JP6988550B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法および中間層用組成物 - Google Patents
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Description
本開示の有機EL素子は、第1電極層、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層および第2電極層が、この順で積層され、上記正孔注入輸送層と上記発光層との間、または上記電子注入輸送層と上記発光層との間に、中間層を有し、上記中間層が有機材料を含有する。
図1は、本開示の有機EL素子の一例を示す概略断面図である。図1に例示するように、有機EL素子100は、基材1、第1電極層2、正孔注入輸送層3(ここでは、正孔注入層3aおよび正孔輸送層3b)、発光層4、中間層5、電子注入輸送層6(ここでは、電子注入層6aおよび電子輸送層6b)、第2電極層7を、この順に有し、中間層5が有機材料を含有する。
本開示における中間層は、正孔注入輸送層と発光層との間、または電子注入輸送層と発光層との間に配置され、有機材料を含有する構成である。本開示においては、中間層を有することにより、発光層上に、正孔注入輸送層または電子注入輸送層を塗布法により形成する際に、正孔注入輸送層を構成する正孔注入輸送層用組成物、または電子注入輸送層を構成する電子注入輸送層用組成物に含まれる溶媒が、発光層に溶解、浸透することを抑制できる。
中間層は有機材料を含有する。有機材料は、有機EL素子が中間層を有することによる上述した効果を発揮することができるような材料であることが好ましく、発光層および電荷注入輸送層の種類等に応じて適宜選択することができる。中間層は、1種の有機材料を含有していてもよく、複数種の有機材料を含有していてもよい。中間層に含まれる有機材料の含有量は、有機材料の種類に応じて適宜調整することができる。中間層の固形分中の有機材料の含有量は、例えば1質量%以上であり、10質量%以上であってもよく、30質量%以上であってもよい。一方、中間層の固形分中の有機材料の含有量は、例えば99質量%以下であり、90質量%以下であってもよく、70質量%以下であってもよい。
ここで、発光層の残膜率は、紫外可視分光光度計を用いた紫外線可視吸収スペクトルでの発光層の吸収極大(λmax)の吸光度(Abs)の比から、測定することができる。具体的には、以下の式により算出することができる。
([溶媒塗布後の発光層の吸収極大の吸光度]/[溶媒塗布前の発光層の吸収極大の吸光度])×100(%)=残膜率(%)
また、仮に、発光層が、紫外線可視吸収スペクトルにおける吸収を有しない場合には、原子間力顕微鏡(AFM)、または触針式表面形状測定器(例えば、DEKTAKシリーズ、SLOANA製)を用いて、溶媒塗布前後の発光層の膜厚を直接測定することにより、残膜率を求めることができる。
中間層は、有機EL素子が機能する程度の絶縁性を有していてもよい。中間層は、例えば、発光層や電荷注入輸送層のバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有することが好ましい。具体的には、3.0eV以上のバンドギャップを有し、3.25eV以上のバンドギャップを有していてもよく、3.5eV以上のバンドギャップを有していてもよい。一方、中間層は、例えば5.0eV以下のバンドギャップを有し、4.75eV以下のバンドギャップを有していてもよく、4.5eV以下のバンドギャップを有していてもよい。
本開示における発光層は、中間層の下層に位置する部材である。また、発光層は発光材料を含有する。さらに、発光層は、塗布法により形成された塗布型発光層であってもよい。なお、塗布型発光層であることは、例えば、発光層に含まれる発光材料の種類により確認することができる。塗布型発光層に用いられる発光材料は、溶媒に溶解する材料である。また、このような発光材料として、例えば高分子材料や低分子材料を用いることができる。ここで、高分子材料とは、例えば分子量が3000以上50万以下の材料をいい、低分子材料とは、例えば分子量が3000未満の材料をいう。
本開示において、正孔注入輸送層は、正孔注入機能を有する正孔注入層であってもよく、正孔輸送機能を有する正孔輸送層であってもよく、正孔注入機能および正孔輸送機能の両機能を有するものであってもよい。また、正孔注入輸送層は、正孔注入層および正孔輸送層が積層されたものであってもよい。さらに、正孔注入輸送層は、塗布法により形成された塗布型正孔注入輸送層であってもよい。なお、塗布型正孔注入輸送層であることは、例えば、正孔注入輸送層に含まれる正孔注入輸送性材料の種類により確認することができる。塗布型正孔注入輸送層に用いられる正孔注入輸送性材料は、溶媒に溶解する材料である。また、このような正孔注入輸送性材料として、例えば高分子材料や低分子材料を用いることができるが、通常は高分子材料が用いられる。ここで、高分子材料とは、例えば分子量が3000以上50万以下の材料をいい、低分子材料とは、例えば分子量が3000未満の材料をいう。
本開示において、電子輸送層は、電子注入機能を有する電子注入層であってもよく、電子輸送機能を有する電子輸送層であってもよく、電子注入機能および電子輸送機能の両機能を有するものであってもよい。また、電子注入輸送層は、電子注入層および電子輸送層が積層されたものであってもよい。さらに、電子注入輸送層は、塗布法により形成された塗布型電子注入輸送層であってもよい。なお、塗布型電子注入輸送層であることは、例えば、電子注入輸送層に含まれる電子注入輸送性材料の種類により確認することができる。塗布型電子注入輸送層に用いられる電子注入輸送性材料は、溶媒に溶解する材料である。また、このような電子注入輸送性材料として、例えば高分子材料や低分子材料を用いることができるが、通常は高分子材料が用いられる。ここで、高分子材料とは、例えば分子量が3000以上50万以下の材料をいい、低分子材料とは、例えば分子量が3000未満の材料をいう。
本開示における第1電極層は、正孔注入輸送層の発光層とは反対の面側に配置される部材である。本開示の有機EL素子は、第1電極層側から光を取り出してもよく、第2電極層側から光を取り出してもよい。有機EL素子が、第1電極層側から光を取り出す場合には、第1電極層は所定の透明性を有することが好ましい。
本開示における第2電極層は、電子注入輸送層の発光層とは反対の面側に配置された部材である。
本開示の有機EL素子は、上述した各部材を有していれば良く、必要に応じてその他の部材を有していても良い。その他の部材については、一般的な有機EL素子に用いられる部材を採用することができる。例えば、第1電極層の発光層とは反対の面側に配置される基材や、有機EL素子を覆うように配置し、水分の侵入等を防ぐことが可能な封止部材や、第2電極層の電荷注入輸送層とは反対側の面に配置される対向基材等が挙げられる。
本開示における基材は、上述した第1電極層、正孔注入輸送層、発光層、中間層、電子注入輸送層および第2電極層を支持する部材である。
本開示における封止部材は、有機EL素子を覆うように配置される部材である。
本開示における対向基材は、第2電極層の電子注入輸送層とは反対の面側に配置される部材である。
本開示の有機EL素子の用途は、特に限定されないが、例えば、表示装置、照明装置、光源等に適用することができる。本開示においては、発光層上に配置する電荷注入輸送層を塗布法により形成することができる。このような観点から、本開示の有機EL素子は、大面積化が可能であり、照明装置に適用することが好ましい。
本開示の有機EL素子の製造方法は、第1電極層、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層および第2電極層が、この順で積層された有機EL素子を製造する製造方法であって、上記発光層を形成する発光層形成工程と、上記発光層の一方の面に中間層を形成する中間層形成工程と、上記中間層の上記発光層とは反対側の面に、上記正孔注入輸送層または上記電子注入輸送層を形成する正孔注入輸送層形成工程または電子注入輸送層形成工程とを有し、上記中間層形成工程は、上記中間層を構成する中間層用組成物を塗布して上記中間層を形成する工程であり、上記中間層用組成物は、有機材料および溶媒を含有し、上記溶媒は、上記有機材料を溶かし、上記発光層が含有する発光材料を溶かさない、製造方法である。
本開示における中間層形成工程は、発光層の一方の面に中間層を形成する工程である。また、中間層形成工程は、中間層を構成する中間層用組成物を塗布して中間層を形成する工程であり、中間層用組成物は、有機材料および溶媒を含有する。
本開示における発光層形成工程は、発光層を形成する工程である。
本開示における正孔注入輸送層形成工程および電子注入輸送層形成工程は、中間層の発光層とは反対側の面に正孔注入輸送層または電子注入輸送層を形成する工程である。また、正孔注入輸送層形成工程は、正孔注入輸送層を構成する正孔注入輸送層用組成物を塗布して正孔注入輸送層を形成する工程である。一方、電子注入輸送層形成工程は、電子注入輸送層を構成する電子注入輸送層用組成物を塗布して電子注入輸送層を形成する工程である。
本開示においては、上述した中間層形成工程、発光層形成工程、正孔注入輸送層形成工程および電子注入輸送層形成工程の他にも、例えば、第1電極層形成工程、第2電極層形成工程等を有していてもよい。
以下、第1電極層形成工程、第2電極層形成工程について説明する。
本開示においては、発光層形成工程の前に、基材上に第1電極層を形成する工程を有していてもよい。
本開示においては、正孔注入輸送層形成工程および電子注入輸送層形成工程の後に、正孔注入輸送層または電子注入輸送層上に第2電極層を形成する工程を有していてもよい。
本開示においては、有機EL素子を覆い、水分の侵入等を防ぐことが可能な封止部材を形成する封止部材形成工程を有していてもよい。
本開示においては、第1電極層形成工程、正孔注入輸送層形成工程、発光層形成工程、電子注入輸送層形成工程および第2電極層形成工程をこの順で有する有機EL素子の製造方法であって、上記正孔注入輸送層形成工程と上記発光層形成工程との間、または上記電子注入輸送層形成工程と上記発光層形成工程との間に、中間層形成工程を有することが好ましい。
本開示の中間層用組成物は、有機EL素子を構成する発光層と正孔注入輸送層または電子注入輸送層との間に形成される中間層を構成する組成物であり、上記組成物は有機材料および溶媒を含有し、上記有機材料が、炭素数12以上50以下の炭化水素である、組成物である。
なお、以下の実施例、比較例における塗布工程および乾燥工程は、特に断りがない限り、不活性ガス雰囲気下(酸素濃度1ppm以下、水分濃度1ppm以下)で行った。
25mm×25mm×0.7mmのガラス基板上(三容真空社製)に、陽極として、厚さ150nmのITOをストライプ状にパターン形成し、ITO基板を得た。このITO基板を、中性洗剤、超純水の順に超音波洗浄し、UVオゾン洗浄を10分間行った。
これにより、本開示の有機EL素子が得られた。
ドコサンを50℃に加熱して液体状態とし、スピンコート法により上記発光層上に塗布して、中間層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして有機EL素子を得た。
中間層を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様にして有機EL素子を得た。
実施例1、2および比較例の有機EL素子に対し、陽極と陰極の間に電圧を印加し、10mA/cm2時の電流効率を測定した。また、輝度が1000cd/m2となるように電流を設定し、定電流を印加し続けたときに輝度が500cd/m2まで低下する時間(輝度半減寿命)を測定した。測定結果を表1に示す。なお、表1の測定結果は、比較例の電流効率、輝度半減寿命を各々100としたときの相対比である。
2 … 第1電極層
3 … 正孔注入輸送層
3a … 正孔注入層
3b … 正孔輸送層
4 … 発光層
5 … 中間層
6 … 電子注入輸送層
6a … 電子注入層
6b … 電子輸送層
7 … 第2電極層
100… 有機EL素子
Claims (11)
- 第1電極層、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層および第2電極層が、この順で積層された有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記正孔注入輸送層と前記発光層との間、または前記電子注入輸送層と前記発光層との間に、中間層を有し、
前記中間層が有機材料を含有し、前記有機材料が、炭素数12以上50以下の鎖式炭化水素である、有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記有機材料が、炭素数12以上50以下の鎖式飽和炭化水素である、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記有機材料が炭化水素油である、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。
- 前記中間層は、3.0eV以上のバンドギャップを有する、請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記有機材料は、前記発光層が含有する発光材料を溶かさない溶媒に溶ける、請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光層は、前記中間層を形成するための組成物に含まれる溶媒に対し、残膜率が70%以上である、請求項5に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記中間層は、前記電子注入輸送層と前記発光層との間に配置される、請求項1から請求項6に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 第1電極層、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層および第2電極層が、この順で積層された有機エレクトロルミネッセンス素子を製造する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
前記発光層を形成する発光層形成工程と、
前記発光層の一方の面に中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層の前記発光層とは反対側の面に、前記正孔注入輸送層または前記電子注入輸送層を形成する正孔注入輸送層形成工程または電子注入輸送層形成工程と
を有し、
前記中間層形成工程は、前記中間層を構成する中間層用組成物を塗布して前記中間層を形成する工程であり、
前記中間層用組成物は、炭素数12以上50以下の炭化水素である有機材料および溶媒を含有し、
前記溶媒は、前記有機材料を溶かし、前記発光層が含有する発光材料を溶かさない、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。 - 第1電極層、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層および第2電極層が、この順で積層された有機エレクトロルミネッセンス素子を製造する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
前記発光層を形成する発光層形成工程と、
前記発光層の一方の面に中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層の前記発光層とは反対側の面に、前記正孔注入輸送層または前記電子注入輸送層を形成する正孔注入輸送層形成工程または電子注入輸送層形成工程と
を有し、
前記中間層形成工程は、前記中間層を構成する中間層用組成物を塗布して前記中間層を形成する工程であり、
前記中間層用組成物は、炭素数12以上50以下の炭化水素である有機材料を含有し、かつ溶媒を含有しない、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。 - 有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する発光層と正孔注入輸送層または電子注入輸送層との間に形成される中間層を構成する組成物であり、
前記組成物は有機材料および溶媒を含有し、
前記有機材料が、炭素数12以上50以下の鎖式炭化水素である、中間層用組成物。 - 有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する発光層と正孔注入輸送層または電子注入輸送層との間に形成される中間層を構成する組成物であり、
前記組成物は有機材料を含有し、かつ溶媒を含有せず、
前記有機材料が、炭素数12以上50以下の炭化水素である、中間層用組成物。
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