JP2014191980A - Organic electroluminescent element - Google Patents

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英則 真銅
Yuichiro Abe
裕一郎 阿部
Hiroshi Hanashima
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that, when there is incidence of light from an anode layer having high refractive index to a transparent substrate interface having low refractive index, the transmitted amount of light of the transparent substrate decreases due to total reflection, and the problem that the efficiency of light extraction decreases due to total reflection at an interface between a glass substrate and air.SOLUTION: Provided is an organic electroluminescent element 10 characterized in that at least a high refractive index resin layer 8 having a refractive index in the range from 1.6 to 2.0, an anode layer 2, a light scattering electrode 9, an electroluminescent layer 7, and a cathode layer 6 are laminated on a transparent substrate 1 in the order stated, wherein the light scattering electrode 9 is patterned in a desired shape.

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に係り、特には、発光した光の取り出し効率を向上するための層構成に関する。   The present invention relates to an organic electroluminescence element, and more particularly to a layer structure for improving the extraction efficiency of emitted light.

照明用あるいはディスプレイ用に使われる有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子と記す。)は、有機蛍光物質を2000Å程度以下で離間対抗する電極間に挟んだ自己発光する素子である。有機の蛍光性材料には、低分子系材料と高分子系材料があるが発光原理は同じであり、陽極から蛍光性物質のLOMOに注入された正孔と陰極からHOMOに注入された電子とが再結合する際の蛍光あるいは燐光を利用するものである。液晶ディスプレイの次の世代のディスプレイ装置や平面光源として期待が高まっている。   An organic electroluminescence element (hereinafter referred to as an organic EL element) used for illumination or display is a self-light-emitting element in which an organic fluorescent material is sandwiched between electrodes facing each other at about 2000 mm or less. Organic fluorescent materials include low molecular weight materials and high molecular weight materials, but the principle of light emission is the same. Holes injected from the anode into the LOMO of the fluorescent material and electrons injected from the cathode into the HOMO Utilizes fluorescence or phosphorescence upon recombination. Expectations are growing as the next generation display devices and flat light sources for liquid crystal displays.

有機EL素子20の構成を、図3に示したが、透明なガラス基板1上に、陽極層2、正孔輸送層3、蛍光発光層4、電子輸送層5、陰極層6、保護膜14等からなっている。陽極層2は、光が取り出せる透明な電極であり、通常はITO(インジウム錫複合酸化物)が使用されている。正孔輸送層3は、ITO電極2から正孔が蛍光発光層に注入されやすくする有機層である。陰極6は、蛍光発光層4(以下、単に発光層と記す)に電子を注入する層でマグネシウムあるいはリチウムと銀の合金のような金属であり、仕事関数小さいアルカリ金属系材料が使用されている。   The configuration of the organic EL element 20 is shown in FIG. 3. On the transparent glass substrate 1, the anode layer 2, the hole transport layer 3, the fluorescent light emitting layer 4, the electron transport layer 5, the cathode layer 6, and the protective film 14. Etc. The anode layer 2 is a transparent electrode from which light can be extracted, and usually ITO (indium tin composite oxide) is used. The hole transport layer 3 is an organic layer that facilitates injection of holes from the ITO electrode 2 into the fluorescent light emitting layer. The cathode 6 is a layer for injecting electrons into the fluorescent light-emitting layer 4 (hereinafter simply referred to as a light-emitting layer), which is a metal such as magnesium or an alloy of lithium and silver, and an alkali metal material having a small work function is used. .

また正孔注入層3と電子輸送層5は、単にそれぞれのキャリアーを輸送するだけでなく、反対電荷をブロックするために、そのための機能層(インターレイヤー層)が追加されて多層化される場合が多い。いずれにしても正孔、電子のトンネリングを良くするために、各層の厚みは、100〜1000Åの範囲内と非常に薄くなっている。   In addition, the hole injection layer 3 and the electron transport layer 5 are not only transporting the respective carriers, but are also multilayered by adding a functional layer (interlayer layer) for blocking the opposite charge. There are many. In any case, in order to improve the tunneling of holes and electrons, the thickness of each layer is very thin in the range of 100 to 1000 mm.

カラー化は、蛍光色の異なる蛍光体を所定のパターン状に配置するか、白色発光を、カラーフィルターを用いて分光するか、青色発光層の上に赤発光層と緑発光層を別々に堆積して色変換する方式がある。   For colorization, phosphors with different fluorescent colors are arranged in a predetermined pattern, white light emission is dispersed using a color filter, or a red light emission layer and a green light emission layer are separately deposited on a blue light emission layer. There is a method for color conversion.

陰極層6を被覆する保護膜14は、本来は不要なものであるが、陰極電極材料や上記の有機各層は、水分や酸素の影響を受けて性能が極端に低下するので、水分や酸素が前記した層中に浸透しないようにバリアーとして設置するものである。一般にはエポキシ樹脂等で被覆した上に、さらに完全を期すために無機膜を積層したり、吸湿剤を入れたカバーガラスで覆うことが行われている。   Although the protective film 14 covering the cathode layer 6 is originally unnecessary, the performance of the cathode electrode material and each of the organic layers described above is extremely deteriorated due to the influence of moisture and oxygen. It is installed as a barrier so as not to penetrate into the aforementioned layer. In general, after coating with an epoxy resin or the like, an inorganic film is laminated or covered with a cover glass containing a hygroscopic agent for further completeness.

低分子系と高分子系では、その性質上素子製法が異なるが、低分子系では蒸着法により、透明電極付きのガラス基板上に、各層を所定の厚みになるように順次堆積する。高分子系では、溶剤に正孔輸送材料と共役系高分子材料を別々にインキに調整し、印刷したり微細なノズルから滴下する方法が採用されている。そのため、低分子系は、RGBの蛍光体を所定のパターンにマスク蒸着する必要があるので大型化が難しく、もっぱら中小型のディスプレイに向いており、高分子系は、印刷技術が適用できるので大型ディスプレイの製造に有利であると言われている。しかしながら、大きさによる材料・工法の採用に明確な垣根があるわけではなく最終的にはコストによる。   In the low molecular system and the high molecular system, the element manufacturing method is different in nature, but in the low molecular system, each layer is sequentially deposited on the glass substrate with a transparent electrode so as to have a predetermined thickness by vapor deposition. In the polymer system, a hole transport material and a conjugated polymer material are separately adjusted to ink in a solvent, and printing or dropping from a fine nozzle is employed. For this reason, low molecular weight systems are difficult to increase in size because it is necessary to mask-deposit RGB phosphors in a predetermined pattern, and are suitable for small and medium-sized displays, while high molecular weight systems are large because printing technology can be applied. It is said to be advantageous for the production of displays. However, there is no clear barrier to the adoption of materials and construction methods according to size, and ultimately it depends on cost.

ところで、有機EL素子では、蛍光体から発出した光13は、図3から分かるように、金属電極6を背後に備えた状態で、蛍光層4を支える正孔輸送層3、陽極層2、透明基板
1という多層媒体を経て外部に出てくる。この状況では、蛍光体4の発光はその全てを正面方向に取り出すことができない。一つの原因は、蛍光体の一重項励起状態は、近接する陰極層(金属電極)6と相互作用すると無輻射失活して発光に寄与しなくなるという点にある(非特許文献1)。
By the way, in the organic EL element, as can be seen from FIG. 3, the light 13 emitted from the phosphor has a hole transport layer 3, an anode layer 2, and a transparent layer that support the phosphor layer 4 with the metal electrode 6 behind. It comes out through a multilayer medium called the substrate 1. In this situation, all of the light emitted from the phosphor 4 cannot be extracted in the front direction. One cause is that the singlet excited state of the phosphor does not contribute to light emission due to non-radiative deactivation when interacting with the adjacent cathode layer (metal electrode) 6 (Non-patent Document 1).

特開平9−272863号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-272863 特開平5−159881号公報JP-A-5-159881

A.N.Safonov他、Synthetic Metals,116,145(2001)。A. N. Safonov et al., Synthetic Metals, 116, 145 (2001).

他方、多層媒体中を通過する光13は、相互の屈折率関係と厚みの大小により変調を受ける。干渉により透過波長が変動したり、全反射により層中を導波する光となって取り出せなくなる問題がある。特に、屈折率が高い層から低い層に光が入り込む場合、入射角度により全反射が生じ、全反射光は当該媒体中を導波してエッジから出射してしまう場合があり、正面方向に取り出せなくなる。前方に取り出せる光の量は、蛍光体が発光した光の〜20%程度しかないという問題がある。   On the other hand, the light 13 passing through the multilayer medium is modulated by the mutual refractive index relationship and the thickness. There is a problem that the transmission wavelength varies due to interference, or cannot be extracted as light guided in the layer due to total reflection. In particular, when light enters from a layer having a high refractive index to a layer having a low refractive index, total reflection may occur depending on the incident angle, and the total reflected light may be guided through the medium and emitted from the edge. Disappear. There is a problem that the amount of light that can be extracted forward is only about 20% of the light emitted by the phosphor.

電子輸送層5/発光層4/正孔輸送層3の屈折率は、各層の屈折率差を無視すると、概ね1.7〜1.8程度、陽極層2(ITO)の屈折率は、2.1〜2.2程度、ガラス基板1のそれは、1.45程度、空気は1であるから、陽極層2とガラス基板1界面、及びガラス基板と空気の界面での全反射による光取り出し効率の低下が甚だしいと言える。   The refractive index of the electron transport layer 5 / the light emitting layer 4 / the hole transport layer 3 is approximately 1.7 to 1.8 when the refractive index difference between the layers is ignored, and the refractive index of the anode layer 2 (ITO) is 2 .About.2.2, that of the glass substrate 1 is about 1.45, and air is 1, so that the light extraction efficiency by total reflection at the interface between the anode layer 2 and the glass substrate 1 and at the interface between the glass substrate and air It can be said that the decline of is serious.

そこで、本発明は、屈折率の高い陽極電極から屈折率の低い透明基板界面に入射する際に、全反射によって透明基板の透過光量が低下する問題と、ガラス基板と空気の界面で全反射して光取出し効率が低下する問題を改善することを課題とした。すなわち、透明基板の両面が関係する全反射を抑制できる有機エレクトロルミネッセンス素子の界面構成を提供することを課題とした。   Therefore, the present invention has a problem that the amount of light transmitted through the transparent substrate is reduced due to total reflection when entering from the high refractive index anode electrode to the low refractive index transparent substrate interface, and the total reflection at the glass substrate / air interface. Therefore, it was an object to improve the problem that the light extraction efficiency decreases. That is, an object of the present invention is to provide an interface configuration of an organic electroluminescence element that can suppress total reflection involving both surfaces of a transparent substrate.

上記課題を達成するための請求項1に記載の発明は、透明基板上に、少なくとも、屈折率が1.6から2.0の範囲の高屈折率樹脂層、陽極層、光散乱電極、エレクトロルミネッセンス層、陰極層、をこの順に積層したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子としたものである。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is provided on a transparent substrate, at least a high refractive index resin layer having a refractive index in the range of 1.6 to 2.0, an anode layer, a light scattering electrode, an electro The organic electroluminescence element is characterized in that a luminescence layer and a cathode layer are laminated in this order.

請求項2に記載の発明は、前記光散乱電極は、所望の形状にパターニングされてい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としたものである。   The invention according to claim 2 is the organic electroluminescence device according to claim 1, wherein the light scattering electrode is patterned into a desired shape.

請求項3に記載の発明は、前記光散乱電極の表面は、陽極層の表面と概ね面一であることを特徴とする請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子としたものである。   The invention according to claim 3 is the organic electroluminescent element according to claim 2, wherein the surface of the light scattering electrode is substantially flush with the surface of the anode layer.

請求項4に記載の発明は、前記光散乱電極を保護する有機絶縁層を有することを特徴とする請求項1から請求項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と
したものである。
Invention of Claim 4 has an organic insulating layer which protects the said light-scattering electrode, It is set as the organic electroluminescent element of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. .

請求項5に記載の発明は、前記高屈折率樹脂層が、無機物からなる微粒子を含有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセス素子としたものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the organic electroluminescent element according to any one of the first to fourth aspects, the high refractive index resin layer contains fine particles made of an inorganic substance. It is what.

請求項1に記載の発明によれば、高屈折率の透明基板から低屈折率の空気側に出射する光と陽極層から透明基板に入射する光には、全反射成分があるが、これらの成分が、導電性の光散乱電極により再反射される確率が高まる。この再反射光が、透明基板から外に取り出されるので、光の取り出し効率が増大するという効果がある。   According to the first aspect of the present invention, the light emitted from the high refractive index transparent substrate to the low refractive index air side and the light incident from the anode layer to the transparent substrate have total reflection components. The probability that the component is re-reflected by the conductive light scattering electrode is increased. Since the re-reflected light is extracted from the transparent substrate, there is an effect that the light extraction efficiency is increased.

請求項2に記載の発明によれば、パターニングにより光散乱電極の位置が制御可能となり、視覚上影響の少ない部位を選べるという効果がある。同時に陽極電極の抵抗を下げるという効果も期待できる。   According to the second aspect of the present invention, the position of the light scattering electrode can be controlled by patterning, and there is an effect that it is possible to select a site with little visual influence. At the same time, the effect of lowering the resistance of the anode electrode can be expected.

請求項3に記載の発明によれば、全体として電極面が平坦となるため、凹凸に起因する正孔輸送層、発光層等に対する悪影響が低減される。   According to the invention described in claim 3, since the electrode surface is flat as a whole, adverse effects on the hole transport layer, the light emitting layer, and the like due to the unevenness are reduced.

請求項4に記載の発明は、光散乱電極の表面凹凸を保護層で被覆して平坦にしたものである。これによって、表面の凹凸に起因するリーク電流の低減を図ることができる。   In the invention according to claim 4, the surface irregularities of the light scattering electrode are covered with a protective layer and made flat. As a result, leakage current due to surface irregularities can be reduced.

請求項5に記載の発明は、高屈折率樹脂層に無機材料からなる微粒子を分散させたもので、層内で散乱される透過光の割合が増大するので、光取り出し効率が増大するという効果が期待できる。   According to the fifth aspect of the present invention, fine particles made of an inorganic material are dispersed in a high refractive index resin layer, and the ratio of transmitted light scattered in the layer is increased, so that the light extraction efficiency is increased. Can be expected.

本発明になる有機EL素子構成の一例を説明する断面視の図である。It is a figure of the cross-sectional view explaining an example of the organic EL element structure which becomes this invention. 本発明になる有機EL素子構成の別の一例を説明する断面視の図である。It is a figure of the cross-sectional view explaining another example of the organic EL element structure which becomes this invention. 従来の有機EL素子の構成を説明する断面視の図である。It is a figure of the cross-sectional view explaining the structure of the conventional organic EL element. 光散乱電極の形態と配置態様を説明するための上面視写真である。It is a top view photograph for demonstrating the form and arrangement | positioning aspect of a light-scattering electrode.

有機EL素子は、基本的には図3に示すように、透明基板1、陽極層2(一般には、ITO)、有機発光層7(正孔輸送層3、発光層4、電子輸送層5等)、陰極層6から構成されている。有機発光層7は、正孔輸送層3、発光層4、電子輸送層5がこの順で積層された層構成を例示しているが、発光層以外がなかったり、図示はしていないが追加の機能層も含む場合もある。発光層4が、正孔輸送層3を兼ねる場合もある。   As shown in FIG. 3, the organic EL element basically includes a transparent substrate 1, an anode layer 2 (generally ITO), an organic light emitting layer 7 (a hole transport layer 3, a light emitting layer 4, an electron transport layer 5, etc. ) And the cathode layer 6. The organic light emitting layer 7 illustrates a layer structure in which the hole transport layer 3, the light emitting layer 4, and the electron transport layer 5 are laminated in this order, but there is no other than the light emitting layer, or it is not shown but added In some cases, the functional layer is also included. The light emitting layer 4 may also serve as the hole transport layer 3.

有機発光層7から出射された光11は、種々の原因で散逸するが、本発明の対象となる光損失は、屈折率の高い陽極層2(屈折率:n)から屈折率の低い透明基板1(一般には、屈折率nのガラス基板)に入射する際の全反射成分と、透明基板1と空気層界面における全反射成分である。 The light 11 emitted from the organic light emitting layer 7 is dissipated due to various causes. However, the optical loss targeted by the present invention is transparent from the anode layer 2 (refractive index: n 1 ) having a high refractive index and having a low refractive index. The total reflection component when entering the substrate 1 (generally a glass substrate having a refractive index n 2 ) and the total reflection component at the interface between the transparent substrate 1 and the air layer.

本発明は、損失を低減するために先ず、図1に示すように陽極層2(屈折率nが、概ね、2.0以上のITO電極)と透明基板1(屈折率nが、1.45程度のガラス基板)の屈折率の差が不連続とならず階段状に変化するように、n>n>nの関係を満足する屈折率nを有する高屈折率樹脂層8を、陽極層2と透明基板1の間に挿入した構造としたものである。 In the present invention, in order to reduce the loss, first, as shown in FIG. 1, the anode layer 2 (ITO electrode having a refractive index n 1 of about 2.0 or more) and the transparent substrate 1 (refractive index n 2 is 1). High refractive index resin layer 8 having a refractive index n satisfying the relationship of n 1 >n> n 2 so that the difference in refractive index of the glass substrate (about .45) changes stepwise without being discontinuous. The structure is inserted between the anode layer 2 and the transparent substrate 1.

高屈折率樹脂層8の屈折率nとしては、透明基板1と陽極層2の屈折率の中間の値である1.6から2.0の範囲が好ましい。高屈折率樹脂層8は、バインダー樹脂の屈折率が1.4〜1.6(典型的なアクリル樹脂)程度の樹脂が使われるが、この場合には、径が50nm程度の酸化チタンあるいは酸化ジルコニアの微粒子を所定量分散させると得られる。この樹脂層にさらに、酸化チタンや酸化ケイ素等の無機物からなる径が0.4〜1.5μm程度の微粒子を分散させる。これにより樹脂層8内で散乱される成分が増大し、正面方向の光取り出し効率が増大する。   The refractive index n of the high refractive index resin layer 8 is preferably in the range of 1.6 to 2.0, which is an intermediate value between the refractive indexes of the transparent substrate 1 and the anode layer 2. For the high refractive index resin layer 8, a resin having a refractive index of the binder resin of about 1.4 to 1.6 (typical acrylic resin) is used. In this case, titanium oxide or oxide having a diameter of about 50 nm is used. It is obtained by dispersing a predetermined amount of zirconia fine particles. Further, fine particles having a diameter of about 0.4 to 1.5 μm made of an inorganic substance such as titanium oxide or silicon oxide are dispersed in the resin layer. Thereby, the component scattered in the resin layer 8 increases, and the light extraction efficiency in the front direction increases.

本発明は、高屈率樹脂層8の挿入に加えて、図1に示すように陽極層2の上に光散乱電極9を敷設した構成である。あるいは、図2に示すように樹脂層8もしくは陽極層2を、光散乱電極9の厚み分掘り下げて、陽極層2と光散乱電極9の表面同士が面一になるように光散乱電極9を収容した構成である。この場合、光散乱電極9の実際の厚みは、陽極層2あるいは高屈折率樹脂層8の厚みに比べて相対的に厚いため、図2では図1に比べて光散乱電極9の厚みが厚く描かれている。   In the present invention, in addition to the insertion of the high refractive index resin layer 8, a light scattering electrode 9 is laid on the anode layer 2 as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 2, the resin layer 8 or the anode layer 2 is dug down by the thickness of the light scattering electrode 9 so that the surfaces of the anode layer 2 and the light scattering electrode 9 are flush with each other. It is a housed configuration. In this case, since the actual thickness of the light scattering electrode 9 is relatively thicker than that of the anode layer 2 or the high refractive index resin layer 8, the thickness of the light scattering electrode 9 is thicker than that of FIG. It is drawn.

光散乱電極9は、図4に示すように陽極2上にストライプ状(あるいはマトリックス状、ドット状)に周期的に敷設されるのが望ましく、その方が、面的に均一な発光状態が得られる。光散乱電極9は、導電性であるが、径が2μm程度の銀粒子が、厚み2〜6μmで線幅が10〜100μmの範囲となるよう敷設される。   As shown in FIG. 4, it is desirable that the light scattering electrode 9 is periodically laid on the anode 2 in a stripe shape (or a matrix shape or a dot shape). It is done. The light scattering electrode 9 is conductive, but silver particles having a diameter of about 2 μm are laid so as to have a thickness of 2 to 6 μm and a line width of 10 to 100 μm.

光散乱電極9は、透明基板1と空気の界面及び陽極層2と透明基板1の界面で全反射した光を、いろいろな方向に再反射する機能を有している。あるいは、発光層側から出てくる光を乱反射する機能を有する。高屈折率樹脂層8に埋設されている場合(図2参照)には、樹脂中を端面方法に導波する光を散乱する機能を有しいずれの場合にも前方の光取り出し効率を増大する作用がある。   The light scattering electrode 9 has a function of re-reflecting light totally reflected at the interface between the transparent substrate 1 and air and at the interface between the anode layer 2 and the transparent substrate 1 in various directions. Alternatively, it has a function of irregularly reflecting light emitted from the light emitting layer side. When embedded in the high-refractive index resin layer 8 (see FIG. 2), it has a function of scattering light guided through the resin to the end face method, and in either case, the forward light extraction efficiency is increased. There is an effect.

本発明は、低分子系の発光層7であるか共役高分子系の発光層7であるかに係らず適用が可能であるが、一応、低分子系と高分子系について代表的な有機素材の屈折率の値を記載しておく。正孔輸送材料3としては、低分子系ではTPD(n=1.8〜1.9)、高分子系ではPEDOT−PSS(n=1.5)、有機発光材料4として低分子系ではアルミキノリン(n=1.8〜1.9)、高分子系ではPPV(n=2.0)がある。いずれも波長分散があるが、波長λが概ね0.5μmの光に対する値である。   The present invention can be applied regardless of whether the light emitting layer 7 is a low molecular weight light emitting layer 7 or a light emitting layer 7 based on a conjugated polymer. The value of the refractive index is described. As the hole transport material 3, TPD (n = 1.8 to 1.9) is used in a low molecular system, PEDOT-PSS (n = 1.5) is used in a high molecular system, and aluminum is used in a low molecular system as an organic light emitting material 4. There is quinoline (n = 1.8 to 1.9) and PPV (n = 2.0) in the polymer system. Although both have chromatic dispersion, the wavelength λ is a value for light of approximately 0.5 μm.

本発明で使用する透明基板1は、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等を使用できるが、透明性、強度、耐熱性、耐薬品性、加工性の面で優れたガラス基板が最も好ましい。ガラス基板、石英基板の屈折率は、僅かな波長分散を無視すればいずれも1.45程度である。空気層との屈折率差は、0.4程度で、全反射による取り出し効率低下の一因である。   As the transparent substrate 1 used in the present invention, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate or the like can be used, but a glass substrate excellent in transparency, strength, heat resistance, chemical resistance, and workability is most preferable. The refractive indexes of the glass substrate and the quartz substrate are both about 1.45 if slight wavelength dispersion is ignored. The difference in refractive index from the air layer is about 0.4, which is a cause of a decrease in extraction efficiency due to total reflection.

先ず、このガラス基板1の上に、屈折率が1.6から2.0の範囲内の可視領域で透明な高屈折率樹脂層8を形成する。ガラス基板1の屈折率とITO電極の屈折率の中間の屈折率(好ましくは屈折率差が0.3以下の組み合わせ)を有する樹脂が望ましいが、こうした有機樹脂としては、チオウレタン系(〜1.8)、エピスルフィド系(〜1.7)、アクリル系(〜1.6)、ポリイミド系(〜1.75)、トリアジン系、シルセスキオ系等の樹脂から適宜選択して使用できる。樹脂層8の厚みは、1〜3μmの着色しない範囲で設定する。高屈折率樹脂層8は、適切な溶剤に溶かしてから塗布乾燥して製造できる。樹脂層は、フォトリソ法でパターニングできるように光重合開始剤等を添加してフォトレジスト化したものでもよい。   First, on the glass substrate 1, a high refractive index resin layer 8 that is transparent in the visible region having a refractive index in the range of 1.6 to 2.0 is formed. A resin having a refractive index intermediate between the refractive index of the glass substrate 1 and the refractive index of the ITO electrode (preferably a combination having a refractive index difference of 0.3 or less) is desirable. .8), episulfide (˜1.7), acrylic (˜1.6), polyimide (˜1.75), triazine, silsesquio and other resins can be used as appropriate. The thickness of the resin layer 8 is set within a range of 1 to 3 μm and not colored. The high refractive index resin layer 8 can be produced by dissolving in an appropriate solvent and then applying and drying. The resin layer may be a photoresist formed by adding a photopolymerization initiator or the like so that it can be patterned by a photolithography method.

また、ガラス基板1の表面には、サンドブラスト法などにより凹凸形状11を形成し、
光散乱効果を付与することができる。凹凸は、光の波長程度のピッチが好ましく、0.5〜1μm程度が望ましい。凹凸があると、樹脂側から入射する光の角度が変化することで全反射効果を低減できる。ウエットエッチングによりガラス基板表面に凹凸を形成することもできる。
Moreover, the uneven | corrugated shape 11 is formed in the surface of the glass substrate 1 by the sandblasting method etc.,
A light scattering effect can be imparted. The unevenness preferably has a pitch of about the wavelength of light, and is preferably about 0.5 to 1 μm. If there is unevenness, the total reflection effect can be reduced by changing the angle of light incident from the resin side. Unevenness can also be formed on the surface of the glass substrate by wet etching.

別の構成としては、図2に示すように、径が0.4〜1.5μm程度の酸化チタン、酸化ジルコニア等の無機材料からなる微粒子を高屈折率樹脂層8中に分散しても構わない。高屈折率樹脂層8には、先述したように径が50nm程度の無機材料微粒子が分散させられている場合がある。   As another configuration, as shown in FIG. 2, fine particles made of an inorganic material such as titanium oxide or zirconia having a diameter of about 0.4 to 1.5 μm may be dispersed in the high refractive index resin layer 8. Absent. As described above, fine particles of inorganic material having a diameter of about 50 nm may be dispersed in the high refractive index resin layer 8.

次に、前記高屈折率樹脂層8の上にITO(n=2.0〜2.1程度)からなる陽極電極2を設ける。電極の材料としては、ITO以外にIZO(インジウム亜鉛複合酸化物)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム複合酸化物等の透明電極材料が使用できるが、低抵抗であること、耐溶剤性があること、高い透明性があることなどからITOが好ましい。ITOは、0.1〜0.3μmの厚みで基板上にスパッタリング形成してから、230℃でアニールして抵抗を下げて使用する。 Next, the anode 2 made of ITO (n 2 = about 2.0 to 2.1) is provided on the high refractive index resin layer 8. As an electrode material, in addition to ITO, transparent electrode materials such as IZO (indium zinc composite oxide), tin oxide, zinc oxide, indium oxide, and aluminum oxide composite oxide can be used. ITO is preferable because it has high transparency and high transparency. ITO is sputtered on a substrate with a thickness of 0.1 to 0.3 μm and then annealed at 230 ° C. to lower the resistance.

次に、ITO2上に光散乱電極9を周期的に形成する。光散乱電極9は、径が2μm程度の銀粒子をアクリル樹脂中に分散したペースト材料を使用して、印刷法もしくはフォトリソ法等定法に従ってパターン形成できる。光散乱電極9は、反射率、濁度とも高いほうが好ましい。光散乱電極9の表面は、陽極層2表面と面一になるのが好ましいが、そのためにはITO表面に凹みを形成する。フォトエッチングによりITOに凹部を形成しても構わないが、樹脂層8に予め凹部を形成しておいてから、ITOと光散乱電極9を積層しても構わない。   Next, the light scattering electrode 9 is periodically formed on the ITO 2. The light scattering electrode 9 can be patterned in accordance with a printing method or a photolithography method or the like using a paste material in which silver particles having a diameter of about 2 μm are dispersed in an acrylic resin. The light scattering electrode 9 preferably has high reflectance and turbidity. The surface of the light scattering electrode 9 is preferably flush with the surface of the anode layer 2, but for this purpose, a recess is formed on the ITO surface. Although the recess may be formed in the ITO by photoetching, the recess may be formed in the resin layer 8 in advance, and then the ITO and the light scattering electrode 9 may be laminated.

以上のようにして下地電極を形成した後、正孔輸送層3を形成する。正孔輸送層3は、ITO透明電極2から有機発光層4へ正孔が注入されやすくなるよう、注入障壁を下げるために設置される。   After forming the base electrode as described above, the hole transport layer 3 is formed. The hole transport layer 3 is installed to lower the injection barrier so that holes are easily injected from the ITO transparent electrode 2 to the organic light emitting layer 4.

正孔輸送層2を組成する低分子正孔輸送材料としては、トリフェニルアミン2量体であるTPDやこれらをスターバースト状に結合したスターバーストアミンが挙げられる。いずれもアモルファス状態を呈し、結晶化しないように高いガラス温度を示すのが望ましい。
10−4Pa以下の低圧で真空蒸着して形成する。
Examples of the low molecular hole transport material composing the hole transport layer 2 include TPD which is a triphenylamine dimer and starburst amine obtained by binding these in a starburst form. In any case, it is desirable to exhibit an amorphous state and to exhibit a high glass temperature so as not to crystallize.
It is formed by vacuum deposition at a low pressure of 10 −4 Pa or less.

また、正孔輸送層2を組成する正孔輸送材料としては、前記有機化合物の他にも、酸化バナジウム(VOx)、酸化モリブデン(MoOx)、酸化ニッケル(NiOx)等をはじめとする無機酸化物が挙げられる。これらの材料はスパッタ法、抵抗加熱法などの各種蒸着法で形成することができる。   In addition to the above organic compounds, the hole transport material composing the hole transport layer 2 includes inorganic oxides such as vanadium oxide (VOx), molybdenum oxide (MoOx), nickel oxide (NiOx), etc. Is mentioned. These materials can be formed by various deposition methods such as sputtering and resistance heating.

高分子系の正孔輸送材料としては、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリビニルカルバゾール(PVK)誘導体、ポリ(3,4―エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT−PSS)等を用いても良い。これらの材料は溶媒に溶解または分散させ、正孔輸送材料インキとして、凸版印刷法、グラビア印刷、反転オフセット印刷、スピンコーター、バーコーター、ロールコーター、ダイコーター、グラビアコーター等の各種塗布法で形成することができる。   As the polymer-based hole transport material, a polyaniline derivative, a polythiophene derivative, a polyvinylcarbazole (PVK) derivative, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT-PSS), or the like may be used. These materials are dissolved or dispersed in a solvent and formed as a hole transport material ink by various coating methods such as letterpress printing, gravure printing, reverse offset printing, spin coater, bar coater, roll coater, die coater, gravure coater, etc. can do.

正孔輸送層3の上には、インターレイヤー層(図示せず)を形成することができる。インターレイヤーは、有機発光層から陽極側へ移動する電子を堰き止め有機発光層内での電荷結合確率を上げる電子ブロック層としての役割、励起状態の有機発光材料と正孔輸送層
との接触による消光防止、有機発光材料と正孔輸送材料との化学反応による発光効率低下の防止などを目的として設置される。
An interlayer layer (not shown) can be formed on the hole transport layer 3. Interlayer functions as an electron blocking layer that blocks electrons moving from the organic light-emitting layer to the anode side and increases the charge coupling probability in the organic light-emitting layer, by contact between the excited organic light-emitting material and the hole transport layer It is installed for the purpose of preventing quenching and preventing a decrease in luminous efficiency due to a chemical reaction between an organic light emitting material and a hole transport material.

インターレイヤー層に用いる材料としては、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系等の高分子材料や、これらの高分子材料に芳香族アミンなどの低分子を混ぜた物を用いることが出来、特に、ポリ(2,7−(9,9−ジ−n−オクチルフルオレン)−alt−(1,4−フェニレン−((4−sec−ブチルフェニル)アミノ)−1,4−フェニレン)(以後、TFB)が好適に用いられる。通常、このインターレイヤーは有機発光層との混色を避けるため、インターレイヤー成膜後有機発光層形成前に、およそ200℃程度で10分以上の加熱処理により不溶化される。   The material used for the interlayer can be a polymer material such as polyarylene, polyarylene vinylene, or polyfluorene, or a mixture of these polymer materials with low molecules such as aromatic amines. In particular, poly (2,7- (9,9-di-n-octylfluorene) -alt- (1,4-phenylene-((4-sec-butylphenyl) amino) -1,4-phenylene) ( In order to avoid color mixing with the organic light-emitting layer, the interlayer is usually subjected to a heat treatment at about 200 ° C. for 10 minutes or more before forming the organic light-emitting layer. Insolubilized.

次いで、有機発光層4を形成する。
低分子系としては、アルミキノリン、ベンゾオキサゾールZn錯体、ベンゾキノリノールBe錯体のような電子輸送性の金属錯体とこれらにドーピングして発光色の調整に用いる色素系材料がある。色素系にはジスチリルアリーレン誘導体、ピラゾキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体が挙げられる。これらも高いガラス転移温度を有するのが好ましい。
Next, the organic light emitting layer 4 is formed.
Examples of the low molecular weight system include electron-transporting metal complexes such as aluminum quinoline, benzoxazole Zn complex, and benzoquinolinol Be complex, and dye-based materials used for adjusting the emission color by doping them. Examples of the dye system include distyrylarylene derivatives, pyrazoquinoline derivatives, and oxadiazole derivatives. These also preferably have a high glass transition temperature.

高分子系で塗り分けを要する場合には、凸版印刷法、グラビア印刷、反転オフセット印刷等の印刷法、インクジェット法等を用いることができる。有機発光材料は、例えばクマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、N,N’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、N,N’−ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系などの発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系の高分子材料が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。   In the case where a separate coating is required for a polymer system, a relief printing method, a gravure printing method, a printing method such as a reverse offset printing method, an ink jet method or the like can be used. Examples of organic light emitting materials include coumarin, perylene, pyran, anthrone, porphyrene, quinacridone, N, N′-dialkyl substituted quinacridone, naphthalimide, N, N′-diaryl substituted pyrrolopyrrole, iridium. Examples include complex-based luminescent dyes dispersed in polymers such as polystyrene, polymethyl methacrylate, and polyvinyl carbazole, and polyarylene-based, polyarylene vinylene-based, and polyfluorene-based polymer materials. However, it is not limited to these.

これらの有機発光材料は溶媒に溶解または安定に分散させ有機発光インキとなる。有機発光材料を溶解または分散する溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどの単独またはこれらの混合溶媒が上げられる。中でもトルエン、キシレン、アニソールといった芳香族有機溶媒が有機発光材料の溶解性の面から好適である。また、有機発光インキには必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されてもよい。   These organic light emitting materials are dissolved or stably dispersed in a solvent to form an organic light emitting ink. Examples of the solvent for dissolving or dispersing the organic light emitting material include toluene, xylene, acetone, anisole, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, or a mixed solvent thereof. Among them, aromatic organic solvents such as toluene, xylene, and anisole are preferable from the viewpoint of the solubility of the organic light emitting material. Moreover, surfactant, antioxidant, a viscosity modifier, a ultraviolet absorber, etc. may be added to organic luminescent ink as needed.

最後に、陰極層6をストライプもしくはベタ電極で形成する。この陰極層6の材料としては、有機発光層7の発光特性に応じたものを使用でき、例えば、リチウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム、アルミニウムなどの金属単体やこれらと金、銀などの安定な金属との合金などが挙げられる。また、インジウム、亜鉛、錫などの導電性酸化物を用いることもできる。   Finally, the cathode layer 6 is formed of a stripe or solid electrode. As the material of the cathode layer 6, those according to the light emission characteristics of the organic light emitting layer 7 can be used. For example, simple metals such as lithium, magnesium, calcium, ytterbium and aluminum, and stable metals such as gold and silver can be used. And alloys thereof. Alternatively, a conductive oxide such as indium, zinc, or tin can be used.

上記陰極6と発光層4の間に、図1では省略しているがアルカリ金属のフッ化物(LiF)あるいは酸化物等の電子輸送層5を薄く形成することができる。電子注入効率が向上し発光効率も向上する。これら陰極及び関連各層の形成方法としてはマスクを用いた真空蒸着法による形成方法が挙げられる。   Although not shown in FIG. 1, an electron transport layer 5 such as an alkali metal fluoride (LiF) or an oxide can be formed thinly between the cathode 6 and the light emitting layer 4. Electron injection efficiency is improved and light emission efficiency is also improved. Examples of a method for forming these cathodes and related layers include a method for forming by vacuum evaporation using a mask.

有機EL素子は、正孔輸送層、インターレイヤー層、有機発光層以外に正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層といった層を必要に応じ選択した積層構造をとることができる。
本発明に係る高屈折率層の敷設は、上記の有機発光層7の詳細な積層構造に関係なく適用される。
The organic EL element can have a laminated structure in which layers such as a hole blocking layer, an electron transport layer, and an electron injection layer are selected as necessary in addition to the hole transport layer, the interlayer layer, and the organic light emitting layer.
The laying of the high refractive index layer according to the present invention is applied regardless of the detailed laminated structure of the organic light emitting layer 7 described above.

また、ガラス基板の屈折率は空気の屈折率より大きいので、ガラス基板内を導波するモードも存在し、ガラス基板のエッジから散逸する。これを抑制するために、ガラス基板上にガラス基板より低い屈折率を有する膜を形成するか光散乱膜を敷設しても構わない。   In addition, since the refractive index of the glass substrate is larger than the refractive index of air, there is also a mode in which the glass substrate is guided and dissipates from the edge of the glass substrate. In order to suppress this, a film having a lower refractive index than the glass substrate may be formed on the glass substrate, or a light scattering film may be laid.

1、透明基板(ガラス基板)
2、陽極層(ITO透明電極)
3、正孔輸送層
4、発光層
5、電子輸送層
6、陰極層(金属電極)
7、有機発光層
8、高屈折率樹脂層
9、光散乱電極
10、20、有機EL素子、
11、出射光
12、微粒子
13、(出射光の)反射成分(基板/空気界面)
14、保護膜
1. Transparent substrate (glass substrate)
2. Anode layer (ITO transparent electrode)
3, hole transport layer 4, light emitting layer 5, electron transport layer 6, cathode layer (metal electrode)
7, organic light emitting layer 8, high refractive index resin layer 9, light scattering electrodes 10 and 20, organic EL element,
11, outgoing light 12, fine particles 13, reflection component (outgoing light) (substrate / air interface)
14. Protective film

Claims (5)

透明基板上に、少なくとも、屈折率が1.6から2.0の範囲の高屈折率樹脂層、陽極層、光散乱電極、エレクトロルミネッセンス層、陰極層、をこの順に積層したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。   A high refractive index resin layer having a refractive index in the range of 1.6 to 2.0, an anode layer, a light scattering electrode, an electroluminescence layer, and a cathode layer are laminated on the transparent substrate in this order. Organic electroluminescence device. 前記光散乱電極は、所望の形状にパターニングされてい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 electroluminescence element according to claim 1, wherein the light scattering electrode is patterned into a desired shape. 前記光散乱電極の表面は、陽極層の表面と概ね面一であることを特徴とする請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   3. The organic electroluminescence device according to claim 2, wherein the surface of the light scattering electrode is substantially flush with the surface of the anode layer. 前記光散乱電極を保護する有機絶縁層を有することを特徴とする請求項1から請求項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, further comprising an organic insulating layer that protects the light scattering electrode. 前記高屈折率樹脂層が、無機物からなる微粒子を含有することを特徴とする請求項1から請求項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。   The organic electroluminescence element according to any one of claims 1 to 4, wherein the high refractive index resin layer contains fine particles made of an inorganic substance.
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