JP2016096097A - Organic electroluminescent device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスに関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence device.
有機物を用いた有機デバイスの一種に有機エレクトロルミネッセンスデバイス(以下、「有機ELデバイス」とする場合がある。)があり、広範な用途への展開が期待されている。 One type of organic device using an organic material is an organic electroluminescence device (hereinafter sometimes referred to as “organic EL device”), which is expected to be used in a wide range of applications.
有機ELデバイスにあっては、例えば特許文献1や2に開示されているように、ガラスやプラスチックからなる基板上に、透明な陽極、有機発光層、陰極を順次積層し、さらにその上に封止用の基板を積層した構成を有している。
In an organic EL device, for example, as disclosed in
ここで、有機発光層として所定の温度で液晶または液体となり発光するタイプの有機発光層を用いる場合には、前記の構成に加えて、基板を支持するためのスペーサが用いられる。 Here, in the case of using an organic light emitting layer of a type that emits liquid crystal or liquid at a predetermined temperature as the organic light emitting layer, a spacer for supporting the substrate is used in addition to the above structure.
図6は、従来のスペーサを用いた有機ELデバイスの概略断面図である。 FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an organic EL device using a conventional spacer.
図6に示すような有機ELデバイス50を製造するにあっては、陽極51が設けられた下側の基板52と、陰極53が設けられた上側の基板54とをそれぞれ準備し、これらを陽極51と陰極52とが対向するようにしてスペーサ55を用いて支持し、陽極51と陰極52との間にできた空間に有機発光層56を流し込むことによって製造されるのが一般的である。
In manufacturing the
このような製造方法を採用した場合、有機ELデバイス50全体の厚さはスペーサ55の高さに起因するところが大きくなる。現在、スペーサ55自体の生産精度や有機ELデバイス50の加工技術などを総合的に考慮すると、スペーサ55の高さは4μm程度が一般的である。すなわち、ある高さのスペーサを用いた場合、上側の基板と下側の基板との間の距離、いわゆるセルギャップは、使用したスペーサの高さと等しくなるが、このセルギャップを安定して作製できるのは2μm〜4μm程度が業界の標準であり、どんなに小さくしようとしても1μm程度が限界であり、これよりも小さいスペーサ55を用いて、セルギャップを歩留まり良く作製することは困難な状況である。
When such a manufacturing method is adopted, the thickness of the entire
このような現状において、例えば高さ1μmのスペーサを用いた場合、下側の基板52と上側の基板54との間隔は当然に1μmとなり、当該1μmの間隔を、陽極51、陰極53および有機発光層56とで埋めることとなるが、陽極51および陰極53の厚さは、それぞれ100nm〜200nmとすることが一般的であり、そうすると、有機発光層56の厚さは必然的に600nm〜800nmとなる。
Under such circumstances, for example, when a spacer having a height of 1 μm is used, the interval between the
本願発明者らは、このような至極当然とみえる現状に問題点を見出した。つまり、有機発光層56の厚さが600nm〜800nmといった厚さを有していると、当該有機発光層56を発光させるための電圧はその厚さに比例して増加してしまい、その分だけ消費電力が必要となるという問題である。当該問題は、スペーサ55の高さが高くなればなるだけ顕著化する。
The inventors of the present application have found a problem in the present situation that seems to be extremely natural. That is, when the thickness of the organic
本発明は、このような着想に基づきなされた発明であり、従来通りの製造方法により、従来通りのスペーサを用いつつ、その消費電力を低減することができる有機ELデバイスを提供することを主たる課題とする。 The present invention is an invention made based on such an idea, and it is a main object to provide an organic EL device capable of reducing power consumption by using a conventional spacer by a conventional manufacturing method. And
上記課題を解決するための有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、互いに対向する陽極および陰極と、前記陽極と前記陰極の間に配置され、所定の温度で液晶または液体となり発光する有機発光層と、を含む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挟み込むように配置され、互いに対向する二つの基板と、前記二つの基板の間に配置され、互いの基板を支持するスペーサと、を有し、前記陰極の厚さが、前記有機発光層の厚さよりも厚いことを特徴とする。 An organic electroluminescence device for solving the above-mentioned problems is an organic including an anode and a cathode facing each other, and an organic light-emitting layer disposed between the anode and the cathode and emitting liquid crystal or liquid at a predetermined temperature. An electroluminescent element; and two substrates disposed so as to sandwich the organic electroluminescent element and opposed to each other; a spacer disposed between the two substrates and supporting each other substrate; and the cathode Is thicker than the organic light emitting layer.
この発明にあっては、前記有機発光層の厚さが100nm未満であってもよい。 In this invention, the thickness of the organic light emitting layer may be less than 100 nm.
本発明の有機エレクトロルミネッセンスデバイスによれば、従来通りの製造方法により、従来通りのスペーサを用いつつ、その消費電力を低減することができる。 According to the organic electroluminescence device of the present invention, the power consumption can be reduced by using the conventional spacers while using the conventional spacers.
以下に、本発明の実施形態にかかる有機ELデバイスについて、図面を用いて詳細に説明する。 Below, the organic EL device concerning the embodiment of the present invention is explained in detail using a drawing.
・有機ELデバイス
図1は、本発明の実施形態にかかる有機ELデバイスの概略断面図である。
Organic EL Device FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an organic EL device according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態にかかる有機ELデバイス10は、互いに対向する陽極11および陰極12と、前記陽極11と前記陰極12の間に配置され、所定の温度で液晶または液体となり発光する有機発光層13と、を含む有機エレクトロルミネッセンス素子14と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子14を挟み込むように配置され、互いに対向する二つの基板15、16と、前記二つの基板15、16の間に配置され、互いの基板15,16を支持するスペーサ17と、を有しており、前記陰極12の厚さが、前記有機発光層13の厚さよりも厚いことを特徴としている。
As shown in FIG. 1, an
本実施形態にかかる有機ELデバイス10は、有機発光層13の厚さよりも陰極12の厚さを厚く設計しているので、上側の基板15と下側の基板16との間の距離、いわゆるセルギャップが大きい場合であっても、当該セルギャップを陰極で埋めることができるので、有機発光層13の厚さをその分だけ薄くすることができ、消費電極を低減することができる。つまり、従来の有機ELデバイスの設計思想は、スペーサの高さを低くすることによりセルギャップを小さくし、有機EL素子全体の厚さを薄くすることにより消費電力の低減を図ろうとしていたところ、本実施形態にかかる有機ELデバイス10は、発想を転換し、スペーサ17によって生じたセルギャップにおいて、陰極12と有機発光層13それぞれの占める割合に着目し、薄くすることが容易な陰極12をあえて厚く設計することで、セルギャップを陰極12で埋めてしまい、その分だけ有機発光層13を薄くすることで消費電極の低減を実現しているのである。
In the
以下、本実施形態にかかる有機ELデバイス10の各構成について説明する。
Hereinafter, each configuration of the
・有機ELデバイス素子
有機ELデバイス素子14は、陽極11、陰極12およびこれら二つの電極11、12間に配置された有機発光層13とを含む。
Organic EL Device Element The organic
・陽極
有機ELデバイス素子14を構成する陽極11にあっては、特に限定されることはなく、従来から用いられている陽極11を適宜選択して用いることができる。
-Anode The
陽極11の材料としては、例えば、ITO(酸化インジウムスズ)やIZO(酸化インジウム亜鉛)など、従来公知の透明電極材料を用いればよい。また、陽極11の厚さも後述するスペーサ17の高さとの関係で適宜設計することができ、例えば、スペーサ17の高さが1μm程度の場合には、陽極11の厚さは30nm〜500nm程度としてもよい。特に、透過率の影響を考慮して50nm〜200nmが好ましい。
As a material of the
陽極11の作製方法についても特に限定されることはなく、後述する下側の基板15上に、例えばスパッタリング法、真空蒸着法などのドライプロセスを用いて作製してもよく、塗布法などのウェットプロセスを用いて作製してもよい。
The method for producing the
・陰極
有機ELデバイス素子14を構成する陰極12は、本実施形態にかかる有機ELデバイス10の特徴部分の一つであり、後述する有機発光層13よりも厚く設けられている。したがって、陰極12を作製するための材料にあっても、従来公知の材料から適宜選択可能であるが、有機発光層13の厚さなどを考慮し、厚くできる材料を選択する必要がある。例えば、金、白金、銀、銅、アルミニウムなどの金属電極材料や、各種合金材料を用いてもよく、コスト面を考慮するとアルミニウムが好ましい。また、上側の基板16よりも融点の低い金属材料を用いることが好ましい。このような材料を用いることにより、陰極12を蒸着法によらず作製することができるので、厚さを厚くすることができるからである。
-Cathode The
上側の基板16よりも融点の低い金属材料としては、例えば融点以上の温度でペースト状態となるGa系合金であって、常温で液体のGa系液体金属と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属とを少なくとも含んでなり、電子注入機能を有するものを挙げることができる。
The metal material having a melting point lower than that of the
一般的に、「金属ペースト」は、にバインダーとして樹脂を使用して、この樹脂中に金属粉を分散させてペースト(糊)化したものを意味するが、本願明細書における「ペースト状態」とは、樹脂を含有せず、金属のみでペースト状態にあるものを意味する。このように、このペースト状の金属から構成した陰極は、樹脂等を含有しないため、優れた電子注入機能を有する。なお、本願明細書中の「電子注入機能」とは、電界印加時に陰極又は電子注入層より電子を注入することができる機能を意味する。 In general, “metal paste” means a paste obtained by using a resin as a binder and dispersing metal powder in this resin to form a paste. Means a resin that contains no metal and is in a paste state. Thus, since the cathode comprised from this paste-like metal does not contain resin or the like, it has an excellent electron injection function. The “electron injection function” in the present specification means a function capable of injecting electrons from the cathode or the electron injection layer when an electric field is applied.
Ga系液体金属は、常温(目安としては5〜45℃)において液体状態であり、常温又は加熱するとしても金属温度50℃程度までの比較的低温で十分な流動性を示すものを意味する。その融点は50℃以下であることが好ましい。Ga系液体金属は、Ga、又は、GaとIn、Sn及びZnから選ばれる1種又は二種以上の金属との合金が好適に使用できる。 The Ga-based liquid metal means a liquid that is in a liquid state at room temperature (as a guideline, 5 to 45 ° C.) and exhibits sufficient fluidity at a relatively low temperature up to a metal temperature of about 50 ° C. even at room temperature or when heated. The melting point is preferably 50 ° C. or lower. As the Ga-based liquid metal, Ga or an alloy of Ga and one or more metals selected from In, Sn, and Zn can be preferably used.
Ga系合金は常温での流動性及び毒性が少ない点から好ましく用いられる。本実施形態において合金とは、二種類以上の金属からなる外見上均一な金属であり、必ずしも異種金属間に金属結合が形成されていることを要しない。また、本実施形態においてGa系合金はGaを主成分とし、好ましくはGa系合金を構成する金属の40質量%、更に好ましくは50質量%をGaが占める。 Ga-based alloys are preferably used because of their low fluidity and toxicity at room temperature. In the present embodiment, an alloy is an apparently uniform metal composed of two or more kinds of metals, and it is not always necessary that a metal bond be formed between different kinds of metals. In the present embodiment, the Ga-based alloy contains Ga as a main component, preferably 40% by mass, more preferably 50% by mass of the metal constituting the Ga-based alloy.
Ga単体は融点が30℃、沸点が2400℃と室温から高温にわたり広い温度範囲で液体である。より低温で液体状態を維持し得る金属として、Gaと共に、In,Sn,Znのうちの少なくとも1種類の他金属を必須成分として含むGa系液体金属を使用することができる。本実施形態において使用可能なGa及びGa系液体金属の一例の組成比と融点を表1に例示する。 Ga alone is a liquid in a wide temperature range from room temperature to high temperature, with a melting point of 30 ° C. and a boiling point of 2400 ° C. As a metal capable of maintaining a liquid state at a lower temperature, a Ga-based liquid metal containing Ga and at least one other metal of In, Sn, and Zn as an essential component can be used. Table 1 shows an example of the composition ratio and melting point of Ga and Ga-based liquid metal that can be used in this embodiment.
なお、Ga系合金を構成する各成分の組成は、予め秤量した各金属成分の仕込み質量か、又はX線回折法、XPS法もしくはその他の適切な方法により測定された組成を意味する。 In addition, the composition of each component constituting the Ga-based alloy means a charged mass of each metal component weighed in advance, or a composition measured by an X-ray diffraction method, an XPS method, or other appropriate methods.
Ga系合金を構成するアルカリ金属又はアルカリ土類金属は、Ca、Li、Na、K、Mg、Rb、Cs、Ba、Be、及びSrから選ばれる1種以上の金属であることが好ましい。 The alkali metal or alkaline earth metal constituting the Ga-based alloy is preferably one or more metals selected from Ca, Li, Na, K, Mg, Rb, Cs, Ba, Be, and Sr.
アルカリ金属やアルカリ土類金属は、その融点によって、低融点であるLi(180℃),Na(98℃),K(64℃),Rb(39℃),Cs(29℃)と、高融点であるCa(839℃),Mg(650℃),Ba(725℃),Be(1284℃),Sr(770℃)に大別される。アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属は大気中での酸化燃焼性が強く危険であるため、通常は不活性気体に置換したグローブボックス内で取り扱うことが好ましい。 Alkaline metals and alkaline earth metals have low melting points such as Li (180 ° C.), Na (98 ° C.), K (64 ° C.), Rb (39 ° C.), Cs (29 ° C.) and high melting points. Ca (839 ° C.), Mg (650 ° C.), Ba (725 ° C.), Be (1284 ° C.), Sr (770 ° C.). Since alkali metals or alkaline earth metals are highly dangerous due to their strong oxidative combustion properties in the atmosphere, they are usually preferably handled in a glove box substituted with an inert gas.
上記の低融点グループは、比較的安全にグローブボックス内で加熱溶融することができるため、Ga系液体金属に秤量混合する事ができる。一方、高融点グループは、グローブボックス内であっても加熱溶融して直接Ga系液体金属に混合することは熱量が大きいため非常に危険である。このため、予め他の金属との合金を、燃焼を防ぐことができる真空溶融炉内で作製しておき、安定な状態にしてから取り扱う事が好ましい。 Since the low melting point group can be heated and melted in the glove box relatively safely, it can be weighed and mixed with the Ga-based liquid metal. On the other hand, even in the glove box, it is very dangerous for the high melting point group to be heated and melted and directly mixed with the Ga-based liquid metal because of the large amount of heat. For this reason, it is preferable to prepare an alloy with another metal in advance in a vacuum melting furnace that can prevent combustion, and to handle it after it is in a stable state.
アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、いずれも仕事関数が低く高い電子注入機能を発現させることができるので好ましく、Ca(仕事関数2.87eV)、Li(仕事関数2.4eV)、Na(仕事関数2.36eV)、K(仕事関数2.28eV)、Mg(仕事関数3.66eV)、Rb(仕事関数2.16eV)、Cs(仕事関数2.14eV)、Ba(仕事関数2.52eV)、Be(仕事関数2.45eV)、及び、Sr(仕事関数2.59eV)を好適に使用できる。なお、本実施形態において各元素の「仕事関数」の値は『J.Appl.Phys.第48巻』(1977年)の第4729頁に記載されているデータ、及びイオン化ポテンシャル測定装置の実測データに基づくものである。 Alkali metals or alkaline earth metals are all preferable because they have a low work function and can exhibit a high electron injection function, and Ca (work function 2.87 eV), Li (work function 2.4 eV), Na (work function) 2.36 eV), K (work function 2.28 eV), Mg (work function 3.66 eV), Rb (work function 2.16 eV), Cs (work function 2.14 eV), Ba (work function 2.52 eV), Be (work function 2.45 eV) and Sr (work function 2.59 eV) can be preferably used. In this embodiment, the value of “work function” of each element is “J. Appl. Phys. 48 "(1977), page 4729, and the actual measurement data of the ionization potential measuring device.
これらの中でも、CaはGa系液体金属に容易に大量混合することができることから特に好ましい。Caは他の金属よりもモル体積が非常に大きく、Ga系液体金属に多量に溶け込むことができると考えられる。また、電力変換効率が高く、素子寿命も長い陰極を容易に得ることができる。なお、各金属のモル体積の一例を以下に示す。
Ca 26.2×103(m3/mol)
Li 13.0×10-6(m3/mol)
Na 23.8×10-3(m3/mol)
K 45.9×10-3(m3/mol)
Mg 14.0×10-3(m3/mol)
Rb 55.8×10-6(m3/mol)
Cs 70.9×10-3(m3/mol)
Ba 38.2×10-3(m3/mol)
Be 4.9×10-3(m3/mol)
Sr 33.9×10-3(m3/mol)
Among these, Ca is particularly preferable because it can be easily mixed in a large amount with a Ga-based liquid metal. Ca has a much larger molar volume than other metals, and it is considered that Ca can be dissolved in a large amount in the Ga-based liquid metal. In addition, a cathode having high power conversion efficiency and a long element life can be easily obtained. An example of the molar volume of each metal is shown below.
Ca 26.2 × 10 3 (m 3 / mol)
Li 13.0 × 10 −6 (m 3 / mol)
Na 23.8 × 10 −3 (m 3 / mol)
K 45.9 × 10 −3 (m 3 / mol)
Mg 14.0 × 10 −3 (m 3 / mol)
Rb 55.8 × 10 −6 (m 3 / mol)
Cs 70.9 × 10 −3 (m 3 / mol)
Ba 38.2 × 10 −3 (m 3 / mol)
Be 4.9 × 10 −3 (m 3 / mol)
Sr 33.9 × 10 −3 (m 3 / mol)
Caを5〜30質量%含有することにより、下記に説明するように適当なペースト性が得られるとともに、電子注入機能を発現させることができる。また、少量の他のアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属を混合することで更に高い電子注入機能を付与することができる。 By containing 5 to 30% by mass of Ca, an appropriate paste property can be obtained as described below, and an electron injection function can be exhibited. Further, a higher electron injection function can be imparted by mixing a small amount of other alkali metal or alkaline earth metal.
アルカリ金属やアルカリ土類金属と合金を形成する他の金属としては、In又はSnが好ましい。アルカリ金属又はアルカリ土類金属とIn又はSnとの合金は、大気中、室温でGa系液体金属に溶融するので容易に秤量混合することができる。また、In又はSnはGaに溶融しやすいため、上記の合金がGa系液体金属に溶解しても、In又はSnが固相として分離するとこはなく、均一なペースト状態のGa系合金を製造できる。 As other metals forming an alloy with an alkali metal or alkaline earth metal, In or Sn is preferable. An alloy of an alkali metal or alkaline earth metal and In or Sn melts into a Ga-based liquid metal in the atmosphere at room temperature, so that it can be easily weighed and mixed. In addition, since In or Sn is easily melted in Ga, even if the above alloy is dissolved in Ga-based liquid metal, In or Sn is not separated as a solid phase, and a Ga-type alloy in a uniform paste state is manufactured. it can.
高融点グループのアルカリ金属やアルカリ土類金属であっても、直接、真空溶融炉でGa系液体金属と合金化することもできることはいうまでもないが、予め、アルカリ金属又はアルカリ土類金属とIn又はSnとの合金を準備しておいて、Ga系液体金属にこの合金を混合する方が、濃度調整など条件変更が容易である。 Needless to say, even a high melting point group alkali metal or alkaline earth metal can be directly alloyed with a Ga-based liquid metal in a vacuum melting furnace. It is easier to change conditions such as concentration adjustment by preparing an alloy with In or Sn and mixing this alloy with Ga-based liquid metal.
このような方法により得られたGa系合金は、Ga単体よりも低温で液体状態となる(融点が低下する)ため、取り扱いが容易となる。 Since the Ga-based alloy obtained by such a method is in a liquid state at a lower temperature than Ga simple substance (melting point is lowered), it is easy to handle.
Ga系液体金属を粘性の強いペースト状にするためには、特に、Caを5〜30質量%含有することが好ましい。Ca濃度をこの範囲とすることで、各種印刷法に適した5〜100Pa・sの粘度とすることができるとともに、電極として有機EL素子に必要な十分な電子注入機能を発現させることができる。粘度はCa濃度とともにGa系液体合金の種類によっても多少変動する。 In order to make the Ga-based liquid metal into a highly viscous paste, it is particularly preferable to contain 5 to 30% by mass of Ca. By setting the Ca concentration within this range, it is possible to obtain a viscosity of 5 to 100 Pa · s suitable for various printing methods, and to exhibit a sufficient electron injection function necessary for an organic EL element as an electrode. Viscosity varies somewhat with the Ca concentration, depending on the type of Ga-based liquid alloy.
Ga系合金は、融点が300℃以下の金属を更に含んでなり、常温では固体であり、融点以上の温度でペースト状態となるものであることが好ましい。このように、上記のGa系合金に、融点が300℃以下の金属を更に含有することにより、常温では固体であり、融点以上の温度でペースト状態となるGa系合金を得られる。このようなGa系合金を電極形成に使用することにより、接着剤層を形成しなくてもよくなる。 The Ga-based alloy further contains a metal having a melting point of 300 ° C. or lower, and is preferably solid at normal temperature and in a paste state at a temperature higher than the melting point. Thus, by further containing a metal having a melting point of 300 ° C. or lower in the Ga-based alloy, a Ga-based alloy that is solid at normal temperature and is in a paste state at a temperature equal to or higher than the melting point can be obtained. By using such a Ga-based alloy for electrode formation, it is not necessary to form an adhesive layer.
上記の好ましい態様のGa系合金は、常温において固体である。加熱するとある温度で軟化し始め、更に加熱すると粘性を有するペースト状態を経て、液体状態に転移する。本願明細書中で「融点」とは、金属が液体状態に転移する温度ではなく、軟化し始める温度(軟化温度)を意味するものとする。 The Ga-based alloy according to the preferred embodiment is solid at room temperature. When heated, it begins to soften at a certain temperature, and when heated further, it transitions to a liquid state through a viscous paste state. In the present specification, the “melting point” means not a temperature at which a metal transitions to a liquid state but a temperature at which softening starts (softening temperature).
融点が300℃以下の金属を添加するには、アルカリ金属又はアルカリ土類金属と、In又はSnとの合金を、常温で液体のGa系液体金属に溶解させてペースト状のGa系合金を形成した後、融点が300℃以下の金属が溶融する温度まで加熱し、そのペースト合金中に、前記融点が300℃以下の金属を混合させる。 To add a metal having a melting point of 300 ° C. or lower, an alloy of an alkali metal or an alkaline earth metal and In or Sn is dissolved in a liquid Ga-based liquid metal at room temperature to form a paste-like Ga-based alloy. Then, the metal is heated to a temperature at which a metal having a melting point of 300 ° C. or lower is melted, and the metal having a melting point of 300 ° C. or lower is mixed in the paste alloy.
融点が300℃以下の金属としては、In、Sn、Bi、又はこれらを主成分とする合金が挙げられるが、これらの中でもInSnを好適に使用できる。なお、「合金」とは、二種類以上の金属からなる外見上均一な金属であり、必ずしも異種金属間に金属結合が形成されていることを要しない。 Examples of the metal having a melting point of 300 ° C. or lower include In, Sn, Bi, and alloys containing these as main components. Among these, InSn can be preferably used. An “alloy” is an apparently uniform metal composed of two or more kinds of metals, and does not necessarily require a metal bond to be formed between different metals.
Ga系合金に使用できる、融点が300℃以下の金属の一例を表2に示す。 Table 2 shows an example of a metal having a melting point of 300 ° C. or lower that can be used for the Ga-based alloy.
Ga系合金は、その融点を更に超えるような高温においては完全な液体状態となる。従って、「ペースト状態」とは、液体状態と固体状態との中間の粘性領域にある状態と考えられる。本実施形態においては、ペースト状態にある温度範囲が5℃以上であることが好ましい。この程度の温度幅を有することにより、有機ELデバイス素子の製造を安定的に行う
ことができる。
The Ga-based alloy is in a completely liquid state at a high temperature that further exceeds its melting point. Therefore, the “paste state” is considered to be a state in a viscous region between the liquid state and the solid state. In the present embodiment, the temperature range in the paste state is preferably 5 ° C. or higher. By having such a temperature range, the organic EL device element can be stably manufactured.
また、Ga系合金は、融点50℃以上を有することが好ましい。融点が50℃よりも低温にあると、製造した有機デバイス素子の電極が、環境変化等により溶融剥離する場合がある。常温では固体であり融点以上の温度でペースト状態となり、上記のような温度特性を有するためには、Ga系合金にCaが5〜30質量%含有していることが好ましい。なお、ペーストの粘度は、Caの含有量だけでなく、融点300℃以下の金属の種類によっても変化する。 The Ga-based alloy preferably has a melting point of 50 ° C. or higher. When the melting point is lower than 50 ° C., the electrode of the manufactured organic device element may be melted and peeled due to environmental change or the like. In order to be solid at normal temperature and to be in a paste state at a temperature equal to or higher than the melting point, and to have the temperature characteristics as described above, it is preferable that 5-30% by mass of Ca is contained in the Ga-based alloy. Note that the viscosity of the paste varies depending not only on the Ca content but also on the type of metal having a melting point of 300 ° C. or lower.
Ga系合金は、上記表1に示すようなGa系液体金属と、上記表2に示すような融点300℃以下の金属と、Ca等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを溶融混合することにより得られるが、Caを用いた場合には、Caの燃焼・爆発を防ぐために、真空溶融炉や不活性気体溶融炉内で溶融混合することが好ましい。 A Ga-based alloy is obtained by melting and mixing a Ga-based liquid metal as shown in Table 1 above, a metal having a melting point of 300 ° C. or lower as shown in Table 2 above, and an alkali metal or alkaline earth metal such as Ca. Although obtained, when Ca is used, in order to prevent combustion and explosion of Ca, it is preferable to melt and mix in a vacuum melting furnace or an inert gas melting furnace.
具体的には、Ga金属に溶融し易い金属であるInやSnとCaとの合金を予め真空溶融炉内で作製し、これらのCaIn又はCaSn合金をGa系液体金属に溶融させることが、安全面、取り扱い性の観点から好ましい。 Specifically, it is safe to prepare an alloy of In, Sn, and Ca, which is a metal that is easily melted into Ga metal, in a vacuum melting furnace in advance, and to melt these CaIn or CaSn alloy into Ga-based liquid metal. From the viewpoint of surface and handleability, it is preferable.
Ga系液体金属に、CaInやCaSn合金を浸漬すると、溶解して常温でペースト状態にあるGa系合金を得ることができる。このGa系合金は良好な電子注入機能を有するので、有機EL素子の陰極として用いることにより良好な発光特性を示す。すなわち、有機EL素子においては、より大きな電流を制御し得るようにするために、電荷注入効率(陽極では正孔注入効率、陰極では電子注入効率)が良好な電極であることが好ましく、陰極には電子を放出し易いという観点から仕事関数の低い金属が使用される。従来の陰極では代表的な金属として仕事関数4.2eVのAlが好適に使用されているが、Ga系合金にあっては、Gaの仕事関数が4.3eVとAlに近いため、ペースト金属としての利点とともに、陰極としてGa系合金を用いると、陰極から有機発光層への電子注入が良好となる利点もある。 When a CaIn or CaSn alloy is immersed in a Ga-based liquid metal, a Ga-based alloy in a paste state at room temperature can be obtained by dissolution. Since this Ga-based alloy has a good electron injection function, it exhibits good emission characteristics when used as a cathode of an organic EL device. That is, in an organic EL element, in order to be able to control a larger current, it is preferable that the electrode has a good charge injection efficiency (hole injection efficiency at the anode and electron injection efficiency at the cathode). Uses a metal having a low work function from the viewpoint of easily emitting electrons. In a conventional cathode, Al having a work function of 4.2 eV is preferably used as a typical metal. However, in Ga-based alloys, the work function of Ga is 4.3 eV, which is close to Al. In addition to this advantage, when a Ga-based alloy is used as the cathode, there is also an advantage that electron injection from the cathode to the organic light emitting layer becomes good.
また、Ga系合金を構成する、In、Sn、Bi、Ga等の各金属の仕事関数は、それぞれ4.1eV、4.4eV、4.3eV、4.3eVとAlの仕事関数に近いため、本実施形態におけるGa系合金は、上記のような電極形成の製造面の有利さだけでなく、電子注入機能の面から有利である。 Moreover, since the work functions of each metal such as In, Sn, Bi, and Ga constituting the Ga-based alloy are close to the work functions of 4.1 eV, 4.4 eV, 4.3 eV, 4.3 eV, and Al, respectively, The Ga-based alloy in the present embodiment is advantageous not only from the manufacturing aspect of electrode formation as described above but also from the aspect of the electron injection function.
Ga系合金にあっては、必要に応じて他の金属が含まれていても良く、例えば、陰極の電子注入効率を向上させるために、仕事関数が低い物質として、Ca以外のアルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも1種類を陰極に混合することができる。これらの中でも、Li、Na、K、Mg、Rb、Cs、Ba、Be、及びSrから選ばれる1種以上の金属が好ましい。また、添加量は、1質量%以下が好ましく、0.05〜2質量%がより好ましい。この範囲の添加量であれば、Ga系合金のペースト性に影響を与えない。これら金属を添加する方法は、上記した通りである。 In the Ga-based alloy, other metals may be contained as necessary. For example, in order to improve the electron injection efficiency of the cathode, as a substance having a low work function, alkali metals and alkalis other than Ca are used. At least one selected from earth metals can be mixed with the cathode. Among these, one or more metals selected from Li, Na, K, Mg, Rb, Cs, Ba, Be, and Sr are preferable. Moreover, 1 mass% or less is preferable and 0.05-2 mass% is more preferable. If the addition amount is within this range, the paste properties of the Ga-based alloy are not affected. The method for adding these metals is as described above.
また一方で、上側の基板16よりも融点の低い金属材料としては、例えばBiとInおよびSnの少なくともいずれか1種とからなるBi合金中に、Alが分散されたBi合金を挙げることができる。
On the other hand, examples of the metal material having a melting point lower than that of the
当該合金は、Bi合金中にAlが分散されているので、Bi合金のみを用いた場合と比較して仕事関数を低くすることができる。したがって、このようなBi合金を陰極として用いた本実施形態にかかる有機ELデバイスでは、Bi合金電極とBi合金電極に接する層との界面にて電子注入障壁を低減することができ、電子注入特性を向上させることが可能である。また、Bi合金はBiとInおよびSnの少なくともいずれか1種とからなるので、PbやCdを含まず、環境に配慮した有機デバイスとすることが可能である。さらにBi合金はBiとInおよびSnの少なくともいずれか1種とからなり、通常はBi合金の融点が所定の範囲内となるので、電極をウェットプロセスで形成可能であり、有機デバイスの大型化および製造コストの低減を実現し、電極形成時の有機層へのダメージを防ぐことができる。また、環境変化に対する信頼性を高めることができる。 In the alloy, since Al is dispersed in the Bi alloy, the work function can be lowered as compared with the case where only the Bi alloy is used. Therefore, in the organic EL device according to the present embodiment using such a Bi alloy as a cathode, the electron injection barrier can be reduced at the interface between the Bi alloy electrode and the layer in contact with the Bi alloy electrode. It is possible to improve. In addition, since the Bi alloy is composed of Bi and at least one of In and Sn, it can be an organic device that does not contain Pb or Cd and is environmentally friendly. Further, the Bi alloy is composed of Bi and at least one of In and Sn. Usually, since the melting point of the Bi alloy is within a predetermined range, the electrode can be formed by a wet process, and the organic device can be enlarged. The manufacturing cost can be reduced, and damage to the organic layer during electrode formation can be prevented. Moreover, the reliability with respect to an environmental change can be improved.
本Bi合金は、BiとInおよびSnの少なくともいずれか1種とからなるものであれば特に限定されるものではなく、BiとInとSnとからなるものであってもよく、BiとInとからなるものであってもよく、BiとSnとからなるものであってもよい。なお、本願明細書において、「Bi合金」とはBiを含む合金をいい、Bi含有量が最も多いBi含有合金だけでなく、In含有量やSn含有量が最も多いBi含有合金も含まれる。 The present Bi alloy is not particularly limited as long as it is composed of Bi and at least one of In and Sn, and may be composed of Bi, In and Sn. It may be composed of Bi or Sn. In the present specification, “Bi alloy” refers to an alloy containing Bi, and includes not only a Bi-containing alloy having the highest Bi content but also a Bi-containing alloy having the highest In content and Sn content.
Bi合金の融点としては、有機発光層13にダメージを与えることなくウェットプロセスによりBi合金の陰極を形成可能な温度であればよく、60℃〜180℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは70℃〜160℃の範囲内、さらに好ましくは72℃〜138℃の範囲内である。Bi合金の融点が高すぎると、陰極形成時に有機発光層13に大きなダメージを与えてしまうおそれがあるからである。また、有機ELデバイスを高温環境下でも安定して使用するためには、実用的にはBi合金の融点は上記範囲内であることが好ましく、Bi合金の融点が低すぎると、有機ELデバイスの使用時にBi合金の陰極が融解してしまうおそれがあるからである。特に、有機EL素子は駆動時に発熱することから、Bi合金の融点が上記範囲より低いと、熱によりBi合金の陰極が融解してしまうおそれがある。なお、Bi合金にAlを添加しても、Bi合金の融点は変化しない。
The melting point of the Bi alloy may be any temperature that can form the cathode of the Bi alloy by a wet process without damaging the organic
Bi合金の組成および融点について表3に例示する。 The composition and melting point of the Bi alloy are exemplified in Table 3.
なお、本願明細書において、Bi合金を構成するBi、In、Snの組成は、予め秤量した各成分の仕込質量であるか、あるいはX線回折法(XRD)、X線光電子分光法(XPS)もしくはその他の適切な方法により測定された組成を意味する。 In the present specification, the composition of Bi, In, and Sn constituting the Bi alloy is the charged mass of each component weighed in advance, or X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) Or the composition measured by the other suitable method is meant.
Bi合金電極中のAlの含有量は、電子注入特性を改善することができれば特に限定されるものではなく、0.0001質量%以上100質量%未満の範囲内とすることができ、好ましくは0.0001質量%〜50質量%の範囲内、より好ましくは0.0006質量%〜10質量%の範囲内である。Al含有量が少なすぎると電子注入特性の改善効果が十分に得られない可能性があり、またAl含有量を多くしても電子注入特性の改善効果に変化がないからである。 The content of Al in the Bi alloy electrode is not particularly limited as long as the electron injection characteristics can be improved, and can be within a range of 0.0001 mass% or more and less than 100 mass%, preferably 0. It is within the range of 0.0001% by mass to 50% by mass, and more preferably within the range of 0.0006% by mass to 10% by mass. This is because if the Al content is too small, the effect of improving the electron injection characteristics may not be sufficiently obtained, and even if the Al content is increased, the effect of improving the electron injection characteristics does not change.
Bi合金電極中のAlの濃度が、有機層側の反対側から有機層側に向かって増加していることが好ましい。このような構成であれば、Bi合金の陰極において有機発光層側の反対側から有機発光層側に向かって仕事関数を低くすることができ、Bi合金の陰極とこれに接する層との界面にて電子注入障壁をより一層低減することができるからである。Bi合金においてAlは不純物の溶質元素である。溶質元素の溶解度は、液体中に比べ固相中の方が低い。したがって、凝固の進行にともない液体中に、溶質元素が偏析され濃化する。つまり、凝固過程におけるAlの移動は、合金凝固時に不純物であるAlが偏析されるために生じる。この原理を用いて、有機発光層の反対側から凝固させることによって、有機発光層の反対側から有機発光層側に向かってAlの濃度を増加させることが可能となる。なお、Bi合金の陰極中のAlの濃度が有機発光層側の反対側から有機発光層側に向かって増加していることは、X線光電子分光法(XPS)にて、試料をX線源と分析器に対して傾斜させる角度分解による深さ方向測定、またはイオンビームスパッタリングを用いた深さ方向測定により確認することができる。 It is preferable that the concentration of Al in the Bi alloy electrode increases from the side opposite to the organic layer side toward the organic layer side. With such a configuration, the work function can be lowered from the opposite side of the organic light emitting layer side to the organic light emitting layer side in the Bi alloy cathode, and at the interface between the Bi alloy cathode and the layer in contact therewith. This is because the electron injection barrier can be further reduced. In the Bi alloy, Al is an impurity solute element. The solubility of solute elements is lower in the solid phase than in the liquid. Therefore, solute elements are segregated and concentrated in the liquid as the solidification progresses. That is, the movement of Al during the solidification process occurs because Al as an impurity is segregated during alloy solidification. By using this principle and solidifying from the opposite side of the organic light emitting layer, it is possible to increase the concentration of Al from the opposite side of the organic light emitting layer toward the organic light emitting layer side. Note that the Al concentration in the cathode of the Bi alloy increases from the side opposite to the organic light emitting layer side toward the organic light emitting layer side. It can be confirmed by measuring the depth direction by angle resolution with respect to the analyzer or by measuring the depth direction using ion beam sputtering.
Bi合金の陰極の仕事関数としては、Bi合金のみの仕事関数よりも低ければ特に限定されるものではない。また、Bi合金電極の仕事関数の下限は、Alの仕事関数と同程度であればよい。具体的に、Bi合金電極の仕事関数は、3.9eV〜4.6eVの範囲内であることが好ましく、より好ましくは3.9eV〜4.3eVの範囲内、さらに好ましくは3.9eV〜4.1eVの範囲内である。なお、仕事関数は、理研計器(株)製の光電子分光装置AC−3を用いて測定した仕事関数の値を適用した。測定は、基板上に、測定しようとする材料で形成した層を単層として形成し、上記の光電子分光装置AC−3で光電子が放出されるエネルギー値で決定した。測定条件としては、50nWの光量で0.05eV刻みで行った。 The work function of the Bi alloy cathode is not particularly limited as long as it is lower than the work function of the Bi alloy alone. Further, the lower limit of the work function of the Bi alloy electrode may be about the same as that of Al. Specifically, the work function of the Bi alloy electrode is preferably in the range of 3.9 eV to 4.6 eV, more preferably in the range of 3.9 eV to 4.3 eV, and still more preferably 3.9 eV to 4 eV. Within the range of 1 eV. In addition, the value of the work function measured using the photoelectron spectrometer AC-3 by Riken Keiki Co., Ltd. was applied to the work function. The measurement was performed based on the energy value at which photoelectrons were emitted from the photoelectron spectrometer AC-3 by forming a layer formed of the material to be measured on the substrate as a single layer. As measurement conditions, it was performed in increments of 0.05 eV with a light amount of 50 nW.
Bi合金にAlを添加する方法としては、溶融した状態のBi合金にAlを混合する方法を用いることができる。具体的には、溶融状態のBi合金に、ワイヤ、棒、シート、塊等の任意の形状のAlを浸漬させることで、Bi合金にAlを添加することができる。溶融状態のBi合金にAlを混合しても、Bi合金の融点程度であればAlは溶融しないので、合金にはならず、Bi合金に分散した状態となる。 As a method of adding Al to the Bi alloy, a method of mixing Al with a Bi alloy in a molten state can be used. Specifically, Al can be added to the Bi alloy by immersing Al in an arbitrary shape such as a wire, a rod, a sheet, or a lump in the molten Bi alloy. Even if Al is mixed with the Bi alloy in the molten state, the Al does not melt as long as the melting point of the Bi alloy is reached, so it does not become an alloy but is dispersed in the Bi alloy.
Bi合金の陰極の形成方法としては、Bi合金中にAlが分散された電極を形成可能な方法であれば特に限定されるものではないが、溶融状態のBi合金とAlとからなる電極材料を塗布する方法が好ましく用いられる。塗布法等のウェットプロセスであれば、Bi合金電極形成時の有機発光層へのダメージを防ぐことができる。また、蒸着法等のドライプロセスを用いることなく有機ELデバイスの全ての層を塗布法等のウェットプロセスにより形成することができるようになり、有機ELデバイスの大型化、製造コストの低減を実現することができる。さらに、溶融状態のBi合金とAlとからなる電極材料を塗布する方法は、Bi合金電極の厚みを制御し易いという利点を有する。 The method for forming the cathode of the Bi alloy is not particularly limited as long as it is a method capable of forming an electrode in which Al is dispersed in the Bi alloy, but an electrode material composed of a molten Bi alloy and Al is used. A coating method is preferably used. A wet process such as a coating method can prevent damage to the organic light emitting layer during Bi alloy electrode formation. In addition, all layers of the organic EL device can be formed by a wet process such as a coating method without using a dry process such as a vapor deposition method, thereby realizing an increase in the size of the organic EL device and a reduction in manufacturing cost. be able to. Further, the method of applying an electrode material composed of a molten Bi alloy and Al has an advantage that the thickness of the Bi alloy electrode can be easily controlled.
溶融状態のBi合金とAlとかららなる電極材料を塗布する方法としては、ノズル等の吐出部に加熱機構を有する塗布装置を用いる方法であれば特に限定されるものではなく、一般的な塗布方法が使用でき、例えば、ディスペンサを用いる方法、スプレーコート法、ブレードコート法、キャスト法、バーコート法、ダイコート法、インクジェット法等が挙げられる。塗布装置において、ノズル等の吐出部が有する加熱機構はSUS等の安定性に優れる合金で加工されていることが好ましい。さらに、溶融状態の金属浴に基板を浸漬することで塗布することも可能である。溶融状態のBi合金とAlとからなる電極材料を塗布した後は、冷却され、Bi合金の陰極が形成される。 The method of applying an electrode material composed of a molten Bi alloy and Al is not particularly limited as long as it is a method using a coating apparatus having a heating mechanism in a discharge portion such as a nozzle. For example, a method using a dispenser, a spray coating method, a blade coating method, a casting method, a bar coating method, a die coating method, and an ink jet method can be used. In the coating apparatus, it is preferable that the heating mechanism of the discharge unit such as a nozzle is processed with an alloy having excellent stability such as SUS. Furthermore, it is also possible to apply the substrate by immersing the substrate in a molten metal bath. After applying an electrode material made of a molten Bi alloy and Al, it is cooled to form a Bi alloy cathode.
Bi合金の陰極形成時の雰囲気としては、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガスが挙げられる。 Examples of the atmosphere at the time of forming the cathode of the Bi alloy include inert gases such as nitrogen and argon.
また、後述するスペーサ17で下側の基板15および上側の基板16が支持された状態において、毛細管現象を用いて、当該融状態のBi合金とAlとからなる電極材料を注入し、その後冷却することによりBi合金の陰極を形成してもよい。
Further, in a state where the
なお、本実施形態の有機ELデバイス10にあっては、有機ELデバイス素子14を挟み込むように設置される下側の基板15および上側の基板16がスペーサ17によって支持されているため、有機デバイス素子10を形成するための空間を自由に設計することができる。したがって、特に陰極12を形成するにあたり、その形成方法を自由に選択することができる。
In the
また、上述の通り、本実施形態の有機ELデバイス10にあっては、有機ELデバイス素子14を構成する陰極12の厚さに特徴を有しているが、当該陰極12の具体的な厚さについては特に限定されることはなく、後述する有機発光層13よりも厚く設計すればよい。つまり、下側の基板15と上側の基板16との間の距離、いわゆるセルギャップの大きさ、前述の陽極11の厚さ、さらには有機発光層13の厚さなどを考慮して設計すればよく、例えば、セルギャップの大きさの半分以上の厚さの陰極12とすることにより、必然的に有機発光層13の厚さよりも陰極12の厚さを厚くすることができ、本実施形態の作用効果を発揮することができる。
Further, as described above, the
また、有機発光層13の厚さが100nm未満となるように陰極12の厚さを厚く設計することが好ましい。有機発光層13の厚さを100nm未満とすることにより、消費電力を充分に低減することができる。例えば、下側の基板15と上側の基板16との間の距離、いわゆるセルギャップが1μmであり、陽極11の厚さが150nmだった場合、陰極の厚さを750nmよりも厚くすることで、結果的に有機発光層13の厚さを100nm未満とすることができる。
Moreover, it is preferable to design the
このような観点からすると、本実施形態にかかる有機ELデバイス10における陰極12は、有機発光層の厚さを所望の厚さに設計するための厚さ調整機能を有していると言える。したがって、陰極12にあっては、必ずしも単一の層として存在している必要はなく、複数の層を積層した積層構造であってもよい。
From such a viewpoint, it can be said that the
・有機発光層
有機ELデバイス素子14を構成する有機発光層13は、所定の温度で液晶または液体となり発光する有機発光層であり、この条件を満たす有機発光層であれば特に限定されない。
Organic Light-Emitting Layer The organic light-emitting
このような有機発光層13の材料としては、所定の温度で液晶や液体を発現する材料をそのまま用いてもよく、具体的には、例えば、特開平09−316442号公報の表1〜表52に開示されている材料や、特開平10−231260号公報の一般式(I)〜(I
I)および表1に開示されている材料や、特開2006−248948号公報の(化1)〜(化9)および表1〜2に開示されている材料などから適宜選択して用いてもよい。
As a material for such an organic
I) and the materials disclosed in Table 1 or the materials disclosed in JP-A-2006-248948 (Chemical Formula 1) to (Chemical Formula 9) and Tables 1-2 may be used as appropriate. Good.
また、これら液晶または液体を発現する材料に、別途、発光効率の向上や発光波長を変化させる等の目的でドーパントを添加してもよい。高分子系材料の場合は、これらを分子構造の中に発光基として含んでいてもよい。このようなドーパントとしては、例えば特開2009−290204号公報に開示されているのものを用いることができ、具体的にはペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、カルバゾール誘導体およびフルオレン誘導体を挙げることができる。またこれらにスピロ基を導入した化合物も用いることができる。これらの材料は単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。 In addition, a dopant may be separately added to these liquid crystal or liquid-expressing materials for the purpose of improving the light emission efficiency or changing the light emission wavelength. In the case of a polymer material, these may be included as a light emitting group in the molecular structure. As such a dopant, for example, those disclosed in JP 2009-290204 A can be used, and specific examples include perylene derivatives, coumarin derivatives, rubrene derivatives, carbazole derivatives, and fluorene derivatives. it can. Moreover, the compound which introduce | transduced the spiro group into these can also be used. These materials may be used alone or in combination of two or more.
また、有機発光層13は、単層であってもよく、複数の層を積層した積層構造体であってもよい。積層構造体としての有機発光層13としては、正孔注入輸送層、有機液晶層、および電子注入輸送層を順次積層した積層構造体などが挙げられる。
Further, the organic
なお、前述の有機発光層13を構成する各層の詳細、つまりその材料や層の厚さ、さらにはその製造方法などについては、本発明は特に限定することはなく、従来公知の各層を適宜選択することができる。したがって、有機層13は分子量が1000以上の高分子化合物から構成されていてもよく、分子量が1000未満の低分子化合物から構成されていてもよい。さらに、有機層13を製造するにあっては、蒸着によってもよく、塗布によってもよい。
The details of each layer constituting the organic light-emitting
また、本実施形態における有機発光層13が複数の層を積層した積層構造体である場合にあっては、当該複数の層の中に無機物や金属錯体からなる層が含まれていてもよい。つまり、例えば、有機発光層13が、正孔注入輸送層、有機液晶層、および電子注入輸送層を順次積層した積層構造体である場合、正孔注入輸送層や電子注入輸送層が無機物や金属錯体からなる層であってもよい。またさらに、必要に応じて電荷発生層が追加されてもよい。
Moreover, when the organic
・基板
本実施形態にかかる有機ELデバイス10は、対向する二つの基板、つまり下側の基板15と上側の基板16を有している。これらの基板15、16は、前述の有機ELデバイス素子14を支持し、または封止する役割を果たしている。
-Substrate The
このような基板15、16は、フレキシブルな基板であってもよく、リジッドな基板であってもよい。
基板15、16は、光透過性を有していてもよく有していなくてもよく、本実施形態にかかる有機ELデバイス10用途等に応じて適宜選択される。
The
基板15、16の材料としては、有機ELデバイス10の用途等に応じて適宜選択されるものであり、例えば、石英、アルカリガラス、無アルカリガラス等のガラスやこれらの薄ガラス、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフッ化ビニル、ポリオレフィン、フッ素系樹脂等の樹脂、さらにはSUS基板を挙げることができる。また、基板15、16は、単層のみならず、前述の材料を複数積層した積層構造体であってもよい。特に、材料として樹脂を用いる場合にあっては、水や酸素の侵入を防ぐためのバリア層が積層された構造であることが好ましい。
The materials of the
基板15、16の厚さは特に限定されないが、通常0.5mm〜2.0mm程度である。
Although the thickness of the board |
・スペーサ
本実施形態にかかる有機ELデバイス10は、前述の二つの基板15、16間に配置され、これらを支持するためのスペーサ17を有している。
Spacer The
このようなスペーサ17の形状は特に限定されることはなく、上記の作用効果、つまり二つの基板15、16を支持することができる形状であればよく、適宜設計可能である。具体的には、例えば、図1に示すような柱状に加え、球状、壁状、さらには粒子を積み重ねた形状、などを採用することができる。また、柱状の場合であっても、図1に示すような矩形状の他、台形状や円柱状としてもよい。
The shape of the
また、スペーサ17の高さについても特に限定されることはなく、二枚の基板15、16の間隔、いわゆるセルギャップをどの程度にするかや、有機発光層13の厚さをどの程度に設計して消費電力の低減を図るか、など考慮して自由に設計可能である。具体的には、例えば1μm〜3000μm程度としてもよい。
Further, the height of the
このようなスペーサ30の材質についても特に限定されることはない。例えば、前記基板15、16において用いることができる各種樹脂、つまり、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフッ化ビニル、ポリオレフィン、フッ素系樹脂等の樹脂を用いてもよく、一方で、シリカ、無アルカリガラス、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、チタンバリウム系ガラスなどの無機材料を用いてもよい。
The material of the spacer 30 is not particularly limited. For example, various resins that can be used in the
また、スペーサ17の形成方法にあっても特に限定されることはなく、従来公知の形成方法から適宜選択することができる。例えば、スペーサ17を個別の製造しておき、これを基板15、16に接着剤を用いて設置してよく、基板15、16を形成するのと同時に、スペーサ17を形成してもよい。さらには、厚手の基板材料を用意しておき、エッチングなどによってスペーサ17を形成してもよい。なお、接着剤を用いる場合にあっては、当該接着剤は熱硬化性の接着剤であっても、光硬化性の接着剤であってもよい。
Moreover, even if it exists in the formation method of the
スペーサ17を形成するタイミングについても特に限定されることはない。例えば、下側の基板15に有機ELデバイス素子14を形成し、次いで下側の基板15にスペーサ17を形成し、最後に上側の基板16を載置して、当該上側の基板16とスペーサ17とを接着してもよく、有機ELデバイス素子14の形成とスペーサ17の形成との順序を入れ替えてもよい。さらには、上側の基板16にスペーサ17を設けておき、最後に下側の基板15と接着するようにしてもよい。
The timing for forming the
次に、スペーサが設けられる位置について説明する。 Next, the position where the spacer is provided will be described.
図2は、図1に示す有機デバイスの概略正面図である。 FIG. 2 is a schematic front view of the organic device shown in FIG.
スペーサ17は、有機ELデバイス素子14の周囲を完全に包囲するように形成する必要はなく、図2に示すように四隅にのみ設けてもよい。スペーサ17は、有機ELデバイス素子14を挟み込むように設けられる基板15、16を支持することにより、有機ELデバイス素子14が設置される空間を形成するものであり、したがって、当該作用効果を奏することができれば、設置箇所については特に限定されることはない。
The
このように、所定の間隔を空けてスペーサ17を設けることにより、スペーサ17同士の間(図2中の矢印参照)を利用して、有機ELデバイス素子14を構成する種々の層を形成したり、基板15、16との間に存在する空間を利用して乾燥材を設置したりすることができる。
In this manner, by providing the
一方で、図示はしないが、例えば、有機ELデバイス素子14の周囲を取り囲むように壁状にスペーサを設けることもできる。このように壁状にスペーサを設けることにより、有機ELデバイス素子14の気密性を向上することができ、有機ELデバイス素子14に水分等が侵入することを防止することができる。
On the other hand, although not shown, for example, a spacer may be provided in a wall shape so as to surround the periphery of the organic
図3は、本発明の別の実施形態にかかる有機ELデバイスの概略正面図である。なお、図1と同じ構成については同じ符号を用いている。 FIG. 3 is a schematic front view of an organic EL device according to another embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is used about the same structure as FIG.
図3に示すように、本実施形態にかかる有機ELデバイスは、いわゆる「多面付け」、つまり、基板15、16の間に複数の有機ELデバイス素子14、14・・・が配置される場合もある。この場合において、スペーサ17は、有機ELデバイス素子14同士の間に、適当に設置することができる。
As shown in FIG. 3, the organic EL device according to the present embodiment is a so-called “multi-sided”, that is, a plurality of organic
図4は、本発明の別の実施形態にかかる有機デバイスの概略断面図である。なお、図1と同じ構成については同じ符号を用いている。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an organic device according to another embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is used about the same structure as FIG.
図4に示すように、本実施形態にかかる有機ELデバイス10にあっては、スペーサ17に支持されている二つの基板15、16間に存在する空間に乾燥材40が配置されている。
As shown in FIG. 4, in the
このように、本実施形態にかかる有機ELデバイス10にあっては、前述の通り、スペーサの設置位置を適宜設計することにより、基板15、16間に適当な空間を作ることができ、当該空間を有効利用することができる。当該空間に乾燥材40を配置することにより、有機ELデバイス素子14が水分に侵されることを防止することができ、有機デバイス素子10の長寿命化を図ることができる。
Thus, in the
乾燥材40については、特に限定されることはなく、有機ELデバイスの分野において既に用いられている各種乾燥材の中から適宜選択して用いることができる。
The
また、乾燥材40の配置方法についても特に限定されることはなく、図4に示すように上側の基板16に乾燥材40を接着することで配置してもよい。なお、図示はしないが、下側の基板15に乾燥材を設置してもよく、両方の基板15、16に設置してもよい。
Also, the arrangement method of the
図5は、本発明の別の実施形態にかかる有機デバイスの概略断面図である。なお、図1と同じ構成については同じ符号を用いている。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an organic device according to another embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is used about the same structure as FIG.
図5に示すように、本実施形態にかかる有機ELデバイス10にあっては、これを構成する上側の基板16にざぐり部22が設けられており、当該座繰り部22に乾燥材40が配置されている。このように、基板16の一部にざぐり部22を設け、当該部分に乾燥材40を配置してもよい。ざぐり部22を設け、当該部分に乾燥材40を配置することにより、有機ELデバイス素子14と乾燥材とが接触し難くなり、製造時の歩留まりを向上することができる。
As shown in FIG. 5, in the
この場合であっても、図示はしないが、下側の基板15にざぐり部を設け、当該ざぐり部に乾燥材を設置してもよく、両方の基板15、16にざぐり部を設け、当該ざぐり部に乾燥材を設置してもよい。
Even in this case, although not shown, a counterbore part may be provided on the
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described using examples and comparative examples.
なお、有機ELデバイスの作製は、特に断りの記述がない限り、水分濃度1ppm以下、酸素濃度1ppm以下の窒素置換グローブボックス内で作業を行った。 The production of the organic EL device was performed in a nitrogen-substituted glove box having a moisture concentration of 1 ppm or less and an oxygen concentration of 1 ppm or less unless otherwise specified.
(実施例1)
・基板Aの作製
陽極として厚さ150nmのITOの薄膜付きのガラス基板を用いた。このガラス基板を25mm×25mmのサイズに裁断した後、ガラス基板上のITO膜をストライプ状にパターン形成した。このようにして得られたガラス基板を、中性洗剤、超純水の順に超音波洗浄し、UVオゾン処理を施した。
Example 1
-Production of substrate A A glass substrate with a thin film of ITO having a thickness of 150 nm was used as an anode. After this glass substrate was cut into a size of 25 mm × 25 mm, an ITO film on the glass substrate was patterned in a stripe shape. The glass substrate thus obtained was ultrasonically cleaned in order of neutral detergent and ultrapure water, and then subjected to UV ozone treatment.
次いで、上記のガラス基板に正孔注入材料であるPEDOT(AI4083)をスピンコートにて大気中で塗布し、大気中で200℃30分乾燥して、厚さ20nmの膜を形成した。 Next, PEDOT (AI4083), which is a hole injection material, was applied to the glass substrate by spin coating in the air, and dried in the air at 200 ° C. for 30 minutes to form a film having a thickness of 20 nm.
次に、正孔輸送材料として、高分子材料であるポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−co−(4,4'−(N−(4−sec−ブチルフェニル))ジフェニルアミン)](TFB)を用いた。キシレンに前記TFBを0.4重量%の濃度で溶解させた溶液を、スピンコート法により塗布して成膜した。TFB溶液の塗布後、溶剤を蒸発させるためにホットプレートを用いて200℃で30分乾燥させて、厚さ20nmの膜を形成した。このような工程を経て基板Aを得た。 Next, as a hole transport material, poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co- (4,4 ′-(N- (4-sec-butyl) which is a polymer material. Phenyl)) diphenylamine)] (TFB). A film in which the TFB was dissolved in xylene at a concentration of 0.4 wt% was applied by spin coating to form a film. After applying the TFB solution, the film was dried at 200 ° C. for 30 minutes using a hot plate in order to evaporate the solvent, thereby forming a film having a thickness of 20 nm. Substrate A was obtained through these steps.
・基板Bの作製
サイズが25mm×25mmのガラス基板を、中性洗剤、超純水の順に超音波洗浄し、UVオゾン処理を施した。次いで、このガラス基板上に、陰極としてAl(厚み:3730nm)を成膜した。なお、この成膜は、真空中(圧力:1×10-4Pa)で、抵抗加熱蒸着法により行った。
-Production of substrate B A glass substrate having a size of 25 mm x 25 mm was subjected to UV ozone treatment by ultrasonic cleaning in the order of neutral detergent and ultrapure water. Next, Al (thickness: 3730 nm) was formed as a cathode on the glass substrate. This film formation was performed by resistance heating vapor deposition in vacuum (pressure: 1 × 10 −4 Pa).
次いで、前記陰極上に電子注入輸送層として3TPYMB(トリス[3−(3−ピリジル)メシチル]ボラン):Liq(8−ヒドロキシキノリノラト-リチウム)=1:1(固形分濃度1質量%、1−ブタノール溶液)をスピンコート法により塗布し、ホットプレートを用いて150℃、30分で加熱した。加熱後の厚みは30nmであった。このような工程を経て基板Bを得た。なお、電子注入輸送層の形成にあって、塗布膜が形成しづらい場合には、蒸着法を用いてもよい。
Next, 3TPYMB (tris [3- (3-pyridyl) mesityl] borane): Liq (8-hydroxyquinolinolato-lithium) = 1: 1 (
前記基板Aと基板Bを大きさ4μmのスペーサと接着剤を用いて、貼りあわせた。この時、基板Aの正孔輸送層と基板Bと電子注入輸送層との間のギャップは50nmであった。 The substrate A and the substrate B were bonded together using a spacer having a size of 4 μm and an adhesive. At this time, the gap between the hole transport layer of the substrate A, the substrate B, and the electron injection transport layer was 50 nm.
有機発光層に用いる液晶材料は、PHYSICAL REVIEW B 79, 033201(2009)に記載の2-4-octyloxyphenyl-6-butoxybenzothiazole(相転移温度:Cryst 68.3℃ SmC 100.8℃ Nematic 123.9℃ Iso、以下、8O-PBT-O4と略す)を用いた。8O-PBT-O4:C545T(10-(2-Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7,-tetramethyl l- 1H,5H,11H-[1]benzopyrano [6,7,8-ij]quinolizin-11-one)=95:5(重量比)を、毛細管現象を利用してホットプレート上で130℃で注入した。注入後、室温に戻した。 The liquid crystal material used for the organic light emitting layer is 2-4-octyloxyphenyl-6-butoxybenzothiazole (phase transition temperature: Cryst 68.3 ° C SmC 100.8 ° C Nematic 123.9 ° C Iso, described below, 8O- (Abbreviated as PBT-O4). 8O-PBT-O4: C545T (10- (2-Benzothiazolyl) -2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7, -tetramethyl l- 1H, 5H, 11H- [1] benzopyrano [6 , 7,8-ij] quinolizin-11-one) = 95: 5 (weight ratio) was injected at 130 ° C. on a hot plate using capillary action. After the injection, the temperature was returned to room temperature.
なお、毛細管現象を利用して注入しにくい場合は、基板A上に8O-PBT-O4:C545T=95:5(重量比)の粉末を設けてから、基板Bを大きさ4μmのスペーサと接着剤を用いて、貼りあわせてから、加熱しても良い。 If it is difficult to inject using capillary action, a powder of 8O-PBT-O4: C545T = 95: 5 (weight ratio) is provided on the substrate A, and then the substrate B is bonded to a spacer having a size of 4 μm. An adhesive may be used and then heated after pasting.
以上により、実施例1にかかる有機ELデバイスを得た。 The organic EL device concerning Example 1 was obtained by the above.
(比較例1)
陰極であるAlの厚さを100nmとすることにより、有機発光層の厚みを3680nmとした以外は、上記実施例1と同じ条件にて比較例1にかかる有機ELデバイスを得た。
(Comparative Example 1)
An organic EL device according to Comparative Example 1 was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the thickness of the organic light emitting layer was changed to 3680 nm by setting the thickness of Al as the cathode to 100 nm.
(デバイス特性評価)
上記実施例1及び比較例1の有機ELデバイスは、いずれもC545T由来の緑色に発光した。これらについて、(株)トプコン製の分光放射計SR−2を用いて、発光輝度とスペクトルを測定した。測定結果を以下の表4に示す。なお、電流効率は駆動電流と輝度から算出して求めた。
(Device characteristic evaluation)
The organic EL devices of Example 1 and Comparative Example 1 all emitted green light derived from C545T. About these, the light emission brightness | luminance and the spectrum were measured using the spectroradiometer SR-2 by Topcon Corporation. The measurement results are shown in Table 4 below. The current efficiency was calculated from the drive current and the luminance.
実施例1及び比較例1の有機ELデバイスを発光させた結果、C545T由来の発光CIE(x,y)=(0.32、0.58)が確認できた。発光開始電圧、最大輝度共に実施例1が比較例1と比べて特性が良いことが分かった。比較例1は、有機発光層が厚すぎるために高電圧化、有機発光層内での再結合のキャリアバランスの低下が生じているためと考えられる。 As a result of causing the organic EL devices of Example 1 and Comparative Example 1 to emit light, light emission CIE (x, y) = (0.32, 0.58) derived from C545T could be confirmed. It was found that the characteristics of Example 1 were better than those of Comparative Example 1 for both the light emission start voltage and the maximum luminance. In Comparative Example 1, it is considered that the organic light emitting layer is too thick, resulting in a high voltage and a decrease in the recombination carrier balance in the organic light emitting layer.
10…有機ELデバイス
11…陽極
12…陰極
13…有機発光層
14…有機ELデバイス素子
15、16…基板
17…スペーサ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記陽極と前記陰極の間に配置され、所定の温度で液晶または液体となり発光する有機発光層と、
を含む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挟み込むように配置され、互いに対向する二つの基板と、
前記二つの基板の間に配置され、互いの基板を支持するスペーサと、
を有し、
前記陰極の厚さが、前記有機発光層の厚さよりも厚いことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスデバイス。 An anode and a cathode facing each other;
An organic light emitting layer disposed between the anode and the cathode and emitting light at a predetermined temperature as a liquid crystal or a liquid;
An organic electroluminescence device comprising:
Two substrates disposed so as to sandwich the organic electroluminescence element and facing each other;
A spacer disposed between the two substrates and supporting each other substrate;
Have
The organic electroluminescence device, wherein the thickness of the cathode is thicker than the thickness of the organic light emitting layer.
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- 2014-11-17 JP JP2014232454A patent/JP2016096097A/en active Pending
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