JP2009146674A

JP2009146674A - Organic el device

Info

Publication number: JP2009146674A
Application number: JP2007321683A
Authority: JP
Inventors: Gosuke Sakamoto; 豪介坂元; Makoto Takamura; 誠高村; Noriyuki Shimoji; 規之下地; Masaki Maeda; 将規前田; Takashi Osako; 崇大迫
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2009-07-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic EL device capable of realizing high luminance. <P>SOLUTION: The organic EL device A1 includes a substrate 1, a transparent electrode layer 2 formed on the substrate 1, an organic layer 3 formed on the transparent electrode layer 2, and a metal electrode layer 4 formed on the organic layer 3. The metal electrode layer 4 is provided with irregularity. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ディスプレイ装置または照明装置などに用いられる有機ＥＬ素子に関する。 The present invention relates to an organic EL element used for a display device or a lighting device.

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上に透明電極層９２、有機層９３、金属電極層９４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、透明電極層９２は、たとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる。有機層９３は、たとえば正孔注入層９３ａ、正孔輸送層９３ｂ、発光層９３ｃ、および電子輸送層９３ｄが積層されている。正孔注入層９３ａは、透明電極層９２からの正孔を発光層９３ｃに向けて注入するための層である。正孔輸送層９３ｂは、正孔注入層９３ａからの正孔を発光層９３ｃへと輸送するための層である。発光層９３ｃは、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９３ｄは、金属電極層９４からの電子を発光層９３ｃへと輸送するための層である。金属電極層９４は、たとえばＡｌからなる。発光層９３ｃが発光すると、この光は、透明電極層９２および基板９１を透して基板９１の下面から出射される。 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 a structure in which a transparent electrode layer 92, an organic layer 93, and a metal electrode layer 94 are laminated on a substrate 91. The substrate 91 is made of transparent glass, and the transparent electrode layer 92 is made of, for example, ITO (Indium Tin Oxide). The organic layer 93 includes, for example, a hole injection layer 93a, a hole transport layer 93b, a light emitting layer 93c, and an electron transport layer 93d. The hole injection layer 93a is a layer for injecting holes from the transparent electrode layer 92 toward the light emitting layer 93c. The hole transport layer 93b is a layer for transporting holes from the hole injection layer 93a to the light emitting layer 93c. The light emitting layer 93c is a layer that spontaneously emits red light, green light, blue light, and the like. The electron transport layer 93d is a layer for transporting electrons from the metal electrode layer 94 to the light emitting layer 93c. The metal electrode layer 94 is made of, for example, Al. When the light emitting layer 93 c emits light, the light is emitted from the lower surface of the substrate 91 through the transparent electrode layer 92 and the substrate 91.

しかしながら、有機ＥＬ素子Ｘの通電時には、有機層９３から発熱する。この熱が有機層９３にこもると、発光層９３ｃにおける発光効率が著しく低下する。これにより、有機ＥＬ素子Ｘの高輝度化を目的として大電流を流すことが阻害されるという問題があった。 However, when the organic EL element X is energized, the organic layer 93 generates heat. When this heat is trapped in the organic layer 93, the light emission efficiency in the light emitting layer 93c is significantly reduced. Accordingly, there is a problem that a large current is inhibited from flowing for the purpose of increasing the luminance of the organic EL element X.

特開２０００−１５０１７１号公報JP 2000-150171 A

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、高輝度化を図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 conceived under the circumstances described above, and an object thereof is to provide an organic EL element capable of achieving high luminance.

本発明によって提供される有機ＥＬ素子は、基板と、上記基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成された有機層と、上記有機層上に形成された第２電極層と、を備える有機ＥＬ素子であって、上記第２電極層には、凹凸が形成されていることを特徴としている。 An organic EL device provided by the present invention includes a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, an organic layer formed on the first electrode layer, and a first electrode formed on the organic layer. An organic EL element comprising two electrode layers, wherein the second electrode layer is provided with irregularities.

このような構成によれば、上記第２電極層の表面積は顕著に大となる。このような上記第２電極層は、その表面から輻射しやすく、高い放熱機能を発揮する。したがって、上記有機層から発生した熱を適切に逃がすことが可能であり、大電流を流すことによる高輝度化を図ることができる。 According to such a configuration, the surface area of the second electrode layer is significantly increased. Such a 2nd electrode layer is easy to radiate | emit from the surface, and exhibits a high heat dissipation function. Therefore, heat generated from the organic layer can be appropriately released, and high luminance can be achieved by flowing a large current.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２電極層の表層部分の少なくとも一部が、金属酸化物からなる。このような構成によれば、輻射による放熱効果を高めることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, at least a part of the surface layer portion of the second electrode layer is made of a metal oxide. According to such a structure, the heat dissipation effect by radiation can be enhanced.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２電極層の凸部が、金属酸化物によって形成されている。 In preferable embodiment of this invention, the convex part of the said 2nd electrode layer is formed with the metal oxide.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２電極層の表面全体が、金属酸化物表面となっている。このような構成によれば、輻射による放熱効果を高めるのに好適である。 In a preferred embodiment of the present invention, the entire surface of the second electrode layer is a metal oxide surface. Such a configuration is suitable for enhancing the heat dissipation effect by radiation.

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、透明電極層２、有機層３、および金属電極層４を備えている。有機ＥＬ素子Ａ１は、たとえばディスプレイ装置または照明装置の光源として用いられる。 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 substrate 1, a transparent electrode layer 2, an organic layer 3, and a metal electrode layer 4. The organic EL element A1 is used as a light source of a display device or a lighting device, for example.

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、透明電極層２、有機層３、および金属電極層４を支持するとともに、有機層３からの光を下面方向に透過させるためのものである。 The substrate 1 is a transparent substrate made of glass, for example. The substrate 1 supports the transparent electrode layer 2, the organic layer 3, and the metal electrode layer 4, and transmits light from the organic layer 3 in the lower surface direction.

透明電極層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。透明電極層２は、たとえばＩＴＯからなる。 The transparent electrode layer 2 is connected to the positive electrode of the power source P and is an electrode for supplying holes. The transparent electrode layer 2 is made of, for example, ITO.

有機層３は、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、発光層３３、および電子輸送層３４が積層されたものである。正孔注入層３１は、透明電極層２から発光層３３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３１は、たとえば銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）からなる。 The organic layer 3 is formed by laminating a hole injection layer 31, a hole transport layer 32, a light emitting layer 33, and an electron transport layer 34. The hole injection layer 31 has a role of improving the efficiency of hole injection from the transparent electrode layer 2 to the light emitting layer 33. The hole injection layer 31 is made of, for example, copper phthalocyanine (CuPc).

正孔輸送層３２は、発光層３３への正孔の移動を効率良く行うとともに、発光層３３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３２は、たとえばＮＰＢからなる。 The hole transport layer 32 has a role of efficiently transferring holes to the light emitting layer 33 and increasing the recombination efficiency of electrons and holes in the light emitting layer 33. The hole transport layer 32 is made of, for example, NPB.

発光層３３は、発光物質を含んでおり、透明電極層２からの正孔と金属電極層４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３３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３３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 layer 33 contains a light emitting substance, and is a field where excitons are generated by recombination of holes from the transparent electrode layer 2 and electrons from the metal electrode layer 4. In the process in which the excitons move in the light emitting layer 33, the light emitting material emits light. By selecting the type of luminescent substance contained in the luminescent layer 33, red light, green light, blue light, and the like are self-luminous. Examples of the light-emitting substance include tris (8-quinolinolato) aluminum complex, bis (benzoquinolinolato) beryllium complex, ditoluylvinylbiphenyl, tri (dibenzoylmethyl) phenanthroline europium complex (Eu (DBM) ₃ (Phen)) And fluorescent or phosphorescent emissive materials such as phenylpyridine iridium compounds can be used. Of course, polymer light-emitting substances such as poly (p-phenylene vinylene), polyalkylthiophene, polyfluorene, and derivatives thereof may be used.

電子輸送層３４は、発光層３３への電子の移動を効率良く行うとともに、発光層３３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３４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。 The electron transport layer 34 has a role of efficiently transferring electrons to the light emitting layer 33 and increasing the recombination efficiency of electrons and holes in the light emitting layer 33. As a material constituting the electron transport layer 34, for example, anthraquinodimethane, diphenylquinone, perylenetetracarboxylic acid, triazole, oxazole, oxadiazole, benzoxazole, and derivatives thereof can be used.

金属電極層４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。本実施形態においては、金属電極層４は、第１層４１および第２層４２からなる。第１層４１は、有機層３の電子輸送層３４に接している。第１層４１は、そのほとんどがたとえばＡｌからなり、たとえばその厚さが１０ｎｍ以上である。第２層４２は、離散的に配置された複数のたとえば角柱状要素からなり、Ａｌの酸化物であるＡｌ₂Ｏ₃によって形成されている。第２層４２は、その厚さが第１層４１の厚さよりも厚い。また、第１層４１のうち第２層４２から露出した表層部分は、酸化部４１ａとされている。酸化部４１ａは、第１層４１を形成するＡｌが酸化したものである。このように、金属電極層４は、凹凸状とされている。 The metal electrode layer 4 is connected to the negative pole of the power source P and is an electrode for supplying electrons. In the present embodiment, the metal electrode layer 4 includes a first layer 41 and a second layer 42. The first layer 41 is in contact with the electron transport layer 34 of the organic layer 3. Most of the first layer 41 is made of Al, for example, and has a thickness of 10 nm or more, for example. The second layer 42 includes a plurality of, for example, prismatic elements that are discretely arranged, and is formed of Al ₂ O ₃ that is an oxide of Al. The second layer 42 is thicker than the first layer 41. Further, the surface layer portion exposed from the second layer 42 of the first layer 41 is an oxidation portion 41a. The oxidized portion 41a is obtained by oxidizing Al forming the first layer 41. As described above, the metal electrode layer 4 has an uneven shape.

金属電極層４の形成は、たとえば以下の手順によってなされる。まず、電子輸送層３４上にたとえば真空蒸着法を用いてＡｌ層を形成する。次いで、このＡｌ層上に、たとえば真空蒸着法を用いてＡｌ₂Ｏ₃層を形成する。そして、このＡｌ₂Ｏ₃層に対してドライエッチングを用いたパターニングを施す。さらに、上記Ａｌ層のうちパターニングされた上記Ａｌ₂Ｏ₃層から露出した部分に酸化処理を施す。これにより、上記Ａｌ層が第１層４１となり、上記Ａｌ₂Ｏ₃層が第２層４２となる。 The metal electrode layer 4 is formed by the following procedure, for example. First, an Al layer is formed on the electron transport layer 34 using, for example, a vacuum deposition method. Next, an Al ₂ O ₃ layer is formed on the Al layer by using, for example, a vacuum deposition method. Then, patterning using dry etching is performed on the Al ₂ O ₃ layer. Further, an oxidation process is performed on a portion of the Al layer exposed from the patterned Al ₂ O ₃ layer. Thereby, the Al layer becomes the first layer 41 and the Al ₂ O ₃ layer becomes the second layer 42.

第１層４１の材質としては、Ａｌ以外にたとえばＭｇ合金、Ａｇ、Ａｕを用いてもよい。第２層４２の材質としては、第１層４１を形成する金属の酸化物、あるいは、第１層４１を形成する金属とは異なる金属の酸化物を用いてもよい。 As a material of the first layer 41, for example, Mg alloy, Ag, or Au may be used in addition to Al. As a material of the second layer 42, a metal oxide forming the first layer 41 or a metal oxide different from the metal forming the first layer 41 may be used.

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.

本実施形態によれば、金属電極層４の表面積は、たとえば図５に示された金属電極層９４の表面積に対して顕著に大となる。このような金属電極層４は、その表面から輻射しやすく、高い放熱機能を発揮する。したがって、有機層３から発生した熱を適切に逃がすことが可能であり、大電流を流すことによる高輝度化を図ることができる。 According to this embodiment, the surface area of the metal electrode layer 4 is significantly larger than the surface area of the metal electrode layer 94 shown in FIG. Such a metal electrode layer 4 is easy to radiate from the surface, and exhibits a high heat dissipation function. Therefore, it is possible to appropriately release the heat generated from the organic layer 3, and it is possible to achieve high brightness by flowing a large current.

金属電極層４の表層部分は、すべてＡｌ₂Ｏ₃によって形成されている。金属酸化物であるＡｌ₂Ｏ₃は、たとえば金属であるＡｌと比べて輻射率が高い。したがって、輻射によって有機層３からの熱を放散するのに適している。 All the surface layer portions of the metal electrode layer 4 are made of Al ₂ O ₃ . For example, Al ₂ O ₃ which is a metal oxide has a higher emissivity than Al which is a metal. Therefore, it is suitable for dissipating heat from the organic layer 3 by radiation.

第２層４２をＡｌ₂Ｏ₃によって形成すれば、金属電極層４の表面のほとんどを確実に金属酸化物表面とすることができる。これは、輻射による放熱促進に有利である。 If the second layer 42 is formed of Al ₂ O ₃ , most of the surface of the metal electrode layer 4 can be reliably made a metal oxide surface. This is advantageous for promoting heat dissipation by radiation.

図２〜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。 2 to 4 show other embodiments 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２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、第１層４１のすべてがＡｌからなる点が、上述した実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態においては、金属電極層４の表面の一部が金属であるＡｌの表面となっている。このような実施形態によっても、放熱促進によって高輝度化を図るという本発明が意図する効果を奏することができる。 FIG. 2 shows a second embodiment of the organic EL element according to the present invention. The organic EL element A2 of the present embodiment is different from the above-described embodiment in that all of the first layer 41 is made of Al. That is, in this embodiment, a part of the surface of the metal electrode layer 4 is a surface of Al which is a metal. Even in such an embodiment, it is possible to achieve the effect intended by the present invention to increase brightness by promoting heat dissipation.

図３は、本発明に係る有機ＥＬ素子の第３実施形態を示している。本実施形態の有機ＥＬ素子Ａ３は、金属電極層４の構成が上述したいずれの実施形態とも異なっている。本実施形態においては、金属電極層４は、比較的厚さが厚いＡｌ層を形成した後に、このＡｌ層に対してたとえばドライエッチングを用いたパターニングを施すことにより形成されている。そして、このＡｌ層の全表面に対して酸化処理を施すことにより、酸化部４ａが形成されている。酸化部４ａは、金属電極層４の全表層部分にわたって設けられている。このような実施形態によっても、放熱促進によって高輝度化を図るという本発明が意図する効果を奏することができる。 FIG. 3 shows a third embodiment of the organic EL element according to the present invention. The organic EL element A3 of this embodiment is different from any of the above-described embodiments in the configuration of the metal electrode layer 4. In this embodiment, the metal electrode layer 4 is formed by forming a relatively thick Al layer and then patterning the Al layer using, for example, dry etching. And the oxidation part 4a is formed by performing the oxidation process with respect to the whole surface of this Al layer. The oxidation portion 4 a is provided over the entire surface layer portion of the metal electrode layer 4. Even in such an embodiment, it is possible to achieve the effect intended by the present invention to increase brightness by promoting heat dissipation.

図４は、本発明に係る有機ＥＬ素子の第４実施形態を示している。本実施形態の有機ＥＬ素子Ａ４は、金属電極層４の凹凸形状が上述したいずれの実施形態とも異なっている。本実施形態においては、金属電極層４は、不規則な形状の凸部を有する態様とされている。金属電極層４の表層部分は、酸化部４ａとなっている。このような金属電極層４は、Ａｌ層に対してウエットエッチングを施すことによって形成できる。このような実施形態によっても、放熱促進によって高輝度化を図るという本発明が意図する効果を奏することができる。 FIG. 4 shows a fourth embodiment of the organic EL element according to the present invention. The organic EL element A4 of the present embodiment is different from any of the above-described embodiments in the uneven shape of the metal electrode layer 4. In the present embodiment, the metal electrode layer 4 has an irregularly shaped protrusion. The surface layer portion of the metal electrode layer 4 is an oxidized portion 4a. Such a metal electrode layer 4 can be formed by performing wet etching on the Al layer. Even in such an embodiment, it is possible to achieve the effect intended by the present invention to increase brightness by promoting heat dissipation.

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.

本発明で言う第２電極は、上述した金属電極層４のほかに、ＩＴＯやＩＺＯからなる透明電極であってもよい。このような構成であっても、凹凸状とすることによる放熱促進を図ることができる。この場合、本発明で言う第１電極を不透明な金属によって形成すればよい。 The second electrode referred to in the present invention may be a transparent electrode made of ITO or IZO in addition to the metal electrode layer 4 described above. Even with such a configuration, it is possible to promote heat dissipation by making it uneven. In this case, the first electrode referred to in the present invention may be formed of an opaque metal.

本発明に係る有機ＥＬ素子の第１実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1st Embodiment of the organic EL element which concerns on this invention. 本発明に係る有機ＥＬ素子の第２実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Embodiment of the organic EL element which concerns on this invention. 本発明に係る有機ＥＬ素子の第３実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 3rd Embodiment of the organic EL element which concerns on this invention. 本発明に係る有機ＥＬ素子の第４実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 4th Embodiment of the organic EL element which concerns on this invention. 従来の有機ＥＬ素子の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional organic EL element.

Explanation of symbols

Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４有機ＥＬ素子
１基板
２透明電極層
３有機層
４金属電極層
４ａ酸化部
３１正孔注入層
３２正孔輸送層
３３発光層
３４電子輸送層
４１第１層
４１ａ酸化部
４２第２層 A1, A2, A3, A4 Organic EL element 1 Substrate 2 Transparent electrode layer 3 Organic layer 4 Metal electrode layer 4a Oxidation part 31 Hole injection layer 32 Hole transport layer 33 Light emitting layer 34 Electron transport layer 41 First layer 41a Oxidation part 42 2nd layer

Claims

A substrate,
A first electrode layer formed on the substrate;
An organic layer formed on the first electrode layer;
A second electrode layer formed on the organic layer;
An organic EL device comprising:
An unevenness is formed on the second electrode layer, and the organic EL element.

The organic EL element according to claim 1, wherein at least a part of a surface layer portion of the second electrode layer is made of a metal oxide.

The organic EL element according to claim 2, wherein the convex portion of the second electrode layer is formed of a metal oxide.

The organic EL element according to claim 2, wherein the entire surface of the second electrode layer is a metal oxide surface.