JP2019009330A - Organic el element and organic el display panel having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機EL素子、特にその主要部である発光層の構造の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in the structure of an organic EL device, particularly a light emitting layer which is a main part thereof.
近年、表示装置に有機EL素子を利用したものが普及しつつある。
有機EL素子は、陽極および陰極の間に、少なくとも発光層が挟まれた構成を有している。そして、有機EL素子は、多くの場合、発光層に正孔(ホール)を供給するための正孔輸送層が陽極と発光層との間に挟まれ、発光層に電子を供給するための電子輸送層が発光層と陰極との間にさらに挟まれた構成を有している(以下、電子輸送層や正孔輸送層など、発光層と電極との間の層を「機能層」と呼ぶ)。
In recent years, display devices using organic EL elements are becoming widespread.
The organic EL element has a configuration in which at least a light emitting layer is sandwiched between an anode and a cathode. In many cases, the organic EL element has an electron hole for supplying electrons to the light emitting layer, with a hole transport layer for supplying holes to the light emitting layer sandwiched between the anode and the light emitting layer. The transport layer is further sandwiched between the light emitting layer and the cathode (hereinafter, the layer between the light emitting layer and the electrode, such as an electron transport layer and a hole transport layer, is referred to as a “functional layer”. ).
陽極と陰極との間に電圧が印加されると、電子輸送層から発光層の最低空軌道(LUMO:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)に電子が注入され、正孔輸送層から発光層の最高被占有軌道(HOMO:Highest Occupied Molecular Orbital)に正孔が注入される。
また、発光層内には、陽極と陰極との間に印加された電圧により電界が発生している。発光層のLUMOに注入された電子は、電界の影響を受けて発光層内を陽極に向けて移動する。一方、発光層のHOMOに注入された正孔は、電界の影響を受けて発光層内を陰極に向けて移動する。
When a voltage is applied between the anode and the cathode, electrons are injected from the electron transport layer into the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the light emitting layer, and the highest occupied orbit of the light emitting layer from the hole transport layer. Holes are injected into (HOMO: Highest Occupied Molecular Orbital).
Further, an electric field is generated in the light emitting layer by a voltage applied between the anode and the cathode. The electrons injected into the LUMO of the light emitting layer move in the light emitting layer toward the anode under the influence of the electric field. On the other hand, the holes injected into the HOMO of the light emitting layer move in the light emitting layer toward the cathode under the influence of the electric field.
こうして発光層内を移動した電子と正孔とが再結合すると励起子が生成される。この励起子が励起状態から基底状態に戻る際に発光が生じる(特許文献1)。 Thus, excitons are generated when the electrons and holes relocated in the light emitting layer are recombined. When the exciton returns from the excited state to the ground state, light emission occurs (Patent Document 1).
発光層内の膜厚方向における励起子分布が鋭いピークを持つ場合があることが知られている(以下、「分布」は、特に指定のない限り、膜厚方向の分布を指すこととする)。従来、励起子分布は発光層の電極寄りの端面近くに発生することが多く、機能層の劣化、および/または、励起子が高密度に集中することにより発光層の劣化、を促進させる原因となっている。 It is known that the exciton distribution in the thickness direction in the light emitting layer may have a sharp peak (hereinafter, “distribution” refers to the distribution in the thickness direction unless otherwise specified). . Conventionally, the exciton distribution is often generated near the end face of the light emitting layer near the electrode, which is a cause of promoting the deterioration of the functional layer and / or the deterioration of the light emitting layer due to the concentration of excitons at a high density. It has become.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、励起子分布を制御した有機EL素子を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said problem, and it aims at providing the organic EL element which controlled the exciton distribution.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る有機EL素子は、陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配された発光層とを備え、前記発光層は、膜厚方向において、他の領域より誘電体微粒子を多く含む領域を有する。 In order to achieve the above object, an organic EL device according to an aspect of the present invention includes an anode, a cathode facing the anode, and a light-emitting layer disposed between the anode and the cathode, The light emitting layer has a region containing more dielectric fine particles than other regions in the film thickness direction.
上記態様の有機EL素子においては、発光層内において、誘電体微粒子の表面近傍で電子および/または正孔の密度が高まり、これにより、誘電体微粒子を多く含む領域を励起子分布のピーク中心とすることができる。したがって、当該領域と機能層とを十分離間させることで、機能層の劣化を抑止するとともに、発光効率を向上させることができる。さらに、有機EL素子において誘電体微粒子を多く含む領域の位置は製造工程において制御することが可能であるため、発光中心を所望の位置に制御することができ、光取り出し効率の向上が容易となる。 In the organic EL device of the above aspect, in the light emitting layer, the density of electrons and / or holes is increased in the vicinity of the surface of the dielectric fine particles, whereby the region containing a large amount of dielectric fine particles is defined as the peak center of the exciton distribution. can do. Therefore, by sufficiently separating the region and the functional layer, deterioration of the functional layer can be suppressed and the light emission efficiency can be improved. Furthermore, since the position of the region containing a large amount of dielectric fine particles in the organic EL element can be controlled in the manufacturing process, the emission center can be controlled to a desired position, and the light extraction efficiency can be easily improved. .
<本開示の一態様に至った経緯>
有機EL素子を発光素子として使用するためには、発光の始状態となる励起子の生成が不可欠である。したがって、従来、正孔輸送層から発光層への正孔注入性と電子輸送層から発光層への電子注入性を高め、発光層内のキャリア密度を向上させて電子と正孔の再結合確率を高めている。また、発光層内のキャリア密度をさらに向上させる構成として、発光層から電子輸送層への正孔漏出と発光層から正孔輸送層への電子漏出を抑制することができるように、電子輸送層のHOMO準位、および/または、正孔輸送層のLUMO準位を調整した機能層を選定する。このような構成により、発光層内のキャリア密度を向上させて電子と正孔の再結合確率を高めることができるからである。
<Background to the Aspect of the Present Disclosure>
In order to use the organic EL element as a light emitting element, it is indispensable to generate excitons that are the starting state of light emission. Therefore, conventionally, the hole injection property from the hole transport layer to the light-emitting layer and the electron injection property from the electron transport layer to the light-emitting layer are improved, and the carrier density in the light-emitting layer is improved to increase the probability of recombination of electrons and holes. Is increasing. Further, as a configuration for further improving the carrier density in the light emitting layer, the electron transport layer can be suppressed so that hole leakage from the light emitting layer to the electron transport layer and electron leakage from the light emitting layer to the hole transport layer can be suppressed. The functional layer in which the HOMO level and / or the LUMO level of the hole transport layer is adjusted is selected. This is because with such a configuration, the carrier density in the light emitting layer can be improved and the recombination probability of electrons and holes can be increased.
一方で、励起子は発光層等を形成する有機材料の劣化の原因となる。励起子のエネルギーが全て光に変換されるわけではなく、その一部が有機材料の格子振動や熱に変換され、これらが有機材料を劣化させるからである。また、励起子は、発光層の外部には生成されないことが好ましい。励起子が正孔輸送層や電子輸送層等の機能層中に生成されると、そのエネルギーの殆どが格子振動と熱に変換され、機能層の劣化の原因としてのみ機能するからである。 On the other hand, excitons cause deterioration of the organic material forming the light emitting layer and the like. This is because not all of the exciton energy is converted into light, and part of it is converted into lattice vibration or heat of the organic material, which degrades the organic material. Moreover, it is preferable that an exciton is not produced | generated outside the light emitting layer. This is because when excitons are generated in a functional layer such as a hole transport layer or an electron transport layer, most of the energy is converted into lattice vibration and heat, and functions only as a cause of deterioration of the functional layer.
しかしながら、上述したような発光層内のキャリア密度を向上させる構成においては、発光層内のキャリアは、発光層の正孔輸送層との界面と発光層の電子輸送層との界面に偏在している。そのため、電子と正孔の再結合は、キャリア密度の高い、発光層の正孔輸送層との界面と発光層の電子輸送層との界面とで起きやすくなり、励起子も、発光層と正孔輸送層との界面、および、発光層と電子輸送層との界面を中心とした領域に分布することとなる。そのため、発光層における界面近傍の領域では励起子密度が極端に高くなり、また、機能層中での励起子生成も起こりやすくなる。これにより、発光層では界面近傍の領域における劣化が促進され、また、機能層の劣化が進むため、有機EL素子の寿命を縮める結果となる。また、励起子分布のピークとなる位置が発光層の正孔輸送層との界面および/または発光層の電子輸送層との界面に限定されることで、光取り出し効率を向上させるための光共振器構造の設計上の制約が生じる。これは、例えば、励起子分布のピークとなる位置が発光層の正孔輸送層との界面である場合には、発光中心と陽極との間の光路に発光層が含まれなくなり、陽極と発光層との間に存在する機能層の屈折率と厚みのみに基づいて光路長の設計を行わざるを得ないからである。 However, in the configuration for improving the carrier density in the light emitting layer as described above, the carriers in the light emitting layer are unevenly distributed at the interface between the hole transport layer of the light emitting layer and the interface of the electron transport layer of the light emitting layer. Yes. Therefore, recombination of electrons and holes is likely to occur at the interface between the hole transport layer of the light emitting layer and the electron transport layer of the light emitting layer, which has a high carrier density, and excitons are also positively connected to the light emitting layer. It is distributed in a region centering on the interface with the hole transport layer and the interface between the light emitting layer and the electron transport layer. Therefore, the exciton density becomes extremely high in the region near the interface in the light emitting layer, and exciton generation in the functional layer easily occurs. Thereby, in the light emitting layer, the deterioration in the region near the interface is promoted, and the functional layer is further deteriorated, so that the lifetime of the organic EL element is shortened. In addition, the optical resonance to improve the light extraction efficiency by limiting the position of the peak of the exciton distribution to the interface of the light emitting layer with the hole transport layer and / or the interface of the light emitting layer with the electron transport layer. There are constraints on the design of the vessel structure. This is because, for example, when the position where the peak of the exciton distribution is at the interface with the hole transport layer of the light emitting layer, the light emitting layer is not included in the optical path between the light emitting center and the anode, and the light emission from the anode This is because the optical path length must be designed based only on the refractive index and thickness of the functional layer existing between the layers.
そこで、発明者は、発光層内において電子と正孔の再結合の場所を制御する技術について検討し、発光層内における特定の領域に誘電体微粒子を添加することで、発光層内の当該領域における再結合を促進させることができるという知見を得た。これにより、機能層と発光層との界面近傍で励起子密度を低減させることで励起子密度が極端に高くなることを抑止することができ、さらに、機能層の劣化を抑止することが可能となる。さらに、発光中心を所望の位置に配置することで光取り出し効率を向上させることが可能となり、有機EL素子を長寿命化することが可能となる。 Therefore, the inventor examined a technique for controlling the location of recombination of electrons and holes in the light emitting layer, and added dielectric fine particles to a specific region in the light emitting layer, so that the region in the light emitting layer The knowledge that recombination in can be promoted was obtained. As a result, the exciton density can be prevented from becoming extremely high by reducing the exciton density in the vicinity of the interface between the functional layer and the light emitting layer, and further, deterioration of the functional layer can be suppressed. Become. Furthermore, it is possible to improve the light extraction efficiency by arranging the light emission center at a desired position, and it is possible to extend the life of the organic EL element.
<開示の態様>
本開示の一態様に係る有機EL素子は、陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配された発光層とを備え、前記発光層は、膜厚方向において、他の領域より誘電体微粒子を多く含む領域を有する。
上記態様の有機EL素子においては、発光層内において、誘電体微粒子の表面近傍で電子および/または正孔の密度が高まり、これにより、誘電体微粒子を多く含む領域を発光強度の分布のピーク中心とすることができる。したがって、当該領域と機能層とを十分離間させることで、機能層の劣化を抑止するとともに、発光効率を向上させることができる。また、上記態様の有機EL素子では、発光層と機能層との界面で励起子密度が極端に高くなることを抑止することで、発光層の劣化を緩和することができる。さらに、有機EL素子における当該領域の位置は製造工程において制御することが可能であるため、発光中心を所望の位置に制御することができ、光取り出し効率の向上が容易となる。
<Disclosure>
An organic EL element according to one embodiment of the present disclosure includes an anode, a cathode facing the anode, and a light emitting layer disposed between the anode and the cathode, and the light emitting layer is in a film thickness direction. And a region containing more dielectric fine particles than other regions.
In the organic EL device of the above aspect, the density of electrons and / or holes increases in the vicinity of the surface of the dielectric fine particles in the light emitting layer, whereby the region containing a large amount of dielectric fine particles is located at the peak center of the emission intensity distribution. It can be. Therefore, by sufficiently separating the region and the functional layer, deterioration of the functional layer can be suppressed and the light emission efficiency can be improved. Moreover, in the organic EL element of the said aspect, deterioration of a light emitting layer can be relieve | moderated by suppressing that an exciton density becomes extremely high in the interface of a light emitting layer and a functional layer. Furthermore, since the position of the region in the organic EL element can be controlled in the manufacturing process, the emission center can be controlled to a desired position, and the light extraction efficiency can be easily improved.
また、本開示の一態様に係る有機EL表示パネルは、上述の有機EL素子を基板上に複数備える有機EL表示パネルである。
この有機EL表示パネルにおいても上記と同様の効果が得られる。
また、本開示の一態様に係る有機EL素子の製造方法は、基板を準備し、前記基板の上方に画素電極を形成し、前記画素電極の上方に、少なくとも有機発光材料を含む第1のインク、前記有機発光材料を含み、前記第1のインクより誘電体微粒子を多く含む第2のインク、前記第1のインクの順に塗布することにより発光層を形成し、前記発光層の上方に共通電極を形成する。
An organic EL display panel according to one embodiment of the present disclosure is an organic EL display panel including a plurality of the above-described organic EL elements on a substrate.
In this organic EL display panel, the same effect as described above can be obtained.
In addition, in the method for manufacturing an organic EL element according to one embodiment of the present disclosure, a substrate is prepared, a pixel electrode is formed above the substrate, and a first ink including at least an organic light emitting material is disposed above the pixel electrode. A light emitting layer is formed by applying the second ink containing the organic light emitting material and containing more dielectric fine particles than the first ink, and then the first ink, and a common electrode is formed above the light emitting layer. Form.
この製造方法によって形成した有機EL素子においても上記と同様の効果が得られる。
上記態様の有機EL素子、および製造方法にして、以下のようにしてもよい。
前記領域の厚さは、前記発光層の膜厚の20%以下である、としてもよい。
これにより、誘電体微粒子を多く含む領域に励起子が十分に集中し、機能層内に生じる励起子を削減することができる。また、発光層と機能層との界面で励起子密度が極端に高くなることを抑止することで、発光層の劣化を緩和することができる。さらに、当該領域が発光中心となるため、光共振器構造を実現することで、光取り出し効率を向上させることができる。
An organic EL element formed by this manufacturing method can provide the same effects as described above.
The organic EL element and manufacturing method of the above aspect may be as follows.
The thickness of the region may be 20% or less of the thickness of the light emitting layer.
Thereby, excitons are sufficiently concentrated in a region containing a large amount of dielectric fine particles, and excitons generated in the functional layer can be reduced. In addition, by suppressing the exciton density from becoming extremely high at the interface between the light emitting layer and the functional layer, deterioration of the light emitting layer can be alleviated. Furthermore, since the region is the emission center, the light extraction efficiency can be improved by realizing the optical resonator structure.
また、前記誘電体微粒子の粒径は、1nm以上30nm以下である、としてもよい。
これにより、誘電体微粒子の光拡散による光取り出し効率の低下を防ぐことができ、かつ、発光層において誘電体微粒子を多く含む領域を均一に生成することができる。
また、前記誘電体微粒子の材料のバンドギャップは、3eV以上である、としてもよい。
The particle size of the dielectric fine particles may be 1 nm or more and 30 nm or less.
Thereby, it is possible to prevent a decrease in light extraction efficiency due to light diffusion of the dielectric fine particles, and to uniformly generate a region containing a large amount of dielectric fine particles in the light emitting layer.
Moreover, the band gap of the material of the dielectric fine particles may be 3 eV or more.
これにより、誘電体微粒子の光吸収による光取り出し効率の低下を抑止することができる。
また、前記発光層は、電子輸送性材料を含み、前記誘電体微粒子の材料の伝導帯下端(CBM)と、前記電子輸送材料における最低空軌道(LUMO)準位との差は0.1eV以上である、としてもよい。
Thereby, the fall of the light extraction efficiency by the light absorption of dielectric fine particles can be suppressed.
The light emitting layer includes an electron transporting material, and a difference between a conduction band lower end (CBM) of the dielectric fine particle material and a lowest empty orbital (LUMO) level in the electron transporting material is 0.1 eV or more. It is good also as.
これにより、電子輸送性材料と誘電体微粒子との界面近傍で電子密度を向上させることができ、励起子分布について、誘電体微粒子を多く含む領域をピークの中心とするとともに、発光層の陽極側界面における励起子密度を小さくすることができる。
また、前記発光層は、正孔輸送材料を含み、前記誘電体微粒子の材料の価電子帯上端(VBM)と、前記正孔輸送材料における最高被占有軌道(HOMO)準位との差は0.1eV以上である、としてもよい。
As a result, the electron density can be improved in the vicinity of the interface between the electron transporting material and the dielectric fine particles, and in the exciton distribution, the region containing a lot of dielectric fine particles is set as the center of the peak, and the anode side of the light emitting layer The exciton density at the interface can be reduced.
The light emitting layer includes a hole transport material, and a difference between a valence band upper end (VBM) of the dielectric fine particle material and a highest occupied orbital (HOMO) level in the hole transport material is 0. It may be 1 eV or more.
これにより、正孔輸送性材料と誘電体微粒子との界面近傍で正孔密度を向上させることができ、励起子分布について、誘電体微粒子を多く含む領域をピークの中心とするとともに、発光層の陰極側界面における励起子密度を小さくすることができる。
また、前記誘電体微粒子の材料は、酸化亜鉛(ZnO)、酸化チタン(TiO2)、酸化シリコン(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)からなるグループから選択される、としてもよい。
As a result, the hole density can be improved in the vicinity of the interface between the hole transporting material and the dielectric fine particles, and in the exciton distribution, the region containing a large amount of dielectric fine particles is set as the center of the peak, and the emission layer The exciton density at the cathode side interface can be reduced.
The material of the dielectric fine particles may be selected from the group consisting of zinc oxide (ZnO), titanium oxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
また、前記誘電体微粒子の表面は、分散剤で修飾されている、としてもよい。
また、前記分散剤は、リン酸、カルボン酸、スルホン酸、または、その塩類のうち1以上を含む、としてもよい。
<実施の形態>
以下、実施の形態に係る有機EL素子について説明する。なお、以下の説明は、本発明の一態様に係る構成及び作用・効果を説明するための例示であって、本発明の本質的部分以外は以下の形態に限定されない。
Further, the surface of the dielectric fine particles may be modified with a dispersant.
The dispersant may include one or more of phosphoric acid, carboxylic acid, sulfonic acid, or salts thereof.
<Embodiment>
Hereinafter, the organic EL element according to the embodiment will be described. Note that the following description is an example for explaining the configuration, operation, and effect according to one aspect of the present invention, and is not limited to the following form except for the essential part of the present invention.
1.有機EL素子の構成
図1は、実施の形態1に係る有機EL表示パネル100(図10参照)の部分断面図である。有機EL表示パネル100は、3つの色(赤色、緑色、青色)を発光する有機EL素子1(R)、1(G)、1(B)で構成される画素を複数備えている。図1では、その1つの画素の断面を示している。
1. Configuration of Organic EL Element FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an organic EL display panel 100 (see FIG. 10) according to Embodiment 1. The organic
有機EL表示パネル100において、各有機EL素子1は、前方(図1における紙面上方)に光を出射するいわゆるトップエミッション型である。
有機EL素子1(R)と、有機EL素子1(G)と、有機EL素子1(B)は、ほぼ同様の構成を有するので、区別しないときは、有機EL素子1として説明する。
図1に示すように、有機EL素子1は、基板11、層間絶縁層12、画素電極13、隔壁層14、正孔注入層15、正孔輸送層16、発光層17、電子輸送層18、電子注入層19、対向電極20、および、封止層21を備える。
In the organic
Since the organic EL element 1 (R), the organic EL element 1 (G), and the organic EL element 1 (B) have substantially the same configuration, the organic EL element 1 will be described when not distinguished from each other.
As shown in FIG. 1, the organic EL element 1 includes a
なお、基板11、層間絶縁層12、電子輸送層18、電子注入層19、対向電極20、および、封止層21は、画素ごとに形成されているのではなく、有機EL表示パネル100が備える複数の有機EL素子1に共通して形成されている。
<基板>
基板11は、絶縁材料である基材111と、TFT(Thin Film Transistor)層112とを含む。TFT層112には、画素ごとに駆動回路が形成されている。基材111は、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、硫化モリブデン、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、マグネシウム、鉄、ニッケル、金、銀などの金属基板、ガリウム砒素などの半導体基板、プラスチック基板等を採用することができる。プラスチック材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの樹脂を用いてもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド(PI)、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうち1種、または2種以上を積層した積層体を用いることができる。
The
<Board>
The
<層間絶縁層>
層間絶縁層12は、基板11上に形成されている。層間絶縁層12は、樹脂材料からなり、TFT層112の上面の段差を平坦化するためのものである。樹脂材料としては、例えば、ポジ型の感光性材料が挙げられる。また、このような感光性材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂が挙げられる。また、図1の断面図には示されていないが、層間絶縁層12には、画素ごとにコンタクトホールが形成されている。
<Interlayer insulation layer>
The interlayer insulating
<画素電極>
画素電極13は、光反射性の金属材料からなる金属層を含み、層間絶縁層12上に形成されている。画素電極13は、画素ごとに設けられ、コンタクトホールを通じてTFT層112と電気的に接続されている。
本実施形態においては、画素電極13は、陽極として機能する。
<Pixel electrode>
The
In the present embodiment, the
光反射性を具備する金属材料の具体例としては、Ag(銀)、Al(アルミニウム)、アルミニウム合金、Mo(モリブデン)、APC(銀、パラジウム、銅の合金)、ARA(銀、ルビジウム、金の合金)、MoCr(モリブデンとクロムの合金)、MoW(モリブデンとタングステンの合金)、NiCr(ニッケルとクロムの合金)などが挙げられる。 Specific examples of the metal material having light reflectivity include Ag (silver), Al (aluminum), aluminum alloy, Mo (molybdenum), APC (silver, palladium, copper alloy), ARA (silver, rubidium, gold). Alloy), MoCr (alloy of molybdenum and chromium), MoW (alloy of molybdenum and tungsten), NiCr (alloy of nickel and chromium), and the like.
画素電極13は、金属層単独で構成してもよいが、金属層の上に、ITO(酸化インジウム錫)やIZO(酸化インジウム亜鉛)のような金属酸化物からなる層を積層した積層構造としてもよい。
<隔壁層>
隔壁層14は、画素電極13と正孔注入層15の上面の一部の領域を露出させ、その周辺の領域を被覆した状態で正孔注入層15上に形成されている。正孔注入層15上面において隔壁層14で被覆されていない領域(以下、「開口部」という)は、サブピクセルに対応している。すなわち、隔壁層14は、サブピクセルごとに設けられた開口部14aを有する。
The
<Partition wall layer>
The
本実施の形態においては、隔壁層14は、画素電極13が形成されていない部分においては、層間絶縁層12上に形成されている。すなわち、画素電極13が形成されていない部分においては、隔壁層14の底面は層間絶縁層12の上面と接している。
隔壁層14は、例えば、絶縁性の有機材料(例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック樹脂、フェノール樹脂等)からなる。隔壁層14は、発光層17を塗布法で形成する場合には塗布されたインクがあふれ出ないようにするための構造物として機能し、発光層17を蒸着法で形成する場合には蒸着マスクを載置するための構造物として機能する。本実施の形態では、隔壁層14は、樹脂材料からなり、隔壁層14の材料としては、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂が挙げられる。本実施の形態においては、フェノール系樹脂が用いられている。
In the present embodiment, the
The
<正孔注入層>
正孔注入層15は、画素電極13から発光層17への正孔の注入を促進させる目的で、画素電極13上に設けられている。正孔注入層15は、例えば、Ag(銀)、Mo(モリブデン)、Cr(クロム)、V(バナジウム)、W(タングステン)、Ni(ニッケル)、Ir(イリジウム)などの酸化物、あるいは、PEDOT(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物)などの導電性ポリマー材料からなる層である。上記のうち、酸化金属からなる正孔注入層15は、正孔を安定的に、または、正孔の生成を補助して、発光層17に対し正孔を注入する機能を有し、大きな仕事関数を有する。本実施の形態では、正孔注入層15は、酸化タングステンからなる。正孔注入層15を遷移金属の酸化物で形成すると、複数の酸化数を取るため、複数の準位を取ることができ、その結果、正孔注入が容易になり、駆動電圧の低減に寄与する。
<Hole injection layer>
The
<正孔輸送層>
正孔輸送層16は、親水基を備えない高分子化合物を用い開口部14a内に形成されている。例えば、ポリフルオレンやその誘導体、あるいは、ポリアリールアミンやその誘導体などの高分子化合物であって、親水基を備えないものなどを用いることができる。
正孔輸送層16は、正孔注入層15から注入された正孔を発光層17へ輸送する機能を有する。
<Hole transport layer>
The
The
<発光層>
発光層17は、開口部14a内に形成されている。発光層17は、膜厚方向に3つの領域に分割され、正孔輸送層16側から第1領域171、第2領域172、第3領域173の順になる。このうち、第2領域172は誘電体微粒子を含む領域である。すなわち、第2領域172は、有機発光材料を含む有機発光部17aと、有機発光部17a中に分散している誘電体微粒子17bとで構成される。一方、第1領域171と第3領域173は、有機発光材料を含む有機発光部17aから構成される。なお、第1領域171と第3領域173は誘電体微粒子17bを含んでもよいが、その添加量は第2領域172における誘電体微粒子17bの添加量よりも少ない。
<Light emitting layer>
The
第2領域172の膜厚α2は、発光層17全体の膜厚α1の20%以下であることが好ましい。これにより、発光層17の電気抵抗を過度に上昇させることなく第2領域172に励起子を十分に集中させることができ、正孔輸送層16内および電子輸送層18内の励起子を削減することができる。また、同時に、発光層17において第2領域172の発光強度が第1領域171、第3領域173より十分に強くなる。したがって、画素電極13の発光層17側の界面から対向電極20の発光層17側の間に、発光中心を第2領域172とした光共振器構造を実現することで、光取り出し効率を向上させることができる。ここでは、第1領域171、第2領域172、第3領域173のそれぞれの膜厚は、発光層17全体と膜厚α1に対し、35%、15%、40%であるとする。なお、膜厚は上述の例に限られず、第2領域172の膜厚が大きくなり過ぎない範囲で、任意に設定してよい。ただし、第1領域171、第3領域173のそれぞれの膜厚は過度に小さくないことが好ましく、第2領域172の膜厚以上であることが好ましい。
The film thickness α2 of the
有機発光部17aは、正孔と電子の再結合により、R、G、Bの各色の光を出射する機能を有する。有機発光部17aの材料としては、公知の材料を利用することができる。具体的には、例えば、特許公開公報(特開平5−163488号公報)に記載のオキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、8−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、2−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とIII族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体などの蛍光物質で形成されることが好ましい。
The organic
誘電体微粒子17bは、正孔、電子のうち少なくとも一方に対して障壁として作用することで、近傍の有機発光部17aにおける正孔密度および/または電子密度を高め、電子と正孔の再結合を促進する機能を有する。誘電体微粒子17bは、凝集せず、第2領域172中に均等に分散していることが好ましい。これは、第2領域172における電子密度および/または正孔密度を一様にするとともに、絶縁体である誘電体微粒子17bが凝集することで第2領域172の電気抵抗が局所的に上昇することを抑止するためである。なお、誘電体微粒子17bの凝集を防ぐため、誘電体微粒子17bの表面を分散剤で修飾してもよい。分散剤としては、例えば、リン酸、カルボン酸、スルホン酸、または、その塩類を含む分散剤を用いることができる。また、誘電体微粒子17bの平均粒径は、1nm〜30nm程度であることが好ましく、表面積が大きいことが好ましい。また、光取り出し効率を低下させないため、誘電体微粒子17bの材料は可視光を吸収しないことが好ましく、バンドギャップが3eV以上の誘電体であることが好ましい。さらに、誘電体微粒子17bは、電子に対して障壁として作用するために、誘電体の伝導帯最低エネルギー(CBM:Conduction Band Minimum)と有機発光部17aに含まれる電子輸送性材料のLUMO準位との差が0.1eV以上であることが好ましい。また、誘電体微粒子17bは、正孔に対して障壁として作用するために、有機発光部17aに含まれる正孔輸送性材料のHOMO準位と誘電体の価電子帯最高エネルギー(VBM:Valence Band Maximum)との差が0.1eV以上であることが好ましい。具体的には、誘電体微粒子17bは、酸化亜鉛(ZnO)、酸化チタン(TiO2)、酸化シリコン(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)等から構成される。
The dielectric
<電子輸送層>
電子輸送層18は、対向電極20からの電子を発光層17へ輸送する機能を有する。電子輸送層18は、電子輸送性が高い有機材料からなり、アルカリ金属、および、アルカリ土類金属を含まない。また、電子輸送層18は膜厚が1nmより厚く、30nm以下の範囲で形成されている。
<Electron transport layer>
The
電子輸送層18に用いられる有機材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体(OXD)、トリアゾール誘導体(TAZ)、フェナンスロリン誘導体(BCP、Bphen)などのπ電子系低分子有機材料が挙げられる。
<電子注入層>
電子注入層19は、対向電極20から供給される電子を発光層17側へと注入する機能を有する。電子注入層19は、例えば、電子輸送性が高い有機材料に、アルカリ金属、または、アルカリ土類金属から選択されるドープ金属がドープされて形成されている。実施の形態では、Baがドープされている。Baのドープ濃度は40wt%以下であり、20wt%以下が好ましく、15wt%以下がより好ましい。
Examples of the organic material used for the
<Electron injection layer>
The
アルカリ金属に該当する金属は、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)、フランシウム(Fr)であり、アルカリ土類金属に該当する金属は、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、ラジウム(Ra)である。
電子注入層19に用いられる有機材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体(OXD)、トリアゾール誘導体(TAZ)、フェナンスロリン誘導体(BCP、Bphen)などのπ電子系低分子有機材料が挙げられる。
The metal corresponding to the alkali metal is lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), francium (Fr), and the metal corresponding to the alkaline earth metal is They are calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), and radium (Ra).
Examples of the organic material used for the
<対向電極>
対向電極20は、透光性の導電性材料からなり、電子注入層19上に形成されている。対向電極20は、陰極として機能する。
対向電極20の材料としては、例えば、ITOやIZOなどを用いることができる。あるいは、対向電極20の材料として、銀、銀合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属の薄膜を用いてもよい。
<Counter electrode>
The
As a material of the
<封止層>
封止層21は、正孔輸送層16、発光層17、電子輸送層18、電子注入層19などの有機層が水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの透光性材料を用い形成される。また、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの材料を用い形成された層の上に、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料からなる封止樹脂層を設けてもよい。
<Sealing layer>
The
本実施の形態においては、有機EL表示パネル100がトップエミッション型であるため、封止層21は光透過性の材料で形成されることが必要となる。
<光共振器構造>
上記構造において、画素電極13の発光層17側の界面から対向電極20の発光層17側の間に、発光中心を第2領域172とした光共振器構造を形成してもよい。
In the present embodiment, since the organic
<Optical resonator structure>
In the above structure, an optical resonator structure in which the light emission center is the
具体的には、以下のように設計する。第2領域172から対向電極20側に出射された光の一部は、直接対向電極20から出射される。また、第2領域172から画素電極13側に出射された光は、画素電極13の表面で反射され、再度第2領域172から対向電極20側に進む。また、第2領域172から対向電極20側に進む光の一部は、対向電極20と電子注入層19の界面で反射され、第2領域172を通過して画素電極13の表面で反射される。したがって、これらが強めあうように、光路長を設計する。より詳細には、第2領域172から画素電極13側に進み、画素電極13の表面で反射され第2領域172に戻る光路長、第2領域172から対向電極20側に進み、対向電極20の表面で反射され第2領域172に戻る光路長のそれぞれが、出射される光の波長の整数倍となるように設計される。
Specifically, the design is as follows. A part of the light emitted from the
<その他>
なお図1には示されないが、封止層21の上に、封止樹脂を介してカラーフィルタや上部基板を貼り合せてもよい。上部基板を貼り合せることによって、正孔輸送層16、発光層17、電子輸送層18、電子注入層19を水分および空気などから保護できる。
2.発光層17における誘電体微粒子17bによる効果
図2は、実施例および比較例に係る、膜厚方向の位置と励起子密度との関係を示す図である。図2の横軸は膜厚方向(Z方向)を示しており、図1におけるA−B断面に対応する。また、図2の縦軸は励起子密度ρを対数軸で示している。
<Others>
Although not shown in FIG. 1, a color filter or an upper substrate may be bonded onto the
2. FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the position in the film thickness direction and the exciton density according to the example and the comparative example. The horizontal axis in FIG. 2 indicates the film thickness direction (Z direction), and corresponds to the cross section AB in FIG. The vertical axis in FIG. 2 indicates the exciton density ρ on the logarithmic axis.
実施例に係る発光層17において、第2領域172は、電子輸送性が正孔輸送性に比べて高い有機発光部17aと、誘電体微粒子17bを含む。一方、実施例に係る第1領域171および第3領域173は、有機発光部17aのみを含み、誘電体微粒子17bを含まない。これに対し、比較例に係る発光層17cは、その全域が第1領域171または第3領域173と同様の領域からなる。なお、それ以外の構成については、実施例と比較例は同じ構成である。
In the
図3(a)、(b)は、それぞれ、実施例および比較例に係る、正孔輸送層16、発光層、電子輸送層18のバンドダイアグラム及び電子と正孔の再結合を示した簡易模式図である。
比較例に係る発光層では、図3(b)の模式図に示すように、電子輸送層18のLUMO準位と発光層17aのLUMO準位との差が小さく、発光層17cのLUMO準位と正孔輸送層16のLUMO準位との差Δe1が大きく設計されている。そのため、発光層17cに注入された電子は正孔輸送層16に漏れ出しにくく、発光層17cの正孔輸送層16との界面付近で密度が高くなる。そのため、電子密度が発光層17cの正孔輸送層16との界面付近で高くなり、電子と正孔の再結合も発光層17cの正孔輸送層16との界面付近で起きやすくなる。結果として、図2のデータ301に示すように、励起子も発光層17cと正孔輸送層16との界面を中心として多く分布することとなる。そのため、発光中心が発光層17cにおける正孔輸送層16との界面近傍に偏る、励起子が正孔輸送層16内にも多数発生する、といった課題が発生する。
FIGS. 3A and 3B are band diagrams of the
In the light emitting layer according to the comparative example, as shown in the schematic diagram of FIG. 3B, the difference between the LUMO level of the
これに対し、実施例に係る発光層17では、以下のようになる。図3(a)の模式図に示すように、実施例に係る発光層17においても、電子輸送層18のLUMO準位と有機発光部17aのLUMO準位との差が小さく、有機発光部17aのLUMO準位と正孔輸送層16のLUMO準位との差Δe1が大きく設計されている。一方で、実施例に係る第2領域172には、誘電体微粒子17bが分散されており、誘電体微粒子17bのCBMと有機発光部17aのLUMO準位との差Δeが0.1eV以上に設計されている。そのため、図4(a)の模式図に示すように、有機発光部17aにおける誘電体微粒子17bとの界面において、電子がトラップされ、これにより電子の移動が妨げられる。結果として、第2領域172においては、有機発光部17aにおける誘電体微粒子17bとの界面にも電子密度が高くなる。また、これにより、第1領域171の正孔輸送層16との界面における電子密度の上昇を小さくすることができる。そのため、第2領域172における有機発光部17aの誘電体微粒子17bとの界面においては、トラップされた電子に正孔が再結合し、電子と正孔の再結合確率が上昇する。一方で、第1領域171の正孔輸送層16との界面付近では、電子密度が低下する結果、電子と正孔の再結合確率が比較例と比べて小さくなる。結果として、図2のデータ302に示すように、励起子分布のピークが第2領域172に移動する。そのため、発光層17の発光中心を第2領域172に移動することができる。加えて、第1領域171の正孔輸送層16との界面で励起子密度が極端に高くなることを抑止することができるため、界面近傍において発光層17が局所的に劣化することができるとともに、励起子による機能層の劣化も抑止することができる。
On the other hand, the
なお、上述の実施例と比較例では、有機発光部17aの電子輸送性が正孔輸送性に比べて高いとしたが、有機発光部17aの正孔輸送性が電子輸送性に比べて高いとした場合には以下のようになる。この場合、正孔輸送層16のHOMO準位と発光層/有機発光部17aのHOMO準位との差が小さく、発光層/有機発光部17aのHOMO準位と電子輸送層18のHOMO準位との差Δh1が大きく設計される。そのため、発光層/有機発光部17aに注入された正孔は電子輸送層18に漏れ出しにくく、発光層/有機発光部17aの電子輸送層18との界面付近で密度が高くなる。そのため、発光層が誘電体微粒子17bを含まない場合には、電子と正孔の再結合も発光層17aの電子輸送層18との界面付近で起きやすくなる。結果として、発光中心が発光層17aにおける電子輸送層18との界面近傍に偏る、励起子が電子輸送層18内にも多数発生する、といった課題が発生する。一方、第2領域172では、図3(c)の模式図に示すように、誘電体微粒子17bのVBMと有機発光部17aのHOMO準位との差Δhが0.1eV以上に設計されている。したがって、図4(b)の模式図に示すように、有機発光部17aにおける誘電体微粒子17bとの界面において、正孔がトラップされ、これにより正孔の移動が妨げられる。結果として、第2領域172では有機発光部17aの誘電体微粒子17bとの界面も正孔密度が高くなり、第3領域173の電子輸送層18との界面における正孔密度の上昇を小さくすることができる。そのため、第2領域172における有機発光部17aの誘電体微粒子17bとの界面においては、トラップされた正孔に電子が再結合し、電子と正孔の再結合確率が上昇する。一方で、第3領域173の電子輸送層18との界面付近では、正孔密度が低下する結果、電子と正孔の再結合確率が比較例と比べて小さくなる。結果として、励起子分布のピークが第2領域172に移動する。そのため、発光層17の発光中心を第2領域172に移動することができる。加えて、第3領域173の電子輸送層18との界面で励起子密度が極端に高くなることを抑止することができるため、界面近傍において発光層17が局所的に劣化することができるとともに、励起子による機能層の劣化も抑止することができる。
In the above-described example and comparative example, the electron transport property of the organic
なお、有機発光部17aの電子輸送性と正孔輸送性とに顕著な差がない場合、発光層が誘電体微粒子17bを含まない場合には、上述した、有機発光部17aの電子輸送性が正孔輸送性に比べて高い場合と正孔輸送性が電子輸送性に比べて高い場合の双方の課題が発生する。すなわち、電子と正孔の再結合が、発光層17aの正孔輸送層16との界面付近、および、発光層17aの電子輸送層18との界面付近で起きやすくなる。結果、発光中心が、発光層17aの膜厚方向の両端に偏る、励起子が正孔輸送層16内および電子輸送層18内に発生する、といった課題が発生する。一方、発光層が誘電体微粒子17bを含む場合には、有機発光部17aにおける誘電体微粒子17bとの界面において、電子と正孔の両方がトラップされるため、電子密度も正孔密度も高くなり、再結合確率も高くなる。
In addition, when there is no remarkable difference in the electron transport property and hole transport property of the organic
なお、有機発光部17aが複数の有機半導体材料からなる場合は、以下のようになる。電子の輸送性に着目すると、有機発光部17aを構成する複数の有機半導体材料のうち、最も電子輸送性が高い材料(以下、「電子輸送性材料」と呼ぶ)が発光層17中の電子輸送を担うこととなる。したがって、誘電体微粒子17bのCBMと、有機発光部17aに含まれる電子輸送性材料のLUMO準位との差Δeが0.1eV以上であることが好ましい。同様に、正孔の輸送性に着目すると、有機発光部17aを構成する複数の有機半導体材料のうち、最も正孔輸送性が高い材料(以下、「正孔輸送性材料」と呼ぶ)が発光層17中の正孔輸送を担うこととなる。したがって、有機発光部17aに含まれる正孔輸送性材料のHOMO準位と、誘電体微粒子17bのVBMとの差Δhが0.1eV以上であることが好ましい。なお、有機発光部17aは、電子輸送性材料、正孔輸送性材料、有機発光材料のそれぞれを含んでもよいし、有機発光材料が、電子輸送性材料と正孔輸送性材料のうち少なくとも一方として機能してもよい。
In addition, when the organic
3.有機EL素子の製造方法
有機EL素子1の製造方法について、図面を用い説明する。図5(a)〜(e)、図6(a)〜(d)、図7(a)〜(b)、図8(a)〜(d)は、有機EL素子1の製造における各工程での状態を示す模式断面図である。図9は、有機EL素子1の製造方法を示すフローチャートである。
3. Manufacturing method of organic EL element The manufacturing method of the organic EL element 1 is demonstrated using drawing. FIGS. 5A to 5E, FIGS. 6A to 6D, FIGS. 7A to 7B, and FIGS. 8A to 8D are processes in the production of the organic EL element 1. FIG. It is a schematic cross section which shows the state in. FIG. 9 is a flowchart showing a method for manufacturing the organic EL element 1.
(1)基板11の形成
まず、図5(a)に示すように、基材111上にTFT層112を成膜して基板11を形成する(図9のステップS1)。TFT層112は、公知のTFTの製造方法により成膜することができる。
次に、図5(b)に示すように、基板11上に層間絶縁層12を形成する(図9のステップS2)。層間絶縁層12は、例えば、プラズマCVD法、スパッタリング法などを用いて積層形成することができる。
(1) Formation of
Next, as shown in FIG. 5B, an
次に、層間絶縁層12における、TFT層のソース電極上の個所にドライエッチング法を行い、コンタクトホールを形成する。コンタクトホールは、その底部にソース電極の表面が露出するように形成される。
次に、コンタクトホールの内壁に沿って接続電極層を形成する。接続電極層の上部は、その一部が層間絶縁層12上に配される。接続電極層の形成は、例えば、スパッタリング法を用いることができ、金属膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法およびウェットエッチング法を用いパターニングすることがなされる。
Next, a dry etching method is performed at a location on the source electrode of the TFT layer in the
Next, a connection electrode layer is formed along the inner wall of the contact hole. A part of the upper portion of the connection electrode layer is disposed on the
(2)画素電極13、正孔注入層15の形成
次に、図5(c)に示すように、層間絶縁層12上に画素電極材料層130を形成する(図9のステップS3)。画素電極材料層130は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法などを用いて形成することができる。
次に、図5(d)に示すように、画素電極材料層130上に正孔注入材料層150を形成する(図9のステップS4)。正孔注入材料層150は、例えば、反応性スパッタ法などを用いて形成することができる。
(2) Formation of
Next, as shown in FIG. 5D, the hole
そして、図5(e)に示すように、画素電極材料層130と正孔注入材料層150とをエッチングによりパターニングして、サブピクセルごとに区画された複数の画素電極13と正孔注入層15とを形成する(図9のステップS5)。
なお、画素電極13、正孔注入層15の形成方法は上述の方法に限られず、例えば、画素電極材料層130をパターニングして画素電極13を形成してから、正孔注入層15を形成してもよい。
Then, as shown in FIG. 5E, the pixel
Note that the formation method of the
(3)隔壁層14の形成
次に、図6(a)に示すように、正孔注入層15および層間絶縁層12上に、隔壁層14の材料である隔壁層用樹脂を塗布し、隔壁材料層140を形成する。隔壁材料層140は、隔壁層用樹脂であるフェノール樹脂を溶媒(例えば、乳酸エチルとGBLの混合溶媒)に溶解させた溶液を正孔注入層15上および層間絶縁層12上にスピンコート法などを用いて一様に塗布することにより形成される。そして、隔壁材料層140にパターン露光と現像を行うことで隔壁層14を形成し(図6(b),図9のステップS6)、隔壁層14を焼成する(図9のステップS7)。これにより、発光層17の形成領域となる開口部14aが規定される。隔壁層14の焼成は、例えば、150℃以上210℃以下の温度で60分間行う。
(3) Formation of
また、隔壁層14の形成工程においては、さらに、隔壁層14の表面を所定のアルカリ性溶液や水、有機溶媒等によって表面処理するか、プラズマ処理を施すこととしてもよい。これは、開口部14aに塗布するインク(溶液)に対する隔壁層14の接触角を調節する目的で、もしくは、表面に撥水性を付与する目的で行われる。
(4)正孔輸送層16の形成
次に、図6(c)に示すように、隔壁層14が規定する開口部14aに対し、正孔輸送層16の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド401のノズル4030から吐出して開口部14a内の正孔注入層15上に塗布し、焼成(乾燥)を行って、正孔輸送層16を形成する(図9のステップS8)。
In the step of forming the
(4) Formation of
(5)発光層17の形成
次に、開口部14a内の正孔輸送層16上に発光層17を形成する(図9のステップS9)。まず、図6(d)に示すように、有機発光材料を含む第1のインクを、インクジェットヘッド401のノズル4030から吐出して開口部14a内の正孔輸送層16上に塗布し、乾燥を行って第1領域171を形成する。なお、ここでの乾燥は、第1領域171上に第2領域172の材料となるインクを塗布できる程度でよい。すなわち、必ずしも焼成や減圧環境による強制乾燥を含む必要はなく、自然乾燥のみでもよい。
(5) Formation of the
次に、図7(a)に示すように、誘電体微粒子17bを含む第2のインクを、インクジェットヘッド401のノズル4030から吐出して第1領域171上に塗布し、乾燥を行って第2領域172を形成する。第2のインクは、第1のインクに、誘電体微粒子17bを混合して十分に撹拌することで生成される。誘電体微粒子17bは、例えば、プラズマCVD法などの気相法、液相析出法などの液相法で生成することができる。
Next, as shown in FIG. 7A, the second ink containing the dielectric
なお、誘電体微粒子17bは、発光層インクに混合する前に、分散剤により表面処理を行ってもよい。これは、誘電体微粒子17bの凝集を防止し、インク中に均一に分散させる目的で行われる。
次に、図7(b)に示すように、第1のインクを、インクジェットヘッド401のノズル4030から吐出して第2領域172上に塗布し、乾燥を行って第3領域173を形成する。最後に、焼成を行って第1領域171、第2領域172、第3領域173を完全に乾燥させて、発光層17を形成する。
The dielectric
Next, as shown in FIG. 7B, the first ink is ejected from the
(6)電子輸送層18の形成
次に、図8(a)に示すように、発光層17および隔壁層14上に、電子輸送層18を形成する(図9のステップS10)。電子輸送層18は、例えば、電子輸送性の有機材料を蒸着法により各サブピクセルに共通して成膜することにより形成される。
(7)電子注入層19の形成
次に、図8(b)に示すように、電子輸送層18上に、電子注入層19を形成する(図9のステップS11)。電子注入層19は、例えば、電子輸送性の有機材料とドープ金属を共蒸着法により各サブピクセルに共通して成膜することにより形成される。
(6) Formation of
(7) Formation of the
(8)対向電極20の形成
次に、図8(c)に示すように、電子注入層19上に、対向電極20を形成する(図9のステップS12)。対向電極20は、ITO、IZO、銀、アルミニウム等を、スパッタリング法、真空蒸着法により成膜することにより形成される。
(9)封止層21の形成
次に、図8(d)に示すように、対向電極20上に、封止層21を形成する(図9のステップS13)。封止層21は、SiON、SiN等を、スパッタリング法、CVD法などにより成膜することにより形成することができる。
(8) Formation of
(9) Formation of the
なお、封止層21の上にカラーフィルタや上部基板を載置し、接合してもよい。
5.有機EL表示装置の全体構成
図10は、有機EL表示パネル100を備えた有機EL表示装置1000の構成を示す模式ブロック図である。図10に示すように、有機EL表示装置1000は、有機EL表示パネル100と、これに接続された駆動制御部200とを含む構成である。駆動制御部200は、4つの駆動回路210〜240と、制御回路250とから構成されている。
A color filter or an upper substrate may be placed on the
5. Overall Configuration of Organic EL Display Device FIG. 10 is a schematic block diagram showing a configuration of an organic
なお、実際の有機EL表示装置1000では、有機EL表示パネル100に対する駆動制御部200の配置については、これに限られない。
5.変形例
上記実施の形態においては、陰極が対向電極であり、かつ、トップエミッション型の有機EL表示装置であるとした。しかしながら、例えば、陽極が対向電極であり、陰極が画素電極であってもよい。また、例えば、ボトムエミッション型の有機EL表示装置であってもよい。
In the actual organic
5. Modification In the above embodiment, the cathode is the counter electrode and the top emission type organic EL display device. However, for example, the anode may be a counter electrode and the cathode may be a pixel electrode. For example, a bottom emission type organic EL display device may be used.
また、上記実施の形態においては、電子輸送層18や電子注入層19、正孔注入層15や正孔輸送層16を必須構成であるとしたが、これに限られない。例えば、電子輸送層18を有しない有機EL素子や、正孔輸送層16を有しない有機EL素子であってもよい。また、例えば、正孔注入層15と正孔輸送層16とに替えて、単一層の正孔注入輸送層を有していてもよい。また、例えば、発光層17と電子輸送層18との間に、アルカリ金属からなる中間層を備えてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、有機EL素子は、上述の構成以外の構成要素を有していてもよい。例えば、対向電極20と封止層21との間に低屈折率層を設け、画素電極の発光層側の面と、対向電極と低屈折率層との界面との間に光共振器構造を形成するとしてもよい。または、例えば、対向電極は金属層と導電性酸化物層の2層構造からなり、画素電極の発光層側の面と、対向電極内の金属層と導電性酸化物層との界面との間に光共振器構造を形成するとしてもよい。いずれの場合においても、発光層17内における第2領域172の位置を制御することにより、光共振器の光取り出し効率を最大化することができる。
Moreover, the organic EL element may have components other than the above-mentioned structure. For example, a low refractive index layer is provided between the
また、上記実施の形態においては、図3(a)および図3(c)に示されるバンド構造であるとしたが、バンド構造はこれに限られない。誘電体微粒子17bが発光層17における電子および/または正孔の輸送の障害となることで、有機発光部17aの誘電体微粒子17bとの界面付近の電子および/または正孔の密度を高めればよく、発光層17と他の層との界面のバンド構造は図3(a)および図3(c)に示される構造とは異なっていてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although it was set as the band structure shown by Fig.3 (a) and FIG.3 (c), a band structure is not restricted to this. The dielectric
また、表示装置に限られず、有機EL照明装置のようなパネル型の照明装置であってもよい。
以上、本開示に係る有機発光パネルおよび表示装置について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態および変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
Moreover, it is not limited to a display device, but may be a panel type lighting device such as an organic EL lighting device.
As described above, the organic light emitting panel and the display device according to the present disclosure have been described based on the embodiments and the modifications. However, the present invention is not limited to the above embodiments and the modifications. By arbitrarily combining the components and functions in the embodiments and modifications without departing from the gist of the present invention, and forms obtained by making various modifications conceivable by those skilled in the art with respect to the above-described embodiments and modifications. Implemented forms are also included in the present invention.
本発明は、高発光効率、長寿命の有機EL素子およびそれを備える有機EL表示パネル、表示装置を製造するのに有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for manufacturing an organic EL element having a high luminous efficiency and a long lifetime, and an organic EL display panel and a display device including the organic EL element.
11 基板
12 層間絶縁層
13 画素電極
14 隔壁層
14a 開口部
15 正孔注入層
16 正孔輸送層
17 発光層
171 第1領域
172 第2領域(領域)
173 第3領域
17a 有機発光部
17b 誘電体微粒子
18 電子輸送層
19 電子注入層
20 対向電極
21 封止層
100 有機EL表示パネル
DESCRIPTION OF
173 3rd area |
Claims (11)
前記陽極に対向する陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に配された発光層とを備え、
前記発光層は、膜厚方向において、他の領域より誘電体微粒子を多く含む領域を有する
有機EL素子。 The anode,
A cathode facing the anode;
A light emitting layer disposed between the anode and the cathode,
The light emitting layer is an organic EL element having a region containing more dielectric fine particles than other regions in the film thickness direction.
請求項1に記載の有機EL素子。 The organic EL element according to claim 1, wherein the thickness of the region is 20% or less of the thickness of the light emitting layer.
請求項1または2に記載の有機EL素子。 The organic EL element according to claim 1 or 2, wherein the dielectric fine particles have a particle size of 1 nm or more and 30 nm or less.
請求項1から3のいずれか1項に記載の有機EL素子。 The organic EL element according to any one of claims 1 to 3, wherein a band gap of the material of the dielectric fine particles is 3 eV or more.
前記誘電体微粒子の材料の伝導帯下端(CBM)と、前記電子輸送材料における最低空軌道(LUMO)準位との差は0.1eV以上である
請求項1から4のいずれか1項に記載の有機EL素子。 The light emitting layer includes an electron transporting material,
5. The difference between the conduction band lower end (CBM) of the dielectric fine particle material and the lowest unoccupied orbital (LUMO) level in the electron transport material is 0.1 eV or more. 5. Organic EL element.
前記誘電体微粒子の材料の価電子帯上端(VBM)と、前記正孔輸送材料における最高被占有軌道(HOMO)準位との差は0.1eV以上である
請求項1から5のいずれか1項に記載の有機EL素子。 The light emitting layer includes a hole transport material, and a difference between a valence band upper end (VBM) of the dielectric fine particle material and a highest occupied orbital (HOMO) level of the hole transport material is 0.1 eV or more The organic EL device according to any one of claims 1 to 5.
請求項1から6のいずれか1項に記載の有機EL素子。 The material of the dielectric fine particles is selected from the group consisting of zinc oxide (ZnO), titanium oxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ). 2. The organic EL element according to item 1.
請求項1から7のいずれか1項に記載の有機EL素子。 The organic EL element according to claim 1, wherein the surface of the dielectric fine particles is modified with a dispersant.
請求項8に記載の有機EL素子。 The organic EL device according to claim 8, wherein the dispersant includes one or more of phosphoric acid, carboxylic acid, sulfonic acid, or salts thereof.
有機EL表示パネル。 An organic EL display panel comprising a plurality of organic EL elements according to any one of claims 1 to 9 on a substrate.
前記基板の上方に画素電極を形成し、
前記画素電極の上方に、少なくとも有機発光材料を含む第1のインク、前記有機発光材料を含み、前記第1のインクより誘電体微粒子を多く含む第2のインク、前記第1のインクの順に塗布することにより発光層を形成し、
前記発光層の上方に共通電極を形成する
有機EL素子の製造方法。 Prepare the board
Forming a pixel electrode above the substrate;
Above the pixel electrode, a first ink containing at least an organic light emitting material, a second ink containing the organic light emitting material and containing more dielectric fine particles than the first ink, and the first ink are applied in this order. To form a light emitting layer,
A method for manufacturing an organic EL element, wherein a common electrode is formed above the light emitting layer.
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