JP2008041692A - Organic electroluminescent device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセント素子およびその製造方法にかかり、特に携帯電話用のディスプレイや表示素子、各種光源などに用いられ、低輝度から光源用途等の高輝度まで幅広い輝度範囲で駆動される電界発光素子である有機エレクトロルミネッセント素子、特に、電極形成における発光層のダメージを回避し、エレクトロルミネッセント素子の特性の改善に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescent device and a method for manufacturing the same, and is particularly used for a display for a mobile phone, a display device, various light sources, and the like, and is driven in a wide luminance range from low luminance to high luminance for a light source. The present invention relates to an organic electroluminescent element that is an electroluminescent element, and particularly to improvement of characteristics of an electroluminescent element by avoiding damage to a light emitting layer in electrode formation.
有機エレクトロルミネッセント素子は固体蛍光性物質の電界発光現象を利用した発光デバイスであり、小型のディスプレイとして一部で実用化されている。 An organic electroluminescent element is a light-emitting device that utilizes the electroluminescence phenomenon of a solid fluorescent material, and is partially put into practical use as a small display.
有機エレクトロルミネッセント素子は発光層に用いられる材料によって、いくつかのグループに分類することが出来る。代表的なもののひとつは発光層に低分子量の有機化合物を用いる低分子有機エレクトロルミネッセント素子で、主に真空蒸着法を用いて作成される。そして今一つは発光層に高分子化合物を用いる高分子有機エレクトロルミネッセント素子である。 Organic electroluminescent devices can be classified into several groups depending on the material used for the light emitting layer. One typical example is a low molecular organic electroluminescent device using a low molecular weight organic compound in the light emitting layer, which is mainly produced by using a vacuum deposition method. The other is a polymer organic electroluminescent device using a polymer compound in the light emitting layer.
高分子有機エレクトロルミネッセント素子は、各機能層を構成する材料を溶解した溶液を用いることでスピンコート法やインクジェット法、印刷法等による成膜が可能であり、その簡便なプロセスから低コスト化や大面積化が期待できる技術として注目されている。 Polymer organic electroluminescent devices can be formed by spin coating, ink jet, printing, etc. by using a solution in which the material constituting each functional layer is dissolved. It is attracting attention as a technology that can be expected to increase in size and area.
典型的な高分子有機エレクトロルミネッセント素子は陽極および陰極の間に電荷注入層、発光層等の複数の機能層を積層することで作製される。この高分子有機エレクトロルミネッセント素子を用いてアクティブマトリックス型のディスプレイを製造しようとすると、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）などの駆動回路を同一基板上に形成する必要がある。従って、透光性のガラス基板上にＴＦＴなどの駆動回路を含む駆動源３０を形成し、この上層に有機エレクトロルミネッセント素子４１を形成することになる。
この場合、基板側から光を取り出すボトムエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子では、ＴＦＴなどの駆動源の存在により、図１１に模式図を示すように、光が遮断されることになり、その分発光面積が減るという問題がある。
A typical polymer organic electroluminescent device is produced by laminating a plurality of functional layers such as a charge injection layer and a light emitting layer between an anode and a cathode. In order to manufacture an active matrix type display using this polymer organic electroluminescent element, it is necessary to form a driving circuit such as a TFT (Thin Film Transistor) on the same substrate. Therefore, the
In this case, in the bottom emission type organic electroluminescent element that extracts light from the substrate side, the presence of a driving source such as a TFT blocks light as shown in the schematic diagram of FIG. There is a problem that the light emission area is reduced.
そこで、ボトムエミッション型ではなく、基板に相対向する側すなわちトップ方向に光を取り出すトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子が発光効率を向上する点では望ましい。 In view of this, a top emission type organic electroluminescent element that extracts light in the direction opposite to the substrate, that is, the top direction, rather than the bottom emission type, is desirable in terms of improving luminous efficiency.
例えば、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子としてはクロムなどの金属膜と酸化シリコンが形成されたガラス基板を真空蒸着装置に入れ有機層および陰極層を形成したものが提案されている(特許文献１)。特許文献１の有機エレクトロルミネッセント素子においては、正孔注入層として、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）、正孔輸送層としてビス（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）、発光層として８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ）が用いられ、陰極の金属層には、マグネシウムと銀の合金（Ｍｇ：Ａｇ）が用いられ、この上層にＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系の透明導電膜が形成されている、そして有機層に属する各材料は、それぞれ０．２ｇを抵抗加熱用のボートに充填して真空蒸着装置の所定の電極に取り付けることによって成膜される。
この構造の場合、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を提供すること自体は可能であるとしているが、発光特性については十分なものを得ることができていない。
For example, as a top emission type organic electroluminescent element, an organic layer and a cathode layer are formed by placing a glass substrate on which a metal film such as chromium and silicon oxide is formed in a vacuum deposition apparatus (patent) Reference 1). In the organic electroluminescent device of
In the case of this structure, it is said that it is possible to provide a top emission type organic electroluminescent element itself, but sufficient light emission characteristics cannot be obtained.
また、発光層として高分子膜を塗布法によって形成した有機エレクトロルミネッセント素子も提案されている。以下に代表的な構成およびその作製手順を説明する。図１２に示すように、まず、不透明の反射層１１とその上層に陽極１２としてのＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を成膜したガラス基板１０上に電荷注入層１３としてのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸の混合物：以下ＰＥＤＯＴと記載する）薄膜をスピンコートなどによって成膜する。ＰＥＤＯＴは電荷注入層として事実上の標準となっている材料であり、陽極側に配置されることでホール注入層として機能する。
An organic electroluminescent element in which a polymer film is formed as a light emitting layer by a coating method has also been proposed. A typical configuration and a manufacturing procedure thereof will be described below. As shown in FIG. 12, first, PEDOT: PSS (polythiophene and the charge injection layer 13) is formed on a
ＰＥＤＯＴ層の上に発光層１４としてポリフェニレンビニレン（以下ＰＰＶと表す）およびその誘導体、またはポリフルオレンおよびそれらの誘導体がスピンコート法などによって成膜される。そしてこれら発光層上に有機膜からなる電荷注入層１５を介して、陰極１６を構成する金属層としては、マグネシウムと銀の合金（Ｍｇ：Ａｇ）が形成され、この上層にＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系の透明導電膜が形成されている。マグネシウムと銀の合金は、真空蒸着法により成膜されるが、透明導電膜はスパッタリング法で形成される。
On the PEDOT layer, a polyphenylene vinylene (hereinafter referred to as PPV) and a derivative thereof, or polyfluorene and a derivative thereof are formed as the
このように高分子有機エレクトロルミネッセント素子は簡易なプロセスで作製することが出来るという優れた特徴を持っており、様々な用途への応用が期待されている。
しかしながら、上述したようなトップエミッション構造の有機エレクトロルミネッセント素子の場合、発光層の上層に形成される透明導電膜の形成に必須であるスパッタリング工程においてスパッタ粒子が、発光層などの機能層にダメージを与えるという問題があった。
Thus, the polymer organic electroluminescent element has an excellent feature that it can be produced by a simple process, and is expected to be applied to various applications.
However, in the case of an organic electroluminescent element having a top emission structure as described above, sputtered particles are formed in a functional layer such as a light emitting layer in a sputtering process essential for forming a transparent conductive film formed on the upper layer of the light emitting layer. There was a problem of doing damage.
そこで、この問題を回避するため、上部電極を蒸着法で形成された第１導電層とスパッタリング法で形成された第２導電層とで構成し、これらの間にバッファ層を介在させることにより、スパッタダメージを防止するようにしたエレクトロルミネッセント素子も提案されている（特許文献２）。
しかしながら、この方法では、第１導電層はパターニングしなければならず、第１の導電層のパターニングに際しては、下地の有機層が、やはりガスプラズマなどのエッチャントにさらされることになり、ダメージを回避することはできないため、根本的な解決にはなっていない。
このため、十分に大きな発光強度を得ることが出来ないという問題があった。また、長時間駆動を行う際、寿命が十分でない点もすべき課題となっている。
Therefore, in order to avoid this problem, the upper electrode is composed of a first conductive layer formed by vapor deposition and a second conductive layer formed by sputtering, and a buffer layer is interposed between them. An electroluminescent element that prevents sputter damage has also been proposed (Patent Document 2).
However, in this method, the first conductive layer must be patterned, and when the first conductive layer is patterned, the underlying organic layer is also exposed to an etchant such as gas plasma to avoid damage. It is not a fundamental solution because it cannot be done.
For this reason, there was a problem that a sufficiently large emission intensity could not be obtained. In addition, when driving for a long time, there is a problem that the lifetime is not sufficient.
また、製造時のみならず、高分子有機エレクトロルミネッセント素子の使用時における発光強度の低下、すなわち劣化の問題もある。発光強度の低下は通電時間と素子を流れた電流の積に比例して進行するが、その詳細については未だ明らかになっておらず鋭意研究が進められているところである。 In addition, there is a problem that the emission intensity is reduced, that is, deteriorated not only at the time of manufacture but also at the time of using the polymer organic electroluminescent element. The decrease in light emission intensity proceeds in proportion to the product of the energization time and the current flowing through the device, but the details have not been clarified yet and are being intensively studied.
発光強度の低下の原因については様々な推測がなされているが、ＰＥＤＯＴの劣化はその主なものの一つとして考えられている。ＰＥＤＯＴは前述したようにポリスチレンスルホン酸とポリチオフェンという二つの高分子物質の混合物であって、前者はイオン性、後者は高分子鎖に局所的な極性がある。このような電荷の異方性に起因するクーロン相互作用により両者は緩やかな結合をし、それにより優れた電荷注入特性を発揮している。 Various speculations have been made about the cause of the decrease in the emission intensity, but the deterioration of PEDOT is considered as one of the main ones. As described above, PEDOT is a mixture of two polymer substances, polystyrene sulfonic acid and polythiophene, the former being ionic and the latter having local polarity in the polymer chain. Due to the Coulomb interaction resulting from such charge anisotropy, the two are loosely coupled, thereby exhibiting excellent charge injection characteristics.
ＰＥＤＯＴが優れた特性を発揮する為には両者の密な相互作用が不可欠であるが、一般に高分子物質の混合物は溶媒に対する微妙な溶解性の違いにより相分離を起こしやすいものである。これはＰＥＤＯＴについても例外ではない。相分離を生じるということは２つの高分子の緩やかな結合は比較的容易に外れてしまうということを意味しており、ＰＥＤＯＴが有機エレクトロルミネッセント素子中にあって駆動される際に不安定である可能性や、相分離の結果結合に寄与しなかった成分、特にイオン性の成分が通電に伴う電場によって拡散し、他の機能層に望ましくない作用を及ぼす可能性があることを示している。このようにＰＥＤＯＴは優れた電荷注入特性を持っているが、決して安定な物質であるとは言えない。 In order for PEDOT to exhibit excellent properties, close interaction between the two is indispensable. In general, however, a mixture of polymer substances tends to cause phase separation due to a subtle difference in solubility in a solvent. This is no exception for PEDOT. The occurrence of phase separation means that the loose bond between the two polymers can be removed relatively easily and is unstable when PEDOT is driven in an organic electroluminescent device. This indicates that components that did not contribute to bonding as a result of phase separation, especially ionic components, may be diffused by the electric field accompanying current flow and have an undesirable effect on other functional layers. Yes. Thus, although PEDOT has excellent charge injection characteristics, it cannot be said that it is a stable substance.
このようなＰＥＤＯＴに関連する懸念に対し、本出願人は、ＰＥＤＯＴそのものを廃して無機物を用いるという提案をした（特許文献３）。
しかしながら、この構成においても、製造時におけるスパッタリングダメージに起因する発光層の劣化は免れ得ない問題となっていた。
In response to such concerns related to PEDOT, the present applicant has proposed that the PEDOT itself be discarded and inorganic substances are used (Patent Document 3).
However, even in this configuration, deterioration of the light emitting layer due to sputtering damage during production has been an unavoidable problem.
前述したように、トップエミッション構造の有機エレクトロルミネッセント素子において透光性の電極を形成する場合、製造工程におけるスパッタリングダメージが、発光層などの下地層劣化の原因となっていた。
また、ボトムエミッション構造の有機エレクトロルミネッセント素子の場合にも、上層側の電極形成工程におけるスパッタリング工程、あるいはパターニングのためのエッチング工程などにおいてもプロセスダメージを受けることがあった。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、上層側の第２の電極形成時におけるプロセスダメージを防止し、信頼性の高い有機エレクトロルミネッセント素子を提供することを目的とする。
また、上記プロセスダメージを防止し、表示用途等に用いられる低輝度から光源用途等の高輝度まで幅広い範囲で駆動可能であって、幅広い輝度の範囲にわたって安定に動作し、発光効率が高くかつ寿命特性に優れたトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を提供することを目的とする。
また、本発明は、安定に動作し寿命特性に優れたトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を容易に製造する方法を提供することを目的とする。
As described above, when a translucent electrode is formed in an organic electroluminescent element having a top emission structure, sputtering damage in the manufacturing process causes deterioration of a base layer such as a light emitting layer.
Also, in the case of an organic electroluminescent element having a bottom emission structure, process damage may occur in a sputtering process in an upper electrode forming process or an etching process for patterning.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a highly reliable organic electroluminescent element by preventing process damage during the formation of the second electrode on the upper layer side.
In addition, it can prevent the above process damage, can be driven in a wide range from low brightness used for display etc. to high brightness for light source etc., operates stably over a wide range of brightness, has high luminous efficiency and long life An object of the present invention is to provide a top emission type organic electroluminescent device having excellent characteristics.
Another object of the present invention is to provide a method for easily producing a top emission type organic electroluminescent device that operates stably and has excellent lifetime characteristics.
上記目的を達成するため、本発明は、基板上に形成された第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極の間に設けられた機能層とを備えた有機エレクトロルミネッセント素子であって、前記機能層が、発光機能を有した層と、前記発光機能を有した層と前記第２の電極との間に形成された遷移金属の酸化物層とを含み、前記第２の電極側から光を取り出すように構成している。
この構成によれば、発光機能を有した層上に遷移金属の酸化物層を有しているため、第２の電極の形成に際し、スパッタリングやプラズマを用いた成膜あるいはパターニングのためのエッチング工程を経る場合にも、下地の発光層にダメージを与えないため、発光機能を有した層は、良好な表面状態を維持することができ、信頼性を高めることが可能となる。
In order to achieve the above object, the present invention includes a first electrode formed on a substrate, a second electrode, and a functional layer provided between the first electrode and the second electrode. An organic electroluminescent device comprising the functional layer, a layer having a light emitting function, and an oxide of a transition metal formed between the layer having a light emitting function and the second electrode And is configured to extract light from the second electrode side.
According to this configuration, since the transition metal oxide layer is provided on the layer having a light emitting function, an etching process for film formation or patterning using sputtering or plasma is performed in forming the second electrode. In the case of passing through the above, since the underlying light emitting layer is not damaged, the layer having a light emitting function can maintain a good surface state and can improve reliability.
また本発明は、基板上に形成された第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極の間に機能層を設けた有機エレクトロルミネッセント素子であって、前記機能層が、発光機能を有した層と、前記発光機能を有した層と前記第１の電極との間に形成された第１の遷移金属の酸化物層と、前記発光機能を有した層と前記第２の電極との間に形成された第２の遷移金属の酸化物層とを含み、前記第２の電極側から光を取り出すように構成している。
この構成によれば、上記効果に加え、第１および第２の電極の両方と発光機能を有した層との間に、遷移金属の酸化物層を有しているため、第１および第２の電極にいかなる材料を用いようとも、製造時においても使用時においても、マイグレーションを生じたりすることなく、発光機能を有した層を確実に保護することが可能となる。
The present invention also provides an organic electroluminescent element in which a functional layer is provided between the first electrode, the second electrode, and the first electrode and the second electrode formed on a substrate. The functional layer includes a layer having a light emitting function, a first transition metal oxide layer formed between the layer having the light emitting function and the first electrode, and the light emitting function. And a second transition metal oxide layer formed between the second electrode and the second electrode, and is configured to extract light from the second electrode side.
According to this configuration, in addition to the above effect, the transition metal oxide layer is provided between both the first and second electrodes and the layer having a light emitting function. Regardless of which material is used for the electrode, it is possible to reliably protect the layer having a light emitting function without causing migration regardless of whether it is manufactured or used.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記第２の電極はドライプロセスで成膜された薄膜を含む。
特に、スパッタリングやプラズマＣＶＤ、真空蒸着法などドライプロセスを用いる場合、スパッタリング粒子や、プラズマなどによるダメージを生じやすいが、発光機能を有した層は遷移金属の酸化物層によって覆われているため、遷移金属の酸化物層によって発光機能を有した層は保護され、良好な表面状態を維持することができる。これはまた、成膜だけでなく、パターニングにおけるエッチング工程がスパッタリングやプラズマエッチングなどのドライプロセスである場合にも同様に保護することができる。
According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the second electrode includes a thin film formed by a dry process.
In particular, when using a dry process such as sputtering, plasma CVD, vacuum deposition, etc., it is easy to cause damage due to sputtered particles or plasma, but the layer having a light emitting function is covered with an oxide layer of a transition metal, The layer having a light emitting function is protected by the transition metal oxide layer, and a good surface state can be maintained. In addition to film formation, this can be similarly protected when the etching process in patterning is a dry process such as sputtering or plasma etching.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記第１の電極が反射性の金属または金属合金材料で構成された陽極であり、前記第２の電極が透光性の陰極であるものを含む。 According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the first electrode is an anode made of a reflective metal or a metal alloy material, and the second electrode is a light-transmitting cathode. including.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記第２の電極は、スパッタリング法で形成された金属または金属化合物薄膜を含む。 According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the second electrode includes a metal or metal compound thin film formed by a sputtering method.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記第２の電極は酸化インジウム錫（ＩＴＯ）薄膜もしくは酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）薄膜を含む。 According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the second electrode includes an indium tin oxide (ITO) thin film or an indium zinc oxide (IZO) thin film.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記第２の電極と発光機能を有した層との間に形成された遷移金属の酸化物層または第２の遷移金属の酸化物層は、前記発光機能を有した層を覆うように形成されたものを含む。
この構成によれば、第２の電極の成膜時、あるいは第２の電極のパターニング時においては、発光機能を有した層は遷移金属の酸化物層で覆われているため、発光機能を有した層は、スパッタダメージあるいはプラズマダメージから保護され、信頼性の高い膜形成が可能となる。
According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the transition metal oxide layer or the second transition metal oxide layer formed between the second electrode and the layer having a light emitting function is: And those formed so as to cover the layer having the light emitting function.
According to this configuration, when the second electrode is formed or when the second electrode is patterned, the layer having the light emitting function is covered with the oxide layer of the transition metal, and thus has the light emitting function. This layer is protected from spatter damage or plasma damage, and a highly reliable film can be formed.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記機能層は、前記陽極上に形成された遷移金属の酸化物層と、前記遷移金属の酸化物層上に形成された発光機能を有した層とを備え、前記陽極は、発光層よりも仕事関数の小さい金属で構成されたものを含む。 According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the functional layer has a transition metal oxide layer formed on the anode and a light emitting function formed on the transition metal oxide layer. The anode includes a layer made of a metal having a work function smaller than that of the light emitting layer.
また本発明は、１対の電極のうちの第１の電極を基板上に形成する工程と、発光機能を有した層を形成する工程と、遷移金属の酸化物層を形成する工程と、前記遷移金属の酸化物層を形成する工程の後に、透光性の第２の電極を形成する工程とを含む上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記第２の電極を形成する工程は、ドライプロセスを含む。
この構成によれば、発光機能を有した層上に遷移金属の酸化物層を有しているため、第２の電極の形成に際し、スパッタリングやプラズマを用いた成膜あるいはパターニングのためのエッチング工程などのドライプロセスを経る場合にも、下地の発光層にダメージを与えないため、発光機能を有した層は、良好な表面状態を維持することができ、信頼性を高めることが可能となる。
The present invention also includes a step of forming a first electrode of a pair of electrodes on a substrate, a step of forming a layer having a light emitting function, a step of forming an oxide layer of a transition metal, In the organic electroluminescent element including a step of forming a light-transmitting second electrode after a step of forming a transition metal oxide layer, the step of forming the second electrode is a dry process. including.
According to this configuration, since the transition metal oxide layer is provided on the layer having a light emitting function, an etching process for film formation or patterning using sputtering or plasma is performed in forming the second electrode. Even when a dry process such as that described above is performed, the underlying light-emitting layer is not damaged, and thus a layer having a light-emitting function can maintain a good surface state and can improve reliability.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記第１の電極が反射性の金属または金属合金材料で構成された陽極であり、前記第２の電極が陰極であるものを含む。 According to the present invention, in the method of manufacturing an organic electroluminescent element, the first electrode is an anode made of a reflective metal or metal alloy material, and the second electrode is a cathode. Including.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記第２の電極を形成する工程は、金属または金属化合物薄膜をスパッタリング法によって成膜する工程を含む。
この構成によれば、発光機能を有した層上に遷移金属の酸化物層を有しているため、第２の電極の形成に際し、スパッタリングを用いて金属や金属化合物薄膜が形成される場合にも、下地の発光層にダメージを与えないため、発光機能を有した層は、良好な表面状態を維持することができ、信頼性を高めることが可能となる。
According to the present invention, in the method of manufacturing an organic electroluminescent element, the step of forming the second electrode includes a step of forming a metal or metal compound thin film by a sputtering method.
According to this configuration, since the transition metal oxide layer is provided on the layer having a light emitting function, a metal or metal compound thin film is formed by sputtering when forming the second electrode. However, since the underlying light emitting layer is not damaged, the layer having a light emitting function can maintain a good surface state and can improve reliability.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記第２の電極を形成する工程は、スパッタリング法により、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）薄膜もしくは酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）薄膜を形成する工程を含む。
特に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）薄膜や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）薄膜などを形成する工程、下地はダメージを生じやすいが、下地を遷移金属の酸化物層で覆われているため、ダメージを受けることなく、表面保護が確実となるため、良好な表面状態を維持することができる。
According to the present invention, in the method of manufacturing an organic electroluminescent element, the step of forming the second electrode includes forming an indium tin oxide (ITO) thin film or an indium zinc oxide (IZO) thin film by a sputtering method. Process.
In particular, the process of forming an indium tin oxide (ITO) thin film, an indium zinc oxide (IZO) thin film, etc., and the base are susceptible to damage, but the base is covered with a transition metal oxide layer, so it is not damaged. Since the surface protection is ensured, a good surface state can be maintained.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記発光機能を有した層を形成する工程に先立ち、前記第１の電極上に遷移金属の酸化物層を形成する工程を含み、前記第２の電極を形成する工程は、発光層よりも仕事関数の小さい金属で構成された陰極を形成する工程であるものを含む。 Furthermore, the present invention includes a step of forming an oxide layer of a transition metal on the first electrode prior to the step of forming the layer having a light emitting function in the method for manufacturing an organic electroluminescent element. The step of forming the second electrode includes a step of forming a cathode made of a metal having a work function smaller than that of the light emitting layer.
本発明者らは、種々の実験の結果、酸化モリブデンなどの遷移金属の酸化物は、酸化モリブデンなどの遷移金属の酸化物は、非晶質膜では、酸素が定量比より少なく、複数のエネルギー準位を持ち複数の導電パスを持ち得ると共に、十分に大きな仕事関数を持つ一方で、金属との間でオーミック接触を形成し、良好なホール注入特性を有することを発見した。この点に着目し、これまで陽極側にはＩＴＯあるいはＩＴＯよりも仕事関数の大きい電極材料しか用いることができないとされていたのに対し、電荷注入層として酸化モリブデンなどの遷移金属の酸化物を介在させることにより、陽極側の電極材料として、仕事関数の大小を考慮することなく、所望の反射性金属材料を用いることができ、良好なホール注入特性を得ることが可能となる。この構成によれば、電荷注入層として遷移金属の酸化物を用いることにより、発光強度が極めて大きく特性の安定な有機エレクトロルミネッセント素子を得ることができる。これは、２種類の高分子材料のクーロン相互作用による緩やかな結合が外れ易いＰＥＤＯＴのように電流密度の増大に際しても、不安定となったりすることなく、安定な特性を維持することができ、発光強度を増大することができる。このように遷移金属酸化物からなる電荷注入層を基板側に備えることで、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子において広範囲の電流密度に亘って素子の発光強度および、発光効率を高レベルに維持することができ、また、寿命も向上する。従って、高輝度に至るまで、幅広い輝度範囲にわたって安定に動作し、かつ寿命特性に優れた有機エレクトロルミネッセント素子を実現することができる。 As a result of various experiments, the present inventors have found that transition metal oxides such as molybdenum oxide, transition metal oxides such as molybdenum oxide, in an amorphous film, have less oxygen than the quantitative ratio, and have a plurality of energy levels. It has been found that it has a level, can have multiple conductive paths, and has a sufficiently large work function, while forming an ohmic contact with the metal and having good hole injection properties. Focusing on this point, until now it was said that only the electrode material having a work function larger than that of ITO or ITO could be used on the anode side, whereas an oxide of a transition metal such as molybdenum oxide was used as the charge injection layer. By interposing it, a desired reflective metal material can be used as the electrode material on the anode side without considering the size of the work function, and good hole injection characteristics can be obtained. According to this configuration, by using an oxide of a transition metal as the charge injection layer, it is possible to obtain an organic electroluminescent element having extremely high emission intensity and stable characteristics. It is possible to maintain stable characteristics without becoming unstable even when the current density is increased, such as PEDOT in which loose coupling due to Coulomb interaction between two kinds of polymer materials is easily released. The emission intensity can be increased. By providing a charge injection layer made of a transition metal oxide on the substrate side in this way, the emission intensity and emission efficiency of the element can be increased to a high level over a wide range of current densities in a top emission type organic electroluminescent element. Can be maintained, and the lifetime is also improved. Therefore, it is possible to realize an organic electroluminescent device that operates stably over a wide luminance range up to high luminance and has excellent life characteristics.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記第２の電極を形成する工程は、真空蒸着法により金属薄膜を成膜する工程と、前記金属薄膜をパターニングする工程とを含む。
この構成によれば、発光層を覆う遷移金属酸化物層の存在により、発光層は、金属薄膜のパターニング工程におけるプラズマダメージなどのプロセスダメージから保護され、安定な特性を維持することができる。
In the method for manufacturing an organic electroluminescent element, the step of forming the second electrode includes a step of forming a metal thin film by a vacuum deposition method and a step of patterning the metal thin film. Including.
According to this configuration, the presence of the transition metal oxide layer covering the light emitting layer protects the light emitting layer from process damage such as plasma damage in the patterning process of the metal thin film, and maintains stable characteristics.
また望ましい構成として、以下のような構成があげられる。
上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記陽極は、基板上に形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金層であるものを含む。
アルミニウムは、低抵抗でかつ加工性が良好でかつ反射性を有することから、集積化に際しては特に配線パターンと同一工程で形成でき、極めて有効な材料でありながら、仕事関数が４．２０ｅＶ程度と小さいため、従来の有機エレクトロルミネッセント素子では陽極としては使用できないとされていた。しかしながら種々の実験の結果、酸化モリブデンなどの遷移金属酸化物層を電荷注入層として用いた場合には、良好な発光特性を得ることができ、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を形成することができることがわかった。上記構成によれば、陽極として低抵抗でかつ反射性を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金層を用いることができるため、発光特性の良好な有機エレクトロルミネッセント素子を形成することが可能となる。
Moreover, the following structures are mentioned as a desirable structure.
In the method for manufacturing an organic electroluminescent element, the anode includes an aluminum or aluminum alloy layer formed on a substrate.
Aluminum has a low resistance, good workability, and reflectivity. Therefore, when integrated, it can be formed in the same process as the wiring pattern, and it is a very effective material, but its work function is about 4.20 eV. Because of its small size, it has been said that conventional organic electroluminescent elements cannot be used as an anode. However, as a result of various experiments, when a transition metal oxide layer such as molybdenum oxide is used as the charge injection layer, good emission characteristics can be obtained, and a top emission type organic electroluminescent device is formed. I found out that I could do it. According to the above configuration, since the aluminum or aluminum alloy layer having low resistance and reflectivity can be used as the anode, it is possible to form an organic electroluminescent element having good light emission characteristics.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記陽極は、基板上に形成された銀または銀合金層であるものを含む。
銀は、低抵抗でかつ塗布膜として形成することができ、かつ反射性を有することから、集積化に際しては特に配線パターンなどと同一工程で形成でき、極めて有効な材料でありながら、仕事関数が４．７３ｅＶ程度と小さく、従来の有機エレクトロルミネッセント素子では陽極としては使用されていない。しかしながら種々の実験の結果、酸化モリブデンなどの遷移金属酸化物層を電荷注入層として用いた場合には、良好な発光特性を得ることができ、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を形成することができることがわかった。上記構成によれば、陽極として低抵抗でかつ反射性を有する銀または銀合金層を用いることができるため、発光特性の良好な有機エレクトロルミネッセント素子を形成することが可能となる。
Moreover, this invention includes the said organic electroluminescent element manufacturing method in which the said anode is a silver or silver alloy layer formed on the board | substrate.
Silver has a low resistance, can be formed as a coating film, and has reflectivity. Therefore, when integrated, it can be formed in the same process as a wiring pattern in particular. It is as small as 4.73 eV, and is not used as an anode in conventional organic electroluminescent elements. However, as a result of various experiments, when a transition metal oxide layer such as molybdenum oxide is used as the charge injection layer, good emission characteristics can be obtained, and a top emission type organic electroluminescent device is formed. I found out that I could do it. According to the above configuration, since the silver or silver alloy layer having low resistance and reflectivity can be used as the anode, it is possible to form an organic electroluminescent element having good light emission characteristics.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記陽極は、基板上に形成された銅または銅合金層であるものを含む。
銅は、極めて低抵抗でかつ塗布膜として形成することができ、かつ反射性を有することから、集積化に際しては特に配線パターンなどと同一工程で形成でき、極めて有効な材料でありながら、仕事関数が４．１乃至４．５ｅＶ程度と小さく、従来の有機エレクトロルミネッセント素子では陽極としては使用されていない。しかしながら種々の実験の結果、酸化モリブデンなどの遷移金属酸化物層を電荷注入層として用いた場合には、良好な発光特性を得ることができ、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を形成することができることがわかった。上記構成によれば、成膜が容易で、陽極として低抵抗でかつ反射性を有する銅または銅合金層を用いることができるため、発光特性の良好な有機エレクトロルミネッセント素子を形成することが可能となる。
Moreover, this invention includes the said organic electroluminescent element manufacturing method in which the said anode is a copper or copper alloy layer formed on the board | substrate.
Copper has a very low resistance, can be formed as a coating film, and has reflectivity. Therefore, in integration, it can be formed in the same process as a wiring pattern in particular. Is as small as about 4.1 to 4.5 eV, and is not used as an anode in a conventional organic electroluminescent device. However, as a result of various experiments, when a transition metal oxide layer such as molybdenum oxide is used as the charge injection layer, good emission characteristics can be obtained, and a top emission type organic electroluminescent device is formed. I found out that I could do it. According to the above configuration, since an easily formed film can be used, and a copper or copper alloy layer having low resistance and reflectivity can be used as an anode, an organic electroluminescent element having good light emission characteristics can be formed. It becomes possible.
なおここで、基板は透光性基板であっても遮光性基板であってもよいが、透光性基板の場合、陽極のみで反射性をもたせる必要があるが遷移金属酸化物層を電荷注入層として用いているため、材料の仕事関数を考慮することなく、反射性の高い材料を用いることが可能となる。 Here, the substrate may be a light-transmitting substrate or a light-shielding substrate. However, in the case of a light-transmitting substrate, it is necessary to provide reflectivity only by the anode, but the transition metal oxide layer is charged. Since it is used as a layer, a highly reflective material can be used without considering the work function of the material.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記発光機能を有した層は、高分子層であるものを含む。 Moreover, this invention includes the said organic electroluminescent element manufacturing method in which the layer with the said light emission function is a polymer layer.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記発光機能を有した層が下記一般式（Ｉ）で表されるポリフルオレンおよびその誘導体（Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ置換基を表す）を含む。
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記発光機能を有した層がフェニレンビニレン基を含む。 According to the present invention, in the organic electroluminescent element, the layer having the light emitting function includes a phenylene vinylene group.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記発光機能を有した層が下記一般式（ＩＩ）で表されるポリフェニレンビニレンおよびその誘導体（Ｒ３、Ｒ４はそれぞれ置換基を表す）を含む。
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記発光機能を有した層がデンドリマー構造をもつ少なくとも１種類の高分子物質からなる発光機能を有した層を含む。 The present invention also includes the above organic electroluminescent device, wherein the layer having a light emitting function includes a layer having a light emitting function comprising at least one polymer substance having a dendrimer structure.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記発光機能を有した層は、発光性の構造単位を中心に有するデンドリマー構造からなるものを含む。 In the method of manufacturing an organic electroluminescent element, the layer having a light emitting function includes a layer having a dendrimer structure centered on a light emitting structural unit.
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記遷移金属の酸化物層を形成する工程が、ドライプロセスで酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステンの少なくとも１層を形成する工程であるものを含む。 According to the present invention, in the method of manufacturing an organic electroluminescent element, the step of forming the transition metal oxide layer is a step of forming at least one layer of molybdenum oxide, vanadium oxide, and tungsten oxide by a dry process. Including some.
本発明の有機エレクトロルミネッセント素子によれば、上層側の第２の電極を形成するに先立ち、発光機能を有した層が遷移金属の酸化物層で覆われているようにしているため、スパッタリングやプラズマなどのダメージを防止し、発光特性の劣化を防止し、長寿命で信頼性の高い有機エレクトロルミネッセント素子を提供することが可能となる。また、陽極と発光層との間に遷移金属酸化物層を配するとともに、低抵抗でかつ、加工性の良好な反射性の金属または金属合金を陽極として用いることにより、従来達成し得なかった高輝度に至るまで幅広い輝度範囲にわたって安定に動作し、かつ寿命特性に優れているため、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子において、表示用途の温和な駆動条件域から、強電界、大電流、高輝度という厳しい駆動条件下に至るまで安定した電荷注入と発光効率の維持を実現することが可能となる。 According to the organic electroluminescent element of the present invention, prior to the formation of the second electrode on the upper layer side, the layer having a light emitting function is covered with an oxide layer of a transition metal. It becomes possible to provide a long-life and highly reliable organic electroluminescent element by preventing damage such as sputtering and plasma, preventing deterioration of light emission characteristics. In addition, a transition metal oxide layer is disposed between the anode and the light emitting layer, and a reflective metal or metal alloy having a low resistance and good workability is used as the anode, which cannot be achieved conventionally. Since it operates stably over a wide luminance range up to high luminance and has excellent lifetime characteristics, it is possible to generate strong electric fields and large currents in a top-emission type organic electroluminescent device from a mild driving condition range for display applications. Thus, it is possible to realize stable charge injection and maintenance of light emission efficiency even under severe driving conditions of high brightness.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態における高分子有機エレクトロルミネッセント素子の構成図を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a polymer organic electroluminescent element in an embodiment of the present invention.
本実施の形態では、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を構成するもので、透光性のガラス基板１上に形成された反射性の金属としてアルミニウム層からなる陽極２上に、電荷注入層３として酸化モリブデン薄膜を形成するとともに、この上に電子ブロック機能を持つ有機バッファ層Ｂとしての高分子材料層と、発光層４としての高分子材料を順次積層し、この上にさらに、バッファ層６としての遷移金属酸化物（酸化モリブデン）層と、陰極５を順次積層したことを特徴とするものである。
In the present embodiment, a top emission type organic electroluminescent element is configured, and charge injection is performed on an
すなわち、本実施の形態の有機エレクトロルミネッセント素子は、図１に示すように、透光性のガラス材料からなる基板１と、この基板１上に形成された陽極２としてのアルミニウム（Ａｌ）薄膜と、更にこの上層に形成された電荷注入層３としての金属酸化物薄膜と、バッファ層Ｂとしての高分子材料からなる電子ブロック層と、高分子材料からなる発光層４と、遷移金属酸化物層としての酸化モリブデン層６と、透光性材料である酸化インジウム錫で形成された陰極５とで構成される。
That is, as shown in FIG. 1, the organic electroluminescent element of the present embodiment includes a
上記有機エレクトロルミネッセント素子の陽極２をプラス極として、また陰極５をマイナス極として直流電圧または直流電流を印加すると、発光層４には、陽極２から電荷注入層３、有機バッファ層Ｂを介してホールが注入されるとともに陰極５からバッファ層６を介して電子が注入される。発光層４では、このようにして注入されたホールと電子とが再結合し、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が起る。
When a DC voltage or a direct current is applied with the
本実施の形態の有機エレクトロルミネッセント素子によれば、基板上に反射性の金属材料であるアルミニウム層を形成しこれを陽極２とするとともに、上層側の陰極５と発光層４との間に酸化モリブデン薄膜からなるバッファ層６を介在させている。このため、陰極５の形成に先立ち、発光層４の表面は酸化モリブデン薄膜からなるバッファ層６で覆われており、成膜時のスパッタリング粒子によるダメージは回避され、良好な表面状態を維持することができる。この構成によれば信頼性の高いトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を構成することができ、酸化モリブデン薄膜からなるバッファ層６が陰極と発光層との間に形成されており良好な電子注入特性を発揮し得る上、電荷注入層３が酸化モリブデン薄膜で構成されており、ホールを容易に注入することができるとともに、有機バッファ層Ｂによって電子の抜けをブロックすることができ、ホールおよび電子が発光機能を有した層内で有効に発光に寄与するようにすることができる。従って、良好な発光特性を得ることができ、高温下でも信頼性の高い素子を得ることができる。
また、下地に駆動用の薄膜トランジスタを形成したり、光量検出用の薄膜トランジスタを形成したりした場合にも、有機エレクトロルミネッセント素子の発光を妨げることなく、良好に外部取り出しを行うことが可能となる。
According to the organic electroluminescent element of the present embodiment, an aluminum layer, which is a reflective metal material, is formed on a substrate to be used as the
In addition, even when a driving thin film transistor or a light amount detecting thin film transistor is formed on the base, it is possible to perform external extraction without disturbing the light emission of the organic electroluminescent element. Become.
次に本発明の有機エレクトロルミネッセント素子の製造工程について説明する。
まず図２（ａ）に示すように、ガラス基板１上にスパッタリング法によりＡｌ薄膜、続いて真空蒸着法により、酸化モリブデン薄膜を形成し、これらをフォトリソグラフィによりパターニングすることにより、陽極２および電荷注入層３を形成する。
この後塗布法により図２（ｂ）に示すように、高分子材料からなる有機バッファ層Ｂおよび発光層４を塗布形成する。
この後、図２（ｃ）に示すように、バッファ層６として酸化モリブデン薄膜を形成する。
そして最後に図２（ｄ）に成膜時の状態を示すように、スパッタリング法によりスパッタ粒子Ｓを照射し、陰極５としてのＩＴＯ薄膜を形成する。
このようにして図１に示した有機エレクトロルミネッセント素子が形成される。本発明の方法によれば、陰極５の形成工程における発光層のスパッタリングダメージはバッファ層６により良好に回避され、良好な表面状態を維持することができる。また有機バッファ層Ｂおよび発光層４が高分子材料を塗布することにより形成されるため、製造が容易でかつ大面積化が可能である。
Next, the manufacturing process of the organic electroluminescent element of this invention is demonstrated.
First, as shown in FIG. 2A, an Al thin film is formed on a
Thereafter, as shown in FIG. 2 (b), an organic buffer layer B and a
Thereafter, a molybdenum oxide thin film is formed as the buffer layer 6 as shown in FIG.
Finally, as shown in FIG. 2 (d), the sputtered particles S are irradiated by sputtering to form an ITO thin film as the
In this way, the organic electroluminescent element shown in FIG. 1 is formed. According to the method of the present invention, the sputtering damage of the light emitting layer in the step of forming the
次に本発明の実施例について説明する。
構造としては図１に示したものと同様であり、図１を参照しつつ説明する。
本実施例１の有機エレクトロルミネッセント素子は、厚さ１ｍｍのコーニング７０２９＃と指称されているガラス製の基板１と、この上層に形成された厚さ１００ｎｍのＡｌ薄膜からなる陽極２と、この陽極２の上層に形成された厚さ５０ｎｍの酸化モリブデン薄膜からなる電荷注入層３と、電荷注入層３上に形成された、厚さ２０ｎｍのポリフルオレン系化合物である有機バッファ層Ｂとしてのポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-アルト-コ-(N,N'-ジフェニル)-N,N’ジ(p-ブチル-オキシフェニル)-1,4-ジアミノベンゼン)]と、ＰＰＶ系の材料である厚さ８０ｎｍのポリ[2-メトキシ-5-(2-エチルヘキシロキシ)-1,4-フェニレンビニレン]Poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene]からなる発光層４と、発光層４上に形成された厚さ２ｎｍの酸化モリブデン薄膜からなるバッファ層６と、厚さ１００ｎｍの酸化インジウム錫（ＩＴＯ）層とからなる陰極５とで構成されている。このようにして作製した試料を試料１０１とした。
Next, examples of the present invention will be described.
The structure is the same as that shown in FIG. 1, and will be described with reference to FIG.
The organic electroluminescent element of Example 1 includes a
このようにして形成された電荷注入層として酸化モリブデンを用いた有機エレクトロルミネッセント素子（図１）を以降「モリブデン酸化物素子」と呼称する。
また表１に示すように、陰極材料をＩＴＯに代えて、厚さ２ｎｍのバリウム（Ｂａ）層と厚さ２ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）層としたもの（試料１０２）、陰極材料を厚さ２ｎｍのバリウム（Ｂａ）層と厚さ２ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）層と厚さ１００ｎｍの酸化インジウム錫（ＩＴＯ）層との積層構造としたもの（試料１０３）を同様にして作成した。
The organic electroluminescent element (FIG. 1) using molybdenum oxide as the charge injection layer formed in this manner is hereinafter referred to as “molybdenum oxide element”.
Also, as shown in Table 1, the cathode material is replaced with ITO, a barium (Ba) layer having a thickness of 2 nm and an aluminum (Al) layer having a thickness of 2 nm (sample 102), and the cathode material having a thickness of 2 nm. A layered structure (sample 103) of a barium (Ba) layer, an aluminum (Al) layer having a thickness of 2 nm and an indium tin oxide (ITO) layer having a thickness of 100 nm was prepared in the same manner.
これらの素子を直流電源に接続し、電圧をあげながら６Ｖになったときの発光輝度を測定した。その結果、本発明実施例１乃至３のモリブデン酸化物素子は４９００ｃｄ／ｍ２、２８００ｃｄ／ｍ２、３８００ｃｄ／ｍ２程度であった。これに対し比較例の素子は輝度むらが大きかったり、２０００ｃｄ／ｍ２であった。また比較例３のように４２００ｃｄ／ｍ２程度と輝度が大きいものでも半減寿命が６５時間程度と短いことがわかった。
These elements were connected to a DC power source, and the luminance of light emitted when the voltage was increased to 6 V was measured. As a result, the molybdenum oxide device of the present invention Examples 1 to 3 was 4900cd / m 2, 2800cd / m 2, 3800cd /
陰極を構成するＩＴＯをスパッタリングにより形成する場合、スパッタダメージにより、発光層の劣化を免れ得なかったが、このように、陰極側にも酸化モリブデン層を介在させることにより、スパッタリングダメージを回避し、発光層の表面状態を良好に維持することができる上、酸化モリブデンは発光層とオーミック接触を形成するため、陰極を構成する電極材料の仕事関数に依存することなく、電子の注入特性を向上するとともにホールのブロック性能を向上することが可能となる。
特に、この有機エレクトロルミネッセント素子において、前記第２の電極と発光機能を有した層との間に形成された遷移金属の酸化物層または第２の遷移金属の酸化物層は、前記発光機能を有した層を覆うように形成するのが望ましい。
この構成によれば、第２の電極の成膜時、あるいは第２の電極のパターニング時においては、発光層は遷移金属の酸化物層で覆われているため、発光層は、スパッタダメージあるいはプラズマダメージから保護され、信頼性の高い膜形成が可能となる。
When forming the ITO constituting the cathode by sputtering, deterioration of the light emitting layer could not be avoided due to sputtering damage, thus, by interposing a molybdenum oxide layer also on the cathode side, avoiding sputtering damage, The surface state of the light emitting layer can be maintained satisfactorily, and molybdenum oxide forms ohmic contact with the light emitting layer, so that the electron injection characteristics are improved without depending on the work function of the electrode material constituting the cathode. At the same time, the block performance of the hole can be improved.
In particular, in the organic electroluminescent element, the transition metal oxide layer or the second transition metal oxide layer formed between the second electrode and the layer having a light emitting function may emit light. It is desirable to form so as to cover the functional layer.
According to this configuration, when the second electrode is formed or when the second electrode is patterned, the light emitting layer is covered with the transition metal oxide layer. It is possible to form a highly reliable film that is protected from damage.
また、比較のために、陽極上に形成する電荷注入層（ホール注入層）をＰＥＤＯＴで形成し、発光層と陰極との間にバッファ層として銅ヅタロシアニンを形成した場合、試料４０１（比較例７）、輝度が３２００Ｃｄ／ｃｍ２に低下しただけでなく、輝度半減寿命が２００時間から８０時間へと半分以下に低下した。 For comparison, when a charge injection layer (hole injection layer) formed on the anode is formed by PEDOT, and copper talocyanine is formed as a buffer layer between the light emitting layer and the cathode, Sample 401 (Comparative Example 7) ), Not only the luminance decreased to 3200 Cd / cm 2 , but also the luminance half-life decreased to less than half from 200 hours to 80 hours.
なお、以上の説明において、有機エレクトロルミネッセント素子は直流駆動となっているが、交流電圧または交流電流、あるいはパルス波で駆動してもよい。 In the above description, the organic electroluminescent element is driven by DC, but may be driven by AC voltage, AC current, or pulse wave.
なお、遷移金属酸化物の厚み、特にＭｏＯ３の膜厚は素子特性に対して非常に鈍感であり、厚さに大きく依存することなく均一な発光特性で安定に動作する有機エレクトロルミネッセント素子を提供することが可能となる。また、安定であるため、この上層に蒸着法などにより発光機能を有する層を成膜することができ、発光層を低分子層で構成することも可能である。さらにまた少なくとも膜厚３０ｎｍ以上望ましくは４０ｎｍ以上の遷移金属酸化物層を含むことにより、ＩＴＯなどの透光性電極のパターニング時にレジストが残留していたり、ＩＴＯ上にパーティクルが付着したりした場合にも、膜厚３０ｎｍ以上望ましくは４０ｎｍ以上の遷移金属酸化物層を形成した上に、この上層に形成される発光機能を有した層は膜厚分布を生じることなく、均一に形成される。したがって、非発光領域を形成したりすることもなく、また画素ショートを生じたりすることもなく、均一な発光機能を有した層を形成することができ、良好な発光スペクトルを得ることができる。また、ＭｏＯ３のような遷移金属酸化物を成膜する際、条件を選ぶことにより、積層方向の比抵抗の小さい遷移金属酸化物を得ることができ、厚膜化しても、大きな電圧降下を生じることなく発光機能を有する層に電界を与えることができる。ここで遷移金属酸化物としては、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステンなどが適用可能であるが、酸化モリブデン（ＭＯｘ）はＭＯ３に限定されることなく、価数の異なるものも有効である。酸化バナジウム、酸化タングステンについても価数の異なるものも有効である。また、共蒸着により形成した複数の元素を含む酸化物も適用可能である。 The thickness of the transition metal oxide, particularly the thickness of MoO 3 is very insensitive to the device characteristics, and the organic electroluminescent device operates stably with uniform light emission characteristics without greatly depending on the thickness. Can be provided. Further, since it is stable, a layer having a light emitting function can be formed on the upper layer by a vapor deposition method or the like, and the light emitting layer can be formed of a low molecular layer. Furthermore, when a transition metal oxide layer having a thickness of at least 30 nm or more, preferably 40 nm or more is included, a resist remains during patterning of a transparent electrode such as ITO, or particles adhere to the ITO. In addition, a transition metal oxide layer having a film thickness of 30 nm or more, preferably 40 nm or more is formed, and a layer having a light emitting function formed on the upper layer is uniformly formed without causing a film thickness distribution. Therefore, a layer having a uniform light emitting function can be formed without forming a non-light emitting region and without causing a pixel short circuit, and a good emission spectrum can be obtained. In addition, when a transition metal oxide such as MoO 3 is formed , a transition metal oxide having a small specific resistance in the stacking direction can be obtained by selecting the conditions. An electric field can be applied to the layer having a light emitting function without being generated. Here, as the transition metal oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, or the like can be applied. However, molybdenum oxide (MO x ) is not limited to MO 3, and those having different valences are also effective. . Vanadium oxide and tungsten oxide having different valences are also effective. An oxide containing a plurality of elements formed by co-evaporation is also applicable.
また、ここで用いられる遷移金属の酸化物としては、酸化モリブデンのほか、クロム（Cr）、タングステン（W）、バナジウム（V）、ニオブ（Nb）、タンタル（Ta）、チタン（Ti）、ジルコニウム（Zr）、ハフニウム（Hf）、スカンジウム（Sc）、イットリウム（Y）、トリウム（Tr）、マンガン（Mn）、鉄（Fe）、ルテニウム（Ru）、オスミウム（Os）、コバルト（Co）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、亜鉛（Zn）、カドミウム（Cd）、アルミニウム（Al）、ガリウム（Ga）、インジウム（In）、シリコン（Si）、ゲルマニウム（Ge）、錫（Sn）、鉛（Pb）、アンチモン（Sb）、ビスマス（Bi）あるいは、ランタン（La）からルテチウム（Lu）までのいわゆる希土類元素などの酸化物を挙げることができる。なかでも酸化アルミニウム（AlO）、酸化銅（CuO)、酸化シリコン（SiO）は、特に長寿命化に有効である。 Transition metal oxides used here include molybdenum oxide, chromium (Cr), tungsten (W), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), titanium (Ti), zirconium. (Zr), hafnium (Hf), scandium (Sc), yttrium (Y), thorium (Tr), manganese (Mn), iron (Fe), ruthenium (Ru), osmium (Os), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), cadmium (Cd), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), lead Examples thereof include (Pb), antimony (Sb), bismuth (Bi), and oxides such as so-called rare earth elements from lanthanum (La) to lutetium (Lu). Among these, aluminum oxide (AlO), copper oxide (CuO), and silicon oxide (SiO) are particularly effective for extending the life.
また、陽極を構成する電極材料としては、前記実施例１に示した、アルミニウムの他、銀、銅、銅合金、クロムなど、仕事関数が発光層よりも小さい電極材料を用いて、十分な反射性を維持しつつ、発光特性に優れ、信頼性の高い有機エレクトロルミネッセント素子を提供することが可能となる。 Further, as the electrode material constituting the anode, an electrode material having a work function smaller than that of the light emitting layer, such as silver, copper, copper alloy, chromium, etc. in addition to aluminum shown in the above-described Example 1, is sufficiently reflected. Thus, it is possible to provide an organic electroluminescent element that is excellent in light emission characteristics and highly reliable while maintaining its properties.
銀は、低抵抗でかつ塗布膜として形成することができ、かつ反射性を有することから、配線パターンなどと同一工程で形成でき、集積化に際しては特に、極めて有効な材料でありながら、仕事関数が４．７３ｅＶ程度と小さく、従来の有機エレクトロルミネッセント素子では陽極としては使用されていない。しかしながら本実施の形態のように、酸化モリブデンなどの遷移金属酸化物層を電荷注入層として用いた場合には、良好な発光特性を得ることができ、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を形成することができることがわかった。上記構成によれば、陽極として低抵抗でかつ反射性を有する銀または銀合金層を用いることができるため、発光特性の良好な有機エレクトロルミネッセント素子を形成することが可能となる。 Silver has a low resistance, can be formed as a coating film, and has reflectivity, so it can be formed in the same process as a wiring pattern and the like. Is as small as 4.73 eV and is not used as an anode in conventional organic electroluminescent devices. However, as in this embodiment, when a transition metal oxide layer such as molybdenum oxide is used as a charge injection layer, good light emission characteristics can be obtained, and a top-emission type organic electroluminescent element can be obtained. It was found that it can be formed. According to the above configuration, since the silver or silver alloy layer having low resistance and reflectivity can be used as the anode, it is possible to form an organic electroluminescent element having good light emission characteristics.
また銅は、極めて低抵抗でかつ塗布膜として形成することができ、かつ反射性を有することから、集積化に際しては特に配線パターンなどと同一工程で形成でき、極めて有効な材料でありながら、仕事関数が４．１乃至４．５ｅＶ程度と小さく、従来の有機エレクトロルミネッセント素子では陽極としては使用されていない。しかしながら、酸化モリブデンなどの遷移金属酸化物層を電荷注入層として用いた場合には、良好な発光特性を得ることができ、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を形成することができる。 In addition, copper has a very low resistance, can be formed as a coating film, and has reflectivity. Therefore, in integration, it can be formed in the same process as a wiring pattern in particular. The function is as small as about 4.1 to 4.5 eV, and it is not used as an anode in the conventional organic electroluminescent device. However, when a transition metal oxide layer such as molybdenum oxide is used as the charge injection layer, good light emission characteristics can be obtained, and a top emission type organic electroluminescent element can be formed.
発光層のイオン化ポテンシャルによって、使用する陽極材料は異なってくるが、発光層のイオン化ポテンシャルよりも仕事関数の小さい材料を使用でき、このほか、金（４．３ｅＶ）、モリブデン（４．６ｅＶ）、ニッケル（５．２ｅＶ）、タングステン（４．６ｅＶ）、インジウム（４．１ｅＶ）、イリジウムなど、比抵抗、隣接層との密着性、成膜の容易性などのみを考慮して選択することができる。 The anode material to be used varies depending on the ionization potential of the light emitting layer, but a material having a work function smaller than the ionization potential of the light emitting layer can be used. In addition, gold (4.3 eV), molybdenum (4.6 eV), Nickel (5.2 eV), tungsten (4.6 eV), indium (4.1 eV), iridium, etc., can be selected taking into consideration only specific resistance, adhesion to adjacent layers, ease of film formation, etc. .
また、本発明において、発光層としては実施例１で説明したＰＰＶ（ポリフェニレンビニレン）のみならず、デンドリマー構造を有する高分子材料、すなわちデンドリマ単体のみならずデンドリマと、また他にもポリフルオレン系化合物群およびそれらの誘導体、また低分子系の発光材料を高分子骨格に化学的に結合したいわゆるペンダントタイプの高分子化合物、高分子有機ＥＬ材料と低分子有機ＥＬ材料との混合物、さらにはそれらをブレンドして用いる等適宜変更可能である。 In the present invention, not only the PPV (polyphenylene vinylene) described in Example 1 but also a polymer material having a dendrimer structure, that is, a dendrimer as well as a dendrimer, and other polyfluorene-based compounds are used as the light emitting layer. Groups and their derivatives, so-called pendant type polymer compounds in which low-molecular-weight light-emitting materials are chemically bonded to a polymer skeleton, mixtures of high-molecular organic EL materials and low-molecular organic EL materials, and further It can be appropriately changed, for example, by blending.
すなわち、発光層４を構成する高分子系の有機発光材料としては、可視領域で蛍光または燐光特性を有しかつ成膜性の良いものが望ましく、例えば、ポリスピロ環を骨格とする高分子発光材料も好ましく用いることが出来、またポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリフルオレン等のポリマー発光材料等も用いることができる。また、発光層４を構成する低分子系の有機発光材料としては、Ａｌｑ3やＢｅ−ベンゾキノリノール（ＢｅＢｑ２）の他に、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリル）−１，３，４−チアジアゾール、４，４'−ビス（５，７−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）スチルベン、４，４'−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕スチルベン、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフィン、２，５−ビス（〔５−α，α−ジメチルベンジル〕−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、２，５−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕−３，４−ジフェニルチオフェン、２，５−ビス（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、４，４'−ビス（２−ベンゾオキサイゾリル）ビフェニル、５−メチル−２−〔２−〔４−（５−メチル−２−ベンゾオキサイゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾオキサイゾリル、２−〔２−（４−クロロフェニル）ビニル〕ナフト〔１，２−ｄ〕オキサゾール等のベンゾオキサゾール系、２，２'−（ｐ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系、２−〔２−〔４−（２−ベンゾイミダゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾイミダゾール、２−〔２−（４−カルボキシフェニル）ビニル〕ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系等の蛍光増白剤や、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）マグネシウム、ビス（ベンゾ〔ｆ〕−８−キノリノール）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノール）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、８−キノリノールリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノール）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノール）カルシウム、ポリ〔亜鉛−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリノニル）メタン〕等の８−ヒドロキシキノリン系金属錯体やジリチウムエピンドリジオン等の金属キレート化オキシノイド化合物や、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−（３−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（４−メチルスチリル）ベンゼン、ジスチリルベンゼン、１，４−ビス（２−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（３−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（２−メチルスチリル）２−メチルベンゼン等のスチリルベンゼン系化合物や、２，５−ビス（４−メチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス（４−エチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ナフチル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス（４−メトキシスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（４−ビフェニル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ピレニル）ビニル〕ピラジン等のジスチルピラジン誘導体や、ナフタルイミド誘導体や、ペリレン誘導体や、オキサジアゾール誘導体や、アルダジン誘導体や、シクロペンタジエン誘導体や、スチリルアミン誘導体や、クマリン系誘導体や、芳香族ジメチリディン誘導体等が用いられる。さらに、アントラセン、サリチル酸塩、ピレン、コロネン等も用いられる。あるいは、ファク−トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム等の燐光発光材料を用いることもできる。ここで、高分子系材料、低分子系材料から成る発光層４は、材料をトルエン、キシレン等の溶媒に溶解したものをスピンコート法で層状に成形し、溶解液中の溶媒を揮発させることで得られる。
That is, as the polymer-based organic light-emitting material constituting the light-emitting
また、発光層として、デンドリマを用いるようにしてもよい。特に中心部にIr等の重金属元素を有するデンドリマは燐光発光し、高い発光効率を与える。配位子のデンドロン部の構造で赤、緑、青など所望の色を得ることが出来る。同様に電子輸送部、ホール輸送部を有する構造設計で電荷輸送能の調整をすることができる。 Moreover, you may make it use a dendrimer as a light emitting layer. In particular, a dendrimer having a heavy metal element such as Ir in the center emits phosphorescence and gives high luminous efficiency. Desired colors such as red, green, and blue can be obtained by the structure of the dendron portion of the ligand. Similarly, the charge transport ability can be adjusted by a structural design having an electron transport portion and a hole transport portion.
例えば緑色のりん光を発するデンドリマとしては次式に示すようにイリジウムデンドリマ錯体がある。
なお、発光層を高分子材料（ポリマー材料）で構成することにより、大面積でも均一な膜厚で成膜できることから大面積の有機エレクトロルミネッセント素子の作成が可能となる。また、発光層の熱に対する安定性が高くなるとともに、層間の界面における欠陥やピンホールの発生を抑制することができるため、安定性の高い有機エレクトロルミネッセント素子を形成することができる。 In addition, since the light emitting layer is made of a polymer material (polymer material), it is possible to form a film with a uniform thickness even in a large area, and thus it is possible to create a large area organic electroluminescent element. In addition, the stability of the light-emitting layer to heat can be increased, and defects and pinholes at the interface between layers can be suppressed, so that a highly stable organic electroluminescent element can be formed.
また、上述した機能層における正孔輸送層としては、正孔移動度が高く、成膜性の良いものが望ましくＴＰＤの他に、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物や、１，１−ビス｛４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）フェニル｝シクロヘキサン、４，４'，４''−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラキス（Ｐ−トリル）−Ｐ−フェニレンジアミン、１−（Ｎ，Ｎ−ジ−Ｐ−トリルアミノ）ナフタレン、４，４'−ビス（ジメチルアミノ）−２−２'−ジメチルトリフェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラフェニル−４，４'−ジアミノビフェニル、Ｎ、Ｎ'−ジフェニル−Ｎ、Ｎ'−ジ−ｍ−トリル−４、４'−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾ−ル等の芳香族第三級アミンや、４−ジ−Ｐ−トリルアミノスチルベン、４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４'−〔４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン等のスチルベン化合物や、トリアゾール誘導体や、オキサジザゾール誘導体や、イミダゾール誘導体や、ポリアリールアルカン誘導体や、ピラゾリン誘導体や、ピラゾロン誘導体や、フェニレンジアミン誘導体や、アニールアミン誘導体や、アミノ置換カルコン誘導体や、オキサゾール誘導体や、スチリルアントラセン誘導体や、フルオレノン誘導体や、ヒドラゾン誘導体や、シラザン誘導体や、ポリシラン系アニリン系共重合体や、高分子オリゴマーや、スチリルアミン化合物や、芳香族ジメチリディン系化合物や、ポリ−３，４エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、テトラジヘクシルフルオレニルビフェニル（ＴＦＢ）あるいはポリ３−メチルチオフェン（ＰＭｅＴ）などのポリチオフェン誘導体等の有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子中に低分子の正孔輸送層用の有機材料を分散させた、高分子分散系の正孔輸送層も用いられる。またこれらの正孔輸送材料は電子ブロック材料として用いることもできる。 In addition, as the hole transport layer in the above-described functional layer, those having high hole mobility and good film forming properties are desirable. Besides TPD, porphine, tetraphenylporphine copper, phthalocyanine, copper phthalocyanine, titanium phthalocyanine oxide, and the like. Or 1,1-bis {4- (di-P-tolylamino) phenyl} cyclohexane, 4,4 ′, 4 ″ -trimethyltriphenylamine, N, N, N ′, N′-tetrakis ( P-tolyl) -P-phenylenediamine, 1- (N, N-di-P-tolylamino) naphthalene, 4,4′-bis (dimethylamino) -2-2′-dimethyltriphenylmethane, N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminobiphenyl, N, N′-diphenyl-N, N′-di-m-tolyl-4,4′-diaminobiphe Aromatic tertiary amines such as Nyl, N-phenylcarbazole, 4-di-P-tolylaminostilbene, 4- (di-P-tolylamino) -4 ′-[4- (di-P—) Stilbene compounds such as (tolylamino) styryl] stilbene, triazole derivatives, oxazizazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, annealed amine derivatives, amino-substituted chalcones Derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, silazane derivatives, polysilane aniline copolymers, polymer oligomers, styrylamine compounds, aromatic dimethylidin compounds, Poly-3,4 ethylene glycol Organic materials such as polythiophene derivatives such as xylthiophene (PEDOT), tetradihexylfluorenylbiphenyl (TFB), and poly-3-methylthiophene (PMeT) are used. Further, a polymer-dispersed hole transport layer in which an organic material for a low-molecular hole transport layer is dispersed in a polymer such as polycarbonate is also used. These hole transport materials can also be used as an electron block material.
上述した機能層における電子輸送層としては、１，３−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）フェニレン（ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、シロール誘導体からなるポリマー材料等、あるいは、ビス（２−メチル−８−キノリノレート）−（パラ−フェニルフェノレート）アルミニウム（ＢＡｌｑ）、バソフプロイン（ＢＣＰ）等が用いられる。またこれらの電子輸送層を構成可能な材料は正孔ブロック材料として用いることもできる。 Examples of the electron transport layer in the functional layer described above include oxadiazole derivatives such as 1,3-bis (4-tert-butylphenyl-1,3,4-oxadiazolyl) phenylene (OXD-7), and anthraquinodimethane derivatives. , Diphenylquinone derivatives, polymer materials composed of silole derivatives, bis (2-methyl-8-quinolinolate)-(para-phenylphenolate) aluminum (BAlq), bathopproin (BCP), and the like are used. Moreover, the material which can comprise these electron carrying layers can also be used as a hole block material.
なお、これらの機能層（発光層、或いは、必要に応じて形成される正孔注入層、電子注入層）を高分子材料で形成する場合、スピンコーティング法や、キャスティング法や、ディッピング法や、バーコート法や、ロールを用いた印刷法、インクジェット法等の湿式成膜法であってもよい。これにより、大規模な真空装置が不要であるため、安価な設備で成膜が可能となるとともに、容易に大面積の有機エレクトロルミネッセント素子の作成が可能となるとともに、有機エレクトロルミネッセント素子の各層間の密着性が向上するため、素子における短絡を抑制することができ、安定性の高い有機エレクトロルミネッセント素子を形成することができる。 In addition, when these functional layers (light emitting layer, or hole injection layer formed as necessary, electron injection layer) are formed of a polymer material, a spin coating method, a casting method, a dipping method, A wet coating method such as a bar coating method, a printing method using a roll, or an ink jet method may be used. This eliminates the need for a large-scale vacuum apparatus, so that it is possible to form a film with an inexpensive facility, and it is possible to easily create an organic electroluminescent element with a large area, and also an organic electroluminescent device. Since the adhesion between each layer of the element is improved, a short circuit in the element can be suppressed, and a highly stable organic electroluminescent element can be formed.
また、カラーの表示装置などに用いる場合にはＲＧＢの各色の発光を実現する発光層の塗り分けが必要となるが、公知の印刷法、インクジェット法などを用いることにより、容易に塗り分けを実現することができる。 In addition, when used in a color display device or the like, it is necessary to separately coat the light emitting layer that realizes light emission of each color of RGB. However, by using a known printing method, ink jet method, etc., it is easily achieved. can do.
また、有機エレクトロルミネッセンス素子の陰極５としては、仕事関数の小さい金属もしくは合金が用いられるが、トップエミッション構造の有機エレクトロルミネッセント素子を構成するために、本実施例では、仕事関数の小さい金属を用いた光透過性の高い超薄膜を形成し、その上部にITO，IZOなどの透光性材料からなる導電膜を積層することで、透明陰極を形成している。この仕事関数の低い材料からなる超薄膜としては、Ba-Alの２層構造に限定されることなく、Ca-Alの２層構造、あるいはCa、Ba、In、Mg、Ti等の金属や、Mg−Ag合金、Mg−In合金等のMg合金や、Al−Li合金、Al−Sr合金、Al−Ba合金等のAl合金等が用いられる。あるいはLiO2／AlやLiF／Al等の積層構造の超薄膜と、透光性導電膜との積層構造も陰極材料として好適である。
Further, a metal or an alloy having a small work function is used as the
また実施の形態１では、発光層４を便宜上単一の層として記述しているが、発光層４を陽極２の側から順に正孔輸送層／電子ブロック層／上述した有機発光材料層（ともに図示せず）の三層構造としてもよいし、発光層４を陰極５の側から順に電子輸送層／有機発光材料層（ともに図示せず）の二層構造、あるいは陽極２の側から順に正孔輸送層／有機発光材料層の２層構造（ともに図示せず）、あるいは陽極２の側から順に正孔注入層／正孔輸送層／電子ブロック層／有機発光材料層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層のごとく７層構造（ともに図示せず）としてもよい。またはより単純に発光層４が上述した有機発光材料のみからなる単層構造であってもよい。このように実施の形態において発光層４と呼称する場合は、発光層４が正孔輸送層、電子ブロック層、電子輸送層などの機能層を有する多層構造である場合も含むものとする。後に説明する他の実施の形態についても同様である。
In the first embodiment, the light-emitting
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子を構成する機能層のうち、遷移金属酸化物層の成膜については上記方法に限定されるものではなく、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、分子線エピタキシー法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱CVD法、プラズマCVD法、MOCVD法などのドライプロセスが望ましい。また、このほか有機エレクトロルミネッセント素子を構成する各機能層の成膜については、ゾルゲル法、ラングミュア・ブロジェット法（LB法）、レイヤーバイレイヤー法、スピンコート法、インクジェット法、ディップコーティング法、スプレー法などの湿式法などからも適宜選択可能であり、結果的に本発明の効果を奏効し得るように形成可能な方法であれば、いかなるものでもよいことはいうまでもない。 Further, among the functional layers constituting the organic electroluminescent device of the present invention, the formation of the transition metal oxide layer is not limited to the above method, but vacuum deposition, electron beam deposition, molecular beam Desirable are dry processes such as epitaxy, sputtering, reactive sputtering, ion plating, laser ablation, thermal CVD, plasma CVD, and MOCVD. In addition, as for the film formation of each functional layer constituting the organic electroluminescent device, the sol-gel method, Langmuir-Blodget method (LB method), layer-by-layer method, spin coating method, inkjet method, dip coating method Needless to say, any method may be used as long as it can be appropriately selected from wet methods such as a spray method and the like, and can be formed so that the effects of the present invention can be obtained as a result.
なお、ガラス基板１は無色透明なガラスの一枚板である。ガラス基板１としては、例えば透明または半透明のソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の遷移金属酸化物ガラス、無機フッ化物ガラス等の無機ガラスを用いることができる。
The
その他の材料をガラス基板１に代えて採用することも可能であり、例えば透明または半透明のポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂ポリシロキサン、ポリシラン等のポリマー材料を用いた高分子フィルム等、あるいは透明または半透明のＡｓ2Ｓ3、Ａｓ40Ｓ10、Ｓ40Ｇｅ10等のカルコゲノイドガラス、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ、Ｓｉ3Ｎ4、ＨｆＯ2、ＴｉＯ2等の金属酸化物および窒化物等の材料、或いは発光領域から出射される光を、基板を介さずに取り出す場合には、不透明のシリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体材料、或いは顔料等を含んだ前述の透明基板材料、表面に絶縁処理を施した金属材料等から適宜選択して用いることができ、複数の基板材料を積層した積層基板を用いることもできる。
Other materials may be employed instead of the
またガラス基板１などの基板の表面あるいは基板内部には、後述するようにエレクトロルミネッセント素子を駆動するための抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等からなる回路を集積化して形成しても良い。
Further, as will be described later, a circuit composed of a resistor, a capacitor, an inductor, a diode, a transistor, and the like for driving the electroluminescent element may be integrated on the surface of the substrate such as the
さらに用途によっては特定波長のみを透過する材料、光−光変換機能をもった特定の波長の光へ変換する材料などであってもよい。また基板は絶縁性であることが望ましいが、特に限定されるものではなく、エレクトロルミネッセント素子の駆動を妨げない範囲或いは用途によって導電性を有していても良い。 Further, depending on the application, a material that transmits only a specific wavelength, a material that converts light into a specific wavelength having a light-light conversion function, or the like may be used. The substrate is preferably insulative, but is not particularly limited, and may have conductivity depending on a range or use that does not hinder driving of the electroluminescent element.
すなわち、本実施の形態では、少なくとも表面が反射性の金属で構成されていればよく、金属基板を用い、例えばこれを接地端子として用いるようにしてもよい。この場合は、所定の領域にスルーホールをもつ絶縁膜を介して、陽極としてアルミニウムなどの所望の導体パターンを形成する。この上層は、遷移金属酸化物層、発光層、陽極の順で、前記実施の形態と同様に形成する。 That is, in this embodiment, it is sufficient that at least the surface is made of a reflective metal, and a metal substrate may be used, for example, this may be used as a ground terminal. In this case, a desired conductor pattern such as aluminum is formed as an anode through an insulating film having a through hole in a predetermined region. This upper layer is formed in the order of the transition metal oxide layer, the light emitting layer, and the anode in the same manner as in the above embodiment.
このように、基板上に形成した陽極上に電荷注入層として遷移金属酸化物層を有する高分子有機エレクトロルミネッセント素子は、電流密度の広い範囲に亘って素子の発光強度、発光効率が高いレベルで維持され、また、良好な寿命特性を示す。従って、幅広い輝度の範囲にわたって安定に動作し、かつ寿命特性に優れた有機エレクトロルミネッセント素子を実現することができる。 As described above, the polymer organic electroluminescent device having the transition metal oxide layer as the charge injection layer on the anode formed on the substrate has high light emission intensity and light emission efficiency over a wide range of current density. Maintained at a level and exhibits good lifetime properties. Therefore, it is possible to realize an organic electroluminescent element that operates stably over a wide range of luminance and has excellent lifetime characteristics.
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態１で説明した有機エレクトロルミネッセント素子を用いた表示装置について説明する。本実施の形態の表示装置は、機能層として、陽極側に酸化モリブデン層を介在させた図１に示した実施の形態１の有機エレクトロルミネッセント素子を用いてアクティブマトリックス型の表示装置を構成したものである。この表示装置は、図３にこのアクティブマトリックス型の表示装置の等価回路図、図４にレイアウト説明図、図５に断面図、図６に上面説明図を示すように、各画素に駆動回路を形成したアクティブマトリックス型の表示装置を構成するものである。
(Embodiment 2)
Next, a display device using the organic electroluminescent element described in
この表示装置１４０は、図３に等価回路図、図４に画素のレイアウト説明図を示すように、画素を形成する有機エレクトロルミネッセント素子（エレクトロルミネッセント）１１０およびスイッチングトランジスタ１３０、光検出素子としてのカレントトランジスタ１２０とからなる２つのＴＦＴ（Ｔ１，Ｔ２）とコンデンサＣとからなる駆動回路を上下左右に複数個配列し、左右方向に並んだ各駆動回路の第１のＴＦＴ（Ｔ１）のゲート電極を走査線１４３に接続して走査信号を与え、また上下方向に並んだ各駆動回路の第１のＴＦＴのドレイン電極をデータ線に接続し、発光信号を供給するように構成されている。エレクトロルミネッセント素子（エレクトロルミネッセント）の一端には駆動用電源（図示せず）が接続され、コンデンサＣの一端は接地されている。１４３は走査線、１４４は信号線、１４５は共通給電線、１４７は走査線ドライバ、１４８は信号線ドライバ、１４９は共通給電線ドライバである。
As shown in an equivalent circuit diagram in FIG. 3 and an explanatory diagram of a pixel layout in FIG. 4, the
図５は有機エレクトロルミネッセント素子の断面説明図（図５は図４のＡ−Ａ断面図である）、図６はこの表示装置の上面説明図であり、駆動用の薄膜トランジスタ（図示せず）を形成したガラス基板１００上に、陽極（Al）１１１、酸化モリブデン層（遷移金属酸化物層）１１５、有機バッファ層（電荷ブロック層）Ｂ、発光層１１２、酸化モリブデン層１１６、陰極１１３を形成してトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を形成している。構造としては、陽極および電荷注入層は個別に形成されており、発光層は画素規制層１１４で開口面積を規定されており、陰極はストライプ状に形成されている。なおこの駆動用の薄膜トランジスタは、例えばガラス基板１００上に有機半導体層（高分子層）を形成しこれを、ゲート絶縁膜で被覆しこの上にゲート電極を形成すると共にゲート絶縁膜に形成したスルーホールを介してソース・ドレイン電極を形成してなるものである。そして、この上にポリイミド膜などを塗布して絶縁層（平坦層）を形成し、その上部に陽極（ＩＴＯ）１１１、酸化モリブデン層，電子ブロック層、発光層などの有機半導体層、酸化モリブデン層からなるバッファ層１１６、２層構造の陰極１１３（Ba-Al超薄膜、ＩＴＯ）を形成して有機エレクトロルミネッセント素子を形成した構造を有している。なお、図６では、コンデンサや配線については省略したが、これらも同じガラス基板上に形成されている。このようなＴＦＴと有機エレクトロルミネッセント素子からなる画素が同一基板上に複数個マトリクス状に形成されてアクティブマトリクス型の表示装置を構成している。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the organic electroluminescent element (FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 4), and FIG. 6 is a top view of the display device, and a driving thin film transistor (not shown). ) On a
製造に際しては図４に示すように、絶縁層で構成した画素規制層１１４によって形成された開口部１５３にインクジェット法により、発光層が形成される。
At the time of manufacture, as shown in FIG. 4, a light emitting layer is formed by an ink jet method in an
すなわち、製造に際しては、ガラス基板１００上に形成された走査線１４３、信号線１４４、スイッチングＴＦＴ１３０、画素電極を構成するアルミニウムのパターンからなる電極１１１などの上に画素規制層１１４を形成し、その後開口部を設ける。
そしてこの上層に、全面に遷移金属酸化物層を蒸着によって形成する。
この後、インクジェット法によって必要に応じてバッファ層としてＴＦＢを塗布する。このＴＦＢ層は遷移金属酸化物層と同様に全面に塗布してもよいし、開口部に対応する部分だけに塗布してもよい。
そして、乾燥工程を経て、開口部に対応する位置にインクジェット法によって所望の色（ＲＧＢのいずれか）に対応する高分子有機ＥＬ材料を塗布する。
最後に、表示画素１４１が配置されている領域に対して図示しない陰極を形成する。
That is, in manufacturing, the
Then, a transition metal oxide layer is formed on the entire surface by vapor deposition.
Thereafter, TFB is applied as a buffer layer as required by an ink jet method. This TFB layer may be applied to the entire surface in the same manner as the transition metal oxide layer, or may be applied only to a portion corresponding to the opening.
Then, after a drying process, a polymer organic EL material corresponding to a desired color (any of RGB) is applied to a position corresponding to the opening by an inkjet method.
Finally, a cathode (not shown) is formed in the region where the
この構成によれば、高速駆動が可能で信頼性の高い表示装置を提供することができる。
また、陰極１１３の成膜時あるいはパターニング時においては、発光層は、少なくとも酸化モリブデン層からなるバッファ層１１６で覆われているため、スパッタダメージあるいはプラズマダメージから保護され、信頼性の高い膜形成が可能となる。ここでは図５に示すようにバッファ層１１６は発光層１１２を覆うように発光層１１２のパターンよりも大きく形成されている。
According to this configuration, a display device that can be driven at high speed and has high reliability can be provided.
Further, when the
次にエレクトロルミネッセント素子１を２次元的に複数配置した照明装置の例を、図６を援用して説明する。２次元的に配置されたエレクトロルミネッセント素子１１０について、例えば全てのエレクトロルミネッセント素子１を一斉に点灯／消灯するような構成は極めて容易に実現できる。ただしこのように一斉に点灯／消灯するような構成であっても、少なくとも一方の電極（例えばAlで構成される画素電極（図６の陽極１１２参照））は個々のエレクトロルミネッセント素子１単位に分離した構成とすることが望ましい。これは何らかの要因によって表示画素１４１に欠陥があったとしても、欠陥が当該表示画素１４１に留まるため、照明装置全体の製造歩留まりを向上させることができるからである。このような構成を有する照明装置は、例えば家庭における一般的な照明器具に応用することができる。この場合に照明装置を極めて薄く構成することができるから、天井のみならず壁面にも容易に設置することができるようになる。
Next, an example of a lighting device in which a plurality of
また、２次元的に配置されたエレクトロルミネッセント素子１は任意のデータを供給することで、その発光パターンを簡単に制御することができ、かつ本発明に係るエレクトロルミネッセント素子は、その発光領域を例えば４０μｍ角程度のサイズで構成できるから、照明装置にデータを供給してパネル型の表示装置と兼用するようなアプリケーションを構成できる。もちろんこの場合には表示画素１４１は位置に応じて赤色、緑色、青色に塗り分けられている必要があるが、インクジェット法を用いることにより、極めて容易に多色化が可能となる。
In addition, the
従来は照明装置と表示装置を比較したときに、その発光輝度は照明装置の方が大きいものであった。しかしながら本発明に係るエレクトロルミネッセント素子１１０は十分に大きく面積をとることができ、極めて高い発光輝度を有しているため、照明装置と表示装置を兼用できるのである。この場合、照明装置と表示装置ではその機能の違い（すなわち使用モード）に起因して発光輝度を調整する機構が必要となるが、この機構は例えば前記実施の形態２に示した構成を採用し駆動電流を制御して各エレクトロルミネッセント素子１の発光輝度を調整することで実現できる。即ち照明装置として使用する場合は全てのエレクトロルミネッセント素子１をより大きな電流で駆動し、表示装置として使用する場合は小電流でかつ階調に応じて制御された電流値で（すなわち画像データに応じて）各エレクトロルミネッセント素子１を駆動すればよい。このようなアプリケーションにおいて、照明装置として機能する場合の電源と、表示装置として機能する場合の電源は単一のものとしてもよいが、駆動電流を制御する、例えばディジタル−アナログ変換器のダイナミックレンジが大きく、表示装置として使用する際の階調数が不足するような場合には、図３および図４に示す共通給電線１４５に接続された電源（図示せず）を使用モードに応じて切り替えるような構成とすることが望ましい。もちろん照明装置としての使用モードにおいても、明るさの制御が必要な態様（すなわち調光機能を有する照明装置）にあっては、先に説明した階調に応じた電流値制御によって容易に対応することができる。また本発明のエレクトロルミネッセント素子は、ガラス基板１００の上のみならず例えばＰＥＴなどの樹脂基板上にも形成できることから、様々なイルミネーション用の照明装置としても応用することができる。
Conventionally, when a lighting device and a display device are compared, the light emission luminance of the lighting device is larger. However, since the
なお、薄膜トランジスタを有機トランジスタで構成してもよい。また薄膜トランジスタ上に有機エレクトロルミネッセント素子を積層した構造、あるいは有機エレクトロルミネッセント素子上に薄膜トランジスタを積層した構造なども有効である。 Note that the thin film transistor may be an organic transistor. A structure in which an organic electroluminescent element is stacked on a thin film transistor or a structure in which a thin film transistor is stacked on an organic electroluminescent element is also effective.
加えて、高画質のエレクトロルミネッセント表示装置を得るために、有機エレクトロルミネッセント素子を形成したエレクトロルミネッセント基板と、ＴＦＴ、コンデンサ、配線などを形成したＴＦＴ基板とを、エレクトロルミネッセント基板の電極とＴＦＴ基板の電極とが接続バンクを用いて接続されるように貼り合わせるようにしてもよい。 In addition, in order to obtain a high-quality electroluminescent display device, an electroluminescent substrate on which an organic electroluminescent element is formed and a TFT substrate on which a TFT, a capacitor, a wiring, and the like are formed are electroluminescent. The electrodes on the cent substrate and the electrodes on the TFT substrate may be bonded together using a connection bank.
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について説明する。
本実施の形態では、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた画像形成装置の露光部を構成する光ヘッドについて説明する。
本実施の形態の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドは、図７に断面概要図、図８に上面図を示すように、表面に平坦化のためのベースコート層（図示せず）を形成したガラス基板１００上に、駆動トランジスタ１２０としての薄膜トランジスタと、エレクトロルミネッセント素子１１０とを順次積層したものである。この駆動トランジスタは、光検出素子（図示せず）の出力に応じて、駆動電流または駆動時間を補正しつつ前記エレクトロルミネッセント素子を駆動するためのスイッチングトランジスタであり、さらにこのガラス基板１００上に、有機エレクトロルミネッセント素子の下層に位置するように、この薄膜トランジスタに接続されたチップICとしての駆動回路（１４０）を搭載したものである。１０１は絶縁膜である。そして、駆動トランジスタ１２０はベースコート層表面に形成された多結晶シリコン層からなる島領域ARを帯状のｉ層からなるチャネル領域を隔てて所望の濃度にドープすることによりソース領域１２１Ｓ、ドレイン領域１２１Ｄを形成し、この上層に形成される酸化シリコン膜からなる第１の絶縁膜１２２、第２の絶縁膜１２３を貫通するようにスルーホールを介して形成された多結晶シリコン層からなるソースおよびドレイン電極１２５Ｓ，１２５Ｄで構成される。また、この上層に保護層１２４としての窒化シリコン膜を介して、エレクトロルミネッセント素子１１０が形成されており、保護膜１２４、陽極１１１となるAl層、発光層１１２、陰極１１３の順に各層が積層形成されている。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, an optical head constituting an exposure unit of an image forming apparatus using the organic electroluminescent element of the present invention will be described.
The optical head using the organic electroluminescent element of this embodiment has a base coat layer (not shown) for planarization on the surface, as shown in a schematic sectional view in FIG. 7 and a top view in FIG. A thin film transistor as the driving
一方、光検出素子を構成する各層は、駆動トランジスタとしての選択トランジスタ１３０と同一の製造工程で形成される。
これら各層は、ＣＶＤ法による半導体薄膜の形成、フォトリソグラフィによるパターニング、不純物イオンの注入、絶縁膜の形成、など通例の半導体プロセスを経て形成される。ここでMoO3薄膜のシート抵抗を通常の４端子法で測定したところ、１２MΩcmであった。
On the other hand, each layer constituting the photodetecting element is formed in the same manufacturing process as the
Each of these layers is formed through a usual semiconductor process such as formation of a semiconductor thin film by a CVD method, patterning by photolithography, impurity ion implantation, and formation of an insulating film. Here, when the sheet resistance of the MoO 3 thin film was measured by the usual four-terminal method, it was 12 MΩcm.
有機エレクトロルミネッセント素子は、図７に断面概要図を示すように、素子構造としては前記実施の形態２で説明した、陰極側にも遷移金属酸化物層１１６としての膜厚４０ｎｍのＭｏＯ３層を形成したものを用いた。このエレクトロルミネッセント素子は、透光性のガラス基板１００上に第１の電極１１１としてCr層からなる陽極と、ITOからなる第２の電極１１３としての陰極と、これら電極間に形成された機能層とを備え、この機能層は、有機半導体高分子層からなる発光機能を有した層すなわち発光層１１２と、前記第1の電極１１１と前記発光層１１２との間に遷移金属酸化物層１１５としての膜厚４０ｎｍのＭｏＯ３層を形成するとともに、この上層に膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜からなる画素規制層１１４とを備えたもので、遷移金属酸化物層１１５，１１６としてのＭｏＯ３層を第１の電極と発光層との間および発光層と第２の電極との間に配したことを特徴とする。またこの遷移金属酸化物層１１５，１１６はＣＶＤ法によって成膜されるが、成膜に際し、原料ガスの組成比、圧力および温度を制御し積層される。ここでは上層側の第２の電極の形成に先立ち、発光層の表面は遷移金属酸化物層１１６としてのＭｏＯ３層を有しているため、第２の電極としてのITOをスパッタリングによって形成するに際しても、発光層がスパッタダメージを受けることはない。また、この遷移金属酸化物層１１６は、電子注入層としても作用するため、電子の注入効率も向上する。
As shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 7, the organic electroluminescent element has a 40 nm-thickness MoO 3 film as the transition
またこの遷移金属酸化物層は、積層方向の比抵抗が、面方向の比抵抗の３分の１程度となるように成膜される。また、膜厚を従来では考えられなかった厚さである膜厚４０ｎｍとすることにより、厚膜のＭｏＯ３層によって表面の平坦化および平滑化をはかった上で、良好に発光領域の面積を規制するように構成している。 The transition metal oxide layer is formed so that the specific resistance in the stacking direction is about one third of the specific resistance in the plane direction. In addition, by setting the film thickness to 40 nm, which has not been considered in the past, the surface of the light emitting region can be satisfactorily reduced after the surface is smoothed and smoothed by the thick MoO 3 layer. It is configured to regulate.
ここでは遷移金属酸化物層１１５としての厚いＭｏＯ３層と、陽極であるAl層からなる第１の電極１１１との間にＴＦＢからなるバッファ層（電子ブロック層）を介在させるようにしたが、このバッファ層はなくてもよい。
Here, a buffer layer (electron blocking layer) made of TFB is interposed between the thick MoO 3 layer as the transition
この構成によれば、注入効率が良好で、信頼性の高い有機エレクトロルミネッセント素子を形成することが可能となる。これに対し、遷移金属酸化物層に代えて、図１２に示した比較例のようにＰＥＤＴ層を用いた場合、注入効率が十分ではなかった。また、遷移金属酸化物層を、膜厚４０ｎｍとすることにより、厚膜のＭｏＯ３層によって表面の平坦化および平滑化をはかった上で、良好に発光領域の面積を規制することができる。また、画素規制層の下地を平滑化することができ、その分画素規制層の膜厚を薄くしても、十分な絶縁性を維持することができることになり、画素規制層に起因する段差の低減を図ることが可能となる結果、発光機能を有した層の膜厚分布をより均一化することが可能となる。また画素の短絡を生じることもなかった。 According to this configuration, it is possible to form an organic electroluminescent element with good injection efficiency and high reliability. On the other hand, when the PEDT layer was used instead of the transition metal oxide layer as in the comparative example shown in FIG. 12, the injection efficiency was not sufficient. In addition, by setting the thickness of the transition metal oxide layer to 40 nm, the surface of the light emitting region can be well regulated while the surface is smoothed and smoothed by the thick MoO 3 layer. Further, the background of the pixel regulation layer can be smoothed, and even if the thickness of the pixel regulation layer is reduced accordingly, sufficient insulation can be maintained, and the level difference caused by the pixel regulation layer can be maintained. As a result of the reduction, it is possible to make the film thickness distribution of the layer having a light emitting function more uniform. Also, there was no short circuit of the pixels.
（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４について説明する。
本実施の形態では、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子を用いた表示装置の変形例について説明する。
本実施の形態では、図９に断面概要図を示すように、ガラス基板１００に形成される陽極１５１を覆うように、酸化モリブデン層１５３および発光層１５４を一体的に形成したことを特徴とするものである。なお、発光層１５４の上層にバッファ層１５６としての酸化モリブデン層を介して陰極１５５としてのＩＴＯ層が形成されているが、陰極１５５は、陽極と直交する方向にストライプ状をなすように形成されており、マトリックスパターンを構成している。１５０は駆動用トランジスタの形成されたアモルファスシリコンなどの半導体層である。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, a modified example of a display device using the organic electroluminescent element of the present invention will be described.
In this embodiment, as shown in a schematic cross-sectional view in FIG. 9, a
製造に際しては、まず表面平坦化処理がなされたガラス基板１００上にアモルファスシリコン層を形成し、薄膜トランジスタなどの駆動回路層１５０を形成した後、スパッタリングにより陽極１５１として遮光性のアルミニウム層を形成し、パターニングする。ここで必要に応じて、陽極酸化法などにより選択酸化をおこない、アルミニウム層のエッチングを行うことなく、選択的に酸化し、表面が平坦化状態を維持するようにすることも可能である。つまり、パターニングに際しエッチング除去すべき領域を酸化アルミニウム層として残すようにし、平坦な表面状態を維持したまま陽極パターンを形成する。また、駆動回路層１５０の配線パターンをアルミニウムで構成し、陽極１５１を構成する導体層と同一層で構成するようにしてもよい（図１０（ａ））。
In manufacturing, first, an amorphous silicon layer is formed on a
そして真空蒸着法により、酸化モリブデン層１５３を形成する。この酸化モリブデン層１５３はパターニングすることなく一体的に形成する。
Then, a
この後、バッファ層Ｂとして高分子層を塗布法により形成し、さらに発光層１５４を塗布法により形成する（図１０（ｂ））。
Thereafter, a polymer layer is formed as a buffer layer B by a coating method, and a
そしてさらにこの上層に真空蒸着法により、酸化モリブデン層からなるバッファ層（電荷注入層）１５６を形成する（図１０（ｃ））。 Further, a buffer layer (charge injection layer) 156 made of a molybdenum oxide layer is formed on this upper layer by vacuum deposition (FIG. 10C).
最後に、スパッタリング法により陰極１５５としてのＩＴＯ層を形成し、これをストライプ状にパターニングする（図１０（ｄ））。
Finally, an ITO layer as the
このようにして図９に示したような有機エレクトロルミネッセント素子が形成される。
この構成によれば、酸化モリブデン層をパターニングすることなく形成できるため、より微細化が可能となる。また、このように一体的に形成されていても、クロストーク等は観察されていない。これは、ピクセル間における酸化モリブデン層の抵抗が極めて高いことによる可能性があるが、詳細はわかっていない。
In this way, the organic electroluminescent element as shown in FIG. 9 is formed.
According to this configuration, since the molybdenum oxide layer can be formed without patterning, further miniaturization is possible. Further, even if they are integrally formed in this way, no crosstalk or the like is observed. This may be due to the extremely high resistance of the molybdenum oxide layer between pixels, but details are not known.
また、陰極を構成するＩＴＯはスパッタリングによって形成されるが、このスパッタリング工程に先立ち表面全体は酸化モリブデン層からなるバッファ層１５６で覆われているため、スパッタダメージに起因する特性劣化はほとんど皆無となり、信頼性の高い有機エレクトロルミネッセント素子を提供することが可能となる。
In addition, ITO constituting the cathode is formed by sputtering, but the entire surface is covered with a
また、前記実施の形態では、基板側が陽極である場合について説明したが、基板側が陰極である場合にも適用可能であることはいうまでもない。 In the above embodiment, the case where the substrate side is the anode has been described. However, it is needless to say that the present invention can also be applied to the case where the substrate side is the cathode.
本発明にかかる有機エレクトロルミネッセント素子は、幅広い輝度の範囲にわたって安定に動作し、かつ寿命特性に優れているのでフラットパネルディスプレイや表示素子、光源などを含む広範な応用において有用である。 The organic electroluminescent device according to the present invention operates stably over a wide range of luminance and has excellent lifetime characteristics, and thus is useful in a wide range of applications including flat panel displays, display devices, and light sources.
１ 基板
２ 陽極
３ 電荷注入層
Ｂ バッファ層
４ 発光層
５ 陰極
１０ ガラス基板
１１ 反射層
１２ 陽極
１３ 電荷注入層
１４ 発光層
１５ 電荷注入層
１６ 陰極
DESCRIPTION OF
Claims (15)
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極の間に設けられた機能層とを備えた有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記機能層が、発光機能を有した層と、前記発光機能を有した層と前記第２の電極との間に形成された遷移金属の酸化物層とを含み、
前記第２の電極側から光を取り出すように構成した有機エレクトロルミネッセント素子。 A first electrode formed on a substrate;
A second electrode;
An organic electroluminescent device comprising a functional layer provided between the first electrode and the second electrode,
The functional layer includes a layer having a light emitting function, and a transition metal oxide layer formed between the layer having the light emitting function and the second electrode,
An organic electroluminescent device configured to extract light from the second electrode side.
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極の間に機能層を設けた有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記機能層が、発光機能を有した層と、前記発光機能を有した層と前記第１の電極との間に形成された第１の遷移金属の酸化物層と、前記発光機能を有した層と前記第２の電極との間に形成された第２の遷移金属の酸化物層とを含み、
前記第２の電極側から光を取り出すように構成した有機エレクトロルミネッセント素子。 A first electrode formed on a substrate;
A second electrode;
An organic electroluminescent element in which a functional layer is provided between the first electrode and the second electrode,
The functional layer has a layer having a light emitting function, a first transition metal oxide layer formed between the layer having the light emitting function and the first electrode, and the light emitting function. A second transition metal oxide layer formed between the layer and the second electrode;
An organic electroluminescent device configured to extract light from the second electrode side.
前記第２の電極はドライプロセスで成膜された薄膜を含む有機エレクトロルミネッセント素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1 or 2,
The second electrode is an organic electroluminescent device including a thin film formed by a dry process.
前記第１の電極が反射性の金属または金属合金材料で構成された陽極であり、
前記第２の電極が透光性の陰極である有機エレクトロルミネッセント素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1 or 2,
The first electrode is an anode made of a reflective metal or metal alloy material;
An organic electroluminescent element in which the second electrode is a light-transmitting cathode.
前記第２の電極は、スパッタリング法で形成された金属または金属化合物薄膜を含む有機エレクトロルミネッセント素子。 An organic electroluminescent device according to any one of claims 1 to 4,
The second electrode is an organic electroluminescent element including a metal or metal compound thin film formed by a sputtering method.
前記第２の電極は酸化インジウム錫（ＩＴＯ）薄膜もしくは酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）薄膜を含む有機エレクトロルミネッセント素子。 An organic electroluminescent device according to any one of claims 1 to 5,
The second electrode is an organic electroluminescent device including an indium tin oxide (ITO) thin film or an indium zinc oxide (IZO) thin film.
前記第２の電極と発光機能を有した層との間に形成された遷移金属の酸化物層または第２の遷移金属の酸化物層は、前記発光機能を有した層を覆うように形成された有機エレクトロルミネッセント素子。 An organic electroluminescent device according to any one of claims 1 to 6,
The transition metal oxide layer or the second transition metal oxide layer formed between the second electrode and the layer having a light emitting function is formed so as to cover the layer having the light emitting function. Organic electroluminescent device.
発光機能を有した層を形成する工程と、
遷移金属の酸化物層を形成する工程と、
前記遷移金属の酸化物層を形成する工程の後に、
透光性の第２の電極を形成する工程とを含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。 Forming a first electrode of a pair of electrodes on a substrate;
Forming a layer having a light emitting function;
Forming a transition metal oxide layer;
After the step of forming the transition metal oxide layer,
Forming a translucent second electrode. A method for manufacturing an organic electroluminescent element.
前記第２の電極を形成する工程は、ドライプロセスを含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the organic electroluminescent element according to claim 8,
The step of forming the second electrode is a method of manufacturing an organic electroluminescent element including a dry process.
前記第１の電極が反射性の金属または金属合金材料で構成された陽極であり、
前記第２の電極が陰極である有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。 A method for producing an organic electroluminescent element according to claim 8, wherein:
The first electrode is an anode made of a reflective metal or metal alloy material;
The manufacturing method of the organic electroluminescent element whose said 2nd electrode is a cathode.
前記第２の電極を形成する工程は、金属または金属化合物薄膜をスパッタリング法によって成膜する工程を含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。 A method for producing an organic electroluminescent element according to claim 8, comprising:
The step of forming the second electrode is a method of manufacturing an organic electroluminescent element including a step of forming a metal or metal compound thin film by a sputtering method.
前記第２の電極を形成する工程は、スパッタリング法により、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）薄膜もしくは酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）薄膜を形成する工程を含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the organic electroluminescent element according to claim 11,
The step of forming the second electrode is a method of manufacturing an organic electroluminescent element, including a step of forming an indium tin oxide (ITO) thin film or an indium zinc oxide (IZO) thin film by a sputtering method.
前記発光機能を有した層を形成する工程に先立ち、前記第１の電極上に遷移金属の酸化物層を形成する工程を含み、
前記第２の電極を形成する工程は、発光層よりも仕事関数の小さい金属で構成された陰極を形成する工程である有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the organic electroluminescent element according to claim 10,
Prior to the step of forming the layer having a light emitting function, including a step of forming an oxide layer of a transition metal on the first electrode,
The step of forming the second electrode is a method of manufacturing an organic electroluminescent element, which is a step of forming a cathode made of a metal having a work function smaller than that of the light emitting layer.
前記第２の電極を形成する工程は、真空蒸着法により金属薄膜を成膜する工程と、
前記金属薄膜をパターニングする工程とを含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the organic electroluminescent element according to any one of claims 8 to 10,
The step of forming the second electrode includes a step of forming a metal thin film by a vacuum deposition method,
And a step of patterning the metal thin film.
前記遷移金属の酸化物層を形成する工程が、ドライプロセスで酸化モリブデン層を形成する工程である有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the organic electroluminescent element in any one of Claims 8 thru | or 14, Comprising:
The method of manufacturing an organic electroluminescent element, wherein the step of forming the transition metal oxide layer is a step of forming a molybdenum oxide layer by a dry process.
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