JP2005044799A - Organic electroluminescent device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は有機電界発光素子に係り、特に上面側の陰極から光を取出すことができる有機電界発光素子に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescent device, and more particularly to an organic electroluminescent device capable of extracting light from a cathode on the upper surface side.
有機電界発光素子(以下、有機エレクトロルミネッセンス素子または有機EL素子とも記す)は、自己発色により視認性が高いこと、液晶ディスプレイと異なり全固体ディスプレイであり耐衝撃性に優れていること、応答速度が速いこと、温度変化の影響をあまり受けないこと、視野角が大きいこと等の利点をもっており、近年、画像表示装置における発光素子としての利用が注目されている。 Organic electroluminescent elements (hereinafter also referred to as organic electroluminescent elements or organic EL elements) have high visibility due to self-coloring, are all solid-state displays unlike liquid crystal displays, have excellent impact resistance, and have a response speed of It has advantages such as being fast, not being easily affected by temperature changes, and having a large viewing angle, and in recent years, its use as a light emitting element in an image display device has attracted attention.
有機EL素子の構成は、陽極/発光層/陰極の積層構造を基本とし、ガラス基板等を用いた基材上に透明陽極を形成する構成が通常採用されている。この場合、発光は基材側(陽極側)から取出される。 The structure of the organic EL element is based on a laminated structure of an anode / light emitting layer / cathode, and a structure in which a transparent anode is formed on a base material using a glass substrate or the like is usually employed. In this case, light emission is taken out from the substrate side (anode side).
一方、近年、有機EL素子において、陰極を透明にして発光を陰極側から取出す試み(上面発光)がなされている。この上面発光の実現により、まず、陰極と共に陽極も透明にした場合、全体として透明な発光素子が可能となる。このような透明な発光素子の背景色として任意の色が採用でき、発光時以外にもカラフルなディスプレイとすることが可能となり、装飾性が改善される。また、上面発光の実現により、カラーフィルタ層や色変換層を用いる場合は、発光層上に上記各層を配置することができる。さらに、アクティブ駆動表示装置のTFT(薄膜トランジスタ)により発光が遮蔽されることがないため、開口率の高い表示装置が可能となる。 On the other hand, in recent years, attempts have been made to extract light from the cathode side (upside light emission) in the organic EL element with the cathode transparent. By realizing the top emission, first, when the anode is made transparent together with the cathode, a transparent light emitting element as a whole becomes possible. An arbitrary color can be adopted as the background color of such a transparent light emitting element, and it becomes possible to make a colorful display other than during light emission, and the decorativeness is improved. In addition, when the color filter layer or the color conversion layer is used due to the realization of the top emission, the above layers can be arranged on the light emitting layer. Further, since light emission is not blocked by the TFT (Thin Film Transistor) of the active drive display device, a display device with a high aperture ratio can be realized.
陰極を透明にすることにより上述の上面発光を可能とした有機EL素子の例としては、陽極と陰極との間に有機EL発光層を含む有機層が介在し、陰極は電子注入金属層と非晶質透明導電層とからなり、この電子注入金属層が有機層に接するような構成が開示されている(特許文献1参照)。 As an example of the organic EL element that can emit light from the upper surface by making the cathode transparent, an organic layer including an organic EL light emitting layer is interposed between the anode and the cathode. There is disclosed a configuration comprising a crystalline transparent conductive layer, in which this electron injection metal layer is in contact with an organic layer (see Patent Document 1).
また、陰極材料が有機EL発光層である有機層へ拡散するのを防止するために、陰極と有機層の間にCa拡散バリア層を設け、有機EL素子の短絡、特性の低下を防止するようにした構成が開示されている(特許文献2参照)。 Further, in order to prevent the cathode material from diffusing into the organic layer that is the organic EL light emitting layer, a Ca diffusion barrier layer is provided between the cathode and the organic layer to prevent short-circuiting of the organic EL element and deterioration of characteristics. The structure which was made is disclosed (refer patent document 2).
また、両面発光の例として、透明陰極を低抵抗化するために、透明陰極と発光層との間にAg、Mg、TiN等の導電体層を介在させた構成が開示されている(特許文献3参照)。 Further, as an example of double-sided light emission, a configuration is disclosed in which a conductive layer such as Ag, Mg, or TiN is interposed between the transparent cathode and the light emitting layer in order to reduce the resistance of the transparent cathode (Patent Document). 3).
さらに、有機層中への酸素やインジウムの侵入、拡散を防止する目的で、陽極にTiNを用いた構成が開示されている(特許文献4、特許文献5参照)。 Furthermore, a configuration using TiN for the anode is disclosed for the purpose of preventing intrusion and diffusion of oxygen and indium into the organic layer (see Patent Document 4 and Patent Document 5).
しかしながら、上面発光を可能とした従来の有機EL素子では、透明陰極を形成する工程での酸素導入、またはターゲットからの酸素の放出により電子注入層の酸化が避けられず、このため、有機層や電子注入層の特性低下を来たし、高品質な画像表示が得られないという問題があった。また、一般に、ITO(インジウム−錫酸化物)等の透明電極はスパッタリング法により成膜されるが、スパッタリングで透明陰極を形成する場合に、有機EL発光層を含む有機層や電子注入層がスパッタされた粒子やスパッタ時のAr+等の衝撃を受けて、発光特性の低下を生ずるという問題があった。 However, in the conventional organic EL device that enables top emission, the electron injection layer cannot be oxidized due to the introduction of oxygen in the process of forming the transparent cathode or the release of oxygen from the target. There was a problem that the characteristics of the electron injection layer deteriorated and a high-quality image display could not be obtained. In general, a transparent electrode such as ITO (indium-tin oxide) is formed by a sputtering method. When a transparent cathode is formed by sputtering, an organic layer including an organic EL light emitting layer or an electron injection layer is sputtered. There is a problem in that the light emission characteristics are deteriorated by receiving impacts of the generated particles and Ar + during sputtering.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、有機電界発光素子において、有機層及び電子注入層の酸化を防止し、透明陰極成膜時のスパッタリングにより生じる有機層や電子注入層のダメージを緩和することにより、上面側の陰極から高効率で光を取り出し、高品質の画像表示が可能な有機電界発光素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and in an organic electroluminescent device, the organic layer and the electron injection layer are prevented from being oxidized, and the organic layer and the electron injection layer generated by sputtering at the time of forming the transparent cathode. An object of the present invention is to provide an organic electroluminescent device capable of taking out light from a cathode on the upper surface side with high efficiency by reducing the damage of the upper surface and capable of displaying a high quality image.
このような目的を達成するために、本発明は、基材と、上記基材上に順次設けられた陽極、有機電界発光層、光透過性を有する導電保護層、および光透過性を有する陰極とを少なくとも備え、上記導電保護層は金属、または金属と該金属の酸化物よりなることを特徴とする有機電界発光素子を提供する。 In order to achieve such an object, the present invention provides a base material, an anode sequentially provided on the base material, an organic electroluminescent layer, a light-transmitting conductive protective layer, and a light-transmitting cathode. And the conductive protective layer is made of a metal or an oxide of the metal and the metal.
本発明によれば、導電保護層を成膜工程において酸素導入を行わない真空成膜法により形成された光透過性を有する金属薄膜、または光透過性を有する金属と該金属の酸化物よりなる薄膜を形成するため、有機層、電子注入層は、導電保護層の成膜時は勿論のこと、光透過性を有する陰極の成膜時においても、酸素による酸化が防止され、陰極形成時にスパッタリングされた粒子による衝撃を緩和することができ、漏れ電流の少ない、発光特性及び耐久性に優れた有機電界発光素子とすることができる。また、導電保護層を設けることにより、特性劣化のない信頼性の高い、上面側の陰極から高効率で光を取り出して高品質の画像表示が可能な有機電界発光素子を得ることができる。 According to the present invention, the conductive protective layer is formed of a light-transmitting metal thin film formed by a vacuum film-forming method in which oxygen is not introduced in the film-forming step, or a light-transmitting metal and an oxide of the metal. In order to form a thin film, the organic layer and the electron injection layer are prevented from being oxidized by oxygen not only during the formation of the conductive protective layer but also during the formation of the light-transmitting cathode. The organic electroluminescence device can be reduced in impact due to the generated particles, has little leakage current, and has excellent light emission characteristics and durability. Further, by providing a conductive protective layer, an organic electroluminescence element capable of taking out light from a cathode on the upper surface side with high reliability without causing characteristic deterioration and capable of displaying a high-quality image can be obtained.
上記発明においては、上記導電保護層に用いる金属は、該金属の消衰係数をk、膜厚をd、波長をλとした時、0≦kd<0.11λの範囲内であることが好ましい。 In the above invention, the metal used for the conductive protective layer is preferably in the range of 0 ≦ kd <0.11λ, where k is the extinction coefficient of the metal, d is the film thickness, and λ is the wavelength. .
また本発明においては、上記導電保護層に含まれる金属酸化物は、該金属酸化物のバンドギャップが2.9eV以上であることが好ましい。 In the present invention, the metal oxide contained in the conductive protective layer preferably has a band gap of 2.9 eV or more.
さらに本発明においては、上記導電保護層は、亜鉛、錫、鉛、インジウム、ガリウム、マグネシウム、アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種の金属、または少なくとも一種の該金属と少なくとも一種の該金属酸化物との組み合わせからなることが好ましい。 Furthermore, in the present invention, the conductive protective layer includes at least one metal selected from the group consisting of zinc, tin, lead, indium, gallium, magnesium, and aluminum, or at least one metal and at least one metal oxide. It is preferable that it consists of a combination with a thing.
また本発明においては、上記陰極は、導電性酸化物からなり、厚みが10nm〜500nmの範囲内であり、可視領域380nm〜780nmにおける光透過率が50%以上であることが好ましい。 In the present invention, the cathode is preferably made of a conductive oxide, has a thickness in the range of 10 nm to 500 nm, and preferably has a light transmittance of 50% or more in the visible region of 380 nm to 780 nm.
さらに本発明においては、上記導電保護層を含む前記陰極のシート抵抗は、20Ω/□以下であることが好ましい。 Furthermore, in the present invention, the sheet resistance of the cathode including the conductive protective layer is preferably 20Ω / □ or less.
また本発明においては、上記陽極は、仕事関数が4.5eV以上の金属群のなかの1種または2種以上の組み合わせ、または仕事関数が4.5eV以上の前記金属群のなかの2種以上の金属からなる合金、または導電性無機酸化物群のなかの1種または2種以上の組み合わせ、のいずれかであることが好ましい。 In the present invention, the anode may be one or a combination of two or more metal groups having a work function of 4.5 eV or more, or two or more of the metal groups having a work function of 4.5 eV or more. It is preferable that the alloy is made of any of the above metals, or one or a combination of two or more of the conductive inorganic oxide groups.
この際、上記陽極は、上記基材側から順に上記金属または合金からなる層と上記導電性無機酸化物からなる層とが積層された構造であり、光反射性を有するものであってもよく、あるいは、上記金属または合金からなり、光反射性を有するものであってもよい。 In this case, the anode has a structure in which a layer made of the metal or alloy and a layer made of the conductive inorganic oxide are laminated in order from the base material side, and may have light reflectivity. Alternatively, it may be made of the above metal or alloy and have light reflectivity.
上記のような本発明では、電子注入層および有機電界発光層と、陰極との間に介在する導電保護層が、陰極形成時の酸素導入、あるいはターゲットからの酸素放出による、酸素による有機電界発光素子の電子注入層の酸化を防止する作用をなす。 In the present invention as described above, the conductive protective layer interposed between the electron injecting layer and the organic electroluminescent layer and the cathode is used for organic electroluminescence by oxygen by introducing oxygen at the time of forming the cathode or releasing oxygen from the target. It serves to prevent oxidation of the electron injection layer of the device.
本発明によれば、電子注入層および有機電界発光層を含む有機層と陰極との間に導電保護層を介在させた構造とし、かつ、この導電保護層を成膜工程において酸素導入を行わない真空成膜法により形成された金属、または金属とその金属酸化物の少なくとも1種からなる薄膜としたので、有機層、電子注入層は、導電保護層の成膜時は勿論のこと、光透過性を有する陰極の成膜時においても、酸素による酸化が防止され、これにより、有機EL素子は特性劣化の少ない信頼性の高いものとなり、上面側の陰極から高効率で光を取り出して高品質の画像表示が可能な有機電界発光素子が得られる。 According to the present invention, a conductive protective layer is interposed between the cathode and the organic layer including the electron injection layer and the organic electroluminescent layer, and oxygen is not introduced into the conductive protective layer in the film forming process. Since it is a thin film made of at least one kind of metal or metal and its metal oxide formed by a vacuum film forming method, the organic layer and the electron injecting layer are light-transmitting as well as the conductive protective layer. Oxidation by oxygen is prevented even during film formation of a negative electrode, which makes the organic EL element highly reliable with little deterioration in characteristics, and high quality by extracting light from the cathode on the upper surface side with high efficiency. Thus, an organic electroluminescent element capable of displaying an image is obtained.
以下、本発明の有機EL素子について詳細に説明する。
本発明の有機EL素子は、基材と、上記基材上に順次設けられた陽極、有機電界発光層、光透過性を有する導電保護層、および光透過性を有する陰極とを少なくとも備え、上記導電保護層は金属、または金属と該金属の酸化物よりなることを特徴とするものである。
Hereinafter, the organic EL device of the present invention will be described in detail.
The organic EL device of the present invention includes at least a base material, an anode sequentially provided on the base material, an organic electroluminescent layer, a light-transmitting conductive protective layer, and a light-transmitting cathode. The conductive protective layer is made of a metal or a metal and an oxide of the metal.
まず、本発明の有機EL素子について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の有機EL素子の一実施形態を示す基本構成概念図である。図1において、有機EL素子は、基材1と、この基材1上に順次設けられた第一電極(陽極)2、有機電界発光層を含む有機層3、電子注入層4、光透過性を有する導電保護層5、光透過性を有する第二電極(陰極)6とを備えている。
以下、このような有機EL素子の各構成について説明する。
First, the organic EL element of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a basic configuration conceptual diagram showing an embodiment of an organic EL element of the present invention. In FIG. 1, an organic EL element includes a
Hereinafter, each structure of such an organic EL element is demonstrated.
1.基材
まず、本発明に用いられる基材1について説明する。基材1として用いることが可能な材料としては、自己支持性を有する材料であれば特に限定されない。また、金属層の陽極2の下に基材1を設ける場合には、特に透明性を有していなくてもよい。
1. Base material First, the
基材1としては、例えば、石英やガラス、シリコンウェハ、TFT(薄膜トランジスタ)が形成されたガラス、高分子基材としては、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等を挙げることができる。
As the
この中でも、石英、ガラス、シリコンウェハ、またはスーパーエンジニアリングプラスチックであるポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)が好ましい。これらは200℃以上の耐熱性を有しており、アクティブ駆動表示装置のTFTの製造工程でのプロセスを考慮すると、製造段階での基材温度を高くすることができるからである。但し、高分子材料を用いる場合、基材1から発生するガスによる有機層3の劣化を防止するために、基材1の少なくとも陽極2形成面にはシリコン酸化物やシリコン窒化物等からなるガスバリア層を設ける必要がある。
Among these, quartz (glass), silicon wafer, or super engineering plastics such as polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyethersulfone (PES), polyetherimide (PEI), and polyetheretherketone (PEEK) are preferable. . This is because they have a heat resistance of 200 ° C. or higher, and the substrate temperature in the manufacturing stage can be increased in consideration of the process in the manufacturing process of the TFT of the active drive display device. However, when a polymer material is used, in order to prevent the
このような基材1の厚みは、材料、画像表示装置の使用状況等を考慮して設定することができ、例えば、0.005〜5mm程度とすることができる。
The thickness of the
2.第一電極
本発明の有機EL素子を構成する第一電極(陽極)2は、導電性材料からなるものであれば特に限定されなく、例えば、Au、Ta、W、Pt、Ni、Pd、Cr、Cu、Mo等の金属、またはその酸化物、Al合金、Ni合金、Cr合金等の合金等の組み合せ等、またはこれら金属材料の積層構造を挙げることができる。さらに、In−Sn−O、In−Zn−O、Zn−O、Zn−O−Al、Zn−Sn−O等の導電性無機酸化物、金属ドープされたポリチオフェン等の導電性高分子、α−Si、α−SiCを挙げることができる。
2. 1st electrode The 1st electrode (anode) 2 which comprises the organic EL element of this invention will not be specifically limited if it consists of an electroconductive material, For example, Au, Ta, W, Pt, Ni, Pd, Cr And a combination of metals such as Cu, Mo, or oxides thereof, alloys such as Al alloys, Ni alloys, Cr alloys, etc., or a laminated structure of these metal materials. Further, conductive inorganic oxides such as In-Sn-O, In-Zn-O, Zn-O, Zn-O-Al, Zn-Sn-O, conductive polymers such as metal-doped polythiophene, α -Si, (alpha) -SiC can be mentioned.
陽極2は、有機層3に正孔を供給する役割を有するので、仕事関数の大きい導電性材料を用いるのが好ましく、特に、仕事関数が4.5eV以上の金属の少なくとも1種、またはこれらの金属の合金、または導電性無機酸化物からなる群に含まれる物質の少なくとも1種により陽極2が形成されることが好ましい。陽極金属は、仕事関数が4.5eV未満であると酸化し易くなるので、仕事関数は4.5eV以上が好ましい。
Since the
このような陽極2の厚みは、材質にもよるが、40〜500nmの範囲内にあることが好ましい。陽極2の厚みが40nm未満であると、抵抗が高くなる場合があり、また、500nmを超えると、パターン形成された陽極2の端部に存在する段差により、上層(有機層3、電子注入層4、導電保護層5、陰極6)に切れや断線が発生したり、陽極2と陰極6との短絡が生じたりする可能性があるからである。
The thickness of the
陽極2の成膜方法としては、スパッタリング法、真空加熱蒸着法、EB蒸着法、イオンプレーティング法等を挙げることができる。固有抵抗値では1×10−2Ω・cm以下が好ましく、さらに好ましくは5×10−4Ω・cm以下である。電極抵抗による電力の回路損失を防ぐためには抵抗が低い方が好ましい。
Examples of the method for forming the
3.有機層
本発明の有機EL素子を構成する有機層3としては、通常、有機電界発光層、正孔注入輸送層、正孔輸送層、電子輸送層等で構成される。このような本発明における有機層3としては、有機電界発光層を少なくとも一層含むことが必須である。また、有機電界発光層と上記各層を組み合わせて、複数層からなる有機層3とすることも可能である。
3. Organic Layer The
また、本発明に用いられる陽極2上に有機層3を形成する方法としては、そのパターニングの必要性から、高精細なパターニングを可能とする方法であれば特に限定されない。例えば、蒸着法、印刷法、インクジェット法等によりパターン状に有機層3を形成する方法や、有機層3を形成する材料を塗工液として塗布する方法、例えば、スピンコーティング法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、自己組織化法(交互吸着法、自己組織化単分子膜法)等の塗布方法が挙げられる。この中でも特に、本発明においては、蒸着法、およびスピンコート法、インクジェット法を用いて有機層3を形成することが好ましい。
In addition, the method for forming the
本発明のように、導電保護層5として、後述するような金属からなる導電材料を用いると、仕事関数が大きく(4.0eV以上)、導電保護層5と有機電界発光層との界面におけるエネルギー障壁が高くなり、低電圧下では導電保護層5から有機電界発光層へ直接電子を注入することが難しい。このため、電子注入層あるいは電子注入輸送層を導電保護層5側に設けた構造とすることが好ましい。この電子注入層や電子注入輸送層は、上面側の陰極6から高効率で光を取り出すために、十分な光透過性を有することが必要である。尚、正孔注入輸送層や電子注入輸送層は、それぞれ注入機能層と輸送層とを別個に設けた積層構造からなるものであってもよい。
When a conductive material made of a metal as described later is used as the conductive
(1)有機電界発光層
以下、本発明に用いられる有機層3を構成する有機電界発光層について説明する。
有機層3を構成する有機電界発光層は、以下の機能を併せ持つものである。
・注入機能:電界印加時に陽極2または正孔注入層より正孔を注入することができ、陰極6または電子注入層4より電子を注入することができる機能
・輸送機能:注入した電荷(電子と正孔)を電界の力で移動させる機能
・発光機能:電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能
(1) Organic electroluminescent layer Hereinafter, the organic electroluminescent layer which comprises the
The organic electroluminescent layer constituting the
-Injection function: a function capable of injecting holes from the
このような機能をもつ有機電界発光層の材料としては、有機EL素子用の発光層材料として一般的に知られている材料を使用することができ、特に制限はなく、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体(Alq3)等の金属錯体色素や、ポリジアルキルフルオレン誘導体等の高分子量材料が好適に使用される。 As a material of the organic electroluminescent layer having such a function, a material generally known as a light emitting layer material for an organic EL element can be used, and there is no particular limitation. For example, Tris (8- High molecular weight materials such as metal complex dyes such as (quinolinolato) aluminum complex (Alq3) and polydialkylfluorene derivatives are preferably used.
有機電界発光層の厚みは特に限定されなく、例えば、10〜200nm程度とすることができる。 The thickness of the organic electroluminescent layer is not particularly limited, and can be, for example, about 10 to 200 nm.
本発明の有機EL素子において、有機電界発光層は必須の層であり、かつフルカラーおよびマルチカラーのディスプレイを製造する際には、パターニングを必要とする層である。このような有機電界発光層を形成する材料としては、通常、色素系、金属錯体系、または高分子系の発光材料を挙げることができる。以下、このような有機電界発光層を形成する材料として、発光材料について説明する。 In the organic EL device of the present invention, the organic electroluminescent layer is an essential layer, and is a layer that requires patterning when manufacturing full-color and multi-color displays. As a material for forming such an organic electroluminescent layer, a dye-based, metal complex-based, or polymer-based luminescent material can be generally used. Hereinafter, a luminescent material will be described as a material for forming such an organic electroluminescent layer.
(i)色素系材料
色素系材料としては、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾ−ル誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー等を挙げることができる。
(I) Dye-type material As the dye-type material, cyclopentamine derivative, tetraphenylbutadiene derivative, triphenylamine derivative, oxadiazol derivative, pyrazoloquinoline derivative, distyrylbenzene derivative, distyrylarylene derivative, silole derivative, Examples thereof include thiophene ring compounds, pyridine ring compounds, perinone derivatives, perylene derivatives, oligothiophene derivatives, trifumanylamine derivatives, oxadiazole dimers, pyrazoline dimers, and the like.
(ii)金属錯体系材料
金属錯体系材料としては、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体、イリジウム金属錯体、プラチナ金属錯体等、中心金属に、Al、Zn、Be等または、Tb、Eu、Dy等の希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造等を有する金属錯体等を挙げることができる。
(Ii) Metal complex materials Metal complex materials include aluminum quinolinol complex, benzoquinolinol beryllium complex, benzoxazole zinc complex, benzothiazole zinc complex, azomethyl zinc complex, porphyrin zinc complex, europium complex, iridium metal complex, platinum metal. Complex, etc., center metal has Al, Zn, Be etc. or rare earth metal such as Tb, Eu, Dy etc., and ligand has oxadiazole, thiadiazole, phenylpyridine, phenylbenzimidazole, quinoline structure, etc. A metal complex etc. can be mentioned.
(iii)高分子系材料
高分子系の材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体等、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素体、金属錯体系発光材料を高分子化したもの等を挙げることができる。
(Iii) Polymeric materials Polymeric materials include polyparaphenylene vinylene derivatives, polythiophene derivatives, polyparaphenylene derivatives, polysilane derivatives, polyacetylene derivatives, etc., polyfluorene derivatives, polyvinylcarbazole derivatives, the above dye bodies, metal complexes Examples include those obtained by polymerizing a system light emitting material.
(2)正孔注入輸送層、正孔輸送層
正孔注入輸送層としては、陽極2から注入された正孔を有機電界発光層内へ輸送することが可能である層であれば特に限定されない。例えば、陽極2から注入された正孔を安定に有機電界発光層内へ注入する機能を有する正孔注入層、および、陽極2から注入された正孔を有機電界発光層内へ輸送する機能を有する正孔輸送層のいずれか一方からなる場合、またはそれらの組合せからなる場合や、これら両機能を有する層からなる場合であってもよい。
(2) Hole injection transport layer, hole transport layer The hole injection transport layer is not particularly limited as long as it is a layer capable of transporting holes injected from the
さらに、正孔注入輸送層の膜厚としては、その機能が十分に発揮される膜厚であれば特に限定されないが、10nm〜300nmの範囲内、その中でも30nm〜100nmの範囲内であることが好ましい。 Furthermore, the thickness of the hole injecting and transporting layer is not particularly limited as long as its function is sufficiently exerted, but it is within the range of 10 nm to 300 nm, and particularly within the range of 30 nm to 100 nm. preferable.
このような正孔注入輸送層としては、陽極2から注入された正孔を安定に有機電界発光層へ輸送する材料であれば特に限定されない。具体的には、N−(1−ナフチル)−N−フェニルべジジン(α−NPD)、4,4,4−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)、さらに高分子量の材料としてはポリ3,4エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリビニルカルバゾール(PVCz)、ポリアニリン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体等が挙げられる。正孔輸送化合物としては、従来から有機EL素子の正孔注入輸送層に使用されている公知のものの中から任意のものを選択して使用することができる。
Such a hole injecting and transporting layer is not particularly limited as long as it is a material that stably transports holes injected from the
(3)電子注入層
また、電子注入層4の材料としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物、フッ化物(例えば、LiF、NaF、LiO2、MgF2、CaF2、BaF2)等が挙げられる。これらの中で特にアルカリ土類金属のフッ化物(MgF2、CaF2、BaF2 )が、有機層3の安定性と寿命の向上が図れる点で好ましく使用される。これは、アルカリ土類金属のフッ化物が、アルカリ金属の化合物やアルカリ土類金属の酸化物に比べて、水との反応性が低く、成膜中、あるいは、成膜後における吸水が少ないためである。さらに、アルカリ土類金属のフッ化物が、アルカリ金属の化合物に比べて、融点が高く耐熱安定性が優れるためである。
(3) an electron injection layer The material of the electron injection layer 4, an alkali metal or alkaline earth metal oxides, fluorides (e.g., LiF, NaF, LiO 2, MgF 2,
電子注入層4の厚みは、上記のアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物、フッ化物が絶縁性であることから、0.2〜10nm程度の範囲が好ましい。 The thickness of the electron injection layer 4 is preferably in the range of about 0.2 to 10 nm because the oxides and fluorides of the above alkali metals and alkaline earth metals are insulative.
また、上記電子注入層4の他に、4.0eV以下の仕事関数を有する金属材料単体を、電子注入層4として設けることにより電子の注入が容易となる。具体的には、Ba、Ca、Li、Cs、Mg等が挙げられる。このような金属材料で構成される電子注入層4を形成した場合には、その膜厚は、0.2nm〜50nm、特に、0.2nm〜20nmの範囲内とすることが好ましい。これは、上面の透明電極から光を取り出す必要性から、電子注入層4にも透光性が要求されるからである。 Further, in addition to the electron injection layer 4, by providing a single metal material having a work function of 4.0 eV or less as the electron injection layer 4, electrons can be easily injected. Specifically, Ba, Ca, Li, Cs, Mg, etc. are mentioned. When the electron injection layer 4 made of such a metal material is formed, the film thickness is preferably in the range of 0.2 nm to 50 nm, particularly 0.2 nm to 20 nm. This is because the electron injection layer 4 is also required to have translucency because of the need to extract light from the transparent electrode on the upper surface.
さらに、電子注入輸送層として、電子輸送性有機材料にアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属をドープした金属ドープ層を形成することができる。上記の電子輸送性有機材料としては、例えば、バソキュプロイン(BCP)、バソフェナントロリン(Bphen)等を挙げることができ、ドープ金属材料としては、Li、Cs、Ba、Sr等が挙げられる。上記の金属ドープ層における電子輸送性有機材料と金属のモル比率は、1:1〜1:3、好ましくは1:1〜1:2程度である。このような金属ドープ層からなる電子注入輸送層の厚みは、電子移動度が大きく、かつ、光透過性が金属単体に比べて高いことから、5〜500nm、好ましくは10〜100nm程度である。 Further, as the electron injecting and transporting layer, a metal doped layer obtained by doping an electron transporting organic material with an alkali metal or an alkaline earth metal can be formed. Examples of the electron transporting organic material include bathocuproin (BCP) and bathophenanthroline (Bphen). Examples of the doped metal material include Li, Cs, Ba, and Sr. The molar ratio of the electron transporting organic material to the metal in the metal doped layer is about 1: 1 to 1: 3, preferably about 1: 1 to 1: 2. The thickness of the electron injecting and transporting layer composed of such a metal doped layer is about 5 to 500 nm, preferably about 10 to 100 nm, because the electron mobility is large and the light transmittance is higher than that of a single metal.
(4)電子輸送層
有機電子輸送層を形成する材料としては、上記電子注入層4から注入された電子を発光層内へ輸送することが可能な材料であれば特に限定されない。具体的には、電子輸送性の有機材料として、Alq3(アルミニウムキノリノール錯体)、BCP(バソキュプロン)あるいはBpehn(バソフェナントロリン)を挙げることができる。
(4) Electron Transport Layer The material for forming the organic electron transport layer is not particularly limited as long as it can transport the electrons injected from the electron injection layer 4 into the light emitting layer. Specifically, examples of the electron transporting organic material include Alq3 (aluminum quinolinol complex), BCP (vasocupron), and Bpehn (vasophenanthroline).
(5)導電保護層
導電保護層5は、電荷輸送としての機能、ならびに、陰極6形成のための透明電極成膜工程において、電子注入層4および有機層3を保護(スパッタリング、EB、イオンプレーティング等の成膜工程からの保護)する機能の両機能を有する。電子注入層4上に透明電極をスパッタリングにより形成する際は、数百ボルトで高エネルギー量のAr+の衝撃を電子注入層4および有機層3が受けるため、有機電界発光層の構造が変化し電子注入において、有機電界発光層と透明電極との界面で無放射消光を引き起こし発光特性の低下を招く。また電子注入層4が、アルカリ金属またはアルカリ土類金属から構成されている場合、その電子注入層4が酸化され易く、またスパッタリングにおけるITOやIZO等の電極形成工程における酸素導入、またはターゲットからの酸素放出により電子注入層4に用いた金属が酸化し、電子注入機能を失う場合がある。導電保護層5は、電子注入層4および有機層3を保護する目的で、電子注入層4と第二電極6との間に設けることにより、電子注入層4および有機層3のスパッタダメージが軽減され、有機EL素子の発光効率および耐久性を改善することができる。
(5) Conductive protective layer The conductive
導電保護層5は、成膜工程において酸素導入を行わない真空成膜法により形成された光透過性を有する金属の少なくとも1種からなる薄膜であり、2種以上の金属の多層膜、あるいは2種以上の金属の混合した膜であってもよい。また、導電保護層5は、光透過性を有する金属とその金属の酸化物からなる薄膜であってもよい。金属酸化物からなる薄膜を含む場合には、金属酸化物薄膜は陰極6側に設けるのがより好ましい。また、導電保護層5は、上記の金属酸化物を構成する複数の金属が合金化していてもよい。
The conductive
上記の金属としては、可視領域における金属膜の光透過率を50%以上にするため、金属の消衰係数をk、膜厚をd、波長をλとした時、0≦kd<0.11λの範囲が好ましい。なお、消衰係数kはシリコンウェハ上に成膜された材料をエリプソメーターで測定することにより求めることができる。さらに、導電保護層5に含まれる金属酸化物のバンドギャップは2.9eV以上であることが好ましい。このような金属および金属酸化物は、上記条件を満たすものであれば特に限定されるものではないが、例えば、亜鉛、鉛、錫、インジウム、ガリウム、マグネシウム、アルミニウム、金、銀等の金属およびこれらの金属の酸化物等を挙げることができる。また、これらの金属単体からなる導電保護層形成後、保護層の酸化処理を施すことにより、導電保護層5のバンドギャップが2.9eV以上になればよい。
As the metal, in order to make the light transmittance of the metal film in the visible region 50% or more, when the extinction coefficient of the metal is k, the film thickness is d, and the wavelength is λ, 0 ≦ kd <0.11λ The range of is preferable. The extinction coefficient k can be obtained by measuring the material deposited on the silicon wafer with an ellipsometer. Furthermore, the band gap of the metal oxide contained in the conductive
バンドギャップが2.9eV未満であると、金属酸化物は着色して可視領域の透過率を低下させるからである。前記金属の酸化物としては、例えば、Sn−O、In−O、In−Sn−O、In−Zn−O、Zn−O、Ga−O、Zn−Sn−O、Ga−In−O等の酸化物を挙げることができる。 This is because when the band gap is less than 2.9 eV, the metal oxide is colored to reduce the transmittance in the visible region. Examples of the metal oxide include Sn-O, In-O, In-Sn-O, In-Zn-O, Zn-O, Ga-O, Zn-Sn-O, and Ga-In-O. Can be mentioned.
このような特性を有する導電保護層5の厚みは、使用される金属および金属酸化物の特徴にあわせ、0≦kd<0.11λの関係式を満たすよう適宜選択されることが好ましい。一般的には、金属からなる薄膜である場合、5〜30nm、好ましくは5〜20nm程度であり、金属酸化物を含む層からなる薄膜である場合、5〜300nm、好ましくは10〜100nm程度である。
The thickness of the conductive
導電保護層5を形成するための真空成膜法としは、抵抗加熱蒸着法、イオンビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等を挙げることができる。
Examples of the vacuum film forming method for forming the conductive
(6)第二電極
第二電極(陰極)6は、透明性のある導電性材料からなるものであれば特に制限はなく、例えば、In−Sn−O、In−Zn−O、Zn−O、Zn−O−Al、Zn−Sn−O等の導電性酸化物を挙げることができる。
(6) Second electrode The second electrode (cathode) 6 is not particularly limited as long as it is made of a transparent conductive material. For example, In-Sn-O, In-Zn-O, Zn-O , Zn—O—Al, Zn—Sn—O, and other conductive oxides.
このような陰極6の厚みは10〜500nmの範囲が好ましく、また、可視領域380〜780nmにおける光透過率は50%以上とすることが好ましい。陰極6の厚みが10nm未満であると導電性が不十分となり、500nmを超えると光透過性が不十分となり、また、製造工程、あるいは、製造後において有機EL素子を変形させた時に、陰極6にクラック等の欠陥が発生し易くなり好ましくない。 The thickness of the cathode 6 is preferably in the range of 10 to 500 nm, and the light transmittance in the visible region of 380 to 780 nm is preferably 50% or more. If the thickness of the cathode 6 is less than 10 nm, the conductivity becomes insufficient, and if it exceeds 500 nm, the light transmittance becomes insufficient, and when the organic EL element is deformed in the manufacturing process or after manufacturing, the cathode 6 It is not preferable because defects such as cracks are likely to occur.
さらに、導電保護層5を含む陰極6のシート抵抗は、20Ω/□以下であることが好ましい。
Furthermore, the sheet resistance of the cathode 6 including the conductive
このような陰極6は、スパッタリング法、イオンプレーティング法、電子ビーム法等の真空成膜法により形成することができる。このような陰極6の形成では、酸素導入、またはターゲットからの酸素放出による電子注入層4の酸化が導電保護層5によって阻止され、これにより、有機層3への電荷注入特性の劣化が防止される。
Such a cathode 6 can be formed by a vacuum film forming method such as a sputtering method, an ion plating method, or an electron beam method. In the formation of such a cathode 6, oxidation of the electron injection layer 4 due to oxygen introduction or oxygen release from the target is blocked by the
(7)その他
本発明では、陰極6上にカラーフィルタ層および/または色変換蛍光体層を設けて、各色の光を色補正して色純度を高めてもよい。
(7) Others In the present invention, a color filter layer and / or a color conversion phosphor layer may be provided on the cathode 6, and the color purity of the light of each color may be improved by increasing the color purity.
カラーフィルタ層としては、例えば、青色着色層、赤色着色層、緑色着色層の各層をアゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系等の顔料の1種または複数種を感光性樹脂に分散して調製した樹脂組成物を用いて形成したものとすることができる。 As the color filter layer, for example, a resin prepared by dispersing one or a plurality of pigments such as azo, phthalocyanine, and anthraquinone in a photosensitive resin in each of a blue colored layer, a red colored layer, and a green colored layer It can be formed using a composition.
また、色変換蛍光体層は、例えば、所望の蛍光色素と樹脂とを分散、または可溶化させた塗布液をスピンコート、ロールコート、キャストコート等の方法で塗布して成膜し、これをフォトリソグラフィ法でパターニングする方法等により赤色変換蛍光体層、緑色変換蛍光体層、青色変換蛍光体層の各層を形成したものとすることができる。 The color conversion phosphor layer is formed by applying a coating solution in which a desired fluorescent dye and resin are dispersed or solubilized by spin coating, roll coating, cast coating, or the like. The red conversion phosphor layer, the green conversion phosphor layer, and the blue conversion phosphor layer can be formed by a patterning method using a photolithography method.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
[実施例1]
基材として、40mm×40mm、厚み0.7mmの透明ガラス基板(NHテクノグラス(株)製 無アルカリガラスNA35)を準備し、この透明ガラス基板を定法にしたがって洗浄した後、マグネトロンスパッタリング法によりAg薄膜(厚み100nm)を形成した。上記のAg薄膜形成では、スパッタガスとしてArを使用し、圧力0.15Pa、DC出力200Wとした。次に、上記のAg薄膜上に、正孔注入を促進させる役割をもたせるために、酸化インジウムスズ(ITO)の薄膜(厚み30nm)をマグネトロンスパッタリング法により形成した。上記のITO薄膜形成では、スパッタガスとしてArとO2の混合ガス(体積比Ar:O2=100:1)を使用し、圧力0.1Pa、DC出力150Wとした。
Next, an Example is shown and this invention is demonstrated further in detail.
[Example 1]
As a substrate, a transparent glass substrate (non-alkali glass NA35 manufactured by NH Techno Glass Co., Ltd.) having a thickness of 40 mm × 40 mm and a thickness of 0.7 mm was prepared. A thin film (thickness 100 nm) was formed. In the above Ag thin film formation, Ar was used as the sputtering gas, the pressure was 0.15 Pa, and the DC output was 200 W. Next, a thin film (thickness 30 nm) of indium tin oxide (ITO) was formed on the Ag thin film by a magnetron sputtering method in order to have a role of promoting hole injection. In the above ITO thin film formation, a mixed gas of Ar and O 2 (volume ratio Ar: O 2 = 100: 1) was used as the sputtering gas, and the pressure was 0.1 Pa and the DC output was 150 W.
次いで、上記の陽極上に感光性レジスト(東京応化工業(株)製OFPR−800)を塗布し、マスク露光、現像(東京応化工業(株)製NMD3を使用)、エッチングを行って、陽極をパターン形成した。 Next, a photosensitive resist (OFPR-800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied onto the anode, mask exposure, development (using NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), etching is performed, and the anode is formed. A pattern was formed.
次に、陽極を備えた透明ガラス基板を洗浄し、UVオゾン処理を施した後、大気中にて、陽極を覆うように透明ガラス基板上に下記構造式(1)で示されるポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホネート(PEDOT−PSS)をスピンコート法により塗布し、乾燥して、正孔注入輸送層(厚み80nm)を形成した。 Next, the transparent glass substrate provided with the anode is washed, subjected to UV ozone treatment, and then in the air, the polyethylene dioxythiophene represented by the following structural formula (1) is formed on the transparent glass substrate so as to cover the anode. -Polystyrene sulfonate (PEDOT-PSS) was apply | coated by the spin coat method, and it dried and formed the positive hole injection transport layer (thickness 80nm).
(但し、nは10,000〜500,000である。) (However, n is 10,000 to 500,000.)
次いで、低酸素(酸素濃度1ppm以下)、低湿度(水蒸気濃度1ppm以下)状態のグローブボックス中にて、正孔注入輸送層上に下記構造式(2)で示されるポリ(ジオクチルジビニレンフルオレン−co−アントラセン)(PF)をスピンコート法により塗布し、乾燥して、発光層(厚み80nm)を形成した。
Subsequently, poly (dioctyl divinylene fluorene represented by the following structural formula (2) is formed on the hole injecting and transporting layer in a low oxygen (
(但し、nは100,000〜1,000,000である。) (However, n is 100,000 to 1,000,000.)
更に、上記の発光層上にCaを5nmの厚みで蒸着して電子注入層を形成した。蒸着条件は、真空度5×10−5Pa、成膜速度1Å/秒とした。 Furthermore, Ca was vapor-deposited with a thickness of 5 nm on the light emitting layer to form an electron injection layer. The deposition conditions were a degree of vacuum of 5 × 10 −5 Pa and a film formation rate of 1 kg / second.
上記の電子注入層上にSn(屈折率n=4.7,消衰係数k=1.6@1000nm)を20nmの厚みで蒸着して導電保護層を形成した。蒸着条件は、真空度5×10−5Pa、成膜速度1Å/秒とした。 Sn (refractive index n = 4.7, extinction coefficient k=1.6@1000 nm) was vapor-deposited with a thickness of 20 nm on the electron injection layer to form a conductive protective layer. The deposition conditions were a degree of vacuum of 5 × 10 −5 Pa and a film formation rate of 1 kg / second.
次いで、マグネトロンスパッタリング法によりITO薄膜(厚み100nm)を成膜して陰極とした。上記のITO薄膜の成膜は、スパッタガスとしてArとO2の混合ガス(体積比Ar:O2=200:1)を使用し、圧力5.5×10−2Pa、DC出力150W、成膜速度4Å/秒とした。 Next, an ITO thin film (thickness 100 nm) was formed by magnetron sputtering to form a cathode. The ITO thin film is formed using a mixed gas of Ar and O 2 (volume ratio Ar: O 2 = 200: 1) as a sputtering gas, a pressure of 5.5 × 10 −2 Pa, a DC output of 150 W, and a composition. The film speed was 4 liters / second.
また、透明ガラス基板上に、上記と同条件で別途Sn薄膜上にITOを形成し、これについて、下記の条件で固有抵抗および可視領域380〜780nmにおける光透過率を測定した。その結果、Sn薄膜を含むITO薄膜の表面抵抗値を測定した結果、18Ω/□であった。可視領域平均透過率は約60%であった。 Moreover, ITO was separately formed on the Sn thin film on the transparent glass substrate under the same conditions as described above, and the specific resistance and the light transmittance in the visible region of 380 to 780 nm were measured with respect to this. As a result, the surface resistance value of the ITO thin film including the Sn thin film was measured and found to be 18Ω / □. The visible region average transmittance was about 60%.
(表面抵抗の測定)
三菱化学社製Loresta−GPにて四探針法にて表面抵抗値(Ω/□)を測定した。
(Measurement of surface resistance)
The surface resistance value (Ω / □) was measured by a four-probe method using Loresta-GP manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.
(固有抵抗の測定)
測定した表面抵抗値(Ω/□)に膜厚(cm)を乗じて固有抵抗値(Ω・cm)を算出した。膜厚はセイコーインスツルメンツ(株)製 Nanopics1000を用い、膜断面を計測した。
(Specific resistance measurement)
The specific resistance value (Ω · cm) was calculated by multiplying the measured surface resistance value (Ω / □) by the film thickness (cm). The film thickness was measured using Nanopics 1000 manufactured by Seiko Instruments Inc.
(光透過率の測定)
紫外可視分光光度計((株)島津製作所製 UV−2200A)を用い、室温、大気中で測定した。
(Measurement of light transmittance)
It measured in room temperature and air | atmosphere using the ultraviolet visible spectrophotometer (Shimadzu Corporation UV-2200A).
その後、低酸素(酸素濃度1ppm以下)、低湿度(水蒸気濃度1ppm以下)状態のグローブボックス中にて無アルカリガラスで封止を行った。
Thereafter, sealing was performed with alkali-free glass in a glove box in a low oxygen (
以上により、幅2mmのライン状にパターニングされた陽極と、この陽極に直交するように幅2mmのライン状で形成された電子注入層、導電保護層、陰極を備え、4ヶ所の発光エリア(面積4mm2)を有する有機EL素子を作製した。 As described above, an anode patterned in a line shape having a width of 2 mm, and an electron injection layer, a conductive protective layer, and a cathode formed in a line shape having a width of 2 mm so as to be orthogonal to the anode have four light emitting areas (areas). An organic EL device having 4 mm 2 ) was produced.
この有機EL素子の陽極と陰極に電圧6Vを印加した時の電流密度は200mA/cm2で、上面(陰極)側から測定した発光エリアの輝度は12000cd/m2であった。 The current density when a voltage of 6 V was applied to the anode and cathode of this organic EL element was 200 mA / cm 2 , and the luminance of the light emitting area measured from the upper surface (cathode) side was 12000 cd / m 2 .
この電流密度、輝度特性の結果より、Sn薄膜からなる導電保護層が存在することにより、陰極形成時の酸素導入による発光層や電子注入層の酸化、スパッタリングにおけるダメージが防止されていることが確認された。 From the results of the current density and luminance characteristics, it is confirmed that the presence of the conductive protective layer made of Sn thin film prevents the oxidation of the light emitting layer and the electron injection layer due to the introduction of oxygen at the time of cathode formation and the damage during sputtering. It was done.
[実施例2]
導電保護層として、Sn薄膜の代わりにIn(屈折率n=1.019,消衰係数k=2.08@500nm)の薄膜(厚み20nm)を同条件で成膜した他は、実施例1と同様にして、有機EL素子を作製した。
[Example 2]
Example 1 except that a thin film (thickness 20 nm) of In (refractive index n = 1.018, extinction coefficient k=2.08@500 nm) was formed under the same conditions as the conductive protective layer instead of the Sn thin film. In the same manner as above, an organic EL device was produced.
尚、実施例1と同様にして、In薄膜を含むITO薄膜の表面抵抗値を測定した結果、18Ω/□であった。また、実施例1と同様にして、可視領域380〜780nmにおける光透過率を測定した結果、可視領域平均透過率は約70%であった。 As a result of measuring the surface resistance value of the ITO thin film including the In thin film in the same manner as in Example 1, it was 18Ω / □. Moreover, as in Example 1, the light transmittance in the visible region 380 to 780 nm was measured, and as a result, the visible region average transmittance was about 70%.
上記の有機EL素子の陽極と陰極に電圧6Vを印加した時の電流密度は190mA/cm2であり、上面(陰極)側から測定した発光エリアの輝度は12000cd/m2であった。この電流密度、輝度特性の結果より、上記発光エリアでは、In薄膜からなる導電保護層が存在することにより、陰極形成時の酸素導入による発光層や電子注入層の酸化、スパッタリングにおけるダメージが防止されていることが確認された。 The current density when a voltage of 6 V was applied to the anode and cathode of the organic EL element was 190 mA / cm 2 , and the luminance of the light emitting area measured from the upper surface (cathode) side was 12000 cd / m 2 . As a result of the current density and luminance characteristics, the presence of a conductive protective layer made of an In thin film in the light emitting area prevents oxidation and sputtering of the light emitting layer and electron injection layer due to oxygen introduction during cathode formation. It was confirmed that
[実施例3]
導電保護層として、Sn薄膜の代わりにZn(屈折率n=0.773,消衰係数k=3.912@545nm)の薄膜(厚み20nm)を真空蒸着法(真空度5×10−5Pa、成膜速度1.0Å/秒)で形成した他は、実施例1と同様にして、有機EL素子を作製した。
[Example 3]
Instead of the Sn thin film, a thin film (thickness 20 nm) of Zn (refractive index n = 0.773, extinction coefficient k=3.912@545 nm) was used as the conductive protective layer by vacuum evaporation (
尚、実施例1と同様にして、Zn薄膜を含むITO薄膜の表面抵抗値を測定した結果、19Ω/□であった。また、実施例1と同様にして、Zn薄膜を含むITOの可視領域平均透過率は約70%であった。 In addition, it was 19 ohms / square as a result of measuring the surface resistance value of the ITO thin film containing Zn thin film like Example 1. FIG. In the same manner as in Example 1, the visible region average transmittance of ITO containing the Zn thin film was about 70%.
上記の有機EL表示装置の陽極と陰極に電圧6Vを印加した時の電流密度は190mA/cm2であり、上面(陰極)側から測定した発光エリアの輝度は12000cd/m2であった。この電流密度、輝度特性の結果より、Zn薄膜からなる導電保護層が存在することにより、陰極形成時の酸素導入による発光層や電子注入層の酸化、スパッタリングにおけるダメージが防止されていることが確認された。 The current density when a voltage of 6 V was applied to the anode and cathode of the organic EL display device was 190 mA / cm 2 , and the luminance of the light emitting area measured from the upper surface (cathode) side was 12000 cd / m 2 . From the results of the current density and luminance characteristics, it is confirmed that the presence of the conductive protective layer made of Zn thin film prevents oxidation and sputtering of the light-emitting layer and electron injection layer caused by oxygen introduction during the cathode formation. It was done.
[実施例4]
導電保護層として、Sn薄膜の代わりにPb(屈折率n=1.68,消衰係数k=3.67@700nm)の薄膜(厚み20nm)を形成した他は、実施例1と同様にして、有機EL素子を作製した。
[Example 4]
Except that a thin film (thickness 20 nm) of Pb (refractive index n = 1.68, extinction coefficient k=3.67@700 nm) was formed as the conductive protective layer instead of the Sn thin film, the same procedure as in Example 1 was performed. An organic EL element was produced.
尚、実施例1と同様にして、Pb薄膜を含むITO薄膜の表面抵抗値を測定した結果、15Ω/□であった。また、実施例1と同様にして、Pb薄膜を含むITOの可視領域380〜780nmにおける可視領域平均透過率は約60%であった。 In addition, it was 15 ohms / square as a result of measuring the surface resistance value of the ITO thin film containing a Pb thin film similarly to Example 1. FIG. In the same manner as in Example 1, the visible region average transmittance in the visible region of 380 to 780 nm of ITO containing the Pb thin film was about 60%.
上記の有機EL素子の陽極と陰極に電圧6Vを印加した時の電流密度は200mA/cm2で、上面(陰極)側から測定した発光エリアの輝度は11000cd/m2であった。この電流密度、輝度特性の結果より、Pb薄膜からなる導電保護層が存在することにより、陰極形成時の酸素導入による発光層や電子注入層の酸化、スパッタリングにおけるダメージが防止されていることが確認された。 The current density when a voltage of 6 V was applied to the anode and cathode of the organic EL element was 200 mA / cm 2 , and the luminance of the light emitting area measured from the upper surface (cathode) side was 11000 cd / m 2 . From the results of the current density and luminance characteristics, it was confirmed that the presence of a conductive protective layer made of a Pb thin film prevented oxidation of the light-emitting layer and electron injection layer due to oxygen introduction during cathode formation and damage during sputtering. It was done.
[実施例5]
導電保護層として、Snを(厚み20nm)形成し、第二電極(陰極)をITOの代わりに、同じく無機酸化物である酸化インジウム亜鉛(IZO)薄膜を形成した他は、実施例1と同様にして、有機EL素子を作製した。スパッタガスとしてArのみを使用し、圧力5.5×10−2Pa、DC出力150W、成膜速度4Å/秒とした。
[Example 5]
As in Example 1, except that Sn (thickness 20 nm) was formed as the conductive protective layer, and the second electrode (cathode) was formed of an indium zinc oxide (IZO) thin film, which was also an inorganic oxide, instead of ITO. Thus, an organic EL element was produced. Only Ar was used as the sputtering gas, and the pressure was 5.5 × 10 −2 Pa, the DC output was 150 W, and the deposition rate was 4 Å / sec.
尚、実施例1と同様にして、Sn薄膜を含むITO薄膜の表面抵抗値を測定した結果、19Ω/□であった。また、実施例1と同様にして、Sn薄膜を含むIZO薄膜可視領域平均透過率は約70%であった。 In addition, it was 19 ohms / square as a result of measuring the surface resistance value of the ITO thin film containing Sn thin film similarly to Example 1. FIG. In the same manner as in Example 1, the visible region average transmittance of the IZO thin film including the Sn thin film was about 70%.
上記の有機EL素子の陽極と陰極に電圧6Vを印加した時の電流密度は210mA/cm2であり、上面(陰極)側から測定した発光エリアの輝度は12000cd/m2であった。この電流密度、輝度特性の結果より、Sn薄膜からなる導電保護層が存在することにより、陰極形成時の酸素による電子注入層の酸化、スパッタリングにおけるダメージが防止されていることが確認された。 The current density when a voltage of 6 V was applied to the anode and cathode of the organic EL element was 210 mA / cm 2 , and the luminance of the light emitting area measured from the upper surface (cathode) side was 12000 cd / m 2 . From the results of the current density and the luminance characteristics, it was confirmed that the presence of the conductive protective layer made of the Sn thin film prevented the electron injection layer from being oxidized and damaged by sputtering during the cathode formation.
[比較例1]
導電保護層を形成しない他は、実施例1と同様にして、有機EL素子を作製した。
この有機EL素子の陽極と陰極に電圧6Vを印加した時の電流密度は30mA/cm2で、上面(陰極)側から測定した発光エリアの輝度は2000cd/m2であった。この電流密度、輝度特性の結果より、導電保護層を形成しない素子では、陰極形成時の酸素による電子注入層の酸化により発光特性が低下することが確認された。
[Comparative Example 1]
An organic EL element was produced in the same manner as in Example 1 except that the conductive protective layer was not formed.
The current density when a voltage of 6 V was applied to the anode and cathode of the organic EL element was 30 mA / cm 2 , and the luminance of the light emitting area measured from the upper surface (cathode) side was 2000 cd / m 2 . From the results of the current density and the luminance characteristics, it was confirmed that in the element in which the conductive protective layer was not formed, the light emission characteristics deteriorated due to the oxidation of the electron injection layer by oxygen at the time of forming the cathode.
[実施例6]
まず、実施例1と同様にして、透明ガラス基板上に陽極を形成し、次に、陽極を備えた透明ガラス基板を酸素プラズマ下に曝し、その後、真空加熱蒸着法により、陽極を覆うように透明ガラス基板上に下記構造式(3)で示されるビス(N−ナフチル)−N−フェニルベンジジン(α−NPD)からなる正孔輸送層(厚み50nm)を形成した。この正孔輸送層の成膜条件は、真空度5×10−5Pa、成膜速度3Å/秒、加熱温度350℃とした。
[Example 6]
First, in the same manner as in Example 1, an anode is formed on a transparent glass substrate, and then the transparent glass substrate provided with the anode is exposed to oxygen plasma, and then the anode is covered by a vacuum heating vapor deposition method. A hole transport layer (thickness: 50 nm) made of bis (N-naphthyl) -N-phenylbenzidine (α-NPD) represented by the following structural formula (3) was formed on the transparent glass substrate. The film formation conditions for this hole transport layer were a degree of vacuum of 5 × 10 −5 Pa, a film formation rate of 3 L / second, and a heating temperature of 350 ° C.
次いで、真空蒸着法により、正孔輸送層上に下記構造式(4)で示されるトリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体(Alq3)を成膜して発光層(厚み60nm)を形成した。この発光層の成膜条件は、真空度5×10−5Pa、成膜速度3Å/秒とした。 Next, a tris (8-quinolinolato) aluminum complex (Alq3) represented by the following structural formula (4) was formed on the hole transport layer by vacuum deposition to form a light emitting layer (thickness 60 nm). The conditions for forming the light emitting layer were a degree of vacuum of 5 × 10 −5 Pa and a film formation rate of 3 L / second.
更に、真空蒸着法により、上記の発光層上に下記構造式(5)で示されるバソキュプロイン(BCP)とLiの共蒸着層を成膜して電子注入層(厚み20nm)を形成した。この蒸着条件は、真空度5×10−5Pa、各材料による成膜速度3Å/秒とした。 Further, a vapor deposition layer of bathocuproin (BCP) and Li represented by the following structural formula (5) was formed on the light emitting layer by vacuum deposition to form an electron injection layer (thickness 20 nm). The deposition conditions were a degree of vacuum of 5 × 10 −5 Pa and a film formation rate of 3 L / second with each material.
次いで、実施例1と同様にして、導電保護層Snと陰極ITOを形成し、最後に封止ガラスにより封止を行った。 Subsequently, the conductive protective layer Sn and the cathode ITO were formed in the same manner as in Example 1, and finally sealed with sealing glass.
この有機EL素子の陽極と陰極に電圧6Vを印加した時の電流密度は40mA/cm2であり、上面(陰極)側から測定した発光エリアの輝度は3000cd/m2であった。この電流密度、輝度特性の結果より、Sn薄膜からなる導電保護層が存在することにより、陰極形成時の酸素による電子注入層の酸化、スパッタリングにおけるダメージが防止されていることが確認された。 The current density when a voltage of 6 V was applied to the anode and cathode of this organic EL element was 40 mA / cm 2 , and the luminance of the light emitting area measured from the upper surface (cathode) side was 3000 cd / m 2 . From the results of the current density and the luminance characteristics, it was confirmed that the presence of the conductive protective layer made of the Sn thin film prevented the electron injection layer from being oxidized and damaged by sputtering during the cathode formation.
[比較例2]
導電保護層を形成しない他は、実施例6と同様にして、有機EL素子を作製した。
この有機EL素子の陽極と陰極に電圧6Vを印加した時の電流密度は2.8mA/cm2で、上面(陰極)側から測定した発光エリアの輝度は160cd/m2であった。この電流密度、輝度特性の結果より、導電保護層を形成しない素子では、陰極形成時の酸素による電子注入層の酸化、スパッタリングにおけるダメージが防止されていないことが確認された。
[Comparative Example 2]
An organic EL element was produced in the same manner as in Example 6 except that the conductive protective layer was not formed.
The current density when a voltage of 6 V was applied to the anode and cathode of this organic EL element was 2.8 mA / cm 2 , and the luminance of the light emitting area measured from the upper surface (cathode) side was 160 cd / m 2 . From the results of the current density and the luminance characteristics, it was confirmed that the element in which the conductive protective layer was not formed did not prevent the electron injection layer from being oxidized or damaged by sputtering during the cathode formation.
1…有機電界発光素子
2…基材
3…陽極
4…有機層
5…導電保護層
6…陰極
DESCRIPTION OF
Claims (9)
The organic electroluminescent device according to claim 7, wherein the anode is made of the metal or the alloy and has light reflectivity.
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