JP2008103396A - Light-emitting apparatus, manufacturing method of light-emitting apparatus, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置、発光装置の製造方法並びに電子機器に関するものである。 The present invention relates to a light emitting device, a method for manufacturing the light emitting device, and an electronic apparatus.
近年、自発光素子である有機EL素子を画素として用いた有機EL装置の開発が進められている。有機EL装置は、高輝度、低消費電力で高速応答が可能であり、有機化合物の多様性により多色化が容易であると考えられることから、フルカラーディスプレイ等への応用が期待され、盛んに研究開発が行なわれている。 In recent years, organic EL devices using organic EL elements, which are self-luminous elements, as pixels have been developed. Organic EL devices are capable of high-speed response with high brightness and low power consumption, and are considered to be multicolored easily due to the variety of organic compounds. Research and development is in progress.
有機EL素子は、発光層を含む少なくとも1層以上の有機薄膜を上下一対の電極で挟んだ構造を有する。有機EL素子に電圧を印加すると、陽極側からは正孔、陰極側からは電子がそれぞれ発光層に注入され、両者が再結合して発光現象が起こる。一般に、有機材料は広いバンドギャップを有するため、無機半導体に比べてキャリアを注入することは非常に困難であるが、非特許文献1においては、キャリア注入性の高い陽極及び陰極構成を用いることにより、低電圧で発光層にキャリアを注入し、発光させることに成功している。以降、より低電圧で有機EL素子を駆動させるために、発光層に対してキャリアを注入し易い陽極側及び陰極側の材料及び構成の開発が精力的に行われている。
一方、有機EL素子を高効率で駆動するためには、正孔と電子をバランス良く注入することが肝要である。これは、注入される正孔と電子のバランスが悪いと、再結合できないキャリアの割合が多くなるためである。そのため、有機EL素子の開発においては、キャリア注入性を向上させつつ、注入される正孔と電子のバランスが崩れないように留意しなければならない。以上のことから、有機EL素子を低電圧且つ高効率で駆動するためには、発光層へのキャリア注入量を制御する技術が不可欠であるといえる。 On the other hand, in order to drive the organic EL element with high efficiency, it is important to inject holes and electrons in a balanced manner. This is because the proportion of carriers that cannot be recombined increases when the balance between injected holes and electrons is poor. Therefore, in the development of an organic EL element, care must be taken so that the balance between injected holes and electrons is not lost while improving the carrier injection property. From the above, it can be said that a technique for controlling the amount of carriers injected into the light emitting layer is indispensable for driving the organic EL element with low voltage and high efficiency.
しかしながら、現在のところ、発光層へのキャリアの注入量を調整するためには、陽極及び陰極側の材料及び構成を変更しなければならず、最適な注入性を有する材料及び構成を逐一探索、開発することは、有機EL素子の開発の大きな負担の一つとなっている。また、所望の注入性を有する材料及び構成が得られたとしても、材料の劣化に伴う注入量の低下等、安定性に欠ける場合も好ましくない。すなわち、良好なキャリア注入性、最適なキャリアバランス、キャリア注入の安定性の3つを同時に満足できる材料及び構成の開発が要求されるため、有機EL素子の開発が非常に困難になっている。以上のような背景から、容易にキャリア注入量を制御できる新たな技術の開発が求められていた。 However, at present, in order to adjust the amount of carriers injected into the light emitting layer, the materials and configurations on the anode and cathode sides must be changed, and the materials and configurations having optimum injection properties are searched one by one. Development is one of the major burdens of developing organic EL elements. Further, even if a material and a structure having a desired injection property are obtained, it is not preferable that the material lacks stability, such as a decrease in the injection amount accompanying the deterioration of the material. That is, since it is required to develop a material and a structure that can satisfy the three requirements of good carrier injection, optimum carrier balance, and stability of carrier injection, it is very difficult to develop an organic EL element. In view of the above background, there has been a demand for the development of a new technology that can easily control the carrier injection amount.
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、陽極側及び陰極側の材料及び構成を変更せずに、良好なキャリア注入性、最適なキャリアバランス、キャリア注入の安定性の3つを同時に満足することのできる発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。また、このような発光装置を備えることにより、信頼性が高く、表示品質に優れた電子機器を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and without changing the material and configuration on the anode side and the cathode side, good carrier injection property, optimum carrier balance,
上記の課題を解決するため、本発明の発光装置は、発光層を含む1つ又は2つ以上の層からなる機能層と、前記機能層を挟持する一対の電極とを備え、互いに隣接する2つの前記層の界面又は互いに隣接する前記層と前記電極との界面に有機溶媒が配置されていることを特徴とする。この構成によれば、互いに隣接する2つの層又は互いに隣接する層と電極との間のキャリアの注入量を有機溶媒の材料及び膜厚によって容易に制御することができる。その結果、高いキャリア注入性及び最適なキャリアバランスが同時に実現され、低電圧、高効率で発光素子を駆動させることができる。また、層と層との間又は層と電極との間に有機溶媒を挿入することで、これらの界面での化学反応による劣化が抑制されるので、キャリアの注入量が低下しにくい長寿命な発光素子が実現できる。さらには、層及び電極の材料及び構成を変更しなくてもキャリア注入量を制御することができるため、従来のように所望の注入性及び注入安定性を有する新規な材料及び構成を探索する必要がない。その結果、開発コストを低減でき、高品質な発光素子を搭載した発光装置を低価格で提供することができる。 In order to solve the above problems, a light-emitting device of the present invention includes a functional layer including one or two or more layers including a light-emitting layer, and a pair of electrodes that sandwich the functional layer. An organic solvent is disposed at an interface between the two layers or at an interface between the layers adjacent to each other and the electrode. According to this configuration, the amount of carriers injected between the two adjacent layers or between the adjacent layers and the electrode can be easily controlled by the material and film thickness of the organic solvent. As a result, a high carrier injection property and an optimum carrier balance are realized at the same time, and the light emitting element can be driven with low voltage and high efficiency. In addition, by inserting an organic solvent between layers or between layers and electrodes, deterioration due to a chemical reaction at these interfaces is suppressed, so the carrier injection amount is less likely to decrease. A light emitting element can be realized. Furthermore, since the carrier injection amount can be controlled without changing the material and configuration of the layers and electrodes, it is necessary to search for a new material and configuration having a desired injection property and injection stability as in the past. There is no. As a result, the development cost can be reduced, and a light-emitting device equipped with a high-quality light-emitting element can be provided at a low price.
本発明においては、前記有機溶媒は、互いに隣接する2つの前記層の界面又は互いに隣接する前記層と前記電極との界面にのみ配置され、前記層又は前記電極の内部には配置されていないことが望ましい。この構成によれば、有機溶媒が層又は電極の内部でキャリアのトラップサイトとなることを防止することができ、低電圧、高効率で発光素子を駆動させることができる。 In the present invention, the organic solvent is disposed only at the interface between the two adjacent layers or between the layer and the electrode adjacent to each other, and is not disposed inside the layer or the electrode. Is desirable. According to this configuration, the organic solvent can be prevented from becoming a carrier trap site in the layer or the electrode, and the light emitting element can be driven with low voltage and high efficiency.
本発明においては、前記有機溶媒は、前記層又は前記電極を溶解しない有機溶媒であることが望ましい。この構成によれば、有機溶媒によって層又は電極が溶解されることによる注入効率の低下を防止することができる。 In the present invention, the organic solvent is preferably an organic solvent that does not dissolve the layer or the electrode. According to this configuration, it is possible to prevent a decrease in injection efficiency due to the layer or electrode being dissolved by the organic solvent.
本発明においては、前記有機溶媒は極性溶媒であることが望ましい。この構成によれば、発光素子に印加される電圧によって有機溶媒が分極するため、層と層との間又は層と電極との間のキャリア注入障壁が緩和され、量子力学的なキャリア注入(トンネル効果によるキャリア注入)が増大する。したがって、十分なキャリア注入量が得られていない場合には、キャリア注入量を増加させ、キャリアバランスを整えることができる。 In the present invention, the organic solvent is preferably a polar solvent. According to this configuration, since the organic solvent is polarized by the voltage applied to the light emitting element, the carrier injection barrier between the layers or between the layers and the electrodes is relaxed, and quantum mechanical carrier injection (tunneling) is performed. Carrier injection due to the effect) increases. Therefore, when a sufficient carrier injection amount is not obtained, the carrier injection amount can be increased and the carrier balance can be adjusted.
本発明においては、前記有機溶媒の比誘電率は10以上であることが望ましい。この構成によれば、有機溶媒に大きな電圧が印加されるようになるため、有機溶媒のエネルギーバンドを大きく歪ませることができる。その結果、層と層との間又は層と電極との間のキャリア注入障壁が大きく緩和され、量子力学的なキャリア注入を劇的に増大することができる。例えば、発光層と陰極との界面のキャリア注入を考えた場合、発光層の比誘電率は2〜3程度であるため、有機溶媒の比誘電率を10以上とした場合、発光素子に印加される電圧は殆ど有機溶媒に印加されるようになる。この場合、有機溶媒のエネルギーバンドは分極によって大きく歪み、発光層のLUMO準位を陰極のエネルギー準位と一致させる方向に移動させる。その結果、陰極から供給される電子がトンネル効果によって発光層に注入され易くなり、キャリア注入量が劇的に(2倍〜3倍程度に)増大する。 In the present invention, the relative permittivity of the organic solvent is desirably 10 or more. According to this configuration, since a large voltage is applied to the organic solvent, the energy band of the organic solvent can be greatly distorted. As a result, the carrier injection barrier between layers or between layers and electrodes is greatly relaxed, and quantum mechanical carrier injection can be dramatically increased. For example, when considering carrier injection at the interface between the light emitting layer and the cathode, the relative permittivity of the light emitting layer is about 2 to 3, so that when the relative permittivity of the organic solvent is 10 or more, it is applied to the light emitting element. Most of the voltage is applied to the organic solvent. In this case, the energy band of the organic solvent is greatly distorted by polarization, and the LUMO level of the light emitting layer is moved in a direction that matches the energy level of the cathode. As a result, electrons supplied from the cathode are easily injected into the light emitting layer by the tunnel effect, and the amount of carrier injection increases dramatically (about 2 to 3 times).
本発明においては、前記有機溶媒は、互いに隣接する2つの前記層の界面又は互いに隣接する前記層と前記電極との界面に1分子層〜数分子層の厚みで配置されていることが望ましい。この構成によれば、量子力学的なキャリア注入を劇的に増大することができる。 In the present invention, it is preferable that the organic solvent is disposed with a thickness of one molecular layer to several molecular layers at an interface between two adjacent layers or an interface between the adjacent layers and the electrode. According to this configuration, quantum mechanical carrier injection can be dramatically increased.
本発明においては、前記有機溶媒は無極性溶媒であることが望ましい。この構成によれば、有機溶媒の配置された部分には電流が流れなくなるので、キャリア注入量が過剰である場合には、キャリア注入量を減少させ、キャリアバランスを整えることができる。 In the present invention, the organic solvent is preferably a nonpolar solvent. According to this configuration, no current flows through the portion where the organic solvent is disposed. Therefore, when the carrier injection amount is excessive, the carrier injection amount can be decreased and the carrier balance can be adjusted.
本発明の発光装置の製造方法は、発光層を含む1つ又は2つ以上の層からなる機能層と、前記機能層を挟持する一対の電極とを備えた発光装置の製造方法であって、前記層又は前記電極の表面を有機溶媒の充満した雰囲気に暴露し、前記層又は前記電極の表面に前記有機溶媒の分子を介在させた状態で、他の前記層又は他の前記電極を形成することを特徴とする。この方法によれば、互いに隣接する2つの層又は互いに隣接する層と電極との間のキャリアの注入量を有機溶媒の材料及び膜厚によって容易に制御することができる。その結果、高いキャリア注入性及び最適なキャリアバランスが同時に実現され、低電圧、高効率で発光素子を駆動させることができる。また、層と層との間又は層と電極との間に有機溶媒を挿入することで、これらの界面での化学反応による劣化が抑制されるので、キャリアの注入量が低下しにくい、長寿命な発光素子が実現できる。さらには、層及び電極の材料及び構成を変更しなくてもキャリア注入量を制御することができるため、従来のように所望の注入性及び注入安定性を有する新規な材料及び構成を探索する必要がない。その結果、開発コストを低減でき、高品質な発光素子を搭載した発光装置を低価格で提供することができる。 A method for manufacturing a light emitting device according to the present invention is a method for manufacturing a light emitting device comprising a functional layer including one or more layers including a light emitting layer, and a pair of electrodes sandwiching the functional layer, The surface of the layer or the electrode is exposed to an atmosphere filled with an organic solvent, and the other layer or the other electrode is formed in a state where molecules of the organic solvent are interposed on the surface of the layer or the electrode. It is characterized by that. According to this method, the amount of carriers injected between the two adjacent layers or between the adjacent layers and the electrode can be easily controlled by the material and film thickness of the organic solvent. As a result, a high carrier injection property and an optimum carrier balance are realized at the same time, and the light emitting element can be driven with low voltage and high efficiency. Also, by inserting an organic solvent between layers or between layers and electrodes, deterioration due to chemical reaction at these interfaces is suppressed, so the carrier injection amount is unlikely to decrease, and long life A light-emitting element can be realized. Furthermore, since the carrier injection amount can be controlled without changing the material and configuration of the layers and electrodes, it is necessary to search for a new material and configuration having a desired injection property and injection stability as in the past. There is no. As a result, the development cost can be reduced, and a light-emitting device equipped with a high-quality light-emitting element can be provided at a low price.
本発明においては、前記他の層又は前記他の電極はドライプロセスで形成することが望ましい。この方法によれば、下地となる層又は電極の表面に付着した有機溶媒が洗い流されることがないので、層と層との間又は層と電極との間に確実に有機溶媒を配置することができる。 In the present invention, the other layer or the other electrode is preferably formed by a dry process. According to this method, since the organic solvent adhering to the surface of the underlying layer or electrode is not washed away, the organic solvent can be reliably disposed between the layers or between the layers and the electrodes. it can.
本発明においては、前記層又は前記電極はドライプロセスで形成することが望ましい。この方法によれば、有機溶媒を付着する際に、前記層又は前記電極が有機溶媒によって溶解されてしまうことを防止することができる。 In the present invention, the layer or the electrode is preferably formed by a dry process. According to this method, when the organic solvent is attached, the layer or the electrode can be prevented from being dissolved by the organic solvent.
本発明においては、前記層又は前記電極の表面に付着させる前記有機溶媒の量は、前記層又は前記電極の表面を前記有機溶媒の充満した雰囲気に暴露する時間によって制御することが望ましい。この方法によれば、層又は電極の表面に付着する有機溶媒の量を正確に制御することができる。例えば、有機溶媒の濃度が高過ぎる場合には、層又は電極の表面が有機溶媒で結露し、層又は電極の材料によっては溶解してしまう可能性があるが、本発明の方法で付着する有機溶媒の量を適切に制御した場合には、このような問題は発生せず、高品質な発光装置が提供できる。 In the present invention, the amount of the organic solvent attached to the surface of the layer or the electrode is preferably controlled by the time during which the surface of the layer or the electrode is exposed to the atmosphere filled with the organic solvent. According to this method, the amount of the organic solvent adhering to the surface of the layer or electrode can be accurately controlled. For example, if the concentration of the organic solvent is too high, the surface of the layer or electrode may be condensed with the organic solvent and dissolved depending on the material of the layer or electrode. When the amount of the solvent is appropriately controlled, such a problem does not occur, and a high-quality light-emitting device can be provided.
本発明においては、前記層又は前記電極の表面を前記有機溶媒の充満した雰囲気に暴露する際に、前記層又は前記電極の表面の温度、前記雰囲気の温度及び前記有機溶媒の温度がそれぞれ一定の温度となるように制御することが望ましい。この方法によれば、層又は電極の表面に付着する有機溶媒の量を正確に制御することができる。 In the present invention, when the surface of the layer or the electrode is exposed to the atmosphere filled with the organic solvent, the temperature of the surface of the layer or the electrode, the temperature of the atmosphere, and the temperature of the organic solvent are constant, respectively. It is desirable to control the temperature. According to this method, the amount of the organic solvent adhering to the surface of the layer or electrode can be accurately controlled.
本発明の電子機器は、前述した本発明の発光装置又は前述した本発明の発光装置の製造方法により製造されてなる発光装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、信頼性が高く、表示品質に優れた電子機器を提供することができる。 An electronic apparatus according to the present invention includes the light emitting device of the present invention described above or the light emitting device manufactured by the method of manufacturing the light emitting device of the present invention described above. According to this configuration, an electronic device with high reliability and excellent display quality can be provided.
以下、本発明を図面を参照して説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。 The present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings below, the film thicknesses and dimensional ratios of the constituent elements are appropriately changed in order to make the drawings easy to see.
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の発光装置の第1実施形態である有機EL装置EL1の概略構成図である。有機EL装置EL1は、ガラスや石英、プラスチック等からなる基板本体2を基体としてなり、基板本体2上に、第1電極としての陽極3、発光層4、有機溶媒層S及び第2電極としての陰極8を備えている。発光層5及び有機溶媒層Sは有機材料によって形成されており、これら発光層5及び有機溶媒層Sによって機能層7が形成されている。また、機能層7は第1電極3と第2電極8との間に挟持されており、第1電極3、機能層7及び第2電極8によって、発光素子である有機EL素子9が形成されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an organic EL device EL1 which is the first embodiment of the light emitting device of the present invention. The organic EL device EL1 has a
第1電極3と第2電極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。発光層4には、この配線を介して第1電極3から正孔が、第2電極8から電子がそれぞれ注入されるようになっている。発光層4に注入された正孔及び電子は、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、ガラス基板等からなる基板本体2から射出され、外部に取り出される(ボトムエミッション方式)。第2電極8がITO等の透明導電膜によって形成される場合には、有機EL素子9から放出された光を第2電極8側から取り出すこともできる(トップエミッション方式)。なお、以下の説明では、発光層4に注入された電子及び正孔をキャリアと呼ぶことがある。
A wiring for applying a drive voltage is connected to the
ここで、発光層5は、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料を含む。具体的には、(ポリ)フルオレン誘導体(PF)、(ポリ)パラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリフェニレン誘導体(PP)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニルカルバゾール(PVK)、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。またカルバゾール(CBP)などの低分子材料にこれらの低分子色素をドープして発光層とすることもできる。またトリス−8−キノリノラトアルミニウム錯体(Alq3)を電子輸送層として発光層の一部として加えることもできる。
Here, the
有機溶媒層Sは、発光層4と第2電極8との界面に1分子層〜数分子層の厚みの有機溶媒を含んで構成されている。有機溶媒としては、発光層4や第2電極8を劣化させないようなものであれば良く、例えば、ベンゼン、キシレン、トルエン等、一般的に有機EL素子の作製に用いられるもので良い。図1では、有機溶媒層Sを連続した層として記載したが、有機溶媒層Sを構成する有機溶媒は、発光層4と第2電極8との界面に島状に(疎らに)配置されていても良く、必ずしも連続的な層として形成されている必要はない。
The organic solvent layer S includes an organic solvent having a thickness of one molecular layer to several molecular layers at the interface between the light emitting
次に、図2を用いて有機溶媒層Sの作用を説明する。同図において(a)は有機溶媒として無極性溶媒を用いた場合の説明図であり、(b)は有機溶媒として極性溶媒を用いた場合の説明図である。図2(a)に示すように、一般に有機溶媒は絶縁性を有するため、発光層4と第2電極8との間に有機溶媒Smが存在すると、有機溶媒Smの存在する部分には電流が流れなくなる。この性質を利用すれば、例えば第2電極8からのキャリア注入が過剰である場合には、キャリアの注入量を減少させることで、キャリアバランスを整えることができる。
Next, the operation of the organic solvent layer S will be described with reference to FIG. In the same figure, (a) is explanatory drawing at the time of using a nonpolar solvent as an organic solvent, (b) is explanatory drawing at the time of using a polar solvent as an organic solvent. As shown in FIG. 2A, since an organic solvent generally has insulating properties, when the organic solvent Sm is present between the light emitting
一方、図2(b)に示すように、第2電極8から十分なキャリア注入が得られていない場合には、例えば、メタノール、アセトンなど、特に極性の強い溶媒(比誘電率が10以上)を選択し、発光層4の表面に配置すれば良い。有機溶媒は絶縁性を有するが、極性の強い溶媒の場合には、印加電圧によって有機溶媒が分極するため、第2電極8から発光層4へのキャリア注入障壁が緩和され、トンネル効果による量子力学的なキャリア注入が劇的に増大するからである。
On the other hand, as shown in FIG. 2B, when sufficient carrier injection is not obtained from the
図3は、極性溶媒を用いた場合の有機EL素子9のバンドダイヤグラムを示す図である。同図において(a)は電圧印加前の状態であり、(b)は電圧印加後の状態である。図3(a)に示すように、電極に電圧を印加する前の状態においては、第2電極8と発光層4との間には大きなキャリア障壁が形成されており、このキャリア障壁よりも大きなエネルギーを持ったキャリアのみが発光層4に注入されるようになっている。ただし、第2電極8と発光層4との間には、絶縁膜である有機溶媒層Sが形成されているため、有機溶媒層Sをトンネル効果によって透過したキャリアのみが発光に寄与する。
FIG. 3 is a diagram showing a band diagram of the
一方、図3(b)に示すように、電極に電圧を印加すると、有機溶媒層Sのバンドが大きく歪み、発光層4のLUMO(最低非占有分子軌道)準位が第2電極8のエネルギー準位と一致する方向に移動する。その結果、第2電極8から供給されるキャリアが、トンネル効果によって発光層4に注入され易くなり、発光層4へのキャリア注入量が劇的に増大する。極性溶媒の場合、比誘電率が発光層よりも十分に大きいため、印加された電圧は有機溶媒層Sに集中し、有機溶媒層8のバンドのみが大きく変化する。例えば、極性溶媒の比誘電率を10以上とすると、発光層の比誘電率は通常2〜3程度であるため、電極間に印加した電圧は概ね有機溶媒層Sのみに印加されるようになる。その結果、発光層4のLUMO準位が大きく低下し、第2電極8のエネルギー準位と概ね一致するレベルまで移動させることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, when a voltage is applied to the electrode, the band of the organic solvent layer S is greatly distorted, and the LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) level of the
次に、図4を用いて有機EL装置EL1の製造方法を説明する。まず、図4(a)に示すように、第1電極3が形成された基板2上に発光層4を形成する。発光層4の形成方法としては、低分子発光材料の場合には真空蒸着法、高分子発光材料の場合にはスピンコート法又はインクジェット法等を用いることができるが、本発明においては特に限定しない。なお、以上のプロセスまでは公知の技術である。
Next, a manufacturing method of the organic EL device EL1 will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 4A, the
次に、図4(b)に示すように、基板2を有機溶媒で充満した雰囲気に暴露し、発光層4の表面に有機溶媒を付着させる。有機溶媒の充満した雰囲気は、例えばステンレス等の耐薬品性の高い容器50の内部に、有機溶媒53の入った容器52を配置することにより形成することができる。付着させる有機溶媒53は、発光層4や第2電極8を劣化させないようなものであれば良く、例えば、ベンゼン、キシレン、トルエン等、一般的に有機EL素子の作製に用いられるもので良い。
Next, as shown in FIG. 4B, the
発光層4の表面に付着させる有機溶媒53の量は、発光層4を有機溶媒雰囲気に暴露させる時間によって制御することができる。その際には、発光層4の表面の温度、雰囲気の温度及び有機溶媒53の温度がそれぞれ一定の温度となるように制御することが望ましい。また、雰囲気中の有機溶媒53の濃度が高過ぎる場合、発光層4の表面が有機溶媒で結露し、発光層4の材料によっては溶解してしまうので、注意する必要がある。例えば、キシレンを付着させる場合には、発光層4の表面の温度、雰囲気の温度及び有機溶媒53の温度をそれぞれ一律に30℃に設定し、1時間暴露処理を行うことにより、1分子層〜数分子層の厚みの有機溶媒層Sが得られる。
The amount of the organic solvent 53 attached to the surface of the
なお、図4(b)では、発光層表面の温度を制御する温度制御手段として、基板2を加熱する加熱装置51を記載したが、加熱装置51以外にも、有機溶媒53の容器52の温度を制御する温度制御手段や、容器50の内部の温度を制御する温度制御手段が必要に応じて配設される。
In FIG. 4B, the
発光層4の表面に有機溶媒層Sが形成されたら、発光層4及び有機溶媒層S上に第2電極8を形成する。第2電極8を形成する方法としては、真空蒸着法等を用いることができるが、本発明においては特に限定しない。しかし、第2電極8を真空蒸着法等のドライプロセスで形成した場合には、インクジェット法やスピンコート法等のウェットプロセスを用いる場合に比べて、下地となる発光層4の表面に付着した有機溶媒が洗い流されることがない。したがって、発光層4と第2電極8との間に確実に有機溶媒を配置することができ、好適である。
When the organic solvent layer S is formed on the surface of the
発光層4及び有機溶媒層S上に第2電極8を形成したら、必要に応じて第2電極8及び発光層4の表面に封止部材を配置し、封止工程を行う。以上により有機EL素子9が完成する。
If the
以上説明したように、本実施形態の有機EL装置EL1においては、発光層4と第2電極8との界面に有機溶媒層Sが配置されているので、発光層4と第2電極8との間のキャリアの注入量を有機溶媒の材料及び膜厚によって容易に制御することができる。その結果、高いキャリア注入性及び最適なキャリアバランスが同時に実現され、低電圧、高効率で有機EL素子9を駆動させることができる。また、発光層4と第2電極8との間に有機溶媒を挿入することで、これらの界面での化学反応による劣化が抑制されるので、キャリアの注入量が低下しにくい長寿命な有機EL素子9が実現できる。さらには、発光層4及び第2電極8の材料及び構成を変更しなくてもキャリア注入量を制御することができるため、従来のように所望の注入性及び注入安定性を有する新規な材料及び構成を探索する必要がない。その結果、開発コストを低減でき、高品質な有機EL素子9を搭載した有機EL装置EL1を低価格で提供することができる。
As described above, in the organic EL device EL1 of the present embodiment, since the organic solvent layer S is disposed at the interface between the light emitting
また、発光層4を有機溶媒の充満した雰囲気に暴露することにより、発光層4の表面のみに有機溶媒を配置しているため、有機溶媒を発光層4と第2電極8の界面のキャリア注入性のみに関与させることができる。すなわち、有機溶媒が発光層4と第2電極8との界面のみに配置され、発光層4又は第2電極8の内部に配置されないので、有機溶媒が発光層4又は第2電極8の内部でキャリアのトラップサイトとなることを防止することができ、低電圧、高効率で有機EL素子9を駆動させることができる。
Further, since the organic solvent is disposed only on the surface of the
なお、本実施形態では、発光層4を有機発光材料で形成する場合について説明したが、発光層4は有機発光材料に限らず、無機発光材料で形成することもできる。この場合、得られる発光素子は無機EL素子となる。無機EL素子の場合、発光層4も真空蒸着法等のドライプロセスで行なわれることになる。この場合、有機溶媒層Sを形成する際に、発光層4が有機溶媒によって溶解されてしまうことを防止することができる。
In addition, although this embodiment demonstrated the case where the
[第2の実施の形態]
図5は、本発明の発光装置の第2実施形態である有機EL装置EL2の概略構成図である。なお、第1実施形態と共通の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an organic EL device EL2 which is a second embodiment of the light emitting device of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.
有機EL装置EL2は、ガラスや石英、プラスチック等からなる基板本体2を基体としてなり、基板本体2上に、第1電極としての陽極3、第1有機溶媒層S1、正孔注入層5、第2有機溶媒層S2、発光層4、第3有機溶媒層S3、電子注入層6、第4有機溶媒層S4及び第2電極としての陰極8を備えている。第1有機溶媒層S1、正孔注入層5、第2有機溶媒層S2、発光層4、第3有機溶媒層S3、電子注入層6及び第4有機溶媒層S4は有機材料によって形成されており、これら第1有機溶媒層S1、正孔注入層5、第2有機溶媒層S2、発光層4、第3有機溶媒層S3、電子注入層6及び第4有機溶媒層S4によって機能層7が形成されている。また、機能層7は第1電極3と第2電極8との間に挟持されており、第1電極3、機能層7及び第2電極8によって、発光素子である有機EL素子9が形成されている。
The organic EL device EL2 has a
ここで、正孔注入層5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+ポリマー酸等が用いられる。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。また、電子注入層6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。
Here, as the
第1有機溶媒層S1は、第1電極3と正孔注入層5との界面に1分子層〜数分子層の厚みの有機溶媒を含んで構成されている。有機溶媒としては、第1電極3や正孔注入層5を劣化させないようなものであれば良く、一般的に有機EL素子の作製に用いられるもので良い。有機溶媒の材料としては、第1電極3から正孔注入層5へのキャリア注入量が過剰である場合には無極性溶媒が用いられ、第1電極3から正孔注入層5へのキャリア注入量が不足する場合には極性溶媒が用いられる。なお、図5では、第1有機溶媒層S1を連続した層として記載したが、第1有機溶媒層S1を構成する有機溶媒は、第1電極3と正孔注入層5との界面に島状に(疎らに)配置されていても良く、必ずしも連続的な層として形成されている必要はない。
The first organic solvent layer S <b> 1 includes an organic solvent having a thickness of one molecular layer to several molecular layers at the interface between the
第2有機溶媒層S2は、正孔注入層5と発光層4との界面に1分子層〜数分子層の厚みの有機溶媒を含んで構成されている。有機溶媒としては、正孔注入層5や発光層4を劣化させないようなものであれば良く、一般的に有機EL素子の作製に用いられるもので良い。有機溶媒の材料としては、正孔注入層5から発光層4へのキャリア注入量が過剰である場合には無極性溶媒が用いられ、正孔注入層5から発光層4へのキャリア注入量が不足する場合には極性溶媒が用いられる。なお、図5では、第2有機溶媒層S2を連続した層として記載したが、第2有機溶媒層S2を構成する有機溶媒は、正孔注入層5と発光層4との界面に島状に(疎らに)配置されていても良く、必ずしも連続的な層として形成されている必要はない。
The second organic solvent layer S <b> 2 includes an organic solvent having a thickness of one molecular layer to several molecular layers at the interface between the
第3有機溶媒層S3は、発光層4と電子注入層6との界面に1分子層〜数分子層の厚みの有機溶媒を含んで構成されている。有機溶媒としては、発光層4や電子注入層6を劣化させないようなものであれば良く、一般的に有機EL素子の作製に用いられるもので良い。有機溶媒の材料としては、発光層4から電子注入層6へのキャリア注入量が過剰である場合には無極性溶媒が用いられ、発光層4から電子注入層6へのキャリア注入量が不足する場合には極性溶媒が用いられる。なお、図5では、第3有機溶媒層S3を連続した層として記載したが、第3有機溶媒層S3を構成する有機溶媒は、発光層4と電子注入層6との界面に島状に(疎らに)配置されていても良く、必ずしも連続的な層として形成されている必要はない。
The third organic solvent layer S3 includes an organic solvent having a thickness of one molecular layer to several molecular layers at the interface between the light emitting
第4有機溶媒層S4は、電子注入層6と第2電極8との界面に1分子層〜数分子層の厚みの有機溶媒を含んで構成されている。有機溶媒としては、電子注入層6や第2電極8を劣化させないようなものであれば良く、一般的に有機EL素子の作製に用いられるもので良い。有機溶媒の材料としては、電子注入層6から第2電極8へのキャリア注入量が過剰である場合には無極性溶媒が用いられ、電子注入層6から第2電極8へのキャリア注入量が不足する場合には極性溶媒が用いられる。なお、図5では、第4有機溶媒層S4を連続した層として記載したが、第4有機溶媒層S4を構成する有機溶媒は、電子注入層6と第2電極8との界面に島状に(疎らに)配置されていても良く、必ずしも連続的な層として形成されている必要はない。
The fourth organic solvent layer S4 includes an organic solvent having a thickness of one molecular layer to several molecular layers at the interface between the
上記構成の有機EL装置EL2では、第1電極3と第2電極8との間に発光層4を含む複数の層が形成されているので、第1実施形態の有機EL装置EL1に比べてキャリア注入効率の高い有機EL装置が提供できる。近年では有機EL素子9は多層化が進行しており、発光層4の上下に電子注入層6や正孔注入層5等、他の有機層を積層する場合が多い。このような有機EL装置では、第2電極8側及び第1電極3側ともキャリア注入量を制御する場合が生じうるが、本実施形態の有機EL装置EL2では、いずれの層の界面でもキャリア注入量を制御することができるため、高いキャリア注入性及び最適なキャリアバランスが同時に実現され、低電圧、高効率で有機EL素子9を駆動させることができる。また、層と層との間又は層と電極との間に有機溶媒を挿入することで、これらの界面での化学反応による劣化が抑制されるので、キャリアの注入量が低下しにくい長寿命な有機EL素子9が実現できる。さらには、層及び電極の材料及び構成を変更しなくてもキャリア注入量を制御することができるため、従来のように所望の注入性及び注入安定性を有する新規な材料及び構成を探索する必要がない。その結果、開発コストを低減でき、高品質な有機EL素子9を搭載した有機EL装置EL2を低価格で提供することができる。
In the organic EL device EL2 having the above configuration, since a plurality of layers including the
なお、本実施形態では、第1電極3と第2電極8との間に配置される機能層7を正孔注入層5、発光層4及び電子注入層6の3層で形成したが、機能層7の構成はこのようなものに限られず、例えば正孔注入層5と発光層4との間に正孔輸送層を形成したり、発光層4と電子注入層6との間に電子輸送層を形成したりすることもできる。このように機能層7を複数の層によって形成する場合には、下地となる電極若しくは層の表面に付着した有機溶媒を洗い流してしまわないように、有機溶媒層上に配置される層又は電極を真空蒸着法等のドライプロセスで積層することが望ましい。
In the present embodiment, the
[画像形成装置]
次に、本発明の発光装置を備えた電子機器の第1実施形態である画像形成装置について説明する。図6は、有機EL装置をラインヘッドとして備えた画像形成装置100を示す概略構成図である。
[Image forming apparatus]
Next, an image forming apparatus that is a first embodiment of an electronic apparatus including the light emitting device of the present invention will be described. FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating an
画像形成装置100は、転写媒体22の走行経路の近傍に、像担持体としての感光体ドラム16を備えている。感光体ドラム16の周囲には、感光体ドラム16の回転方向(図中に矢印で示す)に沿って、露光装置15、現像装置18及び転写ローラ21が順次配設されている。感光体ドラム16は、回転軸17の周りに回転可能に設けられており、その外周面には、回転軸方向中央部に感光面16Aが形成されている。露光装置15及び現像装置18は感光体ドラム16の回転軸17に沿って長軸状に配置されており、その長軸方向の幅は、感光面16Aの幅と概ね一致している。
The
この画像形成装置100では、まず、感光体ドラム16が回転する過程において、露光装置15の上流側に設けられた図示略の帯電装置により感光体ドラム16の表面(感光面16A)が例えば正(+)に帯電され、次いで露光装置15により感光体ドラム16の表面が露光されて表面に静電潜像LAが形成される。さらに、現像装置18の現像ローラ19により、トナー(現像剤)20が感光体ドラム16の表面に付与され、静電潜像LAの電気的吸着力によって静電潜像LAに対応したトナー像が形成される。なお、トナー粒子は正(+)に帯電されている。
In this
現像装置18によるトナー像の形成後は、感光体ドラム16の更なる回転によりトナー像が転写媒体22に接触し、転写ローラ21により転写媒体22の背面からトナー像のトナー粒子とは逆極性の電荷(ここでは負(−)の電荷)が付与され、これに応じて、トナー像を形成するトナー粒子が感光体ドラム16の表面から転写媒体22に吸引され、トナー像が転写媒体22の表面に転写される。
After the toner image is formed by the developing
露光装置15は、複数の有機EL素子9を有するラインヘッド1と、該ラインヘッド1から放射された光Lを正立等倍結像させる複数のレンズ素子13を有する結像光学素子12とを備えている。ラインヘッド1と結像光学素子12とは、互いにアライメントされた状態で図示略のヘッドケースによって保持され、感光体ドラム16上に固定されている。
The
ラインヘッド1は、複数の有機EL素子9を感光体ドラム16の回転軸17に沿って配列してなる発光素子列10と、有機EL素子9を駆動させる図示略の駆動素子からなる駆動素子群と、これら駆動素子(駆動素子群)の駆動を制御する制御回路群11とを備えている。有機EL素子9、駆動素子群及び制御回路群11は長細い矩形の素子基板(基体)2上に一体形成されている。
The
結像光学素子12は、日本板硝子株式会社製のセルフォック(登録商標)レンズ素子と同様の構成からなるレンズ素子13を感光体ドラム16の回転軸17に沿って千鳥状に2列配列(配置)してなるレンズ素子列14を備えている。
The imaging
この画像形成装置100は、ラインヘッド1に形成された有機EL素子9が、上述した本発明の発光素子の構造を備えている。そのため、発光輝度が高く、露光不良の生じない画像形成装置となる。
In this
[有機EL表示装置]
次に、本発明の発光装置を備えた電子機器の第2実施形態である有機EL表示装置について説明する。図7は、有機EL素子を画素としてマトリクス状に備えた有機EL表示装置200の概略構成図である。
[Organic EL display device]
Next, an organic EL display device that is a second embodiment of an electronic apparatus including the light emitting device of the present invention will be described. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an organic
有機EL表示装置200は、基体2上に、回路素子としての薄膜トランジスタを含む回路素子部30、陽極である画素電極(第1電極)3、発光層を含む有機機能層7、陰極である対向電極(第2電極)8、及び封止部32等を備えている。
The organic
基体2としては、例えば、ガラス基板が用いられる。本発明における基板としては、ガラス基板の他に、シリコン基板、石英基板、セラミックス基板、金属基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板等、電気光学装置や回路基板に用いられる公知の様々な基板が適用される。
For example, a glass substrate is used as the
基体2上には、発光領域としての複数の画素領域Aがマトリクス状に配列されており、カラー表示を行う場合、例えば、赤(Red)、緑(Green)、青(Blue)の各色に対応する画素領域Aが所定の配列で形成される。各画素領域Aには、画素電極3が配置され、その近傍には信号線42、共通給電線43、走査線41及び図示しない他の画素電極用の走査線等が配置されている。画素領域Aの平面形状は、図に示す矩形の他に、円形、長円形など任意の形状が適用可能である。
On the
封止部32は、水や酸素の侵入を防いで対向電極8あるいは有機機能層7の酸化を防止するものであり、基体2に貼り合わされる封止基板(又は封止缶)34を含む。封止基板34は、ガラスや金属等からなり、基体2と封止基板34とはシール剤を介して貼り合わされている。基体2の内側には乾燥剤が配置されており、基板間に形成された空間には不活性ガスを充填した不活性ガス充填層33が形成されている。
The sealing
画素領域Aには、走査線41を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の第1の薄膜トランジスタ44と、この薄膜トランジスタ44を介して信号線42から供給される画像信号を保持する保持容量capと、保持容量capによって保持された画像信号がゲート電極に供給される駆動用の第2の薄膜トランジスタ45と、この薄膜トランジスタ45を介して共通給電線43に電気的に接続したときに共通給電線43から駆動電流が流れ込む画素電極3と、画素電極3と対向電極8との間に挟み込まれる有機機能層7とが設けられている。有機機能層7は発光層を含み、発光素子である有機EL素子9は、画素電極3、対向電極8、及び有機機能層7等を含んで構成される。
In the pixel region A, a first
画素領域Aでは、走査線41が駆動されて第1の薄膜トランジスタ44がオンになると、そのときの信号線42の電位が保持容量capに保持され、この保持容量capの状態に応じて、第2の薄膜トランジスタ45の導通状態が決まる。また、第2の薄膜トランジスタ45のチャネルを介して共通給電線43から画素電極3に電流が流れ、さらに有機機能層7を通じて対向電極8に電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて、有機機能層7が発光する。
In the pixel area A, when the scanning line 41 is driven and the first
有機EL表示装置200においては、有機機能層7から基体2側に発した光が、回路素子部30及び基体2を透過して基体2の下側(観測者側)に射出されるとともに、有機機能層7から基体2の反対側に発した光が対向電極8により反射されて、その光が回路素子部30及び基体2を透過して基体2の下側(観測者側)に射出される(ボトムエミッション型)。なお、対向電極8として、透明な材料を用いることにより対向電極側から発光する光を射出させることもできる(トップエミッション型)。この場合、対向電極用の透明な材料としては、ITO、Pt、Ir、Ni、もしくはPdを用いることができる。
In the organic
この有機EL表示装置200は、画素領域Aに形成された有機EL素子9が、上述した本発明の発光素子の構造を備えている。そのため、発光輝度が高く、明るい表示が可能な有機EL表示装置となる。
In this organic
[発光ダイオード]
次に、本発明の発光装置を備えた電子機器の第3実施形態である発光ダイオード(Light Emitting Diode;LED)について説明する。図8は、無機発光素子を発光部として備えた発光ダイオード300の概略構成図である。
[Light emitting diode]
Next, a light emitting diode (LED) which is a third embodiment of an electronic apparatus including the light emitting device of the present invention will be described. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a
発光ダイオード300は、発光素子であるLEDチップ9と、LEDチップ9を支持する支持体(ステム)61とを備えている。支持体61は概略円柱状に形成されており、支持体61の中央部には、LEDチップ9を収用するための凹部69が形成されている。LEDチップ9は、凹部69の底面にAgペースト62等を介して接合されている。支持体61にはインナーリード63とマウントリード64とが設けられており、インナーリード63とLEDチップ9のn側取出電極とが金線65により接続され、マウントリード64とLEDチップ9のp側取出電極とが金線66により接続されている。支持体61の外周部にはフランジ部68が設けられており、フランジ部68上に透明なキャップ67が配置され、LEDチップ9が気密封止されている。
The
この発光ダイオード300は、LEDチップ9が、上述した本発明の発光素子の構造を備えている。そのため、発光輝度が高く、低電圧で駆動可能な発光ダイオードとなる。
In this
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。また、上記実施形態では、発光装置の一例として有機EL装置を説明したが、本発明は有機EL装置に限らず、発光層を含む少なくとも1層以上の無機薄膜を上下一対の電極で挟んだ無機EL装置や無機LED(Light Emitting Diode)等の他の発光装置についても適用することができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention. In the above embodiment, an organic EL device has been described as an example of a light emitting device. However, the present invention is not limited to an organic EL device, and an inorganic thin film including at least one inorganic thin film including a light emitting layer is sandwiched between a pair of upper and lower electrodes. The present invention can also be applied to other light emitting devices such as an EL device and an inorganic LED (Light Emitting Diode).
2…基板本体、3…第1電極、4…発光層、5…正孔注入層、6…電子注入層、7…機能層、8…第2電極、9…有機EL素子(発光素子)、100…画像形成装置(電子機器)、200…有機EL表示装置(電子機器)、300…発光ダイオード(電子機器)、EL1,EL2…有機EL装置(発光装置)、S,S1,S2,S3,S4…有機溶媒層、Sm…有機溶媒
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記層又は前記電極の表面を有機溶媒の充満した雰囲気に暴露し、前記層又は前記電極の表面に前記有機溶媒の分子を介在させた状態で、他の前記層又は他の前記電極を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。 A method of manufacturing a light emitting device comprising a functional layer including one or two or more layers including a light emitting layer, and a pair of electrodes sandwiching the functional layer,
The surface of the layer or the electrode is exposed to an atmosphere filled with an organic solvent, and the other layer or the other electrode is formed in a state where molecules of the organic solvent are interposed on the surface of the layer or the electrode. A method for manufacturing a light-emitting device.
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JP2012204629A (en) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Yokohama National Univ | Laminated structure |
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