JP2007200776A - Manufacturing method of organic led element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機LED(Light−Emitting Diode)素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an organic LED (Light-Emitting Diode) element.
有機LED素子は、有機EL(Electro Luminescence)素子とも呼ばれ、有機物中に注入された電子と正孔が再結合して生じた励起子によって発光が起こる現象を利用した素子である。 The organic LED element is also referred to as an organic EL (Electro Luminescence) element, and is an element that utilizes a phenomenon in which light is emitted by excitons generated by recombination of electrons and holes injected into an organic substance.
近年では、この有機LED素子を用いたディスプレイの開発が盛んに行われている。これは、有機LEDディスプレイが、液晶ディスプレイに比較して、広い視野角、速い応答速度および高いコントラストなどを有することによるものである。 In recent years, displays using this organic LED element have been actively developed. This is because the organic LED display has a wide viewing angle, a fast response speed, a high contrast, and the like as compared with the liquid crystal display.
一般に、有機LED素子は、陰極と陽極の間に有機層が挟持された構造を有している。そして、電圧を印加すると、陰極からは電子が、陽極からは正孔がそれぞれキャリアとして注入される。これらのキャリアが有機層の内部で再結合すると、励起子が発生して発光が起こる。 In general, an organic LED element has a structure in which an organic layer is sandwiched between a cathode and an anode. When a voltage is applied, electrons are injected as carriers from the cathode and holes are injected from the anode, respectively. When these carriers recombine inside the organic layer, excitons are generated to emit light.
こうした有機LED素子においては、陰極と有機層の界面に、LiFなどの仕事関数の小さいアルカリ金属化合物を設けることにより、これらの間のエネルギー障壁を低下させて駆動電圧の低減を図ることができるとされる(例えば、非特許文献1および非特許文献2参照)。
In such an organic LED element, when an alkali metal compound having a small work function such as LiF is provided at the interface between the cathode and the organic layer, the energy barrier between them can be lowered to reduce the driving voltage. (For example, see Non-Patent
しかしながら、有機LED素子に対するさらなる低電圧化の要求は高い。そこで、本発明は、従来より駆動電圧を減少させることのできる有機LED素子の製造方法を提供することを目的とする。 However, there is a high demand for further lowering the voltage of the organic LED element. Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the organic LED element which can reduce a drive voltage conventionally.
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。 Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.
本発明は、陽極と陰極の間に発光層を備えた有機LED素子の製造方法において、
前記発光層の上に電子輸送層を形成する工程と、
前記電子輸送層に接し、アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物からなる絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層に接する電子注入層を形成する工程と、
前記電子注入層に接する前記陰極を形成する工程と、
前記陽極の電位が前記陰極の電位より高い条件で前記発光層に通電する順方向のエージングと、前記陰極の電位が前記陽極の電位より高い条件で前記発光層に通電する逆方向のエージングとを組み合わせて実施する工程とを有し、
前記逆方向のエージングにおける印加電圧の印加時間に関する積分値が、前記順方向のエージングにおける印加電圧の印加時間に関する積分値の2倍以上であるようにすることを特徴とする有機LED素子の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for producing an organic LED element having a light emitting layer between an anode and a cathode,
Forming an electron transport layer on the light emitting layer;
Forming an insulating layer made of an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound in contact with the electron transport layer;
Forming an electron injection layer in contact with the insulating layer;
Forming the cathode in contact with the electron injection layer;
Forward aging in which the light emitting layer is energized under a condition in which the potential of the anode is higher than that of the cathode, and reverse aging in which the light emitting layer is energized in a condition in which the potential of the cathode is higher than the potential of the anode. And performing the process in combination.
A method for producing an organic LED element, characterized in that an integrated value relating to the application time of the applied voltage in the reverse aging is at least twice an integral value relating to the application time of the applied voltage in the forward aging. About.
本発明は、前記発光層と前記電子輸送層の間に正孔ブロッキング層を形成する工程をさらに有することができる。 The present invention may further include a step of forming a hole blocking layer between the light emitting layer and the electron transport layer.
本発明においては、前記絶縁層をLiF層とすることが好ましい。 In the present invention, the insulating layer is preferably a LiF layer.
本発明においては、前記電子輸送層および前記電子注入層を、ともにAlq3層とすることが好ましい。 In the present invention, both the electron transport layer and the electron injection layer are preferably Alq 3 layers.
本発明によれば、電子輸送層と電子注入層の間に絶縁層を設け、また、順方向のエージングと逆方向のエージングとを組み合わせて実施することによって、従来より駆動電圧の低い有機LED素子を製造することができる。 According to the present invention, an organic LED element having a lower driving voltage than conventional ones is provided by providing an insulating layer between an electron transport layer and an electron injection layer, and performing forward aging and reverse aging in combination. Can be manufactured.
本発明では、有機LED素子が、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層および陰極が積層された多層型の構成であって、電子輸送層と電子注入層の間に、アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物からなる絶縁層が設けられていることを第1の特徴とする。ここで、絶縁層は、LiF(フッ化リチウム)層とすることが好ましい。尚、正孔ブロッキング層はなくてもよい。また、正孔注入層および正孔輸送層の双方がなくてもよいし、正孔注入層のみがなくてもよい。さらに、正孔輸送層および電子輸送層は複数の層からなっていてもよい。 In the present invention, the organic LED element has a multilayer structure in which an anode, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a cathode are laminated, A first feature is that an insulating layer made of an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound is provided between the electron transport layer and the electron injection layer. Here, the insulating layer is preferably a LiF (lithium fluoride) layer. The hole blocking layer may not be provided. Further, both the hole injection layer and the hole transport layer may be omitted, or only the hole injection layer may be omitted. Furthermore, the hole transport layer and the electron transport layer may be composed of a plurality of layers.
また、本発明は、上記の有機LED素子に対して、陽極の電位が陰極の電位より条件で発光層に通電する順方向のエージングと、陰極の電位が陽極の電位より高い条件で発光層に通電する逆方向のエージングとを組み合わせて実施することを第2の特徴とする。この場合、逆方向のエージングにおける印加電圧の印加時間に関する積分値が、順方向のエージングにおける印加電圧の印加時間に関する積分値の2倍以上であるようにする。 Further, the present invention is directed to the organic LED element described above, in which forward aging is applied to the light emitting layer when the anode potential is higher than the cathode potential, and the light emitting layer is applied under conditions where the cathode potential is higher than the anode potential. The second feature is that it is performed in combination with reverse aging that is energized. In this case, the integral value related to the application time of the applied voltage in the aging in the reverse direction is set to be twice or more the integral value related to the application time of the applied voltage in the aging in the forward direction.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、本明細書において、正孔注入性とは陽極から正孔を注入され得る能力を称し、正孔輸送性とは注入された正孔を発光層へ輸送する能力を称する。また、電子注入性とは陰極から電子を注入され得る能力を称し、電子輸送性とは注入された電子を発光層へ輸送する能力を称する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this specification, the hole injection property refers to the ability to inject holes from the anode, and the hole transport property refers to the ability to transport the injected holes to the light emitting layer. The electron injecting property refers to the ability to inject electrons from the cathode, and the electron transporting property refers to the ability to transport the injected electrons to the light emitting layer.
図1は、本実施の形態における有機LED素子1の模式的断面図である。図において、基板2の上には、陽極3、正孔注入層4、正孔輸送層5、発光層6、正孔ブロッキング層7、電子輸送層8、LiF層9、電子注入層10および陰極11が形成されている。このように、本発明の有機LED素子の製造方法では、電子輸送層8と電子注入層10の間にLiF層9が設けられることを第1の特徴としている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an
基板2には、可視光に対して透過率の高い材料が用いられる。具体的には、アルカリガラス、無アルカリガラスおよび石英ガラスなどの無機ガラスの他に、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコール並びにポリフッ化ビニリデンおよびポリフッ化ビニルなどのフッ素含有ポリマーなどの透明材料が挙げられる。
For the
陽極3には、透明であって仕事関数の大きな金属若しくはその合金または他の導電性化合物が用いられる。例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、SnO2またはZnOなどを陽極材料として用いることができる。例えば、基板2の上に、これらの膜を蒸着法またはスパッタ法などによって成膜した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることにより、陽極3を形成することができる。
The
正孔注入層4と正孔輸送層5は、ともに正孔輸送性の有機材料によって構成される。すなわち、陽極3とのイオン化ポテンシャルの差が小さいことによって、陽極3からの正孔注入障壁が低く、また、正孔移動度の高い材料が用いられる。
The
正孔注入層4は、陽極バッファ層と称することもできる。本実施の形態においては、例えば、陽極3の上に銅フタロシアニンを蒸着することによって、正孔注入層4を形成することができる。
The
正孔輸送層5としては、例えば、N,N’−ビス(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(α−NPD)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス[N−フェニル−N−(2−ナフチル)−4’−アミノビフェニル−4−イル]−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(NPTE)、1,1−ビス[(ジ−4−トリルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(HTM2)およびN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ジフェニル−4,4’−ジアミン(TPD)などを用いることができる。本実施の形態においては、例えば、正孔注入層4の上にα−NPDを蒸着することによって、正孔輸送層5を形成することができる。
Examples of the hole transport layer 5 include N, N′-bis (1-naphthyl) -N, N′-diphenylbenzidine (α-NPD), N, N′-diphenyl-N, N′-bis [N -Phenyl-N- (2-naphthyl) -4'-aminobiphenyl-4-yl] -1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (NPTE), 1,1-bis [(di-4- Tolylamino) phenyl] cyclohexane (HTM2), N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′-diphenyl-4,4′-diamine (TPD) and the like are used. it can. In the present embodiment, the hole transport layer 5 can be formed, for example, by depositing α-NPD on the
発光層6には、注入された電子と正孔が再結合できる場を提供し、且つ、発光効率の高い材料を用いる。具体的には、トリス(8−キノリノラート)アルミニウム錯体(Alq3)、ビス(8−ヒドロキシ)キナルジンアルミニウムフェノキサイド(Alq′2OPh)、ビス(8−ヒドロキシ)キナルジンアルミニウム−2,5−ジメチルフェノキサイド(BAlq)、モノ(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナート)リチウム錯体(Liq)、モノ(8−キノリノラート)ナトリウム錯体(Naq)、モノ(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナート)リチウム錯体、モノ(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナート)ナトリウム錯体およびビス(8−キノリノラート)カルシウム錯体(Caq2)などのキノリン誘導体の金属錯体、テトラフェニルブタジエン、フェニルキナクドリン(QD)、アントラセン、ペリレン並びにコロネンなどの蛍光性物質が挙げられる。
The
上記の蛍光性物質は、それ自体で発光が可能なホスト物質と組み合わせて、ドーパントとして使用することが好ましい。これにより、ホスト物質の発光波長特性を変化させることができ、長波長に移行した発光が可能になるとともに、素子の発光効率および安定性を向上させることが可能となる。 The fluorescent material is preferably used as a dopant in combination with a host material capable of emitting light by itself. As a result, the emission wavelength characteristic of the host material can be changed, light emission shifted to a long wavelength can be achieved, and the light emission efficiency and stability of the device can be improved.
ホスト物質としては、キノリノラト錯体が好ましく、特に、8−キノリノールおよびその誘導体を配位子としたアルミニウム錯体が好ましい。 As the host substance, a quinolinolato complex is preferable, and an aluminum complex having 8-quinolinol and a derivative thereof as a ligand is particularly preferable.
本実施の形態においては、例えば、正孔輸送層5の上に、ホスト物質およびドーパントを同時に蒸着することによって、発光層6を形成することができる。
In the present embodiment, for example, the
尚、発光層6は、発光材料の他に、陽極から注入された正孔または陰極から注入された電子を発光材料まで輸送させる正孔注入材料または電子注入材料を含有していてもよい。
In addition to the light emitting material, the
例えば、発光層6は、正孔輸送層5の上に形成された正孔輸送性発光層(図示せず)と、正孔輸送性発光層の上に形成された電子輸送性発光層(図示せず)とから構成されるものとすることができる。正孔輸送性発光層は、例えば、赤色発光層として機能する有機材料からなるものとすることができる。一方、電子輸送性発光層は、例えば、青色発光層として機能する有機材料からなるものとすることができる。これらは、具体的には、正孔輸送性または電子輸送性の有機材料を母材とし、これに蛍光性物質が添加されてなるものとすることができる。
For example, the
陽極3と陰極11の間に直流電流が印加されると、陽極3からは、正孔注入層4と正孔輸送層5を介して、正孔輸送性発光層へ正孔が注入される。また、陰極11からは、電子注入層10、LiF層9、電子輸送層8および正孔ブロッキング層7を介して、電子輸送性発光層へ電子が注入される。さらに、これらの発光層の界面で正孔と電子の移動が起こると、各発光層の内部にて正孔と電子が再結合して励起子が生成される。そして、発光層内の蛍光性物質に励起子の励起エネルギーが移動することにより、蛍光性物質の発光ピーク波長に応じた固有の色の発光が起こる。この場合、視認者には、各発光層の発光色の混色が有機LED素子1の発光色として認識される。
When a direct current is applied between the
このように、正孔輸送性発光層には、電子輸送性発光層から電子が注入される。一方、電子輸送性発光層には、正孔輸送性発光層から正孔が注入される。そして、これらの発光層の界面から所定の厚さの領域を発光帯域として、正孔輸送性発光層で赤色の光が発光し、同時に、電子輸送性発光層で青色の光が発光すると、人間の目には白色の光が発光したものとして映る。 Thus, electrons are injected into the hole transporting light emitting layer from the electron transporting light emitting layer. On the other hand, holes are injected into the electron transporting light emitting layer from the hole transporting light emitting layer. When a region having a predetermined thickness from the interface of these light emitting layers is used as a light emission band, red light is emitted from the hole transporting light emitting layer, and at the same time, blue light is emitted from the electron transporting light emitting layer. The eyes appear to emit white light.
正孔ブロッキング層7は、発光層6から電子輸送層8への正孔の移動をブロックする層である。このため、正孔ブロッキング層7には、発光層6よりイオン化ポテンシャルの大きな電子輸送性の有機材料を用いる。本実施の形態においては、例えば、発光層6の上にオキサジアゾールを蒸着することによって、正孔ブロッキング層7を形成することができる。但し、本実施の形態においては、正孔ブロッキング層7を設けなくてもよい。
The
例えば、発光層にカルバゾール骨格を有する化合物を用いた場合、この化合物は正孔輸送性を有しているものの、イオン化ポテンシャルが大きいために、注入された正孔が陰極側に抜けやすいという問題がある。そこで、本実施の形態のように、陰極側に正孔ブロッキング層を設けることにより、正孔が陰極側に移動するのを抑制して、発光層内で電子と効率よく再結合できるようにすることが可能となる。 For example, when a compound having a carbazole skeleton is used in the light-emitting layer, this compound has a hole transport property, but has a problem that injected holes are likely to escape to the cathode side due to a large ionization potential. is there. Therefore, as in this embodiment, by providing a hole blocking layer on the cathode side, it is possible to suppress the movement of holes to the cathode side and to efficiently recombine with electrons in the light emitting layer. It becomes possible.
電子輸送層8および電子注入層10は、ともに電子輸送性の有機材料から構成される。そして、本実施の形態においては、これらの層の間にLiF層9を設けることを特徴としている。この場合、電子輸送層8および電子注入層10には、Alq3層を用いることが好ましい。
Both the
本実施の形態においては、例えば、正孔ブロッキング層7の上に、Alq3層およびLiF層を順に蒸着し、さらに再びAlq3層を蒸着することによって、電子輸送層8、LiF層9および電子注入層10を形成することができる。
In the present embodiment, for example, an Alq 3 layer and a LiF layer are sequentially deposited on the
前述の非特許文献1には、有機層を構成するAlq3層と、陰極であるAl層との間に、アルカリ金属化合物を設けた有機LED素子が開示されている。
これに対して、本発明者は、2つのAlq3層の間にLiF層を設け、さらに後述するエージングを行うことによって、従来より駆動電圧の低い有機LED素子が得られることを見出した。この理由については、必ずしも明白ではないが、Alq3層と陰極の界面にLiF層が何らかの影響を及ぼしていると予想される。したがって、電子注入層としてのAlq3層の膜厚は、あまり厚くない方が好ましいと考えられる。また、LiFは絶縁体であるので、LiF層9の膜厚は10nm以下とすることが好ましく、5nm以下とすることがより好ましい。例えば、Alq3層からなる電子輸送層の膜厚を7.5nm程度とし、LiF層の膜厚を0.5nm程度とし、Alq3層からなる電子注入層の膜厚を2.0nm程度とすることができる。
On the other hand, the present inventor has found that an organic LED element having a lower driving voltage than the conventional one can be obtained by providing a LiF layer between two Alq 3 layers and further performing aging described later. Although the reason for this is not necessarily clear, it is expected that the LiF layer has some influence on the interface between the Alq 3 layer and the cathode. Therefore, it is considered preferable that the thickness of the Alq 3 layer as the electron injection layer is not so thick. Since LiF is an insulator, the thickness of the
本実施の形態においては、電子輸送層と電子注入層の間に設ける絶縁層は、LiF層以外のものであってもよい。例えば、MgF2(フッ化マグネシウム)、NaCl(塩化ナトリウム)、KI(ヨウ化カリウム)、CsF(フッ化セシウム)およびCsI(ヨウ化セシウム)などの他のアルカリハロゲン化物を好ましい絶縁層として挙げることができる。場合によっては、Al2O3(アルミナ)またはPMMA(ポリメチルメタクリレート)などを用いることもできる。これらは、昇華性の絶縁材料であるので、LiFと同様に、蒸着法を用いて薄膜状に形成することが可能である。上記したアルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物を配置することにより、真空順位が下がり、電子が移動しやすくなると推定している。 In the present embodiment, the insulating layer provided between the electron transport layer and the electron injection layer may be other than the LiF layer. For example, other alkali halides such as MgF 2 (magnesium fluoride), NaCl (sodium chloride), KI (potassium iodide), CsF (cesium fluoride) and CsI (cesium iodide) are listed as preferred insulating layers. Can do. In some cases, Al 2 O 3 (alumina), PMMA (polymethyl methacrylate), or the like can be used. Since these are sublimable insulating materials, they can be formed into a thin film using a vapor deposition method in the same manner as LiF. It is presumed that the placement of the alkali metal compound or alkaline earth metal compound described above lowers the vacuum order and facilitates movement of electrons.
陰極11には、仕事関数の小さな金属またはその合金が用いられる。具体的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属および周期表第3族の金属などが挙げられる。この内、安価で化学的安定性のよい材料であることから、Al(アルミニウム)、Mg(マグネシウム)、または、MgとAl、MgとAg(銀)、MgとIn(インジウム)若しくはAlとLi(リチウム)などの合金を用いることができる。例えば、電子注入層10の上に、これらの膜を蒸着法によって成膜した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることにより、陰極11を形成することができる。
For the
ところで、一般に、有機LED素子では、発光時間の経過とともに電流密度あたりの輝度が変化することが起こる。これに対しては、有機LED素子の製造工程において、所定の条件にしたがったエージングを行うことが効果的である。特に、Liは、仕事関数が小さいために、酸素や水に対する反応性が高く化学的に不安定な材料である。このため、本発明の有機LED素子の製造方法では、エージングを行うことによって輝度の変化を抑制することを第2の特徴としている。 By the way, in general, in the organic LED element, the luminance per current density is changed with the lapse of the light emission time. For this, it is effective to perform aging according to a predetermined condition in the manufacturing process of the organic LED element. In particular, Li is a chemically unstable material with high reactivity to oxygen and water due to its low work function. For this reason, in the manufacturing method of the organic LED element of this invention, it suppresses the change of a brightness | luminance by performing aging as the 2nd characteristic.
エージングは、具体的には、陽極の電位が陰極の電位より条件で発光層に通電する順方向のエージングと、陰極の電位が陽極の電位より高い条件で発光層に通電する逆方向のエージングとを組み合わせて実施する。このとき、逆方向のエージングにおける印加電圧の印加時間に関する積分値が、順方向のエージングにおける印加電圧の印加時間に関する積分値の2倍以上であるようにする。尚、「印加電圧の印加時間に関する積分値」とは、横軸に印加時間を、縦軸に印加電圧をそれぞれとり、印加電圧の時間的変化を描いた場合の印加時間に関する印加電圧の積分値を言う。 Specifically, the aging includes forward aging in which the anode potential is applied to the light emitting layer under the condition of the cathode potential and reverse aging in which the cathode potential is applied to the light emitting layer under the condition of the anode potential being higher than the anode potential. It carries out in combination. At this time, the integral value related to the application time of the applied voltage in the reverse aging is set to be twice or more the integral value related to the application time of the applied voltage in the forward aging. The "integrated value related to the application time of the applied voltage" is the integrated value of the applied voltage related to the applied time when the applied voltage is plotted on the horizontal axis and the applied voltage is plotted on the vertical axis. Say.
順方向のエージングは、有機LED素子を発光させて素子の初期劣化を促す効果を有する。一方、逆方向のエージングは、素子が発光しない状態で素子に微小の電流を流すことによって、劣化に大きく寄与する部位を低減させる効果や、発光層内の分子を再配列させて輝度を安定化させる効果を有する。また、順方向のエージングおよび逆方向のエージングは、いずれも有機LED素子のリーク部位の修復を図る効果を併せ持っている。 The forward aging has an effect of causing the organic LED element to emit light and promoting the initial deterioration of the element. On the other hand, aging in the reverse direction has the effect of reducing the part that greatly contributes to deterioration by passing a small current through the element when the element does not emit light, and the rearrangement of molecules in the light emitting layer to stabilize brightness. Has the effect of In addition, both forward aging and reverse aging both have the effect of repairing the leak site of the organic LED element.
順方向のエージングと逆方向のエージングは、任意の組み合わせによって実施することができる。例えば、いずれかの方向のエージングを所定時間実施した後に、これと反対方向のエージングを所定時間実施することができる。また、順方向のエージングと逆方向のエージングとを、複数回切り替えて実施することもできる。この場合、切り替えの回数に特に制限はない。また、印加する電流は、直流および交流のいずれであってもよい。さらに、直流と交流を組み合わせてもよく、矩形波であってもよい。 Forward aging and reverse aging can be performed in any combination. For example, after aging in either direction is performed for a predetermined time, aging in the opposite direction can be performed for a predetermined time. Also, forward aging and reverse aging may be switched multiple times. In this case, there is no particular limitation on the number of times of switching. The applied current may be either direct current or alternating current. Furthermore, direct current and alternating current may be combined, and a rectangular wave may be sufficient.
順方向のエージングの際には、通常、有機LED素子の動作時よりも大きい電流が流れる。これに対して、逆方向のエージングの際には、電流はほとんど流れない。本実施の形態においては、順方向のエージングの際の電圧は5V〜40Vであることが好ましく、電流は5mA/cm2〜1,000mA/cm2であることが好ましい。一方、逆方向のエージングの際の電圧は、10V〜50Vであることが好ましい。 During forward aging, a larger current usually flows than when the organic LED element is in operation. On the other hand, almost no current flows during aging in the reverse direction. In the present embodiment, it is preferred that the voltage in the forward direction of the aging is 5V~40V, it is preferred current is 5mA / cm 2 ~1,000mA / cm 2 . On the other hand, the voltage during aging in the reverse direction is preferably 10V to 50V.
エージングは、例えば、有機LED素子の製造工程の最終段階で行うことができる。また、発光層に通電する条件が整いさえすれば、上記製造工程の任意の段階で行うこともできる。尚、エージングを行う雰囲気は、窒素雰囲気中および空気中のいずれであってもよい。 Aging can be performed in the final stage of the manufacturing process of an organic LED element, for example. Further, as long as the conditions for energizing the light emitting layer are satisfied, the process can be performed at any stage of the manufacturing process. The atmosphere in which aging is performed may be either a nitrogen atmosphere or air.
エージングを行う温度は、高い方が好ましい。但し、高すぎると有機LED素子を構成ずる各部品、特に有機材料へのダメージが大きくなることから、使用する材料に応じて適当な温度を設定することが好ましい。具体的には、使用する有機材料のガラス転移点より低い温度とすることが好ましい。 A higher aging temperature is preferred. However, if the temperature is too high, damage to each component constituting the organic LED element, particularly the organic material, is increased. Therefore, it is preferable to set an appropriate temperature according to the material to be used. Specifically, the temperature is preferably lower than the glass transition point of the organic material used.
エージングは、有機LED素子の電流密度あたりの輝度が、予め定められた所定の範囲に入るまで行うことが好ましい。例えば、輝度の時間的変化が単調減少である場合には、輝度が初期値の90%になるまでエージングを行うことができる。尚、輝度変化が単調でない場合には、単調変化となるまでエージングを行うとしてもよい。 Aging is preferably performed until the luminance per unit current density of the organic LED element falls within a predetermined range. For example, when the temporal change in luminance is monotonously decreasing, aging can be performed until the luminance reaches 90% of the initial value. If the change in luminance is not monotonous, aging may be performed until the change is monotonous.
以上述べたように、電子輸送層と電子注入層の間にLiF層を設け、また、所定のエージングを行うことによって、電子輸送層とLiF層の界面、LiF層と電子注入層の界面の相互作用が良好となり、電子がより移動しやすくなるので、従来に比べると駆動電圧の低い有機LED素子を得ることができると思われる。 As described above, the LiF layer is provided between the electron transport layer and the electron injection layer, and the interface between the electron transport layer and the LiF layer and the interface between the LiF layer and the electron injection layer are obtained by performing predetermined aging. Since an effect | action becomes favorable and an electron becomes easy to move, it seems that the organic LED element with a low drive voltage can be obtained compared with the past.
以下に、本発明の実施例とこの比較例について述べる。 Examples of the present invention and comparative examples will be described below.
実施例.
ガラス基板の上にITOを成膜して、陽極を形成した。次に、これを真空蒸着機の中に入れ、真空蒸着機の内部を1×10−6Torrまで減圧した。次いで、式(1)に示す物質を2Å/秒の速度で40nmの厚さに蒸着して、陽極の上に正孔注入層を形成した。さらに、式(2)に示す物質を2Å/秒の速度で20nmの厚さに蒸着して、正孔注入層の上に正孔輸送層を形成した。
Example.
ITO was formed on a glass substrate to form an anode. Next, this was put in a vacuum deposition machine, and the inside of the vacuum deposition machine was depressurized to 1 × 10 −6 Torr. Next, the substance represented by the formula (1) was vapor-deposited at a rate of 2 Å / sec to a thickness of 40 nm to form a hole injection layer on the anode. Further, a substance represented by the formula (2) was vapor-deposited at a rate of 2 Å / sec to a thickness of 20 nm, and a hole transport layer was formed on the hole injection layer.
式(1)
CuPc
Formula (1)
CuPc
式(2)
α−NPD
Formula (2)
α-NPD
式(3)に示す物質および式(4)に示す物質をホスト物質とし、式(5)に示す物質をドーパントとして、正孔輸送層の上にこれらを同時に蒸着することによって、厚さ20nmの正孔輸送性発光層を形成した。ホスト物質の蒸着速度は、2Å/秒とした。また、ドーパントの蒸着速度は、0.02Å/秒とした。 By simultaneously depositing the substance shown in Formula (3) and the substance shown in Formula (4) as a host substance and using the substance shown in Formula (5) as a dopant on the hole transport layer, a thickness of 20 nm is obtained. A hole transporting light emitting layer was formed. The deposition rate of the host material was 2 kg / second. The deposition rate of the dopant was 0.02 liter / second.
式(3)
Formula (3)
式(4)
Formula (4)
式(5)
Formula (5)
続いて、式(4)に示す物質および式(3)に示す物質をホスト物質とし、式(6)に示す物質をドーパントとして、正孔輸送性発光層の上にこれらを同時に蒸着することによって、厚さ40nmの電子輸送性発光層を形成した。ホスト物質の蒸着速度は、2Å/秒とした。また、ドーパントの蒸着速度は、0.02Å/秒とした。 Subsequently, by simultaneously depositing the substance shown in Formula (4) and the substance shown in Formula (3) on the hole transporting light emitting layer using the substance shown in Formula (6) as a dopant and the substance shown in Formula (6) as a dopant. An electron transporting light emitting layer having a thickness of 40 nm was formed. The deposition rate of the host material was 2 kg / second. The deposition rate of the dopant was 0.02 liter / second.
式(6)
ペリレン
Formula (6)
Perylene
続いて、式(4)に示す物質を2Å/秒の速度で電子輸送性発光層の上に蒸着し、正孔ブロッキング層を形成した。 Subsequently, a substance represented by the formula (4) was deposited on the electron transporting light emitting layer at a rate of 2 Å / sec to form a hole blocking layer.
次いで、式(7)に示す物質を2Å/秒の速度で7.5nmの厚さに蒸着して、正孔ブロッキング層の上に電子輸送層を形成した。続いて、LiFを0.5Å/秒の速度で0.5nmの厚さに蒸着した後、再び式(7)に示す物質を2Å/秒の速度で2.0nmの厚さに蒸着して、LiF層および電子注入層を形成した。 Subsequently, the substance shown in Formula (7) was vapor-deposited at a rate of 2 kg / sec to a thickness of 7.5 nm to form an electron transport layer on the hole blocking layer. Subsequently, after depositing LiF to a thickness of 0.5 nm at a rate of 0.5 Å / sec, the material shown in formula (7) is again deposited to a thickness of 2.0 nm at a rate of 2 Å / sec, A LiF layer and an electron injection layer were formed.
式(7)
Alq3
Formula (7)
Alq 3
最後に、Alを5Å/秒の速度で100nmの厚さに蒸着して、電子注入層の上に陰極を形成した。 Finally, Al was vapor-deposited at a rate of 5 liters / second to a thickness of 100 nm to form a cathode on the electron injection layer.
得られた有機LED素子に対して、エージングを行った。具体的には、温度125℃の下で、順方向のバイアス電圧7Vを10ミリ秒印加するエージングと、逆方向のバイアス電圧35Vを90ミリ秒印加するエージングとを交互に繰り返す駆動(周波数20Hz)を2時間行った。 Aging was performed on the obtained organic LED element. Specifically, at a temperature of 125 ° C., aging in which a forward bias voltage of 7 V is applied for 10 milliseconds and aging in which a reverse bias voltage of 35 V is applied for 90 milliseconds are alternately repeated (frequency 20 Hz). For 2 hours.
エージング後の有機LED素子の発光特性を評価したところ、500cd/m2の輝度を得るときの電流効率は10.5cd/Aであり、駆動電圧は7.8Vであった。 When the light emission characteristics of the organic LED element after aging were evaluated, the current efficiency when obtaining a luminance of 500 cd / m 2 was 10.5 cd / A, and the drive voltage was 7.8 V.
比較例.
ガラス基板の上にITOを成膜して、陽極を形成した。次に、これを真空蒸着機の中に入れ、真空蒸着機の内部を1×10−6Torrまで減圧した。次いで、式(1)に示す物質を2Å/秒の速度で40nmの厚さに蒸着して、陽極の上に正孔注入層を形成した。さらに、式(2)に示す物質を2Å/秒の速度で20nmの厚さに蒸着して、正孔注入層の上に正孔輸送層を形成した。
Comparative example.
ITO was formed on a glass substrate to form an anode. Next, this was put in a vacuum deposition machine, and the inside of the vacuum deposition machine was depressurized to 1 × 10 −6 Torr. Next, the substance represented by the formula (1) was vapor-deposited at a rate of 2 Å / sec to a thickness of 40 nm to form a hole injection layer on the anode. Further, a substance represented by the formula (2) was vapor-deposited at a rate of 2 Å / sec to a thickness of 20 nm, and a hole transport layer was formed on the hole injection layer.
次に、式(3)に示す物質および式(4)に示す物質をホスト物質とし、式(5)に示す物質をドーパントとして、正孔輸送層の上にこれらを同時に蒸着することによって、厚さ20nmの正孔輸送性発光層を形成した。ホスト物質の蒸着速度は、2Å/秒とした。また、ドーパントの蒸着速度は、0.02Å/秒とした。 Next, the substance shown in Formula (3) and the substance shown in Formula (4) are used as a host material, and the substance shown in Formula (5) is used as a dopant. A hole transporting light emitting layer having a thickness of 20 nm was formed. The deposition rate of the host material was 2 kg / second. The deposition rate of the dopant was 0.02 liter / second.
続いて、式(4)に示す物質および式(3)に示す物質をホスト物質とし、式(6)に示す物質をドーパントとして、正孔輸送性発光層の上にこれらを同時に蒸着することによって、厚さ40nmの電子輸送性発光層を形成した。ホスト物質の蒸着速度は、2Å/秒とした。また、ドーパントの蒸着速度は、0.02Å/秒とした。 Subsequently, by simultaneously depositing the substance shown in Formula (4) and the substance shown in Formula (3) on the hole transporting light emitting layer using the substance shown in Formula (6) as a dopant and the substance shown in Formula (6) as a dopant. An electron transporting light emitting layer having a thickness of 40 nm was formed. The deposition rate of the host material was 2 kg / second. The deposition rate of the dopant was 0.02 liter / second.
続いて、式(4)に示す物質を2Å/秒の速度で電子輸送性発光層の上に蒸着し、正孔ブロッキング層を形成した。 Subsequently, a substance represented by the formula (4) was deposited on the electron transporting light emitting layer at a rate of 2 Å / sec to form a hole blocking layer.
次いで、式(7)に示す物質を2Å/秒の速度で20nmの厚さに蒸着して、正孔ブロッキング層の上に電子輸送層を形成した。続いて、LiFを0.5Å/秒の速度で5nmの厚さに蒸着して、電子注入層としてのLiF層を形成した。 Next, the substance represented by the formula (7) was vapor-deposited at a rate of 2 Å / sec to a thickness of 20 nm to form an electron transport layer on the hole blocking layer. Subsequently, LiF was vapor-deposited at a rate of 0.5 Å / second to a thickness of 5 nm to form a LiF layer as an electron injection layer.
最後に、Alを5Å/秒の速度で100nmの厚さに蒸着して、電子注入層の上に陰極を形成した。 Finally, Al was vapor-deposited at a rate of 5 liters / second to a thickness of 100 nm to form a cathode on the electron injection layer.
得られた有機LED素子に対して、エージングを行った。具体的には、温度125℃の下で、順方向のバイアス電圧7Vを10ミリ秒印加するエージングと、逆方向のバイアス電圧35Vを90ミリ秒印加するエージングとを交互に繰り返す駆動(周波数20Hz)を2時間行った。 Aging was performed on the obtained organic LED element. Specifically, at a temperature of 125 ° C., aging in which a forward bias voltage of 7 V is applied for 10 milliseconds and aging in which a reverse bias voltage of 35 V is applied for 90 milliseconds are alternately repeated (frequency 20 Hz). For 2 hours.
エージング後の有機LED素子の発光特性を評価したところ、500cd/m2の輝度を得るときの電流効率は10.2cd/Aであり、駆動電圧は8.8Vであった。 When the light emission characteristics of the organic LED element after aging were evaluated, the current efficiency when obtaining a luminance of 500 cd / m 2 was 10.2 cd / A, and the drive voltage was 8.8V.
図2に、上記の実施例および比較例について、電圧に対する輝度変化を評価した結果を示す。この図から明らかであるように、同じ値の輝度を得るのに、実施例の電圧は比較例より低くなっている。したがって、本発明によれば、従来例より駆動電圧を低くできることが分かった。 FIG. 2 shows the results of evaluating the luminance change with respect to the voltage for the above-described examples and comparative examples. As is apparent from this figure, the voltage of the example is lower than that of the comparative example in order to obtain the same luminance. Therefore, according to this invention, it turned out that a drive voltage can be made lower than a prior art example.
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1 有機LED素子
2 基板
3 陽極
4 正孔注入層
5 正孔輸送層
6 発光層
7 正孔ブロッキング層
8 電子輸送層
9 LiF層
10 電子注入層
11 陰極
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記発光層の上に電子輸送層を形成する工程と、
前記電子輸送層に接し、アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物からなる絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層に接する電子注入層を形成する工程と、
前記電子注入層に接する前記陰極を形成する工程と、
前記陽極の電位が前記陰極の電位より高い条件で前記発光層に通電する順方向のエージングと、前記陰極の電位が前記陽極の電位より高い条件で前記発光層に通電する逆方向のエージングとを組み合わせて実施する工程とを有し、
前記逆方向のエージングにおける印加電圧の印加時間に関する積分値が、前記順方向のエージングにおける印加電圧の印加時間に関する積分値の2倍以上であるようにすることを特徴とする有機LED素子の製造方法。 In the method of manufacturing an organic LED element having a light emitting layer between an anode and a cathode,
Forming an electron transport layer on the light emitting layer;
Forming an insulating layer made of an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound in contact with the electron transport layer;
Forming an electron injection layer in contact with the insulating layer;
Forming the cathode in contact with the electron injection layer;
Forward aging in which the light emitting layer is energized under a condition in which the potential of the anode is higher than that of the cathode, and reverse aging in which the light emitting layer is energized in a condition in which the potential of the cathode is higher than the potential of the anode. And performing the process in combination.
A method for producing an organic LED element, characterized in that an integrated value relating to the application time of the applied voltage in the reverse aging is at least twice an integral value relating to the application time of the applied voltage in the forward aging. .
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