JP2010129301A - Organic electroluminescent element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子ということがある。)及びその製造方法、照明装置、面状光源及び表示装置に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence element (hereinafter sometimes referred to as an organic EL element), a manufacturing method thereof, an illumination device, a planar light source, and a display device.
有機EL素子は一対の電極と該電極間に設けられる発光層を含んで構成される。有機EL素子に電圧を印加すると、陽極から正孔が注入されるとともに、陰極から電子が注入され、これら正孔と電子とが発光層において再結合することによって発光する。
有機EL素子は、例えば表示装置、および照明装置などの光源として用いられ、その特性として高い発光効率が求められている。有機EL素子は、発光層を1層含んで構成されるのが通常であるが、注入する電流に対する発光効率を向上させるために、マルチフォトン型の有機EL素子が提案されている。このマルチフォトン型の有機EL素子は、それぞれが発光層を備える複数の発光ユニットを積層した構成の有機EL素子である(例えば特許文献1参照)。
The organic EL element includes a pair of electrodes and a light emitting layer provided between the electrodes. When a voltage is applied to the organic EL element, holes are injected from the anode and electrons are injected from the cathode, and light is emitted by recombination of these holes and electrons in the light emitting layer.
An organic EL element is used, for example, as a light source for a display device, a lighting device, and the like, and high luminous efficiency is required as its characteristics. The organic EL element is usually configured to include one light emitting layer, but a multiphoton type organic EL element has been proposed in order to improve the light emission efficiency with respect to the injected current. This multiphoton type organic EL element is an organic EL element having a configuration in which a plurality of light emitting units each having a light emitting layer are stacked (for example, see Patent Document 1).
また表示装置および照明装置などでは、白色光を発光する有機EL素子が用いられることが多く、このような有機EL素子の1つとして、複数の種類の色素を分散させた1層の白色発光層を備える有機EL素子が開示されている(例えば、特許文献2参照)。表示装置および照明装置などでは、一般的に、明るさが変化したとしてもその色味が変化しないものが好ましく、従ってその光源として用いられる有機EL素子にも、印加する電圧の変化に対する色味の変化の少ないものが求められている。 In addition, organic EL elements that emit white light are often used in display devices, lighting devices, and the like. As one of such organic EL elements, a single white light emitting layer in which a plurality of types of pigments are dispersed is used. An organic EL element including the above is disclosed (for example, see Patent Document 2). In general, a display device, a lighting device, and the like are preferably those whose color does not change even if the brightness changes. Accordingly, the organic EL element used as the light source also has a color with respect to a change in applied voltage. What has little change is required.
しかしながら複数の種類の色素を分散させた白色発光層を備える従来の有機EL素子では、印加する電圧に対する色味の変化が大きく、また発光効率が低い。そこで白色光を発光する有機EL素子として、1層の白色発光層を備える構成の有機EL素子とは別に、互いに異なる色で発光する複数の発光層を積層した構成の有機EL素子を本発明者は検討した。 However, in a conventional organic EL device having a white light emitting layer in which a plurality of types of pigments are dispersed, the change in color with respect to the applied voltage is large and the light emission efficiency is low. Therefore, the present inventor has an organic EL element having a configuration in which a plurality of light emitting layers emitting different colors are stacked separately from an organic EL element having a white light emitting layer as an organic EL element that emits white light. Considered.
本発明は、前記従来技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、その課題は、電極に印加する電圧の変化に対する色味の変化が少なく、かつ発光効率の高い有機エレクトロルミネッセンス素子、該有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた照明装置、面状光源、および照明装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and the problem is that an organic electroluminescence element having a small change in color with respect to a change in voltage applied to an electrode and having a high luminous efficiency, the organic It is providing the illuminating device, surface light source, and illuminating device using an electroluminescent element.
上記課題を解決するために、本発明は、下記構成を採用した有機エレクトロルミネッセンス素子、および該有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた照明装置、面状光源、及び表示装置を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an organic electroluminescence element adopting the following configuration, and an illumination device, a planar light source, and a display device using the organic electroluminescence element.
[1]陽極と、陰極と、前記陽極および陰極間に設けられ、かつそれぞれが発光層を含む複数の発光ユニットと、前記発光ユニットに挟持されて配置される電荷発生層とを有し、
前記電荷発生層は、仕事関数が3.0eV以下の金属およびその化合物(A)の1種類以上と、仕事関数が4.0eV以上の化合物(B)の1種類以上とを含み、前記発光ユニットの少なくとも一つは、発光する光のピーク波長が長い発光層ほど、前記陽極寄りに配置された複数の発光層を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
[2]前記電荷発生層が、前記金属およびその化合物(A)を1種類以上含む第1の層と、前記化合物(B)の1種類以上を含む第2の層とを含んで成り、前記第1の層が、第2の層よりも前記陽極寄りに配置されていることを特徴とする上記[1]に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[3]前記電荷発生層は、前記金属およびその化合物(A)の1種類以上と、前記化合物(B)の1種類以上とが混合されて成る層であることを特徴とする上記[1]に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[4]波長550nmに対する前記電荷発生層の透過率が、30%以上であることを特徴とする上記[1]から[3]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[5]前記仕事関数が3.0eV以下の金属が、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属から成る群から選択されることを特徴とする上記[1]から[4]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[6]前記仕事関数4.0eV以上の化合物が遷移金属酸化物であることを特徴とする上記[1]から[5]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[7]各発光ユニットから放射される光の色が互いに異なることを特徴とする上記[1]から[6]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[8]前記発光ユニットの少なくとも一つは、赤色の光を発する発光層と、緑色の光を発する発光層と、青色の光を発する発光層とを有し、かつ発光する光のピーク波長が長い発光層ほど、前記陽極寄りに配置されていることを特徴とする上記[1]から[7]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[9]前記第1電極と第2電極との間に印加する電圧を変化させたときの、外に取出される光の色度座標における座標値xと座標値yの変化の幅が、それぞれ0.05以下であることを特徴とする上記[1]から[8]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[10]上記[1]から[8]のうちのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする照明装置。
[11]上記[1]から[8]のうちのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする面状光源。
[12]上記[1]から[8]のうちのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする表示装置。
[1] An anode, a cathode, a plurality of light emitting units provided between the anode and the cathode and each including a light emitting layer, and a charge generation layer disposed between the light emitting units.
The charge generation layer includes at least one kind of a metal having a work function of 3.0 eV or less and a compound thereof (A) and one or more kinds of a compound (B) having a work function of 4.0 eV or more, and the light emitting unit At least one of the organic electroluminescent elements is characterized by comprising a plurality of light emitting layers disposed closer to the anode as the light emitting layer has a longer peak wavelength of the emitted light.
[2] The charge generation layer includes a first layer containing at least one kind of the metal and its compound (A), and a second layer containing at least one kind of the compound (B), The organic electroluminescence element according to the above [1], wherein the first layer is disposed closer to the anode than the second layer.
[3] The above-mentioned [1], wherein the charge generation layer is a layer formed by mixing one or more of the metal and its compound (A) and one or more of the compound (B). The organic electroluminescent element of description.
[4] The organic electroluminescence device according to any one of [1] to [3], wherein the transmittance of the charge generation layer with respect to a wavelength of 550 nm is 30% or more.
[5] The metal according to any one of [1] to [4], wherein the metal having a work function of 3.0 eV or less is selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals. Organic electroluminescence element.
[6] The organic electroluminescence device according to any one of [1] to [5], wherein the compound having a work function of 4.0 eV or more is a transition metal oxide.
[7] The organic electroluminescence element according to any one of [1] to [6], wherein the colors of light emitted from the light emitting units are different from each other.
[8] At least one of the light emitting units has a light emitting layer that emits red light, a light emitting layer that emits green light, and a light emitting layer that emits blue light, and the peak wavelength of the emitted light is The organic electroluminescence device according to any one of [1] to [7], wherein a longer light emitting layer is disposed closer to the anode.
[9] When the voltage applied between the first electrode and the second electrode is changed, the change widths of the coordinate value x and the coordinate value y in the chromaticity coordinates of the light extracted outside are respectively It is 0.05 or less, The organic electroluminescent element as described in any one of said [1] to [8] characterized by the above-mentioned.
[10] An illuminating device comprising the organic electroluminescence element according to any one of [1] to [8].
[11] A planar light source comprising the organic electroluminescent element according to any one of [1] to [8].
[12] A display device comprising the organic electroluminescence element according to any one of [1] to [8].
本発明による有機EL素子は、マルチフォトン型の有機EL素子を構成するとともに、発光する光のピーク波長に応じて、各発光層を所定の順序で配置することにより、電極に印加する電圧の変化に対して、色味の変化が少なく、かつ発光効率の高い有機エレクトロルミネッセンス素子を実現することができる。 The organic EL device according to the present invention constitutes a multi-photon type organic EL device, and changes the voltage applied to the electrodes by arranging the light emitting layers in a predetermined order according to the peak wavelength of the emitted light. On the other hand, it is possible to realize an organic electroluminescence element with little change in color and high luminous efficiency.
以下、本発明の実施の一形態の有機EL素子について、図面を参照しつつ説明する。なお、理解の容易のため、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。また、本発明は以下の記述によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。有機EL装置においては、電極のリード線等の部材も存在するが、本発明の説明にあっては直接的に要しないため記載を省略している。層構造等の説明の便宜上、下記例においては基板を下に配置した図と共に説明がなされるが、本実施の形態の有機EL素子及びこれを搭載した有機EL装置が、必ずしもこの配置で製造または使用等がなされるわけではない。 Hereinafter, an organic EL element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. For ease of understanding, the scale of each member in the drawings may be different from the actual scale. Further, the present invention is not limited by the following description, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. In the organic EL device, there are members such as electrode lead wires. However, in the explanation of the present invention, the description is omitted because it is not required directly. For convenience of explanation of the layer structure and the like, in the following example, the explanation will be made together with a diagram in which the substrate is arranged below. It is not used.
図1は、本発明の実施の一形態の有機EL素子11を示す側面図である。本実施の形態の有機EL素子11は、通常、基板10に設けられる。有機EL素子11は、陽極1と、陰極6と、陽極1および陰極6間に設けられ、かつそれぞれが発光層を含む複数の発光ユニットと、発光ユニットに挟持されて配置される電荷発生層40とを有し、前記発光ユニットの少なくとも一つは、発光する光のピーク波長が長い発光層ほど、前記陽極寄りに配置された複数の発光層を備えるものである。
FIG. 1 is a side view showing an
本実施の形態の有機EL素子は、マルチフォトン型の有機EL素子であり、2個以上の発光ユニットを備える。有機EL素子のとりうる素子構成を以下に示す。
(i)陽極/発光ユニット/電荷発生層/発光ユニット/陰極
(ii)陽極/発光ユニット/(電荷発生層/発光ユニット)x/陰極
ここで記号「/」は、記号「/」を挟む層が隣接して積層されていることを表す。また記号「x」は、2以上の整数を表し、「(電荷発生層/発光ユニット)x」は、電荷発生層と発光ユニットとから成る積層体が、x段積層されていることを表す。なおマルチフォトン型の有機EL素子のうちで発光ユニットが2段積層されて構成される(i)の構成の素子を特にタンデム型の素子という。
The organic EL element of the present embodiment is a multiphoton type organic EL element, and includes two or more light emitting units. The element structure which an organic EL element can take is shown below.
(I) Anode / light emitting unit / charge generating layer / light emitting unit / cathode (ii) Anode / light emitting unit / (charge generating layer / light emitting unit) x / cathode Here, the symbol “/” is a layer sandwiching the symbol “/”. Indicates that they are stacked adjacent to each other. The symbol “x” represents an integer of 2 or more, and “(charge generation layer / light emitting unit) x” represents that x layers of the layered structure including the charge generation layer and the light emitting unit are stacked. Of the multi-photon organic EL elements, the element having the configuration (i) configured by stacking two light emitting units is particularly referred to as a tandem element.
本実施の形態における有機EL素子11は、第1の発光ユニット20及び第2の発光ユニット60の2個の発光ユニットと、これら2つの発光ユニット20、60に挟持される電荷発生層40とを備える。有機EL素子は、通常、(i)または(ii)の構成において、陽極が最も基板寄りとなる配置で基板上に設けられる。なお、有機EL素子は、(i)または(ii)の構成において、陰極が最も基板寄りとなる配置で基板上に設けられてもよい。本実施の形態の有機EL素子11は、基板10に、陽極1、第1の発光ユニット20、電荷発生層40、第2の発光ユニット60、陰極6がこの順に積層されて構成される。すなわち本実施の形態の有機EL素子11は(i)の構成の有機EL素子であり、いわゆるタンデム型の有機EL素子を構成する。
The
<基板>
本実施の形態の有機EL素子に用いられる基板10は、有機EL素子を形成する際に変化しないものであればよく、例えばガラス、プラスチック、シリコン基板、これらを積層したものなどが用いられる。基板としては、市販のものが使用可能である。また公知の方法により基板を製造することもできる。なお所定の電子回路が予め組み込まれた基板を用いてもよく、たとえばTFT(Thin Film Transistor)基板を用いてもよい。
<Board>
The
<陽極>
有機EL素子は、発光ユニットから発生した光を外に取出す必要があるので、陽極および陰極のうちの少なくとも一方が透光性を有する電極によって構成される。本実施の形態では、陽極から光を取出す構成の有機EL素子について説明する。
本実施の形態の有機EL素子の陽極1としては、光透光性を示す電極が用いられ、かかる電極としては、電気伝導度の高い金属酸化物、金属硫化物および金属などの薄膜を用いることができ、光透過率の高いものが好適に用いられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズ酸化物(Indium Tin Oxide:略称ITO)、インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide:略称IZO)、金、白金、銀、および銅などから成る薄膜が用いられ、これらの中でもITO、IZO、または酸化スズから成る薄膜が好適に用いられる。陽極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法などを挙げることができる。また、該陽極として、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。
なお例えば陽極から光を取出さない構成の有機EL素子の場合などには、光を反射させる材料を用いて陽極を形成してもよく、該材料としては、仕事関数3.0eV以上の金属、金属酸化物、金属硫化物が好ましい。
<Anode>
Since the organic EL element needs to extract light generated from the light emitting unit to the outside, at least one of the anode and the cathode is constituted by an electrode having translucency. In the present embodiment, an organic EL element having a structure in which light is extracted from an anode will be described.
As the
For example, in the case of an organic EL element having a structure that does not extract light from the anode, the anode may be formed using a material that reflects light, such as a metal having a work function of 3.0 eV or more, Metal oxides and metal sulfides are preferred.
陽極の膜厚は、光の透過性と電気伝導度とを考慮して、適宜選択することができるが、例えば10nm〜10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmである。 The film thickness of the anode can be appropriately selected in consideration of light transmittance and electrical conductivity, and is, for example, 10 nm to 10 μm, preferably 20 nm to 1 μm, more preferably 50 nm to 500 nm. is there.
<電荷発生層>
電荷発生層40は、陽極と陰極とに電圧を印加したときに、電荷(正孔と電子)を発生し、電荷発生層に対して陽極側に隣接する発光ユニットに電子を注入するとともに、電荷発生層に対して陰極側に隣接する発光ユニットに正孔を注入する層として機能する。陽極および陰極から注入される電荷に加えて、電荷発生層からも当該電荷発生層において発生する電荷が注入されるので、注入した電流に対する発光効率(電流効率)が向上する。
本実施の形態の有機EL素子11においては、電荷発生層40は、第1の発光ユニット20及び第2の発光ユニット60に狭持され、これら第1の発光ユニット20及び第2の発光ユニット60を仕切っている(図1参照)。
<Charge generation layer>
The
In the
本実施の形態における電荷発生層40は、仕事関数が3.0eV以下の金属およびその化合物(A)の1種類以上と、仕事関数が4.0eV以上の化合物(B)の1種類以上とを含む。電荷発生層40は、前記仕事関数が3.0eV以下の金属およびその化合物(A)の1種類以上を単独で用いるよりも、前記仕事関数が4.0eV以上の化合物(B)の1種類以上と組合せて用いることにより、電荷を効率的に発生することができる。
In the present embodiment, the
仕事関数が3.0eV以下の金属の化合物(A)とは、金属の仕事関数が3.0eV以下であり、かつ化合物自体の仕事関数が3.0eV以下である化合物をさす。電荷発生層40に仕事関数が前記範囲を満たす材料が含まれていない場合、有効な電荷注入が起こりにくくなり本発明の効果が十分に得られないので好ましくない。
The metal compound (A) having a work function of 3.0 eV or less refers to a compound having a metal work function of 3.0 eV or less and a work function of the compound itself of 3.0 eV or less. If the
電荷発生層を構成する仕事関数が3.0eV以下の金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び希土類金属から成る群から選択することができる。中でもアルカリ金属及びアルカリ土類金属が好ましい。アルカリ金属としては、リチウム(Li)(2.93eV)、ナトリウム(Na)(2.36eV)、カリウム(K)(2.28eV)、ルビジウム(Rb)(2.16eV)、及びセシウム(Cs)(1.95eV)が好ましく、アルカリ土類金属としては、カルシウム(Ca)(2.9eV)及びバリウム(Ba)(2.52eV)が好ましい(カッコ内は仕事関数を示す。)。これらの中では、Liがより好ましい。また、電荷発生層を構成する仕事関数が3.0eV以下の金属の化合物(A)としては、前記の金属の酸化物、ハロゲン化物、フッ化物、ホウ化物、窒化物、炭化物等が挙げられる。 The metal having a work function of 3.0 eV or less constituting the charge generation layer can be selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth metals. Of these, alkali metals and alkaline earth metals are preferred. Examples of the alkali metal include lithium (Li) (2.93 eV), sodium (Na) (2.36 eV), potassium (K) (2.28 eV), rubidium (Rb) (2.16 eV), and cesium (Cs). (1.95 eV) is preferable, and as the alkaline earth metal, calcium (Ca) (2.9 eV) and barium (Ba) (2.52 eV) are preferable (the work function is shown in parentheses). Among these, Li is more preferable. Examples of the metal compound (A) having a work function of 3.0 eV or less constituting the charge generation layer include oxides, halides, fluorides, borides, nitrides and carbides of the above metals.
仕事関数が4.0eV以上の化合物(B)としては、仕事関数が4.0eV以上の無機又は有機化合物が選ばれる。仕事関数が4.0eV以上の無機化合物としては、遷移金属酸化物が望ましく、遷移金属酸化物の中でも、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、マンガン(Mn)、テクネチウム(Tc)、レニウム(Re)などの酸化物が好ましく、V2O5がより好ましい。 As the compound (B) having a work function of 4.0 eV or more, an inorganic or organic compound having a work function of 4.0 eV or more is selected. As the inorganic compound having a work function of 4.0 eV or more, a transition metal oxide is desirable. Among the transition metal oxides, vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), chromium (Cr), molybdenum (Mo ), Tungsten (W), manganese (Mn), technetium (Tc), rhenium (Re), and the like are preferable, and V 2 O 5 is more preferable.
仕事関数が4.0eV以上の有機化合物としては、後の工程で用いられる塗布液に溶解しにくく、かつ仕事関数が3.0eV以下の金属およびその化合物(A)から電子を受け取りやすい電子受容性の材料が好ましい。さらに好ましくは、仕事関数が3.0eV以下の金属およびその化合物(A)と電荷移動錯体を形成することが好ましい。このような材料の例として、テトラフルオロ−テトラシアノキノジメタン(4F−TCNQ)が挙げられる。 As an organic compound having a work function of 4.0 eV or more, an electron acceptability that is difficult to dissolve in a coating solution used in a later step and easily receives electrons from a metal having a work function of 3.0 eV or less and its compound (A). The material is preferred. More preferably, it is preferable to form a charge transfer complex with a metal having a work function of 3.0 eV or less and its compound (A). An example of such a material is tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane (4F-TCNQ).
電荷発生層は、以下の2通りの構造をとり得る。
(I)電荷発生層40が、前記金属およびその化合物(A)を1種類以上含む第1の層4−1と、前記化合物(B)を1種類以上含む第2の層4−2とを含む(積層構造:図1参照)。
(II)電荷発生層が、前記金属およびその化合物(A)の1種類以上と、前記化合物(B)の1種類以上とが混合されて成る層である(混合層)。
The charge generation layer can have the following two structures.
(I) The
(II) The charge generation layer is a layer formed by mixing one or more of the metal and its compound (A) and one or more of the compound (B) (mixed layer).
前記(I)の積層構造の場合には、図1に示すように、第1の層4−1を、第2の層4−2よりも陽極寄りに配置することが好ましい。 In the case of the laminated structure (I), it is preferable that the first layer 4-1 is disposed closer to the anode than the second layer 4-2, as shown in FIG.
前記混合層を形成する方法としては、共蒸着などの手法により、2種類の材料が混合した層を一度に形成する方法や、第1の層を構成する材料を極めて薄く形成することにより、連続膜になる前の島状の離散的な構造を形成し、この構造の上に第2の層を形成することにより混合層とする方法を挙げることができる。 As a method of forming the mixed layer, a method of forming a layer in which two kinds of materials are mixed at a time by a method such as co-evaporation, or a method of forming a material constituting the first layer extremely thinly, A method of forming a mixed layer by forming an island-like discrete structure before forming a film and forming a second layer on this structure can be mentioned.
前記第1の層4−1の厚さは、本発明の効果を十分に得るためには、10nm以下が好ましく、より好ましくは6nm以下である。
前記第2の層4−2の厚さは、2nm以上100nm以下が望ましく、さらに望ましくは4nm以上80nm以下である。
The thickness of the first layer 4-1 is preferably 10 nm or less, more preferably 6 nm or less, in order to sufficiently obtain the effects of the present invention.
The thickness of the second layer 4-2 is preferably 2 nm to 100 nm, and more preferably 4 nm to 80 nm.
また、本実施の形態の電荷発生層は、さらに第3の層として、透明導電性薄膜を含んでいてもよい。透明導電性薄膜としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズ酸化物(ITO)などを用いることができる。 Further, the charge generation layer of the present embodiment may further include a transparent conductive thin film as the third layer. As the transparent conductive thin film, indium oxide, zinc oxide, tin oxide, indium tin oxide (ITO), or the like can be used.
本発明の電荷発生層の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、塗布法などを用いることができる。 As a method for forming the charge generation layer of the present invention, a vacuum deposition method, a sputtering method, a coating method, or the like can be used.
本実施の形態の電荷発生層の光透過率は、発光層から放出される光に対して高い透過率を有することが望ましい。十分に光を取り出し、十分な輝度を得るためには、波長550nmでの透過率が30%以上であることが好ましく、さらに好ましくは50%以上である。 It is desirable that the light transmittance of the charge generation layer of this embodiment has a high transmittance with respect to light emitted from the light emitting layer. In order to sufficiently extract light and obtain sufficient luminance, the transmittance at a wavelength of 550 nm is preferably 30% or more, and more preferably 50% or more.
<発光ユニット>
次に発光ユニットについて説明する。発光ユニットは、少なくとも発光層を含んで構成される。なお発光ユニットは発光層のみによって構成されていてもよく、また無機層を含んでいてもよい。発光ユニットは、マルチフォトン型ではない発光層を1層備える通常の有機EL素子において、陽極と陰極とに挟持された部分と同様の構成を有する。
発光ユニットは、必要に応じて発光層以外の層を有している場合がある。発光ユニットを構成する層のうちで、発光層を基準にして陽極側に設けられる層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層などを挙げることができる。正孔注入層と正孔輸送層との両方の層が設けられる場合、電荷発生層または陽極に接する層を正孔注入層といい、この正孔注入層を除く層を正孔輸送層という。
正孔注入層は、電荷発生層または陽極からの正孔注入効率を改善する機能を有する層である。正孔輸送層は、陽極、電荷発生層、正孔注入層または陽極により近い正孔輸送層からの正孔注入を改善する機能を有する層である。電子ブロック層は、電子の輸送を堰き止める機能を有する層である。なお正孔注入層、及び/又は正孔輸送層が電子の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が電子ブロック層を兼ねることがある。
発光ユニットを構成する層のうちで、発光層を基準にして陰極側に設けられる層としては、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層などを挙げることができる。電子注入層と電子輸送層との両方の層が設けられる場合、陰極に接する層を電子注入層といい、この電子注入層を除く層を電子輸送層という。
電子注入層は、陰極または電荷発生層からの電子注入効率を改善する機能を有する層である。電子輸送層は、陰極、電荷発生層、電子注入層または陰極により近い電子輸送層からの電子注入を改善する機能を有する層である。正孔ブロック層は、正孔の輸送を堰き止める機能を有する層である。なお電子注入層、及び/又は電子輸送層が正孔の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が正孔ブロック層を兼ねることがある。
正孔ブロック層が正孔の輸送を堰き止める機能を有することは、例えばホール電流のみを流す素子を作製し、その電流値の減少で堰き止める効果を確認することが可能である。
<Light emitting unit>
Next, the light emitting unit will be described. The light emitting unit includes at least a light emitting layer. In addition, the light emitting unit may be comprised only by the light emitting layer, and may contain the inorganic layer. The light emitting unit has a configuration similar to that of a portion sandwiched between an anode and a cathode in a normal organic EL element including one light emitting layer that is not a multiphoton type.
The light emitting unit may have a layer other than the light emitting layer as necessary. Among the layers constituting the light emitting unit, examples of the layer provided on the anode side with respect to the light emitting layer include a hole injection layer, a hole transport layer, and an electron block layer. When both the hole injection layer and the hole transport layer are provided, a layer in contact with the charge generation layer or the anode is referred to as a hole injection layer, and a layer excluding this hole injection layer is referred to as a hole transport layer.
The hole injection layer is a layer having a function of improving the efficiency of hole injection from the charge generation layer or the anode. The hole transport layer is a layer having a function of improving hole injection from the anode, the charge generation layer, the hole injection layer, or the hole transport layer closer to the anode. The electron blocking layer is a layer having a function of blocking electron transport. In the case where the hole injection layer and / or the hole transport layer has a function of blocking electron transport, these layers may also serve as an electron blocking layer.
Among the layers constituting the light emitting unit, examples of the layer provided on the cathode side with respect to the light emitting layer include an electron injection layer, an electron transport layer, and a hole blocking layer. When both the electron injection layer and the electron transport layer are provided, a layer in contact with the cathode is referred to as an electron injection layer, and a layer excluding the electron injection layer is referred to as an electron transport layer.
The electron injection layer is a layer having a function of improving electron injection efficiency from the cathode or the charge generation layer. The electron transport layer is a layer having a function of improving electron injection from the cathode, the charge generation layer, the electron injection layer, or the electron transport layer closer to the cathode. The hole blocking layer is a layer having a function of blocking hole transport. In the case where the electron injection layer and / or the electron transport layer have a function of blocking hole transport, these layers may also serve as the hole blocking layer.
The fact that the hole blocking layer has a function of blocking hole transport makes it possible, for example, to produce an element that allows only a hole current to flow, and confirm the blocking effect by reducing the current value.
発光ユニットのとりうる層構成の具体的な一例を以下に示す。
a)発光層
b)正孔注入層/発光層
c)正孔注入層/発光層/電子注入層
d)正孔注入層/発光層/電子輸送層
e)正孔注入層/発光層/電子輸送層/電子注入層
f)正孔注入層/正孔輸送層/発光層
g)正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層
h)正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層
i)正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層
j)発光層/電子注入層
k)発光層/電子輸送層/電子注入層
なお以上のa)〜k)の構成では、左側が陽極寄りの層であり、右側が陰極寄りの層である。
A specific example of the layer structure that the light emitting unit can take is shown below.
a) Light emitting layer b) Hole injection layer / light emitting layer c) Hole injection layer / light emitting layer / electron injection layer d) Hole injection layer / light emitting layer / electron transport layer e) Hole injection layer / light emitting layer / electron Transport layer / electron injection layer f) hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer g) hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron injection layer h) hole injection layer / hole transport layer / Light emitting layer / electron transport layer i) hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer j) light emitting layer / electron injection layer k) light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer In the configurations of a) to k), the left side is a layer closer to the anode, and the right side is a layer closer to the cathode.
有機EL素子が有する複数の発光ユニットは、互いに同じ層構成であってもよく、また互いに異なる層構成であってもよい。また本実施の形態の有機EL素子は、複数の発光ユニットを備え、少なくとも1つの発光ユニットが複数の発光層を備えている。以下、複数の発光層が積層されて構成される積層体を発光部という。上記a)〜k)の構成では、発光層を1層のみ有する発光ユニットを示しているが、複数の発光層を有する発光ユニットの場合には、上記a)〜k)の構成において「発光層」を「発光部」に置換すればよい。「発光部」は、複数の発光層のみから構成されてもよく、また電荷発生層以外の所定の層(電荷注入層、電荷輸送層など)を備えていてもよい。図1に示す本実施の形態の第1の発光ユニット20は、b)の構成において「発光層」を「発光部」に置換した構成、すなわち正孔注入層2と第1の発光部30とが積層された構成を有し、第2の発光ユニット60は、前記a)の構成において「発光層」を「発光部」に置換した構成、すなわち第2の発光部50のみから構成されている。
以下、発光ユニットを構成する各層についてさらに詳しく説明する。
The plurality of light emitting units included in the organic EL element may have the same layer configuration, or may have different layer configurations. The organic EL element of the present embodiment includes a plurality of light emitting units, and at least one light emitting unit includes a plurality of light emitting layers. Hereinafter, a stacked body formed by stacking a plurality of light emitting layers is referred to as a light emitting portion. In the configurations of a) to k), a light emitting unit having only one light emitting layer is shown. However, in the case of a light emitting unit having a plurality of light emitting layers, the “light emitting layer” in the configurations of a) to k) above. "May be replaced with" light emitting part ". The “light emitting portion” may be composed of only a plurality of light emitting layers, and may include a predetermined layer (charge injection layer, charge transport layer, etc.) other than the charge generation layer. The first
Hereinafter, each layer constituting the light emitting unit will be described in more detail.
<正孔注入層>
正孔注入層を構成する正孔注入材料としては、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、および酸化アルミニウムなどの酸化物や、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、アモルファスカーボン、ポリアニリン、およびポリチオフェン誘導体などを挙げることができる。
正孔注入層の成膜方法としては、例えば正孔注入材料を含む溶液からの成膜を挙げることができる。溶液からの成膜に用いられる溶媒としては、正孔注入材料を溶解させるものであれば特に制限はなく、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタンなどの塩素系溶媒、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテートなどのエステル系溶媒、および水を挙げることができる。
溶液からの成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法などの塗布法を挙げることができる。
正孔注入層の膜厚は、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように適宜設定され、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなるので好ましくない。従って正孔注入層の膜厚は、例えば1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
<Hole injection layer>
As the hole injection material constituting the hole injection layer, oxides such as vanadium oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, and aluminum oxide, phenylamine type, starburst type amine type, phthalocyanine type, amorphous carbon, polyaniline, And polythiophene derivatives.
Examples of the method for forming the hole injection layer include film formation from a solution containing a hole injection material. The solvent used for film formation from a solution is not particularly limited as long as it dissolves the hole injection material. Chlorine solvents such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, ether solvents such as tetrahydrofuran, toluene, xylene And aromatic hydrocarbon solvents such as acetone, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate and ethyl cellosolve acetate, and water.
As a film forming method from a solution, a spin coating method, a casting method, a micro gravure coating method, a gravure coating method, a bar coating method, a roll coating method, a wire bar coating method, a dip coating method, a spray coating method, a screen printing method, Examples of the application method include a flexographic printing method, an offset printing method, and an ink jet printing method.
The film thickness of the hole injection layer varies depending on the material used, and is set as appropriate so that the drive voltage and light emission efficiency are appropriate. If it is thick, the driving voltage of the element increases, which is not preferable. Therefore, the film thickness of the hole injection layer is, for example, 1 nm to 1 μm, preferably 2 nm to 500 nm, and more preferably 5 nm to 200 nm.
<正孔輸送層>
正孔輸送層を構成する材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)若しくはその誘導体、又はポリ(2,5−チエニレンビニレン)若しくはその誘導体などが例示される。
<Hole transport layer>
Materials constituting the hole transport layer include polyvinyl carbazole or derivatives thereof, polysilane or derivatives thereof, polysiloxane derivatives having aromatic amines in the side chain or main chain, pyrazoline derivatives, arylamine derivatives, stilbene derivatives, triphenyldiamine. Derivatives, polyaniline or derivatives thereof, polythiophene or derivatives thereof, polyarylamine or derivatives thereof, polypyrrole or derivatives thereof, poly (p-phenylene vinylene) or derivatives thereof, or poly (2,5-thienylene vinylene) or derivatives thereof, etc. Is exemplified.
これらの中で、正孔輸送層に用いる正孔輸送材料として、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミン化合物基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)若しくはその誘導体、又はポリ(2,5−チエニレンビニレン)若しくはその誘導体等の高分子正孔輸送材料が好ましく、さらに好ましくはポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体である。低分子の正孔輸送材料の場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。 Among these, as a hole transport material used for the hole transport layer, polyvinyl carbazole or a derivative thereof, polysilane or a derivative thereof, a polysiloxane derivative having an aromatic amine compound group in a side chain or a main chain, polyaniline or a derivative thereof, Polymeric hole transport materials such as polythiophene or derivatives thereof, polyarylamine or derivatives thereof, poly (p-phenylene vinylene) or derivatives thereof, or poly (2,5-thienylene vinylene) or derivatives thereof are preferred, and more preferred Is polyvinyl carbazole or a derivative thereof, polysilane or a derivative thereof, and a polysiloxane derivative having an aromatic amine in a side chain or a main chain. In the case of a low-molecular hole transport material, it is preferably used by being dispersed in a polymer binder.
正孔輸送層の成膜の方法に制限はないが、低分子正孔輸送材料では、高分子バインダーとの混合溶液からの成膜による方法が例示される。また、高分子正孔輸送材料では、溶液からの成膜による方法が例示される。 Although there is no restriction | limiting in the film-forming method of a positive hole transport layer, In the low molecular hole transport material, the method by the film-forming from a mixed solution with a polymer binder is illustrated. In the case of a polymer hole transport material, a method of film formation from a solution is exemplified.
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔輸送材料を溶解させるものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒が例示される。 The solvent used for film formation from a solution is not particularly limited as long as it can dissolve a hole transport material. Examples of the solvent include chlorine solvents such as chloroform, methylene chloride, and dichloroethane; ether solvents such as tetrahydrofuran; aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene; ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone; ethyl acetate, butyl acetate, An ester solvent such as ethyl cellosolve acetate is exemplified.
溶液からの成膜方法としては、溶液からのスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法等の塗布法を用いることができる。パターン形成が容易であるという点で、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法が好ましい。 Examples of film formation methods from solution include spin coating from solution, casting method, micro gravure coating method, gravure coating method, bar coating method, roll coating method, wire bar coating method, dip coating method, slit coating method, capillary Coating methods such as coating methods, spray coating methods, nozzle coating methods, etc., gravure printing methods, screen printing methods, flexographic printing methods, offset printing methods, reverse printing methods, printing methods such as inkjet printing methods, etc. may be used. it can. A printing method such as a gravure printing method, a screen printing method, a flexographic printing method, an offset printing method, a reversal printing method, and an inkjet printing method is preferable in that the pattern formation is easy.
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高分子バインダーとして、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン等が例示される。 As the polymer binder to be mixed, those not extremely disturbing charge transport are preferable, and those showing no strong absorption against visible light are suitably used. Examples of the polymer binder include polycarbonate, polyacrylate, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyvinyl chloride, and polysiloxane.
正孔輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該正孔輸送層の膜厚としては、例えば1nmから1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。 The film thickness of the hole transport layer differs depending on the material used, and may be selected so that the drive voltage and the light emission efficiency are appropriate. However, at least a thickness that does not cause pinholes is required. If it is too thick, the driving voltage of the element becomes high, which is not preferable. Therefore, the film thickness of the hole transport layer is, for example, 1 nm to 1 μm, preferably 2 nm to 500 nm, and more preferably 5 nm to 200 nm.
<発光部>
本発明では、複数の発光ユニットの少なくとも一つは、発光する光のピーク波長が長い発光層ほど、前記陽極寄りに配置された複数の発光層を備える。
<Light emitting part>
In the present invention, at least one of the plurality of light emitting units includes a plurality of light emitting layers arranged closer to the anode as the light emitting layer has a longer peak wavelength of light to be emitted.
図2は、図1に示す有機EL素子における発光部の構成の一例をさらに具体的に示した図である(なお基板10は省略している。)。図2に示す有機EL素子11−1の例では、第1の発光部30は、発光する光のピーク波長が長い発光層ほど、陽極1寄りに配置された3層の発光層3R、3G、3Bが積層されて構成される。具体的には、第1の発光部30は、陽極1側から順に、赤色を発光する発光層(以下、赤色発光層という場合がある)3Rと、緑色を発光する発光層(以下、緑色発光層という場合がある)3Gと、青色を発光する発光層(以下、青色発光層という場合がある)3Bとがこの順で積層されて構成される。
また、第2の発光部50は、発光する光のピーク波長が長い発光層ほど、陽極1寄りに配置された3層の発光層5R、5G、5Bが積層されて構成され、陽極1側から順に、赤色発光層5R、緑色発光層5G、青色発光層5Bとがこの順で積層されて構成される。
FIG. 2 is a diagram more specifically showing an example of the configuration of the light emitting unit in the organic EL element shown in FIG. 1 (note that the
Further, the second
第1および第2の発光部30、50において、赤色発光層3R(5R)は、発光層を構成する3つの発光層の中で、発光する光のピーク波長が最も長いので、3つの発光層の中で最も陽極1寄りに配置され、緑色発光層3G(5G)は、3つの発光層の中で、発光する光のピーク波長が真中なので、3つの発光層の真中に配置され、青色発光層3B(5B)は、3つの発光層の中で、発光する光のピーク波長が最も短いので、3つの発光層の中で最も陰極6寄りに配置される。
なお、発光層の発光するピーク波長とは、発光する光を波長領域で見たときに、最も強い光強度となる波長のことである。
In the first and second
The peak wavelength emitted from the light emitting layer is a wavelength that gives the strongest light intensity when the emitted light is viewed in the wavelength region.
前記赤色発光層3R(5R)としては、発光する光のピーク波長が、例えば580nm〜660nmのものが用いられ、好ましくは600〜640nmのものが用いられる。前記緑色発光層3G(5G)としては、発光する光のピーク波長が、例えば500nm〜560nmのものが用いられ、好ましくは520nm〜540nmのものが用いられる。前記青色発光層3B(5B)としては、発光する光のピーク波長が、例えば400nm〜500nmのものが用いられ、好ましくは420nm〜480nmのものが用いられる。
このようなピーク波長で発光する3つの発光層からそれぞれ発光される光を重ね合わせると、白色光となる。よって、発光部が赤色発光層、緑色発光層、および青色発光層の3層で構成される本実施の形態の有機EL素子は、全体として白色光を発する。
As the red
When light emitted from each of the three light emitting layers that emit light at such peak wavelengths is superimposed, white light is obtained. Therefore, the organic EL element of the present embodiment, in which the light emitting portion is composed of three layers of a red light emitting layer, a green light emitting layer, and a blue light emitting layer, emits white light as a whole.
また、なお図2では、各発光ユニット20、60がそれぞれ3層の発光層を備えるタンデム型の有機EL素子11−1を示すが、この構造に限らずに、例えば図3〜図6に示すようなタンデム型の有機EL素子がある。
In addition, in FIG. 2, although each
図3に示す有機EL素子11−2は、図2に示す有機EL素子11−1において、第1の発光部30を2層の発光層により構成したタンデム型の素子である。具体的には、図3に示すように、第1の発光部30は、陽極1側から順に、赤色発光層3Rと、青色発光層3Bとの2層がこの順で積層されて構成される。
An organic EL element 11-2 shown in FIG. 3 is a tandem type element in which the first
なお、第2の発光部50の構成は図2の有機EL素子11−1と同様である。
図3に示す有機EL素子11−2において、第1の発光部30の他の積層構成としては、1)陽極1側から順に、緑色発光層3Gと青色発光層3Bとの積層構成と、2)陽極1側から順に、赤色発光層3Rと緑色発光層3Gと積層構成とを挙げることができる。
In addition, the structure of the 2nd
In the organic EL element 11-2 shown in FIG. 3, other laminated structures of the first
図4に示す有機EL素子11−3は、図2に示す有機EL素子11−1において、第1および第2の発光部30、50をそれぞれ2層の発光層により構成したタンデム型の素子である。具体的には、図4に示すように、第1の発光部30は、陽極1側から順に、緑色発光層3Gと青色発光層3Bとの2層がこの順で積層されて構成される。
また、第2の発光部50は、陽極1側から順に、赤色発光層5Rと青色発光層5Bとがこの順で積層されて構成される。
An organic EL element 11-3 shown in FIG. 4 is a tandem type element in which the first and second
Further, the second
図4に示す有機EL素子において、第1の発光部30の他の積層構成としては、前記以外に、1)陽極1側から順に、赤色発光層3Rと緑色発光層3Gとの積層構成と、2)陽極1側から順に、緑色発光層3Gと青色発光層3Bとの積層構成とを挙げることができる。また第2の発光部50の他の積層構成としては、前記以外に、1)陽極1側から順に、赤色発光層5Rと緑色発光層5Gとの積層構成と、2)陽極1側から順に、緑色発光層5Gと青色発光層5Bとの積層構成がある。よって、2層×2層(記号「×」の左側が第1の発光ユニットの発光層の層数を表し、記号「×」の右側が第2の発光ユニットの発光層の積層数を表す。以下同じ。)のマルチフォトン型の有機EL素子としては、3×3の9通りの素子構成がある。
In the organic EL element shown in FIG. 4, other laminated structures of the first
図5に示す有機EL素子11−4は、第1の発光ユニットが1層の発光層を有し、第2の発光ユニットが2層の発光層を有する1層×2層のマルチフォトン型の素子である。具体的には、第1の光ユニット20に含まれる発光層は、赤色発光層3R、緑色発光層3G、青色発光層3Bのいずれか1層から構成され、図5では、第1の発光ユニット20が緑色発光層3Gを含んで構成される例を示している。また、第2の発光部50は、陽極1側から順に、赤色発光層5Rと青色発光層5Bとがこの順で積層されて構成される。
The organic EL element 11-4 shown in FIG. 5 is a 1 × 2 multiphoton type in which the first light emitting unit has one light emitting layer and the second light emitting unit has two light emitting layers. It is an element. Specifically, the light emitting layer included in the
図5に示す1層×2層のマルチフォトン型の有機EL素子において、第2の発光部50の他の積層構成としては、前記以外に、1)陽極1側から順に、赤色発光層5Rと緑色発光層5Gとの積層構成と、2)陽極1側から順に、緑色発光層5Gと青色発光層5Bとの積層構成がある。
よって、1層×2層のマルチフォトン型の有機EL素子としては、3×3の9通りの素子構成がある。なお、白色となる組合せは3通りとなる。
In the multi-photon type organic EL element of 1 layer × 2 layers shown in FIG. 5, the other
Accordingly, there are nine 3 × 3 element configurations as the multi-photon organic EL element of 1 layer × 2 layers. There are three combinations for white.
図6に示す有機EL素子11−5は、第1の発光ユニット20が1層の発光層を有し、第2の発光ユニット60が3層の発光層を有する1層×3層のマルチフォトン型の素子である。具体的には、第1の光ユニットに含まれる発光層は、赤色発光層3R、緑色発光層3G、青色発光層3Bのいずれか1層から構成され、図6では、第1の発光ユニット20が緑色発光層3Gを含んで構成される例を示している。また、第2の発光部50は、陽極1側から順に、赤色発光層5Rと緑色発光層5Gと青色発光層5Bとがこの順で積層されて構成される。
よって、1層×3層のマルチフォトン型の有機EL素子としては、3×1の3通りの素子構成がある。
In the organic EL element 11-5 shown in FIG. 6, the first light-emitting
Therefore, there are 3 × 1 three element configurations as the 1 × 3 multi-photon type organic EL device.
各発光層は、本実施の形態ではそれぞれ塗布法によって形成される。塗布により形成された各発光層は、次に形成される発光層の塗布液が表面上に塗布される前において、塗布される塗布液に対して不溶化される。具体的には、赤色発光層3R(5R)、緑色発光層3G(5G)、青色発光層3B(5B)をこの順に塗布法により成膜する場合、緑色発光層3G(5G)を塗布法によって成膜する前に、赤色発光層3R(5R)を不溶化させ、さらに、青色発光層3B(5B)を塗布法によって成膜する前に、緑色発光層3G(5G)を不溶化させる。
Each light emitting layer is formed by a coating method in this embodiment. Each light emitting layer formed by coating is insolubilized in the coating solution to be applied before the coating solution of the light emitting layer to be formed next is coated on the surface. Specifically, when the red
不溶化される発光層を構成する材料の少なくとも一部は、エネルギーを加えることによって架橋する。このような材料を含む塗布液を塗布して成膜した後に、エネルギーとして光または熱を加え、架橋させることによって膜を不溶化することができる。 At least a part of the material constituting the light emitting layer to be insolubilized is crosslinked by applying energy. After applying a coating solution containing such a material to form a film, it is possible to insolubilize the film by applying light or heat as energy and crosslinking.
なお、不溶化される発光層を主に構成する材料が、エネルギーを加えることによって架橋する材料を用いて発光層を形成してもよく、また、不溶化される発光層を構成する材料のうちの、発光層を主に構成する材料を除く残余の材料の少なくとも一部が、エネルギーを加えることによって架橋する材料を用いて発光層を形成してもよい。
後者の場合、塗布液には、発光層を主に構成する材料の他に、エネルギーを加えることによって架橋する架橋剤がさらに加えられる。
The material mainly constituting the light-emitting layer to be insolubilized may form the light-emitting layer using a material that is cross-linked by applying energy, and among the materials constituting the light-emitting layer to be insolubilized, The light emitting layer may be formed using a material in which at least a part of the remaining material excluding the material mainly constituting the light emitting layer is cross-linked by applying energy.
In the latter case, in addition to the material mainly constituting the light emitting layer, a crosslinking agent that is crosslinked by applying energy is further added to the coating solution.
なお、発光層を主に構成する材料が、エネルギーを加えることによって架橋するものであれば、塗布液に架橋剤を加える必要がない。 In addition, if the material which mainly comprises a light emitting layer is what crosslinks by adding energy, it is not necessary to add a crosslinking agent to a coating liquid.
発光層を主に構成する材料は、発光層において質量濃度の最も高い材料であり、発光層を構成する材料のうちで、蛍光、及び/又は燐光を発光する材料(以下、発光材料という場合がある)に相当する。 The material mainly constituting the light emitting layer is the material having the highest mass concentration in the light emitting layer, and among the materials constituting the light emitting layer, a material that emits fluorescence and / or phosphorescence (hereinafter sometimes referred to as a light emitting material). Equivalent).
発光層を主に構成する材料として、エネルギーを加えることによって架橋するものを用いる場合、エネルギーを加えることによって架橋する基(以下、架橋基という)を含む高分子化合物を用いればよい。
前記架橋基としては、ビニル基などを挙げることができる。前記発光層を主に構成する材料として、具体的には、ベンゾシクロブタン(BCB)から少なくとも1つの水素原子を除いた残基を主鎖及び/又は側鎖に含む高分子化合物を用いたものを挙げることができる。
In the case of using a material that crosslinks by applying energy as a material mainly constituting the light emitting layer, a polymer compound that includes a group that crosslinks by applying energy (hereinafter referred to as a crosslinkable group) may be used.
Examples of the crosslinking group include a vinyl group. As the material mainly constituting the light emitting layer, specifically, a material using a polymer compound containing a residue obtained by removing at least one hydrogen atom from benzocyclobutane (BCB) in the main chain and / or side chain. Can be mentioned.
また、前記発光層を主に構成する材料の他に、塗布液に加える架橋剤としては、ビニル基、アセチル基、ブテニル基、アクリル基、アクリルアミド基、メタクリル基、メタクリルアミド基、ビニルエーテル基、ビニルアミノ基、シラノール基、シクロプロピル基、シクロブチル基、エポキシ基、オキセタン基、ジケテン基、エピスルフィド基、ラクトン基、及びラクタム基からなる群から選ばれる重合可能な置換基を有する化合物を挙げることができる。かかる架橋剤用の化合物としては、例えば多官能アクリレートが好ましく、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)およびトリスペンタエリスリトールオクタアクリレート(TPEA)などがさらに好ましい。 In addition to the material mainly constituting the light emitting layer, the crosslinking agent added to the coating solution includes vinyl group, acetyl group, butenyl group, acrylic group, acrylamide group, methacryl group, methacrylamide group, vinyl ether group, vinyl Examples thereof include compounds having a polymerizable substituent selected from the group consisting of an amino group, a silanol group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, an epoxy group, an oxetane group, a diketene group, an episulfide group, a lactone group, and a lactam group. . As such a compound for a crosslinking agent, for example, a polyfunctional acrylate is preferable, and dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA), trispentaerythritol octaacrylate (TPEA), and the like are more preferable.
各発光層は、蛍光及び/又は燐光を発光する有機物、若しくは該有機物と、ドーパントとを含んで構成される。ドーパントは、例えば発光効率の向上や発光波長を変化させるなどの目的で付加される。各発光層を主に構成する発光材料としては、例えば以下のものが挙げられる。 Each light emitting layer includes an organic substance that emits fluorescence and / or phosphorescence, or an organic substance and a dopant. The dopant is added for the purpose of, for example, improving the light emission efficiency or changing the light emission wavelength. Examples of the light emitting material mainly constituting each light emitting layer include the following.
色素系の発光材料としては、例えば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、オキサジアゾールダイマー、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、およびピラゾリンダイマーなどを高分子化したものを挙げることができる。 Examples of dye-based light-emitting materials include cyclopentamine derivatives, tetraphenylbutadiene derivative compounds, triphenylamine derivatives, oxadiazole derivatives, pyrazoloquinoline derivatives, distyrylbenzene derivatives, distyrylarylene derivatives, pyrrole derivatives, thiophenes. Examples of the polymer include ring compounds, pyridine ring compounds, perinone derivatives, perylene derivatives, oligothiophene derivatives, oxadiazole dimers, quinacridone derivatives, coumarin derivatives, and pyrazoline dimers.
金属錯体系の発光材料としては、中心金属に、Al、Zn、Beなど、またはTb、Eu、Dyなどの希土類金属を有し、配位子に、オキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを有する金属錯体を高分子化したものを挙げることができ、例えば、イリジウム錯体、白金錯体等の三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体などを高分子化したものを挙げることができる。 The metal complex-based light emitting material includes Al, Zn, Be or the like as a central metal, or a rare earth metal such as Tb, Eu, or Dy, and oxadiazole, thiadiazole, phenylpyridine, or phenylbenzo as ligands. Examples of the polymer complexes of metal complexes having an imidazole or quinoline structure, such as iridium complexes, platinum complexes, etc., metal complexes that emit light from triplet excited states, aluminum quinolinol complexes, benzoquinolinol beryllium complexes, etc. Benzoxazolyl zinc complex, benzothiazole zinc complex, azomethylzinc complex, porphyrin zinc complex, europium complex and the like.
高分子系の発光材料としては、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、ポリフルオレン誘導体、およびポリビニルカルバゾール誘導体などを挙げることができる。 Examples of the polymer light-emitting material include polyparaphenylene vinylene derivatives, polythiophene derivatives, polyparaphenylene derivatives, polysilane derivatives, polyacetylene derivatives, polyfluorene derivatives, and polyvinylcarbazole derivatives.
赤色発光層3R(5R)を主に構成する発光材料としては、前述の発光材料のうち、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、およびそれらの重合体、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、ポリフルオレン誘導体などを挙げることが出来る。なかでも高分子材料の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、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
As the light emitting material mainly constituting the red
緑色発光層3G(5G)を主に構成する材料としては、前述の発光材料のうち、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、チオフェン環化合物およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
Examples of materials mainly constituting the green
青色発光層3B(5B)を主に構成する材料としては、前述の発光材料のうち、ジスチリルアリーレン誘導体、及び/又はオキサジアゾール誘導体の重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体やポリフルオレン誘導体などが好ましい。
As a material mainly constituting the blue
各発光層を主に構成する発光材料としては、前述の発光材料の他に、例えば発光効率の向上や発光波長を変化させるなどの目的でドーパント材料をさらに含んでいてもよい。このようなドーパント材料としては、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。 As a light emitting material mainly constituting each light emitting layer, in addition to the above light emitting material, for example, a dopant material may be further included for the purpose of improving the light emission efficiency or changing the light emission wavelength. Examples of such dopant materials include perylene derivatives, coumarin derivatives, rubrene derivatives, quinacridone derivatives, squalium derivatives, porphyrin derivatives, styryl dyes, tetracene derivatives, pyrazolone derivatives, decacyclene, phenoxazone, and the like.
各発光層は、前述した正孔注入層を成膜する方法と同様の方法によって形成することができる。具体的には、正孔注入材料を溶解する溶媒と同様の溶媒に、発光層3R、3G、3Bを構成する材料を溶解した塗布液を、前述した慣用の塗布法によって塗布することで成膜することができる。
Each light emitting layer can be formed by a method similar to the method of forming the hole injection layer described above. Specifically, the film is formed by applying a coating solution in which the material constituting the
図2に示す有機EL素子11−1では、まず、正孔注入層2上に赤色発光層3Rを成膜する。具体的には前述した赤色発光層3Rを構成する材料を溶解した塗布液を、慣用の塗布法によって正孔注入層2の表面上に塗布する。次に、塗布した膜を加熱または光照射することによって、架橋した赤色発光層3Rを得る。このように架橋した赤色発光層3Rは、緑色発光層3Gを形成するために塗布液を塗布したとしても、溶出しない。
In the organic EL element 11-1 shown in FIG. 2, first, the red light emitting layer 3 </ b> R is formed on the
次に、緑色発光層3Gを成膜する。具体的には前述した緑色発光層3Gを構成する材料を溶解した塗布液を、慣用の塗布法によって赤色発光層3Rの表面上に塗布する。次に、塗布した膜を加熱または光照射することによって、架橋した緑色発光層3Gを得る。このように架橋した緑色発光層3Gは、青色発光層3Bを形成するために塗布液を塗布したとしても、溶出しない。
Next, the green
次に、青色発光層3Bを成膜する。具体的には前述した青色発光層3Bを構成する材料を溶解した塗布液を、慣用の塗布法によって緑色発光層3Gの表面上に塗布して、乾燥させることによって青色発光層3Bを得る。
Next, a blue
このように、塗布液が塗布される発光層を塗布液に対して予め不溶化させることによって、先に形成された発光層の表面に、次に形成される発光層の塗布液を塗布したときに、先に形成されていた発光層が溶解してしまうことを防ぐことができる。これによって、各発光層の膜厚の制御が容易になり、意図した膜厚の発光層を容易に形成することができる。 As described above, when the light emitting layer to be coated is applied to the surface of the previously formed light emitting layer by insolubilizing the light emitting layer to which the coating liquid is applied in advance. It is possible to prevent the previously formed light emitting layer from being dissolved. Thereby, control of the film thickness of each light emitting layer becomes easy, and the light emitting layer of the intended film thickness can be formed easily.
この第1の発光ユニット20を成膜した後、電荷発生層40を成膜し、その後第2の発光ユニット60を構成する発光層5R、5G、5Bを第1の発光ユニットと同様に成膜する。
After the first light-emitting
発光層を構成する各発光層の層厚は、陽極1側に配置される発光層ほど、層厚が薄い方が好ましい。具体的には、赤色発光層3R(5R)の層厚よりも、緑色発光層3G(5G)の層厚が厚く、緑色発光層3G(5G)の層厚よりも、青色発光層3B(5B)の層厚が厚い方が好ましい。さらに具体的には、赤色発光層3R(5R)の層厚は、5nm〜20nmが好ましく、さらに好ましくは、10nm〜15nmである。また緑色発光層3G(5G)の層厚は、10nm〜30nmが好ましく、さらに好ましくは、15nm〜25nmである。また青色発光層3B(5B)の層厚は、40nm〜70nmが好ましく、さらに好ましくは、50nm〜65nmである。このように、各発光層3R(5R)、3G(5G)、3B(5B)の層厚を設定することによって、電極に印加する電圧の変化に対して、色味の変化が少なく、かつ駆動電圧の低い、高効率で発光する有機EL素子を実現することができる。
The layer thickness of each light emitting layer constituting the light emitting layer is preferably as thin as the light emitting layer disposed on the
また、発光部30(50)を構成する各発光層は、発光する光のピーク波長が長い発光層ほど、陽極1寄りに配置されるので、各発光層の層厚を設定することによって、電極に印加する電圧の変化に対して、色味の変化の少なく、かつ駆動電圧の低い有機EL素子を実現することができる。
In addition, since each light emitting layer constituting the light emitting unit 30 (50) is arranged closer to the
なお、発光する光のピーク波長が長い発光層ほど、最高占有分子軌道(Highest Occupied Molecular Orbital:略称HOMO)および最低非占有分子軌道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital:略称LUMO)がそれぞれ低い傾向にある。したがって発光する光のピーク波長が長い発光層ほど陽極1寄りに配置された本実施の形態の有機EL素子では、HOMOおよびLUMOが低い発光層ほど、陽極1寄りに配置される。このように陽極1から離間する発光層ほどHOMOおよびLUMOが順次高くなる配置となるので、発光層間において正孔および電子を効率的に輸送することができ、結果として電極に印加する電圧の変化に対して色味の変化が少なく、かつ駆動電圧の低い有機EL素子を実現することができるものと推測される。確かにマルチフォトン型の有機EL素子を構成することにより、それだけで発光効率を向上することは可能であるが、複数の発光ユニットを単に積層したマルチフォトン型の有機EL素子を構成するのではなく、以上説明したように各発光ユニットに含まれる複数の発光層の積層順を考慮して、所定の積層順で発光層を積層することにより、結果として電極に印加する電圧の変化に対して色味の変化が少なく、かつ発光効率の高いマルチフォトン型の有機EL素子を実現することができる。
Note that a light emitting layer having a longer peak wavelength of emitted light tends to have a lower highest occupied molecular orbital (abbreviated as HOMO) and lowest unoccupied molecular orbital (abbreviated as LUMO). Therefore, in the organic EL element of the present embodiment in which the light emitting layer having a longer peak wavelength of emitted light is disposed closer to the
このような構成の有機EL素子では、陽極と陰極との間に印加する電圧を変化させたときの、外に取出される光の色度座標における座標値xと座標値yの変化の幅が、それぞれ0.05以下の有機EL素子を実現することができる。ここで、印加する電圧を変化させるときの範囲は、通常、輝度が100cd/m2〜10000cd/m2となる範囲であり、少なくとも4000cd/m2〜6000cd/m2となる範囲である。
ここで、外に取出される光は、各発光層3R(5R)、3G(5G)、3B(5B)からの光が重ね合わされた光のことであり、本実施の形態における色度座標とは、国際照明委員会(CIE)の定めるCIE1931のことである。
In the organic EL element having such a configuration, when the voltage applied between the anode and the cathode is changed, the range of change in the coordinate value x and the coordinate value y in the chromaticity coordinates of the light extracted outside is as follows. In each case, an organic EL element of 0.05 or less can be realized. Here, the range of the time for changing the voltage to be applied is generally in the range where the luminance is 100cd / m 2 ~10000cd / m 2 , a range of at least 4000cd / m 2 ~6000cd / m 2 .
Here, the light extracted outside is light obtained by superimposing the light from each of the
図2に示す実施形態では、第1および第2の発光部30(50)は、3つの発光層3R(5R)、3G(5G)、3B(5B)が積層されて構成され、全体として白色を発光するとしたけれども、本実施の形態の各発光層3R(5R)、3G(5G)、3B(5B)の発光する波長とは異なる波長の光を発する発光層をそれぞれ設けて、例えば白色とは異なる波長の光を発する発光層を構成してもよく、また、発光部30を、4層以上の発光層で構成してもよい。各発光層の発光する光の色は、それぞれの有機EL素子から取出される光の色に応じて、適宜選択される。
In the embodiment shown in FIG. 2, the first and second light emitting units 30 (50) are configured by stacking three light emitting
なお、有機EL素子から取出される光の色が、白色であっても、白とは異なる色であっても、また発光部の層数が3層であっても、4層以上であったとしても、各発光部において、発光する光のピーク波長が長い発光層ほど陽極1寄りに配置することによって、電極に印加する電圧の変化に対して、色味の変化が少なく、かつ高効率で発光する有機EL素子を実現することができる。
In addition, even if the color of the light taken out from the organic EL element is white or a color different from white, and the number of layers of the light emitting part is 3, it is 4 layers or more. However, in each light emitting part, by arranging the light emitting layer having a longer peak wavelength of emitted light closer to the
(混色、白色)
本実施の形態の有機EL素子は、同時に発光する複数の発光ユニットを含むため、各発光ユニットから放射される光の色を互いに異なるようにすることによって、混色により有機EL素子から取出される光の色を、各発光ユニットからそれぞれ発せられる光の色とは別の色とすることが可能である。例えば補色の関係にある2色の組合せや、RGBなど3色の混色、又は4色以上の混色によって、取出される光の色を白色とすることができる。このように各発光ユニットの発光色を互いに異ならせることによって、所期の発光色を取出すことができるので、設計の自由度が向上する。
(Mixed color, white)
Since the organic EL element of the present embodiment includes a plurality of light emitting units that emit light at the same time, the light extracted from the organic EL element by color mixture is made different from each other by changing the colors of the light emitted from each light emitting unit. Can be different from the color of the light emitted from each light emitting unit. For example, the color of the extracted light can be white by combining two colors having a complementary color relationship, mixing three colors such as RGB, or mixing four or more colors. Thus, by making the light emission colors of the respective light emitting units different from each other, the desired light emission color can be taken out, so that the degree of freedom in design is improved.
<電子輸送層>
電子輸送層としては、公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は8−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体等が例示される。
<Electron transport layer>
As the electron transport layer, known materials can be used, such as oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane or derivatives thereof, benzoquinone or derivatives thereof, naphthoquinone or derivatives thereof, anthraquinones or derivatives thereof, tetracyanoanthraquinodimethane or derivatives thereof. , Fluorenone derivatives, diphenyldicyanoethylene or derivatives thereof, diphenoquinone derivatives, or metal complexes of 8-hydroxyquinoline or derivatives thereof, polyquinoline or derivatives thereof, polyquinoxaline or derivatives thereof, polyfluorene or derivatives thereof, and the like.
これらのうち、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、又は8−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体が好ましく、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス(8−キノリノール)アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。 Of these, oxadiazole derivatives, benzoquinone or derivatives thereof, anthraquinones or derivatives thereof, or metal complexes of 8-hydroxyquinoline or derivatives thereof, polyquinoline or derivatives thereof, polyquinoxaline or derivatives thereof, polyfluorene or derivatives thereof are preferred, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-t-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole, benzoquinone, anthraquinone, tris (8-quinolinol) aluminum, and polyquinoline are more preferable.
電子輸送層の成膜法としては特に制限はないが、低分子電子輸送材料では、粉末からの真空蒸着法、又は溶液若しくは溶融状態からの成膜による方法が、高分子電子輸送材料では溶液又は溶融状態からの成膜による方法がそれぞれ例示される。溶液又は溶融状態からの成膜時には、高分子バインダーを併用してもよい。溶液から電子輸送層を成膜する方法としては、前述の溶液から正孔輸送層を成膜する方法と同様の成膜法があげられる。 There are no particular restrictions on the method of forming the electron transport layer, but in the case of a low molecular electron transport material, a vacuum deposition method from powder or a method by film formation from a solution or a molten state is used. Each method is exemplified by film formation from a molten state. When forming a film from a solution or a molten state, a polymer binder may be used in combination. Examples of the method for forming an electron transport layer from a solution include the same film formation method as the method for forming a hole transport layer from a solution described above.
電子輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該電子輸送層の膜厚としては、例えば1nmから1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。 The film thickness of the electron transport layer varies depending on the material used, and may be selected so that the drive voltage and the light emission efficiency are appropriate. However, at least a thickness that does not cause pinholes is required. If the thickness is too thick, the driving voltage of the element increases, which is not preferable. Therefore, the thickness of the electron transport layer is, for example, 1 nm to 1 μm, preferably 2 nm to 500 nm, and more preferably 5 nm to 200 nm.
<電子注入層>
電子注入層は、電子輸送層と陰極との間、または発光層と陰極との間に設けられる。電子注入層としては、発光層の種類に応じて、アルカリ金属やアルカリ土類金属、或いは前記金属を1種類以上含む合金、或いは前記金属の酸化物、ハロゲン化物及び炭酸化物、或いは前記物質の混合物などが挙げられる。アルカリ金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウム等が挙げられる。また、アルカリ土類金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。電子注入層は、2層以上を積層したものであってもよい。具体的には、LiF/Caなどが挙げられる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等により形成される。電子注入層の膜厚としては、1nm〜1μm程度が好ましい。
<Electron injection layer>
The electron injection layer is provided between the electron transport layer and the cathode or between the light emitting layer and the cathode. Depending on the type of the light emitting layer, the electron injection layer may be an alkali metal or alkaline earth metal, an alloy containing one or more of the above metals, or an oxide, halide and carbonate of the metal, or a mixture of the above substances. Etc. Examples of alkali metals or oxides, halides and carbonates thereof include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, lithium oxide, lithium fluoride, sodium oxide, sodium fluoride, potassium oxide, potassium fluoride, rubidium oxide. , Rubidium fluoride, cesium oxide, cesium fluoride, lithium carbonate and the like. Examples of alkaline earth metals or oxides, halides and carbonates thereof include magnesium, calcium, barium, strontium, magnesium oxide, magnesium fluoride, calcium oxide, calcium fluoride, barium oxide, barium fluoride, Examples include strontium oxide, strontium fluoride, and magnesium carbonate. The electron injection layer may be a laminate of two or more layers. Specifically, LiF / Ca etc. are mentioned. The electron injection layer is formed by vapor deposition, sputtering, printing, or the like. The thickness of the electron injection layer is preferably about 1 nm to 1 μm.
<陰極>
本実施の形態の有機EL素子で用いる陰極の材料としては、仕事関数が小さく発光層への電子注入が容易な材料であり、電気伝導度が高く、可視光反射率の高い材料が好ましい。陰極の材料として金属では、アルカリ金属やアルカリ土類金属、遷移金属や周期表の13族金属を用いることができる。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属、又は前記金属のうち2つ以上の合金、又はそれらのうち1つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち1つ以上との合金、又はグラファイト若しくはグラファイト層間化合物等が用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金などが挙げられる。また、陰極として透明導電性電極を用いることができ、例えば導電性金属酸化物や導電性有機物などを用いることができる。具体的には、導電性金属酸化物として酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ITOやIZO、導電性有機物としてポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。なお、陰極を2層以上の積層構造としてもよい。なお、電子注入層が陰極として用いられる場合もある。
<Cathode>
As a material for the cathode used in the organic EL element of this embodiment, a material having a small work function and easy electron injection into the light emitting layer, a high electrical conductivity, and a high visible light reflectance is preferable. As a material for the cathode, an alkali metal, an alkaline earth metal, a transition metal, or a group 13 metal in the periodic table can be used. For example, a metal such as lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, aluminum, scandium, vanadium, zinc, yttrium, indium, cerium, samarium, europium, terbium, ytterbium, or the metal Or an alloy of one or more of them with one or more of gold, silver, platinum, copper, manganese, titanium, cobalt, nickel, tungsten, tin, or a graphite or graphite layer A compound or the like is used. Examples of the alloy include magnesium-silver alloy, magnesium-indium alloy, magnesium-aluminum alloy, indium-silver alloy, lithium-aluminum alloy, lithium-magnesium alloy, lithium-indium alloy, calcium-aluminum alloy, and the like. Moreover, a transparent conductive electrode can be used as a cathode, for example, a conductive metal oxide, a conductive organic substance, etc. can be used. Specifically, indium oxide, zinc oxide, tin oxide, ITO or IZO may be used as the conductive metal oxide, and an organic transparent conductive film such as polyaniline or a derivative thereof, polythiophene or a derivative thereof may be used as the conductive organic substance. Note that the cathode may have a laminated structure of two or more layers. In some cases, the electron injection layer is used as a cathode.
陰極の膜厚は、電気伝導度や耐久性を考慮して、適宜選択することができるが、例えば10nmから10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmである。 The thickness of the cathode can be appropriately selected in consideration of electric conductivity and durability, but is, for example, 10 nm to 10 μm, preferably 20 nm to 1 μm, and more preferably 50 nm to 500 nm.
陰極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を圧着するラミネート法等が用いられる。 As a method for producing the cathode, a vacuum deposition method, a sputtering method, a laminating method for bonding a metal thin film, or the like is used.
(キャビティ効果)
積層する層の順番や数、及び各層の厚さについては、発光効率や素子寿命を勘案して適宜用いることができるが、キャビティ効果(光の干渉効果)を考慮することが好ましい。具体的には、陽極と陰極とに挟持された構造物の厚さが、発光ユニットから発生する光の波長を前記構造物の平均屈折率で割った値の1/4の整数倍であることが好ましい。このような関係が満足される構成では、光の干渉効果により光取り出し効率が最大となるためである。この関係は厳密に成立しているときに効果が最大となるが、誤差はあっても効果は認められ、おおむね構造物の厚さが、発光波長を平均屈折率で割った値の1/4の整数倍の±20%以内であればよい。さらに実質的に発光している部位と、光を反射する方の反射性電極(本実施の形態では陰極)との距離が、発光波長を平均屈折率で割った値の1/4の整数倍となる場合に光の干渉効果が最大となるので好ましい。有機EL素子が、発光色が異なる複数の発光ユニットからなる場合は、どれか一つの波長に対して前記の関係が成り立つように膜厚を制御することが好ましい。あるいは2つの波長に対して前記層厚の関係が同時に成り立つように層厚を制御してもよい。
(Cavity effect)
The order and number of layers to be laminated, and the thickness of each layer can be appropriately used in consideration of the light emission efficiency and the element lifetime, but it is preferable to consider the cavity effect (light interference effect). Specifically, the thickness of the structure sandwiched between the anode and the cathode is an integral multiple of 1/4 of the value obtained by dividing the wavelength of light generated from the light emitting unit by the average refractive index of the structure. Is preferred. This is because the light extraction efficiency is maximized by the light interference effect in the configuration satisfying such a relationship. The effect is maximum when this relationship is strictly established, but the effect is recognized even if there is an error, and the thickness of the structure is generally 1/4 of the value obtained by dividing the emission wavelength by the average refractive index. It may be within ± 20% of an integer multiple of. Further, the distance between the portion that substantially emits light and the reflective electrode (cathode in this embodiment) that reflects light is an integral multiple of 1/4 of the value obtained by dividing the emission wavelength by the average refractive index. In this case, the light interference effect is maximized. When the organic EL element is composed of a plurality of light emitting units having different emission colors, it is preferable to control the film thickness so that the above relationship is established with respect to any one wavelength. Alternatively, the layer thickness may be controlled so that the relationship between the layer thicknesses simultaneously holds for two wavelengths.
本発明の有機EL装置は、前記本発明の有機EL素子が実装された装置であり、具体的には光源装置、表示装置、および照明装置である。 The organic EL device of the present invention is a device on which the organic EL element of the present invention is mounted, specifically a light source device, a display device, and a lighting device.
本実施の形態の有機EL素子を用いて面状の発光を得るためには、面状の陽極と陰極が重なり合うように配置すればよい。また、パターン状の発光を得るためには、前記面状の発光素子の表面にパターン状の窓を設けたマスクを設置する方法、非発光部の有機物層を極端に厚く形成し実質的に非発光とする方法、陽極または陰極のいずれか一方、または両方の電極をパターン状に形成する方法がある。これらのいずれかの方法でパターンを形成し、いくつかの電極を独立にOn/OFFできるように配置することにより、数字や文字、簡単な記号などを表示できるセグメントタイプの表示素子が得られる。更に、ドットマトリックス素子とするためには、陽極と陰極をともにストライプ状に形成して直交するように配置すればよい。複数の種類の発光色の異なる発光材料を塗り分ける方法や、カラーフィルターまたは蛍光変換フィルターを用いる方法により、部分カラー表示、マルチカラー表示が可能となる。ドットマトリックス素子は、パッシブ駆動も可能であるし、TFTなどと組み合わせてアクティブ駆動してもよい。これらの表示素子は、コンピュータ、テレビ、携帯端末、携帯電話、カーナビゲーション、ビデオカメラのビューファインダーなどの表示装置として用いることができる。 In order to obtain planar light emission using the organic EL element of the present embodiment, the planar anode and cathode may be arranged so as to overlap each other. In addition, in order to obtain pattern-like light emission, a method of installing a mask provided with a pattern-like window on the surface of the planar light-emitting element, an organic material layer of a non-light-emitting portion is formed extremely thick and substantially non- There are a method of emitting light and a method of forming either one of the anode or the cathode or both electrodes in a pattern. By forming a pattern by any of these methods and arranging some electrodes so that they can be turned on / off independently, a segment type display element capable of displaying numbers, letters, simple symbols and the like can be obtained. Furthermore, in order to obtain a dot matrix element, both the anode and the cathode may be formed in stripes and arranged so as to be orthogonal to each other. Partial color display and multicolor display are possible by a method of separately coating a plurality of types of light emitting materials having different emission colors or a method using a color filter or a fluorescence conversion filter. The dot matrix element can be driven passively or may be driven actively in combination with TFTs. These display elements can be used as display devices for computers, televisions, mobile terminals, mobile phones, car navigation systems, video camera viewfinders, and the like.
さらに、前記面状の発光素子は、自発光薄型であり、液晶表示装置のバックライト用の面状光源、あるいは面状の照明用光源として好適に用いることができる。また、フレキシブルな基板を用いれば、曲面状の光源や表示装置としても使用できる。 Furthermore, the planar light-emitting element is a self-luminous thin type, and can be suitably used as a planar light source for a backlight of a liquid crystal display device or a planar illumination light source. If a flexible substrate is used, it can be used as a curved light source or display device.
本発明の実施の形態の有機EL素子は、陽極と陰極との間に印加する電圧を変化させたときの、取出される光の色度座標における座標値xと、座標値yとの変化の幅が、それぞれ0.05以下なので、色味の変化が少なく、上述のような面状光源、照明装置、および表示装置に好適に用いられる。
特に、照明装置としては、陽極と陰極との間に印加する電圧を変化させることによって明るさを調整したときに、色味が変化しないものが好ましく、照明装置からの光の色度座標における座標値xと、座標値yとの変化の幅が、それぞれ0.05以下のものが好ましいので、本発明の実施の形態の有機EL素子が照明装置に好適に用いられる。
また、同様に、ドットマトリックス表示装置および液晶表示装置のバックライトとしては、明るさを調整したときに、色味が変化しないものが好ましく、バックライトからの光の色度座標における座標値xと、座標値yとの変化の幅が、それぞれ0.05以下のものが好ましいので、本発明の実施の形態の有機EL素子がバックライトに好適に用いられる。
The organic EL element according to the embodiment of the present invention has a change between the coordinate value x and the coordinate value y in the chromaticity coordinates of the extracted light when the voltage applied between the anode and the cathode is changed. Since each width is 0.05 or less, there is little change in color and it is suitably used for the above-described planar light source, illumination device, and display device.
In particular, as the lighting device, it is preferable that the color does not change when the brightness is adjusted by changing the voltage applied between the anode and the cathode, and the coordinates in the chromaticity coordinates of the light from the lighting device are preferable. Since the change width between the value x and the coordinate value y is preferably 0.05 or less, the organic EL element according to the embodiment of the present invention is suitably used for the lighting device.
Similarly, the backlight of the dot matrix display device and the liquid crystal display device is preferably one that does not change color when the brightness is adjusted, and the coordinate value x in the chromaticity coordinates of the light from the backlight is Since the change width with respect to the coordinate value y is preferably 0.05 or less, the organic EL element according to the embodiment of the present invention is suitably used for the backlight.
以下、作製例及び参考例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の例示に限定されるものではない。
作製例1〜2及び参考例1〜4では、2つの発光ユニットを1つの電荷発生層で仕切った構造の有機EL素子を作製した。作製例1〜2では、仕事関数4.0eV以上のV2O5を用いて電荷発生層を形成し、その効果を確認した。
Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on a manufacture example and a reference example, this invention is not limited to the following illustrations.
In Production Examples 1 and 2 and Reference Examples 1 to 4, organic EL elements having a structure in which two light emitting units were separated by one charge generation layer were produced. In Production Examples 1 and 2, a charge generation layer was formed using V 2 O 5 having a work function of 4.0 eV or higher, and the effect was confirmed.
<作製例1> (ITO/PEDOT/MEH−PPV/Li/V2O5/MEH−PPV/LiAl)
作製例1における有機EL素子の作製例を、図1を参照しながら説明する。図1に示す有機EL素子11において、陽極1として利用するITO膜を、スパッタ法により150nmの厚みで形成したガラス基板10に、BYTRON製のPEDOT/PSS溶液をスピンコート法により40nmの厚みで製膜し、窒素雰囲気下において200℃で熱処理して正孔注入層2とした。ついで、これに発光材料としてAldrich社製の重量平均分子量が約20万のMEH−PPV(ポリ(2−メトキシ−5−(2’−エチル−ヘキシロキシ)−パラ−フェニレンビニレン)の1重量%トルエン溶液を作製し、これをPEDOT/PSSが製膜された基板上にスピンコートして90nmの膜厚で第1の発光層を製膜した。正孔注入層2と第1の発光層を併せて第1の発光ユニット20とする。
<Production Example 1> (ITO / PEDOT / MEH-PPV / Li / V 2 O 5 / MEH-PPV / LiAl)
An example of manufacturing an organic EL element in Preparation Example 1 will be described with reference to FIG. In the
この上に真空蒸着法により、電荷発生層40としてLi(仕事関数:2.93eV)、V2O5(仕事関数:4eV以上)を順次それぞれ、2nm、20nmの厚みで形成し、第1の層4−1、第2の層4−2とした。ここでLiの蒸着はAl−Li合金(Li含有率0.05%)を用い、Alが飛びはじめる前の数十秒間、先に飛ぶLiのみを蒸着することで行い、その直後にV2O5の蒸着を行った。
さらに、V2O5膜上に、MEH−PPVの1重量%トルエン溶液をスピンコートして、90nmの膜厚で第2の発光部(第2の発光ユニット)50を製膜した。さらにこの上に真空蒸着法により陰極6としてAl−Li合金を100nm形成した。以上により2つの発光ユニットを1つの電荷発生層で仕切った構造の有機EL素子を作製した。
得られた素子に直流電圧を印加したところ、発光開始電圧12V、最大輝度80cd/m2であった。
電流効率は0.072cd/Aであり、下記の比較例1の素子(0.037cd/A)に比べて1.95倍に増大した。
On top of this, Li (work function: 2.93 eV) and V 2 O 5 (work function: 4 eV or more) are sequentially formed with a thickness of 2 nm and 20 nm, respectively, as the
Further, a 1% by weight toluene solution of MEH-PPV was spin-coated on the V 2 O 5 film to form a second light emitting unit (second light emitting unit) 50 with a film thickness of 90 nm. Further, an Al—Li alloy having a thickness of 100 nm was formed thereon as a
When a DC voltage was applied to the obtained device, the light emission starting voltage was 12 V and the maximum luminance was 80 cd / m 2 .
The current efficiency was 0.072 cd / A, which was increased 1.95 times compared to the element of Comparative Example 1 (0.037 cd / A) described below.
<参考例1>
比較のために、作製例1において電荷発生層40と第2の発光ユニット60を設けない以外は作製例1と同様にして、図7に示すように発光ユニットが1つだけのITO/PEDOT/発光層3/陰極(Li/Al)から成る有機EL素子21を作製した。図7中の符号は、図1におけるものと同様である。
参考例1における有機EL素子21に直流電圧を印加したところ、発光開始電圧5.5V、最大輝度52cd/m2であった。電流効率は0.037cd/Aであった。
<Reference Example 1>
For comparison, ITO / PEDOT / having only one light emitting unit as shown in FIG. 7 is the same as the manufacturing example 1 except that the
When a DC voltage was applied to the
<参考例2>
電荷発生層として、膜厚30nmのV2O5の1層のみからなるものを用いたことを除いて、作製例1と同様にして有機EL素子を作製した。得られた素子に40Vの電圧を印加したが、発光しなかった。
<Reference Example 2>
An organic EL element was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the charge generation layer was composed of only one layer of V 2 O 5 having a thickness of 30 nm. A voltage of 40 V was applied to the resulting device, but no light was emitted.
<作製例2>(異なる色の発光ユニットの積層からなる混色素子)
作製例1における発光層であるMEH−PPVの代わりに、緑色の光を発光する下記構造式(1)で示す高分子発光材料1(略称F8−TPA−BT)からなる高分子発光層を含む第1の発光ユニット20と、電荷発生層40とを形成した後、PEDOT/PSS層を形成し、引き続いて青色の光を発光する下記構造式(2)で示す高分子発光材料2(略称F8−TPA−PDA)からなる高分子発光層を含む第2の発光ユニット60を製膜した後、作製例1と同様にして陰極を形成して、二つの発光ユニットからの発光波長が異なる発光素子を作製した。
<Production Example 2> (Color mixing element composed of a stack of light emitting units of different colors)
Instead of MEH-PPV which is a light emitting layer in Production Example 1, a polymer light emitting layer made of polymer light emitting material 1 (abbreviated as F8-TPA-BT) represented by the following structural formula (1) that emits green light is included. After the first
高分子材料1
高分子材料2
<参考例3、4> (作製例2の比較、緑と青の発光層のみからなる単一素子)
作製例2との比較のため、参考例2と同様にITO/PEDOT/発光層/陰極(Li/Al)の構造の発光ユニット1つからなる素子を作製した。ここで参考例3では、発光層に緑色発光層材料F8−TPA−BTを用い、参考例4では、発光層に青色発光材料F8−TPA−PDAを用いた。
<Reference Examples 3 and 4> (Comparison of Preparation Example 2, single element consisting only of green and blue light-emitting layers)
For comparison with Production Example 2, an element composed of one light emitting unit having a structure of ITO / PEDOT / light emitting layer / cathode (Li / Al) was produced as in Reference Example 2. Here, in Reference Example 3, the green light emitting layer material F8-TPA-BT was used for the light emitting layer, and in Reference Example 4, the blue light emitting material F8-TPA-PDA was used for the light emitting layer.
比較例3、4の駆動電圧はそれぞれ3.6V、5.4Vであるのに対し、作製例2では8.0Vとなり2つのユニットを積層した素子の予想に近い電圧を示した。また作製例2の素子では2つの層からの混色により、スペクトルが広くなり白がかった緑色の発光が得られた。 The driving voltages in Comparative Examples 3 and 4 were 3.6 V and 5.4 V, respectively, whereas in Manufacturing Example 2, the driving voltage was 8.0 V, which was close to the expected voltage of an element in which two units were stacked. In addition, in the element of Production Example 2, the spectrum was widened and whited green light emission was obtained due to color mixture from the two layers.
<作製例3>
この作製例3では、発光する光のピーク波長が異なる複数の発光層を所定の順序で配置することによる効果を確認するために、1つの発光ユニットを備える有機EL素子ではあるが、発光部を赤、緑、青に発光する3つの発光層から構成し、これら発光層を陽極から陰極に向けて、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層の順に配置した有機EL素子を製造した。
<Production Example 3>
In this production example 3, in order to confirm the effect of arranging a plurality of light emitting layers having different peak wavelengths of emitted light in a predetermined order, the organic EL element including one light emitting unit is used. An organic EL device comprising three light emitting layers emitting red, green, and blue, and arranging the light emitting layers from the anode to the cathode and arranging the red light emitting layer, the green light emitting layer, and the blue light emitting layer in this order was manufactured.
支持基板としては、ガラス基板を用い、このガラス基板上にスパッタリング法によって成膜され、所定の形状にパターニングされたITO膜を陽極として用いた。陽極としては、厚みが150nmのものを用いた。陽極が形成された基板を、アルカリ洗剤および超純水で洗浄し、乾燥させた後に、UV−O3装置(テクノビジョン株式会社製、商品名「モデル312 UV−O3クリーニングシステム」)を用いてUV−O3処理を行った。 As the support substrate, a glass substrate was used, and an ITO film formed on the glass substrate by a sputtering method and patterned into a predetermined shape was used as an anode. An anode having a thickness of 150 nm was used. The substrate on which the anode is formed is washed with an alkaline detergent and ultrapure water and dried, and then a UV-O 3 apparatus (trade name “Model 312 UV-O 3 Cleaning System” manufactured by Technovision Co., Ltd.) is used. Then, UV-O 3 treatment was performed.
次に、ポリ(3,4)エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(HC スタルクヴィテック社製、商品名「BaytronP TP AI4083」)の懸濁液を、孔径が0.2μmのメンブランフィルターで濾過した。濾過して得られた液体を、スピンコートすることによって、陽極上に薄膜を形成した。次に、ホットプレート上において200℃で10分間加熱する処理を行い、膜厚が70nmの正孔注入層を得た。 Next, a suspension of poly (3,4) ethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonic acid (trade name “BaytronP TP AI4083” manufactured by HC Starck Vitec Co., Ltd.) was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm. . A thin film was formed on the anode by spin coating the liquid obtained by filtration. Next, the hot plate was heated at 200 ° C. for 10 minutes to obtain a hole injection layer having a thickness of 70 nm.
次に、赤色発光層を前記正孔注入層上に積層した。まず、溶媒としてキシレンを用い、赤色発光層を主に構成する材料として、発光材料(サメイション社製、商品名「PR158」)を用い、架橋剤として、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬製、商品名「KAYARAD DPHA」)を用いて塗布液を調合した。発光材料と架橋剤との重量比を4:1とし、発光材料と架橋剤とを合わせた材料の塗布液における割合を1.0質量%とした。このようにして得られた塗布液を、スピンコートすることによって、正孔注入層上に薄膜を形成した。次に、窒素雰囲気において200℃で20分間加熱して、膜厚が10nmの赤色発光層を得た。このような加熱処理を行うことによって、薄膜を乾燥させて溶媒を除去するとともに、架橋剤を架橋させて、次に塗布される塗布液に対して赤色発光層を不溶化した。 Next, a red light emitting layer was laminated on the hole injection layer. First, xylene is used as a solvent, a light emitting material (manufactured by Summation, trade name “PR158”) is used as a material mainly constituting a red light emitting layer, and dipentaerythritol hexaacrylate (manufactured by Nippon Kayaku, A coating solution was prepared using a trade name “KAYARAD DPHA”). The weight ratio of the light emitting material to the cross-linking agent was 4: 1, and the ratio of the combined material of the light emitting material and the cross-linking agent in the coating solution was 1.0% by mass. The coating solution thus obtained was spin-coated to form a thin film on the hole injection layer. Next, it heated at 200 degreeC for 20 minute (s) in nitrogen atmosphere, and obtained the red light emitting layer with a film thickness of 10 nm. By performing such a heat treatment, the thin film was dried to remove the solvent, and the crosslinking agent was crosslinked to insolubilize the red light emitting layer in the coating solution to be applied next.
次に緑色発光層を前記赤色発光層上に積層した。まず、溶媒としてキシレンを用い、緑色発光層を主に構成する材料として、発光材料(サメイション社製、製品名「Green1300」)を用い、架橋剤として、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬製、商品名「KAYARAD DPHA」)を用いて塗布液を調合した。発光材料と架橋剤との重量比を、4:1とし、発光材料と架橋剤とを合わせた材料の塗布液における割合を1.0質量%とした。このようにして得られた塗布液を、スピンコートすることによって、前記赤色発光層上に薄膜を形成した。次に、窒素雰囲気において200℃で20分間加熱して、膜厚が15nmの緑色発光層を得た。このような加熱処理を行うことによって、薄膜を乾燥させて溶媒を除去するとともに、架橋剤を架橋させて、次に塗布される塗布液に対して緑色発光層を不溶化した。 Next, a green light emitting layer was laminated on the red light emitting layer. First, xylene is used as a solvent, a light emitting material (manufactured by Summation, product name “Green 1300”) is used as a material mainly constituting the green light emitting layer, and dipentaerythritol hexaacrylate (manufactured by Nippon Kayaku, A coating solution was prepared using a trade name “KAYARAD DPHA”). The weight ratio of the light emitting material to the cross-linking agent was 4: 1, and the ratio of the combined material of the light emitting material and the cross-linking agent in the coating solution was 1.0% by mass. A thin film was formed on the red light emitting layer by spin coating the coating solution thus obtained. Next, it heated at 200 degreeC for 20 minute (s) in nitrogen atmosphere, and obtained the green light emitting layer with a film thickness of 15 nm. By performing such heat treatment, the thin film was dried to remove the solvent, and the cross-linking agent was cross-linked to insolubilize the green light-emitting layer in the coating solution to be applied next.
次に青色発光層を前記緑色発光層上に積層した。まず、溶媒としてキシレンを用い、青色発光層を主に構成する材料として、発光材料(サメイション社製、商品名「BP361」)を用いて塗布液を調合した。塗布液における青色発光材料の割合を、1.5質量%とした。このようにして得られた塗布液を、スピンコートすることによって、前記緑色発光層上に薄膜を形成した。次に、窒素雰囲気において130℃で20分間加熱して、膜厚が55nmの青色発光層を得た。なお、各発光層の厚み方向に垂直な平面で切った断面の形状は、2mm×2mmの正方形とした。 Next, a blue light emitting layer was laminated on the green light emitting layer. First, xylene was used as a solvent, and a coating solution was prepared using a light emitting material (manufactured by Summation Co., Ltd., trade name “BP361”) as a material mainly constituting the blue light emitting layer. The ratio of the blue light emitting material in the coating solution was 1.5% by mass. A thin film was formed on the green light emitting layer by spin coating the coating solution thus obtained. Next, it heated at 130 degreeC for 20 minute (s) in nitrogen atmosphere, and obtained the blue light emitting layer with a film thickness of 55 nm. In addition, the shape of the cross section cut by the plane perpendicular to the thickness direction of each light emitting layer was a square of 2 mm × 2 mm.
次に、上述のようにして青色発光層を成膜した基板を、真空蒸着気に導入して、バリウムを青色発光層上に蒸着させて、膜厚が約5nmのバリウムからなる薄膜を形成し、さらにバリウムからなる薄膜上にアルミニウムを蒸着させて、膜厚が約80nmのアルミニウムからなる薄膜を形成して、バリウムからなる薄膜と、アルミニウムからなる薄膜との積層体によって構成される陰極を形成した。なお、真空度が5×10-5Pa以下に達してから、バリウムおよびアルミニウムの蒸着を開始した。 Next, the substrate on which the blue light emitting layer is formed as described above is introduced into vacuum vapor deposition, and barium is vapor deposited on the blue light emitting layer to form a thin film made of barium having a thickness of about 5 nm. Further, aluminum is vapor-deposited on the thin film made of barium to form a thin film made of aluminum having a thickness of about 80 nm, and a cathode composed of a laminate of the thin film made of barium and the thin film made of aluminum is formed. did. Note that deposition of barium and aluminum was started after the degree of vacuum reached 5 × 10 −5 Pa or less.
<参考例5>
参考例5として、白色の波長領域で発光する一層の発光層(以下、白色発光層という場合がある)を備える有機EL素子を作製した。白色発光層以外の製造工程は、前記作製例3の有機EL素子の製造工程と同じなので、重複する説明を省略して、白色発光層の製造工程についてのみ説明する。
<Reference Example 5>
As Reference Example 5, an organic EL element including one light emitting layer that emits light in a white wavelength region (hereinafter sometimes referred to as a white light emitting layer) was produced. Since the manufacturing process other than the white light emitting layer is the same as the manufacturing process of the organic EL element of Production Example 3, a redundant description is omitted and only the white light emitting layer manufacturing process will be described.
まず、溶媒としてキシレンを用い、白色発光層を主に構成する材料として、発光材料(サメイション社製、商品名「WP1330」)を用いて塗布液を調合した。塗布液における発光材料の割合は、1.0質量%とした。このようにして得られた塗布液を、正孔注入層が形成された基板上にスピンコートすることによって、正孔注入層上に薄膜を形成した。次に、窒素雰囲気において130℃で20分間加熱して、膜厚が80nmの白色発光層を得た。 First, xylene was used as a solvent, and a coating solution was prepared using a light emitting material (trade name “WP1330”, manufactured by Summation Co., Ltd.) as a material mainly constituting the white light emitting layer. The ratio of the luminescent material in the coating solution was 1.0% by mass. The thin film was formed on the positive hole injection layer by spin-coating the coating liquid obtained in this way on the board | substrate with which the positive hole injection layer was formed. Next, it heated at 130 degreeC for 20 minute (s) in nitrogen atmosphere, and obtained the white light emitting layer with a film thickness of 80 nm.
<参考例6>
参考例6として、赤色発光層、緑色発光層、および青色発光層の3層の積層順のみが、作製例3の有機EL素子とは異なる有機EL素子を作製した。陽極に最も近い層に、青色発光層を配置し、真中の層に、緑色発光層を配置し、陰極に最も近い層に赤色発光層を配置した。赤色発光層、緑色発光層、および青色発光層以外の製造工程は、作製例2の有機EL素子の製造工程と同じなので、赤色発光層、緑色発光層、および青色発光層の製造工程についてのみ説明する。
<Reference Example 6>
As Reference Example 6, an organic EL element different from the organic EL element of Preparation Example 3 was manufactured only in the stacking order of three layers of a red light emitting layer, a green light emitting layer, and a blue light emitting layer. A blue light emitting layer was disposed in the layer closest to the anode, a green light emitting layer was disposed in the middle layer, and a red light emitting layer was disposed in the layer closest to the cathode. Since the manufacturing processes other than the red light emitting layer, the green light emitting layer, and the blue light emitting layer are the same as the manufacturing process of the organic EL element of Preparation Example 2, only the manufacturing process of the red light emitting layer, the green light emitting layer, and the blue light emitting layer will be described. To do.
まず青色発光層を正孔注入層上に積層した。塗布液の溶媒としてキシレンを用い、青色発光層を主に構成する材料として、発光材料(サメイション社製、商品名「BP361」)を用い、架橋剤として、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬製、商品名「KAYARAD DPHA」)を用いて塗布液を調合した。発光材料と架橋剤との重量比を、4:1とし、発光材料と架橋剤とを合わせた材料の塗布液における割合を1.0質量%とした。このようにして得られた塗布液を、スピンコートすることによって、正孔注入層上に薄膜を形成した。次に、窒素雰囲気において130℃で20分間加熱して、膜厚が55nmの青色発光層を得た。このような加熱処理を行うことによって、薄膜を乾燥させて溶媒を除去するとともに、架橋剤を架橋させて、次に塗布される塗布液に対して青色発光層不溶化した。 First, a blue light emitting layer was laminated on the hole injection layer. Xylene is used as a solvent for the coating solution, a light emitting material (trade name “BP361” manufactured by Summation Co., Ltd.) is used as a material mainly constituting the blue light emitting layer, and dipentaerythritol hexaacrylate (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) is used as a crosslinking agent , Trade name “KAYARAD DPHA”). The weight ratio of the light emitting material to the cross-linking agent was 4: 1, and the ratio of the combined material of the light emitting material and the cross-linking agent in the coating solution was 1.0% by mass. The coating solution thus obtained was spin-coated to form a thin film on the hole injection layer. Next, it heated at 130 degreeC for 20 minute (s) in nitrogen atmosphere, and obtained the blue light emitting layer with a film thickness of 55 nm. By performing such heat treatment, the thin film was dried to remove the solvent, and the crosslinking agent was crosslinked to insolubilize the blue light-emitting layer in the coating solution to be applied next.
次に緑色発光層を前記青色発光層に積層した。まず、溶媒としてキシレンを用い、緑色発光層を主に構成する材料として、発光材料(サメイション社製、製品名「Green1300」)を用い、架橋剤として、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬製、商品名「KAYARAD DPHA」)を用いて塗布液を調合した。発光材料と架橋剤との重量比を、4:1とし、発光材料と架橋剤とを合わせた材料の塗布液における割合を1.0質量%とした。このようにして得られた塗布液を、スピンコートすることによって、前記青色発光層上に薄膜を形成した。次に、窒素雰囲気において200℃で20分間加熱して、膜厚が15nmの緑色発光層を得た。このような加熱処理を行うことによって、薄膜を乾燥させて溶媒を除去するとともに、架橋剤を架橋させて、次に塗布される塗布液に対して緑色発光層を不溶化した。 Next, a green light emitting layer was laminated on the blue light emitting layer. First, xylene is used as a solvent, a light emitting material (manufactured by Summation, product name “Green 1300”) is used as a material mainly constituting the green light emitting layer, and dipentaerythritol hexaacrylate (manufactured by Nippon Kayaku, A coating solution was prepared using a trade name “KAYARAD DPHA”). The weight ratio of the light emitting material to the cross-linking agent was 4: 1, and the ratio of the combined material of the light emitting material and the cross-linking agent in the coating solution was 1.0% by mass. The coating solution thus obtained was spin coated to form a thin film on the blue light emitting layer. Next, it heated at 200 degreeC for 20 minute (s) in nitrogen atmosphere, and obtained the green light emitting layer with a film thickness of 15 nm. By performing such heat treatment, the thin film was dried to remove the solvent, and the cross-linking agent was cross-linked to insolubilize the green light-emitting layer in the coating solution to be applied next.
次に赤色発光層を前記緑色発光層上に積層した。まず、溶媒としてキシレンを用い、赤色発光層を主に構成する材料として、発光材料(サメイション社製、商品名「PR158」)を用いて塗布液を調合した。塗布液における発光材料の割合を1.0質量%とした。このようにして得られた塗布液を、スピンコートすることによって、前記緑色発光層上に薄膜を形成した。次に、窒素雰囲気において200℃で20分間加熱して、膜厚が10nmの赤色発光層を得た。 Next, a red light emitting layer was laminated on the green light emitting layer. First, xylene was used as a solvent, and a coating solution was prepared using a light emitting material (trade name “PR158”, manufactured by Summation Co., Ltd.) as a material mainly constituting the red light emitting layer. The ratio of the luminescent material in the coating solution was 1.0% by mass. A thin film was formed on the green light emitting layer by spin coating the coating solution thus obtained. Next, it heated at 200 degreeC for 20 minute (s) in nitrogen atmosphere, and obtained the red light emitting layer with a film thickness of 10 nm.
(発光波長の異なった複数の発光層の所定順の配置による効果の評価)
作製例3、参考例5、参考例6の各有機EL素子にそれぞれ電圧を印加して、輝度および色度を測定した。測定では、印加する電圧を段階的に変化させ、印加する電圧毎に輝度および色度を測定した。測定結果を(表1)に示す。
(Evaluation of effect by arrangement of multiple light-emitting layers with different emission wavelengths in a predetermined order)
A voltage was applied to each of the organic EL elements of Production Example 3, Reference Example 5 and Reference Example 6 to measure luminance and chromaticity. In the measurement, the applied voltage was changed stepwise, and the luminance and chromaticity were measured for each applied voltage. The measurement results are shown in (Table 1).
印加する電圧を変えて輝度を100cd/m2〜10000cd/m2まで変化させたときの、作製例3、参考例5、参考例6の各有機EL素子のCIE色度座標における座標値x、yのそれぞれの変化幅を下記(表2)に示す。 Of changing the voltage applied when changing the luminance to 100cd / m 2 ~10000cd / m 2 , Preparation Example 3, Reference Example 5, the coordinate value x in the CIE chromaticity coordinates of the organic EL device of Reference Example 6, Each change width of y is shown in the following (Table 2).
(表1)および(表2)に示すように、作製例3の有機EL素子は、印加する電圧を変えて輝度を100cd/m2〜10000cd/m2まで変化させたときの、取出される光の色度座標における座標値xと座標値yの変化の幅が、それぞれ0.016以下であった。 As shown in (Table 1) and (Table 2), the organic EL device of Preparation Example 3, when changing the luminance to 100cd / m 2 ~10000cd / m 2 by changing the voltage to be applied is taken out The widths of change of the coordinate value x and the coordinate value y in the chromaticity coordinates of light were each 0.016 or less.
(表1)に示すように、作製例3の有機EL素子は、3層の発光層を設けることによって、1層の発光層のみからなる参考例1の有機EL素子よりも電流効率の最大値が向上した。
また、作製例3の有機EL素子は、3層の発光層を所定の配置にすることによって、参考例6の有機EL素子よりも電流効率の最大値が向上した。
As shown in (Table 1), the organic EL element of Preparation Example 3 has a maximum current efficiency as compared with the organic EL element of Reference Example 1 including only one light emitting layer by providing three light emitting layers. Improved.
In addition, the organic EL element of Production Example 3 was improved in the maximum value of current efficiency as compared with the organic EL element of Reference Example 6 by arranging the three light emitting layers in a predetermined arrangement.
また、(表2)に示すように、作製例3の有機EL素子は、3層の発光層を設けることによって、1層の発光層のみからなる参考例5の有機EL素子よりも、電圧の変化に対する色味の変化が少なかった。また、作製例3の有機EL素子は、3層の発光層を所定の配置にすることによって、参考例6の有機EL素子よりも、電圧の変化に対する色味の変化が少なかった。 Moreover, as shown in Table 2, the organic EL element of Preparation Example 3 has a voltage higher than that of the organic EL element of Reference Example 5 including only one light emitting layer by providing three light emitting layers. There was little change in color with respect to the change. In addition, the organic EL element of Production Example 3 had less change in color with respect to voltage than the organic EL element of Reference Example 6 by arranging the three light emitting layers in a predetermined arrangement.
1 陽極
2 正孔注入層
3 発光層
20 第1の発光ユニット
30 第1の発光部
40 電荷発生層
4−1 第1の層
4−2 第2の層
50 第2の発光部
60 第2の発光ユニット
6 陰極
10 基板
11、11−1〜11−5 有機EL素子
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記電荷発生層は、仕事関数が3.0eV以下の金属およびその化合物(A)の1種類以上と、仕事関数が4.0eV以上の化合物(B)の1種類以上とを含み、
前記発光ユニットの少なくとも一つは、発光する光のピーク波長が長い発光層ほど、前記陽極寄りに配置された複数の発光層を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 An anode, a cathode, a plurality of light-emitting units provided between the anode and the cathode and each including a light-emitting layer, and a charge generation layer disposed between the light-emitting units,
The charge generation layer includes one or more kinds of a metal having a work function of 3.0 eV or less and a compound thereof (A), and one or more kinds of a compound (B) having a work function of 4.0 eV or more,
At least one of the light emitting units includes a plurality of light emitting layers arranged closer to the anode as a light emitting layer having a longer peak wavelength of emitted light has an organic electroluminescence element.
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