JP4049033B2 - 有機el装置とその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動性のイオンを選択的に捕捉固定することにより、発光特性を向上した有機EL装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自発発光型ディスプレイとして、発光層に有機物を用いた有機エレクトロルミネセンス素子(以下、有機EL素子と称する)が提供されている。
このような有機EL素子を有する有機EL装置においては、特にその長寿命化が大きな課題となっており、したがって長寿命化を図った技術の提供が望まれている。
【0003】
このような要望に応えるものとして、従来、陽極と陰極との間に電圧を印加する印加手段に、発光電界とは逆の方向に電圧を印加する手段を設けた電界発光素子(有機EL装置)が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような手段を設けたことにより、例えば最初に発光させる前に逆の方向に電圧を印加することで、発光に際しての発光層を構成する有機化合物中の官能基の配向分極や、イオン性不純物のイオン分極を予め抑制し、イオン性不純物(可動性イオン)が移動して発光層中に拡散することを防止することができる。その結果、イオン性不純物に起因する発光層での発光特性の低下を防止し、電界発光素子(有機EL装置)の長寿命化を図ることができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−293588号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の電界発光素子(有機EL装置)では、その駆動法によってイオン性不純物の移動を防止し、発光層での発光特性の低下を防止していることから、このような電界発光素子(有機EL装置)では当然駆動系が複雑になり、したがって装置そのものの構成が複雑になってしまうといった新たな課題が生じてしまう。
【0006】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、イオン性不純物の発光層への移動を簡便に抑制し、これにより発光層での発光特性の低下を防止して長寿命化を図った、有機EL装置とその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施形態に係る有機EL装置によれば、第1の電極と第2の電極との間に、少なくとも正孔注入/輸送層と、発光層とを有した機能層を備えた有機EL装置において、前記正孔注入/輸送層には、PEDOT/PSSと、五酸化アンチモンの水和物、リン酸チタン、リン酸ジルコニウムのいずれか、及び、含水酸化ビスマスまたは水酸化リン酸鉛を含む無機イオン交換材料、または、酸化ジルコニウム、含水酸化チタン、アンチモン、ビスマスのいずれかを含む無機イオン交換材料と、を含むことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係る有機EL装置によれば、第1の電極と第2の電極との間に、少なくとも正孔注入/輸送層と、発光層とを有した機能層を備えた有機EL装置において、前記正孔注入/輸送層には、PEDOT/PSSと、含水酸化ビスマスまたは水酸化リン酸鉛を含む無機イオン交換材料と、を含むことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係る有機EL装置によれば、第1の電極と第2の電極との間に、少なくとも正孔注入/輸送層と、発光層とを有した機能層を備えた有機EL装置において、前記正孔注入/輸送層はPEDOT/PSSを含み、前記正孔注入/輸送層と前記発光層との間には、五酸化アンチモンの水和物、リン酸チタン、リン酸ジルコニウムのいずれか、及び、含水酸化ビスマスまたは水酸化リン酸鉛を含む無機イオン交換材料、または、酸化ジルコニウム、含水酸化チタン、アンチモン、ビスマスのいずれかを有する無機イオン交換材料を含む無機イオン交換層が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係る有機EL装置によれば、第1の電極と第2の電極との間に、少なくとも正孔注入/輸送層と、発光層とを有した機能層を備えた有機EL装置において、前記正孔注入/輸送層はPEDOT/PSSを含み、前記正孔注入/輸送層と前記発光層との間には、含水酸化ビスマスまたは水酸化リン酸鉛を有する無機イオン交換材料を含む無機イオン交換層が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係る有機EL装置によれば、前記発光層にも前記無機イオン交換材料が含まれていることを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る有機EL装置の製造方法によれば、第1の電極と第2の電極との間に、発光層と正孔注入/輸送層とを有した機能層を備えた有機EL装置の製造方法において、前記第1の電極上に、PEDOT/PSSの分散液に、五酸化アンチモンの水和物、リン酸チタン、リン酸ジルコニウムのいずれか、及び、含水酸化ビスマスまたは水酸化リン酸鉛を含む無機イオン交換材料、または、酸化ジルコニウム、含水酸化チタン、アンチモン、ビスマスのいずれかを含む無機イオン交換材料を添加した液状物を成膜し、前記正孔注入/輸送層を形成する工程と、前記正孔注入/輸送層上に前記発光層を形成する工程と、前記発光層上に前記第2の電極を形成する工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係る有機EL装置の製造方法によれば、前記正孔注入/輸送層を形成する工程は、前記PEDOT/PSSの分散液に前記無機イオン交換材料を添加する工程と、前記PEDOT/PSSの分散液に前記無機イオン交換材料を添加して得られた液状物に含まれる前記無機イオン交換材料の粒径が所定の値以下となるように、前記液状物をフィルターで濾過する工程と、前記濾過された液状物をインクジェット法によって前記第1の電極上に吐出する工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係る有機EL装置の製造方法によれば、第1の電極と第2の電極との間に、発光層と正孔注入/輸送層とを有した機能層を備えた有機EL装置の製造方法において、前記第1の電極上に、PEDOT/PSSの分散液に、含水酸化ビスマスまたは水酸化リン酸鉛を含む無機イオン交換材料を添加した液状物を成膜し、前記正孔注入/輸送層を形成する工程と、前記正孔注入/輸送層上に前記発光層を形成する工程と、前記発光層上に前記第2の電極を形成する工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係る有機EL装置の製造方法によれば、前記正孔注入/輸送層を形成する工程は、前記PEDOT/PSSの分散液に前記無機イオン交換材料を添加する工程と、前記PEDOT/PSSの分散液に前記無機イオン交換材料を添加して得 られた液状物に含まれる前記無機イオン交換材料の粒径が所定の値以下となるように、前記液状物をフィルターで濾過する工程と、前記濾過された液状物をインクジェット法によって前記第1の電極上に吐出する工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の適用例に係る有機EL装置では、第1の電極と第2の電極との間に、少なくとも発光層を有した機能層を備えた有機EL装置において、前記機能層の少なくとも一部が、該機能層を構成する機能性材料に無機イオン交換材料が添加されて形成されてなることを特徴としている。
この有機EL装置によれば、前記機能層の少なくとも一部が、該機能層を構成する機能性材料に無機イオン交換材料が添加されて形成されているので、この無機イオン交換材料が添加された機能層中にイオン性不純物が含まれている場合に、これが無機イオン交換材料に捕捉固定されることにより、このイオン性不純物が発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。また、各電極や他の機能層中に含まれるイオン性不純物が可動イオンとなって拡散した際、これが前記無機イオン交換材料に捕捉固定されることにより、前記イオン性不純物が発光層中に拡散することが防止される。
【0008】
また、前記有機EL装置においては、前記機能層はキャリア注入/輸送層を有し、前記無機イオン交換材料が添加されて形成された機能層が、前記キャリア注入/輸送層としての正孔注入/輸送層であってもよい。
このようにすれば、特に正孔注入/輸送層の形成材料中に存在する可動イオン(イオン性不純物)が前記無機イオン交換材料に捕捉固定されることから、この可動イオンによる発光層の発光特性の低下が防止される。
【0009】
なお、この場合に、前記無機イオン交換材料が五酸化アンチモンの水和物であるのが好ましい。
五酸化アンチモンの水和物は、Naイオンに対する吸着選択性が高いことから、特に正孔注入/輸送層の形成材料中にNaイオンが存在する場合に、このNaイオンを良好に捕捉固定してその拡散を防止することができる。
【0010】
また、前記有機EL装置においては、前記無機イオン交換材料が添加されて形成された機能層が、発光層であってもよい。
このようにすれば、可動イオン(イオン性不純物)が発光層に拡散してきても、これが前記無機イオン交換材料で捕捉固定されることから、この可動イオンによる発光層の発光特性の低下が防止される。
【0011】
また、前記有機EL装置においては、前記機能層はキャリア注入/輸送層を有し、前記無機イオン交換材料が添加されて形成された機能層が、前記キャリア注入/輸送層としての電子注入/輸送層であってもよい。
このようにすれば、特に電子注入/輸送層の形成材料中に存在する可動イオン(イオン性不純物)が前記無機イオン交換材料に捕捉固定されることから、この可動イオンによる発光層の発光特性の低下が防止される。
【0012】
本発明の別の有機EL装置は、第1の電極と第2の電極との間に、少なくとも発光層を有した機能層を備えた有機EL装置において、前記第1の電極と第2の電極との間に無機イオン交換材料からなる無機イオン交換層が設けられていることを特徴としている。
この有機EL装置によれば、第1の電極と第2の電極との間に無機イオン交換層が設けられているので、各電極や正孔注入/輸送層等の機能層中に含まれるイオン性不純物が可動イオンとなって拡散した際、これが前記無機イオン交換層に捕捉固定されることにより、前記イオン性不純物が発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。
【0013】
また、前記有機EL装置においては、前記機能層が前記第1の電極と前記発光層との間に正孔注入/輸送層を有し、前記無機イオン交換層が、前記正孔注入/輸送層と前記発光層との間に設けられているのが好ましい。
このようにすれば、特に正孔注入/輸送層の形成材料中に存在する可動イオン(イオン性不純物)が前記無機イオン交換層で捕捉固定されることから、この可動イオンが発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。
【0014】
また、前記有機EL装置においては、前記機能層が前記第2の電極と前記発光層との間に電子注入/輸送層を有し、前記無機イオン交換層が、前記電子注入/輸送層と前記発光層との間に設けられているのが好ましい。
このようにすれば、特に電子注入/輸送層の形成材料中に存在する可動イオン(イオン性不純物)が前記無機イオン交換層で捕捉固定されることから、この可動イオンが発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。
【0015】
本発明の有機EL装置の製造方法は、第1の電極と第2の電極との間に、発光層とキャリア注入/輸送層とを有した機能層を備えた有機EL装置の製造方法において、前記機能層を構成する機能性材料に無機イオン交換材料を添加し、得られた機能性材料を用いて前記機能層の少なくとも一部を形成することを特徴としている。
この有機EL装置の製造方法によれば、前記機能層の少なくとも一部を、該機能層を構成する機能性材料に無機イオン交換材料を添加して得られた機能性材料を用いて形成するので、無機イオン交換材料が添加された機能層中にイオン性不純物が含まれている場合に、これが無機イオン交換材料に捕捉固定されることにより、このイオン性不純物が発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。また、各電極や他の機能層中に含まれるイオン性不純物が可動イオンとなって拡散した際、これが前記無機イオン交換材料に捕捉固定されることにより、前記イオン性不純物が発光層中に拡散することが防止される。
【0016】
また、前記有機EL装置の製造方法においては、前記無機イオン交換材料を添加した機能性材料を、液滴吐出法によって配し、機能層を形成するのが好ましい。
このようにすれば、無機イオン交換材料を添加した機能性材料を所望位置に精度良く配することが可能となり、したがって、例えば発光層の色に対応して選択的に無機イオン交換材料を配することが可能になる。
【0017】
本発明の別の有機EL装置の製造方法は、第1の電極と第2の電極との間に、少なくとも発光層を有した機能層を備えた有機EL装置の製造方法において、前記第1の電極と第2の電極との間に無機イオン交換材料を配して、無機イオン交換層を形成することを特徴としている。
この有機EL装置の製造方法によれば、第1の電極と第2の電極との間に無機イオン交換層を形成するので、各電極や正孔注入/輸送層等の機能層中に含まれるイオン性不純物が可動イオンとなって拡散した際、これが前記無機イオン交換層に捕捉固定されることにより、前記イオン性不純物が発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。
【0018】
また、前記有機EL装置の製造方法においては、前記無機イオン交換材料を、液滴吐出法によって配し、無機イオン交換層を形成するのが好ましい。
このようにすれば、無機イオン交換材料を所望位置に精度良く配することが可能となり、したがって、例えば発光層の色に対応して選択的に無機イオン交換材料を配することが可能になる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の有機EL装置の第1の実施形態を示す要部側断面図であり、図1中符号1は有機EL装置である。この有機EL装置1は、基体2上に透明電極(第1の電極)3と陰極(第2の電極)4とを有し、これら透明電極3と陰極4との間に機能層5を備えたもので、機能層5で発光した光を基体2側から出射する、いわゆるボトムエミッションと呼ばれるタイプのものである。
【0020】
基体2は、ガラス基板等の透明基板(図示せず)上に、TFT素子からなる駆動素子(図示せず)や各種配線等を形成して構成されたもので、これら駆動素子や各種配線の上に絶縁膜や平坦化膜を介して透明電極3を形成したものである。
透明電極3は、基体2上に形成される単一ドット領域毎にパターニングされて形成され、かつ、TFT素子からなる前記駆動素子や前記各種配線等と接続されたもので、本実施形態ではITO(インジウム錫酸化物:Indium Tin Oxide)によって形成されている。
【0021】
この透明電極3の周囲には、単一ドット領域を区画する無機バンク6及び有機バンク7が形成されており、これら無機バンク6及び有機バンク7に囲まれた凹部には、前記機能層5が設けられている。
機能層5は、特に赤色、緑色の発光をなす各ドット領域においては、図1に示したように正孔注入/輸送層8と発光層9とを備えて構成されている。なお、青色の発光をなすドット領域においては、前記正孔注入/輸送層8、発光層9に加えて、該発光層9上に電子輸送/注入層(図示せず)が設けられる。
【0022】
正孔注入/輸送層8は、本来の正孔注入/輸送層形成材料に無機イオン交換材料が添加されて得られた材料により、形成されたものである。すなわち、本来の正孔注入/輸送層形成材料としては、特に3,4−ポリエチレンジオシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(PEDOT/PSS)[商品名;バイトロン−p(Bytron-p):バイエル社製]の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に3,4−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液が好適に用いられる。ここで、この形成材料にはイオン性不純物としてNaイオンが数百ppmに近い濃度で含有されており、このNaイオンは可動イオンとして拡散する可能性がある。
【0023】
そこで、本実施形態では、このような材料に無機イオン交換材料を添加して用いるようにしている。
無機イオン交換材料は、金属酸化物など金属塩からなるもので、陽イオンを吸着して捕捉固定するタイプと陰イオンを吸着して捕捉固定するタイプと、陽イオン、陰イオンを共に吸着して捕捉固定するタイプとがある。
陽イオンを捕捉固定するタイプの無機イオン交換材料としては、五酸化アンチモン(Sb2O5)の水和物(例えば、東亜合成株式会社製のIXE[登録商標]−300)やリン酸チタン(例えば、東亜合成株式会社製のIXE[登録商標]−400)、リン酸ジルコニウム(例えば、東亜合成株式会社製のIXE[登録商標]−100)などがある。特に、五酸化アンチモンの水和物はNaイオンに対する吸着選択性が高いことから、前述した本来の正孔注入/輸送層形成材料に添加する無機イオン交換材料として好適とされる。なぜなら、前述したように本来の正孔注入/輸送層形成材料にはイオン性不純物としてNaイオンが多く含有されており、これが可動イオンとなって発光層9の発光特性を低下させてしまうからである。
【0024】
また、陰イオンを捕捉固定するタイプの無機イオン交換材料としては、含水酸化ビスマス(例えば、東亜合成株式会社製のIXE[登録商標]−500)や水酸化リン酸鉛(例えば、東亜合成株式会社製のIXE[登録商標]−1000)などがある。特に含水酸化ビスマスは、硫酸イオン(SO4 2−)に対する吸着選択性が高いことから、前述した本来の正孔注入/輸送層形成材料に添加する無機イオン交換材料として、前記五酸化アンチモンの水和物とともに好適に用いられる。すなわち、前述した本来の正孔注入/輸送層形成材料は、分散媒としてポリスチレンスルフォン酸を用いていることから、特にNaイオンが前記五酸化アンチモンの水和物に捕捉固定されることで遊離した硫酸イオンが増加し、この硫酸イオンが可動イオンとなって拡散し、発光層9の発光特性を低下させてしまうおそれがある。そこで、前記含水酸化ビスマスを添加することで、この遊離した硫酸イオンを捕捉固定することにより、発光層9の発光特性の低下を防止することができる。
【0025】
また、陽イオン、陰イオンを共に吸着して捕捉固定するタイプとしては、酸化ジルコニウムや含水酸化ジルコニウム、含水酸化チタン、さらにはアンチモン、ビスマス系のもの(例えば、東亜合成株式会社製のIXE[登録商標]−600やIXE[登録商標]−633)などがある。このようなタイプのものを用いれば、前述した本来の正孔注入/輸送層形成材料中に含まれるNaイオンを捕捉固定すると同時に、遊離した硫酸イオンを捕捉固定することも期待することができる。
なお、本実施形態では、無機イオン交換材料として五酸化アンチモンの水和物を用い、これを本来の正孔注入/輸送層形成材料に添加して正孔注入/輸送層8を形成している。
【0026】
発光層9の形成材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。特に、本実施形態では、フルカラー表示を行うべく、前述したようにその発光波長帯域が光の三原色にそれぞれ対応したものが用いられる。すなわち、発光波長帯域が赤色に対応した発光層、緑色に対応した発光層、青色に対応した発光層の三つの発光層(ドット)により、1画素が構成され、これらが階調して発光することにより、有機EL装置1が全体としてフルカラー表示をなすようになっている。
【0027】
この発光層9の形成材料として具体的には、(ポリ)フルオレン誘導体(PF)、(ポリ)パラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリフェニレン誘導体(PP)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニルカルバゾール(PVK)、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)などのポリシラン系などの高分子系材料が好適に用いられる。
また、これらの高分子系材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
【0028】
陰極4は、全ての画素領域を覆うようにして形成されたもので、発光層9側から順にCa層とAl層とが積層され、形成されたものである。
また、陰極4上には封止層11が形成されている。この封止層11は、保護層、接着層及び封止基板によって形成された公知の構成のものである。
【0029】
このような構成の有機EL装置1を製造するには、まず、従来と同様にして透明基板上にTFT素子や各種配線等を形成し、さらに層間絶縁膜や平坦化膜を形成して基体2を得る。
次に、この基板2上に蒸着法等によってITOを成膜し、さらにパターニングすることによって透明電極3を形成する。
続いて、前記透明電極3の周囲を囲むようにして基体2上にSiO2からなる無機バンク6を形成し、さらにこの無機バンク6上に樹脂からなる有機バンク7を形成し、これにより図2に示すように透明電極3上に凹部12を形成する。前記有機バンク7に用いられる材料としては、ポリイミド、アクリル樹脂などが挙げられる。これらの材料にあらかじめフッ素元素を含んだ構造のものを用いてもよい。
【0030】
次いで、 図2に示したような、無機バンク6、有機バンク7で囲まれた凹部12有する基体を酸素プラズマ−CF4プラズマ連続処理することにより基体上の濡れ性を制御し、この凹部12内にインクジェット法等の液滴吐出法によって正孔注入/輸送層8を形成する。ここで、正孔注入/輸送層8を形成するための材料としては、前述したように本来の正孔注入/輸送層形成材料に無機イオン交換材料(五酸化アンチモンの水和物)を添加したものを用いる。ただし、この無機イオン交換材料は粉末状であるが、その粒度を十分小さくしなければ液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)に目詰まりが生じてしまうことから、その粒度を所定値以下に調整しておき、用いるようにする。
【0031】
具体的には、本来の正孔注入/輸送層形成材料(PEDOT/PSSの分散液)に五酸化アンチモンの水和物(東亜合成株式会社製のIXE[登録商標]−300)を例えば1wt%となるように添加し、所定時間(例えば18時間)撹拌する。次いで、得られた液状物を目の大きさが1.0μmのフィルターで濾過する。続いて、得られた濾液を目の大きさが0.5μmのフィルターで再度濾過し、これにより粒径が0.5μm以上の粉末を材料中から除去する。
そして、このようにして作製した材料を用い、図3(a)に示すように液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)13から前記材料を液滴8aとして前記凹部12内に選択的に吐出し、続いてこれベイクすることにより、図3(b)に示すように前記透明電極3上に正孔注入/輸送層8を形成する。
【0032】
次いで、図3(c)に示すように前記凹部12内の正孔注入/輸送層8上に発光層9を形成する。この発光層9の形成にも、前記の液滴吐出法(インクジェット法)が好適に採用される。すなわち、この発光層9の形成にあたっては、赤色の発光層、緑色の発光層、青色の発光層をそれぞれ作り分ける必要があるが、液滴吐出法によれば、各発光層の形成材料をそれぞれ所望位置に打ち分けるだけで、容易に各発光層を形成することができるからである。
【0033】
次いで、従来と同様に蒸着法等によって発光層9および有機バンク7を覆った状態にCa(カルシウム)を成膜し、さらにこの上にAl(アルミニウム)を成膜することにより、Ca/Alの積層構造からなる陰極4を形成する。なお、ここでは詳述しないものの、特に青色の発光層に対しては、マスク等を用いてこれの上にLiFを選択的に蒸着することにより、電子注入/輸送層を形成しておく。
その後、陰極4上に保護層、接着層を形成し、さらに封止基板を貼設することにより、図1に示した有機EL装置1を得る。
【0034】
このようにして得られた有機EL装置1にあっては、正孔注入/輸送層8に無機イオン交換材料を添加してこれを形成しているので、正孔注入/輸送層形成材料中のNaイオンや硫酸イオンなどの可動イオンを無機イオン交換材料で捕捉固定して正孔注入/輸送層8中に閉じ込めておくことにより、可動イオンが発光層9中に拡散して寿命が短くなるのを抑え、結果として長寿命化を図ることができる。
また、Naイオンを無機イオン交換材料で捕捉固定して正孔注入/輸送層8中に閉じ込めておくことにより、これが基体2のTFT素子側に拡散し、TFT素子特性が損なわれてしまうことも防止することができる。
さらに、例えば透明電極3中のInイオンやSnイオンが拡散してきた場合にも、これを正孔注入/輸送層31中の無機イオン交換材料で捕捉固定し、発光層9への拡散を防止することにより、発光特性の低下、すなわち寿命が短くなるのを防止することができる。
【0035】
(実験例)
基体2上にITOからなる透明電極を形成し、さらにこれの上に、前記の正孔注入/輸送層8の形成に用いた材料(2度の濾過によって無機イオン交換材料の粒径を調整した材料)を用いてこれをスピンコート法で成膜し、正孔注入/輸送層を形成した。
次いで、この正孔注入/輸送層の上に緑色を発光する発光材料を液滴吐出法で塗布し、発光層を形成した。
その後、発光層の上に蒸着法でCaとAlをこの順にそれぞれ成膜してCa/Alの積層構造からなる陰極を形成し、さらに封止を行って、本発明の実施例となる有機EL装置を得た。
【0036】
また、比較のため前記正孔注入/輸送層を、無機イオン交換材料を添加しない本来の形成材料で形成し、その他は全て前記の実施例と同様にして製造し、比較例となる有機EL装置を得た。
このようにして形成した有機EL装置の寿命をそれぞれ測定したところ、実施例は比較例に対して1.6倍の寿命を有しており、したがって無機イオン交換材料を添加することにより、発光の長寿命化が達成されることが確認された。なお、ここでの寿命は、輝度が初期輝度に対して半減するまでの時間とした。
また、この輝度が半減するまでの間の駆動電圧の上昇についても調べたところ、実施例は比較例の0.68倍に抑えられていた。
【0037】
(第2の実施形態)
図4は、本発明の有機EL装置の第2の実施形態を示す要部側断面図であり、図4中符号20は有機EL装置である。図4に示した有機EL装置20が図1に示した有機EL装置1と主に異なるところは、図4に示した有機EL装置20では正孔注入/輸送層21と発光層9との間に無機イオン交換層22が形成されている点である。
【0038】
すなわち、図4に示した有機EL装置20では、その正孔注入/輸送層21は図1に示した正孔注入/輸送層8と異なり、前述した本来の正孔注入/輸送層形成材料のみから形成されている。したがって、特にこれから形成された正孔注入/輸送層21は、前述したようにイオン性不純物としてNaイオンを多く含有しており、そのためこのNaイオンを可動イオンとして拡散し易くなっている。
【0039】
そこで、本実施形態では、この正孔注入/輸送層21と発光層9との間に無機イオン交換層22を形成している。この無機イオン交換層22は、前述した無機イオン交換材料からなるもので、例えばこの無機イオン交換材料を導電性の樹脂に混合し、これを液滴吐出法等で前記正孔注入/輸送層21上に配し、成膜することにより、形成されたものである。また、無機イオン交換材料の種類によっては、蒸着法等法を用いて成膜することもできる。
【0040】
この無機イオン交換層22の上には発光層9が形成され、さらに発光層9上には陰極4が形成されている。なお、前記第1の実施形態と同様に、特に青色の発光層上には電子注入/輸送層(図示せず)が形成されている。さらに、陰極4上には封止層11が形成されており、これによって有機EL装置20が構成されている。
【0041】
このような構成の有機EL装置20にあっては、正孔注入/輸送層21と発光層9との間に無機イオン交換層22が設けられているので、特に正孔注入/輸送層21中に存在する、イオン性不純物であるNaイオンが可動イオンとして拡散した際、これを前記無機イオン交換層22で捕捉固定することができ、したがって前記Naイオンが発光層9中に拡散することによる発光特性の低下、例えばその寿命が短くなるのを、防止することができる。
また、例えば透明電極3中のSnイオンが拡散してきた場合にも、これを捕捉固定して発光層9への拡散を防止することにより、発光特性が低下するのを防止することができる。
【0042】
(第3の実施形態)
図5は、本発明の有機EL装置の第3の実施形態を示す要部側断面図であり、図5中符号30は有機EL装置である。図5に示した有機EL装置30が図4に示した有機EL装置20と主に異なるところは、図5に示した有機EL装置20では発光層9と電子注入/輸送層31との間に無機イオン交換層32が形成されている点である。
【0043】
この無機イオン交換層32は、図4に示した無機イオン交換層22と同様に、前記第1の実施形態で説明した無機イオン交換材料からなるものである。すなわち、例えばこの無機イオン交換材料を導電性の樹脂に混合してこれを液滴吐出法等で前記正孔注入/輸送層21上に配し、成膜することにより、形成されたものである。また、無機イオン交換材料の種類によっては、蒸着法等法を用いて成膜することもできる。
【0044】
電子注入/輸送層31は、青色発光層が特に高分子系材料によって形成されている場合に設けられるもので、LiFがマスク等によって発光層(青色発光層)9上に選択的に蒸着されることにより、形成されたものである。このLiFからなる電子注入/輸送層31は、これの上に形成されたCa/Alからなる陰極4からの電子を発光層9に効率良く注入/輸送するためのものである。
【0045】
なお、この電子注入/輸送層31中のLiイオンは、電子注入/輸送層31が従来のように発光層9に直接接している場合に、可動イオンとなって発光層9中に拡散する。すると、このLiイオンは、発光層9の表面、すなわち電子注入/輸送層31との界面に留まっている間には陰極4からの電子を発光層9側に引っ張るように作用し、これによって電子の注入/輸送性を向上させるものとなる。ところが、ある程度の時間を経過すると、Liイオンは発光層9の中心側に拡散していき、これによって電子を引っ張る作用が減少し、逆に発光層9の発光効率やその輝度の低下をもたらし、結果として寿命を短くするように作用してしまう。
【0046】
そこで、本実施形態では、前述したように発光層9と電子注入/輸送層31との間に、無機イオン交換層32を形成しているのである。このように無機イオン交換層32を形成することで、電子注入/輸送層31からのLiイオンを無機イオン交換層32で捕捉固定し、これによりLiイオンが発光層9中に拡散することによる発光特性の低下、例えばその寿命が短くなるのを、防止することができる。また、特に陰極4中のCaイオン等が拡散してきた場合にも、これを捕捉固定して発光層9への拡散を防止することにより、発光特性が低下するのを防止することができる。
【0047】
また、本実施形態では、特に無機イオン交換層32の形成を液滴吐出法(インクジェット法)によって行うのが好ましい。液滴吐出法を採用することにより、特に青色発光層の上にのみ前記無機イオン交換材料を選択的にかつ精度良く配することができ、したがって青色発光層における寿命等の特性の信頼性を良好に確保することができる。なお、液滴吐出法を採用する場合には、前述したように無機イオン交換材料を導電性の樹脂に混合し、これを適宜な溶媒に溶解させ、あるいは適宜な分散媒に分散させることで行う。
【0048】
このような構成の有機EL装置30にあっては、発光層9と電子注入/輸送層31との間に無機イオン交換層32を形成しているので、電子注入/輸送層31からのLiイオンを無機イオン交換層32で捕捉固定し、これによりLiイオンが発光層9中に拡散することによる発光特性の低下、例えばその寿命が短くなるのを、防止することができる。また、特に陰極4中のCaイオン等が拡散してきた場合にも、これを捕獲して発光層9への拡散を防止することにより、発光特性が低下するのを防止することができる。
【0049】
なお、本発明は前記第1、第2、第3の実施形態に限定されることなく、本発明を逸脱しないかぎり種々の変更が可能である。
例えば、第1の実施形態では、キャリア注入/輸送層としての正孔注入/輸送層8に、前記無機イオン交換材料を添加して形成したが、特に電子注入/輸送層を高分子材料で形成する場合などでは、この電子注入/輸送層材料中に前記金属イオントラップ材料を添加し、電子注入/輸送層を形成するようにしてもよい。このようにすれば、陰極4側からの金属イオン(イオン性不純物)や、電子注入/輸送層材料中に存在する金属イオン(イオン性不純物)を無機イオン交換材料で捕捉固定して電子注入/輸送層中に閉じ込めておくことにより、金属イオン(イオン性不純物)が発光層9中に拡散して寿命等の発光特性が低下するのを防止することができる。
【0050】
また、前記無機イオン交換材料を直接発光層形成材料に添加し、これを用いて発光層を形成するようにしてもよい。このようにすれば、キャリア注入/輸送層である正孔注入/輸送層や電子注入/輸送層、さらには透明電極3や陰極4から金属イオンが拡散してきても、これを無機イオン交換材料によって捕捉固定することにより、この金属イオンによって発光層の発光特性が低下するのを防止することができる。
【0051】
また、第2の実施形態や第3の実施形態では、無機イオン交換層22(32)を正孔注入/輸送層21と発光層9との間、あるいは発光層9と電子注入/輸送層31との間のいずれかに設けたが、これら両方にそれぞれ無機イオン交換層22と無機イオン交換層32とを設けるようにしてもよい。
また、前記実施形態では発光層9の形成材料として高分子材料を用いたが、低分子材料を用いて発光層9を形成してもよい。その場合には、電子注入/輸送層を青色発光層上のみでなく全ての発光層上に設け、かつ、これら発光層と電子注入/輸送層と間全てに、無機イオン交換層を設けるのが好ましい。
さらに、前記実施形態では本発明をボトムエミッションタイプの有機EL装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、基体とは反対の側から発光光を出射する、いわゆるトップエミッションと呼ばれるタイプのものにも適用することができる。
【0052】
このような本発明の有機EL装置は、例えばワープロ、パソコン等の携帯型情報処理装置や、携帯電話、腕時計型電子機器など、各種の電子機器における表示部として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の有機EL装置の要部側断面図である。
【図2】 有機EL装置の製造方法を説明するための工程図である。
【図3】 (a)〜(c)は図2に続く工程の説明図である。
【図4】 本発明の別の有機EL装置の要部側断面図である。
【図5】 本発明のさらに別の有機EL装置の要部側断面図である。
【符号の説明】
1、20、30…有機EL装置、2…基体、3…透明電極(第1の電極)、
4…陰極(第2の電極)、5…機能層、8、21…正孔注入/輸送層、
9…発光層、22、32…無機イオン交換層、31…電子注入/輸送層
Claims (9)
- 第1の電極と第2の電極との間に、少なくとも正孔注入/輸送層と、発光層とを有した機能層を備えた有機EL装置において、
前記正孔注入/輸送層には、PEDOT/PSSと、五酸化アンチモンの水和物、リン酸チタン、リン酸ジルコニウムのいずれか、及び、含水酸化ビスマスまたは水酸化リン酸鉛を含む無機イオン交換材料、または、酸化ジルコニウム、含水酸化チタン、アンチモン、ビスマスのいずれかを含む無機イオン交換材料と、を含むことを特徴とする有機EL装置。 - 第1の電極と第2の電極との間に、少なくとも正孔注入/輸送層と、発光層とを有した機能層を備えた有機EL装置において、
前記正孔注入/輸送層には、PEDOT/PSSと、含水酸化ビスマスまたは水酸化リン酸鉛を含む無機イオン交換材料と、を含むことを特徴とする有機EL装置。 - 第1の電極と第2の電極との間に、少なくとも正孔注入/輸送層と、発光層とを有した機能層を備えた有機EL装置において、
前記正孔注入/輸送層はPEDOT/PSSを含み、
前記正孔注入/輸送層と前記発光層との間には、五酸化アンチモンの水和物、リン酸チタン、リン酸ジルコニウムのいずれか、及び、含水酸化ビスマスまたは水酸化リン酸鉛を含む無機イオン交換材料、または、酸化ジルコニウム、含水酸化チタン、アンチモン、ビスマスのいずれかを有する無機イオン交換材料を含む無機イオン交換層が設けられていることを特徴とする有機EL装置。 - 第1の電極と第2の電極との間に、少なくとも正孔注入/輸送層と、発光層とを有した機能層を備えた有機EL装置において、
前記正孔注入/輸送層はPEDOT/PSSを含み、
前記正孔注入/輸送層と前記発光層との間には、含水酸化ビスマスまたは水酸化リン酸鉛を有する無機イオン交換材料を含む無機イオン交換層が設けられていることを特徴とする有機EL装置。 - 前記発光層にも前記無機イオン交換材料が含まれていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の有機EL装置。
- 第1の電極と第2の電極との間に、発光層と正孔注入/輸送層とを有した機能層を備えた有機EL装置の製造方法において、
前記第1の電極上に、PEDOT/PSSの分散液に、五酸化アンチモンの水和物、リン酸チタン、リン酸ジルコニウムのいずれか、及び、含水酸化ビスマスまたは水酸化リン酸鉛を含む無機イオン交換材料、または、酸化ジルコニウム、含水酸化チタン、アンチモン、ビスマスのいずれかを含む無機イオン交換材料を添加した液状物を成膜し、前記正孔注入/輸送層を形成する工程と、
前記正孔注入/輸送層上に前記発光層を形成する工程と、
前記発光層上に前記第2の電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 前記正孔注入/輸送層を形成する工程は、前記PEDOT/PSSの分散液に前記無機イオン交換材料を添加する工程と、
前記PEDOT/PSSの分散液に前記無機イオン交換材料を添加して得られた液状物に含まれる前記無機イオン交換材料の粒径が所定の値以下となるように、前記液状物をフィルターで濾過する工程と、
前記濾過された液状物をインクジェット法によって前記第1の電極上に吐出する工程と、
を有することを特徴とする請求項6に記載の有機EL装置の製造方法。 - 第1の電極と第2の電極との間に、発光層と正孔注入/輸送層とを有した機能層を備えた有機EL装置の製造方法において、
前記第1の電極上に、PEDOT/PSSの分散液に、含水酸化ビスマスまたは水酸化リン酸鉛を含む無機イオン交換材料を添加した液状物を成膜し、前記正孔注入/輸送層を 形成する工程と、
前記正孔注入/輸送層上に前記発光層を形成する工程と、
前記発光層上に前記第2の電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 前記正孔注入/輸送層を形成する工程は、前記PEDOT/PSSの分散液に前記無機イオン交換材料を添加する工程と、
前記PEDOT/PSSの分散液に前記無機イオン交換材料を添加して得られた液状物に含まれる前記無機イオン交換材料の粒径が所定の値以下となるように、前記液状物をフィルターで濾過する工程と、
前記濾過された液状物をインクジェット法によって前記第1の電極上に吐出する工程と、
を有することを特徴とする請求項8に記載の有機EL装置の製造方法。
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