JP2009176730A - 高分子発光素子、製造方法及び高分子発光ディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第一電極、第二電極、及び前記第一電極と第二電極との間に設けられ高分子化合物を含む発光層を有する高分子発光素子であって、前記第二電極が前記発光層側から順に、第1層、第2層及び第3層の3層からなり、前記第2層に含まれる材料の少なくとも1種類が前記第1層に含まれる材料の少なくとも1種類に対して還元作用を有し、且つ前記第3層の可視光の透過率が40%以上であることを特徴とする高分子発光素子。
【選択図】 なし
Description
〔1〕第一電極、第二電極、及び前記第一電極と第二電極との間に設けられ高分子化合物を含む発光層を有する高分子発光素子であって、
前記第二電極が前記発光層側から順に、第1層、第2層及び第3層の3層からなり、
前記第2層に含まれる材料の少なくとも1種類が前記第1層に含まれる材料の少なくとも1種類に対して還元作用を有し、且つ 前記第3層の可視光の透過率が40%以上であることを特徴とする高分子発光素子。
〔2〕前記第2層に含まれる材料材料の全種類がそれぞれ前記第1層に含まれる材料の全種類に対して還元作用を有する、上記〔1〕に記載の高分子発光素子。
〔3〕前記第1層が金属、金属酸化物、金属フッ化物、及びこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む、上記〔1〕または〔2〕に記載の高分子発光素子。
〔4〕前記第2層が、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、及びこれらの混合物からなる群より選択される金属を含む、上記〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の高分子発光素子。
〔5〕第一電極、第二電極、及び前記第一電極と第二電極との間に設けられ高分子化合物を含む発光層を有する高分子発光素子であって、
前記第二電極が前記発光層側から順に、第1層、第2層及び第3層の3層からなり、
前記第1層が金属、金属酸化物、金属フッ化物、及びこれらの混合物からなる群より選択される材料を含み、
前記第2層がカルシウム、アルミニウム、マグネシウム、及びこれらの混合物からなる
群より選択される金属を含み、且つ、
前記第3層の可視光の透過率が40%以上であることを特徴とする高分子発光素子。
〔6〕前記第1層が金属酸化物および/または金属フッ化物を含み、前記第2層に含まれる材料が、前記第1層に含まれる材料に対する還元剤である上記〔5〕に記載の高分子発光素子。
〔7〕前記第1層が金属を含み、前記第2層に含まれる材料が、前記第1層に含まれる金属の酸化物に対する還元剤である上記〔5〕または〔6〕に記載の高分子発光素子。
〔8〕前記第1層が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む、上記〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の高分子発光素子。
〔9〕前記第1層がバリウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、及びこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む上記〔8〕に記載の高分子発光素子。
〔10〕前記第1層がナトリウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、及びこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む上記〔8〕に記載の高分子発光素子。
〔11〕前記第1層がルビジウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、及びこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む上記〔8〕に記載の高分子発光素子。
〔12〕前記第3層が、金、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、インジウム、及びこれらの合金からなる群より選択される材料からなり、その膜厚が5nm以上30nm以下である上記〔1〕〜〔11〕のいずれか1項に記載の高分子発光素子。
〔13〕前記第一電極の可視光に対する反射率が80%以上である請求項1〜12のいずれか1項に記載の高分子発光素子。
〔14〕上記〔1〕〜〔13〕のいずれか1項に記載の高分子発光素子の製造方法であって、 基板上に第一電極を設ける工程、第一電極の上に発光層を設ける工程、及び発光層の上に第二電極を設ける工程を含み、前記第二電極を設ける工程が、発光層の上に第1層を設ける工程、第1層の上に第2層を設ける工程、及び第2層の上に第3層を設ける工程を含むことを特徴とする製造方法。
〔15〕前記発光層の上に第1層を設ける工程、第1層の上に第2層を設ける工程、及び第2層の上に第3層を設ける工程を、真空蒸着法により行なう上記〔14〕に記載の製造方法。
〔16〕上記〔1〕〜〔13〕のいずれか1項に記載の高分子発光素子を1画素単位として備える高分子発光ディスプレイ装置。
〔17〕請求項1〜13のいずれか1項に記載の高分子発光素子を有する面状光源。
本発明において第一電極は、通常基板上に、直接又は必要に応じて他の層を介して設けられる。本発明においては、第一電極は通常、発光層からの光を第二電極側へ反射させる反射電極として設けてもよい。第一電極は、アクティブマトリックス駆動方式のための回路を伴って設けられることが好ましい。当該アクティブマトリックス駆動方式のための回路としては、特に限定されず公知の回路を採用し得る。
第一電極の材料には、金属、合金、金属酸化物、金属硫化物、電気伝導性化合物、又はこれらの混合物等を用いる事が出来る。具体的には、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化モリブデン等の導電性金属酸化物、又は、金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの導電性金属酸化物と金属との混合物等が挙げられる。
かかる第一電極は、これら材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
本発明において発光層は、通常、基板上に設けられた第一電極の上に、直接又は必要に応じて他の層を介して設けられる。本発明において用いられる発光層は、高分子化合物を含む発光層である。発光層を構成する材料については後述する。
本発明において第二電極は、通常、前記発光層の上に、直接又は必要に応じて他の層を介して設けられ、発光層側から順に、第1層、第2層及び第3層の3層からなる。
(a)第1層が金属酸化物および/または金属フッ化物を含み、第2層に含まれる材料が、前記第1層に含まれる材料に対する還元剤である。
(b)第1層が金属を含み、第2層に含まれる材料が、第1層に含まれる金属の酸化物に対する還元剤である。
(c)第1層が、金属、金属酸化物および金属フッ化物を含み、第2層に含まれる材料が、第1層に含まれる材料に対する還元剤である。
上記(a)〜(c)の変形例のうちでは、(a)または(b)がより好ましい。
BaF2+Ca→Ba+CaF2, ΔrH°=−9.0
となり、吸熱反応であることからCaはBaF2に対する還元能を有しない。また、BaF2とMgの組み合わせでは、
BaF2+Mg→Ba+MgF2, ΔrH°=83.7
となり、放熱反応であることからMgはBaF2に対する還元能を有する。なお、式中、ΔrH°の単位はkJ/molである。
(1)3BaO+2Al→3Ba+Al2O3, ΔrH°=3.04
(2)BaO+Ca→Ba+CaO, ΔrH°=81.5
(3)3BaF2+2Al→3Ba+2AlF3, ΔrH°=613.1
(4)BaF2+Mg→Ba+MgF2, ΔrH°=83.7
(5)3LiF+Al→3Li+AlF3, ΔrH°=343.8
(6)3LiF+1.5Ca→3Li+1.5CaF2, ΔrH°=18.5
(7)2LiF+Mg→2Li+MgF2, ΔrH°=108.5
(8)3NaF+Al→3Na+AlF3, ΔrH゜=216.8
(9)2NaF+Mg→2Na+MgF2, ΔrH゜=23.9
(10)3Na2CO3+2Al→6Na+Al2O3+3CO2, ΔrH゜=554.6
(11)Na2CO3+Ca→2Na+CaO+CO2, ΔrH゜=102.1
(12)Na2CO3+Mg→2Na+MgO+CO2, ΔrH゜=135.5
(13)3KF+Al→3K+AlF3, ΔrH゜=197.7
(14)2KF+Ca→2K+CaF2, ΔrH゜=93.4
(15)2KF+Mg→2K+MgF2, ΔrH゜=11.1
(16)3K2CO3+2Al→6K+Al2O3+3CO2, ΔrH゜=615.6
(17)K2CO3+Ca→2K+CaO+CO2, ΔrH゜=122.4
(18)K2CO3+Mg→2K+MgO+CO2, ΔrH゜=155.8
(19)3RbF+Al→3Rb+AlF3, ΔrH゜=169.0
(20)2RbF+Ca→2Rb+CaF2, ΔrH゜=57.6
(21)2RbF+Mg→2Rb+MgF2, ΔrH゜=153.8
(22)3Rb2CO3+2Al→6Rb+Al2CO3+3CO2, ΔrH゜=570.6
(23)3CsF+Al→3Cs+AlF3, ΔrH゜=156.4
(24)2CsF+Ca→2Cs+CaF2, ΔrH゜=40.4
(25)2CsF+Mg→2Cs+MgF2, ΔrH゜=136.6
(26)CsF+Ag→Cs+AgF, ΔrH゜=348.9
(27)3Cs2CO3+2Al→6Cs+Al2O3+3CO2, ΔrH°=581.7
(28)Cs2CO3+Ca→2Cs+CaO+CO2, ΔrH°=111.1
(29)Cs2CO3+Mg→2Cs+MgO+CO2, ΔrH°=144.5
この場合、上記に列挙したように、カルシウム、アルミニウム、マグネシウムを第2層の材料として好適に用いることができる。
第3層を構成する材料は、金、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、インジウム、及びこれらの合金からなる群より選択されることが好ましい。
本発明の高分子発光素子は、上記の通り第一電極及び第二電極の一方が陽極となり他方が陰極となり、その間に少なくとも発光層を有するが、これらに加えて、さらに任意の構成要素を備えてもよい。
例えば、陽極と有機発光層との間には任意に正孔注入層を設けてもよく、さらに、有機発光層と正孔注入層(正孔注入層が存在する場合)又は陽極(正孔注入層が存在しない場合)との間に任意にインターレイヤー、正孔輸送層のうちの1層以上を設けてもよい。
一方、陰極と有機発光層との間には任意に電子注入層を有する事ができ、さらに、有機発光層と電子注入層(電子注入層が存在する場合)又は陰極(電子注入層が存在しない場合)との間に電子輸送層、正孔ブロック層のうちの1層以上を設けてもよい。
発光層とは、電界を印加した際に、陽極側に隣接する層より正孔を注入する事ができ、陰極側に隣接する層より電子を注入する事ができる機能、注入した電荷(電子と正孔)を電界の力で移動させる機能、電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能を有する層をいう。
「(正孔輸送層及び/又はインターレイヤー)」は、正孔輸送層のみからなる層、インターレイヤーのみからなる層、正孔輸送層−インターレイヤーの層構成、インターレイヤー−正孔輸送層の層構成、又はその他の、正孔輸送層及びインターレイヤーをそれぞれ1層以上含む任意の層構成を示す。
「(正孔ブロック層及び/又は電子輸送層)」は、正孔ブロック層のみからなる層、電子輸送層のみからなる層、正孔ブロック層−電子輸送層の層構成、電子輸送層−正孔ブロック層の層構成、又はその他の、正孔ブロック層及び電子輸送層をそれぞれ1層以上含む任意の層構成を示す。以下の層構成の説明においても同様である。
ここで、「繰返し単位A」は、電極−正孔注入層−(正孔輸送層及び/又はインターレイヤー)−発光層−(正孔ブロック層及び/又は電子輸送層)−電子注入層の層構成の単位を示す。
(d)陽極−発光層−陰極
(e)陽極−正孔輸送層−発光層−陰極
(f)陽極−発光層−電子輸送層−陰極
(g)陽極−正孔輸送層−発光層−電子輸送層−陰極
(d’)陽極−インターレイヤー−発光層−陰極
(e’)陽極−正孔輸送層−インターレイヤー−発光層−陰極
(f’)陽極−インターレイヤー−発光層−電子輸送層−陰極
(g’)陽極−正孔輸送層−インターレイヤー−発光層−電子輸送層−陰極
(h)陽極−正孔注入層−発光層−陰極
(i)陽極−発光層−電子注入層−陰極
(j)陽極−正孔注入層−発光層−電子注入層−陰極
(k)陽極−正孔注入層−正孔輸送層−発光層−陰極
(l)陽極−正孔輸送層−発光層−電子注入層−陰極
(m)陽極−正孔注入層−正孔輸送層−発光層−電子注入層−陰極
(n)陽極−正孔注入層−発光層−電子輸送層−陰極
(o)陽極−発光層−電子輸送層−電子注入層−陰極
(p)陽極−正孔注入層−発光層−電子輸送層−電子注入層−陰極
(q)陽極−正孔注入層−正孔輸送層−発光層−電子輸送層−陰極
(r)陽極−正孔輸送層−発光層−電子輸送層−電子注入層−陰極
(s)陽極−正孔注入層−正孔輸送層−発光層−電子輸送層−電子注入層−陰極
また(d’)〜(g’)と同様に、これら層構成(h)〜(s)の各一について、発光層と陽極との間に、発光層に隣接してインターレイヤーを設ける層構成も例示される。なおこの場合、インターレイヤーが正孔注入層及び/又は正孔輸送層を兼ねてもよい。
積層する層の順番や数、及び各層の厚さについては、発光効率や輝度半減寿命を勘案して適宜定めてよい。
次に、本発明の高分子発光素子を構成する各層の材料及び形成方法について、より具体的に説明する。
本発明の高分子発光素子を構成する基板は、電極を形成し、有機物の層を形成する際に変化しないものであればよく、例えばガラス、プラスチック、高分子フィルム、金属フィルム、シリコン基板、これらを積層したものなどが用いられる。前記基板としては、市販のものが入手可能であり、又は公知の方法により製造することができる。
本発明において第一電極は通常、上記の通り、反射電極として設けられる。第一電極は、好ましくは陽極として設けられる。かかる第一電極に用いられる材料は上記の通りである。作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。
このような第一電極の具体的な構成例としては、
Al
Ag
Ag−MoO3
AgとPdとCuとの合金−ITO
AlとNdとの合金−ITO
MoとCrとの合金−ITO
Cr−Al−Cr−ITO
Cr−Ag−Cr−ITO
Cr−Ag−Cr−ITO−MoO3
AgとPdとCuとの合金−IZO
AlとNdとの合金−IZO
MoとCrとの合金−IZO
Cr−Al−Cr−IZO
Cr−Ag−Cr−IZO
Cr−Ag−Cr−IZO−MoO3
などが例示される。十分な光反射率を得る為に、Al、Ag、Al合金、Ag合金などの高光反射性金属層の膜厚は50nm以上である事が好ましく、より好ましくは80nm以上である。ITO、IZOなどの高仕事関数材料層の膜厚は通常、5nm〜500nmの範囲である。
Raは、日本工業規格JISのJIS−B0601−2001に基いて、JIS−B0651からJIS−B0656およびJIS−B0671−1等を参考に計測できる。
正孔注入層は、陽極と正孔輸送層との間、陽極とインターレイヤーとの間、または陽極と発光層との間に設けることができる。
本発明の高分子発光素子において、正孔注入層を形成する材料としては、カルバゾール若しくはその誘導体、トリアゾール若しくはその誘導体、オキサゾール若しくはその誘導体、オキサジアゾール若しくはその誘導体、イミダゾール若しくはその誘導体、ポリアリールアルカン若しくはその誘導体、ピラゾリン若しくはその誘導体、ピラゾロン若しくはその誘導体、フェニレンジアミン若しくはその誘導体、アリールアミン若しくはその誘導体、スターバースト型アミン、フタロシアニン若しくはその誘導体、アミノ置換カルコン若しくはその誘導体、スチリルアントラセン若しくはその誘導体、フルオレノン若しくはその誘導体、ヒドラゾン若しくはその誘導体、スチルベン若しくはその誘導体、シラザン若しくはその誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)若しくはその誘導体、有機シラン誘導体、およびこれらを含む重合体、酸化バナジウム、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボンが挙げられる。また、ポリアニリン、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)・ポリスチレンスルフォン酸、ポリピロール等の有機導電性材料およびこれらを含む重合体を挙げることができる。さらに、テトラシアノキノジメタン若しくはその誘導体(例えば2,3,5,6−テトラフルオロ−7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン)、1,4−ナフトキノン若しくはその誘導体、ジフェノキノン若しくはその誘導体、ポリニトロ化合物、などのアクセプター性有機化合物も好適に使用し得る。
前記材料は単成分であってもあるいは複数の成分からなる組成物であってもよい。また、前記正孔注入層は、前記材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。また、正孔輸送層あるいはインターレイヤーで用いることができる材料として列記する材料も正孔注入層で用い得る。
正孔輸送層およびインターレイヤーを構成する材料としては、例えば、カルバゾール若しくはその誘導体、トリアゾール若しくはその誘導体、オキサゾール若しくはその誘導体、オキサジアゾール若しくはその誘導体、イミダゾール若しくはその誘導体、ポリアリールアルカン若しくはその誘導体、ピラゾリン若しくはその誘導体、ピラゾロン若しくはその誘導体、フェニレンジアミン若しくはその誘導体、アリールアミン若しくはその誘導体、アミノ置換カルコン若しくはその誘導体、スチリルアントラセン若しくはその誘導体、フルオレノン若しくはその誘導体、ヒドラゾン若しくはその誘導体、スチルベン若しくはその誘導体、シラザン若しくはその誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)誘導体、有機シラン誘導体、およびこれらの構造を含む重合体が挙げられる。また、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、ポリピロール等の有機導電性材料も例として挙げることができる。前記材料は単成分であってもあるいは複数の成分からなる組成物であってもよい。また、前記正孔輸送層は、前記材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
また、置換基は、ビニル基、エテニル基、ブテニル基、アクリロイル基、アクリレート基、アクリルアミド基、メタクリロイル基、メタクリレート基、メタクリルアミド基、ビニルエーテル基、ビニルアミノ基、シラノール基、小員環(たとえばシクロプロピル基、シクロブチル基、エポキシ基、オキセタニル基、ジケテン基、エピスルフィド基等)を有する基、ラクトン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、又はシロキサン若しくはその誘導体の構造を含有する基等の架橋基であってもよい。また、上記の基の他に、エステル結合やアミド結合を形成可能な基の組み合わせ(例えばエステル基とアミノ基、エステル基とヒドロキシル基など)なども架橋基として利用できる。
アリーレン基としては、フェニレン基等があげられ、2価の複素環基としては、ピリジンジイル基、等があげられ、これらの基は置換基を有していてもよい。
アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等があげられ、1価の複素環基としては、ピリジル基等があげられ、これらの基は置換基を有していてもよい。
なお、この重合体の中では、架橋基を含んでいるものがより好ましい。
本発明において発光層は、高分子化合物を含む。具体的には、発光材料として下記の高分子系材料を含む層とすることができる。
また、低分子化合物の蛍光性材料としては、例えば特開昭57−51781号公報、同59−194393号公報等に記載されている化合物が例示される。
高分子発光材料を含む発光層の成膜方法としては、正孔輸送層の成膜と同様の方法が挙げられ、発光材料を含む溶液を基体の上又は上方に塗布する方法、真空蒸着法、転写法などを用いることができる。溶液からの成膜に用いる溶媒の具体例としては、前述の溶液から正孔輸送層を成膜する際に正孔輸送材料を溶解させる溶媒と同様の溶媒があげられる。 発光材料を含む溶液を基体の上又は上方に塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法等の塗布法を用いることができる。パターン形成や多色の色分けが容易であるという点で、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法が好ましい。また、昇華性の低分子化合物の場合は、真空蒸着法を用いることができる。さらには、レーザーによる転写や熱転写により、所望のところのみに発光層を形成する方法も用いてもよい。
電子輸送層および正孔ブロック層を構成する材料としては、公知のものが使用でき、トリアゾール若しくはその誘導体、オキサゾール若しくはその誘導体、オキサジアゾール若しくはその誘導体、イミダゾール若しくはその誘導体、フルオレノン若しくは誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン若しくは誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン若しくは誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、アントロン若しくはその誘導体、チオピランジオキシド若しくはその誘導体、カルボジイミド若しくはその誘導体、フルオレニリデンメタン若しくはその誘導体、ジスチリルピラジン若しくはその誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン若しくはその誘導体、8−キノリノール若しくはその誘導体(8−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体)の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体、有機シラン誘導体、などが挙げられる。また、前記電子輸送層および正孔ブロック層は、前記材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。また、電子注入層で用いることができる材料として列記する材料も正孔注入層で用い得る。
電子注入層は、電子輸送層と陰極との間、または発光層と陰極との間に設けられる。電子注入層としては、電子輸送層および正孔ブロック層で用いることができる材料として列記した材料を正孔注入層で用いることができる。電子注入層は、2層以上を積層したものであってもよい。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等により形成される。電子注入層の膜厚としては、1nm〜1μm程度が好ましい。
本発明の高分子発光素子が任意に有しうる、膜厚2nm以下の絶縁層は電荷注入を容易にする機能を有するものである。上記絶縁層の材料としては、金属フッ化物、金属酸化物、有機絶縁材料等が挙げられる。膜厚2nm以下の絶縁層を設けた高分子発光素子としては、陰極に隣接して膜厚2nm以下の絶縁層を設けたもの、陽極に隣接して膜厚2nm以下の絶縁層を設けたものが挙げられる。
本発明の高分子発光素子の製造方法は、特に限定されず、基板上に各層を順次積層することにより製造することができる。具体的には、基板上に第一電極を設け、その上に正孔注入層、正孔輸送層、インターレイヤー等の層を必要に応じて設け、その上に発光層を設け、その上に電子輸送層、電子注入層等の層を必要に応じて設け、さらにその上に、第二電極の第1層、第2層及び第3層をこの順に積層することにより製造することができる。ここで、第1層〜第3層の積層は、蒸着法により行なうことが好ましく、真空蒸着法により行なうことがより好ましい。
本発明の高分子発光素子は、これを搭載した発光装置とすることができる。発光装置といしては、例えば高分子発光ディスプレイ装置および面状光源などが挙げられる。
本発明の高分子発光ディスプレイ装置は、前記本発明の高分子発光素子を1画素単位として備える。画素単位の配列の態様は、特に限定されず、テレビ等のディスプレイ装置で通常採られる配列とすることができ、多数の画素が共通の基板上に配列された態様とすることができる。本発明の装置において、基板上に配列される画素は、必要に応じて、バンクで規定される画素領域内に形成してもよい。
(1−1:陽極及びバッファ層の形成)
ガラス基板上に、真空蒸着法にて、第一電極である厚さ100nmの銀層を成膜した。本銀層は反射率90%の光反射陽極である。さらに、真空を保ったまま、光反射陽極上に、正孔注入層として、厚さ10nmのMoO3層をさらに成膜した。
正孔輸送性高分子材料及びキシレンを0.7重量%の割合で混合し、正孔輸送層形成用組成物を得た。
この塗膜を設けた基板を190℃で20分間加熱し、塗膜を不溶化させた後、室温まで自然冷却させ、正孔輸送層を得た。
発光高分子材料及びキシレンを1.4重量%の割合で混合し、発光層形成用組成物を得た。
上記(1−3)で得た、陽極、正孔注入層、正孔輸送層及び発光層を有する基板の発光層の上に、真空蒸着法によって、第二電極の第1層である5nmのBa層、第2層である5nmのCa層、第3層である15nmのSn−Ag合金(モル比はSn:Ag=96:4)層を、連続的に成膜し、第1層〜第3層からなる陰極を形成した。なお、第3層の可視光の透過率は40%以上であった。
上記(1−4)で得た、積層を有する基板を真空蒸着装置より取り出し、窒素雰囲気下で、封止ガラス及び2液混合エポキシ樹脂にて封止し、発光素子1を得た。
上記(1−5)で得られた素子に、0V〜12Vまでの電圧を印加し、最大発光効率を測定した。また、輝度1000cd/m2時の駆動電圧を測定した。さらに、初期輝度6000cd/m2となる電流で通電し、一定電流を通電の下、輝度半減寿命を測定した。結果を表1に示す。
陰極の第3層として15nmのCu層を成膜した他は、実施例1と同様に操作し、発光素子2を得て評価した。結果を表1に示す。なお、第3層の可視光の透過率は40%以上であった。
陰極の第2層として1nmのAl層、第3層として15nmのCu層を成膜した他は、実施例1と同様に操作し、発光素子3を得て評価した。結果を表1に示す。なお、第3層の可視光の透過率は40%以上であった。
陰極の第3層として15nmのAg層を成膜した他は、実施例3と同様に操作し、発光素子4を得て評価した。結果を表1に示す。なお、第3層の可視光の透過率は40%以上であった。
陰極のCa層を成膜せず、第1層上に直接15nmのSn−Ag合金層を成膜した他は、実施例1と同様に操作し、その第2電極が2つの層からなる発光素子5を得て評価した。結果を表1に示す。
陰極のCa層を成膜せず、第1層上に直接15nmのCu層を成膜した他は、実施例1と同様に操作し、その第2電極が2つの層からなる発光素子6を得て評価した。結果を表1に示す。
また、実施例2、実施例3及び比較例2を参照すれば明らかな通り、Baの第1層、Ca又はAlの第2層、及びCuの第3層の3層からなる陰極を使用すると、かかる第2層を省略しBaの層及びCuの層の2層のみからなる陰極を使用した場合に比べて、発光効率が優れていた。また、輝度半減寿命も優れていた。
さらに、実施例4に示される通り、Baの第1層及びAlの第2層に加えて第3層としてAgのみからなる層を用いた場合が、発光効率及び輝度半減寿命のいずれにおいても、最も優れていた。
陰極の第1層として3.5nmのLiF層、第2層として4nmのCa層、第3層として15nmのAg層を成膜した他は、実施例1と同様に操作し、発光素子7を得て評価した。結果を表2に示す。なお、第3層の可視光の透過率は40%以上であった。
陰極の第1層として3.5nmのLiF層を成膜し、Ca層を成膜せず第1層上に直接15nmのAg層を成膜した他は、実施例1と同様に操作し、その第2電極が2つの層からなる発光素子8を得て評価した。結果を表2に示す。
陰極の第1層として3.8nmのNaF層、第2層として共蒸着法を用いて10nmのMg−Ag混合層(混合モル比率、Mg:Ag=2:8)、第3層として5nmのAg層を成膜した他は、実施例1と同様に操作し、発光素子9を得て評価した。結果を表3に示す。なお、第3層の可視光の透過率は40%以上であった。
陰極の第1層として3.8nmのNaF層、第2層として共蒸着法を用いて10nmのMg−Ag混合層(混合モル比率、Mg:Ag=3:7)、第3層として5nmのAg層を成膜した他は、実施例1と同様に操作し、発光素子10を得て評価した。結果を表3に示す。なお、第3層の可視光の透過率は40%以上であった。
陰極の第1層として3.8nmのNaF層、第2層として共蒸着法を用いて10nmのMg−Ag混合層(混合モル比率、Mg:Ag=5:5)、第3層として5nmのAg層を成膜した他は、実施例1と同様に操作し、発光素子11を得て評価した。結果を表3に示す。なお、第3層の可視光の透過率は40%以上であった。
陰極の第1層として3.8nmのNaF層、第2層として共蒸着法を用いて10nmのMg−Ag混合層(混合モル比率、Mg:Ag=8:2)、第3層として5nmのAg層を成膜した他は、実施例1と同様に操作し、発光素子12を得て評価した。結果を表3に示す。なお、第3層の可視光の透過率は40%以上であった。
陰極の第1層として3.8nmのNaF層を成膜し、Mg−Ag混合層を成膜せず、第1層上に直接15nmのAg層を成膜した他は、実施例1と同様に操作し、その第2電極が2つの層からなる発光素子13を得て評価した。結果を表3に示す。
また、実施例6〜9を参照すれば明らかな通り、陰極の第1層としてNaFを用いた場合、陰極の第2層として用いたMg-Ag混合層のMgモル割合が20%〜30%である実施例6および7は、かかるMgモル割合が50%以上の実施例8および9に較べて、発光効率および輝度半減寿命が優れていた。
また、表3を参照すれば明らかな通り、陰極の第1層としてNaFを用いた実施例6〜9は、かかる陰極第1層としてBaを用いた実施例4と比較して、駆動電圧が低く、消費電力の観点で優れていた。
(2−1:陽極及びバッファ層の形成)
ガラス基板上に、真空蒸着法にて、第一電極である厚さ100nmの銀層を成膜した。本銀層は反射率90%の光反射陽極である。さらに、真空を保ったまま、光反射陽極上に、正孔注入層として、厚さ10nmのMoO3層をさらに成膜した。
正孔輸送性高分子材料及びキシレンを0.7重量%の割合で混合し、正孔輸送層形成用組成物を得た。ここで下記式(2)で示される正孔輸送性高分子材料は、国際公開第2005/52027号パンフレットにおいて、P1として例示される下記化合物を用いた。該正孔輸送性高分子材料は国際公開第2005/52027号パンフレットのScheme1の方法を用いて製造した。
この塗膜を設けた基板を190℃で20分間加熱し、塗膜を不溶化させた後、室温まで自然冷却させ、正孔輸送層を得た。
発光高分子材料及びキシレンを1.3重量%の割合で混合し、発光層形成用組成物を得た。ここで発光高分子材料は、サメイション(株)製Lumation GP1300を用いた。
上記(2−3)で得た、陽極、正孔注入層、正孔輸送層及び発光層を有する基板の発光層の上に、真空蒸着法によって、第二電極の第1層である5nmのBa層、第2層である1.5nmのAl層、第3層である15nmのAg層を、連続的に成膜し、第1層〜第3層からなる陰極を形成した。なお、第3層の可視光の透過率は40%以上であった。
上記(2−4)で得た、積層を有する基板を真空蒸着装置より取り出し、窒素雰囲気下で、封止ガラス及び2液混合エポキシ樹脂にて封止し、発光素子14を得た。
上記(2−5)で得られた素子を実施例1と同様に評価した。結果を表4に示す。
陰極の第1層として3nmのNaF層、第2層として共蒸着法を用いて10nmのMg−Ag混合層(混合モル比率、Mg:Ag=3:7)、第3層として5nmのAg層を成膜した他は、実施例10と同様に操作し、発光素子15を得て評価した。結果を表4に示す。なお、第3層の可視光の透過率は40%以上であった。
陰極の第1層として5nmのBa層を成膜し、Al層を成膜せず、第1層上に直接15nmのAg層を成膜した他は、実施例10と同様に操作し、その第2電極が2つの層からなる発光素子16を得て評価した。結果を表4に示す。
陰極の第1層として3.8nmのNaF層を成膜し、Mg−Ag混合層を成膜せず、第1層上に直接15nmのAg層を成膜した他は、実施例10と同様に操作し、その第2電極が2つの層からなる発光素子17を得て評価した。結果を表4に示す。
実施例11と比較例6を参照すれば明らかな通り、陰極の第1層としてNaFを用いた場合、陰極の第2層としてMg−Ag混合層を使用すると、かかる第2層を省略した比較例6では電界発光が得られない結果に対して、発光特性が顕著に優れていた。
Claims (17)
- 第一電極、第二電極、及び前記第一電極と第二電極との間に設けられ高分子化合物を含む発光層を有する高分子発光素子であって、
前記第二電極が前記発光層側から順に、第1層、第2層及び第3層の3層からなり、
前記第2層に含まれる材料の少なくとも1種類が前記第1層に含まれる材料の少なくとも1種類に対して還元作用を有し、且つ前記第3層の可視光の透過率が40%以上であることを特徴とする高分子発光素子。 - 前記第2層に含まれる材料の全種類がそれぞれ前記第1層に含まれる材料の全種類に対して還元作用を有する、請求項1に記載の高分子発光素子。
- 前記第1層が金属、金属酸化物、金属フッ化物、及びこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む、請求項1又は2に記載の高分子発光素子。
- 前記第2層が、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、及びこれらの混合物からなる群より選択される金属を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の高分子発光素子。
- 第一電極、第二電極、及び前記第一電極と第二電極との間に設けられ高分子化合物を含む発光層を有する高分子発光素子であって、
前記第二電極が前記発光層側から順に、第1層、第2層及び第3層の3層からなり、
前記第1層が金属、金属酸化物、金属フッ化物、及びこれらの混合物からなる群より選択される材料を含み、
前記第2層がカルシウム、アルミニウム、マグネシウム、及びこれらの混合物からなる
群より選択される金属を含み、且つ、
前記第3層の可視光の透過率が40%以上であることを特徴とする高分子発光素子。 - 前記第1層が金属酸化物および/または金属フッ化物を含み、前記第2層に含まれる材料が、前記第1層に含まれる材料に対する還元剤である請求項5に記載の高分子発光素子。
- 前記第1層が金属を含み、前記第2層に含まれる材料が、前記第1層に含まれる金属の酸化物に対する還元剤である請求項5又は6に記載の高分子発光素子。
- 前記第1層が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の高分子発光素子。
- 前記第1層がバリウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、及びこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む請求項8に記載の高分子発光素子。
- 前記第1層がナトリウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、及びこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む請求項8に記載の高分子発光素子。
- 前記第1層がルビジウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、及びこれらの混合物からなる群より選択される材料を含む請求項8に記載の高分子発光素子。
- 前記第3層が、金、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、インジウム、及びこれらの合金からなる群より選択される材料からなり、その膜厚が5nm以上30nm以下である請求項1〜11のいずれか1項に記載の高分子発光素子。
- 前記第一電極の可視光に対する反射率が80%以上である請求項1〜12のいずれか1項に記載の高分子発光素子。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の高分子発光素子の製造方法であって、
基板上に第一電極を設ける工程、
第一電極の上に発光層を設ける工程、及び
発光層の上に第二電極を設ける工程を含み、
前記第二電極を設ける工程が、
発光層の上に第1層を設ける工程、
第1層の上に第2層を設ける工程、及び
第2層の上に第3層を設ける工程を含むことを特徴とする製造方法。 - 前記発光層の上に第1層を設ける工程、第1層の上に第2層を設ける工程、及び第2層の上に第3層を設ける工程を、真空蒸着法により行なう請求項14に記載の製造方法。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の高分子発光素子を1画素単位として備える高分子発光ディスプレイ装置。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の高分子発光素子を有する面状光源。
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