JP2012204037A

JP2012204037A - 有機ｅｌパネル

Info

Publication number: JP2012204037A
Application number: JP2011065353A
Authority: JP
Inventors: Toyoyasu Tadokoro; 豊康田所
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-10-22

Abstract

【課題】有機ＥＬパネルの寿命を改善し、信頼性を向上させる。
【解決手段】有機ＥＬパネルＡは、少なくとも陽極６と有機層５と光透過性陰極２とを有する積層体を透光性基板１に形成したものである。陽極６は金属からなると共に、光透過性陰極２は透明導電膜２ｄ及びアルミニウム膜２ｅを有するものである。積層体は、電子輸送層，発光層，正孔輸送層，正孔注入層を有するものである。アルミニウム膜２ｅは、透明導電膜２ｄ上に、０．５ｎｍ〜１．０ｎｍで形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機層を有する積層体を透光性基板に形成した有機ＥＬパネルに関するものである。

従来、有機材料によって形成される自発光素子である有機ＥＬ素子は、例えば、陽極となるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる第一電極と、少なくとも発光層を有する有機層と、陰極となるアルミニウム（Ａｌ）等からなる非透光性の第二電極と、を順次積層して前記有機ＥＬ素子を形成するものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

斯かる有機ＥＬ素子は、前記第一電極から正孔を注入し、また、第二電極から電子を注入して正孔及び電子が前記発光層にて再結合することによって光を発するものであり、面で均一な発光を示すとともに、高コントラストで高速応答性であるため、薄型，３Ｄテレビの表示器に使用されている。

特開昭５９−１９４３９３号公報特開２０００−１８２７７４号公報

しかしながら、有機ＥＬ素子は、長時間の通電により劣化が生じるため、表示器で焼きつきが発生してしまうことがあった。通電劣化を抑制することが、テレビ用のような大画面表示器では、必要不可欠な課題であった。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、有機ＥＬパネルの寿命を改善し、信頼性を向上させることを目的とするものである。

本発明は、請求項１に記載したように、少なくとも陽極と有機層と光透過性陰極とを有する積層体を透光性基板に形成した有機ＥＬパネルであって、前記陽極は金属からなると共に、前記光透過性陰極は透明導電膜及びアルミニウム膜を有するものである。

また、本発明は、請求項２に記載したように、前記積層体は、電子輸送層，発光層，正孔輸送層，正孔注入層を有するものである。

また、本発明は、請求項３に記載したように、前記アルミニウム膜は、前記透明導電膜上に、０．５ｎｍ〜１．０ｎｍで形成されているものである。

また、本発明は、請求項４に記載したように、前記陽極は、金属酸化膜及びアルミニウム膜を有するものである。

また、本発明は、請求項５に記載したように、前記金属酸化膜は、酸化モリブデンであるものである。

また、本発明は、請求項６に記載したように、前記電子輸送層は、電子輸送材料とリチウム錯体との混合層から構成されているものである。

また、本発明は、請求項７に記載したように、前記電子輸送層は、電子移動度が１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓ以上の電子輸送材料からなるものである。

有機ＥＬパネルの寿命が改善され、信頼性が向上する。

本発明の実施形態を示す断面図。同上実施形態を示す正面図。同上実施形態を示す要部拡大断面図。

以下に、ドットマトリクス型の有機ＥＬパネルに本発明を適用した一実施形態を添付の図面に基づいて説明する。
有機ＥＬパネルＡは、支持基板（透光性基板）１と、第一電極（光透過性陰極）２と、絶縁層３と、隔壁部４と、有機層５と、第二電極（陽極）６と、封止部材７とから主に構成されている。

支持基板１は、長方形形状からなる透光性のガラス基板である。第一電極２は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透光性の導電材料をスパッタリングあるいは蒸着法等の方法で支持基板１上に層状に形成し、例えばフォトリソグラフィー法にてストライプ状にパターニングしてなるものである。第一電極２は、陰極配線部２ａ及び陰極部２ｂを有しており、陰極配線部２ａは終端部に外部電源と電気的に接続するための陰極端子部２ｃを備える。また、第一電極２は、表面がＵＶ／Ｏ_３処理やプラズマ処理等の表面処理を施されている。

絶縁層３は、ポリイミド系やフェノール系等の絶縁材料からなるものでフォトリソグラフィー法等の手段によって支持基板１上の非発光個所に所定の形状にて形成される。絶縁層３は、第一電極２の各陰極部２ｂの間に形成されるとともに第一電極２と若干重なるように形成され、第一電極２と第二電極６との間を絶縁するものである。

隔壁部４は、例えばフェノール系等の絶縁材料からなるものであり、フォトリソグラフィー法等の手段によって断面が逆テーパー状に形成される。隔壁部４は第一電極２及び絶縁層３上においては陰極部２ｂと略直角に交わるように形成され、また、支持基板１上の後述する陽極配線部に対応する個所においては、支持基板１の有機ＥＬ素子形成面側から見て円弧状となるように形成される。

有機層５は、第一電極２及び絶縁層３上に形成されるものであり、電子注入輸送層（電子注入層）５ａ，第一発光層５ｂ，第二発光層５ｃ，正孔輸送層５ｄ及び正孔注入層５ｅを蒸着法等の手段によって順次積層形成してなり、膜厚６０〜１５０ｎｍ程度の層状となるものである。

電子注入輸送層５ａは、第一電極２から電子を取り込み、発光層５ｂに伝達する機能を有し、例えばトリアジン系化合物等の電子輸送材料とリチウム錯体との混合層を蒸着法等の手段によって膜厚１５〜４０ｎｍ程度の層状に形成してなる。電子注入輸送層５ａは、ガラス転移温度が８５℃以上（さらに好ましくは１３０℃以上）であり、エネルギーギャップは３．１ｅＶ程度である。

第一の発光層５ｂは、ホスト材料５ｆにゲスト材料として発光性のドーパント５ｇ１、正孔輸送材料として５ｈを蒸着法等の手段によってドープし、膜厚１５〜６０ｎｍ程度の層状に形成してなる。ホスト材料５ｆは、正孔及び電子の輸送が可能であり、正孔及び電子が輸送されて再結合することで発光を示す機能を有し、３．３ｅＶ程度のエネルギーギャップを持つ。ドーパント５ｇ１は、電子と正孔との再結合に反応して発光する機能を有し、所定の発光色を示し、前記発光層にドープされる発光物質は、例えば青緑色発光を示す蛍光ドーパントからなり、発光層に混合する正孔輸送ドーパント５ｈは、第一の発光層５ｂの正孔輸送材料の濃度は、５０％以下で、ガラス転移温度が８５℃以上で好ましくは１２０℃以上の材料である。

第二の発光層５ｃは、ホスト材料５ｆにゲスト材料として発光性のドーパント５ｇ２、正孔輸送材料として５ｈを蒸着法等の手段によってドープし、膜厚１５〜６０ｎｍ程度の層状に形成してなる。ホスト材料５ｆは、正孔及び電子の輸送が可能であり、正孔及び電子が輸送されて再結合することで発光を示す機能を有し、３．３ｅＶ程度のエネルギーギャップを持つ。ドーパント５ｇ２は、電子と正孔との再結合に反応して発光する機能を有し、所定の発光色を示し、前記発光層にドープされる発光物質は、例えば橙色発光を示す蛍光ドーパントからなり、発光層に混合する正孔輸送ドーパント５ｈは、第一の発光層５ｂの正孔輸送材料の濃度は、５０％以下で、ガラス転移温度が８５℃以上で好ましくは１２０℃以上の材料である。

正孔輸送層５ｄは、正孔を正孔注入層から発光層５ｃへ伝達する機能を有し、ＨＯＭＯが５．２ｅＶより大きい正孔輸送性材料あるいは１０^−４ｃｍ^２／Ｖ・ｓ以上の正孔移動度をもつ有機材料で膜厚８〜３０ｎｍ程度の層状に形成している。
正孔注入層５ｅは、第二電極６から正孔注入する機能を有し、ＨＯＭＯが５．２ｅＶ程度のアミン系の化合物を蒸着法等の手段によって膜厚５〜４０ｎｍ程度の層状に形成してなる。

第二電極６は、金属酸化膜、例えば酸化モリブデンとアルミニウム（Ａｌ）の積層構造からなり膜厚５０〜２００ｎｍ程度の層状に形成してなるものである。隔壁部４によってストライプ状に切断され、円弧状の陽極配線部６ａ及び透明電極２に略直角に交わる陽極部６ｂが形成される。また、陽極配線部６ａは接続配線部８に電気的に接続されている。接続配線部８は、第一電極２とともに形成されるものであり、同一材料のＩＴＯからなるものである。また、接続配線部８は、終端部に前記外部電源と電気的に接続するための陽極端子部８ａが形成されている。

以上のように、支持基板１上に第一電極２と絶縁層３と隔壁部４と有機層５と第二電極６とを順次積層して、陰極部２ｂと陽極部６ｂの対向箇所からなる発光画素がマトリクス状に設けられた有機ＥＬ素子が得られる。

封止部材７は、例えばガラス材料からなる成型ガラス或いは平板部材をサンドブラスト、切削及びエッチング等の適宜方法で凹形状に形成してなるものである。封止部材７は、例えば紫外線硬化性エポキシ樹脂からなる接着剤７ａを介して支持基板１上に気密的に配設することで、封止部材７と支持基板１とで前記有機ＥＬ素子を封止する。封止部材７は、第一電極２の陰極端子部２ｃおよび第二電極６に接続される陽極端子部８ａが外部に露出するように支持基板１よりも若干小さめに構成されている。なお、封止部材は、平板状であってもよく、その場合、前記封止部材はスペーサーを介して支持基板上に配設される。

以上のように、陰極部２ｂと陽極部６ｂの対向箇所からなる画素がマトリクス状に設けられた前記有機ＥＬ素子を表示部とするドットマトリクス型の有機ＥＬパネルＡが得られる。この有機ＥＬパネルＡは、第１電極２からの電子と第二電極６からの正孔とが発光層５ｂ，５ｃにて再結合することによって白色発光を得るものである。また、有機ＥＬパネルＡはストライプ状に形成された複数の陰極部２ｂと複数の陽極部６ｂのそれぞれ何れかを選択して定電流を印加し、選択された陰極部２ｂと陽極部６ｂの対向箇所からなる画素を発光させる、いわゆるパッシブ駆動で駆動するものである。

以下、陰極となる第一電極２について詳述する。

実施例１
陰極となる第一電極２は、透明導電膜であるＩＴＯ２ｄを８０ｎｍ形成した後、アルミニウム２ｅを１ｎｍ形成した。アルミニウム２ｅの蒸着後、大気暴露することなく電子注入層としてＬｉＦを１ｎｍ形成し、その上に電子注入輸送層５ａとしてＥＴ１（Ｉｐ＝６．０ｅＶ，Ｅａ＝３．０ｅＶ，４×１０^−４ｃｍ^２／Ｖ・ｓ）とリチウムキノリン（Ｌｉｑ）の比率５０％の混合層を１０ｎｍ形成し、第一の発光層５ｂは、５ｆのホスト材用として、ＥＭ１（Ｉｐ＝５．９ｅＶ，Ｅａ＝２．９ｅＶ，μｅ＝３×１０^−３ｃｍ^２／Ｖ・ｓ，μｈ＝２×１０^−３ｃｍ^２／Ｖ・ｓ）を使用し、５ｇ１として青色のドーパントＢＤ１（Ｅｇ＝２．７ｅＶ，Ｉｐ＝５．６ｅＶ）、５ｈとして正孔輸送材料ＨＴ１（Ｔｇ＝１３０℃，Ｉｐ＝５．４ｅＶ，μｈ＝４×１０^−４ｃｍ^２／Ｖ・ｓ）を使用し、ＥＭ１：ＢＤ１：ＨＴ１を２１：１．２：９比率で発光層５ｂを形成し、第二の発光層５ｃとして、５ｆのホスト材用として、ＥＭ１（Ｉｐ＝５．９ｅＶ，Ｅａ＝２．９ｅＶ，μｅ＝３×１０^−３ｃｍ^２／Ｖ・ｓ，μｈ＝２×１０^−３ｃｍ^２／Ｖ・ｓ）を使用し、５ｇ２として橙色のドーパントＡＤ１（Ｅｇ＝２．０ｅＶ，Ｉｐ＝５．２ｅＶ)、５ｈとして正孔輸送材料ＨＴ１（Ｔｇ＝１３０℃，Ｉｐ＝５．４ｅＶ，μｈ＝４×１０^−４ｃｍ^２／Ｖ・ｓ）を使用し、ＥＭ１：ＡＤ１：ＨＴ１を６：０．３：４比率で第２発光層を形成し、正孔輸送層５ｄとしてＨＴ１（Ｔｇ＝１３０℃，Ｉｐ＝５．４ｅＶ，μｈ＝４×１０^−４ｃｍ^２／Ｖ・ｓ）を１０ｎｍ形成し、正孔注入層５ｅとしてＨＩ（Ｔｇ＝１３０℃，Ｉｐ＝５．２ｅＶ，μｈ＝４×１０^−４ｃｍ^２／Ｖ・ｓ）２０ｎｍ、形成し、第二電極の陽極として６ｃの酸化モリブデンを２０ｎｍ、６ｄ金属としてアルミニウムを１００ｎｍ形成した素子は、白色発光を示した。得られる白色素子の特性は、ピーク輝度Ｌｐ＝３０００ｃｄ／ｍ^２で、電圧５．６８Ｖ，色度ＣＩＥｘｙ（０.３６，０.４２）で、３０℃でのＤＣ駆動で９５％寿命Ｌ９５は、３０００時間を越えた（Ｌｐ＝３０００ｃｄ/ｍ^２）。

実施例２
第一電極の陰極としてアルミニウム２ｅの膜厚０．５ｎｍに形成した以外は、実施例１と同じ構成で形成した素子は、白色発光を示した。得られた白色素子の特性は、ピーク輝度Ｌｐ＝３０００ｃｄ／ｍ^２で、電圧６．５Ｖ、色度（０.４０７，０.４３４）で、３０℃でのＤＣ駆動寿命で９５％寿命Ｌ９５は、２０００時間を超えた（Ｌｐ＝３０００ｃｄ/ｍ^２）。

実施例３
第二電極の陽極６ｃとして、酸化モリブデンを５ｎｍ形成した以外は、実施例１と同じ構成で作製した素子は、白色発光を示した。得られた白色の素子の特性は、ピーク輝度Ｌｐ＝３０００ｃｄ／ｍ^２で、電圧５．３Ｖ、色度（０.２６，０.３３）で、３０℃でのＤＣ駆動寿命で９５％寿命Ｌ９５は、３０００時間を超えた。

比較例１
透明電極１は、ＩＴＯを１００ｎｍを形成した後、正孔注入輸送層５ａとしてHT1を３０ｎｍを形成し、第一の発光層である発光層５ｂは、５ｆのホスト材用として、ＥＭ１（Ｉｐ＝５．９ｅＶ，Ｅａ＝２．９ｅＶ，μｅ＝３×１０^−４ｃｍ^２／Ｖ・ｓ，μｈ＝２×１０^−４ｃｍ^２／Ｖ・ｓ）を使用し、５ｇ１として橙色のドーパントＡＤ１（Ｅｇ＝２.０ｅＶ，Ｉｐ＝５．２ｅＶ）、５ｈとして正孔輸送材料ＨＴ１（Ｔｇ＝１３０℃，Ｉｐ＝５．４ｅＶ，μｈ＝４×１０^−４ｃｍ^２／Ｖ・ｓ）を使用し、ＥＭ１：ＡＤ１：ＨＴ１を６：０．３：４比率で発光層５ｂを形成し、第二の発光層である発光層５ｃは、ホスト材料としてＥＭ１を使用し、ドーパントとして５ｊブルーグリーンドーパントＢＤ１（Ｅｇ＝２．７ｅＶ,Ｉｐ＝５．６ｅＶ）、正孔輸送材料としてＨＴ１を使用しＥＭ１:ｃとしＢＤ１：ＨＴ１を２０：１．２：１０で発光層５ｃを形成し、電子輸送層５てＥＴ１（Ｉｐ＝５．８ｅＶ，Ｅａ＝３．０ｅＶ，８４×１０^−６ｃｍ^２／Ｖ・ｓ）を１０ｎｍ、電子注入層５ｄとしてＬｉＦを１ｎｍ形成し、陰極６としてアルミニウムを１００ｎｍ形成した素子は、白色発光を示した。得られる白色色素子の特性は、ピーク輝度３０００ｃｄ／ｍ^２で、電圧５．６Ｖ，色度（０.３２，０.３３）で、３０℃でのＤＣ駆動寿命で９５％寿命Ｌ９５は、３００時間であった。

比較例２
第一電極の陰極としてアルミニウム２ｅの膜厚３ｎｍに形成した以外は、実施例１と同じ構成で形成した素子は、白色発光を示した。得られた白色素子の特性は、ピーク輝度Ｌｐ＝３０００ｃｄ／ｍ^２で、電圧５．３Ｖ，色度（０.３９，０.４１）で、３０℃でのＤＣ駆動寿命で９５％寿命Ｌ９５は、２０００時間を超えたが、陰極として蒸着したアルミニウム全体が電極となって、表示以外が発光するため、ディスプレイには使用できない。

比較例３
電子注入輸送層５ａとしてＥＴ２（Ｉｐ＝５．８ｅＶ，Ｅａ＝３．０ｅＶ，８×１０^−６ｃｍ^２／Ｖ・ｓ）とした以外は、実施例１と同じ構成で素子を形成した。素子は、橙色発光を示した。得られる橙色素子の特性は、ピーク輝度Ｌｐ＝３０００ｃｄ／ｍ^２で、電圧８．１Ｖ，色度（０.４４５，０.４３３），３０℃でのＤＣ駆動での９５％寿命Ｌ９５は、数時間であった（Ｌｐ＝３０００ｃｄ／ｍ^２）。

なお、本実施形態はドットマトリクス型の有機ＥＬパネルＡであったが、本発明は、セグメント型の有機ＥＬパネルにも適用可能であり、アクティブ駆動にも適用可能である。また、本実施形態の有機ＥＬパネルＡは、第一電極２と発光層５ｂとの間に電子注入輸送層５ａを積層形成する構成であったが、本発明においては、陰極と発光層との間に電子注入層及び電子輸送層が順次積層形成されるものであってもよい。

また、本実施形態の有機ＥＬパネルＡにおいて、正孔輸送層５ｄが単一層にて構成されるものであったが、本発明においては、複数の層で構成されるものであってもよい。また、本実施形態の有機ＥＬにおいて、発光層５ｂ，５ｃと二層にて構成されるものであったが、本発明においては、一層あるいは三層以上の層で形成されるものであってもよい。

Ａ有機ＥＬパネル
１支持基板（透光性基板）
２第一電極（光透過性陰極）
２ｄ透明電極膜
２ｅアルミニウム膜
５有機層
６第二電極（陽極）

Claims

少なくとも陽極と有機層と光透過性陰極とを有する積層体を透光性基板に形成した有機ＥＬパネルであって、前記陽極は金属からなると共に、前記光透過性陰極は透明導電膜及びアルミニウム膜を有することを特徴とする有機ＥＬパネル。
前記積層体は、電子輸送層，発光層，正孔輸送層，正孔注入層を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネル。
前記アルミニウム膜は、前記透明導電膜上に、０．５ｎｍ〜１．０ｎｍで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネル。
前記陽極は、金属酸化膜及びアルミニウム膜を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネル。
前記金属酸化膜は、酸化モリブデンであることを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬパネル。
前記電子輸送層は、電子輸送材料とリチウム錯体との混合層から構成されていることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬパネル。
前記電子輸送層は、電子移動度が１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓ以上の電子輸送材料からなることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬパネル。