JP2011108475A - Organic electroluminescent element and device - Google Patents

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学 大塚
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic EL element having an electron injection layer which is in contact with a cathode and pinches the cathode with high electron injection efficiency and an organic cap layer, in which high voltage due to deterioration of the electron injection performance and deterioration of drive characteristics are suppressed. <P>SOLUTION: The organic EL element is provided with an electron injection layer 4 which is in contact with a cathode 5 and pinches the cathode 5 and contains an alkali metal, or alkali metal compound, or alkali earth metal or alkali earth metal compound, and an organic cap layer 6. The organic cap layer 6 has the same composition as the electron injection layer 4. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明はフラットパネルディスプレイ、プロジェクションディスプレイ、照明等に応用される有機エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence:以下「EL」と略す)素子及び該素子を用いてなる装置に関する。   The present invention relates to an organic electroluminescence (Electro Luminescence: hereinafter abbreviated as “EL”) element applied to flat panel displays, projection displays, lighting, and the like, and an apparatus using the element.

有機材料のエレクトロルミネッセンスを利用した有機EL素子が現在盛んに研究開発されている。有機EL素子は、陽極と陰極との間に、少なくとも発光層を有する有機化合物層を配置し、有機化合物層に通電することにより、それぞれの電極から注入された正孔と電子が発光層において再結合して発光を生じる。   Research and development of organic EL elements using electroluminescence of organic materials are currently being actively conducted. In an organic EL element, an organic compound layer having at least a light-emitting layer is disposed between an anode and a cathode, and the organic compound layer is energized so that holes and electrons injected from each electrode are regenerated in the light-emitting layer. Combined to produce light emission.

有機EL素子の課題として、発光効率の向上が挙げられる。この課題に対して、特許文献1では、有機EL素子の上部に有機キャッピング層を蒸着法で形成し、その屈折率あるいは膜厚を制御することで高効率化を達成している。   Improvement of luminous efficiency is mentioned as a subject of an organic EL element. In order to solve this problem, Patent Document 1 achieves high efficiency by forming an organic capping layer on the organic EL element by vapor deposition and controlling the refractive index or film thickness.

また、有機EL素子は、水分や酸素に弱いという課題もある。この水分や酸素から保護するために、有機EL素子形成後、スパッタリング法やプラズマCVD法等の高エネルギー成膜手法を用いて保護層を形成する技術が知られている。このような高エネルギー成膜手法で保護層を形成すると、有機EL素子の有機化合物層がダメージを受ける場合がある。この課題に対し、特許文献2では、有機化合物層を保護するために、有機化合物層上に第1導電層を形成した後、その上に蒸着法によりバッファ層を形成し、その上にスパッタリング法によって形成される第2導電層を備える有機EL素子について開示されている。   Further, the organic EL element has a problem that it is vulnerable to moisture and oxygen. In order to protect from moisture and oxygen, a technique for forming a protective layer using a high energy film formation method such as sputtering or plasma CVD after forming an organic EL element is known. When the protective layer is formed by such a high energy film formation method, the organic compound layer of the organic EL element may be damaged. With respect to this problem, in Patent Document 2, in order to protect the organic compound layer, a first conductive layer is formed on the organic compound layer, and then a buffer layer is formed thereon by a vapor deposition method, and a sputtering method is formed thereon. The organic electroluminescent element provided with the 2nd conductive layer formed by is disclosed.

一方、特許文献3には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属をドープした電子注入層を用いた有機EL素子が提案されている。このため、陰極からの注入障壁を低下させ電子注入性を向上させることが可能となり、長寿命の有機EL素子が実現される。   On the other hand, Patent Document 3 proposes an organic EL element using an electron injection layer doped with alkali metal or alkaline earth metal. For this reason, the injection barrier from the cathode can be lowered to improve the electron injection property, and a long-life organic EL element is realized.

特開2006−156390号公報JP 2006-156390 A 特開2005−63928号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-63928 特開2007−188870号公報JP 2007-188870 A

しかしながら、特許文献3の電子注入層を下層に備えた電極上に特許文献1の有機キャッピング層又は特許文献2のバッファ層を形成した場合には次のような問題があった。即ち、高温環境下において経時的に電極近傍のアルカリ金属、アルカリ土類金属が有機キャッピング層又はバッファ層に拡散してしまう。その結果、電子注入性が低下し、高電圧化や駆動特性の劣化を引き起こす場合があった。   However, when the organic capping layer of Patent Document 1 or the buffer layer of Patent Document 2 is formed on an electrode having the electron injection layer of Patent Document 3 as a lower layer, there are the following problems. That is, the alkali metal or alkaline earth metal near the electrode gradually diffuses into the organic capping layer or the buffer layer under a high temperature environment. As a result, the electron injecting property is lowered, which may cause a high voltage and a deterioration in driving characteristics.

本発明の課題は、陰極に接して陰極を挟む、電子注入効率の高い電子注入層と有機化合物からなる層(以下、有機キャップ層という)を備える有機EL素子において、電子注入性の低下による高電圧化や駆動特性の劣化を抑制することにある。   An object of the present invention is to provide an organic EL device having an electron injection layer having a high electron injection efficiency and a layer made of an organic compound (hereinafter referred to as an organic cap layer) that is in contact with the cathode and sandwiches the cathode. The purpose is to suppress voltage and deterioration of drive characteristics.

本発明は、陽極と、発光層と、アルカリ金属またはアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属またはアルカリ土類金属化合物とを含有する電子注入層と、前記電子注入層に接して配置される陰極と、前記陰極に接して配置される有機キャップ層とを少なくとも有し、前記有機キャップ層が前記電子注入層と同じ組成を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子である。   The present invention includes an anode, a light emitting layer, an electron injection layer containing an alkali metal, an alkali metal compound, an alkaline earth metal, or an alkaline earth metal compound, a cathode disposed in contact with the electron injection layer, And an organic cap layer disposed in contact with the cathode, wherein the organic cap layer has the same composition as the electron injection layer.

また、本発明は、前記本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子と、該素子を駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置である。   Moreover, this invention is an organic electroluminescent apparatus provided with the organic electroluminescent element of the said this invention, and the drive means which drives this element.

本発明においては、電子注入層と有機キャップ層とが同じ組成であるので、電子注入効率の高い電子注入層の電子注入性の低下による高電圧化や駆動特性の劣化を抑制することができる。   In the present invention, since the electron injection layer and the organic cap layer have the same composition, it is possible to suppress an increase in voltage and deterioration of drive characteristics due to a decrease in electron injection property of the electron injection layer having high electron injection efficiency.

本発明の有機EL素子の一実施形態の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of one Embodiment of the organic EL element of this invention.

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層と、アルカリ金属またはアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属またはアルカリ土類金属化合物とを含有する電子注入層と、前記電子注入層に接して配置される陰極とを備えている。さらに、本発明の有機EL素子は、陰極の電子注入層とは反対側に有機キャップ層を備えており、電子注入層と有機キャップ層とが同じ組成を有している。   The organic electroluminescence device of the present invention is disposed in contact with the electron injection layer, an anode, a light emitting layer, an electron injection layer containing an alkali metal, an alkali metal compound, an alkaline earth metal, or an alkaline earth metal compound Cathode. Furthermore, the organic EL device of the present invention includes an organic cap layer on the opposite side of the cathode from the electron injection layer, and the electron injection layer and the organic cap layer have the same composition.

また、本発明の有機EL装置は、本発明の有機EL素子と、該素子を駆動するための駆動手段とを備えている。   Moreover, the organic EL device of the present invention includes the organic EL element of the present invention and a driving means for driving the element.

以下、本発明の有機EL素子について、図1に実施形態の断面模式図を挙げて説明する。図1の有機EL素子は、トップエミッション型の素子であり、図中の1は基板、2は陽極、3は発光層、4は電子注入層、5は陰極、6は有機キャップ層、7は保護層、8は有機化合物層である。本例は発光層3を含む有機化合物層8とそれを狭持する上下に配置された一対の電極2,3の3層構成で1つの発光素子を構成している。有機化合物層8は本例では発光層3と電子注入層4とからなるが、これに限定されるものではなく、必要に応じて電子輸送層、正孔輸送層、正孔注入層、正孔ブロック層などが配置される。   Hereinafter, the organic EL element of the present invention will be described with reference to FIG. The organic EL element of FIG. 1 is a top emission type element, in which 1 is a substrate, 2 is an anode, 3 is a light emitting layer, 4 is an electron injection layer, 5 is a cathode, 6 is an organic cap layer, and 7 is an organic cap layer. A protective layer 8 is an organic compound layer. In this example, one light-emitting element is configured by a three-layer structure of an organic compound layer 8 including the light-emitting layer 3 and a pair of electrodes 2 and 3 disposed above and below to sandwich the organic compound layer 8. The organic compound layer 8 is composed of the light emitting layer 3 and the electron injection layer 4 in this example, but is not limited to this, and an electron transport layer, a hole transport layer, a hole injection layer, a hole is used as necessary. A block layer or the like is arranged.

また、図1は一つの画素を模式的に示しており、有機EL装置としては、これらの画素を並列に複数並べ、素子の駆動手段として電極2,3間に通電する電源を備えることで構成される。   FIG. 1 schematically shows one pixel, and the organic EL device is configured by arranging a plurality of these pixels in parallel and providing a power source for energizing between the electrodes 2 and 3 as an element driving means. Is done.

陽極2は、必要に応じてTFT等のスイッチング素子が形成された基板1上に形成され、光反射性の部材で形成されることが好ましい。具体的には、Cr、Al、Ag、Au、Pt等の材料からなることが好ましく、反射率が高い部材であるほど、光取り出し効率や光共振効果を向上できる。また、これらの金属を含む層上にITOやIZOなどの透明電極を積層して、陽極2としても良い。   The anode 2 is preferably formed on a substrate 1 on which switching elements such as TFTs are formed, if necessary, and is formed of a light reflective member. Specifically, it is preferably made of a material such as Cr, Al, Ag, Au, or Pt. The higher the reflectance, the more the light extraction efficiency and the optical resonance effect can be improved. Further, a transparent electrode such as ITO or IZO may be laminated on the layer containing these metals to form the anode 2.

陽極2を形成した基板1上に、公知の手段により、有機化合物層8を堆積する。有機化合物層8は、発光効率の観点からアモルファス膜であることが好ましい。発光層3は有機発光材料から構成される。具体的には、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリーレン、芳香族縮合多環化合物、芳香族複素環化合物、芳香族複素縮合環化合物、金属錯体化合物等及びこれらの単独オリゴ体或いは複合オリゴ体など公知の材料を使用できる。   An organic compound layer 8 is deposited on the substrate 1 on which the anode 2 is formed by a known means. The organic compound layer 8 is preferably an amorphous film from the viewpoint of luminous efficiency. The light emitting layer 3 is made of an organic light emitting material. Specific examples include triarylamine derivatives, stilbene derivatives, polyarylenes, aromatic condensed polycyclic compounds, aromatic heterocyclic compounds, aromatic heterocondensed ring compounds, metal complex compounds, etc., and single or composite oligos thereof. Well-known materials can be used.

正孔輸送層、正孔注入層(いずれも不図示)は正孔輸送材料から構成され、具体的には、フタロシアニン化合物、トリアリールアミン化合物、導電性高分子、ペリレン系化合物、Eu錯体等が使用できる。   The hole transport layer and hole injection layer (both not shown) are composed of a hole transport material, and specifically include phthalocyanine compounds, triarylamine compounds, conductive polymers, perylene compounds, Eu complexes, and the like. Can be used.

電子輸送層(不図示)は電子輸送材料から構成される。具体的には、アルミニウムに8−ヒドロキシキノリンの3量体が配位したAlq3、アゾメチン亜鉛錯体、ジスチリルビフェニル誘導体系、オキサゾール誘電体系、トリアゾール誘電体系、フェナントロリン系化合物等を使用できる。   The electron transport layer (not shown) is made of an electron transport material. Specifically, Alq3 in which a trimer of 8-hydroxyquinoline is coordinated to aluminum, an azomethine zinc complex, a distyrylbiphenyl derivative system, an oxazole dielectric system, a triazole dielectric system, a phenanthroline compound, and the like can be used.

一般的に有機化合物層8は、陽極2上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層3、電子輸送層の順に積層を行い、さらに、その後に電子注入層4を成膜する。本発明においては、少なくとも発光層3と電子注入層4を有し、必要に応じて他の機能層を用いることができる。   In general, the organic compound layer 8 is laminated on the anode 2 in the order of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer 3 and an electron transport layer, and then an electron injection layer 4 is formed. In this invention, it has at least the light emitting layer 3 and the electron injection layer 4, and can use another functional layer as needed.

本発明に係る電子注入層4としては、電子注入性を向上させるために低仕事関数であるアルカリ金属化合物やアルカリ金属、アルカリ土類金属化合物やアルカリ土類金属をドープした有機化合物層を用いる。電子注入層4に含まれるアルカリ金属やアルカリ土類金属はヘテロ環式化合物のヘテロ原子や有機金属錯体の金属原子に対して、電子を供与し有機分子をラジカルアニオン状態にするといったような分子間相互作用があると考えられている。そのため、有機材料とアルカリ金属又はアルカリ土類金属を共蒸着で形成した層を電子注入層4として用いることで隣接する分子間の電子授受をスムーズに行うことが可能となり、陰極からの注入障壁を低下させ電子注入性を向上させている。有機材料としては、前記電子輸送材料に挙げた有機物を用いることができ、仕事関数の小さいアルカリ金属やアルカリ土類金属が電子を与えることで、ラジカルアニオン状態になりやすいヘテロ環系化合物や金属錯体化合物が好ましく用いられる。また、アルカリ金属又はアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物又はアルカリ土類金属としては、Li、Na、Cs、Mg、又はこれらの化合物が好ましく用いられる。また、電子注入層4中の、有機材料と、アルカリ金属化合物やアルカリ金属、アルカリ土類金属化合物やアルカリ土類金属との重量比は、9:1乃至1:1であることが好ましい。   As the electron injection layer 4 according to the present invention, an organic compound layer doped with an alkali metal compound, an alkali metal, an alkaline earth metal compound, or an alkaline earth metal, which has a low work function in order to improve the electron injection property, is used. Alkali metals and alkaline earth metals contained in the electron injection layer 4 are intermolecular molecules that donate electrons to the heteroatoms of the heterocyclic compound or the metal atoms of the organometallic complex, thereby turning the organic molecule into a radical anion state. There is thought to be an interaction. Therefore, by using a layer formed by co-evaporation of an organic material and an alkali metal or alkaline earth metal as the electron injection layer 4, it is possible to smoothly transfer electrons between adjacent molecules, and to prevent an injection barrier from the cathode. This lowers the electron injection property. As the organic material, the organic materials listed in the electron transport material can be used, and an alkali metal or alkaline earth metal having a low work function gives electrons, so that the heterocyclic compound or metal complex that easily becomes a radical anion state. A compound is preferably used. Moreover, Li, Na, Cs, Mg, or these compounds are preferably used as an alkali metal or an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound or an alkaline earth metal. In addition, the weight ratio of the organic material and the alkali metal compound, alkali metal, alkaline earth metal compound, or alkaline earth metal in the electron injection layer 4 is preferably 9: 1 to 1: 1.

有機化合物層8を構成する有機化合物層の膜厚は、膜厚は光共振効果から、光学的に計算されて決めることができる。   The film thickness of the organic compound layer constituting the organic compound layer 8 can be determined by optical calculation from the optical resonance effect.

本発明においては、電子注入層4に接触するように陰極5を形成する。陰極5は、陽極2と光共振効果を可能とするような半透過反射膜であり、金属薄膜を電極として用いる。本発明に用いることができる金属としてはAgやAgを含む合金が好適である。Agを含む場合には、反射率が高くなるので、光学干渉効果が強くなるからである。また、形成方法としては一般的に蒸着法やスパッタリング法を用いる。   In the present invention, the cathode 5 is formed so as to be in contact with the electron injection layer 4. The cathode 5 is a transflective film that enables an optical resonance effect with the anode 2, and uses a metal thin film as an electrode. As the metal that can be used in the present invention, Ag or an alloy containing Ag is preferable. This is because when Ag is included, the reflectance becomes high, so that the optical interference effect becomes strong. Further, as a forming method, a vapor deposition method or a sputtering method is generally used.

また、本発明に係る陰極5はシート抵抗を低くする観点から、10nm以上が好ましく、また、光を吸収させずに陰極5側から効果的に取り出すという観点から20nm以下の薄膜が好ましい。一方、Ag単体或いはAg合金を20nm以下の薄膜にした場合には、均一に膜形成されずに、部分的に膜が切れた不連続な状態で形成される。そのため、膜の切れ目から電子注入層4に含まれるアルカリ金属、アルカリ土類金属が後述する有機キャップ層6に拡散してしまう恐れがある。特にAg単体からなる膜では顕著である。   The cathode 5 according to the present invention is preferably 10 nm or more from the viewpoint of reducing sheet resistance, and is preferably a thin film of 20 nm or less from the viewpoint of effectively extracting light from the cathode 5 side without absorbing light. On the other hand, when a single Ag or an Ag alloy is formed into a thin film of 20 nm or less, the film is not formed uniformly and is formed in a discontinuous state in which the film is partially cut. Therefore, the alkali metal and alkaline earth metal contained in the electron injection layer 4 may diffuse into the organic cap layer 6 described later from the film break. This is particularly remarkable in a film made of Ag alone.

有機キャップ層6は陰極5に接触するように形成される。上記したように、陰極5は薄膜であるため、有機キャップ層6をスパッタリング法やプラズマCVD法で成膜を行うと下層の有機化合物層8にダメージを与えて寿命特性が劣化してしまう。そのため、有機キャップ層6は、ダメージの少ない蒸着法で10nmから150nm程度に成膜する。   The organic cap layer 6 is formed in contact with the cathode 5. As described above, since the cathode 5 is a thin film, when the organic cap layer 6 is formed by a sputtering method or a plasma CVD method, the underlying organic compound layer 8 is damaged and the life characteristics are deteriorated. Therefore, the organic cap layer 6 is formed to a thickness of about 10 nm to 150 nm by an evaporation method with little damage.

本発明に係る有機キャップ層6は、その上に厚膜の保護層7をスパッタリング法やプラズマCVD法で形成する際に、陰極5下の有機化合物層8への影響を防止するための層であり、本発明においては、電子注入層4と同じ組成で構成される。本発明に係る電子注入層4における分子間相互作用はアルカリ金属、アルカリ土類金属を留めるほど強くなく、特に高温環境下において、電子注入層4の界面近傍のアルカリ金属、アルカリ土類金属は他の有機化合物層へ拡散してしまう。この際に、電子注入層4に接触する有機化合物層にアルカリ金属、アルカリ土類金属と分子間相互作用を引き起こす構造の有機材料即ち、ヘテロ環式化合物や有機金属錯体を用いると、次のような問題を生じる。即ち、分子間相互作用によって容易にアルカリ金属、アルカリ土類金属が有機化合物層に入り込み、拡散が進行してしまう。本発明の電子注入層4と有機キャップ層6の間には陰極5が存在するが、不連続であるためにアルカリ金属、アルカリ土類金属の拡散を防止するには不十分である。   The organic cap layer 6 according to the present invention is a layer for preventing an influence on the organic compound layer 8 under the cathode 5 when a thick protective layer 7 is formed thereon by a sputtering method or a plasma CVD method. In the present invention, it has the same composition as the electron injection layer 4. The intermolecular interaction in the electron injection layer 4 according to the present invention is not so strong as to retain alkali metals and alkaline earth metals. In particular, in the high temperature environment, the alkali metals and alkaline earth metals in the vicinity of the interface of the electron injection layer 4 are different. Will diffuse into the organic compound layer. At this time, when an organic material having a structure causing an intermolecular interaction with an alkali metal or alkaline earth metal, that is, a heterocyclic compound or an organometallic complex, is used in the organic compound layer in contact with the electron injection layer 4 as follows. Cause serious problems. That is, alkali metal and alkaline earth metal easily enter the organic compound layer due to intermolecular interaction, and diffusion proceeds. Although the cathode 5 exists between the electron injection layer 4 and the organic cap layer 6 of the present invention, it is discontinuous and is insufficient to prevent the diffusion of alkali metal and alkaline earth metal.

しかしながら本発明においては、有機キャップ層6を電子注入層4と同一組成とすることによって、電子注入層4と有機キャップ層6のアルカリ金属、アルカリ土類金属の拡散速度を等しくしている。その結果、高温環境下においても電極界面のアルカリ金属、アルカリ土類金属がどちらか一方にのみ拡散することなく、ほぼ均一な濃度を保つことができる。即ち、本発明によると、有機キャップ層6に電子注入層4と同一組成を用いることで、高温環境下においても、電子注入層4の陰極5界面のアルカリ金属、アルカリ土類金属の減少をなくし、電子注入性の低下を抑制でき、安定した発光特性を得ることが可能となる。   However, in the present invention, the organic cap layer 6 has the same composition as the electron injection layer 4 so that the diffusion rates of alkali metal and alkaline earth metal in the electron injection layer 4 and the organic cap layer 6 are equal. As a result, even in a high temperature environment, the alkali metal or alkaline earth metal at the electrode interface does not diffuse only in either one, and a substantially uniform concentration can be maintained. That is, according to the present invention, by using the same composition as the electron injection layer 4 for the organic cap layer 6, it is possible to eliminate a decrease in alkali metal and alkaline earth metal at the interface of the cathode 5 of the electron injection layer 4 even in a high temperature environment. Therefore, it is possible to suppress a decrease in electron injection property and obtain stable light emission characteristics.

また、本発明における有機キャップ層は前記電子注入層4と同一組成の有機キャップ層6上に必要に応じて他の組成の有機化合物層を形成して多層としても良く、光学計算により膜厚を決定しても良い。本発明は、保護層7を必ずしも必要とするわけでなく、特許文献1のように、高効率化のために有機化合物からなる層を陰極5上に積層する構成として、ガラスキャップによって水分等から保護される形態であってもよい。   In addition, the organic cap layer in the present invention may be multilayered by forming an organic compound layer of another composition on the organic cap layer 6 having the same composition as the electron injection layer 4 as necessary. You may decide. The present invention does not necessarily require the protective layer 7, and as disclosed in Patent Document 1, a layer made of an organic compound is laminated on the cathode 5 to increase efficiency from a moisture etc. by a glass cap. It may be in a protected form.

上記有機キャップ層6上に防湿作用を有する保護層7を形成する。保護層7は、光取り出しの観点から透明であり、且つ水分が透過しにくい無機化合物が好適である。具体的には、SiN、SiO、SiONなどの公知の防湿膜やITO、IZOなどの透明導電膜を用いることができ、スパッタリング法やプラズマCVD法により50nm乃至500nm程度形成する。   A protective layer 7 having a moisture-proof function is formed on the organic cap layer 6. The protective layer 7 is preferably an inorganic compound that is transparent from the viewpoint of light extraction and hardly permeates moisture. Specifically, a known moisture-proof film such as SiN, SiO, or SiON or a transparent conductive film such as ITO or IZO can be used, and the film is formed by sputtering or plasma CVD to have a thickness of about 50 to 500 nm.

本発明の有機EL素子の封止については、特に制限されず、ガラスキャップを用いても良いが、保護層7にSiNなどを用いた場合には、保護層7を1乃至10μm程度まで厚膜化して膜封止としても良い。また、SiOとSiNのように違う構成で多層としても良く、SiNなどの保護層上に樹脂を10μmの厚さに形成し、更にSiNなどを成膜し、膜封止としても良い。   The sealing of the organic EL element of the present invention is not particularly limited, and a glass cap may be used. However, when SiN or the like is used for the protective layer 7, the protective layer 7 is thick to about 1 to 10 μm. The film may be sealed. Moreover, it is good also as a multilayer by a different structure like SiO and SiN, and it is good also as film sealing by forming resin in thickness of 10 micrometers on protective layers, such as SiN, and also forming SiN etc. into a film.

以上のように得られた有機EL素子は、有機キャップ層6への電子注入層4からのアルカリ金属、アルカリ土類金属の拡散を抑制し、安定した発光特性を得ることが可能となる。   The organic EL device obtained as described above can suppress the diffusion of alkali metal and alkaline earth metal from the electron injection layer 4 to the organic cap layer 6 and obtain stable light emission characteristics.

(実施例1)
陽極を形成した基板上に有機化合物層として正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層の順で形成した。電子注入層にはフェナントロリン系化合物とCs2CO3を重量比9:1で20nmの厚さに共蒸着した。
Example 1
On the substrate on which the anode was formed, an organic compound layer was formed in the order of hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer. In the electron injection layer, a phenanthroline compound and Cs 2 CO 3 were co-deposited at a weight ratio of 9: 1 to a thickness of 20 nm.

その後、前記電子注入層上に陰極を形成した。陰極にはAgを蒸着して用いた。Agは真空度5×10-5Paの真空チャンバーにてタングステン製の金属ボートにより抵抗加熱により12nmの厚さに蒸着した。 Thereafter, a cathode was formed on the electron injection layer. Ag was vapor-deposited and used for the cathode. Ag was deposited to a thickness of 12 nm by resistance heating with a tungsten metal boat in a vacuum chamber having a degree of vacuum of 5 × 10 −5 Pa.

前記陰極上に有機キャップ層を形成した。有機キャップ層には電子注入層に用いたフェナントロリン系化合物とCs2CO3を共蒸着にて、電子注入層と同じ濃度となるように50nmの厚さに堆積した。 An organic cap layer was formed on the cathode. In the organic cap layer, the phenanthroline compound used for the electron injection layer and Cs 2 CO 3 were deposited by co-evaporation to a thickness of 50 nm so as to have the same concentration as the electron injection layer.

その後プラズマCVD法により保護層としてSiNを5μmの厚さで堆積させ、有機EL素子を得た。   Thereafter, SiN was deposited in a thickness of 5 μm as a protective layer by plasma CVD to obtain an organic EL element.

本例の有機EL素子を80℃の高温環境下にて保管し、保管時間を変えて駆動特性を観察したが、経時による電圧上昇や駆動特性の変化は見られなかった。   The organic EL device of this example was stored in a high temperature environment of 80 ° C., and the drive characteristics were observed while changing the storage time. However, no voltage increase or change in drive characteristics was observed over time.

(実施例2)
電子注入層及び有機キャップ層に金属錯体であるAlq3とCsFを共蒸着して用い、保護層としてIZOを50nmの厚さで成膜した以外は実施例1と同様の方法で有機EL素子を作製した。
(Example 2)
An organic EL device is produced in the same manner as in Example 1 except that Alq3 and CsF, which are metal complexes, are co-deposited on the electron injection layer and the organic cap layer, and IZO is deposited to a thickness of 50 nm as a protective layer. did.

本例の有機EL素子を80℃の高温環境下にて保管し、保管時間を変えて駆動特性を観察したが、経時による電圧上昇や駆動特性の変化は見られなかった。   The organic EL device of this example was stored in a high temperature environment of 80 ° C., and the drive characteristics were observed while changing the storage time. However, no voltage increase or change in drive characteristics was observed over time.

(実施例3)
電子注入層及び有機キャップ層に金属錯体であるAlq3とCsFを共蒸着して用い、保護層としてSiNを540nmの厚さで成膜し、その後、厚さ10μmのエポキシ樹脂からなる樹脂層、更にSiNを1μmの厚さで成膜した。これら以外は実施例1と同様の方法で有機EL素子を作製した。
(Example 3)
Alq3 and CsF, which are metal complexes, are co-deposited on the electron injection layer and the organic cap layer, SiN is formed as a protective layer with a thickness of 540 nm, and then a resin layer made of an epoxy resin with a thickness of 10 μm, SiN was deposited to a thickness of 1 μm. Except for these, an organic EL device was produced in the same manner as in Example 1.

本例の有機EL素子を80℃の高温環境下にて保管し、保管時間を変えて駆動特性を観察したが、経時による電圧上昇や駆動特性の変化は見られなかった。   The organic EL device of this example was stored in a high temperature environment of 80 ° C., and the drive characteristics were observed while changing the storage time. However, no voltage increase or change in drive characteristics was observed over time.

(比較例1)
有機キャップ層としてフェナントロリン系化合物を蒸着にて50nmの厚さで堆積させた以外は実施例1と同様の方法で有機EL素子を作製した。
(Comparative Example 1)
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that a phenanthroline-based compound was deposited as an organic cap layer by evaporation to a thickness of 50 nm.

得られた有機EL素子を80℃の高温環境下にて保管し、保管時間を変えて駆動特性を観察したところ、電圧上昇が発生している場合や駆動特性が劣化している場合があった。また、この素子を二次イオン質量分析装置(SIMS)にて分析してみたところ、陰極近傍のフェナントロリン系化合物層にCsが拡散していることが確認された。   When the obtained organic EL device was stored in a high temperature environment of 80 ° C. and the driving characteristics were observed while changing the storage time, there was a case where a voltage increase occurred or the driving characteristics were deteriorated. . Further, when this element was analyzed with a secondary ion mass spectrometer (SIMS), it was confirmed that Cs was diffused in the phenanthroline compound layer near the cathode.

(比較例2)
有機キャップ層としてAlq3を蒸着にて50nmの厚さで堆積させた以外は実施例2と同様の方法で有機EL素子を作製した。
(Comparative Example 2)
An organic EL element was produced in the same manner as in Example 2 except that Alq3 was deposited by evaporation to a thickness of 50 nm as an organic cap layer.

得られた有機EL素子を80℃の高温環境下にて保管し、保管時間を変えて駆動特性を観察したところ、電圧上昇が発生している場合や駆動特性が劣化している場合があった。また、この素子を二次イオン質量分析装置(SIMS)にて分析してみたところ、陰極近傍のAlq3層にCsが拡散していることが確認された。   When the obtained organic EL device was stored in a high temperature environment of 80 ° C. and the driving characteristics were observed while changing the storage time, there was a case where a voltage increase occurred or the driving characteristics were deteriorated. . Further, when this element was analyzed by a secondary ion mass spectrometer (SIMS), it was confirmed that Cs was diffused in the Alq3 layer near the cathode.

1:基板、2:陽極、3:発光層、4:電子注入層、5:陰極、6:有機キャップ層、7:保護層、8:有機化合物層   1: substrate, 2: anode, 3: light emitting layer, 4: electron injection layer, 5: cathode, 6: organic cap layer, 7: protective layer, 8: organic compound layer

Claims (5)

陽極と、発光層と、アルカリ金属またはアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属またはアルカリ土類金属化合物とを含有する電子注入層と、前記電子注入層に接して配置される陰極と、前記陰極に接して配置される有機キャップ層とを少なくとも有し、前記有機キャップ層が前記電子注入層と同じ組成を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。   An anode, a light-emitting layer, an electron injection layer containing an alkali metal, an alkali metal compound, an alkaline earth metal, or an alkaline earth metal compound, a cathode disposed in contact with the electron injection layer, and in contact with the cathode And an organic cap layer, wherein the organic cap layer has the same composition as the electron injection layer. 前記陰極が、Agを含み、その膜厚が10nm以上20nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The organic electroluminescent element according to claim 1, wherein the cathode contains Ag and has a thickness of 10 nm or more and 20 nm or less. 前記電子注入層及び前記有機キャップ層が、ヘテロ環式化合物又は金属錯体化合物と、Cs又はCs化合物とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein the electron injection layer and the organic cap layer include a heterocyclic compound or a metal complex compound and Cs or a Cs compound. 前記有機キャップ層に接して、スパッタリング法もしくはプラズマCVD法により形成された保護層が配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The organic electroluminescent element according to claim 1, wherein a protective layer formed by a sputtering method or a plasma CVD method is disposed in contact with the organic cap layer. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。   An organic electroluminescence device comprising: the organic electroluminescence element according to claim 1; and a driving unit that drives the organic electroluminescence element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023132028A1 (en) * 2022-01-06 2023-07-13 シャープディスプレイテクノロジー株式会社 Light-emitting device

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