JP2009181752A - Organic el device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機ELデバイスの構造、特に、照明用光源として用いられる有機ELデバイスの構造に関する。 The present invention relates to a structure of an organic EL device, and more particularly to a structure of an organic EL device used as a light source for illumination.
近年、地球の温暖化問題に対して関心が高まっている。炭酸ガスの排出量を減らし、温暖化を低減するために、様々の省エネが模索されている。その中でも、照明器具のエネルギー利用の高効率化が、1つの重要なポイントとされている。現在、広く使われている白熱ランプおよび蛍光灯は発光効率の点から飽和状態となり、さらに発光効率のよい照明器具の研究開発が盛んに行われている。中でも、有機EL素子に関しては、将来技術として発光効率100〜200lm/W、寿命60,000時間が期待されており、白熱ランプの15lm/W、1,000〜2,000時間、および蛍光灯の50〜100lm/W、10,000時間に対して、地球環境に優しい照明になり得ると考えられている。今後の研究開発の課題は、上述の性能を実現していくとともに、その製造コストを削減することである。 In recent years, there has been an increasing interest in global warming issues. Various energy savings are being sought to reduce carbon dioxide emissions and reduce global warming. Among them, one of the important points is to increase the efficiency of energy use of lighting fixtures. Currently, incandescent lamps and fluorescent lamps that are widely used are saturated from the standpoint of luminous efficiency, and research and development of lighting fixtures with higher luminous efficiency are being actively conducted. In particular, regarding organic EL elements, as future technologies, luminous efficiency of 100 to 200 lm / W and lifetime of 60,000 hours are expected, incandescent lamps of 15 lm / W, 1,000 to 2,000 hours, and fluorescent lamps It is considered that the lighting can be friendly to the global environment for 50 to 100 lm / W for 10,000 hours. The subject of future research and development is to realize the above-mentioned performance and reduce the manufacturing cost.
図1は、次世代の照明として期待されて開発が進められている発光ダイオード(light emitting diode:LED)を用いた光源を示す図である(非特許文献1参照)。図1の光源は、反対面上にヒートシンク240を設けたセラミック基板210上の金属パターン220に、複数のLED230をフリップチップ実装して、その上に蛍光樹脂層250を設けたものであり、白色光を放射する。複数のLEDの高密度配置により発光強度ムラを減らしているが、高密度配置には限界がある。また、複数のLEDを実装していく必要があるので、組み立てコストが上昇し、および大面積の面発光光源の製造が困難であるという問題点を有している。
FIG. 1 is a diagram showing a light source using a light emitting diode (LED) that is expected to be developed as a next-generation illumination and is being developed (see Non-Patent Document 1). The light source in FIG. 1 is obtained by flip-chip mounting a plurality of
上記の問題点に関して、有機EL素子を用いる場合には、複数の有機EL素子を同一基板上に容易に作成できるという利点がある。したがって、前述したLEDを用いる場合と比べて、素子を実装するコストを削減することができ、より低コストな面発光光源器具が実現可能であると考えられている。しかしながら、大面積の面発光光源を作製する場合、短絡欠陥が発生しやすい。短絡欠陥が存在すると電流が欠陥部に集中して発光が著しく劣化する。この問題を回避するために、複数の有機EL素子を直列に接続した大面積の面発光光源が提案されている(特許文献1参照)。直列接続構造とすることにより、一部の有機EL素子に短絡欠陥が生じても他の有機EL素子へ電流を流すことが可能であるため、光源全体としての発光の劣化を抑制することができる。 Regarding the above problems, when an organic EL element is used, there is an advantage that a plurality of organic EL elements can be easily formed on the same substrate. Therefore, it is considered that the cost for mounting the element can be reduced as compared with the case where the LED described above is used, and a lower cost surface emitting light source device can be realized. However, when producing a surface emitting light source having a large area, short circuit defects are likely to occur. If there is a short-circuit defect, the current concentrates on the defect and the light emission is significantly degraded. In order to avoid this problem, a large-area surface-emitting light source in which a plurality of organic EL elements are connected in series has been proposed (see Patent Document 1). By adopting a series connection structure, even if a short-circuit defect occurs in some organic EL elements, it is possible to flow current to other organic EL elements, so that deterioration of light emission as a whole light source can be suppressed. .
しかしながら、複数の有機EL素子を用いる面発光光源においては、各有機EL素子間で性能のバラツキが不可避的に発生して、光源の発光面における発光輝度のバラツキ、色むらが発生し、均一な照明が困難となるという問題が存在する。また、隣接する2つの有機EL素子間に発光が行われない間隙が不可避的に発生し、面内での輝度バラツキが大きくなるという問題を生じていた。 However, in a surface-emitting light source using a plurality of organic EL elements, performance variations inevitably occur between the organic EL elements, and light emission luminance variations and color unevenness occur on the light-emitting surface of the light source. There is a problem that lighting is difficult. In addition, a gap in which no light is emitted is inevitably generated between two adjacent organic EL elements, resulting in a problem that luminance variation in a plane increases.
有機EL素子を用いて高効率、低コストの照明光源を作製するためには、有機EL素子、電源および制御回路を含めた全体構成を考える必要がある。有機EL素子は、通常5〜10V程度で発光する低電圧素子である。したがって、低電圧で駆動する有機EL素子を高効率で発光させる構成を提供することが重要である。 In order to produce a high-efficiency, low-cost illumination light source using an organic EL element, it is necessary to consider the entire configuration including the organic EL element, a power source, and a control circuit. The organic EL element is a low voltage element that usually emits light at about 5 to 10V. Therefore, it is important to provide a configuration that allows an organic EL element driven at a low voltage to emit light with high efficiency.
通常の家庭用電源は、電圧100Vまたは200Vの交流である。この電源を、降圧の度合いが小さい状態で使うことができれば、電力変換のロスは少ない。したがって、5〜10V程度で発光する有機EL素子を電気的にたとえば20直列または10直列に接続することによって、コンセントからの電力で発光し、ほとんど電力変換ロスのない、直列接続有機EL素子群を得ることができる。これを安価に製造することができれば有利である。 A normal household power supply is an AC voltage of 100V or 200V. If this power supply can be used in a state where the degree of step-down is small, there is little power conversion loss. Therefore, by connecting organic EL elements that emit light at about 5 to 10 V electrically, for example, 20 series or 10 series, light is emitted from the power from the outlet, and there is almost no power conversion loss. Obtainable. It would be advantageous if this could be manufactured inexpensively.
上記課題を解決するため、本発明は、基板と、少なくとも1つの直列接続有機EL素子群と、少なくとも1つの色変換層とを有する有機ELデバイスであって、前記直列接続有機EL素子群は、前記基板側から第1電極、有機EL層および第2電極をこの順に有する複数の有機EL素子から構成され、第1電極および第2電極の少なくとも一方は透明電極であり、前記直列接続有機EL素子群を構成する有機EL素子のそれぞれの第1電極は、隣接する有機EL素子の第2電極と電気的に接続されており、前記少なくとも1つの色変換層は有機EL素子間の領域の少なくとも一部に延在していることを特徴とする有機ELデバイスを提供する。 In order to solve the above problems, the present invention is an organic EL device having a substrate, at least one series-connected organic EL element group, and at least one color conversion layer, wherein the series-connected organic EL element group includes: It is comprised from the some organic EL element which has a 1st electrode, an organic EL layer, and a 2nd electrode in this order from the said substrate side, At least one of a 1st electrode and a 2nd electrode is a transparent electrode, The said series connection organic EL element Each first electrode of the organic EL elements constituting the group is electrically connected to a second electrode of an adjacent organic EL element, and the at least one color conversion layer is at least one of the regions between the organic EL elements. Provided is an organic EL device characterized by extending to a portion.
本発明において、少なくとも1つの色変換層は、0.5μm以上の厚さを有していてもよい。少なくとも1つの色変換層は、基板と第1電極との間、基板の直列接続有機EL素子群が配置されている面と反対側の面上、および第2電極の上面のいずれに配置されていてもよい。少なくとも1つの色変換層は、第2電極の上面に設けられている第1色変換層と、基板と第1電極との間または基板の直列接続有機EL素子群とは反対側の面上に配置されている第2色変換層とを含むことができる。各有機EL素子間の領域に、追加の色変換層が配置されていてもよい。追加の色変換層は、第2電極の上面に設けられている第1色変換層上で、各有機EL素子間の領域に配置されていてもよい。 In the present invention, at least one color conversion layer may have a thickness of 0.5 μm or more. At least one color conversion layer is disposed between the substrate and the first electrode, on the surface of the substrate opposite to the surface on which the series-connected organic EL element group is disposed, and on the upper surface of the second electrode. May be. At least one color conversion layer is provided on the surface opposite to the first color conversion layer provided on the upper surface of the second electrode and between the substrate and the first electrode or to the group of organic EL elements connected in series on the substrate. And a second color conversion layer disposed thereon. An additional color conversion layer may be disposed in a region between each organic EL element. The additional color conversion layer may be disposed in a region between the organic EL elements on the first color conversion layer provided on the upper surface of the second electrode.
基板は透明基板であることができる。また、第1電極は透明電極であることができる。第1電極および第2電極の両方が透明電極であってもよい。あるいはまた、第1電極は反射電極であり、第2電極は透明電極であることができる。 The substrate can be a transparent substrate. The first electrode may be a transparent electrode. Both the first electrode and the second electrode may be transparent electrodes. Alternatively, the first electrode can be a reflective electrode and the second electrode can be a transparent electrode.
本発明の有機ELデバイスは、反射層をさらに有することができる。反射層は、第2電極の上面、および基板と第1電極との間のいずれに配置されていてもよい。第2電極の上面に反射層が配置される場合、第2電極と反射層との間に透明なパッシベーション層をさらに有していてもよい。 The organic EL device of the present invention can further have a reflective layer. The reflective layer may be disposed on the upper surface of the second electrode and between the substrate and the first electrode. When the reflective layer is disposed on the upper surface of the second electrode, a transparent passivation layer may be further provided between the second electrode and the reflective layer.
直列接続有機EL素子群と色変換層(color conversion media:CCM)とを組み合わせることによって、発光効率に優れ、かつ低コストな光源が可能となる。また、色変換層を、直列接続有機EL素子群を構成する有機EL素子の間隙を含めてデバイス全体に形成することで、色変換層を有さないデバイスと比較して、光の色純度および明るさの均一性に優れた有機ELデバイスが得られる。色変換層の膜厚を設定することにより、均一性を設計しうる。 By combining a series-connected organic EL element group and a color conversion media (color conversion media: CCM), a light source having excellent luminous efficiency and low cost can be realized. In addition, by forming the color conversion layer on the entire device including the gap between the organic EL elements constituting the series-connected organic EL element group, the color purity of the light and the light conversion layer can be compared with those having no color conversion layer. An organic EL device excellent in brightness uniformity can be obtained. Uniformity can be designed by setting the film thickness of the color conversion layer.
以下、図を参照して、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の有機ELデバイスは、基板10と、基板10側から少なくとも第1電極20、有機EL層30および第2電極40をこの順に有する平面的に配置された複数の有機EL素子から構成される少なくとも1つの直列接続有機EL素子群と、少なくとも1つの色変換層50とを含む。少なくとも1つの色変換層50は、隣接する有機EL素子間の領域の少なくとも一部に延在している。少なくとも1つの直列接続有機EL素子群を構成する複数の有機EL素子は、それぞれの第1電極20と隣接する有機EL素子の第2電極40とが電気的に接続されている。ここで、第1電極20および第2電極40の少なくとも一方は透明電極(20tまたは40t)である。
The organic EL device of the present invention includes a
図2に本発明の有機ELデバイスの1つの実施形態を示す。本実施形態の有機ELデバイスは、基板10、色変換層50、第1パッシベーション層62、透明第1電極20t、有機EL層30、反射第2電極40r、第2パッシベーション層64をこの順に含む。本実施形態において、基板10は透明基板である。
FIG. 2 shows one embodiment of the organic EL device of the present invention. The organic EL device of this embodiment includes a
本実施形態において、それぞれの有機EL素子の透明第1電極20tの一端(直列接続される有機EL素子に対向する端部)は、有機EL層30によって覆われて、透明第1電極20tと反射第2電極40rとの間の短絡を防止する。反射第2電極40rは、有機EL層30上から、隣接する有機EL素子の透明第1電極20tの上まで連続して形成される。このような構成をとることによって、透明第1電極20t、有機EL層30および反射第2電極40rからなる有機EL素子が直列に接続され、直列接続有機EL素子群が形成される。本実施形態において、複数の直列接続有機EL素子群を形成してもよい。
In the present embodiment, one end of the transparent
本実施形態においては、直列接続有機EL素子群を構成する有機EL素子の数を変更することによって、各有機EL素子に印加される電圧を制御することができる。たとえば、100〜120Vの電圧を20個の有機EL素子で構成される直列接続有機EL素子群に印加した場合、各有機EL素子に印加される電圧は5〜6Vとなる。このことによって、たとえば家庭用の交流電源などを電圧を降下させる必要のない電力変換効率の高い方法で直流に変換することによって、本実施形態のデバイスの駆動に使用することができる。 In this embodiment, the voltage applied to each organic EL element is controllable by changing the number of the organic EL elements which comprise a series connection organic EL element group. For example, when a voltage of 100 to 120 V is applied to a series-connected organic EL element group composed of 20 organic EL elements, the voltage applied to each organic EL element is 5 to 6 V. Thus, for example, a home AC power source or the like can be used for driving the device of the present embodiment by converting it into DC by a method with high power conversion efficiency that does not require a voltage drop.
また、直列接続有機EL素子群においては、1つの有機EL素子において短絡欠陥が発生したとしても、直列接続有機EL素子群の短絡欠陥が発生していない他の有機EL素子は発光を継続することができる。この特徴は、本実施形態の有機ELデバイスの量産において非常に重要である。 Further, in the series-connected organic EL element group, even if a short-circuit defect occurs in one organic EL element, other organic EL elements in which the short-circuit defect in the series-connected organic EL element group does not continue to emit light. Can do. This feature is very important in the mass production of the organic EL device of this embodiment.
さらに、有機EL層30の材料、構成および設計、ならびに色変換層50の材料および構成を変更することによって、出射光の色温度を任意に設定することができる。図2においては単一の色変換層50を設ける場合を示したが、本実施形態の有機ELデバイスにおいて、複数の色変換層(たとえば赤色変換層および緑色変換層)の積層体を用いてもよい。
Further, the color temperature of the emitted light can be arbitrarily set by changing the material, configuration and design of the
さらに、各有機EL素子の有効発光領域、すなわち透明第1電極20tと反射第2電極40rに挟持された有機EL層30の領域の幅xを、発光領域間距離yに比較して十分に大きくすることによって、面内均一性の高い発光を得ることができる。たとえば、半導体製造技術を活用すれば、発光領域間距離yを0.1mm以下にすることはそれほど難しいことではない。したがって、たとえば、本実施形態の有機ELデバイスにおいて、有効発光領域の幅xを2mm以上にすることによって、高い面内均一性を有する発光を得ることができる。各有機EL素子間の領域にも色変換層を配置することにより、有機EL素子が発する光を効果的に色変換して発光の面内均一性を高めることができる。なお、本明細書中において「有機EL素子間の領域」とは、隣接する有機EL素子の間、およびその上方および下方の領域を含む。この効果に加えて、色変換層50の膜厚zを適切に設定することによって、発光の面内均一性をさらに高めることができる。たとえば、色変換層50の膜厚zを0.5μm以上にすることによって、有機EL素子の有効発光領域(幅xで示される)と発光領域間領域(距離yで示される)との間の輝度および色相の差を減少させることができる。
Furthermore, the effective light emitting area of each organic EL element, that is, the width x of the area of the
本実施形態における第1パッシベーション層62および第2パッシベーション層64は任意選択的な層である。しかしながら、有機EL層30の水分および酸素による劣化を防止するために、設けることが望ましい層である。ただし、ガラスなどの水分および酸素の透過性が低い材料を用いて基板10を形成し、その上に層を形成する際の色変換層50のダメージを考慮しなくてもよく、および色変換層50が水分および酸素を包含しない場合には、第1パッシベーション層62を省略することができる。
The
図3に、上記の実施形態の有機ELデバイスの変形例を示す。この変形例においては、基板10の一方の面上に、透明第1電極20t、有機EL層30、反射第2電極40rおよび第2パッシベーション層64がこの順に積層され、他方の面上に、色変換層50および第1パッシベーション層62がこの順に積層されている。
FIG. 3 shows a modification of the organic EL device of the above embodiment. In this modification, the transparent
図4(a)に、上記の実施形態の有機ELデバイスの変形例を示す。この変形例においては、基板10上に、反射第1電極20r、有機EL層30、透明第2電極40t、パッシベーション層60および色変換層50がこの順に積層されている。このような構成をとることにより、基板10を経由せずに光を取り出すことのできる光源を得ることができる。
FIG. 4A shows a modification of the organic EL device of the above embodiment. In this modification, the reflective
図4(b)に、図4(a)に示した変形例のさらなる変形例を示す。この変形例においては、各有機EL素子間の領域、詳細には、直列接続有機EL素子群の形状に起因して生じた色変換層50の表面の段差(くぼみ)に、追加の色変換層52を設けて、色変換層の表面を平坦化している。このような色変換層の表面が平坦化された構成をとることにより、より薄い厚さの色変換層を用いて、均一性の高い光を得ることができる。
FIG. 4B shows a further modification of the modification shown in FIG. In this modified example, an additional color conversion layer is added to the step between the regions of the organic EL elements, specifically, the step (dent) on the surface of the
図5に、本発明の有機ELデバイスの別の実施形態を示す。本実施形態の有機ELデバイスは、基板10の一方の面上に、透明第1電極20t、有機EL層30、透明第2電極40t、パッシベーション層60および色変換層50をこの順に含み、他方の面上に、第2色変換層54を含む。本実施形態において、基板10は透明基板である。このような構成をとることにより、基板10の両側から光を取り出す光源が得られる。色変換層50および第2色変換層54に異なる成分を使用することにより、両面から異なった光を取り出すことができる。
FIG. 5 shows another embodiment of the organic EL device of the present invention. The organic EL device of the present embodiment includes the transparent
図6に、本発明の有機ELデバイスの別の実施形態を示す。本実施形態の有機ELデバイスは、図2に示した本発明の実施形態の有機ELデバイスにおいて、第2パッシベーション層64上に反射層70をさらに含むものである。このような構成をとることにより、有機ELデバイスの発光効率を向上させ、輝度を増大させることができる。第2パッシベーション層64は、反射層70が導電性を有さない場合は省略することができるが、導電性を有する場合は、反射第2電極40rの短絡を回避するために必須の層である。
FIG. 6 shows another embodiment of the organic EL device of the present invention. The organic EL device according to the present embodiment further includes a
図7(a)に、上記の実施形態の有機ELデバイスの変形例を示す。この変形例においては、基板10上に、反射層70、第1パッシベーション層62、反射第1電極20r、有機EL層30、透明第2電極40t、第2パッシベーション層64および色変換層50がこの順に積層されている。第1パッシベーション層62は、反射層70が導電性を有さない場合は省略することができるが、導電性を有する場合は、反射第1電極20rの短絡を回避するために必須の層である。
FIG. 7A shows a modification of the organic EL device of the above embodiment. In this modification, the
図7(b)に、図7(a)に示した変形例のさらなる変形例を示す。この変形例においては、図4(b)に示す変形例の場合と同様に、直列接続有機EL素子群の形状に起因して生じた色変換層50の表面の段差(くぼみ)に、追加の色変換層52を設けて、色変換層の表面を平坦化している。
FIG. 7B shows a further modification of the modification shown in FIG. In this modified example, as in the modified example shown in FIG. 4B, an additional step (dent) on the surface of the
図8に、本発明の有機ELデバイスの1つの実施形態を示す。図8(a)は、基板10上に配置された複数の直列接続有機EL素子群100の概略図を示す。図8(b)は、IXbの領域の拡大図である。直列接続有機EL素子群100は、基板10上に、基板10側から第1電極20、有機EL層30および第2電極40をこの順に有する複数の有機EL素子を平面状に配置して構成される。有機ELデバイスの発光の面内均一性を実現するためには、直列接続有機EL素子群100を構成する各有機EL素子の有効発光領域の面積を同一とすることが望ましい。本実施形態において、直列接続有機EL素子群を構成する有機EL素子は、直線状ではなく曲線状に配列されている。こうすることにより、2つの利点が見出される。1つは、光源のパターンをある程度自由に設計できると言う点である。他の1つは、各有機EL素子の間隔をランダムなパターンで設計することにより、配置の癖が見えにくくなるという点である。使う場所、雰囲気にふさわしい空間、光源条件を作り出す上で、大きな自由度を与えることになると思われる。なお、図8(b)においては、簡潔化のために、第1電極、有機EL層、第2電極のみを示し、色変換層50他の層の表示を省略した。本実施形態において、図2から7に示すように、色変換層50他の層を設けることは理解できるであろう。
FIG. 8 shows one embodiment of the organic EL device of the present invention. FIG. 8A shows a schematic diagram of a plurality of series-connected organic
図9に、本発明の有機ELデバイスの1つの実施形態を回路図で示す。各有機EL素子102(a...z)が直列的に接続されて、1つの直列接続有機EL素子群100を構成する。直列接続有機EL素子群100の末尾にトランジスタ110が接続され、これによって有機EL素子に流す電流が制御される。電流の制御は、トランジスタ110に併設された電流センサのデータに基づいて、各有機EL素子の平均電流が同じとなるように、制御用LSIを用いて行われる(不図示)。複数の直列接続有機EL素子群100は、母線(バス)210および220によって、電気的に並列に接続されている。こうすることにより、事前の特性試験のデータを考慮して、各列の電流値を適正化することができ、色度合いの調整を適切に行うことができる。また、直列接続有機EL素子群の中に短絡した有機EL素子が混入している場合でも、トランジスタ110のゲート電圧を調整することによって、他の直列接続有機EL素子群の列と同じとなるように電流を制御することが可能である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing one embodiment of the organic EL device of the present invention. Each organic EL element 102 (a ... z) is connected in series, and the one series connection organic
以下、本発明の有機ELデバイスの各層について説明する。 Hereinafter, each layer of the organic EL device of the present invention will be described.
基板10
本発明の有機ELデバイスの基板10としては、当該技術において知られている、表面が平滑である様々な基板を用いることができる。たとえば、ガラス基板などの透明基板を用いることができる。透明基板は、光透過性に優れ(400〜700nmの波長域において80%以上の透過率を有する)、透明電極、有機EL層、反射電極等の積層される層の形成に用いられる条件(溶媒、温度等)に耐え、寸法安定性に優れていることが好ましい。透明基板の例としては、ガラス基板の他、ポリオレフィン、アクリル樹脂(ポリメチルメタクリレートを含む)、ポリエステル樹脂(ポリエチレンテレフタレートを含む)、ポリカーボネート樹脂、あるいはポリイミド樹脂などの各種プラスチックで形成された剛直性樹脂基板もしくは可撓性フィルム等が挙げられる。
As the
有機EL素子
本発明の有機ELデバイスの「有機EL素子」は、基板10側から少なくとも第1電極20、有機EL層30、および第2電極40をこの順に有するように構成され、基板10の上面に平面的に配置される。
Organic EL Element The “organic EL element” of the organic EL device of the present invention is configured to have at least the
(第1電極20)
本発明の有機EL素子の第1電極20は、陽極または陰極のいずれかとして機能する電極である。第1電極20は、透明第1電極20tまたは反射第1電極20rのいずれであってもよい。
(First electrode 20)
The
(第2電極40)
本発明の有機EL素子の第2電極40は、陽極または陰極のいずれかとして機能する電極である。第2電極40は、反射第2電極40rまたは透明第2電極40tであることができる。ただし、第1電極20および第2電極40が同時に反射電極であることはなく、いずれか一方は透明電極である。
(Second electrode 40)
The
((透明電極20t、40t))
透明電極は、波長400〜800nmの光に対して好ましくは50%以上、より好ましくは85%以上の透過率を有することが好ましい。透明電極を形成するための材料は、ITO(In−Sn酸化物)、IZO(In−Zn酸化物)、Al−Sn酸化物(ATO)、NESA膜、Sn酸化物、In酸化物、Zn酸化物、Zn−Al酸化物、Zn−Ga酸化物、および、これらの酸化物に対してF、Sbなどのドーパントを添加した導電性透明金属酸化物を含む。透明電極は、通常50nm以上、好ましくは50nm〜1μm、より好ましくは100〜300nmの範囲内の厚さを有することが望ましい。通常、透明電極は、導電性透明金属酸化物をスパッタ法を用いて堆積させることによって形成される。ここで、矩形状またはその他の所望の形状の部分電極からなる透明電極を形成する場合には、所望の形状を与えるマスクを用いる堆積法で形成してもよいし、あるいは有機EL層形成前であれば全面堆積の後にフォトリソグラフ法を用いてパターニングしてもよい。
((
The transparent electrode preferably has a transmittance of 50% or more, more preferably 85% or more with respect to light having a wavelength of 400 to 800 nm. The material for forming the transparent electrode is ITO (In-Sn oxide), IZO (In-Zn oxide), Al-Sn oxide (ATO), NESA film, Sn oxide, In oxide, Zn oxide Materials, Zn—Al oxide, Zn—Ga oxide, and conductive transparent metal oxides in which dopants such as F and Sb are added to these oxides. The transparent electrode usually has a thickness of 50 nm or more, preferably 50 nm to 1 μm, more preferably 100 to 300 nm. Usually, the transparent electrode is formed by depositing a conductive transparent metal oxide using a sputtering method. Here, in the case of forming a transparent electrode made of a partial electrode having a rectangular shape or other desired shape, it may be formed by a deposition method using a mask giving a desired shape, or before the organic EL layer is formed. If possible, patterning may be performed using photolithography after the entire surface is deposited.
((反射電極20r、40r))
反射電極を形成するための材料として、高反射率の金属、アモルファス合金、または微結晶性合金を用いることが好ましい。高反射率の金属は、Al、Ag、Mo、W、Ni、Crなどを含む。高反射率のアモルファス合金は、NiP、NiB、CrPおよびCrBなどを含む。高反射率の微結晶性合金は、NiAlなどを含む。反射電極は、通常50nm以上、好ましくは50nm〜1μm、より好ましくは100〜300nmの範囲内の厚さを有することが望ましい。反射電極を陰極として用いる場合には、前述の高反射率の金属、アモルファス合金または微結晶性合金に対して、仕事関数が小さい材料であるリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属を添加して合金化し、電子注入効率を向上させることができる。反射電極を陽極として用いる場合には、反射電極と有機EL層30との界面に、前述の導電性透明金属酸化物の層を設けて、有機EL層30に対する正孔注入の効率を向上させてもよい。反射電極は、それを形成する材料に依存して、蒸着法(抵抗加熱蒸着法または電子ビーム加熱蒸着法)、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。ここで、矩形状またはその他の所望の形状の部分電極からなる反射電極を形成する場合には、所望の形状を与えるマスクを用いる堆積法で形成してもよいし、あるいは有機EL層形成前であれば全面堆積の後にフォトリソグラフ法を用いてパターニングしてもよい。
((
As a material for forming the reflective electrode, a highly reflective metal, amorphous alloy, or microcrystalline alloy is preferably used. High reflectivity metals include Al, Ag, Mo, W, Ni, Cr, and the like. High reflectivity amorphous alloys include NiP, NiB, CrP, CrB, and the like. The highly reflective microcrystalline alloy includes NiAl and the like. The reflective electrode usually has a thickness of 50 nm or more, preferably 50 nm to 1 μm, more preferably 100 to 300 nm. When the reflective electrode is used as a cathode, an alkali metal such as lithium, sodium, and potassium, which is a material having a low work function, calcium, magnesium, Electron injection efficiency can be improved by adding an alkaline earth metal such as strontium to form an alloy. When the reflective electrode is used as an anode, the conductive transparent metal oxide layer described above is provided at the interface between the reflective electrode and the
(有機EL層30)
本発明の有機EL素子の有機EL層30は、第1電極20および第2電極40から注入されるキャリアを再結合させて、所望の波長分布を有する光を発するための層である。本発明の有機EL層30は、有機発光層を少なくとも含み、必要に応じて正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層および/または電子注入層を含む。
(Organic EL layer 30)
The
有機EL層30には、具体的には、下記のような層構成からなるものを採用することができる。陽極および陰極は、第1電極20または第2電極40のいずれかである。有機EL層30に含まれる各層は、それぞれにおいて所望される特性を実現するのに充分な膜厚を有して形成される。これら各層は、蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。
(1)陽極/有機発光層/陰極
(2)陽極/正孔注入層/有機発光層/陰極
(3)陽極/有機発光層/電子注入層/陰極
(4)陽極/正孔注入層/有機発光層/電子注入層/陰極
(5)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子注入層/陰極
(6)陽極/正孔注入層/有機発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(7)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
Specifically, the
(1) Anode / organic light emitting layer / cathode
(2) Anode / hole injection layer / organic light emitting layer / cathode
(3) Anode / organic light emitting layer / electron injection layer / cathode
(4) Anode / hole injection layer / organic light emitting layer / electron injection layer / cathode
(5) Anode / hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron injection layer / cathode
(6) Anode / hole injection layer / organic light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode
(7) Anode / hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode
有機EL層は、任意の公知の材料を用いて形成することができる。有機発光層の材料としては、青色から青緑色の発光を得るためには、たとえばベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、ポルフィリン系化合物、縮合芳香環化合物、環集合化合物、金属錯体(トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム錯体(Alq3)のようなアルミニウム錯体など)、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物(4,4’−ビス(ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)など)、芳香族ジメチリディン系化合物などが好ましく使用される。あるいはまた、ホスト化合物にドーパントを添加することによって、青色成分および緑色成分を含む所望の波長域の光を発する有機発光層を形成してもよい。また、必要に応じて、有機発光層の発光色は白色であっても良い。その場合は公知の赤ドーパントを追加して使用される。 The organic EL layer can be formed using any known material. As a material of the organic light emitting layer, in order to obtain light emission from blue to blue green, for example, a fluorescent whitening agent such as benzothiazole, benzimidazole, benzoxazole, porphyrin compound, condensed aromatic ring compound, ring assembly Compounds, metal complexes (such as aluminum complexes such as tris (8-hydroxyquinoline) aluminum complex (Alq 3 )), metal chelated oxonium compounds, styrylbenzene compounds (4,4′-bis (diphenylvinyl) biphenyl (DPVBi) Etc.), aromatic dimethylidin compounds and the like are preferably used. Or you may form the organic light emitting layer which emits the light of the desired wavelength range containing a blue component and a green component by adding a dopant to a host compound. If necessary, the light emission color of the organic light emitting layer may be white. In that case, a known red dopant is additionally used.
パッシベーション層60,62,64
パッシベーション層は、可視域における透明性が高く(400〜700nmの範囲で透過率50%以上)、100℃以上のTgを有し、表面硬度が鉛筆硬度で2H以上である層である。第1電極20または第2電極40のいずれかに接触する位置に設けられる場合、パッシベーション層は絶縁性であることが要求される。パッシベーション層の材料は、たとえば、イミド変性シリコ−ン樹脂、無機金属化合物(TiO、Al2O3、SiO2等)をアクリル、ポリイミド、シリコ−ン樹脂等中に分散したもの、紫外線硬化型樹脂としてエポキシ変性アクリレ−ト樹脂、アクリレ−トモノマ−/オリゴマ−/ポリマ−の反応性ビニル基を有した樹脂、レジスト樹脂、ゾル−ゲル法にて形成される無機化合物、フッ素系樹脂等を含む。前述の材料を用いるパッシベーション層の形成法には、たとえば、湿式法(スピンコ−ト法、ロ−ルコ−ト法、キャスト法等)およびゾル−ゲル法等の慣用の手法を用いることができる。また、パッシベーション層として、ガスおよび有機溶剤に対するバリア性を有し、可視域における透明性が高く(400〜700nmの範囲で透過率50%以上)、該パッシベーション層に、好ましくは2H以上の膜硬度を付与する無機材料を用いてもよい。たとえば、SiOx、SiNx、SiNxOy、AlOx、TiOx、TaOx、ZnOx等の無機酸化物、無機窒化物等が使用できる。これら無機酸化物または無機窒化物を用いるパッシベーション層の形成方法としては、たとえば、スパッタ法、CVD法、真空蒸着法等の慣用の手法を用いることができる。上述のパッシベーション層は単層でも、あるいは複数の層が積層されたものでもよい。
Passivation layers 60, 62, 64
The passivation layer is a layer having high transparency in the visible region (transmittance of 50% or more in the range of 400 to 700 nm), a Tg of 100 ° C. or more, and a surface hardness of 2H or more in pencil hardness. When provided at a position in contact with either the
色変換層50,52,54
本発明の色変換層は、少なくとも1種の蛍光材料を含む。本発明において好適に用いることができる蛍光材料は、Alq3(トリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体)などのアルミキレート系色素、3−(2−ベンゾチアゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン(クマリン6)、3−(2−ベンゾイミダゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン(クマリン7)、クマリン135などのクマリン系色素、ソルベントイエロー43、ソルベントイエロー44のようなナフタルイミド系色素などの低分子有機蛍光色素を含む。また、蛍光材料として、ポリフェニレン系、ポリアリーレン系、ポリフルオレン系に代表される各種高分子発光材料を用いてもよい。別法として、前述の蛍光材料に第2蛍光材料を加えた2種の蛍光材料の混合物を用いて色変換層を形成してもよい。この構成においては、前述の蛍光材料が色変換層への入射光、好ましくは有機EL素子の発する青色〜青緑色の光を吸収し、吸収したエネルギーを第2蛍光材料に移動させ、第2蛍光材料が所望の波長の光を放射する。本発明において第2蛍光材料として好適に用いることができる蛍光材料は、ジエチルキナクリドン(DEQ)などのキナクリドン誘導体;4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(DCM−1、下記式(I))、DCM−2(下記式(II))、およびDCJTB(下記式(III))などのシアニン色素;ローダミンB、ローダミン6Gなどのキサンテン系色素;ピリジン1などのピリジン系色素;4,4−ジフルオロ−1,3,5,7−テトラフェニル−4−ボラ−3a,4a−ジアザ−s−インダセン(下記式(IV));ルモゲンFレッド;ナイルレッド(下記式(V))などの低分子有機蛍光色素を含む。あるいはまた、各種低分子発光材料、各種高分子EL発光材料も適用できる。
Color conversion layers 50, 52, 54
The color conversion layer of the present invention contains at least one fluorescent material. Fluorescent materials that can be suitably used in the present invention include aluminum chelate dyes such as Alq 3 (Tris (8-quinolinolato) aluminum complex), 3- (2-benzothiazolyl) -7-diethylaminocoumarin (coumarin 6), 3 -(2-Benzimidazolyl) -7-diethylaminocoumarin (coumarin 7), coumarin dyes such as coumarin 135, and low molecular organic fluorescent dyes such as naphthalimide dyes such as solvent yellow 43 and solvent yellow 44. Further, as the fluorescent material, various polymer light emitting materials represented by polyphenylene, polyarylene, and polyfluorene may be used. Alternatively, the color conversion layer may be formed using a mixture of two fluorescent materials obtained by adding the second fluorescent material to the fluorescent material described above. In this configuration, the above-described fluorescent material absorbs light incident on the color conversion layer, preferably blue to blue-green light emitted from the organic EL element, and the absorbed energy is transferred to the second fluorescent material, whereby the second fluorescence The material emits light of the desired wavelength. The fluorescent material that can be suitably used as the second fluorescent material in the present invention is a quinacridone derivative such as diethylquinacridone (DEQ); 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (p-dimethylaminostyryl) -4H-pyran. Cyanine dyes such as (DCM-1, following formula (I)), DCM-2 (following formula (II)), and DCJTB (following formula (III)); xanthene dyes such as rhodamine B and rhodamine 6G; pyridine 1 Pyridine dyes such as 4,4-difluoro-1,3,5,7-tetraphenyl-4-bora-3a, 4a-diaza-s-indacene (formula (IV) below); lumogen F red; Nile red A low molecular organic fluorescent dye such as (Formula (V) below) is included. Alternatively, various low molecular light emitting materials and various polymer EL light emitting materials can also be applied.
第2蛍光材料を用いる場合、第2蛍光材料が濃度消光を起こさないことが重要である。なぜなら、第2蛍光材料が所望の光を放射する材料であり、その濃度消光は色変換の効率の低下をもたらすからである。本発明の色変換層における第2蛍光材料の濃度の上限は、用いる材料に依存して変化し得る。一般的には、本発明の色変換層における第2蛍光材料の好ましい濃度は、色変換層の総構成分子数を基準として、10モル%以下、好ましくは0.01〜10モル%、より好ましくは0.1〜5モル%の範囲内である。このような範囲内の濃度で第2蛍光材料を用いることによって、濃度消光を防止すると同時に、十分な変換光強度を得ることが可能となる。第2蛍光材料を添加する構成は、入射光の吸収ピーク波長と色変換の発光ピーク波長との差を大きくすることができるため、青色から赤色への変換時など波長シフト幅が大きい場合に有効である。さらに、機能が分離されたことによって、蛍光材料の選択肢を広げることが可能となる。 When using the second fluorescent material, it is important that the second fluorescent material does not cause concentration quenching. This is because the second fluorescent material is a material that emits desired light, and its concentration quenching causes a decrease in the efficiency of color conversion. The upper limit of the concentration of the second fluorescent material in the color conversion layer of the present invention can vary depending on the material used. In general, the preferred concentration of the second fluorescent material in the color conversion layer of the present invention is 10 mol% or less, preferably 0.01 to 10 mol%, more preferably based on the total number of constituent molecules of the color conversion layer. Is in the range of 0.1 to 5 mol%. By using the second fluorescent material at a concentration within such a range, concentration quenching can be prevented and sufficient converted light intensity can be obtained. The configuration in which the second fluorescent material is added can increase the difference between the absorption peak wavelength of incident light and the emission peak wavelength of color conversion, and is therefore effective when the wavelength shift width is large, such as when converting from blue to red. It is. Furthermore, since the functions are separated, the choice of fluorescent materials can be expanded.
本発明の色変換層は、当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。たとえば、蒸着法、インクジェット法などを用いることができる。蒸着法を用いる場合、前述の蛍光材料の共蒸着によって色変換層を形成することができる。インクジェット法を用いる場合、最初に、前述の蛍光材料を適切な溶剤に溶解させて色変換層形成用インクを形成する。色変換層形成用インクは、その粘度などを調整するための添加剤を含んでもよい。適切なインクジェット装置(サーマルインクジェット方式およびピエゾインクジェット方式を含む)を用いて電色変換層形成用インクを付着させることによって、色変換層を形成することができる。 The color conversion layer of the present invention can be formed using any method known in the art. For example, an evaporation method, an inkjet method, or the like can be used. When the vapor deposition method is used, the color conversion layer can be formed by co-evaporation of the above-described fluorescent material. When the ink jet method is used, first, the above-described fluorescent material is dissolved in an appropriate solvent to form a color conversion layer forming ink. The color conversion layer forming ink may contain an additive for adjusting the viscosity and the like. The color conversion layer can be formed by attaching the electrochromic conversion layer forming ink using an appropriate ink jet device (including a thermal ink jet method and a piezo ink jet method).
色変換層は単層であっても、あるいは複数の層が積層されたものでもよい。色変換層の表面を平坦化してもよい。平坦化は、色変換層の段差(くぼみ)部分に、インクジェット法等の手段を用いて、追加の色変換層を加えることにより実現してもよい。本発明の色変換層の膜厚は、2μm以下、好ましくは、1μm以下である。また、本発明の色変換層の膜厚は0.3μm以上であることが好ましく、より好ましくは0.5μm以上である。このような色変換層の膜厚を用いることにより、本発明の有機ELデバイスにおいて良好な輝度バラツキおよび色度バラツキを得ることができる。 The color conversion layer may be a single layer or a stack of a plurality of layers. The surface of the color conversion layer may be flattened. The flattening may be realized by adding an additional color conversion layer to a step (dent) portion of the color conversion layer by using an ink jet method or the like. The film thickness of the color conversion layer of the present invention is 2 μm or less, preferably 1 μm or less. The film thickness of the color conversion layer of the present invention is preferably 0.3 μm or more, more preferably 0.5 μm or more. By using such a film thickness of the color conversion layer, good luminance variation and chromaticity variation can be obtained in the organic EL device of the present invention.
反射層70
本発明の反射層は、当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。たとえば蒸着またはスパッタ法により金属を積層して形成してもよい。また、パッシベーション層または基板上に、金属を含んだ反射度の高いフィルムを張り合わせてもよい。反射層には、たとえば、Ag、Al等の材料を用いることができる。反射層は、0.1μm以上の膜厚を有する。
The reflective layer of the present invention can be formed using any method known in the art. For example, the metal may be laminated by vapor deposition or sputtering. Alternatively, a highly reflective film containing metal may be attached to the passivation layer or the substrate. For the reflective layer, for example, a material such as Ag or Al can be used. The reflective layer has a thickness of 0.1 μm or more.
(実施例1)
以下の工程に従い、本発明の有機ELデバイスを作製した(図2参照)。
<実施例1−1>
(a) 基板10として、透明基板(1737ガラス、コーニング社製)を準備した。
(b) 基板10上に、蒸着法にて色変換層50を形成した。詳細には、第1蛍光材料:クマリン6と第2蛍光材料:DCM−2との混合物(モル比はクマリン6:DCM−2=48:2)を用いて、赤色変換層50Rを形成した。赤色変換層50Rの膜厚は、0.1〜2μmの範囲で変動させた。
(c) 工程(b)で得られた色変換層50上に、窒化シリコン(SiN)を厚さ100nmに積層して、第1パッシベーション層62とした。積層には、プラズマCVD法を用いた(原料ガスとして、モノシラン(SiH4)、アンモニア(NH3)、及び窒素(N2)を使用)。このとき、基板温度を100℃以下に保った。
(d) 工程(c)で得られた第1パッシベーション層62上に、スパッタ法で厚さ200nmのIZO(In−Zn酸化物、出光興産株式会社製)を全面蒸着した。次いで、フォトリソグラフ法を用いて、該IZOから所定のパターン状の透明第1電極20tを形成した。ここで、所定のパターンとは、20個の10mm角の正方形を100μmの間隔で直線的に配置したものである。
(e) 透明第1電極20tの一端が有機EL層30によって覆われて、第1電極20と後に設ける第2電極40との間の短絡を防止するように、所定のパターンの開口部を有するメタルマスクを用いた蒸着法を用いて透明第1電極20tをパターン状に覆い、多層構造を有する有機EL層30を形成した。有機EL層30は、銅フタロシアニン(CuPc)からなる膜厚100nmの正孔注入層、α−NPDからなる膜厚20nmの正孔輸送層、DPVBiおよびルブレン(体積比で、DPVBi:ルブレン=95:5)からなる膜厚20nmの有機発光層、Alq3からなる膜厚20nmの電子輸送層、およびLiFからなる膜厚0.5nmの電子注入層から構成された。
(f) 所定のパターンの開口部を有するメタルマスクを用いた蒸着法を用いて、有機EL層30以下の層をパターン状に覆うように、Alを積層して、厚さ100nmの反射第2電極40rとした。このとき、複数の有機EL素子の反射第2電極40rを、有機EL層30上から隣接する有機EL素子の透明第1電極20tの上まで連続して形成した。
(g) 反射第2電極40r以下の層を全面的に覆うように、窒化シリコン(SiN)を厚さ100nmに積層して、第2パッシベーション層64とした。積層には、プラズマCVD法を用いた(原料ガスとして、モノシラン(SiH4)、アンモニア(NH3)、及び窒素(N2)を使用)。このとき、基板温度を100℃以下に保った。
Example 1
The organic EL device of the present invention was produced according to the following steps (see FIG. 2).
<Example 1-1>
(A) As the
(B) The
(C) On the
(D) IZO (In-Zn oxide, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.) having a thickness of 200 nm was deposited on the entire surface of the
(E) One end of the transparent
(F) Using a vapor deposition method using a metal mask having an opening with a predetermined pattern, Al is laminated so as to cover the layers below the
(G) A
以上の工程により、透明第1電極20t、有機EL層30および反射第2電極40rからなる有機EL素子が20直列に接続される直列接続有機EL素子群を含む、本発明の有機ELデバイスが得られた。この有機ELデバイスにおける各有効発光領域の幅xは9.7mmであり、発光領域間距離yは0.4mmであった。
The organic EL device of the present invention including the series-connected organic EL element group in which the organic EL elements composed of the transparent
<実施例1−2>
工程(b)において赤色変換層50Rの代わりに緑色変換層50Gを形成した以外は、実施例1−1と同様にして有機ELデバイスを作製した。緑色変換層50Gは、基板10上に、第1蛍光材料:クマリン6と第2蛍光材料:DEQとの混合物(モル比はクマリン6:DEQ=48:2)を用いて、蒸着法にて形成した。緑色変換層50Gの膜厚は、0.1〜2μmの範囲で変動させた。
<Example 1-2>
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the green conversion layer 50G was formed instead of the red conversion layer 50R in the step (b). The green conversion layer 50G is formed on the
(実施例2)
以下の工程に従い、本発明の有機ELデバイスを作製した(図4(a)参照)。
<実施例2−1>
(a) 基板10として、透明基板(1737ガラス、コーニング社製)を準備した。
(b) 所定のパターンの開口部を有するメタルマスクを用いた蒸着法を用いて、Alを積層して、厚さ100nmの反射第1電極20rとした。ここで、所定のパターンとは、20個の10mm角の正方形を100μmの間隔で直線的に配置したものである。
(c) 反射第1電極20rの一端が有機EL層30によって覆われて、第1電極20と後に設ける第2電極40との間の短絡を防止するように、所定のパターンの開口部を有するメタルマスクを用いた蒸着法を用いて反射第1電極20rをパターン状に覆い、多層構造を有する有機EL層30を形成した。有機EL層30は、LiFからなる膜厚0.5nmの電子注入層、Alq3からなる膜厚20nmの電子輸送層、DPVBiおよびルブレン(体積比で、DPVBi:ルブレン=95:5)からなる膜厚20nmの有機発光層、α−NPDからなる膜厚20nmの正孔輸送層、およびCuPcからなる膜厚100nmの正孔注入層から構成された。
(d) 工程(c)で得られた有機EL層30上に、所定のパターンの開口部を有するメタルマスクを用いたスパッタ法でIZO(In−Zn酸化物、出光興産株式会社製)を積層して、所定のパターンを有する膜厚200nmの透明第2電極40tを形成した。このとき、複数の有機EL素子の透明第2電極40tを、有機EL層30上から隣接する有機EL素子の反射第1電極20rの上まで連続して形成した。
(e) 透明第2電極40t以下の層を全面的に覆うように、窒化シリコン(SiN)を厚さ100nmに積層して、パッシベーション層60とした。積層には、プラズマCVD法を用いた(原料ガスとして、モノシラン(SiH4)、アンモニア(NH3)、及び窒素(N2)を使用)。このとき、基板温度を100℃以下に保った。
(f) 工程(e)で得られたパッシベーション層60上に、蒸着法にて色変換層50を形成した。詳細には、第1蛍光材料:クマリン6と第2蛍光材料:DCM−2との混合物(モル比はクマリン6:DCM−2=48:2)を用いて、赤色変換層50Rを形成した。赤色変換層50Rの膜厚は、0.1〜2μmの範囲で変動させた。
(Example 2)
The organic EL device of the present invention was produced according to the following steps (see FIG. 4A).
<Example 2-1>
(A) As the
(B) Al was laminated by using a vapor deposition method using a metal mask having openings with a predetermined pattern to form a reflective
(C) One end of the reflective
(D) On the
(E) The
(F) The
<実施例2−2>
工程(f)において、赤色変換層50Rの代わりに緑色変換層50Gを形成した以外は、実施例2−1と同様にして有機ELデバイスを作製した。緑色変換層50Gは、パッシベーション層60上に、第1蛍光材料:クマリン6と第2蛍光材料:DEQとの混合物(モル比はクマリン6:DEQ=48:2)を用いて、蒸着法にて形成した。緑色変換層50Gの膜厚は、0.1〜2μmの範囲で変動させた。
<Example 2-2>
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 2-1, except that the green conversion layer 50G was formed instead of the red conversion layer 50R in the step (f). The green conversion layer 50G is formed on the
以上の工程により、反射第1電極20r、有機EL層30および透明第2電極40tからなる有機EL素子が20直列に接続される直列接続有機EL素子群を含む、本発明の有機ELデバイスが得られた。この有機ELデバイスにおける各有効発光領域の幅xは9.7mmであり、発光領域間距離yは0.4mmであった。
The organic EL device of the present invention including the series-connected organic EL element group in which the organic EL elements composed of the reflective
(実施例3)
色変換層50を形成する工程(f)の次に、以下に示す工程(g)を行った以外は、実施例2−1と同様にして、有機ELデバイスを作製した(図4(b)参照)。
(g) 色変換層50の段差(くぼみ)部分に、インクジェット法により、膜(追加の色変換層52)を形成して、色変換層50の表面を平坦化した。詳細には、トルエン1000重量部および第1蛍光材料:クマリン6と第2蛍光材料:DCM−2との混合物(モル比はクマリン6:DCM−2=48:2)50重量部からなるインクを調整し;窒素雰囲気中で、インクジェット装置(UniJet製UJ200)を用いて、マルチノズルにより赤色変換層50Rの1つの段差(くぼみ)部分につき60滴(1滴:約14pl)の量でインクを滴下し;窒素雰囲気を破ることなく真空乾燥炉を用いて、真空度1.0×10-3Pa、温度100℃でインクの乾燥を行って、追加の色変換層52として、膜厚0.2μmの追加の赤色変換層52R(0.4mmx10mm)を形成した。滴下するインクの条件(量、滴数)を調整することにより、追加の赤色変換層52Rの膜厚を0.2〜0.4μmの範囲で変動させた。
(Example 3)
Next to the step (f) for forming the
(G) A film (additional color conversion layer 52) was formed on the step (indentation) portion of the
(実施例4)
以下の工程に従い、本発明の有機ELデバイスを作製した(図5参照)。
<実施例4−1>
(a) 基板10として、透明基板(1737ガラス、コーニング社製)を準備した。
(b) 基板10の一方の面上に、所定のパターンの開口部を有するメタルマスクを用いたスパッタ法でIZO(In−Zn酸化物、出光興産株式会社製)を積層して、所定のパターンを有する膜厚200nmの透明第1電極20tを形成した。ここで、所定のパターンとは、20個の10mm角の正方形を100μmの間隔で直線的に配置したものである。
(c) 透明第1電極20tの一端が有機EL層30によって覆われて、第1電極20と後に設ける第2電極40との間の短絡を防止するように、所定のパターンの開口部を有するメタルマスクを用いた蒸着法を用いて透明第1電極20tをパターン状に覆い、多層構造を有する有機EL層30を形成した。有機EL層30は、LiFからなる膜厚0.5nmの電子注入層、Alq3からなる膜厚20nmの電子輸送層、DPVBiおよびルブレン(体積比で、DPVBi:ルブレン=95:5)からなる膜厚20nmの有機発光層、α−NPDからなる膜厚20nmの正孔輸送層、およびCuPcからなる膜厚100nmの正孔注入層から構成された。
(d) 工程(c)で得られた有機EL層30上に、所定のパターンの開口部を有するメタルマスクを用いたスパッタ法でIZO(In−Zn酸化物、出光興産株式会社製)を積層して、所定のパターンを有する膜厚200nmの透明第2電極40tを形成した。このとき、複数の有機EL素子の透明第2電極40tを、有機EL層30上から隣接する有機EL素子の反射第1電極20rの上まで連続して形成した。
(e) 透明第2電極40t以下の層を全面的に覆うように、窒化シリコン(SiN)を厚さ100nmに積層して、パッシベーション層60とした。積層には、プラズマCVD法を用いた(原料ガスとして、モノシラン(SiH4)、アンモニア(NH3)、及び窒素(N2)を使用)。このとき、基板温度を100℃以下に保った。
(f) 工程(e)で得られたパッシベーション層60上に、蒸着法にて色変換層50を形成した。詳細には、第1蛍光材料:クマリン6と第2蛍光材料:DCM−2との混合物(モル比はクマリン6:DCM−2=48:2)を用いて、赤色変換層50Rを形成した。赤色変換層50Rの膜厚を、0.5μmとした。
(g) 基板10の他方の面上に、蒸着法にて色変換層54を形成した。詳細には、第1蛍光材料:クマリン6と第2蛍光材料:DEQとの混合物(モル比はクマリン6:DEQ=48:2)を用いて、緑色変換層54Gを形成した。緑色変換層54Gの膜厚を、0.5μmとした。
Example 4
The organic EL device of the present invention was produced according to the following steps (see FIG. 5).
<Example 4-1>
(A) As the
(B) IZO (In-Zn oxide, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.) is laminated on one surface of the
(C) One end of the transparent
(D) On the
(E) The
(F) The
(G) The
以上の工程により、透明第1電極20t、有機EL層30および透明第2電極40tからなる有機EL素子が20直列に接続される直列接続有機EL素子群を含む、本発明の有機ELデバイスが得られた。この有機ELデバイスにおける各有効発光領域の幅xは9.7mmであり、発光領域間距離yは0.4mmであった。
The organic EL device of the present invention including the series-connected organic EL element group in which the organic EL elements composed of the transparent
<実施例4−2>
工程(f)において、赤色変換層50Rの代わりに緑色変換層50Gを形成し、工程(g)において、緑色変換層54Gの換わりに赤色変換層54Rを形成した以外は、実施例4−1と同様にして有機ELデバイスを作製した。緑色変換層50Gの材料は、第1蛍光材料:クマリン6と第2蛍光材料:DEQとの混合物(モル比はクマリン6:DEQ=48:2)であり、赤色変換層54Rの材料は、第1蛍光材料:クマリン6と第2蛍光材料:DCM−2との混合物(モル比はクマリン6:DCM−2=48:2)であった。
<Example 4-2>
Example 4-1 except that in step (f), green conversion layer 50G was formed instead of red conversion layer 50R, and in step (g), red conversion layer 54R was formed instead of green conversion layer 54G. Similarly, an organic EL device was produced. The material of the green conversion layer 50G is a mixture of the first fluorescent material: coumarin 6 and the second fluorescent material: DEQ (molar ratio is coumarin 6: DEQ = 48: 2), and the material of the red conversion layer 54R is the first It was a mixture of 1 fluorescent material: coumarin 6 and second fluorescent material: DCM-2 (molar ratio was coumarin 6: DCM-2 = 48: 2).
<実施例4−3>
色変換層50を形成する工程(f)の次に、実施例3に示す工程(g)と同様の工程を行った以外は、実施例4−1と同様にして、膜厚0.3μmの追加の赤色変換層52Rを有する有機ELデバイスを作製した。
<Example 4-3>
Next to the step (f) for forming the
(実施例5)
工程(g)の次に、以下に示す工程(h)を行って反射層70を形成した以外は、実施例1−1と同様にして、本発明の有機ELデバイスを作製した(図6参照)。
(h) 工程(g)で得られた第2パッシベーション層64上に 蒸着法にてAlを積層して、反射層70を形成した。反射層の膜厚を0.1〜0.5μmの範囲で変動させた。
(Example 5)
Following the step (g), the organic EL device of the present invention was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the
(H) Al was laminated on the
(実施例6)
工程(a)と(b)との間に、以下に示す工程(x)および(y)をこの順で行った以外は、実施例3と同様にして、本発明の有機ELデバイスを作製した(図7(b)参照)。
(x) 基板10上に、蒸着法にてAlを積層して、反射層70を形成した。反射層の膜厚を0.1〜0.5μmの範囲で変動させた。
(y) 工程(x)で得られた反射層70上に、窒化シリコン(SiN)を厚さ100nmに積層して、パッシベーション層62とした。積層には、プラズマCVD法を用いた(原料ガスとして、モノシラン(SiH4)、アンモニア(NH3)、及び窒素(N2)を使用)。このとき、基板温度を100℃以下に保った。
(Example 6)
An organic EL device of the present invention was produced in the same manner as in Example 3 except that the following steps (x) and (y) were performed in this order between steps (a) and (b). (Refer FIG.7 (b)).
(X) A
(Y) On the
(評価項目)
実施例の有機ELデバイスに、120Vの電圧を印加して、以下の項目について評価した。
(1)色度のバラツキ:
大塚電子のマルチチャネルフォトデテクター(MCPD−3000)によりスペクトルを測定した。赤色発光について、色度図(CIE−xy)で、x=0.67、y=0.33に対する、有機ELデバイス全面における色度のバラツキを評価した。緑色発光について、色度図(CIE−xy)でx=0.21、y=0.71に対する有機ELデバイス全面における色度のバラツキを評価した。採取した色度のデータが、x、yとも±0.02以内または±0.01以内にあることを確認した。
(2)輝度および輝度のバラツキ:
株式会社トプコンの輝度計(BM−9)により輝度を測定した。有機ELデバイス全面における輝度を評価し、その平均値、最大値、最小値からバラツキを求めた。
(3)変換効率(%):
積分球(分光計器製)を用いて、バックライト(色変換層成膜前の有機EL層)の発光フォトン数をカウントし、色変換層を成膜後にもフォトン数をカウントしてその比を変換効率として評価した。
(4)発光輝度の増大(%):
反射層70を有さない有機ELデバイスの発光輝度を基準として、それに対して発光層70を設けた有機ELデバイスの発光輝度の増大を評価した。
(Evaluation item)
A voltage of 120 V was applied to the organic EL device of the example, and the following items were evaluated.
(1) Variation in chromaticity:
The spectrum was measured with an Otsuka Electronics multi-channel photo detector (MCPD-3000). Regarding red light emission, chromaticity variation on the entire surface of the organic EL device was evaluated with respect to x = 0.67 and y = 0.33 in the chromaticity diagram (CIE-xy). For green light emission, chromaticity variation on the entire surface of the organic EL device with respect to x = 0.21 and y = 0.71 was evaluated in a chromaticity diagram (CIE-xy). It was confirmed that the collected chromaticity data was within ± 0.02 or ± 0.01 for both x and y.
(2) Luminance and luminance variation:
The luminance was measured with a luminance meter (BM-9) manufactured by Topcon Corporation. The luminance on the entire surface of the organic EL device was evaluated, and variation was obtained from the average value, maximum value, and minimum value.
(3) Conversion efficiency (%):
Using an integrating sphere (manufactured by Spectrometer), count the number of photons emitted from the backlight (organic EL layer before film formation of the color conversion layer), and count the number of photons after film formation of the color conversion layer. The conversion efficiency was evaluated.
(4) Increase in emission luminance (%):
With respect to the light emission luminance of the organic EL device not having the
(評価結果)
実施例1−1および2−1の有機ELデバイスは、本願発明の基本的な構成を有する。実施例1−1は基板と有機EL層との間に、および実施例2−1は有機EL層の上面に、赤色変換層50Rを有する。実施例1−1については、赤色変換層50Rの膜厚が0.5μm以上で、有機ELデバイスの赤色発光の色度のバラツキ±0.01以内、および輝度のバラツキ±5%以内が得られた。実施例1−2については、緑色変換層が0.5μm以上で有機ELデバイスの緑色発光の色度バラツキが±0.01以内、および輝度バラツキが±5%以内が得られた。実施例2−1、2−2については、色度のバラツキで±0.02以内、および輝度のバラツキで±5%以内が得られた。
(Evaluation results)
The organic EL devices of Examples 1-1 and 2-1 have the basic configuration of the present invention. Example 1-1 has a red conversion layer 50R between the substrate and the organic EL layer, and Example 2-1 has a red conversion layer 50R on the upper surface of the organic EL layer. In Example 1-1, the red conversion layer 50R has a film thickness of 0.5 μm or more, and the chromaticity variation of red emission of the organic EL device is within ± 0.01 and the luminance variation is within ± 5%. It was. As for Example 1-2, the green conversion layer was 0.5 μm or more, and the chromaticity variation of green light emission of the organic EL device was within ± 0.01, and the luminance variation was within ± 5%. In Examples 2-1 and 2-2, chromaticity variations were within ± 0.02 and luminance variations were within ± 5%.
実施例3の有機ELデバイスは、実施例2−1の有機ELデバイスに対して、赤色変換層50Rの上面に追加の赤色変換層52Rをさらに設けた構成を有する。色変換層の膜厚と、有機ELデバイスの赤色発光の色度のバラツキの関係を以下の第1表に示す。 The organic EL device of Example 3 has a configuration in which an additional red conversion layer 52R is further provided on the upper surface of the red conversion layer 50R with respect to the organic EL device of Example 2-1. Table 1 below shows the relationship between the film thickness of the color conversion layer and the variation in chromaticity of red light emission of the organic EL device.
追加の赤色変換層52を設けることにより、赤色変換層50の膜厚が0.3μm以上で、赤色発光の均一性は良好であった。なお、追加の赤色変換層52Rの形成により、段差部の膜厚が厚くなって、周辺の赤色変換層50Rの膜厚より盛り上がった場合でも、赤色発光の色の均一性に問題は見られなかった。
By providing the additional red
また、実施例1−1および3の有機ELデバイスの色変換層50の膜厚(μm)と変換効率(%)との関係を、図10に示す。色変換層の変換効率は、膜厚0.5μm以上で飽和した。したがって、色変換層50をこの膜厚より厚く形成すると、面内で均一の発光輝度および色度を有する有機ELデバイスが得られることが分かった。
Moreover, the relationship between the film thickness (micrometer) of the
実施例4−1および4−2の有機ELデバイスは、実施例2−1および2−2の有機ELデバイスに対して、基板の直列接続有機EL素子群とは反対側の面上に、第2色変換層54を設けた構成を有する。また、実施例4−3は、実施例4−1の有機ELデバイスに対して、赤色変換層50Rの上面に追加の赤色変換層52Rをさらに設けた構成を有する。色変換層50および第2色変換層54の膜厚は、いずれも0.5μmであり、追加の赤色変換層52Rの膜厚は、0.3μmであった。各実施例の有機ELデバイスの発光の輝度および色度のバラツキを、以下の第2表に示す。
The organic EL devices of Examples 4-1 and 4-2 are the same as the organic EL devices of Examples 2-1 and 2-2 on the surface of the substrate opposite to the series-connected organic EL element group. The two-
実施例5および6の有機ELデバイスは、反射層70を設けた構成を有する。実施例5は、実施例1−1の有機ELデバイスを基本構成として、パッシベーション層64の上面に反射層70をさらに設けたものである。また実施例6は、実施例3の有機ELデバイスを基本構成として、基板10と有機EL層との間に、基板10側から反射電極70およびパッシベーション層62をこの順にさらに有するものである。各実施例について、それぞれの基本構成の有機ELデバイスと比較したときの発光強度の増大を、以下の第3表に示す。
The organic EL devices of Examples 5 and 6 have a configuration in which a
なお、実施例6において、色度のバラツキは、実施例3と同様であった。 In Example 6, the chromaticity variation was the same as in Example 3.
10 基板
20 第1電極
20t 透明第1電極
20r 反射第1電極
30 有機EL層
40 第2電極
40t 透明第2電極
40r 反射第2電極
50,52,54 色変換層
50R、52R、54R 赤色変換層
50G、52G、54G 緑色変換層
60,62,64 パッシベーション層
70 反射層
100 直列接続有機EL素子群
210 セラミック基板
220 金属パターン
230 LED
240 ヒートシンク
250 蛍光樹脂層
x 有効発光部分
y 無効発光部分(素子間接続)
z 色変換層膜厚
10
240
z Color conversion layer thickness
Claims (13)
前記直列接続有機EL素子群は、前記基板側から第1電極、有機EL層および第2電極をこの順に有する複数の有機EL素子から構成され、
第1電極および第2電極の少なくとも一方は透明電極であり、
前記直列接続有機EL素子群を構成する有機EL素子のそれぞれの第1電極は、隣接する有機EL素子の第2電極と電気的に接続されており、
前記少なくとも1つの色変換層は有機EL素子間の領域の少なくとも一部に延在していることを特徴とする有機ELデバイス。 An organic EL device having a substrate, at least one series-connected organic EL element group, and at least one color conversion layer,
The series-connected organic EL element group is composed of a plurality of organic EL elements having a first electrode, an organic EL layer, and a second electrode in this order from the substrate side,
At least one of the first electrode and the second electrode is a transparent electrode,
Each first electrode of the organic EL elements constituting the series-connected organic EL element group is electrically connected to a second electrode of an adjacent organic EL element,
The organic EL device, wherein the at least one color conversion layer extends in at least a part of a region between the organic EL elements.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20091008 |