JP2020141084A - Stacked light emitting and receiving element and electronic device equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層型発光受光素子、及びそれを具備した電子デバイスに関する。より詳しくは、発光輝度・受光感度を最大化した発光受光素子と、指先に挟むのではなく、手首に巻き付けて使用できるなど、被検者のわずらわしさを解消した反射型パルスオキシメーター等に関する。 The present invention relates to a laminated light emitting and receiving element and an electronic device including the same. More specifically, the present invention relates to a light emitting and receiving element that maximizes light emitting brightness and light receiving sensitivity, and a reflective pulse oximeter that eliminates the annoyance of the subject, such as being able to be used by wrapping it around the wrist instead of sandwiching it between fingertips.
血中酸素濃度や脈拍を測定できるパルスオキシメーターは透過型が一般的であり、指先などに挟むタイプが主流である。光源には一般的に発光ダイオード(light emitting diode:LED)が用いられるため、大きな塊を常に指先に装着している状態となり、被検者は相当なわずらわしさを感じている。一方、薄膜化可能な発光光源として有機発光ダイオード(organic light emitting diode:OLED)、及び受光センサーとして有機光電変換素子(organic photoelectric conversion element:OPC)である有機薄膜太陽電池(organic photovoltaics:OPV)又は有機フォトディテクタ(organic photo detector:OPD)を使用し、かつ同一基板上に並べて配置させる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。しかしながら、同一平面上に複数のデバイスを並べるため、そのデバイス間の間隙部分が機能せず、発光輝度、及び受光感度に限界があった。 The pulse oximeter that can measure blood oxygen concentration and pulse is generally a transmission type, and the type that is sandwiched between fingertips is the mainstream. Since a light emitting diode (LED) is generally used as the light source, a large block is always worn on the fingertip, and the subject feels a great deal of trouble. On the other hand, an organic light emitting diode (OLED) is used as a light emitting light source that can be thinned, and an organic photoelectric conversion element (OPC) is used as a light receiving sensor. A technique has been proposed in which an organic photo detector (OPD) is used and arranged side by side on the same substrate (see, for example, Patent Document 1). However, since a plurality of devices are arranged on the same plane, the gap between the devices does not function, and the emission brightness and the light reception sensitivity are limited.
また、パルスオキシメーターとして、透過型でフレキシブル基板にOLEDを作製し、指に巻き付けて指の反対側にセンサーを配置させる提案もあったが(例えば、非特許文献1参照。)、指の太さの違いに対応できないなどの問題があった。 Further, as a pulse oximeter, there has been a proposal to fabricate an OLED on a transmissive flexible substrate, wrap it around a finger, and place a sensor on the opposite side of the finger (see, for example, Non-Patent Document 1). There was a problem such as not being able to deal with the difference.
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、発光輝度・及び受光感度を最大化した発光受光素子と、指先に挟むのではなく、手首等に巻き付けて使用できるなど、被検者のわずらわしさを解消した反射型パルスオキシメーターを提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems and situations, and the problem to be solved is to use a light emitting and receiving element that maximizes the light emitting brightness and the light receiving sensitivity by wrapping it around a wrist or the like instead of sandwiching it between fingertips. It is to provide a reflective pulse oximeter that eliminates the hassle of the subject, such as being able to do it.
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、発光素子と当該発光素子が発する光の反射光を受光する受光素子とが積層された積層型の発光受光素子によって、発光輝度及び受光感度を最大化した発光受光素子と、被検者のわずらわしさを解消した反射型パルスオキシメーターが得られることを見出した。 In the process of investigating the cause of the above problem in order to solve the above problem, the present inventor has a laminated type light emitting and receiving device in which a light emitting element and a light receiving element that receives the reflected light of the light emitted by the light emitting element are laminated. It has been found that a light-emitting light-receiving element that maximizes the light-emitting brightness and the light-receiving sensitivity and a reflection-type pulse oximeter that eliminates the hassle of the subject can be obtained.
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。 That is, the above problem according to the present invention is solved by the following means.
1.面状の発光素子と受光素子とが積層された積層型発光受光素子であって、
前記受光素子は、前記発光素子が発する光の反射光を受光することを特徴とする積層型発光受光素子。
1. 1. It is a laminated light emitting and receiving element in which a planar light emitting element and a light receiving element are laminated.
The light receiving element is a stacked light emitting and receiving element, characterized in that it receives the reflected light of the light emitted by the light emitting element.
2.前記発光素子が、複数の異なる波長の光を発光することを特徴とする第1項に記載の積層型発光受光素子。
2. 2. The stacked light emitting and receiving element according to
3.前記発光素子が、光放出面側に配置されることを特徴とする第1項又は第2項に記載の積層型発光受光素子。 3. 3. The stacked light emitting / receiving element according to the first or second item, wherein the light emitting element is arranged on the light emitting surface side.
4.透光性基板、発光素子、中間絶縁層、受光素子及び封止層の順で構成されていることを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の積層型発光受光素子。
4. The laminated light emitting and receiving device according to any one of
5.透光性基板、受光素子、中間絶縁層、発光素子及び封止層の順で構成されていることを特徴とする第1項又は第2項に記載の積層型発光受光素子。
5. The laminated light-emitting light-receiving element according to
6.基板、受光素子、中間絶縁層、発光素子、光透過性封止層の順で構成されていることを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の積層型発光受光素子。
6. The laminated light emitting and receiving device according to any one of
7.第1項から第6項までのいずれか一項に記載の積層型発光受光素子を具備することを特徴とする電子デバイス。
7. An electronic device comprising the stacked light emitting and receiving element according to any one of
8.反射型パルスオキシメーターであることを特徴とする第7項に記載の電子デバイス。
8. The electronic device according to
本発明の上記手段により、発光輝度及び受光感度を最大化した発光受光素子と、指先に挟むのではなく、手首に巻き付けて使用できるなど、被検者のわずらわしさを解消した反射型パルスオキシメーターを提供することができる。 By the above means of the present invention, a light emitting and receiving element that maximizes the light emitting brightness and the light receiving sensitivity, and a reflective pulse oximeter that eliminates the troublesomeness of the subject, such as being able to be used by wrapping it around the wrist instead of sandwiching it between fingertips. Can be provided.
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。 Although the mechanism of expression or mechanism of action of the effect of the present invention has not been clarified, it is inferred as follows.
本発明の積層型発光受光素子は、発光素子と当該発光素子が発する光の反射光を受光する受光素子とを積層した発光受光素子であることが特徴である。 The laminated light emitting / receiving element of the present invention is characterized in that it is a light emitting / receiving element in which a light emitting element and a light receiving element that receives reflected light of light emitted by the light emitting element are laminated.
特許文献1に開示されている発光受光素子のように、同一平面上に複数のデバイスを並べると、そのデバイス間の間隙部分が機能せず、発光輝度及び受光感度に限界があるが、積層型にすることにより、そのような問題は解消される。さらに、OLEDとOPVとが積層されたことで、発光面積や受光面積の最適化が容易となる。
When a plurality of devices are arranged on the same plane as in the light emitting / receiving element disclosed in
また、電子デバイスの製造において、積層型発光受光素子は、同一平面上に複数のデバイスを並べる際の高いアライメント精度が不要となり、素子作製時の歩留まりが向上するという利点もあり、付随して製造プロセスが簡便化し、リークレベルが向上するものと推察される。 Further, in the manufacture of electronic devices, the laminated light emitting / receiving element does not require high alignment accuracy when arranging a plurality of devices on the same plane, and has an advantage that the yield at the time of manufacturing the device is improved. It is presumed that the process will be simplified and the leak level will be improved.
さらに、本発明の積層型発光受光素子を具備する反射型パルスオキシメーターは、従来の透過型ではないことにより、指先に挟むのではなく、手首や腕に巻き付けて使用できるなど、被検者のわずらわしさを解消し、ウエラブル性が向上するものと推察される。 Further, since the reflection type pulse oximeter provided with the laminated light emitting and receiving element of the present invention is not a conventional transmission type, it can be used by wrapping it around a wrist or an arm instead of sandwiching it between fingertips. It is presumed that the annoyance will be eliminated and the wearability will be improved.
本発明の積層型発光受光素子は、面状の発光素子と受光素子とが積層された積層型発光受光素子であって、前記受光素子は、前記発光素子が発する光の反射光を受光することを特徴とする。この特徴は下記実施態様に共通する又は対応する技術的特徴である。 The laminated light emitting and receiving element of the present invention is a laminated light emitting and receiving element in which a planar light emitting element and a light receiving element are laminated, and the light receiving element receives the reflected light of the light emitted by the light emitting element. It is characterized by. This feature is a technical feature common to or corresponding to the following embodiments.
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記発光素子が、複数の異なる波長の光を発光することが好ましく、パルスオキシメーターへの適用の観点からは、赤色光及び緑色光を発光することが好ましい。ここで赤色光とは、光波長600〜650nmにピークを有する光であり、緑色光とは、光波長500〜550nmにピークを有する光をいう。 In an embodiment of the present invention, it is preferable that the light emitting element emits light having a plurality of different wavelengths from the viewpoint of exhibiting the effect of the present invention, and from the viewpoint of application to a pulse oximeter, red light and green light are used. It is preferable to emit light. Here, red light means light having a peak at an optical wavelength of 600 to 650 nm, and green light means light having a peak at an optical wavelength of 500 to 550 nm.
また、前記発光素子が、光放出面側に配置されることが、発光輝度を最大限にする観点から、好ましい態様である。 Further, it is a preferable aspect that the light emitting element is arranged on the light emitting surface side from the viewpoint of maximizing the light emitting brightness.
したがって、本発明の積層型発光受光素子が、透光性基板、発光素子、中間絶縁層、受光素子及び封止層の順で構成されていることが、好ましい層順である。 Therefore, it is preferable that the laminated light emitting and receiving element of the present invention is composed of the translucent substrate, the light emitting element, the intermediate insulating layer, the light receiving element, and the sealing layer in this order.
また、受光感度を最大限にする用途にあっては、本発明の積層型発光受光素子が、透光性基板、受光素子、中間絶縁層、発光素子及び封止層の順で構成されていることも、好ましい層順である。さらに、本発明の積層型発光受光素子が、基板、受光素子、中間絶縁層、発光素子、光透過性封止層の順で構成されている層順であり、封止層側から発光及び受光する構成であってもよい。 Further, in the application of maximizing the light receiving sensitivity, the laminated light emitting light receiving element of the present invention is composed of a translucent substrate, a light receiving element, an intermediate insulating layer, a light emitting element and a sealing layer in this order. This is also a preferable layer order. Further, the laminated light emitting / receiving element of the present invention is composed of a substrate, a light receiving element, an intermediate insulating layer, a light emitting element, and a light transmitting sealing layer in this order, and emits light and receives light from the sealing layer side. It may be configured to be.
本発明の電子デバイスは、前記積層型発光受光素子を具備することを特徴とし、当該電子デバイスが、反射型パルスオキシメーターであることが、好ましい実施態様である。 The electronic device of the present invention is characterized by including the laminated light emitting and receiving element, and it is a preferred embodiment that the electronic device is a reflection type pulse oximeter.
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。 Hereinafter, the present invention, its components, and modes and modes for carrying out the present invention will be described in detail. In the present application, "~" is used to mean that the numerical values described before and after the value are included as the lower limit value and the upper limit value.
≪本発明の積層型発光受光素子の概要≫
本発明の積層型発光受光素子は、面状の発光素子と受光素子とが積層された積層型発光受光素子であって、前記受光素子は、前記発光素子が発する光の反射光を受光することを特徴とする。
<< Outline of the laminated light emitting / receiving element of the present invention >>
The laminated light emitting and receiving element of the present invention is a laminated light emitting and receiving element in which a planar light emitting element and a light receiving element are laminated, and the light receiving element receives the reflected light of the light emitted by the light emitting element. It is characterized by.
〔1〕積層型発光受光素子の構成
本発明の積層型発光受光素子の説明の前に、従来例である米国特許出願公開第2017/0156651号明細書に記載されている発光受光素子の配置について説明する。
[1] Configuration of Stacked Light-emitting Element: Prior to the description of the laminated light-receiving element of the present invention, the arrangement of the light-emitting element described in US Patent Application Publication No. 2017/0156651 which is a conventional example. explain.
<従来の実施態様>
図1は従来の同一面上に隣接して配置された発光受光素子を説明する模式図である。但し、図は一例であって、これに限定されるものではなく、OLED及びOPVは円形で図示しているが、円形に限定されるものではなく、楕円形、矩形又は不定形であってもよい。また、絶縁層等をパターニングによって作製することができるが、図では省略してある。
<Conventional Embodiment>
FIG. 1 is a schematic view illustrating a conventional light emitting / receiving element arranged adjacently on the same surface. However, the figure is an example and is not limited to this, and the OLED and OPV are shown in a circle, but the figure is not limited to a circle and may be an ellipse, a rectangle or an indeterminate form. Good. Further, the insulating layer or the like can be produced by patterning, but it is omitted in the drawing.
従来の同一面上に隣接配置した発光受光素子10は、透光性基板1上に、光透過性の第1電極2(例えば、陽極)を形成し、その上に発光素子であって有機機能層から構成されるOLED3及び光反射性の第2電極4(例えば、陰極)を形成し発光素子を配置する。次いで、OLED3から離間して、受光素子であって有機機能層から構成されるOPV5を前記第1電極2上に形成する。その上に光反射性の第4電極7を形成し、受光素子とする。OLED3及びOPV5の間には、電流リークを防ぐために、例えば、SiO2を含有する絶縁層(不図示)を設ける。その後、両素子全体を封止するために、接着剤層8及び封止材9によって封止する。
The conventional light emitting / receiving
なお、第1電極〜第4電極には、通常MAM(Mo(モリブデン)/Al(アルミニウム)/Mo(モリブデン)を用いて取出し電極として接続する(不図示)。 In addition, MAM (Mo (molybdenum) / Al (aluminum) / Mo (molybdenum) is usually connected to the first electrode to the fourth electrode as a take-out electrode (not shown).
当該構成によって、OLED3からの発光光L1は透光性基板を透過し、例えば被験者の腕15表面から腕内部に照射され、動脈、静脈によって反射された反射光L2をOPV5によって検知し不図示の測定解析装置によって、被験者血液中の酸素濃度を測定する。
With this configuration, the emitted light L1 from the
この構成では、前述のとおり、同一平面上に複数のデバイスを並べるため、そのデバイス間の間隙部分が機能せず、発光輝度及び受光感度に限界がある。また、電子デバイスの製造において、同一平面上に複数のデバイスを並べる際には高いアライメント精度が必要であり、素子作製時の歩留まりが低下したり、リークレベルが低下したりする。 In this configuration, as described above, since a plurality of devices are arranged on the same plane, the gap portion between the devices does not function, and the emission brightness and the light reception sensitivity are limited. Further, in the manufacture of electronic devices, high alignment accuracy is required when arranging a plurality of devices on the same plane, and the yield at the time of manufacturing the element is lowered and the leak level is lowered.
続いて、本発明の積層型発光受光素子の構成の配置について、図をもって説明する。 Subsequently, the arrangement of the configuration of the laminated light emitting and receiving element of the present invention will be described with reference to the drawings.
<本発明の積層型発光受光素子の実施態様1>
図2は本発明の積層型発光受光素子の配置を説明する模式図である。但し、図は一例であって、これに限定されるものではない。
<
FIG. 2 is a schematic view illustrating the arrangement of the laminated light emitting / receiving element of the present invention. However, the figure is an example and is not limited to this.
図2(a)は、基板に対して法線方向から見た図であり、(b)は断面図である。 FIG. 2A is a view seen from the normal direction with respect to the substrate, and FIG. 2B is a cross-sectional view.
本発明の積層型発光受光素子20は、透光性基板1上に、光透過性の第1電極2を形成し、その上に発光素子であるOLED3及び光反射性の第2電極4を形成し発光素子を配置する。その上に、中間絶縁層11を形成し、さらにその上に、OLED3より大きい面積で、光透過性の第3電極6上に受光素子であるOPV5を形成する。その上に光反射性の第4電極7を形成し、受光素子とする。その後、両素子全体を封止するために、接着剤層8及び封止材9によって封止する。
In the laminated light emitting / receiving
なお、同様に第1電極、第2電極、第3電極及び第4電極には、通常MAM(Mo(モリブデン)/Al(アルミニウム)/Mo(モリブデン)を用いて取出し電極として接続する(不図示)。 Similarly, MAM (Mo (molybdenum) / Al (aluminum) / Mo (molybdenum) is usually connected to the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the fourth electrode as a take-out electrode (not shown). ).
当該構成によって、OLED3からの発光光L1は透光性基板を透過し、例えば被験者の腕15表面から腕内部に照射され、動脈、静脈によって反射された反射光L2をOPV5によって検知し不図示の測定解析装置によって、評価・演算することで、被験者体内の酸素濃度を測定する。
With this configuration, the emitted light L1 from the
この構成では、前述のとおり、複数のデバイスを積層するため、同一平面上に複数のデバイスを並べるときのデバイス間の間隙部分が機能せず、発光輝度及び受光感度に限界があるといった問題は解消される。また、OLEDとOPVとが積層構造を有することで、発光面積や受光面積の最適化が容易となる。 In this configuration, as described above, since a plurality of devices are stacked, the problem that the gaps between the devices do not function when arranging the plurality of devices on the same plane and the emission brightness and the reception sensitivity are limited is solved. Will be done. Further, since the OLED and the OPV have a laminated structure, it becomes easy to optimize the light emitting area and the light receiving area.
また、電子デバイスの製造において、積層型積層型発光受光素子は、同一平面上に複数のデバイスを並べる際の高いアライメント精度が不要となり、素子作製時の歩留まりが向上するという利点もあり、付随して製造プロセスが簡便化し、リークレベルが向上する。 Further, in the manufacture of electronic devices, the laminated laminated light emitting / receiving element does not require high alignment accuracy when arranging a plurality of devices on the same plane, and has an advantage that the yield at the time of manufacturing the element is improved. This simplifies the manufacturing process and improves the leak level.
<本発明の積層型積層型発光受光素子の実施態様2>
実施態様2では、本発明の積層型発光受光素子が、透光性基板、受光素子、中間絶縁層、発光素子及び封止層の順で構成されている態様であり、実施態様1の変形例である。
<
In the second embodiment, the laminated light emitting and receiving element of the present invention is configured in the order of a translucent substrate, a light receiving element, an intermediate insulating layer, a light emitting element and a sealing layer, and is a modification of the first embodiment. Is.
図3は、本発明の別の積層型発光受光素子の配置を説明する模式図である。 FIG. 3 is a schematic view illustrating the arrangement of another laminated light emitting / receiving element of the present invention.
図3(a)は、基板に対して法線方向から見た図であり、(b)は断面図である。 FIG. 3A is a view seen from the normal direction with respect to the substrate, and FIG. 3B is a cross-sectional view.
本発明の積層型発光受光素子30は、透光性基板1上に、光透過性の第3電極6を形成し、その上に受光素子であるOPV5及び光反射性の第4電極7を形成し受光素子を配置する。その上に、中間絶縁層11を形成し、さらにその上に、OPV5より小さい面積で、光透過性の第1電極2上に発光素子であるOLED3を形成する。その上に光反射性の第2電極4を形成し、発光素子とする。その後、両素子全体を封止するために、接着剤層8及び封止材9によって封止する。
In the laminated light emitting and receiving
当該構成によって、OLED3からの発光光L1は透光性基板を透過し被験者の腕15表面から腕内部に照射され、動脈、静脈によって反射された反射光L2をOPVによって検知し不図示の測定解析装置によって、被験者体内の酸素濃度を測定する。
With this configuration, the emitted light L1 from the
当該構成によって、受光感度を最大限にする用途に対しては好ましい層順である。 This configuration is a preferred layer order for applications that maximize light receiving sensitivity.
<本発明の積層型発光受光素子の実施態様3>
実施態様3では、本発明の積層型発光受光素子が、基板、受光素子、中間絶縁層、発光素子、光透過性封止層の順で構成されている態様であり、実施態様1の変形例である。
<
In the third embodiment, the laminated light emitting and receiving element of the present invention is configured in the order of a substrate, a light receiving element, an intermediate insulating layer, a light emitting element, and a light transmitting sealing layer, and is a modification of the first embodiment. Is.
図4は、本発明の別の積層型発光受光素子の配置を説明する模式図である。 FIG. 4 is a schematic view illustrating the arrangement of another stacked light emitting / receiving element of the present invention.
図4(a)は、基板に対して法線方向から見た図であり、(b)は断面図である。 FIG. 4A is a view seen from the normal direction with respect to the substrate, and FIG. 4B is a cross-sectional view.
本発明の積層型発光受光素子40は、上面からみて光不透過性の基板12上に、光反射性の第2電極4を形成し、その上に発光素子であるOLED3及び光透過性の第1電極2を形成し発光素子を配置する。その上に、中間絶縁層11を形成し、さらにその上に、OLED3より大きい面積で、光反射性の第4電極7上に受光素子であるOPV5を形成する。その上に光透過性の第3電極6を形成し、受光素子とする。その後、両素子全体を封止するために、接着剤層8及び光透過性の封止材13によって封止する。
In the laminated light emitting and receiving
当該構成によって、OLED3からの発光光L1は光透過性の封止材13を透過し、例えば被験者の腕15表面から腕内部に照射され、動脈、静脈によって反射された反射光L2をOPV5によって検知し不図示の測定解析装置によって、被験者体内の酸素濃度を測定する。
With this configuration, the emitted light L1 from the
この態様によって、基板12の材質の選択幅が増し、また、基板とは異なる材質の光透過性の封止材9を用いることによって、素子構成の自由度が増す。
According to this aspect, the selection range of the material of the
〔2〕発光素子
本発明の積層型発光受光素子に用いられる発光素子は、面状の発光素子であり、有機発光ダイオード(organic light emitting diode:OLED)の一形態である、有機エレクトロルミネッセンス素子(organic electroluminescent diode:「OLED」、「有機EL素子」ともいう。)、以降、有機EL素子という。)を用いることが好ましい。
[2] Light-emitting element The light-emitting element used in the stacked light-emitting element of the present invention is a planar light-emitting element, which is an organic light emitting diode (OLED), which is an organic electroluminescence element (OLED). Organic electroluminescent dimension: also referred to as "OLED" or "organic EL element"), hereinafter referred to as an organic EL element. ) Is preferably used.
図5は、代表的な有機EL素子の構成を示す断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of a typical organic EL element.
有機EL素子100は、基材101、陽極102、正孔注入層103、正孔輸送層104、発光層105、ブロック層106、電子輸送層107、電子注入層108及び陰極109をこの順に備えている。当該基材101は前述の透光性基板1であることが好ましい。
The
本発明に好適に用いられる有機EL素子は、基板上に、陽極と陰極、及びこれらの電極間に挟持された1層以上の有機機能層を有している。 The organic EL element preferably used in the present invention has an anode and a cathode, and one or more organic functional layers sandwiched between these electrodes on a substrate.
(基板)
有機EL素子に用いることのできる基板(以下、基体、支持基板、基材、支持体等ともいう。)としては、特に限定は無く、ガラス基板、プラスチック基板等を用いることができ、また透明であっても不透明であってもよい。基板側から光を取り出す場合には、基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な基板としては、ガラス、石英、透明プラスチック基板を挙げることができる。
(substrate)
The substrate that can be used for the organic EL element (hereinafter, also referred to as a substrate, a support substrate, a substrate, a support, etc.) is not particularly limited, and a glass substrate, a plastic substrate, or the like can be used, and the substrate is transparent. It may be present or opaque. When light is taken out from the substrate side, the substrate is preferably transparent. Examples of the transparent substrate preferably used include glass, quartz, and a transparent plastic substrate.
また、基板としては、基板側からの酸素や水の侵入を阻止するため、JIS Z−0208に準拠した試験において、その厚さが1μm以上で水蒸気透過度が1g/(m2・24h)(25℃)以下であるものが好ましい。 Further, as the substrate, to prevent oxygen and water from entering from the substrate side, in test according to JIS Z-0208, the thickness of the water vapor transmission rate at 1μm or 1g / (m 2 · 24h) ( It is preferably 25 ° C. or lower.
ガラス基板としては、具体的には、例えば無アルカリガラス、低アルカリガラス、ソーダライムガラス等が挙げられる。水分の吸着が少ない点からは無アルカリガラスが好ましいが、充分に乾燥を行えばこれらのいずれを用いてもよい。 Specific examples of the glass substrate include non-alkali glass, low-alkali glass, soda lime glass and the like. Non-alkali glass is preferable from the viewpoint of less adsorption of water, but any of these may be used as long as it is sufficiently dried.
プラスチック基板は、可撓性が高く、軽量で割れにくいこと、さらに有機EL素子のさらなる薄型化を可能にできること等の理由で近年注目されている。 Plastic substrates have been attracting attention in recent years because of their high flexibility, light weight, and resistance to cracking, and their ability to further reduce the thickness of organic EL elements.
プラスチック基板の基材として用いられる樹脂フィルムとしては、特に限定は無く、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル又はポリアリレート類、有機無機ハイブリッド樹脂等を挙げることができる。 The resin film used as the base material of the plastic substrate is not particularly limited, and for example, polyester such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, and cellulose triacetate (TAC). ), Cellulose acetate butyrate, Cellulose acetate propionate (CAP), Cellulose acetate phthalate, Cellulose acetate such as cellulose nitrate or derivatives thereof, Polyvinylidene chloride, Polyvinyl alcohol, Polyethylene vinyl alcohol, Syndiotactic polystyrene, Polycarbonate , Norbornen resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide, polyether sulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfones, polyetherimide, polyetherketoneimide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethylmethacrylate, acrylic or poly Examples thereof include allylates and organic-inorganic hybrid resins.
有機無機ハイブリッド樹脂としては、有機樹脂とゾル・ゲル反応によって得られる無機高分子(例えばシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア等)を組み合わせて得られるものが挙げられる。これらのうちでは、特にアートン(JSR(株)製)又はアペル(三井化学(株)製)といったノルボルネン(又はシクロオレフィン系)樹脂が好ましい。 Examples of the organic-inorganic hybrid resin include those obtained by combining an organic resin with an inorganic polymer (for example, silica, alumina, titania, zirconia, etc.) obtained by a sol-gel reaction. Of these, norbornene (or cycloolefin-based) resins such as Arton (manufactured by JSR Corporation) or Appel (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) are particularly preferable.
通常生産されているプラスチック基板は、水分の透過性が比較的高く、また、基板内部に水分を含有している場合もある。そのため、このようなプラスチック基板を用いる際には、樹脂フィルム上に水蒸気や酸素などの侵入を抑制するバリアー膜(「ガスバリアー膜」又は「水蒸気封止膜」ともいう。)を設け、ガスバリアーフィルムとしたものが好ましい。 The plastic substrate usually produced has a relatively high moisture permeability, and may contain moisture inside the substrate. Therefore, when such a plastic substrate is used, a barrier film (also referred to as "gas barrier film" or "water vapor sealing film") that suppresses the intrusion of water vapor, oxygen, etc. is provided on the resin film to provide a gas barrier. A film is preferable.
バリアー膜を構成する材料は、特に限定は無く、無機物、有機物の被膜又はその両者のハイブリッド等が用いられる。被膜が形成されていてもよく、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が0.01g/(m2・24h)以下のバリアー性フィルムであることが好ましく、さらには、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、1×10−3mL/(m2・24h・atm)以下、水蒸気透過度が、1×10−5g/(m2・24h)以下の高バリアー性フィルムであることが好ましい。
The material constituting the barrier film is not particularly limited, and an inorganic substance, an organic film, or a hybrid of both of them is used. A film may be formed, and the water vapor permeability (25 ± 0.5 ° C., relative humidity (90 ± 2)% RH) measured by a method conforming to JIS K 7129-1992 is 0.01 g / (. preferably m 2 · 24h) or less of the barrier film, and further, the measured oxygen permeability by the method based on JIS K 7126-1987 is, 1 × 10 -3 mL / (
バリアー膜を構成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であれば特に限定は無く、例えば金属酸化物、金属酸窒化物又は金属窒化物等の無機物、有機物、又はその両者のハイブリッド材料等を用いることができる。 The material constituting the barrier film is not particularly limited as long as it is a material that causes deterioration of the element such as moisture and oxygen but has a function of suppressing infiltration, and is, for example, a metal oxide, a metal oxynitride, a metal nitride, or the like. Inorganic substances, organic substances, or hybrid materials of both can be used.
金属酸化物、金属酸窒化物又は金属窒化物としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化インジウム、酸化スズ、インジウム・スズ酸化物(ITO)、酸化アルミニウム等の金属酸化物、窒化ケイ素等の金属窒化物、酸窒化ケイ素、酸窒化チタン等の金属酸窒化物等が挙げられる。 Examples of the metal oxide, metal oxynitride or metal nitride include metal oxides such as silicon oxide, titanium oxide, indium oxide, tin oxide, indium tin oxide (ITO) and aluminum oxide, and metal nitride such as silicon nitride. Examples thereof include metal oxynitrides such as silicon oxynitride and titanium oxynitride.
さらに、該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。 Further, in order to improve the brittleness of the film, it is more preferable to have a laminated structure of these inorganic layers and layers made of an organic material. The stacking order of the inorganic layer and the organic layer is not particularly limited, but it is preferable to stack the inorganic layer and the organic layer alternately a plurality of times.
前記樹脂フィルムに、バリアー膜を設ける方法は、特に限定されず、いかなる方法でもよいが、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、CVD法(例えば、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法など)、コーティング法、ゾル・ゲル法等を用いることができる。これらのうち、緻密な膜を形成できる点から、大気圧又は大気圧近傍でのプラズマCVD処理による方法が好ましい。 The method of providing the barrier film on the resin film is not particularly limited, and any method may be used. For example, a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, a reactive sputtering method, a molecular beam epitaxy method, a cluster ion beam method, or an ion plating method may be used. A method, a plasma polymerization method, an atmospheric pressure plasma polymerization method, a CVD method (for example, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, etc.), a coating method, a sol-gel method, or the like can be used. Of these, the method by plasma CVD treatment at atmospheric pressure or near atmospheric pressure is preferable from the viewpoint that a dense film can be formed.
本発明の積層型発光受光素子に用いられる透光性基板としては、全光線透過率が70%以上、より好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上の基板を用いることが好ましい。全光線透過率は、JIS K 7375:2008「プラスチック−全光線透過率及び全光線反射率の求め方」に従って測定することができる。 As the translucent substrate used for the laminated light emitting and receiving element of the present invention, it is preferable to use a substrate having a total light transmittance of 70% or more, more preferably 80% or more, and particularly preferably 90% or more. The total light transmittance can be measured according to JIS K 7375: 2008 "Plastic-How to determine the total light transmittance and the total light reflectance".
また、不透明な基板(光反射性基板)としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。 Examples of the opaque substrate (light reflective substrate) include a metal plate such as aluminum and stainless steel, a film or opaque resin substrate, and a ceramic substrate.
(陽極)
有機EL素子の陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、金属の電気伝導性化合物、又はこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。
(anode)
As the anode of the organic EL element, a metal having a large work function (4 eV or more), an electrically conductive compound of a metal, or a mixture thereof as an electrode material is preferably used.
ここで、「金属の電気伝導性化合物」とは、金属と他の物質との化合物のうち電気伝導性を有するものをいい、具体的には、例えば、金属の酸化物、ハロゲン化物等であって電気伝導性を有するものをいう。 Here, the "metal electrically conductive compound" refers to a compound of a metal and another substance having electrical conductivity, and specifically, for example, a metal oxide, a halide, or the like. Refers to those having electrical conductivity.
このような電極物質の具体例としては、Ag、Au等の金属、CuI、インジウム・スズ酸化物(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。上記陽極は、これらの電極物質からなる薄膜を、蒸着やスパッタリング等の公知の方法により、前記基板上に形成させることで作製することができる。 Specific examples of such an electrode material include metals such as Ag and Au, and conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 and ZnO. The anode can be produced by forming a thin film made of these electrode substances on the substrate by a known method such as thin film deposition or sputtering.
陽極にAgを用いる場合は、下層に窒素原子(N)又は硫黄原子(S)を含んだ化合物を用いた下地層を有することが、Agの凝集を抑制し薄膜化できる点で好ましい。特に、ルイス塩基を含む層であり、ルイス塩基を有する化合物、すなわち非共有電子対を持っている原子を含む化合物を用いて構成されていることが好ましい。このようなルイス塩基を有する化合物としては、窒素含有化合物又は硫黄含有化合物が例示される。 When Ag is used as the anode, it is preferable to have a base layer using a compound containing a nitrogen atom (N) or a sulfur atom (S) in the lower layer in that aggregation of Ag can be suppressed and a thin film can be formed. In particular, it is preferable that the layer contains a Lewis base and is composed of a compound having a Lewis base, that is, a compound containing an atom having an unshared electron pair. Examples of the compound having such a Lewis base include a nitrogen-containing compound and a sulfur-containing compound.
陽極はフォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、また、パターン精度を余り必要としない場合は、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。 The anode may form a pattern of a desired shape by a photolithography method, and if pattern accuracy is not required so much, the pattern is formed through a mask of a desired shape during vapor deposition or sputtering of the electrode material. You may.
陽極から発光を取り出す場合には、可視光域での光透過率を50%より大きくすることが好ましい。光透過率は、試料を日本分光社製の分光光度計V−570にて、光波長550nmで測定し、値を得ることができる。また、陽極としてのシート抵抗は、数百Ω/sq.以下が好ましい。さらに陽極の膜厚は、構成する材料にもよるが、通常10nm〜1μm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。 When the light emission is taken out from the anode, it is preferable to increase the light transmittance in the visible light region to more than 50%. The light transmittance can be obtained by measuring the sample with a spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation at a light wavelength of 550 nm. The sheet resistance as an anode is several hundred Ω / sq. The following is preferable. Further, the film thickness of the anode depends on the constituent material, but is usually selected in the range of 10 nm to 1 μm, preferably 10 to 200 nm.
(有機機能層)
有機機能層(「有機EL層」、「有機化合物層」ともいう。また、有機機能層自体を「発光素子」という場合がある。)には少なくとも発光層が含まれるが、発光層とは広義には、陰極と陽極とからなる電極に電流を流した際に発光する層のことを指し、具体的には、陰極と陽極とからなる電極に電流を流した際に発光する有機化合物を含有する層を指す。
(Organic functional layer)
The organic functional layer (also referred to as "organic EL layer" or "organic compound layer"; the organic functional layer itself may be referred to as "light emitting element") includes at least a light emitting layer, but the light emitting layer is broadly defined. Refers to a layer that emits light when a current is passed through an electrode consisting of a cathode and an anode. Specifically, contains an organic compound that emits light when a current is passed through an electrode consisting of a cathode and an anode. Refers to the layer to be used.
本発明に用いられる有機EL素子は、必要に応じ、発光層の他に、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層及び電子輸送層を有していてもよく、これらの層が陰極と陽極とで挟持された構造をとる。 The organic EL element used in the present invention may have a hole injection layer, an electron injection layer, a hole transport layer and an electron transport layer in addition to the light emitting layer, if necessary, and these layers are cathodes. It has a structure sandwiched between the electron and the anode.
具体的には、
(i)陽極/発光層/陰極
(ii)陽極/正孔注入層/発光層/陰極
(iii)陽極/発光層/電子注入層/陰極
(iv)陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極
(v)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(vi)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
等の構造が挙げられる。
In particular,
(I) Anode / light emitting layer / cathode (ii) anode / hole injection layer / light emitting layer / cathode (iii) anode / light emitting layer / electron injection layer / cathode (iv) anode / hole injection layer / light emitting layer / electron Injection layer / cathode (v) anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode (vi) anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode, etc. The structure of.
さらに、電子注入層と陰極との間に、陰極バッファー層(例えば、フッ化リチウム等)を挿入してもよく、陽極と正孔注入層との間に、陽極バッファー層(例えば、銅フタロシアニン等)を挿入してもよい。 Further, a cathode buffer layer (for example, lithium fluoride) may be inserted between the electron injection layer and the cathode, and an anode buffer layer (for example, copper phthalocyanine or the like) may be inserted between the anode and the hole injection layer. ) May be inserted.
(発光層)
発光層は、電極又は電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。発光層は単一の組成を持つ層であってもよいし、同一又は異なる組成をもつ複数の層からなる積層構造であってもよい。
(Light emitting layer)
The light emitting layer is a layer in which electrons and holes injected from an electrode or an electron transporting layer and a hole transporting layer are recombined to emit light, and the light emitting portion is a light emitting layer even in the light emitting layer. It may be an interface with an adjacent layer. The light emitting layer may be a layer having a single composition, or may have a laminated structure composed of a plurality of layers having the same or different compositions.
この発光層自体に、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層及び電子輸送層等の機能を付与してもよい。すなわち、発光層に(1)電界印加時に、陽極又は正孔注入層により正孔を注入することができ、かつ陰極又は電子注入層より電子を注入することができる注入機能、(2)注入した電荷(電子と正孔)を電界の力で移動させる輸送機能、(3)電子と正孔の再結合の場を発光層内部に提供し、これを発光につなげる発光機能のうちの少なくとも一つの機能を付与してもよい。なお、発光層は、正孔の注入されやすさと電子の注入されやすさに違いがあってもよく、また、正孔と電子の移動度で表される輸送機能に大小があってもよいが、少なくともどちらか一方の電荷を移動させる機能を有するものが好ましい。 The light emitting layer itself may be provided with functions such as a hole injection layer, an electron injection layer, a hole transport layer, and an electron transport layer. That is, (1) an injection function capable of injecting holes through an anode or a hole injection layer and electrons being injected from a cathode or an electron injection layer when an electric field is applied to the light emitting layer, (2) injection. At least one of the transport function of moving charges (electrons and holes) by the force of an electric field, and (3) the light emitting function of providing a field of recombination of electrons and holes inside the light emitting layer and connecting this to light emission. A function may be added. The light emitting layer may have a difference in the ease of injecting holes and the ease of injecting electrons, and may have a large or small transport function represented by the mobility of holes and electrons. , At least one having a function of transferring an electric charge is preferable.
この発光層に用いられる発光材料の種類については、特に制限はなく、従来、有機EL素子における発光材料として公知のものを用いることができる。このような発光材料は、主に有機化合物であり、所望の色調により、例えば、Macromol.Symp.125巻17〜26頁に記載の化合物が挙げられる。また、発光材料はp−ポリフェニレンビニレンやポリフルオレンのような高分子材料でもよく、さらに前記発光材料を側鎖に導入した高分子材料や前記発光材料を高分子の主鎖とした高分子材料を使用してもよい。なお、上述したように、発光材料は、発光性能の他に、正孔注入機能や電子注入機能を併せ持っていてもよいため、後述する正孔注入材料や電子注入材料のほとんどが発光材料としても使用できる。 The type of light emitting material used for this light emitting layer is not particularly limited, and conventionally known light emitting materials for organic EL devices can be used. Such luminescent materials are predominantly organic compounds, depending on the desired color tone, for example, Macromol. Symp. Examples thereof include the compounds described in Vol. 125, pp. 17-26. Further, the light emitting material may be a polymer material such as p-polyphenylene vinylene or polyfluorene, and further, a polymer material in which the light emitting material is introduced into a side chain or a polymer material in which the light emitting material is the main chain of the polymer is used. You may use it. As described above, since the light emitting material may have a hole injection function and an electron injection function in addition to the light emitting performance, most of the hole injection materials and electron injection materials described later can also be used as the light emitting material. Can be used.
有機EL素子を構成する層において、その層が2種以上の有機化合物で構成されるとき、主成分をホスト、その他の成分をドーパントといい、発光層においてホストとドーパントを併用する場合、主成分であるホスト化合物に対する発光層のドーパント(以下発光ドーパントともいう)の混合比は好ましくは質量で0.1〜30質量%未満である。 In the layer constituting the organic EL element, when the layer is composed of two or more kinds of organic compounds, the main component is called a host, the other components are called dopants, and when the host and the dopant are used together in the light emitting layer, the main component. The mixing ratio of the dopant of the light emitting layer (hereinafter, also referred to as the light emitting dopant) to the host compound is preferably 0.1 to 30% by mass by mass.
発光層に用いるドーパントは、大きく分けて、蛍光を発光する蛍光性ドーパントとリン光を発光するリン光性ドーパントの2種類がある。 Dopants used in the light emitting layer are roughly classified into two types: a fluorescent dopant that emits fluorescence and a phosphorescent dopant that emits phosphorescence.
蛍光性ドーパントの代表例としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、又は希土類錯体系蛍光体、その他公知の蛍光性化合物等が挙げられる。 Typical examples of fluorescent dopants are coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, and perylene dyes. , Fluorescein-based dyes, polythiophene-based dyes, rare earth complex-based phosphors, and other known fluorescent compounds.
本発明においては、少なくとも1層の発光層がリン光性化合物を含有するのが好ましい。 In the present invention, it is preferable that at least one light emitting layer contains a phosphorescent compound.
本発明においてリン光性化合物とは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、リン光量子収率が25℃において0.001以上の化合物である。 In the present invention, the phosphorescent compound is a compound in which light emission from the excited triplet is observed, and the phosphorescence quantum yield is 0.001 or more at 25 ° C.
リン光量子収率は、好ましくは0.01以上、さらに好ましくは0.1以上である。上記リン光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に用いられるリン光性化合物は、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率が達成されればよい。
The phosphorus photon yield is preferably 0.01 or more, more preferably 0.1 or more. The phosphorus photon yield can be measured by the method described on page 398 (1992 edition, Maruzen) of Spectroscopy II of the 4th edition
リン光性ドーパントはリン光性化合物であり、その代表例としては、好ましくは元素の周期律表で8〜10族の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくは、イリジウム化合物、オスミウム化合物、ロジウム化合物、パラジウム化合物、又は白金化合物(白金錯体系化合物)であり、中でも好ましくはイリジウム化合物、ロジウム化合物、白金化合物であり、最も好ましくはイリジウム化合物である。
The phosphorescent dopant is a phosphorescent compound, and as a typical example thereof, it is preferably a complex compound containing a metal of
ドーパントの例としては、以下の文献又は特許公報に記載されている化合物である。J.Am.Chem.Soc.123巻4304〜4312頁、国際公開第2000/70655号、同2001/93642号、同2002/02714号、同2002/15645号、同2002/44189号、同2002/081488号、特開2002−280178号公報、同2001−181616号公報、同2002−280179号公報、同2001−181617号公報、同2002−280180号公報、同2001−247859号公報、同2002−299060号公報、同2001−313178号公報、同2002−302671号公報、同2001−345183号公報、同2002−324679号公報、同2002−332291号公報、同2002−50484号公報、同2002−332292号公報、同2002−83684号公報、特表2002−540572号公報、特開2002−117978号公報、同2002−338588号公報、同2002−170684号公報、同2002−352960号公報、同2002−50483号公報、同2002−100476号公報、同2002−173674号公報、同2002−359082号公報、同2002−175884号公報、同2002−363552号公報、同2002−184582号公報、同2003−7469号公報、特表2002−525808号公報、特開2003−7471号公報、特表2002−525833号公報、特開2003−31366号公報、同2002−226495号公報、同2002−234894号公報、同2002−235076号公報、同2002−241751号公報、同2001−319779号公報、同2001−319780号公報、同2002−62824号公報、同2002−100474号公報、同2002−203679号公報、同2002−343572号公報、同2002−203678号公報等。 Examples of dopants are the compounds described in the following documents or patent publications. J. Am. Chem. Soc. Vol. 123, pp. 4304 to 4312, International Publication No. 2000/70655, No. 2001/93642, No. 2002/02714, No. 2002/15645, No. 2002/44189, No. 2002/081488, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-280178 No. 2001-181616, 2002-280179, 2001-181617, 2002-280180, 2001-247859, 2002-299060, 2001-313178. Publication, Publication No. 2002-302671, Publication No. 2001-345183, No. 2002-324679, No. 2002-332291, No. 2002-50484, No. 2002-332292, No. 2002-83648. , Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-540572, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-117978, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-338588, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-170684, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-352960, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-50483, Publication No. 2002-173674, No. 2002-359082, No. 2002-175884, No. 2002-363552, No. 2002-184582, No. 2003-7469, No. 2002-525808. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-7471, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-525833, JP-A-2003-31366, JP-A-2002-226495, JP-A-2002-234894, JP-A-2002-23507, JP-A-2002 No. 241751, No. 2001-319779, No. 2001-319780, No. 2002-62824, No. 2002-100474, No. 2002-203679, No. 2002-343572, No. 2002-203678. Issue, etc.
発光ドーパントは1種のみを用いてもよいし、複数種類を用いてもよく、これらドーパントからの発光を同時に取り出すことにより、複数の発光極大波長を持つ発光素子を構成することもできる。また、例えばリン光性ドーパントと、蛍光性ドーパントの両方が加えられていてもよい。複数の発光層を積層して有機EL素子を構成する場合、それぞれの層に含有される発光ドーパントは同じであっても異なっていても、単一種類であっても複数種類であってもよい。 Only one type of light emitting dopant may be used, or a plurality of types may be used, and by simultaneously extracting light emitted from these dopants, a light emitting element having a plurality of maximum light emission wavelengths can be configured. Further, for example, both a phosphorescent dopant and a fluorescent dopant may be added. When a plurality of light emitting layers are laminated to form an organic EL element, the light emitting dopants contained in each layer may be the same or different, or may be of a single type or a plurality of types. ..
さらには、前記発光ドーパントを高分子鎖に導入した、又は前記発光ドーパントを高分子の主鎖とした高分子材料を使用してもよい。 Further, a polymer material in which the light emitting dopant is introduced into a polymer chain or the light emitting dopant is used as a main chain of a polymer may be used.
上記ホスト化合物としては、例えば、カルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するものが挙げられ、後述の電子輸送材料及び正孔輸送材料もその相応しい一例として挙げられる。 Examples of the host compound include those having a basic skeleton such as a carbazole derivative, a triarylamine derivative, an aromatic borane derivative, a nitrogen-containing heterocyclic compound, a thiophene derivative, a furan derivative, and an oligoarylene compound, which will be described later. Transport materials and hole transport materials are also examples of suitable examples.
発光ホストとしては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。 As the light emitting host, a compound having hole transporting ability and electron transporting ability, preventing the wavelength of light emission from being lengthened, and having a high Tg (glass transition temperature) is preferable.
発光ホストの具体例としては、例えば以下の文献に記載されている化合物が好適である。 As a specific example of the light emitting host, for example, the compounds described in the following documents are suitable.
特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報等。 JP 2001-257076, 2002-308855, 2001-313179, 2002-319491, 2001-357977, 2002-334786, 2002-8860, 2002-334787A, 2002-15871, 2002-334788, 2002-43056, 2002-334789, 2002-75645, 2002-338579, 2002. 2002-105445, 2002-343568, 2002-141173, 2002-352957, 2002-203683, 2002-363227, 2002-231453, 2003 No. 3165, No. 2002-234888, No. 2003-27048, No. 2002-255934, No. 2002-260861, No. 2002-280183, No. 2002-299060, No. 2002- No. 302516, No. 2002-305083, No. 2002-305084, No. 2002-308837, etc.
発光ドーパントはホスト化合物を含有する層全体に分散されていてもよいし、部分的に分散されていてもよい。発光層にはさらに別の機能を有する化合物が加えられていてもよい。 The luminescent dopant may be dispersed throughout the layer containing the host compound, or may be partially dispersed. A compound having yet another function may be added to the light emitting layer.
上記の材料を用いて、例えば蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法(ラングミュア・ブロジェッ ト法)、インクジェットプリント法、印刷法等の公知の方法により薄膜化することにより、発光層を形成することができるが、形成された発光層は、特に分子堆積膜であることが好ましい。 A light emitting layer is formed by thinning a film using the above materials by a known method such as a vapor deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method (Langmuir projection method), an inkjet printing method, or a printing method. However, the formed light emitting layer is particularly preferably a molecular deposition film.
ここで、分子堆積膜とは、上記化合物の気相状態から沈着され形成された薄膜や、該化合物の溶融状態又は液相状態から固体化され形成された膜のことである。通常、この分子堆積膜とLB法により形成された薄膜(分子累積膜)とは、凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区別することができる。 Here, the molecular deposition film is a thin film deposited and formed from the vapor phase state of the compound, and a film solidified and formed from the molten state or the liquid phase state of the compound. Usually, this molecular deposition film and the thin film (molecular cumulative film) formed by the LB method can be distinguished by the difference in the aggregated structure and the higher-order structure and the functional difference caused by the difference.
(正孔注入層及び正孔輸送層)
正孔注入層に用いられる正孔注入材料は、正孔の注入、電子の障壁性のいずれかを有するものである。また、正孔輸送層に用いられる正孔輸送材料は、電子の障壁性を有するとともに正孔を発光層まで輸送する働きを有するものである。したがって、本発明においては、正孔輸送層は正孔注入層に含まれる。
(Hole injection layer and hole transport layer)
The hole injection material used for the hole injection layer has either hole injection or electron barrier property. Further, the hole transport material used for the hole transport layer has an electron barrier property and also has a function of transporting holes to the light emitting layer. Therefore, in the present invention, the hole transport layer is included in the hole injection layer.
これら正孔注入材料及び正孔輸送材料は、有機物、無機物のいずれであってもよい。具体的には、例えばトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、ポルフィリン化合物、チオフェンオリゴマー等の導電性高分子オリゴマーが挙げられる。これらのうちでは、アリールアミン誘導体及びポルフィリン化合物が好ましい。 The hole injection material and the hole transport material may be either an organic substance or an inorganic substance. Specifically, for example, triazole derivative, oxadiazole derivative, imidazole derivative, polyarylalkane derivative, pyrazoline derivative, pyrazolone derivative, phenylenediamine derivative, arylamine derivative, amino-substituted calcon derivative, oxazole derivative, styrylanthracene derivative, fluorenone derivative. , Hydrazone derivatives, stylben derivatives, silazane derivatives, aniline-based copolymers, porphyrin compounds, thiophene oligomers and other conductive polymer oligomers. Of these, arylamine derivatives and porphyrin compounds are preferred.
アリールアミン誘導体の中では、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物が好ましく、芳香族第三級アミン化合物がより好ましい。 Among the arylamine derivatives, aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds are preferable, and aromatic tertiary amine compounds are more preferable.
上記芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル;N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1′−ビフェニル〕−4,4′−ジアミン(TPD);2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン;N,N,N′,N′−テトラ−p−トリル−4,4′−ジアミノビフェニル;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン;ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン;ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン;N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル;N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル;4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)ビフェニル;N,N,N−トリ(p−トリル)アミン;4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン;4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン;3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベン;N−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第5061569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(α−NPD)、特開平4−308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが三つスターバースト型に連結された4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)等が挙げられる。また、p型−Si、p型−SiC等の無機化合物も正孔注入材料として使用することができる。 Typical examples of the above aromatic tertiary amine compound and styrylamine compound are N, N, N', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminophenyl; N, N'-diphenyl-N, N'. -Bis (3-methylphenyl)-[1,1'-biphenyl] -4,4'-diamine (TPD); 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane; 1,1- Bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane; N, N, N', N'-tetra-p-tolyl-4,4'-diaminobiphenyl; 1,1-bis (4-di-p-) Trillaminophenyl) -4-phenylcyclohexane; bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane; bis (4-di-p-tolylaminophenyl) phenylmethane; N, N'-diphenyl-N, N ′ -Di (4-methoxyphenyl) -4,4'-diaminobiphenyl; N, N, N', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether; 4,4'-bis (diphenylamino) biphenyl N, N, N-tri (p-tolyl) amine; 4- (di-p-tolylamino) -4'-[4- (di-p-tolylamino) styryl] stillben; 4-N, N-diphenylamino -(2-Diphenylvinyl) benzene; 3-methoxy-4'-N, N-diphenylaminostylben; N-phenylcarbazole, as well as the two condensed aromatics described in US Pat. No. 5,061569. Those having a ring in the molecule, for example, 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (α-NPD), triphenyl described in JP-A-4-308688. Examples thereof include 4,4', 4 "-tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (MTDATA) in which three amine units are linked in a starburst type. Inorganic compounds such as type-Si and p-SiC can also be used as the hole injection material.
また、本発明においては、正孔輸送層の正孔輸送材料は、415nm以下に蛍光極大波長を有することが好ましい。すなわち、正孔輸送材料は、正孔輸送能を有しつつかつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Tgである化合物が好ましい。 Further, in the present invention, the hole transport material of the hole transport layer preferably has a fluorescence maximum wavelength of 415 nm or less. That is, the hole transporting material is preferably a compound having a hole transporting ability, preventing the wavelength of light emission from being lengthened, and having a high Tg.
正孔注入層及び正孔輸送層は、上記正孔注入材料及び正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法、インクジェット法、プリント法、印刷法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。 As the hole injection layer and the hole transport layer, the hole injection material and the hole transport material are known, for example, vacuum deposition method, spin coating method, casting method, LB method, inkjet method, printing method, printing method and the like. It can be formed by thinning the film according to the above method.
本発明においては、上記正孔注入材料及び正孔輸送材料を、本発明の電子デバイス用有機材料として用いることが好ましい。そして、上記正孔注入材料及び正孔輸送材料と、有機溶媒と、セルロースナノファイバーを含む溶液(電子デバイス作製用組成物)を、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等の塗布によって形成することが好ましい。中でも、均質な膜が得られやすく、かつ、ピンホールが生成しにくい等の観点から、インクジェットプリント法が好ましい。 In the present invention, it is preferable to use the hole injection material and the hole transport material as the organic material for the electronic device of the present invention. Then, the hole injection material, the hole transport material, the organic solvent, and the solution containing the cellulose nanofibers (composition for manufacturing an electronic device) are subjected to a spin coating method, a casting method, an inkjet method, a spray method, a printing method, and the like. It is preferably formed by coating by a slot type coater method or the like. Above all, the inkjet printing method is preferable from the viewpoint that a homogeneous film can be easily obtained and pinholes are less likely to be formed.
正孔注入層及び正孔輸送層の厚さについては、特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度である。なお、上記正孔注入層及び正孔輸送層は、それぞれ上記材料の1種又は2種以上からなる1層構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。また、正孔注入層と正孔輸送層を両方設ける場合には、上記の材料のうち、通常、異なる材料を用いるが、同一の材料を用いてもよい。 The thickness of the hole injection layer and the hole transport layer is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 μm. The hole injection layer and the hole transport layer may have a one-layer structure composed of one or more of the above materials, respectively, and may have a laminated structure composed of a plurality of layers having the same composition or a different composition. May be good. When both the hole injection layer and the hole transport layer are provided, different materials are usually used among the above materials, but the same material may be used.
(電子注入層及び電子輸送層)
電子注入層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
(Electronic injection layer and electron transport layer)
The electron injection layer may have a function of transferring electrons injected from the cathode to the light emitting layer, and as the material thereof, any conventionally known compound can be selected and used.
この電子注入層に用いられる材料(以下、電子注入材料ともいう)の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。 Examples of the material used for this electron-injected layer (hereinafter, also referred to as electron-injected material) include heterocyclic tetracarboxylic acid anhydrides such as nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyrandioxide derivatives, and naphthalene perylene, and carbodiimides. , Freolenilidene methane derivative, anthraquinodimethane and antron derivative, oxadiazole derivative and the like.
また、特開昭59−194393号公報に記載されている一連の電子伝達性化合物は、該公報では発光層を形成する材料として開示されているが、本発明者らが検討の結果、電子注入材料として用いうることが分かった。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子注入材料として用いることができる。 Further, a series of electron transporting compounds described in JP-A-59-194393 are disclosed as materials for forming a light emitting layer in the publication, but as a result of examination by the present inventors, electron injection It was found that it could be used as a material. Further, among the above oxadiazole derivatives, a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is replaced with a sulfur atom, and a quinoxalin derivative having a quinoxalin ring known as an electron-withdrawing group can also be used as an electron injection material.
また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えばトリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq3と略す。)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga又はPbに置き替わった金属錯体も電子注入材料として用いることができる。 Further, metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (abbreviated as Alq 3 ), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-). Kinolinol) aluminum, tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), etc., and the central metal of these metal complexes are In. , Mg, Cu, Ca, Sn, Ga or Pb replaced with a metal complex can also be used as the electron injection material.
その他、メタルフリーやメタルフタロシアニン、又はそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも電子注入材料として好ましく用いることができる。また、正孔注入層と同様にn型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子注入材料として用いることができる。 In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those whose terminals are substituted with an alkyl group, a sulfonic acid group, or the like can also be preferably used as the electron injection material. Further, similarly to the hole injection layer, inorganic semiconductors such as n-type-Si and n-type-SiC can also be used as the electron injection material.
電子輸送層に用いられる好ましい化合物は、415nm以下に蛍光極大波長を有することが好ましい。すなわち、電子輸送層に用いられる化合物は、電子輸送能を有しつつかつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Tgである化合物が好ましい。 The preferred compound used in the electron transport layer preferably has a fluorescence maximum wavelength of 415 nm or less. That is, the compound used for the electron transport layer is preferably a compound having an electron transport ability, preventing the wavelength of light emission from being lengthened, and having a high Tg.
電子注入層は、上記電子注入材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法、インクジェット法、プリント法、印刷法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。 The electron injection layer is formed by thinning the electron injection material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, an inkjet method, a printing method, or a printing method. Can be done.
本発明においては、上記電子注入材料を、本発明の電子デバイス用有機材料として用いることが好ましい。そして、上記電子注入材料と、有機溶媒と、セルロースナノファイバーを含む溶液(電子デバイス作製用組成物)を、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等の塗布によって形成することが好ましい。中でも、均質な膜が得られやすく、かつ、ピンホールが生成しにくい等の観点から、インクジェット法が好ましい。 In the present invention, it is preferable to use the electron-injected material as the organic material for the electronic device of the present invention. Then, the solution containing the electron injection material, the organic solvent, and the cellulose nanofibers (composition for manufacturing an electronic device) is subjected to a spin coating method, a casting method, an inkjet method, a spray method, a printing method, a slot type coater method, or the like. It is preferably formed by coating. Above all, the inkjet method is preferable from the viewpoint that a homogeneous film can be easily obtained and pinholes are less likely to be formed.
また、電子注入層としての厚さは特に制限はないが、通常は5nm〜5μmの範囲で選ばれる。この電子注入層は、これらの電子注入材料の1種又は2種以上からなる1層構造であってもよいし、又は同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。 The thickness of the electron injection layer is not particularly limited, but is usually selected in the range of 5 nm to 5 μm. The electron injecting layer may have a one-layer structure composed of one or more of these electron injecting materials, or may have a laminated structure composed of a plurality of layers having the same composition or a different composition.
なお、本明細書においては、前記電子注入層のうち、発光層と比較してイオン化エネルギーが大きい場合には、特に電子輸送層と呼ぶこととする。したがって、本明細書においては、電子輸送層は電子注入層に含まれる。 In the present specification, among the electron injection layers, when the ionization energy is larger than that of the light emitting layer, the layer is referred to as an electron transport layer. Therefore, in the present specification, the electron transport layer is included in the electron injection layer.
上記電子輸送層は、正孔阻止層(ホールブロック層)ともいわれ、例えば、国際公開第2000/70655号、特開2001−313178号公報、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日 エヌ・ティー・エス社発行)」の第237頁等に記載されているものが挙げられる。特に発光層にオルトメタル錯体系ドーパントを用いるいわゆる「リン光発光素子」においては、前記(v)及び(vi)のように電子輸送層(正孔阻止層)を有する構成を採ることが好ましい。 The electron transport layer is also referred to as a hole blocking layer (hole block layer), and is, for example, International Publication No. 2000/70655, JP-A-2001-313178, JP-A-11-204258, and JP-A-11-204359. , And those described on page 237 of "Organic EL Element and Its Industrialization Frontline (Published by NTS Co., Ltd. on November 30, 1998)". In particular, in a so-called "phosphorescent light emitting device" that uses an orthometal complex-based dopant for the light emitting layer, it is preferable to adopt a configuration having an electron transport layer (hole blocking layer) as described in (v) and (vi) above.
(バッファー層)
陽極と発光層又は正孔注入層の間、及び、陰極と発光層又は電子注入層との間には、バッファー層(電極界面層)を存在させてもよい。
(Buffer layer)
A buffer layer (electrode interface layer) may be present between the anode and the light emitting layer or the hole injection layer, and between the cathode and the light emitting layer or the electron injection layer.
バッファー層とは、駆動電圧低下や発光効率向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日 エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(第123〜166頁)に詳細に記載されており、陽極バッファー層と陰極バッファー層とがある。
The buffer layer is a layer provided between the electrode and the organic layer in order to reduce the driving voltage and improve the light emission efficiency. "Organic EL element and its forefront of industrialization (published by NTS on November 30, 1998)" ) ”,
陽極バッファー層は、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。 The details of the anode buffer layer are also described in JP-A-9-45479, 9-2660062, 8-288609, etc., and as a specific example, a phthalocyanine buffer layer typified by copper phthalocyanine. , Oxide buffer layer typified by vanadium oxide, amorphous carbon buffer layer, polymer buffer layer using conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) and polythiophene, and the like.
陰極バッファー層は、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。 The details of the cathode buffer layer are also described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, etc., and specifically, a metal typified by strontium, aluminum, or the like. Examples thereof include a buffer layer, an alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride, an alkaline earth metal compound buffer layer typified by magnesium fluoride, and an oxide buffer layer typified by aluminum oxide.
上記バッファー層はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その厚さは0.1〜100nmの範囲が好ましい。さらに、上記基本構成層の他に、必要に応じてその他の機能を有する層を適宜積層してもよい。 The buffer layer is preferably a very thin film, and although it depends on the material, the thickness thereof is preferably in the range of 0.1 to 100 nm. Further, in addition to the above basic constituent layers, layers having other functions may be appropriately laminated, if necessary.
(陰極)
有機EL素子の陰極としては、一般に仕事関数の小さい(4eV未満)金属(以下、電子注入性金属と称する)、合金、金属の電気伝導性化合物又はこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。
(cathode)
As the cathode of the organic EL element, a metal having a small work function (less than 4 eV) (hereinafter referred to as an electron-injectable metal), an alloy, an electrically conductive compound of the metal, or a mixture thereof is used as an electrode material. ..
このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、インジウム、希土類金属、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物等が挙げられる。 Specific examples of such electrode materials include sodium, magnesium, lithium, aluminum, indium, rare earth metals, sodium-potassium alloy, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum. / Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixture, lithium / aluminum mixture and the like.
陰極が光反射性の場合は、光反射率は可視光領域において80%以上であることが好ましい。光反射率は、試料をオリンパス社製顕微分光測定機USPM−RUIIIにて、光波長550nmで測定し、値を得ることができる。 When the cathode is light-reflecting, the light reflectance is preferably 80% or more in the visible light region. The light reflectance can be obtained by measuring the sample with a spectroscopic light measuring machine USPM-RUIII manufactured by Olympus Corporation at a light wavelength of 550 nm.
上記陰極は、上記の電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、前記有機化合物層(有機EL層)上に薄膜形成することにより、作製することができる。 The cathode can be produced by forming a thin film of the electrode material on the organic compound layer (organic EL layer) by a method such as vapor deposition or sputtering.
また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/sq.以下が好ましく、膜厚は、通常10nm〜1μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。なお、発光光を透過させるために、有機EL素子の陽極又は陰極のいずれか一方を透明又は半透明にすると、発光効率が向上して好ましい。 The sheet resistance as a cathode is several hundred Ω / sq. The following is preferable, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 1 μm, preferably 50 to 200 nm. It is preferable to make either the anode or the cathode of the organic EL element transparent or translucent in order to transmit the emitted light because the luminous efficiency is improved.
[有機EL素子の製造方法]
有機EL素子の製造方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極からなる有機EL素子の作製方法について説明する。
[Manufacturing method of organic EL element]
As an example of a method for manufacturing an organic EL device, a method for manufacturing an organic EL device including an anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode will be described.
まず適当な基材上に、所望の電極物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を、1μm以下、好ましくは10〜200nmの厚さになるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層の有機化合物薄膜(有機薄膜)を形成させる。 First, a thin film made of a desired electrode substance, for example, an anode substance is formed on a suitable substrate so as to have a thickness of 1 μm or less, preferably 10 to 200 nm, and an anode is formed by a method such as thin film deposition or sputtering. To make. Next, an organic compound thin film (organic thin film) of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a hole blocking layer, which are element materials, is formed on this.
これらの有機薄膜の薄膜化の方法としては、上述したように、スピンコート法、キャスト法、インクジェットプリント法、スプレー法、蒸着法、印刷法、スロットコート法等があるが、均質な膜が得られやすく、かつ、ピンホールが生成しにくい等の点と、本発明においては、本発明の電子デバイス作製用組成物を用いることができる点でインクジェットプリント法が好ましい。 As a method for thinning these organic thin films, as described above, there are a spin coating method, a casting method, an inkjet printing method, a spray method, a vapor deposition method, a printing method, a slot coating method and the like, and a homogeneous film can be obtained. The inkjet printing method is preferable because it is easy to generate and pinholes are not easily formed, and in the present invention, the composition for producing an electronic device of the present invention can be used.
また、層ごとに異なる成膜法を適用してもよい。成膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は、使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度50〜450℃、真空度10−6〜10−2Pa、蒸着速度0.01〜50nm/秒、基板温度−50〜300℃、厚さ0.1nm〜5μmの範囲で適宜選ぶことが望ましい。 Moreover, you may apply a different film forming method for each layer. The case of employing an evaporation method in the deposition, the deposition conditions may vary due to kinds of materials used, generally boat temperature 50 to 450 ° C., vacuum of 10 -6 to 10 -2 Pa, the deposition rate 0.01 It is desirable to appropriately select in the range of ~ 50 nm / sec, substrate temperature -50 to 300 ° C., and thickness 0.1 nm to 5 μm.
これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは50〜200nmの範囲の厚さになるように、例えば蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望の有機EL素子が得られる。この有機EL素子の作製は、1回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる成膜法を施してもかまわない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。 After forming these layers, a thin film made of a material for a cathode is formed on the layer so as to have a thickness of 1 μm or less, preferably in the range of 50 to 200 nm, and a cathode is provided by a method such as vapor deposition or sputtering. Therefore, a desired organic EL element can be obtained. The organic EL element is preferably manufactured from the hole injection layer to the cathode by one vacuuming, but it may be taken out in the middle and a different film forming method may be applied. At that time, consideration must be given to performing the work in a dry inert gas atmosphere.
[有機EL素子の封止]
有機EL素子の封止手段としては、特に限られないが、例えば、有機EL素子の外周部を封止用接着剤で封止した後、有機EL素子の発光領域を覆うように封止部材を配置する方法が挙げられる。
[Encapsulation of organic EL element]
The sealing means for the organic EL element is not particularly limited, but for example, after sealing the outer peripheral portion of the organic EL element with a sealing adhesive, the sealing member is formed so as to cover the light emitting region of the organic EL element. There is a method of arranging.
封止用接着剤としては、例えば、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。 Examples of the sealing adhesive include acrylic acid-based oligomers, photocurable and thermosetting adhesives having a reactive vinyl group of methacrylic acid-based oligomers, and moisture-curable adhesives such as 2-cyanoacrylic acid ester. Can be mentioned. In addition, heat and chemical curing type (two-component mixture) such as epoxy type can be mentioned. Further, hot melt type polyamide, polyester and polyolefin can be mentioned. In addition, a cation-curable type ultraviolet-curable epoxy resin adhesive can be mentioned.
封止部材としては、ガラス板の他、有機EL素子を薄膜化することできる観点から、ポリマーフィルム及び金属フィルムを好ましく使用することができる。ポリマーフィルムの場合は、前述のガスバリアー性を付与することが好ましい。 As the sealing member, in addition to the glass plate, a polymer film and a metal film can be preferably used from the viewpoint of thinning the organic EL element. In the case of a polymer film, it is preferable to impart the above-mentioned gas barrier property.
封止構造としては、有機EL素子と封止部材の間が中空になっている構造や、有機EL素子と封止部材の間に接着剤等のシール材が充填されている充填封止構造が挙げられる。 The sealing structure includes a structure in which the space between the organic EL element and the sealing member is hollow, and a filling and sealing structure in which a sealing material such as an adhesive is filled between the organic EL element and the sealing member. Can be mentioned.
封止部材と有機EL素子の発光領域との間隙には、封止用接着剤の他には、気相及び液相では窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコーンオイルのような不活性液体を注入することもできる。また、封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙を真空とすることや、間隙に不活性ガスを封入したり、乾燥剤を配置することもできる。 In the gap between the sealing member and the light emitting region of the organic EL element, in addition to the sealing adhesive, in the gas phase and liquid phase, an inert gas such as nitrogen or argon, fluorine hydrocarbon, silicone oil, etc. It is also possible to inject a non-active liquid. Further, the gap between the sealing member and the display region of the organic EL element can be evacuated, an inert gas can be sealed in the gap, or a desiccant can be arranged.
上記有機EL素子は、発光層形成時のみシャドーマスクを設け、他層は共通にすれば、シャドーマスク等のパターニングは不要であり、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で膜を形成できる。 If the above organic EL element is provided with a shadow mask only when the light emitting layer is formed and the other layers are shared, patterning of the shadow mask or the like is unnecessary, and the deposition method, casting method, spin coating method, inkjet method, printing can be performed on one surface. A film can be formed by a method or the like.
発光層のみパターニングを行う場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェットプリント法、印刷法である。蒸着法を用いる場合においてはシャドーマスクを用いたパターニングが好ましい。 When patterning only the light emitting layer, the method is not limited, but a vapor deposition method, an inkjet printing method, or a printing method is preferable. When the vapor deposition method is used, patterning using a shadow mask is preferable.
また、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。 It is also possible to reverse the production order and produce the cathode, the electron injection layer, the electron transport layer, the light emitting layer, the hole transport layer, the hole injection layer, and the anode in this order.
このようにして得られた表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を+、陰極を−の極性として電圧2〜40V程度を印加すると、発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。さらに、交流電圧を印加する場合には、陽極が+、陰極が−の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。 When a DC voltage is applied to the display device thus obtained, light emission can be observed by applying a voltage of about 2 to 40 V with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode. Further, even if a voltage is applied with the opposite polarity, no current flows and no light emission occurs. Further, when an AC voltage is applied, light is emitted only when the anode is in the + state and the cathode is in the-state. The waveform of the applied alternating current may be arbitrary.
本発明に係る発光素子としては、前述の発光ドーパントの中で、緑色発光又は赤色発光する発光性材料が選択されることが、パルスオキシメーター用の発光素子に用いる観点から好ましい。 As the light emitting device according to the present invention, it is preferable to select a light emitting material that emits green light or red light from the above-mentioned light emitting dopants from the viewpoint of using the light emitting element for a pulse oximeter.
以下、発光ドーパントの一例として、緑色発光性材料(GD−1)及び赤色発光性材料(RD−1)の各発光性材料の一例を挙げる。 Hereinafter, as an example of the light emitting dopant, an example of each light emitting material of the green light emitting material (GD-1) and the red light emitting material (RD-1) will be given.
図6は、多色の積層型発光受光素子の一例を示す断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a multicolor laminated light emitting and receiving element.
図6(a)で示す積層型発光受光素子50−1は、同一基板上に緑色及び赤色発光の有機EL素子を個別に配置した例である。
下層から、透光性基板1、第1電極2、同一基板上に離間して赤色発光素子3−1及び緑色発光素子3−2、中間絶縁層11、光透過性第3電極6、受光素子5、光反射性電極7、接着剤層8及び封止材9で構成されている。但し、当該積層型発光受光素子50−1の受光層5は、二つの発光層をカバーする一つの受光素子であってもよい。
The laminated light emitting / receiving element 50-1 shown in FIG. 6A is an example in which green and red light emitting organic EL elements are individually arranged on the same substrate.
From the lower layer, the
図6(b)で示す積層型発光受光素子50−2は、緑色及び赤色発光の有機EL素子を積層した例である。
下層から、透光性基板1、第1電極2、赤色発光素子3−1、光透過性の中間電極2−2、緑色発光素子3−2、中間絶縁層11、光透過性第3電極6、受光素子5、光反射性電極7、接着剤層8及び封止材9で構成されている。
The laminated light emitting / receiving element 50-2 shown in FIG. 6B is an example in which green and red light emitting organic EL elements are laminated.
From the lower layer, the
〔3〕中間絶縁層
本発明に係る中間絶縁層は、分子内に銀と共有結合し得る共有結合部位と、銀と配位結合し得る配位結合部位の両方を備えた有機化合物が含有されて構成されている層であることが好ましい。
[3] Intermediate Insulation Layer The intermediate insulation layer according to the present invention contains an organic compound having both a covalent bond site capable of covalently bonding with silver and a coordinate bond site capable of coordinating bond with silver in the molecule. It is preferable that the layer is composed of
このような中間層絶縁層の形成方法としては、塗布法、インクジェット法、コーティング法、ディップ法などのウェットプロセスを用いる方法や、蒸着法(抵抗加熱、EB法(エレクトロンビーム法)など)、スパッタ法、CVD法などのドライプロセスを用いる方法などが挙げられる。中でも蒸着法が好ましく適用される。 Examples of the method for forming such an intermediate layer insulating layer include a method using a wet process such as a coating method, an inkjet method, a coating method, and a dip method, a vapor deposition method (resistive heating, EB method (electron beam method), etc.), and sputtering. Examples include a method using a dry process such as a method and a CVD method. Of these, the vapor deposition method is preferably applied.
さらに、この中間絶縁層は、厚さが1〜100nmの範囲内にあることが好ましく、5〜30nmの範囲内にあることがより好ましい。この範囲であればいずれの厚さであっても効果が得られる。 Further, the thickness of the intermediate insulating layer is preferably in the range of 1 to 100 nm, more preferably in the range of 5 to 30 nm. Within this range, the effect can be obtained regardless of the thickness.
中間絶縁層には、分子内に前記共有結合部位と前記配位結合部位の両方を備えた有機化合物が含有されている。前記配位結合部位が、芳香族複素環に含まれる窒素原子であって、芳香族性に関与しない窒素原子であることが好ましい。 The intermediate insulating layer contains an organic compound having both the covalent bond site and the coordination bond site in the molecule. It is preferable that the coordination bond site is a nitrogen atom contained in an aromatic heterocycle and is not involved in aromaticity.
前記「芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子」とは、非共有電子対(「孤立電子対」ともいう。)を持つ窒素原子であって、不飽和環状化合物の芳香族性に、当該非共有電子対が必須要素として直接的に関与していない窒素原子をいう。すなわち、共役不飽和環構造(芳香環)上の非局在化したπ電子系に、当該非共有電子対が、化学構造式上、芳香性発現のために必須のものとして、関与していない窒素原子をいう。 The "nitrogen atom having an unshared electron pair that does not participate in aromaticity" is a nitrogen atom having an unshared electron pair (also referred to as "lone electron pair"), and has aromaticity of an unsaturated cyclic compound. In addition, it refers to a nitrogen atom in which the unshared electron pair is not directly involved as an essential element. That is, the unshared electron pair is not involved in the delocalized π-electron system on the conjugated unsaturated ring structure (aromatic ring) as essential for the expression of aromaticity in terms of the chemical structural formula. Refers to a nitrogen atom.
詳細な化合物についての説明は、特許第6241193号公報を参照することができる。 A detailed description of the compound can be referred to in Japanese Patent No. 6241193.
〔4〕受光素子
本発明の積層型発光受光素子の受光素子としては、平面状の有機薄膜太陽電池(OPV)又は有機フォトディテクタ(OPD)を用いることが好ましい。ここでは、有機薄膜太陽電池(OPV)を本発明に係る受光素子として用いる例を説明する。
[4] Light-receiving element As the light-receiving element of the stacked light-emitting light-receiving element of the present invention, it is preferable to use a planar organic thin-film solar cell (OPV) or an organic photodetector (OPD). Here, an example of using an organic thin film solar cell (OPV) as a light receiving element according to the present invention will be described.
図7は、バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子からなるシングル構成(バルクヘテロジャンクション層が1層の構成)の太陽電池の一例を示す断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a solar cell having a single configuration (a configuration in which the bulk heterojunction layer is one layer) composed of a bulk heterojunction type organic photoelectric conversion element.
図7において、バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子200は、基板201の一方面上に、透明電極である陽極202、正孔輸送層207、バルクヘテロジャンクション層の光電変換層204、電子輸送層208(又はバッファー層ともいう。)及び陰極203が順次積層されている。
In FIG. 7, the bulk heterojunction type organic
(基板)
基板201は、順次積層された陽極202、光電変換層204及び陰極203を保持する部材である。本実施形態では、基板201側から光電変換される光が入射するので、基板201は、光電変換すべき光の波長に対して透明な部材であることが好ましい。基板201は、例えば、ガラス基板や樹脂基板等が用いられる。この基板201は、必須ではなく、当該構成は、基本的な構成であり、本発明の積層型発光受光素子の場合は、陽極202、光電変換層204及び陰極203は、前記中間絶縁層上に形成されていてもよい。
(substrate)
The
(光電変換層)
光電変換層204は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する層であって、p型半導体材料とn型半導体材料とを一様に混合したバルクヘテロジャンクション層を有して構成される。p型半導体材料は、相対的に電子供与体(ドナー)として機能し、n型半導体材料は、相対的に電子受容体(アクセプター)として機能する。ここで、電子供与体及び電子受容体は、“光を吸収した際に、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア(電荷分離状態)を形成する電子供与体及び電子受容体”であり、電極のように単に電子を供与又は受容するものではなく、光反応によって、電子を供与又は受容するものである。
(Photoelectric conversion layer)
The
図7において、基板201を介して透明電極である陽極202から入射された光は、光電変換層204のバルクヘテロジャンクション層における電子受容体又は電子供与体で吸収され、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア(電荷分離状態)が形成される。発生した電荷は、内部電界、例えば、陽極202と陰極203の仕事関数が異なる場合では陽極202と陰極203との電位差によって、電子は電子受容体間を通り、また正孔は電子供与体間を通り、それぞれ異なる電極へ運ばれ光電流が検出される。例えば、陽極202の仕事関数が陰極203の仕事関数よりも大きい場合では、電子は陽極202へ、正孔は陰極203へ輸送される。なお、仕事関数の大小が逆転すれば、電子と正孔はこれとは逆方向に輸送される。また、陽極202と陰極203との間に電位をかけることにより、電子と正孔の輸送方向を制御することもできる。
In FIG. 7, the light incident from the
なお、図7には記載していないが、正孔ブロック層、電子ブロック層、電子注入層、正孔注入層、又は平滑化層等の他の層を有していてもよい。 Although not shown in FIG. 7, another layer such as a hole block layer, an electron block layer, an electron injection layer, a hole injection layer, or a smoothing layer may be provided.
また、さらなる太陽光利用率(光電変換効率)の向上を目的として、このような光電変換素子を積層した、タンデム型の構成(バルクヘテロジャンクション層を複数有する構成)であってもよい。 Further, for the purpose of further improving the sunlight utilization rate (photoelectric conversion efficiency), a tandem type configuration (a configuration having a plurality of bulk heterojunction layers) in which such photoelectric conversion elements are laminated may be used.
p型半導体材料としては、種々の縮合多環芳香族化合物や共役系化合物が挙げられる。 Examples of the p-type semiconductor material include various condensed polycyclic aromatic compounds and conjugated compounds.
縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、アントラジチオフェン等の化合物、およびこれらの誘導体や前駆体が挙げられる。 Examples of the condensed polycyclic aromatic compound include anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptanene, chrysene, picene, fluminene, pyrene, peropylene, perylene, terylene, quaterylene, coronene, ovalene, circumanthracene, bisanthene, zeslen, heptazeslen Examples thereof include compounds such as pyranesrene, biolanten, isobiolanten, circobiphenyl and anthracene, and derivatives and precursors thereof.
共役系化合物としては、例えば、ポリチオフェンおよびそのオリゴマー、ポリピロールおよびそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレンおよびそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレンおよびそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレンおよびそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、テトラチアフルバレン化合物、キノン化合物、テトラシアノキノジメタン等のシアノ化合物、フラーレンおよびこれらの誘導体あるいは混合物を挙げることができる。 Examples of the conjugate compound include polythiophene and its oligomer, polypyrrole and its oligomer, polyaniline, polyphenylene and its oligomer, polyphenylene vinylene and its oligomer, polythienylene vinylene and its oligomer, polyacetylene, polydiacetylene, tetrathiafluvalene compound, and quinone. Examples include compounds, cyano compounds such as tetracyanoquinodimethane, fullerene and derivatives or mixtures thereof.
また、特にポリチオフェンおよびそのオリゴマーのうち、チオフェン6量体であるα−セクシチオフェンα,ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α,ω−ビス(3−ブトキシプロピル)−α−セクシチオフェン、等のオリゴマーが好適に用いることができる。 In particular, among polythiophenes and their oligomers, α-sexualiophene α, ω-dihexyl-α-sexualiophene, α, ω-dihexyl-α-kinkethiophene, α, ω-bis (3-), which are thiophene hexamers, Oligomers such as butoxypropyl) -α-sexualiophene can be preferably used.
その他、高分子p型半導体の例としては、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリピロール、ポリパラフェニレンスルフィド、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、ポリカルバゾール、ポリイソチアナフテン、ポリヘプタジイン、ポリキノリン、ポリアニリンなどが挙げられ、さらには特開2006−36755号公報などの置換−無置換交互共重合ポリチオフェン、特開2007−51289号公報、特開2005−76030号公報、J.Amer.Chem.Soc.,2007,p4112、J.Amer.Chem.Soc.,2007,p7246などの縮環チオフェン構造を有するポリマー、WO2008/000664、Adv.Mater.,2007,p4160、Macromolecules,2007,Vol.40,p1981などのチオフェン共重合体などを挙げることができる。 Other examples of high molecular weight p-type semiconductors include polyacetylene, polyparaphenylene, polypyrrole, polyparaphenylene sulfide, polythiophene, polyphenylene vinylene, polycarbazole, polyisotianaften, polyheptadiyne, polyquinoline, polyaniline, and the like. Substituted-unsubstituted alternating copolymer polythiophenes such as JP-A-2006-36755, JP-A-2007-51289, JP-A-2005-76030, J. Mol. Amer. Chem. Soc. , 2007, p4112, J. Mol. Amer. Chem. Soc. , 2007, p7246 and other polymers with a fused thiophene structure, WO 2008/000664, Adv. Mater. , 2007, p4160, Macromolecules, 2007, Vol. 40, thiophene copolymers such as p1981 and the like can be mentioned.
さらに、ポルフィリンや銅フタロシアニン、テトラチアフルバレン(TTF)−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯体、ビスエチレンジチオテトラチアフルバレン(BEDTTTF)−過塩素酸錯体、BEDTTTF−ヨウ素錯体、TCNQ−ヨウ素錯体、等の有機分子錯体、C60、C70、C76、C78、C84等のフラーレン類、SWNT等のカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類等の色素等、さらにポリシラン、ポリゲルマン等のσ共役系ポリマーや特開2000−260999号に記載の有機・無機混成材料も用いることができる。 Further, porphyrin, copper phthalocyanine, tetrathiafulvalene (TTF) -tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex, bisethylenedithiotetrathiafulvalene (BEDTTTF) -perchlorate complex, BEDTTTTF-iodine complex, TCNQ-iodine complex, etc. Organic molecular complexes of C60, C70, C76, C78, C84, etc., carbon nanotubes such as SWNT, dyes such as merocyanine pigments, hemicyanine pigments, etc., and σ-conjugated polymers such as polysilane, polygerman, etc. The organic / inorganic mixed material described in Kai 2000-260999 can also be used.
これらのπ共役系材料のうちでも、ペンタセン等の縮合多環芳香族化合物、フラーレン類、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、金属フタロシアニン、金属ポルフィリンよりなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましい。また、ペンタセン類がより好ましい。 Among these π-conjugated materials, at least one selected from the group consisting of condensed polycyclic aromatic compounds such as pentacene, fullerenes, condensed ring tetracarboxylic acid diimides, metal phthalocyanine, and metal porphyrin is preferable. Further, pentacene is more preferable.
ペンタセン類の例としては、国際公開第03/16599号、国際公開第03/28125号、米国特許第6,690,029号明細書、特開2004−107216号公報等に記載の置換基をもったペンタセン誘導体、米国特許出願公開第2003/136964号明細書等に記載のペンタセンプレカーサ、J.Amer.Chem.Soc.,vol127.No14.4986等に記載の置換アセン類およびその誘導体等が挙げられる。 Examples of pentacene have substituents described in International Publication No. 03/16599, International Publication No. 03/28125, US Pat. No. 6,690,029, JP-A-2004-107216, and the like. Pentacene Derivatives, Pentacene Precasa, J. et al., Described in US Patent Application Publication No. 2003/136964, etc. Amer. Chem. Soc. , Vol127. Examples thereof include the substituted acenes described in No. 14.4986 and the like and derivatives thereof.
n型半導体材料の例としては、フラーレン、オクタアザポルフィリン、p型半導体のパーフルオロ体(パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン等)、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物を骨格として含む、高分子化合物が挙げられる。 Examples of n-type semiconductor materials include fullerene, octaazaporphyrin, perfluoro compounds of p-type semiconductors (perfluoropentacene, perfluorophthalocyanine, etc.), naphthalenetetracarboxylic dianhydride, naphthalenetetracarboxylic dianimide, and perylenetetracarboxylic acid. Examples thereof include aromatic carboxylic dianhydrides such as anhydrides and diimides of perylenetetracarboxylic dians, and high molecular compounds containing imidized products thereof as a skeleton.
中でも、フラーレン含有高分子化合物が好ましい。フラーレン含有高分子化合物としては、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC84、フラーレンC240、フラーレンC540、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ、多層ナノチューブ、単層ナノチューブ、ナノホーン(円錐型)等を骨格に持つ高分子化合物が挙げられる。フラーレン含有高分子化合物では、フラーレンC60を骨格に持つ高分子化合物(誘導体)が好ましい。 Of these, fullerene-containing polymer compounds are preferable. Examples of the fullerene-containing polymer compound include fullerene C60, fullerene C70, fullerene C76, fullerene C78, fullerene C84, fullerene C240, fullerene C540, mixed fullerene, fullerene nanotube, multilayer nanotube, single layer nanotube, nanohorn (conical type) and the like. Examples include high molecular compounds having a skeleton. As the fullerene-containing polymer compound, a polymer compound (derivative) having fullerene C60 as a skeleton is preferable.
フラーレン含有ポリマーとしては、大別してフラーレンが高分子主鎖からペンダントされたポリマーと、フラーレンが高分子主鎖に含有されるポリマーとに大別されるが、フラーレンがポリマーの主鎖に含有されている化合物が好ましい。 Fullerene-containing polymers are roughly classified into polymers in which fullerenes are pendant from the polymer main chain and polymers in which fullerenes are contained in the polymer main chain. Fullerenes are contained in the polymer main chain. The compound is preferable.
これは、フラーレンが主鎖に含有されているポリマーは、ポリマーが分岐構造を有さないため、固体化した際に高密度なパッキングができ、結果として高い移動度を得ることができるためではないかと推定される。 This is not because the polymer containing fullerene in the main chain does not have a branched structure, so that it can be packed with high density when solidified, and as a result, high mobility can be obtained. It is presumed to be.
電子受容体と電子供与体とが混合されたバルクヘテロジャンクション層の形成方法としては、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)等を例示することができる。 Examples of the method for forming the bulk heterojunction layer in which the electron acceptor and the electron donor are mixed include a thin-film deposition method, a coating method (including a casting method and a spin coating method), and the like.
(陰極)
本発明に係る受光素子おいて陰極とは、電子を取り出す電極であることが好ましい。例えば、陰極として用いる場合、導電材単独層であってもよいが、導電性を有する材料に加えて、これらを保持する樹脂を併用してもよい。
(cathode)
In the light receiving element according to the present invention, the cathode is preferably an electrode that extracts electrons. For example, when it is used as a cathode, it may be a single layer of a conductive material, but in addition to a material having conductivity, a resin that retains these may be used in combination.
陰極材料としては、十分な導電性を有し、かつ前記n型半導体材料と接合したときにショットキーバリアーを形成しない程度に近い仕事関数を有し、かつ劣化しないことが求められる。つまりバルクヘテロジャンクション層に用いるn型半導体材料のLUMOよりも0〜0.3eV大きい仕事関数を有する金属であることが好ましく、4.0〜5.1eVの仕事関数であることが好ましい。他方で正孔を取り出す陽極より仕事関数が深くなることは好ましくなく、n型半導体材料より浅い仕事関数の金属では層間抵抗が発生することがあるため、実際には4.2〜4.8eVの仕事関数を有する金属であることが好ましい。したがって、アルミニウム、金、銀、銅、インジウム、又は酸化亜鉛、ITO、酸化チタン等の酸化物系の材料でも好ましい。より好ましくは、アルミニウム、銀、銅であり、さらに好ましくは銀である。 The cathode material is required to have sufficient conductivity, a work function close to the extent that it does not form a Schottky barrier when bonded to the n-type semiconductor material, and does not deteriorate. That is, it is preferable that the metal has a work function 0 to 0.3 eV larger than that of the LUMO of the n-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer, and it is preferable that the work function is 4.0 to 5.1 eV. On the other hand, it is not preferable that the work function is deeper than that of the anode that extracts holes, and a metal having a work function shallower than that of the n-type semiconductor material may cause interlayer resistance. Therefore, the actual value is 4.2 to 4.8 eV. It is preferably a metal having a work function. Therefore, oxide-based materials such as aluminum, gold, silver, copper, indium, or zinc oxide, ITO, and titanium oxide are also preferable. More preferably, it is aluminum, silver, copper, and even more preferably silver.
なお、必要に応じて合金にしてもよく、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。 If necessary, an alloy may be used, and for example, a magnesium / silver mixture, a magnesium / aluminum mixture, a magnesium / indium mixture, an aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixture, a lithium / aluminum mixture, aluminum and the like are preferable. Is. The cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. The film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 μm, preferably 50 to 200 nm.
また、陰極側を光透過性とする場合は、例えば、アルミニウム及びアルミニウム合金、銀及び銀化合物等の陰極に適した導電性材料を薄く1〜20nm程度の膜厚で作製した後、導電性光透過性材料の膜を設けることで、光透過性の陰極とすることができる。 When the cathode side is to be light-transmitting, for example, a conductive material suitable for the cathode such as aluminum and aluminum alloy, silver and silver compound is thinly prepared with a film thickness of about 1 to 20 nm, and then conductive light is applied. By providing a film of a transparent material, it can be used as a light-transmitting cathode.
(陽極)
本発明において陽極とは、正孔を取り出す電極のことが好ましい。例えば、陽極として用いる場合、好ましくは380〜800nmの光を透過する電極である。材料としては、例えば、インジウム・スズ酸化物(ITO)、SnO2、ZnO等の透明導電性金属酸化物、金、銀、白金等の金属薄膜、金属ナノワイヤー、カーボンナノチューブ用いることができる。
(anode)
In the present invention, the anode is preferably an electrode for extracting holes. For example, when used as an anode, it is preferably an electrode that transmits light of 380 to 800 nm. As the material, for example, transparent conductive metal oxides such as indium tin oxide (ITO), SnO 2 , ZnO, metal thin films such as gold, silver and platinum, metal nanowires and carbon nanotubes can be used.
また、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリアズレン、ポリイソチアナフテン、ポリカルバゾール、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリフェニルアセチレン、ポリジアセチレン及びポリナフタレンの各誘導体からなる群より選ばれる導電性高分子等も用いることができる。また、これらの導電性化合物を複数組み合わせて透明電極とすることもできる。 In addition, it is selected from the group consisting of derivatives of polypyrrole, polyaniline, polythiophene, polythienylene vinylene, polyazulene, polyisothianaften, polycarbazole, polyacetylene, polyphenylene, polyphenylene vinylene, polyacetylene, polyphenylacetylene, polydiaacetylene and polynaphthalene. Conductive polymers and the like can also be used. Further, a plurality of these conductive compounds can be combined to form a transparent electrode.
(正孔輸送層及び電子ブロック層)
有機光電変換素子は、バルクヘテロジャンクション層で発生した電荷をより効率的に取り出すことが可能となるため、バルクヘテロジャンクション層と透明電極との中間には正孔輸送層・電子ブロック層を有していることが好ましい。
(Hole transport layer and electron block layer)
Since the organic photoelectric conversion element can take out the electric charge generated in the bulk heterojunction layer more efficiently, it has a hole transport layer / electron block layer between the bulk heterojunction layer and the transparent electrode. Is preferable.
これらの層を構成する材料としては、例えば、正孔輸送層としては、ヘレウス社製Clevious等のPEDOT、ポリアニリン及びそのドープ材料、WO2006/019270号等に記載のシアン化合物等を用いることができる。 As the material constituting these layers, for example, as the hole transport layer, PEDOT such as Heraeus Clevious, polyaniline and its doping material, the cyanide compound described in WO2006 / 019270 and the like can be used.
なお、バルクヘテロジャンクション層に用いられるn型半導体材料のLUMO準位よりも浅いLUMO準位を有する正孔輸送層には、バルクヘテロジャンクション層で生成した電子を陽極側には流さないような整流効果を有する、電子ブロック機能が付与される。このような正孔輸送層は、電子ブロック層とも呼ばれ、このような機能を有する正孔輸送層を使用する方が好ましい。このような材料としては、特開平5−271166号公報等に記載のトリアリールアミン系化合物、また酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化タングステン等の金属酸化物等を用いることができる。また、バルクヘテロジャンクション層に用いたp型半導体材料単体からなる層を用いることもできる。これらの層を形成する手段としては、真空蒸着法、溶液塗布法のいずれであってもよいが、好ましくは溶液塗布法である。バルクヘテロジャンクション層を形成する前に、下層に塗布膜を形成すると塗布面をレベリングする効果があり、リーク等の影響が低減するため好ましい。 The hole transport layer having a LUMO level shallower than the LUMO level of the n-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer has a rectifying effect that prevents electrons generated in the bulk heterojunction layer from flowing to the anode side. The electronic block function to have is given. Such a hole transport layer is also called an electron block layer, and it is preferable to use a hole transport layer having such a function. As such a material, a triarylamine-based compound described in JP-A-5-271166 and the like, a metal oxide such as molybdenum oxide, nickel oxide, and tungsten oxide can be used. Further, a layer made of a single p-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer can also be used. The means for forming these layers may be either a vacuum vapor deposition method or a solution coating method, but a solution coating method is preferable. It is preferable to form a coating film on the lower layer before forming the bulk heterojunction layer because it has the effect of leveling the coated surface and reduces the influence of leaks and the like.
(電子輸送層、正孔ブロック層及びバッファー層)
有機光電変換素子は、バルクヘテロジャンクション層と陰極との中間には電子輸送層・正孔ブロック層・バッファー層を形成することで、バルクヘテロジャンクション層で発生した電荷をより効率的に取り出すことが可能となるため、これらの層を有していることが好ましい。
(Electron transport layer, hole block layer and buffer layer)
The organic photoelectric conversion element can take out the electric charge generated in the bulk heterojunction layer more efficiently by forming an electron transport layer, a hole block layer, and a buffer layer between the bulk heterojunction layer and the cathode. Therefore, it is preferable to have these layers.
また、電子輸送層としては、オクタアザポルフィリン、p型半導体のパーフルオロ体(パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン等)を用いることができるが、同様に、バルクヘテロジャンクション層に用いられるp型半導体材料のHOMO準位よりも深いHOMO準位を有する電子輸送層には、バルクヘテロジャンクション層で生成した正孔を陰極側には流さないような整流効果を有する、正孔ブロック機能が付与される。このような電子輸送層は、正孔ブロック層とも呼ばれ、このような機能を有する電子輸送層を使用する方が好ましい。このような材料としては、バソキュプロイン等のフェナントレン系化合物、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等のn型半導体材料、及び酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ガリウム等のn型無機酸化物、バルクヘテロジャンクション層に用いたn型半導体材料単体からなる層等を用いることもできる。 Further, as the electron transport layer, octaazaporphyrin and a perfluoro compound of a p-type semiconductor (perfluoropentacene, perfluorophthalocyanine, etc.) can be used, but similarly, the p-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer can be used. The electron transport layer having a HOMO level deeper than the HOMO level is provided with a hole blocking function having a rectifying effect so that holes generated in the bulk heterojunction layer do not flow to the cathode side. Such an electron transport layer is also called a hole block layer, and it is preferable to use an electron transport layer having such a function. Examples of such materials include phenanthrene compounds such as vasocuproin, n-type semiconductor materials such as naphthalenetetracarboxylic acid anhydride, naphthalenetetracarboxylic acid diimide, perylenetetracarboxylic acid anhydride, and perylenetetracarboxylic acid diimide, and titanium oxide. It is also possible to use an n-type inorganic oxide such as zinc oxide or gallium oxide, a layer made of a single n-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer, or the like.
また、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化セシウム等のアルカリ金属化合物等を用いることができる。 Further, alkali metal compounds such as lithium fluoride, sodium fluoride and cesium fluoride can be used.
これらの中でも、さらに有機半導体分子をドープし、前記金属電極(陰極)との電気的接合を改善する機能も有する、アルカリ金属化合物を用いることが好ましい。アルカリ金属化合物層の場合には、特にバッファー層ということもある。 Among these, it is preferable to use an alkali metal compound which is further doped with an organic semiconductor molecule and also has a function of improving electrical bonding with the metal electrode (cathode). In the case of an alkali metal compound layer, it may be a buffer layer in particular.
(その他の層)
エネルギー変換効率の向上や、素子寿命の向上を目的に、各種中間層を素子内に有する構成としてもよい。中間層の例としては、正孔ブロック層、電子ブロック層、正孔注入層、電子注入層、励起子ブロック層、UV吸収層、光反射層、波長変換層等を挙げることができる。
(Other layers)
For the purpose of improving the energy conversion efficiency and the life of the device, various intermediate layers may be provided in the device. Examples of the intermediate layer include a hole block layer, an electron block layer, a hole injection layer, an electron injection layer, an exciton block layer, a UV absorption layer, a light reflection layer, a wavelength conversion layer and the like.
(パターニング)
前記電極、光電変換層、正孔輸送層、電子輸送層等をパターニングする方法やプロセスには特に制限はなく、公知の手法を適宜適用することができる。
(Patterning)
The method or process for patterning the electrode, photoelectric conversion layer, hole transport layer, electron transport layer, or the like is not particularly limited, and a known method can be appropriately applied.
光電変換層や輸送層等の可溶性の材料であれば、ダイコート、ディップコート等の全面塗布後に不要部だけ拭き取ってもよいし、インクジェットプリント法やスクリーン印刷等の方法を使用して塗布時に直接パターニングしてもよい。 If it is a soluble material such as a photoelectric conversion layer or a transport layer, only unnecessary parts may be wiped off after applying the entire surface such as die coat or dip coat, or patterning directly at the time of application using a method such as an inkjet printing method or screen printing. You may.
電極材料等の不溶性の材料の場合は、電極を真空堆積時にマスク蒸着を行ったり、エッチング又はリフトオフ等の公知の方法によってパターニングしたりすることができる。また、別の基板上に形成したパターンを転写することによってパターンを形成してもよい。 In the case of an insoluble material such as an electrode material, the electrode can be mask-deposited at the time of vacuum deposition, or patterned by a known method such as etching or lift-off. Further, the pattern may be formed by transferring the pattern formed on another substrate.
(封止)
また、作製した有機光電変換素子が環境中の酸素、水分等で劣化しないために、受光素子である有機光電変換素子は、発光素子である有機EL素子と同様に前記公知の手法によって封止することが好ましい。例えば、アルミ又はガラスでできたキャップを接着剤によって接着することによって封止する手法、アルミニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等のガスバリアー層が形成されたプラスチックフィルムと有機光電変換素子上を接着剤で貼合する手法、ガスバリアー性の高い有機高分子材料(ポリビニルアルコール等)をスピンコートする方法、ガスバリアー性の高い無機薄膜(酸化ケイ素、酸化アルミニウム等)又は有機膜(パリレン等)を真空下で堆積する方法、及びこれらを複合的に積層する方法等を挙げることができる。
(Sealing)
Further, since the produced organic photoelectric conversion element is not deteriorated by oxygen, moisture, etc. in the environment, the organic photoelectric conversion element which is a light receiving element is sealed by the above-mentioned known method in the same manner as the organic EL element which is a light emitting element. Is preferable. For example, a method of sealing by adhering a cap made of aluminum or glass with an adhesive, a plastic film on which a gas barrier layer such as aluminum, silicon oxide, or aluminum oxide is formed and an organic photoelectric conversion element are adhered with an adhesive. Adhesive method, spin-coating method of organic polymer material with high gas barrier property (polyvinyl alcohol, etc.), inorganic thin film (silicon oxide, aluminum oxide, etc.) or organic film (parylene, etc.) with high gas barrier property under vacuum Examples thereof include a method of depositing in and a method of laminating these in a composite manner.
〔5〕パルスオキシメーター
本発明の積層型発光受光素子の用途の好ましい例として、パルスオキシメーターが挙げられる。
[5] Pulse Oximeter A pulse oximeter can be mentioned as a preferable example of the application of the stacked light emitting and receiving element of the present invention.
パルスオキシメーターとは、光の波長によって、血液ヘモグロビンにおけるHbO2(酸素を含むヘモグロビン)とHb(酸素を含まないヘモグロビン)とで光の吸収特性が違うという原理を利用して、生体内部に照射した光を透過光又は反射光として検出して、血中酸素飽和度SpO2を非侵襲的に測定する装置のことをいう。 The pulse oximeter uses the principle that HbO 2 (hemoglobin containing oxygen) and Hb (hemoglobin containing no oxygen) in blood hemoglobin have different light absorption characteristics depending on the wavelength of light, and irradiates the inside of the living body. A device that non-invasively measures blood oxygen saturation SpO 2 by detecting the emitted light as transmitted light or reflected light.
従来のパルスオキシメーターは、特開平9−173322号公報に記載の透過型のパルスオキシメーターが知られているが、検出感度を向上させるためには、生体内を透過した光を効率よく集光して検出し、信号強度を高める必要性の他に、生体(主に指部)に直接装着するため、使用感を損なわないようにすることが求められていた。本発明の積層型発光受光素子は、反射型であることが特徴であり、したがって指先等に装着する必要がなく、かつ、集光・検出の光学系を薄型・小型化に設計することに加えて光検出効率が高いため、パルスオキシメーターを手首や腕等に巻いて測定する形態等、汎用性、実用性の向上が期待できるものである。 As a conventional pulse oximeter, a transmission type pulse oximeter described in JP-A-9-173322 is known, but in order to improve the detection sensitivity, light transmitted through the living body is efficiently collected. In addition to the need to detect and increase the signal strength, it has been required not to impair the usability because it is directly attached to the living body (mainly the finger). The laminated light emitting / receiving element of the present invention is characterized by being a reflective type, and therefore does not need to be attached to a fingertip or the like, and in addition to designing a thin and compact optical system for light collection / detection. Since the light detection efficiency is high, it can be expected to improve versatility and practicality, such as a form in which a pulse oximeter is wrapped around a wrist or arm for measurement.
図8は、本発明の積層型発光受光素子を具備した、手首に巻き付け可能な反射型パルスオキシメーターの斜視図である。 FIG. 8 is a perspective view of a reflective pulse oximeter that can be wrapped around a wrist and includes the laminated light emitting / receiving element of the present invention.
本発明の積層型発光受光素子を具備した、手首に巻き付け可能な反射型パルスオキシメーター60は、基板61上に形成された積層型発光受光素子62をバンド63の内側に配置し、反対側に被験者からの着脱を可能にするマジックテープ(登録商標)64により構成されている。
The
発光素子62からは常時一定の量の光が出力されて生体内部に照射されており、血液中を流れる酸素と結合するヘモグロビンの量で反射される光の量が変化する。受光素子62は、その反射光の受光量に依存した信号を出力するため、不図示の取出し配線によって接続された測定解析装置によって、被験者の血液中の酸素濃度を測定することができる。
A constant amount of light is constantly output from the
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量%」を表す。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In the examples, the indication of "parts" or "%" is used, but unless otherwise specified, it indicates "parts by mass" or "% by mass".
〔実施例1〕
<同一面上隣接配置型発光受光素子101の作製>
下記の方法に従って、図1に記載の円形構成の有機EL素子である発光素子101を作製した。発光素子101の面積はマスクを調整し、半径1.5mm、面積0.07cm2の円形とした。
[Example 1]
<Manufacturing of adjacently arranged light emitting and receiving
A
(第1電極の形成)
透明なガラス製の基板(30mm×30mm)の上に厚さ150nmとなる条件でITO(In2O3:SnO2=90:10(質量%比))をスパッタリング法で成膜した後、パターニングを行い、ITO層から成る第1電極(陽極)を形成した。次いで、CVD装置に基板をセットし、常法により全面にSiO2の絶縁層を200nmの膜厚で成膜した。次いでフォトレジストを塗布し、SiO2絶縁層パターニングマスクを介してUV照射した。次いで現像液により現像し、ITOを露出させたいエリアのSiO2絶縁膜を露出させ、次いでCF4雰囲気下でプラズマエッチングしてITOを露出させたいエリアのSiO2絶縁膜を剥離した。次いで残存するSiO2絶縁膜上のフォトレジストを有機溶媒で溶解し、除去したのち、ITO導電層とSiO2絶縁層とが各々パターニングされたガラス基板を作製した。これをイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。
(Formation of the first electrode)
ITO (In 2 O 3 : SnO 2 = 90:10 (mass% ratio)) is formed on a transparent glass substrate (30 mm × 30 mm) by a sputtering method under the condition that the thickness is 150 nm, and then patterning is performed. To form a first electrode (anode) composed of an ITO layer. Next, the substrate was set in the CVD apparatus, and an insulating layer of SiO 2 was formed on the entire surface by a conventional method with a film thickness of 200 nm. Next, a photoresist was applied and UV irradiation was performed through a SiO 2 insulating layer patterning mask. Then developed by a developing solution, ITO expose the SiO 2 insulating film of the area desired to be exposed and then peeled off the SiO 2 insulating film area to expose the ITO by plasma etching under CF 4 atmosphere. Next, the photoresist on the remaining SiO 2 insulating film was dissolved with an organic solvent and removed, and then a glass substrate in which the ITO conductive layer and the SiO 2 insulating layer were each patterned was produced. This was ultrasonically washed with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and UV ozone washed for 5 minutes.
(取出し電極の形成)
作製した素子の第1電極及び後述する第2電極の引出し部分に対し、第1取出し電極部として、MAM(Moモリブデン/Alアルミニウム/Moモリブデン)を150nmの厚さにて形成して接続した後に、第2取出し電極部として、MAM(Moモリブデン/Alアルミニウム/Moモリブデン)を断面形状が台形状になるように形成して接続した。
(Formation of take-out electrode)
After forming MAM (Mo molybdenum / Al aluminum / Mo molybdenum) with a thickness of 150 nm as the first extraction electrode portion and connecting it to the first electrode of the manufactured element and the extraction portion of the second electrode described later. As the second take-out electrode portion, MAM (Mo molybdenum / Al aluminum / Mo molybdenum) was formed and connected so that the cross-sectional shape was trapezoidal.
(発光素子用有機機能層の形成)
上記作製したガラス基板の第1電極上に、下記に示す手順に従って、発光層を含む有機機能層を作製した。なお、ガラス基板は、露点−80℃以下、酸素濃度1ppm以下のグローブボックスにおいて乾燥させた後、グローブボックスから大気に晒すことなく、有機機能層を形成する真空蒸着装置内に移送した。
(Formation of organic functional layer for light emitting element)
An organic functional layer including a light emitting layer was prepared on the first electrode of the prepared glass substrate according to the procedure shown below. The glass substrate was dried in a glove box having a dew point of −80 ° C. or lower and an oxygen concentration of 1 ppm or less, and then transferred from the glove box into a vacuum vapor deposition apparatus forming an organic functional layer without being exposed to the atmosphere.
真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。蒸着用るつぼはモリブデン製又はタングステン製の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。 Each of the vapor deposition crucibles in the vacuum vapor deposition apparatus was filled with the constituent materials of each layer in the optimum amount for manufacturing the device. As the crucible for vapor deposition, a crucible made of molybdenum or tungsten made of a resistance heating material was used.
続いて、真空蒸着装置のチャンバーを真空度1×10−4Paにまで減圧し、発光エリア形成用パターンマスクを用いて下記化学式で表される化合物M−1(MTDATA)を、蒸着速度0.1nm/秒で第1電極上に蒸着し、層厚15nmの正孔注入層(HIL)を形成した。 Subsequently, the chamber of the vacuum vapor deposition apparatus was depressurized to a degree of vacuum of 1 × 10 -4 Pa, and the compound M-1 (MTDATA) represented by the following chemical formula was deposited using a pattern mask for forming a light emitting area at a vapor deposition rate of 0. A hole injection layer (HIL) having a layer thickness of 15 nm was formed by vapor deposition on the first electrode at 1 nm / sec.
次いで、下記化学式で表される化合物M−2(α−NPD)を、正孔注入層上に蒸着し、層厚30nmの正孔輸送層(HTL)を形成した。 Next, the compound M-2 (α-NPD) represented by the following chemical formula was deposited on the hole injection layer to form a hole transport layer (HTL) having a layer thickness of 30 nm.
この上に、電子阻止層(EBL)として、N,N′−ビス−(1−ナフチル)−N,N′−ジフェニル−1,1′−ビフェニル−4,4′−ジアミン(NPB)を5nmの厚さに蒸着した。 On this, as an electron blocking layer (EBL), N, N'-bis- (1-naphthyl) -N, N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (NPB) was added at 5 nm. It was deposited to the thickness of.
次いで、下記化学式で表される化合物H−2の入った加熱ボートと、下記化学式で表される化合物RD−1(赤色発光性)の入った加熱ボートをそれぞれ独立に通電して、発光ホストであるH−2と発光ドーパントであるRD−1の蒸着速度が100:6になるように調節し、膜厚20nmの赤色を呈するリン光発光層(EML)を形成した。 Next, the heating boat containing the compound H-2 represented by the following chemical formula and the heating boat containing the compound RD-1 (red light emitting) represented by the following chemical formula are independently energized and used as a light emitting host. The vapor deposition rate of a certain H-2 and the light emitting dopant RD-1 was adjusted to be 100: 6, and a phosphorescent light emitting layer (EML) having a film thickness of 20 nm and exhibiting red color was formed.
その後、Alq3の入った前記加熱ボートを通電して加熱し蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚25nmの電子輸送(ETL)層を形成した。 Then, the heating boat containing Alq 3 was energized and heated to vapor-deposit at a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec to form an electron transport (ETL) layer having a layer thickness of 25 nm.
更に、LiFを蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚1nmの電子注入層(EIL)を形成した。 Further, LiF was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec to form an electron-injected layer (EIL) having a layer thickness of 1 nm.
(第2電極の形成)
次に、アルミニウムを厚さ70nmで蒸着して第2電極(陰極;反射電極、光不透過性)を形成し、発光素子101を作製した。
(Formation of the second electrode)
Next, aluminum was vapor-deposited to a thickness of 70 nm to form a second electrode (cathode; reflective electrode, light opaque) to produce a
(受光素子用有機機能層の形成)
続いて、発光エリア形成用パターンマスクを受光エリア形成用パターンマスクに交換し、酸化モリブデン(MoO3)を、蒸着速度0.1nm/秒で前記第1電極上に蒸着し、層厚7nmの電子阻止層(EBL)を形成した。
(Formation of organic functional layer for light receiving element)
Subsequently, the pattern mask for forming the light emitting area was replaced with the pattern mask for forming the light receiving area, molybdenum oxide (MoO 3 ) was vapor-deposited on the first electrode at a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec, and electrons having a layer thickness of 7 nm were deposited. A blocking layer (EBL) was formed.
次に下記化学式で表される化合物DBPを蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、膜厚10nmの正孔輸送層を形成した。 Next, the compound DBP represented by the following chemical formula was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec to form a hole transport layer having a film thickness of 10 nm.
次に化合物DBPを蒸着速度0.1nm/秒で、同時に下記フラーレンC60を蒸着速度0.2nm/秒で蒸着し、膜厚40nm、化合物DBPとフラーレンC60が体積比1:2となる受光層を形成した。受光層は外径4.3mm、内径1.8mmで発光素子を取り囲む形のドーナツ形状とし、面積は0.47cm2とした。
Then a compound DBP deposition rate 0.1 nm / sec, at the same time the following fullerene C 60 was deposited at a deposition rate of 0.2 nm / sec,
次にフラーレンC60を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、膜厚20nmの電子輸送層を形成した。
次にBCP(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、膜厚6nmの正孔阻止層を形成した。
Next, fullerene C 60 was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec to form an electron transport layer having a film thickness of 20 nm.
Next, BCP (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) was deposited at a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec to form a hole blocking layer having a film thickness of 6 nm.
(第2電極層の形成)
次に、アルミニウムを厚さ70nmで蒸着して第2電極層(陰極;反射電極、光不透過性)を形成し、受光素子101を作製した。
(Formation of second electrode layer)
Next, aluminum was vapor-deposited to a thickness of 70 nm to form a second electrode layer (cathode; reflective electrode, light opaque) to produce a
(素子の封止)
最後に、上記で得られた発光素子101及び受光素子101をガラスケースで覆い、厚さ700μmのガラス基板を封止部材として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、第2取出し電極部及び素子の基板とを密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、比較の同一面上隣接配置型発光受光素子101を作製した。
(Seal of element)
Finally, the
<同一面上隣接配置型発光受光素子102の作製>
同一面上隣接配置型発光受光素子101の作製において、発光素子と受光素子の大きさを表Iに記載のように変化させた以外は同様にして、比較の同一面上隣接配置型発光受光素子102を作製した。
<Manufacturing of adjacently arranged light emitting and receiving
In the production of the on-same surface adjacent arrangement type light emitting and receiving
<積層型発光受光素子201の作製>
下記の方法に従って、図2に記載の構成の有機EL素子である発光素子201及び受光素子201を作製した。発光素子201の面積はマスクを調整し、半径1.5mm、面積0.07cm2の円形である。また、受光素子201の面積はマスクを調整し、半径3.9mm、面積0.47cm2である
(取り出し電極の形成)
透明なガラス製の基板(30mm×30mm)の上に厚さ150nmとなる条件でITO(In2O3:SnO2=90:10(質量%比))をスパッタリング法で成膜した後、パターニングを行い、ITO層からなる給電用の取り出し電極を形成した。
<Manufacturing of laminated light emitting and receiving
According to the following method, a
ITO (In 2 O 3 : SnO 2 = 90:10 (mass% ratio)) is formed on a transparent glass substrate (30 mm × 30 mm) by a sputtering method under the condition that the thickness is 150 nm, and then patterning is performed. To form a take-out electrode made of an ITO layer for feeding.
(下地層の形成)
蒸着用パターンマスクを封止エリアと同じサイズの開口部を持つものを使用し、常法に従い、下記化合物1を、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、膜厚15nmの下地層を形成した。
(Formation of base layer)
Using a pattern mask for vapor deposition having an opening of the same size as the sealing area, the following
(発光素子用陽極の形成)
蒸着用パターンマスクを発光素子陽極蒸着用のものに交換し、常法に従い、銀を蒸着速度0.3nm/秒で、膜厚12nmの第1電極である陽極層を形成した。
(Formation of anode for light emitting element)
The pattern mask for thin film deposition was replaced with one for light emitting element anode vapor deposition, and silver was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.3 nm / sec to form an anode layer which is a first electrode having a film thickness of 12 nm.
(発光素子用有機機能層の形成)
パターンマスクを発光エリア形成用のものに交換し、発光素子101の形成と同様にして発光層を含む有機機能層(HIL、HTL、EBL、EIL及びETL)の蒸着を行い、発光素子用有機機能層を形成した。
(Formation of organic functional layer for light emitting element)
The pattern mask is replaced with one for forming a light emitting area, and the organic functional layers (HIL, HTL, EBL, EIL and ETL) including the light emitting layer are vapor-deposited in the same manner as the formation of the
(陰極及びブリッジ電極の形成)
パターンマスクを発光素子用陰極及びブリッジ電極用のものに交換し、常法に従い、アルミニウムを蒸着速度0.3nm/秒で蒸着し、膜厚100nmの発光素子201用陰極及びブリッジ電極を形成した。これにより発光素子用陽極と陽極用取り出しITO電極が、電気的に接続された。
(Formation of cathode and bridge electrodes)
The pattern mask was replaced with a cathode for a light emitting element and one for a bridge electrode, and aluminum was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.3 nm / sec according to a conventional method to form a cathode and a bridge electrode for the
(中間絶縁層の形成)
パターンマスクを前記下地層形成用のマスクに交換し、常法に従い、特許第6241193号公報記載の化合物(38)を、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、膜厚70nmの中間絶縁層を形成した。
(Formation of intermediate insulating layer)
The pattern mask was replaced with the mask for forming the base layer, and the compound (38) described in Japanese Patent No. 6241193 was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec according to a conventional method to form an intermediate insulating layer having a film thickness of 70 nm. Formed.
(受光素子用陽極の形成)
蒸着用パターンマスクを受光素子陽極蒸着用のものに交換し、常法に従い、銀を蒸着速度0.3nm/秒で、膜厚12nmの陽極層を形成した。
(Formation of anode for light receiving element)
The pattern mask for thin film deposition was replaced with one for light receiving element anode deposition, and an anode layer having a film thickness of 12 nm was formed by vapor deposition silver at a vapor deposition rate of 0.3 nm / sec according to a conventional method.
(受光素子用有機機能層の形成)
パターンマスクを受光エリア形成用のものに交換し、受光素子101の有機機能層の形成と同様に蒸着を行い、受光素子201の有機機能層を形成した。
(Formation of organic functional layer for light receiving element)
The pattern mask was replaced with one for forming a light receiving area, and vapor deposition was performed in the same manner as for forming the organic functional layer of the
(陰極及びブリッジ電極の形成)
パターンマスクを受光素子用陰極及びブリッジ電極用のものに交換し、常法に従い、アルミニウムを蒸着速度0.3nm/秒で蒸着し、膜厚100nmの受光素子201用陰極及びブリッジ電極を形成した。これにより受光素子用陽極と陽極用取り出しITO電極が、電気的に接続された。
(Formation of cathode and bridge electrodes)
The pattern mask was replaced with a cathode for a light receiving element and one for a bridge electrode, and aluminum was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.3 nm / sec according to a conventional method to form a cathode and a bridge electrode for the
(素子の封止)
最後に、上記で得られた素子をガラスケースで覆い、厚さ700μmのガラス基板を封止部材として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、第2取出し電極部及び素子の基板とを密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、本発明の積層型発光受光素子201を作製した。
(Seal of element)
Finally, the element obtained above is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 700 μm is used as a sealing member, and an epoxy-based photocurable adhesive (Luxtrac LC0629B manufactured by Toa Synthetic Co., Ltd.) is applied as a sealing material around it. The laminated light emitting and receiving
<積層型発光受光素子202の作製>
積層型発光受光素子201の作製において、発光素子と受光素子の大きさを表Iに記載のように変化させた以外は同様にして、本発明の積層型発光受光素子202を作製した。
<Manufacturing of laminated light emitting and receiving
In the production of the laminated light emitting / receiving
<積層型発光受光素子301の作製>
下記の方法に従って、図3に記載の構成の有機EL素子である発光素子301及び受光素子301を作製した。発光素子301の面積はマスクを調整し、半径1.5mm、面積0.07cm2の円形である。また、受光素子301の面積はマスクを調整し、半径4.2mm、面積0.55cm2である
(取り出し電極の形成)
透明なガラス製の基板(30mm×30mm)の上に厚さ150nmとなる条件でITO(In2O3:SnO2=90:10(質量%比))をスパッタリング法で成膜した後、パターニングを行い、ITOからなる受光素子エリアの陽極及び該陽極と接続する取り出し電極、及びITOからなる受光素子給電用の取り出し電極を形成した。
<Manufacturing of laminated light emitting and receiving element 301>
A light emitting element 301 and a light receiving element 301, which are organic EL elements having the configuration shown in FIG. 3, were produced according to the following method. The area of the light emitting element 301 is a circle having a radius of 1.5 mm and an area of 0.07 cm 2 by adjusting the mask. Further, the area of the light receiving element 301 has a radius of 4.2 mm and an area of 0.55 cm 2 by adjusting the mask (formation of a take-out electrode).
ITO (In 2 O 3 : SnO 2 = 90:10 (mass% ratio)) is formed on a transparent glass substrate (30 mm × 30 mm) by a sputtering method under the condition that the thickness is 150 nm, and then patterning is performed. To form an anode of the light receiving element area made of ITO, a take-out electrode connected to the anode, and a take-out electrode made of ITO for feeding the light receiving element.
(受光素子用有機機能層の形成)
パターンマスクを受光エリア形成用のものに交換し、受光素子101と同様に蒸着を行い、受光素子301用の有機機能層を形成した。
(Formation of organic functional layer for light receiving element)
The pattern mask was replaced with one for forming a light receiving area, and vapor deposition was performed in the same manner as the
(陰極及びブリッジ電極の形成)
パターンマスクを受光素子用陰極及びブリッジ電極用のものに交換し、常法に従い、アルミニウムを蒸着速度0.3nm/秒で蒸着し、膜厚100nmの受光素子用陰極及びブリッジ電極を形成した。これにより受光素子用陽極と陽極用取り出しITO電極が、電気的に接続された。
(Formation of cathode and bridge electrodes)
The pattern mask was replaced with a cathode for a light receiving element and one for a bridge electrode, and aluminum was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.3 nm / sec according to a conventional method to form a cathode for a light receiving element and a bridge electrode having a film thickness of 100 nm. As a result, the anode for the light receiving element and the take-out ITO electrode for the anode were electrically connected.
(中間絶縁層の形成)
パターンマスクを前記下地層形成用のマスクに交換し、常法に従い、特許第6241193号広報記載の化合物(38)を、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、膜厚70nmの中間絶縁層を形成した。
(Formation of intermediate insulating layer)
The pattern mask was replaced with the mask for forming the base layer, and the compound (38) described in Japanese Patent No. 6241193 was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec according to a conventional method to form an intermediate insulating layer having a film thickness of 70 nm. Formed.
(発光素子用陽極の形成)
蒸着用パターンマスクを発光素子陽極蒸着用のものに交換し、常法に従い、銀を蒸着速度0.3nm/秒で、膜厚12nmの陽極層を形成した。
(Formation of anode for light emitting element)
The pattern mask for thin film deposition was replaced with one for light emitting element anode vapor deposition, and an anode layer having a thickness of 12 nm was formed by vapor deposition silver at a vapor deposition rate of 0.3 nm / sec according to a conventional method.
(発光素子用有機機能層の形成)
パターンマスクを発光エリア形成用のものに交換し、発光素子101と同様に蒸着を行い、発光素子301用の有機機能層を形成した。
(Formation of organic functional layer for light emitting element)
The pattern mask was replaced with one for forming a light emitting area, and vapor deposition was performed in the same manner as for the
(陰極及びブリッジ電極の形成)
パターンマスクを発光素子用陰極及びブリッジ電極用のものに交換し、常法に従い、アルミニウムを蒸着速度0.3nm/秒で蒸着し、膜厚100nmの発光素子用陰極及びブリッジ電極を形成した。これにより発光素子用陽極と陽極用取り出しITO電極が、電気的に接続された。
(Formation of cathode and bridge electrodes)
The pattern mask was replaced with one for a cathode for a light emitting element and one for a bridge electrode, and aluminum was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.3 nm / sec according to a conventional method to form a cathode for a light emitting element and a bridge electrode having a film thickness of 100 nm. As a result, the anode for the light emitting element and the take-out ITO electrode for the anode were electrically connected.
(素子の封止)
最後に、上記で得られた素子をガラスケースで覆い、厚さ700μmのガラス基板を封止部材として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、取出し電極部及び素子の基板とを密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、本発明の積層型発光受光素子301を作製した。
(Seal of element)
Finally, the element obtained above is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 700 μm is used as a sealing member, and an epoxy-based photocurable adhesive (Luxtrac LC0629B manufactured by Toa Synthetic Co., Ltd.) is applied as a sealing material around it. The laminated light emitting and receiving element 301 of the present invention was produced by applying, bringing the take-out electrode portion and the substrate of the element into close contact with each other, irradiating UV light from the glass substrate side, curing and sealing the mixture.
<積層型発光受光素子302の作製>
積層型発光受光素子301の作製において、発光素子と受光素子の大きさを表Iに記載のように変化させた以外は同様にして、本発明の積層型発光受光素子302を作製した。
<Manufacturing of laminated light emitting and receiving element 302>
In the production of the laminated light emitting / receiving element 301, the laminated light emitting / receiving element 302 of the present invention was produced in the same manner except that the sizes of the light emitting element and the light receiving element were changed as shown in Table I.
以上作製した発光受光素子の構成内容を表Iに示す。 Table I shows the components of the light emitting / receiving element produced above.
図1〜図3及び表Iから、本発明の積層型発光受光素子201、202、301及び302は、比較例である同一平面上に複数のデバイスを並べる同一面上隣接配置型発光受光素子101及び102は、そのデバイス間の間隙部分が機能せず、発光輝度及び受光感度に限界があるが、本発明のように積層型にすることにより、そのような問題は解消され、発光輝度・受光感度を最大化できることが分かる。さらに、OLEDとOPVとが積層さたことで、発光面積や受光面積の最適化が容易となることが分かる。
From FIGS. 1 to 3 and Table I, the stacked light emitting and receiving
〔実施例2〕
<積層型発光受光素子401の作製>
下記の方法に従って、図6(b)に記載の構成の有機EL素子である発光素子401及び受光素子401を作製した。発光素子401の面積はマスクを調整し、半径1.5mm、面積0.07cm2の円形である。また、受光素子401の面積はマスクを調整し、半径3.9mm、面積0.47cm2である
(取り出し電極の形成)
透明基板として、幅50cm、厚さ125μmのポリエステルフィルムMELINEX ST504(帝人デュポンフィルム(株)製)を用意した。このポリエステルフィルムは、1.33Paの減圧下において、80℃まで加熱して3時間の脱気処理が施されている。
[Example 2]
<Manufacturing of laminated light emitting and receiving element 401>
According to the following method, a light emitting element 401 and a light receiving element 401, which are organic EL elements having the configuration shown in FIG. 6B, were produced. The area of the light emitting element 401 is a circle having a radius of 1.5 mm and an area of 0.07 cm 2 by adjusting the mask. The area of the light receiving element 401 is a radius of 3.9 mm and an area of 0.47 cm 2 by adjusting the mask (formation of a take-out electrode).
As a transparent substrate, a polyester film MELINEX ST504 (manufactured by Teijin DuPont Film Co., Ltd.) having a width of 50 cm and a thickness of 125 μm was prepared. This polyester film is heated to 80 ° C. under a reduced pressure of 1.33 Pa and degassed for 3 hours.
当該ポリエステルフィルム上に、ポリシラザン含有塗布液を塗布し、次いで真空紫外線を照射して改質処理を行ってガスバリアー層を設けて、透明フレキシブル基板を作製した。 A polysilazane-containing coating liquid was applied onto the polyester film, and then vacuum ultraviolet rays were irradiated to perform a reforming treatment to provide a gas barrier layer to prepare a transparent flexible substrate.
(ポリシラザン含有塗布液の調製)
無触媒のパーヒドロポリシラザンを20質量%含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、アクアミカ(登録商標)NN120−20)と、アミン触媒(N,N,N′,N′−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン(TMDAH))5質量%を含むパーヒドロポリシラザン20質量%のジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、アクアミカ(登録商標)NAX120−20)とを、4:1の割合で混合し、さらにジブチルエーテルと2,2,4−トリメチルペンタンとの質量比が65:35となるように混合した溶媒で、塗布液の固形分が5質量%になるように、塗布液を希釈調製した。
(Preparation of coating solution containing polysilazane)
A dibutyl ether solution containing 20% by mass of uncatalyzed perhydropolysilazane (Aquamica® NN120-20, manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) and an amine catalyst (N, N, N', N'-tetramethyl- A dibutyl ether solution of 20% by mass of perhydropolysilazane containing 5% by mass of 1,6-diaminohexane (TMDAH) (Aquamica® NAX120-20, manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) at 4: 1. The coating solution is mixed in a ratio and further mixed so that the mass ratio of dibutyl ether and 2,2,4-trimethylpentane is 65:35 so that the solid content of the coating solution is 5% by mass. Was diluted and prepared.
上記で得られた塗布液を、スピンコーターにて上記透明基板上に厚さが300nmになるよう成膜し、2分間放置した後、80℃のホットプレートで1分間加熱処理を行い、ポリシラザン塗膜を形成した。 The coating liquid obtained above is formed on the transparent substrate with a spin coater so as to have a thickness of 300 nm, left for 2 minutes, and then heat-treated on a hot plate at 80 ° C. for 1 minute to coat with polysilazane. A film was formed.
ポリシラザン塗膜を形成した後、6000mJ/cm2の真空紫外線照射処理を施してガスバリアー層を形成した。 After forming the polysilazane coating film, a vacuum ultraviolet irradiation treatment of 6000 mJ / cm 2 was performed to form a gas barrier layer.
上記ガスバリアー層付きポリエステルフィルムの上に厚さ150nmとなる条件でITO(In2O3:SnO2=90:10(質量%比))をスパッタリング法で成膜した後、パターニングを行い、ITO層からなる給電用の取り出し電極を形成した。 ITO (In 2 O 3 : SnO 2 = 90:10 (mass% ratio)) is formed on the polyester film with a gas barrier layer by a sputtering method under the condition that the thickness is 150 nm, and then patterning is performed to perform ITO. A take-out electrode for feeding was formed composed of layers.
(下地層の形成)
蒸着用パターンマスクを封止エリアと同じサイズの開口部を持つものを使用し、常法に従い、前記化合物Aを、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、膜厚15nmの下地層を形成した。
(Formation of base layer)
Using a pattern mask for vapor deposition having an opening of the same size as the sealing area, the compound A was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec according to a conventional method to form a base layer having a film thickness of 15 nm. ..
(発光素子用陽極の形成)
蒸着用パターンマスクを発光素子陽極蒸着用のものに交換し、常法に従い、銀を蒸着速度0.3nm/秒で、膜厚12nmの第1電極である陽極層を形成した。
(Formation of anode for light emitting element)
The pattern mask for thin film deposition was replaced with one for light emitting element anode vapor deposition, and silver was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.3 nm / sec to form an anode layer which is a first electrode having a film thickness of 12 nm.
(発光素子用有機機能層−1の形成)
パターンマスクを発光エリア形成用のものに交換し、発光素子101の形成と同様にして発光層を含む有機機能層(HIL、HTL、EBL、EIL及びETL)の蒸着を行い、発光素子用有機機能層−1を形成した。
(Formation of Organic Functional Layer-1 for Light Emitting Element)
The pattern mask is replaced with one for forming a light emitting area, and the organic functional layers (HIL, HTL, EBL, EIL and ETL) including the light emitting layer are vapor-deposited in the same manner as the formation of the
(光透過性中間電極の形成)
タングステン製の抵抗加熱ボートにそれぞれアルミニウム(Al)及び銀(Ag)をそれぞれ入れ、真空槽内に取り付けた。真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、抵抗加熱ボートをそれぞれ独立に通電して加熱し、アルミニウム(Al)1nm及び銀(Ag)12nmの厚さ比率からなる光透過性中間電極を共蒸着にて、上記電子輸送層の上に形成した。
(Formation of light transmissive intermediate electrode)
Aluminum (Al) and silver (Ag) were placed in a tungsten resistance heating boat, respectively, and mounted in a vacuum chamber. After depressurizing the vacuum chamber to 4 × 10 -4 Pa, the resistance heating boats are independently energized and heated to form a light-transmitting intermediate electrode having a thickness ratio of aluminum (Al) 1 nm and silver (Ag) 12 nm. It was formed on the electron transport layer by co-evaporation.
(発光素子用有機機能層−2の形成)
発光素子用有機機能層−1の形成において、発光ドーパントであるRD−1の代わりに、下記GD−1(緑色発光性)で表される発光ドーパントを用いて膜厚20nmの緑色を呈するリン光発光層(EML)を形成した以外は同様にして、発光層を含む有機機能層(HIL、HTL、EBL、EIL及びETL)の蒸着を行い、発光素子用有機機能層−2を形成した。
(Formation of organic functional layer-2 for light emitting element)
In the formation of the organic functional layer-1 for a light emitting element, phosphorescence having a film thickness of 20 nm is exhibited by using a light emitting dopant represented by the following GD-1 (green light emitting property) instead of the light emitting dopant RD-1. The organic functional layers (HIL, HTL, EBL, EIL and ETL) including the light emitting layer were vapor-deposited in the same manner except that the light emitting layer (EML) was formed to form the organic functional layer-2 for the light emitting element.
(陰極及びブリッジ電極の形成)
パターンマスクを発光素子用陰極及びブリッジ電極用のものに交換し、常法に従い、アルミニウムを蒸着速度0.3nm/秒で蒸着し、膜厚100nmの発光素子401用陰極及びブリッジ電極を形成した。これにより発光素子用陽極と陽極用取り出しITO電極が、電気的に接続された。
(Formation of cathode and bridge electrodes)
The pattern mask was replaced with a cathode for a light emitting element and one for a bridge electrode, and aluminum was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.3 nm / sec according to a conventional method to form a cathode and a bridge electrode for the light emitting element 401 having a film thickness of 100 nm. As a result, the anode for the light emitting element and the take-out ITO electrode for the anode were electrically connected.
(中間絶縁層の形成)
パターンマスクを前記下地層形成用のマスクに交換し、常法に従い、特許第6241193号公報記載の化合物(38)を、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、膜厚70nmの中間絶縁層を形成した。
(Formation of intermediate insulating layer)
The pattern mask was replaced with the mask for forming the base layer, and the compound (38) described in Japanese Patent No. 6241193 was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec according to a conventional method to form an intermediate insulating layer having a film thickness of 70 nm. Formed.
(受光素子用陽極の形成)
蒸着用パターンマスクを受光素子陽極蒸着用のものに交換し、常法に従い、銀を蒸着速度0.3nm/秒で、膜厚12nmの陽極層を形成した。
(Formation of anode for light receiving element)
The pattern mask for thin film deposition was replaced with one for light receiving element anode vapor deposition, and an anode layer having a film thickness of 12 nm was formed by vapor deposition silver at a vapor deposition rate of 0.3 nm / sec according to a conventional method.
(受光素子用有機機能層の形成)
パターンマスクを受光エリア形成用のものに交換し、受光素子101の有機機能層の形成と同様に蒸着を行い、受光素子401の有機機能層を形成した。
(Formation of organic functional layer for light receiving element)
The pattern mask was replaced with one for forming a light receiving area, and vapor deposition was performed in the same manner as for forming the organic functional layer of the
(陰極及びブリッジ電極の形成)
パターンマスクを受光素子用陰極及びブリッジ電極用のものに交換し、常法に従い、アルミニウムを蒸着速度0.3nm/秒で蒸着し、膜厚100nmの受光素子201用陰極及びブリッジ電極を形成した。これにより受光素子用陽極と陽極用取り出しITO電極が、電気的に接続された。
(Formation of cathode and bridge electrodes)
The pattern mask was replaced with a cathode for a light receiving element and one for a bridge electrode, and aluminum was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.3 nm / sec according to a conventional method to form a cathode and a bridge electrode for the
(素子の封止)
最後に、上記で得られた素子を、上記ガスバリアー層付きポリエステルフィルムを封止部材として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、取出し電極部及び素子の基板とを密着させ、基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、本発明の積層型発光受光素子401を作製した。
(Seal of element)
Finally, using the polyester film with the gas barrier layer as a sealing member, an epoxy-based photocurable adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toa Synthetic Co., Ltd.) was applied as a sealing material to the element obtained above. The take-out electrode portion and the substrate of the element were brought into close contact with each other, irradiated with UV light from the substrate side, cured and sealed to produce the laminated light emitting and receiving element 401 of the present invention.
次いで、作製した積層型発光受光素子401を再び窒素雰囲気に移動し、規定の大きさに、紫外線レーザーを用いて裁断した。 Next, the produced laminated light-emitting light receiving element 401 was moved to a nitrogen atmosphere again and cut to a specified size using an ultraviolet laser.
裁断した積層型発光受光素子を、図8で示す手首に巻き付け可能な反射型パルスオキシメーターに装着した。当該パルスオキシメーターは、常時赤色及び緑色の一定の光量の光が出力されて生体内部に照射され、血液中を流れる酸素と結合するヘモグロビンの量で反射される光の量が変化することによって、取出し配線によって接続された測定解析装置を介して、被験者の血液中の酸素濃度を測定することができた。 The cut laminated light emitting / receiving element was attached to a reflective pulse oximeter that can be wrapped around the wrist shown in FIG. The pulse oximeter constantly outputs a constant amount of red and green light to irradiate the inside of the living body, and the amount of reflected light changes depending on the amount of hemoglobin that binds to oxygen flowing in the blood. The oxygen concentration in the blood of the subject could be measured through the measurement analyzer connected by the take-out wiring.
本発明の反射型パルスオキシメーターは、手首に巻き付け可能であることにより、被験者は、従来の指先に装着する透過型のパルスオキシメーターのような重さやわずらわしさを感じずに、測定できた。 Since the reflective pulse oximeter of the present invention can be wrapped around the wrist, the subject can measure without feeling the weight and annoyance of a conventional transmissive pulse oximeter worn on a fingertip.
1 透光性基板
2、2−1 光透過性の第1電極
2−2 光透過性の中間電極
3 発光素子(OLED)
3−1 赤色発光素子
3−2 緑色発光素子
4 光反射性の第2電極
5 受光素子(OPV)
6 光透過性の第3電極
7 光反射性の第4電極
8 接着剤層
9 封止材
10 隣接配置型発光受光素子
20、30、40、50−1、50−2 積層型発光受光素子
11−1、11−2 中間絶縁層
12 非透光性基板
13 透光性封止材
60 反射型パルスオキシメーター
61 基板
62 積層型発光受光素子
63 バンド
64 マジックテープ(登録商標)
100 有機EL素子
101 基材
102 陽極
103 正孔注入層
104 正孔輸送層
105 発光層
106 ブロック層
107 電子輸送層
108 電子注入層
109 陰極
200 バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子
201 基板
202 透明電極(陽極)
203 対極(陰極)
204 光電変換層(バルクヘテロジャンクション層)
207 正孔輸送層
208 電子輸送層
1
3-1 Red light emitting element 3-2 Green
6 Light-transmitting
100
203 Counter electrode (cathode)
204 Photoelectric conversion layer (bulk heterojunction layer)
207
Claims (8)
前記受光素子が、前記発光素子が発する光の反射光を受光することを特徴とする積層型発光受光素子。 It is a laminated light emitting and receiving element in which a planar light emitting element and a light receiving element are laminated.
A stacked light emitting and receiving element, wherein the light receiving element receives the reflected light of the light emitted by the light emitting element.
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