[go: up one dir, main page]

JP7668101B2 - Organic EL element, organic EL panel, and method for manufacturing organic EL element - Google Patents

Organic EL element, organic EL panel, and method for manufacturing organic EL element Download PDF

Info

Publication number
JP7668101B2
JP7668101B2 JP2020185748A JP2020185748A JP7668101B2 JP 7668101 B2 JP7668101 B2 JP 7668101B2 JP 2020185748 A JP2020185748 A JP 2020185748A JP 2020185748 A JP2020185748 A JP 2020185748A JP 7668101 B2 JP7668101 B2 JP 7668101B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light
emitting layer
organic
electron injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020185748A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022075153A (en
Inventor
利幸 秋山
真一郎 石野
康宏 関本
宗治 佐藤
建 神谷
智彦 尾田
峰樹 長谷川
昌和 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JDI Design and Development GK
Original Assignee
JDI Design and Development GK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JDI Design and Development GK filed Critical JDI Design and Development GK
Priority to JP2020185748A priority Critical patent/JP7668101B2/en
Publication of JP2022075153A publication Critical patent/JP2022075153A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7668101B2 publication Critical patent/JP7668101B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

本開示は、キャリア注入性材料を用いた有機EL素子における駆動電圧の上昇抑止と寿命の改善に関する。 This disclosure relates to preventing an increase in driving voltage and improving the lifetime of organic EL elements that use carrier injection materials.

近年、有機材料の電界発光現象を利用した有機EL素子を利用した表示装置が普及しつつある。 In recent years, display devices that use organic EL elements that utilize the electroluminescence phenomenon of organic materials have become increasingly popular.

有機EL素子は、一対の電極の間に発光層が配された基本構造を有し、電極間に電圧を印加することにより、正孔と電子が再結合して発光層が発光する。より具体的には、陽極から正孔が発光層に注入され、陰極から電子が発光層に注入され、発光層内において正孔と電子が再結合する。一方で、多くの場合において、陰極材料のフェルミ準位と発光層に含まれる発光材料の最低空軌道(LUMO;Lowest Unoccupied Molecular Orbital)のエネルギー準位との差が大きい。したがって、陰極から発光層への電子の注入を容易とするため、仕事関数の低い金属材料を含む機能層を陰極と発光層との間に設ける構成が用いられている(例えば、特許文献1参照)。また、同様に、陽極から発光層への正孔の注入を容易とするため、正孔注入性を有する材料を含む機能層を陽極と発光層との間に設ける構成が用いられている。 Organic EL elements have a basic structure in which a light-emitting layer is disposed between a pair of electrodes, and when a voltage is applied between the electrodes, holes and electrons recombine to cause the light-emitting layer to emit light. More specifically, holes are injected from the anode into the light-emitting layer, and electrons are injected from the cathode into the light-emitting layer, and holes and electrons recombine in the light-emitting layer. On the other hand, in many cases, there is a large difference between the Fermi level of the cathode material and the energy level of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO; Lowest Unoccupied Molecular Orbital) of the light-emitting material contained in the light-emitting layer. Therefore, in order to facilitate the injection of electrons from the cathode into the light-emitting layer, a configuration is used in which a functional layer containing a metal material with a low work function is provided between the cathode and the light-emitting layer (see, for example, Patent Document 1). Similarly, in order to facilitate the injection of holes from the anode into the light-emitting layer, a configuration is used in which a functional layer containing a material having hole injection properties is provided between the anode and the light-emitting layer.

特開2016-115748号公報JP 2016-115748 A

しかしながら、仕事関数の低い金属材料は反応性が高く、水分や酸素との接触によって劣化が促進されやすい。一方で、陰極から発光層への電子注入性が低下すると、有機EL素子を機能させるために高い駆動電圧が必要となる。同様に、陽極から発光層への正孔注入性が低下した場合にも、同様に有機EL素子を機能させるために高い駆動電圧が必要となる。したがって、発光層へのキャリア注入性が低下するほど有機EL素子に印加すべき電圧が上昇し、機能層の劣化がさらに加速して有機EL素子が短寿命化しやすい課題がある。 However, metal materials with low work functions are highly reactive and are prone to accelerated deterioration due to contact with moisture or oxygen. On the other hand, when the electron injection from the cathode to the light-emitting layer decreases, a high driving voltage is required to make the organic EL element function. Similarly, when the hole injection from the anode to the light-emitting layer decreases, a high driving voltage is also required to make the organic EL element function. Therefore, the lower the carrier injection into the light-emitting layer, the higher the voltage to be applied to the organic EL element becomes, which further accelerates the deterioration of the functional layer and tends to shorten the life of the organic EL element.

本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、機能層の劣化により発光層へのキャリア注入性が低下しても、駆動電圧が上昇しづらい有機EL素子および有機ELパネル、および、有機EL素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above problems, and aims to provide an organic EL element and organic EL panel in which the driving voltage is unlikely to increase even if the carrier injection into the light-emitting layer decreases due to deterioration of the functional layer, and a method for manufacturing the organic EL element.

本開示の一態様にかかる有機EL素子は、陽極と、発光層、電子注入層を含む複数の機能層と、陰極とがこの順に積層されてなる有機EL素子であって、前記機能層のそれぞれについて、前記機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実行キャリア移動度で前記機能層の膜厚を除した値を前記機能層の実効膜厚としたとき、前記発光層の実効膜厚は、発光層の電子注入性の変動にも関わらず、全ての前記機能層の実効膜厚を合計した値の20%以上30%以下となり、前記発光層の電子注入性の変動による前記発光層、前記電子注入層の印加電圧の上昇幅は1.5Vから2Vまでの範囲となる An organic EL element according to one embodiment of the present disclosure is an organic EL element in which an anode, a plurality of functional layers including an light-emitting layer and an electron injection layer, and a cathode are stacked in this order, and when the effective film thickness of each of the functional layers is defined as the film thickness of the functional layer divided by the effective carrier mobility, which is the sum of the effective electron mobility and effective hole mobility of the functional layer, the effective film thickness of the light-emitting layer is 20% or more and 30% or less of the sum of the effective film thicknesses of all the functional layers, regardless of fluctuations in the electron injection property of the light-emitting layer, and the increase in the applied voltage of the light-emitting layer and the electron injection layer due to fluctuations in the electron injection property of the light-emitting layer is in the range of 1.5 V to 2 V.

本開示の一態様に係る有機EL素子によれば、発光層へのキャリア注入性が低下した場合に、駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)の割合が向上するため、発光層内の電界強度が上昇する。したがって、発光層へのキャリア注入性が低下した場合においても、発光層内のキャリア密度の低下を抑止するとともに、キャリア移動度の向上により発光効率が上昇するため、発光輝度が低下しづらく、駆動電圧の上昇の度合いを低減することができる。したがって、機能層の劣化により発光層へのキャリア注入性が低下しても、駆動電圧が上昇しづらく、輝度低下を抑止しつつ有機EL素子の長寿命化を図ることができる。 According to an organic EL element according to one aspect of the present disclosure, when carrier injection into the light-emitting layer is reduced, the ratio of the voltage (partial voltage) applied to the light-emitting layer to the driving voltage is increased, and the electric field strength in the light-emitting layer is increased. Therefore, even when carrier injection into the light-emitting layer is reduced, the reduction in carrier density in the light-emitting layer is suppressed, and the light-emitting efficiency is increased due to the improvement in carrier mobility, so that the light-emitting luminance is unlikely to decrease and the degree of increase in driving voltage can be reduced. Therefore, even when carrier injection into the light-emitting layer is reduced due to deterioration of the functional layer, the driving voltage is unlikely to increase, and the life of the organic EL element can be extended while suppressing the decrease in luminance.

実施の形態に係る有機EL素子1の構成を模式的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an organic EL element 1 according to an embodiment. 実施例に係る、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層のバンドダイアグラムを示す簡略模式図である。FIG. 2 is a simplified schematic diagram showing band diagrams of a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer in the example. 発光層への電子注入性および発光層の膜厚と駆動電圧との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the electron injection property into the light-emitting layer, the film thickness of the light-emitting layer, and the driving voltage. (a)は、実施例に係る膜厚方向における電位の分布と電子注入性との関係を示すグラフであり、(b)は、実施例に係る電子注入性と各機能層に印加される電圧との関係を示すグラフである。1A is a graph showing the relationship between the distribution of electric potential in the film thickness direction and electron injection property for an embodiment, and FIG. 1B is a graph showing the relationship between the electron injection property and the voltage applied to each functional layer for an embodiment. (a)は、比較例に係る膜厚方向における電位の分布と電子注入性との関係を示すグラフであり、(b)は、比較例に係る電子注入性と各機能層に印加される電圧との関係を示すグラフである。1A is a graph showing the relationship between the distribution of electric potential in the film thickness direction and electron injection property for a comparative example, and FIG. 1B is a graph showing the relationship between the electron injection property and the voltage applied to each functional layer for a comparative example. (a)は、実施例に係る電子注入性ごとの膜厚方向における電子密度を示すグラフであり、(b)は、比較例に係る電子注入性ごとの膜厚方向における電子密度を示すグラフである。1A is a graph showing the electron density in the film thickness direction for each electron injection property according to an embodiment, and FIG. 1B is a graph showing the electron density in the film thickness direction for each electron injection property according to a comparative example. (a)は、実施例に係る、電子注入性ごとの、発光層の正孔輸送層側の界面、発光層の電子注入輸送層側の界面のそれぞれにおける電子密度を示すグラフであり、(b)は、比較例に係る、電子注入性ごとの、発光層の正孔輸送層側の界面、発光層の電子注入輸送層側の界面のそれぞれにおける電子密度を示すグラフである。FIG. 1A is a graph showing the electron density at the interface of the light-emitting layer on the hole transport layer side and the interface of the light-emitting layer on the electron injecting transport layer side for each electron injection property according to Examples; and FIG. 1B is a graph showing the electron density at the interface of the light-emitting layer on the hole transport layer side and the interface of the light-emitting layer on the electron injecting transport layer side for each electron injection property according to Comparative Examples. (a)は、実施例に係る電子注入性ごとの発光層を流れる電流を示すグラフであり、(b)は、比較例に係る電子注入性ごとの発光層を流れる電流を示すグラフである。1A is a graph showing the current flowing through the light-emitting layer for each electron injection property according to an embodiment, and FIG. 1B is a graph showing the current flowing through the light-emitting layer for each electron injection property according to a comparative example. 有機EL素子を構成する全機能層の有効膜厚の合計Lef(ALL)に対する発光層の有効膜厚Lef(EML)の比と、電子注入性が低下したときの駆動電圧の上昇値との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the ratio of the effective film thickness Lef(EML) of the light-emitting layer to the total effective film thickness Lef(ALL) of all functional layers constituting an organic EL element, and the increase in driving voltage when electron injection property is reduced. 実施の形態に係る有機EL素子の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、(a)は、基板上にTFT層が形成された状態、(b)は、基板上に層間絶縁層が形成された状態、(c)は、層間絶縁層上に画素電極材料が形成された状態、(d)は、画素電極が形成された状態、(e)は、層間絶縁層および画素電極上に隔壁材料層が形成された状態を示す。1A and 1B are partial cross-sectional views each showing a schematic diagram of a part of a manufacturing process of an organic EL element according to an embodiment, in which (a) shows a state in which a TFT layer is formed on a substrate, (b) shows a state in which an interlayer insulating layer is formed on a substrate, (c) shows a state in which a pixel electrode material is formed on the interlayer insulating layer, (d) shows a state in which a pixel electrode is formed, and (e) shows a state in which a partition material layer is formed on the interlayer insulating layer and the pixel electrode. 実施の形態に係る有機EL素子の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、(a)は、隔壁が形成された状態、(b)は、画素電極上に正孔注入層が形成された状態、(c)は、正孔注入層上に正孔輸送層が形成された状態を示す。1A is a partial cross-sectional view showing a schematic diagram of a part of a manufacturing process of an organic EL element according to an embodiment, in which (a) shows a state in which a partition wall is formed, (b) shows a state in which a hole injection layer is formed on a pixel electrode, and (c) shows a state in which a hole transport layer is formed on the hole injection layer. 実施の形態に係る有機EL素子の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、(a)は、正孔輸送層上に発光層が形成された状態、(b)は、発光層および隔壁層上に電子注入輸送層が形成された状態、(c)は、電子注入輸送層上に光学調整層が形成された状態を示す。1A is a partial cross-sectional view showing a schematic diagram of a part of a manufacturing process of an organic EL element according to an embodiment, in which (a) shows a state in which a light-emitting layer is formed on a hole-transporting layer, (b) shows a state in which an electron-injecting and transporting layer is formed on the light-emitting layer and the partition layer, and (c) shows a state in which an optical adjustment layer is formed on the electron-injecting and transporting layer. 実施の形態に係る有機EL素子の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、(a)は、光学調整層上に対向電極が形成された状態、(b)は、対向電極上に封止層が形成された状態を示す。FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing a schematic diagram of a part of the manufacturing process of an organic EL element according to an embodiment, in which (a) shows a state in which a counter electrode is formed on an optical adjustment layer, and (b) shows a state in which a sealing layer is formed on the counter electrode. 実施の形態に係る有機EL素子の製造過程を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a manufacturing process of the organic EL element according to the embodiment. 実施の形態に係る有機EL素子を備えた有機EL表示装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of an organic EL display device including an organic EL element according to an embodiment.

≪開示の態様≫
本開示の一態様に係る有機EL素子は、陽極と、発光層を含む複数の機能層と、陰極とがこの順に積層されてなる有機EL素子であって、前記機能層のそれぞれについて、前記機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実効キャリア移動度で前記機能層の膜厚を除した値を前記機能層の実効膜厚としたとき、前記発光層の実効膜厚は、全ての前記機能層の実効膜厚を合計した値の30%以下である。
<Mode of Disclosure>
An organic EL element according to one embodiment of the present disclosure is an organic EL element in which an anode, a plurality of functional layers including an emitting layer, and a cathode are stacked in this order, and when the effective film thickness of each of the functional layers is defined as the film thickness of the functional layer divided by the effective carrier mobility, which is the sum of the effective electron mobility and effective hole mobility of the functional layer, the effective film thickness of the emitting layer is 30% or less of the sum of the effective film thicknesses of all of the functional layers.

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、前記基板の上方に陽極を形成し、前記陽極の上方に、発光層を含む複数の機能層を形成し、前記機能層の上方に陰極を形成する有機EL素子の製造方法であって、前記機能層のそれぞれについて、前記機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実行キャリア移動度で前記機能層の膜厚を除した値を前記機能層の実効膜厚としたとき、前記発光層の実効膜厚は、全ての前記機能層の実効膜厚を合計した値の30%以下となるように前記発光層の膜厚を設定する。 In addition, a method for manufacturing an organic EL element according to one aspect of the present disclosure includes preparing a substrate, forming an anode above the substrate, forming a plurality of functional layers including an emitting layer above the anode, and forming a cathode above the functional layer, and the thickness of the emitting layer is set so that, for each of the functional layers, when the effective thickness of the functional layer is the value obtained by dividing the thickness of the functional layer by the effective carrier mobility, which is the sum of the effective electron mobility and the effective hole mobility of the functional layer, the effective thickness of the emitting layer is 30% or less of the total effective thickness of all the functional layers.

本開示の一態様に係る有機EL素子またはその製造方法によれば、発光層へのキャリア注入性が低下した場合に、駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)の割合が向上するため、発光層内の電界強度が上昇する。したがって、発光層へのキャリア注入性が低下した場合においても、発光層内のキャリア密度の低下を抑止するとともに、キャリア移動度の向上により発光効率が上昇するため、発光輝度が低下しづらく、駆動電圧の上昇の度合いを低減することができる。したがって、機能層の劣化により発光層へのキャリア注入性が低下しても、駆動電圧が上昇しづらく、輝度低下を抑止しつつ有機EL素子の長寿命化を図ることができる。 According to an organic EL element or a manufacturing method thereof according to one aspect of the present disclosure, when carrier injection into the light-emitting layer is reduced, the ratio of the voltage (partial voltage) applied to the light-emitting layer to the driving voltage is increased, and the electric field strength in the light-emitting layer is increased. Therefore, even when carrier injection into the light-emitting layer is reduced, the reduction in carrier density in the light-emitting layer is suppressed, and the light-emitting efficiency is increased due to the improvement in carrier mobility, so that the light emission luminance is unlikely to decrease and the degree of increase in the driving voltage can be reduced. Therefore, even if carrier injection into the light-emitting layer is reduced due to deterioration of the functional layer, the driving voltage is unlikely to increase, and the life of the organic EL element can be extended while suppressing the decrease in luminance.

本開示の一態様に係る有機EL素子は、前記発光層と前記陰極との間に、金属材料を含む電子注入層を前記機能層として含む、としてもよい。 The organic EL element according to one embodiment of the present disclosure may include an electron injection layer containing a metal material as the functional layer between the light-emitting layer and the cathode.

本構成により、電子注入層に含まれる金属材料が酸化等により劣化した場合であっても、駆動電圧の上昇の度合いを低減させることができる。 This configuration makes it possible to reduce the degree of increase in driving voltage even if the metal material contained in the electron injection layer deteriorates due to oxidation or other reasons.

本開示の一態様に係る有機EL素子は、前記電子注入層に含まれる前記金属材料は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属から選択される、としてもよい。 In an organic EL element according to one aspect of the present disclosure, the metal material contained in the electron injection layer may be selected from alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth metals.

本構成により、劣化前の電子注入層が高い電子流入性を有するため、有機EL素子の発光効率を向上させることができるとともに、電子注入層に含まれる金属材料が酸化等により劣化した場合であっても、駆動電圧の上昇の度合いを低減させることができる。 With this configuration, the electron injection layer before deterioration has high electron inflow properties, so the light-emitting efficiency of the organic EL element can be improved, and even if the metal material contained in the electron injection layer deteriorates due to oxidation or the like, the degree of increase in the driving voltage can be reduced.

本開示の一態様に係る有機EL素子は、前記陽極は光反射性の電極であり、前記有機EL素子は、前記発光層と前記陽極との間に中間層を前記機能層として含み、前記中間層の膜厚は、40nm以下である、としてもよい。 In an organic EL element according to one aspect of the present disclosure, the anode is a light-reflective electrode, and the organic EL element includes an intermediate layer between the light-emitting layer and the anode as the functional layer, and the thickness of the intermediate layer is 40 nm or less.

本構成により、陽極から発光中心までの光路長を過大とせずに、陽極の発光層側の面を反射面の1つとする光共振器構造の設計を容易とすることができる。 This configuration makes it easy to design an optical resonator structure in which the surface of the anode facing the light-emitting layer serves as one of the reflecting surfaces, without making the optical path length from the anode to the light-emitting center excessively long.

本開示の一態様に係る有機EL素子は、前記陰極は光半透過性の電極であり、前記有機EL素子は、前記発光層と前記陰極との間に透明導電層を前記機能層として含む、としてもよい。 In an organic EL element according to one aspect of the present disclosure, the cathode is a semi-transparent electrode, and the organic EL element may include a transparent conductive layer between the light-emitting layer and the cathode as the functional layer.

本構成により、陰極から発光中心までの光路長を適正に設計した上で、陰極の発光層側の面を反射面の1つとする光共振器構造の設計を容易とすることができる。 This configuration makes it easy to design an optical resonator structure in which the surface of the cathode facing the light-emitting layer is one of the reflecting surfaces, after properly designing the optical path length from the cathode to the light-emitting center.

本開示の一態様に係る有機EL素子は、前記陽極の前記発光層側の面と前記陰極の前記発光層側の面との間に光共振器構造が構成され、前記透明導電層は、ITOまたはIZOを含む、としてもよい。 In an organic EL element according to one aspect of the present disclosure, an optical resonator structure is formed between the surface of the anode facing the light-emitting layer and the surface of the cathode facing the light-emitting layer, and the transparent conductive layer may include ITO or IZO.

本構成により、有機EL素子全体のインピーダンスの増大を抑止しつつ光路長の大きい光共振器構造を設計できるため、光取り出し効率を高くすることができる。 This configuration makes it possible to design an optical resonator structure with a long optical path length while suppressing an increase in the impedance of the entire organic EL element, thereby increasing the light extraction efficiency.

本開示の一態様に係る有機ELパネルは、本開示の一態様に係る有機EL素子を基板上に複数備える、としてもよい。 An organic EL panel according to one aspect of the present disclosure may include a plurality of organic EL elements according to one aspect of the present disclosure on a substrate.

≪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および作用・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。
<Embodiment>
Hereinafter, an organic EL element according to an embodiment will be described. Note that the following description is an example for explaining the configuration and the action and effect according to one aspect of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment except for the essential part.

[1.有機EL素子の構成]
図1は、本実施の形態に係る有機EL素子1の断面構造を模式的に示す図である。有機EL素子1は、陽極である画素電極13、正孔注入層15、正孔輸送層16、発光層17、電子注入輸送層18、光学調整層19、および、陰極である対向電極20を備える。
[1. Structure of organic EL element]
1 is a diagram showing a schematic cross-sectional structure of an organic EL element 1 according to the present embodiment. The organic EL element 1 includes a pixel electrode 13 serving as an anode, a hole injection layer 15, a hole transport layer 16, a light-emitting layer 17, an electron injection transport layer 18, an optical adjustment layer 19, and a counter electrode 20 serving as a cathode.

有機EL素子1において、画素電極13と対向電極20とは主面同士が向き合うように互いに対向して配されており、画素電極13と対向電極20との間に発光層17が形成されている。 In the organic EL element 1, the pixel electrode 13 and the counter electrode 20 are arranged opposite each other with their principal surfaces facing each other, and a light-emitting layer 17 is formed between the pixel electrode 13 and the counter electrode 20.

発光層17の画素電極13側には、発光層17に接して正孔輸送層16が形成されている。正孔輸送層16と画素電極13との間には正孔注入層15が形成されている。 A hole transport layer 16 is formed on the pixel electrode 13 side of the light emitting layer 17 in contact with the light emitting layer 17. A hole injection layer 15 is formed between the hole transport layer 16 and the pixel electrode 13.

発光層17の対向電極20側には、発光層17に接して電子注入輸送層18が形成されている。電子注入輸送層18と対向電極20との間に光学調整層19が形成されている。 An electron injection transport layer 18 is formed on the counter electrode 20 side of the light emitting layer 17 in contact with the light emitting layer 17. An optical adjustment layer 19 is formed between the electron injection transport layer 18 and the counter electrode 20.

[1.1 有機EL素子の各構成要素]
<画素電極>
画素電極13は、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、層間絶縁層12に設けられた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。
[1.1 Components of the organic EL element]
<Pixel Electrode>
The pixel electrodes 13 are formed on the interlayer insulating layer 12. The pixel electrodes 13 are provided for each pixel, and are electrically connected to the TFT layer 112 through contact holes provided in the interlayer insulating layer 12.

本実施の形態において、画素電極13は、陽極として機能する。 In this embodiment, the pixel electrode 13 functions as an anode.

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 metal materials with light reflectivity include Ag (silver), Al (aluminum), aluminum alloys, Mo (molybdenum), APC (an alloy of silver, palladium, and copper), ARA (an alloy of silver, rubidium, and gold), MoCr (an alloy of molybdenum and chromium), MoW (an alloy of molybdenum and tungsten), and NiCr (an alloy of nickel and chromium).

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。 The pixel electrode 13 may be composed of a metal layer alone, or may have a laminated structure in which a layer of a metal oxide such as ITO (indium tin oxide) or IZO (indium zinc oxide) is laminated on top of the metal layer.

なお、対向電極20を光反射性電極とする場合には、画素電極13を光透過性電極としてもよい。この場合、画素電極13は、金属材料で形成された金属層および金属酸化物で形成された金属酸化物層の少なくとも一方を含んでいる。画素電極13の膜厚は1nm~50nm程度に薄く設定されて光透過性を有している。金属材料は光反射性の材料であるが、金属層の薄膜を50nm以下と薄くすることによって、光透過性を確保することができる。したがって、発光層17からの光の一部は画素電極13において反射されるが、残りの一部は画素電極13を透過する。 When the counter electrode 20 is a light-reflective electrode, the pixel electrode 13 may be a light-transmitting electrode. In this case, the pixel electrode 13 includes at least one of a metal layer made of a metal material and a metal oxide layer made of a metal oxide. The film thickness of the pixel electrode 13 is set to a thin thickness of about 1 nm to 50 nm, and is light-transmitting. Although the metal material is a light-reflective material, the light transmittance can be ensured by making the metal layer thin, to 50 nm or less. Therefore, a portion of the light from the light-emitting layer 17 is reflected by the pixel electrode 13, but the remaining portion is transmitted through the pixel electrode 13.

このとき、画素電極13に含まれる金属層を形成する金属材料としては、Ag、Agを主成分とする銀合金、Al、Alを主成分とするAl合金が挙げられる。Ag合金としては、マグネシウム-銀合金(MgAg)、インジウム-銀合金が挙げられる。Agは、基本的に低抵抗率を有し、Ag合金は、耐熱性、耐腐食性に優れ、長期にわたって良好な電気伝導性を維持できる点で好ましい。Al合金としては、マグネシウム-アルミニウム合金(MgAl)、リチウム-アルミニウム合金(LiAl)が挙げられる。その他の合金として、リチウム-マグネシウム合金、リチウム-インジウム合金が挙げられる。 In this case, examples of metal materials forming the metal layer included in the pixel electrode 13 include Ag, a silver alloy mainly composed of Ag, Al, and an Al alloy mainly composed of Al. Examples of Ag alloys include magnesium-silver alloy (MgAg) and indium-silver alloy. Ag basically has a low resistivity, and Ag alloys are preferable in that they have excellent heat resistance and corrosion resistance and can maintain good electrical conductivity for a long period of time. Examples of Al alloys include magnesium-aluminum alloy (MgAl) and lithium-aluminum alloy (LiAl). Other alloys include lithium-magnesium alloy and lithium-indium alloy.

画素電極13に含まれる金属層は、例えばAg層あるいはMgAg合金層の単層で構成してもよいし、Mg層とAg層の積層構造(Mg/Ag)、あるいは、MgAg合金層とAg層の積層構造(MgAg/Ag)にしてもよい。 The metal layer included in the pixel electrode 13 may be, for example, a single layer of Ag or MgAg alloy, or may have a laminated structure of Mg and Ag layers (Mg/Ag), or a laminated structure of MgAg alloy and Ag layers (MgAg/Ag).

画素電極13に含まれる金属酸化物層を形成する金属酸化物としては、ITO(酸化インジウム錫)、IZO(酸化インジウム亜鉛)が挙げられる。 Metal oxides that form the metal oxide layer contained in the pixel electrode 13 include ITO (indium tin oxide) and IZO (indium zinc oxide).

また、画素電極13は、金属層単独、または、金属酸化物層単独で構成してもよいが、金属層の上に金属酸化物層を積層した積層構造、あるいは金属酸化物層の上に金属層を積層した積層構造としてもよい。 The pixel electrode 13 may be composed of a metal layer alone or a metal oxide layer alone, but may also have a laminated structure in which a metal oxide layer is laminated on a metal layer, or a laminated structure in which a metal layer is laminated on a metal oxide layer.

<正孔注入層>
正孔注入層15は、陽極である画素電極13から発光層17へのホール(正孔)の注入を促進させる機能を有する。正孔注入層15は、例えば、塗布膜であり、正孔注入材料と溶質とする溶液の塗布および乾燥より形成されている。正孔注入層15は、例えば、PEDOT:PSS(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物)、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導電性ポリマー材料からなる。実施の一態様において、正孔注入層15の膜厚は10nmである。
<Hole injection layer>
The hole injection layer 15 has a function of promoting the injection of holes from the pixel electrode 13, which is an anode, to the light emitting layer 17. The hole injection layer 15 is, for example, a coating film, and is formed by coating and drying a solution of a hole injection material and a solute. The hole injection layer 15 is made of a conductive polymer material, such as PEDOT:PSS (a mixture of polythiophene and polystyrene sulfonic acid), polyfluorene or its derivative, or polyarylamine or its derivative. In one embodiment, the thickness of the hole injection layer 15 is 10 nm.

または、正孔注入層15は蒸着膜で形成されていてもよい。正孔注入層15は、例えば、Ag、Mo、クロム(Cr)、バナジウム(V)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、イリジウム(Ir)などの酸化物からなる。 Alternatively, the hole injection layer 15 may be formed of a vapor deposition film. The hole injection layer 15 is made of an oxide of, for example, Ag, Mo, chromium (Cr), vanadium (V), tungsten (W), nickel (Ni), iridium (Ir), or the like.

また、正孔注入層15は、蒸着膜の上に塗布膜を形成した積層構造としてもよい。 The hole injection layer 15 may also have a laminated structure in which a coating film is formed on top of a vapor deposition film.

<正孔輸送層>
正孔輸送層16は、正孔注入層15から注入されたホールを発光層17へ輸送する機能を有する。正孔輸送層16は、例えば、塗布膜であり、具体的には、正孔輸送材料を溶質とする溶液の塗布および乾燥より形成されている。実施の形態の一態様において、正孔輸送層16の膜厚は13nmである。なお、光共振器構造を形成する上で、発光中心と画素電極13との光路長を過大にしないため、画素電極13と発光層17との間に存在する機能層の膜厚の合計、すなわち、正孔注入層15の膜厚と正孔輸送層16の膜厚との合計が40nm以下であることが好ましい。
または、正孔輸送層16は蒸着膜で形成されていてもよい。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などを用いることができる。
<Hole transport layer>
The hole transport layer 16 has a function of transporting holes injected from the hole injection layer 15 to the light emitting layer 17. The hole transport layer 16 is, for example, a coating film, specifically formed by coating and drying a solution containing a hole transport material as a solute. In one aspect of the embodiment, the thickness of the hole transport layer 16 is 13 nm. In forming an optical resonator structure, in order not to excessively increase the optical path length between the light emitting center and the pixel electrode 13, it is preferable that the total thickness of the functional layers present between the pixel electrode 13 and the light emitting layer 17, that is, the total thickness of the hole injection layer 15 and the hole transport layer 16, is 40 nm or less.
Alternatively, the hole transport layer 16 may be formed of a vapor-deposited film. For example, a polymer compound such as polyfluorene or a derivative thereof, or polyarylamine or a derivative thereof may be used.

<発光層>
発光層17は、ホールと電子の再結合により光を出射する機能を有する。後述するように、発光層17のインピーダンスは正孔注入層15や正孔輸送層16、電子注入輸送層18、光学調整層19のインピーダンスに対して大きすぎないことが好ましく、発光層膜厚を薄く設計することが好ましい。実施の形態の一態様において、発光層17の膜厚は25nmである。
<Light-emitting layer>
The light-emitting layer 17 has a function of emitting light by recombination of holes and electrons. As described later, it is preferable that the impedance of the light-emitting layer 17 is not too large compared to the impedances of the hole injection layer 15, the hole transport layer 16, the electron injection transport layer 18, and the optical adjustment layer 19, and it is preferable to design the light-emitting layer to have a thin thickness. In one aspect of the embodiment, the thickness of the light-emitting layer 17 is 25 nm.

発光層17は、例えば、塗布膜であり、例えば、発光層を形成する材料と溶質とする溶液の塗布および乾燥より形成されている。または、発光層17は蒸着膜で形成されていてもよい。 The light-emitting layer 17 is, for example, a coating film, and is formed, for example, by coating and drying a solution containing the material that forms the light-emitting layer and a solute. Alternatively, the light-emitting layer 17 may be formed as a vapor-deposited film.

発光層17を形成する材料としては、公知の蛍光物質である有機材料を利用することができる。例えば、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、アクリジン化合物等を用いることができる。なお、発光材料としては、蛍光物質に限らず、トリス(2-フェニルピリジン)イリジウムなどの燐光を発光する金属錯体等の公知の燐光物質であってもよい。 As the material for forming the light-emitting layer 17, organic materials that are known fluorescent substances can be used. For example, oxinoid compounds, perylene compounds, coumarin compounds, azacoumarin compounds, oxazole compounds, oxadiazole compounds, perinone compounds, pyrrolopyrrole compounds, naphthalene compounds, anthracene compounds, fluorene compounds, fluoranthene compounds, tetracene compounds, pyrene compounds, coronene compounds, quinolone compounds and azaquinolone compounds, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, rhodamine compounds, chrysene compounds, phenanthrene compounds, cyclopentadiene compounds, stilbene compounds, diphenylquinone compounds, styryl compounds, butadiene compounds, dicyanomethylenepyran compounds, dicyanomethylenethiopyran compounds, fluorescein compounds, pyrylium compounds, thiapyrylium compounds, selenapyrylium compounds, telluropyrylium compounds, aromatic aldadiene compounds, oligophenylene compounds, thioxanthene compounds, cyanine compounds, acridine compounds, etc. can be used. The light-emitting material is not limited to fluorescent materials, but may be a known phosphorescent material such as a metal complex that emits phosphorescence, such as tris(2-phenylpyridine)iridium.

また、発光層17は、キャリア移動度が高いホスト材料に発光材料がドープされて構成されてもよい。ここで、キャリア移動度が高いとは、電子移動度が高い、および/または、ホール移動度が高いことを指す。ホスト材料としては、例えば、アミン化合物、縮合多環芳香族化合物、ヘテロ環化合物を用いることができる。アミン化合物としては、例えば、モノアミン誘導体、ジアミン誘導体、トリアミン誘導体、テトラアミン誘導体を用いることができる。縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン誘導体、ナフタレン誘導体、ナフタセン誘導体、フェナントレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、トリフェニレン誘導体、ペンタセン誘導体、ペリレン誘導体を用いることができる。ヘテロ環化合物としては、例えば、カルバゾール誘導体、フラン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロール誘導体、インドール誘導体、アザインドール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フタロシアニン誘導体を用いることができる。なお、発光層を蛍光材料とホスト材料とから形成する場合において、実施の一態様では、蛍光材料の濃度は1wt%以上である。また、実施の一態様では、蛍光材料の濃度は10wt%以下である。また、実施の一態様では、蛍光材料の濃度は30wt%以下である。 The light-emitting layer 17 may be formed by doping a light-emitting material into a host material having high carrier mobility. Here, high carrier mobility refers to high electron mobility and/or high hole mobility. Examples of the host material that can be used include amine compounds, condensed polycyclic aromatic compounds, and heterocyclic compounds. Examples of the amine compounds that can be used include monoamine derivatives, diamine derivatives, triamine derivatives, and tetraamine derivatives. Examples of the condensed polycyclic aromatic compounds that can be used include anthracene derivatives, naphthalene derivatives, naphthacene derivatives, phenanthrene derivatives, chrysene derivatives, fluoranthene derivatives, triphenylene derivatives, pentacene derivatives, and perylene derivatives. Examples of the heterocyclic compound include carbazole derivatives, furan derivatives, pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, triazine derivatives, imidazole derivatives, pyrazole derivatives, triazole derivatives, oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, pyrrole derivatives, indole derivatives, azaindole derivatives, azacarbazole derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, and phthalocyanine derivatives. When the light-emitting layer is formed from a fluorescent material and a host material, in one embodiment, the concentration of the fluorescent material is 1 wt % or more. In one embodiment, the concentration of the fluorescent material is 10 wt % or less. In one embodiment, the concentration of the fluorescent material is 30 wt % or less.

<電子注入輸送層>
電子注入輸送層18は、発光層17上に形成されており、電子輸送性を有する有機材料に、電子注入性を向上させる金属材料がドープされてなる。ここで、ドープとは、金属材料の金属原子または金属イオンを有機材料中に略均等に分散させることを指し、具体的には、有機材料と微量の金属材料を含む単一の相を形成することを指す。なお、それ以外の相、特に、金属片や金属膜など、金属材料のみからなる相、または、金属材料を主成分とする相は、存在していないことが好ましい。また、有機材料と微量の金属材料を含む単一の相において、金属原子または金属イオンの濃度は均一であることが好ましく、金属原子または金属イオンは凝集していないことが好ましい。金属材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属から選択されることが好ましい。また、電子注入輸送層18における金属材料のドープ量は3~60wt%が好ましい。なお、ドープ金属は、金属単体に限られず、フッ化物(例えば、NaF)やキノリニウム錯体(例えば、Alq3、Liq)など化合物としてドープされてもよい。ドープ金属としては、例えば、アルカリ金属に該当するリチウム(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)、アルカリ土類金属に該当するカルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、ラジウム(Ra)、希土類金属に該当するイットリウム(Y)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等である。
<Electron Injection Transport Layer>
The electron injection transport layer 18 is formed on the light emitting layer 17, and is formed by doping an organic material having electron transport properties with a metal material that improves electron injection properties. Here, doping refers to dispersing metal atoms or metal ions of the metal material approximately evenly in the organic material, and specifically refers to forming a single phase containing the organic material and a trace amount of the metal material. It is preferable that no other phases, particularly a phase consisting only of the metal material such as metal pieces or metal films, or a phase mainly composed of the metal material, are present. In addition, in the single phase containing the organic material and a trace amount of the metal material, it is preferable that the concentration of the metal atoms or metal ions is uniform, and it is preferable that the metal atoms or metal ions are not aggregated. The metal material is preferably selected from alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth metals. In addition, the doping amount of the metal material in the electron injection transport layer 18 is preferably 3 to 60 wt %. It is preferable that the doped metal is not limited to a simple metal, and may be doped as a compound such as a fluoride (e.g., NaF) or a quinolinium complex (e.g., Alq 3 , Liq). Examples of doping metals include alkali metals such as lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), and francium (Fr); alkaline earth metals such as calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), and radium (Ra); and rare earth metals such as yttrium (Y), samarium (Sm), europium (Eu), and ytterbium (Yb).

電子輸送性を有す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。 Examples of organic materials with electron transport properties include π-electron low-molecular-weight organic materials such as oxadiazole derivatives (OXD), triazole derivatives (TAZ), and phenanthroline derivatives (BCP, Bphen).

実施の形態の一態様において、電子注入輸送層18の膜厚は30nmである。 In one embodiment, the thickness of the electron injection transport layer 18 is 30 nm.

なお、電子注入輸送層18は必ずしも1層で形成される必要はなく、例えば、金属材料を含む電子注入層と、電子輸送性材料からなる電子輸送層とを含む多層構造であってもよい。または、例えば、金属材料またはその化合物を主成分とする層と、電子輸送層とを含む多層構造であってもよい。または、例えば、金属材料の化合物を主成分とする層と、金属材料に電子を注入し電子注入性を発揮させる層とを含む多層構造であってもよい。 The electron injection transport layer 18 does not necessarily have to be formed of a single layer, and may be a multi-layer structure including, for example, an electron injection layer including a metal material and an electron transport layer made of an electron transport material. Or, for example, it may be a multi-layer structure including a layer mainly composed of a metal material or a compound thereof and an electron transport layer. Or, for example, it may be a multi-layer structure including a layer mainly composed of a compound of a metal material and a layer that injects electrons into the metal material to exhibit electron injection properties.

<光学調整層>
光学調整層19は、光半透過性の導電性材料からなり、電子注入輸送層18上に形成されている。
<Optical Adjustment Layer>
The optical adjustment layer 19 is made of a semi-light-transmitting conductive material, and is formed on the electron injection transport layer 18 .

対向電極20の光学調整層19との界面の光反射面は、画素電極13の正孔注入層15との界面の光反射面と対となって共振器構造を形成する。したがって、発光層17から出射された光が、光学調整層19から対向電極20へと入射する際にその一部が光学調整層19へと反射される必要がある。したがって、対向電極20と光学調整層19との間で、屈折率が異なっていることが好ましい。例えば、対向電極20が金属薄膜である場合は、光学調整層19は、ITO、IZOなどの、酸化物導電体であることが好ましい。また、例えば、対向電極20がITO、IZOなどの酸化物導電体である場合は、光学調整層19は、Ag、Alなどの金属薄膜であることが好ましい。実施の形態の一態様において、光学調整層19の材料はIZOであり、その膜厚は104nmである。 The light reflecting surface of the interface between the counter electrode 20 and the optical adjustment layer 19 is paired with the light reflecting surface of the interface between the pixel electrode 13 and the hole injection layer 15 to form a resonator structure. Therefore, when the light emitted from the light emitting layer 17 enters the counter electrode 20 from the optical adjustment layer 19, a part of the light needs to be reflected to the optical adjustment layer 19. Therefore, it is preferable that the refractive index is different between the counter electrode 20 and the optical adjustment layer 19. For example, when the counter electrode 20 is a metal thin film, it is preferable that the optical adjustment layer 19 is an oxide conductor such as ITO or IZO. Also, for example, when the counter electrode 20 is an oxide conductor such as ITO or IZO, it is preferable that the optical adjustment layer 19 is a metal thin film such as Ag or Al. In one aspect of the embodiment, the material of the optical adjustment layer 19 is IZO, and its film thickness is 104 nm.

<対向電極>
対向電極20は、光半透過性の導電性材料からなり、光学調整層19上に形成されている。本実施の形態においては、対向電極20は、陰極として機能する。
<Counter electrode>
The counter electrode 20 is made of a semi-light-transmitting conductive material, and is formed on the optical adjustment layer 19. In this embodiment, the counter electrode 20 functions as a cathode.

対向電極20の光学調整層19との界面の光反射面は、画素電極13の正孔注入層15との界面の光反射面と対となって共振器構造を形成する。したがって、発光層17から出射された光が、光学調整層19から対向電極20へと入射する際にその一部が光学調整層19へと反射される必要がある。したがって、対向電極20と光学調整層19との間で、屈折率が異なっていることが好ましい。実施の形態の一態様において、対向電極20は、金属薄膜である。光半透過性を確保するため、金属層の膜厚は1nm~50nm程度である。 The light reflecting surface at the interface between the counter electrode 20 and the optical adjustment layer 19 forms a resonator structure in pair with the light reflecting surface at the interface between the pixel electrode 13 and the hole injection layer 15. Therefore, when the light emitted from the light emitting layer 17 enters the counter electrode 20 from the optical adjustment layer 19, a part of the light must be reflected to the optical adjustment layer 19. Therefore, it is preferable that the refractive index differs between the counter electrode 20 and the optical adjustment layer 19. In one aspect of the embodiment, the counter electrode 20 is a thin metal film. To ensure semi-transparency, the metal layer has a thickness of about 1 nm to 50 nm.

対向電極20の材料としては、例えば、Ag、Agを主成分とする銀合金、Al、Alを主成分とするAl合金が挙げられる。Ag合金としては、マグネシウム-銀合金(MgAg)、インジウム-銀合金が挙げられる。Agは、基本的に低抵抗率を有し、Ag合金は、耐熱性、耐腐食性に優れ、長期にわたって良好な電気伝導性を維持できる点で好ましい。Al合金としては、マグネシウム-アルミニウム合金(MgAl)、リチウム-アルミニウム合金(LiAl)が挙げられる。その他の合金として、リチウム-マグネシウム合金、リチウム-インジウム合金が挙げられる。本実施の形態では、対向電極20はAgの薄膜である。 Examples of the material for the counter electrode 20 include Ag, a silver alloy mainly composed of Ag, Al, and an Al alloy mainly composed of Al. Examples of Ag alloys include magnesium-silver alloy (MgAg) and indium-silver alloy. Ag basically has a low resistivity, and Ag alloys are preferable in that they have excellent heat resistance and corrosion resistance and can maintain good electrical conductivity for a long period of time. Examples of Al alloys include magnesium-aluminum alloy (MgAl) and lithium-aluminum alloy (LiAl). Other examples of alloys include lithium-magnesium alloy and lithium-indium alloy. In this embodiment, the counter electrode 20 is a thin film of Ag.

また、対向電極20は、金属層単独、または、金属酸化物層単独で構成してもよいが、金属層の上に金属酸化物層を積層した積層構造、あるいは金属酸化物層の上に金属層を積層した積層構造としてもよい。 The counter electrode 20 may be composed of a metal layer alone or a metal oxide layer alone, but may also have a laminated structure in which a metal oxide layer is laminated on a metal layer, or a laminated structure in which a metal layer is laminated on a metal oxide layer.

なお、画素電極13を光透過性電極とする場合には、対向電極20を光反射性電極としてもよい。このとき、対向電極20は、光反射性の金属材料からなる金属層を含む。光反射性を具備する金属材料の具体例としては、銀、アルミニウム、アルミニウム合金、モリブデン、APC、ARA、MoCr、MoW、NiCrなどが挙げられる。 When the pixel electrode 13 is a light-transmitting electrode, the counter electrode 20 may be a light-reflective electrode. In this case, the counter electrode 20 includes a metal layer made of a light-reflective metal material. Specific examples of metal materials that have light reflectivity include silver, aluminum, aluminum alloys, molybdenum, APC, ARA, MoCr, MoW, and NiCr.

<その他>
有機EL素子1は基板11上に形成される。基板11は、絶縁材料である基材111からなる。あるいは、絶縁材料である基材111上に配線層112を形成してもよい。基材111は、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、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。配線層112を構成する材料としては、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、銀などの金属材料、窒化ガリウム、ガリウム砒素などの無機半導体材料、アントラセン、ルブレン、ポリパラフェニレンビニレンなどの有機半導体材料等が挙げられ、これらを複合的に用いて形成したTFT(Thin Film Transistor)層としてもよい。
<Other>
The organic EL element 1 is formed on a substrate 11. The substrate 11 is made of a base material 111 which is an insulating material. Alternatively, a wiring layer 112 may be formed on the base material 111 which is an insulating material. For example, a glass substrate, a quartz substrate, a silicon substrate, a plastic substrate, or the like may be adopted as the base material 111. As the plastic material, any of thermoplastic resins and thermosetting resins may be used. For example, polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide (PI), polycarbonate, acrylic resin, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyacetal, other fluorine-based resins, various thermoplastic elastomers such as styrene-based, polyolefin-based, polyvinyl chloride-based, polyurethane-based, fluorine rubber-based, and chlorinated polyethylene-based, epoxy resin, unsaturated polyester, silicone resin, polyurethane, etc., or copolymers, blends, polymer alloys, etc. mainly made of these may be used, and a laminate in which one or more of these are laminated may be used. Examples of materials that can be used to form the wiring layer 112 include metal materials such as molybdenum sulfide, copper, zinc, aluminum, stainless steel, magnesium, iron, nickel, gold, and silver; inorganic semiconductor materials such as gallium nitride and gallium arsenide; and organic semiconductor materials such as anthracene, rubrene, and polyparaphenylenevinylene. A TFT (Thin Film Transistor) layer may be formed by using a combination of these materials.

また、図示していないが、基板11上には層間絶縁層12が形成されている。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、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。 Although not shown, an interlayer insulating layer 12 is formed on the substrate 11. The interlayer insulating layer 12 is made of a resin material and serves to flatten the steps on the upper surface of the TFT layer 112. Examples of the resin material include positive-type photosensitive materials. Examples of such photosensitive materials include acrylic resins, polyimide resins, siloxane resins, and phenol resins. A contact hole is formed in the interlayer insulating layer 12 for each pixel.

有機EL表示パネル100がボトムエミッション型である場合には、基材111、層間絶縁層12は光透過性の材料で形成されることが必要となる。さらに、TFT層112が存在する場合には、TFT層112において画素電極13の下方に存在する領域の少なくとも一部分は、光透過性を有する必要がある。 When the organic EL display panel 100 is a bottom emission type, the substrate 111 and the interlayer insulating layer 12 must be made of a light-transmitting material. Furthermore, when the TFT layer 112 is present, at least a portion of the area of the TFT layer 112 that is present below the pixel electrode 13 must be light-transmitting.

また、有機EL素子1上には、封止層21が形成されている。封止層21は、正孔注入層15、正孔輸送層16、発光層17、電子注入輸送層18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。 In addition, a sealing layer 21 is formed on the organic EL element 1. The sealing layer 21 has a function of preventing organic layers such as the hole injection layer 15, the hole transport layer 16, the light emitting layer 17, and the electron injection transport layer 18 from being exposed to moisture or air, and is formed using a light-transmitting material such as silicon nitride (SiN) or silicon oxynitride (SiON). In addition, a sealing resin layer made of a resin material such as an acrylic resin or a silicone resin may be provided on a layer formed using a material such as silicon nitride (SiN) or silicon oxynitride (SiON).

有機EL表示パネル100がトップエミッション型である場合には、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。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、正孔注入層15、正孔輸送層16、発光層17、電子注入輸送層18を水分および空気などから保護できる。 When the organic EL display panel 100 is a top emission type, the sealing layer 21 needs to be made of a light-transmitting material. Although not shown in FIG. 1, a color filter or an upper substrate may be bonded onto the sealing layer 21 via a sealing resin. By bonding the upper substrate, the hole injection layer 15, the hole transport layer 16, the light-emitting layer 17, and the electron injection transport layer 18 can be protected from moisture, air, and the like.

[2.電子注入性と駆動電圧との関係]
本開示の一態様に係る有機EL素子1は、陰極から発光層への電子注入性が低下しても駆動電圧の上昇が抑止できる点に特徴を有する。以下、陰極から発光層への電子注入性と、有機EL素子1の駆動電圧との関係を、本開示の一態様に係る有機EL素子1(以下、「実施例」と記載する)と比較例との対比説明で示す。なお、[2.2]以降に示す実施例および比較例の電気的特性は、SILVACO製デバイスシミュレーションTCADにおいて、[2.1]に示すエネルギーバンド構造を有するデバイスモデルを用いて計算したものである。
[2. Relationship between electron injection property and driving voltage]
The organic EL element 1 according to one embodiment of the present disclosure is characterized in that an increase in driving voltage can be suppressed even if the electron injection from the cathode to the light-emitting layer is reduced. The relationship between the electron injection from the cathode to the light-emitting layer and the driving voltage of the organic EL element 1 will be described below by comparing the organic EL element 1 according to one embodiment of the present disclosure (hereinafter referred to as "Example") with a comparative example. Note that the electrical characteristics of the examples and comparative examples shown in [2.2] and after are calculated using a device model having the energy band structure shown in [2.1] in the SILVACO device simulation TCAD.

[2.1 エネルギーバンド構造]
実施例に係る有機EL素子1および比較例に係る有機EL素子は、エネルギーバンド構造を同一とする。図2は、実施例に係る有機EL素子1および比較例に係る有機EL素子のエネルギーバンド構造を示すバンドダイアグラムである。なお、説明の簡略化のために、以下、層を形成する有機材料のエネルギー準位を「層のエネルギー準位」と略記する。なお、複数の種類の材料からなる層については、電子および/またはホールの輸送を担っている代表的な有機材料のエネルギー準位を「層のエネルギー準位」として表記する。
[2.1 Energy band structure]
The organic EL element 1 according to the embodiment and the organic EL element according to the comparative example have the same energy band structure. FIG. 2 is a band diagram showing the energy band structures of the organic EL element 1 according to the embodiment and the organic EL element according to the comparative example. For the sake of simplicity, the energy level of an organic material forming a layer is abbreviated as "energy level of a layer". For a layer made of multiple types of materials, the energy level of a representative organic material responsible for transporting electrons and/or holes is expressed as "energy level of a layer".

図2では、正孔輸送層16、発光層17、電子注入輸送層18、および、光学調整層19のLUMOのエネルギー準位(以下、「LUMO準位」と表記する)とHOMOのエネルギー準位(以下、「HOMO準位」と表記する)とを示し、他の層は記載を省略している。なお、図2では電子の真空準位を図示していないが、LUMO準位、HOMO準位のそれぞれは、バンドダイアグラムの下側であるほど、電子の真空準位からの差が大きく、エネルギーレベルが低い。 In FIG. 2, the LUMO energy level (hereinafter referred to as "LUMO level") and the HOMO energy level (hereinafter referred to as "HOMO level") of the hole transport layer 16, the light emitting layer 17, the electron injection transport layer 18, and the optical adjustment layer 19 are shown, and other layers are omitted. Note that the electron vacuum level is not shown in FIG. 2, but the lower the LUMO level and the HOMO level are on the band diagram, the greater the difference from the electron vacuum level and the lower the energy level.

実施例および比較例において、光学調整層19のLUMO準位191、電子注入輸送層18のLUMO準位181、発光層17のLUMO準位171、正孔輸送層16のLUMO準位161は、それぞれ、-2.5eV、-2.4eV、-2.4eV、-2.1eVである。したがって、光学調整層19から電子注入輸送層18へ電子を注入するためのエネルギー障壁Eg(etl)、電子注入輸送層18から発光層17へ電子を注入するためのエネルギー障壁Eg(eml)は、いずれも0.1eV以下である。また、発光層17から正孔輸送層16へ電子を注入するためのエネルギー障壁は約0.3eVである。 In the examples and comparative examples, the LUMO level 191 of the optical adjustment layer 19, the LUMO level 181 of the electron injection transport layer 18, the LUMO level 171 of the light-emitting layer 17, and the LUMO level 161 of the hole transport layer 16 are -2.5 eV, -2.4 eV, -2.4 eV, and -2.1 eV, respectively. Therefore, the energy barrier Eg(etl) for injecting electrons from the optical adjustment layer 19 to the electron injection transport layer 18, and the energy barrier Eg(eml) for injecting electrons from the electron injection transport layer 18 to the light-emitting layer 17 are both 0.1 eV or less. In addition, the energy barrier for injecting electrons from the light-emitting layer 17 to the hole transport layer 16 is about 0.3 eV.

また、実施例および比較例において、正孔輸送層16のHOMO準位162、発光層17のHOMO準位172、電子注入輸送層18のHOMO準位182、光学調整層19のHOMO準位192は、それぞれ、-5.3eV、-5.5eV、-5.3eV、-5.3eVである。したがって、正孔輸送層16から発光層17へホールを注入するためのエネルギー障壁Hg(eml)は約0.2eVである。また、発光層17から電子注入輸送層18へホールを注入するためのエネルギー障壁Hg(etl)、電子注入輸送層18から光学調整層19ホールを注入するためのエネルギー障壁は、それぞれ、-0.2eV、0.0eVである。 In the examples and comparative examples, the HOMO level 162 of the hole transport layer 16, the HOMO level 172 of the light emitting layer 17, the HOMO level 182 of the electron injection transport layer 18, and the HOMO level 192 of the optical adjustment layer 19 are -5.3 eV, -5.5 eV, -5.3 eV, and -5.3 eV, respectively. Therefore, the energy barrier Hg(eml) for injecting holes from the hole transport layer 16 to the light emitting layer 17 is about 0.2 eV. The energy barrier Hg(etl) for injecting holes from the light emitting layer 17 to the electron injection transport layer 18, and the energy barrier for injecting holes from the electron injection transport layer 18 to the optical adjustment layer 19 are -0.2 eV and 0.0 eV, respectively.

[2.2 電子注入性と発光素子全体の駆動電圧]
図3は、発光層17の膜厚ごとに、対向電極20(陰極)から発光層17への電子注入性と有機EL素子1の駆動電圧との関係を示したグラフである。図3に示すように、発光層17の膜厚が大きいほど、駆動電圧が上昇する。その理由は、発光層17の膜厚が増すほど発光層17の電気抵抗が大きくなり、同じ電流を流すために必要な電圧が上昇するためと考えられる。また、図3に示すように、対向電極20から発光層17への電子注入性が高いほど駆動電圧が低く、電子注入性が低いほど駆動電圧が高くなる。その理由は、有機EL素子1への印加電圧が同等であれば、対向電極20から発光層17への電子注入性が低くなれば発光層17内の電子密度が低下し、励起子の生成効率が低下して発光効率が低下するため、電子注入性が低いほど同程度の発光量を得るために必要な電圧が高くなるためと考えられる。
[2.2 Electron injection properties and driving voltage of the entire light-emitting device]
3 is a graph showing the relationship between the electron injection from the counter electrode 20 (cathode) to the light-emitting layer 17 and the driving voltage of the organic EL element 1 for each film thickness of the light-emitting layer 17. As shown in FIG. 3, the larger the film thickness of the light-emitting layer 17, the higher the driving voltage. The reason is considered to be that the electric resistance of the light-emitting layer 17 increases as the film thickness of the light-emitting layer 17 increases, and the voltage required to pass the same current increases. Also, as shown in FIG. 3, the higher the electron injection from the counter electrode 20 to the light-emitting layer 17, the lower the driving voltage, and the lower the electron injection, the higher the driving voltage. The reason is considered to be that, if the voltage applied to the organic EL element 1 is the same, if the electron injection from the counter electrode 20 to the light-emitting layer 17 is low, the electron density in the light-emitting layer 17 decreases, the efficiency of exciton generation decreases, and the light-emitting efficiency decreases, so the lower the electron injection, the higher the voltage required to obtain the same amount of light emission.

[2.3 発光層膜厚と電圧分布]
図4(a)は、実施例として発光層17の膜厚が25nmである有機EL素子1において、対向電極20から発光層17への電子注入性の程度ごとに、膜厚方向における各位置の電位(電気ポテンシャル)を示したグラフである。図4(b)は、電子注入性の程度と、有機EL素子1の駆動時に各機能層に印加される電圧(分圧)との関係を示したグラフである。また、図5(a)は、比較例として発光層の膜厚が81nmである有機EL素子において、対向電極20から発光層17への電子注入性の程度ごとに、膜厚方向における各位置の電位(電気ポテンシャル)を示したグラフである。図5(b)は、電子注入性の程度と、比較例に係る有機EL素子の駆動時に各機能層に印加される電圧(分圧)との関係を示したグラフである。なお、図4(a)および図5(a)において、電子注入性の程度は、Aが最も高く、B、C、D、E、Fの順に低くなり、Fが最も低い。また、図4(a)および図5(a)において、電子注入性の程度が同じ文字で示されている場合、電子注入輸送層18の特性が同一であることを示す。すなわち、図4(a)における電子注入性の程度Aに係る有機EL素子と、図5(a)における電子注入性の程度Aに係る有機EL素子は、発光層17の膜厚のみが異なり、それ以外の構成に差はない。
[2.3 Light-emitting layer thickness and voltage distribution]
FIG. 4(a) is a graph showing the electric potential (electric potential) at each position in the film thickness direction for each degree of electron injection from the counter electrode 20 to the light-emitting layer 17 in an organic EL element 1 having a film thickness of 25 nm as an example. FIG. 4(b) is a graph showing the relationship between the degree of electron injection and the voltage (partial voltage) applied to each functional layer when the organic EL element 1 is driven. FIG. 5(a) is a graph showing the electric potential (electric potential) at each position in the film thickness direction for each degree of electron injection from the counter electrode 20 to the light-emitting layer 17 in an organic EL element having a film thickness of 81 nm as a comparative example. FIG. 5(b) is a graph showing the relationship between the degree of electron injection and the voltage (partial voltage) applied to each functional layer when the organic EL element according to the comparative example is driven. In FIG. 4(a) and FIG. 5(a), the degree of electron injection is highest for A, followed by lowering in the order of B, C, D, E, and F, with F being the lowest. 4(a) and 5(a), when the degree of electron injection property is indicated by the same letter, this indicates that the characteristics of the electron injection transport layer 18 are the same. That is, the organic EL element having the degree of electron injection property A in FIG. 4(a) and the organic EL element having the degree of electron injection property A in FIG. 5(a) differ only in the film thickness of the light-emitting layer 17, and there is no difference in the other configurations.

図4(a)および図5(a)に示すように、電子注入輸送層18が劣化し電子輸送性が低下、より具体的には電子移動度が低下すると、電子注入輸送層18のインピーダンスが上昇し、電子注入輸送層18での電圧降下が大きくなり、図4(b)および図5(b)に示すように、電子注入輸送層18に印加される電圧が上昇する。この電子注入輸送層18のインピーダンス上昇により、印加電圧に対して流れる電流が減少する。 As shown in Figures 4(a) and 5(a), when the electron injection transport layer 18 deteriorates and its electron transport properties decrease, more specifically, when its electron mobility decreases, the impedance of the electron injection transport layer 18 increases, the voltage drop in the electron injection transport layer 18 increases, and as shown in Figures 4(b) and 5(b), the voltage applied to the electron injection transport layer 18 increases. This increase in the impedance of the electron injection transport layer 18 reduces the current that flows relative to the applied voltage.

一方で、図4(b)と図5(b)とを比較すると、図5(b)に示す比較例より図4(b)に示す実施例に係る有機EL素子1の方が、電子注入輸送層18に印加される電圧の上昇度合いと、発光層17に印加される電圧の上昇度合いとがともに大きい。その理由としては、発光層17のインピーダンスが異なることが考えられる。図5(b)に示すように、比較例では、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性が高い場合においても、発光層17に印加される電圧が電子注入輸送層18に印加される電圧に対して大きい。すなわち、発光層17のインピーダンスが電子注入輸送層18のインピーダンスと比較して大きいため、電子注入輸送層18の劣化により電子注入輸送層18の電子移動度が低下することで電子注入輸送層18のインピーダンスが上昇しても、発光層17に印加される電圧はほとんど変化しない。したがって、電子注入輸送層18が劣化した場合に、発光層17への印加電圧が変化せず、電子注入性の低下に起因して電流が減少する。その結果として、有機EL素子への印加電圧が同一であれば、電流減少により発光輝度が低下するため、その補償のために駆動電圧を上昇させる必要がある。これに対し、図4(b)に示すように、実施例では、発光層17のインピーダンスが電子注入輸送層18のインピーダンスと同程度であるため、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性の高低に関わらず、発光層17に印加される電圧と電子注入輸送層18に印加される電圧は同程度である。すなわち、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性が低下した場合に、電子注入輸送層18への印加電圧と、発光層17への印加電圧がともに上昇する。したがって、発光層17の電子密度低下の度合いを低減させるとともに、発光層17の発光効率が向上することで、発光輝度の低下を印加電圧の上昇によって補償することができる。その結果として、有機EL素子への印加電圧が同一であり、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性の低下が発生した場合でも、発光輝度の低下の程度を低減することができるため、駆動電圧の上昇の度合いを低減させることができる。 On the other hand, when comparing FIG. 4(b) and FIG. 5(b), the organic EL element 1 according to the embodiment shown in FIG. 4(b) has a higher degree of increase in the voltage applied to the electron injection transport layer 18 and the voltage applied to the light-emitting layer 17 than the comparative example shown in FIG. 5(b). The reason for this is thought to be that the impedance of the light-emitting layer 17 is different. As shown in FIG. 5(b), in the comparative example, even when the electron injection from the electron injection transport layer 18 to the light-emitting layer 17 is high, the voltage applied to the light-emitting layer 17 is higher than the voltage applied to the electron injection transport layer 18. That is, since the impedance of the light-emitting layer 17 is higher than the impedance of the electron injection transport layer 18, the voltage applied to the light-emitting layer 17 hardly changes even if the impedance of the electron injection transport layer 18 increases due to the decrease in the electron mobility of the electron injection transport layer 18 caused by the deterioration of the electron injection transport layer 18. Therefore, when the electron injection transport layer 18 deteriorates, the voltage applied to the light-emitting layer 17 does not change, and the current decreases due to the decrease in the electron injection. As a result, if the voltage applied to the organic EL element is the same, the luminance is reduced due to the current reduction, and the driving voltage must be increased to compensate for this. In contrast, as shown in FIG. 4B, in the embodiment, the impedance of the light-emitting layer 17 is the same as the impedance of the electron injection transport layer 18, so that the voltage applied to the light-emitting layer 17 and the voltage applied to the electron injection transport layer 18 are the same regardless of the level of electron injection from the electron injection transport layer 18 to the light-emitting layer 17. That is, when the electron injection from the electron injection transport layer 18 to the light-emitting layer 17 is reduced, both the voltage applied to the electron injection transport layer 18 and the voltage applied to the light-emitting layer 17 are increased. Therefore, the degree of decrease in the electron density of the light-emitting layer 17 is reduced, and the luminous efficiency of the light-emitting layer 17 is improved, so that the decrease in the luminance can be compensated for by increasing the applied voltage. As a result, even if the voltage applied to the organic EL element is the same and the electron injection from the electron injection transport layer 18 to the light-emitting layer 17 is reduced, the degree of decrease in the luminance can be reduced, and the degree of increase in the driving voltage can be reduced.

[2.4 電子密度と電流の変化]
以下、電子注入性の低下と電流の変化との関係をより詳細に説明する。
[2.4 Changes in electron density and current]
The relationship between the decrease in electron injection property and the change in current will be described in more detail below.

図6は、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性の程度ごとに、膜厚方向における各位置の電子密度を示したグラフであり、図6(a)は実施例に対応し、図6(b)は比較例に対応する。なお、電子注入性の程度は、図4(a)および図5(a)と同様に、Aが最も高く、B、C、D、E、Fの順に低くなり、Fが最も低い。 Figure 6 is a graph showing the electron density at each position in the film thickness direction for each degree of electron injection from the electron injection transport layer 18 to the light emitting layer 17, where Figure 6(a) corresponds to an example and Figure 6(b) corresponds to a comparative example. Note that, as in Figures 4(a) and 5(a), the degree of electron injection is highest at A, decreasing in the order of B, C, D, E, and F, with F being the lowest.

比較例においては、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性が低下しても、発光層17に印加される電圧(分圧)はほとんど変化しない。したがって、図6(b)に示すように、電子注入性の低下に起因して、発光層17内の電子密度が低下する。一方、実施例においては、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性が低下したときに、発光層17に印加される電圧(分圧)が上昇する。したがって、実施例においても電子注入性の低下に起因して発光層17内の電子密度が低下するが、比較例より発光層17の膜厚が小さく電圧上昇が大きいため電界強度が大きくなり、発光層17内の電子の移動度が上昇するため、発光層17内の電子密度の低下の程度が小さくなる。 In the comparative example, even if the electron injection from the electron injection transport layer 18 to the light-emitting layer 17 decreases, the voltage (partial voltage) applied to the light-emitting layer 17 hardly changes. Therefore, as shown in FIG. 6B, the electron density in the light-emitting layer 17 decreases due to the decrease in electron injection. On the other hand, in the example, when the electron injection from the electron injection transport layer 18 to the light-emitting layer 17 decreases, the voltage (partial voltage) applied to the light-emitting layer 17 increases. Therefore, in the example, the electron density in the light-emitting layer 17 decreases due to the decrease in electron injection, but the film thickness of the light-emitting layer 17 is smaller than in the comparative example, and the voltage increase is large, so the electric field strength increases, and the mobility of electrons in the light-emitting layer 17 increases, so the degree of decrease in the electron density in the light-emitting layer 17 is smaller.

図7は、発光層17の正孔輸送層16側の界面、発光層17の電子注入輸送層18側の界面のそれぞれにおける電子密度と対向電極20から発光層17への電子注入性との関係を示すグラフであり、図7(a)は実施例に対応し、図7(b)は比較例に対応する。図7(a)および(b)に示すように、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性が低下すると、比較例、実施例共に、発光層17の正孔輸送層16側の界面における電子密度は低下するものの、大きく変化しない。その理由としては、発光層17の正孔輸送層16側の界面における電子密度は、発光層17から正孔輸送層16への電子注入障壁の影響が大きいことが考えられる。一方、発光層17の電子注入輸送層18側の界面における電子密度は、実施例においても比較例においても低下する。その理由は、発光層17の電子注入輸送層18側の界面における電子密度は、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性の程度の影響を直接受けることが考えられる。しかしながら、実施例では、比較例と比べて、発光層17の正孔輸送層16側の界面における電子密度が大きい。その理由としては、上述したように、実施例では、電子注入輸送層18と発光層17の電圧勾配が大きく電界強度が大きいことにより、電子注入輸送層18内および発光層17内の電子移動度が上昇し、発光層17に注入される電子の数が比較例より増加するためと考えられる。 7 is a graph showing the relationship between the electron density at the interface of the light-emitting layer 17 on the hole transport layer 16 side and the interface of the light-emitting layer 17 on the electron injection transport layer 18 side, and the electron injection from the counter electrode 20 to the light-emitting layer 17, where FIG. 7(a) corresponds to an example and FIG. 7(b) corresponds to a comparative example. As shown in FIGS. 7(a) and (b), when the electron injection from the electron injection transport layer 18 to the light-emitting layer 17 decreases, the electron density at the interface of the light-emitting layer 17 on the hole transport layer 16 side decreases in both the comparative example and the example, but does not change significantly. The reason for this is that the electron density at the interface of the light-emitting layer 17 on the hole transport layer 16 side is largely influenced by the electron injection barrier from the light-emitting layer 17 to the hole transport layer 16. On the other hand, the electron density at the interface of the light-emitting layer 17 on the electron injection transport layer 18 side decreases in both the example and the comparative example. The reason for this is thought to be that the electron density at the interface of the light-emitting layer 17 on the electron injection transport layer 18 side is directly affected by the degree of electron injection from the electron injection transport layer 18 to the light-emitting layer 17. However, in the example, the electron density at the interface of the light-emitting layer 17 on the hole transport layer 16 side is higher than in the comparative example. The reason for this is thought to be that, as described above, in the example, the voltage gradient between the electron injection transport layer 18 and the light-emitting layer 17 is large and the electric field strength is large, which increases the electron mobility in the electron injection transport layer 18 and the light-emitting layer 17, and the number of electrons injected into the light-emitting layer 17 is greater than in the comparative example.

図8は、発光層17を流れる電流と電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性との関係を示すグラフであり、図8(a)は実施例に対応し、図8(b)は比較例に対応する。図8(a)および(b)に示すように、電子注入輸送層18から発光層17への電子注入性が低下すると、発光層17を流れる電流は減少する。しかしながら、実施例では、比較例と比べて、対向電極20から発光層17への電子注入性が低下しても発光層17を流れる電流の低下が小さい。その理由としては、上述したように、比較例と比べて実施例では、電子注入輸送層18の電圧勾配が大きく電界強度が大きいことにより電子の移動度が高くなり、発光層17に注入される電子の数が多くなる。また、発光層17内の電子の移動度が高くなると、発光層17における電子とホールの再結合係数(再結合確率)も上昇するため、発光層17内の発光効率も上昇する。したがって、実施例では、比較例よりも、対向電極20から発光層17への電子注入性が低下しても電流の減少度合いが低減されるとともに、発光層17の発光効率の向上によって、有機EL素子1の発光効率の低下の程度を低減させることができる。 Figure 8 is a graph showing the relationship between the current flowing through the light-emitting layer 17 and the electron injection from the electron injection transport layer 18 to the light-emitting layer 17, where Figure 8(a) corresponds to an embodiment and Figure 8(b) corresponds to a comparative example. As shown in Figures 8(a) and (b), when the electron injection from the electron injection transport layer 18 to the light-emitting layer 17 decreases, the current flowing through the light-emitting layer 17 decreases. However, in the embodiment, the decrease in the current flowing through the light-emitting layer 17 is smaller than in the comparative example, even if the electron injection from the counter electrode 20 to the light-emitting layer 17 decreases. The reason for this is that, as described above, in the embodiment, the voltage gradient of the electron injection transport layer 18 is larger and the electric field strength is larger than in the comparative example, so that the mobility of electrons is higher and the number of electrons injected into the light-emitting layer 17 is larger. In addition, when the mobility of electrons in the light-emitting layer 17 increases, the recombination coefficient (recombination probability) of electrons and holes in the light-emitting layer 17 also increases, and the luminous efficiency in the light-emitting layer 17 also increases. Therefore, in the embodiment, even if the electron injection from the counter electrode 20 to the light-emitting layer 17 is reduced, the degree of decrease in current is reduced compared to the comparative example, and the degree of decrease in the light-emitting efficiency of the organic EL element 1 can be reduced by improving the light-emitting efficiency of the light-emitting layer 17.

[2.5 発光層の膜厚と他の機能層の膜厚との関係]
上述したように、陰極から発光層への電子注入性が低下した際に、有機EL素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)の割合を向上させることで、駆動電圧の上昇の程度を低減できる。以下、当該構成を決定するための条件について、詳細に検討した。
[2.5 Relationship between the thickness of the light-emitting layer and the thickness of other functional layers]
As described above, when the electron injection from the cathode to the light-emitting layer is reduced, the degree of increase in the driving voltage can be reduced by improving the ratio of the voltage (partial voltage) applied to the light-emitting layer to the driving voltage of the organic EL element. Below, the conditions for determining this configuration are examined in detail.

有機EL素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)の割合は、有機EL素子の総インピーダンスと、発光層のインピーダンスとの関係により規定できる。ここで、機能層のインピーダンスを決定する要素としては、機能層の膜厚、機能層内のキャリア移動度、機能層内の電界強度、機能層内のキャリア密度が考えられる。ここで、機能層内の電界強度は機能層の分圧と機能層の膜厚とにより規定され、機能層内のキャリア密度は機能層内のキャリア移動度および電界強度に依存するから、機能層の膜厚と、機能層内のキャリア移動度とを基準に考える。一般に、機能層の膜厚が大きくなるほど電気抵抗が上昇、すなわち、インピーダンスが上昇する。その一方、機能層内のキャリア移動度が高いほど、キャリアがスムーズに移動して電流値が大きくなる、すなわち、インピーダンスが低減する。したがって、機能層の膜厚Lを当該機能層のキャリア移動度μで除した実効膜厚Lefを、当該機能層のインピーダンスを示す指標として規定する。すなわち、電子移動度をμe、ホール移動度をμh、膜厚をLとした機能層の実効膜厚Lefを、以下のように定義する。 The ratio of the voltage (partial voltage) applied to the light-emitting layer to the driving voltage of the organic EL element can be determined by the relationship between the total impedance of the organic EL element and the impedance of the light-emitting layer. Here, the factors that determine the impedance of the functional layer include the film thickness of the functional layer, the carrier mobility in the functional layer, the electric field strength in the functional layer, and the carrier density in the functional layer. Here, the electric field strength in the functional layer is determined by the partial pressure of the functional layer and the film thickness of the functional layer, and the carrier density in the functional layer depends on the carrier mobility and the electric field strength in the functional layer, so the film thickness of the functional layer and the carrier mobility in the functional layer are considered as the basis. In general, the larger the film thickness of the functional layer, the higher the electrical resistance, that is, the higher the impedance. On the other hand, the higher the carrier mobility in the functional layer, the smoother the carriers move and the larger the current value, that is, the lower the impedance. Therefore, the effective film thickness Lef, which is the film thickness L of the functional layer divided by the carrier mobility μ of the functional layer, is specified as an index indicating the impedance of the functional layer. That is, the effective film thickness Lef of the functional layer, where μe is the electron mobility, μh is the hole mobility, and L is the film thickness, is defined as follows.

Lef=L/(μe+μh)
そして、発光層の実効膜厚Lef(EML)が全機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)に占める割合と、駆動電圧の上昇値との関係を調査した。図9は、発光層の実効膜厚Lef(EML)が全機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)に占める割合と、陰極から発光層への電子注入性が低下した際の駆動電圧の上昇値ΔVとの関係を示すグラフである。ここで、全機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)とは、正孔注入層15、正孔輸送層16、発光層17、電子注入輸送層18、光学調整層19のそれぞれの実効膜厚Lefの合計値である。
Lef=L/(μe+μh)
Then, the relationship between the ratio of the effective film thickness Lef(EML) of the light-emitting layer to the total effective film thickness Lef(ALL) of all functional layers and the increase in driving voltage was investigated. Figure 9 is a graph showing the relationship between the ratio of the effective film thickness Lef(EML) of the light-emitting layer to the total effective film thickness Lef(ALL) of all functional layers and the increase in driving voltage ΔV when the electron injection from the cathode to the light-emitting layer is reduced. Here, the total effective film thickness Lef(ALL) of all functional layers is the total value of the effective film thickness Lef of each of the hole injection layer 15, the hole transport layer 16, the light-emitting layer 17, the electron injection transport layer 18, and the optical adjustment layer 19.

図9に示すように、発光層の実効膜厚Lef(EML)が全機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)に占める割合が増加するほど駆動電圧が上昇し、割合が減少するほど駆動電圧が低下する。その理由は、以下に示すとおりである。発光層の実効膜厚Lef(EML)が全機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)に占める割合が増加するほど有機EL素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)の割合が高くなるので、陰極から発光層への電子注入性が低下しても有機EL素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)が上昇しない。したがって、陰極から発光層への電子注入性が低下することにより発光層内の電子密度が低下し、発光効率が低下するため、駆動電圧を上昇させる必要が生じる。一方、発光層の実効膜厚Lef(EML)が全機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)に占める割合が低下するほど有機EL素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)の割合が低くなるため、陰極から発光層への電子注入性が低下したときに有機EL素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧(分圧)が上昇しやすい。したがって、陰極から発光層への電子注入性が低下しても発光層への印加電圧(分圧)の上昇により発光層内の電子密度が補償されるため、発光効率の低下度合いが低く駆動電圧の上昇度合いが低い。つまり、発光層の実効膜厚Lef(EML)が全機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)に占める割合は低いほどよく、例えば、当割合を30%(0.3)以下とすることで、駆動電圧の上昇を2V以下に抑制することができる。一般に、有機EL素子を備えた有機ELパネルにおいて、有機EL素子の駆動電圧の上昇における電圧マージンは2V程度であるため、上記構成により、有機ELパネルを長時間駆動しても輝度の低下を抑止することができる。なお、電圧マージンは、駆動回路の出力電圧を、有機EL素子の駆動電圧、有機EL素子以外の回路(例えば、TFT)の駆動電圧、配線による電圧降下等のそれぞれの電圧に割り振る場合に、駆動電圧の上昇に備えた余剰分として設計した電圧である。例えば、劣化前の有機EL素子の駆動電圧が11V、TFTの駆動電圧が10V、配線による電圧降下が0.5Vであるのに対し、駆動回路の出力電圧が20~30V程度の場合、有機EL素子の駆動電圧の上昇における電圧マージンは1~2V程度が上限となる。 As shown in FIG. 9, the driving voltage increases as the ratio of the effective film thickness Lef (EML) of the light-emitting layer to the total effective film thickness Lef (ALL) of all functional layers increases, and the driving voltage decreases as the ratio decreases. The reason is as follows. The ratio of the voltage (partial voltage) applied to the light-emitting layer to the driving voltage of the organic EL element increases as the ratio of the effective film thickness Lef (EML) of the light-emitting layer to the total effective film thickness Lef (ALL) of all functional layers increases, so even if the electron injection from the cathode to the light-emitting layer decreases, the voltage (partial voltage) applied to the light-emitting layer to the driving voltage of the organic EL element does not increase. Therefore, the electron injection from the cathode to the light-emitting layer decreases, and the electron density in the light-emitting layer decreases, and the luminous efficiency decreases, so it becomes necessary to increase the driving voltage. On the other hand, the lower the ratio of the effective film thickness Lef (EML) of the light-emitting layer to the total effective film thickness Lef (ALL) of all functional layers, the lower the ratio of the voltage (partial voltage) applied to the light-emitting layer to the driving voltage of the organic EL element, so that when the electron injection from the cathode to the light-emitting layer is reduced, the voltage (partial voltage) applied to the light-emitting layer to the driving voltage of the organic EL element is likely to increase. Therefore, even if the electron injection from the cathode to the light-emitting layer is reduced, the electron density in the light-emitting layer is compensated by the increase in the voltage (partial voltage) applied to the light-emitting layer, so the degree of decrease in the light-emitting efficiency is low and the degree of increase in the driving voltage is low. In other words, the lower the ratio of the effective film thickness Lef (EML) of the light-emitting layer to the total effective film thickness Lef (ALL) of all functional layers, the better. For example, by making this ratio 30% (0.3) or less, the increase in the driving voltage can be suppressed to 2V or less. Generally, in an organic EL panel equipped with an organic EL element, the voltage margin for the increase in the drive voltage of the organic EL element is about 2V, so the above configuration makes it possible to prevent a decrease in brightness even when the organic EL panel is driven for a long time. The voltage margin is a voltage designed as a surplus to prepare for an increase in the drive voltage when the output voltage of the drive circuit is allocated to the drive voltage of the organic EL element, the drive voltage of circuits other than the organic EL element (e.g., TFT), the voltage drop due to wiring, etc. For example, if the drive voltage of the organic EL element before deterioration is 11V, the drive voltage of the TFT is 10V, and the voltage drop due to wiring is 0.5V, and the output voltage of the drive circuit is about 20 to 30V, the voltage margin for the increase in the drive voltage of the organic EL element is upper limit of about 1 to 2V.

[3.まとめ]
以上説明したように、本開示の一態様に係る有機EL素子は、機能層の膜厚Lを当該機能層のキャリア移動度μで除した当該機能層の実効膜厚Lefとしたとき、発光層の実効膜厚Lef(EML)は、全ての機能層の実効膜厚の合計Lef(ALL)の30%以下である。ここで、機能層のキャリア移動度μは、当該機能層の電子移動度μeと当該機能層のホール移動度μhとの合計である。また、全ての機能層とは、陰極と陽極との間に存在する全ての層を指し、発光層も含む。本構成によれば、陰極から発光層への電子注入性が低下した場合に発光層に印加される電圧(分圧)の駆動電圧に占める割合が上昇するため、発光層における電界強度が強化されて電流の減少度合いが低減される。さらに、発光層における電界強度が強化された際にキャリアの移動度が上昇し、再結合係数が上昇するため発光層17の発光効率が向上し、有機EL素子1の発光効率の低下の程度を低減させることができる。したがって、本開示の一態様に係る有機EL素子は、陰極から発光層への電子注入性が低下しても駆動電圧の上昇の度合いが低減し、有機EL素子の劣化の加速を抑止することができる。
3. Summary
As described above, in the organic EL element according to one embodiment of the present disclosure, when the effective film thickness Lef of the functional layer is obtained by dividing the film thickness L of the functional layer by the carrier mobility μ of the functional layer, the effective film thickness Lef (EML) of the light-emitting layer is 30% or less of the total effective film thickness Lef (ALL) of all the functional layers. Here, the carrier mobility μ of the functional layer is the sum of the electron mobility μe of the functional layer and the hole mobility μh of the functional layer. In addition, all the functional layers refer to all layers present between the cathode and the anode, including the light-emitting layer. According to this configuration, when the electron injection property from the cathode to the light-emitting layer is reduced, the ratio of the voltage (partial voltage) applied to the light-emitting layer to the driving voltage increases, so that the electric field strength in the light-emitting layer is strengthened and the degree of reduction in the current is reduced. Furthermore, when the electric field strength in the light-emitting layer is strengthened, the mobility of carriers increases, and the recombination coefficient increases, so that the light-emitting efficiency of the light-emitting layer 17 is improved, and the degree of reduction in the light-emitting efficiency of the organic EL element 1 can be reduced. Therefore, in the organic EL element according to one embodiment of the present disclosure, even if the electron injection property from the cathode to the light-emitting layer is reduced, the degree of increase in the driving voltage is reduced, and the acceleration of deterioration of the organic EL element can be suppressed.

[4.有機EL素子の製造方法]
有機EL素子の製造方法について、図面を用いて説明する。図10(a)~図13(b)は、有機EL素子を備える有機EL表示パネル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14は、有機EL素子を備える有機EL表示パネルの製造方法を示すフローチャートである。
[4. Manufacturing method of organic EL element]
The method for manufacturing an organic EL element will be described with reference to the drawings. Figures 10(a) to 13(b) are schematic cross-sectional views showing the states at each step in the manufacturing of an organic EL display panel including an organic EL element. Figure 14 is a flowchart showing the method for manufacturing an organic EL display panel including an organic EL element.

なお、有機EL表示パネルにおいて、画素電極(下部電極)は有機EL素子の陽極として、対向電極(上部電極、共通電極)は有機EL素子の陰極として、それぞれ機能する。 In an organic EL display panel, the pixel electrode (lower electrode) functions as the anode of the organic EL element, and the counter electrode (upper electrode, common electrode) functions as the cathode of the organic EL element.

(1)基板11の形成
まず、図10(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(ステップS10)。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。
10A, the TFT layer 112 is formed on the base material 111 to form the substrate 11 (step S10). The TFT layer 112 can be formed by a known TFT manufacturing method.

次に、図10(b)に示すように、基板11上に層間絶縁層12を形成する(ステップS20)。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。 Next, as shown in FIG. 10(b), an interlayer insulating layer 12 is formed on the substrate 11 (step S20). The interlayer insulating layer 12 can be formed by stacking using, for example, a plasma CVD method or a sputtering method.

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。 Next, a contact hole is formed by dry etching at a location on the interlayer insulating layer 12 above the source electrode of the TFT layer. The contact hole is formed so that the surface of the source electrode is exposed at the bottom.

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 connection electrode layer is formed along the inner wall of the contact hole. A portion of the upper part of the connection electrode layer is disposed on the interlayer insulating layer 12. The connection electrode layer can be formed, for example, by a sputtering method, and after a metal film is formed, it is patterned by using a photolithography method and a wet etching method.

(2)画素電極13の形成
次に、図10(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(ステップS31)。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10(d)に示すように、画素電極材料層130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を形成する(ステップS32)。この画素電極13は、各有機EL素子の陽極として機能する。
(2) Formation of pixel electrodes 13 Next, as shown in Fig. 10(c), a pixel electrode material layer 130 is formed on the interlayer insulating layer 12 (step S31). The pixel electrode material layer 130 can be formed, for example, by vacuum deposition or sputtering. Next, as shown in Fig. 10(d), the pixel electrode material layer 130 is patterned by etching to form a plurality of pixel electrodes 13 partitioned for each subpixel (step S32). The pixel electrodes 13 function as the anodes of the respective organic EL elements.

なお、画素電極13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上に正孔注入材料層150を形成し、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することで、画素電極13と正孔注入層15とをまとめて形成してもよい。 The method of forming the pixel electrode 13 is not limited to the above-mentioned method. For example, the pixel electrode 13 and the hole injection layer 15 may be formed together by forming a hole injection material layer 150 on the pixel electrode material layer 130 and patterning the pixel electrode material layer 130 and the hole injection material layer 150 by etching.

(3)隔壁14の形成
次に、図10(e)に示すように、画素電極13および層間絶縁層12上に、隔壁14の材料である隔壁用樹脂を塗布し、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画素電極13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(ステップS41)。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14を形成し(図11(a)、ステップS42)、隔壁14を焼成する。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 the partition wall 14 Next, as shown in FIG. 10(e), a partition wall resin, which is a material of the partition wall 14, is applied onto the pixel electrodes 13 and the interlayer insulating layer 12 to form a partition wall material layer 140. The partition wall material layer 140 is formed by uniformly applying a solution of a phenol resin, which is a partition wall resin, dissolved in a solvent (e.g., a mixed solvent of ethyl lactate and GBL) onto the pixel electrodes 13 and the interlayer insulating layer 12 by a spin coating method or the like (step S41). Then, the partition wall material layer 140 is subjected to pattern exposure and development to form the partition wall 14 (FIG. 11(a), step S42), and the partition wall 14 is baked. As a result, an opening 14a, which is a region for forming the light-emitting layer 17, is defined. The partition wall 14 is baked, for example, at a temperature of 150° C. to 210° C. for 60 minutes.

また、隔壁14の形成工程においては、さらに、隔壁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。 In addition, in the process of forming the partition 14, the surface of the partition 14 may be further treated with a predetermined alkaline solution, water, an organic solvent, or the like, or may be subjected to plasma treatment. This is done for the purpose of adjusting the contact angle of the partition 14 with the ink (solution) applied to the opening 14a, or for the purpose of imparting water repellency to the surface.

(4)正孔注入層15の形成
次に、図11(b)に示すように、隔壁14が規定する開口部14aに対し、正孔注入層15の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド401のノズルから吐出して開口部14a内の画素電極13上に塗布し、焼成(乾燥)を行って、正孔注入層15を形成する(ステップS50)。
(4) Formation of Hole Injection Layer 15 Next, as shown in FIG. 11(b), ink containing a constituent material of the hole injection layer 15 is ejected from the nozzles of an inkjet head 401 into the opening 14a defined by the partition 14 to apply it onto the pixel electrode 13 in the opening 14a, and then baked (dried) to form the hole injection layer 15 (step S50).

(5)正孔輸送層16の形成
次に、図11(c)に示すように、隔壁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402のノズル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(ステップS60)。
(5) Formation of Hole Transport Layer 16 Next, as shown in FIG. 11(c), an ink containing a constituent material of the hole transport layer 16 is ejected from the nozzle of the inkjet head 402 into the opening 14a defined by the partition 14 to coat the hole injection layer 15 in the opening 14a, and then baked (dried) to form the hole transport layer 16 (step S60).

(6)発光層17の形成
次に、図12(a)に示すように、発光層17の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド403のノズルから吐出して開口部14a内の正孔輸送層16上に塗布し、焼成(乾燥)を行って発光層17を形成する(ステップS70)。
(6) Formation of Light-Emitting Layer 17 Next, as shown in FIG. 12(a), ink containing a constituent material of the light-emitting layer 17 is ejected from the nozzles of the ink-jet head 403 to apply it onto the hole transport layer 16 in the opening 14a, and then baking (drying) is performed to form the light-emitting layer 17 (step S70).

(7)電子注入輸送層18の形成
次に、図12(b)に示すように、発光層17および隔壁14上に、電子注入輸送層18を形成する(ステップS80)。電子注入輸送層18は、例えば、電子輸送性を有する有機化合物と電子注入性を有する金属材料と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。
12B, the electron injecting and transporting layer 18 is formed on the light-emitting layer 17 and the partition 14 (step S80). The electron injecting and transporting layer 18 is formed by, for example, forming a film of an organic compound having an electron transporting property and a metal material having an electron injecting property by a co-evaporation method in common to each subpixel.

(8)光学調整層19の形成
次に、図12(c)に示すように、電子注入輸送層18上に、光学調整層19を形成する(ステップS90)。光学調整層19は、例えば、ITO、IZOなどの酸化物導電体をスパッタリング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。
12C, the optical adjustment layer 19 is formed on the electron injection transport layer 18 (step S90). The optical adjustment layer 19 is formed by, for example, forming a film of an oxide conductor such as ITO or IZO by a sputtering method in common to each subpixel.

(9)対向電極20の形成
次に、図13(a)に示すように、光学調整層19上に、対向電極20を形成する(ステップS100)。対向電極20は、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。なお、対向電極20は、各有機EL素子の陰極として機能する。
13A, the counter electrode 20 is formed on the optical adjustment layer 19 (step S100). The counter electrode 20 is formed by depositing silver, aluminum, or the like by a sputtering method or a vacuum deposition method. The counter electrode 20 functions as a cathode for each organic EL element.

(10)封止層21の形成
最後に、図13(b)に示すように、対向電極20上に、封止層21を形成する(ステップS110)。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。なお、SiON、SiNなどの無機膜上に封止樹脂層をさらに塗布、焼成等により形成してもよい。
13B, the sealing layer 21 is formed on the counter electrode 20 (step S110). The sealing layer 21 can be formed by depositing SiON, SiN, or the like by a sputtering method, a CVD method, or the like. Note that a sealing resin layer may be further applied on the inorganic film of SiON, SiN, or the like, and then baked to form the sealing layer.

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。 A color filter or an upper substrate may be placed on top of the sealing layer 21 and bonded.

[5.有機EL表示装置の全体構成]
図15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15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。
[5. Overall configuration of organic EL display device]
Fig. 15 is a schematic block diagram showing the configuration of an organic EL display device 1000 equipped with an organic EL display panel 100. As shown in Fig. 15, the organic EL display device 1000 includes the organic EL display panel 100 and a drive control unit 200 connected thereto. The drive control unit 200 is made up of four drive circuits 210 to 240 and a control circuit 250.

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。 Note that in an actual organic EL display device 1000, the arrangement of the drive control unit 200 relative to the organic EL display panel 100 is not limited to this.

[6.その他の変形例]
(1)上記実施の形態においては、電子注入性を有する金属材料の劣化によって陰極から発光層への電子注入性が低下する場合について説明したが、電子注入性を有する有機材料の劣化によって陰極から発光層への電子注入性が低下する場合についても、同様の設計により駆動電圧の上昇度合いを低減させることができる。その理由としては、上述したように、発光層の実効膜厚を全機能層の実効膜厚の合計に対して所定の比以下とすることにより、電子注入性を有する機能層のインピーダンスに対して発光層のインピーダンスを過大としないことができるためである。その構成により、陰極から発光層への電子注入性が低下した場合に、発光層と電子注入層について駆動電圧に対する印加電圧(分圧)比を上昇させることができるため、発光層への電子注入性低下の影響を、発光層および電子注入層内の電界強度上昇による電子移動度上昇によって減殺できる。電子輸送性を有する有機材料の劣化によって陰極から発光層への電子注入性が低下する場合についても同様である。
[6. Other Modifications]
(1) In the above embodiment, the case where the electron injection from the cathode to the light-emitting layer is reduced due to the deterioration of the metal material having electron injection properties has been described, but the degree of increase in the driving voltage can be reduced by a similar design even when the electron injection from the cathode to the light-emitting layer is reduced due to the deterioration of the organic material having electron injection properties. The reason for this is that, as described above, by setting the effective film thickness of the light-emitting layer to a predetermined ratio or less with respect to the total effective film thickness of all functional layers, the impedance of the light-emitting layer can be prevented from being excessively large relative to the impedance of the functional layer having electron injection properties. With this configuration, when the electron injection from the cathode to the light-emitting layer is reduced, the applied voltage (partial voltage) ratio to the driving voltage can be increased for the light-emitting layer and the electron injection layer, so that the effect of the reduction in the electron injection to the light-emitting layer can be counteracted by the increase in electron mobility due to the increase in the electric field strength in the light-emitting layer and the electron injection layer. The same applies to the case where the electron injection from the cathode to the light-emitting layer is reduced due to the deterioration of the organic material having electron transport properties.

同様に、ホール注入性を有する金属材料や有機材料の劣化によって陽極から発光層へのホール注入性が低下する場合についても、同様の設計により駆動電圧の上昇度合いを低減させることができる。その理由としては、上述したように、発光層の実効膜厚を全機能層の実効膜厚の合計に対して所定の比以下とすることにより、ホール注入性を有する機能層のインピーダンスに対して発光層のインピーダンスを過大としないことができるためである。その構成により、陽極から発光層へのホール注入性が低下した場合に、発光層と正孔注入層について駆動電圧に対する印加電圧(分圧)比を上昇させることができるため、発光層へのホール注入性低下の影響を、発光層および正孔注入層内の電界強度上昇によるホール移動度上昇によって減殺できる。ホール輸送性を有する有機材料の劣化によって陽極から発光層へのホール注入性が低下する場合についても同様である。 Similarly, when the hole injection from the anode to the light-emitting layer is reduced due to deterioration of the metal material or organic material having hole injection properties, the degree of increase in the driving voltage can be reduced by a similar design. The reason for this is that, as described above, by setting the effective film thickness of the light-emitting layer to a predetermined ratio or less of the total effective film thickness of all functional layers, the impedance of the light-emitting layer can be prevented from being excessively large relative to the impedance of the functional layer having hole injection properties. With this configuration, when the hole injection from the anode to the light-emitting layer is reduced, the applied voltage (partial voltage) ratio to the driving voltage can be increased for the light-emitting layer and the hole injection layer, so that the effect of the reduction in hole injection to the light-emitting layer can be countered by the increase in hole mobility due to the increase in the electric field strength in the light-emitting layer and the hole injection layer. The same applies to the case where the hole injection from the anode to the light-emitting layer is reduced due to deterioration of the organic material having hole transport properties.

(2)上記実施の形態においては、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、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。 (2) In the above embodiment, the hole injection layer 15 and the hole transport layer 16 are essential components, but this is not limited to the above. For example, the organic EL element may not have the hole transport layer 16. Also, for example, instead of the hole injection layer 15 and the hole transport layer 16, a single layer hole injection transport layer may be provided.

また、上記実施の形態において、単一の電子注入輸送層18を設けるとしたが、電子注入層と電子輸送層を個別に設けてもよい。 In addition, in the above embodiment, a single electron injection transport layer 18 is provided, but the electron injection layer and the electron transport layer may be provided separately.

(3)上記実施の形態においては、光学調整層19を必須構成であるとしたが、これに限られない。上記実施の形態では、発光層17の膜厚が小さいため、他の機能層の膜厚の設計により、0次干渉を用いて光路長を最小とした光共振器構造を形成してもよい。また、光学調整層を設ける場合、光学調整層は1層である必要も実施の形態で示した位置である必要もなく、例えば、光学調整層を発光層と電子注入輸送層の間に設けてもよい。 (3) In the above embodiment, the optical adjustment layer 19 is an essential component, but this is not limited to the above. In the above embodiment, since the film thickness of the light-emitting layer 17 is small, an optical resonator structure in which the optical path length is minimized using zero-order interference may be formed by designing the film thickness of other functional layers. In addition, when an optical adjustment layer is provided, the optical adjustment layer does not need to be a single layer or be located in the position shown in the embodiment. For example, the optical adjustment layer may be provided between the light-emitting layer and the electron injection transport layer.

(4)上記実施の形態においては、有機EL表示パネルはトップエミッション構成であるとしたが、画素電極を光透過型電極、対向電極を光反射型電極とすることでボトムエミッション構成としてもよい。 (4) In the above embodiment, the organic EL display panel has a top emission configuration, but it may have a bottom emission configuration by using a light-transmitting electrode for the pixel electrode and a light-reflective electrode for the counter electrode.

また、上記実施の形態においては、陽極が画素電極、陰極が対向電極であるとしたが、陰極が画素電極、陽極が対向電極であるとしてもよい。 In addition, in the above embodiment, the anode is the pixel electrode and the cathode is the counter electrode, but the cathode may be the pixel electrode and the anode may be the counter electrode.

(5)上記実施の形態においては、有機EL素子を備えるパネルが有機EL表示パネルであるとしたが、これに限られない。例えば、有機EL素子を発光素子として備えるパネルであれば、照明装置の一部としての発光パネル、液晶パネルのバックライトパネル、発光パネル機能と表示パネル機能とを選択して使用できる多機能パネルなど、表示以外の用途に用いられるものであってもよい。 (5) In the above embodiment, the panel having the organic EL element is an organic EL display panel, but this is not limited to this. For example, as long as the panel has the organic EL element as a light-emitting element, it may be used for purposes other than display, such as a light-emitting panel as part of a lighting device, a backlight panel for a liquid crystal panel, or a multi-function panel that can be used selectively as a light-emitting panel or a display panel.

以上、本開示に係る有機EL素子および有機ELパネルについて、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。 The organic EL element and organic EL panel according to the present disclosure have been described above based on the embodiments and modifications, but the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments and modifications. The present invention also includes forms obtained by applying various modifications to the above-mentioned embodiments and modifications that would come to mind by a person skilled in the art, and forms realized by arbitrarily combining the components and functions of the embodiments and modifications within the scope of the present invention.

本発明は、長寿命の有機EL素子およびそれを備える有機ELパネルを製造するのに有用である。 The present invention is useful for manufacturing long-life organic EL elements and organic EL panels incorporating the same.

1 有機EL素子
11 基板
12 層間絶縁層
13 画素電極(陽極)
14 隔壁
15 正孔注入層
16 正孔輸送層
17 発光層
18 電子注入輸送層
19 光学調整層
20 対向電極(陰極)
21 封止層
100 有機EL表示パネル
200 駆動制御部
210~240 駆動回路
250 制御回路
1000 有機EL表示装置
1 Organic EL element 11 Substrate 12 Interlayer insulating layer 13 Pixel electrode (anode)
14 Partition wall 15 Hole injection layer 16 Hole transport layer 17 Light emitting layer 18 Electron injection transport layer 19 Optical adjustment layer 20 Counter electrode (cathode)
21 Sealing layer 100 Organic EL display panel 200 Drive control section 210 to 240 Drive circuit 250 Control circuit 1000 Organic EL display device

Claims (8)

陽極と、発光層、電子注入層を含む複数の機能層と、陰極とがこの順に積層されてなる有機EL素子であって、
前記機能層のそれぞれについて、前記機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実行キャリア移動度で前記機能層の膜厚を除した値を前記機能層の実効膜厚としたとき、前記発光層の実効膜厚は、発光層の電子注入性の変動にも関わらず、全ての前記機能層の実効膜厚を合計した値の20%以上30%以下となり、前記発光層の電子注入性の変動による前記発光層、前記電子注入層の印加電圧の上昇幅は1.5Vから2Vまでの範囲となる
有機EL素子。
An organic EL element comprising an anode, a plurality of functional layers including an emitting layer and an electron injection layer, and a cathode laminated in this order,
an effective film thickness of each of the functional layers obtained by dividing the film thickness of the functional layer by the effective carrier mobility, which is the sum of the effective electron mobility and effective hole mobility of the functional layer, the effective film thickness of the light-emitting layer is 20% or more and 30% or less of the sum of the effective film thicknesses of all the functional layers, regardless of fluctuations in the electron injection property of the light-emitting layer, and the increase in the applied voltage to the light-emitting layer and the electron injection layer due to fluctuations in the electron injection property of the light-emitting layer is in the range of 1.5 V to 2 V.
前記発光層と前記陰極との間に、金属材料を含む電子注入層を前記機能層として含み、前記電子注入層の実効膜厚は、前記発光層の実効膜厚と同程度である
請求項1に記載の有機EL素子。
2. The organic electroluminescence element according to claim 1, further comprising an electron injection layer containing a metal material as the functional layer between the light emitting layer and the cathode, the effective thickness of the electron injection layer being approximately the same as that of the light emitting layer.
前記電子注入層に含まれる前記金属材料は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属から選択され、前記電子注入層の膜厚は30nmであり、前記発光層の膜厚は25nmである
請求項2に記載の有機EL素子。
3. The organic electroluminescence element according to claim 2, wherein the metal material contained in the electron injection layer is selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth metals, the thickness of the electron injection layer is 30 nm, and the thickness of the light emitting layer is 25 nm.
前記陽極は光反射性の電極であり、
前記有機EL素子は、前記発光層と前記陽極との間に中間層を前記機能層として含み、
前記中間層の膜厚は、40nm以下である
請求項1から3のいずれか1項に記載の有機EL素子。
the anode is a light-reflective electrode,
the organic EL element includes an intermediate layer between the light-emitting layer and the anode as the functional layer,
The organic electroluminescence element according to claim 1 , wherein the intermediate layer has a thickness of 40 nm or less.
前記陰極は光半透過性の電極であり、
前記有機EL素子は、前記発光層と前記陰極との間に透明導電層を前記機能層として含む請求項1から4のいずれか1項に記載の有機EL素子。
The cathode is a semi-transparent electrode,
The organic EL element according to claim 1 , further comprising a transparent conductive layer between the light emitting layer and the cathode as the functional layer.
前記陽極の前記発光層側の面と前記陰極の前記発光層側の面との間に光共振器構造が構成され、
前記透明導電層は、ITOまたはIZOを含む
請求項5に記載の有機EL素子。
an optical resonator structure is formed between a surface of the anode facing the light-emitting layer and a surface of the cathode facing the light-emitting layer;
The organic electroluminescence element according to claim 5 , wherein the transparent conductive layer contains ITO or IZO.
基板上に、請求項1から6のいずれか1項に記載の有機EL素子が複数形成された有機ELパネル。 An organic EL panel in which a plurality of organic EL elements according to any one of claims 1 to 6 are formed on a substrate. 基板を準備し、
前記基板の上方に陽極を形成し、
前記陽極の上方に、発光層、電子注入層を含む複数の機能層を形成し、
前記機能層の上方に陰極を形成する有機EL素子の製造方法であって、
前記機能層のそれぞれについて、前記機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実行キャリア移動度で前記機能層の膜厚を除した値を前記機能層の実効膜厚としたとき、前記発光層の実効膜厚は、発光層の電子注入性の変動にも関わらず、全ての前記機能層の実効膜厚を合計した値の20%以上30%以下となり、前記発光層の電子注入性の変動による前記発光層、前記電子注入層の印加電圧の上昇幅は1.5Vから2Vまでの範囲とるように前記発光層の膜厚を設定する
有機EL素子の製造方法。
Prepare the substrate,
forming an anode above the substrate;
forming a plurality of functional layers including a light-emitting layer and an electron injection layer above the anode;
A method for manufacturing an organic electroluminescence element, comprising forming a cathode above the functional layer,
a method for manufacturing an organic EL element, wherein the thickness of the light-emitting layer is set so that, when the effective thickness of each of the functional layers is defined as the thickness of the functional layer divided by the effective carrier mobility, which is the sum of the effective electron mobility and effective hole mobility of the functional layer, the effective thickness of the light-emitting layer is 20% or more and 30% or less of the sum of the effective thicknesses of all the functional layers, regardless of fluctuations in the electron injection property of the light-emitting layer, and the increase in the applied voltage to the light-emitting layer and the electron injection layer due to fluctuations in the electron injection property of the light-emitting layer is in the range of 1.5 V to 2 V.
JP2020185748A 2020-11-06 2020-11-06 Organic EL element, organic EL panel, and method for manufacturing organic EL element Active JP7668101B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020185748A JP7668101B2 (en) 2020-11-06 2020-11-06 Organic EL element, organic EL panel, and method for manufacturing organic EL element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020185748A JP7668101B2 (en) 2020-11-06 2020-11-06 Organic EL element, organic EL panel, and method for manufacturing organic EL element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022075153A JP2022075153A (en) 2022-05-18
JP7668101B2 true JP7668101B2 (en) 2025-04-24

Family

ID=81606383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020185748A Active JP7668101B2 (en) 2020-11-06 2020-11-06 Organic EL element, organic EL panel, and method for manufacturing organic EL element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7668101B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006032757A (en) 2004-07-20 2006-02-02 Canon Inc Organic EL device
JP2007318063A (en) 2005-12-20 2007-12-06 Canon Inc Organic light emitting device
JP2009152422A (en) 2007-12-21 2009-07-09 Hitachi Ltd Organic light emitting display
WO2012099219A1 (en) 2011-01-20 2012-07-26 出光興産株式会社 Organic electroluminescent element
US20150207093A1 (en) 2014-01-17 2015-07-23 Samsung Display Co., Ltd. Organic light-emitting device
WO2016088378A1 (en) 2014-12-03 2016-06-09 株式会社Joled Organic light-emitting device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2886218B2 (en) * 1989-11-20 1999-04-26 パイオニア株式会社 EL device
KR101936315B1 (en) * 2017-01-05 2019-01-08 서울대학교산학협력단 Organic light emitting device comprising cohost

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006032757A (en) 2004-07-20 2006-02-02 Canon Inc Organic EL device
JP2007318063A (en) 2005-12-20 2007-12-06 Canon Inc Organic light emitting device
JP2009152422A (en) 2007-12-21 2009-07-09 Hitachi Ltd Organic light emitting display
WO2012099219A1 (en) 2011-01-20 2012-07-26 出光興産株式会社 Organic electroluminescent element
US20150207093A1 (en) 2014-01-17 2015-07-23 Samsung Display Co., Ltd. Organic light-emitting device
WO2016088378A1 (en) 2014-12-03 2016-06-09 株式会社Joled Organic light-emitting device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022075153A (en) 2022-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11700734B2 (en) Organic el element, and organic el display panel including light- emitting layer and functional layer with specific hole and electron mobilities relationship
JP6387566B2 (en) Organic EL device
US10305068B2 (en) Organic EL display element, organic EL display panel, and method of manufacturing organic EL display element
JPWO2009110186A1 (en) Light emitting element and display device
US10381589B2 (en) Organic EL element and organic EL display panel
US10665806B2 (en) Organic EL element and organic EL display panel
CN111952465B (en) Organic EL element, method for manufacturing same, and organic EL display panel
JP7424830B2 (en) Organic EL element, organic EL display panel, and method for manufacturing organic EL element
JP7668101B2 (en) Organic EL element, organic EL panel, and method for manufacturing organic EL element
US10581019B2 (en) Organic EL element having reduced electric power consumption by optimizing film thicknesses thereof and method of manufacturing same
JP2022080879A (en) Organic el element, organic el panel, and organic el element manufacturing method
CN112582561B (en) Light emitting element, self-luminous panel, and method for manufacturing self-luminous panel
JP7031898B2 (en) A method for manufacturing a light emitting element, a self-luminous panel, and a light emitting element.
JP7599292B2 (en) Organic EL element, organic EL display panel, and method for manufacturing organic EL element
US10756308B2 (en) Organic electroluminescence element and method of manufacturing the same
JP7493931B2 (en) Organic EL element, organic EL display panel, and method for manufacturing organic EL element
US12376458B2 (en) Organic EL element, organic EL panel, and organic EL element manufacturing method
US11462707B2 (en) Display panel utilizing self-luminous elements and method of manufacturing same
US20220199930A1 (en) Organic el element, organic el display panel, and organic el element manufacturing method
JP2022098473A (en) Organic el element, organic el display panel, and manufacturing method of organic el element

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20231031

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231106

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240731

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240903

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250121

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250227

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250401

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250414

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7668101

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350