JP6061450B2 - ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT AND METHOD FOR PRODUCING ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、表示装置、照明装置等の用途に適用可能な有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、その製造方法に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence element applicable to uses such as a display device and a lighting device, and a manufacturing method thereof.
近年、有機物質を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子と記す)は、例えば、固体発光型の安価な大面積フルカラー表示素子や、書き込み光源アレイの発光素子などへの用途において有望視されており、有機EL素子の研究開発が活発に進められている。 In recent years, organic electroluminescence elements using organic substances (hereinafter referred to as organic EL elements) are promising in applications such as solid-state light-emitting inexpensive large-area full-color display elements and light-emitting elements of writing light source arrays. Therefore, research and development of organic EL elements are being actively promoted.
有機EL素子は、一般に、基板、第1電極、発光層及び第2電極を備え、第1電極、発光層及び第2電極がこの順で基板上に形成された薄膜型の素子である。なお、第1電極及び第2電極の一方が陽極を構成し、他方が陰極を構成する。また、発光層は、有機発光物質を含有する一つ又は複数の有機化合物層で構成される。 The organic EL element is generally a thin-film element that includes a substrate, a first electrode, a light emitting layer, and a second electrode, and the first electrode, the light emitting layer, and the second electrode are formed on the substrate in this order. One of the first electrode and the second electrode constitutes an anode, and the other constitutes a cathode. The light emitting layer is composed of one or a plurality of organic compound layers containing an organic light emitting substance.
このような構成の有機EL素子において、第1電極及び第2電極間に電圧を印加すると、陽極から発光層に正孔が注入され、かつ、陰極から発光層に電子が注入される。そして、発光層に注入された正孔及び電子が発光層において再結合することにより、有機発光物質のエネルギー準位が伝導帯から価電子帯に戻り、この際に生じるエネルギーが光として発光層から放出される。有機EL素子では、このような原理により発光が得られる。 In the organic EL element having such a configuration, when a voltage is applied between the first electrode and the second electrode, holes are injected from the anode into the light emitting layer, and electrons are injected from the cathode into the light emitting layer. Then, when holes and electrons injected into the light emitting layer recombine in the light emitting layer, the energy level of the organic light emitting material returns from the conduction band to the valence band, and the energy generated at this time is converted from the light emitting layer as light. Released. In the organic EL element, light emission can be obtained by such a principle.
上記原理により発光する有機EL素子を面発光素子として実用化するためには、素子内部に閉じ込められた光を効率よく取り出し、かつ、光出射面における正面輝度を向上させる必要がある。そこで、従来、この課題を解決するために、様々な技術が提案されている(例えば特許文献1〜3参照)。 In order to put an organic EL element that emits light according to the above-described principle into a surface light emitting element, it is necessary to efficiently extract light confined inside the element and improve the front luminance on the light emitting surface. Therefore, conventionally, various techniques have been proposed to solve this problem (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
特許文献1及び2には、有機EL素子(面発光素子)の光出射面に拡散構造を設ける技術が提案されている。また、特許文献3には、表面にプリズム状又はレンズ状の凹凸が形成されたシート(拡散シート等)を有機EL素子(面光源素子)の光出射面に設けることにより、該光出射面に凹凸を形成する技術が提案されている。
また、有機EL素子に用いられる有機発光材料(有機物)は水分や酸素への耐性が低いので、大気中の水分や酸素の影響により有機EL素子の発光性能が劣化しやすい。さらに、電極も大気中では、酸化により、その特性が急激に劣化する。それゆえ、従来、上述のような有機EL素子内の各部の劣化を抑制するために、有機EL素子(有機EL素子本体部)の最上部に、水分や酸素の浸入を防止するための封止部材(封止層)が設けられる(例えば特許文献4及び5参照)。
Moreover, since the organic light emitting material (organic substance) used for the organic EL element has low resistance to moisture and oxygen, the light emitting performance of the organic EL element is likely to deteriorate due to the influence of moisture and oxygen in the atmosphere. Further, the characteristics of the electrode are rapidly deteriorated by oxidation in the atmosphere. Therefore, conventionally, in order to suppress the deterioration of each part in the organic EL element as described above, a sealing for preventing the ingress of moisture and oxygen at the uppermost part of the organic EL element (organic EL element body). A member (sealing layer) is provided (see, for example,
特許文献4及び5には、封止部材としてガラス基板を用い、該封止部材を有機EL素子本体部に対して接着剤等を介して固着する手法(以下、密着タイプの封止手法という)が提案されている。具体的には、例えば、基板、第1電極、発光層及び第2電極を含む有機EL素子本体部の第2電極側の上層に保護膜として、例えばGeO膜、SiO2膜等の無機化合物膜を形成する。次いで、例えば、接着剤や、光硬化性樹脂等の材料で形成された接着層などを介してガラス基板(封止部材)を保護膜上に固着する。
In
また、従来、トップエミッション型の有機EL素子では、例えば、非透水性のガラス基材や、無機物層及び有機物層を積層して形成された、水蒸気の透過を抑制するバリアフィルムなどの封止部材が、光出射側の最上層に設けられる。 Conventionally, in a top emission type organic EL element, for example, a sealing member such as a non-water-permeable glass base material, a barrier film formed by laminating an inorganic layer and an organic layer, and suppressing water vapor transmission Is provided in the uppermost layer on the light emission side.
上述のように、従来、有機EL素子の発光特性向上のために様々な技術が提案されているが、この技術分野では、さらに、より簡易な構成でかつ優れた発光特性を有する有機EL素子の開発が求められている。本発明は、上記要望に応えるためになされたものであり、本発明の目的は、より簡易な構成を有し、かつ、優れた発光特性を有する有機EL素子、及び、その製造方法を提供することである。 As described above, various techniques have been proposed for improving the light emission characteristics of organic EL elements. In this technical field, organic EL elements having a simpler configuration and excellent light emission characteristics have been proposed. Development is required. The present invention has been made to meet the above-mentioned demands, and an object of the present invention is to provide an organic EL element having a simpler structure and excellent light emission characteristics, and a method for producing the same. That is.
上記課題を解決するために、本発明の有機EL素子は、素子基板と、素子基板上に形成された第1電極と、第1電極上に形成され、発光層を含む有機化合物層と、有機化合物層上に形成された第2電極と、第2電極上に形成された封止基材とを備える。さらに、本発明の有機EL素子は、素子基板及び第1電極の間、並びに、封止基材及び第2電極の間の少なくとも一方に形成され、発光層から射出される光を拡散する光拡散性樹脂層を備える。さらにまた、本発明の有機EL素子は、光拡散性樹脂層が、熱可塑性樹脂で形成された母材層と、母材層の屈折率とは異なる屈折率を有しかつ母材層の内部に分散した複数の拡散部とを有し、拡散部は熱可塑性樹脂の微結晶性の領域からなる。 In order to solve the above problems, an organic EL element of the present invention includes an element substrate, a first electrode formed on the element substrate, an organic compound layer formed on the first electrode and including a light emitting layer, an organic A second electrode formed on the compound layer; and a sealing substrate formed on the second electrode. Furthermore, the organic EL element of the present invention is formed between at least one of the element substrate and the first electrode and between the sealing substrate and the second electrode, and diffuses light emitted from the light emitting layer. A functional resin layer. Furthermore, in the organic EL element of the present invention, the light diffusing resin layer has a refractive index different from the refractive index of the base material layer formed of a thermoplastic resin and the base material layer, and the inside of the base material layer. And a plurality of diffusion portions dispersed in the substrate. The diffusion portion is made of a microcrystalline region of a thermoplastic resin.
また、本発明の有機EL素子の製造方法は、次の手順で行う。まず、素子基板上に第1電極を形成する。次いで、第1電極上に発光層を含む有機化合物層を形成する。次いで、有機化合物層上に第2電極を形成する。次いで、第2電極上に封止基材を形成する。そして、素子基板及び第1電極の間、並びに、封止基材及び第2電極の間の少なくとも一方に、発光層から射出される光を拡散する光拡散性樹脂層を形成する。このうち、光拡散性樹脂層を形成することは、封止基材上に、熱可塑性樹脂により、光拡散性樹脂層の母材層を形成することと、素子基板上に、第1電極、有機化合物層及び第2電極をこの順で積層して構成された素子本体部の前記第2電極と、封止基材上の母材層とが対向するように、素子本体部及び封止基材を貼り合わせることと、貼り合わされた素子本体部及び封止基材を加熱して、母材層の熱可塑性樹脂の内部に微結晶性の領域を生成することとを含む。 Moreover, the manufacturing method of the organic EL element of this invention is performed in the following procedure. First, a first electrode is formed on an element substrate. Next, an organic compound layer including a light emitting layer is formed on the first electrode. Next, a second electrode is formed on the organic compound layer. Next, a sealing substrate is formed on the second electrode. Then, a light diffusing resin layer for diffusing light emitted from the light emitting layer is formed between the element substrate and the first electrode and between at least one of the sealing substrate and the second electrode. Among these, forming the light diffusing resin layer includes forming a base material layer of the light diffusing resin layer with a thermoplastic resin on the sealing substrate, and forming the first electrode on the element substrate, The element body and the sealing base are arranged so that the second electrode of the element body formed by laminating the organic compound layer and the second electrode in this order faces the base material layer on the sealing substrate. Bonding the materials and heating the bonded element body and sealing substrate to produce a microcrystalline region within the thermoplastic resin of the base material layer.
上述のように、本発明では、発光層から射出される光を拡散する光拡散性樹脂層を、素子基板及び第1電極の間、並びに、封止基材及び第2電極の間の少なくとも一方に形成する。これにより、本発明では、より簡易な構成を有し、かつ、優れた発光特性を有する有機EL素子、及び、その製造方法を得ることができる。 As described above, in the present invention, the light diffusing resin layer that diffuses the light emitted from the light emitting layer is provided between the element substrate and the first electrode and at least one of the sealing substrate and the second electrode. To form. Thereby, in this invention, it can obtain the organic EL element which has a simpler structure, and has the outstanding light emission characteristic, and its manufacturing method.
以下に、本発明の一実施形態に係る有機EL素子、及び、その製造方法の一例を、図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は下記の例に限定されない。 Hereinafter, an organic EL element according to an embodiment of the present invention and an example of a manufacturing method thereof will be specifically described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following example.
<1.有機EL素子の構成>
[有機EL素子の全体構成]
図1に、本発明の一実施形態に係る有機EL素子の構成例を示す。なお、図1は、本実施形態の有機EL素子の概略断面図である。
<1. Configuration of organic EL element>
[Overall configuration of organic EL element]
In FIG. 1, the structural example of the organic EL element which concerns on one Embodiment of this invention is shown. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the organic EL element of this embodiment.
有機EL素子10は、有機EL素子本体部11(素子本体部)と、光拡散性樹脂層12と、封止基材13とを備える。なお、図1に示す有機EL素子10は、密着タイプの封止手法により作製された有機EL素子であり、封止基材13は、光拡散性樹脂層12を介して有機EL素子本体部11に固着される。また、本実施形態では、少なくとも、有機EL素子本体部11内で発光された光を封止基材13側から取り出す有機EL素子10の構成例を説明する。 The organic EL element 10 includes an organic EL element body 11 (element body), a light diffusing resin layer 12, and a sealing substrate 13. The organic EL element 10 shown in FIG. 1 is an organic EL element manufactured by a close-contact type sealing method, and the sealing substrate 13 is provided with the organic EL element body 11 through the light diffusing resin layer 12. It is fixed to. In the present embodiment, a configuration example of the organic EL element 10 that extracts at least light emitted from the organic EL element body 11 from the sealing substrate 13 side will be described.
有機EL素子本体部11は、素子基板1と、陽極2(第1電極)と、正孔輸送層3、発光層4及び電子輸送層5を含む有機化合物層と、陰極6(第2電極)と、ガスバリア層7とを備える。そして、本実施形態では、素子基板1上に、陽極2、正孔輸送層3、発光層4、電子輸送層5、陰極6、及び、ガスバリア層7をこの順で積層する。なお、この際、ガスバリア層7は、図1に示すように、陽極2、正孔輸送層3、発光層4、電子輸送層5、及び、陰極6を覆うように積層される。
The organic EL element body 11 includes an element substrate 1, an anode 2 (first electrode), an organic compound layer including a
光拡散性樹脂層12は、ガスバリア層7上に、該ガスバリア層7を覆うようにして設けられる。光拡散性樹脂層12は、発光層4から射出された光を拡散し、該拡散光を封止基材13に射出する。また、光拡散性樹脂層12は、有機EL素子本体部11と封止基材13と接着する接着層の役割も有する。
The light diffusing resin layer 12 is provided on the
なお、本実施形態の有機EL素子10では、上述のように、発光層4から射出された光を少なくとも陰極6側から取り出すので、陰極6と封止基材13との間に、光拡散性樹脂層12を設ける例を示すが、本発明はこれに限定されない。発光層4から射出された光を陽極2側から取り出す場合には、陽極2と素子基板1との間に光拡散性樹脂層12を設けてもよい。さらに、発光層4から射出された光を陽極2側及び陰極6側の両方から取り出す場合には、陽極2と素子基板1との間、及び、陰極6と封止基材13との間に、それぞれ光拡散性樹脂層12を設けてもよい。
In addition, in the organic EL element 10 of this embodiment, since the light inject | emitted from the
また、本実施形態の有機EL素子10における素子基板1、各電極、有機化合物層、及び、封止基材13の積層構成は、図1に示す例に限定されず、例えば、次のような積層構成(1)〜(4)にしてもよい。
(1)素子基板/陽極/発光層/電子輸送層/陰極/封止基材
(2)素子基板/陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極/封止基材
(3)素子基板/陽極/正孔輸送層(正孔注入層)/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層(陰極バッファー層)/陰極/封止基材
(4)素子基板/陽極/正孔注入層(陽極バッファー層)/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層(陰極バッファー層)/陰極/封止基材
Moreover, the laminated structure of the element substrate 1, each electrode, the organic compound layer, and the sealing base material 13 in the organic EL element 10 of this embodiment is not limited to the example shown in FIG. You may make it laminated structure (1)-(4).
(1) Element substrate / anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode / sealing substrate (2) Element substrate / anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode / sealing Substrate (3) element substrate / anode / hole transport layer (hole injection layer) / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / electron injection layer (cathode buffer layer) / cathode / sealing substrate (4 ) Element substrate / anode / hole injection layer (anode buffer layer) / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / electron injection layer (cathode buffer layer) / cathode / sealing substrate
なお、上記積層構成(1)〜(4)の例では、光拡散性樹脂層12を省略するが、本実施形態のように、光を陰極側から取り出す場合には、光拡散性樹脂層12は、陰極と封止基材との間に設けられる。また、上記積層構成(1)〜(4)の例から明らかなように、本実施形態の有機EL素子10では、ガスバリア層7を設けない構成にしてもよい。
In the examples of the laminated structures (1) to (4), the light diffusing resin layer 12 is omitted. However, when light is extracted from the cathode side as in this embodiment, the light diffusing resin layer 12 is used. Is provided between the cathode and the sealing substrate. In addition, as is clear from the examples of the laminated structures (1) to (4), the organic EL element 10 according to the present embodiment may be configured such that the
また、上述した陽極2と素子基板1との間、及び/又は、陰極6と封止基材13との間に光拡散性樹脂層12を設ける本実施形態の構成は、密着タイプの封止手法以外の封止手法(例えば缶封止等の手法)を用いて作製される有機EL素子にも適用可能である。
In addition, the configuration of this embodiment in which the light diffusing resin layer 12 is provided between the
以下、図1に示す有機EL素子10の各部及び各層の構成をより具体的に説明する。 Hereinafter, the structure of each part and each layer of the organic EL element 10 shown in FIG. 1 will be described more specifically.
[素子基板]
素子基板1(基体、基板、基材、支持体)は、例えば、ガラス、プラスチック等の透明性材料で形成することができる。特に、素子基板1を、ガラス基板、石英基板、又は、透明樹脂フィルムで構成することが好ましい。
[Element substrate]
The element substrate 1 (base, substrate, base material, support) can be formed of a transparent material such as glass or plastic. In particular, the element substrate 1 is preferably composed of a glass substrate, a quartz substrate, or a transparent resin film.
透明樹脂フィルムの形成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステルを用いることができる。また、透明樹脂フィルムの形成材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン等の材料を用いることができる。さらに、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート(TAC)、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類、又は、それらの誘導体を透明樹脂フィルムの形成材料として用いることができる。 As a material for forming the transparent resin film, for example, polyester such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN) can be used. Moreover, as a formation material of a transparent resin film, materials, such as polyethylene, a polypropylene, a cellophane, can be used, for example. Furthermore, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate (CAP), cellulose acetate phthalate (TAC), cellulose esters such as cellulose nitrate, or their derivatives are formed into a transparent resin film. It can be used as a material.
また、透明樹脂フィルムの形成材料としては、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル、ポリアリレート類等の材料を用いることができる。さらに、例えば、アートン(登録商標:JSR社製)、又は、アペル(登録商標:三井化学社製)と呼ばれるシクロオレフィン系樹脂を透明樹脂フィルムの形成材料として用いることもできる。 Examples of the material for forming the transparent resin film include polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide, and polyether sulfone (PES). , Polyphenylene sulfide, polysulfones, polyether imide, polyether ketone imide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethyl methacrylate, acrylic, polyarylate, and the like can be used. Furthermore, for example, a cycloolefin resin called Arton (registered trademark: manufactured by JSR) or Apel (registered trademark: manufactured by Mitsui Chemicals) can be used as a material for forming a transparent resin film.
素子基板1を透明樹脂フィルムで構成した場合、有機EL素子10内への例えば水蒸気、酸素等の透過を抑制するために、透明樹脂フィルムの表面に、無機材料からなる被膜、有機材料からなる被膜、又は、これらの被膜を積層したハイブリッド被膜を設けてもよい。この場合には、水蒸気透過度(環境条件:25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が約0.01g/[m2・day・atm]以下となるようなバリア性フィルムで上記被膜を構成することが好ましい。また、上記被膜を、酸素透過度が約10−3cm3/[m2・day・atm]以下であり、かつ、水蒸気透過度が約10−3g/[m2・day・atm]以下となるようなバリア性フィルムで構成することがより好ましい。さらに、上記被膜を、酸素透過度が約10−3cm3/[m2・day・atm]以下であり、かつ、水蒸気透過度が約10−5g/[m2・day・atm]以下となるようなバリア性フィルムで構成することが特に好ましい。なお、本明細書でいう「水蒸気透過度」は、JIS(日本工業規格)−K7129(1992年)に準拠した赤外センサー法により測定された値であり、「酸素透過度」は、JIS−K7126(1987年)に準拠したクーロメトリック法により測定された値である。 When the element substrate 1 is composed of a transparent resin film, a film made of an inorganic material or a film made of an organic material is formed on the surface of the transparent resin film in order to suppress, for example, water vapor or oxygen from passing into the organic EL element 10. Alternatively, a hybrid film obtained by stacking these films may be provided. In this case, the barrier property such that the water vapor permeability (environmental condition: 25 ± 0.5 ° C., relative humidity (90 ± 2)% RH) is about 0.01 g / [m 2 · day · atm] or less. It is preferable to form the said film with a film. In addition, the film has an oxygen permeability of about 10 −3 cm 3 / [m 2 · day · atm] or less and a water vapor permeability of about 10 −3 g / [m 2 · day · atm] or less. It is more preferable to use a barrier film such that Further, the film has an oxygen permeability of about 10 −3 cm 3 / [m 2 · day · atm] or less and a water vapor permeability of about 10 −5 g / [m 2 · day · atm] or less. It is particularly preferable to use a barrier film such that The “water vapor permeability” as used herein is a value measured by an infrared sensor method in accordance with JIS (Japanese Industrial Standard) -K7129 (1992), and “oxygen permeability” is JIS- It is a value measured by a coulometric method based on K7126 (1987).
上述したバリア性フィルム(上記被膜)の形成材料としては、有機EL素子10の劣化を招く、例えば水分、酸素等の因子の有機EL素子10への浸入を抑制できる材料であれば、任意の材料を用いることができる。例えば、バリア性フィルムを、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等の無機材料からなる被膜で構成することができる。なお、バリア性フィルムの脆弱性を改良するためには、上記無機材料からなる被膜と有機材料からなる被膜とを積層したハイブリッド被膜でバリア性フィルムを構成することが好ましい。この場合、無機材料からなる被膜及び有機材料からなる被膜の積層順序は任意であるが、両者を交互に複数積層することが好ましい。 As a material for forming the above-described barrier film (the coating film), any material can be used as long as it can suppress deterioration of the organic EL element 10, for example, entry of factors such as moisture and oxygen into the organic EL element 10. Can be used. For example, the barrier film can be composed of a coating made of an inorganic material such as silicon oxide, silicon dioxide, or silicon nitride. In order to improve the brittleness of the barrier film, the barrier film is preferably composed of a hybrid film in which a film made of the inorganic material and a film made of an organic material are laminated. In this case, the order of laminating the film made of an inorganic material and the film made of an organic material is arbitrary, but it is preferable to laminate a plurality of both alternately.
また、上述のようなバリア性フィルムの形成手法としては、バリア性フィルムを素子基板1(透明樹脂フィルム)上に形成できる手法であれば任意の手法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法(特開2004−68143号公報参照)、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等の手法を用いることができる。なお、本実施形態では、特に、大気圧プラズマ重合法を用いることが好ましい。 In addition, as a method for forming the barrier film as described above, any method can be used as long as it can form the barrier film on the element substrate 1 (transparent resin film). For example, vacuum deposition method, sputtering method, reactive sputtering method, molecular beam epitaxy method, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma polymerization method (see JP 2004-68143 A), Techniques such as plasma CVD (Chemical Vapor Deposition), laser CVD, thermal CVD, and coating can be used. In the present embodiment, it is particularly preferable to use an atmospheric pressure plasma polymerization method.
[陽極]
陽極2(第1電極)は、発光層4に正孔を供給(注入)する電極膜であり、仕事関数の大きい(4eV以上)、例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、及び、これらの混合物等の電極材料で形成される。
[anode]
The anode 2 (first electrode) is an electrode film that supplies (injects) holes to the light-emitting
具体的には、有機EL素子10において、陽極2側から光を取り出す場合には、陽極2は、例えば、Au等の金属や、CuI、ITO(Indium Tin Oxide)、SnO2、ZnO等の金属化合物などの光透過性を有する電極材料で形成することができる。また、この場合には、陽極2を、例えばIDIXO(登録商標:In2O3−ZnO)等の非晶質の透明電極材料で形成することもできる。
Specifically, in the organic EL element 10, when light is extracted from the
なお、有機EL素子10において、陽極2側から光を取り出す場合には、陽極2の光透過率は約10%より大きいことが好ましい。また、陽極2のシート抵抗(表面抵抗)は数百Ω/sq.以下であることが好ましい。さらに、陽極2の膜厚は、形成材料に依存して変化するが、通常、約10〜1000nm、好ましくは約10〜200nmの範囲で設定される。
In the organic EL element 10, when light is extracted from the
一方、有機EL素子10において、陽極2側から光を取り出さない場合(陰極6側からのみ光を取り出す場合)には、陽極2を、例えば金属、アモルファス合金、微結晶性合金等の高反射率を有する電極材料で形成することもできる。
On the other hand, in the organic EL element 10, when light is not extracted from the
上記構成の陽極2は、例えば蒸着やスパッタリングなどの手法により、素子基板1上に形成することができる。また、この際、フォトリソグラフィー技術を用いて、陽極2を所望の形状パターンで形成してもよい。なお、陽極2において、形状パターンの精度を必要としない場合(精度が100μm以上程度の場合)には、陽極2を例えば蒸着やスパッタリングなどの手法により形成する際に、所望の形状パターンが形成されたマスクを介して、所望パターンの陽極2を素子基板1上に形成してもよい。
The
[正孔輸送層、正孔注入層]
(1)正孔輸送層
正孔輸送層3は、陽極2から供給された正孔を発光層4に輸送(注入)する層である。また、正孔輸送層3は、陰極6側からの電子の流入を阻止する障壁としても作用する。それゆえ、正孔輸送層3という用語は、広い意味で、正孔注入層及び/又は電子阻止層を含む意味で用いられることもある。
[Hole transport layer, hole injection layer]
(1) Hole Transport Layer The
正孔輸送層3は、例えば、後述の形成材料(正孔輸送材料)をスピンコート法、蒸着法等の手法を用いて陽極2上に積層することにより形成することができる。正孔輸送層3の膜厚は、例えば用いる正孔輸送材料等の条件に応じて適宜設定されるが、通常、約5nm〜5μm程度、好ましくは約5〜200nmの範囲で設定される。なお、正孔輸送層3は、一層だけ設けてもよいし、複数層設けてもよい。正孔輸送層3を一層構造とする場合には、後述する正孔輸送材料のうちの1種又は2種以上の材料が正孔輸送層3に含まれるようにしてもよい。
The
正孔輸送材料としては、上述した正孔を輸送(注入)する作用、及び、電子の流入を阻止する作用を発現可能な材料であれば、有機材料及び無機材料のいずれの材料も用いることができる。具体的には、正孔輸送材料として、例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、導電性高分子オリゴマー(特に、チオフェンオリゴマー)等の化合物を用いることができる。 As the hole transport material, any material of an organic material and an inorganic material can be used as long as the material can exhibit the above-described action of transporting (injecting) holes and blocking the inflow of electrons. it can. Specifically, as a hole transport material, for example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives , Styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, conductive polymer oligomers (particularly thiophene oligomers), and the like can be used.
また、正孔輸送材料としては、例えば、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物(スチリルアミン化合物)等の化合物を用いることができる。特に、本実施形態では、芳香族第3級アミン化合物(例えば、後述の各種実施例で用いる構造式(2)HT−1を有する化合物)を正孔輸送材料として用いることが好ましい。 Moreover, as a hole transport material, compounds, such as a porphyrin compound and an aromatic tertiary amine compound (styrylamine compound), can be used, for example. In particular, in this embodiment, it is preferable to use an aromatic tertiary amine compound (for example, a compound having the structural formula (2) HT-1 used in various examples described later) as a hole transport material.
芳香族第3級アミン化合物としては、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル、N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1′−ビフェニル〕−4,4′−ジアミン(TPD)、2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N,N′,N′−テトラ−p−トリル−4,4′−ジアミノビフェニル、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン、ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン、ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン、N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル、N,N,N−トリ(p−トリル)アミン等の化合物を用いることができる。また、芳香族第3級アミン化合物として、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン、4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン、3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン等のスチリルアミン化合物を用いることができる。さらに、芳香族第3級アミン化合物として、米国特許第5,061,569号明細書に記載されているような2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)や、特開平4−308688号公報に記載されているようなトリフェニルアミンユニットが3つ、スターバースト型に連結された4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)などの化合物を用いてもよい。 Aromatic tertiary amine compounds include N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminophenyl, N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -[1,1'-biphenyl] -4,4'-diamine (TPD), 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane, 1,1-bis (4-di-p- Tolylaminophenyl) cyclohexane, N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl, 1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) -4-phenyl Cyclohexane, bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane, bis (4-di-p-tolylaminophenyl) phenylmethane, N, N'-diphenyl-N, N'-di (4-methoxyphenyl) ) -4, '-Diaminobiphenyl, N, N, N', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-bis (diphenylamino) quadriphenyl, N, N, N-tri (p- Compounds such as (tolyl) amine can be used. As aromatic tertiary amine compounds, 4- (di-p-tolylamino) -4 '-[4- (di-p-tolylamino) styryl] stilbene, 4-N, N-diphenylamino- (2- A styrylamine compound such as diphenylvinyl) benzene and 3-methoxy-4'-N, N-diphenylaminostilbenzene can be used. Furthermore, as aromatic tertiary amine compounds, those having two condensed aromatic rings in the molecule as described in US Pat. No. 5,061,569, for example, 4,4′- Three bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPD) and three triphenylamine units as described in JP-A-4-308688 were linked in a starburst type. A compound such as 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (MTDATA) may be used.
また、正孔輸送材料としては、例えば、上述した各種正孔輸送材料を高分子鎖に導入した高分子材料、又は、上述した各種正孔輸送材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。なお、p型−Si、p型−SiC等の無機化合物もまた、正孔輸送材料及び後述の正孔注入層の形成材料として使用することができる。 In addition, as the hole transport material, for example, a polymer material in which the various hole transport materials described above are introduced into a polymer chain, or a polymer material in which the various hole transport materials described above are used as a polymer main chain. It can also be used. In addition, inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as a hole transport material and a material for forming a hole injection layer described later.
さらに、正孔輸送材料として、例えば、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Applied Physics Letters 80(2002),p.139)等の文献に記載されているような、いわゆるp型正孔輸送材料と呼ばれる材料を用いてもよい。なお、このような材料を正孔輸送材料として用いた場合には、より高効率の発光素子を得ることができる。 Furthermore, as a hole transport material, for example, JP-A-11-251067, J. Org. Huang et. al. A material referred to as a so-called p-type hole transport material as described in literatures (Applied Physics Letters 80 (2002), p. 139) may be used. Note that when such a material is used as a hole transport material, a more efficient light-emitting element can be obtained.
また、本実施形態では、正孔輸送層3に不純物をドープして、p性の高い(正孔リッチ)の正孔輸送層3を形成してもよい。その一例は、例えば、特開平4−297076号、特開2000−196140号、特開2001−102175号、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等の文献に記載されている。このような正孔リッチの正孔輸送層3を用いた場合には、より低消費電力の有機EL素子10を作製することができる。
In the present embodiment, the
(2)正孔注入層
本実施形態の有機EL素子10では、図1には示さないが、陽極2と発光層4との間、又は、陽極2と正孔輸送層3との間に、正孔注入層(陽極バッファー層)を設けてもよい。なお、正孔注入層は、有機EL素子10の駆動電圧の低下や発光輝度の向上を図るために、陽極2と有機層化合物層との間に設けられる層である。
(2) Hole Injection Layer In the organic EL element 10 of the present embodiment, although not shown in FIG. 1, between the
ここでは、正孔注入層の構成の詳細な説明を省略するが、例えば、「有機EL素子とその工業化最前線」(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)の第2編第2章「電極材料」(123−166頁)に正孔注入層の構成が詳細に記載されている。また、正孔注入層(陽極バッファー層)の形成材料としては、特開2000−160328号公報に記載されている化合物を用いることができる。また、後述の各種実施例で説明するように、例えば、PEDOT(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン):後述の構造式(1))等を含む化合物を正孔注入層(陽極バッファー層)の形成材料として用いてもよい。
Here, a detailed description of the structure of the hole injection layer is omitted. For example, “Organic EL element and its forefront of industrialization” (issued on November 30, 1998 by NTT) The structure of the hole injection layer is described in detail in
[発光層]
発光層4は、陽極2から直接、又は、陽極2から正孔輸送層3を介して注入される正孔と、陰極6から直接、又は、陰極6から電子輸送層5を介して注入される電子とが再結合して発光する層である。なお、発光する部分は、発光層4の内部であってもよいし、発光層4と、それに隣接する層との間の界面であってもよい。また、発光層4は、一層だけ設けてもよいし、複数層設けてもよい。
[Light emitting layer]
The
本実施形態では、発光層4を、発光ホストと、発光ドーパントとを含む有機発光材料で形成する。このような構成の発光層4では、発光ドーパントの発光波長や含有させる発光ドーパントの種類等を適宜調整することにより任意の発光色を得ることができる。
In the present embodiment, the
また、発光層4は、例えば、有機発光材料をスピンコート法、蒸着法等の手法を用いて正孔輸送層3上に積層することにより作製することができる。なお、発光層4の膜厚は、任意に設定することが可能であるが、例えば、構成膜の均質性、発光時における不必要な高電圧の印加の防止、及び、駆動電流に対する発光色の安定性向上等の観点では、発光層4の膜厚を、例えば、約2〜200nmの範囲に調整することが好ましく、特に、約5nm〜100nmの範囲に調整することがより好ましい。
Moreover, the
ここで、発光層4に含まれる発光ホスト及び発光ドーパントの構成について具体例に説明する。
Here, the structure of the light emission host and the light emission dopant contained in the
(1)発光ホスト
発光層4に含まれる発光ホスト(ホスト化合物)としては、室温(25℃)におけるリン光発光のリン光量子収率が約0.1未満である化合物を用いることが好ましい。特に、リン光量子収率が約0.01未満である化合物を発光ホストとして用いることが好ましい。また、発光層4中の発光ホストの体積比は、発光層4に含まれる各種化合物の中で約50%以上とすることが好ましい。
(1) Light emitting host As the light emitting host (host compound) contained in the
また、発光層4に含まれる発光ホストとしては、公知のホスト化合物を用いることができる。その際、一種類のホスト化合物を用いてもよいし、複数種のホスト化合物を併用してもよい。複数種のホスト化合物を用いることにより、電荷(正孔及び/又は電子)の移動度(移動量)を調整することができ、有機EL素子10の発光効率を向上させることができる。
A known host compound can be used as the light-emitting host included in the light-emitting
上述のような特性を有するホスト化合物としては、例えば、公知の低分子化合物、繰り返し単位をもつ高分子化合物、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)等の化合物を用いることができる。なお、ホスト化合物としては、正孔輸送機能、電子輸送機能、発光の長波長化を防止する機能、及び、高Tg(ガラス転移温度)を有する化合物を用いることが好ましい。ただし、ここでいう、「ガラス転移温度(Tg)」とは、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量)法を用いて、JIS−K7121に準拠した手法により求められる値である。 Examples of the host compound having the above-described characteristics include known low-molecular compounds, high-molecular compounds having repeating units, and low-molecular compounds having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (evaporation polymerizable light-emitting host). ) And the like can be used. As the host compound, it is preferable to use a compound having a hole transporting function, an electron transporting function, a function of preventing emission of longer wavelengths, and a high Tg (glass transition temperature). However, the “glass transition temperature (Tg)” here is a value obtained by a method based on JIS-K7121, using a DSC (Differential Scanning Colorimetry) method.
具体的には、ホスト化合物として、例えば、特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報等の文献に記載されている化合物を用いることができる。 Specifically, as host compounds, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-257076, 2002-308855, 2001-313179, 2002-319491, 2001-357777, 2002 No. 334786, No. 2002-8860, No. 2002-334787, No. 2002-15871, No. 2002-334788, No. 2002-43056, No. 2002-334789, No. 2002-75645. Gazette, 2002-338579 gazette, 2002-105445 gazette, 2002-343568 gazette, 2002-141173 gazette, 2002-352957 gazette, 2002-203683 gazette, 2002-363227 gazette. No. 2002-231453, No. 2003-3165, No. 2002-234888, No. 2003-27048, No. 2002-255934, No. 2002-260861, No. 2002-280183. , 2002-299060, 2002-302516, 2002-305083, 2002-305084, 2002-308837, and the like can be used.
なお、本実施形態では、ホスト化合物は、カルバゾール誘導体であることが好ましく、特に、カルバゾール誘導体であって、かつ、ジベンゾフラン化合物であることが好ましい(例えば、後述の各種実施例で用いる構造式(3)H−Aを有するホスト化合物)。 In this embodiment, the host compound is preferably a carbazole derivative, and particularly preferably a carbazole derivative and a dibenzofuran compound (for example, structural formulas (3) used in various examples described later. ) Host compound with H-A).
(2)発光ドーパント
発光ドーパントとしては、例えば、蛍光ドーパント、リン光ドーパント等を用いることができる。ただし、発光効率の向上の観点では、発光ドーパントとしてリン光ドーパントを用いることが好ましい。
(2) Light emission dopant As a light emission dopant, a fluorescent dopant, a phosphorescence dopant, etc. can be used, for example. However, from the viewpoint of improving the light emission efficiency, it is preferable to use a phosphorescent dopant as the light emitting dopant.
リン光ドーパントは、励起三重項からの発光が得られる化合物である。具体的には、リン光ドーパントは、室温(25℃)においてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、25℃において約0.01以上の化合物である。ただし、本実施形態では、リン光量子収率が約0.1以上であるリン光ドーパントを用いることが好ましい。なお、リン光量子収率は、例えば、「第4版実験化学講座7・分光II」(1992年版、丸善)の398頁に記載されている手法により測定することができる。また、溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本実施形態では、リン光ドーパントが、任意の溶媒において、約0.01以上のリン光量子収率が得られる発光ドーパントであればよい。
A phosphorescent dopant is a compound that can emit light from an excited triplet. Specifically, the phosphorescent dopant is a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.) and has a phosphorescence quantum yield of about 0.01 or more at 25 ° C. However, in this embodiment, it is preferable to use a phosphorescent dopant having a phosphorescence quantum yield of about 0.1 or more. The phosphorescence quantum yield can be measured, for example, by the method described on page 398 of "4th edition
また、発光層4には、一種類の発光ドーパントを含有させてもよいし、発光極大波長の異なる複数種の発光ドーパントを含有させてもよい。複数種の発光ドーパントを用いることにより、発光波長の異なる複数の光を混ぜることができ、これにより、任意の発光色の光を得ることができる。例えば、青色ドーパント、緑色ドーパント及び赤色ドーパント(3種類の発光ドーパント)を発光層4に含有させることにより白色光を得ることができる。
Moreover, the
上述した発光ホスト及びリン光ドーパントを含む発光層4における発光(リン光発光)の過程(原理)としては、次の2種類の過程が挙げられる。
As the process (principle) of light emission (phosphorescence emission) in the
第1の発光過程は、エネルギー移動型の発光過程である。このタイプの発光過程では、まず、キャリア(正孔及び電子)が輸送される発光層4内の発光ホスト上において、キャリアが再結合し、これにより、発光ホストの励起状態が生成される。そして、この際に発生するエネルギーが発光ホストからリン光ドーパントに移動し(励起状態のエネルギー準位が発光ホストの励起準位から発光ドーパントの励起準位(励起三重項)に移動し)、この結果、リン光ドーパントから発光が生じる。
The first light emission process is an energy transfer type light emission process. In this type of light emission process, first, carriers recombine on the light emitting host in the
第2の発光過程は、キャリアトラップ型の発光過程である。このタイプの発光過程では、発光層4において、リン光ドーパントがキャリア(正孔及び電子)をトラップする。その結果、リン光ドーパント上でキャリアの再結合が起こり、リン光ドーパントから発光が生じる。上述したいずれの発光過程においても、リン光ドーパントの励起状態のエネルギー準位は発光ホストの励起状態のエネルギー準位より低くする必要がある。
The second light emission process is a carrier trap type light emission process. In this type of light emission process, the phosphorescent dopant traps carriers (holes and electrons) in the
上述のような発光過程を生じさせるリン光ドーパントとしては、従来の有機EL素子で用いられる公知の各種リン光ドーパント(リン光性化合物)の中から所望のリン光ドーパントを適宜選択して用いることができる。例えば、リン光ドーパントとしては、元素の周期表で8族〜10族の金属元素を含有する錯体系化合物を用いることができる。そのような錯体系化合物の中でも、イリジウム化合物、オスミウム化合物、白金化合物(白金錯体系化合物)、及び、希土類錯体のいずれかをリン光ドーパントとして用いることが好ましい。本実施形態では、特に、リン光ドーパントとして、イリジウム化合物(例えば、後述の各種実施例で用いる構造式(4)〜(6)を有する発光ドーパント)を用いることが好ましい。
As a phosphorescent dopant that causes the above-described light emission process, a desired phosphorescent dopant is appropriately selected from various known phosphorescent dopants (phosphorescent compounds) used in conventional organic EL devices. Can do. For example, as the phosphorescent dopant, a complex compound containing a metal element of
なお、本明細書では、有機EL素子10から発光する光を分光放射輝度計(コニカミノルタセンシング社製、CS−1000)で測定し、その測定結果を、CIE(国際照明委員会)色度座標(例えば、「新編色彩科学ハンドブック」(日本色彩学会編、東京大学出版会、1985)の108頁の図4.16参照)に当て嵌めた時の色を、有機EL素子10から発光する光の色とする。具体的には、ここでいう「白色」とは、2度視野角正面輝度を上記方法により測定した際に、1000cd/m2でのCIE1931表色系における色度がX=0.33±0.07、Y=0.33±0.07の領域内にある色のことを言う。 In this specification, light emitted from the organic EL element 10 is measured with a spectral radiance meter (CS-1000, manufactured by Konica Minolta Sensing Co., Ltd.), and the measurement result is expressed as CIE (International Commission on Illumination) chromaticity coordinates. (For example, refer to FIG. 4.16 on page 108 of “New Color Science Handbook” (edited by the Japan Society of Color Science, The University of Tokyo Press, 1985)), the color of the light emitted from the organic EL element 10 Color. Specifically, the term “white” as used herein means that the chromaticity in the CIE 1931 color system at 1000 cd / m 2 is X = 0.33 ± 0 when the 2-degree viewing angle front luminance is measured by the above method. .07, Y = 0.33 ± 0.07.
また、本実施形態では、白色発光を得る手法として、上述のように、発光ホストに、発光波長の異なる複数の発光ドーパントを含有させる手法を用いるが、本発明はこれに限定されない。例えば、青色発光層、緑色発光層及び赤色発光層を積層して発光層4を構成し、各色の発光層からそれぞれ発光される光を混ぜることにより白色発光を得てもよい。
In this embodiment, as a method for obtaining white light emission, as described above, a method in which a light emitting host contains a plurality of light emitting dopants having different emission wavelengths is used, but the present invention is not limited to this. For example, a blue light emitting layer, a green light emitting layer, and a red light emitting layer may be laminated to form the
[電子輸送層、電子注入層]
(1)電子輸送層
電子輸送層5は、陰極6から供給された電子を発光層4に輸送(注入)する層である。また、電子輸送層5は、陽極2側からの正孔の流入を阻止する障壁としても作用する。それゆえ、電子輸送層5という用語は、広い意味で、電子注入層及び/又は正孔阻止層を含む意味で用いられることもある。
[Electron transport layer, electron injection layer]
(1) Electron Transport Layer The
電子輸送層5は、例えば、後述の形成材料(電子輸送材料)をスピンコート法、蒸着法等の手法を用いて発光層4上に積層することにより作製することができる。また、電子輸送層5の膜厚は、例えば用いる電子輸送材料等の条件に応じて適宜設定されるが、通常、約5nm〜5μm、好ましくは約5〜200nmの範囲で設定される。なお、電子輸送層5は、一層だけ設けてもよいし、複数層設けてもよい。電子輸送層5を一層構造とする場合には、後述する電子輸送材料のうちの1種又は2種以上の材料が電子輸送層5に含まれるようにしてもよい。
The
発光層4の陰極6側に隣接する電子輸送層5(電子輸送層5を一層構造とする場合には当該電子輸送層5、電子輸送層5を複数設ける場合には最も発光層4側に位置する電子輸送層5)に用いられる電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、陰極6より注入された電子を発光層4に伝達(輸送)する機能を有する材料であれば任意の材料を用いることができる。例えば、電子輸送材料として、従来の有機EL素子で用いられる公知の各種化合物の中から任意のものを適宜選択して用いることができる。
An
より具体的には、電子輸送材料として、例えば、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリゾール誘導体、シロール誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、8−キノリノール誘導体等の金属錯体を用いることができる。その他の電子輸送材料としては、例えば、メタルフタロシアニンもしくはメタルフリーフタロシアニン、又は、それらの末端基をアルキル基やスルホン酸基等で置換した化合物を用いることもできる。 More specifically, for example, a metal complex such as a fluorene derivative, a carbazole derivative, an azacarbazole derivative, an oxadiazole derivative, a trizole derivative, a silole derivative, a pyridine derivative, a pyrimidine derivative, or an 8-quinolinol derivative is used as the electron transport material. be able to. As other electron transport materials, for example, metal phthalocyanine or metal free phthalocyanine, or a compound in which the terminal group thereof is substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be used.
また、本実施形態では、電子輸送層5に不純物をゲスト材料としてドープして、n性の高い(電子リッチ)電子輸送層5を形成してもよい。このような構成の電子輸送層5の具体例は、例えば、特開平4−297076号公報、同10−270172号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等の文献に記載されている。具体的には、ゲスト材料(ドープ材)として、有機物のアルカリ金属塩を用いることができる。
In this embodiment, the
有機物のアルカリ金属塩をドープ材として用いる場合、有機物の種類は任意であるが、例えば、ギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩、吉草酸塩、カプロン酸塩、エナント酸塩、カプリル酸塩、シュウ酸塩、マロン酸塩、コハク酸塩、安息香酸塩、フタル酸塩、イソフタル酸塩、テレフタル酸塩、サリチル酸塩、ピルビン酸塩、乳酸塩、リンゴ酸塩、アジピン酸塩、メシル酸塩、トシル酸塩、ベンゼンスルホン酸塩等の化合物を有機物として用いることができる。これらの中でも、特に、ギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩、吉草酸塩、カプロン酸塩、エナント酸塩、カプリル酸塩、シュウ酸塩、マロン酸塩、コハク酸塩、又は、安息香酸塩を有機物として用いることが好ましい。さらに好ましい有機物は、ギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩等の脂肪族カルボン酸であり、この脂肪族カルボン酸を用いる場合には、その炭素数が4以下であることが好ましい。なお、有機物として最も好ましい化合物は、酢酸塩である。 When an alkali metal salt of an organic substance is used as a doping material, the kind of the organic substance is arbitrary. For example, formate, acetate, propionate, butyrate, valerate, caprate, enanthate, caprylic acid Salt, oxalate, malonate, succinate, benzoate, phthalate, isophthalate, terephthalate, salicylate, pyruvate, lactate, malate, adipate, mesylate A compound such as a salt, a tosylate, and a benzenesulfonate can be used as the organic substance. Among these, formate, acetate, propionate, butyrate, valerate, caprate, enanthate, caprylate, oxalate, malonate, succinate, or benzoate It is preferable to use acid salts as organic substances. More preferable organic substances are aliphatic carboxylic acids such as formate, acetate, propionate and butyrate. When this aliphatic carboxylic acid is used, the number of carbon atoms is preferably 4 or less. The most preferable compound as the organic substance is acetate.
また、有機物のアルカリ金属塩を構成するアルカリ金属の種類は任意であるが、例えば、Li、Na、K、又は、Csを用いることができる。これらのアルカリ金属の中でも、好ましいアルカリ金属は、K、又は、Csであり、さらに好ましいアルカリ金属は、Csである。 Moreover, although the kind of alkali metal which comprises the alkali metal salt of organic substance is arbitrary, Li, Na, K, or Cs can be used, for example. Among these alkali metals, a preferable alkali metal is K or Cs, and a more preferable alkali metal is Cs.
それゆえ、電子輸送層5のドープ材として用い得る有機物のアルカリ金属塩は、上記有機物と上記アルカリ金属とを組み合わせた化合物になる。具体的には、ドープ材として、例えば、ギ酸Li、ギ酸K、ギ酸Na、ギ酸Cs、酢酸Li、酢酸K、酢酸Na、酢酸Cs、プロピオン酸Li、プロピオン酸Na、プロピオン酸K、プロピオン酸Cs、シュウ酸Li、シュウ酸Na、シュウ酸K、シュウ酸Cs、マロン酸Li、マロン酸Na、マロン酸K、マロン酸Cs、コハク酸Li、コハク酸Na、コハク酸K、コハク酸Cs、安息香酸Li、安息香酸Na、安息香酸K、又は、安息香酸Csを用いることができる。これらの中でも、酢酸Li、酢酸K、酢酸Na、又は、酢酸Csが好ましいドープ材であり、最も好ましいドープ材は、酢酸Csである。なお、これらのドープ材の好ましい含有量は、ドープ材を添加する電子輸送層5に対して、約1.5〜35質量%であり、より好ましい含有量は、約3〜25質量%であり、最も好ましい含有量は、約5〜15質量%である。
Therefore, the alkali metal salt of the organic substance that can be used as the doping material of the
(2)電子注入層
本実施形態の有機EL素子10では、図1には示さないが、陰極6と発光層4との間、又は、陰極6と電子輸送層5との間に、電子注入層(電子バッファー層)を設けてもよい。電子注入層は、正孔注入層と同様に、有機EL素子10の駆動電圧の低下や発光輝度の向上を図るために、陰極と有機層化合物層との間に設けられる層である。
(2) Electron Injection Layer In the organic EL element 10 of the present embodiment, although not shown in FIG. 1, electron injection is performed between the
ここでは、電子注入層の構成の詳細な説明を省略するが、例えば、「有機EL素子とその工業化最前線」(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)の第2編第2章「電極材料」(123−166頁)に電子注入層の構成が詳細に記載されている。 Here, a detailed description of the configuration of the electron injection layer is omitted, but for example, “Organic EL element and its industrialization front line” (issued by NTT, Inc. on November 30, 1998) The structure of the electron injection layer is described in detail in the chapter “Electrode Material” (pages 123-166).
[陰極]
陰極6は、発光層4に電子を供給(注入)する電極膜であり、通常、仕事関数の小さい(2eV以下)、例えば、金属(電子注入性金属)、合金、電気伝導性化合物、及び、これらの混合物等の電極材料で形成される。
[cathode]
The
具体的には、有機EL素子10において、陰極6側から光を取り出す場合には、陰極6を、例えば、上記陽極2と同様に、光透過性を有する電極材料で形成することができる。本実施形態では、非晶質の透明電極材料であるIDIXO(登録商標:In2O3−ZnO)を陰極6の形成材料として用いることが好ましい。
Specifically, in the organic EL element 10, when light is extracted from the
一方、有機EL素子10において、陰極6側から光を取り出さない場合(陽極2から光を取り出す場合)には、陰極6は、例えば、アルミニウム、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等の非透明性の電極材料で形成することができる。ただし、本実施形態では、これらの電極材料を1〜20nm程度の厚さで形成した後、その薄膜上に陽極2で説明した透明性の電極材料からなる層を形成して陰極6を構成してもよい。この場合には、陰極6を透明又は半透明にすることができ、陰極6側からも光を取り出すことができる。
On the other hand, in the organic EL element 10, when light is not extracted from the
上述のような構成の陰極6は、例えば蒸着やスパッタリングなどの手法により、電子輸送層5上に形成することができる。
The
[ガスバリア層]
ガスバリア層7は、主に、正孔輸送層3、発光層4及び電子輸送層5からなる有機化合物層への水蒸気の浸入を防止するため(防湿のため)に設けられ、図1に示すように、正孔輸送層3、発光層4及び電子輸送層5からなる有機化合物層、並びに、陽極2及び陰極6を覆うように形成される。
[Gas barrier layer]
The
ガスバリア層7の形成材料としては、有機EL素子10の劣化を招く、例えば水分や酸素などの有機EL素子10への浸入を抑制できる材料であれば、任意の材料を用いることができる。また、ガスバリア層7は、水蒸気透過度が約0.01g/[m2・day・atm]以下である被膜で構成することが好ましい。
As a material for forming the
上述のような特性を有するガスバリア層7の形成材料としては、例えば、光硬化型シール剤、熱硬化型シール剤、2−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型シール剤、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)シール剤、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂シール剤等のシール剤を用いることができる。
Examples of the material for forming the
また、ガスバリア層7を、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素等の無機材料からなる被膜で形成することができる。本実施形態では、特に、ガスバリア層7を、窒化ケイ素、又は、酸化窒化ケイ素の単一膜で構成することが好ましい。また、ガスバリア層7の脆弱性を改良するために、上記無機材料からなる被膜と有機材料からなる被膜とを積層したハイブリッド被膜でガスバリア層7を構成してもよい。なお、この場合には、無機材料からなる被膜及び有機材料からなる被膜の積層順序は任意である。
Further, the
上述したガスバリア層7の形成手法としては、ガスバリア層7を陰極6上に形成できる手法であれば任意の手法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等の手法を用いることができる。
As a method for forming the
[光拡散性樹脂層]
光拡散性樹脂層12は、熱可塑性樹脂で形成された樹脂層(母材層)と、該樹脂層の屈折率とは異なる屈折率を有しかつ該樹脂層内部に分散した複数の拡散部とを有する。このように母材層内に拡散部を分散させると、発光層4から光拡散性樹脂層12に射出された光は、母材層及び拡散部間の屈折率差により、光拡散性樹脂層12内で拡散される。また、本実施形態では、光拡散性樹脂層12は、拡散層として作用するだけでなく、有機EL素子本体部11と封止基材13とを貼り合わせて密着封止する際の接着層としても作用する。
[Light diffusing resin layer]
The light diffusing resin layer 12 includes a resin layer (base material layer) formed of a thermoplastic resin, and a plurality of diffusion portions having a refractive index different from the refractive index of the resin layer and dispersed inside the resin layer. And have. When the diffusing portion is dispersed in the base material layer in this way, the light emitted from the
上記構成の光拡散性樹脂層12は、例えば、光透過性の熱可塑性樹脂で形成された母材層を所定の条件で加熱処理して、母材層内に複数の微結晶性の領域(母材層とは異なる屈折率を有する拡散部)を分散して生成することにより作製することができる。なお、このように、加熱処理により、熱可塑性樹脂層内に微結晶性の領域が分散して生成される熱可塑性樹脂を、以下では、「結晶性熱可塑性樹脂」という。 The light diffusing resin layer 12 having the above-described configuration is obtained by, for example, heat-treating a base material layer formed of a light-transmitting thermoplastic resin under a predetermined condition, so that a plurality of microcrystalline regions ( It can be produced by dispersing and generating a diffusion portion having a refractive index different from that of the base material layer. The thermoplastic resin produced by dispersing the microcrystalline regions in the thermoplastic resin layer by the heat treatment is hereinafter referred to as “crystalline thermoplastic resin”.
上述のようにして作製された光拡散性樹脂層12は白濁した状態となる。そして、光拡散性樹脂層12内の白濁範囲は、加熱範囲を調整することにより適宜設定することができ、白濁度合(光の拡散度合)は、加熱条件(例えば加熱温度、加熱時間等)を調整することにより設定することができる。すなわち、光拡散性樹脂層12の母材として、結晶性熱可塑性樹脂を用いた場合には、光拡散性樹脂層12を形成する際の加熱範囲及び/又は加熱条件を適宜調整することにより、白濁範囲及び/又は白濁度合(光の拡散範囲及び/又は拡散度合)を自由にデザインすることができる。なお、加熱条件(例えば加熱温度、加熱時間等)は、光拡散性樹脂層12に光拡散機能を付加することができ、かつ、有機EL素子10を壊さない程度の条件であれば、任意の条件に設定することができる。 The light diffusing resin layer 12 produced as described above becomes clouded. The cloudiness range in the light diffusing resin layer 12 can be set as appropriate by adjusting the heating range, and the cloudiness degree (light diffusion degree) is determined based on the heating conditions (for example, heating temperature, heating time, etc.). It can be set by adjusting. That is, when a crystalline thermoplastic resin is used as the base material of the light diffusing resin layer 12, by appropriately adjusting the heating range and / or heating conditions when forming the light diffusing resin layer 12, The cloudiness range and / or cloudiness degree (light diffusion range and / or diffusion degree) can be freely designed. The heating conditions (for example, heating temperature, heating time, etc.) are arbitrary as long as the light diffusing function can be added to the light diffusing resin layer 12 and the organic EL element 10 is not broken. Can be set in the condition.
なお、光拡散性樹脂層12の作製手法は、上述した例に限定されず、母材層の屈折率とは異なる屈折率を有する拡散部を、母材層内に分散した状態で生成できる手法であれば、任意の手法を用いることができる。例えば、母材の屈折率とは異なる屈折率を有する拡散成分を含有した熱可塑性樹脂を用意し、その熱可塑性樹脂の層を封止基材13上に設けて光拡散性樹脂層12を作製してもよい。また、例えば、封止基材13上に設けられた熱可塑性樹脂の母材層に、外部から母材の屈折率とは異なる屈折率を有する拡散成分を導入(ドープ)して光拡散性樹脂層12を作製してもよい。 Note that the method for producing the light diffusing resin layer 12 is not limited to the above-described example, and a method capable of generating a diffusing portion having a refractive index different from the refractive index of the base material layer while being dispersed in the base material layer. Any method can be used. For example, a thermoplastic resin containing a diffusion component having a refractive index different from the refractive index of the base material is prepared, and the thermoplastic resin layer is provided on the sealing substrate 13 to produce the light diffusing resin layer 12. May be. Further, for example, a light diffusing resin is obtained by introducing (doping) a diffusion component having a refractive index different from the refractive index of the base material into the base material layer of the thermoplastic resin provided on the sealing substrate 13 from the outside. Layer 12 may be made.
上述のような特性を有する結晶性熱可塑性樹脂としては、メルトフローレートが約5〜20g/10minである熱可塑性樹脂材料が好ましく、特に、約6〜15g/10min以下のメルトフローレートを有する熱可塑性樹脂材料が好ましい。ただし、ここでいう「メルトフローレート」は、JIS−K7210に準拠した手法により測定された値である。 As the crystalline thermoplastic resin having the above-described characteristics, a thermoplastic resin material having a melt flow rate of about 5 to 20 g / 10 min is preferable, and in particular, a heat having a melt flow rate of about 6 to 15 g / 10 min or less. A plastic resin material is preferred. However, the “melt flow rate” here is a value measured by a method based on JIS-K7210.
本実施形態では、上記数値範囲のメルトフローレートを有する結晶性熱可塑性樹脂であれば、任意の結晶性熱可塑性樹脂を用いることができる。具体的には、結晶性熱可塑性樹脂として、例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、中密度ポリエチレン、未延伸ポリプロピレン(CPP)、延伸ポリプロピレン(OPP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVOH)、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体等の樹脂材料を用いることができる。これらの結晶性熱可塑性樹脂の中でも、特に、エチレン−メタクリル酸共重合体を含む結晶性熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。 In the present embodiment, any crystalline thermoplastic resin can be used as long as it is a crystalline thermoplastic resin having a melt flow rate in the above numerical range. Specifically, examples of the crystalline thermoplastic resin include low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), medium density polyethylene, unstretched polypropylene (CPP), and stretched polypropylene. Resin materials such as (OPP), polyethylene terephthalate (PET), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVOH), ethylene-acrylic acid copolymer, and ethylene-methacrylic acid copolymer can be used. Among these crystalline thermoplastic resins, it is particularly preferable to use a crystalline thermoplastic resin containing an ethylene-methacrylic acid copolymer.
なお、結晶性熱可塑性樹脂は、例えば、光拡散性樹脂層12と、それに隣接する封止基材13、ガスバリア層7及び素子基板1との密着性の相性を考慮して、適宜選択することができる。また、結晶性熱可塑性樹脂の使用形態は、溶融タイプ、シート状タイプ等の種類から適宜選択することができる。それゆえ、結晶性熱可塑性樹脂の硬化処理装置(加熱処理装置)としては、選択した結晶性熱可塑性樹脂の使用形態の種類に適宜対応可能な装置を用いることが好ましい。
The crystalline thermoplastic resin is appropriately selected in consideration of, for example, the compatibility of adhesion between the light diffusing resin layer 12 and the sealing base material 13 adjacent thereto, the
[封止基材]
封止基材13は、光透過性を有する板状(フィルム状)部材で構成される。なお、封止基材13としては、表面が平坦の板状部材を用いてもよいし、表面に凹凸が形成された板状部材を用いてもよい。
[Sealing substrate]
The sealing base material 13 is comprised with the plate-shaped (film-shaped) member which has a light transmittance. As the sealing substrate 13, a plate-like member having a flat surface may be used, or a plate-like member having irregularities formed on the surface may be used.
封止基材13は、例えば、ガラス、プラスチック等の透明性材料で形成することができる。特に、封止基材13を、ガラス基板、石英基板、又は、可撓性封止部材で構成することが好ましい。なお、可撓性封止部材としては、例えば、樹脂層とバリア層(無機物からなる被膜)とを積層した多層膜部材や、可撓性を有する薄膜ガラスなどの部材を用いることができる。 The sealing substrate 13 can be formed of a transparent material such as glass or plastic. In particular, it is preferable that the sealing substrate 13 is made of a glass substrate, a quartz substrate, or a flexible sealing member. In addition, as a flexible sealing member, members, such as a multilayer film member which laminated | stacked the resin layer and the barrier layer (coating consisting of an inorganic substance), and thin film glass which has flexibility, for example can be used.
封止基材13を可撓性封止部材で構成する場合、樹脂層とバリア層とを積層した多層膜構成の可撓性封止部材を用いることが好ましい。なお、可撓性封止部材の厚さは、例えば、製造時の取り扱い性、引っ張り強さ、バリア層の耐ストレスクラッキング性等の特性を考慮して、約10〜300μmとすることが好ましい。ただし、ここでいう「厚さ」は、可撓性封止部材の平均厚さであり、例えば、マイクロメータを使用して、可撓性封止部材の縦方向及び幅方向に沿ってそれぞれ10箇所程度で測定した厚さの平均値である。 When the sealing substrate 13 is configured by a flexible sealing member, it is preferable to use a flexible sealing member having a multilayer structure in which a resin layer and a barrier layer are laminated. Note that the thickness of the flexible sealing member is preferably about 10 to 300 μm in consideration of characteristics such as handling at the time of manufacture, tensile strength, and stress cracking resistance of the barrier layer. However, the “thickness” here is an average thickness of the flexible sealing member. For example, using a micrometer, the thickness is 10 respectively along the longitudinal direction and the width direction of the flexible sealing member. It is the average value of the thickness measured at about locations.
また、封止基材13を可撓性封止部材で構成する場合、可撓性封止部材の水分量は、例えば、可撓性封止部材の持ち込み水分により発生する有機化合物層の結晶化の抑制、陰極6の剥離等により発生するダークスポットの抑制、及び、有機EL素子10の長寿命化等を考慮して、約1.0%以下とすることが好ましい。ただし、ここでいう「水分量」は、ASTM(米国材料試験協会)−D570に準拠した手法で測定された値である。
When the sealing substrate 13 is formed of a flexible sealing member, the amount of moisture in the flexible sealing member is, for example, crystallization of an organic compound layer generated by moisture brought in by the flexible sealing member. In consideration of suppression of dark spots, suppression of dark spots generated due to peeling of the
可撓性封止部材を構成する樹脂層は、例えば、エチレンテトラフルオロエチル共重合体(ETFE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、延伸ポリプロピレン(OPP)、ポリスチレン(PS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、延伸ナイロン(ONy)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド、ポリエーテルスチレン(PES)等の一般の包装用フィルムに使用される熱可塑性樹脂で形成することができる。なお、熱可塑性樹脂フィルムとしては、必要に応じて、異種のフィルムを共押出しして作製された多層フィルムや、複数のフィルムの延伸角度を互いに変えて貼り合せることにより作製された多層フィルムなどを使用することもできる。また、このような多層フィルムを作製する場合、可撓性封止部材において必要とする物性を得るために、使用する各フィルムの密度、分子量分布等の物性を考慮して組合せることが好ましい。 The resin layer constituting the flexible sealing member is, for example, ethylene tetrafluoroethyl copolymer (ETFE), high density polyethylene (HDPE), expanded polypropylene (OPP), polystyrene (PS), polymethyl methacrylate (PMMA). , Made of thermoplastic resin used for general packaging film such as stretched nylon (ONy), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyimide, polyether styrene (PES) be able to. In addition, as a thermoplastic resin film, if necessary, a multilayer film produced by co-extrusion of different films, a multilayer film produced by laminating a plurality of films with different stretching angles, etc. It can also be used. Moreover, when producing such a multilayer film, in order to obtain the physical properties required for the flexible sealing member, it is preferable to combine them in consideration of physical properties such as the density and molecular weight distribution of each film used.
また、可撓性封止部材を構成するバリア層の水蒸気透過度は、例えば、有機化合物層の結晶化の抑制、陰極6の剥離等により発生するダークスポットの抑制、及び、有機EL素子10の長寿命化等を考慮して、約0.01g/[m2・day・atm]以下であることが好ましい。また、バリア層の酸素透過度は、例えば、有機化合物層の結晶化の抑制、陰極6の剥離等により発生するダークスポットの抑制、及び、有機EL素子10の長寿命化等を考慮して、約0.01cm3/[m2・day・atm]以下であることが好ましい。
Further, the water vapor permeability of the barrier layer constituting the flexible sealing member is, for example, suppressed crystallization of the organic compound layer, suppressed dark spots caused by peeling of the
バリア層の形成材料としては、上述した水蒸気透過度及び酸素透過度を有する材料であれば任意の材料を用いることができる。例えば、バリア層を、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等の無機材料からなる被膜で構成することができる。また、バリア層の脆弱性を改良するために、上記無機材料からなる被膜と有機材料からなる被膜とを積層したハイブリッド被膜(多層膜)でバリア層を構成することがより好ましい。なお、この場合、無機材料からなる被膜及び有機材料からなる被膜の積層順序は任意であるが、両者を交互に複数積層することが好ましい。 As a material for forming the barrier layer, any material can be used as long as it has the above-described water vapor permeability and oxygen permeability. For example, the barrier layer can be composed of a film made of an inorganic material such as silicon oxide, silicon dioxide, or silicon nitride. In order to improve the brittleness of the barrier layer, it is more preferable that the barrier layer is composed of a hybrid film (multilayer film) obtained by laminating the film made of the inorganic material and the film made of the organic material. In this case, the order of laminating the film made of an inorganic material and the film made of an organic material is arbitrary, but it is preferable to laminate a plurality of both alternately.
また、バリア層の形成手法としては、バリア層を樹脂層上に形成できる手法であれば任意の手法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法(特開2004−68143号公報参照)、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等の手法を用いることができる。なお、これらのバリア層の形成手法の中でも、特に、大気圧プラズマ重合法を用いてバリア層を形成することが好ましい。 In addition, as a method for forming the barrier layer, any method can be used as long as the barrier layer can be formed on the resin layer. For example, vacuum deposition method, sputtering method, reactive sputtering method, molecular beam epitaxy method, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma polymerization method (see JP 2004-68143 A), Techniques such as plasma CVD, laser CVD, thermal CVD, and coating can be used. Among these barrier layer formation methods, it is particularly preferable to form the barrier layer using an atmospheric pressure plasma polymerization method.
[用途]
上述した本実施形態の有機EL素子10は、例えば、表示デバイス、ディスプレイ、発光光源等の用途に適用することができる。
[Usage]
The organic EL element 10 of the present embodiment described above can be applied to uses such as a display device, a display, and a light emitting light source.
発光光源の用途としては、例えば、家庭用照明、車内照明、時計や液晶ディスプレイのバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源、さらには表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等の広い範囲の用途が挙げられる。特に、例えば、カラーフィルターと有機EL素子とを組み合わせた液晶表示装置のバックライトや、照明用光源などの白色光を必要とする用途に、本実施形態の有機EL素子10は好適である。 Applications of light emitting light sources include, for example, household lighting, interior lighting, clock and liquid crystal display backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources of optical storage media, light sources of electrophotographic copying machines, light sources of optical communication processors, light There are a wide range of uses such as light sources for sensors and general household appliances that require a display device. In particular, the organic EL element 10 of the present embodiment is suitable for applications that require white light, such as a backlight of a liquid crystal display device combining a color filter and an organic EL element, or a light source for illumination.
<2.有機EL素子の作製手法>
次に、本実施形態の有機EL素子10の作製手法の一例を、図2〜5を参照しながら簡単に説明する。なお、図2〜5は、各製造工程で作製された部材の概略断面図である。
<2. Manufacturing method of organic EL element>
Next, an example of a method for producing the organic EL element 10 of the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS. 2 to 5 are schematic cross-sectional views of members produced in each manufacturing process.
まず、本実施形態では、素子基板1上に、陽極2、正孔輸送層3、発光層4、電子輸送層5、陰極6、及び、ガスバリア層7をこの順で積層して、有機EL素子本体部11(素子本体部)を作製する(図2の状態)。この際、各電極及び各層は、それぞれ上記各部の説明で述べた手法により形成される。
First, in the present embodiment, an
なお、上記有機EL素子本体部11の作製工程では、必要に応じて、各電極及び/又は各層の成膜時に、例えば、メタルマスクを用いた手法やインクジェットプリンティング法などの手法により、各電極及び/又は各層をパターニングしてもよい。例えば、電極のみをパターニングしてもよいし、電極及び発光層の両方をパターニングしてもよい。また、例えば、有機EL素子10を構成する全ての層をパターニングしてもよい。 In addition, in the manufacturing process of the organic EL element body 11, the electrodes and / or layers may be formed as necessary by using a method using a metal mask or an inkjet printing method, for example. Each layer may be patterned. For example, only the electrode may be patterned, or both the electrode and the light emitting layer may be patterned. Further, for example, all layers constituting the organic EL element 10 may be patterned.
次いで、封止基材13上に光拡散性樹脂層12の母材となる結晶性熱可塑性樹脂の層を設けて、封止基材13上に母材層12aを形成する(図3の状態)。なお、母材層12aの厚さは、例えば結晶性熱可塑性樹脂の種類や、有機EL素子10の厚さ等の条件に応じて適宜設定することができる。本実施形態では、封止基材13と有機EL素子本体部11とを貼り合わせた際に、封止基材13及び素子基板1間の距離(厚さ方向の間隔)が約40μm程度となるように、母材層12aの厚さを調整する。 Next, a crystalline thermoplastic resin layer serving as a base material of the light diffusing resin layer 12 is provided on the sealing base material 13 to form a base material layer 12a on the sealing base material 13 (state of FIG. 3). ). Note that the thickness of the base material layer 12a can be appropriately set according to conditions such as the type of the crystalline thermoplastic resin and the thickness of the organic EL element 10, for example. In this embodiment, when the sealing base material 13 and the organic EL element main body 11 are bonded together, the distance (interval in the thickness direction) between the sealing base material 13 and the element substrate 1 is about 40 μm. Thus, the thickness of the base material layer 12a is adjusted.
なお、有機EL素子本体部11を作製する工程(図2の工程)と、封止基材13上に母材層12aを形成する工程(図3の工程)との順序は任意であり、前者の工程を先に行ってもよいし、後者の工程を先に行ってもよい。また、両工程を平行して行ってもよい。 In addition, the order of the process (process of FIG. 2) which produces the organic EL element main-body part 11 and the process (process of FIG. 3) which forms the base material layer 12a on the sealing base material 13 is arbitrary, The former This step may be performed first, or the latter step may be performed first. Moreover, you may perform both processes in parallel.
次いで、有機EL素子本体部11のガスバリア層7と、封止基材13上に設けられた母材層12aとが対向するように、有機EL素子本体部11と封止基材13とを貼り合わせる(図4の状態)。この際、所定温度で加熱しながら、例えば約0.5〜100Paの範囲の圧力で押圧して有機EL素子本体部11と封止基材13とを貼り合わせる。すなわち、本実施形態では、加熱圧着により、有機EL素子本体部11と封止基材13とを貼り合わせる。なお、この貼り合わせ工程は、減圧雰囲気下で実施することが好ましい。これにより、有機EL素子本体部11(素子基板1)と封止基材13とを貼り合わせた際に有機EL素子10の内部に気泡が残留することを防止することができる。
Next, the organic EL element body 11 and the sealing substrate 13 are pasted so that the
次いで、加熱圧着された部材に対して、所定の加熱処理を行う(図5の状態)。この加熱処理工程で、母材層12a内には、母材層12aの屈折率とは異なる屈折率を有する複数の拡散部(例えば微結晶性の拡散領域等)が分散して生成され、これにより、光拡散性樹脂層12が形成される(図1の状態)。なお、光拡散性樹脂層12の形成手法は、この例に限定されず、例えば、上記貼り合わせ工程における加熱圧着処理の加熱温度を適宜調整することにより光拡散性樹脂層12を形成してもよい。 Next, a predetermined heat treatment is performed on the thermocompression-bonded member (state shown in FIG. 5). In this heat treatment step, a plurality of diffusion portions (for example, microcrystalline diffusion regions) having a refractive index different from the refractive index of the base material layer 12a are dispersed and generated in the base material layer 12a. Thus, the light diffusing resin layer 12 is formed (state shown in FIG. 1). In addition, the formation method of the light diffusable resin layer 12 is not limited to this example, For example, even if it forms the light diffusable resin layer 12 by adjusting suitably the heating temperature of the thermocompression-bonding process in the said bonding process. Good.
本実施形態では、上述のようにして有機EL素子10を作製する。本実施形態の有機EL素子10の作製手法では、貼り合わせ工程後の加熱処理工程において、加熱範囲及び/又は加熱条件を適宜調整することにより、拡散部の拡散範囲及び/又は光の拡散度合を自由に設定することができる。 In the present embodiment, the organic EL element 10 is produced as described above. In the manufacturing method of the organic EL element 10 of the present embodiment, in the heat treatment step after the bonding step, the heating range and / or the heating conditions are adjusted as appropriate, so that the diffusion range of the diffusion portion and / or the light diffusion degree is adjusted. It can be set freely.
なお、本実施形態の例では、陰極6と封止基材13との間に、光拡散性樹脂層12を形成する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。発光層4から射出された光を陽極2側から取り出す場合には、陽極2と素子基板1との間に光拡散性樹脂層12を形成し、その後、該光拡散性樹脂層12上に各種電極及び層、並びに、封止部材を順次形成してもよい。
In addition, although the example of this embodiment demonstrated the example which forms the light diffusable resin layer 12 between the
<3.有機EL素子の発光動作(光取り出し動作)>
次に、本実施形態の有機EL素子10における発光動作及び光の取り出し動作を説明する。まず、陽極2及び陰極6間に電圧を印加すると、陽極2から正孔輸送層3を介して発光層4に正孔が注入され、かつ、陰極6から電子輸送層5を介して発光層4に電子が注入される。次いで、発光層4に注入された正孔及び電子は、発光層4で再結合し、これにより発光が生じる。
<3. Light emitting operation of organic EL element (light extraction operation)>
Next, the light emission operation and the light extraction operation in the organic EL element 10 of the present embodiment will be described. First, when a voltage is applied between the
次いで、発光層4から陰極6側に射出された光は、ガスバリア層7を介して光拡散性樹脂層12に入射される。この際、光拡散性樹脂層12内にはその母材層12aとは屈折率の異なる微結晶性の拡散部が分散して存在するので、光拡散性樹脂層12に入射された光は、拡散部により拡散される。そして、光拡散性樹脂層12で拡散され光は、封止基材13に入射される。
Next, the light emitted from the
封止基材13に入射された拡散光の一部は、封止基材13の表面から外部に射出される。一方、封止基材13に入射された拡散光の残りの部分は、主に、封止基材13と外部との界面で全反射され、有機EL素子10内に閉じ込められるか、又は、有機EL素子10の側部から射出される。本実施形態の有機EL素子10では、上述のようにして、発光層4から射出された光を封止基材13の側から取り出す。
A part of the diffused light incident on the sealing substrate 13 is emitted from the surface of the sealing substrate 13 to the outside. On the other hand, the remaining part of the diffused light incident on the sealing substrate 13 is totally reflected at the interface between the sealing substrate 13 and the outside, and is confined in the organic EL element 10 or is organic. The light is emitted from the side of the EL element 10. In the organic EL element 10 of the present embodiment, the light emitted from the
本実施形態の有機EL素子10では、上述のように、発光層4から射出された光が封止基材13に入射される前に光拡散性樹脂層12で拡散される。すなわち、本実施形態では、光拡散性樹脂層12で拡散された光(拡散光)が封止基材13に入射される。それゆえ、この場合には、光拡散性樹脂層12を設けない場合に比べて、封止基材13と外部との界面で全反射される光成分を減少させることができる。その結果、本実施形態では、光拡散性樹脂層12を設けない場合に比べて、封止基材13の表面(発光面)から外部に射出される(取り出される)光の量を増大させることができ、発光効率を向上させることができる。
In the organic EL element 10 of the present embodiment, as described above, the light emitted from the
また、従来の有機EL素子では、封止基材の外側表面に拡散シートを設ける技術も提案されているが、この構成では、封止基材13から射出された光(封止基材と外部との界面で全反射された光成分を除いた光成分)に対して、光の拡散処理を施す。それゆえ、この構成では、封止基材と外部との界面で全反射される光成分を減少させることができない。それに対して、本実施形態では、上述のように、封止基材13に入射される前に光を拡散するので、封止基材13と外部との界面で全反射される光成分を減少させることができる。それゆえ、本実施形態の有機EL素子10では、封止基材の外側表面に拡散シートを設けた従来の有機EL素子よりも、発光効率を向上させることができる。 In addition, in the conventional organic EL element, a technique of providing a diffusion sheet on the outer surface of the sealing substrate has also been proposed, but in this configuration, light emitted from the sealing substrate 13 (the sealing substrate and the outside) The light diffusion process is applied to the light component excluding the light component totally reflected at the interface with the light source. Therefore, in this configuration, the light component totally reflected at the interface between the sealing substrate and the outside cannot be reduced. On the other hand, in the present embodiment, as described above, light is diffused before entering the sealing base material 13, so that the light component totally reflected at the interface between the sealing base material 13 and the outside is reduced. Can be made. Therefore, in the organic EL element 10 of the present embodiment, the luminous efficiency can be improved as compared with the conventional organic EL element in which the diffusion sheet is provided on the outer surface of the sealing substrate.
さらに、後述の実施例で説明するが、本実施形態のように、有機EL素子本体部11と封止基材13との間に接着機能及び光拡散機能の両方を備える光拡散性樹脂層12を設けた場合には、発光効率の向上効果が得られるだけでなく、正面輝度の経時変化の少ない、すなわち、発光安定性の優れた有機EL素子10を得ることができる。 Furthermore, as will be described in the following examples, a light diffusing resin layer 12 having both an adhesion function and a light diffusion function between the organic EL element body 11 and the sealing substrate 13 as in the present embodiment. Is provided, not only the effect of improving the light emission efficiency but also the organic EL element 10 having a small change in the front luminance with time, that is, the light emission stability can be obtained.
また、本実施形態では、光拡散性樹脂層12で、接着機能及び光拡散機能の両方を兼用するので、従来のように、封止基材の外側表面に別途、拡散シートを設ける必要がない。それゆえ、本実施形態では、より薄型でかつより簡易な構成の有機EL素子10を提供することができる。 In this embodiment, since the light diffusing resin layer 12 serves both as an adhesive function and a light diffusing function, it is not necessary to separately provide a diffusion sheet on the outer surface of the sealing substrate as in the prior art. . Therefore, in the present embodiment, it is possible to provide the organic EL element 10 having a thinner and simpler configuration.
上述のように、本実施形態の有機EL素子10では、光拡散性樹脂層12を有機EL素子本体部11(陰極6)と封止基材13との間に設けることにより、より簡易な構成を有し、かつ、優れた発光特性を有する有機EL素子10を得ることができる。 As described above, in the organic EL element 10 of the present embodiment, the light diffusing resin layer 12 is provided between the organic EL element main body 11 (cathode 6) and the sealing substrate 13 to thereby provide a simpler configuration. In addition, the organic EL element 10 having excellent light emission characteristics can be obtained.
また、本実施形態では、接着機能を有する光拡散性樹脂層12に対して所定条件で加熱処理を施すだけで、光拡散性樹脂層12に光拡散機能も付加することができる。さらに、本実施形態では、封止基材の外側表面に別途、拡散シートを設けるプロセスを省略することができる。それゆえ、本実施形態では、より簡易な製造プロセスで発光性能の優れた有機EL素子10を作製することができる。 In the present embodiment, the light diffusing function can be added to the light diffusing resin layer 12 only by subjecting the light diffusing resin layer 12 having an adhesion function to heat treatment under predetermined conditions. Furthermore, in this embodiment, the process of providing a diffusion sheet separately on the outer surface of the sealing substrate can be omitted. Therefore, in the present embodiment, the organic EL element 10 having excellent light emission performance can be manufactured by a simpler manufacturing process.
<4.有機EL素子の各種実施例>
次に、実際に作製した有機EL素子(有機ELパネル)の各種実施例の構成、及び、各種実施例の有機EL素子に対して行った発光特性の評価について説明する。
<4. Various Examples of Organic EL Elements>
Next, configurations of various examples of organic EL elements (organic EL panels) actually manufactured and evaluation of light emission characteristics performed on the organic EL elements of the various examples will be described.
[実施例1]
図6に、実施例1で作製した有機EL素子の概略構成断面図を示す。実施例1の有機EL素子20は、有機EL素子本体部21と、光拡散性樹脂層22と、封止基材23とを備える。この例の有機EL素子20は、有機EL素子本体部21と封止基材23とを光拡散性樹脂層22を介して貼り合わせることにより構成される。
[Example 1]
FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of the organic EL element produced in Example 1. The organic EL element 20 of Example 1 includes an organic EL element main body 21, a light diffusing
この例の有機EL素子本体部21は、素子基板31と、陽極32と、第1正孔輸送層33と、第2正孔輸送層34と、第1発光層35と、第2発光層36と、電子輸送層37と、電子注入層38と、陰極39と、ガスバリア層40とを備える。なお、この例では、素子基板31上に、陽極32、第1正孔輸送層33、第2正孔輸送層34、第1発光層35、第2発光層36、電子輸送層37、電子注入層38、陰極39、及び、ガスバリア層40がこの順で積層される。
The organic EL element body 21 in this example includes an
また、この例の有機EL素子20は、発光層(第1発光層35及び第2発光層36)で発光させた光を陽極32及び陰極39の両側から取り出すタイプの素子であり、後述するように、陽極32及び陰極39はともに透明電極で構成する。有機EL素子20の各部の構成(例えば材料、寸法等)、及び、有機EL素子20の製造手法は、次の通りである。
The organic EL element 20 in this example is a type of element that takes out light emitted from the light emitting layers (the first
(1)サンプル1001
まず、寸法が150mm×150mm×1.1mmのガラス基板(NHテクノグラス製、NH45)からなる素子基板31を用意した。次いで、素子基板31上に、厚さ150nmのITO(透明電極材料)を成膜して、陽極32を形成した。次いで、陽極32に対してパターニング処理を行い、所定形状の陽極32を形成した。次いで、陽極32が形成された素子基板31をイソプロピルアルコールで超音波洗浄した。そして、超音波洗浄した素子基板31を乾燥窒素ガスで乾燥した後、陽極32が形成された素子基板31に対してUVオゾン洗浄を5分間行った。
(1) Sample 1001
First, an
次いで、陽極32上(素子基板31の陽極32側の表面)に、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS:Bayer製、Baytron P Al 4083)を純水で70質量%に希釈した溶液を、3000rpm、30秒の条件でスピンコート法により塗布した。その後、塗布した溶液を200℃で1時間乾燥し、これにより、膜厚30nmの第1正孔輸送層33を形成した。なお、第1正孔輸送層33に含まれるPEDOTは、下記構造式(1)で表される。
Next, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -polystyrene sulfonate (PEDOT / PSS: manufactured by Bayer, Baytron P Al 4083) is added with pure water on the anode 32 (surface of the
次いで、第1正孔輸送層33まで形成された素子基板31を、窒素ガス(グレードG1)の雰囲気環境に移す。次いで、窒素雰囲気下において、下記構造式(2)で表される正孔輸送材料(HT−1化合物:分子量80,000)をクロロベンゼンに0.5質量%溶解した溶液を、1500rpm、30秒の条件でスピンコート法により第1正孔輸送層33上に塗布した。その後、塗布した溶液を160℃で30分間乾燥し、これにより、膜厚30nmの第2正孔輸送層34を形成した。
Next, the
次いで、ホスト化合物、青色ドーパント、緑色ドーパント、及び、赤色ドーパントを下記の割合で含む第1発光層組成物(溶媒:酢酸イソプロピル)を、インクジェットヘッドを用いて、第2正孔輸送層34上に吐出注入した。この際、この例では、第1発光層組成物の塗布液膜厚が5.3μmになるように、第1発光層組成物を吐出した。そして、第1発光層組成物が塗布された素子基板31を、120℃の乾燥箱中で10分間乾燥して、膜厚40nmの第1発光層35を形成した。
(第1発光層組成物)
ホスト化合物(H−A):0.69質量部
青色ドーパント(D−66):0.30質量部
緑色ドーパント(D−67):0.005質量部
赤色ドーパント(D−80):0.005質量部
酢酸イソプロピル:100質量部
Next, a first light-emitting layer composition (solvent: isopropyl acetate) containing a host compound, a blue dopant, a green dopant, and a red dopant in the following proportions is formed on the second
(First light emitting layer composition)
Host compound (HA): 0.69 parts by mass Blue dopant (D-66): 0.30 parts by mass Green dopant (D-67): 0.005 parts by mass Red dopant (D-80): 0.005 Part by mass Isopropyl acetate: 100 parts by mass
なお、第1発光層組成物中のホスト化合物(H−A)、青色ドーパント(D−66)、緑色ドーパント(D−67)、及び、赤色ドーパント(D−80)は、それぞれ下記構造式(3)〜(6)で表される。 The host compound (HA), blue dopant (D-66), green dopant (D-67), and red dopant (D-80) in the first light emitting layer composition are each represented by the following structural formula ( 3) to (6).
次いで、ホスト化合物、青色ドーパント、緑色ドーパント、及び、赤色ドーパントを下記の割合で含む第2発光層組成物(溶媒:酢酸イソプロピル)を、インクジェットヘッドを用いて、第1発光層35上に吐出注入した。この際、この例では、第2発光層組成物の塗布液膜厚が5.3μmになるように、第2発光層組成物を吐出した。そして、第2発光層組成物が塗布された素子基板31を、120℃の乾燥箱中で10分間乾燥して、膜厚40nmの第2発光層36を形成した。
(第2発光層組成物)
ホスト化合物(H−A):0.89質量部
青色ドーパント(D−66):0.10質量部
緑色ドーパント(D−67):0.005質量部
赤色ドーパント(D−80):0.005質量部
酢酸イソプロピル:100質量部
Next, a second light emitting layer composition (solvent: isopropyl acetate) containing a host compound, a blue dopant, a green dopant, and a red dopant in the following proportions is discharged and injected onto the first
(Second light emitting layer composition)
Host compound (HA): 0.89 parts by mass Blue dopant (D-66): 0.10 parts by mass Green dopant (D-67): 0.005 parts by mass Red dopant (D-80): 0.005 Part by mass Isopropyl acetate: 100 parts by mass
次いで、4mlのテトラフルオロプロパノール(TFPO)に、下記構造式(7)で表される電子輸送材料(ET−1化合物)を30mg溶解した溶液を、1500rpm、30秒の条件で、スピンコート法により第2発光層36上に塗布した。その後、塗布した溶液を、120℃で30分間乾燥し、これにより、膜厚30nmの電子輸送層37を形成した。
Next, a solution in which 30 mg of an electron transport material (ET-1 compound) represented by the following structural formula (7) is dissolved in 4 ml of tetrafluoropropanol (TFPO) is spin-coated at 1500 rpm for 30 seconds. It applied on the second
次いで、電子輸送層37まで積層された素子基板31を、大気にさらすことなく、真空蒸着装置に取り付けた。また、フッ化ナトリウム及びフッ化カリウムがそれぞれ充填されたモリブデン製抵抗加熱ボートを真空蒸着装置の真空槽内に取り付けた。その後、真空槽を4×10−5Paまで減圧した後、フッ化ナトリウムが充填された抵抗加熱ボートに電流を流してフッ化ナトリウムを加熱し、フッ化ナトリウムの薄膜を0.02nm/秒のレートで電子輸送層37上に形成した。この例では、膜厚1nmのフッ化ナトリウムの薄膜を形成した。次いで、フッ化カリウムが充填された抵抗加熱ボートに電流を流してフッ化カリウムを加熱し、フッ化カリウムの薄膜を0.02nm/秒のレートでフッ化ナトリウムの薄膜上に形成した。なお、この例では、膜厚1.5nmのフッ化カリウムの薄膜を形成した。この例では、このようにして、電子輸送層37上に、電子注入層38を形成した。
Next, the
次いで、スパッタ装置を用いて、透明電極材料のIDIXO(登録商標:In2O3−ZnO)をスパッタリングして、電子注入層38上に、厚さ200nmの陰極39を形成した。
Next, using a sputtering apparatus, a transparent electrode material IDIXO (registered trademark: In 2 O 3 —ZnO) was sputtered to form a
次いで、窒化ケイ素(Si3N4)をスパッタリングして、陰極39上に、厚さ125nmのガスバリア層40を形成した。なお、この際のスパッタ条件は、次の通りである。ターゲット材料には、窒化ケイ素(Si3N4)を用い、ターゲットの形状は円筒状とした。また、ターゲットの上端と、素子基板31との距離が7cmとなるように、陰極39まで積層された素子基板31を配置した。さらに、スパッタガスとしては、酸素を2体積%含むアルゴンガスを用い、スパッタ時のガス圧は、1.33×10−2Paとした。スパッタ電源には、周波数13.56MHzの交流電源を用い、投入電力が100Wのときの成膜レートを水晶振動子によりモニターすると0.1nm/秒であった。
Next, silicon nitride (Si 3 N 4 ) was sputtered to form a
この例では上述のようにして、有機EL素子本体部21を作製した。また、この例では、エチレン−メタクリル酸共重合体からなる結晶性熱可塑性樹脂の層(母材層)が設けられたガラス製の封止基材23を用意した。次いで、有機EL素子本体部21のガスバリア層40と、封止基材23上に設けられた母材層とが対向するように、有機EL素子本体部21と封止基材23とを貼り合わせた。そして、その貼り合わせ部材を、110℃の真空ラミネーターより3分間加熱圧着した。
In this example, the organic EL element body 21 was produced as described above. In this example, a
次いで、加熱圧着された部材を、ホットプレートにより、100℃の一定温度で60分間加熱し、その後、室温にて冷却した。この例では、この貼り合わせ後の加熱処理により、結晶性熱可塑性樹脂からなる母材層内に、微結晶性の拡散部を分散させ、光拡散性樹脂層22を作製した。なお、この際の加熱温度は、光拡散性樹脂層12に光拡散機能を付加することができ、かつ、有機EL素子20を壊さない程度の条件であれば、任意の条件に設定することができ、例えば、加熱温度の上限は約200℃程度にすることができる。
Next, the thermocompression-bonded member was heated with a hot plate at a constant temperature of 100 ° C. for 60 minutes, and then cooled at room temperature. In this example, the light diffusing
この例では、上述のようにして有機EL素子20(サンプル1001)を作製した。また、実施例1では、上記貼り合わせ後の加熱処理条件を種々変化させて、有機EL素子20の各種サンプルを作製した。具体的には、貼り合わせ後の加熱温度を90℃、110℃、又は、120℃に変更して、有機EL素子20の各種サンプル(サンプル1002〜1004)を作製した。なお、貼り合わせ後の加熱温度の条件を変えたこと以外は、サンプル1001の有機EL素子20と同様にして、サンプル1002〜1004を作製した。 In this example, the organic EL element 20 (sample 1001) was produced as described above. Moreover, in Example 1, various samples of the organic EL element 20 were produced by changing the heat treatment conditions after the above-described bonding in various ways. Specifically, the heating temperature after bonding was changed to 90 ° C., 110 ° C., or 120 ° C., and various samples (samples 1002 to 1004) of the organic EL element 20 were produced. Samples 1002 to 1004 were prepared in the same manner as the organic EL element 20 of Sample 1001 except that the heating temperature conditions after bonding were changed.
[実施例2]
実施例2では、上記実施例1の有機EL素子20(図6)において、ガスバリア層40の形成材料を窒化ケイ素(Si3N4)から酸化窒化ケイ素(SiON)に変更した。なお、ガスバリア層40の形成材料を変更したこと以外は、上記実施例1の有機EL素子20のサンプル1002(貼り合わせ後の加熱温度:90℃)と同様にして、この例の有機EL素子20(サンプル1005)を作製した。
[Example 2]
In Example 2, the material for forming the
また、実施例2では、さらに、貼り合わせ後の加熱温度を130℃に変更して、有機EL素子20(サンプル1006)を作製した。 Moreover, in Example 2, the heating temperature after bonding was further changed to 130 ° C., and the organic EL element 20 (sample 1006) was produced.
[実施例3]
実施例3では、上記実施例1の有機EL素子20(図6)において、ガスバリア層40の形成材料を窒化ケイ素(Si3N4)から紫外線硬化性エポキシ樹脂に変更した。なお、この例では、陰極39上に、紫外線硬化性エポキシ樹脂を塗布し、その後、紫外線を照射して紫外線硬化性エポキシ樹脂を硬化することにより、ガスバリア層40を形成した。ガスバリア層40の形成材料及び形成手法を変更したこと以外は、上記実施例1の有機EL素子20のサンプル1004(貼り合わせ後の加熱温度:120℃)と同様にして、この例の有機EL素子20(サンプル1007)を作製した。
[Example 3]
In Example 3, in the organic EL element 20 (FIG. 6) of Example 1 described above, the material for forming the
[比較例1]
比較例1では、上記各種実施例の有機EL素子20と比較するために、有機EL素子本体部と封止基材との間に設ける接着層を、非結晶性熱可塑性樹脂で形成した。なお、ここでいう「非結晶性熱可塑性樹脂」とは、貼り合わせ後に加熱処理を行っても、非結晶性熱可塑性樹脂からなる母材層内部に、微結晶性の拡散部が生成されない樹脂材料のことをいう。
[Comparative Example 1]
In the comparative example 1, in order to compare with the organic EL element 20 of the said various Examples, the contact bonding layer provided between an organic EL element main-body part and a sealing base material was formed with the amorphous thermoplastic resin. The term “noncrystalline thermoplastic resin” as used herein refers to a resin in which a microcrystalline diffusion portion is not generated inside a base material layer made of an amorphous thermoplastic resin even when heat treatment is performed after bonding. Refers to material.
具体的には、比較例1では、非結晶性熱可塑性樹脂としてポリ塩化ビニリデンを用いた。なお、接着層の形成材料を変更したこと以外は、上記実施例1の有機EL素子20のサンプル1004(貼り合わせ後の加熱温度:120℃)と同様にして、この例の有機EL素子(サンプル1008)を作製した。 Specifically, in Comparative Example 1, polyvinylidene chloride was used as the amorphous thermoplastic resin. In addition, except having changed the formation material of the contact bonding layer, it is the same as the sample 1004 (heating temperature after bonding: 120 degreeC) of the organic EL element 20 of the said Example 1, The organic EL element (sample) of this example 1008).
[比較例2]
比較例2では、上記実施例3の有機EL素子20(ガスバリア層40を紫外線硬化性エポキシ樹脂で形成したサンプル1007)において、有機EL素子本体部21と封止基材23との間に設ける接着層を、非結晶性熱可塑性樹脂で形成した。なお、比較例2では、非結晶性熱可塑性樹脂としてポリ塩化ビニリデンを用いた。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 2, adhesion provided between the organic EL element body 21 and the sealing
比較例2では、接着層の形成材料を変更したこと以外は、上記実施例3の有機EL素子20のサンプル1007(貼り合わせ後の加熱温度:120℃)と同様にして、有機EL素子(サンプル1009)を作製した。 In Comparative Example 2, an organic EL element (sample) was obtained in the same manner as Sample 1007 (heating temperature after bonding: 120 ° C.) of the organic EL element 20 of Example 3 except that the material for forming the adhesive layer was changed. 1009).
また、比較例2では、さらに、貼り合わせ後の加熱温度を80℃に変更して、有機EL素子(サンプル1010)を作製した。 In Comparative Example 2, the heating temperature after bonding was further changed to 80 ° C., and an organic EL element (sample 1010) was produced.
[有機EL素子の発光特性評価]
上記各種実施例及び各種比較例で作製した種々の有機EL素子のサンプル1001〜1010に対して、光取り出し効率、及び、正面輝度の経時変化を調べた。
[Emission characteristics evaluation of organic EL elements]
With respect to samples 1001 to 1010 of various organic EL elements prepared in the various examples and various comparative examples, the light extraction efficiency and the temporal change in front luminance were examined.
光取り出し効率は、次のようにして測定した。まず、有機EL素子の発光面の法線方向を基準(0度)とした所定の角度範囲(この例では、±80度)において、角度−輝度測定器を用いて、測定方向の角度を変化させながら角度毎にその角度方向の輝度を測定した。そして、角度毎に測定された輝度を積分して求めた値を光取り出し効率とした。 The light extraction efficiency was measured as follows. First, in a predetermined angle range (± 80 degrees in this example) with the normal direction of the light emitting surface of the organic EL element as a reference (0 degrees), the angle in the measurement direction is changed using an angle-luminance measuring device. The brightness in the angular direction was measured for each angle. A value obtained by integrating the luminance measured for each angle was defined as the light extraction efficiency.
また、正面輝度の経時変化は、有機EL素子20の作製直後の正面輝度と、温度60℃,湿度90%RHの環境下で有機EL素子20を240時間放置した後の正面輝度との差(正面輝度変化)を求めて評価した。 Further, the temporal change of the front luminance is the difference between the front luminance immediately after the production of the organic EL element 20 and the front luminance after leaving the organic EL element 20 for 240 hours in an environment of temperature 60 ° C. and humidity 90% RH ( Front luminance change) was determined and evaluated.
上記各種評価結果を、下記表1に示す。なお、下記表1中の光取り出し効率及び正面輝度変化の値は、比較例1のサンプル1008の値を基準(=1.0)としたときの相対値である。 The various evaluation results are shown in Table 1 below. In addition, the value of the light extraction efficiency and the front luminance change in the following Table 1 are relative values when the value of the sample 1008 of Comparative Example 1 is used as a reference (= 1.0).
表1から明らかなように、上記各種実施例の有機EL素子20のサンプル1001〜1007における光取り出し効率は、各種比較例の有機EL素子のサンプル1008〜1010のそれより、大きくなる。このことから、上記各種実施例のように、有機EL素子本体部21と封止基材23との間に、光拡散性樹脂層22を設けることにより、有機EL素子20の発光効率が向上することが分かる。
As is apparent from Table 1, the light extraction efficiency in the samples 1001 to 1007 of the organic EL elements 20 of the various examples is larger than that of the samples 1008 to 1010 of the organic EL elements of various comparative examples. From this, the luminous efficiency of the organic EL element 20 is improved by providing the light diffusing
また、ガスバリア層40を無機材料からなる被膜(SiN又はSiON)で構成した実施例1及び2の有機EL素子20におけるサンプル1001〜1006の正面輝度変化の値と、ガスバリア層40を無機材料からなる被膜(SiN)で構成した比較例1の有機EL素子におけるサンプル1008のそれとを比較すると、前者の値が後者の値より小さくなる。さらに、ガスバリア層40を有機材料からなる被膜(紫外線硬化性エポキシ樹脂)で構成した実施例3の有機EL素子20におけるサンプル1007の正面輝度変化の値と、ガスバリア層40を有機材料からなる被膜で構成した比較例2の有機EL素子におけるサンプル1009,1010のそれとを比較すると、前者の値が後者の値より小さくなる。
Moreover, the value of the front luminance change of the samples 1001 to 1006 in the organic EL elements 20 of Examples 1 and 2 in which the
すなわち、上記各種実施例のように、有機EL素子本体部21と封止基材23との間に、光拡散性樹脂層22を設けることにより、正面輝度の経時変化の少ない、発光安定性の優れた有機EL素子20が得られることが分かる。さらに、表1から明らかなように、ガスバリア層40を無機材料からなる被膜(SiN又はSiON)で構成した際には、正面輝度変化の値がさらに小さくなり、有機EL素子20の発光安定性がより一層向上することが分かる。
That is, by providing the light diffusing
上記評価結果から明らかなように、有機EL素子本体部21と封止基材23との間に、光拡散性樹脂層22を設けることにより、発光効率及び発光安定性の優れた有機EL素子20が得られることが分かる。
As is apparent from the evaluation results, by providing the light diffusing
1…素子基板、2…陽極、3…正孔輸送層、4…発光層、5…電子輸送層、6…陰極、7…ガスバリア層、10…有機EL素子、11…有機EL素子本体部、12…光拡散性樹脂層、13…封止基材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Element substrate, 2 ... Anode, 3 ... Hole transport layer, 4 ... Light emitting layer, 5 ... Electron transport layer, 6 ... Cathode, 7 ... Gas barrier layer, 10 ... Organic EL element, 11 ... Organic EL element main-body part, 12 ... Light diffusing resin layer, 13 ... Sealing substrate
Claims (9)
前記素子基板上に形成された第1電極と、
前記第1電極上に形成され、発光層を含む有機化合物層と、
前記有機化合物層上に形成された第2電極と、
前記第2電極上に形成された封止基材と、
前記素子基板及び前記第1電極の間、並びに、前記封止基材及び前記第2電極の間の少なくとも一方に形成され、前記発光層から射出される光を拡散する光拡散性樹脂層とを備え、
前記光拡散性樹脂層が、熱可塑性樹脂で形成された母材層と、該母材層の屈折率とは異なる屈折率を有しかつ該母材層の内部に分散した複数の拡散部とを有し、
前記拡散部は、前記熱可塑性樹脂の微結晶性の領域からなる
有機エレクトロルミネッセンス素子。 An element substrate;
A first electrode formed on the element substrate;
An organic compound layer formed on the first electrode and including a light emitting layer;
A second electrode formed on the organic compound layer;
A sealing substrate formed on the second electrode;
A light diffusing resin layer that is formed between at least one of the element substrate and the first electrode and between the sealing base and the second electrode and diffuses light emitted from the light emitting layer; Prepared,
The light diffusing resin layer includes a base material layer formed of a thermoplastic resin, and a plurality of diffusion portions having a refractive index different from the refractive index of the base material layer and dispersed inside the base material layer. Have
The said diffusion part is an organic electroluminescent element which consists of a microcrystalline area | region of the said thermoplastic resin .
請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 The light diffusing resin layer is formed of a thermoplastic resin containing an ethylene-methacrylic acid polymer.
The organic electroluminescent element according to claim 1 .
前記光拡散性樹脂層が、前記封止基材と前記ガスバリア層との間に形成されている
請求項1または請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 Furthermore, a gas barrier layer formed on the second electrode is provided,
The organic electroluminescent element according to claim 1, wherein the light diffusing resin layer is formed between the sealing substrate and the gas barrier layer.
請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 The gas barrier layer is composed of a silicon nitride film or a silicon oxynitride film.
The organic electroluminescent element according to claim 3 .
請求項1〜4のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 The organic electroluminescent element as described in any one of Claims 1-4 in which the light inject | emitted from the said light emitting layer is radiated | emitted outside from the said sealing base material side.
前記第1電極上に発光層を含む有機化合物層を形成することと、
前記有機化合物層上に第2電極を形成することと、
前記第2電極上に封止基材を形成することと、
前記素子基板及び前記第1電極の間、並びに、前記封止基材及び前記第2電極の間の少なくとも一方に、前記発光層から射出される光を拡散する光拡散性樹脂層を形成することとを含み、
前記光拡散性樹脂層を形成することが、
前記封止基材上に、熱可塑性樹脂により、前記光拡散性樹脂層の母材層を形成することと、
前記素子基板上に、前記第1電極、前記有機化合物層及び前記第2電極をこの順で積層して構成された素子本体部の前記第2電極と、前記封止基材上の前記母材層とが対向するように、前記素子本体部及び前記封止基材を貼り合わせることと、
貼り合わされた前記素子本体部及び前記封止基材を加熱して、前記母材層の前記熱可塑性樹脂の内部に微結晶性の領域を生成することとを含む
有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。 Forming a first electrode on an element substrate;
Forming an organic compound layer including a light emitting layer on the first electrode;
Forming a second electrode on the organic compound layer;
Forming a sealing substrate on the second electrode;
Forming a light-diffusing resin layer that diffuses light emitted from the light-emitting layer between at least one of the element substrate and the first electrode and between the sealing substrate and the second electrode; Including
Forming the light diffusing resin layer,
Forming a base material layer of the light diffusing resin layer on the sealing substrate with a thermoplastic resin;
The base electrode on the sealing substrate and the second electrode of the element main body configured by laminating the first electrode, the organic compound layer, and the second electrode in this order on the element substrate. Bonding the element body and the sealing substrate so that the layers face each other;
A method for producing an organic electroluminescent element , comprising: heating the bonded element main body and the sealing substrate to generate a microcrystalline region in the thermoplastic resin of the base material layer .
請求項6に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。 The bonded element body and the sealing substrate are heated at a temperature of 90 ° C. or higher.
The manufacturing method of the organic electroluminescent element of Claim 6 .
請求項7に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。 The bonded element body and the sealing substrate are heated at a temperature of 110 ° C. or higher.
The manufacturing method of the organic electroluminescent element of Claim 7 .
請求項6〜8のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。 And forming a gas barrier layer on the second electrode.
The manufacturing method of the organic electroluminescent element as described in any one of Claims 6-8 .
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