JP2022075153A - Organic el element, organic el panel, and manufacturing method for organic el element - Google Patents

Organic el element, organic el panel, and manufacturing method for organic el element Download PDF

Info

Publication number
JP2022075153A
JP2022075153A JP2020185748A JP2020185748A JP2022075153A JP 2022075153 A JP2022075153 A JP 2022075153A JP 2020185748 A JP2020185748 A JP 2020185748A JP 2020185748 A JP2020185748 A JP 2020185748A JP 2022075153 A JP2022075153 A JP 2022075153A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light emitting
organic
emitting layer
film thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020185748A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
利幸 秋山
Toshiyuki Akiyama
真一郎 石野
Shinichiro Ishino
康宏 関本
Yasuhiro Sekimoto
宗治 佐藤
Muneharu Sato
建 神谷
Ken Kamiya
智彦 尾田
Tomohiko Oda
峰樹 長谷川
Mineki Hasegawa
昌和 高田
Masakazu Takada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Joled Inc
Original Assignee
Joled Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Joled Inc filed Critical Joled Inc
Priority to JP2020185748A priority Critical patent/JP2022075153A/en
Publication of JP2022075153A publication Critical patent/JP2022075153A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

To provide an organic EL element, an organic EL panel, and a manufacturing method for an organic EL element, in which the increase in driving voltage is suppressed even if the carrier injection property to a light-emitting layer decreases due to deterioration of a functional layer.SOLUTION: An organic EL element 1 includes an anode 13, a plurality of functional layers including a light-emitting layer 17, and a cathode 20 that are stacked in this order. For each of the functional layers, when the value obtained by dividing the thickness of the functional layer by the effective carrier mobility, which is the addition value of the effective electron mobility of the functional layer and the effective hole mobility, is the effective film thickness of the functional layer, the effective film thickness of the light-emitting layer is 30% or less of the total value of the effective film thicknesses of all the functional layers.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、キャリア注入性材料を用いた有機EL素子における駆動電圧の上昇抑止と寿命の改善に関する。 The present disclosure relates to suppressing an increase in drive voltage and improving the life of an organic EL device using a carrier-injectable material.

近年、有機材料の電界発光現象を利用した有機EL素子を利用した表示装置が普及しつつある。 In recent years, display devices using organic EL elements that utilize the electroluminescence phenomenon of organic materials are becoming widespread.

有機EL素子は、一対の電極の間に発光層が配された基本構造を有し、電極間に電圧を印加することにより、正孔と電子が再結合して発光層が発光する。より具体的には、陽極から正孔が発光層に注入され、陰極から電子が発光層に注入され、発光層内において正孔と電子が再結合する。一方で、多くの場合において、陰極材料のフェルミ準位と発光層に含まれる発光材料の最低空軌道(LUMO;Lowest Unoccupied Molecular Orbital)のエネルギー準位との差が大きい。したがって、陰極から発光層への電子の注入を容易とするため、仕事関数の低い金属材料を含む機能層を陰極と発光層との間に設ける構成が用いられている(例えば、特許文献1参照)。また、同様に、陽極から発光層への正孔の注入を容易とするため、正孔注入性を有する材料を含む機能層を陽極と発光層との間に設ける構成が用いられている。 The organic EL element has a basic structure in which a light emitting layer is arranged between a pair of electrodes, and when a voltage is applied between the electrodes, holes and electrons are recombined and the light emitting layer emits light. More specifically, holes are injected into the light emitting layer from the anode, electrons are injected into the light emitting layer from the cathode, and holes and electrons are recombined in the light emitting layer. On the other hand, in many cases, the difference between the Fermi level of the cathode material and the energy level of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the light emitting material contained in the light emitting layer is large. Therefore, in order to facilitate the injection of electrons from the cathode into the light emitting layer, a configuration is used in which a functional layer containing a metal material having a low work function is provided between the cathode and the light emitting layer (see, for example, Patent Document 1). ). Similarly, in order to facilitate the injection of holes from the anode into the light emitting layer, a configuration is used in which a functional layer containing a material having a hole injecting property is provided between the anode and the light emitting layer.

特開2016-115748号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-115748

しかしながら、仕事関数の低い金属材料は反応性が高く、水分や酸素との接触によって劣化が促進されやすい。一方で、陰極から発光層への電子注入性が低下すると、有機EL素子を機能させるために高い駆動電圧が必要となる。同様に、陽極から発光層への正孔注入性が低下した場合にも、同様に有機EL素子を機能させるために高い駆動電圧が必要となる。したがって、発光層へのキャリア注入性が低下するほど有機EL素子に印加すべき電圧が上昇し、機能層の劣化がさらに加速して有機EL素子が短寿命化しやすい課題がある。 However, metal materials with a low work function are highly reactive and tend to be deteriorated by contact with moisture or oxygen. On the other hand, when the electron injection property from the cathode to the light emitting layer is lowered, a high drive voltage is required for the organic EL element to function. Similarly, when the hole injection property from the anode to the light emitting layer is lowered, a high drive voltage is required for the organic EL element to function as well. Therefore, there is a problem that the voltage to be applied to the organic EL element increases as the carrier injection property into the light emitting layer decreases, the deterioration of the functional layer further accelerates, and the life of the organic EL element tends to be shortened.

本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、機能層の劣化により発光層へのキャリア注入性が低下しても、駆動電圧が上昇しづらい有機EL素子および有機ELパネル、および、有機EL素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and the organic EL element, the organic EL panel, and the organic EL element and the organic EL panel in which the drive voltage is difficult to increase even if the carrier injection property into the light emitting layer is deteriorated due to the deterioration of the functional layer. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an EL element.

本開示の一態様に係る有機EL素子は、陽極と、発光層を含む複数の機能層と、陰極とがこの順に積層されてなる有機EL素子であって、前記機能層のそれぞれについて、前記機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実効キャリア移動度で前記機能層の膜厚を除した値を前記機能層の実効膜厚としたとき、前記発光層の実効膜厚は、全ての前記機能層の実効膜厚を合計した値の30%以下である。 The organic EL element according to one aspect of the present disclosure is an organic EL element in which an anode, a plurality of functional layers including a light emitting layer, and a cathode are laminated in this order, and each of the functional layers has the above-mentioned function. When the value obtained by dividing the film thickness of the functional layer by the effective carrier mobility, which is the sum of the effective electron mobility and the effective hole mobility of the layer, is taken as the effective film thickness of the functional layer, the effective film of the light emitting layer is used. The thickness is 30% or less of the total effective film thickness of all the functional layers.

本開示の一態様に係る有機EL素子によれば、発光層へのキャリア注入性が低下した場合に、駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)の割合が向上するため、発光層内の電界強度が上昇する。したがって、発光層へのキャリア注入性が低下した場合においても、発光層内のキャリア密度の低下を抑止するとともに、キャリア移動度の向上により発光効率が上昇するため、発光輝度が低下しづらく、駆動電圧の上昇の度合いを低減することができる。したがって、機能層の劣化により発光層へのキャリア注入性が低下しても、駆動電圧が上昇しづらく、輝度低下を抑止しつつ有機EL素子の長寿命化を図ることができる。 According to the organic EL device according to one aspect of the present disclosure, when the carrier injection property into the light emitting layer is lowered, the ratio of the applied voltage (divided voltage) to the light emitting layer to the driving voltage is improved, so that the inside of the light emitting layer is increased. The electric field strength of is increased. Therefore, even when the carrier injection property into the light emitting layer is lowered, the carrier density in the light emitting layer is suppressed from being lowered, and the luminous efficiency is increased by improving the carrier mobility, so that the light emitting brightness is hard to be lowered and the driving is performed. The degree of voltage rise can be reduced. Therefore, even if carrier injection into the light emitting layer is deteriorated due to deterioration of the functional layer, the drive voltage is unlikely to increase, and the life of the organic EL element can be extended while suppressing the decrease in luminance.

実施の形態に係る有機EL素子1の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the organic EL element 1 which concerns on embodiment. 実施例に係る、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層のバンドダイアグラムを示す簡略模式図である。It is a simplified schematic diagram which shows the band diagram of the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer which concerns on Example. 発光層への電子注入性および発光層の膜厚と駆動電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the electron injection property into a light emitting layer, and the relationship between the film thickness of a light emitting layer, and a drive voltage. (a)は、実施例に係る膜厚方向における電位の分布と電子注入性との関係を示すグラフであり、(b)は、実施例に係る電子注入性と各機能層に印加される電圧との関係を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the potential distribution in the film thickness direction and the electron injection property according to the embodiment, and (b) is the electron injection property according to the example and the voltage applied to each functional layer. It is a graph which shows the relationship with. (a)は、比較例に係る膜厚方向における電位の分布と電子注入性との関係を示すグラフであり、(b)は、比較例に係る電子注入性と各機能層に印加される電圧との関係を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the potential distribution in the film thickness direction and the electron injection property according to the comparative example, and (b) is the electron injection property according to the comparative example and the voltage applied to each functional layer. It is a graph which shows the relationship with. (a)は、実施例に係る電子注入性ごとの膜厚方向における電子密度を示すグラフであり、(b)は、比較例に係る電子注入性ごとの膜厚方向における電子密度を示すグラフである。(A) is a graph showing the electron density in the film thickness direction for each electron injecting property according to the example, and (b) is a graph showing the electron density in the film thickness direction for each electron injecting property according to the comparative example. be. (a)は、実施例に係る、電子注入性ごとの、発光層の正孔輸送層側の界面、発光層の電子注入輸送層側の界面のそれぞれにおける電子密度を示すグラフであり、(b)は、比較例に係る、電子注入性ごとの、発光層の正孔輸送層側の界面、発光層の電子注入輸送層側の界面のそれぞれにおける電子密度を示すグラフである。(A) is a graph showing the electron density at each of the interface on the hole transport layer side of the light emitting layer and the interface on the electron injection transport layer side of the light emitting layer for each electron injection property according to the embodiment (b). ) Is a graph showing the electron densities at the interface on the hole transport layer side of the light emitting layer and the interface on the electron injection transport layer side of the light emitting layer for each electron injection property according to the comparative example. (a)は、実施例に係る電子注入性ごとの発光層を流れる電流を示すグラフであり、(b)は、比較例に係る電子注入性ごとの発光層を流れる電流を示すグラフである。(A) is a graph showing the current flowing through the light emitting layer for each electron injecting property according to the embodiment, and (b) is a graph showing the current flowing through the light emitting layer for each electron injecting property according to the comparative example. 有機EL素子を構成する全機能層の有効膜厚の合計Lef(ALL)に対する発光層の有効膜厚Lef(EML)の比と、電子注入性が低下したときの駆動電圧の上昇値との関係を示すグラフである。Relationship between the ratio of the effective film thickness Left (EML) of the light emitting layer to the total Effective film thickness Ref (ALL) of all the functional layers constituting the organic EL element and the increase value of the drive voltage when the electron injection property decreases. It is a graph which shows. 実施の形態に係る有機EL素子の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、(a)は、基板上にTFT層が形成された状態、(b)は、基板上に層間絶縁層が形成された状態、(c)は、層間絶縁層上に画素電極材料が形成された状態、(d)は、画素電極が形成された状態、(e)は、層間絶縁層および画素電極上に隔壁材料層が形成された状態を示す。It is a partial cross-sectional view schematically showing a part of the manufacturing process of the organic EL element which concerns on embodiment. FIG. The state in which the interlayer insulating layer is formed, (c) is the state in which the pixel electrode material is formed on the interlayer insulating layer, (d) is the state in which the pixel electrode is formed, and (e) is the state in which the interlayer insulating layer and the interlayer insulating layer are formed. The state where the partition wall material layer is formed on the pixel electrode is shown. 実施の形態に係る有機EL素子の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、(a)は、隔壁が形成された状態、(b)は、画素電極上に正孔注入層が形成された状態、(c)は、正孔注入層上に正孔輸送層が形成された状態を示す。It is a partial cross-sectional view schematically showing a part of the manufacturing process of the organic EL element which concerns on embodiment. FIG. The state in which the layer is formed, (c) shows the state in which the hole transport layer is formed on the hole injection layer. 実施の形態に係る有機EL素子の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、(a)は、正孔輸送層上に発光層が形成された状態、(b)は、発光層および隔壁層上に電子注入輸送層が形成された状態、(c)は、電子注入輸送層上に光学調整層が形成された状態を示す。It is a partial cross-sectional view schematically showing a part of the manufacturing process of the organic EL element which concerns on embodiment. FIG. The state in which the electron injection transport layer is formed on the light emitting layer and the partition wall layer, and (c) shows the state in which the optical adjustment layer is formed on the electron injection transport layer. 実施の形態に係る有機EL素子の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、(a)は、光学調整層上に対向電極が形成された状態、(b)は、対向電極上に封止層が形成された状態を示す。It is a partial cross-sectional view schematically showing a part of the manufacturing process of the organic EL element which concerns on embodiment. FIG. The state where the sealing layer is formed on the electrode is shown. 実施の形態に係る有機EL素子の製造過程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of the organic EL element which concerns on embodiment. 実施の形態に係る有機EL素子を備えた有機EL表示装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the organic EL display apparatus provided with the organic EL element which concerns on embodiment.

≪開示の態様≫
本開示の一態様に係る有機EL素子は、陽極と、発光層を含む複数の機能層と、陰極とがこの順に積層されてなる有機EL素子であって、前記機能層のそれぞれについて、前記機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実効キャリア移動度で前記機能層の膜厚を除した値を前記機能層の実効膜厚としたとき、前記発光層の実効膜厚は、全ての前記機能層の実効膜厚を合計した値の30%以下である。
<< Aspects of disclosure >>
The organic EL element according to one aspect of the present disclosure is an organic EL element in which an anode, a plurality of functional layers including a light emitting layer, and a cathode are laminated in this order, and each of the functional layers has the above-mentioned function. When the value obtained by dividing the film thickness of the functional layer by the effective carrier mobility, which is the sum of the effective electron mobility and the effective hole mobility of the layer, is taken as the effective film thickness of the functional layer, the effective film of the light emitting layer is used. The thickness is 30% or less of the total effective film thickness of all the functional layers.

また、本開示の一態様に係る有機EL素子の製造方法は、基板を準備し、前記基板の上方に陽極を形成し、前記陽極の上方に、発光層を含む複数の機能層を形成し、前記機能層の上方に陰極を形成する有機EL素子の製造方法であって、前記機能層のそれぞれについて、前記機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実行キャリア移動度で前記機能層の膜厚を除した値を前記機能層の実効膜厚としたとき、前記発光層の実効膜厚は、全ての前記機能層の実効膜厚を合計した値の30%以下となるように前記発光層の膜厚を設定する。 Further, in the method for manufacturing an organic EL element according to one aspect of the present disclosure, a substrate is prepared, an anode is formed above the substrate, and a plurality of functional layers including a light emitting layer are formed above the anode. A method for manufacturing an organic EL element that forms a cathode above the functional layer, which is an execution carrier mobility that is an addition value of the effective electron mobility and the effective hole mobility of the functional layer for each of the functional layers. When the value obtained by dividing the film thickness of the functional layer is taken as the effective film thickness of the functional layer, the effective film thickness of the light emitting layer is 30% or less of the total effective film thickness of all the functional layers. The film thickness of the light emitting layer is set so as to be.

本開示の一態様に係る有機EL素子またはその製造方法によれば、発光層へのキャリア注入性が低下した場合に、駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)の割合が向上するため、発光層内の電界強度が上昇する。したがって、発光層へのキャリア注入性が低下した場合においても、発光層内のキャリア密度の低下を抑止するとともに、キャリア移動度の向上により発光効率が上昇するため、発光輝度が低下しづらく、駆動電圧の上昇の度合いを低減することができる。したがって、機能層の劣化により発光層へのキャリア注入性が低下しても、駆動電圧が上昇しづらく、輝度低下を抑止しつつ有機EL素子の長寿命化を図ることができる。 According to the organic EL device according to one aspect of the present disclosure or the method for manufacturing the same, when the carrier injection property into the light emitting layer is lowered, the ratio of the applied voltage (divided voltage) to the light emitting layer to the drive voltage is improved. , The electric field strength in the light emitting layer increases. Therefore, even when the carrier injection property into the light emitting layer is lowered, the carrier density in the light emitting layer is suppressed from being lowered, and the luminous efficiency is increased by improving the carrier mobility, so that the light emitting brightness is hard to be lowered and the driving is performed. The degree of voltage rise can be reduced. Therefore, even if carrier injection into the light emitting layer is deteriorated due to deterioration of the functional layer, the drive voltage is unlikely to increase, and the life of the organic EL element can be extended while suppressing the decrease in luminance.

本開示の一態様に係る有機EL素子は、前記発光層と前記陰極との間に、金属材料を含む電子注入層を前記機能層として含む、としてもよい。 The organic EL device according to one aspect of the present disclosure may include an electron injection layer containing a metal material as the functional layer between the light emitting layer and the cathode.

本構成により、電子注入層に含まれる金属材料が酸化等により劣化した場合であっても、駆動電圧の上昇の度合いを低減させることができる。 With this configuration, even when the metal material contained in the electron injection layer is deteriorated due to oxidation or the like, the degree of increase in the drive voltage can be reduced.

本開示の一態様に係る有機EL素子は、前記電子注入層に含まれる前記金属材料は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属から選択される、としてもよい。 In the organic EL element according to one aspect of the present disclosure, the metal material contained in the electron injection layer may be selected from an alkali metal, an alkaline earth metal, and a rare earth metal.

本構成により、劣化前の電子注入層が高い電子流入性を有するため、有機EL素子の発光効率を向上させることができるとともに、電子注入層に含まれる金属材料が酸化等により劣化した場合であっても、駆動電圧の上昇の度合いを低減させることができる。 With this configuration, since the electron injection layer before deterioration has high electron inflow property, the luminous efficiency of the organic EL element can be improved, and the metal material contained in the electron injection layer is deteriorated due to oxidation or the like. However, the degree of increase in the drive voltage can be reduced.

本開示の一態様に係る有機EL素子は、前記陽極は光反射性の電極であり、前記有機EL素子は、前記発光層と前記陽極との間に中間層を前記機能層として含み、前記中間層の膜厚は、40nm以下である、としてもよい。 In the organic EL element according to one aspect of the present disclosure, the anode is a light-reflecting electrode, and the organic EL element includes an intermediate layer between the light emitting layer and the anode as the functional layer. The film thickness of the layer may be 40 nm or less.

本構成により、陽極から発光中心までの光路長を過大とせずに、陽極の発光層側の面を反射面の1つとする光共振器構造の設計を容易とすることができる。 With this configuration, it is possible to facilitate the design of an optical resonator structure in which the surface of the anode on the light emitting layer side is one of the reflecting surfaces without increasing the optical path length from the anode to the light emitting center.

本開示の一態様に係る有機EL素子は、前記陰極は光半透過性の電極であり、前記有機EL素子は、前記発光層と前記陰極との間に透明導電層を前記機能層として含む、としてもよい。 In the organic EL element according to one aspect of the present disclosure, the cathode is a light translucent electrode, and the organic EL element includes a transparent conductive layer between the light emitting layer and the cathode as the functional layer. May be.

本構成により、陰極から発光中心までの光路長を適正に設計した上で、陰極の発光層側の面を反射面の1つとする光共振器構造の設計を容易とすることができる。 With this configuration, it is possible to properly design the optical path length from the cathode to the light emitting center, and then facilitate the design of the optical resonator structure in which the surface of the cathode on the light emitting layer side is one of the reflecting surfaces.

本開示の一態様に係る有機EL素子は、前記陽極の前記発光層側の面と前記陰極の前記発光層側の面との間に光共振器構造が構成され、前記透明導電層は、ITOまたはIZOを含む、としてもよい。 The organic EL element according to one aspect of the present disclosure has an optical resonator structure formed between the surface of the anode on the light emitting layer side and the surface of the cathode on the light emitting layer side, and the transparent conductive layer is an ITO. Alternatively, it may include IZO.

本構成により、有機EL素子全体のインピーダンスの増大を抑止しつつ光路長の大きい光共振器構造を設計できるため、光取り出し効率を高くすることができる。 With this configuration, it is possible to design an optical resonator structure having a large optical path length while suppressing an increase in the impedance of the entire organic EL element, so that the light extraction efficiency can be increased.

本開示の一態様に係る有機ELパネルは、本開示の一態様に係る有機EL素子を基板上に複数備える、としてもよい。 The organic EL panel according to one aspect of the present disclosure may include a plurality of organic EL elements according to one aspect of the present disclosure on a substrate.

≪実施の形態≫
以下、実施の形態に係る有機EL素子について説明する。なお、以下の説明は、本発明の一態様に係る構成および作用・効果を説明するための例示であって、本発明の本質的部分以外は以下の形態に限定されない。
<< Embodiment >>
Hereinafter, the organic EL element according to the embodiment will be described. The following description is an example for explaining the configuration, action, and effect according to one aspect of the present invention, and is not limited to the following forms except for the essential part of the present invention.

[1.有機EL素子の構成]
図1は、本実施の形態に係る有機EL素子1の断面構造を模式的に示す図である。有機EL素子1は、陽極である画素電極13、正孔注入層15、正孔輸送層16、発光層17、電子注入輸送層18、光学調整層19、および、陰極である対向電極20を備える。
[1. Configuration of organic EL element]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the organic EL element 1 according to the present embodiment. The organic EL element 1 includes a pixel electrode 13 as an anode, a hole injection layer 15, a hole transport layer 16, a light emitting layer 17, an electron injection transport layer 18, an optical adjustment layer 19, and a counter electrode 20 as a cathode. ..

有機EL素子1において、画素電極13と対向電極20とは主面同士が向き合うように互いに対向して配されており、画素電極13と対向電極20との間に発光層17が形成されている。 In the organic EL element 1, the pixel electrode 13 and the counter electrode 20 are arranged so as to face each other so that the main surfaces face each other, and a light emitting layer 17 is formed between the pixel electrode 13 and the counter electrode 20. ..

発光層17の画素電極13側には、発光層17に接して正孔輸送層16が形成されている。正孔輸送層16と画素電極13との間には正孔注入層15が形成されている。 On the pixel electrode 13 side of the light emitting layer 17, a hole transport layer 16 is formed in contact with the light emitting layer 17. A hole injection layer 15 is formed between the hole transport layer 16 and the pixel electrode 13.

発光層17の対向電極20側には、発光層17に接して電子注入輸送層18が形成されている。電子注入輸送層18と対向電極20との間に光学調整層19が形成されている。 On the counter electrode 20 side of the light emitting layer 17, an electron injection transport layer 18 is formed in contact with the light emitting layer 17. An optical adjustment layer 19 is formed between the electron injection transport layer 18 and the counter electrode 20.

[1.1 有機EL素子の各構成要素]
<画素電極>
画素電極13は、層間絶縁層12上に形成されている。画素電極13は、画素ごとに設けられ、層間絶縁層12に設けられたコンタクトホールを通じてTFT層112と電気的に接続されている。
[1.1 Each component of the organic EL element]
<Pixel electrode>
The pixel electrode 13 is formed on the interlayer insulating layer 12. The pixel electrode 13 is provided for each pixel and is electrically connected to the TFT layer 112 through a contact hole provided in the interlayer insulating layer 12.

本実施の形態において、画素電極13は、陽極として機能する。 In this embodiment, the pixel electrode 13 functions as an anode.

光反射性を具備する金属材料の具体例としては、Ag(銀)、Al(アルミニウム)、アルミニウム合金、Mo(モリブデン)、APC(銀、パラジウム、銅の合金)、ARA(銀、ルビジウム、金の合金)、MoCr(モリブデンとクロムの合金)、MoW(モリブデンとタングステンの合金)、NiCr(ニッケルとクロムの合金)などが挙げられる。 Specific examples of metal materials having light reflectivity include Ag (silver), Al (aluminum), aluminum alloys, Mo (molybdenum), APC (alloys of silver, palladium and copper), and ARA (silver, rubidium, gold). , MoCr (alloy of molybdenum and chromium), MoW (alloy of molybdenum and tungsten), NiCr (alloy of nickel and chromium) and the like.

画素電極13は、金属層単独で構成してもよいが、金属層の上に、ITO(酸化インジウム錫)やIZO(酸化インジウム亜鉛)のような金属酸化物からなる層を積層した積層構造としてもよい。 The pixel electrode 13 may be composed of a metal layer alone, but as a laminated structure in which a layer made of a metal oxide such as ITO (indium tin oxide) or IZO (zinc oxide) is laminated on the metal layer. May be good.

なお、対向電極20を光反射性電極とする場合には、画素電極13を光透過性電極としてもよい。この場合、画素電極13は、金属材料で形成された金属層および金属酸化物で形成された金属酸化物層の少なくとも一方を含んでいる。画素電極13の膜厚は1nm~50nm程度に薄く設定されて光透過性を有している。金属材料は光反射性の材料であるが、金属層の薄膜を50nm以下と薄くすることによって、光透過性を確保することができる。したがって、発光層17からの光の一部は画素電極13において反射されるが、残りの一部は画素電極13を透過する。 When the counter electrode 20 is a light-reflecting electrode, the pixel electrode 13 may be a light-transmitting electrode. In this case, the pixel electrode 13 includes at least one of a metal layer formed of a metal material and a metal oxide layer formed of a metal oxide. The film thickness of the pixel electrode 13 is set as thin as about 1 nm to 50 nm and has light transmission. The metal material is a light-reflecting material, but light transmission can be ensured by thinning the thin film of the metal layer to 50 nm or less. Therefore, a part of the light from the light emitting layer 17 is reflected by the pixel electrode 13, but the remaining part is transmitted through the pixel electrode 13.

このとき、画素電極13に含まれる金属層を形成する金属材料としては、Ag、Agを主成分とする銀合金、Al、Alを主成分とするAl合金が挙げられる。Ag合金としては、マグネシウム-銀合金(MgAg)、インジウム-銀合金が挙げられる。Agは、基本的に低抵抗率を有し、Ag合金は、耐熱性、耐腐食性に優れ、長期にわたって良好な電気伝導性を維持できる点で好ましい。Al合金としては、マグネシウム-アルミニウム合金(MgAl)、リチウム-アルミニウム合金(LiAl)が挙げられる。その他の合金として、リチウム-マグネシウム合金、リチウム-インジウム合金が挙げられる。 At this time, examples of the metal material forming the metal layer contained in the pixel electrode 13 include a silver alloy containing Ag and Ag as main components, and an Al alloy containing Al and Al as main components. Examples of the Ag alloy include magnesium-silver alloy (MgAg) and indium-silver alloy. Ag basically has a low resistivity, and Ag alloy is preferable in that it has excellent heat resistance and corrosion resistance and can maintain good electrical conductivity for a long period of time. Examples of the Al alloy include a magnesium-aluminum alloy (MgAl) and a lithium-aluminum alloy (LiAl). Examples of other alloys include lithium-magnesium alloys and lithium-indium alloys.

画素電極13に含まれる金属層は、例えばAg層あるいはMgAg合金層の単層で構成してもよいし、Mg層とAg層の積層構造(Mg/Ag)、あるいは、MgAg合金層とAg層の積層構造(MgAg/Ag)にしてもよい。 The metal layer included in the pixel electrode 13 may be composed of, for example, a single layer of an Ag layer or an MgAg alloy layer, a laminated structure of an Mg layer and an Ag layer (Mg / Ag), or an MgAg alloy layer and an Ag layer. May be a laminated structure (MgAg / Ag).

画素電極13に含まれる金属酸化物層を形成する金属酸化物としては、ITO(酸化インジウム錫)、IZO(酸化インジウム亜鉛)が挙げられる。 Examples of the metal oxide forming the metal oxide layer contained in the pixel electrode 13 include ITO (indium tin oxide) and IZO (zinc oxide).

また、画素電極13は、金属層単独、または、金属酸化物層単独で構成してもよいが、金属層の上に金属酸化物層を積層した積層構造、あるいは金属酸化物層の上に金属層を積層した積層構造としてもよい。 Further, the pixel electrode 13 may be composed of a metal layer alone or a metal oxide layer alone, but may have a laminated structure in which a metal oxide layer is laminated on a metal layer, or a metal on a metal oxide layer. It may be a laminated structure in which layers are laminated.

<正孔注入層>
正孔注入層15は、陽極である画素電極13から発光層17へのホール(正孔)の注入を促進させる機能を有する。正孔注入層15は、例えば、塗布膜であり、正孔注入材料と溶質とする溶液の塗布および乾燥より形成されている。正孔注入層15は、例えば、PEDOT:PSS(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物)、ポリフルオレンやその誘導体、あるいは、ポリアリールアミンやその誘導体などの導電性ポリマー材料からなる。実施の一態様において、正孔注入層15の膜厚は10nmである。
<Hole injection layer>
The hole injection layer 15 has a function of promoting the injection of holes (holes) from the pixel electrode 13 which is an anode into the light emitting layer 17. The hole injection layer 15 is, for example, a coating film, and is formed by coating and drying a hole injection material and a solution as a solute. The hole injection layer 15 is made of a conductive polymer material such as PEDOT: PSS (mixture of polythiophene and polystyrene sulfonic acid), polyfluorene or a derivative thereof, or polyarylamine or a derivative thereof. In one embodiment, the hole injection layer 15 has a film thickness of 10 nm.

または、正孔注入層15は蒸着膜で形成されていてもよい。正孔注入層15は、例えば、Ag、Mo、クロム(Cr)、バナジウム(V)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、イリジウム(Ir)などの酸化物からなる。 Alternatively, the hole injection layer 15 may be formed of a thin-film deposition film. The hole injection layer 15 is made of, for example, an oxide such as Ag, Mo, chromium (Cr), vanadium (V), tungsten (W), nickel (Ni), and iridium (Ir).

また、正孔注入層15は、蒸着膜の上に塗布膜を形成した積層構造としてもよい。 Further, the hole injection layer 15 may have a laminated structure in which a coating film is formed on the thin-film deposition film.

<正孔輸送層>
正孔輸送層16は、正孔注入層15から注入されたホールを発光層17へ輸送する機能を有する。正孔輸送層16は、例えば、塗布膜であり、具体的には、正孔輸送材料を溶質とする溶液の塗布および乾燥より形成されている。実施の形態の一態様において、正孔輸送層16の膜厚は13nmである。なお、光共振器構造を形成する上で、発光中心と画素電極13との光路長を過大にしないため、画素電極13と発光層17との間に存在する機能層の膜厚の合計、すなわち、正孔注入層15の膜厚と正孔輸送層16の膜厚との合計が40nm以下であることが好ましい。
または、正孔輸送層16は蒸着膜で形成されていてもよい。例えば、ポリフルオレンやその誘導体、あるいは、ポリアリールアミンやその誘導体などの高分子化合物などを用いることができる。
<Hole transport layer>
The hole transport layer 16 has a function of transporting holes injected from the hole injection layer 15 to the light emitting layer 17. The hole transport layer 16 is, for example, a coating film, and is specifically formed by coating and drying a solution containing a hole transport material as a solute. In one embodiment of the embodiment, the hole transport layer 16 has a film thickness of 13 nm. In order not to make the optical path length between the light emitting center and the pixel electrode 13 excessive in forming the optical cavity structure, the total thickness of the functional layers existing between the pixel electrode 13 and the light emitting layer 17, that is, The total thickness of the hole injection layer 15 and the hole transport layer 16 is preferably 40 nm or less.
Alternatively, the hole transport layer 16 may be formed of a thin-film deposition film. For example, polyfluorene or a derivative thereof, or a polymer compound such as polyarylamine or a derivative thereof can be used.

<発光層>
発光層17は、ホールと電子の再結合により光を出射する機能を有する。後述するように、発光層17のインピーダンスは正孔注入層15や正孔輸送層16、電子注入輸送層18、光学調整層19のインピーダンスに対して大きすぎないことが好ましく、発光層膜厚を薄く設計することが好ましい。実施の形態の一態様において、発光層17の膜厚は25nmである。
<Light emitting layer>
The light emitting layer 17 has a function of emitting light by recombination of holes and electrons. As will be described later, the impedance of the light emitting layer 17 is preferably not too large with respect to the impedance of the hole injection layer 15, the hole transport layer 16, the electron injection transport layer 18, and the optical adjustment layer 19, and the film thickness of the light emitting layer is adjusted. It is preferable to design it thin. In one embodiment of the embodiment, the film thickness of the light emitting layer 17 is 25 nm.

発光層17は、例えば、塗布膜であり、例えば、発光層を形成する材料と溶質とする溶液の塗布および乾燥より形成されている。または、発光層17は蒸着膜で形成されていてもよい。 The light emitting layer 17 is, for example, a coating film, and is formed by, for example, coating and drying a material forming the light emitting layer and a solution as a solute. Alternatively, the light emitting layer 17 may be formed of a thin-film deposition film.

発光層17を形成する材料としては、公知の蛍光物質である有機材料を利用することができる。例えば、オキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物等を用いることができる。なお、発光材料としては、蛍光物質に限らず、トリス(2-フェニルピリジン)イリジウムなどの燐光を発光する金属錯体等の公知の燐光物質であってもよい。 As a material for forming the light emitting layer 17, an organic material which is a known fluorescent substance can be used. For example, oxinoid compounds, perylene compounds, coumarin compounds, azacumine compounds, oxazole compounds, oxadiazole compounds, perinone compounds, pyrolopyrrole compounds, naphthalene compounds, anthracene compounds, fluorene compounds, fluoranthene compounds, tetracene compounds, pyrene compounds, coronene compounds, Kinolone compound and azaquinolone compound, pyrazoline derivative and pyrazolone derivative, rhodamine compound, chrysen compound, phenanthrene compound, cyclopentadiene compound, stilben compound, diphenylquinone compound, styryl compound, butadiene compound, dicyanomethylenepyrane compound, dicyanomethylenethiopyran compound, fluorescein Compounds, pyrylium compounds, thiapyrylium compounds, selenapyrylium compounds, tellropyrylium compounds, aromatic aldaziene compounds, oligophenylene compounds, thioxanthene compounds, cyanine compounds, acrydin compounds and the like can be used. The light emitting material is not limited to a fluorescent substance, and may be a known phosphorescent substance such as a metal complex that emits phosphorescence such as tris (2-phenylpyridine) iridium.

また、発光層17は、キャリア移動度が高いホスト材料に発光材料がドープされて構成されてもよい。ここで、キャリア移動度が高いとは、電子移動度が高い、および/または、ホール移動度が高いことを指す。ホスト材料としては、例えば、アミン化合物、縮合多環芳香族化合物、ヘテロ環化合物を用いることができる。アミン化合物としては、例えば、モノアミン誘導体、ジアミン誘導体、トリアミン誘導体、テトラアミン誘導体を用いることができる。縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン誘導体、ナフタレン誘導体、ナフタセン誘導体、フェナントレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、トリフェニレン誘導体、ペンタセン誘導体、ペリレン誘導体を用いることができる。ヘテロ環化合物としては、例えば、カルバゾール誘導体、フラン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロール誘導体、インドール誘導体、アザインドール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フタロシアニン誘導体を用いることができる。なお、発光層を蛍光材料とホスト材料とから形成する場合において、実施の一態様では、蛍光材料の濃度は1wt%以上である。また、実施の一態様では、蛍光材料の濃度は10wt%以下である。また、実施の一態様では、蛍光材料の濃度は30wt%以下である。 Further, the light emitting layer 17 may be configured by doping a host material having high carrier mobility with a light emitting material. Here, high carrier mobility means high electron mobility and / or high hole mobility. As the host material, for example, an amine compound, a condensed polycyclic aromatic compound, or a heterocyclic compound can be used. As the amine compound, for example, a monoamine derivative, a diamine derivative, a triamine derivative, or a tetraamine derivative can be used. As the condensed polycyclic aromatic compound, for example, an anthracene derivative, naphthalene derivative, naphthalene derivative, phenanthrene derivative, chrysene derivative, fluoranthene derivative, triphenylene derivative, pentacene derivative, and perylene derivative can be used. Examples of the heterocyclic compound include carbazole derivatives, furan derivatives, pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, triazine derivatives, imidazole derivatives, pyrazole derivatives, triazole derivatives, oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, pyrrole derivatives, indole derivatives, and azaindole derivatives. Azacarbazole derivative, pyrazoline derivative, pyrazolone derivative and phthalocyanine derivative can be used. In the case where the light emitting layer is formed of the fluorescent material and the host material, in one embodiment, the concentration of the fluorescent material is 1 wt% or more. Further, in one embodiment, the concentration of the fluorescent material is 10 wt% or less. Further, in one embodiment, the concentration of the fluorescent material is 30 wt% or less.

<電子注入輸送層>
電子注入輸送層18は、発光層17上に形成されており、電子輸送性を有する有機材料に、電子注入性を向上させる金属材料がドープされてなる。ここで、ドープとは、金属材料の金属原子または金属イオンを有機材料中に略均等に分散させることを指し、具体的には、有機材料と微量の金属材料を含む単一の相を形成することを指す。なお、それ以外の相、特に、金属片や金属膜など、金属材料のみからなる相、または、金属材料を主成分とする相は、存在していないことが好ましい。また、有機材料と微量の金属材料を含む単一の相において、金属原子または金属イオンの濃度は均一であることが好ましく、金属原子または金属イオンは凝集していないことが好ましい。金属材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属から選択されることが好ましい。また、電子注入輸送層18における金属材料のドープ量は3~60wt%が好ましい。なお、ドープ金属は、金属単体に限られず、フッ化物(例えば、NaF)やキノリニウム錯体(例えば、Alq3、Liq)など化合物としてドープされてもよい。ドープ金属としては、例えば、アルカリ金属に該当するリチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)、フランシウム(Fr)、アルカリ土類金属に該当するカルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、ラジウム(Ra)、希土類金属に該当するイットリウム(Y)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等である。
<Electron injection transport layer>
The electron injecting and transporting layer 18 is formed on the light emitting layer 17, and the organic material having electron transporting property is doped with a metal material for improving electron injecting property. Here, doping refers to the substantially even distribution of metal atoms or metal ions of a metal material in an organic material, specifically forming a single phase containing the organic material and a trace amount of the metal material. Point to that. It is preferable that no other phase, particularly a phase consisting only of a metal material such as a metal piece or a metal film, or a phase containing a metal material as a main component exists. Further, in a single phase containing an organic material and a trace amount of metal material, the concentration of metal atoms or metal ions is preferably uniform, and the metal atoms or metal ions are preferably not aggregated. The metal material is preferably selected from alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth metals. Further, the doping amount of the metal material in the electron injection transport layer 18 is preferably 3 to 60 wt%. The doped metal is not limited to the simple substance of the metal, and may be doped as a compound such as a fluoride (for example, NaF) or a quinolinium complex (for example, Alq 3 , Liq). Examples of the dope metal include lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), francium (Fr), which correspond to alkali metals, and calcium, which corresponds to alkaline earth metals. (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), radium (Ra), yttrium (Y) corresponding to rare earth metals, yttrium (Sm), europium (Eu), itterbium (Yb) and the like.

電子輸送性を有する有機材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体(OXD)、トリアゾール誘導体(TAZ)、フェナンスロリン誘導体(BCP、Bphen)などのπ電子系低分子有機材料が挙げられる。 Examples of the organic material having an electron transport property include π-electron small molecule organic materials such as an oxadiazole derivative (OXD), a triazole derivative (TAZ), and a phenanthroline derivative (BCP, Bphen).

実施の形態の一態様において、電子注入輸送層18の膜厚は30nmである。 In one embodiment of the embodiment, the electron injection transport layer 18 has a film thickness of 30 nm.

なお、電子注入輸送層18は必ずしも1層で形成される必要はなく、例えば、金属材料を含む電子注入層と、電子輸送性材料からなる電子輸送層とを含む多層構造であってもよい。または、例えば、金属材料またはその化合物を主成分とする層と、電子輸送層とを含む多層構造であってもよい。または、例えば、金属材料の化合物を主成分とする層と、金属材料に電子を注入し電子注入性を発揮させる層とを含む多層構造であってもよい。 The electron injection transport layer 18 does not necessarily have to be formed of one layer, and may have, for example, a multi-layer structure including an electron injection layer containing a metal material and an electron transport layer made of an electron transportable material. Alternatively, for example, it may have a multi-layer structure including a layer containing a metal material or a compound thereof as a main component and an electron transport layer. Alternatively, for example, it may have a multi-layer structure including a layer containing a compound of a metal material as a main component and a layer for injecting electrons into the metal material to exhibit electron injectability.

<光学調整層>
光学調整層19は、光半透過性の導電性材料からなり、電子注入輸送層18上に形成されている。
<Optical adjustment layer>
The optical adjustment layer 19 is made of a light translucent conductive material and is formed on the electron injection transport layer 18.

対向電極20の光学調整層19との界面の光反射面は、画素電極13の正孔注入層15との界面の光反射面と対となって共振器構造を形成する。したがって、発光層17から出射された光が、光学調整層19から対向電極20へと入射する際にその一部が光学調整層19へと反射される必要がある。したがって、対向電極20と光学調整層19との間で、屈折率が異なっていることが好ましい。例えば、対向電極20が金属薄膜である場合は、光学調整層19は、ITO、IZOなどの、酸化物導電体であることが好ましい。また、例えば、対向電極20がITO、IZOなどの酸化物導電体である場合は、光学調整層19は、Ag、Alなどの金属薄膜であることが好ましい。実施の形態の一態様において、光学調整層19の材料はIZOであり、その膜厚は104nmである。 The light reflecting surface at the interface of the counter electrode 20 with the optical adjustment layer 19 is paired with the light reflecting surface at the interface with the hole injection layer 15 of the pixel electrode 13 to form a resonator structure. Therefore, when the light emitted from the light emitting layer 17 is incident on the counter electrode 20 from the optical adjustment layer 19, a part of the light needs to be reflected to the optical adjustment layer 19. Therefore, it is preferable that the refractive index differs between the counter electrode 20 and the optical adjustment layer 19. For example, when the counter electrode 20 is a metal thin film, the optical adjustment layer 19 is preferably an oxide conductor such as ITO or IZO. Further, for example, when the counter electrode 20 is an oxide conductor such as ITO or IZO, the optical adjustment layer 19 is preferably a metal thin film such as Ag or Al. In one embodiment of the embodiment, the material of the optical adjustment layer 19 is IZO, and the film thickness thereof is 104 nm.

<対向電極>
対向電極20は、光半透過性の導電性材料からなり、光学調整層19上に形成されている。本実施の形態においては、対向電極20は、陰極として機能する。
<Counter electrode>
The counter electrode 20 is made of a light translucent conductive material and is formed on the optical adjustment layer 19. In this embodiment, the counter electrode 20 functions as a cathode.

対向電極20の光学調整層19との界面の光反射面は、画素電極13の正孔注入層15との界面の光反射面と対となって共振器構造を形成する。したがって、発光層17から出射された光が、光学調整層19から対向電極20へと入射する際にその一部が光学調整層19へと反射される必要がある。したがって、対向電極20と光学調整層19との間で、屈折率が異なっていることが好ましい。実施の形態の一態様において、対向電極20は、金属薄膜である。光半透過性を確保するため、金属層の膜厚は1nm~50nm程度である。 The light reflecting surface at the interface of the counter electrode 20 with the optical adjustment layer 19 is paired with the light reflecting surface at the interface with the hole injection layer 15 of the pixel electrode 13 to form a resonator structure. Therefore, when the light emitted from the light emitting layer 17 is incident on the counter electrode 20 from the optical adjustment layer 19, a part of the light needs to be reflected to the optical adjustment layer 19. Therefore, it is preferable that the refractive index differs between the counter electrode 20 and the optical adjustment layer 19. In one embodiment of the embodiment, the counter electrode 20 is a metal thin film. The film thickness of the metal layer is about 1 nm to 50 nm in order to ensure light translucency.

対向電極20の材料としては、例えば、Ag、Agを主成分とする銀合金、Al、Alを主成分とするAl合金が挙げられる。Ag合金としては、マグネシウム-銀合金(MgAg)、インジウム-銀合金が挙げられる。Agは、基本的に低抵抗率を有し、Ag合金は、耐熱性、耐腐食性に優れ、長期にわたって良好な電気伝導性を維持できる点で好ましい。Al合金としては、マグネシウム-アルミニウム合金(MgAl)、リチウム-アルミニウム合金(LiAl)が挙げられる。その他の合金として、リチウム-マグネシウム合金、リチウム-インジウム合金が挙げられる。本実施の形態では、対向電極20はAgの薄膜である。 Examples of the material of the counter electrode 20 include a silver alloy containing Ag and Ag as main components, and an Al alloy containing Al and Al as main components. Examples of the Ag alloy include magnesium-silver alloy (MgAg) and indium-silver alloy. Ag basically has a low resistivity, and Ag alloy is preferable in that it has excellent heat resistance and corrosion resistance and can maintain good electrical conductivity for a long period of time. Examples of the Al alloy include a magnesium-aluminum alloy (MgAl) and a lithium-aluminum alloy (LiAl). Examples of other alloys include lithium-magnesium alloys and lithium-indium alloys. In this embodiment, the counter electrode 20 is a thin film of Ag.

また、対向電極20は、金属層単独、または、金属酸化物層単独で構成してもよいが、金属層の上に金属酸化物層を積層した積層構造、あるいは金属酸化物層の上に金属層を積層した積層構造としてもよい。 Further, the counter electrode 20 may be composed of a metal layer alone or a metal oxide layer alone, but may have a laminated structure in which a metal oxide layer is laminated on a metal layer, or a metal on a metal oxide layer. It may be a laminated structure in which layers are laminated.

なお、画素電極13を光透過性電極とする場合には、対向電極20を光反射性電極としてもよい。このとき、対向電極20は、光反射性の金属材料からなる金属層を含む。光反射性を具備する金属材料の具体例としては、銀、アルミニウム、アルミニウム合金、モリブデン、APC、ARA、MoCr、MoW、NiCrなどが挙げられる。 When the pixel electrode 13 is a light-transmitting electrode, the counter electrode 20 may be a light-reflecting electrode. At this time, the counter electrode 20 includes a metal layer made of a light-reflecting metal material. Specific examples of the metal material having light reflectivity include silver, aluminum, aluminum alloy, molybdenum, APC, ARA, MoCr, MoW, NiCr and the like.

<その他>
有機EL素子1は基板11上に形成される。基板11は、絶縁材料である基材111からなる。あるいは、絶縁材料である基材111上に配線層112を形成してもよい。基材111は、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、プラスチック基板等を採用することができる。プラスチック材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの樹脂を用いてもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド(PI)、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうち1種、または2種以上を積層した積層体を用いることができる。配線層112を構成する材料としては、硫化モリブデン、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、マグネシウム、鉄、ニッケル、金、銀などの金属材料、窒化ガリウム、ガリウム砒素などの無機半導体材料、アントラセン、ルブレン、ポリパラフェニレンビニレンなどの有機半導体材料等が挙げられ、これらを複合的に用いて形成したTFT(Thin Film Transistor)層としてもよい。
<Others>
The organic EL element 1 is formed on the substrate 11. The substrate 11 is made of a base material 111 which is an insulating material. Alternatively, the wiring layer 112 may be formed on the base material 111 which is an insulating material. As the base material 111, for example, a glass substrate, a quartz substrate, a silicon substrate, a plastic substrate, or the like can be adopted. As the plastic material, either a thermoplastic resin or a thermosetting resin may be used. For example, polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide (PI), polycarbonate, acrylic resin, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyacetal, other fluororesins, styrene-based, polyolefin-based, polyvinyl chloride-based, polyurethane-based, Examples thereof include various thermoplastic elastomers such as fluororubber and chlorinated polyethylene, epoxy resins, unsaturated polyesters, silicone resins, polyurethanes, etc., or copolymers, blends, polymer alloys, etc. mainly containing these. A laminated body in which one type or two or more types are laminated can be used. Materials constituting the wiring layer 112 include metal materials such as molybdenum sulfide, copper, zinc, aluminum, stainless steel, magnesium, iron, nickel, gold, and silver, inorganic semiconductor materials such as gallium nitride and gallium arsenic, anthracene, and rubrene. Examples thereof include organic semiconductor materials such as polyparaphenylene vinylene, and a TFT (Thin Film Transistor) layer formed by using these in combination may be used.

また、図示していないが、基板11上には層間絶縁層12が形成されている。層間絶縁層12は、樹脂材料からなり、TFT層112の上面の段差を平坦化するためのものである。樹脂材料としては、例えば、ポジ型の感光性材料が挙げられる。また、このような感光性材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂が挙げられる。また、層間絶縁層12には、画素ごとにコンタクトホールが形成されている。 Further, although not shown, an interlayer insulating layer 12 is formed on the substrate 11. The interlayer insulating layer 12 is made of a resin material and is for flattening a step on the upper surface of the TFT layer 112. Examples of the resin material include positive photosensitive materials. Moreover, as such a photosensitive material, an acrylic resin, a polyimide resin, a siloxane resin, and a phenol resin can be mentioned. Further, a contact hole is formed for each pixel in the interlayer insulating layer 12.

有機EL表示パネル100がボトムエミッション型である場合には、基材111、層間絶縁層12は光透過性の材料で形成されることが必要となる。さらに、TFT層112が存在する場合には、TFT層112において画素電極13の下方に存在する領域の少なくとも一部分は、光透過性を有する必要がある。 When the organic EL display panel 100 is a bottom emission type, the base material 111 and the interlayer insulating layer 12 need to be formed of a light-transmitting material. Further, when the TFT layer 112 is present, at least a part of the region existing below the pixel electrode 13 in the TFT layer 112 needs to have light transmission.

また、有機EL素子1上には、封止層21が形成されている。封止層21は、正孔注入層15、正孔輸送層16、発光層17、電子注入輸送層18などの有機層が水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの透光性材料を用い形成される。また、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの材料を用い形成された層の上に、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料からなる封止樹脂層を設けてもよい。 Further, a sealing layer 21 is formed on the organic EL element 1. The sealing layer 21 has a function of suppressing the exposure of organic layers such as the hole injection layer 15, the hole transport layer 16, the light emitting layer 17, and the electron injection transport layer 18 to moisture or air. It has and is formed by using a translucent material such as silicon nitride (SiN) and silicon oxynitride (SiON). Further, a sealing resin layer made of a resin material such as an acrylic resin or a silicone resin may be provided on a layer formed by using a material such as silicon nitride (SiN) or silicon oxynitride (SiON).

有機EL表示パネル100がトップエミッション型である場合には、封止層21は光透過性の材料で形成されることが必要となる。なお図1には示されないが、封止層21の上に、封止樹脂を介してカラーフィルタや上部基板を貼り合せてもよい。上部基板を貼り合せることによって、正孔注入層15、正孔輸送層16、発光層17、電子注入輸送層18を水分および空気などから保護できる。 When the organic EL display panel 100 is a top emission type, the sealing layer 21 needs to be formed of a light-transmitting material. Although not shown in FIG. 1, a color filter or an upper substrate may be bonded onto the sealing layer 21 via a sealing resin. By laminating the upper substrate, the hole injection layer 15, the hole transport layer 16, the light emitting layer 17, and the electron injection transport layer 18 can be protected from moisture, air, and the like.

[2.電子注入性と駆動電圧との関係]
本開示の一態様に係る有機EL素子1は、陰極から発光層への電子注入性が低下しても駆動電圧の上昇が抑止できる点に特徴を有する。以下、陰極から発光層への電子注入性と、有機EL素子1の駆動電圧との関係を、本開示の一態様に係る有機EL素子1(以下、「実施例」と記載する)と比較例との対比説明で示す。なお、[2.2]以降に示す実施例および比較例の電気的特性は、SILVACO製デバイスシミュレーションTCADにおいて、[2.1]に示すエネルギーバンド構造を有するデバイスモデルを用いて計算したものである。
[2. Relationship between electron injection and drive voltage]
The organic EL device 1 according to one aspect of the present disclosure is characterized in that an increase in the drive voltage can be suppressed even if the electron injection property from the cathode to the light emitting layer decreases. Hereinafter, the relationship between the electron injection property from the cathode into the light emitting layer and the drive voltage of the organic EL element 1 is compared with the organic EL element 1 (hereinafter referred to as “Example”) according to one aspect of the present disclosure. It is shown in the comparison explanation with. The electrical characteristics of the examples and comparative examples shown in [2.2] and subsequent examples are calculated using the device model having the energy band structure shown in [2.1] in the device simulation TCAD manufactured by SILVACO. ..

[2.1 エネルギーバンド構造]
実施例に係る有機EL素子1および比較例に係る有機EL素子は、エネルギーバンド構造を同一とする。図2は、実施例に係る有機EL素子1および比較例に係る有機EL素子のエネルギーバンド構造を示すバンドダイアグラムである。なお、説明の簡略化のために、以下、層を形成する有機材料のエネルギー準位を「層のエネルギー準位」と略記する。なお、複数の種類の材料からなる層については、電子および/またはホールの輸送を担っている代表的な有機材料のエネルギー準位を「層のエネルギー準位」として表記する。
[2.1 Energy band structure]
The organic EL element 1 according to the embodiment and the organic EL element according to the comparative example have the same energy band structure. FIG. 2 is a band diagram showing an energy band structure of the organic EL element 1 according to the embodiment and the organic EL element according to the comparative example. In addition, for the sake of simplification of the description, the energy level of the organic material forming the layer is abbreviated as "the energy level of the layer" below. For layers made of multiple types of materials, the energy level of a typical organic material responsible for transporting electrons and / or holes is referred to as the "layer energy level".

図2では、正孔輸送層16、発光層17、電子注入輸送層18、および、光学調整層19のLUMOのエネルギー準位(以下、「LUMO準位」と表記する)とHOMOのエネルギー準位(以下、「HOMO準位」と表記する)とを示し、他の層は記載を省略している。なお、図2では電子の真空準位を図示していないが、LUMO準位、HOMO準位のそれぞれは、バンドダイアグラムの下側であるほど、電子の真空準位からの差が大きく、エネルギーレベルが低い。 In FIG. 2, the LUMO energy level (hereinafter referred to as “LUMO level”) and the HOMO energy level of the hole transport layer 16, the light emitting layer 17, the electron injection transport layer 18, and the optical adjustment layer 19 are shown. (Hereinafter referred to as "HOMO level"), and the description is omitted for other layers. Although the vacuum level of electrons is not shown in FIG. 2, the lower the LUMO level and the HOMO level are, the larger the difference from the vacuum level of electrons is, and the energy level is large. Is low.

実施例および比較例において、光学調整層19のLUMO準位191、電子注入輸送層18のLUMO準位181、発光層17のLUMO準位171、正孔輸送層16のLUMO準位161は、それぞれ、-2.5eV、-2.4eV、-2.4eV、-2.1eVである。したがって、光学調整層19から電子注入輸送層18へ電子を注入するためのエネルギー障壁Eg(etl)、電子注入輸送層18から発光層17へ電子を注入するためのエネルギー障壁Eg(eml)は、いずれも0.1eV以下である。また、発光層17から正孔輸送層16へ電子を注入するためのエネルギー障壁は約0.3eVである。 In Examples and Comparative Examples, the LUMO level 191 of the optical adjustment layer 19, the LUMO level 181 of the electron injection transport layer 18, the LUMO level 171 of the light emitting layer 17, and the LUMO level 161 of the hole transport layer 16 are respectively. , -2.5 eV, -2.4 eV, -2.4 eV, -2.1 eV. Therefore, the energy barrier Eg (etl) for injecting electrons from the optical adjustment layer 19 into the electron injection transport layer 18 and the energy barrier Eg (eml) for injecting electrons from the electron injection transport layer 18 into the light emitting layer 17 are used. Both are 0.1 eV or less. Further, the energy barrier for injecting electrons from the light emitting layer 17 into the hole transport layer 16 is about 0.3 eV.

また、実施例および比較例において、正孔輸送層16のHOMO準位162、発光層17のHOMO準位172、電子注入輸送層18のHOMO準位182、光学調整層19のHOMO準位192は、それぞれ、-5.3eV、-5.5eV、-5.3eV、-5.3eVである。したがって、正孔輸送層16から発光層17へホールを注入するためのエネルギー障壁Hg(eml)は約0.2eVである。また、発光層17から電子注入輸送層18へホールを注入するためのエネルギー障壁Hg(etl)、電子注入輸送層18から光学調整層19ホールを注入するためのエネルギー障壁は、それぞれ、-0.2eV、0.0eVである。 Further, in Examples and Comparative Examples, the HOMO level 162 of the hole transport layer 16, the HOMO level 172 of the light emitting layer 17, the HOMO level 182 of the electron injection transport layer 18, and the HOMO level 192 of the optical adjustment layer 19 are , -5.3 eV, -5.5 eV, -5.3 eV, and -5.3 eV, respectively. Therefore, the energy barrier Hg (eml) for injecting holes from the hole transport layer 16 into the light emitting layer 17 is about 0.2 eV. Further, the energy barrier Hg (etl) for injecting holes from the light emitting layer 17 into the electron injection transport layer 18 and the energy barrier for injecting the optical adjustment layer 19 holes from the electron injection transport layer 18 are −0. It is 2 eV and 0.0 eV.

[2.2 電子注入性と発光素子全体の駆動電圧]
図3は、発光層17の膜厚ごとに、対向電極20(陰極)から発光層17への電子注入性と有機EL素子1の駆動電圧との関係を示したグラフである。図3に示すように、発光層17の膜厚が大きいほど、駆動電圧が上昇する。その理由は、発光層17の膜厚が増すほど発光層17の電気抵抗が大きくなり、同じ電流を流すために必要な電圧が上昇するためと考えられる。また、図3に示すように、対向電極20から発光層17への電子注入性が高いほど駆動電圧が低く、電子注入性が低いほど駆動電圧が高くなる。その理由は、有機EL素子1への印加電圧が同等であれば、対向電極20から発光層17への電子注入性が低くなれば発光層17内の電子密度が低下し、励起子の生成効率が低下して発光効率が低下するため、電子注入性が低いほど同程度の発光量を得るために必要な電圧が高くなるためと考えられる。
[2.2 Electron injection and drive voltage of the entire light emitting element]
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the electron injection property from the counter electrode 20 (cathode) into the light emitting layer 17 and the drive voltage of the organic EL element 1 for each film thickness of the light emitting layer 17. As shown in FIG. 3, the larger the film thickness of the light emitting layer 17, the higher the drive voltage. It is considered that the reason is that as the film thickness of the light emitting layer 17 increases, the electric resistance of the light emitting layer 17 increases, and the voltage required for passing the same current increases. Further, as shown in FIG. 3, the higher the electron injection property from the counter electrode 20 to the light emitting layer 17, the lower the drive voltage, and the lower the electron injection property, the higher the drive voltage. The reason is that if the voltage applied to the organic EL element 1 is the same, the electron density in the light emitting layer 17 decreases if the electron injection property from the counter electrode 20 to the light emitting layer 17 becomes low, and the exciton generation efficiency. It is considered that the lower the electron injection property, the higher the voltage required to obtain the same amount of light emission, because the light emission efficiency is lowered.

[2.3 発光層膜厚と電圧分布]
図4(a)は、実施例として発光層17の膜厚が25nmである有機EL素子1において、対向電極20から発光層17への電子注入性の程度ごとに、膜厚方向における各位置の電位(電気ポテンシャル)を示したグラフである。図4(b)は、電子注入性の程度と、有機EL素子1の駆動時に各機能層に印加される電圧(分圧)との関係を示したグラフである。また、図5(a)は、比較例として発光層の膜厚が81nmである有機EL素子において、対向電極20から発光層17への電子注入性の程度ごとに、膜厚方向における各位置の電位(電気ポテンシャル)を示したグラフである。図5(b)は、電子注入性の程度と、比較例に係る有機EL素子の駆動時に各機能層に印加される電圧(分圧)との関係を示したグラフである。なお、図4(a)および図5(a)において、電子注入性の程度は、Aが最も高く、B、C、D、E、Fの順に低くなり、Fが最も低い。また、図4(a)および図5(a)において、電子注入性の程度が同じ文字で示されている場合、電子注入輸送層18の特性が同一であることを示す。すなわち、図4(a)における電子注入性の程度Aに係る有機EL素子と、図5(a)における電子注入性の程度Aに係る有機EL素子は、発光層17の膜厚のみが異なり、それ以外の構成に差はない。
[2.3 Light emitting layer film thickness and voltage distribution]
FIG. 4A shows, as an example, in the organic EL element 1 in which the film thickness of the light emitting layer 17 is 25 nm, each position in the film film direction is shown according to the degree of electron injection from the counter electrode 20 to the light emitting layer 17. It is a graph which showed the electric potential (electrical potential). FIG. 4B is a graph showing the relationship between the degree of electron injection and the voltage (voltage division) applied to each functional layer when the organic EL element 1 is driven. Further, FIG. 5A shows, as a comparative example, in an organic EL element having a light emitting layer having a film thickness of 81 nm, at each position in the film film direction according to the degree of electron injection from the counter electrode 20 to the light emitting layer 17. It is a graph which showed the electric potential (electrical potential). FIG. 5B is a graph showing the relationship between the degree of electron injection and the voltage (divided voltage) applied to each functional layer when the organic EL element according to the comparative example is driven. In FIGS. 4 (a) and 5 (a), the degree of electron injectability is highest in A, lower in the order of B, C, D, E, and F, and lowest in F. Further, in FIGS. 4 (a) and 5 (a), when the degree of electron injection property is indicated by the same character, it indicates that the characteristics of the electron injection transport layer 18 are the same. That is, the organic EL element according to the degree A of electron injectability in FIG. 4A and the organic EL element according to the degree A of electron injectability in FIG. 5A differ only in the film thickness of the light emitting layer 17. There is no difference in other configurations.

図4(a)および図5(a)に示すように、電子注入輸送層18が劣化し電子輸送性が低下、より具体的には電子移動度が低下すると、電子注入輸送層18のインピーダンスが上昇し、電子注入輸送層18での電圧降下が大きくなり、図4(b)および図5(b)に示すように、電子注入輸送層18に印加される電圧が上昇する。この電子注入輸送層18のインピーダンス上昇により、印加電圧に対して流れる電流が減少する。 As shown in FIGS. 4A and 5A, when the electron injection transport layer 18 deteriorates and the electron transportability decreases, more specifically, when the electron mobility decreases, the impedance of the electron injection transport layer 18 decreases. As it rises, the voltage drop in the electron injection transport layer 18 becomes large, and as shown in FIGS. 4 (b) and 5 (b), the voltage applied to the electron injection transport layer 18 rises. Due to the increase in impedance of the electron injection transport layer 18, the current flowing with respect to the applied voltage decreases.

一方で、図4(b)と図5(b)とを比較すると、図5(b)に示す比較例より図4(b)に示す実施例に係る有機EL素子1の方が、電子注入輸送層18に印加される電圧の上昇度合いと、発光層17に印加される電圧の上昇度合いとがともに大きい。その理由としては、発光層17のインピーダンスが異なることが考えられる。図5(b)に示すように、比較例では、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性が高い場合においても、発光層17に印加される電圧が電子注入輸送層18に印加される電圧に対して大きい。すなわち、発光層17のインピーダンスが電子注入輸送層18のインピーダンスと比較して大きいため、電子注入輸送層18の劣化により電子注入輸送層18の電子移動度が低下することで電子注入輸送層18のインピーダンスが上昇しても、発光層17に印加される電圧はほとんど変化しない。したがって、電子注入輸送層18が劣化した場合に、発光層17への印加電圧が変化せず、電子注入性の低下に起因して電流が減少する。その結果として、有機EL素子への印加電圧が同一であれば、電流減少により発光輝度が低下するため、その補償のために駆動電圧を上昇させる必要がある。これに対し、図4(b)に示すように、実施例では、発光層17のインピーダンスが電子注入輸送層18のインピーダンスと同程度であるため、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性の高低に関わらず、発光層17に印加される電圧と電子注入輸送層18に印加される電圧は同程度である。すなわち、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性が低下した場合に、電子注入輸送層18への印加電圧と、発光層17への印加電圧がともに上昇する。したがって、発光層17の電子密度低下の度合いを低減させるとともに、発光層17の発光効率が向上することで、発光輝度の低下を印加電圧の上昇によって補償することができる。その結果として、有機EL素子への印加電圧が同一であり、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性の低下が発生した場合でも、発光輝度の低下の程度を低減することができるため、駆動電圧の上昇の度合いを低減させることができる。 On the other hand, when comparing FIG. 4 (b) and FIG. 5 (b), the organic EL element 1 according to the embodiment shown in FIG. 4 (b) is more electron-injected than the comparative example shown in FIG. 5 (b). The degree of increase in the voltage applied to the transport layer 18 and the degree of increase in the voltage applied to the light emitting layer 17 are both large. The reason may be that the impedance of the light emitting layer 17 is different. As shown in FIG. 5B, in the comparative example, the voltage applied to the light emitting layer 17 is applied to the electron injection transport layer 18 even when the electron injection property from the electron injection transport layer 18 to the light emitting layer 17 is high. Greater than the voltage to be applied. That is, since the impedance of the light emitting layer 17 is larger than the impedance of the electron injection transport layer 18, the electron mobility of the electron injection transport layer 18 decreases due to the deterioration of the electron injection transport layer 18, so that the electron injection transport layer 18 has a higher impedance. Even if the impedance rises, the voltage applied to the light emitting layer 17 hardly changes. Therefore, when the electron injection transport layer 18 deteriorates, the voltage applied to the light emitting layer 17 does not change, and the current decreases due to the deterioration of the electron injection property. As a result, if the voltage applied to the organic EL element is the same, the emission brightness decreases due to the decrease in current, and it is necessary to increase the drive voltage to compensate for the decrease. On the other hand, as shown in FIG. 4B, in the embodiment, the impedance of the light emitting layer 17 is about the same as the impedance of the electron injection transport layer 18, so that the electrons from the electron injection transport layer 18 to the light emitting layer 17 are received. The voltage applied to the light emitting layer 17 and the voltage applied to the electron injection transport layer 18 are about the same regardless of whether the injection property is high or low. That is, when the electron injection property from the electron injection transport layer 18 to the light emitting layer 17 is lowered, both the voltage applied to the electron injection transport layer 18 and the voltage applied to the light emitting layer 17 increase. Therefore, by reducing the degree of decrease in electron density of the light emitting layer 17 and improving the luminous efficiency of the light emitting layer 17, it is possible to compensate for the decrease in emission luminance by increasing the applied voltage. As a result, even when the voltage applied to the organic EL element is the same and the electron injection property from the electron injection transport layer 18 to the light emitting layer 17 is deteriorated, the degree of the decrease in emission brightness can be reduced. Therefore, the degree of increase in the drive voltage can be reduced.

[2.4 電子密度と電流の変化]
以下、電子注入性の低下と電流の変化との関係をより詳細に説明する。
[2.4 Changes in electron density and current]
Hereinafter, the relationship between the decrease in electron injection property and the change in current will be described in more detail.

図6は、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性の程度ごとに、膜厚方向における各位置の電子密度を示したグラフであり、図6(a)は実施例に対応し、図6(b)は比較例に対応する。なお、電子注入性の程度は、図4(a)および図5(a)と同様に、Aが最も高く、B、C、D、E、Fの順に低くなり、Fが最も低い。 FIG. 6 is a graph showing the electron density at each position in the film thickness direction for each degree of electron injection property from the electron injection transport layer 18 to the light emitting layer 17, and FIG. 6A corresponds to the embodiment. , FIG. 6B corresponds to a comparative example. As for the degree of electron injection, A is the highest, B, C, D, E, and F are the lowest, and F is the lowest, as in FIGS. 4 (a) and 5 (a).

比較例においては、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性が低下しても、発光層17に印加される電圧(分圧)はほとんど変化しない。したがって、図6(b)に示すように、電子注入性の低下に起因して、発光層17内の電子密度が低下する。一方、実施例においては、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性が低下したときに、発光層17に印加される電圧(分圧)が上昇する。したがって、実施例においても電子注入性の低下に起因して発光層17内の電子密度が低下するが、比較例より発光層17の膜厚が小さく電圧上昇が大きいため電界強度が大きくなり、発光層17内の電子の移動度が上昇するため、発光層17内の電子密度の低下の程度が小さくなる。 In the comparative example, even if the electron injection property from the electron injection transport layer 18 to the light emitting layer 17 is lowered, the voltage (divided voltage) applied to the light emitting layer 17 hardly changes. Therefore, as shown in FIG. 6B, the electron density in the light emitting layer 17 decreases due to the decrease in electron injection property. On the other hand, in the embodiment, when the electron injection property from the electron injection transport layer 18 to the light emitting layer 17 decreases, the voltage (partial pressure) applied to the light emitting layer 17 increases. Therefore, even in the examples, the electron density in the light emitting layer 17 decreases due to the decrease in electron mobility, but the electric field strength increases because the film thickness of the light emitting layer 17 is smaller and the voltage rise is larger than in the comparative example, and light emission occurs. Since the electron mobility in the layer 17 increases, the degree of decrease in the electron density in the light emitting layer 17 becomes small.

図7は、発光層17の正孔輸送層16側の界面、発光層17の電子注入輸送層18側の界面のそれぞれにおける電子密度と対向電極20から発光層17への電子注入性との関係を示すグラフであり、図7(a)は実施例に対応し、図7(b)は比較例に対応する。図7(a)および(b)に示すように、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性が低下すると、比較例、実施例共に、発光層17の正孔輸送層16側の界面における電子密度は低下するものの、大きく変化しない。その理由としては、発光層17の正孔輸送層16側の界面における電子密度は、発光層17から正孔輸送層16への電子注入障壁の影響が大きいことが考えられる。一方、発光層17の電子注入輸送層18側の界面における電子密度は、実施例においても比較例においても低下する。その理由は、発光層17の電子注入輸送層18側の界面における電子密度は、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性の程度の影響を直接受けることが考えられる。しかしながら、実施例では、比較例と比べて、発光層17の正孔輸送層16側の界面における電子密度が大きい。その理由としては、上述したように、実施例では、電子注入輸送層18と発光層17の電圧勾配が大きく電界強度が大きいことにより、電子注入輸送層18内および発光層17内の電子移動度が上昇し、発光層17に注入される電子の数が比較例より増加するためと考えられる。 FIG. 7 shows the relationship between the electron density at the interface of the light emitting layer 17 on the hole transport layer 16 side and the interface of the light emitting layer 17 on the electron injection transport layer 18 side and the electron injection property from the counter electrode 20 to the light emitting layer 17. 7 (a) corresponds to an embodiment, and FIG. 7 (b) corresponds to a comparative example. As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), when the electron injection property from the electron injection transport layer 18 to the light emitting layer 17 is lowered, both the comparative example and the example are on the hole transport layer 16 side of the light emitting layer 17. Although the electron density at the interface decreases, it does not change significantly. The reason is considered to be that the electron density at the interface of the light emitting layer 17 on the hole transport layer 16 side is greatly affected by the electron injection barrier from the light emitting layer 17 to the hole transport layer 16. On the other hand, the electron density at the interface of the light emitting layer 17 on the electron injection transport layer 18 side decreases in both the examples and the comparative examples. The reason is considered to be that the electron density at the interface of the light emitting layer 17 on the electron injection transport layer 18 side is directly affected by the degree of electron injection property from the electron injection transport layer 18 to the light emitting layer 17. However, in the examples, the electron density at the interface on the hole transport layer 16 side of the light emitting layer 17 is higher than that in the comparative example. The reason is that, as described above, in the embodiment, the voltage gradients of the electron injection transport layer 18 and the light emitting layer 17 are large and the electric field strength is large, so that the electron mobility in the electron injection transport layer 18 and the light emitting layer 17 is large. Is considered to be due to an increase in the number of electrons injected into the light emitting layer 17 as compared with the comparative example.

図8は、発光層17を流れる電流と電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性との関係を示すグラフであり、図8(a)は実施例に対応し、図8(b)は比較例に対応する。図8(a)および(b)に示すように、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性が低下すると、発光層17を流れる電流は減少する。しかしながら、実施例では、比較例と比べて、対向電極20から発光層17への電子注入性が低下しても発光層17を流れる電流の低下が小さい。その理由としては、上述したように、比較例と比べて実施例では、電子注入輸送層18の電圧勾配が大きく電界強度が大きいことにより電子の移動度が高くなり、発光層17に注入される電子の数が多くなる。また、発光層17内の電子の移動度が高くなると、発光層17における電子とホールの再結合係数(再結合確率)も上昇するため、発光層17内の発光効率も上昇する。したがって、実施例では、比較例よりも、対向電極20から発光層17への電子注入性が低下しても電流の減少度合いが低減されるとともに、発光層17の発光効率の向上によって、有機EL素子1の発光効率の低下の程度を低減させることができる。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between the current flowing through the light emitting layer 17 and the electron injection property from the electron injection transport layer 18 to the light emitting layer 17, and FIG. 8 (a) corresponds to an embodiment and FIG. 8 (b). ) Corresponds to the comparative example. As shown in FIGS. 8A and 8B, when the electron injection property from the electron injection transport layer 18 to the light emitting layer 17 decreases, the current flowing through the light emitting layer 17 decreases. However, in the examples, as compared with the comparative example, the decrease in the current flowing through the light emitting layer 17 is small even if the electron injection property from the counter electrode 20 into the light emitting layer 17 is decreased. The reason is that, as described above, in the examples as compared with the comparative example, the electron mobility is increased due to the large voltage gradient of the electron injection transport layer 18 and the large electric field strength, and the electrons are injected into the light emitting layer 17. The number of electrons increases. Further, as the mobility of the electrons in the light emitting layer 17 increases, the recombination coefficient (recoupling probability) of the electrons and holes in the light emitting layer 17 also increases, so that the luminous efficiency in the light emitting layer 17 also increases. Therefore, in the examples, the degree of decrease in the current is reduced even if the electron injection property from the counter electrode 20 to the light emitting layer 17 is lowered as compared with the comparative example, and the organic EL is improved by improving the luminous efficiency of the light emitting layer 17. The degree of decrease in the luminous efficiency of the element 1 can be reduced.

[2.5 発光層の膜厚と他の機能層の膜厚との関係]
上述したように、陰極から発光層への電子注入性が低下した際に、有機EL素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)の割合を向上させることで、駆動電圧の上昇の程度を低減できる。以下、当該構成を決定するための条件について、詳細に検討した。
[2.5 Relationship between the film thickness of the light emitting layer and the film thickness of other functional layers]
As described above, when the electron injection property from the cathode to the light emitting layer is lowered, the ratio of the voltage (divided voltage) applied to the light emitting layer to the drive voltage of the organic EL element is improved, so that the drive voltage is increased. The degree can be reduced. Hereinafter, the conditions for determining the configuration are examined in detail.

有機EL素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)の割合は、有機EL素子の総インピーダンスと、発光層のインピーダンスとの関係により規定できる。ここで、機能層のインピーダンスを決定する要素としては、機能層の膜厚、機能層内のキャリア移動度、機能層内の電界強度、機能層内のキャリア密度が考えられる。ここで、機能層内の電界強度は機能層の分圧と機能層の膜厚とにより規定され、機能層内のキャリア密度は機能層内のキャリア移動度および電界強度に依存するから、機能層の膜厚と、機能層内のキャリア移動度とを基準に考える。一般に、機能層の膜厚が大きくなるほど電気抵抗が上昇、すなわち、インピーダンスが上昇する。その一方、機能層内のキャリア移動度が高いほど、キャリアがスムーズに移動して電流値が大きくなる、すなわち、インピーダンスが低減する。したがって、機能層の膜厚Lを当該機能層のキャリア移動度μで除した実効膜厚Lefを、当該機能層のインピーダンスを示す指標として規定する。すなわち、電子移動度をμe、ホール移動度をμh、膜厚をLとした機能層の実効膜厚Lefを、以下のように定義する。 The ratio of the voltage (divided voltage) applied to the light emitting layer to the drive voltage of the organic EL element can be defined by the relationship between the total impedance of the organic EL element and the impedance of the light emitting layer. Here, as factors that determine the impedance of the functional layer, the film thickness of the functional layer, the carrier mobility in the functional layer, the electric field strength in the functional layer, and the carrier density in the functional layer can be considered. Here, the electric field strength in the functional layer is defined by the partial pressure of the functional layer and the film thickness of the functional layer, and the carrier density in the functional layer depends on the carrier mobility and the electric field strength in the functional layer. Consider the film thickness and carrier mobility in the functional layer as a reference. Generally, as the film thickness of the functional layer increases, the electric resistance increases, that is, the impedance increases. On the other hand, the higher the carrier mobility in the functional layer, the smoother the carrier moves and the larger the current value, that is, the lower the impedance. Therefore, the effective film thickness Leaf obtained by dividing the film thickness L of the functional layer by the carrier mobility μ of the functional layer is defined as an index indicating the impedance of the functional layer. That is, the effective film thickness Leaf of the functional layer where the electron mobility is μe, the hole mobility is μh, and the film thickness is L is defined as follows.

Lef=L/(μe+μh)
そして、発光層の実効膜厚Lef(EML)が全機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)に占める割合と、駆動電圧の上昇値との関係を調査した。図9は、発光層の実効膜厚Lef(EML)が全機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)に占める割合と、陰極から発光層への電子注入性が低下した際の駆動電圧の上昇値ΔVとの関係を示すグラフである。ここで、全機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)とは、正孔注入層15、正孔輸送層16、発光層17、電子注入輸送層18、光学調整層19のそれぞれの実効膜厚Lefの合計値である。
Ref = L / (μe + μh)
Then, the relationship between the ratio of the effective film thickness Leaf (EML) of the light emitting layer to the total Leaf (ALL) of the effective film thickness of all the functional layers and the increase value of the drive voltage was investigated. FIG. 9 shows the ratio of the effective film thickness Leaf (EML) of the light emitting layer to the total Leaf (ALL) of the effective film thickness of all functional layers, and the driving voltage when the electron injection property from the cathode to the light emitting layer is lowered. It is a graph which shows the relationship with the rise value ΔV. Here, the total effective film thickness Ref (ALL) of all functional layers is the effective film of each of the hole injection layer 15, the hole transport layer 16, the light emitting layer 17, the electron injection transport layer 18, and the optical adjustment layer 19. It is the total value of the thickness Leaf.

図9に示すように、発光層の実効膜厚Lef(EML)が全機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)に占める割合が増加するほど駆動電圧が上昇し、割合が減少するほど駆動電圧が低下する。その理由は、以下に示すとおりである。発光層の実効膜厚Lef(EML)が全機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)に占める割合が増加するほど有機EL素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)の割合が高くなるので、陰極から発光層への電子注入性が低下しても有機EL素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)が上昇しない。したがって、陰極から発光層への電子注入性が低下することにより発光層内の電子密度が低下し、発光効率が低下するため、駆動電圧を上昇させる必要が生じる。一方、発光層の実効膜厚Lef(EML)が全機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)に占める割合が低下するほど有機EL素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)の割合が低くなるため、陰極から発光層への電子注入性が低下したときに有機EL素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)が上昇しやすい。したがって、陰極から発光層への電子注入性が低下しても発光層への印加電圧(分圧)の上昇により発光層内の電子密度が補償されるため、発光効率の低下度合いが低く駆動電圧の上昇度合いが低い。つまり、発光層の実効膜厚Lef(EML)が全機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)に占める割合は低いほどよく、例えば、当割合を30%(0.3)以下とすることで、駆動電圧の上昇を2V以下に抑制することができる。一般に、有機EL素子を備えた有機ELパネルにおいて、有機EL素子の駆動電圧の上昇における電圧マージンは2V程度であるため、上記構成により、有機ELパネルを長時間駆動しても輝度の低下を抑止することができる。なお、電圧マージンは、駆動回路の出力電圧を、有機EL素子の駆動電圧、有機EL素子以外の回路(例えば、TFT)の駆動電圧、配線による電圧降下等のそれぞれの電圧に割り振る場合に、駆動電圧の上昇に備えた余剰分として設計した電圧である。例えば、劣化前の有機EL素子の駆動電圧が11V、TFTの駆動電圧が10V、配線による電圧降下が0.5Vであるのに対し、駆動回路の出力電圧が20~30V程度の場合、有機EL素子の駆動電圧の上昇における電圧マージンは1~2V程度が上限となる。 As shown in FIG. 9, the drive voltage increases as the ratio of the effective film thickness Left (EML) of the light emitting layer to the total effective film thickness of all functional layers (ALL) increases, and the drive voltage increases as the ratio decreases. The voltage drops. The reason is as follows. The ratio of the voltage (divided voltage) applied to the light emitting layer to the drive voltage of the organic EL element increases as the ratio of the effective film thickness Left (EML) of the light emitting layer to the total effective film thickness of all functional layers Ref (ALL) increases. Therefore, even if the electron injection property from the cathode to the light emitting layer is lowered, the voltage (divided voltage) applied to the light emitting layer with respect to the drive voltage of the organic EL element does not increase. Therefore, since the electron injection property from the cathode to the light emitting layer is lowered, the electron density in the light emitting layer is lowered and the luminous efficiency is lowered, so that it is necessary to increase the drive voltage. On the other hand, the voltage (divided voltage) applied to the light emitting layer with respect to the drive voltage of the organic EL element decreases as the ratio of the effective film thickness Left (EML) of the light emitting layer to the total Effective film thickness of all functional layers decreases. Therefore, when the electron injection property from the cathode to the light emitting layer is lowered, the voltage (divided voltage) applied to the light emitting layer with respect to the drive voltage of the organic EL element tends to increase. Therefore, even if the electron injection property from the cathode to the light emitting layer is reduced, the electron density in the light emitting layer is compensated by the increase in the voltage (divided voltage) applied to the light emitting layer, so that the degree of decrease in the luminous efficiency is low and the drive voltage is low. The degree of increase is low. That is, the lower the ratio of the effective film thickness Left (EML) of the light emitting layer to the total effective film thickness of all functional layers is, the better. For example, this ratio should be 30% (0.3) or less. Therefore, the increase in the drive voltage can be suppressed to 2 V or less. Generally, in an organic EL panel provided with an organic EL element, the voltage margin in an increase in the drive voltage of the organic EL element is about 2 V. Therefore, the above configuration suppresses a decrease in brightness even if the organic EL panel is driven for a long time. can do. The voltage margin is driven when the output voltage of the drive circuit is allocated to each voltage such as the drive voltage of the organic EL element, the drive voltage of a circuit other than the organic EL element (for example, TFT), and the voltage drop due to wiring. It is a voltage designed as a surplus in preparation for a voltage rise. For example, when the drive voltage of the organic EL element before deterioration is 11 V, the drive voltage of the TFT is 10 V, and the voltage drop due to wiring is 0.5 V, while the output voltage of the drive circuit is about 20 to 30 V, the organic EL The upper limit of the voltage margin when the drive voltage of the element rises is about 1 to 2 V.

[3.まとめ]
以上説明したように、本開示の一態様に係る有機EL素子は、機能層の膜厚Lを当該機能層のキャリア移動度μで除した当該機能層の実効膜厚Lefとしたとき、発光層の実効膜厚Lef(EML)は、全ての機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)の30%以下である。ここで、機能層のキャリア移動度μは、当該機能層の電子移動度μeと当該機能層のホール移動度μhとの合計である。また、全ての機能層とは、陰極と陽極との間に存在する全ての層を指し、発光層も含む。本構成によれば、陰極から発光層への電子注入性が低下した場合に発光層に印加される電圧(分圧)の駆動電圧に占める割合が上昇するため、発光層における電界強度が強化されて電流の減少度合いが低減される。さらに、発光層における電界強度が強化された際にキャリアの移動度が上昇し、再結合係数が上昇するため発光層17の発光効率が向上し、有機EL素子1の発光効率の低下の程度を低減させることができる。したがって、本開示の一態様に係る有機EL素子は、陰極から発光層への電子注入性が低下しても駆動電圧の上昇の度合いが低減し、有機EL素子の劣化の加速を抑止することができる。
[3. summary]
As described above, the organic EL element according to one aspect of the present disclosure is a light emitting layer when the film thickness L of the functional layer is divided by the carrier mobility μ of the functional layer to obtain the effective film thickness Left of the functional layer. The effective film thickness Leaf (EML) of the above is 30% or less of the total effective film thickness Ref (ALL) of all the functional layers. Here, the carrier mobility μ of the functional layer is the sum of the electron mobility μe of the functional layer and the hole mobility μh of the functional layer. Further, all functional layers refer to all layers existing between the cathode and the anode, and include a light emitting layer. According to this configuration, when the electron injection property from the cathode to the light emitting layer is lowered, the ratio of the voltage (divided voltage) applied to the light emitting layer to the drive voltage is increased, so that the electric field strength in the light emitting layer is strengthened. The degree of decrease in current is reduced. Further, when the electric field strength in the light emitting layer is strengthened, the mobility of the carrier increases and the recombination coefficient increases, so that the luminous efficiency of the light emitting layer 17 is improved and the degree of decrease in the luminous efficiency of the organic EL element 1 is reduced. It can be reduced. Therefore, in the organic EL device according to one aspect of the present disclosure, the degree of increase in the drive voltage is reduced even if the electron injection property from the cathode to the light emitting layer is lowered, and the acceleration of deterioration of the organic EL device can be suppressed. can.

[4.有機EL素子の製造方法]
有機EL素子の製造方法について、図面を用いて説明する。図10(a)~図13(b)は、有機EL素子を備える有機EL表示パネルの製造における各工程での状態を示す模式断面図である。図14は、有機EL素子を備える有機EL表示パネルの製造方法を示すフローチャートである。
[4. Manufacturing method of organic EL element]
A method of manufacturing an organic EL element will be described with reference to the drawings. 10 (a) to 13 (b) are schematic cross-sectional views showing a state in each step in manufacturing an organic EL display panel including an organic EL element. FIG. 14 is a flowchart showing a method of manufacturing an organic EL display panel including an organic EL element.

なお、有機EL表示パネルにおいて、画素電極(下部電極)は有機EL素子の陽極として、対向電極(上部電極、共通電極)は有機EL素子の陰極として、それぞれ機能する。 In the organic EL display panel, the pixel electrode (lower electrode) functions as an anode of the organic EL element, and the counter electrode (upper electrode, common electrode) functions as a cathode of the organic EL element.

(1)基板11の形成
まず、図10(a)に示すように、基材111上にTFT層112を成膜して基板11を形成する(ステップS10)。TFT層112は、公知のTFTの製造方法により成膜することができる。
(1) Formation of Substrate 11 First, as shown in FIG. 10A, a TFT layer 112 is formed on the substrate 111 to form the substrate 11 (step S10). The TFT layer 112 can be formed by a known method for manufacturing a TFT.

次に、図10(b)に示すように、基板11上に層間絶縁層12を形成する(ステップS20)。層間絶縁層12は、例えば、プラズマCVD法、スパッタリング法などを用いて積層形成することができる。 Next, as shown in FIG. 10B, the interlayer insulating layer 12 is formed on the substrate 11 (step S20). The interlayer insulating layer 12 can be laminated and formed by using, for example, a plasma CVD method, a sputtering method, or the like.

次に、層間絶縁層12における、TFT層のソース電極上の個所にドライエッチング法を行い、コンタクトホールを形成する。コンタクトホールは、その底部にソース電極の表面が露出するように形成される。 Next, a dry etching method is performed on the source electrode of the TFT layer in the interlayer insulating layer 12 to form a contact hole. The contact hole is formed so that the surface of the source electrode is exposed at the bottom thereof.

次に、コンタクトホールの内壁に沿って接続電極層を形成する。接続電極層の上部は、その一部が層間絶縁層12上に配される。接続電極層の形成は、例えば、スパッタリング法を用いることができ、金属膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法およびウェットエッチング法を用いパターニングすることがなされる。 Next, a connection electrode layer is formed along the inner wall of the contact hole. A part of the upper part of the connection electrode layer is arranged on the interlayer insulating layer 12. For the formation of the connection electrode layer, for example, a sputtering method can be used, and after forming a metal film, patterning is performed using a photolithography method and a wet etching method.

(2)画素電極13の形成
次に、図10(c)に示すように、層間絶縁層12上に画素電極材料層130を形成する(ステップS31)。画素電極材料層130は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法などを用いて形成することができる
次に、図10(d)に示すように、画素電極材料層130をエッチングによりパターニングして、サブピクセルごとに区画された複数の画素電極13を形成する(ステップS32)。この画素電極13は、各有機EL素子の陽極として機能する。
(2) Formation of the Pixel Electrode 13 Next, as shown in FIG. 10 (c), the pixel electrode material layer 130 is formed on the interlayer insulating layer 12 (step S31). The pixel electrode material layer 130 can be formed by, for example, a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, or the like. Next, as shown in FIG. 10D, the pixel electrode material layer 130 is patterned by etching to form a sub. A plurality of pixel electrodes 13 partitioned for each pixel are formed (step S32). The pixel electrode 13 functions as an anode of each organic EL element.

なお、画素電極13の形成方法は上述の方法に限られず、例えば、画素電極材料層130上に正孔注入材料層150を形成し、画素電極材料層130と正孔注入材料層150とをエッチングによりパターニングすることで、画素電極13と正孔注入層15とをまとめて形成してもよい。 The method for forming the pixel electrode 13 is not limited to the above method. For example, the hole injection material layer 150 is formed on the pixel electrode material layer 130, and the pixel electrode material layer 130 and the hole injection material layer 150 are etched. The pixel electrode 13 and the hole injection layer 15 may be formed together by patterning with the above.

(3)隔壁14の形成
次に、図10(e)に示すように、画素電極13および層間絶縁層12上に、隔壁14の材料である隔壁用樹脂を塗布し、隔壁材料層140を形成する。隔壁材料層140は、隔壁層用樹脂であるフェノール樹脂を溶媒(例えば、乳酸エチルとGBLの混合溶媒)に溶解させた溶液を画素電極13上および層間絶縁層12上にスピンコート法などを用いて一様に塗布することにより形成される(ステップS41)。そして、隔壁材料層140にパターン露光と現像を行うことで隔壁14を形成し(図11(a)、ステップS42)、隔壁14を焼成する。これにより、発光層17の形成領域となる開口部14aが規定される。隔壁14の焼成は、例えば、150℃以上210℃以下の温度で60分間行う。
(3) Formation of the partition wall 14 Next, as shown in FIG. 10 (e), the partition wall material layer 140 is formed by applying the partition wall resin which is the material of the partition wall 14 on the pixel electrode 13 and the interlayer insulating layer 12. do. The partition wall material layer 140 uses a spin coating method or the like on the pixel electrode 13 and the interlayer insulating layer 12 in which a solution obtained by dissolving a phenol resin, which is a resin for the partition wall layer, in a solvent (for example, a mixed solvent of ethyl lactate and GBL) is used. It is formed by uniformly applying it (step S41). Then, the partition wall 14 is formed by pattern exposure and development on the partition wall material layer 140 (FIG. 11A, step S42), and the partition wall 14 is fired. Thereby, the opening 14a which becomes the formation region of the light emitting layer 17 is defined. The partition wall 14 is fired, for example, at a temperature of 150 ° C. or higher and 210 ° C. or lower for 60 minutes.

また、隔壁14の形成工程においては、さらに、隔壁14の表面を所定のアルカリ性溶液や水、有機溶媒等によって表面処理するか、プラズマ処理を施すこととしてもよい。これは、開口部14aに塗布するインク(溶液)に対する隔壁14の接触角を調節する目的で、もしくは、表面に撥水性を付与する目的で行われる。 Further, in the step of forming the partition wall 14, the surface of the partition wall 14 may be further surface-treated with a predetermined alkaline solution, water, an organic solvent, or the like, or may be subjected to plasma treatment. This is done for the purpose of adjusting the contact angle of the partition wall 14 with respect to the ink (solution) applied to the opening 14a, or for the purpose of imparting water repellency to the surface.

(4)正孔注入層15の形成
次に、図11(b)に示すように、隔壁14が規定する開口部14aに対し、正孔注入層15の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド401のノズルから吐出して開口部14a内の画素電極13上に塗布し、焼成(乾燥)を行って、正孔注入層15を形成する(ステップS50)。
(4) Formation of Hole Injection Layer 15 Next, as shown in FIG. 11B, an ink jet head 401 containing the constituent material of the hole injection layer 15 is applied to the opening 14a defined by the partition wall 14. It is discharged from the nozzle of No. 1 and applied onto the pixel electrode 13 in the opening 14a and fired (dried) to form the hole injection layer 15 (step S50).

(5)正孔輸送層16の形成
次に、図11(c)に示すように、隔壁14が規定する開口部14aに対し、正孔輸送層16の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド402のノズルから吐出して開口部14a内の正孔注入層15上に塗布し、焼成(乾燥)を行って、正孔輸送層16を形成する(ステップS60)。
(5) Formation of Hole Transport Layer 16 Next, as shown in FIG. 11 (c), an ink jet head 402 containing the constituent material of the hole transport layer 16 is applied to the opening 14a defined by the partition wall 14. It is discharged from the nozzle of No. 1 and applied onto the hole injection layer 15 in the opening 14a and fired (dried) to form the hole transport layer 16 (step S60).

(6)発光層17の形成
次に、図12(a)に示すように、発光層17の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド403のノズルから吐出して開口部14a内の正孔輸送層16上に塗布し、焼成(乾燥)を行って発光層17を形成する(ステップS70)。
(6) Formation of the light emitting layer 17 Next, as shown in FIG. 12 (a), the ink containing the constituent material of the light emitting layer 17 is ejected from the nozzle of the inkjet head 403 to discharge the hole transport layer in the opening 14a. It is applied onto 16 and fired (dried) to form a light emitting layer 17 (step S70).

(7)電子注入輸送層18の形成
次に、図12(b)に示すように、発光層17および隔壁14上に、電子注入輸送層18を形成する(ステップS80)。電子注入輸送層18は、例えば、電子輸送性を有する有機化合物と電子注入性を有する金属材料とを共蒸着法により各サブピクセルに共通して成膜することにより形成される。
(7) Formation of Electron Injection Transport Layer 18 Next, as shown in FIG. 12B, an electron injection transport layer 18 is formed on the light emitting layer 17 and the partition wall 14 (step S80). The electron injection transport layer 18 is formed, for example, by forming a film of an organic compound having an electron transport property and a metal material having an electron injection property in common for each subpixel by a co-deposited method.

(8)光学調整層19の形成
次に、図12(c)に示すように、電子注入輸送層18上に、光学調整層19を形成する(ステップS90)。光学調整層19は、例えば、ITO、IZOなどの酸化物導電体をスパッタリング法により各サブピクセルに共通して成膜することにより形成される。
(8) Formation of Optical Adjustment Layer 19 Next, as shown in FIG. 12 (c), the optical adjustment layer 19 is formed on the electron injection transport layer 18 (step S90). The optical adjustment layer 19 is formed, for example, by forming an oxide conductor such as ITO or IZO in common with each subpixel by a sputtering method.

(9)対向電極20の形成
次に、図13(a)に示すように、光学調整層19上に、対向電極20を形成する(ステップS100)。対向電極20は、銀、アルミニウム等を、スパッタリング法、真空蒸着法により成膜することにより形成される。なお、対向電極20は、各有機EL素子の陰極として機能する。
(9) Formation of Counter Electrode 20 Next, as shown in FIG. 13 (a), the counter electrode 20 is formed on the optical adjustment layer 19 (step S100). The counter electrode 20 is formed by forming a film of silver, aluminum, or the like by a sputtering method or a vacuum vapor deposition method. The counter electrode 20 functions as a cathode for each organic EL element.

(10)封止層21の形成
最後に、図13(b)に示すように、対向電極20上に、封止層21を形成する(ステップS110)。封止層21は、SiON、SiN等を、スパッタリング法、CVD法などにより成膜することにより形成することができる。なお、SiON、SiNなどの無機膜上に封止樹脂層をさらに塗布、焼成等により形成してもよい。
(10) Formation of Sealing Layer 21 Finally, as shown in FIG. 13B, the sealing layer 21 is formed on the counter electrode 20 (step S110). The sealing layer 21 can be formed by forming a film of SiON, SiN, or the like by a sputtering method, a CVD method, or the like. A sealing resin layer may be further applied on an inorganic film such as SiON or SiN, and may be formed by firing or the like.

なお、封止層21の上にカラーフィルタや上部基板を載置し、接合してもよい。 A color filter or an upper substrate may be placed on the sealing layer 21 and joined.

[5.有機EL表示装置の全体構成]
図15は、有機EL表示パネル100を備えた有機EL表示装置1000の構成を示す模式ブロック図である。図15に示すように、有機EL表示装置1000は、有機EL表示パネル100と、これに接続された駆動制御部200とを含む構成である。駆動制御部200は、4つの駆動回路210~240と、制御回路250とから構成されている。
[5. Overall configuration of organic EL display device]
FIG. 15 is a schematic block diagram showing the configuration of the organic EL display device 1000 provided with the organic EL display panel 100. As shown in FIG. 15, the organic EL display device 1000 includes an organic EL display panel 100 and a drive control unit 200 connected to the organic EL display panel 100. The drive control unit 200 includes four drive circuits 210 to 240 and a control circuit 250.

なお、実際の有機EL表示装置1000では、有機EL表示パネル100に対する駆動制御部200の配置については、これに限られない。 In the actual organic EL display device 1000, the arrangement of the drive control unit 200 with respect to the organic EL display panel 100 is not limited to this.

[6.その他の変形例]
(1)上記実施の形態においては、電子注入性を有する金属材料の劣化によって陰極から発光層への電子注入性が低下する場合について説明したが、電子注入性を有する有機材料の劣化によって陰極から発光層への電子注入性が低下する場合についても、同様の設計により駆動電圧の上昇度合いを低減させることができる。その理由としては、上述したように、発光層の実効膜厚を全機能層の実効膜厚の合計に対して所定の比以下とすることにより、電子注入性を有する機能層のインピーダンスに対して発光層のインピーダンスを過大としないことができるためである。その構成により、陰極から発光層への電子注入性が低下した場合に、発光層と電子注入層について駆動電圧に対する印加電圧(分圧)比を上昇させることができるため、発光層への電子注入性低下の影響を、発光層および電子注入層内の電界強度上昇による電子移動度上昇によって減殺できる。電子輸送性を有する有機材料の劣化によって陰極から発光層への電子注入性が低下する場合についても同様である。
[6. Other variants]
(1) In the above embodiment, the case where the electron injection property from the cathode to the light emitting layer is lowered due to the deterioration of the metal material having electron injection property has been described, but the deterioration of the organic material having electron injection property causes the electron injection property from the cathode. Even when the electron injection property into the light emitting layer is lowered, the degree of increase in the drive voltage can be reduced by the same design. The reason is that, as described above, the effective film thickness of the light emitting layer is set to a predetermined ratio or less with respect to the total effective film thickness of all the functional layers, so that the impedance of the functional layer having electron injection property can be obtained. This is because the impedance of the light emitting layer can not be excessive. Due to this configuration, when the electron mobility from the cathode to the light emitting layer is lowered, the applied voltage (divided voltage) ratio to the drive voltage of the light emitting layer and the electron injection layer can be increased, so that electrons are injected into the light emitting layer. The effect of the deterioration of the property can be mitigated by the increase in electron mobility due to the increase in the electric field strength in the light emitting layer and the electron injection layer. The same applies to the case where the electron injection property from the cathode to the light emitting layer is lowered due to the deterioration of the organic material having electron transport property.

同様に、ホール注入性を有する金属材料や有機材料の劣化によって陽極から発光層へのホール注入性が低下する場合についても、同様の設計により駆動電圧の上昇度合いを低減させることができる。その理由としては、上述したように、発光層の実効膜厚を全機能層の実効膜厚の合計に対して所定の比以下とすることにより、ホール注入性を有する機能層のインピーダンスに対して発光層のインピーダンスを過大としないことができるためである。その構成により、陽極から発光層へのホール注入性が低下した場合に、発光層と正孔注入層について駆動電圧に対する印加電圧(分圧)比を上昇させることができるため、発光層へのホール注入性低下の影響を、発光層および正孔注入層内の電界強度上昇によるホール移動度上昇によって減殺できる。ホール輸送性を有する有機材料の劣化によって陽極から発光層へのホール注入性が低下する場合についても同様である。 Similarly, when the hole injection property from the anode to the light emitting layer is lowered due to deterioration of the metal material or the organic material having the hole injection property, the degree of increase in the drive voltage can be reduced by the same design. The reason is that, as described above, the effective film thickness of the light emitting layer is set to a predetermined ratio or less with respect to the total effective film thickness of all the functional layers, so that the impedance of the functional layer having hole injection property can be obtained. This is because the impedance of the light emitting layer can not be excessive. Due to this configuration, when the hole injectability from the anode to the light emitting layer is lowered, the applied voltage (divided voltage) ratio to the drive voltage of the light emitting layer and the hole injection layer can be increased, so that holes in the light emitting layer can be increased. The effect of the decrease in injectability can be mitigated by the increase in hole mobility due to the increase in the electric field strength in the light emitting layer and the hole injection layer. The same applies to the case where the hole injection property from the anode to the light emitting layer is lowered due to the deterioration of the organic material having the hole transport property.

(2)上記実施の形態においては、正孔注入層15や正孔輸送層16を必須構成であるとしたが、これに限られない。例えば、正孔輸送層16を有しない有機EL素子であってもよい。また、例えば、正孔注入層15と正孔輸送層16とに替えて、単一層の正孔注入輸送層を有していてもよい。 (2) In the above embodiment, the hole injection layer 15 and the hole transport layer 16 are considered to be essential configurations, but the present invention is not limited to this. For example, it may be an organic EL element having no hole transport layer 16. Further, for example, instead of the hole injection layer 15 and the hole transport layer 16, a single hole injection transport layer may be provided.

また、上記実施の形態において、単一の電子注入輸送層18を設けるとしたが、電子注入層と電子輸送層を個別に設けてもよい。 Further, although the single electron injection transport layer 18 is provided in the above embodiment, the electron injection layer and the electron transport layer may be provided separately.

(3)上記実施の形態においては、光学調整層19を必須構成であるとしたが、これに限られない。上記実施の形態では、発光層17の膜厚が小さいため、他の機能層の膜厚の設計により、0次干渉を用いて光路長を最小とした光共振器構造を形成してもよい。また、光学調整層を設ける場合、光学調整層は1層である必要も実施の形態で示した位置である必要もなく、例えば、光学調整層を発光層と電子注入輸送層の間に設けてもよい。 (3) In the above embodiment, the optical adjustment layer 19 is considered to be an essential configuration, but the present invention is not limited to this. In the above embodiment, since the film thickness of the light emitting layer 17 is small, an optical resonator structure having a minimum optical path length may be formed by designing the film thickness of another functional layer by using 0th-order interference. Further, when the optical adjustment layer is provided, the optical adjustment layer does not have to be one layer or the position shown in the embodiment. For example, the optical adjustment layer is provided between the light emitting layer and the electron injection transport layer. It is also good.

(4)上記実施の形態においては、有機EL表示パネルはトップエミッション構成であるとしたが、画素電極を光透過型電極、対向電極を光反射型電極とすることでボトムエミッション構成としてもよい。 (4) In the above embodiment, the organic EL display panel has a top-emission configuration, but a bottom-emission configuration may be used by using a light-transmitting electrode as a pixel electrode and a light-reflecting electrode as a counter electrode.

また、上記実施の形態においては、陽極が画素電極、陰極が対向電極であるとしたが、陰極が画素電極、陽極が対向電極であるとしてもよい。 Further, in the above embodiment, the anode is a pixel electrode and the cathode is a counter electrode, but the cathode may be a pixel electrode and the anode may be a counter electrode.

(5)上記実施の形態においては、有機EL素子を備えるパネルが有機EL表示パネルであるとしたが、これに限られない。例えば、有機EL素子を発光素子として備えるパネルであれば、照明装置の一部としての発光パネル、液晶パネルのバックライトパネル、発光パネル機能と表示パネル機能とを選択して使用できる多機能パネルなど、表示以外の用途に用いられるものであってもよい。 (5) In the above embodiment, the panel provided with the organic EL element is an organic EL display panel, but the present invention is not limited to this. For example, in the case of a panel provided with an organic EL element as a light emitting element, a light emitting panel as a part of a lighting device, a backlight panel of a liquid crystal panel, a multifunction panel that can be used by selecting a light emitting panel function and a display panel function, etc. , May be used for purposes other than display.

以上、本開示に係る有機EL素子および有機ELパネルについて、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態および変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 Although the organic EL element and the organic EL panel according to the present disclosure have been described above based on the embodiments and modifications, the present invention is not limited to the above embodiments and modifications. By arbitrarily combining the embodiments obtained by applying various modifications to the above-described embodiments and modifications, and the components and functions of the embodiments and modifications without departing from the spirit of the present invention. The realized form is also included in the present invention.

本発明は、長寿命の有機EL素子およびそれを備える有機ELパネルを製造するのに有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for manufacturing an organic EL element having a long life and an organic EL panel including the organic EL element.

1 有機EL素子
11 基板
12 層間絶縁層
13 画素電極(陽極)
14 隔壁
15 正孔注入層
16 正孔輸送層
17 発光層
18 電子注入輸送層
19 光学調整層
20 対向電極(陰極)
21 封止層
100 有機EL表示パネル
200 駆動制御部
210~240 駆動回路
250 制御回路
1000 有機EL表示装置
1 Organic EL element 11 Substrate 12 Interlayer insulation layer 13 Pixel electrode (anode)
14 Septum 15 Hole injection layer 16 Hole transport layer 17 Light emitting layer 18 Electron injection transport layer 19 Optical adjustment layer 20 Opposite electrode (cathode)
21 Sealing layer 100 Organic EL display panel 200 Drive control unit 210-240 Drive circuit 250 Control circuit 1000 Organic EL display device

Claims (8)

陽極と、発光層を含む複数の機能層と、陰極とがこの順に積層されてなる有機EL素子であって、
前記機能層のそれぞれについて、前記機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実行キャリア移動度で前記機能層の膜厚を除した値を前記機能層の実効膜厚としたとき、前記発光層の実効膜厚は、全ての前記機能層の実効膜厚を合計した値の30%以下である
有機EL素子。
An organic EL element in which an anode, a plurality of functional layers including a light emitting layer, and a cathode are laminated in this order.
For each of the functional layers, the value obtained by dividing the film thickness of the functional layer by the execution carrier mobility, which is the sum of the effective electron mobility and the effective hole mobility of the functional layer, is defined as the effective film thickness of the functional layer. When the light emitting layer is used, the effective film thickness of the light emitting layer is 30% or less of the total effective film thickness of all the functional layers.
前記発光層と前記陰極との間に、金属材料を含む電子注入層を前記機能層として含む
請求項1に記載の有機EL素子。
The organic EL device according to claim 1, wherein an electron injection layer containing a metal material is included as the functional layer between the light emitting layer and the cathode.
前記電子注入層に含まれる前記金属材料は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属から選択される
請求項2に記載の有機EL素子。
The organic EL element according to claim 2, wherein the metal material contained in the electron injection layer is selected from an alkali metal, an alkaline earth metal, and a rare earth metal.
前記陽極は光反射性の電極であり、
前記有機EL素子は、前記発光層と前記陽極との間に中間層を前記機能層として含み、
前記中間層の膜厚は、40nm以下である
請求項1から3のいずれか1項に記載の有機EL素子。
The anode is a light-reflecting electrode and
The organic EL element includes an intermediate layer as the functional layer between the light emitting layer and the anode.
The organic EL device according to any one of claims 1 to 3, wherein the film thickness of the intermediate layer is 40 nm or less.
前記陰極は光半透過性の電極であり、
前記有機EL素子は、前記発光層と前記陰極との間に透明導電層を前記機能層として含む
請求項1から4のいずれか1項に記載の有機EL素子。
The cathode is a translucent electrode and
The organic EL element according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic EL element includes a transparent conductive layer between the light emitting layer and the cathode as the functional layer.
前記陽極の前記発光層側の面と前記陰極の前記発光層側の面との間に光共振器構造が構成され、
前記透明導電層は、ITOまたはIZOを含む
請求項5に記載の有機EL素子。
An optical resonator structure is formed between the surface of the anode on the light emitting layer side and the surface of the cathode on the light emitting layer side.
The organic EL element according to claim 5, wherein the transparent conductive layer contains ITO or IZO.
基板上に、請求項1から6のいずれか1項に記載の有機EL素子が複数形成された有機ELパネル。 An organic EL panel in which a plurality of the organic EL elements according to any one of claims 1 to 6 are formed on a substrate. 基板を準備し、
前記基板の上方に陽極を形成し、
前記陽極の上方に、発光層を含む複数の機能層を形成し、
前記機能層の上方に陰極を形成する有機EL素子の製造方法であって、
前記機能層のそれぞれについて、前記機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実行キャリア移動度で前記機能層の膜厚を除した値を前記機能層の実効膜厚としたとき、前記発光層の実効膜厚は、全ての前記機能層の実効膜厚を合計した値の30%以下となるように前記発光層の膜厚を設定する
有機EL素子の製造方法。
Prepare the board,
An anode is formed above the substrate to form an anode.
A plurality of functional layers including a light emitting layer are formed above the anode.
A method for manufacturing an organic EL element that forms a cathode above the functional layer.
For each of the functional layers, the value obtained by dividing the film thickness of the functional layer by the execution carrier mobility, which is the sum of the effective electron mobility and the effective hole mobility of the functional layer, is defined as the effective film thickness of the functional layer. A method for manufacturing an organic EL element, in which the film thickness of the light emitting layer is set so that the effective film film of the light emitting layer is 30% or less of the total value of the effective film thicknesses of all the functional layers.
JP2020185748A 2020-11-06 2020-11-06 Organic el element, organic el panel, and manufacturing method for organic el element Pending JP2022075153A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020185748A JP2022075153A (en) 2020-11-06 2020-11-06 Organic el element, organic el panel, and manufacturing method for organic el element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020185748A JP2022075153A (en) 2020-11-06 2020-11-06 Organic el element, organic el panel, and manufacturing method for organic el element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022075153A true JP2022075153A (en) 2022-05-18

Family

ID=81606383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020185748A Pending JP2022075153A (en) 2020-11-06 2020-11-06 Organic el element, organic el panel, and manufacturing method for organic el element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022075153A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6387566B2 (en) Organic EL device
US10305068B2 (en) Organic EL display element, organic EL display panel, and method of manufacturing organic EL display element
US11700734B2 (en) Organic el element, and organic el display panel including light- emitting layer and functional layer with specific hole and electron mobilities relationship
JP6060361B2 (en) Organic light emitting device
US10665806B2 (en) Organic EL element and organic EL display panel
US10381589B2 (en) Organic EL element and organic EL display panel
JP2022075153A (en) Organic el element, organic el panel, and manufacturing method for organic el element
US10581019B2 (en) Organic EL element having reduced electric power consumption by optimizing film thicknesses thereof and method of manufacturing same
CN111952465B (en) Organic EL element, method for manufacturing same, and organic EL display panel
US20180269433A1 (en) Organic electroluminescence element and method of manufacturing the same
US20220158112A1 (en) Organic el element, organic el panel, and organic el element manufacturing method
JP7493931B2 (en) Organic EL element, organic EL display panel, and method for manufacturing organic EL element
JP2022080879A (en) Organic el element, organic el panel, and organic el element manufacturing method
JP2022030017A (en) Organic el element, organic el display panel, and, manufacturing method of organic el element
US11462707B2 (en) Display panel utilizing self-luminous elements and method of manufacturing same
JP7031898B2 (en) A method for manufacturing a light emitting element, a self-luminous panel, and a light emitting element.
US20220199930A1 (en) Organic el element, organic el display panel, and organic el element manufacturing method
JP7424830B2 (en) Organic EL element, organic EL display panel, and method for manufacturing organic EL element
US20210098745A1 (en) Self-luminous element, self-luminous panel, and self-luminous panel manufacturing method
JP2021093472A (en) Organic el element, organic el display panel, and method for manufacturing organic el element
JP2022098473A (en) Organic el element, organic el display panel, and manufacturing method of organic el element
JP2022102056A (en) Self-luminous panel and manufacturing method thereof
JP2021048054A (en) Display panel using self-luminous element and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20231031

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231106