最も色度がずれるのはガラス基板10の基板周辺と中央と予測され、数9および数10を用いた計算から以下の数13および数14が得られた。
(数13)
|fx(M0,Md0)−fx(M,Md)|=0.0044<0.005
(数14)
|fy(M0,Md0)−fy(M,Md)|=0.0001<0.005
これによると、数7かつ数8を満たすと予測できる。実際に形成した有機EL素子S1にて、ガラス基板10内に存在する有機EL素子S1間での色度の中心値からの最大ずれ量(最大バラツキ幅)を評価したところ、ΔWCIEx=0.0041、ΔWCIEy=0.0001であり、良好であった。
Then, from the distribution in the substrate of the table shown in FIG. 7, it is predicted that the chromaticity is most deviated from the target center at the substrate periphery and the center of the
(Equation 13)
| Fx (M 0 , Md 0 ) −fx (M, Md) | = 0.004 <0.005
(Equation 14)
| Fy (M 0 , Md 0 ) −fy (M, Md) | = 0.0001 <0.005
According to this, it can be predicted that Expression 7 and Expression 8 are satisfied. When the maximum amount of deviation (maximum variation width) from the central value of chromaticity between the organic EL elements S1 existing in the
一方、比較例において、第2発光層50での化合物1の含有率がガラス基板10の基板中央において最も低い同心円状形状になるように蒸着源100の位置を調整した。その上で、300mm×400mmのガラス基板10に検討例1の条件にて有機EL素子S1を形成した。この際、第1発光層40および第2発光層50での各化合物の狙い重量比がガラス基板10の基板内分布の平均値となるように調整した。調整後の第1発光層40および第2発光層50での化合物1の含有率基板内分布幅を図11に示す。
On the other hand, in the comparative example, the position of the
図7に示される表の基板内分布から、狙い中心から最も色度がずれるのはガラス基板10の基板周辺と中央と予測され、数9および数10を用いた計算から以下の数15および数16が得られた。
(数15)
|fx(M0,Md0)−fx(M,Md)|=0.0002<0.005
(数16)
|fy(M0,Md0)−fy(M,Md)|=0.0037<0.005
これによると、数7かつ数8を満たすと予測できる。実際に形成した有機EL素子S1にて、ガラス基板10内に存在する有機EL素子S1間での色度の中心値からの最大ずれ量(最大バラツキ幅)を評価したところ、ΔWCIEx=0.0005、ΔWCIEy=0.0038であり、良好であった。
From the distribution in the substrate shown in FIG. 7, it is predicted that the chromaticity is most deviated from the target center at the substrate periphery and the center of the
(Equation 15)
| Fx (M 0 , Md 0 ) −fx (M, Md) | = 0.002 <0.005
(Equation 16)
| Fy (M 0 , Md 0 ) −fy (M, Md) | = 0.0037 <0.005
According to this, it can be predicted that Expression 7 and Expression 8 are satisfied. When the maximum deviation amount (maximum variation width) from the central value of chromaticity between the organic EL elements S1 existing in the
当該図11に示す例では、比較例に対し含有率の分布幅はそのままであるが、蒸着源100の位置調整による分布形状のみを変更することで良好な結果が得られている。蒸着源100の形状変更やガラス基板10との距離を大きくすることによる分布幅の改善は、蒸着速度を上げることが必要であり、蒸着速度を上げるために材料加熱温度を上げることによって材料の熱分解を促進させる恐れがあるが、上記の方法ではその恐れは無い。
In the example shown in FIG. 11, the distribution width of the content rate is the same as that of the comparative example, but a good result is obtained by changing only the distribution shape by adjusting the position of the
以上説明したように、本実施形態では、各含有率が数7かつ数8を満たすようにすることを特徴とする。すなわち、図8(a)および図8(b)に示されるような分布を組み合わせることにより、各発光層40、50での色度のバラツキを相殺させることができる。したがって、有機EL素子S1がガラス基板10に多数形成されたものの一つであっても、正孔輸送性材料と電子輸送性材料との混合比率のバラツキによる色度のバラツキを低減することができる。
As described above, the present embodiment is characterized in that each content rate satisfies Expressions 7 and 8. That is, by combining the distributions as shown in FIG. 8A and FIG. 8B, the chromaticity variation in each of the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第1実施形態では、分布の組み合わせにより、数7かつ数8が満たされるように基板内分布を制御できていたが、数7かつ数8が満たされるように基板内分布を制御できない場合がある。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, only different parts from the first embodiment will be described. In the first embodiment, the distribution in the substrate can be controlled so that Expressions 7 and 8 are satisfied by the combination of distributions, but the distribution in the substrate cannot be controlled so that Expressions 7 and 8 are satisfied. is there.
そこで、本実施形態では、各発光層40、50すべてにおける正孔輸送性材料または電子輸送性材料の含有率Mとドーパントの含有率Mdとが、ガラス基板10において、
(数17)
|fx(M0,Md0)−fx(M,Md)|>0.005
または、
(数18)
|fy(M0,Md0)−fy(M,Md)|>0.005
を満たす分布を有するものであるとき、すなわちガラス基板10における基板内分布の公差が大きいものであるとき、分布の組み合わせを制御して分布の公差を相殺することにより、ガラス基板10内に多数形成された有機EL素子S1の一つが、
(数19)
|fx(M0,Md0)−fx(M,Md)|≦0.005
かつ、
(数20)
|fy(M0,Md0)−fy(M,Md)|≦0.005
を満たすようにする。
Therefore, in the present embodiment, the hole transport material or the electron transport material content M and the dopant content Md in each of the
(Equation 17)
| Fx (M 0 , Md 0 ) −fx (M, Md) |> 0.005
Or
(Equation 18)
| Fy (M 0 , Md 0 ) −fy (M, Md) |> 0.005
When the distribution satisfies the above condition, that is, when the tolerance of the distribution in the substrate in the
(Equation 19)
| Fx (M 0 , Md 0 ) −fx (M, Md) | ≦ 0.005
And,
(Equation 20)
| Fy (M 0 , Md 0 ) −fy (M, Md) | ≦ 0.005
To satisfy.
これにより、狙い中心値M0に対する含有率M、Mdのずれを小さくできない場合には、すれが大きいことを利用して、ずれが大きい分布を組み合わせることにより、数19かつ数20を満たすものを得ることができる。
As a result, when the deviation of the content ratios M and Md with respect to the target center value M 0 cannot be reduced, by using the fact that the deviation is large, by combining distributions with a large deviation, those satisfying
ガラス基板10における基板内分布の制御は、上述のように、蒸着源100となるるつぼの位置や姿勢を少しずらすなどして行うことができる。
Control of the distribution in the substrate of the
(他の実施形態)
上記各実施形態では、発光層が第1発光層40および第2発光層50の二層の場合について説明したが、発光層が3層以上になっていても良い。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the case where the light emitting layer is the two layers of the first
10 ガラス基板
40 第1発光層
50 第2発光層
30 正孔輸送層
70 電子輸送層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記複数の発光層(40、50)のうちの一つの層における前記正孔輸送性材料または前記電子輸送性材料の含有率をMとし、前記ドーパントの含有率をMdとし、前記複数の発光層(40、50)すべての発光色度をWCIE(x,y)と定義し、
前記正孔輸送性材料または前記電子輸送性材料の含有率Mと、前記ドーパントの含有率Mdと、前記発光色度WCIE(x,y)との関係から、重回帰分析により求められる相関関数をWCIEx=fx(M,Md)、WCIEy=fy(M,Md)と定義し、
前記複数の発光層(40、50)における前記正孔輸送性材料または前記電子輸送性材料の含有率Mが狙い中心値であるときに狙いの発光色度が得られる前記正孔輸送性材料または前記電子輸送性材料の含有率の値をM0と定義し、
前記複数の発光層(40、50)におけるド−パントの含有率Mdが狙い中心値であるときに狙いの発光色度が得られる前記ド−パントの含有率の値をMd0と定義したとき、
前記複数の発光層(40、50)すべてにおける前記正孔輸送性材料または前記電子輸送性材料の含有率Mとドーパントの含有率Mdとが、
|fx(M0,Md0)−fx(M,Md)|≦0.005
かつ、
|fy(M0,Md0)−fy(M,Md)|≦0.005
を満たすことを特徴とする有機EL素子。 It is one of many formed on the substrate (10) and has a plurality of light emitting layers (40, 50) containing a hole transporting material, an electron transporting material, and a dopant, and the plurality of light emitting layers (40 , 50) are organic EL elements that emit different emission colors,
The content of the hole transport material or the electron transport material in one of the light emitting layers (40, 50) is M, the content of the dopant is Md, and the light emitting layers (40, 50) All emission chromaticities are defined as WCIE (x, y),
From the relationship between the content M of the hole transporting material or the electron transporting material, the content Md of the dopant, and the emission chromaticity WCIE (x, y), a correlation function obtained by multiple regression analysis is obtained. Define WCIEx = fx (M, Md), WCIEy = fy (M, Md),
The hole transporting material capable of obtaining a target emission chromaticity when the content M of the hole transporting material or the electron transporting material in the plurality of light emitting layers (40, 50) is a target central value, or The content value of the electron transporting material is defined as M 0 ,
When the dopant content rate Md in which the target emission chromaticity is obtained when the dopant content rate Md in the plurality of light emitting layers (40, 50) is the target central value is defined as Md 0 ,
The hole transport material or the electron transport material content M and the dopant content Md in all the light emitting layers (40, 50) are:
| Fx (M0, Md 0) -fx (M, Md) | ≦ 0.005
And,
| Fy (M0, Md 0) -fy (M, Md) | ≦ 0.005
An organic EL element characterized by satisfying
前記複数の発光層(40、50)に含有された前記正孔輸送性材料は前記正孔輸送層(30)を形成する正孔輸送性材料と同一であり、前記複数の発光層(40、50)に含有された前記電子輸送性材料は前記電子輸送層(70)を形成する電子輸送性材料と同一であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機EL素子。 The light emitting layers (40, 50) are sandwiched between a hole transport layer (30) formed of a hole transport material and an electron transport layer (70) formed of an electron transport material,
The hole transporting material contained in the plurality of light emitting layers (40, 50) is the same as the hole transporting material forming the hole transporting layer (30), and the plurality of light emitting layers (40, 50). The organic EL element according to claim 1 or 2, wherein the electron transporting material contained in 50) is the same as the electron transporting material forming the electron transporting layer (70).
前記複数の発光層(40、50)のうちの一つの層における前記正孔輸送性材料または前記電子輸送性材料の含有率をMとし、前記ドーパントの含有率をMdとし、前記複数の発光層(40、50)すべての発光色度をWCIE(x,y)と定義し、
前記正孔輸送性材料または前記電子輸送性材料の含有率Mと、前記ドーパントの含有率Mdと、前記発光色度WCIE(x,y)との関係から、重回帰分析により求められる相関関数をWCIEx=fx(M,Md)、WCIEy=fy(M,Md)と定義し、
前記複数の発光層(40、50)における前記正孔輸送性材料または前記電子輸送性材料の含有率Mが狙い中心値であるときに狙いの発光色度が得られる前記正孔輸送性材料または前記電子輸送性材料の含有率の値をM0と定義し、
前記複数の発光層(40、50)におけるド−パントの含有率Mdが狙い中心値であるときに狙いの発光色度が得られる前記ド−パントの含有率の値をMd0と定義したとき、
前記複数の発光層(40、50)がそれぞれ独立した蒸着源が用いられる共蒸着法により前記基板(10)に形成される場合、前記複数の発光層(40、50)すべてにおける前記正孔輸送性材料または前記電子輸送性材料の含有率Mとドーパントの含有率Mdとが、前記基板(10)において、
|fx(M0,Md0)−fx(M,Md)|>0.005
または、
|fy(M0,Md0)−fy(M,Md)|>0.005
を満たす分布を有するものであるとき、前記分布の組み合わせが制御されることにより、前記基板(10)内に多数形成されたものの一つが、
|fx(M0,Md0)−fx(M,Md)|≦0.005
かつ、
|fy(M0,Md0)−fy(M,Md)|≦0.005
を満たすことを特徴とする有機EL素子。 It is one of many formed on the substrate (10) and has a plurality of light emitting layers (40, 50) containing a hole transporting material, an electron transporting material, and a dopant, and the plurality of light emitting layers (40 , 50) are organic EL elements that emit different emission colors,
The content of the hole transport material or the electron transport material in one of the light emitting layers (40, 50) is M, the content of the dopant is Md, and the light emitting layers (40, 50) All emission chromaticities are defined as WCIE (x, y),
From the relationship between the content M of the hole transporting material or the electron transporting material, the content Md of the dopant, and the emission chromaticity WCIE (x, y), a correlation function obtained by multiple regression analysis is obtained. Define WCIEx = fx (M, Md), WCIEy = fy (M, Md),
The hole transporting material capable of obtaining a target emission chromaticity when the content M of the hole transporting material or the electron transporting material in the plurality of light emitting layers (40, 50) is a target central value, or The content value of the electron transporting material is defined as M 0 ,
When the dopant content rate Md in which the target emission chromaticity is obtained when the dopant content rate Md in the plurality of light emitting layers (40, 50) is the target central value is defined as Md 0 ,
When the plurality of light emitting layers (40, 50) are formed on the substrate (10) by a co-evaporation method using independent vapor deposition sources, the hole transport in all of the plurality of light emitting layers (40, 50). In the substrate (10), the content M of the conductive material or the electron transporting material and the content Md of the dopant are
| Fx (M0, Md 0) -fx (M, Md) |> 0.005
Or
| Fy (M0, Md 0) -fy (M, Md) |> 0.005
When the distribution has a distribution satisfying one of the plurality of distributions in the substrate (10) by controlling the combination of the distributions,
| Fx (M0, Md 0) -fx (M, Md) | ≦ 0.005
And,
| Fy (M0, Md 0) -fy (M, Md) | ≦ 0.005
An organic EL element characterized by satisfying
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