JP2008078024A

JP2008078024A - Organic electroluminescent device

Info

Publication number: JP2008078024A
Application number: JP2006257226A
Authority: JP
Inventors: Etsuo Mihashi; 悦央三橋; Shunji Tomioka; 俊二冨岡
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-09-22
Also published as: JP4793197B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic electroluminescent device in which carrier balancing is simply adjusted according to temperature change, and a long lifetime of the organic EL element is realized. <P>SOLUTION: The organic electroluminescent device l00 has an organic functional layer 7 installed between a pair of electrodes 3, 8. A self-compensation carrier adjusting member 50 which has a resistance temperature coefficient of opposite polarity to the resistance temperature coefficient in each electrode 3, 8, and adjusts carrier balancing between the electrodes 3, 8 is installed on at least one of the electrodes 3, 8. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置に関するものである。 The present invention relates to an organic electroluminescence device.

近年、次世代の表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス装置（以下、「有機ＥＬ装置」と称す）が期待されている。有機ＥＬ装置は、一対の電極間に発光層を挟持した有機ＥＬ素子を基板上に配設して構成されており、典型的には、ガラス等の透光性基板の上に、陽極と、有機機能層（正孔注入層や発光層等）と、陰極とを順次積層した構造となっている。そして、陽極及び陰極間に電圧を印加することで発光層（有機機能層）を発光させるようになっている。 In recent years, organic electroluminescence devices (hereinafter referred to as “organic EL devices”) are expected as next-generation display devices. The organic EL device is configured by arranging an organic EL element having a light emitting layer sandwiched between a pair of electrodes on a substrate. Typically, an anode and a light-transmitting substrate such as glass, It has a structure in which an organic functional layer (a hole injection layer, a light emitting layer, etc.) and a cathode are sequentially laminated. The light emitting layer (organic functional layer) is caused to emit light by applying a voltage between the anode and the cathode.

ところで、有機ＥＬ素子は、温度変化によって発光層のキャリア（電子及び正孔）バランスが変化し、特に高温下では寿命が短くなってしまう。高温下で輝度劣化する理由としてＥＬ材料自身の劣化(耐熱性不足)も当然有り得るが、ＥＬデバイスを評価していく過程において、図１に示されるようにキャリアバランスの変化が輝度寿命（電流効率）に大きく関わっていることを見出した。なお、図１中、横軸のキャリアバランスとは、ホール電流量／(ホール電流量＋電子電流量)の割合で示してある。 By the way, the organic EL element changes the carrier (electron and hole) balance of the light emitting layer due to a temperature change, and the life is shortened particularly at high temperatures. Naturally, the degradation of the EL material itself (insufficient heat resistance) may be a reason why the luminance deteriorates at a high temperature. However, in the process of evaluating the EL device, the change in the carrier balance causes the luminance lifetime (current efficiency) as shown in FIG. ). In FIG. 1, the carrier balance on the horizontal axis is expressed as a ratio of hole current amount / (hole current amount + electron current amount).

そこで、有機ＥＬ素子内に温度補償用素子体と温度補償回路とを設け、前記温度補償用素子体によって測定した温度に基づいて、キャリアバランスを調整することで発光層等の有機機能層の長寿命化を図った技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１１８６７６号公報 Therefore, the temperature compensation element body and the temperature compensation circuit are provided in the organic EL element, and the length of the organic functional layer such as the light emitting layer is adjusted by adjusting the carrier balance based on the temperature measured by the temperature compensation element body. A technique for extending the service life is known (for example, see Patent Document 1).
JP 2001-118676 A

有機機能層の長寿命化を実現するためにはキャリアバランスを常に最適化する必要がある。しかしながら、上記特許文献１に開示された方法では、温度補償用素子体からのフィードバックに基づき、電極間に流す電流量を厳密に調整するための温度調整用回路部が必要となったり、回路制御が非常に複雑となったりと、その実用性が低いものであった。 In order to realize a long life of the organic functional layer, it is necessary to always optimize the carrier balance. However, the method disclosed in Patent Document 1 requires a temperature adjustment circuit unit for strictly adjusting the amount of current flowing between the electrodes based on feedback from the temperature compensation element body, or circuit control. Is very complicated and its practicality is low.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、温度変化に応じて、簡便にキャリアバランスを調整するとともに、有機機能層の長寿命化を実現した、有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an organic electroluminescence device that easily adjusts the carrier balance according to a temperature change and realizes a long life of the organic functional layer. The purpose is that.

本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、一対の電極間に有機機能層が設けられてなる有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記一対の電極の少なくとも一方には、各電極における抵抗温度係数とは反対の極性の抵抗温度係数を有し、前記電極間におけるキャリアバランスを調整する自己補償キャリア調整部材が設けられていることを特徴とする。 The organic electroluminescence device of the present invention is an organic electroluminescence device in which an organic functional layer is provided between a pair of electrodes, and at least one of the pair of electrodes has a polarity opposite to the resistance temperature coefficient of each electrode. A self-compensating carrier adjusting member having a temperature coefficient of resistance and adjusting a carrier balance between the electrodes is provided.

本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置によれば、例えばホールが過剰となる高温下において、自己補償キャリア調整部材が、環境温度あるいは素子内部温度に応じて、各電極における内部抵抗を変化させるようになる。これにより、発光層へのホール（キャリア）の注入量が抑制され、電極間に設けられた有機機能層に最適なキャリア注入を行うことができる。よって、温度調整用の回路部等を別途設けること無く、簡便に温度変化に起因する発光層における輝度の変動を抑制することで、有機機能層（発光層）の長寿命化を図ることができる。 According to the organic electroluminescence device of the present invention, the self-compensating carrier adjusting member changes the internal resistance of each electrode according to the environmental temperature or the element internal temperature, for example, at a high temperature at which holes are excessive. Thereby, the amount of holes (carriers) injected into the light emitting layer is suppressed, and optimal carrier injection can be performed in the organic functional layer provided between the electrodes. Therefore, the lifetime of the organic functional layer (light-emitting layer) can be extended by simply suppressing the luminance variation in the light-emitting layer due to temperature change without separately providing a temperature adjustment circuit portion or the like. .

また、上記有機エレクトロルミネッセンス装置においては、前記電極は陽極及び陰極から構成され、前記陽極側に設けられる前記自己補償キャリア調整部材は、正の抵抗温度係数を有し、前記陰極側に設けられる前記自己補償キャリア調整部材は、負の抵抗温度係数を有するのが好ましい。
一般に、陽極は温度上昇とともに内部抵抗が低下し、陰極は温度上昇とともに内部抵抗が高くなる。そのため、例えば高温環境下においては、ホールが過剰な状態となり、発光効率が低下するとともに、有機機能層、特に発光層の寿命が短縮されてしまう(図1参照)。又過剰キャリアの突き抜けによる陽陰極の劣化による輝度寿命低下も考えられる。
そこで、本発明を採用すれば、自己補償キャリア調整部材が陽極及び陰極と反対の極性の抵抗温度係数を備えているので、上述したように良好に有機機能層（発光層）の長寿命化を図ることができる。 In the organic electroluminescence device, the electrode includes an anode and a cathode, and the self-compensating carrier adjustment member provided on the anode side has a positive resistance temperature coefficient, and is provided on the cathode side. The self-compensating carrier adjustment member preferably has a negative resistance temperature coefficient.
In general, the internal resistance of the anode decreases with increasing temperature, and the internal resistance of the cathode increases with increasing temperature. For this reason, for example, in a high temperature environment, holes become excessive, the luminous efficiency is lowered, and the lifetime of the organic functional layer, particularly the luminous layer is shortened (see FIG. 1). In addition, the luminance life may be reduced due to deterioration of the positive and negative electrodes due to penetration of excess carriers.
Therefore, if the present invention is adopted, the self-compensating carrier adjusting member has a resistance temperature coefficient having the opposite polarity to that of the anode and the cathode, so that the lifetime of the organic functional layer (light emitting layer) can be improved as described above. Can be planned.

また、上記有機エレクトロルミネッセンス装置においては、前記自己補償キャリア調整部材は、ドーピングによって前記各電極内部に設けられるのが好ましい。
この構成によれば、自己補償キャリア調整部材が電極内部に設けられるので、簡便な構造となる。 Moreover, in the said organic electroluminescent apparatus, it is preferable that the said self-compensation carrier adjustment member is provided in each said electrode by doping.
According to this configuration, since the self-compensating carrier adjusting member is provided inside the electrode, the structure is simple.

このとき、前記陽極には、前記自己補償キャリア調整部材として金属元素がドーピングされ、前記陰極には、前記自己補償キャリア調整部材として遷移金属又は希土類金属を含む化合物(酸化物等)がドーピングされるのが好ましい。
この構成によれば、上述したような特性を有する自己補償キャリア調整部材を良好に構成することができ、有機機能層（発光層）の長寿命化を良好に図ることができる。 At this time, the anode is doped with a metal element as the self-compensating carrier adjusting member, and the cathode is doped with a compound (such as an oxide) containing a transition metal or a rare earth metal as the self-compensating carrier adjusting member. Is preferred.
According to this configuration, the self-compensating carrier adjusting member having the above-described characteristics can be configured satisfactorily, and the lifetime of the organic functional layer (light emitting layer) can be improved.

以下、図面を参照して、本発明に係る有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさにするために、各部材の縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, embodiments of an organic EL (electroluminescence) device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member recognizable.

（第１実施形態）
図２は、第１実施形態の有機ＥＬ装置１００を示す概略構成図である。この有機ＥＬ装置１は、基板２上に、陽極（電極）３、正孔注入層４、発光層５、電子輸送層６及び陰極（電極）８を順に備えている。正孔注入層４、発光層５及び電子輸送層６は有機物材料によって形成されており、これら有機物層によって有機機能層７が形成されている。また、有機機能層７は陽極３と陰極８との間に挟持されており、これら陽極３、有機機能層７及び陰極８によって、有機ＥＬ素子９が形成されている。なお、以下の説明では、発光層５内に注入される電子及び正孔をキャリアと呼ぶ。 (First embodiment)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the organic EL device 100 according to the first embodiment. The organic EL device 1 includes an anode (electrode) 3, a hole injection layer 4, a light emitting layer 5, an electron transport layer 6, and a cathode (electrode) 8 in this order on a substrate 2. The hole injection layer 4, the light emitting layer 5, and the electron transport layer 6 are formed of an organic material, and an organic functional layer 7 is formed of these organic layers. The organic functional layer 7 is sandwiched between the anode 3 and the cathode 8, and the organic EL element 9 is formed by the anode 3, the organic functional layer 7, and the cathode 8. In the following description, electrons and holes injected into the light emitting layer 5 are called carriers.

前記陽極３及び陰極８には、これら各電極における抵抗温度係数とは反対の極性の抵抗温度係数を有し、電極３，８間におけるキャリアバランスを調整する自己補償キャリア調整部材５０が設けられている。なお、自己補償キャリア調整部材５０は、陽極３、及び陰極８の表面に積層された状態に設けられていてもよいし、ドーピングによって内部に含有された状態に設けられていてもよい。 The anode 3 and the cathode 8 are provided with a self-compensating carrier adjusting member 50 having a resistance temperature coefficient having a polarity opposite to the resistance temperature coefficient of each of these electrodes and adjusting the carrier balance between the electrodes 3 and 8. Yes. The self-compensating carrier adjusting member 50 may be provided in a state of being laminated on the surfaces of the anode 3 and the cathode 8, or may be provided in a state of being contained inside by doping.

陽極３と陰極８には、駆動電圧を印加するための配線が接続されている。そして、この配線を介して電極間に駆動電圧を印加すると、陰極８より電子が、陽極３より正孔が発光層５に注入され、印加された電場により発光層５中を移動し、再結合する。この再結合の際に放出されたエネルギーにより、励起子が生成し、この励起子が基底状態に戻る際に蛍光や燐光という形でエネルギーを放出する。有機ＥＬ素子９から放出された光は、例えばガラス基板等からなる基板２から射出され、外部に取り出される。すなわち、本実施形態に係る有機ＥＬ装置１００は、所謂ボトムエミッション方式のものである。 A wiring for applying a driving voltage is connected to the anode 3 and the cathode 8. When a driving voltage is applied between the electrodes through this wiring, electrons are injected from the cathode 8 and holes are injected from the anode 3 into the light emitting layer 5, and are moved through the light emitting layer 5 by the applied electric field to be recombined. To do. The energy released during the recombination generates excitons, and when the excitons return to the ground state, energy is emitted in the form of fluorescence or phosphorescence. The light emitted from the organic EL element 9 is emitted from the substrate 2 made of, for example, a glass substrate and taken out to the outside. That is, the organic EL device 100 according to the present embodiment is a so-called bottom emission type.

基板２は、ガラス基板等の透明基板上にＴＦＴ素子からなる駆動素子（図示略）や各種配線（図示略）等を形成して構成されたもので、これら駆動素子や各種配線の上に絶縁層や平坦化膜を介して前記陽極３が形成されている。なお、基板２に適用可能な材料としては、上記透明なガラス以外にも、石英、サファイア、あるいはポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルケトンなどの透明な合成樹脂などが挙げられる。なお、基板２とは反対の側から発光を取り出す、いわゆるトップエミッション方式の場合には、基板２を構成する材料は不透明であってもよく、その場合、アルミナ等のセラミック、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。この場合、陽極３は遮光性や光反射性の材料で形成することができる。 The substrate 2 is configured by forming a driving element (not shown) composed of TFT elements, various wirings (not shown), etc. on a transparent substrate such as a glass substrate, and is insulated on these driving elements and various wirings. The anode 3 is formed through a layer or a planarizing film. Examples of materials applicable to the substrate 2 include quartz, sapphire, or transparent synthetic resins such as polyester, polyacrylate, polycarbonate, and polyetherketone, in addition to the transparent glass. In the case of a so-called top emission method in which light emission is taken out from the side opposite to the substrate 2, the material constituting the substrate 2 may be opaque. In that case, a ceramic sheet such as alumina or a metal sheet such as stainless steel A material subjected to an insulation treatment such as surface oxidation, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like can be used. In this case, the anode 3 can be formed of a light shielding or light reflecting material.

前記正孔注入層４は、陽極３上に形成されている。正孔注入層４は、陽極３から注入した正孔を発光層５に注入する。正孔注入層４の形成材料としては、アリールアミン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポリアニリン誘導体＋有機酸、ポリチオフェン誘導体＋ポリマー酸等を用いることができる。特に、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）が好適である。 The hole injection layer 4 is formed on the anode 3. The hole injection layer 4 injects holes injected from the anode 3 into the light emitting layer 5. As a material for forming the hole injection layer 4, arylamine derivatives, phthalocyanine derivatives, polyaniline derivatives + organic acids, polythiophene derivatives + polymer acids, and the like can be used. In particular, a mixture (PEDOT / PSS) of polyethylene dioxythiophene and polystyrene sulfonic acid is suitable.

発光層５は、正孔注入層４上に形成されており、陰極８から注入される電子と、正孔注入層４から注入される正孔が結合して所定帯域の波長の光を発光する。この発光層５の材料としては、具体的には、ポリフルオレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリメチルフェニルシラン誘導体などのポリシラン系などの高分子有機材料が好適に用いられる。 The light-emitting layer 5 is formed on the hole injection layer 4, and the electrons injected from the cathode 8 and the holes injected from the hole injection layer 4 combine to emit light having a wavelength in a predetermined band. . Specific examples of the material of the light emitting layer 5 include polysilane derivatives such as polyfluorene derivatives, polyparaphenylene vinylene derivatives, polyparaphenylene derivatives, polyvinylcarbazole derivatives, polythiophene derivatives, polyaniline derivatives, and polymethylphenylsilane derivatives. High molecular organic materials are preferably used.

なお、赤色光を発光する有機ＥＬ素子においては、赤色光を発光可能な材料により発光層が形成され、緑色光を発光する有機ＥＬ素子においては、緑色光を発光可能な材料により発光層が形成され、青色光を発光する有機ＥＬ素子においては、青色光を発光可能な材料により発光層が形成される。 In an organic EL element that emits red light, a light emitting layer is formed of a material that can emit red light. In an organic EL element that emits green light, a light emitting layer is formed of a material capable of emitting green light. In the organic EL element that emits blue light, the light emitting layer is formed of a material capable of emitting blue light.

電子輸送層６を形成する電子輸送層形成材料（第２有機層形成材料）としては、ポリフルオレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシランなどのポリシラン系などの高分子有機材料が好適に用いられる。 Examples of the electron transport layer forming material (second organic layer forming material) for forming the electron transport layer 6 include polyfluorene derivatives, polyparaphenylene vinylene derivatives, polyparaphenylene derivatives, polyvinylcarbazole, polythiophene derivatives, and polymethylphenylsilane. A polymer organic material such as polysilane is preferably used.

電子輸送層６は、陰極８から注入された電子を発光層５へ効率的に輸送するために、電気的な還元電位が発光層５を形成する発光材料の電気的な還元電位よりも小さい材料を用いることが望ましい。また、正孔注入層４から発光層５に注入された正孔が発光層内で再結合せずにそのまま陰極８側に通過するのを阻止するために、電気的な酸化電位が発光層５を形成する発光材料の電気的な酸化電位よりも大きい材料を用いることが望ましく、この構成により発光効率の向上を図ることができる。 The electron transport layer 6 is a material whose electrical reduction potential is smaller than the electrical reduction potential of the light emitting material forming the light emitting layer 5 in order to efficiently transport the electrons injected from the cathode 8 to the light emitting layer 5. It is desirable to use Further, in order to prevent the holes injected from the hole injection layer 4 into the light emitting layer 5 from passing through the light emitting layer without recombination to the cathode 8 side, an electric oxidation potential is applied. It is desirable to use a material that is higher than the electrical oxidation potential of the light emitting material forming the light emitting element, and this structure can improve the light emission efficiency.

陽極３は、基板２上にパターニングにより形成され、かつＴＦＴ素子からなる駆動素子や各種配線等と接続されたものである。本実施形態では、陽極３として、Ｎｉ元素が５ｗｔ％の割合でドーピングされた、膜厚が５００Åのインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide：以下、ＩＴＯと称す）を用いた。前記Ｎｉ元素は、自己補償キャリア調整部材５０をなすものであって、すなわち本実施形態では自己補償キャリア調整部材５０がドーピングによって陽極内部に設けられたものとなっている。 The anode 3 is formed on the substrate 2 by patterning and is connected to a driving element made of a TFT element, various wirings, and the like. In the present embodiment, indium tin oxide (hereinafter referred to as ITO) having a thickness of 500 mm doped with Ni element at a rate of 5 wt% was used as the anode 3. The Ni element forms the self-compensating carrier adjusting member 50, that is, in this embodiment, the self-compensating carrier adjusting member 50 is provided inside the anode by doping.

本実施形態に係る有機ＥＬ装置１００は、上述したようにボトムエミッション方式のものであるため、発光層５からの光が陽極３を透過し基板２の外部に取り出されるようになっている。そのため、自己補償キャリア調整部材５０は、陽極３における光透過率が５０％以上となる割合でＩＴＯ中にドーピングされるのが望ましい。なお、５０％以上の光透過率が得られるのならば、ＩＴＯ膜からなる陽極３０上にスパッタ法によって自己補償キャリア調整部材５１をなすＮｉ層を直接成膜してもよい。 Since the organic EL device 100 according to the present embodiment is of the bottom emission type as described above, light from the light emitting layer 5 passes through the anode 3 and is extracted to the outside of the substrate 2. Therefore, it is desirable that the self-compensating carrier adjusting member 50 is doped in ITO at a rate that the light transmittance at the anode 3 is 50% or more. If a light transmittance of 50% or more can be obtained, a Ni layer forming the self-compensating carrier adjusting member 51 may be directly formed on the anode 30 made of the ITO film by sputtering.

この陽極３を形成する方法としては、上記の割合でＮｉ元素がドーピングされたＩＴＯ部材をターゲットとし、例えばイオンビームスパッタ法が用いられる。なお、本実施形態では、ＩＴＯ中にＮｉ元素がドーピングされたものを陽極３として用いたが、ＩＴＯ単層からなる陽極３上に、例えばスパッタ法により自己補償キャリア調整部材５０をなすＮｉ層を直接成膜してもよい。 As a method of forming the anode 3, a target is an ITO member doped with Ni element at the above-mentioned ratio, and for example, ion beam sputtering is used. In the present embodiment, ITO doped with Ni element is used as the anode 3. However, a Ni layer that forms the self-compensating carrier adjusting member 50 is formed on the anode 3 made of an ITO single layer by, for example, sputtering. The film may be formed directly.

ところで、ＩＴＯを主体として構成される陽極３は、周囲温度が上昇すると、内部抵抗が低下する、負（極性）の抵抗温度係数を有したものとなっている。一方、ドーパントとして用いられる自己補償キャリア調整部材５０（Ｎｉ元素）は、上記陽極３における抵抗温度係数とは反対の極性である、周辺温度が上昇することで内部抵抗が増加する、正（極性）の抵抗温度係数（０．６８％／℃）を有したものとなっている。なお、自己補償キャリア調整部材（ドーパント）５０としては、上記のＮｉ元素に限定されることはなく、正の抵抗温度係数を有する金属元素全般（例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ等）、カーボン等を用いてもよい。 By the way, the anode 3 mainly composed of ITO has a negative (polarity) resistance temperature coefficient in which the internal resistance decreases as the ambient temperature increases. On the other hand, the self-compensating carrier adjusting member 50 (Ni element) used as a dopant has a polarity opposite to the resistance temperature coefficient in the anode 3. The internal resistance increases as the ambient temperature rises. It has a temperature coefficient of resistance (0.68% / ° C.). Note that the self-compensating carrier adjusting member (dopant) 50 is not limited to the Ni element described above, and can be any metal element having a positive resistance temperature coefficient (for example, Fe, Co, Mn, Cr, Ti, Mo). , W, Cu, etc.), carbon or the like may be used.

一方、陰極８はアルミニウムから構成されている。なお、陰極８に電子注入層として機能するＣａやＭｇ、ＬｉＦを形成することで、低電圧で発光層５を発光させるようにしている。 On the other hand, the cathode 8 is made of aluminum. The light emitting layer 5 is caused to emit light at a low voltage by forming Ca, Mg, or LiF functioning as an electron injection layer on the cathode 8.

以下に、本実施形態に係る有機ＥＬ装置１００の格別の効果を説明する。なお、説明を分かりやすくするため、比較として自己補償キャリア調整部材を有しない有機ＥＬ装置を従来の有機ＥＬ装置として例示し、本実施形態の有機ＥＬ装置１００と比較して説明する。従来の有機ＥＬ装置では、周囲温度が上昇すると、陽極における内部抵抗の低下、及び陰極における内部抵抗の増加がみられた。陰極は、周囲温度が上昇すると、内部抵抗が上昇する、正（極性）の抵抗温度係数を有したものとなっているからである。 Below, the special effect of the organic EL apparatus 100 which concerns on this embodiment is demonstrated. For easy understanding, an organic EL device that does not have a self-compensating carrier adjustment member is illustrated as a conventional organic EL device for comparison, and will be described in comparison with the organic EL device 100 of the present embodiment. In the conventional organic EL device, when the ambient temperature rises, the internal resistance at the anode decreases and the internal resistance at the cathode increases. This is because the cathode has a positive (polarity) resistance temperature coefficient in which the internal resistance increases as the ambient temperature increases.

よって、高温になると、内部抵抗の低い陽極側からホールが注入されやすくなり、一方内部抵抗の高い陰極側から電子が注入され難くなって、発光層内のキャリアバランス（ホール及び電子のバランス）が崩れ、ホール過剰状態となってしまう。このように温度変化に応じてキャリアバランスが崩れると、発光層における輝度がばらついてしまい、結果として有機機能層（発光層）の寿命が短くなるといった問題があった。 Therefore, when the temperature is high, holes are likely to be injected from the anode side having a low internal resistance, while electrons are difficult to be injected from the cathode side having a high internal resistance, so that the carrier balance (hole and electron balance) in the light emitting layer is increased. It collapses and it becomes a hole excess state. Thus, when the carrier balance is lost in accordance with the temperature change, the luminance in the light emitting layer varies, and as a result, there is a problem that the life of the organic functional layer (light emitting layer) is shortened.

そこで、本実施形態に係る有機ＥＬ装置１００の構成を採用すれば、陽極３に正（極性）の抵抗温度係数を有する自己補償キャリア調整部材５０が設けられおり、ホール過剰となる高温下において、自己補償キャリア調整部材５０により環境温度あるいは素子の内部温度に応じて、陽極３の内部抵抗を上昇させることができる。すると、発光層５へのホール（キャリア）注入量が抑制され、電極３，８間に設けられた発光層５に最適なキャリア注入を行うことができる。よって、温度調整用の回路部等を別途設けること無く、後述する実験結果に示されるように、温度変化に起因する発光層における輝度の変動を簡便に抑制することができ、これによって有機機能層７（発光層５）の長寿命化が図られたものとなる。 Therefore, if the configuration of the organic EL device 100 according to the present embodiment is employed, the anode 3 is provided with the self-compensating carrier adjusting member 50 having a positive (polarity) resistance temperature coefficient. The self-compensating carrier adjusting member 50 can increase the internal resistance of the anode 3 according to the environmental temperature or the internal temperature of the element. Then, the amount of holes (carriers) injected into the light emitting layer 5 is suppressed, and optimal carrier injection into the light emitting layer 5 provided between the electrodes 3 and 8 can be performed. Therefore, without providing a temperature adjustment circuit part or the like, as shown in the experimental results to be described later, it is possible to easily suppress the luminance variation in the light emitting layer due to the temperature change. 7 (light emitting layer 5) has a long life.

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係る有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置２００を示す概略構成図である。なお、本実施形態では、電極に設けられる自己補償キャリア調整部材５１以外の構成は、上記第１実施形態に係る有機ＥＬ装置１００と同じであるため、ここでは自己補償キャリア調整部材５１における構成を中心に説明し、他の説明は省略する。 (Second Embodiment)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an organic EL (electroluminescence) device 200 according to the second embodiment. In the present embodiment, the configuration other than the self-compensating carrier adjusting member 51 provided on the electrode is the same as that of the organic EL device 100 according to the first embodiment. The description will be centered, and other descriptions will be omitted.

本実施形態に係る有機ＥＬ装置２００は、陽極３０として、Ｃｕ元素が５ｗｔ％の割合でドーピングされた、膜厚が５００Åのインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を用いた。Ｃｕ元素は、自己補償キャリア調整部材５１をなすものであって、自己補償キャリア調整部材５１はドーピングにより陽極内部に設けられている。この陽極３０は、上記の割合でＣｕ電素がドーピングされたＩＴＯ部材をターゲットとして用いるイオンビームスパッタ法により形成することができる。なお、ＩＴＯ単層からなる陽極３０上に、スパッタ法により自己補償キャリア調整部材５１をなすＣｕ層を直接成膜してもよい。 In the organic EL device 200 according to this embodiment, indium tin oxide (ITO) having a thickness of 500 Å doped with Cu element at a ratio of 5 wt% was used as the anode 30. The Cu element forms a self-compensating carrier adjusting member 51, and the self-compensating carrier adjusting member 51 is provided inside the anode by doping. The anode 30 can be formed by ion beam sputtering using an ITO member doped with Cu element at the above ratio as a target. Note that a Cu layer that forms the self-compensating carrier adjusting member 51 may be directly formed on the anode 30 made of an ITO single layer by sputtering.

ドーパントとして用いられる自己補償キャリア調整部材５１（Ｃｕ元素）は、陽極３０における抵抗温度係数とは反対の極性である、周辺温度の上昇に伴って、内部抵抗が増加する、正（極性）の抵抗温度係数（０．４３％／℃）を有している。 The self-compensating carrier adjusting member 51 (Cu element) used as a dopant has a polarity opposite to the resistance temperature coefficient of the anode 30 and has a positive (polarity) resistance that increases in internal resistance as the ambient temperature increases. It has a temperature coefficient (0.43% / ° C.).

このように本実施形態に係る有機ＥＬ装置２００によれば、陽極３に正の抵抗温度係数を有する自己補償キャリア調整部材５１が設けられているので、上記実施形態に係る有機ＥＬ装置１００と同様に一般にホール過剰となる高温下において、発光層へのホール（キャリア）注入量が抑制され、電極３，８間に設けられた発光層５に最適なキャリア注入を行うことができる。よって、温度調整用の回路部等を別途設けること無く、後述する実験結果に示されるように、温度変化に起因する発光層における輝度の変動を簡便に抑制でき、結果的に有機機能層７（発光層５）の長寿命化を図ることができる。 As described above, according to the organic EL device 200 according to the present embodiment, since the self-compensating carrier adjustment member 51 having a positive resistance temperature coefficient is provided on the anode 3, it is the same as the organic EL device 100 according to the above embodiment. In general, the amount of holes (carriers) injected into the light emitting layer is suppressed at a high temperature in which holes are excessive, and optimal carrier injection can be performed in the light emitting layer 5 provided between the electrodes 3 and 8. Therefore, without providing a circuit for adjusting the temperature separately, as shown in the experimental results to be described later, it is possible to easily suppress the luminance variation in the light emitting layer due to the temperature change, and as a result, the organic functional layer 7 ( The lifetime of the light emitting layer 5) can be extended.

（第３実施形態）
図４は、第３実施形態に係る有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置３００を示す概略構成図である。なお、本実施形態では、電極に設けられる自己補償キャリア調整部材以外の構成は、上記の第１，２実施形態に係る有機ＥＬ装置１００，２００と同じであるため、ここでは自己補償キャリア調整部材５１，５２における構成を中心に説明し、他の説明は省略する。 (Third embodiment)
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an organic EL (electroluminescence) device 300 according to the third embodiment. In the present embodiment, since the configuration other than the self-compensating carrier adjusting member provided on the electrode is the same as that of the organic EL devices 100 and 200 according to the first and second embodiments, the self-compensating carrier adjusting member is used here. The description will focus on the configuration at 51 and 52, and other descriptions will be omitted.

本実施形態に係る有機ＥＬ装置３００は、陽極３０として、上記第２の実施形態と同様に、Ｃｕ元素が５ｗｔ％の割合でドーピングされた、膜厚が５００Åのインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなるものを用いた。Ｃｕ元素は、自己補償キャリア調整部材５１をなすものであって、自己補償キャリア調整部材５１はドーピングにより陽極内部に設けられている。 The organic EL device 300 according to this embodiment is made of indium tin oxide (ITO) having a thickness of 500 Å doped with Cu element at a rate of 5 wt% as the anode 30 in the same manner as the second embodiment. What was used. The Cu element forms a self-compensating carrier adjusting member 51, and the self-compensating carrier adjusting member 51 is provided inside the anode by doping.

また、本実施形態では、上記第１、第２実施形態と異なり、陰極１８側にも自己補償キャリア調整部材５２が設けられている。具体的には、陰極１８は、１：３の割合でＴｉとＡｌとが共蒸着法により成膜されたもので、その膜厚は２０００Åである。共蒸着は、成膜室内に０．１ｃｃの酸素を導入した状態で処理が行われる。よって、Ｔｉは酸化されＴｉＯ_ｘとして発光層５上に成膜される。すなわち、陰極１８は、Ａｌ内部にＴｉＯ_ｘが混在した状態に形成されたものとなっている。ＴｉＯ_ｘは、自己補償キャリア調整部材５２をなすものである。 In the present embodiment, unlike the first and second embodiments, a self-compensating carrier adjusting member 52 is also provided on the cathode 18 side. Specifically, the cathode 18 is formed by co-evaporation of Ti and Al at a ratio of 1: 3, and the film thickness is 2000 mm. Co-evaporation is performed with 0.1 cc of oxygen introduced into the deposition chamber. Therefore, Ti is oxidized and formed on the light emitting layer 5 as TiO _x . That is, the cathode 18 is formed in a state where TiO _x is mixed inside Al. The TiO _x forms a self-compensating carrier adjusting member 52.

ところで、Ａｌを主体として構成される陰極１８は、周囲温度が上昇すると、内部抵抗が上昇する、正（極性）の抵抗温度係数を有したものとなっている。一方、自己補償キャリア調整部材５２であるＴｉＯ_ｘは、上記陰極１８における抵抗温度係数とは反対の極性、すなわち周辺温度の上昇に伴い内部抵抗が低下する、負（極性）の抵抗温度係数を有したものとなっている。 By the way, the cathode 18 composed mainly of Al has a positive (polar) resistance temperature coefficient in which the internal resistance increases as the ambient temperature increases. On the other hand, TiO _x that is the self-compensating carrier adjusting member 52 has a polarity opposite to the resistance temperature coefficient in the cathode 18, that is, a negative (polarity) resistance temperature coefficient in which the internal resistance decreases as the ambient temperature increases. It has become.

本実施形態に係る有機ＥＬ装置３００によれば、陽極３０側に自己補償キャリア調整部材５２が設けられ、陰極１８側に自己補償キャリア調整部材５２が設けられているので、一般にホール過剰となる高温下においても、環境温度あるいは素子の内部温度に応じて、自己補償キャリア調整部材５０により陽極３０の内部抵抗が上昇し、かつ自己補償キャリア調整部材５２により陰極１８の内部抵抗が低下する。よって、発光層へのキャリア（正孔及び電子）バランスが最適化され、電極３，８間に設けられた発光層５に最適なキャリア注入を行うことができる。よって、温度調整用の回路部等を別途設けること無く、後述する実験結果に示されるように、温度変化に起因する発光層における輝度の変動を簡便に抑制することができ、結果的に有機機能層７（発光層５）の長寿命化を図ることができる。 In the organic EL device 300 according to the present embodiment, the self-compensating carrier adjusting member 52 is provided on the anode 30 side and the self-compensating carrier adjusting member 52 is provided on the cathode 18 side. Even below, the internal resistance of the anode 30 is increased by the self-compensating carrier adjusting member 50 and the internal resistance of the cathode 18 is decreased by the self-compensating carrier adjusting member 52 according to the environmental temperature or the internal temperature of the element. Therefore, the carrier (hole and electron) balance to the light emitting layer is optimized, and optimal carrier injection to the light emitting layer 5 provided between the electrodes 3 and 8 can be performed. Therefore, as shown in the experimental results to be described later, the luminance variation in the light emitting layer due to the temperature change can be easily suppressed without separately providing a temperature adjustment circuit unit or the like, resulting in an organic function. The lifetime of the layer 7 (light emitting layer 5) can be extended.

なお、自己補償キャリア調整部材（ドーパント）５２としては、上記のＴｉＯ_ｘに限定されることはなく、負の抵抗温度係数を有する、半導体層、ＮＴＣサーミスタ等遷移金属、希土類金属全般からなる化合物（酸化物）、ＩＴＯ等を用いてもよい。 The self-compensating carrier adjusting member (dopant) 52 is not limited to the above-mentioned TiO _x, and has a negative resistance temperature coefficient, and is composed of a transition metal such as a semiconductor layer, an NTC thermistor, or a rare earth metal in general ( Oxide), ITO, or the like may be used.

（実験例）
以下に、上記実施形態に係る有機ＥＬ装置について行った実験例について説明する。図５は、実験結果を示すグラフであり、同グラフ中、横軸は有機ＥＬ装置の駆動温度（単位；℃）を示し、縦軸は有機ＥＬ装置における輝度劣化度（相対値）を示すものである。なお、本実験では、上記第１〜３実施形態に係る有機ＥＬ装置に加え、ＩＴＯからなる陽極と、Ａｌからなる陰極とを有し、これら陽極及び陰極に自己補償キャリア調整部材が設けられていない従来の有機ＥＬ装置についてもデータを測定した。なお、実験方法としては、例えば各温度で所定時間、有機ＥＬ装置を駆動させた際に、初期条件（駆動温度２５℃）に対し、発光層における輝度が低下した割合（度合い）を算出し、図５に示されるグラフを得た。 (Experimental example)
Hereinafter, experimental examples performed on the organic EL device according to the embodiment will be described. FIG. 5 is a graph showing the experimental results. In the graph, the horizontal axis indicates the driving temperature (unit: ° C.) of the organic EL device, and the vertical axis indicates the luminance deterioration degree (relative value) in the organic EL device. It is. In this experiment, in addition to the organic EL devices according to the first to third embodiments, an anode made of ITO and a cathode made of Al were provided, and a self-compensating carrier adjusting member was provided on the anode and the cathode. Data were also measured for a conventional organic EL device that was not present. As an experimental method, for example, when the organic EL device is driven at each temperature for a predetermined time, the ratio (degree) at which the luminance in the light emitting layer decreases with respect to the initial condition (driving temperature 25 ° C.) is calculated. The graph shown in FIG. 5 was obtained.

グラフに示されるように、従来の構成に比べて、本実施形態に係る有機ＥＬ装置１００，２００，３００によれば、発光層における輝度の劣化度合いが小さくなることが確認できた。具体的には、有機ＥＬ装置の駆動温度が５０℃以上になると、従来の構成に比べて大幅に輝度の劣化度の低下、すなわち発光層の長寿命することが確認できた。
したがって、本発明の有機ＥＬ装置によれば、簡便な方法により、発光層の長寿命化を実現することができる。 As shown in the graph, it was confirmed that the degree of deterioration of the luminance in the light emitting layer was reduced according to the organic EL devices 100, 200, and 300 according to the present embodiment as compared with the conventional configuration. Specifically, it has been confirmed that when the driving temperature of the organic EL device is 50 ° C. or higher, the degree of deterioration in luminance is greatly reduced, that is, the lifetime of the light emitting layer is prolonged as compared with the conventional configuration.
Therefore, according to the organic EL device of the present invention, the lifetime of the light emitting layer can be extended by a simple method.

（電子機器）
次に、上記有機ＥＬ装置を利用した電子機器の一実施形態について説明する。
図６は、本発明の有機ＥＬ装置を携帯電話に適用した例を示す斜視図であり、携帯電話１３００は、本発明の有機ＥＬ装置を小サイズの表示部１３０１として備える。携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。このような携帯電話は、本発明の有機ＥＬ装置１を表示部１３０１に備えており、表示部自体の長寿命化が図られ、信頼性の高いものとなる。 (Electronics)
Next, an embodiment of an electronic apparatus using the organic EL device will be described.
FIG. 6 is a perspective view showing an example in which the organic EL device of the present invention is applied to a mobile phone. The mobile phone 1300 includes the organic EL device of the present invention as a small-sized display unit 1301. A cellular phone 1300 includes a plurality of operation buttons 1302, an earpiece 1303, and a mouthpiece 1304. Such a mobile phone includes the organic EL device 1 of the present invention in the display unit 1301, and the display unit itself has a long lifetime and is highly reliable.

なお、電子機器としては、上述した携帯電話の例に加えて、他の例として、腕時計、モバイル型コンピュータ、テレビ、ビューファインダ型やモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。本発明の有機ＥＬ装置は、こうした電子機器の表示部としても適用できる。また、照明装置やプリンタヘッド等の光源としても用いることが可能である。 As electronic devices, in addition to the above-described examples of mobile phones, other examples include wristwatches, mobile computers, televisions, viewfinder type and monitor direct-view type video tape recorders, car navigation devices, pagers, and electronic notebooks. , Calculators, word processors, workstations, videophones, POS terminals, devices with touch panels, and the like. The organic EL device of the present invention can also be applied as a display unit of such an electronic device. It can also be used as a light source for lighting devices, printer heads, and the like.

環境温度変化に伴いキャリアバランスが変化していく状態を示す図である。It is a figure which shows the state from which a carrier balance changes with environmental temperature changes. 第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an organic EL device according to a first embodiment. 第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the organic electroluminescent apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第３実施形態に係る有機ＥＬ装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the organic electroluminescent apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 有機ＥＬ装置の実験例における実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result in the experiment example of an organic EL apparatus. 有機ＥＬ装置を備える電子機器の一実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Embodiment of an electronic device provided with an organic EL apparatus.

Explanation of symbols

２…基板、３…陽極（電極）、４…正孔注入層（有機機能層）、５…発光層（有機機能層）、６…電子輸送層（有機機能層）、７…有機機能層、５０，５１，５２…自己補償キャリア調整部材、１００，２００，３００…有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置） 2 ... substrate, 3 ... anode (electrode), 4 ... hole injection layer (organic functional layer), 5 ... light emitting layer (organic functional layer), 6 ... electron transport layer (organic functional layer), 7 ... organic functional layer, 50, 51, 52 ... Self-compensating carrier adjusting member, 100, 200, 300 ... Organic EL device (organic electroluminescence device)

Claims

In an organic electroluminescence device in which an organic functional layer is provided between a pair of electrodes,
At least one of the pair of electrodes is provided with a self-compensating carrier adjustment member that has a resistance temperature coefficient having a polarity opposite to the resistance temperature coefficient of each electrode and adjusts the carrier balance between the electrodes. A characteristic organic electroluminescence device.

The electrode is composed of an anode and a cathode,
The self-compensating carrier adjusting member provided on the anode side has a positive resistance temperature coefficient, and the self-compensating carrier adjusting member provided on the cathode side has a negative resistance temperature coefficient. Item 2. The organic electroluminescence device according to Item 1.

The organic electroluminescence device according to claim 2, wherein the self-compensating carrier adjusting member is provided inside each electrode by doping.

4. The anode according to claim 3, wherein the anode is doped with a metal element as the self-compensating carrier adjusting member, and the cathode is doped with a transition metal or a rare earth metal as the self-compensating carrier adjusting member. Organic electroluminescence device.