JP4927423B2 - Light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置に使用される発光素子を備えた発光装置及びその製造方法に関し、特に、光の取り出し効率が大幅に改善された発光素子を備えた発光装置及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a light emitting device and a manufacturing method thereof having a light emitting element for use in an organic electroluminescent display device, particularly, the light emitting device and a manufacturing light extraction efficiency with a significantly improved light-emitting element It is about the method.
有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置は、薄型、広視野角、低消費電力、優れた動画表示特性などの特色を持ち、次世代の画像表示装置として期待されている。有機EL発光素子(以下、発光素子と記載する)は、このような有機EL表示装置に使用され、2つの電極の間に少なくとも一つの発光層を有し、電極間に電圧を印加することによって発光層が発光し、画像を表示することができる。 An organic electroluminescence (EL) display device has features such as thinness, wide viewing angle, low power consumption, and excellent moving image display characteristics, and is expected as a next-generation image display device. An organic EL light emitting element (hereinafter referred to as a light emitting element) is used in such an organic EL display device, has at least one light emitting layer between two electrodes, and applies a voltage between the electrodes. The light emitting layer emits light and an image can be displayed.
従来は、ガラス基板上に、陽極である透明電極、例えばITO(インジウムスズ酸化物)、有機物からなる電荷輸送層や発光層、最後にAl等の金属からなる陰極の順に成膜することにより、底部から発光するボトムエミッション構造の発光素子が一般的に作製されていた。 Conventionally, by forming a transparent electrode as an anode on a glass substrate, for example, ITO (indium tin oxide), a charge transport layer and a light emitting layer made of an organic material, and finally a cathode made of a metal such as Al, in this order, A light emitting element having a bottom emission structure that emits light from the bottom is generally manufactured.
近年、高い仕事関数を持った金属を陽極に用い、上部から発光するトップエミッション構造の発光素子が用いられるようになってきた。画素回路によって発光部の面積が制限されてしまうボトムエミッション構造の発光素子とは違い、トップエミッション構造の発光素子では、発光部を広くとれるという利点がある。トップエミッション構造の発光素子では、陰極にLiF/Al/Ag(非特許文献1)、Ca/Mg(非特許文献2)、LiF/MgAgなどの半透明電極が用いられる。 In recent years, a light-emitting element having a top emission structure in which a metal having a high work function is used for an anode and light is emitted from above has been used. Unlike a light emitting element having a bottom emission structure in which the area of the light emitting part is limited by the pixel circuit, a light emitting element having a top emission structure has an advantage that a wide light emitting part can be obtained. In a light emitting device having a top emission structure, a semi-transparent electrode such as LiF / Al / Ag (Non-patent Document 1), Ca / Mg (Non-patent Document 2), LiF / MgAg, or the like is used for a cathode.
このような発光素子では、発光層で発光した光が他の膜に入射する場合に、ある角度以上で入射すると、発光層と他の膜厚との界面で全反射されてしまう。このため、発光した光の一部しか利用できていない。近年、光の取出し効率を向上させるために、屈折率の低い半透明電極の外側に、屈折率の高い「キャッピング層」を設けた発光素子が提案されている(非特許文献1,2)。
In such a light-emitting element, when light emitted from the light-emitting layer is incident on another film, if the light is incident at an angle or more, the light is totally reflected at the interface between the light-emitting layer and another film thickness. For this reason, only a part of the emitted light can be used. In recent years, in order to improve the light extraction efficiency, a light emitting element in which a “capping layer” having a high refractive index is provided outside a translucent electrode having a low refractive index has been proposed (Non-Patent
トップエミッション構造の発光素子におけるキャッピング層の効果は、非特許文献2に示されている。非特許文献2において、Ir(ppy)3(fac−トリス−(2−フェニルピリジナート)インジウム)を発光材料に用いた発光素子で、キャッピング層がない場合は電流効率が38cd/Aであったが、ZnSe(膜厚60nm)をキャッピング層に使用した発光素子では、64cd/Aと約1.7倍の効率であった。
The effect of the capping layer in the light emitting device having the top emission structure is shown in
また、非特許文献2において、半透明電極とキャッピング層の透過率の極大点と効率の極大点とが必ずしも一致しないことが示されており、光の取出し効率の最大点は干渉効果によって決められることが示されている。
Non-Patent
キャッピング層の形成には、精細度の高いメタルマスクを用いることが提案されているが、かかるメタルマスクでは、熱による歪みによって位置合わせ精度が悪くなるという問題点があった。すなわち、非特許文献2で使用されているZnSeは、融点が1100℃以上と高く、精細度の高いマスクでは正確な位置に蒸着することができない。無機物の多くは蒸着温度が高く、精細度の高いマスクの使用には適さず、発光素子そのものにもダメージを与える可能性がある。さらに、スパッタ法による成膜では、発光素子にダメージを与えてしまうため、無機物を構成材料とするキャッピング層は使用することができない。
For the formation of the capping layer, it has been proposed to use a metal mask with high definition. However, such a metal mask has a problem that the alignment accuracy is deteriorated due to thermal distortion. That is, ZnSe used in Non-Patent
非特許文献1では、屈折率を調整するキャッピング層として、トリス−(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム(Alq3)が使用されているが、Alq3は緑の発光を示す有機EL材料として知られおり、図8に示すように青色発光素子に使用される450nm付近に弱い吸収を持つ。なお、図8は、Alq3を使用したキャッピング層における波長と屈折率及び消衰係数との関係を示す線図である。図中、実線は屈折率を示し、破線は消衰係数を示す。そのために、青色発光素子では、色純度の低下と、光の取り出し効率が共に低下するという問題点もあった。
In
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、キャッピング層材料として、あまり高くない温度で安定して成膜することができると共に、青、緑及び赤それぞれの波長領域で吸収を持たない材料から構成されるキャッピング層を備えた発光素子を備えた発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be stably formed as a capping layer material at a temperature that is not so high, and also absorbs in each wavelength region of blue, green, and red. and an object thereof is to provide a light emitting device and a manufacturing method thereof having a light emitting element having a configured capping layer of a material that does not have.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の発光装置の製造方法にあっては、第1電極と、該第1電極の上方に配置され、発光層を含んで構成される有機層と、該有機層上に配置され、前記発光層の光を透過する第2電極と、該第2電極上に配置され、該第2電極の構成材料よりも屈折率の大きく、且つバンドギャップが3.2eV以上の材料から成るキャッピング層とをそれぞれ備えた第1乃至第3発光素子を基板上に複数有する発光装置の製造方法であって、前記第1及び第2発光素子に対応する前記第2電極上に、前記キャッピング層の構成材料を積層することにより、前記第1発光素子に対応する前記第2電極上に中間層を、前記第2発光素子に対応する前記第2電極上に前記キャッピング層をそれぞれ形成する工程と、前記第1発光素子に対応する前記中間層上、及び前記第3発光素子に対応する前記第2電極上に、前記キャッピング層の構成材料をそれぞれ積層することにより、前記第2及び第3発光素子に対応する前記第2電極上に前記キャッピング層を形成する工程とを含み、これにより、前記第1乃至第3発光素子の前記キャッピング層を形成することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the method for manufacturing a light-emitting device according to the present invention includes a first electrode and an organic layer that is disposed above the first electrode and includes a light-emitting layer. A layer, a second electrode disposed on the organic layer and transmitting light from the light-emitting layer, and a refractive index larger than a constituent material of the second electrode, disposed on the second electrode, and having a band gap Is a method of manufacturing a light-emitting device having a plurality of first to third light-emitting elements each having a capping layer made of a material of 3.2 eV or more on a substrate, which corresponds to the first and second light-emitting elements. By laminating the constituent material of the capping layer on the second electrode, an intermediate layer is formed on the second electrode corresponding to the first light emitting element, and on the second electrode corresponding to the second light emitting element. Forming each of the capping layers; The constituent material of the capping layer is laminated on the intermediate layer corresponding to the first light emitting element and the second electrode corresponding to the third light emitting element, respectively, thereby the second and third light emitting elements. Forming the capping layer on the second electrode corresponding to the first electrode, and thereby forming the capping layer of the first to third light emitting elements .
また、本発明の発光装置の製造方法にあっては、前記第2及び前記第3発光素子に対応する前記キャッピング層の厚みの和が、前記第1発光素子に対応する前記キャッピング層の厚みに略等しいことを特徴とする。 In the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, the sum of the thicknesses of the capping layers corresponding to the second and third light emitting elements is equal to the thickness of the capping layer corresponding to the first light emitting elements. It is characterized by being substantially equal.
また、本発明の発光装置の製造方法にあっては、前記第1発光素子は赤色に、前記第2発光素子は青色及び緑色のいずれか一方の色に、前記第3発光素子は青色及び緑色のいずれか他方の色に、それぞれ発光することを特徴とする。 In the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, the first light emitting element is red, the second light emitting element is one of blue and green, and the third light emitting element is blue and green. Each of the other colors emits light .
また、本発明の発光装置にあっては、第1電極と、該第1電極の上方に配置され、発光層を含んで構成される有機層と、該有機層上に配置され、前記発光層の光を透過する第2電極と、該第2電極上に配置され、該第2電極の構成材料よりも屈折率の大きく、且つバンドギャップが3.2eV以上の材料から成るキャッピング層とを備えた発光素子を複数有し、前記複数の発光素子は、赤色に発光する第1発光素子と、緑色に発光する第2発光素子と、青色に発光する第3発光素子とに分類され、前記第1発光素子の前記キャッピング層の膜厚d R 、前記第2発光素子の前記キャッピング層の膜厚d G 、及び前記第3発光素子の前記キャッピング層の膜厚d B は、互いに異なり、前記第1発光素子の前記キャッピング層の膜厚d R 、前記第2発光素子の前記キャッピング層の膜厚d G 、及び前記第3発光素子の前記キャッピング層の膜厚d B は、d R >d G >d B の関係式を満足することを特徴とする。 Further, in the light emitting equipment of the present invention, the first electrode is disposed above the first electrode, an organic layer configured to include a light emitting layer, disposed on the organic layer, the light emitting A second electrode that transmits the light of the layer, and a capping layer that is disposed on the second electrode and is made of a material having a refractive index larger than that of the constituent material of the second electrode and a band gap of 3.2 eV or more. The plurality of light emitting elements are classified into a first light emitting element that emits red light, a second light emitting element that emits green light, and a third light emitting element that emits blue light, The thickness d R of the capping layer of the first light emitting device, the thickness d G of the capping layer of the second light emitting device , and the thickness d B of the capping layer of the third light emitting device are different from each other, thickness d R of the capping layer of the first light-emitting element, the second Thickness d G of the capping layer of the optical element, and the thickness d B of the capping layer of the third light emitting element, and satisfies the relational expression d R> d G> d B .
また、本発明の発光装置の製造方法にあっては、前記第1発光素子は赤色に、前記第2発光素子は青色及び緑色のいずれか一方の色に、前記第3発光素子は青色及び緑色のいずれか他方の色に、それぞれ発光することを特徴とする。 In the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, the first light emitting element is red, the second light emitting element is one of blue and green, and the third light emitting element is blue and green. Each of the other colors emits light.
また、本発明の発光素子にあっては、第1電極と、該第1電極の上方に配置され、発光層を含んで構成される有機層と、該有機層上に配置され、前記発光層の光を透過する第2電極と、該第2電極上に配置され、該第2電極の構成材料よりも屈折率の大きく、且つバンドギャップが3.2eV以上の材料から成るキャッピング層とを備えた発光素子を複数有し、前記複数の発光素子は、赤色に発光する第1発光素子と、緑色に発光する第2発光素子と、青色に発光する第3発光素子とに分類され、前記第1発光素子の前記キャッピング層の膜厚dR、前記第2発光素子の前記キャッピング層の膜厚dG、及び前記第3発光素子の前記キャッピング層の膜厚dBは、互いに異なることを特徴とする。 In the light emitting device of the present invention, the first electrode, the organic layer disposed above the first electrode and including the light emitting layer, and disposed on the organic layer, the light emitting layer And a capping layer that is disposed on the second electrode and has a refractive index larger than that of the constituent material of the second electrode and is made of a material having a band gap of 3.2 eV or more. The plurality of light emitting elements are classified into a first light emitting element that emits red light, a second light emitting element that emits green light, and a third light emitting element that emits blue light. thickness d R of the capping layer of the first light emitting device, the thickness d G of the second capping layer of a light-emitting element, and the thickness d B of the capping layer of the third light-emitting element, being different from each other And
また、本発明の発光素子にあっては、前記第1発光素子の前記キャッピング層の膜厚dR、前記第2発光素子の前記キャッピング層の膜厚dG、及び前記第3発光素子の前記キャッピング層の膜厚dBが、dR>dG>dBの関係式を満足することを特徴とする。 In the light emitting device of the present invention, the capping layer thickness d R of the first light emitting device, the capping layer thickness d G of the second light emitting device, and the third light emitting device of the third light emitting device. The film thickness d B of the capping layer satisfies a relational expression of d R > d G > d B.
本発明によれば、透明又は半透明電極の外側に設けた、半透明電極よりも屈折率の高いキャッピング層を有するために、光の取出し効率を大幅に向上することができる発光装置が得られる。また、キャッピング層にトリアリールアミン誘導体やカルバゾール誘導体などを使用することによって、500℃以下の温度で成膜することができるので、発光素子にダメージを与えることなく、また高精細マスクを用いて各色の光取出し効率を最適化することができると共に、フルカラーディスプレイに好適に適用でき、色純度が良く鮮明で明るい画像を表示することができる。 According to the present invention, since the capping layer having a refractive index higher than that of the semitransparent electrode is provided outside the transparent or semitransparent electrode, a light emitting device capable of greatly improving the light extraction efficiency is obtained. . In addition, since a film can be formed at a temperature of 500 ° C. or lower by using a triarylamine derivative or a carbazole derivative for the capping layer, each color can be used without damaging the light emitting element and using a high-definition mask. Can be optimized, and can be suitably applied to a full color display, and can display a clear and bright image with good color purity.
また、本発明による発光装置によれば、複数の発光素子に対して同質の材料によりキャッピング層を形成することにより、キャッピング層の成膜工程に要する手間、コストを低減でき、発光装置の生産性向上やコストダウンに寄与することが可能となる。さらに、赤色、青色、緑色の異なる波長に対応させてキャッピング層の膜厚を設定することにより、各色に対応する発光素子の光の取り出し効率を更に向上させることができる。 In addition, according to the light emitting device of the present invention, by forming the capping layer with the same material for a plurality of light emitting elements, it is possible to reduce labor and cost required for the film forming process of the capping layer and to improve the productivity of the light emitting device. It is possible to contribute to improvement and cost reduction. Furthermore, by setting the film thickness of the capping layer to correspond to different wavelengths of red, blue, and green, the light extraction efficiency of the light emitting element corresponding to each color can be further improved.
また、本発明による発光装置の製造方法によれば、第1乃至第3発光素子におけるキャッピング層の材質が同一で膜厚が異なる場合に、各々のキャッピング層を別工程で形成する場合に比べて、成膜工程を簡略化でき、発光装置の生産性向上に寄与することが可能になるという効果を奏する。 Further, according to the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, when the materials of the capping layers in the first to third light emitting elements are the same and the film thicknesses are different, compared to the case where each capping layer is formed in a separate process. The film forming process can be simplified, and it is possible to contribute to improving the productivity of the light emitting device.
以下、図面を参照して、本発明にかかる発光装置及びその製造方法の実施の形態及び実施例を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態及び実施例により本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, with reference to the drawings, the embodiments and the examples of such originating HikariSo location and its manufacturing method of the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments and examples.
〔発光素子〕
まず、本発明による発光素子について説明する。図1は、本発明の実施の形態にかかる発光素子を示す概略側断面図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。図1において、発光素子1は、トップエミッション構造の発光素子であり、基板例えばガラス基板10上に、金属からなる第1電極としての陽極11、正孔輸送層12、発光層13、電子輸送層14、第2電極としての半透明陰極15、及びキャッピング層16が順次積層されている。
[Light emitting element]
First, the light emitting device according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic sectional side view showing a light emitting device according to an embodiment of the present invention. In addition, in each figure, the same code | symbol shows the same or equivalent part. In FIG. 1, a
発光素子1は、トップエミッション構造であるため、ガラス基板10は必ずしも透明でなくてもよい。正孔輸送層12は、陽極11からの正孔を発光層13に輸送し、電子輸送層14は、半透明陰極15からの電子を発光層13に輸送する役目を果たす。発光層13では、正孔輸送層12からの正孔と、電子輸送層14からの電子とが再結合することにより、発光層13中における有機材料の電子状態が一重項励起状態又は三重項励起状態に励起され、これらの励起状態から安定な基底状態に戻る際に、蛍光又はリン光をそれぞれ発生する。
Since the
キャッピング層16は、あまり高くない温度で安定して成膜することができると共に、青色、緑色及び赤色それぞれの色の波長領域で吸収を持たない材料から構成される。キャッピング層16を構成する材料については、後述する。
The
以上のような陽極11、正孔輸送層12、発光層13、電子輸送層14及び半透明陰極15における膜厚の合計は、200nm〜600nm程度である。また、キャッピング層16の膜厚は、例えば、30nm〜120nmが好ましい。キャッピング層16が上記の膜厚の範囲である場合、良好な光取り出し効率が得られる。なお、キャッピング層16の膜厚は、発光素子に使用する発光材料の種類、キャッピング層16以外の発光素子の厚さなどに応じて、適宜変更することができる。また、半透明陰極15の例としては、Ca/Mg、MgAg、MgAl、ITO,IZO等がある。
The total thickness of the
積層する各層の成膜は、膜の緻密性や、良好なステップカバレッジ(段差被覆性)を確保する観点から、成膜手法にはCVD(Chemical Vapor Deposition)法などの化学的手法が用いられる。また、CVD法以外にも、例えば真空蒸着法などを適用することも可能である。さらに、加熱蒸着法、インクジェット法やグラビア印刷などを適用してもよい。 For the film formation of each layer to be laminated, a chemical method such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method is used as the film formation method from the viewpoint of ensuring the denseness of the film and good step coverage (step coverage). In addition to the CVD method, for example, a vacuum deposition method or the like can be applied. Furthermore, a heat vapor deposition method, an inkjet method, gravure printing, or the like may be applied.
なお、図1では、トップエミッション構造の発光素子1について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ボトムエミッション構造の発光素子や、上部及び底部の両方向から発光するデュアルエミッション構造の発光素子についても、同様に適用することができる。これらの場合、光が発光素子から外部に取り出される方向にある電極は、透明又は半透明である必要がある。
Although the top emission structure
また、図1では陽極11と半透明陰極15との間に挟まれる層が正孔輸送層12、発光層13、電子輸送層14からなる3層構造の発光素子にキャッピング層16を形成した場合を一例として示しているが、発光素子の構造は、この3層構造に限定されるものではなく、諸条件に応じて、正孔注入層と電子注入層を追加した5層構造、4層構造や2層構造あるいは発光層のみの1層構造など、種々の構造を採用した発光素子も同様に使用することができる。
In FIG. 1, when a
キャッピング層16を構成する材料の屈折率は、隣接する電極の屈折率よりも大きいことが好ましい。すなわち、キャッピング層16によって、発光素子1の光取り出し効率は向上するが、その効果は、キャッピング層16と、キャッピング層16に接している材料との界面での反射率が大きい方が、光干渉の効果が大きいために有効である。そのため、キャッピング層16を構成する材料の屈折率は、隣接する電極の屈折率よりも大きい方が好ましく、屈折率が1.5以上であればより好ましい。
The refractive index of the material constituting the
図2は、後述する構造式(7)で示されるCBPを使用したキャッピング層における波長と屈折率及び消衰係数との関係を示す線図である。なお、図中、実線は屈折率を示し、破線は消衰係数を示す。屈折率は複素屈折率の実部の値であり、消衰係数は複素屈折率の虚部の値を意味している。屈折率及び消衰係数の測定方法としては、従来周知のn&k法を用いる。この図から明らかなように、どの波長においてもCBPの屈折率は1.75程度以上である。また、青色発光素子に使用される450nm付近で消衰が起こらない。また、他の波長においても同様に消衰が起こらず、キャッピング層の消衰係数は、少なくとも当該キャッピング層を通過する光の波長が380nm〜780nmの範囲内において、0.12以下である。従って、青色、緑色、赤色それぞれの波長領域で吸収が起こらないため、キャッピング層を備えた発光素子は、フルカラーディスプレイなどにも好適に使用することができる。 FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a wavelength, a refractive index, and an extinction coefficient in a capping layer using CBP represented by the structural formula (7) described later. In the figure, the solid line indicates the refractive index, and the broken line indicates the extinction coefficient. The refractive index is the value of the real part of the complex refractive index, and the extinction coefficient means the value of the imaginary part of the complex refractive index. As a method for measuring the refractive index and extinction coefficient, a conventionally known n & k method is used. As is clear from this figure, the refractive index of CBP is about 1.75 or more at any wavelength. Further, no extinction occurs in the vicinity of 450 nm used for the blue light emitting element. Similarly, no extinction occurs at other wavelengths, and the extinction coefficient of the capping layer is 0.12 or less at least when the wavelength of light passing through the capping layer is in the range of 380 nm to 780 nm. Accordingly, since no absorption occurs in each of the blue, green, and red wavelength regions, the light-emitting element including the capping layer can be suitably used for a full color display or the like.
キャッピング層16を構成する材料のバンドギャップは、3.2eV以上であることが好ましい。ここで、バンドギャップの3.2eVは、光の波長の約387nmに対応し、3.1eVは約400nmに対応する。従って、可視部の波長である380nm〜780nmのほぼ全域が透明であるためには、キャッピング層16を構成する材料のバンドギャップが、3.2eV以上であることが好ましい。一方、バンドギャップが3.2eV未満であると、青色の波長に影響を与えるため好ましくない。
The band gap of the material constituting the
さらに詳細に説明すると、キャッピング層16を構成する材料のバンドギャップが大きい程、バンドギャップを遷移する電子による光吸収端は短波長側に移動する。従って、材料のバンドギャップが大きい程、光吸収端は可視部から外れていくために、材料の光吸収は小さくなり透明となる。キャッピング層16を構成する材料は、可視部のほぼ全域で透明であることが望ましいため、材料のバンドギャップが大きい程好ましく、バンドギャップが3.2eV以上であれば、光吸収端が可視部から外れるためにより好ましい。
More specifically, as the band gap of the material constituting the
キャッピング層16を構成する材料のバンドギャップは、材料の光吸収スペクトルの長波長側吸収端波長を測定することで、算出することができる。
The band gap of the material constituting the
キャッピング層16を構成する材料としては、トリアリールアミン誘導体を使用することができる。トリアリールアミン誘導体としては、例えば、構造式(1)で表される4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(以下、「TPD」と記載する)、構造式(2)で表される4,4',4''−トリス[(3−メチルフェニル)フェニルアミノ]トリフェニルアミン(以下、「m−MTDATA」と記載する)、構造式(3)で表される1,3,5−トリス[N,N−ビス(2−メチルフェニル)−アミノ]−ベンゼン(以下、「o−MTDAB」と記載する)、構造式(4)で表される1,3,5−トリス[N,N−ビス(3−メチルフェニル)−アミノ]−ベンゼン(以下、「m−MTDAB」と記載する)、構造式(5)で表される1,3,5−トリス[N,N−ビス(4−メチルフェニル)−アミノ]−ベンゼン(以下、「p−MTDAB」と記載する)、構造式(6)で表される4,4’−ビス[N,N−ビス(3−メチルフェニル)−アミノ]−ジフェニルメタン(以下、「BPPM」と記載する)などが挙げられる。これらの材料は、単独、又は複数の材料を混合して使用することができる。
As a material constituting the
キャッピング層16として、トリフェニルアミン誘導体もまた、トリアリール誘導体と同様に使用することができる。
As the
キャッピング層16を構成する他の材料としては、カルバゾール誘導体を使用することができる。カルバゾール誘導体としては、例えば、構造式(7)で表される4,4’−ジカルバゾリル−1,1’−ビフェニル(以下、「CBP」と記載する)、構造式(8)で表される4,4',4''−トリス(N−カルバゾール)トリフェニルアミン(以下、「TCTA」と記載する)などが挙げられる。これらの材料は、単独、又は複数の材料を混合して使用することができる。
As another material constituting the
キャッピング層16を構成する他の材料としては、ベンゾイミダゾール誘導体を使用することができる。ベンゾイミダゾール誘導体としては、例えば、構造式(9)で表される2,2',2''−(1,3,5−ベンゼントリル)トリス−[1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾ−ル](以下、「TPBI」と記載する)などが挙げられる。
As another material constituting the
キャッピング層16を構成する他の材料としては、トリアゾール誘導体を使用することができる。トリアゾール誘導体としては、例えば、構造式(10)で表される3−(4−ビフェニル)−4−フェニル−5−t−ブチルフェニル−1,2,4−トリアゾール(以下、「TAZ」と記載する)などが挙げられる。
As another material constituting the
なお、バンドギャップが3.2eV以上のキャッピング層16の材料としては、TPD(3.2eV)、m−MTDATA(3.2eV)、TAZ(4.0eV)等がある。バンドギャップが3.2eV未満のキャッピング層16の材料としては、Alq3、Almq3、CuPc等がある。
As a material for the
〔発光装置〕
次に、本発明による発光装置について説明する。図3は、本発明の実施の形態にかかる発光装置を示す概略側断面図である。図3において、発光装置50は、同一の基板10上に、上述した発光素子として、第1発光素子20、第2発光素子30及び第3発光素子40を備えている。
[Light emitting device]
Next, the light emitting device according to the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic sectional side view showing the light emitting device according to the embodiment of the present invention. In FIG. 3, the
第1発光素子20、第2発光素子30及び第3発光素子40は、それぞれ第1電極としての陽極11、正孔輸送層12、発光層13、電子輸送層14、第2電極としての半透明陰極15A〜15C、及びキャッピング層16A〜16Cを備えており、これらは図1で説明した発光素子1と同様にして順次積層することができる。
The first light-emitting
第1発光素子20、第2発光素子30及び第3発光素子40は、それぞれ赤色、緑色及び青色に発光し、キャッピング層16A〜16Cは異なる材質の材料から形成されていても、或いは同じ材質の材料から形成されていてもよい。キャッピング層16A〜16Cが同じ材質の材料から形成されている場合には、キャッピング層16A〜16Cの成膜工程に要する手間、コストを低減でき、発光装置50の生産性向上やコストダウンに寄与することが可能となる。
The first
キャッピング層16A〜16Cの膜厚は、同一であっても異なっていてもよい。特に、第1発光素子20におけるキャッピング層16Aの膜厚をdR、第2発光素子30におけるキャッピング層16Bの膜厚をdG、第3発光素子40におけるキャッピング層16Cの膜厚をdBとすると、dR>dG>dBの関係式を満足することが好ましい。赤色、青色、緑色の中で、発光波長は赤が最も長く、青が最も短いため、これらの発光波長に対応させてキャッピング層16A〜16Cの膜厚を設定することにより、各色に対応する第1発光素子20〜第3発光素子40の光の取り出し効率をさらに向上させることができる。
The film thickness of the capping layers 16A to 16C may be the same or different. In particular, film thickness d R of the
なお、キャッピング層の材料、膜厚やバンドギャップ、屈折率など上述した発光素子における全ての記載は、発光装置50における上記第1発光素子20、第2発光素子30及び第3発光素子40についても同様に適用することができる。また、発光素子の個数は3個に限らず、さらに多数の発光素子を同一基板上に形成することができ、或いは異なる基板上に形成することも可能である。
Note that all the descriptions of the above-described light-emitting elements such as the material of the capping layer, the film thickness, the band gap, and the refractive index also apply to the first light-emitting
〔発光装置の製造方法〕
次に、本発明による発光装置の製造方法について説明する。図4〜図6は、本発明の実施の形態にかかる発光装置の製造方法を説明する概略側断面図である。なお、これらの図において、説明を判り易くするために、半透明陰極15A〜15Cから陽極11までの間の図示を簡略化する。
[Method of manufacturing light emitting device]
Next, a method for manufacturing a light emitting device according to the present invention will be described. 4 to 6 are schematic cross-sectional side views illustrating a method for manufacturing a light-emitting device according to an embodiment of the present invention. In these drawings, the illustration from the
図4において、発光装置50は、同一の基板10上に、第1発光素子20、第2発光素子30及び第3発光素子40を備えている。第1発光素子20、第2発光素子30及び第3発光素子40は、それぞれ第1電極としての陽極11、正孔輸送層12、発光層13、電子輸送層14、第2電極としての半透明陰極15A〜15Cを備えており、これらは図1で説明した発光素子1と同様にして順次積層することができる。
In FIG. 4, the
キャッピング層16A〜16Cを同質の材料により異なる膜厚で形成する場合、図5に示すように、まず、第1発光素子20及び第2発光素子30における半透明陰極15A及び15B上に、それぞれキャッピング層の構成材料をシャドーマスクなどの蒸着マスク19Aを介してマスク蒸着により積層し、該構成材料からなる第1層17を膜厚d1で形成する。この時、第1発光素子20における半透明陰極15A上に形成されたキャッピング層の構成材料から成る第1層17は、次の工程でさらに上面に同じ材料が積層されるので、いわばキャッピング層の中間層17として形成されていることになる。一方、第2発光素子30における半透明陰極15B上に形成されたキャッピング層の構成材料から成る層は、キャッピング層16Bそのものとなる。
When the capping layers 16A to 16C are formed of the same material with different film thicknesses, first, as shown in FIG. 5, capping is first performed on the
次に、図6に示すように、第1発光素子20における中間層17上と、第3発光素子40における半透明陰極15C上に、それぞれキャッピング層の構成材料から成る第2層18を蒸着マスク19Bを介してマスク蒸着により膜厚d2で形成する。この時、第1発光素子20では、中間層17上とその上に形成された第2層18とにより、キャッピング層16Aが形成される。一方、第3発光素子40における半透明陰極15C上に形成された第2層18は、キャッピング層16Cそのものとなる。
Next, as shown in FIG. 6, the
第1発光素子20におけるキャッピング層16Aは、キャッピング層17とその上に形成されるキャッピング層18とから構成されるので、キャッピング層16Aの膜厚をdRとすると、dR=d1+d2となる。すなわち、第1発光素子20におけるキャッピング層16Aの膜厚は、第2発光素子30におけるキャッピング層16Bの膜厚d1と、第3発光素子40におけるキャッピング層16Cの膜厚d2との和に略等しい。但し、この膜厚の和は、キャッピング層の成膜条件等により厳密には加算した和にならない場合もあるが、キャッピング層16Aの膜厚dRに対して10%以内まで許容される。
Since the
このように、膜厚の異なるキャッピング層16A〜16Cを2工程で成膜しているので、第1発光素子20〜第3発光素子40におけるキャッピング層16A〜16Cの材質が同一で膜厚が異なる場合に、各々のキャッピング層16A〜16Cを別工程で形成する場合に比べて、成膜工程を簡略化でき、発光装置の生産性向上に寄与することが可能となる。
As described above, since the capping layers 16A to 16C having different thicknesses are formed in two steps, the materials of the capping layers 16A to 16C in the first
なお、上述した発光素子及び発光装置における記載は、図4〜図6に基づいて説明した発光装置の製造方法についても同様に適用できる。 Note that the description of the light-emitting element and the light-emitting device described above can be similarly applied to the method for manufacturing the light-emitting device described with reference to FIGS.
以下、実施例に基づいて、本発明をさらに具体的に説明する。本発明による赤色の発光素子を、次のようにして作製した。まず、スパッタリング法により基板上に成膜された膜厚100nmのNi陽極上に、正孔注入層である膜厚20nmの銅フタロシアニン(CuPc)を蒸着法により成膜した。続いて、正孔輸送層である膜厚40nmのN、N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン(NPB)を蒸着法により成膜した。そして、発光層であるAlq3と、4−(ジシアノメチレン)−2−t−ブチル−6−(1,1,7,7,−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン(DCJTB)とを2源蒸着した。Alq3の膜厚は30nmであり、体積比率で1%のDCJTBを同時に蒸着した。 Hereinafter, based on an Example, this invention is demonstrated further more concretely. A red light emitting device according to the present invention was produced as follows. First, 20 nm-thick copper phthalocyanine (CuPc), which is a hole injection layer, was formed by vapor deposition on a 100 nm-thick Ni anode formed on a substrate by sputtering. Subsequently, N, N′-di (naphthalen-1-yl) -N, N′-diphenyl-benzidine (NPB) having a film thickness of 40 nm, which is a hole transport layer, was formed by vapor deposition. Then, Alq 3 which is a light emitting layer, and 4- (dicyanomethylene) -2-t-butyl-6- (1,1,7,7, -tetramethyljulolidyl-9-enyl) -4H-pyran ( DCJTB) and two sources. The film thickness of Alq 3 was 30 nm, and DCJTB having a volume ratio of 1% was simultaneously deposited.
さらに、電子輸送層である膜厚40nmのAlq3と、陰極である膜厚12nmのCaと膜厚12nmのMgを継続して蒸着法により成膜した。最後に、キャッピング層であるCBPの膜厚を0nm〜100nmの範囲で変更し、蒸着法により成膜した。なお、本実施例は、赤の画素形成方法について述べているが、緑色と青色の画素については膜厚及び材料が異なるものの、同様の方法によって形成する。赤色、緑色、青色の画素の形成においては、それぞれ位置を選択して形成するため、成膜位置に開口部を有するメタルマスクを基板に対して精密に位置合わせして、基板の成膜面側にメタルマスクを密着させて、蒸着を行っている。 Further, Alq 3 with a film thickness of 40 nm as an electron transport layer, Ca with a film thickness of 12 nm as a cathode and Mg with a film thickness of 12 nm were continuously formed by an evaporation method. Finally, the film thickness of CBP as a capping layer was changed in the range of 0 nm to 100 nm, and a film was formed by vapor deposition. In this embodiment, the red pixel forming method is described, but the green and blue pixels are formed by the same method although the film thickness and material are different. In forming red, green, and blue pixels, the positions are selected and formed. Therefore, a metal mask having an opening at the film formation position is precisely aligned with the substrate, and the film formation surface side of the substrate Vapor deposition is performed by attaching a metal mask to the surface.
異なるキャッピング層膜厚で作製した赤色の発光素子について、光の取り出し効率を測定した。結果を図7に示す。図7から明らかなように、キャッピング層の膜厚が70nmの場合に最も光取り出し効率が高く、キャッピング層が無い場合の1.9倍となった。キャッピング層の膜厚が50〜90nmの場合には、キャッピング層が無い場合に比べて、光取り出し効率が1.6倍以上と改善しており、キャッピング層の膜厚が60nm〜80nmの場合には、1.8倍以上とより大きく改善していることが判った。 The light extraction efficiency was measured for red light-emitting elements manufactured with different capping layer thicknesses. The results are shown in FIG. As is apparent from FIG. 7, the light extraction efficiency is highest when the thickness of the capping layer is 70 nm, which is 1.9 times that when there is no capping layer. In the case where the film thickness of the capping layer is 50 to 90 nm, the light extraction efficiency is improved by 1.6 times or more compared to the case where the capping layer is not provided, and when the film thickness of the capping layer is 60 nm to 80 nm. Was found to be significantly improved by 1.8 times or more.
以上のように、この発明にかかる発光装置及びその製造方法は、キャッピング層材料として、あまり高くない温度で安定して成膜することができると共に、青色、緑色及び赤色それぞれの波長領域で吸収を持たない材料から構成されるキャッピング層を備えるので、フルカラーディスプレイに適用することができ、色純度が良く鮮明で明るい画像を表示したい場合に好適である。 As described above, originating HikariSo location and a manufacturing method thereof according to the present invention, as a capping layer material, it is possible to stably deposited at not too high temperatures, blue, green and red each wavelength region Since a capping layer made of a material that does not absorb is provided, it can be applied to a full-color display and is suitable when a clear and bright image with good color purity is desired.
1 発光素子
10 ガラス基板
11 陽極(第1電極)
12 正孔輸送層
13 発光層
14 電子輸送層
15,15A〜15C 半透明陰極(第2電極)
16,16A〜16C キャッピング層
17 第1層、中間層
18 第2層
19A,19B 蒸着マスク
20 第1発光素子
30 第2発光素子
40 第3発光素子
50 発光装置
DESCRIPTION OF
12
16, 16A to
Claims (4)
前記第1及び第2発光素子に対応する前記第2電極上に、前記キャッピング層の構成材料を積層することにより、前記第1発光素子に対応する前記第2電極上に中間層を、前記第2発光素子に対応する前記第2電極上に前記キャッピング層をそれぞれ形成する工程と、
前記第1発光素子に対応する前記中間層上、及び前記第3発光素子に対応する前記第2電極上に、前記キャッピング層の構成材料をそれぞれ積層することにより、前記第2及び第3発光素子に対応する前記第2電極上に前記キャッピング層を形成する工程と
を含み、これにより、前記第1乃至第3発光素子の前記キャッピング層を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。 A first electrode; an organic layer disposed above the first electrode and including a light emitting layer; a second electrode disposed on the organic layer and transmitting light from the light emitting layer; First to third light-emitting elements disposed on two electrodes, each having a capping layer made of a material having a refractive index larger than that of the constituent material of the second electrode and a band gap of 3.2 eV or more, are disposed on the substrate. A method of manufacturing a plurality of light emitting devices,
By laminating the constituent material of the capping layer on the second electrode corresponding to the first and second light emitting elements, an intermediate layer is formed on the second electrode corresponding to the first light emitting element. Forming the capping layer on the second electrode corresponding to two light emitting elements,
The second and third light emitting elements are formed by laminating the constituent material of the capping layer on the intermediate layer corresponding to the first light emitting element and on the second electrode corresponding to the third light emitting element, respectively. Forming the capping layer on the second electrode corresponding to the above, and thereby forming the capping layer of the first to third light emitting elements.
前記複数の発光素子は、赤色に発光する第1発光素子と、緑色に発光する第2発光素子と、青色に発光する第3発光素子とに分類され、
前記第1発光素子の前記キャッピング層の膜厚d R 、前記第2発光素子の前記キャッピング層の膜厚d G 、及び前記第3発光素子の前記キャッピング層の膜厚d B は、互いに異なり、
前記第1発光素子の前記キャッピング層の膜厚dR、前記第2発光素子の前記キャッピング層の膜厚dG、及び前記第3発光素子の前記キャッピング層の膜厚dBは、dR>dG>dBの関係式を満足することを特徴とする発光装置。 A first electrode; an organic layer disposed above the first electrode and including a light emitting layer; a second electrode disposed on the organic layer and transmitting light from the light emitting layer; A plurality of light-emitting elements that are disposed on two electrodes and have a capping layer made of a material having a refractive index larger than that of the constituent material of the second electrode and a band gap of 3.2 eV or more;
The plurality of light emitting elements are classified into a first light emitting element that emits red light, a second light emitting element that emits green light, and a third light emitting element that emits blue light.
A thickness d R of the capping layer of the first light emitting device, a thickness d G of the capping layer of the second light emitting device , and a thickness d B of the capping layer of the third light emitting device are different from each other.
The film thickness d R of the capping layer of the first light emitting element, the film thickness d G of the capping layer of the second light emitting element, and the film thickness d B of the capping layer of the third light emitting element are d R > light emission device satisfies the relational expression d G> d B.
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