JPWO2015029202A1 - Organic light emitting device - Google Patents
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Abstract
光取り出し効率が高効率であるとともに、ITO表面の平坦性に優れたことを特徴とする有機発光素子を提供する本発明は、光取り出し効率の向上を図るために、第二の光取り出し層、基板、第一の光取り出し層、平坦化層、第一の電極、有機層、及び第二の電極を順に設けた有機発光素子であって、前記有機層には発光層が含まれ、前記第一の光取り出し層及び前記第二の光取り出し層には散乱微粒子が含まれ、発光層におけるドーパントの発光位置の膜厚方向の中央を示す発光点について、前記第二の電極側から青、緑、赤の順に配置し、前記緑の発光点から前記第二の電極までの長さが145nm〜235nmの範囲内とした。In order to improve the light extraction efficiency, the present invention for providing an organic light-emitting device characterized by high light extraction efficiency and excellent flatness of the ITO surface, the second light extraction layer, An organic light emitting device in which a substrate, a first light extraction layer, a planarization layer, a first electrode, an organic layer, and a second electrode are provided in order, the organic layer including a light emitting layer, One light extraction layer and the second light extraction layer contain scattering fine particles, and the light emitting point indicating the center of the light emitting position of the dopant in the light emitting layer in the film thickness direction is blue, green from the second electrode side. The red light is disposed in the order of red, and the length from the green light emitting point to the second electrode is in the range of 145 nm to 235 nm.
Description
本発明は、照明器具、表示装置、液晶バックライト、表示装置などに用いられる有機発光素子に関するものである。 The present invention relates to an organic light-emitting element used in a lighting fixture, a display device, a liquid crystal backlight, a display device and the like.
有機エレクトロルミネセンス素子(以下「有機発光素子」という。)は、薄型表示装置、液晶表示装置の照明装置として期待されている。有機発光表示装置は基板上に画素を構成する複数の有機発光素子と、その有機発光素子を駆動する駆動層からなる。この有機発光素子は反射電極と透明電極の間に複数の有機層が挟まれた構造を有している。複数の有機層としては、少なくとも正孔を輸送する輸送層と、電子を有する輸送層と、正孔と電子が再結合する発光層とを有している。そして、有機発光素子は両電極間に電圧を印加することにより、電極から注入された正孔と電子が発光層で再結合して発光するようになっている。 Organic electroluminescent elements (hereinafter referred to as “organic light-emitting elements”) are expected as illumination devices for thin display devices and liquid crystal display devices. The organic light emitting display device includes a plurality of organic light emitting elements that constitute pixels on a substrate and a driving layer that drives the organic light emitting elements. This organic light emitting device has a structure in which a plurality of organic layers are sandwiched between a reflective electrode and a transparent electrode. The plurality of organic layers include at least a transport layer that transports holes, a transport layer that includes electrons, and a light-emitting layer that recombines holes and electrons. In the organic light emitting device, by applying a voltage between both electrodes, holes and electrons injected from the electrode are recombined in the light emitting layer to emit light.
この有機発光素子は、屈折率が2弱の発光層で発光した光を屈折率が1の空気層に取り出す必要がある。屈折率の高い層から屈折率の低い層の界面では、界面法線方向に対して深い角度で入射した光が100%反射する臨界角を有する。すなわち、臨界角より深い角度で入射した光は、空気層へ出射されず、有機発光素子の内部に反射されてしまう。一般に、有機発光素子の空気層へ取り出せる光の割合は2割程度であり、8割の光は有機発光素子の内部に留まってしまう。約40%は非発光モード、約20%は薄膜モード(透明電極で減衰する光)、約20%は基板モード(基板で減衰する光)の光である。なお、非発光モードとはエバネッセントモード(表面プラズモン損失)ともいう。これは発光位置が反射電極(金属)に近い領域では、発光する光が金属電極表面とプラズモンカップリングにより、熱失活により損失してしまう現象である。 In this organic light emitting device, it is necessary to extract light emitted from the light emitting layer having a refractive index of less than 2 into an air layer having a refractive index of 1. The interface between the high refractive index layer and the low refractive index layer has a critical angle at which light incident at a deep angle with respect to the interface normal direction is reflected by 100%. That is, light incident at an angle deeper than the critical angle is not emitted to the air layer but is reflected inside the organic light emitting element. Generally, the ratio of light that can be extracted to the air layer of the organic light emitting element is about 20%, and 80% of the light stays inside the organic light emitting element. About 40% is a non-emission mode, about 20% is a thin film mode (light attenuated by a transparent electrode), and about 20% is a substrate mode (light attenuated by a substrate). Note that the non-light emitting mode is also referred to as an evanescent mode (surface plasmon loss). This is a phenomenon that, in a region where the light emission position is close to the reflective electrode (metal), the emitted light is lost due to thermal deactivation due to the surface of the metal electrode and plasmon coupling.
この課題に対して、近年、透明性の基板と透明電極の間に光取り出し層を備え、有機発光層で発行した光を光取り出し層および透明電極から透明性の基板を通して取りだす有機EL発光素子が開示されている(例えば特許文献1、2、3、6参照)。また、基板から空気層に光を取り出す際の界面における全反射の低減も課題となっており、全反射を低減する目的で低屈折率層を設ける試みもされている(例えば特許文献4と5参照)。 In response to this problem, in recent years, an organic EL light emitting device that includes a light extraction layer between a transparent substrate and a transparent electrode, and extracts light emitted from the organic light emitting layer from the light extraction layer and the transparent electrode through the transparent substrate. (See, for example, Patent Documents 1, 2, 3, and 6). Further, reduction of total reflection at the interface when light is extracted from the substrate to the air layer is also an issue, and attempts have been made to provide a low refractive index layer for the purpose of reducing total reflection (for example, Patent Documents 4 and 5). reference).
特許文献1では光取り出し層は光散乱層と平坦化層を備えている。光散乱層は光散乱粒子とバインダー樹脂からなる光散乱領域と光散乱領域より光散乱粒子の含有比率が低い光透過領域が面方向で混在して形成されている。このような構成を設けることにより、正面取り出し光の低減を抑制しつつ、斜め方向への光取り出しの効率を増大して、高効率で光を取り出すことができることを報告している。しかし、光散乱粒子の含有密度が面方向で異なると、面方向での膜厚の均一性は劣ると考えられる。また、光散乱層表面の凹凸を平滑にするために平坦化層を設置している。しかし、平坦化層を構成する樹脂の屈折率がITOに比べると小さいために平坦化層へ取りだされる光が大きく減少することが懸念される。 In Patent Document 1, the light extraction layer includes a light scattering layer and a planarization layer. The light scattering layer is formed by mixing a light scattering region composed of light scattering particles and a binder resin and a light transmission region having a lower light scattering particle content ratio than the light scattering region in the surface direction. It has been reported that by providing such a configuration, it is possible to increase the efficiency of light extraction in an oblique direction and suppress light with high efficiency while suppressing reduction of front extraction light. However, when the content density of the light scattering particles is different in the plane direction, it is considered that the uniformity of the film thickness in the plane direction is inferior. In addition, a flattening layer is provided in order to smooth the irregularities on the surface of the light scattering layer. However, since the refractive index of the resin constituting the planarization layer is smaller than that of ITO, there is a concern that the amount of light extracted to the planarization layer is greatly reduced.
特許文献2でも光取り出し層、透明樹脂と光透過性粒子を含有する平坦化層を具備した有機発光素子について報告しているが、透明樹脂の屈折率が小さいために平坦化層へ取りだされる光が減少することや、光透過性粒子への表面処理もされていないことから粒子の凝集が予想される。 Patent Document 2 also reports on an organic light-emitting device having a light extraction layer and a planarization layer containing a transparent resin and light-transmitting particles, but the transparent resin has a small refractive index and is taken out to the planarization layer. Aggregation of particles is expected from the fact that the amount of light is reduced and the surface treatment is not performed on the light transmissive particles.
特許文献3では光取り出し層に含まれる微粒子にシランカップリング処理を施しているが、平坦化層は設けていないために平坦性は十分に得られないと考えられる。 In Patent Document 3, although the silane coupling treatment is performed on the fine particles contained in the light extraction layer, it is considered that the flatness cannot be sufficiently obtained because the planarization layer is not provided.
特許文献4では透明基板側から素子外部側に向けて屈折率が低下するように構成され、多孔質性の反射防止膜の屈折率が連続して変化する単層膜であることを特徴としている。 Patent Document 4 is characterized in that the refractive index decreases from the transparent substrate side toward the outside of the element, and is a single-layer film in which the refractive index of the porous antireflection film continuously changes. .
しかし、孔径が制御されていないことから十分な光取り出し効率を得ることができない。 However, since the hole diameter is not controlled, sufficient light extraction efficiency cannot be obtained.
特許文献5では光取り出し層が樹脂層、樹脂層とは異なる屈折率の微粒子、樹脂が白濁するレベルの気泡から構成されているが、微粒子に表面処理はされていない上、多数の気泡を含むことから膜内での界面密着性は劣ると考えられる。 In Patent Document 5, the light extraction layer is composed of a resin layer, fine particles having a refractive index different from that of the resin layer, and bubbles of a level at which the resin becomes cloudy, but the fine particles are not subjected to surface treatment and contain a large number of bubbles. Therefore, it is considered that the interfacial adhesion within the film is inferior.
特許文献6で透明樹脂からなるマトリックスと、扁平なドメインからなる異方性散乱層について報告している。この文献によると、扁平なドメインのアスペクト比(直径/厚さ)が2以上であり、扁平なドメインの主平面と異方性散乱層のなす角が30度以内であると光取り出し効率が向上すると述べている。しかし上記配光性のばらつきがあると表面凹凸の悪化や光取り出し効率の面内ばらつき等が懸念される。 Patent Document 6 reports a matrix made of transparent resin and an anisotropic scattering layer made of flat domains. According to this document, the light extraction efficiency is improved when the aspect ratio (diameter / thickness) of the flat domain is 2 or more and the angle formed by the main plane of the flat domain and the anisotropic scattering layer is within 30 degrees. It says that. However, if there are variations in the light distribution, there are concerns about deterioration of surface irregularities, in-plane variations in light extraction efficiency, and the like.
有機発光素子においては、有機発光素子内や空気界面における全反射を低減して光取り出し効率を向上させることが重要である。特に有機層内で発光した光を陽極(ITO)側から取り出すボトムエミッション型有機発光素子では、ITO表面の平坦性が重要である。 In the organic light emitting device, it is important to improve the light extraction efficiency by reducing total reflection in the organic light emitting device or at the air interface. In particular, in a bottom emission type organic light emitting device that extracts light emitted from the organic layer from the anode (ITO) side, flatness of the ITO surface is important.
そこで、本発明者は、光取り出し効率が高効率であるとともに、ITO表面の平坦性に優れたことを特徴とする有機発光素子を提供する。 Accordingly, the present inventor provides an organic light emitting device characterized by high light extraction efficiency and excellent flatness of the ITO surface.
本発明は、光取り出し効率の向上を図るために、第二の光取り出し層、基板、第一の光取り出し層、平坦化層、第一の電極、有機層、及び第二の電極を順に設けた有機発光素子であって、前記有機層には発光層が含まれ、前記第一の光取り出し層及び前記第二の光取り出し層には散乱微粒子が含まれ、発光層におけるドーパントの発光位置の膜厚方向の中央を示す発光点について、前記第二の電極側から青、緑、赤の順に配置し、前記緑の発光点から前記第二の電極までの長さが145nm〜235nmの範囲内とした。 In the present invention, in order to improve the light extraction efficiency, a second light extraction layer, a substrate, a first light extraction layer, a planarization layer, a first electrode, an organic layer, and a second electrode are sequentially provided. The organic layer includes a light emitting layer, the first light extraction layer and the second light extraction layer include scattering fine particles, and the light emission position of the dopant in the light emission layer is determined. About the light emission point which shows the center of a film thickness direction, it arrange | positions in order of blue, green, red from said 2nd electrode side, and the length from the said green light emission point to said 2nd electrode is in the range of 145 nm-235 nm. It was.
本発明によれば、有機発光素子の光取り出し効率の向上とともに、ITO表面の平坦性を改善することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to improve the flatness of ITO surface with the improvement of the light extraction efficiency of an organic light emitting element.
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の例に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following examples.
図1は本発明の実施形態の1例を示す有機発光装置の図であり、基板100側から光を取り出すボトムエミッション型の光源装置である。図1では、基板100上に透明電極102,第一のバンク105、第二のバンク106、有機層104、反射電極103、第一の光取り出し層107、平坦化層108、封止基板109、反射層・補助配線110が配置されている。透明電極102を陽極、反射電極103を陰極とした。また、基板100の反対側には第二の光取り出し層101を備えている。図1に図示されていない駆動回路および筐体などが備えられることで光源装置となる。反射電極103は隣接する発光部の透明電極102と反射・補助配線110を介して接続される。これにより、発光部を直列接続することができる。透明電極102の下面に、透明電極102及び有機層104に閉じ込められる光を取出す第一の光取り出し層107、第二の光取り出し層101を備えている。
FIG. 1 is a diagram of an organic light emitting device showing an example of an embodiment of the present invention, which is a bottom emission type light source device that extracts light from the
図2に図1の発光エリア111の詳細を示す。反射電極103と発光層203の位置を光学的に調整する機能を有する配光制御層206を用いた。
[基板]
基板100は、絶縁性の材料であれば広い範囲から選択することが可能である。FIG. 2 shows details of the
[substrate]
The
具体的には、ガラス、アルミナ焼結体等の無機材料、ポリイミド膜、ポリエステル膜、ポリエチレン膜、ポリフェニルレンスルフィド膜、ポリパラキシレン膜等の各種絶縁性プラスチック等が使用可能である。また、上記絶縁性の材料を表面上に形成すれば、金属材料(例えば、ステンレス、Al、Cu、上記金属が含まれた合金等)でも問題ない。
[透明電極]
陽極として形成される透明電極102は、有機層104にホールを注入するための電極であり、正孔の注入効率を高める仕事関数の大きな導電膜が望ましい。Specifically, inorganic materials such as glass and an alumina sintered body, various insulating plastics such as a polyimide film, a polyester film, a polyethylene film, a polyphenyllene sulfide film, and a polyparaxylene film can be used. Further, if the insulating material is formed on the surface, there is no problem even with a metal material (for example, stainless steel, Al, Cu, an alloy containing the above metal, or the like).
[Transparent electrode]
The
具体的には、金、白金、が挙げられるが、これらの材料に限定されるわけではない。また、陽極として、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化インジウムゲルマニウム等の2元系、或いは酸化インジウムスズ亜鉛等の3元系であってもよい。また、酸化インジウム以外にも酸化スズ、酸化亜鉛等を主成分とした組成であってもよい。また、ITOであれば、酸化インジウムに対して5−10wt%の酸化スズを含む組成が良く用いられる。 Specific examples include gold and platinum, but are not limited to these materials. The anode may be a binary system such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or indium germanium oxide, or a ternary system such as indium tin zinc oxide. Moreover, the composition which has tin oxide, zinc oxide, etc. as a main component besides indium oxide may be sufficient. In the case of ITO, a composition containing 5-10 wt% tin oxide with respect to indium oxide is often used.
酸化物半導体の製造法は、スパッタ法、EB蒸着法、イオンプレーティング法等が挙げられる。ITO膜、IZO膜の仕事関数は、それぞれ、4.6eV、4.6eVであるが、UVオゾン照射、酸素プラズマ処理、等により、5.2eV程度まで増大させることが可能である。 Examples of the method for manufacturing the oxide semiconductor include a sputtering method, an EB vapor deposition method, and an ion plating method. The work functions of the ITO film and the IZO film are 4.6 eV and 4.6 eV, respectively, but can be increased to about 5.2 eV by UV ozone irradiation, oxygen plasma treatment, or the like.
ITO膜は、スパッタ法を用い、基板温度を200℃程度まで高めた条件で作製すると多結晶状態になる。この多結晶状態では、結晶粒により、表面平坦性が悪いため、表面を研磨したものが望ましい。他の方法として、アモルファス状態で形成したものを加熱して多結晶状態にしたものが望ましい。 The ITO film becomes a polycrystalline state when it is fabricated using a sputtering method and the substrate temperature is increased to about 200 ° C. In this polycrystal state, the surface flatness is poor due to crystal grains, so that the surface is preferably polished. As another method, it is desirable to heat a material formed in an amorphous state to a polycrystalline state.
また、陽極は、前記正孔注入層を設けることにより、仕事関数を大きい材料を用いる必要がなくなり、通常の導電膜でよくなる。具体的には、Al、In、Mo、Ni等の金属や、これら金属を用いた合金や、ポリシリコン、アモルファスシリコン、錫酸化物、酸化インジウム、インジウム・錫酸化物(ITO)等の無機材料が望ましい。
[第一のバンク]
有機発光素子の側面に形成された第一のバンク105は順テーパとなっており、パターンニングされた透明電極102の端部および一部反射層・補助配線110として設けた金属層(例えばAg)を覆い、発光部の部分的なショート故障を防止する。バンク形成材料を塗布した後、所定のフォトマスクを用いて現像露光することにより、第一のバンク105が形成される。第一のバンク105の有機層が存在する側の表面に撥水性処理を施してもよい。例えば、第一のバンク105の表面にフッ素系ガスのプラズマ処理を行い、第一のバンク105の表面をフッ素化することで撥水性処理を行う。これにより、第一のバンク105の表面には撥水層が形成される。第一のバンク105として、感光性ポリイミドが好ましい。また、第一のバンクとして、アクリル樹脂,ノボラック樹脂,フェノール樹脂,非感光性材料なども用いることができる。
[第二のバンク]
第二のバンク106は第一のバンク105の上に形成される。第二のバンク106は逆テーパとなっており、隣接する発光部の上部電極が導通しないようにするために用いられる。バンク形成材料を塗布した後、所定のフォトマスクを用いて現像露光することにより、第二のバンク106が形成される。第二のバンク106の有機層が存在する側の表面には撥水性処理を施してもよい。例えば、第二のバンク106の表面にフッ素系ガスのプラズマ処理を行い、第二のバンク106の表面をフッ素化することで撥水性処理を行う。これにより、第二のバンク106の表面には撥水層が形成される。第二のバンク106として、ネガ型フォトレジストを用いることが好ましい。また、第二のバンク106として、アクリル樹脂、ノボラック樹脂、フェノール樹脂、非感光性材料なども用いることができる。
[有機層]
図2に有機層104の詳細を示す。有機層104は発光層203のみの単層構造、あるいは電子注入層205、電子輸送層204、正孔輸送層202及び正孔注入層201のいずれか一層以上を含む多層構造でも構わない。電子注入層205および電子輸送層204、電子輸送層204および発光層203、発光層203および正孔輸送層202、正孔輸送層202および正孔注入層201はそれぞれ接していても構わず、各層の間に上述の他の層を介在させてもよい。また、発光層203はホスト分子(以下ホストと称す)及びドーパント分子(以下ドーパントと称す)を含む。In addition, the provision of the hole injection layer for the anode eliminates the need to use a material having a high work function, and an ordinary conductive film is sufficient. Specifically, metals such as Al, In, Mo, Ni, alloys using these metals, and inorganic materials such as polysilicon, amorphous silicon, tin oxide, indium oxide, indium / tin oxide (ITO) Is desirable.
[First bank]
The
[Second bank]
The
[Organic layer]
FIG. 2 shows details of the
図1における有機発光素子に駆動回路および筐体などが備えられることで光源装置となる。 The organic light-emitting element in FIG. 1 is provided with a drive circuit, a housing, and the like to provide a light source device.
以下、有機層104に含まれる各々の層について詳細を記す。
[正孔注入層]
正孔注入層201は、陽極と正孔輸送層の注入障壁を下げる役割を果たしている。したがって、正孔注入層201には、適当なイオン化ポテンシャルを有する材料が望ましい。また、正孔注入層201は、下地層の表面凹凸を埋める役割を果たすことが望ましい。Hereinafter, details of each layer included in the
[Hole injection layer]
The
具体的には、銅フタロシアニン、スターバーストアミン化合物、ポリアニリン、ポリチオフェン、酸化バナジウム、酸化モリブテン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等が挙げられるが、これらに限定されない。
[正孔輸送層]
また、正孔輸送層202は、正孔を輸送し、発光層203へ注入する役割を有する。そのため、正孔輸送層202は、正孔移動度が高い正孔輸送性材料からなることが望ましい。また、正孔輸送層202は、化学的に安定であり、イオン化ポテンシャルが小さい、電子親和力が小さい、ガラス転移温度が高いなどの性質を備えることが望ましい。Specific examples include, but are not limited to, copper phthalocyanine, starburst amine compounds, polyaniline, polythiophene, vanadium oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, and aluminum oxide.
[Hole transport layer]
The
具体的には、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’ジアミン(TPD)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(α−NPD)、4,4’,4’’−トリ(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(TCTA)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)フェニルアミノ]ベンゼン(p−DPA−TDAB)、4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾール)トリフェニルアミン(TCTA)、1,3,5−トリス[N,N−ビス(2−メチルフェニル)−アミノ]−ベンゼン(o−MTDAB)、1,3,5−トリス[N,N−ビス(3−メチルフェニル)−アミノ]−ベンゼン(m−MTDAB)、1,3,5−トリス[N,N−ビス(4−メチルフェニル)−アミノ]−ベンゼン(p−MTDAB)、4,4’,4’’−トリス[1−ナフチル(フェニル)アミノ]トリフェニルアミン(1−TNATA)、4,4’,4’’−トリス[2−ナフチル(フェニル)アミノ]トリフェニルアミン(2−TNATA)、4,4’,4’’−トリス[ビフェニル−4−イル−(3−メチルフェニル)アミノ]トリフェニルアミン(p−PMTDATA)、4,4’,4’’−トリス[9,9−ジメチルフルオレン−2−イル(フェニル)アミノ]トリフェニルアミン(TFATA)、4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾイル)トリフェニルアミン(TCTA)、1,3,5−トリス−[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)フェニルアミノ]ベンゼン(p−DPA−TDAB)、1,3,5−トリス{4−[メチルフェニル(フェニル)アミノ]フェニル}ベンゼン(MTDAPB)、N,N’−ジ(ビフェニル−4−イル)−N,N’−ジフェニル[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(p−BPD)、N,N’−ビス(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)−N,N’−ジフェニルフルオレン−2,7−ジアミン(PFFA)、N,N,N’,N’−テトラキス(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)−[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(FFD)、(NDA)PP、4−4’−ビス[N,N’−(3−トリル)アミノ]−3−3’−ジメチルビフェニル(HMTPD)が例示される。もちろんこれらの材料に限られず、また、これらの材料を2種以上併用しても差し支えない。 Specifically, N, N′-bis (3-methylphenyl) -N, N′-diphenyl- [1,1′-biphenyl] -4,4′diamine (TPD), 4,4′-bis [ N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (α-NPD), 4,4 ′, 4 ″ -tri (N-carbazolyl) triphenylamine (TCTA), 1,3,5-tris [ N- (4-diphenylaminophenyl) phenylamino] benzene (p-DPA-TDAB), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N-carbazole) triphenylamine (TCTA), 1,3,5-tris [N, N-bis (2-methylphenyl) -amino] -benzene (o-MTDAB), 1,3,5-tris [N, N-bis (3-methylphenyl) -amino] -benzene (m- MTDAB), 1,3,5- Lis [N, N-bis (4-methylphenyl) -amino] -benzene (p-MTDAB), 4,4 ′, 4 ″ -tris [1-naphthyl (phenyl) amino] triphenylamine (1-TNATA ), 4,4 ′, 4 ″ -tris [2-naphthyl (phenyl) amino] triphenylamine (2-TNATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [biphenyl-4-yl- (3- Methylphenyl) amino] triphenylamine (p-PMTDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [9,9-dimethylfluoren-2-yl (phenyl) amino] triphenylamine (TFATA), 4,4 ', 4' '-Tris (N-carbazoyl) triphenylamine (TCTA), 1,3,5-tris- [N- (4-diphenylaminophenyl) phenylamino] benzene (P-DPA-TDAB), 1,3,5-tris {4- [methylphenyl (phenyl) amino] phenyl} benzene (MTDAPB), N, N′-di (biphenyl-4-yl) -N, N '-Diphenyl [1,1'-biphenyl] -4,4'-diamine (p-BPD), N, N'-bis (9,9-dimethylfluoren-2-yl) -N, N'-diphenylfluorene -2,7-diamine (PFFA), N, N, N ', N'-tetrakis (9,9-dimethylfluoren-2-yl)-[1,1-biphenyl] -4,4'-diamine (FFD) ), (NDA) PP, 4-4′-bis [N, N ′-(3-tolyl) amino] -3-3′-dimethylbiphenyl (HMTPD). Of course, it is not limited to these materials, and two or more of these materials may be used in combination.
また、正孔輸送層202は、陽極との障壁を低下させる、或いは電気伝導度を向上させるなどの目的で、前記のような正孔輸送性材料に酸化剤を添加して用いることができる。
The
酸化剤の具体例としては、塩化第2鉄、塩化アンモニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモン等のルイス酸化合物であり、トリニトロフルオレン等の電子受容性化合物である。もちろんこれらの材料に限られず、また、これらの材料を2種以上併用しても差し支えない。
[発光層]
発光層203は、注入された正孔、電子が再結合し、材料固有の波長で発光する層をさす。発光層203には、発光層を形成するホスト材料自体が発光する場合とホストに微量添加したドーパント材料が発光する場合がある。Specific examples of the oxidizing agent include Lewis acid compounds such as ferric chloride, ammonium chloride, gallium chloride, indium chloride, and antimony pentachloride, and electron accepting compounds such as trinitrofluorene. Of course, it is not limited to these materials, and two or more of these materials may be used in combination.
[Light emitting layer]
The light-emitting
具体的なホスト材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体(DPVBi)、骨格にベンゼン環を有するシロール誘導体(2PSP)、トリフェニルアミン構造を両端に有するオキソジアゾール誘導体(EM2)、フェナンスレン基を有するペリノン誘導体(P1)、トリフェニルアミン構造を両端に有するオリゴチオフェン誘導体(BMA−3T)、ペリレン誘導体(tBu−PTC)、トリス(8−キノリノール)アルミニウム、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体が挙げられる。 Specific host materials include distyrylarylene derivatives (DPVBi), silole derivatives having a benzene ring in the skeleton (2PSP), oxodiazole derivatives having a triphenylamine structure at both ends (EM2), and perinone derivatives having a phenanthrene group (P1), oligothiophene derivative (BMA-3T) having a triphenylamine structure at both ends, perylene derivative (tBu-PTC), tris (8-quinolinol) aluminum, polyparaphenylene vinylene derivative, polythiophene derivative, polyparaphenylene derivative , Polysilane derivatives, and polyacetylene derivatives.
また、発光層203に用いる具体的なドーパント材料としては、キナクリドン、クマリン6、ナイルレッド、ルブレン、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(パラ−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(DCM)、ジカルバゾール誘導体、ポルフィリン白金錯体(PtOEP)、イリジウム錯体(Ir(ppy)3)が挙げられる。発光層はこれらの材料に限られず、また、これらの材料を2種以上併用しても差し支えない。
[電子輸送層]
電子輸送層204は、電子を輸送し、発光層へ注入する役割を有する。そのため、電子輸送層204は、電子移動度が高い電子輸送性材料からなることが望ましい。Specific dopant materials used for the light-emitting
[Electron transport layer]
The
具体的には、トリス(8−キノリノール)アルミニウム、オキサジアゾール誘導体、シロール誘導体、亜鉛ベンゾチアゾール錯体、バソキュプロイン(BCP)が望ましい。 Specifically, tris (8-quinolinol) aluminum, oxadiazole derivatives, silole derivatives, zinc benzothiazole complexes, and bathocuproine (BCP) are desirable.
電子輸送層204では、前記電子輸送性材料に還元剤を含有して陰極との障壁を低くしたり、電気伝導度を向上させることが望ましい。
In the
還元剤の具体例としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類ハロゲン化物、希土類ハロゲン化物、アルカリ金属と芳香族化合物で形成される錯体が挙げられる。
特に、好ましいアルカリ金属はCs、Li、Na、Kである。
[電子注入層]
電子注入層205は、陰極から電子輸送層204への電子注入効率を向上させるために用いるものである。具体的には、電子注入層205の材料としては、弗化リチウム、弗化マグネシウム、弗化カルシウム、弗化ストロンチウム、弗化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムが望ましい。
[反射電極]
陰極として形成される反射電極103、有機層104に電子を注入するための電極であり、電子の注入効率を高める仕事関数の小さな導電膜を使用することが望ましい。Specific examples of the reducing agent include alkali metal, alkaline earth metal, alkali metal oxide, alkaline earth oxide, rare earth oxide, alkali metal halide, alkaline earth halide, rare earth halide, alkali metal and aroma. And a complex formed of a group compound.
Particularly preferred alkali metals are Cs, Li, Na and K.
[Electron injection layer]
The
[Reflective electrode]
A
具体的には、反射電極103の材料としては、Mg・Ag合金、Al・Li合金、Al・Ca合金、Al・Mg合金が挙げられる。
Specifically, examples of the material of the
一方、反射電極103に前述の電子注入層205を設ければ、反射電極103の条件として、低仕事関数の材料を用いる必要がなくなり、一般的な金属材料を用いることが可能となる。この場合の反射電極の材料としては、具体的には、Al、In、Mo、Ni、等の金属や、これら金属を用いた合金や、ポリシリコン、アモルファスシリコンを使用することができる。
[配光制御層]
発光層203と反射電極層103の間の電子注入層205および電子輸送層204により、反射電極103から発光層203までの距離を制御する配光制御層206とした。配光制御層206は、電子注入層205および電子輸送層204のどちらで上述の距離を制御しても良いが、厚膜化が必要なため抵抗率の小さい材料を選択することが重要となる。On the other hand, if the above-described
[Light distribution control layer]
A light
白色発光では、複数の発光色の発光点を有する。光学干渉条件では、発光点から反射電極までを構成する有機膜の膜厚に有機材料の屈折率を乗じた光学長を発光波長で除した値で一意的に決まる。よって、最適な光学条件と有機膜の膜厚は、短波長に比べて、長波長の発光では長くなることがわかる。ここで述べた発光点は、有機発光素子を構成する有機層の発光層において各色のドーパントが有する発光位置の膜厚方向の中央と定義する。 White light emission has a plurality of emission points of emission colors. The optical interference condition is uniquely determined by a value obtained by dividing the optical length obtained by multiplying the thickness of the organic film constituting the light emitting point to the reflective electrode by the refractive index of the organic material by the emission wavelength. Therefore, it can be seen that the optimal optical conditions and the film thickness of the organic film are longer for light emission at longer wavelengths than at shorter wavelengths. The light emitting point described here is defined as the center in the film thickness direction of the light emitting position of each color dopant in the light emitting layer of the organic layer constituting the organic light emitting element.
図3に白色有機EL用の各ドーパントとして青(B):Flrpic、緑(G):Ir(pbi)2OcOPhtaz、黄(Y):Ir(t−Bu−ptp)2OcOPhtaz、 赤(R):Ir(pq)2F7tazを用いた時の各発光色の発光位置と外部に取り出す光の量の関係を示す。図3から分かるように、各発光色ごとに、光取出し効率の最大となる発光位置が異なる。各色の光取出し効率が最大となるピーク位置の配光分布は、完全拡散(ランバーシアン)に近い分布となる。つまり、各発光は配光分布の関係から、光取出し効率を向上させる適正距離が存在し、図3中のピーク値の半値以上の発光位置範囲で光学設計することが重要となる。例えば、緑色ドーパントの発光位置は発光中心から反射電極までの距離が145nmから235nmの範囲、青色ドーパントの発光位置は発光中心から反射電極までの距離が130nmから200nmの範囲、赤色ドーパントの発光位置は発光中心から反射電極までの距離が170nmから275nmの範囲となる。上記の範囲から離れることで、著しく光取出し効率は低下する。 FIG. 3 shows blue (B): Flrpic, green (G): Ir (pbi) 2OcOPhtaz, yellow (Y): Ir (t-Bu-ptp) 2OcOPhtaz, and red (R): Ir as dopants for white organic EL. (Pq) The relationship between the emission position of each emission color and the amount of light extracted to the outside when 2F7taz is used is shown. As can be seen from FIG. 3, the light emission position at which the light extraction efficiency is maximized is different for each emission color. The light distribution at the peak position where the light extraction efficiency of each color is maximized is a distribution close to perfect diffusion (Lambertian). In other words, each light emission has an appropriate distance for improving the light extraction efficiency because of the distribution of light distribution, and it is important to optically design in the light emission position range equal to or greater than half the peak value in FIG. For example, the emission position of the green dopant is in the range from 145 nm to 235 nm from the emission center to the reflection electrode, the emission position of the blue dopant is in the range from 130 nm to 200 nm from the emission center to the reflection electrode, and the emission position of the red dopant is The distance from the light emission center to the reflective electrode is in the range of 170 nm to 275 nm. By separating from the above range, the light extraction efficiency is significantly reduced.
また、図4に発光位置を電極側から赤、黄、青の順に配置したSampleAと、電極側から青、黄、赤の順に配置したSampleBの非伝搬光を含めた光取り出し効率の関係を示す。ここでは反射電極での吸収、プラズモンによって損失される13%をのぞいた残りの87%を取り出せた場合、光取り出し効率が100%であると定義する。 FIG. 4 shows the relationship between the light extraction efficiencies including non-propagating light of Sample A in which the light emission positions are arranged in the order of red, yellow, and blue from the electrode side and Sample B in the order of blue, yellow, and red from the electrode side. . Here, it is defined that the light extraction efficiency is 100% when the remaining 87% except 13% lost by absorption and plasmon in the reflective electrode can be extracted.
外部モードは光取り出し層を設けない場合、SampleAとSampleBは光取り出し層を1層有する場合の光取り出し効率である。光取り出し層を設けない場合、外部に取り出せる光は全体の約20%程度である。一方、発光位置の順番と配光制御層の制御と光取り出し層を用いることで、光取り出し効率は約70%にまで向上することが分かる。 In the external mode, when the light extraction layer is not provided, Sample A and Sample B are the light extraction efficiency when one light extraction layer is provided. When the light extraction layer is not provided, the light that can be extracted to the outside is about 20% of the total. On the other hand, it can be seen that the light extraction efficiency is improved to about 70% by using the order of the light emitting positions, the control of the light distribution control layer, and the light extraction layer.
このように発光位置の順番を制御し、発光色の中心波長付近に発光位置を制御することで光取り出し効率は大幅に増加する。また、発光位置が反射電極に近い領域では、エバネッセントモード(表面プラズモン損失)による非伝搬光の割合が大きく、発光位置の距離を反射電極から離し伝搬光の割合を増やすことが光取り出し効率向上には重要である。ここで発光色の中心波長で光学設計し、かつ発光位置が電極側から波長順に配置した白色有機EL素子において最も光取り出し量が向上する。その時の発光色の中心波長の発光位置が、反射電極から155nm〜250nmであれば配光制御することで、60%以上の光取り出し効率を得ることが可能となる。さらには、配光制御しなくとも、170nm〜225nmの発光位置にすることで50%以上の光取り出し効率が得られる。
[封止基板]
封止基板109は、大気中の水、酸素が反射電極103、或いはその下の有機層104に入りこむことを防ぐ役割を有する。封止基板109は光透過性であれば良く、特に380〜780nmの波長範囲の光を透過させるものが望ましい。By controlling the order of the light emission positions and controlling the light emission position in the vicinity of the center wavelength of the light emission color in this way, the light extraction efficiency is greatly increased. Also, in the region where the light emission position is close to the reflective electrode, the proportion of non-propagating light due to the evanescent mode (surface plasmon loss) is large. Is important. Here, the amount of light extraction is most improved in the white organic EL element that is optically designed at the center wavelength of the emission color and the emission positions are arranged in order of wavelength from the electrode side. If the emission position of the central wavelength of the emission color at that time is 155 nm to 250 nm from the reflective electrode, it is possible to obtain light extraction efficiency of 60% or more by controlling the light distribution. Furthermore, light extraction efficiency of 50% or more can be obtained by setting the light emission position to 170 nm to 225 nm without controlling the light distribution.
[Encapsulation substrate]
The sealing
具体的には、封止基板109の材料としては、SiO2、SiNx、Al2O3等の無機材料やポリクロロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリビニルクロライド、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルラン、ポリメチルメタクリレート、ポリサルフォン、ポリカーボネート、ポリイミド等の有機材料を使用することができる。
[反射層・補助配線]
本実施例で形成される反射層・補助配線110は、発光した光を反射させて、光を取り出す反射層として用いるものと、透明電極102上に1μm〜20μmの幅でライン上に配置することで、電極の抵抗成分を低減する働きをする。これらの反射層・補助配線110は、反射率の高く抵抗値の低い金属、合金からなる材料を用いることが好ましい。このような材料としては、アルカリ金属、アルカリ金属のハロゲン化物、これらと他の金属との合金などを用いることができるものであり、例えばAg、Al、Na、Na・K合金、Li、Mg、Al、Mg−Ag混合物、Mg−In混合物、Al−Li合金、Al―Al2O3混合物、Al−LiF混合物などを例として挙げることができる。反射電極・補助配線110は、例えば上記の電極材料を、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法や印刷法などにより、薄膜に形成することによって作製することができる。光透過率は10%以下にすることが好ましい。
[光取り出し層(光散乱層)]
有機発光素子では発光層で発光した光を高効率で取り出すことを目的として、光取り出し層(光散乱層)を設けることが多い。光取り出し効率を向上させる手段としては、マイクロレンズアレイ構造、散乱構造、回折構造等がある。中でも透明性樹脂と無機系散乱微粒子を組み合わせた光取り出し層は比較的容易に作製でき、ボトムエミッション型への展開が容易である。Specifically, as the material of the sealing
[Reflection layer and auxiliary wiring]
The reflective layer /
[Light extraction layer (light scattering layer)]
In the organic light emitting device, a light extraction layer (light scattering layer) is often provided for the purpose of extracting light emitted from the light emitting layer with high efficiency. Examples of means for improving the light extraction efficiency include a microlens array structure, a scattering structure, and a diffraction structure. In particular, a light extraction layer in which a transparent resin and inorganic scattering fine particles are combined can be manufactured relatively easily and can be easily developed into a bottom emission type.
光取り出し層の塗布方法は、スピンコート、ディップコート、ダイコート、キャスト、スプレーコート、グラビアコート等が挙げられる。膜の均質性の観点から、スピンコート、ディップコート、ダイコートが特に好ましい。光取り出し層は2〜20μmの膜厚であることが好ましい。2μmを下回ると散乱微粒子の混合が困難になり、20μmを超えると塗布形成が困難になるためである。
[第一の光取り出し層]
発光層203で発光した光を取り出す目的で基板100上に第一の光取り出し層107を形成する。第一の光取り出し層107を構成する樹脂の屈折率は1.7以上のものを選べば良く、あるいは樹脂の屈折率が1.7以下であるならば屈折率が2以上、2.6以下のナノ粒子を加えて屈折率を1.7以上に調整しても構わない。第一の光取り出し層107を構成する樹脂は塩素、臭素で構造式の一部が置換されている、あるいは窒素、硫黄などの複素環を含有する樹脂、あるいはフルオレン骨格を有するエポキシ樹脂を選ぶことが好ましい。Examples of the method for applying the light extraction layer include spin coating, dip coating, die coating, casting, spray coating, and gravure coating. From the viewpoint of film uniformity, spin coating, dip coating, and die coating are particularly preferable. The light extraction layer preferably has a thickness of 2 to 20 μm. When the thickness is less than 2 μm, mixing of the scattering fine particles becomes difficult, and when it exceeds 20 μm, it is difficult to form the coating.
[First light extraction layer]
A first
一般的に上記樹脂は屈折率が1.6以上で高屈折率の場合が多い。 In general, the above resins often have a refractive index of 1.6 or higher and a high refractive index.
屈折率が1.7に満たず、ナノ粒子を加える場合は粒径が数nm〜数十nmもの(好ましくは1nm〜40nm)を選ぶことが好ましい。ナノ粒子は、ZrO2、ルチル型TiO2、BaTiO3の屈折率が2以上の無機粒子を選ぶことが好ましく、含有量は樹脂とナノ粒子の全体量に対して25〜60vоl%であることが望ましい。25vоl%を下回ると十分な高屈折率化の硬化が得られず、60vоl%を超えると膜中に空隙ができて膜質が著しく低下するためである。When the refractive index is less than 1.7 and nanoparticles are added, it is preferable to select one having a particle size of several nm to several tens of nm (preferably 1 nm to 40 nm). Nanoparticles that preferably the refractive index of ZrO 2, rutile TiO 2, BaTiO 3 chooses two or more inorganic particles, the content is 25~60Vol% on the total amount of the resin and nanoparticle desirable. If it is less than 25 vol%, sufficient high refractive index curing cannot be obtained, and if it exceeds 60 vol%, voids are formed in the film and the film quality is remarkably deteriorated.
散乱微粒子として、透明樹脂層に粒径数十〜数μmのBaTiO3、ZrO2、ルチル型TiO2などの高屈折率微粒子を添加する。散乱微粒子は凝集が起こりやすいため、散乱微粒子表面にシランカップリング剤等の分散剤を修飾することができる。散乱微粒子の添加量は5〜15vоl%であることが望ましい。5vоl%を下回ると散乱回数が減少して十分な光取り出し効率が得られず、15vоl%を超えると第一の光取り出し層107を構成する樹脂との間に空隙ができやすく、十分な密着性を得ることができない。散乱微粒子の粒径の範囲は100〜800nmであることが望ましい。この粒径範囲では光取り出し効率が高効率で得られることが、シミュレーションより明らかになっている。粒径が100nmを下回ると非常に凝集しやすく、800nmを超えると表面の凹凸が大きくなってしまう。
[平坦化層]
第一の光取り出し層107の表面の凹凸をならすために、第一の光取り出し層上107に平坦化層108を設置することができる。有機発光素子では電界集中による部分劣化を避けるために、透明電極102表面の表面粗さをRa≦5nmにすることが求められる。そのため透明電極102の下地層である第一の光取り出し層107の表面粗さもRa≦5nmを目標とする。散乱微粒子の分散性を向上させることで平坦性は改善されるが、第一の光取り出し層107上に平坦化層108を設置して平坦性をより改善するのが好ましい。As scattering fine particles, high refractive index fine particles such as BaTiO 3 , ZrO 2 , rutile TiO 2 having a particle size of several tens to several μm are added to the transparent resin layer. Since the scattering fine particles are likely to aggregate, a dispersing agent such as a silane coupling agent can be modified on the surface of the scattering fine particles. The addition amount of the scattering fine particles is desirably 5 to 15% by volume. If it is less than 5 vol%, the number of scattering times decreases and sufficient light extraction efficiency cannot be obtained, and if it exceeds 15 vol%, voids easily form between the resin constituting the first
[Planarization layer]
In order to smooth the unevenness of the surface of the first
平坦化層108を構成する樹脂は光取り出し層を構成する高屈折率樹脂の候補群から選択すれば良い。第一の光取り出し層107と平坦化層108の密着性を確保するには、平坦化時に第一の光取り出し層107の溶出を起こさないことが必要である。したがって第一の光取り出し層107の未硬化成分を溶出させる溶媒を平坦化層108の溶媒に用いることはできない。第一の光取り出し層107の耐薬品性は分子間架橋をすることで高めることができるため、分子間架橋する樹脂ならばさらに好ましい。なお、平坦化層108は光取り出し層を溶出させなければ良く、メタクリル酸メチル樹脂のように分子間架橋しない樹脂でも構わない。
The resin constituting the
樹脂と樹脂の積層を行う際には、界面の密着性を向上させるために樹脂の硬化を完全に行わず、未硬化成分(反応性官能基)を残すこともある。しかし、BaTiO3などの無機物を入れた樹脂層の積層は、有機物と無機物が混ざった界面であるために接着性を得るのは難しい。つまり、このような複合材料の界面である場合、上層の樹脂を塗布する溶媒が下層の樹脂の未硬化成分を溶解させ、界面の接着性を低下させることがある。本発明では上層(平坦化層108)と下層(第一の光取り出し層107)が互いの樹脂を溶解させない組み合わせにすることによって、有機物と無機物が混ざった界面においても良好な密着性を得ることができる。When the resin is laminated, the resin is not completely cured in order to improve the adhesion at the interface, and an uncured component (reactive functional group) may remain. However, the lamination of the resin layer containing an inorganic material such as BaTiO 3 is difficult to obtain adhesion because it is an interface where an organic material and an inorganic material are mixed. That is, in the case of such an interface of the composite material, the solvent for applying the upper layer resin may dissolve the uncured component of the lower layer resin and reduce the adhesiveness of the interface. In the present invention, by combining the upper layer (planarization layer 108) and the lower layer (first light extraction layer 107) so as not to dissolve each other's resin, good adhesion can be obtained even at an interface where an organic substance and an inorganic substance are mixed. Can do.
図5は平坦化層108の屈折率に対する発光層203で発光した光の取り出し効率の関係性を示したグラフである。ここでは、発光層203で発光した光が平坦化層108に取りだされるモデルを用いてシミュレーションを行い、平坦化層108は空気層に接していると仮定した。外部モードが空気層に取りだされる光、基板モードが平坦化層108に取りだされる光、薄膜モードはITOに取りだされる光である。これによると平坦化層108の屈折率が上昇するにつれて平坦化層108に取り出せる光は増加している。特許文献の光取り出し層(光散乱層と平坦化層を合わせたもの)を構成する樹脂の屈折率は1.45〜1.6であり、平坦化層における取り出し効率は最大で64%である。本発明では平坦化層の樹脂の屈折率を1.7以上に定めているが、その理由は下記の通りである。白色の有機発光素子では発光効率は最大で400lm/Wである。有機層104で発光した光は表面プラズモンや熱によって10%程度失われるため、残りの90%を効率良く取り出せるかどうかが課題である。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the extraction efficiency of light emitted from the
白色LEDの発光効率は将来的に200〜250lm/Wと予測されていることから、有機発光素子でも250lm/W程度の光を取り出す必要がある。この数値を達成するにはシミュレーションの計算結果から平坦化層に76%以上の光を取り出せれば良く、図5に示すように平坦化層108の屈折率が1.7以上であれば取り出し効率が76%以上になることが分かる。
Since the luminous efficiency of the white LED is predicted to be 200 to 250 lm / W in the future, it is necessary to extract light of about 250 lm / W even in the organic light emitting device. In order to achieve this numerical value, it is only necessary to extract 76% or more of light into the planarization layer from the simulation calculation result. As shown in FIG. 5, when the refractive index of the
平坦化層108は2〜10μmの膜厚であれば十分な平坦化が得られると考えられる。2μmを下回ると十分な平坦化効果が得られず、10μmを超えると平坦化層の硬化に時間がかかり、作業性が低下するためである。
[第二の光取り出し層]
空気界面における全反射を低減して光を取り出す目的で、基板の反対側に第二の光取り出し層101を形成する。第二の光取り出し層101を構成する樹脂は屈折率が1.3以上、1.65以下の透明の高い樹脂を選択すれば良い。例えばポリスチレン、ポリスルホン、アクリル、フッ素樹脂、エポキシ、シリコン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン等が挙げられる。第二の光取り出し層101には散乱体として粒径数十〜数μmの屈折率が1.3以上、1.8以下の散乱微粒子を入れれば良い。具体的にはAl2O3、BaCO3、MgO、SrCO3、SiO2、CaF2等の微粒子を選択すれば良く、散乱微粒子の添加量は5〜15vоl%であることが望ましい。第二の光取り出し層108の塗布方法、膜厚の範囲は第一の光取り出し層と同様である。
(実施例1)
基板(無アルカリガラス)101にスピンコートにより厚み約2μmの第一光取り出し層107を以下の方法で形成した。If the
[Second light extraction layer]
For the purpose of reducing the total reflection at the air interface and extracting light, the second
Example 1
A first
メチルエチルケトンを溶媒とするZrO2ナノ粒子スラリ(堺化学工業株式会社製 SZR−K)、フルオレン系エポキシ樹脂(大阪ガスケミカル株式会社製 CG−500)、フェノールノボラック系硬化剤(大阪ガスケミカル株式会社製 NV−203−R)、トリフェニルホスフィン(関東化学社製)を混ぜ合わせて塗布液を作製した。BaTiO3散乱微粒子は分散性を上げるため、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(信越化学社製 KBE−9007)を用いて表面処理を施し、前記塗布液に加えて基板101にスピンコート法により塗布して加熱硬化した。
ZrO2 nanoparticle slurry using methyl ethyl ketone as a solvent (SZR-K manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.), fluorene epoxy resin (CG-500 manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.), phenol novolac curing agent (NV manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.) -203-R) and triphenylphosphine (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) were mixed to prepare a coating solution. In order to improve the dispersibility of the BaTiO3 scattering fine particles, surface treatment is performed using 3-isocyanatopropyltriethoxysilane (KBE-9007 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and in addition to the coating solution, the
このように形成した第一の光取り出し層107の表面に、シクロヘキサノンを溶媒とするトリアジン環含有樹脂塗布液(日産化学工業社株式会社製 UR−501)をスピンコーターに塗布して厚み約2μmの平坦化層108を形成し、加熱硬化した。
A triazine ring-containing resin coating solution (UR-501, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) using cyclohexanone as a solvent was applied to the surface of the first
平坦化層108形成後の密着性を粘着テープ剥離試験によって評価したところ、剥離は見られなかった。基板100と第一の光取り出し層107、第一の光取り出し層107と平坦化層108の密着性は良好であった。第一の光取り出し層107と平坦化層108の平坦性についてAFMによる表面形状測定結果からライン分析して表面粗さRa(N=3)を算出したところ、第一の光取り出し層107のRaは37.0nm、平坦化層108のRaは4.58nmであり、平坦性は大きく向上した。
When the adhesion after the
次に、スパッタリング法により、膜厚50nmの透明電極102(ITO)をパターン形成後、透明電極102上に反射層・補助配線としてAgを真空蒸着法により形成した。
Next, after patterning the transparent electrode 102 (ITO) with a film thickness of 50 nm by sputtering, Ag was formed as a reflective layer / auxiliary wiring on the
さらに、ポリイミドからなる第一のバンク105、アクリル樹脂からなる第二のバンク106を形成した。
Further, a
続いて、有機層104を以下の手順で形成した。真空蒸着法により4,4’−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(以下、α−NPDと称する。)と五酸化バナジウム(V2O5)とを共蒸着して膜厚が50nm程度の第1の共蒸着膜を形成する。α−NPDとV2O5の混合比は、モル比で1:1となるよう、それぞれの蒸着速度を決定した。この第1の共蒸着膜は正孔注入層201として機能する。正孔注入層201上に、真空蒸着法により膜厚50nmのα−NPD膜を形成する。α−NPD膜は正孔輸送層202として機能する。Subsequently, the
正孔輸送層202上に、真空蒸着法により4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル(以下「CBP」という。)及びビス〔2−(2’−ベンゾ[4,5−a]チエニル)ピリジネイト−N,C3’〕イリジウム(アセチラセトネイト)(以下「Brp2Ir(acac)」という。)を共蒸着して膜厚が40nm程度の第2の共蒸着膜を形成する。第2の共蒸着膜は、発光層203として機能する。また、発光層203の中で、Brp2Ir(acac)が発光色を決定するドーパントとして機能する。次に、発光層203の上に、真空蒸着法により、膜厚60nmのトリス(8−キノリノール)アルミニウム(以下「Alq3」という。)膜を形成する。このAlq3膜は電子輸送層204として機能する。On the
電子輸送層204の上に、バッファ層としてMgとAgの共蒸着膜を形成する。MgとAgの共蒸着膜は、その上の上部電極形成時の下地有機膜保護と電子注入層205の両方の機能を有する。本実施例では、電子輸送層204を制御することで、配光制御層206とした。Agからなる反射電極103を150nm膜厚で形成後、PENからなる封止基板109を取り付けた。最後に基板100の反対側に第二の光取り出し層101を以下の方法で形成した。
On the
基板(無アルカリガラス)100にスピンコートにより厚み約2μmの第二の光取り出し層101を以下の方法で形成した。
A second
トルエンに溶解させたエポキシと(日立化成株式会社製)、脂環式酸無水物系硬化剤(日立化成化株式会社製)、トリフェニルホスフィン(関東化学株式会社製)を混ぜ合わせて塗布液を作製した。Al2O3散乱微粒子は分散性を上げるため、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業株式会社製 KBE−9007)を用いて表面処理を施し、前述の塗布液に加えて基板100にスピンコート法により塗布して加熱硬化した。
Mix the epoxy dissolved in toluene (made by Hitachi Chemical Co., Ltd.), alicyclic acid anhydride curing agent (made by Hitachi Chemical Co., Ltd.), triphenylphosphine (made by Kanto Chemical Co., Ltd.) Produced. In order to improve the dispersibility of the Al2O3 scattering fine particles, surface treatment is performed using 3-isocyanatopropyltriethoxysilane (KBE-9007 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and in addition to the above coating solution, the
このようにしてボトムエミッション型有機発光素子は完成し、光取り出し効率を測定したところ、85%であった。 Thus, the bottom emission type organic light emitting device was completed, and the light extraction efficiency was measured and found to be 85%.
表1は実施例2〜7の第一の光取り出し層107、平坦化層108、第二の光取り出し層101の組成、配光制御の有無、光取り出し効率の評価結果について示したものである。
(実施例2〜7)
実施例2〜7では第一の光取り出し層107、第二の光取り出し層101の樹脂組成、それぞれの光取り出し層に含まれる散乱微粒子を修飾するシランカップリング剤の種類、場合の光取り出し効率を評価した結果を示したものである。すべての実施例において配光性制御は行ったところ、すべての場合において84%以上の光取り出し効率が得られた。
(比較例1)
実施例1〜7と同様の手法で第一の光取り出し層107、平坦化層108を形成した。配光制御を行なったところ、光取り出し効率は78%であり、第二の光取り出し層101を設けた実施例1〜7に比べると低い値であった。
(比較例2)
実施例1〜7と同様の手法で第一の光取り出し層107、平坦化層108、第二の光取り出し層101を形成した。配光制御を行なわなかったところ、光取り出し効率は74%であり、配光制御を行った場合に比べると低い値であった。
(比較例3)
実施例1〜7と同様の手法で第一の光取り出し層107、平坦化層108を形成した。配光制御を行わなかったところ、光取り出し効率は68%であり、配光制御を行った場合や第二の光取り出し層101を形成した場合に比べると低い値であった。
(補足)
実施例1において、フルオレン含有エポキシ樹脂はフルオレン骨格を有するエポキシ樹脂であり、トリアジン環含有樹脂は窒素の複素環を有する樹脂である。散乱微粒子はB:3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランにより表面処理されている。Table 1 shows the composition of the first
(Examples 2 to 7)
In Examples 2 to 7, the resin composition of the first
(Comparative Example 1)
A first
(Comparative Example 2)
The first
(Comparative Example 3)
A first
(Supplement)
In Example 1, the fluorene-containing epoxy resin is an epoxy resin having a fluorene skeleton, and the triazine ring-containing resin is a resin having a nitrogen heterocycle. The scattering fine particles are surface-treated with B: 3-isocyanatopropyltriethoxysilane.
実施例2において、フルオレン含有エポキシ樹脂はフルオレン骨格を有するエポキシ樹脂であり、トリアジン環含有樹脂は窒素の複素環を有する樹脂である。散乱微粒子はC:3−グリシドプロピルトリエトキシシランにより表面処理されている。 In Example 2, the fluorene-containing epoxy resin is an epoxy resin having a fluorene skeleton, and the triazine ring-containing resin is a resin having a nitrogen heterocycle. The scattering fine particles are surface-treated with C: 3-glycidpropyltriethoxysilane.
実施例3において、フルオレン含有エポキシ樹脂はフルオレン骨格を有するエポキシ樹脂であり、トリアジン環含有樹脂は窒素の複素環を有する樹脂である。散乱微粒子はD:3−アミノプロピルトリメトキシシランにより表面処理されている。 In Example 3, the fluorene-containing epoxy resin is an epoxy resin having a fluorene skeleton, and the triazine ring-containing resin is a resin having a nitrogen heterocycle. The scattering fine particles are surface-treated with D: 3-aminopropyltrimethoxysilane.
実施例4において、フルオレン系エポキシ樹脂はフルオレン骨格を有するエポキシ樹脂であり、チオウレタン樹脂は構造式の繰り返し単位の一部が硫黄で置換されている樹脂である。散乱微粒子はD:3−アミノプロピルトリメトキシシランにより表面処理されている。 In Example 4, the fluorene-based epoxy resin is an epoxy resin having a fluorene skeleton, and the thiourethane resin is a resin in which a part of the repeating unit of the structural formula is substituted with sulfur. The scattering fine particles are surface-treated with D: 3-aminopropyltrimethoxysilane.
実施例5において、エピスルフィド樹脂は硫黄の複素環を有する樹脂であり、トリアジン環含有樹脂は窒素の複素環を有する樹脂である。散乱微粒子はB:3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランにより表面処理されている。 In Example 5, the episulfide resin is a resin having a sulfur heterocycle, and the triazine ring-containing resin is a resin having a nitrogen heterocycle. The scattering fine particles are surface-treated with B: 3-isocyanatopropyltriethoxysilane.
実施例6において、ポリメタルクル酸メチル樹脂はメタクリル酸メチルの樹脂であり、チオウレタンは構造式の繰り返し単位の一部が硫黄で置換されている樹脂である。散乱微粒子はD:3−アミノプロピルトリメトキシシランにより表面処理されている。 In Example 6, the polymetal methyl methacrylate resin is a methyl methacrylate resin, and the thiourethane is a resin in which a part of the repeating unit of the structural formula is substituted with sulfur. The scattering fine particles are surface-treated with D: 3-aminopropyltrimethoxysilane.
実施例7において、S含有塩化ビニルは構造式の繰り返し単位の一部が硫黄で置換されている樹脂であり、エピスルフィド樹脂は硫黄の複素環を有する樹脂である。散乱微粒子はC:3−グリシドプロピルトリエトキシシランにより表面処理されている。 In Example 7, S-containing vinyl chloride is a resin in which a part of the repeating unit of the structural formula is substituted with sulfur, and the episulfide resin is a resin having a sulfur heterocycle. The scattering fine particles are surface-treated with C: 3-glycidpropyltriethoxysilane.
以上、実施例1〜7において、第一の光取り出し層107と平坦化層108とを異なる樹脂で構成している。これらの樹脂はいずれも互いに一方の樹脂を溶解させない関係にある。ここでは全てを例示しないが、いずれも互いに一方の樹脂を溶解させない関係にあれば、第一の光取り出し層107の樹脂は、構造式の繰り返し単位の一部が塩素、臭素または硫黄で置換されている樹脂、窒素または硫黄の複素環を有する樹脂、フルオレン骨格を有するエポキシ樹脂から選択して用いることができる。平坦化層108の樹脂は、構造式の繰り返し単位の一部が塩素、臭素または硫黄で置換されている樹脂、窒素または硫黄の複素環を有する樹脂、フルオレン骨格を有するエポキシ樹脂、メタクリル酸メチル樹脂から選択して用いることができる。
As described above, in Examples 1 to 7, the first
100…基板、101…第二の光取り出し層、102…透明電極、103…反射電極、104…有機層、105…第一のバンク、106…第二のバンク、107…第一の光取り出し層、108…平坦化層、109…封止基板、110…反射層・補助配線、201…正孔注入層、202…正孔輸送層、203…発光層、204…電子輸送層、205…電子注入層、206…配光制御層
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記有機層には発光層が含まれ、
前記第一の光取り出し層及び前記第二の光取り出し層には散乱微粒子が含まれ、
前記発光層におけるドーパントの発光位置の膜厚方向の中央を示す発光点について、前記第二の電極側から青、緑、赤の順に配置し、
前記緑の発光点から前記第二の電極までの長さが145nm〜235nmの範囲内にあることを特徴とする有機発光素子。An organic light-emitting device in which a second light extraction layer, a substrate, a first light extraction layer, a planarization layer, a first electrode, an organic layer, and a second electrode are provided in order,
The organic layer includes a light emitting layer,
The first light extraction layer and the second light extraction layer include scattering fine particles,
With respect to the light emitting point indicating the center in the film thickness direction of the light emitting position of the dopant in the light emitting layer, it is arranged in the order of blue, green, red from the second electrode side,
An organic light-emitting element, wherein a length from the green light emitting point to the second electrode is in a range of 145 nm to 235 nm.
前記青の発光点から、前記第二の電極までの長さが130nm〜200nmの範囲内にあることを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to claim 1,
The organic light-emitting element, wherein a length from the blue light emitting point to the second electrode is in a range of 130 nm to 200 nm.
前記赤の発光点から、前記第二の電極までの長さが170nm〜275nmの範囲内にあることを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to claim 1 or 2,
The organic light-emitting element, wherein a length from the red light emitting point to the second electrode is in a range of 170 nm to 275 nm.
前記散乱微粒子は分散剤により表面処理されていることを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to any one of claims 1 to 3,
The organic light-emitting device, wherein the scattering fine particles are surface-treated with a dispersant.
前記第一の光取り出し層の屈折率は1.7以上であり、
前記第二の光取り出し層の屈折率は前記第一の光取り出し層の屈折率より小さいことを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to claim 1,
The refractive index of the first light extraction layer is 1.7 or more,
The organic light emitting device, wherein the second light extraction layer has a refractive index lower than that of the first light extraction layer.
前記第一の光取り出し層に含まれる樹脂の屈折率が1.7以下、
前記第一の光取り出し層に含まれる散乱微粒子の屈折率は2以上2.6以下であることを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to claim 5,
The refractive index of the resin contained in the first light extraction layer is 1.7 or less,
The organic light-emitting device, wherein the scattering fine particles contained in the first light extraction layer have a refractive index of 2 or more and 2.6 or less.
前記第二の光取り出し層に含まれる樹脂の屈折率が1.3以上、1.65以下、
前記第二の光取り出し層に含まれる散乱微粒子の屈折率は1.3以上、1.8以下であることを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to claim 5,
The refractive index of the resin contained in the second light extraction layer is 1.3 or more and 1.65 or less,
The organic light-emitting device, wherein the scattering fine particles contained in the second light extraction layer have a refractive index of 1.3 or more and 1.8 or less.
前記第一の光取り出し層及び前記第二の光取り出し層に含まれる前記散乱微粒子の平均粒径が100〜800nmであることを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to any one of claims 1 to 7,
The organic light-emitting device, wherein an average particle diameter of the scattering fine particles contained in the first light extraction layer and the second light extraction layer is 100 to 800 nm.
前記散乱微粒子の種類は、第一の光取り出し層ではBaTiO3またはルチル型TiO2であり、第二の光取り出し層ではAl2O3、BaCO3、MgO、SrCO3、SiO2、CaF2であることを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to any one of claims 1 to 8,
The type of the scattering fine particles is BaTiO3 or rutile TiO2 in the first light extraction layer, and Al2O3, BaCO3, MgO, SrCO3, SiO2, CaF2 in the second light extraction layer. .
前記散乱微粒子が前記光取り出し層において5〜15vol%含まれることを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to any one of claims 1 to 9,
The organic light-emitting device, wherein the scattering fine particles are included in the light extraction layer in an amount of 5 to 15 vol%.
前記光取り出し層または前記平坦化層には、屈折率が2以上で、粒径が1〜40nmのナノ粒子が含まれることを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to any one of claims 1 to 10,
The organic light-emitting device, wherein the light extraction layer or the planarization layer includes nanoparticles having a refractive index of 2 or more and a particle size of 1 to 40 nm.
前記平坦化層の厚さが2〜10μmであることを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to claim 11,
An organic light emitting device, wherein the planarization layer has a thickness of 2 to 10 μm.
前記ナノ粒子が前記光取り出し層または前記平坦化層において25〜60vol%含まれることを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to claim 11,
The organic light emitting device, wherein the nanoparticles are contained in an amount of 25 to 60 vol% in the light extraction layer or the planarization layer.
前記第一の光取り出し層には第一の高屈折率樹脂が含まれ、
前記平坦化層には第二の高屈折率樹脂が含まれ、
前記第一の高屈折率樹脂と前記第二の高屈折率樹脂とは、互いに一方の樹脂を溶解させない関係にあることを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to any one of claims 1 to 13,
The first light extraction layer includes a first high refractive index resin,
The planarizing layer includes a second high refractive index resin,
The organic light-emitting element, wherein the first high-refractive index resin and the second high-refractive index resin are in a relationship that does not dissolve one of the resins.
前記第一の高屈折率樹脂の溶解パラメータを示すSP値と、前記第二の高屈折率樹脂の溶解パラメータを示すSP値の差が、1以上であることを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to claim 14,
An organic light-emitting device, wherein a difference between an SP value indicating a solubility parameter of the first high refractive index resin and an SP value indicating a solubility parameter of the second high refractive index resin is 1 or more.
前記第一の高屈折率樹脂は、構造式の繰り返し単位の一部が塩素、臭素または硫黄で置換されている樹脂、窒素または硫黄の複素環を有する樹脂、フルオレン骨格を有するエポキシ樹脂のいずれかであることを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to claim 14,
The first high refractive index resin is any one of a resin in which a part of the repeating unit of the structural formula is substituted with chlorine, bromine or sulfur, a resin having a nitrogen or sulfur heterocyclic ring, or an epoxy resin having a fluorene skeleton. An organic light-emitting element characterized by the above.
前記第二の高屈折率樹脂は、構造式の繰り返し単位の一部が塩素、臭素または硫黄で置換されている樹脂、窒素または硫黄の複素環を有する樹脂、フルオレン骨格を有するエポキシ樹脂、メタクリル酸メチル樹脂のいずれかであることを特徴とする有機発光素子。The organic light emitting device according to claim 14,
The second high refractive index resin includes a resin in which a part of the repeating unit of the structural formula is substituted with chlorine, bromine or sulfur, a resin having a nitrogen or sulfur heterocyclic ring, an epoxy resin having a fluorene skeleton, methacrylic acid An organic light-emitting element characterized by being one of methyl resins.
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