KR100915617B1 - Organic el device and organic el panel - Google Patents

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후지 덴키 홀딩스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 유기 EL 소자의 금속전극의 발광층쪽 면에 In2O3-ZnO, In2O 3-SnO2, ZnO, SnO2 중 어느 하나로 이루어지는 투명 도전막을 설치하고, 상기 투명 도전막의 막두께를, L을 유기 발광층으로부터 상기 금속전극까지의 광학적 거리, λ를 발광파장으로 하여, The present invention, In 2 O 3 -ZnO, In 2 O 3 -SnO 2, ZnO, SnO 2 in any installation with one transparent conductive film formed, and the transparent conductive film has a thickness in the light emitting layer side of the metal electrode of the organic EL device L is the optical distance from the organic light emitting layer to the metal electrode, λ is the light emission wavelength,

Figure 112004056206322-pct00015
(n = 0, 1, 2, ...)
Figure 112004056206322-pct00015
(n = 0, 1, 2, ...)

을 만족하도록 설정하여 금속전극에서 반사되는 광이 소자 내에서 간섭하여 강화되도록 함으로써, 휘도의 열화를 수반하지 않고 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있으며, 콘트라스트 개선이 가능한 유기 EL 소자 및 이것을 이용한 유기 EL 패널을 제공한다.By setting so that the light reflected from the metal electrode is enhanced by interfering in the device, the external quantum efficiency can be improved without deterioration of brightness and the contrast can be improved. To provide.

Description

유기 EL 소자 및 유기 EL 패널{ORGANIC EL DEVICE AND ORGANIC EL PANEL}Organic EL element and organic EL panel {ORGANIC EL DEVICE AND ORGANIC EL PANEL}

본 발명은 유기 EL(일렉트로 루미네센스) 소자 및 유기 EL 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휘도의 열화를 수반하지 않고 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있으며, 콘트라스트 개선이 가능한 유기 EL 소자 및 이것을 이용한 유기 EL 패널에 관한 것이다.The present invention relates to an organic EL (electroluminescent) device and an organic EL panel, and more particularly, to an organic EL device capable of improving external quantum efficiency without accompanying deterioration of luminance and capable of improving contrast, and using the same. It relates to an organic EL panel.

1987년에 Tang에 의해 2층 적층구조의 디바이스로서 고효율의 유기 EL 소자가 발표된 이래(C. W. Tang et al., Appl. Phys. Lett. 51, 913(1987)), 지금까지 다양한 유기 EL 소자가 개발되고 있으며 그 일부는 이미 실용화되기에 이르렀다.Since the introduction of high efficiency organic EL devices as two-layer stacked devices by Tang in 1987 (CW Tang et al., Appl. Phys. Lett. 51, 913 (1987)), various organic EL devices have been It is being developed, and some of it has already been put to practical use.

도 4는 종래의 유기 EL 소자의 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 양극인 투명전극(41) 위에 정공주입층(42)과, 정공수송층(43)과, 발광층(44)과, 전자수송층(45)과, 전자주입층(46)이 순서대로 적층되며, 전자주입층(46) 위에 음극인 금속전극(47)이 설치되어 소자를 구성한다.4 is a view for explaining the structure of the conventional organic EL device, the hole injection layer 42, the hole transport layer 43, the light emitting layer 44, and the electron transport layer 45 on the transparent electrode 41 as an anode ) And the electron injection layer 46 are sequentially stacked, and a metal electrode 47 serving as a cathode is provided on the electron injection layer 46 to form an element.

도 4에 도시된 구성의 유기 EL 소자의 양자효율은 이하와 같이 생각된다. 먼저, 양극과 음극에서 도달한 정공과 전자가 발광층 내에서 전자-정공의 쌍을 형성하여 발광성의 여기자가 되는데, 이 발광성 여기자의 생성확률은 약 25%이다. 한편, 발광층 내에서 생성된 광을 소자의 외부로 추출하는 효율은, n을 발광층의 굴절율로 하여 다음의 식으로 구해진다.The quantum efficiency of the organic EL element of the structure shown in FIG. 4 is considered as follows. First, holes and electrons reached from the anode and the cathode form electron-hole pairs in the light emitting layer to become luminescent excitons, and the probability of generating the luminescent excitons is about 25%. On the other hand, the efficiency of extracting the light generated in the light emitting layer to the outside of the device is obtained by the following equation with n being the refractive index of the light emitting layer.

Figure 112004056206322-pct00001
................................
Figure 112004056206322-pct00002
Figure 112004056206322-pct00001
......................
Figure 112004056206322-pct00002

일반적인 발광층의 굴절율은 1.6 이므로, 이 외부추출효율은 약 20%가 된다. 따라서, 이론적인 외부 양자 효율의 한계는 발광성 여기자의 생성확률(약 25%)과 외부 추출 효율(약 20%)의 곱으로 주어져 약 5%가 된다.Since the refractive index of a general light emitting layer is 1.6, this external extraction efficiency is about 20%. Thus, the theoretical limit of external quantum efficiency is about 5%, given by the product of the emission probability of the luminescent excitons (about 25%) and the external extraction efficiency (about 20%).

그러나, 실제 유기 EL 소자의 외부 양자 효율은 상기 이론치의 6할 정도인 약 3%로 낮으며, 이로 인해, 일정한 휘도의 광을 외부로 추출하기 위해 소자로 흘려보내는 전류를 크게 하면, 휘도의 열화가 진행되버리고, 더욱이 소비전력을 증대시킨다고 하는 문제가 발생하게 된다.However, the actual external quantum efficiency of the organic EL device is about 3%, which is about 60% of the above theoretical value. Therefore, when the current flowing to the device to extract light having a constant brightness is increased, the luminance deteriorates. Progresses, and furthermore, a problem arises that the power consumption is increased.

또한, 실제 패널에서는 외부 광에 의해 표시를 보기가 어려워지는 콘트라스트의 문제가 실용상 문제가 되고 있다. 이러한 콘트라스트 저하는 금속전극이 외부 광을 반사시키는 것이 하나의 원인으로 생각될 수 있다. Moreover, the problem of contrast which makes it difficult to see a display by external light in a real panel becomes a problem practically. Such a decrease in contrast can be considered as one cause of the metal electrode reflecting external light.

본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 휘도의 열화를 수반하지 않고 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있으며, 콘트라스트 개선이 가능한 유기 EL 소자 및 이것을 이용한 유기 EL 패널을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an organic EL device capable of improving external quantum efficiency without accompanying deterioration in luminance and capable of improving contrast and an organic EL panel using the same.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 청구의 범위 제 1항에 기재된 발명은, 금속전극과 투명전극의 사이에, 유기 발광층을 포함하는 유기 EL 발광부를 구비한 유기 EL 소자로서, 상기 금속전극의 유기 EL 발광부쪽 면에 투명 도전막이 설치되어 있으며, 상기 투명 도전막의 막두께가, L을 상기 유기 발광층으로부터 상기 금속전극까지의 광학적 거리, λ를 상기 유기 발광층의 발광파장으로 하여 다음의 식을 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to claim 1 is an organic EL device having an organic EL light emitting unit including an organic light emitting layer between a metal electrode and a transparent electrode, wherein the metal A transparent conductive film is provided on the surface of the organic EL light emitting part of the electrode, and the film thickness of the transparent conductive film is represented by the following formula, wherein L is the optical distance from the organic light emitting layer to the metal electrode, and λ is the light emission wavelength of the organic light emitting layer. It is characterized in that it is set to satisfy.

Figure 112004056206322-pct00003
(n = 0, 1, 2,...) ...................
Figure 112004056206322-pct00004
Figure 112004056206322-pct00003
(n = 0, 1, 2, ...) ...................
Figure 112004056206322-pct00004

또한, 청구의 범위 제 2항에 기재된 발명은, 금속전극과 투명전극의 사이에, 유기 발광층을 포함하는 유기 EL 발광부를 구비한 유기 EL 소자로서, 상기 금속전극의 유기 EL 발광부쪽 면에 투명 도전막이 설치되어 있고, 상기 유기 EL 발광층의 발광파장과 다른 파장의 광을, 상기 금속전극 및 상기 투명 도전막 중 적어도 한쪽 또는 양쪽에 흡수시켜, 상기 유기 EL 발광층으로부터 발광되는 파장의 광만을 상기 투명전극으로부터 사출시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the invention according to claim 2 is an organic EL device having an organic EL light emitting part including an organic light emitting layer between a metal electrode and a transparent electrode, wherein the conductive surface is transparent to the organic EL light emitting part side of the metal electrode. A film is provided, and light of a wavelength different from the light emission wavelength of the organic EL light emitting layer is absorbed into at least one or both of the metal electrode and the transparent conductive film, so that only light having a wavelength emitted from the organic EL light emitting layer is emitted from the transparent electrode. It is characterized in that the injection from.

또한, 청구의 범위 제 3항에 기재된 발명은, 금속전극과 투명전극의 사이에, 유기 발광층을 포함하는 유기 EL 발광부를 구비한 유기 EL 소자로서, 상기 금속전극의 유기 EL 발광부쪽 면에 투명 도전막이 설치되어 있고, 상기 투명 도전막의 막두께가, L을 상기 유기 발광층으로부터 상기 금속전극까지의 광학적 거리, λ를 상기 유기 발광층의 발광파장으로 하여 다음의 식을 만족하도록 설정되어 있으며,In addition, the invention according to claim 3 is an organic EL device having an organic EL light emitting part including an organic light emitting layer between a metal electrode and a transparent electrode, wherein the conductive surface is transparent to the organic EL light emitting part side of the metal electrode. A film is provided, and the film thickness of the transparent conductive film is set so that L is the optical distance from the organic light emitting layer to the metal electrode, and λ is the light emission wavelength of the organic light emitting layer to satisfy the following equation,

Figure 112004056206322-pct00005
(n = 0, 1, 2,....) ...................
Figure 112004056206322-pct00006
Figure 112004056206322-pct00005
(n = 0, 1, 2, ...) ...................
Figure 112004056206322-pct00006

상기 유기 EL 발광층의 발광파장과 다른 파장의 광을, 상기 금속전극, 또는/ 및 상기 투명 도전막에 흡수시켜, 상기 유기 EL 발광층으로부터 발광되는 파장의 광만을 상기 투명전극으로부터 사출시키는 것을 특징으로 한다.Light of a wavelength different from that of the organic EL light emitting layer is absorbed by the metal electrode or / and the transparent conductive film so that only light having a wavelength emitted from the organic EL light emitting layer is emitted from the transparent electrode. .

또한, 청구의 범위 제 4항에 기재된 발명은, 청구의 범위 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 기재된 유기 EL 소자에 있어서, 상기 투명도전막의 재질은, In2O3-ZnO, In2O3-SnO2, ZnO, SnO2 중 어느 것임을 특징으로 한다.In the invention according to claim 4, the organic EL device according to any one of claims 1 to 3, wherein the material of the transparent conductive film is In 2 O 3 -ZnO, In It is characterized by any one of 2 O 3 -SnO 2 , ZnO, SnO 2 .

또한, 청구의 범위 제 5항에 기재된 발명은, 청구의 범위 제 2항 또는 제 3항에 기재된 유기 EL 소자에 있어서, 상기 투명 도전막은 불순물이 첨가되고, 상기 유기 EL 발광층으로부터 발광되는 광의 색과 동일한 색으로 착색된 것임을 특징으로 한다.In addition, the invention according to claim 5 is the organic EL device according to claim 2 or 3, wherein the transparent conductive film is formed by adding impurities and the color of light emitted from the organic EL light emitting layer. It is characterized by being colored in the same color.

또한, 청구의 범위 제 6항에 기재된 발명은, 청구의 범위 제 5항에 기재된 유기 EL 소자에 있어서, 상기 유기 EL 발광층은 청색의 광을 발광하고, 상기 투명 도전막은 CuO, Co 또는 Ti 중 어느 불순물을 1% 이하의 농도로 함유하는, In2O3-ZnO, In2O3-SnO2, ZnO, SnO2 중 어느 재질로 구성되어 있으며, 상기 투명 도전막이 청색 이외의 광을 흡수하는 것을 특징으로 한다.In addition, the invention according to claim 6 is the organic EL device according to claim 5, wherein the organic EL light emitting layer emits blue light, and the transparent conductive film is any one of CuO, Co or Ti. containing the impurity at a concentration of 1% or less, and is composed of in 2 O 3 -ZnO, any material of the in 2 O 3 -SnO 2, ZnO , SnO 2, wherein the transparent conductive film that absorbs light other than blue It features.

또한, 청구의 범위 제 7항에 기재된 발명은, 청구의 범위 제 2항, 제 3항, 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 유기 EL 소자에 있어서, 상기 유기 EL 발광층은 청색의 광을 발광하고, 상기 금속전극은 Zn, Mo, Cr 또는 이들 금속의 합금으로 이루어지며, 상기 금속전극이 청색 이외의 광을 흡수하는 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 7 is the organic EL device according to any one of claims 2, 3, and 6, wherein the organic EL light emitting layer emits blue light. The metal electrode is made of Zn, Mo, Cr or an alloy of these metals, and the metal electrode absorbs light other than blue.

또한, 청구의 범위 제 8항에 기재된 발명은, 단색패널 또는 에어리어 컬러패널(area color panel)로서, 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 유기 EL 소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 8 includes the organic EL device according to any one of claims 1 to 5 as a monochromatic panel or an area color panel.

또한, 청구의 범위 제 9항에 기재된 발명은, 색변환방식 컬러패널로서, 청구의 범위 제 6항에 기재된 유기 EL 소자와, 청색 단색의 백라이트와, 색변환 필터를 구비하며, 상기 유기 EL 소자의 상기 투명 도전막에 청색 이외의 광을 흡수시켜, 상기 금속전극에 의해 상기 백라이트로부터의 청색 단색광만을 반사시키는 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 9 is a color conversion system color panel, comprising the organic EL device according to claim 6, a blue monochromatic backlight, and a color conversion filter. Light other than blue is absorbed into the transparent conductive film of?, And only the blue monochromatic light from the backlight is reflected by the metal electrode.

더욱이, 청구의 범위 제 10항에 기재된 발명은, 색변환방식 컬러패널로서, 청구의 범위 제 7항에 기재된 유기 EL 소자와, 청색 단색의 백라이트와, 색변환 필터를 구비하며, 상기 금속전극에 청색 이외의 광을 흡수시켜 상기 백라이트로부터의 청색 단색광만을 반사시키는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the invention according to claim 10 is a color conversion system color panel, comprising the organic EL device according to claim 7, a blue monochromatic backlight, and a color conversion filter. It is characterized by absorbing light other than blue to reflect only blue monochromatic light from the backlight.

도 1은 본 발명의 유기 EL 소자의 구성예를 설명하기 위한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure for demonstrating the structural example of the organic electroluminescent element of this invention.

도 2는 본 발명의 유기 EL 소자의 제 2 구성예를 설명하기 위한 도면.2 is a view for explaining a second configuration example of the organic EL device of the present invention.

도 3은 본 발명의 유기 EL 소자를 이용하여 구성한 색변환방식 컬러패널의 단면도.3 is a cross-sectional view of a color conversion type color panel constructed using the organic EL device of the present invention.

도 4는 종래의 유기 EL 소자의 구조를 설명하기 위한 도면.4 is a diagram for explaining the structure of a conventional organic EL device.

(부호의 설명)(Explanation of the sign)

11, 21, 41 투명전극11, 21, 41 transparent electrode

13, 22, 43, 306 정공수송층13, 22, 43, 306 hole transport layer

12, 23, 42, 305 정공주입층12, 23, 42, 305 hole injection layer

14, 24, 44, 307 발광층14, 24, 44, 307 light emitting layer

15, 25, 45, 308 전자수송층15, 25, 45, 308 electron transport layer

16, 26, 46 전자주입층16, 26, 46 electron injection layer

17, 27, 304 투명도전막17, 27, 304 transparent conductive film

18, 28, 47, 303 금속전극18, 28, 47, 303 metal electrode

29, 301, 310 기판29, 301, 310 substrates

302 TFT302 TFT

309 적층부309 stack

311, 312, 313 색변환 필터311, 312, 313 color conversion filters

314 겔체(gel body) 314 gel body

315 외주 밀봉제315 outer sealant

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to drawings.

도 1은 기판 위에 형성되는 본 발명의 유기 EL 소자의 구성예를 설명하기 위한 도면으로서, 상기 유기 EL 소자는, 유기 발광층을 포함하는 복수의 유기층으로 구성되는 유기 EL 발광부를 구비하며, 구체적으로는 양극인 투명전극(11) 위에 정공주입층(12)과, 정공수송층(13)과, 발광층(14)과, 전자수송층(15)과, 전자주입층(16)이 순서대로 적층되고, 전자주입층(16) 위에는 투명 도전막(17)이 구비되어 있으며, 상기 투명 도전막(17) 위에 음극의 금속층인 금속전극(18)이 설치되어 구성된다. 또한, 본 발명의 유기 EL 소자를 구성함에 있어서, 유리기판은 양극인 투명전극(11) 위, 또는 음극의 금속층인 금속전극(18) 위 어디에나 설치될 수도 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure for demonstrating the structural example of the organic electroluminescent element of this invention formed on a board | substrate, The said organic electroluminescent element is equipped with the organic electroluminescent part comprised from the several organic layer containing an organic luminescent layer, Specifically, The hole injection layer 12, the hole transport layer 13, the light emitting layer 14, the electron transport layer 15, and the electron injection layer 16 are sequentially stacked on the transparent electrode 11, which is an anode, and electron injection is performed. The transparent conductive film 17 is provided on the layer 16, and the metal electrode 18, which is a metal layer of the cathode, is provided on the transparent conductive film 17. Further, in constructing the organic EL device of the present invention, the glass substrate may be provided anywhere on the transparent electrode 11 as the anode or on the metal electrode 18 as the metal layer of the cathode.

발광층(14)으로부터 사출된 광 중에서 정공수송층(13)쪽으로 사출된 광은, 정공수송층(13) 및 정공주입층(12)을 투과하여 투명전극(11)으로부터 외부로 추출되는 동시에, 전자수송층(15)쪽으로 사출된 광은 전자수송층(15), 전자주입층(16) 및 투명 도전막(17)을 투과하여 금속전극(18)에서 반사되어 소자 내부로 복귀한다. 따라서, 이 반사광을 소자 내부에서 감쇠시키지 않고 외부로 추출할 수 있다면 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.The light emitted from the light emitting layer 14 toward the hole transport layer 13 is extracted through the hole transport layer 13 and the hole injection layer 12 to the outside from the transparent electrode 11 and at the same time, the electron transport layer ( The light emitted to 15 is transmitted through the electron transport layer 15, the electron injection layer 16, and the transparent conductive film 17, reflected by the metal electrode 18, and returned to the inside of the device. Therefore, if the reflected light can be extracted to the outside without attenuating the inside of the device, the external quantum efficiency can be improved.

즉, 소자를 구성하는 전자수송층(15), 전자주입층(16) 및 투명 도전막(17)의 각 층 두께를 di(i = 1,2,3), 굴절율을 ni(i = 1,2,3)로 하면, 발광층(14)으로부터 금속전극(18)까지의 광학적 거리(L)는, 이들 각 층의 광학적 거리의 합인 다음의 식으로 구해진다.That is, the thickness of each layer of the electron transport layer 15, the electron injection layer 16 and the transparent conductive film 17 constituting the device is d i (i = 1,2,3) and the refractive index is n i (i = 1 2, 3, the optical distance L from the light emitting layer 14 to the metal electrode 18 is obtained by the following equation, which is the sum of the optical distances of these layers.

Figure 112004056206322-pct00007
.....................................
Figure 112004056206322-pct00008
Figure 112004056206322-pct00007
.........................
Figure 112004056206322-pct00008

금속전극(18)과 투명 도전막(17)의 계면에서 광이 반사될 때에는 광의 위상이 반전되므로, 광이 소자 내부에서 강화되기 위한 조건은, 광의 파장을 λ로 하여, When the light is reflected at the interface between the metal electrode 18 and the transparent conductive film 17, the light phase is inverted. Therefore, the condition for the light to be enhanced inside the device is that the wavelength of the light is?                 

Figure 112004056206322-pct00009
(n = 0, 1, 2, ...) ...................
Figure 112004056206322-pct00010
Figure 112004056206322-pct00009
(n = 0, 1, 2, ...) ...................
Figure 112004056206322-pct00010

가 된다.Becomes

금속전극(18)은 음극으로서 이용되며, 발광층(14)과의 사이에는 전자수송층(15)과 전자주입층(16)과 투명 도전막(17)이 존재하기 때문에, 이들 층이 담당하는 광학적 거리를 식 (5)를 만족하도록 설계하면 외부 양자 효율의 향상을 도모할 수 있게 된다.The metal electrode 18 is used as a cathode, and since the electron transport layer 15, the electron injection layer 16, and the transparent conductive film 17 exist between the light emitting layer 14, the optical distances of these layers are in charge. By designing to satisfy Eq. (5), it is possible to improve the external quantum efficiency.

그러나, 전자주입층(16)의 두께는 0.5 내지 1㎚ 정도로 얇게 할 필요가 있고, 더욱이 전자수송층(15)의 두께를 두껍게 하면 소자의 휘도가 현저히 열화된다는 문제가 있기 때문에, 본 발명의 유기 EL 소자에서는 전자주입층(16)과 금속전극(18)의 사이에 투명 도전막(17)을 설치하고, 금속전극(18)에서 반사된 광이 상기 간섭조건을 만족하도록 투명 도전막(17)의 막두께를 설정하여 소자 내부에서 광의 강도를 감쇠시키지 않고 외부로 광을 추출함으로써 외부 양자 효율을 향상시키도록 하고 있다.However, since the thickness of the electron injection layer 16 needs to be made thin about 0.5 to 1 nm, and furthermore, when the thickness of the electron transport layer 15 is made thick, there is a problem that the luminance of the device is significantly degraded. In the device, a transparent conductive film 17 is provided between the electron injection layer 16 and the metal electrode 18, and the light reflected from the metal electrode 18 satisfies the interference condition. The film thickness is set so that the external quantum efficiency is improved by extracting light to the outside without attenuating the light intensity inside the device.

이와 같이 투명 도전막(17)의 막두께를 조절함으로써 외부 양자 효율이 최대가 되도록 광학적 거리를 설정하는 방법은, 단색의 백라이트(back light)를 이용하여 발광시키는 단색패널이나 에어리어 컬러패널은 물론, 단색의 백라이트로부터 발광되는 광을 색변환층에서 수광하여 RGB의 발광으로 변환시키는 색변환법을 채용하는 컬러패널에서 특히 유용하다.In this way, the optical distance is set so that the external quantum efficiency is maximized by adjusting the film thickness of the transparent conductive film 17, as well as a monochromatic panel or an area color panel that emits light using a monochromatic backlight. It is especially useful in the color panel which employs the color conversion method which receives the light emitted from a monochromatic backlight in a color conversion layer, and converts it into light emission of RGB.

또한, 유기 EL 패널의 실용상의 문제 중 하나로서, 외부 광에 의해 콘트라스 트가 저하되는데, 그 원인은 외부 광이 직접 금속층에서 반사되는데 있다는 것이 판명되었다. 식 (5)에 따르면, 간섭에 의해 강화되는 파장의 광은 한정되어, 특정 파장의 광만이 반사되게 되므로, 식 (5)를 만족하지 않는 파장의 광의 반사강도는 감소되어, 본 발명의 유기 EL 소자가 유기 EL 패널의 콘트라스트 향상에도 기여함을 알 수 있다.In addition, as one of the practical problems of the organic EL panel, the contrast is lowered by the external light, and it has been found that the cause is that the external light is directly reflected by the metal layer. According to equation (5), the light of the wavelength enhanced by the interference is limited, so that only the light of a specific wavelength is reflected, so that the reflection intensity of light of the wavelength not satisfying the equation (5) is reduced, so that the organic EL of the present invention It turns out that an element contributes also to the contrast improvement of organic electroluminescent panel.

더욱이 콘트라스트를 개선시키기 위해서는, 투명 도전막과 금속층을 적층하여 반사층을 구성하고, 상기 반사층 내의 투명 도전막을 발광색으로 착색하여 발광색 이외에는 반사가 불가능한 구조로 하거나, 금속층의 재료를 발광색 이외에는 흡수하는 특성을 갖는 재료로 하는 것이 효과적이다. 이를 위해서는, 투명전극 외부로 추출할 필요가 없는 파장의 광을, 투명 도전막과 금속층의 적층부에서 흡수시키는 방법과 금속층 재료에 흡수시키는 방법이 고려된다. 또한, 이러한 경우, 금속전극과 발광층의 사이에 존재하는 층의 광학적 거리가 식 (5)를 만족하도록 각 층을 구성하는 것이 바람직한데, 이것으로 한정되는 것은 아니다.Furthermore, in order to improve the contrast, a transparent conductive film and a metal layer are laminated to form a reflective layer, and the transparent conductive film in the reflective layer is colored with a light emitting color so as to have a structure in which reflection is not possible except for the light emitting color, or the material of the metal layer has a characteristic of absorbing other than the light emitting color. It is effective to make it a material. For this purpose, a method of absorbing light having a wavelength that does not need to be extracted to the outside of the transparent electrode in the laminated portion of the transparent conductive film and the metal layer and a method of absorbing the metal layer material are considered. In this case, it is preferable to configure each layer so that the optical distance of the layer existing between the metal electrode and the light emitting layer satisfies the expression (5), but is not limited thereto.

특히, 색변환방식 컬러패널에서는 백라이트가 청색이기 때문에, 반사금속으로는 적색에 비해 청색의 반사계수가 큰 금속을 이용하는 것이 효과적이며, 구체적으로는 Zn, Mo, Cr을 이용하면 된다. 또, 투명 도전막의 청색화 방법은, 투명 도전막을 구성하는 산화물층에 CuO, Co, Ti를 1% 이하의 양만 첨가하는 등의 방법으로 달성할 수 있다.In particular, in the color conversion type color panel, since the backlight is blue, it is effective to use a metal having a larger reflection coefficient of blue compared to red as the reflective metal. Specifically, Zn, Mo, and Cr may be used. Moreover, the bluening method of a transparent conductive film can be achieved by methods, such as adding only 1% or less of CuO, Co, Ti, to the oxide layer which comprises a transparent conductive film.

본 발명의 유기 EL 소자의 구성은 도 1에 도시된 구성 외에 도 2에 도시된 구성일 수도 있다. The structure of the organic EL element of the present invention may be a structure shown in FIG. 2 in addition to the structure shown in FIG.                 

도 2는 유기 EL 소자의 하부전극을 양극으로 하였을 경우의 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 기판(29) 위에 금속전극(28)과 양극인 투명 도전막(27)과 정공주입층(23)과 정공수송층(22)과 발광층(24)과 전자수송층(25)과 전자주입층(26)과 음극인 투명전극(21)을 순서대로 적층한 구성으로 되어 있다. 여기서, 전자주입층(26)과 음극인 투명전극(21)부분의 구성은, 전자주입층(26)을 알칼리, 알칼리토류금속의 산화물, 불화물, 붕화물, 염화물의 초박막으로 형성하고, 그 위에 Al 등의 금속 초박막을 퇴적시키며 더욱이 그 위에 In2O3-ZnO 산화층(IZO)을 설치하는 구조나, 혹은 전자주입층(26)에 IZO 등의 투명산화물로 이루어진 투명전극(21)을 직접 퇴적시키는 구성이 고려된다.FIG. 2 is a view for explaining the structure when the lower electrode of the organic EL element is an anode. The metal electrode 28, the anode, the transparent conductive film 27 and the hole injection layer 23 are formed on the substrate 29. The hole transport layer 22, the light emitting layer 24, the electron transport layer 25, the electron injection layer 26, and the transparent electrode 21 which is a cathode are laminated in order. Here, the structure of the electron injection layer 26 and the portion of the transparent electrode 21 serving as the cathode forms the electron injection layer 26 as an ultrathin film of an oxide, fluoride, boride, or chloride of an alkali or alkaline earth metal. A metal ultra thin film such as Al is deposited, and further, an In 2 O 3 -ZnO oxide layer (IZO) is disposed thereon, or a transparent electrode 21 made of a transparent oxide such as IZO is directly deposited on the electron injection layer 26. Configuration is contemplated.

한편, 본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 층구조의 유기 EL 소자 외에, 예컨대 정공수송층을 구비하지 않는 구성 등 종래의 유기 EL 소자구성으로서 제안된 모든 유기 EL 소자에 적용이 가능하다.On the other hand, the present invention is applicable to all the organic EL devices proposed as conventional organic EL device configurations, such as a configuration without a hole transport layer, in addition to the organic EL devices having a layer structure shown in Figs.

(실시예 1)(Example 1)

도 3은 본 발명의 유기 EL 소자를 이용하여 구성한 색변환방식 컬러패널의 단면도이다. TFT(302)를 구비한 기판(301) 위에, 반사금속으로서의 금속전극(303)으로서 Cr(5㎚)/Pt(100㎚)을 퇴적시키고, 또 그 위에 양극인 투명 도전막(304)으로서 In2O3-ZnO 산화층(IZO : 굴절율 2.2)을 퇴적시켰다. 여기서 사용하는 반사금속으로서의 금속전극(303)은, 그 요철이 4㎚ 이하의 도전체인 금속이나 합금이라면 Cr/Pt의 적층체로 한정되지 않는다. 또한, IZO 의 막형성은 스퍼터링법에 의해 이루어지지만, 전자 빔 증착법이나 저항 가열 증착법 등 다른 막형성법을 이용할 수도 있다.3 is a cross-sectional view of a color conversion system color panel constructed using the organic EL device of the present invention. On the substrate 301 provided with the TFT 302, Cr (5 nm) / Pt (100 nm) is deposited as a metal electrode 303 as a reflective metal, and In is used as a transparent conductive film 304 as an anode thereon. A 2O 3 -ZnO oxide layer (IZO: refractive index 2.2) was deposited. The metal electrode 303 as the reflective metal used herein is not limited to a laminate of Cr / Pt as long as the unevenness is a metal or an alloy that is a conductor of 4 nm or less. In addition, although film formation of IZO is performed by the sputtering method, other film formation methods, such as an electron beam vapor deposition method and a resistive heating vapor deposition method, can also be used.

상기 투명 도전막(304) 위에 정공주입층(305), 정공수송층(306), 발광층(307)을 저항 가열 증착법에 의해 순서대로 퇴적시키고, 더욱이 전자수송층(308)으로서 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물(Al complex ; Alq3)를 20㎚ 적층한다.The hole injection layer 305, the hole transport layer 306, and the light emitting layer 307 are sequentially deposited on the transparent conductive film 304 by resistance heating deposition, and further, Al of 8-hydroxyquinoline as the electron transport layer 308. 20 nm of a complex (Al complex; Alq 3 ) is laminated.

전자주입층과 상부투명전극의 적층부(309)는, 전자주입층으로서 LiF를 0.5㎚ 퇴적시킨 후, 상부투명전극에 1㎚의 Al과 220㎚의 IZO를 퇴적시키며, 마지막으로 보호막으로서 SiON을 300㎚ 퇴적시켜 구성한다.The stacked portion 309 of the electron injection layer and the upper transparent electrode deposits 0.5 nm of LiF as the electron injection layer, and then deposits 1 nm of Al and 220 nm IZO on the upper transparent electrode, and finally forms SiON as a protective film. It is comprised by depositing 300 nm.

이러한 구성의 유기 EL 소자의 광학거리는, 양극의 하부전극인 IZO의 투명 도전막(304)과 정공주입층(305)과 정공수송층(306)과 금속전극(303)을 구성하는 Pt막의 사이에서 조정하였다. 색변환방식 백라이트 광의 파장은 470㎚이고, 정공주입층(305)을 80㎚, 정공수송층(306)을 20㎚ 퇴적시켰기 때문에, 유기물의 굴절율을 1.85로 하고, 식 (5)의 간섭조건으로부터 IZO 막두께를 183㎚로 하였다. 더욱이 하부전극을 구성하는 투명 도전막(304)인 IZO막에는 0.6%의 CuO를 첨가하여 청색으로 착색하였다.The optical distance of the organic EL element having such a structure is adjusted between the transparent conductive film 304 and the hole injection layer 305 and the hole transport layer 306 and the Pt film constituting the metal electrode 303 of the lower electrode of the anode. It was. Since the wavelength of the color conversion backlight is 470 nm, and the hole injection layer 305 is 80 nm and the hole transport layer 306 is 20 nm, the refractive index of the organic material is 1.85, and the IZO is determined from the interference condition of Equation (5). The film thickness was 183 nm. Furthermore, 0.6% CuO was added to the IZO film, which is the transparent conductive film 304 constituting the lower electrode, and colored blue.

이리하여 소자 형성된 기판(301) 위에 보호층(316)을 설치하고, 미리 RGB의 색변환 필터(311,312,313)가 제작되어 있는 기판(310)과 서로 대향시켜 그 공극에 겔체(gel body : 314)를 충전한 상태에서 소자 외주부를 외주밀봉제(315)로 시일(seal)하여 패널을 완성하였다. 여기서, 색변환 필터란, 컬러필터 또는/및 형광필터가 설치된 필터를 말한다.Thus, the protective layer 316 is provided on the element-formed substrate 301, and the gel body 314 is formed in the gap by opposing the substrate 310 on which the RGB color conversion filters 311, 312, and 313 are prepared. In the state of being charged, the element outer peripheral part was sealed with the outer periphery sealing agent 315, and the panel was completed. Here, the color conversion filter means a filter provided with a color filter and / or a fluorescence filter.

본 실시예에 나타낸 구성의 패널의 특성을 종래 구성의 패널의 특성과 비교한 결과, 외부 추출 효율을 2.0%에서 3.0%로 향상시킬 수 있고, 동일한 휘도에서 흘려보내는 전류를 2/3로 저감시킬 수 있게 되었다. 더욱이, 콘트라스트 비는 1000 Lx 하에, 100cd/㎡ 에서 200:1을 얻었다.As a result of comparing the characteristics of the panel of the configuration shown in this embodiment with the characteristics of the panel of the conventional configuration, the external extraction efficiency can be improved from 2.0% to 3.0%, and the current flowing through the same brightness can be reduced to 2/3. It became possible. Furthermore, the contrast ratio obtained 200: 1 at 100 cd / m 2 under 1000 Lx.

또한, 동일한 비교실험을 단색 패널(monochrome panel)이나 에어리어 컬러(area color)에서 실행한 바, 동일한 결과가 얻어졌다.In addition, the same comparative experiment was carried out in a monochrome panel or an area color, and the same result was obtained.

(실시예 2)(Example 2)

투명 도전막 막재료로서 In2O3-ZnO 대신에 막두께가 201㎚인 In2O3 -SnO2(ITO)(굴절율 2.0)를 이용하여 실시예 1과 동일하게 비교한 경우에도, 실시예 1과 동일한 효과가 얻어졌다. 상기 ITO 막은 스퍼터링법, 증착법, CVD법 등의 방법에 의해 막형성할 수 있다. 또한, 투명 도전막 재료를 ZnO 또는 SnO2로 하여 광학거리를 맞추었을 경우에도 동일한 결과가 얻어졌다.A transparent conductive film, the film material even if the same comparison as in Example 1 using the In 2 O 3 of In 2 O 3 -SnO 2 (ITO ) , instead of the thickness -ZnO 201㎚ (refractive index 2.0), Example The same effect as 1 was obtained. The ITO film can be formed by a method such as sputtering, vapor deposition, or CVD. In addition, the same result was obtained when the optical distance was adjusted using ZnO or SnO 2 as the transparent conductive film material.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 유기 EL 소자의 금속전극의 발광층쪽 면에 투명 도전막을 설치하고, 상기 투명 도전막의 막두께를 조정하여 금속전극에서 반사되는 광이 소자 내에서 간섭하여 강화되도록 하였기 때문에, 휘도의 열화를 수반하지 않고 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있으며, 더욱이 금속전극과 투 명 도전막으로 특정 파장의 광을 흡수시키도록 하였기 때문에 콘트라스트가 개선되며, 이로써, 휘도의 열화를 수반하지 않고 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 콘트라스트 개선이 가능한 유기 EL 소자 및, 이것을 이용한 유기 EL 패널을 제공할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, a transparent conductive film is disposed on the light emitting layer side of the metal electrode of the organic EL device, and the film thickness of the transparent conductive film is adjusted so that the light reflected from the metal electrode is interfered and strengthened in the device. Therefore, the external quantum efficiency can be improved without accompanying the deterioration of the luminance, and furthermore, the contrast is improved because the metal electrode and the transparent conductive film are adapted to absorb light of a specific wavelength, thereby not involving the deterioration of the luminance. It is possible to provide an organic EL element which can improve the external quantum efficiency and improve the contrast, and an organic EL panel using the same.

Claims (11)

금속전극과 투명전극의 사이에, 유기 발광층을 포함하는 유기 EL 발광부를 구비한 유기 EL 소자로서,An organic EL device comprising an organic EL light emitting unit including an organic light emitting layer between a metal electrode and a transparent electrode, 상기 금속전극의 유기 EL 발광부쪽 면에 투명 도전막이 설치되어 있고,A transparent conductive film is provided on the side of the organic EL light emitting portion of the metal electrode, 상기 투명 도전막의 막두께가, L을 상기 유기 발광층으로부터 상기 금속전극까지의 광학적 거리, λ을 상기 유기 발광층의 발광파장으로 하여, The film thickness of the transparent conductive film is L, the optical distance from the organic light emitting layer to the metal electrode, and λ is the light emission wavelength of the organic light emitting layer,
Figure 112004056206322-pct00011
(n = 0, 1, 2,.....) ...................
Figure 112004056206322-pct00012
Figure 112004056206322-pct00011
(n = 0, 1, 2, .....) ...................
Figure 112004056206322-pct00012
을 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.An organic EL device characterized in that it is set to satisfy.
금속전극과 투명전극의 사이에, 유기 발광층을 포함하는 유기 EL 발광부를 구비한 유기 EL 소자로서,An organic EL device comprising an organic EL light emitting unit including an organic light emitting layer between a metal electrode and a transparent electrode, 상기 금속전극의 유기 EL 발광부쪽 면에 투명 도전막이 설치되어 있고,A transparent conductive film is provided on the side of the organic EL light emitting portion of the metal electrode, 상기 투명 도전막을 발광색으로 착색하여 발광색 이외에는 반사가 불가능하게 하거나, 상기 금속전극의 재료를 발광색 이외에는 흡수하는 특성을 갖는 재료로 부터 선택하여, 상기 유기 발광층의 발광파장과 다른 파장의 광을, 상기 금속전극 및 상기 투명 도전막 중 적어도 한쪽 또는 양쪽에 흡수시켜, 상기 유기 발광층으로부터 발광되는 파장의 광만을 상기 투명전극으로부터 사출시키는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.The transparent conductive film is colored with a light emitting color to make it impossible to reflect other than the light emitting color, or the material of the metal electrode is selected from a material having a characteristic of absorbing other than the light emitting color, so that light having a wavelength different from that of the organic light emitting layer is emitted from the metal. An organic EL element characterized by absorbing at least one or both of an electrode and the transparent conductive film, and emitting only light having a wavelength emitted from the organic light emitting layer from the transparent electrode. 금속전극과 투명전극의 사이에, 유기 발광층을 포함하는 유기 EL 발광부를 구비한 유기 EL 소자로서,An organic EL device comprising an organic EL light emitting unit including an organic light emitting layer between a metal electrode and a transparent electrode, 상기 금속전극의 유기 EL 발광부쪽 면에 투명 도전막이 설치되어 있고,A transparent conductive film is provided on the side of the organic EL light emitting portion of the metal electrode, 상기 투명 도전막의 막두께가, L을 상기 유기 발광층으로부터 상기 금속전극까지의 광학적 거리, λ을 상기 유기 발광층의 발광파장으로 하여,The film thickness of the transparent conductive film is L, the optical distance from the organic light emitting layer to the metal electrode, and λ is the light emission wavelength of the organic light emitting layer,
Figure 112009011958412-pct00013
(n = 0, 1, 2, .....) ................
Figure 112009011958412-pct00014
Figure 112009011958412-pct00013
(n = 0, 1, 2, .....) ................
Figure 112009011958412-pct00014
을 만족하도록 설정되고,Is set to satisfy 상기 투명 도전막을 발광색으로 착색하여 발광색 이외에는 반사가 불가능하게 하거나, 상기 금속전극의 재료를 발광색 이외에는 흡수하는 특성을 갖는 재료로 부터 선택하여, 상기 유기 발광층의 발광파장과 다른 파장의 광을, 상기 금속전극 및 상기 투명 도전막 중 적어도 하나에 흡수시켜, 상기 유기 발광층으로부터 발광되는 파장의 광만을 상기 투명전극으로부터 사출시키는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.The transparent conductive film is colored with a light emitting color to make it impossible to reflect other than the light emitting color, or the material of the metal electrode is selected from a material having a characteristic of absorbing other than the light emitting color, so that light having a wavelength different from that of the organic light emitting layer is emitted from the metal. An organic EL device, which absorbs at least one of an electrode and the transparent conductive film and emits only light having a wavelength emitted from the organic light emitting layer from the transparent electrode.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 투명 도전막의 재질은 In2O3-ZnO, In2O3-SnO2, ZnO, SnO2 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.The transparent conductive film material is an organic EL device, characterized in that at least one of In 2 O 3 -ZnO, In 2 O 3 -SnO 2, ZnO, SnO 2. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,The method of claim 2 or 3, 상기 투명 도전막은 불순물이 첨가되고, 상기 유기 발광층으로부터 발광되는 광의 색과 동일한 색으로 착색된 것임을 특징으로 하는 유기 EL 소자.The transparent conductive film is an organic EL device characterized in that an impurity is added and colored with the same color as the light emitted from the organic light emitting layer. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 유기 발광층은 청색의 광을 발광하고,The organic light emitting layer emits blue light, 상기 투명 도전막은 CuO, Co 또는 Ti 중 어느 하나의 불순물을 1% 이하의 농도로 함유하는, In2O3-ZnO, In2O3-SnO2, ZnO, SnO2 중 어느 하나의 재질로 구성되어 있으며,Composed of the transparent conductive film is CuO, any of the material of the Co or Ti containing any one of the impurity in a concentration of up to 1% of In 2 O 3 -ZnO, In 2 O 3 -SnO 2, ZnO, SnO 2 It is 상기 투명 도전막이 청색 이외의 광을 흡수하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.An organic EL device characterized in that the transparent conductive film absorbs light other than blue. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,The method of claim 2 or 3, 상기 유기 발광층은 청색의 광을 발광하고,The organic light emitting layer emits blue light, 상기 금속전극은 Zn, Mo, Cr 또는 이들 금속의 합금으로 이루어지며, 상기 금속전극이 청색 이외의 광을 흡수하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.The metal electrode is made of Zn, Mo, Cr, or an alloy of these metals, and the metal electrode absorbs light other than blue. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 EL 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 단색패널.The organic panel of any one of Claims 1-3 is provided, The monochrome panel characterized by the above-mentioned. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 EL 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 에어리어 컬러패널(area color panel).An area color panel, comprising the organic EL element according to any one of claims 1 to 3. 제 6 항에 기재된 유기 EL 소자와, 청색 단색의 백라이트와, 색변환 필터를 구비하고,The organic electroluminescent element of Claim 6, the blue monochromatic backlight, and the color conversion filter are provided, 상기 유기 EL 소자의 상기 투명 도전막에 청색 이외의 광을 흡수시키며,Absorbs light other than blue into the transparent conductive film of the organic EL element, 상기 금속전극에서 상기 백라이트로부터의 청색 단색광만을 반사시키는 것을 특징으로 하는 색변환방식 컬러패널.And the blue color monochromatic light from the backlight is reflected by the metal electrode. 제 7 항에 기재된 유기 EL 소자와, 청색 단색의 백라이트와, 색변환 필터를 구비하고,The organic electroluminescent element of Claim 7, the blue monochromatic backlight, and the color conversion filter are provided, 상기 금속전극에 청색 이외의 광을 흡수시켜, 상기 백라이트로부터의 청색 단색광만을 반사시키는 것을 특징으로 하는 색변환방식 컬러패널.A color conversion type color panel, wherein the metal electrode absorbs light other than blue to reflect only blue monochromatic light from the backlight.
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