JP2013140722A

JP2013140722A - Organic electroluminescent element

Info

Publication number: JP2013140722A
Application number: JP2012000449A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Shindo; 英則真銅
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2013-07-18

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic electroluminescent element whose boundary surface structure can restrict a decline in the amount of light passing through a glass substrate due to total reflection which is observed when light emitted from an organic luminescent layer enters from an ITO transparent electrode having a high refractive index to the boundary surface of the glass substrate having a lower refractive index than the ITO transparent electrode.SOLUTION: The organic electroluminescent element comprises at least a high refractive index resin layer 10 about 1.6 to 1.8 in refractive index, an ITO transparent electrode 2, an organic luminescent layer 7, and an anode layer 6 which are laminated in that order on a glass substrate 1, or the organic electroluminescent element comprises at least a scattering layer 11, a high refractive index resin layer 10 about 1.6 to 1.8 in refractive index, an ITO transparent electrode 2, an organic luminescent layer 7, and an anode layer 6 which are laminated in that order on a glass substrate 1.

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に係り、特には、発光した光の取り出し効率を向上するための層構成に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence element, and more particularly to a layer structure for improving the extraction efficiency of emitted light.

有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と記す。）は、有機蛍光物質を２０００Å程度以下で離間対抗する電極間に挟んだ自己発光する素子である。有機の蛍光性材料には、低分子系材料と高分子系材料があるが発光原理は同じであり、陽極から蛍光性物質のＨＯＭＯに注入された正孔と陰極からＬＵＭＯに注入された電子とが再結合する際の蛍光あるいは燐光を利用するものである。液晶ディスプレイの次の世代のディスプレイ装置や平面光源として期待が高まっている。 An organic electroluminescence element (hereinafter, referred to as an organic EL element) is a self-light-emitting element in which an organic fluorescent material is sandwiched between electrodes that are spaced apart from each other by about 2000 mm or less. Organic fluorescent materials include low molecular weight materials and high molecular weight materials, but the principle of light emission is the same. Holes injected from the anode into the HOMO of the fluorescent material and electrons injected from the cathode into the LUMO Utilizes fluorescence or phosphorescence upon recombination. Expectations are growing as the next generation display devices and flat light sources for liquid crystal displays.

有機ＥＬ素子の構成を、図２に示したが、透明なガラス基板１上に、陽極電極２、正孔輸送層３、蛍光発光層４、電子輸送層５、陰極電極６、保護膜８等からなっている。陽極電極２は、光が取り出せる透明な電極であり、通常はＩＴＯ（インジウム錫複合酸化物）が使用されている。正孔輸送層３は、ＩＴＯ電極２から正孔が蛍光発光層に注入されやすくする有機層である。陰極６は、蛍光発光層４（以下、単に発光層と記す）に電子を注入する層でマグネシウムと銀の合金のような金属であり、仕事関数小さいアルカリ金属系材料が使用されている。 The configuration of the organic EL element is shown in FIG. 2, but on the transparent glass substrate 1, the anode electrode 2, the hole transport layer 3, the fluorescent light emitting layer 4, the electron transport layer 5, the cathode electrode 6, the protective film 8, and the like. It is made up of. The anode electrode 2 is a transparent electrode from which light can be extracted, and usually ITO (indium tin composite oxide) is used. The hole transport layer 3 is an organic layer that facilitates injection of holes from the ITO electrode 2 into the fluorescent light emitting layer. The cathode 6 is a layer that injects electrons into the fluorescent light-emitting layer 4 (hereinafter simply referred to as a light-emitting layer) and is a metal such as an alloy of magnesium and silver, and an alkali metal material having a small work function is used.

また正孔注入層３と電子輸送層５は、単にそれぞれのキャリアーを輸送するだけでなく、反対電荷をブロックするために、そのための機能層（インターレイヤー層）が追加されて多層化される場合が多い。いずれにしても正孔、電子のトンネリングを良くするために、各層の厚みは、１００〜１０００Åの範囲内と非常に薄くなっている。 In addition, the hole injection layer 3 and the electron transport layer 5 are not only transporting the respective carriers, but are also multilayered by adding a functional layer (interlayer layer) for blocking the opposite charge. There are many. In any case, in order to improve the tunneling of holes and electrons, the thickness of each layer is very thin in the range of 100 to 1000 mm.

カラー化は、蛍光色の異なる蛍光体を所定のパターン状に配置するか、白色発光をカラーフィルターを用いて分光するか、青色発光層の上に赤発光層と緑発光層を別々に堆積して色変換する方式がある。 For colorization, phosphors of different fluorescent colors are arranged in a predetermined pattern, white light emission is dispersed using a color filter, or a red light emission layer and a green light emission layer are separately deposited on a blue light emission layer. There is a method for color conversion.

保護膜８は、本来は不要なものであるが、陰極電極材料や上記の有機各層は、水分や酸素の影響を受けて性能が極端に低下するので、水分や酸素が前記した層中に浸透しないようにバリアーとして設置するものである。一般にはエポキシ樹脂等で被覆した上に、さらに完全を期すために無機系の膜の積層したり、吸湿剤を入れたカバーガラスで覆うことが行われている。 Although the protective film 8 is originally unnecessary, the performance of the cathode electrode material and each of the organic layers described above is extremely deteriorated due to the influence of moisture and oxygen, so that moisture and oxygen penetrate into the aforementioned layers. It is installed as a barrier so as not to. In general, after coating with an epoxy resin or the like, an inorganic film is laminated or covered with a cover glass containing a hygroscopic agent for further completeness.

低分子系と高分子系では、その性質上素子製法が異なるが、低分子系では蒸着法により、透明電極付きのガラス基板上に、各層を所定の厚みになるように順次堆積する。高分子系では、溶剤に正孔輸送材料と共役系高分子材料を別々にインキに調整し、印刷したり微細なノズルから滴下する方法が採用されている。そのため、低分子系は、ＲＧＢの蛍光体を所定のパターンにマスク蒸着する必要があるので大型化が難しく、もっぱら中小型のディスプレイに向いており、高分子系は、印刷技術が適用できるので大型ディスプレイの製造に有利であると言われている。しかしながら、大きさによる材料・工法の採用に明確な垣根があるわけではなく最終的にはコストによる。 In the low molecular system and the high molecular system, the element manufacturing method is different in nature, but in the low molecular system, each layer is sequentially deposited on the glass substrate with a transparent electrode so as to have a predetermined thickness by vapor deposition. In the polymer system, a hole transport material and a conjugated polymer material are separately adjusted to ink in a solvent, and printing or dropping from a fine nozzle is employed. For this reason, low molecular weight systems are difficult to increase in size because it is necessary to mask-deposit RGB phosphors in a predetermined pattern, and are suitable for small and medium-sized displays, while high molecular weight systems are large because printing technology can be applied. It is said to be advantageous for the production of displays. However, there is no clear barrier to the adoption of materials and construction methods according to size, and ultimately it depends on cost.

ところで、有機ＥＬ素子では、蛍光体から発出した光１３は、図２から分かるよう、金属電極６を背後に備えた状態で、蛍光層４を支える正孔輸送層３、透明電極２、ガラス基板１という多層媒体を経て外部に出てくる。この状況では、蛍光体４の発光はその全てを
正面方向に取り出すことができない。1つの原因は、蛍光体の一重項励起状態は、近接する金属電極６と相互作用すると無輻射失活して発光に寄与しなくなるという点にある（非特許文献１）。 By the way, in the organic EL element, the light 13 emitted from the phosphor, as can be seen from FIG. 2, has the hole transport layer 3, the transparent electrode 2, and the glass substrate that support the fluorescent layer 4 with the metal electrode 6 behind. It comes out through a multilayer medium called 1. In this situation, all of the light emitted from the phosphor 4 cannot be extracted in the front direction. One cause is that the singlet excited state of the phosphor does not contribute to light emission due to non-radiative deactivation when interacting with the adjacent metal electrode 6 (Non-patent Document 1).

特開平９−２７２８６３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-272863 特開平５−１５９８８１号公報JP-A-5-159881

Ａ．Ｎ．Ｓａｆｏｎｏｖ他、ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＭｅｔａｌｓ，１１６，１４５（２００１）。A. N. Safonov et al., Synthetic Metals, 116, 145 (2001).

他方、多層媒体中を通過する光１３は、相互の屈折率関係と厚みの大小により変調を受ける。干渉により透過波長が変動したり、全反射により層中を導波する光となって取り出せなくなる問題がある。特に、屈折率が高い層から低い層に光が入り込む場合、入射角度により全反射が生じ、全反射光は当該媒体中を導波してエッジから出射してしまい、正面方向に取り出せなくなる。取り出せる光の量は、蛍光体が発光した光の〜２０％程度しかないという問題がある。 On the other hand, the light 13 passing through the multilayer medium is modulated by the mutual refractive index relationship and the thickness. There is a problem that the transmission wavelength varies due to interference, or cannot be extracted as light guided in the layer due to total reflection. In particular, when light enters from a layer having a high refractive index to a layer having a low refractive index, total reflection occurs depending on the incident angle, and the totally reflected light is guided through the medium and emitted from the edge, and cannot be extracted in the front direction. There is a problem that the amount of light that can be extracted is only about 20% of the light emitted from the phosphor.

電子輸送層５／発光層４／正孔輸送層３の屈折率は、各層の屈折率差を無視すると、概ね１．７程度、ＩＴＯ透明電極２の屈折率は、２．１〜２．２程度、ガラス基板１のそれは、１．４７程度、空気は１であるから、ＩＴＯ透明電極２とガラス基板１界面、及びガラス基板と空気の界面での全反射による取り出し効率の低下が甚だしいと言える。 The refractive index of the electron transport layer 5 / the light emitting layer 4 / the hole transport layer 3 is about 1.7 when the refractive index difference of each layer is ignored, and the refractive index of the ITO transparent electrode 2 is 2.1 to 2.2. Since the glass substrate 1 is about 1.47 and the air is 1, the reduction in extraction efficiency due to total reflection at the interface between the ITO transparent electrode 2 and the glass substrate 1 and the interface between the glass substrate and the air can be said to be significant. .

そこで、本発明は、有機発光層７全体を所与のものとした場合、有機発光層７からの発光が、屈折率の高いＩＴＯ透明電極２から屈折率がＩＴＯ透明電極２より低いガラス基板１界面に入射する際に、全反射によってガラス基板１の透過光量が低下する問題を改善することを課題とした。すなわち、全反射が抑制できる有機エレクトロルミネッセンス素子の界面構成を提供することである。 Therefore, in the present invention, when the entire organic light emitting layer 7 is given, the glass substrate 1 emits light from the organic light emitting layer 7 from the ITO transparent electrode 2 having a higher refractive index than the ITO transparent electrode 2. An object of the present invention is to improve the problem that the amount of light transmitted through the glass substrate 1 is reduced due to total reflection when entering the interface. That is, it is to provide an interface configuration of an organic electroluminescence element that can suppress total reflection.

上記課題を達成するための請求項１に記載の発明は、ガラス基板上に、少なくとも、屈折率が１．６から２．０の範囲の高屈折率樹脂層、ＩＴＯ透明電極層、有機エレクトロルミネッセンス層、陰極層、をこの順に積層したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子としたものである。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is characterized in that on a glass substrate, at least a high refractive index resin layer having a refractive index in the range of 1.6 to 2.0, an ITO transparent electrode layer, and organic electroluminescence. An organic electroluminescence device is characterized in that a layer and a cathode layer are laminated in this order.

請求項２に記載の発明は、ガラス基板上に、少なくとも、光散乱層、屈折率が１．６から２．０の範囲の高屈折率樹脂層、ＩＴＯ透明電極層、有機エレクトロルミネッセンス層、陰極層、をこの順に積層したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子としたものである。 The invention according to claim 2 includes at least a light scattering layer, a high refractive index resin layer having a refractive index in the range of 1.6 to 2.0, an ITO transparent electrode layer, an organic electroluminescence layer, a cathode on a glass substrate. The organic electroluminescence device is characterized in that layers are laminated in this order.

請求項３に記載の発明は、前記ガラス基板のＩＴＯ透明電極側を凹凸形状にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子としたものである。 The invention according to claim 3 is the organic electroluminescence element according to claim 1 or 2, wherein the ITO transparent electrode side of the glass substrate is formed in an uneven shape.

請求項１に記載の発明は、屈折率の差が大きく全反射する確率の高い、ＩＴＯ透明電極
とガラス基板の界面に屈折率変化が階段状に変化するように、ＩＴＯ透明電極とガラス基板の屈折率の中間の屈折率を有する高分子樹脂層を配設したものである。これにより全反射する光の割合が低下し、正面方向への光取り出し効率が増大するという効果が期待できる。 The invention according to claim 1 has a large difference in refractive index and a high probability of total reflection, so that the refractive index changes stepwise at the interface between the ITO transparent electrode and the glass substrate. A polymer resin layer having an intermediate refractive index is disposed. As a result, it is possible to expect the effect that the ratio of light totally reflected is reduced and the light extraction efficiency in the front direction is increased.

請求項２に記載の発明によれば、前記高屈折率樹脂とガラス基板の界面を、ガラス基板側の表面に凹凸形状を付与すること光散乱効果を付与し、また界面の屈折率の変化を滑らかにして全反射する光の割合を低減し、正面方向への光の取り出し効率が増大するという効果が得られる。 According to the second aspect of the present invention, the interface between the high refractive index resin and the glass substrate is imparted with a concavo-convex shape on the surface on the glass substrate side to provide a light scattering effect, and the refractive index of the interface is changed. The ratio of the light that is smoothed and totally reflected is reduced, and the light extraction efficiency in the front direction is increased.

請求項３に記載の発明によれば、前記高屈折率樹脂とガラス基板の界面に、散乱膜を配設することで、界面の屈折率の変化が滑らかにして全反射する光の割合を低減し、正面方向への光の取り出し効率が増大するという効果が得られる According to a third aspect of the present invention, by providing a scattering film at the interface between the high refractive index resin and the glass substrate, the change in the refractive index at the interface is smoothed, and the ratio of light that is totally reflected is reduced. In addition, the effect of increasing the light extraction efficiency in the front direction can be obtained.

（ａ）本発明になる有機ＥＬ素子構成の一例を説明する断面視の図である。（ｂ）本発明になる有機ＥＬ素子構成の別の一例を説明する断面視の図である。(A) It is a figure of the cross-sectional view explaining an example of the organic EL element structure which becomes this invention. (B) It is a figure of the sectional view explaining another example of the organic EL element structure which becomes this invention. 従来の有機ＥＬ素子の構成を説明する断面視の図である。It is a figure of the cross-sectional view explaining the structure of the conventional organic EL element.

有機ＥＬ素子は、基本的には図２に示すように、ガラス基板１、ＩＴＯ透明電極２、有機発光層７（正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５等）、陰極６から構成されている。有機発光層７から出射された光は、種々の原因で消失するが、本発明の対象となる損失は、屈折率の高いＩＴＯ電極２（屈折率：ｎ_１）から屈折率の低いガラス基板１（屈折率：ｎ_２）に入射する際に、臨界角（ａｒｃｓｉｎ（ｎ_２／ｎ_１）より低角度で入射する光が界面で全反射されてＩＴＯ層内を導波する光となって正面成分から消失するものに限られる。 As shown in FIG. 2, the organic EL element basically includes a glass substrate 1, an ITO transparent electrode 2, an organic light emitting layer 7 (hole transport layer 3, light emitting layer 4, electron transport layer 5, etc.), and a cathode 6. It is configured. The light emitted from the organic light emitting layer 7 disappears due to various causes, but the loss that is the subject of the present invention is from the ITO electrode 2 (refractive index: n ₁ ) having a high refractive index to the glass substrate 1 having a low refractive index. When incident on (refractive index: n ₂ ), the light incident at an angle lower than the critical angle (arcsin (n ₂ / n ₁ )) is totally reflected at the interface and becomes light guided in the ITO layer. Limited to those that disappear from the ingredients.

そこで、本発明は、ＩＴＯ電極２（概ね、ｎ_１≧２．０）とガラス基板１（ｎ_２＝１．４５程度）の屈折率の差が不連続とならず階段状に変化するように、ｎ_１＜ｎ＜ｎ_２の関係を満足する屈折率ｎを有する有機層１０を、ＩＴＯ２とガラス基板１の間に挟みこんだものである（図１参照のこと）。また、前記界面に光散乱能を付与するために光散乱層１１を配置したものである（図２参照）。ここで有機発光層７は、正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５までを含んだ層構成を例示しているが、いずれかがなかったり、図示はしていないが追加の機能層も含む場合もある。 Therefore, the present invention is such that the difference in refractive index between the ITO electrode 2 (generally n ₁ ≧ 2.0) and the glass substrate 1 (n ₂ = 1.45 or so) does not become discontinuous but changes stepwise. , N ₁ <n <n ₂ , an organic layer 10 having a refractive index n that satisfies the relationship is sandwiched between ITO 2 and glass substrate 1 (see FIG. 1). In addition, a light scattering layer 11 is disposed in order to impart light scattering ability to the interface (see FIG. 2). Here, the organic light-emitting layer 7 is exemplified by a layer structure including the hole transport layer 3, the light-emitting layer 4, and the electron transport layer 5. However, there is no one or an additional function although not shown. May also include layers.

したがって、低分子系の発光層７であるか共役高分子系の発光層７であるかに係らず適用が可能であるが、一応、低分子系と高分子系についの代表的な有機素材について屈折率の値を述べておく。正孔輸送材料３としては、低分子系ではＴＰＤ（ｎ＝１．８〜１．９）、高分子系ではＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（ｎ＝１．５）、有機発光材料４として低分子系ではアルミキノリン（ｎ＝１．８〜１．９）、高分子系ではＰＰＶ（ｎ＝２．０）がある。いずれも波長分散があるが、概ねλ＝５０００Åの光に対する値である。 Therefore, it can be applied regardless of whether it is a low molecular light emitting layer 7 or a conjugated polymer light emitting layer 7, but for the time being, representative organic materials for low molecular materials and high molecular materials are used. The value of the refractive index will be described. As the hole transport material 3, TPD (n = 1.8 to 1.9) is used in a low molecular system, PEDOT-PSS (n = 1.5) is used in a high molecular system, and aluminum is used in a low molecular system as an organic light emitting material 4. There is quinoline (n = 1.8 to 1.9) and PPV (n = 2.0) in the polymer system. Although both have chromatic dispersion, it is a value for light of λ = 5000Å.

本発明で使用する基板１は、透明な基板１であり、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等を使用できるが、透明性、強度、耐熱性、耐薬品性、加工性の面で優れたガラス基板が最も好ましい。ガラス基板、石英基板の屈折率は、僅かな波長分散を無視すればいずれも１．４５程度である。 The substrate 1 used in the present invention is a transparent substrate 1, and a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, etc. can be used, but a glass excellent in terms of transparency, strength, heat resistance, chemical resistance, and workability. A substrate is most preferred. The refractive indexes of the glass substrate and the quartz substrate are both about 1.45 if slight wavelength dispersion is ignored.

先ず、このガラス基板１の上に、屈折率が１．６から２．０の範囲内の可視領域で透明な高屈折率樹脂層１０を形成する。ガラス基板１の屈折率とＩＴＯ透明電極２の屈折率の
中間の屈折率（好ましくは屈折率差が０．３以下の組み合わせ）を有する樹脂が望ましいが、こうした有機樹脂としては、チオウレタン系（〜１．８）、エピスルフィド系（〜１．７）、アクリル系（〜１．６）、ポリイミド系（〜１．７５）、トリアジン系、シルセスキオ系等の樹脂から適宜選択して使用できる。樹脂層１０の厚みは、１〜３μｍの着色しない範囲で設定する。高屈折率樹脂層１０は、適切な溶剤に溶かしてから塗布乾燥して製造できる。 First, on the glass substrate 1, a high refractive index resin layer 10 that is transparent in the visible region having a refractive index in the range of 1.6 to 2.0 is formed. A resin having a refractive index intermediate between the refractive index of the glass substrate 1 and the refractive index of the ITO transparent electrode 2 (preferably a combination having a refractive index difference of 0.3 or less) is desirable. ~ 1.8), episulfide (~ 1.7), acrylic (~ 1.6), polyimide (~ 1.75), triazine, silsesquio and other resins can be appropriately selected and used. The thickness of the resin layer 10 is set within a range of 1 to 3 μm and not colored. The high refractive index resin layer 10 can be manufactured by dissolving in an appropriate solvent and coating and drying.

また、ガラス基板１の表面には、サンドブラスト法などにより凹凸形状１１を形成し、光散乱効果を付与することができる。凹凸は、光の波長程度のピッチが好ましく、０．５〜１μｍ程度が望ましい。凹凸があると、樹脂側から入射する光の角度が変化することで全反射効果を低減できる。ウエットエッチングによりガラス基板表面に凹凸を形成することもできる。 Moreover, the uneven | corrugated shape 11 can be formed in the surface of the glass substrate 1 by the sandblasting method etc., and the light-scattering effect can be provided. The unevenness preferably has a pitch of about the wavelength of light, and preferably about 0.5 to 1 μm. If there is unevenness, the total reflection effect can be reduced by changing the angle of light incident from the resin side. Unevenness can also be formed on the surface of the glass substrate by wet etching.

別の構成としては、図１（ｂ）に示すような系が０．４〜１μｍ程度の光散乱性粒子１１をガラス基板１上に敷設することが出来る。粒子を溶剤に分散してから、ガラス基板上に塗布し溶剤を乾燥させるか、前記の高屈折率樹脂に分散させたものを薄く塗布することでもよい。ガラス基板への入射角を変動させる効果と、屈折率の変化を滑らかにして反射を低減する効果が期待できる。 As another configuration, a light scattering particle 11 having a system as shown in FIG. 1B having a size of about 0.4 to 1 μm can be laid on the glass substrate 1. The particles may be dispersed in a solvent and then applied onto a glass substrate and the solvent may be dried, or the one dispersed in the high refractive index resin may be thinly applied. The effect of changing the incident angle on the glass substrate and the effect of reducing the reflection by smoothing the change of the refractive index can be expected.

次に、前記高屈折率樹脂層１０の上にＩＴＯ（ｎ_２＝２．０〜２．１程度）からなる陽極電極２を設ける。電極の材料としては、ＩＴＯ以外にＩＺＯ（インジウム亜鉛複合酸化物）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム複合酸化物等の透明電極材料が使用できるが、低抵抗であること、耐溶剤性があること、高い透明性があることなどからＩＴＯが好ましい。ＩＴＯは、１〜２μｍの厚みで基板上にスパッタリング形成してから、２３０℃でアニールして抵抗を下げて使用する。 Next, the anode electrode 2 made of ITO (n ₂ = about 2.0 to 2.1) is provided on the high refractive index resin layer 10. As an electrode material, in addition to ITO, transparent electrode materials such as IZO (indium zinc composite oxide), tin oxide, zinc oxide, indium oxide, and aluminum oxide composite oxide can be used. ITO is preferable because it has high transparency and high transparency. ITO is sputtered on a substrate with a thickness of 1 to 2 μm and then annealed at 230 ° C. to lower the resistance.

発光色をＲＧＢとする場合には、定法のフォトリソ法によりストライプ状にパターニングしてストライプ配置の電極とする必要がある。この場合は、電極が存在しない部位については、正孔輸送層３が直接高屈折率樹脂層１０に堆積することになるが、全反射性に限っては、直接堆積が不利に作用することはない。 When the emission color is RGB, it is necessary to form stripe-patterned electrodes by patterning in stripes by a regular photolithography method. In this case, the hole transport layer 3 is directly deposited on the high-refractive index resin layer 10 at a portion where no electrode is present. However, the direct deposition is disadvantageous only in the case of total reflection. Absent.

また、ストライプ電極の場合には、感光性材料を用いて、ストライプ電極と直交する方向に延在する絶縁性の隔壁をフォトリソ法で形成する必要がある。発光色の異なる材料が混ざり合わないようにするためと、陰極をストライプ状に形成するためである。この点は、低分子系の蒸着法の場合も、高分子系の印刷（ダイコート、ロールコート等）の場合も違わない。発光材料が一つの場合は、隔壁の形成は不要である。 In the case of a stripe electrode, it is necessary to form an insulating partition wall extending in a direction orthogonal to the stripe electrode by using a photosensitive material by a photolithography method. This is to prevent materials having different emission colors from mixing with each other and to form the cathodes in stripes. This point is the same for both low molecular vapor deposition and high molecular printing (die coating, roll coating, etc.). In the case of one light emitting material, it is not necessary to form partition walls.

隔壁を形成する感光性材料としてはポジ型レジスト、ネガ型レジストのどちらであってもよく、市販のもので構わないが、十分な絶縁性を有する必要がある。なお、隔壁が十分な絶縁性を有さない場合には隔壁を通じて隣り合う画素電極に電流が流れてしまい表示不良が発生してしまう。具体的にはポリイミド系、アクリル樹脂系、ノボラック樹脂系、フルオレン系といったものが挙げられるが、これらに限定するものではない。 The photosensitive material for forming the partition wall may be either a positive resist or a negative resist, and may be a commercially available one, but it needs to have sufficient insulation. Note that if the partition does not have sufficient insulation, a current flows to the adjacent pixel electrode through the partition and a display defect occurs. Specific examples include polyimide, acrylic resin, novolak resin, and fluorene, but are not limited thereto.

以上のようにして隔壁を形成した後、正孔輸送層３を形成する。正孔輸送層３は、ＩＴＯ透明電極２から有機発光層４へ正孔が注入されやすくなるよう、注入障壁を下げるために設置される。 After the partition walls are formed as described above, the hole transport layer 3 is formed. The hole transport layer 3 is installed to lower the injection barrier so that holes are easily injected from the ITO transparent electrode 2 to the organic light emitting layer 4.

正孔輸送層２を組成する低分子正孔輸送材料としては、トリフェニルアミン２量体であるＴＰＤやこれらをスターバースト状に結合したスターバーストアミンが挙げられる。いずれもアモルファス状態を呈し、結晶化しないように高いガラス温度を示すのが望ましい
。
１０^−４Ｐａ以下の低圧で真空蒸着して形成する。 Examples of the low molecular hole transport material composing the hole transport layer 2 include TPD which is a triphenylamine dimer and starburst amine obtained by binding these in a starburst form. In any case, it is desirable to exhibit an amorphous state and to exhibit a high glass temperature so as not to crystallize.
It is formed by vacuum deposition at a low pressure of 10 ⁻⁴ Pa or less.

また、正孔輸送層２を組成する正孔輸送材料としては、前記有機化合物の他にも、酸化バナジウム（ＶＯx）、酸化モリブデン（ＭｏＯx）、酸化ニッケル（ＮｉＯx）等をはじめとする無機酸化物が挙げられる。これらの材料はスパッタ法、抵抗加熱法などの各種蒸着法で形成することができる。 In addition to the above organic compounds, the hole transport material composing the hole transport layer 2 includes inorganic oxides such as vanadium oxide (VOx), molybdenum oxide (MoOx), nickel oxide (NiOx), etc. Is mentioned. These materials can be formed by various deposition methods such as sputtering and resistance heating.

高分子系の正孔輸送材料としては、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）誘導体、ポリ（３，４―エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）等を用いても良い。これらの材料は溶媒に溶解または分散させ、正孔輸送材料インキとして、凸版印刷法、グラビア印刷、反転オフセット印刷、スピンコーター、バーコーター、ロールコーター、ダイコーター、グラビアコーター等の各種塗布法で形成することができる。 As the polymer-based hole transport material, a polyaniline derivative, a polythiophene derivative, a polyvinylcarbazole (PVK) derivative, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT-PSS), or the like may be used. These materials are dissolved or dispersed in a solvent and formed as a hole transport material ink by various coating methods such as letterpress printing, gravure printing, reverse offset printing, spin coater, bar coater, roll coater, die coater, gravure coater, etc. can do.

正孔輸送層３の上には、インターレイヤー層（図示せず）を形成することができる。インターレイヤーは、有機発光層から陽極側へ移動する電子を堰き止め有機発光層内での電荷結合確率を上げる電子ブロック層としての役割、励起状態の有機発光材料と正孔輸送層との接触による消光防止、有機発光材料と正孔輸送材料との化学反応による発光効率低下の防止などを目的として設置される。 An interlayer layer (not shown) can be formed on the hole transport layer 3. Interlayer functions as an electron blocking layer that blocks electrons moving from the organic light-emitting layer to the anode side and increases the charge coupling probability in the organic light-emitting layer, by contact between the excited organic light-emitting material and the hole transport layer It is installed for the purpose of preventing quenching and preventing a decrease in luminous efficiency due to a chemical reaction between an organic light emitting material and a hole transport material.

インターレイヤー層に用いる材料としては、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系等の高分子材料や、これらの高分子材料に芳香族アミンなどの低分子を混ぜた物を用いることが出来、特に、ポリ（２，７−（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン）−ａｌｔ−（１，４−フェニレン−（（４−ｓｅｃ−ブチルフェニル）アミノ）−１，４−フェニレン）（以後、ＴＦＢ）が好適に用いられる。通常、このインターレイヤーは有機発光層との混色を避けるため、インターレイヤー成膜後有機発光層形成前に、およそ２００℃程度で１０分以上の加熱処理により不溶化される。 The material used for the interlayer can be a polymer material such as polyarylene, polyarylene vinylene, or polyfluorene, or a mixture of these polymer materials with low molecules such as aromatic amines. In particular, poly (2,7- (9,9-di-n-octylfluorene) -alt- (1,4-phenylene-((4-sec-butylphenyl) amino) -1,4-phenylene) ( In order to avoid color mixing with the organic light-emitting layer, the interlayer is usually subjected to a heat treatment at about 200 ° C. for 10 minutes or more before forming the organic light-emitting layer. Insolubilized.

次いで、有機発光層４を形成する。
低分子系としては、アルミキノリン、ベンゾオキサゾールＺｎ錯体、ベンゾキノリノールＢｅ錯体のような電子輸送性の金属錯体とこれらにドーピングして発光色の調整に用いる色素系材料がある。色素系にはジスチリルアリーレン誘導体、ピラゾキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体が挙げられる。これらも高いガラス転移温度を有するのが好ましい。 Next, the organic light emitting layer 4 is formed.
Examples of the low molecular weight system include electron-transporting metal complexes such as aluminum quinoline, benzoxazole Zn complex, and benzoquinolinol Be complex, and dye-based materials used for adjusting the emission color by doping them. Examples of the dye system include distyrylarylene derivatives, pyrazoquinoline derivatives, and oxadiazole derivatives. These also preferably have a high glass transition temperature.

高分子系で塗り分けを要する場合には、凸版印刷法、グラビア印刷、反転オフセット印刷等の印刷法、インクジェット法等を用いることができる。有機発光材料は、例えばクマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系などの発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系の高分子材料が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。 In the case where a separate coating is required for a polymer system, a relief printing method, a gravure printing method, a printing method such as a reverse offset printing method, an ink jet method or the like can be used. Examples of organic light emitting materials include coumarin, perylene, pyran, anthrone, porphyrene, quinacridone, N, N′-dialkyl substituted quinacridone, naphthalimide, N, N′-diaryl substituted pyrrolopyrrole, iridium. Examples of the present invention include those obtained by dispersing a luminescent dye such as a complex in a polymer such as polystyrene, polymethyl methacrylate, and polyvinyl carbazole, and polyarylene, polyarylene vinylene, and polyfluorene polymer materials. However, it is not limited to these.

これらの有機発光材料は溶媒に溶解または安定に分散させ有機発光インキとなる。有機発光材料を溶解または分散する溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどの単独またはこれらの混合溶媒が上げられる。中でもトルエン、キシレン、アニソールといった芳香族有機溶媒が有機発光材料の溶解性の面から好適である。また、有機発光インキには必要に
応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されてもよい。 These organic light emitting materials are dissolved or stably dispersed in a solvent to form an organic light emitting ink. Examples of the solvent for dissolving or dispersing the organic light emitting material include toluene, xylene, acetone, anisole, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, or a mixed solvent thereof. Among them, aromatic organic solvents such as toluene, xylene, and anisole are preferable from the viewpoint of the solubility of the organic light emitting material. Moreover, surfactant, antioxidant, a viscosity modifier, a ultraviolet absorber, etc. may be added to organic luminescent ink as needed.

最後に、陰極層６をストライプもしくはベタ電極で形成する。この陰極層６の材料としては、有機発光層７の発光特性に応じたものを使用でき、例えば、リチウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム、アルミニウムなどの金属単体やこれらと金、銀などの安定な金属との合金などが挙げられる。また、インジウム、亜鉛、錫などの導電性酸化物を用いることもできる。 Finally, the cathode layer 6 is formed of a stripe or solid electrode. As the material of the cathode layer 6, those according to the light emission characteristics of the organic light emitting layer 7 can be used. For example, simple metals such as lithium, magnesium, calcium, ytterbium and aluminum, and stable metals such as gold and silver can be used. And alloys thereof. Alternatively, a conductive oxide such as indium, zinc, or tin can be used.

上記陰極６と発光層４の間に、図１では省略しているがアルカリ金属のフッ化物（ＬｉＦ）あるいは酸化物等の電子輸送層５を薄く形成することができる。電子注入効率が向上し発光効率も向上する。これら陰極及び関連各層の形成方法としてはマスクを用いた真空蒸着法による形成方法が挙げられる。 Although not shown in FIG. 1, an electron transport layer 5 such as an alkali metal fluoride (LiF) or an oxide can be formed thinly between the cathode 6 and the light emitting layer 4. Electron injection efficiency is improved and light emission efficiency is also improved. Examples of a method for forming these cathodes and related layers include a method for forming by vacuum evaporation using a mask.

有機ＥＬ素子は、正孔輸送層、インターレイヤー層、有機発光層以外に正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層といった層を必要に応じ選択した積層構造をとることができる。
本発明に係る高屈折率層の敷設は、上記の有機発光層７の詳細な積層構造に関係なく適用される。 The organic EL element can have a laminated structure in which layers such as a hole blocking layer, an electron transport layer, and an electron injection layer are selected as necessary in addition to the hole transport layer, the interlayer layer, and the organic light emitting layer.
The laying of the high refractive index layer according to the present invention is applied regardless of the detailed laminated structure of the organic light emitting layer 7 described above.

また、ガラス基板の屈折率は空気の屈折率より大きいので、ガラス基板内を導波するモードも存在し、ガラス基板のエッジから散逸する。これを抑制するために、ガラス基板上にガラス基板より低い屈折率を有する膜を形成するか光散乱膜を敷設しても構わない。 In addition, since the refractive index of the glass substrate is larger than the refractive index of air, there is also a mode in which the glass substrate is guided and dissipates from the edge of the glass substrate. In order to suppress this, a film having a lower refractive index than the glass substrate may be formed on the glass substrate, or a light scattering film may be laid.

１、ガラス基板
２、ＩＴＯ透明電極（陽極）
３、正孔輸送層
４、発光層
５、電子輸送層
６、金属電極（陰極）
７、有機発光層
８、保護膜
９、凹凸構造
１０、高屈折率樹脂層
１１、光散乱層
１２、微粒子
１３、発光 1. Glass substrate 2, ITO transparent electrode (anode)
3, hole transport layer 4, light emitting layer 5, electron transport layer 6, metal electrode (cathode)
7, organic light emitting layer 8, protective film 9, uneven structure 10, high refractive index resin layer 11, light scattering layer 12, fine particles 13, light emission

Claims

ガラス基板上に、少なくとも、屈折率が１．６から２．０の範囲の高屈折率樹脂層、ＩＴＯ透明電極層、有機エレクトロルミネッセンス層、陰極層、をこの順に積層したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 An organic material characterized by laminating at least a high refractive index resin layer having a refractive index in the range of 1.6 to 2.0, an ITO transparent electrode layer, an organic electroluminescence layer, and a cathode layer in this order on a glass substrate. Electroluminescence element.

ガラス基板上に、少なくとも、光散乱層、屈折率が１．６から２．０の範囲の高屈折率樹脂層、ＩＴＯ透明電極層、有機エレクトロルミネッセンス層、陰極層、をこの順に積層したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 On the glass substrate, at least a light scattering layer, a high refractive index resin layer having a refractive index in the range of 1.6 to 2.0, an ITO transparent electrode layer, an organic electroluminescence layer, and a cathode layer are laminated in this order. An organic electroluminescence device characterized.

前記ガラス基板のＩＴＯ透明電極側を凹凸形状にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 The organic electroluminescent element according to claim 1 or 2, wherein the ITO transparent electrode side of the glass substrate is formed in a concavo-convex shape.