JP4826121B2 - Organic electroluminescence device - Google Patents
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
本発明は、有機電界発光素子に関し、特には素子が形成された基板と反対側から発光光を取り出す、いわゆるトップエミッション型に好適な有機電界発光素子に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescent element, and more particularly to an organic electroluminescent element suitable for a so-called top emission type in which emitted light is extracted from a side opposite to a substrate on which the element is formed.
有機電界発光素子（いわゆる有機エレクトロルミネセンス素子）は、低電圧駆動が可能で低消費電力化に適した発光素子である。このため、表示装置用および照明装置用の発光素子として多用されるようになってきている。このような有機電界発光素子は、通常、基板上に、下部電極、有機正孔輸送層や有機発光層を積層させてなる有機層、および上部電極をこの順に積層した構成となっている。また、有機層を狭持する下部電極と上部電極とは、一方が陽極、他方が陰極として用いられている。 An organic electroluminescent element (so-called organic electroluminescent element) is a light emitting element that can be driven at a low voltage and is suitable for low power consumption. For this reason, it has come to be frequently used as a light emitting element for display devices and lighting devices. Such an organic electroluminescent element usually has a configuration in which a lower electrode, an organic layer in which an organic hole transport layer or an organic light emitting layer is laminated, and an upper electrode are laminated in this order on a substrate. Further, one of the lower electrode and the upper electrode that sandwich the organic layer is used as an anode, and the other is used as a cathode.
ところで、このような構成の有機電界発光素子を用いた表示装置等では、有機電界発光素子を駆動するための薄膜トランジスタ等を備えた回路を同一基板上に形成することで、装置の高機能化を図っている。この場合、予め薄膜トランジスタ等を備えた回路が形成された基板上に、当該回路に接続させる状態で有機ＥＬ素子が形成されることになる。このため、基板上に形成する有機電界発光素子は、当該基板と反対側から発光光を取り出す、いわゆるトップエミッション型とすることが、その開口率を確保する上で有効になる。 By the way, in a display device using an organic electroluminescent element having such a configuration, by forming a circuit including a thin film transistor for driving the organic electroluminescent element on the same substrate, the function of the device can be improved. I am trying. In this case, the organic EL element is formed on a substrate on which a circuit including a thin film transistor and the like is formed in advance in a state of being connected to the circuit. For this reason, it is effective in securing the aperture ratio that the organic electroluminescent element formed on the substrate is a so-called top emission type in which emitted light is extracted from the side opposite to the substrate.
ここで、上記トップエミッション型の有機電界発光素子には、上部電極を半透過性とすることにより素子内で生じた発光光を共振させて取り出す構成がある。また、これと比較して素子設計の簡便化が可能な構成として、上部電極を透明電極として形成することにより、素子内で生じた発光光をそのまま上部電極側から取り出す構成もある。尚、このような上部電極を透明電極とする構成は、下部電極側からも発光光を取り出す両面取り出し型の素子にも適用される。 Here, the top emission type organic electroluminescence device has a configuration in which emitted light generated in the device is resonated and extracted by making the upper electrode semi-transmissive. In addition, as a configuration capable of simplifying device design as compared with this, there is a configuration in which emitted light generated in the device is taken out from the upper electrode side as it is by forming the upper electrode as a transparent electrode. Note that such a configuration in which the upper electrode is a transparent electrode is also applied to a double-side extraction type element that extracts emitted light from the lower electrode side.
さて、上部電極を透明電極とする構成のうち、上部電極を陰極（すなわち透明陰極）とする場合、有機層に接する部分には、仕事関数の小さい材料から、特に光透過率の高い材料を選択した電子注入層が設けられる。しかしながら、仕事関数が小さい材料中に、光透過率が充分に高い材料を見出すことは困難である。 Now, in the configuration where the upper electrode is a transparent electrode, when the upper electrode is a cathode (that is, a transparent cathode), a material having a particularly high light transmittance is selected from a material having a low work function for the portion in contact with the organic layer. An electron injection layer is provided. However, it is difficult to find a material having a sufficiently high light transmittance in a material having a small work function.
そこで、第１の構成として、有機層に接する陰極側の部分に、仕事関数が小さい金属材料からなる超薄膜の電子注入層を配置し、この上部にインジウムチタン酸化膜（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化膜（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）等の透明導電膜を設ける構成が提案されている（下記特許文献１、２参照）。 Therefore, as a first configuration, an ultra-thin electron injection layer made of a metal material having a small work function is disposed on the cathode side portion in contact with the organic layer, and an indium titanium oxide film (Indium-Tin-Oxide: The structure which provides transparent conductive films, such as ITO and an indium zinc oxide film (Indium-Zinc-Oxide: IZO), is proposed (refer the following patent documents 1 and 2).
また第２の構成として、上記電子注入層を、仕事関数の小さい金属材料と電子輸送性の有機物との混合層とする構成が提案されている（下記特許文献２参照）。 As a second configuration, a configuration has been proposed in which the electron injection layer is a mixed layer of a metal material having a small work function and an electron transporting organic substance (see Patent Document 2 below).
さらに、第３の構成として、電子注入層を、積層構造とする構成が提案されている。この場合、仕事関数の小さい金属材料からなる金属層と、仕事関数の小さい金属材料と電子輸送性の有機材料との混合層とを、有機層側からこの順に積層して電子注入層としている。そして、この電子注入層は、発光層の上部に直接配置させる（下記特許文献３参照）。 Furthermore, as a third configuration, a configuration in which the electron injection layer has a stacked structure has been proposed. In this case, a metal layer made of a metal material having a low work function and a mixed layer of a metal material having a low work function and an electron transporting organic material are stacked in this order from the organic layer side to form an electron injection layer. And this electron injection layer is directly arrange | positioned on the upper part of a light emitting layer (refer the following patent document 3).
しかしながら、上述した第１の構成および第２の構成には、次のような問題点がある。すなわち、上記電子注入層の上部に設けられるＩＴＯ等の透明導電膜は、通常、酸素雰囲気下においてスパッタリング法により形成される。このため、この透明導電膜の成膜時に、電子注入層を構成するアルカリ金属またはアルカリ土類金属等の仕事関数の小さい金属材料が酸化されてしまう。これにより、電子注入層から有機層への十分な電子注入効率を確保できなくなり、非透明陰極（例えば１００ｎｍ程度の厚膜のＭｇ−Ａｇ合金、Ａｌ等）を用いた素子と比較して、十分な寿命を得ることができない。 However, the above-described first configuration and second configuration have the following problems. That is, a transparent conductive film such as ITO provided on the electron injection layer is usually formed by sputtering in an oxygen atmosphere. For this reason, when the transparent conductive film is formed, a metal material having a small work function such as an alkali metal or an alkaline earth metal constituting the electron injection layer is oxidized. As a result, sufficient electron injection efficiency from the electron injection layer to the organic layer cannot be ensured, which is sufficient as compared with a device using a non-transparent cathode (for example, a Mg-Ag alloy having a thickness of about 100 nm, Al, etc.). A long life cannot be obtained.
一方、第３の構成では、電子注入層が２層構造となっている。このため、透明導電膜の成膜時には、電子注入層の上層を構成する混合層が酸化保護膜となり、有機層に接して設けられた金属層の酸化が防止される。したがって、電子注入効率が損なわれることはない。ところが、この場合、金属層が結果的に酸化されないことにより、金属特有の光吸収等が残存することになるため、光透過性を確保し難くなる。 On the other hand, in the third configuration, the electron injection layer has a two-layer structure. For this reason, when the transparent conductive film is formed, the mixed layer constituting the upper layer of the electron injection layer serves as an oxidation protective film, and oxidation of the metal layer provided in contact with the organic layer is prevented. Therefore, the electron injection efficiency is not impaired. However, in this case, since the metal layer is not oxidized as a result, light absorption or the like peculiar to the metal remains, so that it is difficult to ensure light transmittance.
また、上記第３の構成が開示されている特許文献３においては、有機層を構成する発光層に接して金属層（電子注入層の）が設けられている。この場合、電子注入層は、本来が果たすべき役割である正孔ブロック性を得ることができない。これにより、発光層中に正孔を充分に閉じ込めておくことができず、発光層内における正孔と電子の再結合確率が減少してしまう。したがって、発光効率が低下してしまう。また、有機層を構成する発光層に接して金属層（電子注入層の）が設けられていることにより、素子中における電子輸送性が大きくなりすぎる。このため、素子中における正孔と電子のバランスが悪化し、輝度半減寿命が十分には得られないと言った問題も生じる。 In Patent Document 3 in which the third configuration is disclosed, a metal layer (electron injection layer) is provided in contact with the light emitting layer constituting the organic layer. In this case, the electron injection layer cannot obtain the hole blocking property, which is the role that should be originally played. As a result, holes cannot be sufficiently confined in the light emitting layer, and the recombination probability of holes and electrons in the light emitting layer is reduced. Therefore, the light emission efficiency is lowered. Further, since the metal layer (of the electron injection layer) is provided in contact with the light emitting layer constituting the organic layer, the electron transport property in the device becomes too large. For this reason, the balance between holes and electrons in the device deteriorates, and there is a problem that the luminance half-life cannot be sufficiently obtained.
そこで本発明は、陰極として用いられた上部電極側から発光光を取り出す構成において、有機層の上部電極側が発光光に対して充分な透過率を有すると共に、当該上部電極側から有機層への適正な電子注入効率と正孔ブロック性が確保され、これにより発光強度および発光寿命の向上を図ることが可能な、有機電界発光素子を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a structure in which emitted light is extracted from the upper electrode side used as the cathode, and the upper electrode side of the organic layer has a sufficient transmittance with respect to the emitted light, and is appropriate from the upper electrode side to the organic layer. An object of the present invention is to provide an organic electroluminescence device that can ensure high electron injection efficiency and hole blocking property, and thereby can improve the light emission intensity and the light emission lifetime.
このような目的を達成するための本発明は、陰極側として設けられた上部電極から発光光を取り出す有機電界発光素子に関する。この有機電界発光素子は、基板上に設けられた下部電極と、少なくとも発光層を備えて当該下部電極上に設けられた有機層と、この有機層上に設けられた透明導電膜からなる上部電極とを備え、有機層と上部電極との間には有機層側から順に、絶縁性材料からなるバッファ層と、電子輸送性を有する有機材料と電子注入特性を有する金属材料とからなると共に、金属材料の濃度が０．１〜１０重量％である混合層および電荷輸送性を有すると共に、混合層上に設けられた保護層を備えた電子注入層とが積層されたものである。 The present invention for achieving such an object relates to an organic electroluminescent device for extracting emitted light from an upper electrode provided as a cathode side. The organic electroluminescence device includes a lower electrode provided on a substrate, an organic layer provided with at least a light emitting layer and provided on the lower electrode, and an upper electrode comprising a transparent conductive film provided on the organic layer. In order from the organic layer side between the organic layer and the upper electrode, a buffer layer made of an insulating material, an organic material having an electron transport property, and a metal material having an electron injection property, and a metal A mixed layer having a material concentration of 0.1 to 10% by weight and an electron injection layer having a charge transporting property and a protective layer provided on the mixed layer are laminated.
このうちバッファ層は、絶縁性材料からなるために光透過性を確保し易い。また、混合層は、有機材料と金属材料とからなるため、金属材料が有機材料を還元しながら反応し、電子注入性を確保しながら透明となる。したがって、有機層の上部電極側における光透過性を充分に確保することができる。 Among these, since the buffer layer is made of an insulating material, it is easy to ensure light transmittance. Further, since the mixed layer is made of an organic material and a metal material, the metal material reacts while reducing the organic material, and becomes transparent while ensuring the electron injection property. Therefore, it is possible to sufficiently ensure the light transmittance on the upper electrode side of the organic layer.
また、有機層と接して絶縁材料からなるバッファ層が設けられた構成となっていることにより、このバッファ層が有機層に対して正孔ブロック性を備えることになる。このため、有機層に対して正孔を封じ込めることができる。そして、このバッファ層の上部に、混合層からなる電子注入層を設けており、この電子注入層によって有機層に対する適切な電子注入特性が確保される。 In addition, since the buffer layer made of an insulating material is provided in contact with the organic layer, the buffer layer has a hole blocking property with respect to the organic layer. For this reason, holes can be contained in the organic layer. An electron injection layer composed of a mixed layer is provided on the buffer layer, and appropriate electron injection characteristics for the organic layer are ensured by the electron injection layer.
以上説明したように本発明の有機電界発光素子によれば、有機層の上部電極側における光透過性が確保されることにより、陰極として用いられる上部電極側からの、発光強度の向上を図ることが可能になる。またこれと共に、上部電極側から有機層への適度な電子注入効率を確保でき、かつ有機層に対する正孔ブロック性も確保できるため、発光強度および発光寿命の向上を図ることが可能になる。 As described above, according to the organic electroluminescent element of the present invention, the light transmission from the upper electrode side used as the cathode is improved by ensuring the light transmittance on the upper electrode side of the organic layer. Is possible. At the same time, appropriate electron injection efficiency from the upper electrode side to the organic layer can be ensured, and hole blocking properties for the organic layer can be ensured, so that it is possible to improve the light emission intensity and the light emission lifetime.
以下、本発明の有機電界発光素子およびこれを用いた表示装置の構成を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の有機電界発光素子を模式的に示す断面図である。 Hereinafter, the structure of the organic electroluminescent element of this invention and a display apparatus using the same is demonstrated in detail based on drawing. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an organic electroluminescent element of the present invention.
この図に示す有機電界発光素子１１は、基板１０の上部に設けられている。すなわち有機電界発光素子１３は、基板１０上に、下部電極１３、有機層１４、バッファ層１５、電子注入層１６、および上部電極１７を順次積層してなり、上部電極１７側から発光を取り出す構成となっている。尚、この有機電界発光素子１１を用いた表示装置においては、同一の基板１０上に複数の有機電界発光素子１１が画素毎に配列形成されていることとする。
The organic
以下、この有機電界発光素子１１における各部の詳細な構成を、基板１０側から順に説明する。
Hereinafter, the detailed structure of each part in this organic
先ず、基板１０は、ガラスのような透明基板や、シリコン基板、さらにはフィルム状のフレキシブル基板等の中から適宜選択して用いられることとする。また、この有機電界発光素子１１を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、基板１０として、画素毎にＴＦＴを設けてなるＴＦＴ基板が用いられる。この場合、この表示装置は、基板１０と反対側からのみ発光光を取り出すトップエミッション型の有機電界発光素子１１を用いることが、画素の開口率上有利となる。またこの場合、各有機電界発光素子１１は、ＴＦＴを用いて駆動する構造となる。尚、この有機電界発光素子１１が、基板１０側からも発光光を取り出す両面発光型である場合には、この基板１０は光透過性を有する材料で構成されることとする。
First, the
そして、この基板１０上に陽極として用いられる下部電極１３は、効率良く正孔を注入するために電極材料の真空準位からの仕事関数が大きいもの、例えばクロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）とアンチモン（Ｓｂ）との合金、酸化亜鉛（ＺｎＯ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金、さらにはこれらの金属や合金の酸化物等を、単独または混在させた状態で用いることができる。
The
特に、この有機電界発光素子１１が、トップエミッション型の場合は、下部電極１３を高反射率材料で構成することで、高反射率効果で外部への光取り出し効率を改善することが可能となる。このような電極材料には、例えばＡｌ、Ａｇ等を主成分とする電極を用いることが好ましい。これらの高反射率材料層上に、例えばＩＴＯのような仕事関数が大きい透明電極材料層を設けることで電荷注入効率を高めることも可能である。
In particular, when the organic
尚、この有機電界発光素子１１を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、下部電極１３は、ＴＦＴが設けられている画素毎にパターニングされていることとする。そして、下部電極１３の上層には、ここでの図示を省略した絶縁膜が設けられ、この絶縁膜の開口部から、各画素の陽極１３表面を露出させていることとする。
When the driving method of the display device configured using the
一方、この有機電界発光素子１１が両面発光型の場合には、下部電極１３を、例えばＩＴＯのような透明電極材料を用いて構成すれば良い。
On the other hand, when the
そして、このような下部電極１３上に設けられた有機層１４は、下部電極１３側から順に、正孔注入層１４ａ、正孔輸送層１４ｂ、発光層１４ｃ、および電子輸送層１４ｄを積層してなる。これらの各層を構成する材料に限定条件はなく、各層を構成する材料として一般的に用いられる材料を用いて良い。
The organic layer 14 provided on the
例えば、正孔輸送層１４ｂであれば、ベンジジン誘導体、スチリルアミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、ヒドラゾン誘導体などの正孔輸送材料を用いることができる。また、発光層１４ｃであれば、ベリレン誘導体、クマリン誘導体、ピラン系色素、トリフェニルアミン誘導体等の有機物質を、ホスト材料に対して微量にドーピングしても良いさらに、電子輸送層１４ｄであれば、Ａｌｑ（キノリノールアルミ錯体）、フェナントロリン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレンテトラカルボン酸誘導体等の電子輸送材料が用いられる。 For example, for the hole transport layer 14b, a hole transport material such as a benzidine derivative, a styrylamine derivative, a triphenylmethane derivative, or a hydrazone derivative can be used. In the case of the light emitting layer 14c, a host material may be doped with a small amount of an organic substance such as a berylene derivative, a coumarin derivative, a pyran dye, or a triphenylamine derivative. , Alq (quinolinol aluminum complex), phenanthroline derivatives, anthraquinodimethane derivatives, diphenylquinone derivatives, oxadiazole derivatives, perylenetetracarboxylic acid derivatives, and the like are used.
また、以上の各層１４ａ〜１４ｄは、それぞれの層が他の要件を備えても良い。例えば発光層１４ｄは、電子輸送性発光層であっても良く、また正孔輸送性発光層であっても良い。この場合、電子輸送層１４ｄや正孔輸送層１４ｂを特別に設けず、層構成を単純化しても良い。また、各層１４ａ〜１４ｄのそれぞれ積層構造になることも可能である。例えば発光層１４ｃが青色発光部位と緑色発光部位と赤色発光部位とから形成される白色発光素子であっても良い。さらに、例えば正孔注入層１４ａ、正孔輸送層１４ｂが、それぞれが複数層からなる積層構造であっても良い。 Moreover, each of the above layers 14a to 14d may have other requirements. For example, the light emitting layer 14d may be an electron transporting light emitting layer or a hole transporting light emitting layer. In this case, the layer structure may be simplified without specially providing the electron transport layer 14d and the hole transport layer 14b. It is also possible to have a laminated structure of each of the layers 14a to 14d. For example, the light emitting layer 14c may be a white light emitting element formed of a blue light emitting part, a green light emitting part, and a red light emitting part. Further, for example, the hole injection layer 14a and the hole transport layer 14b may have a laminated structure including a plurality of layers.
尚、以上の有機層１４を構成する各層１４ａ〜１４ｄは、例えば真空蒸着法や、例えばスピンコート法などの他の方法によって形成される。 In addition, each layer 14a-14d which comprises the above organic layer 14 is formed by other methods, such as a vacuum evaporation method and a spin coat method, for example.
次に、以上のような有機層１４上に設けられたバッファ層１５は、絶縁性材料からなる。このバッファ層１５は、電子注入特性を有していることとする。このような絶縁性材料として、電子注入特性を有する金属材料の酸化物、複合酸化物、珪酸化物、炭酸化物、複合酸化物、ハロゲン化物が用いられ、さらにはこれらの混合物として安定性を高めて用いても良い。そして、このような絶縁性材料の中から、光透過性の良好な材料を選択して用いることが重要である。
Next, the
ここで、上述した電子注入特性を有する金属材料としては、電子注入特性の高い（すなわち仕事関数の小さい）金属、例えば仕事関数が４．２Ｖ以下の金属が適しており、具体例としては、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）等が好適に用いられる。またこの他にも、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）などが挙げられる。 Here, as the metal material having the electron injection property described above, a metal having a high electron injection property (that is, a work function is small), for example, a metal having a work function of 4.2 V or less is suitable. (Li), sodium (Na), potassium (K), alkali metals such as cesium (Cs), alkaline earth metals such as barium (Ba), calcium (Ca), strontium (Sr), beryllium (Be), magnesium (Mg) or the like is preferably used. In addition, yttrium (Y), lanthanum (La), samarium (Sm), gadolinium (Gd), ytterbium (Yb), silver (Ag), aluminum (Al), indium (In), and the like can be given.
そして、以上のようなバッファ層１５を構成する絶縁性材料の具体例としては、リチウム（Ｌｉ）の酸化物であるＬｉ2Ｏ、セシウム（Ｃｓ）の酸化物であるＣｓ2Ｏ、さらにはこれらの酸化物の混合物を用いることができる。他にも、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、さらにはインジウム（Ｉｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）等の仕事関数の小さい金属、さらにはこれらの金属のフッ化物、酸化物、珪酸化物、炭酸化物等の複合酸化物等が例示される。中でも、ＬｉＦは、電子注入特性が良好で、かつ光透過性も高いため、好ましく用いられる。
Specific examples of the insulating material constituting the
また、このバッファ層１５は、絶縁性材料を用いて超薄膜で成膜されることにより、本来の絶縁性ではなく良好な電子注入性を発揮するため、１ｎｍ以下の膜厚であることが好ましい。
In addition, since the
次に、このようなバッファ層１５上に形成された電子注入層１６は、バッファ層１５側から順に、混合層１６ａおよび保護層１６ｂを積層してなる。
Next, the
このうち混合層１６ａは、電子輸送性を有する有機材料と、電子注入特性を有する金属材料とからなる。このうち、電子輸送性を有する有機材料は、上述した有機層１４における電子輸送層１４ｄを構成する材料と同様の材料が用いられる。中でも、適正な電子注入性を持ち、十分な発光効率及び輝度半減寿命が得られる組み合わせとして、上述した電子輸送層１４ｄおよび当該混合層１６ａ用の有機材料としてＡｌｑを用ることが好ましい。また、電子注入特性を有する金属材料としては、上述した仕事関数が小さい金属材料のうちの少なくとも１つが好適に用いられる。 Among these, the mixed layer 16a is made of an organic material having electron transport properties and a metal material having electron injection properties. Among these, the organic material having an electron transport property is the same material as the material constituting the electron transport layer 14d in the organic layer 14 described above. Among them, it is preferable to use Alq as an organic material for the electron transport layer 14d and the mixed layer 16a described above as a combination that has an appropriate electron injection property and can obtain sufficient light emission efficiency and luminance half life. In addition, as the metal material having electron injection characteristics, at least one of the above-described metal materials having a small work function is preferably used.
ここで、この混合層１６ａは、金属材料の濃度が０．１〜１０重量％程度であることが好ましく。このように、金属材料の濃度を有機分子濃度に対して低く抑えることにより、金属固有の光吸収や光反射を抑え、素子全体の透過率を高くして高い発光効率を得る。 Here, the mixed layer 16a preferably has a metal material concentration of about 0.1 to 10% by weight. Thus, by suppressing the concentration of the metal material to be lower than the organic molecule concentration, the light absorption and light reflection inherent to the metal is suppressed, and the transmittance of the entire device is increased to obtain high luminous efficiency.
また、保護層１６ｂは、電荷輸送性を有する材料で構成されていることとする。このような保護層１６ｂは、電子輸送層１６を構成する層でもあるため、上述した電子注入特性を有する金属材料（特に上述した仕事関数が小さい金属材料）のうちの少なくとも１つを用いて構成されることとする。中でもＭｇは安価で取り扱いも容易であるため、特に好ましく用いられる。
The protective layer 16b is made of a material having a charge transporting property. Since such a protective layer 16b is also a layer constituting the
このような保護層１６ｂは、上記の金属材料を単体で用いても良く、合金として用いても良い。また上記の金属材料の酸化物やハロゲン化物であっても良い。さらには、仕事関数が小さい金属材料のうちの少なくとも１つと共に、有機材料を用いた混合層としても良い。 For such a protective layer 16b, the above metal material may be used alone or as an alloy. Further, oxides or halides of the above metal materials may be used. Furthermore, it is good also as a mixed layer using an organic material with at least one of the metal materials with a small work function.
例えば金属材料の合金からなる保護層１６ｂであれば、ＭｇＡｇを用いることができる。ただし、金属材料の単体または合金によって保護層１６ｂを構成する場合、光透過性が確保出きる程度の超薄膜とすることが重要である。例えば、例示したＭｇＡｇを用いて保護層１６ｂを形成する場合、保護層１６ｂの膜厚を３ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ程度に抑えることとする。これにより、保護層１６ｂにおける光透過性を確保することとする。尚、保護層１６ｂ中には、上述した仕事関数の小さい金属材料を９５重量％以上含むことが好ましい。これは、仕事関数が小さいＭｇなどの金属材料は、非常に酸化され易く、成膜された後に酸化され、結果的に光透過性が確保されやすいためである。したがって、ＭｇＡｇを用いる場合には、Ａｇに対してＭｇを９５％以上含有させることにより、より光透過性の高い保護層１６ｂが得られるのである。 For example, MgAg can be used for the protective layer 16b made of an alloy of a metal material. However, when the protective layer 16b is formed of a single metal material or an alloy, it is important to use an ultra-thin film that can ensure light transmission. For example, when the protective layer 16b is formed using the exemplified MgAg, the thickness of the protective layer 16b is suppressed to 3 nm or less, preferably about 2 nm. Thereby, the light transmission in the protective layer 16b is secured. The protective layer 16b preferably contains 95% by weight or more of the metal material having a small work function described above. This is because a metal material such as Mg having a small work function is very easily oxidized and is oxidized after film formation, and as a result, light transmittance is easily secured. Therefore, when MgAg is used, the protective layer 16b having higher light transmittance can be obtained by containing Mg at 95% or more with respect to Ag.
また、仕事関数が小さい金属材料と有機材料との混合層からなる保護層１６ｂであれば、仕事関数が小さい金属材料として、上述したように単体、合金、酸化物、ハロゲン化物として用いて良い。ただし、上述したように、この保護層１６ｂは、電子注入層１６を構成するものでもあるため、ある程度の電子注入性を確保することが好ましい。したがって、１０％以下程度の電子注入特性を有する金属材料がドープされていることとする。
In addition, as described above, the protective layer 16b made of a mixed layer of a metal material and an organic material having a low work function may be used as a single material, alloy, oxide, or halide as a metal material having a low work function. However, since the protective layer 16b also constitutes the
この保護層１６ｂに用いられる有機材料としては、電子輸送性のものに限定されることはない。つまり、この有機電界発光素子１１において、有機層１４における発光層１４ｃに対する電子注入の主体は、有機層１４における電子輸送層１４ｄおよび混合層１６ａである。このため、保護層１６ｂに用いられる有機材料は正孔輸送性であっても、電子輸送性であっても良いのである。
The organic material used for the protective layer 16b is not limited to an electron transporting material. That is, in this
このうち、保護層１６ｂを構成する有機材料として、電子輸送性を持つ材料を用いる場合には、有機電界発光素子１１の低電圧化の観点から、高い電子輸送性を持つ材料を用いることが好ましい。つまり、上述したようにこの混合層１６ａが発光層１４ｃに対する電子注入の主体とはならないことから、電子輸送性の高い有機材料を用いて混合層１６ａを構成した場合であっても、発光層１４ｃに対する正孔と電子の注入バランスが崩れることはない。したがって、保護層１６ｂを構成する有機材料として、電子輸送層１４ｄよりも電子移動度の高い材料を用いることもでき、これにより有機電界発光素子１１の低電圧化が達成されるのである。
Among these, when using a material having an electron transport property as the organic material constituting the protective layer 16b, it is preferable to use a material having a high electron transport property from the viewpoint of lowering the voltage of the
このような高い電子輸送性を持つ有機材料として、フェナントロリン誘導体が好適に用いられる。尚、フォナントロリン誘導体は、電子輸送性が高いことにより、電子輸送層として用いた場合には、上述した注入バランスが崩れて大幅な輝度半減寿命の低下をもたらす。 As such an organic material having a high electron transporting property, a phenanthroline derivative is preferably used. Note that the phonanthroline derivative has a high electron transporting property, and therefore, when used as an electron transporting layer, the above-described injection balance is lost and the luminance half-life is significantly reduced.
また、保護層１６ｂを構成する有機材料としては、一般的な発光層１４ｃのホスト材料や正孔輸送性材料が用いられる。ホスト材料としては、ＡＤＮ（ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ ｄｉｎａｐｈｔｙｌ）が例示される。また正孔輸送材料としては、α−ＮＰＤ（α−ｎａｐｈｔｙｌ ｐｈｅｎｉｌ ｄｉａｍｉｎｅ）が例示される。このような材料を用いた場合であっても、有機電界発光素子１１に十分な発光効率、輝度半減寿命を持たせることができる。
As the organic material constituting the protective layer 16b, a general host material or hole transporting material of the light emitting layer 14c is used. An example of the host material is ADN (anthracene dinaphthyl). Examples of the hole transport material include α-NPD (α-naphthyl phenyl diamine). Even when such a material is used, the
そして、保護層１６ｂを構成するの有機材料として、正孔輸送性を持つ材料を用いる場合には、下記式（１）の材料およびその誘導体が好適に用いられる。
上記式（１）中において、Ｒ1〜Ｒ6は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、アミノ基、アリールアミノ基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のカルボニル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のカルボニルエステル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のアルキル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のアルケニル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のアルコキシル基、炭素数３０以下の置換あるいは無置換のアリール基、炭素数３０以下の置換あるいは無置換の複素環基、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる置換基であることとする。尚、隣接するＲm（ｍ＝１〜６）は環状構造を通じて互いに結合してもよい。また式（１）中において、Ｘ1〜Ｘ6はそれぞれ独立に炭素もしくは窒素原子であることとする。 In the above formula (1), R 1 to R 6 are each independently hydrogen, halogen, hydroxyl group, amino group, arylamino group, a substituted or unsubstituted carbonyl group having 20 or less carbon atoms, or 20 or less carbon atoms. Substituted or unsubstituted carbonyl ester group, substituted or unsubstituted alkyl group having 20 or less carbon atoms, substituted or unsubstituted alkenyl group having 20 or less carbon atoms, substituted or unsubstituted alkoxyl group having 20 or less carbon atoms, carbon The substituent is selected from a substituted or unsubstituted aryl group having a carbon number of 30 or less, a substituted or unsubstituted heterocyclic group having a carbon number of 30 or less, a nitrile group, a cyano group, a nitro group, or a silyl group. Adjacent R m (m = 1 to 6) may be bonded to each other through a ring structure. In the formula (1), X 1 to X 6 are each independently a carbon or nitrogen atom.
以上のような式（１）に示される有機材料の具体的な一例としては、下記式（２）の材料が例示される。
以上のような式（１）の有機材料、または一般的な発光層１４ｃのホスト材料や正孔輸送性材料と、低仕事関数の金属材料との混合層を用いて保護層１６ｂを構成することで、特に有機電界発光素子の発光効率の向上が図られると共に、長寿命化が達成される。 The protective layer 16b is formed using a mixed layer of the organic material of the formula (1) as described above, or a general host material or hole transporting material of the light emitting layer 14c, and a low work function metal material. In particular, the light emission efficiency of the organic electroluminescent device can be improved and the life can be extended.
尚、以上のような各層１５ａ〜１５ｄからなる電子注入層１６は、波長帯域４４０〜７００ｎｍにおける透過率が８５％以上となるように、各層１５ａ〜１５ｄの膜厚が設定されていることとする。また、以上のような各層１５ａ〜１５ｄは、通常の蒸着法や、有機材料と金属材料との共蒸着法などの製法に得ることができる。
The
次に、以上のような電子注入層１６上に設けられる上部電極１７は、いわゆる透明導電膜で構成される。このような透明導電膜としては、酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）と酸化亜鉛（ＺｎＯ）との混合物（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ出光商標）に代表される透明導電膜であり、例えば、膜厚５０ｎｍ程度のＩＺＯで形成される。
Next, the upper electrode 17 provided on the
このような透明導電膜からなる上部電極１７は、酸素雰囲気下においてスパッタリング法により形成される。 The upper electrode 17 made of such a transparent conductive film is formed by sputtering in an oxygen atmosphere.
以上説明した本実施形態の有機電界発光素子１１では、有機層１４と上部電極１７との間に、絶縁性材料からなるバッファ層１５，電子注入層１６としての混合層１６ａおよび保護層１６ｂがこの順に積層された構成となっている。
In the
このうちバッファ層１５は、絶縁性材料であるために光透過性を確保し易い。また、混合層１６ａは、有機材料と金属材料とからなるため、金属材料が有機材料を還元しながら反応し、電子注入性を確保しながら透明となる。さらに、保護層１６ｂは、超薄膜の金属材料のみで構成されている場合には、上部電極１７の形成時にこれが酸化されて光透過性となる。一方、保護層１６ｂが有機材料と金属材料とからなる場合には、混合層１６ａと同様に、もともと光透過性が確保された構成となり、またさらにこれが上部電極１７の成膜時に酸化されて光透過性が向上する。
Among these, since the
したがって、有機層１４の上部電極１７側における光透過性を充分に確保することができる。 Therefore, it is possible to sufficiently ensure the light transmittance on the upper electrode 17 side of the organic layer 14.
また、有機層１４と接して絶縁性材料からなるバッファ層１５が設けられた構成となっていることにより、このバッファ層１５が有機層１４に対して正孔ブロック性を備えることになる。このため、有機層１４に対して正孔を封じ込めることができる。
Further, since the
そして、バッファ層１５の上部に設けた混合層１６ａが、電子注入特性を有する金属材料を用いて構成されているため電子注入の主体となる。この混合層１６ａの上部には、電荷輸送性を有する保護層１６ｂが設けられている。これにより、この上部に透明導電膜からなる上部電極１７を成膜形成する際の酸化性雰囲気において、この保護層１６ｂが、電子注入の主体となる混合層１６ａの酸化を防止するための保護膜となる。したがって、混合層１５ｃの酸化による電子注入効率の低下が防止される。
And since the mixed layer 16a provided on the upper part of the
以上のことから、電子注入層１６から有機層１４に対しての電子注入効率を適設な値に維持することが可能である。
From the above, it is possible to maintain the electron injection efficiency from the
この結果、上述した構成の有機電界発光素子１１によれば、有機層１４の上部電極１７側における光透過性が確保されることにより、陰極として用いられる上部電極側からの、発光強度の向上を図ることが可能になる。またこれと共に、上部電極１７側から有機層１４への適度な電子注入効率を確保でき、かつ有機層１４に対する正孔ブロック性も確保できるため、発光強度および発光寿命の向上を図ることが可能になる。
As a result, according to the
尚、上述した構成の有機電界発光素子１１においては、保護層１６ｂが金属材料と有機材料との混合層からなる場合、用いられる有機材料の選択肢を広げることができる。つまり、保護層１６ｂとしては、ある程度の電子注入性を確保する必要があるため、１０％以下程度の電子注入特性を有する金属材料をドープする必要はある。しかしながら、上述したように、発光層１４ｃに電子注入を主体的に行うのが保護層１６ｂの下にある混合層１６ａである。このため、媒体となる有機材料は正孔輸送性であっても、電子輸送性であっても、また両方の電荷を輸送するものであっても良いからである。したがって、有機層１４への電子および正孔の注入バランスを考慮せずに、高い電子輸送性をもつ有機材料を媒体として保護層１６ｂを構成することが可能になり、駆動電圧を低下する効果を得ることもできる。
In addition, in the
そして、以上のように保護層１６ｂが構成されていることにより、この下部に設けた混合層１６ａには、発光層１４に注入される電子の量を適正にすることのみを考慮して最適に選択された有機材料を用いることができる。 Since the protective layer 16b is configured as described above, the mixed layer 16a provided below is optimally considered only by making the amount of electrons injected into the light emitting layer 14 appropriate. Selected organic materials can be used.
これにより、自由度の高い選択範囲において、混合層１６ａおよび保護層１６ｂに使用する有機材料を選択することで、十分な発光効率と輝度半減寿命を確保しつつも、電子輸送性の高い保護層１６ｂを用いて駆動電圧の低減を図るといった、素子特性の最適化を行うことが可能になる。しかも、素子自体の光透過性が損なわれることも無い。 Thereby, in a selection range with a high degree of freedom, by selecting an organic material to be used for the mixed layer 16a and the protective layer 16b, a protective layer having a high electron transporting property while ensuring sufficient luminous efficiency and luminance half life. It is possible to optimize the element characteristics such as reducing the driving voltage using 16b. Moreover, the light transmittance of the element itself is not impaired.
尚、以上の実施形態で説明した有機電界発光素子１１は、発光層１４ｃを有する有機層１４のユニット（発光ユニット）を積層してなるタンデム型の有機電界発光素子に適用することも可能である。例えば、特開２００３−２７２８６０に示されるように、各発光ユニットが絶縁性の電荷発生層で仕切られている有機電界発光素子とすることもできる。この場合、最上部の発光ユニットの上部に、上述した積層構造の電子注入層１６を介して透明導電膜からなる上部電極１７を陰極として設けた構成となる。
The
また、以上の実施形態においては、電子注入層１６が３層構造である有機電界発光素子１１の構成を説明した。しかしながら、本発明の有機電界発光素子にいては、電子注入層１６が、バッファ層１５と混合層１６ａとの積層構造であれば良く、保護層１６ｂが設けられていない構成であっても良い。このような場合であっても、混合層１６ａの下層のバッファ層１５が電子注入特性を備えた金属を用いて構成されることにより、電子注入の機能を果たすため、ある程度の電子注入効率を確保することができる。また、光透過性および正孔ブロック性も確保することができる。
Moreover, in the above embodiment, the structure of the
次に、本発明の具体的な実施例１〜６、およびこれらの実施例に対する比較例１，２の有機電界発光素子の製造手順を図１を参照しつつ説明し、その後これらの評価結果を説明する。尚、各実施例および比較例においては、バッファ層１４および電子注入層１６がそれぞれの層構成を有する有機電界発光素子を作製した。
Next, specific examples 1 to 6 of the present invention, and manufacturing procedures of the organic electroluminescent elements of Comparative Examples 1 and 2 for these examples will be described with reference to FIG. explain. In each example and comparative example, an organic electroluminescent element in which the buffer layer 14 and the
＜実施例１＞
ここでは、電子注入層１６が２層構造の有機電界発光素子を形成した。
<Example 1>
Here, an organic electroluminescent element having an
先ず、３０ｍｍ×３０ｍｍのガラス板からなる基板１０上に、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ層を形成し、この上部にＩＴＯ層を形成しすることにより、２層構造の下部電極１３を陽極として形成した。その後、ＳｉＯ2をスパッタリングにより成膜し、リソグラフィーによりパターニングし、２ｍｍ×２ｍｍの発光領域以外を絶縁膜（図示省略）でマスクした有機電界発光素子用のセルを作製した。
First, an Ag—Pd—Cu layer was formed on a
次に、正孔注入層１４ａとして２−ＴＮＡＴＡ［４，４≡，４≡−ｔｒｉｓ（２−ｎａｐｈｔｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ］を１５ｎｍ（蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で蒸着成膜した。 Next, 2-TNATA [4,4≡, 4≡-tris (2-naphthylphenylamino) triphenylamine] is deposited as a hole injection layer 14a with a film thickness of 15 nm (deposition rate: 0.2 to 0.4 nm / sec). Filmed.
次いで、正孔輸送層１４ｂとしてα−ＮＰＤ（α−ｎａｐｈｔｙｌ ｐｈｅｎｉｌ ｄｉａｍｉｎｅ）を１５ｎｍ（蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で蒸着成膜した。 Next, α-NPD (α-naphthyl phenyl diamine) was deposited as a hole transport layer 14b with a thickness of 15 nm (deposition rate: 0.2 to 0.4 nm / sec).
さらに、発光層１４ｃとして、ＡＤＮ（ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ ｄｉｎａｐｈｔｙｌ）をホスト材料に、ＢＤ−０５２ｘ（出光興産株式会社）をドーパントとし、ドーパント濃度５．０重量％となるように、合計３２ｎｍの膜厚で蒸着成膜した。 Further, as the light-emitting layer 14c, ADN (anthracene dinaphthyl) is used as a host material, and BD-052x (Idemitsu Kosan Co., Ltd.) is used as a dopant. Filmed.
最後に電子輸送層１４ｄとして、Ａｌｑ３（８−ｈｙｄｒｏｘｙ ｑｕｉｎｏｒｉｎｅ ａｌｍｉｎｕｍ）を１０ｎｍの膜厚で蒸着成膜した。 Finally, as the electron transport layer 14d, Alq3 (8-hydroxy quinoline aluminum) was deposited to a thickness of 10 nm.
次に、バッファ層１５としてＬｉＦを０．１ｎｍの膜厚で蒸着成膜した。
Next, LiF was deposited to a thickness of 0.1 nm as the
続いて、混合層１６ａとして１００：５の重量比のＡｌｑとＭｇとを５ｎｍの膜厚で共蒸着により成膜した。さらに、保護層１６ｂとして、下記式（２）に示す材料とＭｇとを１００：５の重量比で５ｎｍの膜厚で真空蒸着法により共蒸着により成膜した。これにより、混合層１６ａおよび保護層１６ｂの２層からなる電子注入層１６を形成した。
次いで、上部電極１７として、膜厚５０ｎｍのＩＺＯをスパッタリング法により形成した。 Next, IZO having a film thickness of 50 nm was formed as the upper electrode 17 by sputtering.
以上により、透明導電膜を陰極となる上部電極１７として備えた、トップエミッション型の有機電界発光素子を作製した。 As described above, a top emission type organic electroluminescence device having a transparent conductive film as the upper electrode 17 serving as a cathode was produced.
＜実施例２＞
実施例１の製造手順において、電子注入層１６における保護層１６ｂを、Ｍｇ−Ａｇ合金としたこと以外は、同様にして有機電界発光素子を作製した。尚、保護層１６ｂの形成においては、Ｍｇ−Ａｇ合金をＭｇ：Ａｇ＝１００：５の重量比で２ｎｍの膜厚に共蒸着した。
<Example 2>
An organic electroluminescent element was produced in the same manner except that the protective layer 16b in the
＜実施例３＞
実施例１の製造手順において、電子注入層１６における保護層１６ｂを、正孔輸送性材料であるα−ＮＰＤとＭｇとの混合層としたこと以外は、同様にして有機電界発光素子を作製した。尚、保護層１６ｂの形成においては、α−ＮＰＤとＭｇとをα−ＮＰＤ：Ｍｇ＝１００：５の重量比で５ｎｍの膜厚に共蒸着した。
<Example 3>
An organic electroluminescent element was produced in the same manner except that the protective layer 16b in the
＜実施例４＞
実施例１の製造手順において、電子注入層１６における保護層１６ｂを、発光層のホストとして通常用いられるＡＤＮとＭｇとの混合層としたこと以外は、同様にして有機電界発光素子を作製した。尚、保護層１６ｂの形成においては、ＡＤＮとＭｇとをＡＤＮ：Ｍｇ＝１００：５の重量比で５ｎｍの膜厚に共蒸着した。
<Example 4>
An organic electroluminescent element was produced in the same manner except that in the production procedure of Example 1, the protective layer 16b in the
＜実施例５＞
実施例１の製造手順において、電子注入層１６における保護層１６ｂを、電子輸送性の非常に高いフェナントロリン誘導体の１つである、ＢＣＰ（バソクプロイン）とＭｇとの混合層としたこと以外は、同様にして有機電界発光素子を作製した。尚、保護層１６ｂの形成においては、ＢＣＰとＭｇとをＢＣＰ：Ｍｇ＝１００：５の重量比で５ｎｍの膜厚に共蒸着した。
<Example 5>
In the production procedure of Example 1, except that the protective layer 16b in the
＜実施例６＞
実施例１の製造手順において、電子注入層１６を混合層１６ａのみからなる単層構造としたこと以外は、実施例１と同様の手順で有機電界発光素子を作製した。すなわち、実施例１の製造手順において、混合層１６ａを形成した後、保護層１６ｂを形成せずに上部電極１７を形成した。
<Example 6>
In the manufacturing procedure of Example 1, an organic electroluminescent element was produced in the same procedure as in Example 1 except that the
＜比較例１＞
実施例６の製造手順において、バッファ層１５の形成を省略したこと以外は、実施例６と同様の手順にてトップエミッション型の有機電界発光素子を作製した。
<Comparative Example 1>
A top emission type organic electroluminescent element was produced in the same procedure as in Example 6 except that the formation of the
＜比較例２＞
実施例６の製造手順において、混合層１６ａを構成する有機材料としてＡｌｑに換えてＢＣＰを用いたこと以外は、実施例６と同様の手順で有機電界発光素子を作製した。すなわち、混合層１６ａを構成する有機材料が、有機層１４における電子輸送層１４ｄ（Ａｌｑ）よりも電子輸送性が高い例となる。尚、混合層１６ａの形成においては、ＢＣＰとＭｇとをＢＣＰ：Ｍｇ＝１００：５の重量比で５ｎｍの膜厚に共蒸着した。
<Comparative example 2>
In the manufacturing procedure of Example 6, an organic electroluminescent element was manufactured in the same procedure as in Example 6 except that BCP was used instead of Alq as the organic material constituting the mixed layer 16a. In other words, the organic material constituting the mixed layer 16a is an example having a higher electron transport property than the electron transport layer 14d (Alq) in the organic layer 14. In forming the mixed layer 16a, BCP and Mg were co-evaporated to a thickness of 5 nm at a weight ratio of BCP: Mg = 100: 5.
≪評価結果≫
上述のようにして作製した実施例１〜６および比較例１、２の有機電界発光素子について、発光効率、駆動電圧、および透過率を測定した。下記表１には、各有機電界発光素子の電子注入層の層構成と共に、この評価結果を示す。尚、有機電界発光素子の発光効率（ｃｄ／Ａ）は、１０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度印加時に測定された値である。
≪Evaluation results≫
With respect to the organic electroluminescent elements of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 produced as described above, the light emission efficiency, the drive voltage, and the transmittance were measured. Table 1 below shows the evaluation results together with the layer structure of the electron injection layer of each organic electroluminescent element. The luminous efficiency (cd / A) of the organic electroluminescent element is a value measured when a current density of 10 mA / cm 2 is applied.
表１に示す結果から、本発明のバッファ層１５と、混合層１６ａを備えた電子注入層１６との積層構造を有する実施例１〜６の有機電界発光素子は、このような積層構造の電子注入層を備えていない比較例１の有機電界発光素子と比較して、発光効率の向上と駆動電圧の低下が図られることが確認された。また、光透過率についても、実施例１〜６は、有機層１４と電子注入層１６との間にバッファ層１５を設けているにもかかわらず、８５％上と充分な値が確保できることが確認された。
From the results shown in Table 1, the organic electroluminescent elements of Examples 1 to 6 having a laminated structure of the
図２には、実施例１，２および比較例１の有機電界発光素子について、駆動時間（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｔｉｍｅ）−駆動電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）を測定した結果を示す。この結果からも、本発明の構成である実施例１，２の有機電界発光素子が、比較例１の有機電界発光素子と比較して低電圧化されていることが分かる。 FIG. 2 shows the results of measuring the driving time (Voltage) for the organic electroluminescent elements of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. Also from this result, it can be seen that the organic electroluminescent elements of Examples 1 and 2 having the configuration of the present invention have a lower voltage than the organic electroluminescent element of Comparative Example 1.
また、電子注入層１６に保護層１６ｂを設けた実施例１〜実施例５の有機電界発光素子では、保護層１６ｂを設けていない実施例６の有機電界発光素子と比較して、発光効率の向上と駆動電圧の低下が図られることが確認された。これにより、保護層１６ｂを設けることで、混合層１６ａの酸化が防止され、当該混合層１６ａにおける電子注入性を維持できる効果が確認された。
Moreover, in the organic electroluminescent element of Example 1-Example 5 which provided the protective layer 16b in the
次に、図３には、各実施例１〜６および比較例１，２の構成の有機電界発光素子について、駆動時間（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｔｉｍｅ）−相対輝度（Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）を測定した結果を示す。この結果から、本発明のバッファ層１５と、混合層１６ａを備えた電子注入層１６との積層構造を有する実施例１〜６の有機電界発光素子は、このような積層構造を備えていない比較例１の有機電界発光素子よりも、発光寿命の向上が図られることが確認された。
Next, FIG. 3 shows the results of measuring the driving time (relative luminance) relative to the organic electroluminescent elements having the configurations of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2. From this result, the organic electroluminescent elements of Examples 1 to 6 having a laminated structure of the
また、電子注入層１６の混合層１６ａ上に保護層１６ｂを設けた実施例１〜５の有機電界発光素子では、保護層１６ｂを設けていない実施例６の有機電界発光素子と比較して、発光寿命の向上が図られることが確認された。このことからも、保護層１６ｂを設けることで、混合層１６ａの酸化が防止され、当該混合層１６ａにおける電子注入性を維持できる効果が確認された。
Moreover, in the organic electroluminescent element of Examples 1-5 which provided the protective layer 16b on the mixed layer 16a of the
また、図３に見られるように、保護層１６ｂをそれぞれの材料で構成した実施例１〜５の有機電界発光素子においては、相対輝度の低下率がほぼ同一であった。このことから、発光寿命に関しては、保護層１５に用いる有機材料の種類は発光寿命にはほとんど影響せず、電子注入層の酸化を防いだことによる長寿命化効果が支配的であることがわかった。これに対して、保護膜１５ｃを設けていない実施例６については、電子輸送性が相対的に低いＡｌｑ−Ｍｇ混合層１６ａを直接、酸素雰囲気下にさらしたことが影響し、実施例１〜５と比較して大幅に寿命が短くなる結果となった。
Further, as can be seen in FIG. 3, in the organic electroluminescent elements of Examples 1 to 5 in which the protective layer 16b is made of each material, the rate of decrease in relative luminance was almost the same. From this, regarding the light emission lifetime, it can be seen that the type of organic material used for the
ここで、比較例２に示した、電子注入層１６にＢＣＰ−Ｍｇ混合層１６ａを用いた有機電界発光素子であるが、表１に示す結果からは、発光効率および駆動電圧については、最も有利な結果となり、また充分な透過率が得られることも確認された。尚、透過率については、上部電極１７のスパッタリング成膜時に酸素雰囲気下にさらされることにより、結果的に透過率が向上したためである。しかしながら、図３に示すように、この比較例２については、十分な発光寿命が得られていない。これは、非常に電子輸送性が非常に高いＢＣＰ−Ｍｇを混合層１６ａとして、電子輸送層１４ｄ近くに配置したことにより、正孔と電子のバランスが適正ではなくなり素子寿命は大幅に悪化した結果である。
Here, the organic electroluminescence device using the BCP-Mg mixed layer 16a as the
そして以上の結果から、電子注入性を主体的に支配する混合層１６ａと、上部電極１７のスパッタリング成膜時に混合層１６ａを酸化から防ぐ保護層１６ｂを適正に組み合わせることにより、有機電界発光素子１１に求められる素子特性の全て、つまり発光効率、駆動電圧、発光寿命を十分に確保できることが確認された。
From the above results, the
また特に、電子輸送層１４ｄの上に設ける電子注入層１６の層構成を、電子輸送層１４ｄと同程度の電子輸送性を有する混合層１６ａと、これよりも電子輸送性が高い保護像１６ｂを積層した構成とすることで、初期効率、駆動電圧、発光寿命全てに関して良好な有機電界発光素子１１が得られることが確認された。
In particular, the layer structure of the
１０…基板、１１…有機電界発光素子、１３…下部電極、１４…有機層、１４ｃ…発光層、１５…電子注入層１６ａ…バッファ層、１５ｂ…混合層、１５ｃ…保護層、１６…上部電極
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記有機層と上部電極との間には前記有機層側から順に、
絶縁性材料からなるバッファ層と、
電子輸送性を有する有機材料と電子注入特性を有する金属材料とからなると共に、前記金属材料の濃度が０．１〜１０重量％である混合層および電荷輸送性を有すると共に、前記混合層上に設けられた保護層を備えた電子注入層と
が積層されている有機電界発光素子。 Organic electroluminescence comprising a lower electrode provided on a substrate, an organic layer provided with at least a light emitting layer and provided on the lower electrode, and an upper electrode comprising a transparent conductive film provided on the organic layer In the element
Between the organic layer and the upper electrode, in order from the organic layer side,
A buffer layer made of an insulating material;
It is composed of an organic material having an electron transporting property and a metal material having an electron injection property, and has a mixed layer having a concentration of the metal material of 0.1 to 10% by weight and a charge transporting property, and on the mixed layer. Yes electromechanical field emission device and an electron injection layer with a protective layer which is provided is that are stacked.
前記バッファ層は、電子注入特性を有する金属材料を含有する、有機電界発光素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1, wherein
The buffer layer is an organic electroluminescent device containing a metal material having electron injection characteristics.
前記バッファ層は、ＬｉＦからなる、有機電界発光素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1, wherein
The buffer layer is made of LiF, an organic electroluminescent device.
前記混合層を構成する有機材料は、前記有機層における発光層の上部に設けられた電子輸送層を構成する有機材料と同程度の電子輸送性を備えている、有機電界発光素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1, wherein
The organic material constituting the mixed layer includes an organic material and comparable electron transporting constituting the electron transporting layer is provided on top of the light-emitting layer in the organic layer, the organic electroluminescent device.
前記保護層は、電子注入特性を有する金属材料を９５重量％以上用いて構成されている、有機電界発光素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1 , wherein
The protective layer is an organic electroluminescent device configured by using 95% by weight or more of a metal material having electron injection characteristics.
前記保護層は、電子注入特性を有する金属材料と共に、電子輸送性または正孔輸送性の少なくとも一方の特性を有する有機材料を用いて構成されている、有機電界発光素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1 , wherein
The protective layer, with the metal material having electron injection properties, is composed of an organic material having electron transport property or hole transport property of at least one of the properties, the organic electroluminescent device.
前記保護層に含まれる電子注入特性を有する金属材料の濃度は１０％以下である、有機電界発光素子。The organic electroluminescence device, wherein the concentration of the metal material having electron injection characteristics contained in the protective layer is 10% or less.
前記保護層を構成する有機材料は、前記混合層を構成する有機材料よりも電子輸送性が高い、有機電界発光素子。 The organic electroluminescent device according to claim 6 , wherein
The organic material constituting the protective layer has a higher electron transporting property than the organic material constituting the mixed layer, the organic electroluminescent device.
前記保護層に含有される有機材料は、下記式（１）に示す有機材料である、有機電界発光素子。
［ただし、式（１）中において、Ｒ1〜Ｒ6は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、アミノ基、アリールアミノ基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のカルボニル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のカルボニルエステル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のアルキル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のアルケニル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のアルコキシル基、炭素数３０以下の置換あるいは無置換のアリール基、炭素数３０以下の置換あるいは無置換の複素環基、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる置換基であり、隣接するＲm（ｍ＝１〜６）は環状構造を通じて互いに結合してもよい。またＸ1〜Ｘ6はそれぞれ独立に炭素もしくは窒素原子である。］ The organic electroluminescent device according to claim 6 , wherein
The organic material contained in the said protective layer is an organic electroluminescent element which is an organic material shown to following formula (1).
[In the formula (1), R 1 to R 6 are independently hydrogen, halogen, hydroxyl group, amino group, arylamino group, substituted or unsubstituted carbonyl group having 20 or less carbon atoms, carbon number A substituted or unsubstituted carbonyl ester group having 20 or less carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkyl group having 20 or less carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenyl group having 20 or less carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxyl group having 20 or less carbon atoms A substituent selected from a substituted or unsubstituted aryl group having 30 or less carbon atoms, a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 30 or less carbon atoms, a nitrile group, a cyano group, a nitro group, or a silyl group, which are adjacent to each other. R m (m = 1 to 6) may be bonded to each other through a cyclic structure. X 1 to X 6 are each independently a carbon or nitrogen atom. ]
前記バッファ層および前記電子注入層は、波長帯域４４０〜７００ｎｍにおける透過率が８５％以上となるように各層の膜厚が設定されている、有機電界発光素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1, wherein
The buffer layer and the electron injection layer, the film thickness of each layer as transmittance at a wavelength band 440~700nm is 85% or higher is set, an organic electroluminescent device.
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