JP2007172948A - Organic el element and manufacturing method of same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機EL素子およびその製造方法に関し、特に、外部から光が入射し素子内で反射することによって引起される像の映りこみを改善する凹凸が有機EL層の表面に形成された有機EL素子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an organic EL element and a method for manufacturing the same, and in particular, an organic layer in which irregularities for improving image reflection caused by light incident from the outside and reflected in the element are formed on the surface of the organic EL layer. The present invention relates to an EL element and a manufacturing method thereof.
表示装置に適用される発光素子の一例として、有機化合物の薄膜積層構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」と称する)が知られている。有機EL素子については、1987年に高効率の発光を実現する2層積層構造の有機EL素子が発表され(非特許文献1参照)、それ以来現在に至るまでに様々な有機EL素子が開発され、その一部は実用化され始めている。 As an example of a light-emitting element applied to a display device, an organic electroluminescence element (hereinafter referred to as an “organic EL element”) having a thin film laminated structure of an organic compound is known. As for organic EL elements, organic EL elements with a two-layer structure that realize highly efficient light emission were announced in 1987 (see Non-Patent Document 1), and since then, various organic EL elements have been developed. Some of them are starting to be put into practical use.
一般に有機EL素子は、透明基板の上に、光の取り出し側となる透明電極と、反射電極と、それら電極で挟持される有機EL層とを有する構造となっている。このような有機EL素子は、通常、平坦な透明基板上に、透明電極、有機EL層、反射電極を順次積層することによって作製されるため、各層の表面は平坦となっている。平坦な有機EL層/反射電極は鏡面を形成し、光の取り出し側となる透明電極と反対方向に発光した光を透明電極側に反射するように作用することで、有機EL層から発光された光の利用効率を高める効果がある。有機EL層は、少なくとも発光層を含み、通常2層以上の積層構造からなり、その総膜厚は200nm以下と非常に薄い。そのため、素子内に外部から光が入射すると、光は有機EL層を容易に透過する。この結果、鏡面である有機EL層/反射電極界面において、有機EL層を透過した外光は鏡面反射(正反射)されて、像の映りこみを発生させるという問題点がある。また、鏡面反射された外光が透明電極側に戻って表示面での視認性を低下させるという問題を生じる。 In general, an organic EL element has a structure having a transparent electrode on the light extraction side, a reflective electrode, and an organic EL layer sandwiched between the electrodes on a transparent substrate. Since such an organic EL element is usually produced by sequentially laminating a transparent electrode, an organic EL layer, and a reflective electrode on a flat transparent substrate, the surface of each layer is flat. The flat organic EL layer / reflecting electrode forms a mirror surface, and the light emitted from the organic EL layer is reflected by reflecting the light emitted in the opposite direction to the transparent electrode on the light extraction side to the transparent electrode side. There is an effect of increasing the light utilization efficiency. The organic EL layer includes at least a light-emitting layer and usually has a laminated structure of two or more layers, and the total film thickness is as very thin as 200 nm or less. Therefore, when light enters the element from the outside, the light easily passes through the organic EL layer. As a result, there is a problem that external light transmitted through the organic EL layer is mirror-reflected (regular reflection) at the organic EL layer / reflecting electrode interface which is a mirror surface, and an image is reflected. In addition, there is a problem that the external light reflected by the mirror returns to the transparent electrode side and the visibility on the display surface is lowered.
外部からの光が素子内の反射電極で反射することによって生じる表示特性の低下を解決する方法の1つとして、散乱板のような反射防止膜を表示面前面に設けて、外部からの光の入射および像の映りこみを抑止する方法がある。しかし、このような方法によれば、散乱板によって、有機EL層からの発光もまた散乱されることになり、表示画像がぼやける傾向がある。 As one of the methods for solving the deterioration of display characteristics caused by reflection of light from the outside by the reflection electrode in the element, an antireflection film such as a scattering plate is provided on the front surface of the display surface to There is a method of suppressing incidence and reflection of an image. However, according to such a method, the light emitted from the organic EL layer is also scattered by the scattering plate, and the display image tends to be blurred.
また、最近、白色の発光を行う有機EL素子に対する要求も高まってきている。有機EL素子中のキャリア再結合中心となる発光層を、複数の発光色素を混合した層とすること、あるいは異なる発光色素を含む複数の層とすることが試みられてきている(非特許文献2および3、特許文献1および2参照)。これらの素子においては、陰極および陽極から注入されるキャリアのバランスをとることにより、発光層に含まれる複数の発光色素を同時に励起させ、基板表面から白色光を得ている。 Recently, there has been an increasing demand for organic EL elements that emit white light. Attempts have been made to use a light-emitting layer serving as a carrier recombination center in an organic EL element as a layer in which a plurality of light-emitting dyes are mixed or a plurality of layers containing different light-emitting dyes (Non-Patent Document 2). And 3, and Patent Documents 1 and 2). In these elements, by balancing the carriers injected from the cathode and the anode, a plurality of light-emitting dyes contained in the light-emitting layer are simultaneously excited to obtain white light from the substrate surface.
しかしながら、これら複数の発光色素の濃度などが最適化されていない場合、励起エネルギーの大きい発光色素から励起エネルギーの小さい発光色素へのエネルギー移動が起こってしまい、純粋な白色が得られないことがある。また、良好なEL発光特性を示すために必要な赤色発光ドーパントおよび青色発光ドーパントの濃度がホスト材料の0.12%および0.25%と非常に低く、量産で制御するには困難な濃度である。さらに、初期発光が純粋な白色であっても、通電電流の大小または通電時間により、発光層中の発光色素間のエネルギー伝達のバランスが崩れ、発光色が変わってしまうケースが多い。 However, if the concentration of the plurality of luminescent dyes is not optimized, energy transfer from a luminescent dye having a high excitation energy to a luminescent dye having a low excitation energy may occur, and a pure white color may not be obtained. . In addition, the concentration of red and blue light emitting dopants necessary for exhibiting good EL light emission characteristics is very low, 0.12% and 0.25% of the host material, which is difficult to control in mass production. is there. Furthermore, even if the initial light emission is pure white, the balance of energy transfer between the light emitting dyes in the light emitting layer is lost due to the magnitude of the energization current or the energization time, and the emission color often changes.
近年、有機EL素子を用いて構成されるディスプレイのマルチカラー化またはフルカラー化の方法の1例として、有機EL素子から放射される近紫外光、青色光、青緑色光または白色光を吸収し、波長分布変換を行って可視光域の光を発光する色変換色素を含む色変換層を用いる色変換(CCM)方式が検討されてきている。たとえば、青色ないし青緑色で発光する有機EL素子に対して色変換層を適用して、波長分布変換により緑色および赤色光を得ることができる。 In recent years, as an example of a multi-color or full-color display method for a display composed of organic EL elements, it absorbs near-ultraviolet light, blue light, blue-green light or white light emitted from the organic EL elements, A color conversion (CCM) method using a color conversion layer including a color conversion dye that emits light in the visible light region by performing wavelength distribution conversion has been studied. For example, green and red light can be obtained by wavelength distribution conversion by applying a color conversion layer to an organic EL element that emits blue or blue-green light.
現状に鑑み、表示画像のぼやけを生じることなく、像の映りこみを改善する方法が検討されてきている。表示素子の分野では、外部から素子内に入射した光を散乱できるような凹凸面を形成するいくつかの方法が知られている。例えば、有機EL素子の反射電極表面に凹凸を形成する方法として、基板上に感光性材料を設け、それらをフォトマスク露光および現像によって凹凸形状にパターニングすることによって基板表面に凹凸を形成し、次いで透明電極、有機EL層および反射電極を順次積層する方法が知られている(特許文献3参照)。しかし、上述の方法では、基板に凹凸を形成するための独立した工程が必要となり煩雑である。 In view of the current situation, methods for improving the reflection of an image without causing blurring of a display image have been studied. In the field of display elements, several methods for forming an uneven surface that can scatter light incident on the element from the outside are known. For example, as a method of forming irregularities on the reflective electrode surface of the organic EL element, a photosensitive material is provided on the substrate, and the irregularities are formed on the substrate surface by patterning them into an irregular shape by photomask exposure and development, A method of sequentially laminating a transparent electrode, an organic EL layer, and a reflective electrode is known (see Patent Document 3). However, the above-described method is complicated because an independent process for forming irregularities on the substrate is required.
凹凸面を形成する他の方法として、基板上に凹凸を形成するようにビーズを並べ、これらをガラス、樹脂、金属酸化物といった硬化性バインダーによって固定したものを型取りし、鋳型に硬化性材料を注入することで凹凸面を有する散乱体を形成する方法がある(特許文献4参照)。しかし、上述の方法もまた、工程数が多く煩雑であるため、より簡便な方法が望まれている。 As another method of forming an uneven surface, beads are arranged so as to form an uneven surface on a substrate, and these are fixed with a curable binder such as glass, resin, or metal oxide, and then a curable material is used as a mold. There is a method of forming a scatterer having an uneven surface by injecting (see Patent Document 4). However, since the above-described method also has a large number of steps and is complicated, a simpler method is desired.
上述の方法では、工程の煩雑さに加えて、基板そのものに凹凸が形成されるために、基板上に順次積層される透明電極、有機EL層、および反射電極といった全ての層が凹凸に形成されることになる。各層の平坦性が損なわれると、各層の膜厚が不均一になり特性にバラツキが生じるだけでなく、リークやショートといった問題が生じやすくなり、有機EL素子の信頼性が低下する可能性がある。したがって、有機EL素子の信頼性を低下することなしに、優れた表示特性を実現することが可能な有機EL素子およびそれを製造する簡便な方法に対する要望がある。 In the above-described method, in addition to the complexity of the process, since the unevenness is formed on the substrate itself, all layers such as the transparent electrode, the organic EL layer, and the reflective electrode that are sequentially stacked on the substrate are formed unevenly. Will be. If the flatness of each layer is impaired, the film thickness of each layer becomes non-uniform, resulting in variations in characteristics, and problems such as leakage and short-circuiting are likely to occur, and the reliability of the organic EL element may be reduced. . Therefore, there is a demand for an organic EL element capable of realizing excellent display characteristics without reducing the reliability of the organic EL element and a simple method for manufacturing the organic EL element.
一方、色変換方式を用いる場合、通常、有機EL素子の外部に設けられる色変換層に対して、いかに多くの光を入射させるかが問題となる。すなわち、有機EL層から発光される光は全方位に向かって発せられるため、発光の一部が透明基板表面で全反射されて透明基板内部を横方向に伝搬して、色変換層に入射しないという問題点がある。また、有機EL素子が複数の独立した発光部を有し、複数種の色変換層を有するディスプレイ用途のデバイスの場合、横方向に伝搬した光が隣接する別種の色変換層に入射して所望されない色の光を発するという「クロストーク」という現象が発生するおそれがある。有機EL素子有機EL層からの光を効率よく色変換層に入射し、高い変換光強度を有する変換光が得られる有機EL素子構造が望まれている。 On the other hand, when the color conversion method is used, there is usually a problem of how much light is incident on the color conversion layer provided outside the organic EL element. That is, since light emitted from the organic EL layer is emitted in all directions, a part of the emitted light is totally reflected on the surface of the transparent substrate and propagates in the horizontal direction inside the transparent substrate, and does not enter the color conversion layer. There is a problem. In addition, in the case of a display device having a plurality of independent light emitting portions and a plurality of types of color conversion layers, the light transmitted in the horizontal direction is incident on another adjacent color conversion layer and desired. There is a possibility that a phenomenon called “crosstalk” that emits light of a color that is not performed occurs. Organic EL element An organic EL element structure is desired that allows light from the organic EL layer to efficiently enter the color conversion layer and obtain converted light having high converted light intensity.
従って、本発明の課題は、像の映り込みや視認性の低下が改善され、高強度の変換光が得られる優れた表示特性を有する色変換方式の有機EL素子、およびそのような素子を製造するための簡便な方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an organic EL element of a color conversion system having excellent display characteristics that can improve image reflection and visibility reduction and obtain high intensity converted light, and manufacture such an element. It is to provide a simple method for doing this.
上述の課題を解決するために外部から入射した光を散乱させるには、反射面となる有機EL層/反射電極の界面が凹凸であれば良く、有機EL層の他の層はできるだけ平坦であることが望ましい。本発明者らは、映りこみを抑制するための凹凸構造を有する有機EL素子およびその製造方法について鋭意検討した結果、有機材料を蒸着させて有機EL層を形成する際に、蒸着時の圧力を調整することまたは凝集性材料を用いることによって、良好な凹凸面が容易に得られることを見出した。 In order to scatter light incident from the outside in order to solve the above-described problems, the interface of the organic EL layer / reflecting electrode as a reflective surface may be uneven, and the other layers of the organic EL layer are as flat as possible. It is desirable. As a result of intensive studies on an organic EL element having a concavo-convex structure for suppressing reflection and a manufacturing method thereof, the present inventors have determined the pressure during vapor deposition when forming an organic EL layer by vapor-depositing an organic material. It has been found that a good uneven surface can be easily obtained by adjusting or using a cohesive material.
また、有機EL層を構成する発光層以外の層に色変換の機能を持たせることによって、発光層からの光を効率よく色変換し、高い強度を有する色変換光が得られることを見いだし、本願発明を完成するに至った。 In addition, by providing a color conversion function to the layers other than the light emitting layer constituting the organic EL layer, it has been found that the light from the light emitting layer is efficiently color converted, and color converted light having high intensity can be obtained. The present invention has been completed.
本発明によれば、凹凸を有する有機EL層/金属電極界面による散乱によって、外光による映りこみおよび視認性の低下といった問題が改善され、優れた表示特性を有する有機EL素子を実現することが可能である。また、本発明の有機EL層は、平坦な透明基板上に形成された透明電極上に形成されるので、有機EL層を構成する各層の下面は平坦である。したがって、有機EL層を構成する各層(表面層を除く)の平坦性が損なわれることがなく、表面層以外の各層の膜厚は均一であって特性にバラツキが生じることがなく、リークやショートといった問題が生じることがない。また、キャリア移動性色変換層を有機EL層中に設けることによって、発光層からの光が効率よくキャリア移動性色変換層に入射し、高い変換光強度を得ることが可能になる。 According to the present invention, it is possible to realize an organic EL device having excellent display characteristics by improving the problems of reflection due to external light and deterioration of visibility due to scattering by the organic EL layer / metal electrode interface having irregularities. Is possible. Moreover, since the organic EL layer of this invention is formed on the transparent electrode formed on the flat transparent substrate, the lower surface of each layer which comprises an organic EL layer is flat. Therefore, the flatness of each layer constituting the organic EL layer (excluding the surface layer) is not impaired, the thickness of each layer other than the surface layer is uniform, and there is no variation in characteristics. Such a problem does not occur. In addition, by providing the carrier mobility color conversion layer in the organic EL layer, light from the light emitting layer can efficiently enter the carrier mobility color conversion layer, and high converted light intensity can be obtained.
特に、有機EL層/反射電極の凹凸界面、およびキャリア移動性色変換層を有する本発明の有機EL素子において複数の独立した発光部を形成した場合、凹凸の界面は、外光の散乱のみならず、発光層から発する光の素子内の見かけの光路長を増大させ、キャリア移動性色変換層にて色変換色素に吸収される光量を増大させ、より高い変換光強度を与えるのに有効である。また、該凹凸の界面による発光層からの光の散乱は、素子内(特に透明基板内)の横方向の光伝搬を抑制し、隣接する発光部のキャリア移動性色変換層からの意図しない発光によるクロストークの発生を防止することに有効である。 In particular, when a plurality of independent light emitting portions are formed in the organic EL element of the present invention having an organic EL layer / reflective electrode uneven interface and a carrier-movable color conversion layer, the uneven interface is only scattered by external light. It is effective to increase the apparent optical path length in the device of light emitted from the light emitting layer, increase the amount of light absorbed by the color conversion dye in the carrier mobility color conversion layer, and give higher converted light intensity. is there. In addition, scattering of light from the light emitting layer due to the uneven interface suppresses lateral light propagation in the element (particularly in the transparent substrate), and unintentional light emission from the carrier mobility color conversion layer of the adjacent light emitting portion. This is effective in preventing the occurrence of crosstalk due to.
本発明の第1の実施形態の有機EL素子は、図1に示すように、透明基板10上に、透明電極20と、有機EL層30と、反射電極40とを順次有する有機EL素子であって、前記有機EL層30は、発光層33と、キャリア移動性色変換層と、反射電極40との界面をなす表面層とを少なくとも含み、透明電極20と有機EL層30との界面は平坦であり、かつ反射電極40と表面層との界面は凹凸であることを特徴とするこのように、反射電極40と有機EL層30との界面が凹凸になっているため、外部から素子内に入射した光は、反射電極40の凹凸面で散乱され、像の映り込みおよび視認性の低下が改善される。また、色変換の機能を有するキャリア移動性色変換層が有機EL層30中に存在するので、透明基板10中の横方向への光伝搬の影響を受けることなしに、高い変換光強度を得ることができる。
As shown in FIG. 1, the organic EL element of the first embodiment of the present invention is an organic EL element that has a
透明基板10は、その上に積層される層の形成に用いられる条件(溶媒、温度等)に耐えるものであるべきであり、および寸法安定性に優れていることが好ましい。透明基板10として用いることができる材料は、ガラス、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース(TAC)、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ニトロセルロース等のセルロースエステル;ポリアミド;ポリカーボネート;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、ポリブチレンテレフタレート、ポリ−1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−1,2−ジフェノキシエタン−4,4’−ジカルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル;ポリスチレン;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン;ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ポリエーテルケトン;ポリエーテルイミド;ポリオキシエチレン;ノルボルネン樹脂などの高分子材料であってもよい。高分子材料を用いる場合、透明基板10は剛直であっても可撓性であってもよい。透明基板10は可視光に対して80%以上の透過率を有することが好ましく、86%以上の透過率を有することがさらに好ましい。
The
透明電極20は、光の取り出し側となるために可視光の領域である380〜780nmの波長において80%以上の透過率を有することが望ましい。透明電極20は、IZO(In−Zn酸化物)、ITO(In−Sn酸化物)、Sn酸化物、In酸化物、Zn酸化物、Zn−Al酸化物、Zn−Ga酸化物、またはこれらの酸化物に対してF、Sbなどのドーパントを添加した導電性透明金属酸化物を用いて形成することができる。本発明においては、透明電極20を陽極として使用することが望ましい。また、有機EL素子のディスプレイなどとしての使用に際して、透明電極20を複数の部分電極から構成してもよい。
The
有機EL層30は、少なくとも発光層を含み、必要に応じて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および/または電子注入層を含む。正孔注入層および正孔輸送層は、陽極より注入された正孔を発光層に伝達し、発光層からの電子の移動を遮断する機能を有する。また、電子注入層および電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有する。すなわち、正孔注入層および/または正孔輸送層を発光層と陽極との間に介在させることによって、より低い電界で多くのキャリアが発光層に注入され、注入されたキャリア(正孔および電子)は正孔注入層または正孔輸送層と発光層との界面において蓄積および再結合して発光し、その結果、発光効率が向上することになる。
The
本発明の有機EL層30は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層のうち、キャリア移動性色変換層として機能する少なくとも1つの層を含む。図2に、正孔注入層31/正孔輸送層32/発光層33/電子輸送層34/電子注入層35の5層構成からなる有機EL層30の例を示した。図2の構成において、正孔注入層31、正孔輸送層32、電子輸送層34または電子注入層35のいずれかが色変換色素を含むキャリア移動性色変換層である。本発明においては、正孔注入層31をキャリア移動性色変換層として使用することが望ましい。
The
図2に示した構成以外にも、有機EL層30は、たとえば以下のような構成を取ることができる。
(1)陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極
(2)陽極/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
(3)陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/陰極
(4)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(5)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
(本発明において、望ましくは、陽極は透明電極20であり、陰極は反射電極40である)
In addition to the configuration shown in FIG. 2, the
(1) Anode / hole injection layer / light emitting layer / electron injection layer / cathode (2) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron injection layer / cathode (3) Anode / hole injection layer / light emitting layer / electron Transport layer / cathode (4) Anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode (5) Anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron injection layer / cathode (In the present invention, the anode is preferably the
本発明の有機EL層30の、反射電極との界面を形成する表面層は、凹凸の上面を有する。有機EL層の表面層は反射電極の下地層になるため、表面層の凸凹が反射電極にも反映されて微細な凹凸構造が形成されることになる。本発明の有機EL素子においては、反射電極40を陰極として使用することが望ましい。そのため、反射電極40と有機EL層30との界面を形成する表面層は、電子注入層35または電子輸送層34であることが好ましい。
The surface layer which forms the interface with the reflective electrode of the
このような構成を採ることによって、本発明の有機EL層30は、平坦な透明基板10上に形成された透明電極20上に形成されるので、有機EL層30を構成する各層の下面は平坦である。したがって、有機EL層30を構成する各層(表面層を除く)の平坦性が損なわれることがなく、各層の膜厚は均一であって特性にバラツキが生じることがなく、リークやショートといった問題が生じることがない。また、キャリア移動性色変換層を有機EL層30中に設けることによって、発光層33からの光が効率よくキャリア移動性色変換層に入射すること、および有機EL層30/反射電極40に形成された凹凸の界面により発光層から発する光の素子内の見かけの光路長を増大し、キャリア移動性色変換層にて色変換色素に吸収される光量を増大することによって、高い変換光強度を得ることが可能になる。
By adopting such a configuration, the
以下に、有機EL層30を構成する各層について述べる。発光層33は、透明電極20および反射電極40に電圧が印加されることによって注入されるキャリア(正孔および電子)が再結合することで発光が生じる層である。発光層33の材料は、所望の色調に応じて選択することが可能である。例えば青色から青緑色の発光を得るためには、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンソオキサゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などを使用することができる。より具体的には、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)が挙げられる。また、種々の波長域の発光を得るために、ホスト化合物(ジスチリルアリーレン化合物、4,4’−ビス[N−(3−トリル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(TPD)、アルミニウム錯体(たとえばトリス(8−ヒドロキシキノリナト)アルミニウム錯体(Alq3)など)にドーパント(ペリレン、キナクリドン類、ルブレンなど)を添加したものを使用することもできる。
Below, each layer which comprises the
正孔注入層31または正孔輸送層32をキャリア移動性色変換層として使用する場合、それらの層は、ホスト材料と1種または複数種の色変換色素とを含む。ホスト材料は、キャリア移動性色変換層におけるキャリア注入および/または移動の機能を果たす材料である。キャリア移動性色変換層を正孔注入層または正孔輸送層として用いる場合、BAPP、BABP、CzPP、CzBPなどのような高分子量ペリレン系ホール輸送材料を使用することができる(特許文献5参照)。あるいはまた、ホール輸送性を有する蛍光材料である、アリールアミノ基が結合したアザフルオランテン骨格を有するアザ芳香族化合物(特許文献6参照)、アミノ基と結合したフルオランテン骨格を有する縮合芳香族化合物(特許文献7参照)、アミノ基を有するトリフェニレン芳香族化合物(特許文献8参照)、またはアミノ基を有するペリレン系芳香族化合物(特許文献9参照)を、ホスト材料として用いることもできる。
When the
色変換色素は、発光層が発する光(入射光)を吸収して波長分布変換を行い、異なる波長分布を有する光(変換光)を発する色素である。本発明における色変換色素としては、青色〜青緑色領域の光を吸収して赤色光ないし緑色光を発する色素を用いることができる。青色〜青緑色領域の光を吸収して赤色光を発する色変換色素としては、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(DCM−1、I)、DCM−2(II)、DCJTB(III)などのジシアニン系色素;1−エチル−2−(4−(p−ジメチルアミノフェニル)−1,3−ブタジエニル)−ピリジウム−パークロレート(ピリジン1)等のピリジン系材料;ローダミン系のキサンテン系材料;オキサジン系材料;クマリン系色素;アクリジン色素;その他の縮合芳香族環材料(ジケトピロロ[3,4−c]ピロール誘導体、チアジアゾールの類縁複素環骨格が縮環したベンゾイミダゾール化合物、ポルフィリン誘導体化合物、キナクリドン系化合物、ビス(アミノスチリル)ナフタレン化合物など)を利用できる。 The color conversion dye is a dye that absorbs light (incident light) emitted from the light emitting layer and performs wavelength distribution conversion to emit light (converted light) having a different wavelength distribution. As the color conversion dye in the present invention, a dye that absorbs light in the blue to blue-green region and emits red light or green light can be used. As a color conversion dye that absorbs light in the blue to blue-green region and emits red light, 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (p-dimethylaminostyryl) -4H-pyran (DCM-1, I) , Dicyanine dyes such as DCM-2 (II) and DCJTB (III); 1-ethyl-2- (4- (p-dimethylaminophenyl) -1,3-butadienyl) -pyridium-perchlorate (pyridine 1) Pyridine-based materials such as: rhodamine-based xanthene-based materials; oxazine-based materials; coumarin-based pigments; acridine pigments; other condensed aromatic ring materials (diketopyrrolo [3,4-c] pyrrole derivatives, Such as fused benzimidazole compounds, porphyrin derivative compounds, quinacridone compounds, bis (aminostyryl) naphthalene compounds ) Can be utilized.
また、青色〜青緑色領域の光を吸収して緑色光を発する色変換色素としては、例えば3−(2’−ベンゾチアゾリル)−7−ジエチルアミノ−クマリン(クマリン6)、3−(2’−ベンゾイミダゾリル)−7−ジエチルアミノ−クマリン(クマリン7)、3−(2’−N−メチルベンゾイミダゾリル)−7−ジエチルアミノ−クマリン(クマリン30)、2,3,5,6−1H,4H−テトラヒドロ−8−トリフルオロメチルキノリジン(9,9a,1−gh)クマリン(クマリン153)などのクマリン系色素、あるいはクマリン色素系染料であるベーシックイエロー51、さらにはソルベントイエロー11、ソルベントイエロー116などのナフタルイミド系色素などを含む。 Examples of color conversion dyes that absorb green light and emit green light include 3- (2′-benzothiazolyl) -7-diethylamino-coumarin (coumarin 6) and 3- (2′-benzoimidazolyl). ) -7-diethylamino-coumarin (coumarin 7), 3- (2′-N-methylbenzimidazolyl) -7-diethylamino-coumarin (coumarin 30), 2,3,5,6-1H, 4H-tetrahydro-8- Coumarin dyes such as trifluoromethylquinolidine (9,9a, 1-gh) coumarin (coumarin 153), or basic yellow 51 which is a coumarin dye dye, and naphthalimides such as solvent yellow 11 and solvent yellow 116 Contains pigments.
本発明のキャリア移動性色変換層においては、複数種の色変換色素を用いてもよい。たとえば、青色〜青緑色領域の光を吸収して赤色光を発する色素(第1色素)と、青色〜青緑色領域の光を吸収して緑色光を発する色素(第2色素)とを併用して、最初に第2色素に青色〜青緑色領域の光を吸収させ、次にエネルギー移動または第2色素からの発光の第1色素による吸収によって第1色素にエネルギーを移動させ、最終的に第1色素から発する赤色光を外部に取り出すような構成にしてもよい。このような構成を採ることによって、吸収波長域と発光波長域との差を大きくしつつ、得られる変換光強度を維持することが可能となる。キャリア移動性色変換層は、所望のキャリア移動性および変換光強度に依存するが、100nm〜1μm、より好ましくは150nm〜600nmの範囲内の膜厚を有する。 In the carrier mobility color conversion layer of the present invention, a plurality of types of color conversion dyes may be used. For example, a dye that absorbs light in the blue to blue-green region to emit red light (first dye) and a pigment that absorbs light in the blue to blue-green region to emit green light (second dye) are used in combination. First, the second dye absorbs light in the blue to blue-green region, then the energy is transferred to the first dye by energy transfer or absorption by the first dye of light emission from the second dye, and finally the first dye is transferred. You may make it the structure which takes out the red light emitted from 1 pigment | dye outside. By adopting such a configuration, it is possible to maintain the obtained converted light intensity while increasing the difference between the absorption wavelength range and the emission wavelength range. The carrier mobility color conversion layer has a film thickness in the range of 100 nm to 1 μm, more preferably 150 nm to 600 nm, depending on the desired carrier mobility and converted light intensity.
正孔注入層31および正孔輸送層32をキャリア移動性色変換層として使用しない場合、その材料は特に限定されることなく、公知の材料を用いてそれらの層を形成することができる。たとえば、正孔注入層31は、フタロシアニン類(銅フタロシアニン(CuPc)など)またはインダンスレン系化合物を使用して形成することができる。また、正孔輸送層32は、例えば、TPD、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(α−NPD)、4,4’,4”−トリス(N−3−トリル−N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)、N,N,N’,N’−テトラビフェニル−4,4’−ビフェニレンジアミン(TBPB)といったトリアリールアミン系材料を使用して形成することができる。
When the
電子輸送層34および電子注入層35をキャリア移動性色変換層として使用する場合、それらの層は、正孔注入層31および正孔輸送層32と同様に、ホスト材料と1種または複数種の色変換色素とを含む。色変換色素としては、正孔注入層31および正孔輸送層32の場合と同様の色素を使用することができる。ホスト材料としては、Znsq2などを用いることができる。
When the
電子輸送層34および電子注入層35をキャリア移動性色変換層として使用しない場合、それらの材料は特に限定されることなく、公知の材料を用いることができる。たとえば、電子輸送層34は、2−(4−ビフェニル)−5−(p−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)のようなオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、フェニルキノキサリン類、アルミニウムのキノリノール錯体(例えばAlq3)などを使用して形成することができる。そして、電子注入層35は、Li,Cs,Mg,Caなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属、あるいはこれら金属のフッ化物または酸化物などを使用して形成することができる。
When the
あるいはまた、有機EL層30の表面層となる電子輸送層34または電子注入層35を凝集性材料を用いて形成することができる。本発明における凝集性材料は、低分子量(分子量600以下)の平面的構造を有する材料であることが好ましい。なぜなら、このような材料は、凝集しやすく、容易に凹凸の表面を提供できるからである。本発明において用いることができる凝集性材料としては、F4−TCNQ(2,3,5,6−テトラフルオロ−7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン)、F4DCNQI(N,N’−ジシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロ−1,4−キノンジイミン)、Cl2DCNQI(N,N’−ジシアノ−2,5−ジクロロ−1,4−キノンジイミン)、Cl2F2DCNQI(N,N’−ジシアノ−2,5−ジクロロ−3,6−ジフルオロ−1,4−キノンジイミン)、F6DCNNQI(N,N’−ジシアノ−2,3,5,6,7,8−ヘキサフルオロ−1,4−ナフトキノンジイミン)、CN4TTAQ(1,4,5,8−テトラヒドロ−1,4,5,8−テトラチア−2,3,6,7−テトラシアノアントラキノン)などを挙げることができる。用いる材料によって作用機構は異なる可能性があるが、有機EL層30と反射電極40との密着性の向上またはトンネル効果などによって、反射電極40からの電子注入性が向上するものと考えている。凝集性材料を用いて電子輸送層34または電子注入層35を形成する場合、電子輸送層34または電子注入層35は0.1〜5nm、好ましくは0.1〜0.2nmの膜厚(凹凸構造を有するため膜の平均厚さと平均高さとは一致しないが、本発明における「膜厚」とは基板表面に関する平均厚さを意味する)を有することが望ましい。
Alternatively, the
本発明において、反射電極40は、陰極として使用することが望ましい。陰極としての使用を考慮すると、反射電極40は、4.8eV未満の仕事関数を有する金属および合金から形成することが好ましい。例えば、Al、Ag、Mg、Mn、またはそれら金属を含有する合金(AlLi、MgAgなど)が好ましい。また、アルカリ金属フッ化物またはアルカリ土類金属フッ化物/金属(たとえば、LiF/Al)などの積層電極を使用することもできる。また、有機EL素子のディスプレイなどとしての使用に際して、反射電極40を複数の部分電極から構成してもよい。
In the present invention, the
本発明で使用される反射電極40は、有機EL層30の形成時に形成された表面層の凹凸を反映して、微細な凹凸構造を有することになる。反射面となる反射電極40の表面が凹凸となっていることにより、外部から素子内に入射した光を散乱させることができ、像の映り込み、および視認性の低下といった現象を改善することが可能である。
The
本発明の第2の実施形態である有機EL素子の製造方法は:透明基板10上に透明電極20を形成する工程と;透明電極20の上に、発光層33と、キャリア移動性色変換層と、反射電極との界面をなす表面層とを少なくとも含み、表面層の上面が凹凸である有機EL層30を形成する工程と;有機EL層30の上に反射電極を形成する工程とを有し、有機EL層30の表面層の形成において、第1の圧力の真空蒸着装置内で有機材料を成膜した後に、前記真空蒸着装置内に不活性ガスを導入して装置内圧力を第2の圧力まで上昇させ、次いで減圧して前記真空蒸着装置内の圧力を再度第1の圧力まで下げることによって、表面層に凹凸を形成することを特徴とする。
The organic EL device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention includes: a step of forming a
本発明の製造方法によれば、反射電極と接触し界面を形成する有機EL層の表面層(すなわち、複数の構成層からなる有機EL層の最上層、好ましくは電子輸送層または電子注入層)を形成する際に、真空蒸着装置内の圧力を調整するだけで凹凸を形成することが可能である。すなわち、本発明によれば、反射電極の表面に凹凸を形成するために、従来法のように予め基板表面を処理する必要がない。また、表面が平坦な基板上に透明電極、有機EL層が積層されるため、透明電極と有機EL層との界面、ならびに有機EL層の各構成層の下面は平坦となり、表面層以外の各層の膜厚は均一であって特性にバラツキが生じることがない。したがって、リークやショートといった問題が生じることがない信頼性の高い有機EL素子を製造することができる。 According to the production method of the present invention, the surface layer of the organic EL layer that contacts the reflective electrode to form an interface (that is, the uppermost layer of the organic EL layer composed of a plurality of constituent layers, preferably an electron transport layer or an electron injection layer). It is possible to form irregularities by simply adjusting the pressure in the vacuum deposition apparatus. That is, according to the present invention, in order to form irregularities on the surface of the reflective electrode, it is not necessary to previously treat the substrate surface as in the conventional method. In addition, since the transparent electrode and the organic EL layer are laminated on a substrate having a flat surface, the interface between the transparent electrode and the organic EL layer and the lower surface of each component layer of the organic EL layer are flat, and each layer other than the surface layer The film thickness is uniform and there is no variation in characteristics. Therefore, it is possible to manufacture a highly reliable organic EL element that does not cause problems such as leakage and short circuit.
本発明の製造方法の第1工程は、透明基板10上に透明電極20を形成する工程である。透明電極20の形成は、蒸着法、スパッタ法または化学気相堆積(CVD)法、好ましくはスパッタ法を用いて実施される。また、有機EL素子のディスプレイなどとしての使用に際して、透明電極20を複数の部分電極から形成することが所望される場合には、導電性透明金属酸化物を全面にわたって均一に形成し、その後に所望のパターンを与えるようにエッチングを行って、複数の部分電極からなる透明電極20を形成してもよい。あるいはまた、所望の形状を与えるマスクを用いて複数の部分電極からなる透明電極20を形成してもよい。あるいはまた、リフトオフ法を適用してパターニングを行うことも可能である。
The first step of the production method of the present invention is a step of forming the
本発明の製造方法の第2工程は、透明電極20の上に、発光層33と、キャリア移動性色変換層と、反射電極との界面をなす表面層とを少なくとも含み、表面層の上面が凹凸である有機EL層30を形成する工程である。本工程は、所望の構成に応じて、正孔注入層31、正孔輸送層32、発光層33、電子輸送層34および/または電子注入層35の各構成層の材料を蒸着法によって堆積させることで実施される。抵抗加熱蒸着法または電子ビーム加熱蒸着法のいずれを用いてもよい。各構成層の形成は、通常1×10−4Pa以下、好ましくは5×10−5Pa以下、より好ましくは1×10−5Pa以下の圧力下で実施される。
The second step of the production method of the present invention includes at least a light emitting layer 33, a carrier mobility color conversion layer, and a surface layer forming an interface with the reflective electrode on the
また、キャリア移動性色変換層として形成される層は、ホスト材料および色変換色素を予め所定の比率で混合した混合物を単一の蒸着源として用いる蒸着法にて形成してもよいし、あるいは、ホスト材料および色変換色素を独立して加熱される複数の蒸着源として用い、所望の成膜速度比において共蒸着法にて形成してもよい。 The layer formed as the carrier mobility color conversion layer may be formed by a vapor deposition method using a mixture in which a host material and a color conversion dye are mixed in advance at a predetermined ratio as a single vapor deposition source, or Alternatively, the host material and the color conversion dye may be used as a plurality of vapor deposition sources that are independently heated, and may be formed by a co-vapor deposition method at a desired film formation rate ratio.
さらに、有機EL層の最上層、すなわち表面層の形成は、成膜開始時の真空蒸着装置内の圧力を第1の圧力に設定し、成膜中に前記真空蒸着装置内に不活性ガスを導入して装置内圧力を第2の圧力まで上昇させ、次いで減圧して前記真空蒸着装置内の圧力を再度第1の圧力まで下げることによって実施される。第1の圧力は、通常1×10−4Pa以下、好ましくは5×10−5Pa以下、より好ましくは1×10−5Pa以下である。一方、第2の圧力は、通常0.1Pa〜10Pa、好ましくは0.5Pa〜5Pa、より好ましくは0.8Pa〜2Paの範囲内である。本過程において形成される表面層は電子輸送層34または電子注入層35であることが望ましい。
Furthermore, the uppermost layer of the organic EL layer, that is, the surface layer is formed by setting the pressure in the vacuum vapor deposition apparatus at the start of film formation to the first pressure, and supplying an inert gas into the vacuum vapor deposition apparatus during the film formation. This is carried out by introducing the pressure inside the apparatus to the second pressure and then reducing the pressure inside the vacuum deposition apparatus to the first pressure again. The first pressure is usually 1 × 10 −4 Pa or less, preferably 5 × 10 −5 Pa or less, more preferably 1 × 10 −5 Pa or less. On the other hand, the second pressure is usually within a range of 0.1 Pa to 10 Pa, preferably 0.5 Pa to 5 Pa, more preferably 0.8 Pa to 2 Pa. The surface layer formed in this process is desirably the
蒸着源から被成膜面へと飛翔する蒸着粒子は、低圧条件下では分子の衝突を受けずに被成膜面に到達して、アモルファス状態で堆積する。いかなる理論によっても拘束されることを意図するものではないが、蒸着実施中に圧力を上昇させると、蒸着粒子の衝突確率が増大し、衝突によって蒸着粒子が集合した状態になると考えられる。そして、この状態で再び圧力を低下させて飛翔中の蒸着粒子の衝突確率を低下させることによって、集合状態の蒸着粒子が被成膜面に達して微粒子化し、表面を凹凸にするものと考えられる。すなわち、表面層材料は、第1の圧力(低圧条件)下ではアモルファス状態で堆積され平坦な層となるが、第2の圧力(高圧条件)を適用することによって、微粒子化した状態で堆積されて凹凸が形成されることになる。高圧条件である第2の圧力を前述の範囲内とすることによって、ショートおよびリークを発生させるほどの粗大粒子化を起こさず、十分に微粒子化した状態で表面層材料を堆積させ、外部からの入射光を反射させることができる所望の凹凸を得ることができる。 The vapor deposition particles flying from the vapor deposition source to the film formation surface reach the film formation surface without being subjected to molecular collision under low pressure conditions, and are deposited in an amorphous state. Although not intending to be bound by any theory, it is considered that when the pressure is increased during the vapor deposition, the collision probability of the vapor deposition particles increases, and the vapor deposition particles are brought into an aggregated state due to the collision. In this state, the pressure is lowered again to reduce the collision probability of the vapor deposition particles during the flight, so that the vapor deposition particles in the aggregated state reach the film formation surface and become fine particles, thereby making the surface uneven. . That is, the surface layer material is deposited in an amorphous state under a first pressure (low pressure condition) to become a flat layer, but is deposited in a fine particle state by applying the second pressure (high pressure condition). As a result, irregularities are formed. By setting the second pressure, which is a high-pressure condition, within the above-described range, the surface layer material is deposited in a sufficiently finely divided state without causing coarse particles so as to cause a short circuit and a leak. Desired irregularities capable of reflecting incident light can be obtained.
ここで、不活性ガスとしては、N2、またはHe、Ne、Ar、Xeなどの希ガスを使用することができる。不活性ガスの導入による第1の圧力から第2の圧力への圧力上昇は、通常の場合1〜10秒、好ましくは1〜5秒の時間をかけて実施される。ひとたび所定の第2の圧力に到達したならば、不活性ガスの導入を停止し、直ちに第1の圧力への圧力低下が開始される。あるいはまた、1〜20秒、好ましくは5〜10秒の時間にわたって真空蒸着装置を第2の圧力に維持してもよい。第2の圧力から第1の圧力への圧力低下は、通常の場合1〜10秒、好ましくは1〜5秒の時間をかけて実施される。 Here, as the inert gas, N 2 or a rare gas such as He, Ne, Ar, or Xe can be used. The pressure increase from the first pressure to the second pressure due to the introduction of the inert gas is usually performed over a period of 1 to 10 seconds, preferably 1 to 5 seconds. Once the predetermined second pressure is reached, the introduction of the inert gas is stopped and the pressure drop to the first pressure is started immediately. Alternatively, the vacuum deposition apparatus may be maintained at the second pressure for a period of 1 to 20 seconds, preferably 5 to 10 seconds. The pressure drop from the second pressure to the first pressure is usually carried out over a period of 1 to 10 seconds, preferably 1 to 5 seconds.
必要に応じて、所望の凹凸形状を有する表面層の形成のために、第1の圧力から第2の圧力への圧力上昇およびそれに引き続く第1の圧力への圧力低下を複数回繰り返して実施してもよい。あるいはまた、表面層形成の初期において第1の圧力において成膜を実施して表面層の一部を平坦に形成した後に、前述の圧力変化を適用して所望の凹凸形状を形成してもよい。 If necessary, in order to form a surface layer having a desired uneven shape, the pressure increase from the first pressure to the second pressure and the subsequent pressure decrease to the first pressure are repeated a plurality of times. May be. Alternatively, a desired uneven shape may be formed by applying the above-described pressure change after forming a part of the surface layer flatly by forming the film at the first pressure in the initial stage of the surface layer formation. .
本発明の製造方法の第3の工程は、上面に凹凸を有する表面層を含む有機EL層30の上に反射電極40を形成する工程である。反射電極40の形成は、蒸着法、スパッタ法または化学気相堆積(CVD)法、好ましくは蒸着法を用いて実施される。また、有機EL素子のディスプレイなどとしての使用に際して、反射電極40を複数の部分電極から形成することが所望される場合には、所望の形状を与えるマスクを用いる蒸着法によって、複数の部分電極からなる反射電極40を形成してもよい。あるいはまた、有機EL層30の形成前に逆テーパー形状の断面を有する反射電極分離隔壁を設け、前述のように有機EL層30を形成し、そして反射電極材料を蒸着することによって、複数の部分電極からなる反射電極40を形成してもよい。
The 3rd process of the manufacturing method of this invention is a process of forming the
本発明の製造方法によれば、反射電極40との界面をなす有機EL層30の表面層を形成する際に圧力変化を適用することによって、必要とされる有機EL層の上面のみに凹凸を形成し、それによって反射電極40に微細な凹凸形状を付与することができる。したがって、従来の凹凸形成法と比較してより簡便に凹凸形状を形成することができ、かつ有機EL層30/反射電極40の界面以外を平坦に形成することによって、特性のバラツキ、リークまたはショートなどの故障の発生を防止することができる。このように形成された反射電極40の凹凸形状は、外部からの光を散乱せしめ、映りこみおよび視認性の低下といった問題点を抑制することを可能にする。
According to the manufacturing method of the present invention, by applying a pressure change when forming the surface layer of the
以上説明したように、本実施形態の製造方法によれば、有機EL層と反射電極との界面を形成する表面層を形成する際に、圧力を調整することによって凹凸を形成することが可能であるため、従来の凹凸形成法と比較して、より簡便に反射電極に凹凸を形成することが可能となる。そのため、外部からの光を散乱せしめ、映りこみおよび視認性の低下を抑制した、高品質の有機EL素子を低コストで提供することが可能である。 As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to form irregularities by adjusting the pressure when forming the surface layer that forms the interface between the organic EL layer and the reflective electrode. Therefore, it is possible to more easily form the unevenness on the reflective electrode as compared with the conventional unevenness forming method. Therefore, it is possible to provide a high-quality organic EL element that scatters light from the outside and suppresses reflection and deterioration of visibility at low cost.
本発明の第3の実施形態である有機EL素子の製造方法は:透明基板10上に透明電極20を形成する工程と;透明電極20の上に、発光層33と、キャリア移動性色変換層と、反射電極との界面をなす表面層とを少なくとも含み、表面層の上面が凹凸である有機EL層30を形成する工程と;有機EL層30の上に反射電極を形成する工程とを有し、有機EL層30の表面層の形成において、有機EL層30の表面層の形成において、凝集性材料を堆積させることによって、表面層に凹凸を形成することを特徴とする。本実施形態の製造方法においては、有機EL層の表面層の形成を除いて、第2の実施形態の製造方法と同様の工程を用いることができる。
The organic EL device manufacturing method according to the third embodiment of the present invention includes: a step of forming a
本実施形態における有機EL層の表面層は、通常1×10−4Pa以下、好ましくは5×10−5Pa以下、より好ましくは1×10−5Pa以下の圧力下で、加熱条件を制御して0.05nm/s以下、好ましくは0.01〜0.001nm/sの範囲内の成膜速度で、F4−TCNQなどの凝集性材料を堆積させることによって形成される。このような範囲内の成膜速度とすることによって、被成膜面上により多くの凝集核を発生せしめ、表面層の凹凸を顕著にし、入射する外光を散乱させることが可能となる。 The surface layer of the organic EL layer in the present embodiment is usually controlled under heating pressure of 1 × 10 −4 Pa or less, preferably 5 × 10 −5 Pa or less, more preferably 1 × 10 −5 Pa or less. Then, it is formed by depositing an aggregating material such as F 4 -TCNQ at a film forming speed of 0.05 nm / s or less, preferably 0.01 to 0.001 nm / s. By setting the film forming speed within such a range, it is possible to generate more agglomeration nuclei on the film formation surface, to make the surface layer uneven, and to scatter incident external light.
以上説明したように、本実施形態の製造方法によっても有機EL層と反射電極との界面に凝集性材料を堆積させることによって凹凸を形成することが可能であり、従来の凹凸形成法と比較して、より簡便に反射電極に凹凸を形成することが可能となる。そのため、外部からの光を散乱せしめ、映りこみおよび視認性の低下を抑制した、高品質の有機EL素子を低コストで提供することが可能である。 As described above, it is possible to form irregularities by depositing a cohesive material on the interface between the organic EL layer and the reflective electrode even by the manufacturing method of the present embodiment, which is compared with the conventional irregularity forming method. Thus, it is possible to more easily form irregularities on the reflective electrode. Therefore, it is possible to provide a high-quality organic EL element that scatters light from the outside and suppresses reflection and deterioration of visibility at low cost.
本発明の有機EL素子は、複数の独立した発光部を形成することによってディスプレイ用途などに応用することが可能である。複数の独立した発光部を形成する1つの方法は、透明電極20を第1の方向に延びる複数のストライプ形状の部分電極から形成し、反射電極40を第2の方向に延びる複数のストライプ形状の部分電極から形成し、第1の方向と第2の方向とを交差好ましくは直交するようにすることである。このような構造において、透明電極20および反射電極40の特定の部分電極に電圧を印加すると、それら部分電極の交差する位置で発光が起き、いわゆるパッシブマトリクス駆動が可能となる。あるいはまた、透明電極20および反射電極40の一方を複数の部分電極から形成し、それら複数の部分電極のそれぞれをスイッチング素子(たとえばTFTなど)と1対1に接続し、透明電極20および反射電極40の他方を一体型の共通電極とすることで、いわゆるアクティブマトリクス駆動が可能となる。
The organic EL device of the present invention can be applied to display applications by forming a plurality of independent light emitting portions. One method for forming a plurality of independent light emitting portions is to form the
有機EL層30/反射電極40に形成された凹凸の界面、およびキャリア移動性色変換層を有する本発明の有機EL素子において複数の独立した発光部を形成した場合、凹凸の界面は、外光の散乱のみならず、発光層から発する光の素子内の見かけの光路長を増大させ、キャリア移動性色変換層にて色変換色素に吸収される光量を増大させ、より高い変換光強度を与えるのに有効である。また、該凹凸の界面による発光層からの光の散乱は、素子内(特に透明基板内)の横方向の光伝搬を抑制し、隣接する発光部のキャリア移動性色変換層からの意図しない発光によるクロストークの発生を防止することに有効である。
When a plurality of independent light emitting portions are formed in the organic EL element of the present invention having the uneven interface formed on the
さらに、複数の独立した発光部を有する有機EL素子をディスプレイ用途に応用する場合、特定の波長域の光を透過させる1種または複数種のカラーフィルタ層、特定の波長域の光を吸収してより長波長の光を発する1種または複数種の色変換層、複数種のカラーフィルタ層/色変換層によってもたらされる段差を解消するための平坦化層、水分ないし酸素の透過を遮断して有機EL素子の劣化を防止するパッシベーション層などの層を必要に応じて設けることができる。たとえば、透明基板10と透明電極20との間に、カラーフィルタ層(および/または色変換層)/平坦化層/パッシベーション層の積層構造を設けてもよい。あるいはまた、透明基板10の透明電極とは反対側の表面上に、カラーフィルタ層および/または色変換層を設けてもよい。あるいはまた、有機EL素子の透明基板10とは別の透明基板上にカラーフィルタ層(および/または色変換層)/パッシベーション層の積層体を設けたフィルタ基板を作製し、有機EL素子とフィルタ基板を貼り合わせてディスプレイを形成してもよい。カラーフィルタ層、色変換層、平坦化層およびパッシベーション層は、既知の任意の材料を用いて形成してもよい。
Furthermore, when an organic EL device having a plurality of independent light emitting portions is applied to a display application, one or more color filter layers that transmit light in a specific wavelength range, and absorb light in a specific wavelength range. One or more color conversion layers that emit light of longer wavelengths, a flattening layer for eliminating the steps caused by the plurality of color filter layers / color conversion layers, and organic by blocking the transmission of moisture or oxygen A layer such as a passivation layer for preventing deterioration of the EL element can be provided as necessary. For example, a laminated structure of color filter layer (and / or color conversion layer) / flattening layer / passivation layer may be provided between the
[実施例1]
本実施例は、図3に示すように、透明基板10と透明電極20との間に、カラーフィルタ層50、色変換層60、平坦化層70およびパッシベーション層80の積層構造が挿入された多色表示ディスプレイ用の有機EL素子に関する。
[Example 1]
In this embodiment, as shown in FIG. 3, a multi-layer structure in which a color filter layer 50, a color conversion layer 60, a
厚さ0.7mmの透明ガラス基板10に対して、カラーモザイクCB−7001(富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を塗布し、フォトリソグラフ法を用いてパターニングして幅0.1mm、膜厚1μmの第1の方向に延びる複数のストライプ状部分がピッチ0.33mmで配列されている青色カラーフィルター層50Bを形成した。
A color mosaic CB-7001 (manufactured by Fuji Film Electronics Materials Co., Ltd.) is applied to a
次いで、クマリン6(0.9重量部)を溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテート(PGMEA)120重量部へ溶解させた。光重合性樹脂組成物の「V259PA/P5」(新日鐵化学株式会社)100重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、基板10上にスピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、幅0.1mm、膜厚5μmの第1の方向に延びる複数のストライプ形状部分がピッチ0.33mmで配列されている緑色変換層60Gを形成した。
Subsequently, coumarin 6 (0.9 parts by weight) was dissolved in 120 parts by weight of propylene glycol monoethyl acetate (PGMEA) as a solvent. 100 parts by weight of the photopolymerizable resin composition “V259PA / P5” (Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) was added and dissolved to obtain a coating solution. This coating solution is applied onto the
さらに、クマリン6(0.5重量部)、ローダミン6G(0.3質量部)、ベーシックバイオレット11(0.3質量部)を、「V259PA/P5」100重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、透明基板10上にスピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、幅0.1mm、膜厚5μmの第1の方向に延びる複数のストライプ形状部分がピッチ0.33mmで配列されている赤色変換層60Rを形成した。
Further, Coumarin 6 (0.5 part by weight), Rhodamine 6G (0.3 part by weight) and Basic Violet 11 (0.3 part by weight) were added and dissolved in 100 parts by weight of “V259PA / P5” to obtain a coating solution. Got. This coating solution is applied onto the
カラーフィルタ層50および色変換層60が形成された透明基板10に対して、「V259PA/P5」(新日鐵化学株式会社)を塗布し、高圧水銀灯の光を照射して膜厚8μmの平坦化層70を形成した。この際、カラーフィルタ層50および色変換層60のストライプ形状に変形は発生せず、かつ平坦化層70の上面は平坦であった。
“V259PA / P5” (Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) is applied to the
スパッタ法にて、平坦化層70の上に膜厚300nmのSiOx膜からなるパッシベーション層80を形成した。スパッタ装置はRF−ブレーナマグネトロン、ターゲットはSiを用いた。製膜時のスパッタガスはArと酸素との混合ガスを使用した。
A
パッシベーション層80の上面にスパッタ法にてIZOを全面成膜した。DCスパッタ装置を用い、圧力0.3PaのAr雰囲気中、ターゲットとしてIn2O3−10%ZnOを用い、100Wの電力を印加した。この際の成膜速度は0.33nm/sであった。次いでフォトリソグラフィー法にてパターニングを行い、さらに乾燥処理(150℃)およびUV処理(水銀灯、室温および150℃)を行って、それぞれの副画素(赤色,緑色、および青色)に位置する、幅0.094mm、ピッチ0.11mm、膜厚100nmの第1の方向に延びる複数のストライプ形状の部分電極からなる透明電極20(陽極)を得た。
An IZO film was formed on the entire upper surface of the
次いで、透明電極20を形成した基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層31、正孔輸送層32、有機発光層33および電子輸送層34からなる有機EL層30を真空を破らずに順次成膜した。正孔注入層31、正孔輸送層32および有機発光層33の成膜に際して真空槽内圧は1×10−5Paまで減圧した。正孔注入層31として、CzPPおよびDCJTB(5質量%)を200nm積層した。したがって、本実施例では正孔注入層31がキャリア移動性色変換層である。正孔輸送層32としてTBPBを20nm積層した。そして、発光層33としてDPVBiを40nm積層した。
Next, the substrate on which the
続いて、本実施例における有機EL層30の表面層である電子輸送層34の成膜を行った。1×10−5Paの真空槽内圧において、Alq3の積層を開始した。膜厚20nmのが得られた時点で、成膜を続けながら真空槽中にN2ガスを導入して圧力を1Paまで上昇させ、10秒間にわたって1Paの圧力を維持し、次いで内圧を再び1×10−5Paに低下させ、該圧力を20秒間維持して成膜を終了して、電子輸送層34を得た。得られたAlq3の上面は凹凸であった。
Subsequently, the
この後、真空を破ることなしに、第1の方向と直交する第2の方向に延びる幅0.30mm、ピッチ0.33mmのストライプパターンが得られるマスクを用いて、LiF(膜厚1nm)/Al(膜厚100nm)を堆積させ、複数のストライプ形状の部分電極からなる反射電極40を形成して、有機EL素子を得た。
Thereafter, using a mask that can obtain a stripe pattern having a width of 0.30 mm and a pitch of 0.33 mm extending in the second direction orthogonal to the first direction without breaking the vacuum, LiF (film thickness: 1 nm) / Al (film thickness 100 nm) was deposited to form a
こうして得られた有機EL素子をグロープボックス内乾燥窒素雰囲気(水分濃度10ppm以下)に移動させ、ゲッター剤が塗布されている封止ガラス(図示せず)とUV硬化接着剤を用いて封止した。 The organic EL device thus obtained was moved to a dry nitrogen atmosphere (moisture concentration of 10 ppm or less) in the group box and sealed using a sealing glass (not shown) coated with a getter agent and a UV curable adhesive. .
[実施例2]
実施例1と同様の手順に従って発光層33以下の層を形成した。
[Example 2]
In accordance with the same procedure as in Example 1, the layers below the light emitting layer 33 were formed.
次いで、1×10−5Paの真空槽内圧において、膜厚20nmのAlq3を積層して電子輸送層34を得た。電子輸送層34の上面は平坦であった。続いて、本実施例における有機EL層30の表面層である電子注入層35の成膜を行った。1×10−5Paの真空槽内圧において、0.001nm/sの成膜速度において膜厚1nmのF4−TCNQを形成した。得られたF4−TCNQの上面は凹凸であった。
Then, the vacuum chamber pressure of 1 × 10 -5 Pa, to obtain an
続いて、実施例1と同様の手順に従って、反射電極40の形成および封止を行って有機EL素子を得た。
Then, according to the procedure similar to Example 1, formation and sealing of the
[比較例1]
実施例1と同様の手順に従って発光層33以下の層を形成した。
[Comparative Example 1]
In accordance with the same procedure as in Example 1, the layers below the light emitting layer 33 were formed.
次いで、1×10−5Paの真空槽内圧において、膜厚20nmのAlq3を積層して電子輸送層34を得た。電子輸送層34の上面は平坦であった。
Then, the vacuum chamber pressure of 1 × 10 -5 Pa, to obtain an
続いて、実施例1と同様の手順に従って、反射電極40の形成および封止を行って有機EL素子を得た。
Then, according to the procedure similar to Example 1, formation and sealing of the
[評価]
各実施例および比較例で得られた有機EL素子について、蛍光灯下での映りこみ(目視評価)、拡散反射率(%:分光光度計を用いて測定)、R効率(赤色副画素のみを点灯した場合の赤色光強度:比較例1の素子の赤色光強度を1とする相対評価)、クロストーク(緑色副画素のみを発光させたときの発光の色度(CIE))、および駆動電圧(V:200μAの電流を流すのに必要な電圧)について評価を行った。結果を第1表に示す。
[Evaluation]
For the organic EL elements obtained in each Example and Comparative Example, reflection under a fluorescent lamp (visual evaluation), diffuse reflectance (%: measured using a spectrophotometer), R efficiency (only red sub-pixel) Red light intensity when turned on: Relative evaluation assuming that the red light intensity of the element of Comparative Example 1 is 1, crosstalk (chromaticity of light emission when only the green sub-pixel is emitted (CIE)), and drive voltage Evaluation was made on (V: voltage necessary for flowing a current of 200 μA). The results are shown in Table 1.
第1表から分かるように、本発明に従う実施例1および2においては、映りこみが発生せず、かつ比較例1の素子よりも大きな拡散反射率を有することから、有機EL層30/反射電極40の凹凸界面において、外部からの入射光が効率よく散乱されていることが分かる。また、赤色光への色変換の効率の指標であるR効率を比較すると、本発明にしたがう実施例1および2の素子はより高いR効率を示し、凹凸界面による見かけの光路長の増大によるキャリア移動性色変換層(正孔注入層31)に吸収される光量の増大に伴って、より効率的に赤色光への変換が行われていることが分かる。さらに、クロストークの評価では、比較例1の素子のみCIEの色度座標(x,y)値が大きく黄色方向に偏移しており、緑色副画素における発光層の発光が隣接する赤色副画素に入射してクロストークが発生していることが分かる。それに対して本発明の実施例1および2の素子では、所望の色相の緑色光が得られており、クロストークが発生していないことが分かる。また、凝集性材料からなる電子注入層35を有する本発明の実施例2の素子は他の素子に比べてより低い駆動電圧を有しており、有機EL層30へのキャリア注入がより円滑に行われていることが分かる。なお、各実施例および比較例の素子において、駆動中のリークおよびショートのような故障の発生は認められなかった。
As can be seen from Table 1, in Examples 1 and 2 according to the present invention, no reflection occurs and the diffuse reflectance is higher than that of the element of Comparative Example 1, so that the
10 基板
20 透明電極
30 有機EL層
31 正孔注入層
32 正孔輸送層
33 発光層
34 電子輸送層
35 電子注入層
40 反射電極
50(B) カラーフィルタ層(青色)
60(G,R) 色変換層(緑色、赤色)
70 平坦化層
80 パッシベーション層
DESCRIPTION OF
60 (G, R) color conversion layer (green, red)
70
Claims (7)
前記透明電極の上に、発光層と、キャリア移動性色変換層と、反射電極との界面をなす表面層とを少なくとも含み、前記表面層の上面が凹凸である有機EL層を形成する工程と、
前記有機EL層の上に反射電極を形成する工程と
を有し、前記有機EL層の表面層の形成において、第1の圧力の真空蒸着装置内で有機材料を成膜した後に、前記真空蒸着装置内に不活性ガスを導入して装置内圧力を第2の圧力まで上昇させ、次いで減圧して前記真空蒸着装置内の圧力を再度第1の圧力まで下げることによって、表面層に凹凸を形成することを特徴とする有機EL素子の製造方法。 Forming a transparent electrode on the transparent substrate;
Forming an organic EL layer including at least a light emitting layer, a carrier mobility color conversion layer, and a surface layer forming an interface with the reflective electrode on the transparent electrode, wherein the upper surface of the surface layer is uneven; ,
Forming a reflective electrode on the organic EL layer, and in forming the surface layer of the organic EL layer, after depositing an organic material in a vacuum deposition apparatus of a first pressure, the vacuum deposition Introducing an inert gas into the device to increase the pressure in the device to the second pressure, and then reducing the pressure in the vacuum deposition device to the first pressure again to form irregularities in the surface layer A method for producing an organic EL element, comprising:
前記透明電極の上に、発光層と、キャリア移動性色変換層と、反射電極との界面をなす表面層とを少なくとも含み、前記表面層の上面が凹凸である有機EL層を形成する工程と、
前記有機EL層の上に反射電極を形成する工程と
を有し、前記有機EL層の表面層の形成において、凝集性材料を堆積させることによって、表面層に凹凸を形成することを特徴とする有機EL素子の製造方法。
Forming a transparent electrode on the transparent substrate;
Forming an organic EL layer including at least a light emitting layer, a carrier mobility color conversion layer, and a surface layer forming an interface with the reflective electrode on the transparent electrode, wherein the upper surface of the surface layer is uneven; ,
Forming a reflective electrode on the organic EL layer, and forming a surface layer of the organic EL layer, wherein an uneven material is formed on the surface layer by depositing a cohesive material. Manufacturing method of organic EL element.
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