JP6278347B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Description
ドライプロセスは、水分や酸素、不純物の混入等がほとんどなく、各層に分離した機能を持たせて、連続的な成膜による積層が可能であることから、従来から一般的な方法として用いられている。
一方、ウェットプロセスは、ドライプロセスに比べて、成膜工程が簡便であり、低コストで、大面積、フレキシブルな成膜が可能であることから、近年注目されている。
有機EL素子、特に、電荷発生層を介して発光ユニットが積層されるMPE素子を効率的に低コストで製造するためには、すべての有機層を塗布成膜により積層可能とすることが望ましい。
上記のような電荷発生層は、積層数の多いMPE素子において、良好に機能し得る。
本発明に係る有機EL素子は、1対の電極間に少なくとも1層の有機層を備えた有機EL素子であって、電子アクセプタ含有膜とその陰極側に隣接する電子ドナー含有膜を含む電荷発生層を備えたものである。そして、前記電子アクセプタ含有膜は、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化バナジウム、HATCN6、F4TCNQ及びFCuPcのうちのいずれかを電子アクセプタとし、熱又は光により有機溶媒に難溶となる架橋性化合物をバインダとして塗布成膜したものである。
前記電子アクセプタを、このようなバインダを用いて塗布成膜すれば、加熱又は光照射による簡便な処理によって有機溶媒に難溶な膜となるため、その上に電子ドナー含有膜等を塗布積層することができる。したがって、電荷発生層の成膜積層を、蒸着法等のドライプロセスよりも簡便に行うことが可能となる。
このような性質を有する膜であれば、その上に有機溶媒を用いて塗布成膜した場合にも、電子アクセプタ含有膜が溶出して機能しなくなることはない。したがって、電荷発生を阻害することなく、電荷発生層を構成する各膜を塗布により積層することが可能となる。
例えば、HATCN6を電子アクセプタとして用いた場合、バインダとしてAD−TMPを用いてスピンコート等により成膜した後、180℃で約1時間の熱処理を施すことにより、HATCN6の特性を損なうことなく、HATCN6含有膜を有機溶媒に難溶とすることができ、良好に機能し得る電荷発生層を形成することができる。
上記層構造においては、さらに、ホール注入層、電子輸送層、ホール輸送発光層、電子輸送発光層等をも含む公知の積層構造であってもよい。
上記のような構成からなる電荷発生層は、電荷発生層を複数の発光ユニット間に備えたMPE素子において特に好適である。
なお、前記電荷発生層のような層構成は、有機薄膜太陽電池における集電層に適用することも可能である。
また、前記有機EL素子の各構成層の膜厚は、各層同士の適応性や求められる全体の層厚さ等を考慮して、適宜状況に応じて定められるが、通常、0.5nm〜5μmの範囲内であることが好ましい。
電子アクセプタHATCN6(90wt%)と下記に示す各種バインダの混合物からなる電子アクセプタ含有膜と、電子ドナーNPDによる電子ドナー含有膜とからなる電荷発生層を備えたホールオンリー素子を作製した。
バインダには、AD−TMP、A−TMMT、A−1000、A−GLY23E、23Gをそれぞれ用い、前記電荷発生層は、スピンコートにより塗布成膜して形成した。また、前記電子アクセプタ含有膜は、スピンコートによる成膜後、180℃で1時間熱処理した。
上記のようにして作製した素子の層構成を簡略化して表すと、ITO/ZnO(10nm)/90wt%HATCN6:バインダ(10nm)/NPD(100nm)/Al(100nm)である。
図2に、上記各素子の電流密度−電圧曲線をまとめて示す。
(実施例1)
図1に示すような層構成からなる有機EL素子を作製した。ガラス基板上にITOを備えた透明電極(陽極)1の上に、電子アクセプタHATCN6(90wt%)とバインダAD−TMPの混合物からなる電子アクセプタ含有膜2aと、電子ドナーPolyTPDによる電子ドナー含有膜2bとからなる電荷発生層2をスピンコートにより形成し、その上に発光層3としてGreen Polymer(住友化学株式会社製Green1305)、電子注入層4としてLiqをスピンコートによりそれぞれ成膜して積層し、さらに、Al陰極5を蒸着法により成膜することにより、有機EL素子を作製した。
前記電子アクセプタ含有膜は、HATCN6(90wt%)とAD−TMPの混合物のTHF溶液を、4000rpmで30秒間スピンコートした後、180℃で1時間熱処理して膜厚10nmで形成した。
上記のようにして作製した有機EL素子の層構成を簡略化して表すと、ITO/90wt%HATCN6:AD−TMP(10nm)/PolyTPD(20nm)/Green Polymer(80nm)/Liq(<1nm)/Alである。
図3,4に上記素子の電流密度−電圧曲線及び電流効率−電流密度曲線をそれぞれ示す。
ガラス基板上にITOを備えた透明電極の上に、F8BTによる発光層を有する2組の発光ユニットを、HATCN6(90wt%)とバインダAD−TMPの混合物からなる電子アクセプタ含有膜と、電子ドナーPEIE(重量平均分子量約70,000)による電子ドナー含有膜を含む電荷発生層を備えたMPE素子を作製した。
実施例1と同様に、Al陰極のみ蒸着法により成膜し、それ以外の各層はスピンコートにより成膜した。
上記のようにして作製したMPE素子の層構成を簡略化して表すと、ITO(130nm)/PEDOT:PSS(40nm)/TFB(20nm)/F8BT(80nm)/ZnO(10nm)/PEIE(20nm)/90wt%HATCN6:AD−TMP(10nm)/TFB(20nm)/F8BT(80nm)/83wt%ZnO:Liq(10nm)/Al(100nm)である。
なお、PEIEの構造式を下記に示す。
比較のため、実施例2のMPE素子の発光ユニットを1組とした有機EL素子を作製した。各層は、実施例2と同様にして成膜した。
上記のようにして作製した有機EL素子の層構成を簡略化して表すと、ITO(130nm)/PEDOT:PSS(40nm)/TFB(20nm)/F8BT(80nm)/ZnO(10nm)/PEIE(20nm)/Al(100nm)である。
図5に実施例2について、図6に比較例1についての各素子の電流効率−電流密度曲線を示す。
実施例2のMPE素子の電流効率は、比較例1の発光ユニットが1組の有機EL素子の電流効率の約2倍となり、塗布成膜後に不溶化させた電荷発生層が良好に機能することが認められた。
2 電荷発生層
2a 電子アクセプタ含有膜
2b 電子ドナー含有膜
3 発光層
4 電子注入層
5 陰極
Claims (3)
- 前記有機層は、複数の発光ユニットが前記電荷発生層を介して直列式に積層されたマルチフォトンエミッション構造であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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