JP2007242828A - Organic el device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一対の電極間に有機層を介在させ、この有機層に電界を与えることにより発光させる有機EL素子に関する。 The present invention relates to an organic EL element that emits light by interposing an organic layer between a pair of electrodes and applying an electric field to the organic layer.
図5は、従来の有機EL素子の一例を示している(たとえば、特許文献1参照)。同図に示された有機EL素子Xは、基板91上にアノード電極92、正孔注入層93、正孔輸送層94、発光層95、電子輸送層96、陰極バッファ層97、およびカソード電極98が積層された構造とされている。基板91は、透明なガラス製であり、アノード電極92は、たとえばITO(Indium Tin Oxide)からなる透明電極とされている。正孔注入層93は、アノード電極92からの正孔を発光層95に向けて注入するための層であり、銅フタロシアニン(以下、CuPc)からなる。正孔輸送層94は、正孔注入層93からの正孔を発光層95へと輸送するための層であり、NPB(N,N-di(naphthalene-1-yl)-N,N-diphenyl-benzidene)からなる。発光層95は、有機物からなり、赤色光、緑色光、青色光などを自発光する層である。電子輸送層96は、カソード電極98からの電子を発光層95へと輸送するための層である。陰極バッファ層97は、カソード電極98からの電子注入を安定化させるための層であり、たとえばLiFからなる。カソード電極98は、たとえばAl製である。
FIG. 5 shows an example of a conventional organic EL element (see, for example, Patent Document 1). The organic EL element X shown in the figure has an
アノード電極92には、電源Pの+極が接続される。カソード電極98には、電源Pの−極が接続される。アノード電極92とカソード電極98との間に電圧が印加されると、発光層95において正孔と電子とが再結合する。この再結合によって発光層95が発光する。発光層95から図中上方へと進行する光は、カソード電極98によって図中下方へと反射される。この反射された光と、発光層95から図中下方へと発せられた光とが、アノード電極92および基板91を透して図中下方へと出射される。このように、有機EL素子Xは、いわゆるボトムエミッション型の有機EL素子として構成されている。
The positive electrode of the power source P is connected to the
しかしながら、たとえば真空蒸着法を用いて正孔注入層93を形成する場合、図6に示すように、厚さ方向に突出する突起93aが形成されてしまうことがある。これは、正孔注入層93の材料であるCuPcが比較的結晶成長しやすい物質であるからである。このような突起93aを有する正孔注入層93上に、正孔輸送層94を形成すると、正孔輸送層94から突起93aの先端が突出するおそれが大きい。正孔輸送層94の材質であるNPBも、CuPcと同様に比較的結晶成長しやすく、突起93aの形状に依存せずに比較的平坦に成膜されるからである。突起93aが突出した状態で発光層95を形成すると、正孔注入層93と発光層95とが部分的に導通してしまう。このような導通部分は、電流を集中的に流しやすいため、いわゆるリーク電流を生じる原因となる。したがって、たとえば有機EL素子Xを用いてディスプレイを構成した場合、クロストーク発光などの不具合を生じることとなっていた。
However, when the
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、リーク電流を抑制することが可能な有機EL素子を提供することをその課題とする。 The present invention has been made under the circumstances described above, and an object thereof is to provide an organic EL element capable of suppressing a leakage current.
本発明によって提供される有機EL素子は、互いに対向配置されたアノード電極およびカソード電極と、上記アノード電極およびカソード電極の間に介在し、かつ有機物質からなる発光層と、を備える有機EL素子であって、上記アノード電極と上記発光層との間には、立体障害構造を持つ有機化合物を含む層が介在することを特徴としている。 An organic EL device provided by the present invention is an organic EL device comprising an anode electrode and a cathode electrode arranged to face each other, and a light emitting layer made of an organic material and interposed between the anode electrode and the cathode electrode. In addition, a layer containing an organic compound having a steric hindrance structure is interposed between the anode electrode and the light emitting layer.
このような構成によれば、上記立体障害構造を持つ有機化合物は、比較的結晶成長しにくいものであり、その成膜過程がいわゆるアモルファス状態で進行する。このため、上記立体障害構造を持つ有機化合物を含む層が形成される部分に急峻な突起が存在しても、これを完全に覆うことが可能である。これにより、上記発光層が上記立体障害構造を持つ有機化合物を含む層を介さずにその他の層と不当に導通することを回避することが可能である。したがって、上記有機EL素子のリーク電流を抑制することができる。 According to such a configuration, the organic compound having the steric hindrance structure is relatively difficult to grow a crystal, and the film formation process proceeds in a so-called amorphous state. For this reason, even if there is a steep protrusion in the portion where the layer containing the organic compound having the steric hindrance structure is formed, it is possible to completely cover it. Thereby, it is possible to prevent the light emitting layer from being unduly conducted to other layers without going through the layer containing the organic compound having the steric hindrance structure. Therefore, the leakage current of the organic EL element can be suppressed.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記立体障害構造を持つ有機化合物は、フェニレンジアミン型の化合物である。このような構成によれば、上記立体障害構造を持つ有機化合物を含む層をアモルファス状態とするのに適している。 In a preferred embodiment of the present invention, the organic compound having a steric hindrance structure is a phenylenediamine type compound. According to such a structure, it is suitable for making the layer containing the organic compound having the steric hindrance structure amorphous.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記立体障害構造を持つ有機化合物を含む層は、その厚さが100〜1000Åである。このような構成によれば、上記立体障害構造を持つ有機化合物を含む層が形成される部分に生じた急峻な突起を覆いつつ、上記アノード電極からの正孔の注入および輸送を適切に促進させることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the layer containing an organic compound having a steric hindrance structure has a thickness of 100 to 1000 mm. According to such a configuration, the injection and transport of holes from the anode electrode are appropriately promoted while covering the steep protrusion generated in the portion where the layer containing the organic compound having the steric hindrance structure is formed. be able to.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る有機EL素子の第1実施形態を示している。本実施形態の有機EL素子A1は、基板1、アノード電極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6、およびカソード電極7を備えている。有機EL素子A1は、基板1の図中下面から光を出射する、いわゆるボトムエミッション型の有機El素子として構成されている。
FIG. 1 shows a first embodiment of an organic EL element according to the present invention. The organic EL element A1 of this embodiment includes a
基板1は、たとえばガラスからなる透明基板である。基板1は、アノード電極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6、およびカソード電極7を支持するためのものである。
The
アノード電極2は、電源Pの+極に接続されており、正孔を供給するための電極である。アノード電極2は、たとえばITOからなる透明電極とされている。アノード電極2の表面は、たとえば研磨処理が施されており、比較的平坦な面とされている。
The
正孔注入層3は、アノード電極2から発光層5への正孔注入効率を向上させる役割を有するものである。正孔注入層3は、たとえばCuPcからなる。
The
正孔輸送層4は、発光層5への正孔の移動を効率良く行うとともに、発光層5における電子と正孔との再結合効率を高める役割を有するものである。正孔輸送層4は、立体障害構造を持つ有機化合物を含んでいる。この立体障害構造を持つ有機化合物としては、たとえばフェニレンジアミン型の化合物を用いる。
The
発光層5は、発光物質を含んでおり、アノード電極2からの正孔とカソード電極7からの電子とが再結合することにより励起子を生成する場である。上記励起子が発光層5内を移動する過程において上記発光物質が発光する。発光層5に含まれる発光物質の種類を選択することにより、赤色光、緑色光および青色光などを自発光するように構成されている。上記発光物質としては、たとえばトリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体、ビス(ベンゾキノリノラト)ベリリウム錯体、ジトルイルビニルビフェニル、トリ(ジベンゾイルメチル)フェナントロリンユーロピウム錯体(Eu(DBM)3(Phen))、およびフェニルピリジンイリジウム化合物などの蛍光またはりん光性発光物質を使用することができる。もちろん、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリアルキルチオフェン、ポリフルオレン、およびこれらの誘導体などのような高分子発光物質を用いてもよい。
The light-emitting
電子輸送層6は、発光層5への電子の移動を効率良く行うとともに、発光層5における電子と正孔との再結合効率を高める役割を有するものである。電子輸送層6を構成する材料としては、たとえばアントラキノジメタン、ジフェニルキノン、ペリレンテトラカルボン酸、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ベンズオキサゾール、およびこれらの誘導体を用いることができる。電子輸送層6上には、陰極バッファ層81が形成されている。陰極バッファ層81は、たとえばLiFからなり、電子の注入効率を高めるための層である。なお、電子輸送層6と陰極バッファ層81との間に電子注入層をさらに形成してもよい。
The
カソード電極7は、電源Pの−極に接続されており、電子を供給するための電極である。カソード電極7は、たとえばAlからなり、比較的反射率が高い層とされている。
The
次に、有機EL素子A1の作用について説明する。 Next, the operation of the organic EL element A1 will be described.
図2は、有機EL素子A1の正孔注入層3、正孔輸送層4、および発光層5の積層部分を示している。正孔注入層3を形成するCuPcは、比較的結晶成長しやすい材質である。このため、たとえば真空蒸着法によって正孔注入層3を形成するときに、基板1の面内方向、すなわち図中左右方向においてCuPcの結晶成長の度合いが局部的にばらつく傾向がある。結晶成長の度合いがばらつくと、正孔注入層3の各部の厚さに大小が生じる。この厚さが周囲部分よりも顕著に大である部分は、図2に示す突起3aとなる。
FIG. 2 shows a stacked portion of the
本実施形態においては、正孔注入層3上に形成される正孔輸送層4は、その材質がフェニレンジアミン型の化合物とされている。フェニレンジアミン型の化合物は、立体障害構造を持つ有機化合物である。このため、正孔輸送層4をたとえば真空蒸着法によって形成するときには、CuPcやNPBと比べて極端に結晶成長が進展しにくい。このような正孔輸送層4は、アモルファス状態で成膜されやすい。アモルファス状態の成膜においては、正孔輸送層4の厚さ分布が突起3aなどの正孔注入層3の形状に大きく依存される。この結果、正孔輸送層4は、正孔注入層3の形状を倣うように形成されることとなり、突起3aを完全に覆うものとなる。これにより、突起3aが発光層5内に進入することを回避することが可能であり、正孔注入層3と発光層5とが直接導通することを防止することができる。したがって、有機EL素子A1のリーク電流を抑制することが可能であり、たとえば有機EL素子A1を用いたディスプレイにおいてクロストーク発光などが生じるおそれを小さくすることができる。
In this embodiment, the
以下、有機EL素子A1の実施例、およびこれの比較例を作製し、これらの素子の特性を測定した。 Hereinafter, the Example of organic EL element A1 and the comparative example of this were produced, and the characteristic of these elements was measured.
実施例1においては、以下の方法により有機EL素子A1を作製した。まず、ガラス製の基板1上に、ITOからなるアノード電極2を形成する。このアノード電極2上に、厚さ200ÅのCuPcからなる正孔注入層3を真空蒸着法により形成する。次に、正孔注入層3上に厚さ400Åのフェニレンジアミン型の化合物からなる正孔輸送層4を真空蒸着法により形成する。また、正孔輸送層4上に厚さ400Åの発光層5を真空蒸着法により形成する。さらに、発光層5上に、厚さ200Åの電子輸送層6、厚さ5Åの陰極バッファ層81を真空蒸着法により形成する。そして、厚さ1500ÅのAlからなるカソード電極7を形成する。
In Example 1, organic EL element A1 was produced by the following method. First, an
比較例においては、正孔輸送層4をNPBを用いて形成した点を除き、上述した実施例1と同様の方法で有機EL素子を作製した。
In the comparative example, an organic EL element was produced by the same method as in Example 1 described above except that the
実施例1および比較例1の有機EL素子のそれぞれに、逆バイアスとなる−15Vの電圧を印加したときのリーク電流を測定した。その測定結果を、表1に示す。 A leakage current was measured when a voltage of −15 V serving as a reverse bias was applied to each of the organic EL elements of Example 1 and Comparative Example 1. The measurement results are shown in Table 1.
表1に示すように、実施例1および比較例の有機EL素子を比較すると、比較例においては、リーク電流の大きさが−257nAであったが、実施例1においては、リーク電流が−103nAであった。実施例1によれば、上記リーク電流を比較例の半分以下とすることができた。これは、図2に示したように、正孔注入層3に生じた突起3aがフェニレンジアミン型の化合物からなる正孔輸送層4によって完全に覆われた状態とすることにより、正孔注入層3と発光層5とが直接導通することを防止したためと考えられる。また、正孔輸送層4の厚さを100〜1000Åとすれば、このようなリーク電流の抑制効果と、正孔の輸送効果とを適切に発揮させることが可能であった。
As shown in Table 1, when comparing the organic EL elements of Example 1 and the comparative example, the magnitude of the leakage current was −257 nA in the comparative example, but the leakage current was −103 nA in Example 1. Met. According to Example 1, the leak current could be reduced to half or less of the comparative example. As shown in FIG. 2, this is because the protrusion 3a generated in the
図3および図4は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。 3 and 4 show another embodiment of the present invention. In these drawings, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment.
図3は、本発明に係る有機EL素子の第2実施形態を示している。本実施形態の有機EL素子A2は、単独の正孔輸送層を備えない点と、フィルタ82および色変換層83を備える点とが、上述した第1実施形態と異なっている。本図に示されたように、アノード電極2と発光層5との間に正孔注入層3のみが形成されている。正孔注入層3は、フェニレンジアミン型の化合物によって形成されている。本実施形態においては、正孔注入層3が、第1実施形態の正孔輸送層4の機能を兼ねる構成とされている。
FIG. 3 shows a second embodiment of the organic EL element according to the present invention. The organic EL element A2 of this embodiment is different from the first embodiment described above in that it does not include a single hole transport layer and in that it includes a
フィルタ82および色変換層83は、基板1上に積層されており、保護層84によって覆われている。色変換層83は、発光層5から発せられた光に対して波長変換を施すことにより、色調が変化された光として透過させるための層であり、一般的に有機物質からなる。たとえば、発光層5から発せられた青色光に対して波長変換を施すことにより赤色光あるいは緑色光として出射する。フィルタ82は、たとえば赤色光または緑色光などに特有の波長帯域の光を選択的に透過させることにより、これらの光の彩度を高めるための層である。
The
このような実施形態においては、有機物質からなる色変換層83が脆弱であるため、アノード電極2に研磨処理を施すと、保護層84を介しているにもかかわらず色変換層83が破壊されるおそれが大きい。このため、アノード電極2には研磨処理を施すことが困難である。アノード電極2を透明電極とするために採用されているITOは、比較的結晶成長しやすい。このため、上述した第1実施形態における正孔注入層3と同様に、図4に示す突起2aが形成されやすい。この突起2aが発光層5内に進入すると、リーク電流を増大させてしまう。
In such an embodiment, since the
本実施形態においては、アノード電極2上の正孔注入層3がフェニレンジアミン型の化合物によって形成されている。このため、正孔注入層3によって突起2aを完全に覆うことができる。したがって、アノード電極2と発光層5とが直接導通することを防止可能であり、有機EL素子A2のリーク電流を抑制することができる。
In the present embodiment, the
本発明に係る有機EL素子は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る有機EL素子の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The organic EL device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the organic EL element according to the present invention can be varied in design in various ways.
本発明でいう立体障害構造を持つ有機化合物は、図2に示す突起3aや図4に示す突起2aを完全に覆うことが可能な程度に、アモルファス状態で成膜される材質であって、正孔の注入や輸送を促進するのに適した材質であればよい。フェニレンジアミン型の化合物は、このような材質のうち特に本発明が意図する効果を発揮させるのに好ましい材質であり、立体障害構造を持つ有機化合物としては、このほかにスピロ誘導体、オルトテトラフェニレン誘導体、およびトリフェニルアミン誘導体などがある。
The organic compound having a steric hindrance structure referred to in the present invention is a material formed in an amorphous state to such an extent that it can completely cover the protrusion 3a shown in FIG. 2 and the
A1,A2 有機EL素子
1 基板
2 アノード電極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 電子輸送層
7 カソード電極
A1, A2
Claims (3)
上記アノード電極およびカソード電極の間に介在し、かつ有機物質からなる発光層と、
を備える有機EL素子であって、
上記アノード電極と上記発光層との間には、立体障害構造を持つ有機化合物を含む層が介在することを特徴とする、有機EL素子。 An anode electrode and a cathode electrode arranged opposite to each other;
A light-emitting layer interposed between the anode electrode and the cathode electrode and made of an organic substance;
An organic EL device comprising:
An organic EL element, wherein a layer containing an organic compound having a steric hindrance structure is interposed between the anode electrode and the light emitting layer.
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CN112447932A (en) * | 2020-11-24 | 2021-03-05 | 合肥京东方卓印科技有限公司 | Organic electroluminescent display panel, preparation method thereof and display device |
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2006
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