JP4578215B2 - Organic electroluminescent device and organic electroluminescent display device - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセント素子及び有機エレクトロルミネッセント表示装置に関するものである。 The present invention relates to an organic electroluminescent element and an organic electroluminescent display device.
有機エレクトロルミネッセント素子(有機EL素子)は、ディスプレイや照明への応用の観点から活発に開発が行われている。有機EL素子の駆動原理は、以下のようなものである。すなわち、陽極及び陰極からそれぞれホールと電子が注入され、これらが有機薄膜中を輸送され、発光層において再結合し励起状態が生じ、この励起状態から発光が得られる。発光効率を高めるためには、効率良くホール及び電子を注入させ、有機薄膜中を輸送させることが必要である。しかしながら、有機EL素子内のキャリアの移動は、電極と有機薄膜間のエネルギー障壁や、有機薄膜内のキャリア移動度の低さにより制限を受けるため、発光効率の向上にも限界がある。 Organic electroluminescent elements (organic EL elements) are being actively developed from the viewpoint of application to displays and lighting. The driving principle of the organic EL element is as follows. That is, holes and electrons are injected from the anode and the cathode, respectively, and these are transported through the organic thin film, recombined in the light emitting layer to generate an excited state, and light emission can be obtained from this excited state. In order to increase the luminous efficiency, it is necessary to inject holes and electrons efficiently and transport the organic thin film. However, since the movement of carriers in the organic EL element is limited by the energy barrier between the electrode and the organic thin film and the low carrier mobility in the organic thin film, there is a limit to improving the light emission efficiency.
一方、発光効率を向上させる他の方法として、複数の発光層を積層する方法が挙げられる。例えば、補色関係にあるオレンジ色発光層と青色発光層とを直接接するように積層することにより、1層の場合より高い発光効率を得ることができる場合がある。例えば、青色発光層の発光効率が10cd/Aであり、オレンジ色発光層の発光効率が8cd/Aである場合に、これらを積層して白色発光素子とした場合に、15cd/Aの発光効率が得られている。 On the other hand, as another method for improving the light emission efficiency, there is a method of laminating a plurality of light emitting layers. For example, it may be possible to obtain higher luminous efficiency than a single layer by laminating an orange light-emitting layer and a blue light-emitting layer that are in a complementary color relationship so as to be in direct contact with each other. For example, when the light emission efficiency of the blue light emitting layer is 10 cd / A and the light emission efficiency of the orange light emitting layer is 8 cd / A, when these are stacked to form a white light emitting element, the light emission efficiency of 15 cd / A Is obtained.
しかしながら、発光層を3層以上それぞれ直接接するように積層した場合には、発光効率の向上が得られない。これは、電子とホールの再結合領域の拡がりに限度があり、再結合領域が3層以上にまたがらないからである。 However, when three or more light emitting layers are laminated so as to be in direct contact with each other, improvement in light emission efficiency cannot be obtained. This is because there is a limit to the expansion of the recombination region of electrons and holes, and the recombination region does not extend over three layers.
非特許文献1においては、V2O5、ITOなどの無機半導体層を介して2つの発光ユニットを積層し、無機半導体層の内部でキャリアを発生させて、2つの発光層にキャリアを供給する方法が報告されている。この方法は、無機半導体層中に含まれるキャリアを利用する方法であり、キャリアを発生させるためには高い電圧を印加しなければならない。このため、駆動電圧が高くなり、携帯機器などの低電圧駆動には適用することができないものであった。 In Non-Patent Document 1, two light emitting units are stacked via inorganic semiconductor layers such as V 2 O 5 and ITO, carriers are generated inside the inorganic semiconductor layer, and the carriers are supplied to the two light emitting layers. A method has been reported. This method uses carriers contained in the inorganic semiconductor layer, and a high voltage must be applied in order to generate carriers. For this reason, a drive voltage becomes high and cannot be applied to low voltage drive of a portable device or the like.
特許文献1〜4においても、電荷発生層などを介して複数の発光ユニットを積層した有機EL素子が提案されているが、高い電圧で駆動することが必要であり、高い発光効率が得られるものではなかった。
本発明の目的は、複数の発光ユニットを積層した有機EL素子において、発光効率が高い有機EL素子及びこれを用いた有機EL表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an organic EL element having high luminous efficiency and an organic EL display device using the same in an organic EL element in which a plurality of light emitting units are stacked.
本発明の有機EL素子は、陰極と、陽極と、陰極及び陽極の間に配置される複数の発光ユニットと、発光ユニットの間に配置される中間ユニットとを備え、中間ユニットが、陽極側に設けられる電子輸送層と、陰極側に設けられる電子引き抜き層とを有し、電子引き抜き層は、電子引き抜き層の陰極側に隣接する隣接層から電子を引き抜くための層であり、電子引き抜き層の最低空分子軌道(LUMO)のエネルギーレベルの絶対値|LUMO(A)|と、隣接層の最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギーレベルの絶対値|HOMO(B)|が、|HOMO(B)|−|LUMO(A)|≦1.5eVの関係にあり、中間ユニットが、電子引き抜き層による隣接層からの電子の引き抜きにより発生したホールを陰極側の発光ユニットに供給するとともに、引き抜いた電子を電子輸送層を介して陽極側の発光ユニットに供給する有機エレクトロルミネッセント素子であって、陰極と、陰極に最も近い発光ユニットとの間にも、電子輸送層が設けられており、各電子輸送層の膜厚が、陰極から遠ざかるにつれて厚くなるように設定されており、かつ40nm以下となるように設定されていることを特徴としている。 The organic EL device of the present invention includes a cathode, an anode, a plurality of light emitting units disposed between the cathode and the anode, and an intermediate unit disposed between the light emitting units, and the intermediate unit is disposed on the anode side. An electron transport layer provided on the cathode side, and the electron extraction layer is a layer for extracting electrons from an adjacent layer adjacent to the cathode side of the electron extraction layer. The absolute value | LUMO (A) | of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy level and the absolute value | HOMO (B) | of the energy level of the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the adjacent layer are | HOMO (B ) | − | LUMO (A) | ≦ 1.5 eV, and the intermediate unit supplies holes generated by the extraction of electrons from the adjacent layer by the electron extraction layer to the light emitting unit on the cathode side. And an organic electroluminescent element that supplies the extracted electrons to the light emitting unit on the anode side through the electron transport layer, and the electron transport layer is also provided between the cathode and the light emitting unit closest to the cathode. The electron transport layer is provided such that the thickness of each electron transport layer is set so as to increase as the distance from the cathode increases, and is set to be 40 nm or less.
複数の発光ユニットを備えた従来の有機EL素子において、陰極に近い方の発光ユニットでは電子の注入がスムーズに行われるが、陰極から遠い発光ユニットでは、電子の注入が少なくなる。このため、陰極から遠い発光ユニットでの発光強度が相対的に弱くなり、高い発光効率を得ることができないという問題があった。本発明においては、各電子輸送層の膜厚を、陰極から遠ざかるにつれて厚くなるように設定している。このため、陰極から遠い発光ユニットにおける電子の注入が高められ、陰極から遠い発光ユニットにおける発光強度を相対的に高めることができる。この結果、各発光ユニットにおける発光強度のバランスを改善することができ、素子全体として発光効率を向上させることができる。 In a conventional organic EL device including a plurality of light emitting units, electrons are injected smoothly in a light emitting unit closer to the cathode, but in a light emitting unit far from the cathode, injection of electrons is reduced. For this reason, there is a problem that the light emission intensity in the light emitting unit far from the cathode becomes relatively weak, and high light emission efficiency cannot be obtained. In the present invention, the thickness of each electron transport layer is set so as to increase as the distance from the cathode increases. For this reason, the injection | pouring of the electron in the light emitting unit far from a cathode is raised, and the emitted light intensity in the light emitting unit far from a cathode can be raised relatively. As a result, the balance of the light emission intensity in each light emitting unit can be improved, and the light emission efficiency as a whole can be improved.
また、本発明において、各電子輸送層の膜厚は、40nm以下となるように設定されている。電子輸送層の膜厚が40nmを超えると、、電子の移動がスムーズに行われなくなるため発光強度が低下する傾向にある。 In the present invention, the thickness of each electron transport layer is set to 40 nm or less. If the film thickness of the electron transport layer exceeds 40 nm, the movement of electrons is not performed smoothly, and the emission intensity tends to decrease.
また、発光ユニットが複数設けられている場合、上記の電子の注入と同様に、ホールの注入も、陽極から遠ざかるにつれて、発光ユニットへの注入が不十分になる場合がある。中間ユニットにおいては、電子引き抜き層からホールが注入される。従って、陽極と、陽極に最も近い発光ユニットとの間にホール注入層が設けられている場合において、該ホール注入層及び各電子引き抜き層の膜厚は、陽極から遠ざかるにつれて厚くなるように設定されていることが好ましい。このようにホール注入層及び各電子引き抜き層の膜厚を設定することにより、陽極から遠い発光ユニットにおいても、ホールを十分に注入することができ、各発光ユニットにおける発光強度のバランスを改善することができ、素子全体としてさらに発光効率を高めることができる。 In addition, when a plurality of light emitting units are provided, as in the case of the electron injection described above, the hole injection may become insufficient as the distance from the anode increases. In the intermediate unit, holes are injected from the electron extraction layer. Therefore, when a hole injection layer is provided between the anode and the light emitting unit closest to the anode, the film thickness of the hole injection layer and each electron extraction layer is set so as to increase as the distance from the anode increases. It is preferable. By setting the film thickness of the hole injection layer and each electron extraction layer in this way, holes can be sufficiently injected even in a light emitting unit far from the anode, and the balance of light emission intensity in each light emitting unit can be improved. As a result, the luminous efficiency of the device as a whole can be further increased.
ホール注入層及び各電子引き抜き層は、100nm以下となるように設定されていることが好ましい。ホール注入層及び各電子引き抜き層の膜厚が100nmを超えると、ホールの移動が却って妨げられ、発光強度が低下する傾向にある。 It is preferable that the hole injection layer and each electron extraction layer are set to be 100 nm or less. When the film thickness of the hole injection layer and each electron extraction layer exceeds 100 nm, the movement of holes is hindered and the emission intensity tends to decrease.
本発明の他の局面に従う有機EL素子は、上記のようにホール注入層及び各電子引き抜き層の膜厚が陽極から遠ざかるにつれて厚くなるように設定されており、かつ100nm以下となるように設定されていることを特徴としている。 The organic EL device according to another aspect of the present invention is set so that the thickness of the hole injection layer and each electron extraction layer increases as the distance from the anode increases, and is set to 100 nm or less as described above. It is characterized by having.
本発明の他の局面に従う有機EL素子は、陰極と、陽極と、陰極及び陽極の間に配置される複数の発光ユニットと、発光ユニットの間に配置される中間ユニットとを備え、中間ユニットが、陽極側に設けられる電子輸送層と、陰極側に設けられる電子引き抜き層とを有し、電子引き抜き層は、電子引き抜き層の陰極側に隣接する隣接層から電子を引き抜くための層であり、電子引き抜き層の最低空分子軌道(LUMO)のエネルギーレベルの絶対値|LUMO(A)|と、隣接層の最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギーレベルの絶対値|HOMO(B)|が、|HOMO(B)|−|LUMO(A)|≦1.5eVの関係にあり、中間ユニットが、電子引き抜き層による隣接層からの電子の引き抜きにより発生したホールを陰極側の発光ユニットに供給するとともに、引き抜いた電子を電子輸送層を介して陽極側の発光ユニットに供給する有機エレクトロルミネッセント素子であって、陽極と、陽極に最も近い発光ユニットとの間に、ホール注入層が設けられており、該ホール注入層及び各電子引き抜き層の膜厚が陽極から遠ざかるにつれて厚くなるように設定されており、かつ100nm以下となるように設定されていることを特徴としている。 An organic EL device according to another aspect of the present invention includes a cathode, an anode, a plurality of light emitting units disposed between the cathode and the anode, and an intermediate unit disposed between the light emitting units. An electron transport layer provided on the anode side and an electron extraction layer provided on the cathode side, the electron extraction layer is a layer for extracting electrons from an adjacent layer adjacent to the cathode side of the electron extraction layer; The absolute value | LUMO (A) | of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the electron extraction layer and the absolute value | HOMO (B) | of the energy level of the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the adjacent layer | HOMO (B) |-| LUMO (A) | ≦ 1.5 eV, and the intermediate unit generates holes on the cathode side due to the extraction of electrons from adjacent layers by the electron extraction layer. An organic electroluminescent device that supplies electrons to a unit and supplies extracted electrons to a light-emitting unit on the anode side via an electron transport layer. Hole injection is performed between the anode and the light-emitting unit closest to the anode. The hole injection layer and each electron extraction layer are set so as to increase in thickness as they move away from the anode, and are set to be 100 nm or less.
本発明においては、複数の発光ユニットの間に中間ユニットを配置し、該中間ユニットからキャリアを供給することにより、発光ユニットを発光させている。以下、本発明の中間ユニットの機能について説明する。なお、以下の説明では、発光ユニットを2つとし、陰極側の発光ユニットを第1の発光ユニット、陽極側の発光ユニットを第2の発光ユニットとして説明している。 In the present invention, an intermediate unit is disposed between a plurality of light emitting units, and the light emitting unit is caused to emit light by supplying a carrier from the intermediate unit. Hereinafter, the function of the intermediate unit of the present invention will be described. In the following description, it is assumed that there are two light emitting units, the light emitting unit on the cathode side is the first light emitting unit, and the light emitting unit on the anode side is the second light emitting unit.
本発明によれば、第1の発光ユニットと第2の発光ユニットの間に、中間ユニットが設けられ、中間ユニットに、電子引き抜き層が設けられている。電子引き抜き層の陰極側には、隣接層が設けられている。隣接層のHOMOのエネルギーレベルの絶対値│HOMO(B)│と、電子引き抜き層のLUMOのエネルギーレベルの絶対値│LUMO(A)│とは、│HOMO(B)│−│LUMO(A)│≦1.5eVの関係にある。すなわち、電子引き抜き層のLUMOのエネルギーレベルは、隣接層のHOMOのエネルギーレベルに近い値となっている。このため、電子引き抜き層は隣接層から電子を引き抜くことができる。この隣接層からの電子の引き抜きにより、隣接層にはホールが発生する。隣接層が第1の発光ユニット内に設けられている場合には、第1の発光ユニットにホールが発生する。また、隣接層が電子引き抜き層と第1の発光ユニットの間に設けられている場合、すなわち中間ユニット内に設けられている場合には、隣接層に発生したホールが、第1の発光ユニットに供給される。第1の発光ユニットに供給されたホールは、陰極または隣接する中間ユニットからの電子と再結合し、これによって第1の発光ユニットが発光する。 According to the present invention, the intermediate unit is provided between the first light emitting unit and the second light emitting unit, and the electronic extraction layer is provided in the intermediate unit. An adjacent layer is provided on the cathode side of the electron extraction layer. The absolute value of the HOMO energy level of the adjacent layer | HOMO (B) | and the absolute value of the LUMO energy level of the electron extraction layer | LUMO (A) | are | HOMO (B) | | ≦ 1.5 eV. That is, the LUMO energy level of the electron extraction layer is close to the HOMO energy level of the adjacent layer. For this reason, the electron extraction layer can extract electrons from the adjacent layer. Due to the extraction of electrons from the adjacent layer, holes are generated in the adjacent layer. When the adjacent layer is provided in the first light emitting unit, holes are generated in the first light emitting unit. Further, when the adjacent layer is provided between the electron extraction layer and the first light emitting unit, that is, provided in the intermediate unit, holes generated in the adjacent layer are formed in the first light emitting unit. Supplied. The holes supplied to the first light emitting unit recombine with the electrons from the cathode or the adjacent intermediate unit, whereby the first light emitting unit emits light.
一方、電子引き抜き層に引き抜かれた電子は、第2の発光ユニットに供給され、陽極または隣接する中間ユニットから供給されたホールと再結合し、これによって第2の発光ユニットが発光する。 On the other hand, the electrons extracted by the electron extraction layer are supplied to the second light emitting unit and recombined with the holes supplied from the anode or the adjacent intermediate unit, whereby the second light emitting unit emits light.
従って、本発明によれば、第1の発光ユニット及び第2の発光ユニットのそれぞれにおいて再結合領域を形成することができ、これによって第1の発光ユニット及び第2の発光ユニットをそれぞれ別個に発光させることができる。 Therefore, according to the present invention, a recombination region can be formed in each of the first light-emitting unit and the second light-emitting unit, whereby each of the first light-emitting unit and the second light-emitting unit emits light separately. Can be made.
本発明において、電子引き抜き層が隣接層から電子を引き抜くためには、電子引き抜き層のLUMOのエネルギーレベルが、隣接層のLUMOのエネルギーレベルよりも、隣接層のHOMOのエネルギーレベルに近いことが好ましい。すなわち、隣接層のLUMOのエネルギーレベルの絶対値│LUMO(B)│は、以下の関係を満足することが好ましい。
│HOMO(B)│−│LUMO(A)│<│LUMO(A)│−│LUMO(B)│
In the present invention, in order for the electron extraction layer to extract electrons from the adjacent layer, the LUMO energy level of the electron extraction layer is preferably closer to the HOMO energy level of the adjacent layer than the LUMO energy level of the adjacent layer. . That is, it is preferable that the absolute value | LUMO (B) | of the LUMO energy level of the adjacent layer satisfies the following relationship.
│HOMO (B) │-│LUMO (A) │ <│LUMO (A) │-│LUMO (B) │
また、電子引き抜き層として用いる材料のLUMOのエネルギーレベルの絶対値は、一般に隣接層のHOMOをエネルギーレベルの絶対値よりも小さいので、このような場合、それぞれのエネルギーレベルの絶対値は、以下の関係式で示される。
0eV<│HOMO(B)│−│LUMO(A)│≦1.5eV
In addition, since the absolute value of the LUMO energy level of the material used as the electron extraction layer is generally smaller than the absolute value of the energy level of the adjacent layer, the absolute value of each energy level is as follows: It is shown by the relational expression.
0eV <│HOMO (B) │-│LUMO (A) │ ≦ 1.5eV
本発明においては、電子引き抜き層の陽極側に電子注入層が設けられることが好ましい。また、電子注入層のLUMOのエネルギーレベルの絶対値|LUMO(C)|または仕事関数の絶対値|WF(C)|は、電子引き抜き層のLUMOのエネルギーレベルの絶対値|LUMO(A)|より小さいことが好ましい。電子引き抜き層より引き抜かれた電子は、電子注入層に移動し、電子注入層から電子注入層を介して第2の発光ユニットに供給される。 In the present invention, an electron injection layer is preferably provided on the anode side of the electron extraction layer. The absolute value of the LUMO energy level of the electron injection layer | LUMO (C) | or the absolute value of the work function | WF (C) | is the absolute value of the LUMO energy level of the electron extraction layer | LUMO (A) | Preferably it is smaller. The electrons extracted from the electron extraction layer move to the electron injection layer and are supplied from the electron injection layer to the second light emitting unit through the electron injection layer.
本発明において、電子輸送層のLUMOのエネルギーレベルの絶対値|LUMO(D)|は、電子注入層のLUMOのエネルギーレベルの絶対値|LUMO(C)|または仕事関数の絶対値|WF(C)|より小さいことが好ましい。電子注入層に移動した電子は、電子輸送層を通り第2の発光ユニットに供給される。従って、中間ユニットは、電子引き抜き層が引き抜いた電子を電子注入層及び電子輸送層を介して第2の発光ユニットに供給する。 In the present invention, the absolute value | LUMO (D) | of the LUMO energy level of the electron transport layer is the absolute value | LUMO (C) | of the LUMO energy level of the electron injection layer or the absolute value | WF (C ) | Is preferably smaller. The electrons that have moved to the electron injection layer are supplied to the second light emitting unit through the electron transport layer. Therefore, the intermediate unit supplies the electrons extracted by the electron extraction layer to the second light emitting unit via the electron injection layer and the electron transport layer.
本発明における第1の発光ユニット及び第2の発光ユニットは、それぞれ単一の発光層から形成されていてもよいし、複数の発光層を直接接するように積層して構成されていてもよい。しかしながら、本発明は、第1の発光ユニット及び第2の発光ユニットのうちの少なくとも一方が、2つの発光層を直接接するように積層した構造を有する場合に、特に有用である。すなわち、このような場合において、第1の発光ユニットと第2の発光ユニットを直接積層させると、3つまたは4つの発光層を直接積層した構造となり、上述のように、電子とホールの再結合領域の拡がりに限度があるため、再結合領域は3つまたは4つの発光層をまたがることがない。このため、3つまたは4つの発光層の厚み方向の1箇所で再結合が生じ、高い発光効率を得ることができない。また、第1の発光ユニット及び第2の発光ユニットのそれぞれが別個に発光した場合の再結合領域と異なる領域で再結合するため、第1の発光ユニット及び第2の発光ユニットの組合せの発光色と異なる色が発光する場合がある。 Each of the first light emitting unit and the second light emitting unit in the present invention may be formed of a single light emitting layer, or may be configured by laminating a plurality of light emitting layers so as to be in direct contact with each other. However, the present invention is particularly useful when at least one of the first light-emitting unit and the second light-emitting unit has a structure in which two light-emitting layers are stacked in direct contact. That is, in such a case, when the first light emitting unit and the second light emitting unit are directly stacked, a structure in which three or four light emitting layers are directly stacked is formed, and as described above, recombination of electrons and holes is performed. Due to the limited extent of the region, the recombination region does not span three or four light emitting layers. For this reason, recombination occurs at one location in the thickness direction of the three or four light emitting layers, and high luminous efficiency cannot be obtained. In addition, since the first light emitting unit and the second light emitting unit recombine in a region different from the recombination region in the case where each of the first light emitting unit and the second light emitting unit emits light separately, the light emission color of the combination of the first light emitting unit and the second light emitting unit May emit different colors.
本発明に従い、第1の発光ユニットと第2の発光ユニットの間に中間ユニットを設けることにより、第1の発光ユニット及び第2の発光ユニットのそれぞれにおいて再結合させることができる。すなわち、第1の発光ユニット及び第2の発光ユニットのそれぞれに再結合領域を形成することができ、第1の発光ユニット及び第2の発光ユニットをそれぞれ独自に発光させることができる。このため、高い発光効率を得ることができるとともに、第1の発光ユニット及び第2の発光ユニットの組合せの発光色と同一の色を発光することができる。 According to the present invention, by providing an intermediate unit between the first light emitting unit and the second light emitting unit, recombination can be performed in each of the first light emitting unit and the second light emitting unit. That is, a recombination region can be formed in each of the first light emitting unit and the second light emitting unit, and each of the first light emitting unit and the second light emitting unit can independently emit light. For this reason, while being able to obtain high luminous efficiency, it is possible to emit the same color as the emission color of the combination of the first light emitting unit and the second light emitting unit.
本発明において、隣接層は、ホール輸送性材料から形成されていることが好ましく、特にアリールアミン系ホール輸送性材料から形成されていることが好ましい。 In the present invention, the adjacent layer is preferably formed of a hole transporting material, and particularly preferably formed of an arylamine-based hole transporting material.
本発明において、隣接層は第1の発光ユニット内に設けられていてもよい。特に、第1の発光ユニット内において中間ユニット側に位置する発光層のホスト材料が隣接層として適するホール輸送性材料である場合には、第1の発光ユニット内の中間ユニット側の発光層を隣接層とすることができる。 In the present invention, the adjacent layer may be provided in the first light emitting unit. In particular, when the host material of the light emitting layer located on the intermediate unit side in the first light emitting unit is a hole transporting material suitable as the adjacent layer, the light emitting layer on the intermediate unit side in the first light emitting unit is adjacent. It can be a layer.
また、本発明において、隣接層は中間ユニット内に設けられていてもよい。第1の発光ユニット内の中間ユニット側の発光層のホスト材料が隣接層として適するホール輸送性材料でない場合には、隣接層として機能させることができない場合があるので、このような場合には、中間ユニット内に隣接層を設けることができる。このような場合、隣接層は、電子引き抜き層と第1の発光ユニットの間に配置される。 In the present invention, the adjacent layer may be provided in the intermediate unit. In the case where the host material of the light emitting layer on the intermediate unit side in the first light emitting unit is not a hole transporting material suitable as the adjacent layer, it may not function as the adjacent layer. Adjacent layers can be provided in the intermediate unit. In such a case, the adjacent layer is disposed between the electron extraction layer and the first light emitting unit.
本発明において、電子引き抜き層は、LUMOのエネルギーレベルの絶対値が、隣接層のHOMOのエネルギーレベルの絶対値より1.5eV小さいものであれば特に制限なく用いることができる。具体例としては、例えば、以下に示す構造式で表わされるピラジン誘導体から形成することができる。 In the present invention, the electron extraction layer can be used without particular limitation as long as the absolute value of the LUMO energy level is 1.5 eV smaller than the absolute value of the HOMO energy level of the adjacent layer. As a specific example, for example, it can be formed from a pyrazine derivative represented by the structural formula shown below.
(ここで、Arはアリール基を示し、Rは水素、炭素数1〜10のアルキル基、アルキルオキシ基、ジアルキルアミン基、またはF、Cl、Br、IもしくはCNを示す。)
本発明において、さらに好ましくは、以下に示す構造式で表わされるヘキサアザトリフェニレン誘導体から電子引き抜き層を形成することができる。
(Here, Ar represents an aryl group, and R represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkyloxy group, a dialkylamine group, or F, Cl, Br, I, or CN.)
In the present invention, more preferably, an electron extraction layer can be formed from a hexaazatriphenylene derivative represented by the structural formula shown below.
(ここで、Rは水素、炭素数1〜10のアルキル基、アルキルオキシ基、ジアルキルアミン基、またはF、Cl、Br、IもしくはCNを示す。)
本発明において、中間ユニット内の電子注入層は、例えば、Li及びCsなどのアルカリ金属、Li2Oなどのアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属酸化物などから形成することが好ましい。
(Here, R represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkyloxy group, a dialkylamine group, or F, Cl, Br, I, or CN.)
In the present invention, the electron injection layer in the intermediate unit may be formed from, for example, alkali metals such as Li and Cs, alkali metal oxides such as Li 2 O, alkaline earth metals, alkaline earth metal oxides, and the like. preferable.
また、本発明において、陰極側及び中間ユニット内の電子輸送層は、有機EL素子において一般に電子輸送性材料として用いられている材料から形成することができる。例えば、フェナントロリン誘導体、シロール誘導体、トリアゾール誘導体、キノリノール金属錯体誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられる。 In the present invention, the electron transport layer on the cathode side and in the intermediate unit can be formed from a material generally used as an electron transport material in the organic EL element. Examples include phenanthroline derivatives, silole derivatives, triazole derivatives, quinolinol metal complex derivatives, oxadiazole derivatives, and the like.
本発明における発光ユニットを構成する発光層は、ホスト材料とドーパント材料から形成されていることが好ましい。必要に応じてキャリア輸送性の第2のドーパント材料が含有されていてもよい。ドーパント材料としては、1重項発光材料であってもよいし、3重項発光材料(燐光発光材料)であってもよい。 The light emitting layer constituting the light emitting unit in the present invention is preferably formed from a host material and a dopant material. If necessary, a carrier-transporting second dopant material may be contained. The dopant material may be a singlet light-emitting material or a triplet light-emitting material (phosphorescent material).
本発明の有機エレクトロルミネッセント表示装置は、陽極と陰極に挟まれた素子構造を有する有機エレクトロルミネッセント素子と、表示画素毎に対応した表示信号を有機エレクトロルミネッセント素子に供給するための能動素子が設けられたアクティブマトリックス駆動基板と、該アクティブマトリックス駆動基板と対向して設けられる透明な封止基板とを備え、有機エレクトロルミネッセント素子をアクティブマトリックス駆動基板と封止基板の間に配置し、陰極及び陽極のうち封止基板側に設けられる電極を透明電極としたトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント表示装置であって、有機エレクトロルミネッセント素子が、陰極と、陽極と、陰極及び陽極の間に配置される複数の発光ユニットと、発光ユニットの間に配置される中間ユニットとを備え、中間ユニットが、陽極側に設けられる電子輸送層と、陰極側に設けられる電子引き抜き層とを有し、電子引き抜き層は、電子引き抜き層の陰極側に隣接する隣接層から電子を引き抜くための層であり、電子引き抜き層の最低空分子軌道(LUMO)のエネルギーレベルの絶対値|LUMO(A)|と、隣接層の最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギーレベルの絶対値|HOMO(B)|が、|HOMO(B)|−|LUMO(A)|≦1.5eVの関係にあり、中間ユニットが、電子引き抜き層による隣接からの電子の引き抜きにより発生したホールを陰極側の発光ユニットに供給するとともに、引き抜いた電子を電子輸送層を介して陽極側の発光ユニットに供給する有機エレクトロルミネッセント素子であって、陰極と、陰極に最も近い発光ユニットとの間にも、電子輸送層が設けられており、各電子輸送層の膜厚が、陰極から遠ざかるにつれて厚くなるように設定されており、かつ40nm以下となるように設定されていることを特徴としている。 The organic electroluminescent display device of the present invention supplies an organic electroluminescent element having an element structure sandwiched between an anode and a cathode and a display signal corresponding to each display pixel to the organic electroluminescent element. An active matrix driving substrate provided with the active element and a transparent sealing substrate provided opposite to the active matrix driving substrate, and the organic electroluminescent element is disposed between the active matrix driving substrate and the sealing substrate. A top emission type organic electroluminescent display device in which an electrode provided on the sealing substrate side of the cathode and the anode is a transparent electrode, wherein the organic electroluminescent element comprises a cathode, an anode, A plurality of light emitting units arranged between the cathode and the anode and the light emitting unit The intermediate unit has an electron transport layer provided on the anode side and an electron extraction layer provided on the cathode side, and the electron extraction layer is adjacent to the cathode side of the electron extraction layer. This is a layer for extracting electrons from the layer. The absolute value of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy level of the electron extracting layer | LUMO (A) | and the energy level of the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the adjacent layer The absolute value of | HOMO (B) | is in the relationship of | HOMO (B) |-| LUMO (A) | ≦ 1.5 eV, and the intermediate unit is generated by the extraction of electrons from the adjacent region by the electron extraction layer. Organic electroluminescent device that supplies holes to the light emitting unit on the cathode side and supplies extracted electrons to the light emitting unit on the anode side through the electron transport layer In addition, an electron transport layer is also provided between the cathode and the light emitting unit closest to the cathode, and the thickness of each electron transport layer is set so as to increase with increasing distance from the cathode, and It is characterized by being set to be 40 nm or less.
本発明の他の局面に従う有機エレクトロルミネッセント表示装置は、陽極と陰極に挟まれた素子構造を有する有機エレクトロルミネッセント素子と、表示画素毎に対応した表示信号を有機エレクトロルミネッセント素子に供給するための能動素子が設けられたアクティブマトリックス駆動基板と、該アクティブマトリックス駆動基板と対向して設けられる透明な封止基板とを備え、有機エレクトロルミネッセント素子をアクティブマトリックス駆動基板と封止基板の間に配置し、陰極及び陽極のうち封止基板側に設けられる電極を透明電極としたトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント表示装置であって、有機エレクトロルミネッセント素子が、陰極と、陽極と、陰極及び陽極の間に配置される複数の発光ユニットと、発光ユニットの間に配置される中間ユニットとを備え、中間ユニットが、陽極側に設けられる電子輸送層と、陰極側に設けられる電子引き抜き層とを有し、電子引き抜き層は、電子引き抜き層の陰極側に隣接する隣接層から電子を引き抜くための層であり、電子引き抜き層の最低空分子軌道(LUMO)のエネルギーレベルの絶対値|LUMO(A)|と、隣接層の最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギーレベルの絶対値|HOMO(B)|が、|HOMO(B)|−|LUMO(A)|≦1.5eVの関係にあり、中間ユニットが、電子引き抜き層による隣接層からの電子の引き抜きにより発生したホールを陰極側の発光ユニットに供給するとともに、引き抜いた電子を電子輸送層を介して陽極側の発光ユニットに供給する有機エレクトロルミネッセント素子であって、陽極と、陽極に最も近い発光ユニットとの間に、ホール注入層が設けられており、該ホール注入層及び各電子引き抜き層の膜厚が陽極から遠ざかるにつれて厚くなるように設定されており、かつ100nm以下となるように設定されていることを特徴としている。 An organic electroluminescent display device according to another aspect of the present invention includes an organic electroluminescent element having an element structure sandwiched between an anode and a cathode, and a display signal corresponding to each display pixel. An active matrix driving substrate provided with active elements for supplying to the active matrix, and a transparent sealing substrate provided opposite to the active matrix driving substrate, and sealing the organic electroluminescent element with the active matrix driving substrate. A top emission type organic electroluminescent display device which is arranged between a stop substrate and uses a transparent electrode as an electrode provided on the sealing substrate side of a cathode and an anode, wherein the organic electroluminescent element is a cathode An anode, a plurality of light emitting units disposed between the cathode and the anode, and a light emitting unit An intermediate unit disposed between the cathode and the intermediate unit, the intermediate unit having an electron transport layer provided on the anode side and an electron extraction layer provided on the cathode side. This is a layer for extracting electrons from the adjacent layer adjacent to the cathode side, and the absolute value of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy level of the electron extracting layer | LUMO (A) | and the highest occupied molecular orbital of the adjacent layer The absolute value of the energy level of (HOMO) | HOMO (B) | is in a relationship of | HOMO (B) |-| LUMO (A) | ≦ 1.5 eV, and the intermediate unit is separated from the adjacent layer by the electron extraction layer. Organic electrons are supplied to the light emitting unit on the cathode side while holes generated by the extraction of electrons are supplied to the light emitting unit on the anode side through the electron transport layer. It is a nescent element, and a hole injection layer is provided between the anode and the light emitting unit closest to the anode, and the thickness of the hole injection layer and each electron extraction layer increases as the distance from the anode increases. It is set and it is set so that it may be set to 100 nm or less.
有機エレクトロルミネッセント素子が白色発光の素子である場合、封止基板と有機エレクトロルミネッセント素子の間にカラーフィルターを配置することが好ましい。 When the organic electroluminescent element is a white light emitting element, it is preferable to dispose a color filter between the sealing substrate and the organic electroluminescent element.
本発明の有機エレクトロルミネッセント表示装置は、トップエミッション型の表示装置であるので、有機エレクトロルミネッセント素子で発光した光は、アクティブマトリックスが設けられている側と反対側の封止基板から出射される。一般にアクティブマトリックス回路は多数の層を積層して形成するものであり、ボトムエミッション型の場合はこのようなアクティブマトリックス回路の存在により出射光が減衰するが、本発明の有機エレクトロルミネッセント表示装置はトップエミッション型であるため、このようなアクティブマトリックス回路による影響を受けることなく光を出射することができる。特に、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子は複数の発光ユニットを有するものであるため、トップエミッション型の場合ボトムエミッション型に比べ発光した光が通過する膜数が少なくて済むので、光の干渉による出射光の減衰あるいは出射光の視野角の減衰を制御するための設計の自由度を高めることができる。 Since the organic electroluminescent display device of the present invention is a top emission type display device, the light emitted by the organic electroluminescent element is emitted from the sealing substrate on the side opposite to the side where the active matrix is provided. Emitted. In general, an active matrix circuit is formed by laminating a large number of layers. In the case of a bottom emission type, emitted light is attenuated by the presence of such an active matrix circuit, but the organic electroluminescent display device of the present invention. Can emit light without being affected by such an active matrix circuit. In particular, since the organic electroluminescent device of the present invention has a plurality of light emitting units, the number of films through which emitted light passes is smaller in the case of the top emission type than in the case of the bottom emission type, so that the light interference. The degree of freedom of design for controlling the attenuation of the emitted light or the attenuation of the viewing angle of the emitted light can be increased.
本発明の有機EL素子及び有機EL表示装置は、複数の発光ユニットを積層して備えるものであり、高い発光効率を示す。 The organic EL element and the organic EL display device of the present invention are provided with a plurality of light emitting units stacked, and exhibit high luminous efficiency.
図1は、本発明に従う有機EL素子を示す模式的断面図である。図1に示すように、陰極51と陽極52の間には、第1の発光ユニット41、第2の発光ユニット42、及び第3の発光ユニット43が設けられている。第1の発光ユニット41と第2の発光ユニット42の間には、中間ユニット30が設けられている。第2の発光ユニット42と第3の発光ユニット43の間には、中間ユニット31が設けられている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an organic EL element according to the present invention. As shown in FIG. 1, a first light emitting unit 41, a second light emitting unit 42, and a third light emitting unit 43 are provided between the cathode 51 and the anode 52. An intermediate unit 30 is provided between the first light emitting unit 41 and the second light emitting unit 42. An intermediate unit 31 is provided between the second light emitting unit 42 and the third light emitting unit 43.
中間ユニット30は、陰極51側に位置する電子引き抜き層30aと、陽極52側に位置する電子輸送層30cと、電子引き抜き層30a及び電子輸送層30cの間に設けられる電子注入層30bから構成されている。中間ユニット31も同様に、陰極51側に設けられている電子引き抜き層31aと、陰極52側に設けられる電子輸送層31cと、電子引き抜き層31a及び電子輸送層31cの間に設けられる電子注入層31bから構成されている。 The intermediate unit 30 includes an electron extraction layer 30a positioned on the cathode 51 side, an electron transport layer 30c positioned on the anode 52 side, and an electron injection layer 30b provided between the electron extraction layer 30a and the electron transport layer 30c. ing. Similarly, the intermediate unit 31 includes an electron extraction layer 31a provided on the cathode 51 side, an electron transport layer 31c provided on the cathode 52 side, and an electron injection layer provided between the electron extraction layer 31a and the electron transport layer 31c. 31b.
陰極51と、第1の発光ユニット41の間には、電子輸送層12が設けられている。陽極52と第3の発光ユニット43の間には、ホール注入層10が設けられている。 An electron transport layer 12 is provided between the cathode 51 and the first light emitting unit 41. The hole injection layer 10 is provided between the anode 52 and the third light emitting unit 43.
本発明においては、各電子輸送層12、30c及び31cの膜厚は、陰極51から遠ざかるにつれて厚くなるように設定されている。従って、電子輸送層30cの膜厚は、電子輸送層12の膜厚よりも厚くなるように設定されており、電子輸送層31cの膜厚は、電子輸送層30cの膜厚より厚くなるように設定されている。また、電子輸送層12、30c及び31cのそれぞれの膜厚は、40nm以下となるように設定されている。 In the present invention, the film thickness of each of the electron transport layers 12, 30 c and 31 c is set so as to increase as the distance from the cathode 51 increases. Therefore, the film thickness of the electron transport layer 30c is set to be thicker than the film thickness of the electron transport layer 12, and the film thickness of the electron transport layer 31c is thicker than the film thickness of the electron transport layer 30c. Is set. The film thickness of each of the electron transport layers 12, 30c, and 31c is set to be 40 nm or less.
電子輸送層12、30c及び31cの膜厚を、上記のように設定することにより、各発光ユニット41、42及び43に対する電子の注入のバランスを改善させることができる。このため、各発光ユニット41、42及び43における発光強度を均一に近づけることができ、この結果素子全体としての発光効率を向上させることができる。 By setting the film thicknesses of the electron transport layers 12, 30c, and 31c as described above, the balance of electron injection into the light emitting units 41, 42, and 43 can be improved. For this reason, the light emission intensity in each of the light emitting units 41, 42 and 43 can be made close to uniform, and as a result, the light emission efficiency of the entire element can be improved.
本発明の他の局面に従えば、ホール注入層10及び電子引き抜き層30a及び31aの膜厚は、陽極52から遠ざかるにつれて厚くなるように設定されている。従って、電子引き抜き層31aの膜厚は、ホール注入層10の膜厚よりも厚くなるように設定されており、電子引き抜き層30aの膜厚は、電子引き抜き層31aの膜厚より厚くなるように設定されている。また、ホール注入層及び電子引き抜き層30a及び31aのそれぞれの膜厚は、100nm以下となるように設定されている。 According to another aspect of the present invention, the film thicknesses of the hole injection layer 10 and the electron extraction layers 30 a and 31 a are set so as to increase as the distance from the anode 52 increases. Therefore, the film thickness of the electron extraction layer 31a is set to be larger than the film thickness of the hole injection layer 10, and the film thickness of the electron extraction layer 30a is larger than the film thickness of the electron extraction layer 31a. Is set. The film thicknesses of the hole injection layer and the electron extraction layer 30a and 31a are set to be 100 nm or less.
ホール注入層10及び電子引き抜き層30a及び31aの膜厚を、上記のように設定することにより、各発光ユニット41、42及び43に対するホールの注入のバランスを改善させることができる。この結果、各発光ユニット41、42及び43における発光強度を均一に近づけることができ、素子全体としての発光効率を向上させることができる。 By setting the film thicknesses of the hole injection layer 10 and the electron extraction layers 30a and 31a as described above, the balance of hole injection into the light emitting units 41, 42, and 43 can be improved. As a result, the light emission intensity in each of the light emitting units 41, 42 and 43 can be made close to uniform, and the light emission efficiency of the entire element can be improved.
図1に示す実施例においては、3つの発光ユニットを有しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも2つの発光ユニットが設けられていればよい。 Although the embodiment shown in FIG. 1 has three light emitting units, the present invention is not limited to this, and it is sufficient that at least two light emitting units are provided.
図2は、中間ユニット周辺のエネルギーダイヤグラムを示す図である。中間ユニット30は、電子引き抜き層30a、電子注入層30b及び電子輸送層30cから構成されている。電子引き抜き層30aの陰極側には、隣接層40が設けられている。また、中間ユニット30の陽極側には、第2の発光ユニット42が設けられている。図2においては、第2の発光ユニット42の中間ユニット30側の層のみが図示されている。 FIG. 2 is a diagram showing an energy diagram around the intermediate unit. The intermediate unit 30 includes an electron extraction layer 30a, an electron injection layer 30b, and an electron transport layer 30c. An adjacent layer 40 is provided on the cathode side of the electron extraction layer 30a. A second light emitting unit 42 is provided on the anode side of the intermediate unit 30. In FIG. 2, only the layer on the intermediate unit 30 side of the second light emitting unit 42 is shown.
図2に示す実施例において、電子引き抜き層30aは、以下に示す構造式で表されるヘキサアサトリフェニレンヘキサカルボニトリル(以下、「HAT−CN6」という)から形成されている。HAT−CN6は、例えば非特許文献2に記載された方法より製造することができる。 In the embodiment shown in FIG. 2, the electron extraction layer 30a is formed of hexaasatriphenylenehexacarbonitrile (hereinafter referred to as “HAT-CN6”) represented by the following structural formula. HAT-CN6 can be manufactured by the method described in the nonpatent literature 2, for example.
また、電子注入層30bは、Li(金属リチウム)から形成されている。 The electron injection layer 30b is made of Li (metallic lithium).
また、電子輸送層30cは、以下に示す構造を有するBCP(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10,フェナントロリン)から形成されている。 The electron transport layer 30c is made of BCP (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10, phenanthroline) having the following structure.
本発明において、電子輸送層の膜厚は、上述のように40nm以下であり、さらに好ましくは、1〜40nmの範囲である。電子注入層30bの膜厚は、0.1〜10nmの範囲であることが好ましくは、さらに好ましくは0.1〜1nmの範囲である。電子引き抜き層30aの膜厚は、上述のように100nm以下であることが好ましく、さらに好ましくは1〜100nmの範囲内であり、さらに好ましくは5〜50nmの範囲内である。 In the present invention, the thickness of the electron transport layer is 40 nm or less as described above, and more preferably in the range of 1 to 40 nm. The thickness of the electron injection layer 30b is preferably in the range of 0.1 to 10 nm, and more preferably in the range of 0.1 to 1 nm. As described above, the thickness of the electron extraction layer 30a is preferably 100 nm or less, more preferably in the range of 1 to 100 nm, and still more preferably in the range of 5 to 50 nm.
図2に示す実施例において、隣接層40は、以下の構造を有するNPB(N,N′−ジ(ナフタセン−1−イル)−N,N′−ジフェニルベンジジン)から形成されている。 In the embodiment shown in FIG. 2, the adjacent layer 40 is formed of NPB (N, N′-di (naphthacene-1-yl) -N, N′-diphenylbenzidine) having the following structure.
図2に示す実施例において、第2の発光ユニット42として示している層は、以下の構造を有するTBADN(2−ターシャリー−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン)から形成されている。 In the embodiment shown in FIG. 2, the layer shown as the second light emitting unit 42 is formed from TBADN (2-tertiary-butyl-9,10-di (2-naphthyl) anthracene) having the following structure. ing.
図2に示すように、電子引き抜き層30aのLUMOエネルギーレベルの絶対値(4.4eV)と、隣接層40のHOMOエネルギーレベルの絶対値(5.4eV)との差は、1.5eV以内である。また、電子注入層30bのLUMOエネルギーレベル(仕事関数)の絶対値は、電子引き抜き層30aのLUMOエネルギーレベルの絶対値よりも小さく、電子輸送層30cのLUMOエネルギーレベルの絶対値は、電子注入層30bのLUMOエネルギーレベルの絶対値よりも小さい。 As shown in FIG. 2, the difference between the absolute value (4.4 eV) of the LUMO energy level of the electron extraction layer 30a and the absolute value (5.4 eV) of the HOMO energy level of the adjacent layer 40 is within 1.5 eV. is there. The absolute value of the LUMO energy level (work function) of the electron injection layer 30b is smaller than the absolute value of the LUMO energy level of the electron extraction layer 30a, and the absolute value of the LUMO energy level of the electron transport layer 30c is Less than the absolute value of the LUMO energy level of 30b.
従って、電子引き抜き層30aは、陽極及び陰極に電圧が印加された際、隣接層40から電子を引き抜くことができる。引き抜かれた電子は、電子注入層30b及び電子輸送層30cを通り、第2の発光ユニット42に供給される。 Therefore, the electron extraction layer 30a can extract electrons from the adjacent layer 40 when a voltage is applied to the anode and the cathode. The extracted electrons pass through the electron injection layer 30 b and the electron transport layer 30 c and are supplied to the second light emitting unit 42.
また、隣接層40においては、電子が引き抜かれるのでホールが発生する。このホールは、第1の発光ユニットに供給され、陰極または隣接する中間ユニットから供給された電子と再結合する。この結果、第1の発光ユニット内で発光する。 In the adjacent layer 40, holes are generated because electrons are extracted. This hole is supplied to the first light emitting unit and recombines with electrons supplied from the cathode or an adjacent intermediate unit. As a result, light is emitted in the first light emitting unit.
第2の発光ユニットに供給された電子は、陽極または隣接する中間ユニットから供給されたホールと第2の発光ユニット42内で再結合する。この結果、第2の発光ユニット42内で発光する。 The electrons supplied to the second light emitting unit recombine with the holes supplied from the anode or the adjacent intermediate unit in the second light emitting unit 42. As a result, light is emitted in the second light emitting unit 42.
以上のように、本発明によれば、第1の発光ユニット内及び第2の発光ユニット内で、それぞれ再結合領域を形成することができ、発光させることができる。この結果、発光効率を高めることができるとともに、第1の発光ユニット及び第2の発光ユニットの発光色で発光させることができる。 As described above, according to the present invention, recombination regions can be formed in the first light emitting unit and the second light emitting unit, respectively, and light can be emitted. As a result, the light emission efficiency can be increased, and light can be emitted with the light emission colors of the first light emission unit and the second light emission unit.
<実験1>
表1に示す陽極、ホール注入層、第2の発光ユニット、中間ユニット、第1の発光ユニット、電子輸送層、及び陰極を有する有機EL素子を作製した。以下の表において、(
)内の数字は、各層の膜厚(nm)を示している。中間ユニットにおいて、BCPから形成されている電子輸送層の膜厚Xは、表2に示すように70nmから500nmの間で変化させた。
<Experiment 1>
An organic EL element having an anode, a hole injection layer, a second light emitting unit, an intermediate unit, a first light emitting unit, an electron transport layer, and a cathode shown in Table 1 was produced. In the table below, (
The numbers in parentheses indicate the film thickness (nm) of each layer. In the intermediate unit, the film thickness X of the electron transport layer formed of BCP was changed between 70 nm and 500 nm as shown in Table 2.
陽極は、ITO(インジウム錫酸化物)膜が形成されたガラス基板の上に、フロオロカーボン(CFX)層を形成することにより作製した。フロオロカーボン層は、CHF3ガスのプラズマ重合により形成した。フロオロカーボン層の厚みは1nmとした。 The anode was prepared by forming a fluorocarbon (CF x ) layer on a glass substrate on which an ITO (indium tin oxide) film was formed. The fluorocarbon layer was formed by plasma polymerization of CHF 3 gas. The thickness of the fluorocarbon layer was 1 nm.
以上のようにして作製した陽極の上に、ホール注入層、第2の発光ユニット、中間ユニット、第1の発光ユニット、電子輸送層、及び陰極を蒸着法により順次堆積して形成した。 A hole injection layer, a second light emitting unit, an intermediate unit, a first light emitting unit, an electron transport layer, and a cathode were sequentially deposited on the anode manufactured as described above by an evaporation method.
ホール注入層は、HAT−CN6から形成されている。 The hole injection layer is made of HAT-CN6.
中間ユニットは、電子注入層をLi2Oから形成する以外は、図2に示す中間ユニット30と同様にして形成している。 The intermediate unit is formed in the same manner as the intermediate unit 30 shown in FIG. 2 except that the electron injection layer is made of Li 2 O.
第1の発光ユニット及び第2の発光ユニットは、オレンジ色発光層(90%NPB+10%tBuDPN+3.0%DBzR)及び青色発光層(80%TBADN+20%NPB+2.5%TBP)を積層して形成している。いずれの発光ユニットにおいても、オレンジ色発光層が陽極側に位置し、青色発光層が陰極側に位置している。なお、%は特に断らない限り重量%である。 The first light emitting unit and the second light emitting unit are formed by stacking an orange light emitting layer (90% NPB + 10% tBuDPN + 3.0% DBzR) and a blue light emitting layer (80% TBADN + 20% NPB + 2.5% TBP). Yes. In any light emitting unit, the orange light emitting layer is located on the anode side and the blue light emitting layer is located on the cathode side. % Is% by weight unless otherwise specified.
オレンジ色発光層においては、90%NPB+10%tBuDPNをホスト材料として用い、DBzRをドーパント材料として用いている。 In the orange light emitting layer, 90% NPB + 10% tBuDPN is used as a host material and DBzR is used as a dopant material.
tBuDPNは、5,12−ビス(4−ターシャリー−ブチルフェニル)ナフタセンであり、以下の構造を有している。 tBuDPN is 5,12-bis (4-tertiary-butylphenyl) naphthacene and has the following structure.
DBzRは、5,12−ビス{4−(6−メチルベンゾチアゾール−2−イル)フェニル}−6,11−ジフェニルナフタセンであり、以下の構造を有している。 DBzR is 5,12-bis {4- (6-methylbenzothiazol-2-yl) phenyl} -6,11-diphenylnaphthacene and has the following structure.
青色発光層は、80%TBADN+20%NPBをホスト材料として用いており、TBPをドーパント材料として用いている。 The blue light emitting layer uses 80% TBADN + 20% NPB as a host material and TBP as a dopant material.
TBPは、2,5,8,11−テトラ−ターシャリー−ブチルペリレンであり、以下の構造を有している。 TBP is 2,5,8,11-tetra-tertiary-butylperylene and has the following structure.
作製した各有機EL素子について、発光効率を測定し、測定結果を駆動電圧とともに表2に示した。なお、発光効率は、20mA/cm2における値である。 About each produced organic EL element, luminous efficiency was measured and the measurement result was shown in Table 2 with the drive voltage. The luminous efficiency is a value at 20 mA / cm 2 .
表2に示す結果から明らかなように、中間ユニットの電子輸送層の膜厚を17nm〜40nmとし、陰極側の電子輸送層よりも厚くした場合、陰極側の電子輸送層の膜厚と同じ120nmとした場合に比べ発光効率が向上することがわかる。これは、中間ユニットの電子輸送層の膜厚を厚くすることにより、陰極側から離れた第2の発光ユニットにおける電子の注入が促進され、この結果第1の発光ユニットと第2の発光ユニットにおいて電子の注入がほぼ同程度となり、第1の発光ユニット及び第2の発光ユニットの発光強度が均一に近づき、全体として発光効率が高くなったとこによるものと思われる。 As is clear from the results shown in Table 2, when the film thickness of the electron transport layer of the intermediate unit is 17 nm to 40 nm and is thicker than the electron transport layer on the cathode side, it is 120 nm which is the same as the film thickness of the electron transport layer on the cathode side. It can be seen that the light emission efficiency is improved as compared with the case. This is because by increasing the film thickness of the electron transport layer of the intermediate unit, the injection of electrons in the second light emitting unit away from the cathode side is promoted. As a result, in the first light emitting unit and the second light emitting unit, This is probably because the injection of electrons became approximately the same, the light emission intensities of the first light-emitting unit and the second light-emitting unit approached uniformly, and the light emission efficiency as a whole increased.
中間ユニットの電子輸送層の膜厚を50nmとした場合には、発光効率が低下している。これは、電子輸送層の膜厚が厚くなりすぎたために、電子の注入に障害が生じ、これによって発光効率が低下したことによると思われる。 When the thickness of the electron transport layer of the intermediate unit is 50 nm, the light emission efficiency is lowered. This is presumably because the electron transport layer was too thick, which hindered the injection of electrons, thereby reducing the light emission efficiency.
また中間ユニットの電子輸送層の膜厚を7nmとし、陰極側の電子輸送層の膜厚よりも薄くした場合には、発光効率が低下していることがわかる。 In addition, when the film thickness of the electron transport layer of the intermediate unit is 7 nm and is thinner than the film thickness of the electron transport layer on the cathode side, it can be seen that the light emission efficiency is lowered.
以上のことから、本発明に従い、各電子輸送層の膜厚が、陰極から遠ざかるにつれて厚くなるように設定し、かつ40nm以下となるように設定することにより、良好な発光効率が得られることがわかる。 From the above, according to the present invention, by setting the thickness of each electron transport layer to be thicker as it goes away from the cathode, and setting it to be 40 nm or less, good luminous efficiency can be obtained. Recognize.
<実験2>
表3に示す陽極、ホール注入層、第3の発光ユニット、第2の中間ユニット、第2の発光ユニット、第1の中間ユニット、第1の発光ユニット、電子輸送層、及び陰極を有する有機EL素子を作製した。以下の表において、( )内の厚みは、各層の厚み(nm)を示している。
<Experiment 2>
Organic EL having anode, hole injection layer, third light emitting unit, second intermediate unit, second light emitting unit, first intermediate unit, first light emitting unit, electron transport layer and cathode shown in Table 3 An element was produced. In the following table, the thickness in () indicates the thickness (nm) of each layer.
第1の中間ユニット及び第2の中間ユニットについては、第1の中間ユニットの電子輸送層の膜厚X及び第2の中間ユニットの電子輸送層の膜厚Yを、表4に示すように変化させる以外は、実験1と同様にして形成している。 Regarding the first intermediate unit and the second intermediate unit, the film thickness X of the electron transport layer of the first intermediate unit and the film thickness Y of the electron transport layer of the second intermediate unit are changed as shown in Table 4. Except for the above, it is formed in the same manner as in Experiment 1.
また、第1〜第3の発光ユニットも、実験1における発光ユニットと同様にして形成している。また、陽極、ホール注入層、電子輸送層、及び陰極も、実験1と同様にして形成している。 The first to third light emitting units are formed in the same manner as the light emitting unit in Experiment 1. The anode, hole injection layer, electron transport layer, and cathode are also formed in the same manner as in Experiment 1.
作製した有機EL素子について、発光効率を測定し、測定結果を表4に示した。 About the produced organic EL element, luminous efficiency was measured and the measurement results are shown in Table 4.
表4に示すように、第1の中間ユニットの電子輸送層の膜厚を陰極側の電子輸送層の膜厚よりも厚くし、かつ第2の中間ユニットの電子輸送層の膜厚を第1の中間ユニットの電子輸送層の膜厚よりも厚くすることにより、高い発光効率が得られることがわかる。 As shown in Table 4, the thickness of the electron transport layer of the first intermediate unit is made larger than the thickness of the electron transport layer on the cathode side, and the thickness of the electron transport layer of the second intermediate unit is set to the first thickness. It can be seen that high luminous efficiency can be obtained by making it thicker than the thickness of the electron transport layer of the intermediate unit.
<実験3>
表5に示す陽極、ホール注入層、第4の発光ユニット、第3の中間ユニット、第3の発光ユニット、第2の中間ユニット、第2の発光ユニット、第1の中間ユニット、第1の発光ユニット、電子輸送層、及び陰極を有する有機EL素子を作製した。
<Experiment 3>
Anode, hole injection layer, fourth light emitting unit, third intermediate unit, third light emitting unit, second intermediate unit, second light emitting unit, first intermediate unit, first light emission shown in Table 5 An organic EL device having a unit, an electron transport layer, and a cathode was produced.
第1の中間ユニットの電子輸送層の膜厚X、第2の中間ユニットの電子輸送層の膜厚Y、及び第3の中間ユニットの電子輸送層の膜厚Zを、表6に示すような値に設定する以外は、実験1の中間ユニットと同様にして形成した。 Table 6 shows the film thickness X of the electron transport layer of the first intermediate unit, the film thickness Y of the electron transport layer of the second intermediate unit, and the film thickness Z of the electron transport layer of the third intermediate unit. It was formed in the same manner as the intermediate unit of Experiment 1 except that the value was set.
第1〜第4の発光ユニットは、実験1の発光ユニットと同様にして形成した。また、陽極、ホール注入層、電子輸送層、及び陰極は、実験1と同様にして形成している。 The first to fourth light emitting units were formed in the same manner as the light emitting unit of Experiment 1. The anode, hole injection layer, electron transport layer, and cathode are formed in the same manner as in Experiment 1.
作製した各有機EL素子について発光効率を測定し、発光効率を駆動電圧とともに表6に示す。 Luminous efficiency was measured for each produced organic EL element, and the luminous efficiency is shown in Table 6 together with the driving voltage.
表6に示す結果から明らかなように、第1の中間ユニットの電子輸送層の膜厚を、陰極側の電子輸送層の膜厚よりも厚くし、第2の中間ユニットの電子輸送層の膜厚を第1の中間ユニットの電子輸送層の膜厚よりも厚くし、第3の中間ユニットの電子輸送層の膜厚を、第2の中間ユニットの電子輸送層の膜厚よりも厚くすることにより、高い発光効率が得られている。 As is clear from the results shown in Table 6, the film thickness of the electron transport layer of the first intermediate unit is made larger than the film thickness of the electron transport layer on the cathode side, and the film of the electron transport layer of the second intermediate unit The thickness is made thicker than the thickness of the electron transport layer of the first intermediate unit, and the thickness of the electron transport layer of the third intermediate unit is made thicker than the thickness of the electron transport layer of the second intermediate unit. Thus, high luminous efficiency is obtained.
<実験4>
本実験では、ホール注入層及び電子引き抜き層の厚みを変化させた。
<Experiment 4>
In this experiment, the thicknesses of the hole injection layer and the electron extraction layer were changed.
表7に示す陽極、ホール注入層、第2の発光ユニット、中間ユニット、第1の発光ユニット、電子輸送層及び陰極を有する有機EL素子を作製した。 An organic EL device having an anode, a hole injection layer, a second light emitting unit, an intermediate unit, a first light emitting unit, an electron transport layer, and a cathode shown in Table 7 was produced.
中間ユニットの電子引き抜き層の膜厚Yを、表8に示すように10nm〜110nmの範囲で変化させ、中間ユニットの電子輸送層の膜厚を陰極側の電子輸送層の膜厚と同じ12nmとする以外は、実験1と同様にして各層を形成した。 The film thickness Y of the electron extraction layer of the intermediate unit is changed in the range of 10 nm to 110 nm as shown in Table 8, and the film thickness of the electron transport layer of the intermediate unit is 12 nm, which is the same as the film thickness of the electron transport layer on the cathode side. Each layer was formed in the same manner as in Experiment 1 except that.
作製した各有機EL素子について、発光効率を測定し、発光効率を駆動電圧とともに表8に示した。 About each produced organic EL element, luminous efficiency was measured and the luminous efficiency was shown in Table 8 with the drive voltage.
表8に示す結果から明らかなように、中間ユニットの電子引き抜き層の膜厚を、陰極側のホール注入層の膜厚よりも厚い70nm〜100nm範囲内とすることにより、ホール注入層の膜厚と同じ50nmとした場合よりも、高い発光効率が得られることがわかる。電子引き抜き層の膜厚を110nmとすると、発光効率が低下することがわかる。これは、電子引き抜き層の厚みが厚くなりすぎると、ホールの移動に障害が生じるためであると考えられる。また、電子引き抜き層の膜厚をホール注入層の膜厚よりも薄くしすぎると、発光効率が低下することがわかる。 As is apparent from the results shown in Table 8, the film thickness of the hole injection layer is set by setting the film thickness of the electron extraction layer of the intermediate unit within the range of 70 nm to 100 nm, which is thicker than the film thickness of the hole injection layer on the cathode side. It can be seen that a higher luminous efficiency can be obtained than when the same 50 nm is used. It can be seen that when the thickness of the electron extraction layer is 110 nm, the light emission efficiency decreases. This is considered to be because if the thickness of the electron extraction layer becomes too thick, an obstacle occurs in the movement of holes. It can also be seen that if the thickness of the electron withdrawing layer is made thinner than the thickness of the hole injection layer, the light emission efficiency is lowered.
<実験5>
本実験では、発光ユニットを3つにし、中間ユニットにおける電子引き抜き層の膜厚を変化させた。
<Experiment 5>
In this experiment, three light emitting units were used, and the film thickness of the electron extraction layer in the intermediate unit was changed.
表9に示す、陽極、ホール注入層、第3の発光ユニット、第2の中間ユニット、第2の発光ユニット、第1の中間ユニット、第1の発光ユニット、電子輸送層、及び陰極を有する有機EL素子を作製した。 Table 9 shows an organic material having an anode, a hole injection layer, a third light emitting unit, a second intermediate unit, a second light emitting unit, a first intermediate unit, a first light emitting unit, an electron transport layer, and a cathode. An EL element was produced.
第1の発光ユニットの電子引き抜き層の膜厚Z及び第2の中間ユニットの電子引き抜き層の膜厚Yを、表10に示すように変化させた。それ以外は、実験1と同様にして陽極、ホール注入層、各発光ユニット、各中間ユニット、電子輸送層、及び陰極を形成した。 The film thickness Z of the electron extraction layer of the first light emitting unit and the film thickness Y of the electron extraction layer of the second intermediate unit were changed as shown in Table 10. Other than that was carried out similarly to Experiment 1, and formed the anode, the hole injection layer, each light emitting unit, each intermediate unit, the electron carrying layer, and the cathode.
作製した各有機EL素子について、発光効率を測定し、駆動電圧とともに測定結果を表10に示した。 About each produced organic EL element, luminous efficiency was measured and the measurement result was shown in Table 10 with the drive voltage.
表10に示す結果から明らかなように、第1の中間ユニットの電子引き抜き層の膜厚を陽極側のホール注入層の膜厚よりも厚くし、第2の中間ユニットの電子引き抜き層の膜厚を第1の中間ユニットの電子引き抜き層の膜厚よりも厚くすることにより、高い発光効率が得られている。 As is clear from the results shown in Table 10, the film thickness of the electron extraction layer of the first intermediate unit is made larger than the film thickness of the hole injection layer on the anode side, and the film thickness of the electron extraction layer of the second intermediate unit. Is made thicker than the film thickness of the electron extraction layer of the first intermediate unit, high luminous efficiency is obtained.
<実験6>
本実験においては、中間ユニットの電子引き抜き層及び電子輸送層の両方を変化させた。
<Experiment 6>
In this experiment, both the electron extraction layer and the electron transport layer of the intermediate unit were changed.
表11に示す、陽極、ホール注入層、第2の発光ユニット、中間ユニット、第1の発光ユニット、電子輸送層及び陰極を有する有機EL素子を作製した。 Organic EL elements having an anode, a hole injection layer, a second light emitting unit, an intermediate unit, a first light emitting unit, an electron transport layer, and a cathode shown in Table 11 were produced.
中間ユニットの電子輸送層の膜厚Z及び電子引き抜き層の膜厚Yを、表12に示すように変化させた。それ以外は、実験1と同様にして、陽極、ホール注入層、各発光ユニット、中間ユニット、電子輸送層、及び陰極を形成した。 The thickness Z of the electron transport layer and the thickness Y of the electron extraction layer of the intermediate unit were changed as shown in Table 12. Other than that was carried out similarly to Experiment 1, and formed the anode, the hole injection layer, each light emitting unit, the intermediate unit, the electron carrying layer, and the cathode.
作製した各有機EL素子について、発光効率を測定し、測定結果を駆動電圧とともに表12に示した。 About each produced organic EL element, luminous efficiency was measured and the measurement result was shown in Table 12 with the drive voltage.
表12に示すように、中間ユニットの電子輸送層の膜厚を陰極側の電子輸送層の膜厚よりも厚くし、かつ中間ユニットの電子引き抜き層の膜厚を陽極側のホール注入層の膜厚よりも厚くすることにより、高い発光効率が得られている。また、中間ユニットの電子輸送層の膜厚を陰極側の電子輸送層の膜厚よりも薄くし、中間ユニットの電子引き抜き層の膜厚を陽極側のホール注入層の膜厚よりも薄くすることにより、発光効率が低下していることがわかる。 As shown in Table 12, the film thickness of the electron transport layer of the intermediate unit is made larger than the film thickness of the electron transport layer on the cathode side, and the film thickness of the electron extraction layer of the intermediate unit is set to the film of the hole injection layer on the anode side. By making it thicker than the thickness, high luminous efficiency is obtained. Also, make the thickness of the electron transport layer of the intermediate unit thinner than the thickness of the electron transport layer on the cathode side, and make the thickness of the electron extraction layer of the intermediate unit thinner than the thickness of the hole injection layer on the anode side. Thus, it can be seen that the luminous efficiency is lowered.
表2において中間ユニットの電子輸送層の膜厚を17nmとした場合(発光効率29.5cd/A)、及び表8において中間ユニットのホール注入層の膜厚を70nmとした場合(26.5cd/A)に比べ、発光効率が30.2cd/Aとより高くなっている。このことから、中間ユニットにおいて、電子輸送層及びホール注入層のいずれの膜厚をも本発明に従い厚くすることにより、発光効率をより一層高め得ることがわかる。 In Table 2, when the film thickness of the electron transport layer of the intermediate unit is 17 nm (light emission efficiency 29.5 cd / A), and in Table 8, the film thickness of the hole injection layer of the intermediate unit is 70 nm (26.5 cd / A). Compared with A), the luminous efficiency is higher at 30.2 cd / A. From this, it can be seen that, in the intermediate unit, the luminous efficiency can be further enhanced by increasing the thickness of both the electron transport layer and the hole injection layer according to the present invention.
図3は、本発明に従う実施例の有機EL素子を備えた有機EL表示装置を示す断面図である。この有機EL表示装置においては、能動素子としてTFTを用いて各画素における発光を駆動している。なお、能動素子としてダイオードなども用いることができる。また、この有機EL素子においては、カラーフィルターが設けられている。この有機EL表示装置は、矢印で示しているように基板1の下方に光を出射して表示するボトムエミッション型の表示装置である。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing an organic EL display device including the organic EL element of the embodiment according to the present invention. In this organic EL display device, light emission in each pixel is driven using a TFT as an active element. A diode or the like can be used as the active element. In this organic EL element, a color filter is provided. This organic EL display device is a bottom emission type display device that emits and displays light below the substrate 1 as indicated by arrows.
図3を参照して、ガラスなどの透明基板からなる基板1の上には、第1の絶縁層2が設けられている。第1の絶縁層2は、例えばSiO2及びSiNXなどから形成されている。第1の絶縁層2の上には、ポリシリコン層からなるチャネル領域20が形成されている。チャネル領域20の上には、ドレイン電極21及びソース電極23が形成されており、またドレイン電極21とソース電極23の間には、第2の絶縁層3を介してゲート電極22が設けられている。ゲート電極22の上には、第4の絶縁層4が設けられている。第2の絶縁層3は、例えばSiNX及びSiO2から形成されており、第3の絶縁層4は、SiO2及びSiNXから形成されている。 Referring to FIG. 3, a first insulating layer 2 is provided on a substrate 1 made of a transparent substrate such as glass. The first insulating layer 2 is made of, for example, SiO 2 and SiN x . A channel region 20 made of a polysilicon layer is formed on the first insulating layer 2. A drain electrode 21 and a source electrode 23 are formed on the channel region 20, and a gate electrode 22 is provided between the drain electrode 21 and the source electrode 23 via the second insulating layer 3. Yes. A fourth insulating layer 4 is provided on the gate electrode 22. The second insulating layer 3 is made of, for example, SiN x and SiO 2 , and the third insulating layer 4 is made of SiO 2 and SiN x .
第3の絶縁層4の上には、第4の絶縁層5が形成されている。第4の絶縁層5は、例えば、SiNXから形成されている。第4の絶縁層5の上の画素領域の部分には、カラーフ
ィルター層7が設けられている。カラーフィルター層7としては、R(赤)、G(緑)、またB(青)などのカラーフィルターが設けられる。カラーフィルター層7の上には、第1の平坦化膜6が設けられている。ドレイン電極21の上方の第1の平坦化膜6にはスルーホール部が形成され、第1の平坦化膜6の上に形成されているITO(インジウムースズ酸化物)からなるホール注入電極8がスルーホール部内に導入されている。画素領域におけるホール注入電極(陽極)8の上には、ホール注入層10が形成されている。画素領域以外の部分においては、第2の平坦化膜9が形成されている。
A fourth insulating layer 5 is formed on the third insulating layer 4. The fourth insulating layer 5 is made of, for example, SiN x . A color filter layer 7 is provided in the pixel region on the fourth insulating layer 5. As the color filter layer 7, color filters such as R (red), G (green), and B (blue) are provided. A first planarizing film 6 is provided on the color filter layer 7. A through hole portion is formed in the first planarization film 6 above the drain electrode 21, and a hole injection electrode 8 made of ITO (indium oxide) formed on the first planarization film 6 is through. It is introduced in the hall. A hole injection layer 10 is formed on the hole injection electrode (anode) 8 in the pixel region. A second planarizing film 9 is formed in a portion other than the pixel region.
ホール注入層10の上には、本発明に従い積層した白色発光の発光素子層11が設けられている。発光素子層11は、第2の発光ユニットの上に中間ユニットを介して第1の発光ユニットを積層した本発明に従う構造を有している。発光素子層11の上には、電子輸送層12が設けられ、電子輸送層12の上には、電子注入電極(陰極)13が設けられている。 On the hole injection layer 10, a white light emitting element layer 11 laminated according to the present invention is provided. The light emitting element layer 11 has a structure according to the present invention in which the first light emitting unit is laminated on the second light emitting unit via an intermediate unit. An electron transport layer 12 is provided on the light emitting element layer 11, and an electron injection electrode (cathode) 13 is provided on the electron transport layer 12.
以上のように、本実施例の有機EL素子においては、画素領域の上に、ホール注入電極(陽極)8と、ホール注入層10と、本発明に従う構造を有する発光素子層11と、電子輸送層12と、電子注入電極(陰極)13とが積層されて有機EL素子が構成されている。 As described above, in the organic EL element of this example, the hole injection electrode (anode) 8, the hole injection layer 10, the light emitting element layer 11 having the structure according to the present invention, and the electron transport are formed on the pixel region. The layer 12 and the electron injection electrode (cathode) 13 are laminated to constitute an organic EL element.
発光素子層11からは白色の発光がなされる。この白色の発光は、基板1を通り外部に出射するが、発光側にカラーフィルター層7が設けられているので、カラーフィルター層7の色に応じて、R、GまたはBの色が出射される。 The light emitting element layer 11 emits white light. This white light emission is emitted to the outside through the substrate 1, but since the color filter layer 7 is provided on the light emission side, R, G, or B color is emitted according to the color of the color filter layer 7. The
図4は本発明に従う実施例の有機EL表示装置を示す断面図である。本実施例の有機EL表示装置は、矢印で図示しているように基板1の上方に光を出射して表示するトップエミッション型の有機EL表示装置である。 FIG. 4 is a sectional view showing an organic EL display device of an embodiment according to the present invention. The organic EL display device according to this embodiment is a top emission type organic EL display device that emits light above the substrate 1 for display as shown by arrows.
基板1から陽極8までの部分は、図3に示す実施例とほぼ同様にして作製されている。但し、カラーフィルター層7は、第4の絶縁層5の上に設けられておらず、有機EL素子の上方に配置されている。具体的には、ガラスなどからなる透明な封止基板10の上にカラーフィルター層7を取り付け、この上にオーバーコート層15をコーティングし、これを透明接着剤層14を介して陽極8の上に貼り付けることにより取り付けられている。また、本実施例では、陽極と陰極の位置を図3に示す実施例とは逆にしている。 The portions from the substrate 1 to the anode 8 are manufactured in substantially the same manner as in the embodiment shown in FIG. However, the color filter layer 7 is not provided on the fourth insulating layer 5 and is disposed above the organic EL element. Specifically, the color filter layer 7 is attached on a transparent sealing substrate 10 made of glass or the like, and an overcoat layer 15 is coated thereon, and this is applied to the anode 8 via the transparent adhesive layer 14. It is attached by sticking to. In this embodiment, the positions of the anode and the cathode are reversed from those in the embodiment shown in FIG.
陽極8として、透明な電極が形成されており、例えば、膜厚100nm程度のITOと膜厚20nm程度の銀とを積層することにより形成されている。陰極13としては、反射電極が形成されており、例えば、膜厚100nm程度のアルミニウム、クロム、または銀の薄膜が形成されている。オーバーコート層15は、アクリル樹脂などにより厚み1μm程度に形成されている。カラーフィルター層7は、顔料タイプのものであってもよいし染料タイプのものであってもよい。その厚みは1μm程度である。 A transparent electrode is formed as the anode 8, and is formed, for example, by laminating ITO having a thickness of about 100 nm and silver having a thickness of about 20 nm. As the cathode 13, a reflective electrode is formed. For example, an aluminum, chromium, or silver thin film having a thickness of about 100 nm is formed. The overcoat layer 15 is formed with an acrylic resin or the like to a thickness of about 1 μm. The color filter layer 7 may be a pigment type or a dye type. Its thickness is about 1 μm.
発光素子層11から発光された白色光は、封止基板16を通り外部に出射されるが、発光側にカラーフィルター層7が設けられているので、カラーフィルター層7の色に応じてR、GまたはBの色が出射される。本実施例の有機EL表示装置はトップエミッション型であるので、薄膜トランジスタが設けられている領域も画素領域として用いることができ、図3に示す実施例よりも広い範囲にカラーフィルター層7が設けられている。発光素子層11は本発明に従う有機EL素子から形成されており、発光効率の高い発光素子層であるが、本実施例によればより広い領域を画素領域として用いることができるので、発光効率の高い発光素子層の利点を十分に活用することができる。また、複数の発光ユニットを有する発光素子層の形成も、アクティブマトリックスによる影響を考慮せずに行うことができるので、設計の自由度を高めることができる。 White light emitted from the light emitting element layer 11 is emitted to the outside through the sealing substrate 16, but since the color filter layer 7 is provided on the light emitting side, R, G or B color is emitted. Since the organic EL display device of this embodiment is a top emission type, the region where the thin film transistor is provided can also be used as the pixel region, and the color filter layer 7 is provided in a wider range than the embodiment shown in FIG. ing. The light emitting element layer 11 is formed of an organic EL element according to the present invention and is a light emitting element layer having high light emission efficiency. However, according to this embodiment, a wider area can be used as a pixel area, and thus the light emission efficiency of the light emitting element layer 11 is improved. The advantages of a high light emitting element layer can be fully utilized. Further, since the light emitting element layer having a plurality of light emitting units can be formed without considering the influence of the active matrix, the degree of freedom in design can be increased.
上記実施例では、封止基板としてガラス板を用いているが、本発明において封止基板はガラス板に限定されるものではなく、例えば、SiO2などの酸化膜やSiNxなどの窒化膜などの膜状のものも封止基板として用いることができる。この場合、素子上に膜状の封止基板を直接形成できるので、透明接着剤層を設ける必要がなくなる。 In the above embodiment, a glass plate is used as the sealing substrate. However, the sealing substrate is not limited to the glass plate in the present invention. For example, an oxide film such as SiO 2 or a nitride film such as SiN x is used. A film-like material can also be used as a sealing substrate. In this case, since a film-like sealing substrate can be directly formed on the element, there is no need to provide a transparent adhesive layer.
1…基板
2…第1の絶縁層
3…第2の絶縁層
4…第3の絶縁層
5…第4の絶縁層
6…第1の平坦化膜
7…カラーフィルター層
8…ホール注入電極
9…第2の平坦化膜
10…ホール注入層
11…発光素子層
12…電子輸送層
13…電子注入電極
14…透明接着剤層
15…オーバーコート層
16…封止基板
20…チャネル領域
21…ドレイン電極
22…ゲート電極
23…ソース電極
30…第1の中間ユニット
30a…電子引き抜き層
30b…電子注入層
30c…電子輸送層
31…第2の中間ユニット
31a…電子引き抜き層
31b…電子注入層
31c…電子輸送層
40…隣接層
41…第1の発光ユニット
42…第2の発光ユニット
43…第3の発光ユニット
51…陰極
52…陽極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... 1st insulating layer 3 ... 2nd insulating layer 4 ... 3rd insulating layer 5 ... 4th insulating layer 6 ... 1st planarization film 7 ... Color filter layer 8 ... Hole injection electrode 9 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... 2nd planarizing film 10 ... Hole injection layer 11 ... Light emitting element layer 12 ... Electron transport layer 13 ... Electron injection electrode 14 ... Transparent adhesive layer 15 ... Overcoat layer 16 ... Sealing substrate 20 ... Channel region 21 ... Drain Electrode 22 ... Gate electrode 23 ... Source electrode 30 ... First intermediate unit 30a ... Electron extraction layer 30b ... Electron injection layer 30c ... Electron transport layer 31 ... Second intermediate unit 31a ... Electron extraction layer 31b ... Electron injection layer 31c ... Electron transport layer 40 ... Adjacent layer 41 ... First light emitting unit 42 ... Second light emitting unit 43 ... Third light emitting unit 51 ... Cathode 52 ... Anode
Claims (14)
前記中間ユニットが、陽極側に設けられる電子輸送層と、陰極側に設けられる電子引き抜き層とを有し、前記電子引き抜き層は、前記電子引き抜き層の陰極側に隣接する隣接層から電子を引き抜くための層であり、前記電子引き抜き層の最低空分子軌道(LUMO)のエネルギーレベルの絶対値|LUMO(A)|と、前記隣接層の最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギーレベルの絶対値|HOMO(B)|が、|HOMO(B)|−|LUMO(A)|≦1.5eVの関係にあり、前記中間ユニットが、前記電子引き抜き層による前記隣接層からの電子の引き抜きにより発生したホールを陰極側の発光ユニットに供給するとともに、引き抜いた電子を前記電子輸送層を介して陽極側の発光ユニットに供給する有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記陰極と、前記陰極に最も近い前記発光ユニットとの間にも、電子輸送層が設けられており、これら電子輸送層はBCPからなり、各電子輸送層の膜厚が、前記陰極から遠ざかるにつれて厚くなるように設定されており、かつ40nm以下となるように設定されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。 A cathode, an anode, a plurality of light emitting units disposed between the cathode and the anode, and an intermediate unit disposed between the light emitting units,
The intermediate unit has an electron transport layer provided on the anode side and an electron extraction layer provided on the cathode side, and the electron extraction layer extracts electrons from an adjacent layer adjacent to the cathode side of the electron extraction layer. The absolute value | LUMO (A) | of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the electron extraction layer and the absolute value of the energy level of the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the adjacent layer. | HOMO (B) | is in a relationship of | HOMO (B) |-| LUMO (A) | ≦ 1.5 eV, and the intermediate unit is generated by extracting electrons from the adjacent layer by the electron extracting layer. And supplying the extracted holes to the light emitting unit on the cathode side and supplying the extracted electrons to the light emitting unit on the anode side through the electron transport layer. A door element,
An electron transport layer is also provided between the cathode and the light emitting unit closest to the cathode. These electron transport layers are made of BCP, and the film thickness of each electron transport layer increases as the distance from the cathode increases. An organic electroluminescent element characterized by being set to be thick and set to be 40 nm or less.
前記中間ユニットが、陽極側に設けられる電子輸送層と、陰極側に設けられる電子引き抜き層とを有し、前記電子引き抜き層は、前記電子引き抜き層の陰極側に隣接する隣接層から電子を引き抜くための層であり、前記電子引き抜き層の最低空分子軌道(LUMO)のエネルギーレベルの絶対値|LUMO(A)|と、前記隣接層の最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギーレベルの絶対値|HOMO(B)|が、|HOMO(B)|−|LUMO(A)|≦1.5eVの関係にあり、前記中間ユニットが、前記電子引き抜き層による前記隣接層からの電子の引き抜きにより発生したホールを陰極側の発光ユニットに供給するとともに、引き抜いた電子を前記電子輸送層を介して陽極側の発光ユニットに供給する有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記陽極と、前記陽極に最も近い前記発光ユニットとの間に、ホール注入層が設けられており、該ホール注入層及び前記電子引き抜き層がHAT−CN6からなり、該ホール注入層及び各電子引き抜き層の膜厚が前記陽極から遠ざかるにつれて厚くなるように設定されており、かつ100nm以下となるように設定されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。 A cathode, an anode, a plurality of light emitting units disposed between the cathode and the anode, and an intermediate unit disposed between the light emitting units,
The intermediate unit has an electron transport layer provided on the anode side and an electron extraction layer provided on the cathode side, and the electron extraction layer extracts electrons from an adjacent layer adjacent to the cathode side of the electron extraction layer. The absolute value | LUMO (A) | of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the electron extraction layer and the absolute value of the energy level of the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the adjacent layer. | HOMO (B) | is in a relationship of | HOMO (B) |-| LUMO (A) | ≦ 1.5 eV, and the intermediate unit is generated by extracting electrons from the adjacent layer by the electron extracting layer. And supplying the extracted holes to the light emitting unit on the cathode side and supplying the extracted electrons to the light emitting unit on the anode side through the electron transport layer. A door element,
A hole injection layer is provided between the anode and the light emitting unit closest to the anode, and the hole injection layer and the electron extraction layer are made of HAT-CN6, and the hole injection layer and each electron extraction layer are formed . An organic electroluminescent device, wherein the thickness of the layer is set so as to increase as the distance from the anode increases, and is set to be 100 nm or less.
前記中間ユニットは、前記電子引き抜き層が引き抜いた電子を前記電子注入層及び前記電子輸送層を介して前記発光ユニットに供給することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。 An electron injection layer is provided adjacent to the anode side of the electron extraction layer, and the absolute value | LUMO (C) | of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy level of the electron injection layer or the absolute value of the work function | WF (C) | is smaller than | LUMO (A) | and the absolute value of the energy level of the lowest unoccupied molecular orbital in the electron transport layer | LUMO (D) | is | LUMO (C) | or | WF (C) |
4. The intermediate unit according to claim 1, wherein the intermediate unit supplies electrons extracted by the electron extraction layer to the light emitting unit through the electron injection layer and the electron transport layer. 5. Organic electroluminescent device.
前記有機エレクトロルミネッセント素子が、前記陰極と、前記陽極と、前記陰極及び前記陽極の間に配置される複数の発光ユニットと、前記発光ユニットの間に配置される中間ユニットとを備え、
前記中間ユニットが、陽極側に設けられる電子輸送層と、陰極側に設けられる電子引き抜き層とを有し、前記電子引き抜き層は、前記電子引き抜き層の陰極側に隣接する隣接層から電子を引き抜くための層であり、前記電子引き抜き層の最低空分子軌道(LUMO)のエネルギーレベルの絶対値|LUMO(A)|と、前記隣接層の最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギーレベルの絶対値|HOMO(B)|が、|HOMO(B)|−|LUMO(A)|≦1.5eVの関係にあり、前記中間ユニットが、前記電子引き抜き層による前記隣接層からの電子の引き抜きにより発生したホールを陰極側の発光ユニットに供給するとともに、引き抜いた電子を前記電子輸送層を介して陽極側の発光ユニットに供給する有機エレクトロルミネッセント素子であって、前記陰極と、前記陰極に最も近い前記発光ユニットとの間にも、電子輸送層が設けられており、これら電子輸送層はBCPからなり、各電子輸送層の膜厚が、前記陰極から遠ざかるにつれて厚くなるように設定されており、かつ40nm以下となるように設定されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント表示装置。 An active matrix driving substrate provided with an organic electroluminescent element having an element structure sandwiched between an anode and a cathode, and an active element for supplying a display signal corresponding to each display pixel to the organic electroluminescent element And a transparent sealing substrate provided opposite to the active matrix driving substrate, the organic electroluminescent element is disposed between the active matrix driving substrate and the sealing substrate, the cathode and the A top emission type organic electroluminescent display device in which an electrode provided on the sealing substrate side of the anode is a transparent electrode,
The organic electroluminescent device comprises the cathode, the anode, a plurality of light emitting units disposed between the cathode and the anode, and an intermediate unit disposed between the light emitting units.
The intermediate unit has an electron transport layer provided on the anode side and an electron extraction layer provided on the cathode side, and the electron extraction layer extracts electrons from an adjacent layer adjacent to the cathode side of the electron extraction layer. The absolute value | LUMO (A) | of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the electron extraction layer and the absolute value of the energy level of the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the adjacent layer. | HOMO (B) | is in a relationship of | HOMO (B) |-| LUMO (A) | ≦ 1.5 eV, and the intermediate unit is generated by extracting electrons from the adjacent layer by the electron extracting layer. And supplying the extracted holes to the light emitting unit on the cathode side and supplying the extracted electrons to the light emitting unit on the anode side through the electron transport layer. A preparative element, and the cathode, to be between nearest the light-emitting unit to the cathode, the electron transport layer is provided, these electron transport layer comprises BCP, the thickness of each of the electron-transport layer An organic electroluminescent display device, wherein the organic electroluminescent display device is set so as to become thicker as it goes away from the cathode and is set to 40 nm or less.
前記有機エレクトロルミネッセント素子が、前記陰極と、前記陽極と、前記陰極及び前記陽極の間に配置される複数の発光ユニットと、前記発光ユニットの間に配置される中間ユニットとを備え、
前記中間ユニットが、陽極側に設けられる電子輸送層と、陰極側に設けられる電子引き抜き層とを有し、前記電子引き抜き層は、前記電子引き抜き層の陰極側に隣接する隣接層から電子を引き抜くための層であり、前記電子引き抜き層の最低空分子軌道(LUMO)のエネルギーレベルの絶対値|LUMO(A)|と、前記隣接層の最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギーレベルの絶対値|HOMO(B)|が、|HOMO(B)|−|LUMO(A)|≦1.5eVの関係にあり、前記中間ユニットが、前記電子引き抜き層による前記隣接層からの電子の引き抜きにより発生したホールを陰極側の発光ユニットに供給するとともに、引き抜いた電子を前記電子輸送層を介して陽極側の発光ユニットに供給する有機エレクトロルミネッセント素子であって、前記陽極と、前記陽極に最も近い前記発光ユニットとの間に、ホール注入層が設けられており、該ホール注入層及び前記電子引き抜き層がHAT−CN6からなり、該ホール注入層及び各電子引き抜き層の膜厚が前記陽極から遠ざかるにつれて厚くなるように設定されており、かつ100nm以下となるように設定されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント装置。 An active matrix driving substrate provided with an organic electroluminescent element having an element structure sandwiched between an anode and a cathode, and an active element for supplying a display signal corresponding to each display pixel to the organic electroluminescent element And a transparent sealing substrate provided opposite to the active matrix driving substrate, the organic electroluminescent element is disposed between the active matrix driving substrate and the sealing substrate, the cathode and the A top emission type organic electroluminescent display device in which an electrode provided on the sealing substrate side of the anode is a transparent electrode,
The organic electroluminescent device comprises the cathode, the anode, a plurality of light emitting units disposed between the cathode and the anode, and an intermediate unit disposed between the light emitting units.
The intermediate unit has an electron transport layer provided on the anode side and an electron extraction layer provided on the cathode side, and the electron extraction layer extracts electrons from an adjacent layer adjacent to the cathode side of the electron extraction layer. The absolute value | LUMO (A) | of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the electron extraction layer and the absolute value of the energy level of the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the adjacent layer. | HOMO (B) | is in a relationship of | HOMO (B) |-| LUMO (A) | ≦ 1.5 eV, and the intermediate unit is generated by extracting electrons from the adjacent layer by the electron extracting layer. And supplying the extracted holes to the light emitting unit on the cathode side and supplying the extracted electrons to the light emitting unit on the anode side through the electron transport layer. A preparative element, wherein an anode, between nearest the light-emitting unit to the anode, and the hole injection layer is provided, the hole injection layer and the electron-withdrawing layer consists HAT-CN6, said hole An organic electroluminescent device, wherein the injection layer and each electron extraction layer are set to have a thickness that increases with distance from the anode, and is set to 100 nm or less.
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