JP5827934B2 - 有機電界発光素子 - Google Patents
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Description
本発明の有機電界発光素子は、透明基板、透明電極、有機材料により構成される有機発光層を少なくとも含む発光層、及び反射電極の積層構造を含む有機電界発光素子であって、前記透明電極は、有機の導電性材料の塗布膜であり、前記透明電極と前記発光層の界面には散乱性を有する凹凸が形成され、前記界面の平均面粗さRaが0.3μmよりも大きく、1.5μm以下であり、前記発光層に含まれる層のうち前記透明電極に接する層の屈折率と前記透明電極の屈折率との差が0.1以上である。
本発明の有機電界発光素子は、透明基板、透明電極、有機材料により構成される有機発光層を少なくとも含む発光層、及び反射電極の積層構造を含む有機電界発光素子であって、前記透明電極は、有機の導電性材料の塗布膜であり、前記透明電極と前記発光層の界面には散乱性を有する凹凸が形成され、前記界面の平均面粗さRaが0.3μmよりも大きく、1.5μm以下であり、前記発光層はバンドギャップ化合物層を含み、前記バンドギャップ化合物層は、Eg(バンドギャップ)が1.3〜2.5eVの化合物からなり、かつ、膜厚が0.5nm以上10nm未満である。
樹脂材料(材料名:トリメチロールプロパントリアクリレート、商品名:TMPT(シグマ アルドリッチ ジャパン合同会社社製))2gと、溶媒としてPGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)9gと、重合開始剤(IRGACURE819、BASFジャパン社製)40mgとを、ローラー、スターラーにより攪拌し、十分に混合させてバインダを形成する。
透光性材料層2上に下記構造式で示されるPEDOT−PSSをスピンコートにて200nmの厚みとなるように塗布して、透明電極3を形成する。
透明電極3上に、下記構造式で表される4,4’,4”−トリス(N,N−(2−ナフチル)−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(2−TNATA)に、下記構造式で表されるF4−TCNQを0.3質量%ドープした材料を、厚みが150nmになるように共蒸着して正孔注入層を形成する。
電子注入層の上にアルミニウムを厚み100nmとなるように蒸着して、反射電極5を形成する。
窒素ガス雰囲気中にて乾燥剤を貼り付け、透明基板との設置面に封止材を塗った封止ガラス缶6にて、透明基板1以外の構成要素を封止する。
図3に示したモデル構成における、発光層4と模擬粒子層21の界面の平均面粗さRaによる光取り出し効率への影響をシミュレーションによって検証した結果を説明する。
厚み100nm、材料:アルミニウム
厚み1nm、材料:LiF
厚み1nm、屈折率=1.72
厚み39nm、屈折率=1.72
厚み7nm、屈折率=1.81
厚み150nm、屈折率Nb1=1.88
・厚み1μm
・粒子の直径1.5μm、粒子の含有比率50%、粒子の屈折率Np1=1.49
・発光層4側の表面の平均面粗さRa=0〜1.2
・厚み200nm
・屈折率=1.4543
・波長550nmに対する光の減衰係数K=0〜0.10
・厚み2μm
・粒子の直径1.5μm、粒子の含有比率50%、粒子の屈折率Np2=1.49
・バインダの屈折率Nb2=1.475
厚み0.7mm、材料:BK7
検証1における各種条件において、模擬粒子層21の発光層4側の表面の平均面粗さRaを0.32μmとし、模擬透明電極3aの減衰係数Kを0.028とし、模擬粒子層21を構成する粒子の屈折率Np1を1.1〜1.88の間で変化させて検証1と同様のシミュレーションを行い、光取り出し効率Xaを求めた。
検証1における各種条件において、模擬粒子層21の発光層4側の表面の平均面粗さRaを0.32μmとし、模擬透明電極3aの減衰係数Kを0.02とし、バインダ層2a内の粒子の屈折率Np2を1.475〜2.4の間で変化させて検証1と同様のシミュレーションを行い、光取り出し効率Xcを求めた。
検証1における各種条件において、模擬粒子層21の発光層4側の表面の平均面粗さRaを0.32μmとし、模擬透明電極3aの減衰係数Kを0.02とし、バインダ層2aのバインダの屈折率Nb2=バインダ層2aの粒子の屈折率Np2とし、屈折率Np2を1.47〜2.5の間で変化させて検証1と同様のシミュレーションを行い、光取り出し効率Xdを求めた。
バンドギャップ化合物層(以下、「Eg化合物層」とも称する。)は、Eg(バンドギャップ)が1.3〜2.5eVの化合物(以下、「バンドギャップ化合物層を形成する化合物」とも称する。)からなり、膜厚が0.5nm以上10nm未満の層である。バンドギャップ化合物層は電極から正孔を注入しやすくする機能を有し、有機EL素子の駆動電圧を低減させる効果を有する層である。
上記実施形態における(透光性材料層形成工程)において述べた方法で、ガラス基板上に透光性材料層を形成し、その上に、PEDOT−PSSを150nmの厚みになるようにスピンコートにより塗布して透明電極を形成した。透光性材料層の表面の平均面粗さRaは1.0μmであった。
透光性材料層の表面の平均面粗さRa=0.35μmとなるように透光性材料層を形成した以外は、実施例1と同じ方法で素子を作製した。
実施例1と同じ方法で、ガラス基板上に透光性材料層及び透明電極を形成した後、CuPCを5nmの厚みとなるように真空下で蒸着して正孔注入層を形成し、その上に、α−NPDを145nmの厚みで蒸着して第一の正孔輸送層を形成した後は、実施例1と同じ方法で素子を作製した。
実施例3における正孔注入層(CuPC)及び第一の正孔輸送層(α−NPD)の厚みを図11に示すように変えた素子を作製した。ただし、実施例6は、反射電極をアルミニウム0.5nmと銀100nmの2層構造とした。
実施例3における正孔注入層の材料及び厚みと第一の正孔輸送層(α−NPD)の厚みを図11に示すように変えた素子を作製した。
1 透明基板
2 透光性材料層
2a バインダ層
2b 粒子
3 透明電極(導電性高分子材料の塗布膜)
4 発光層
5 反射電極
6 封止缶
41 正孔注入層
42 正孔輸送層
43 有機発光層
44 電子輸送層
45 電子注入層
3a 模擬透明電極
21 模擬粒子層
Claims (19)
- 透明基板、透明電極、有機材料により構成される有機発光層を少なくとも含む発光層、及び反射電極の積層構造を含む有機電界発光素子であって、
前記透明電極は、有機の導電性材料の塗布膜であり、
前記透明電極と前記発光層の界面には散乱性を有する凹凸が形成され、
前記界面の平均面粗さRaが0.3μmよりも大きく、1.5μm以下であり、
前記透明基板と前記透明電極の間に設けられ、前記透明電極側の表面に凹凸を有する透光性材料からなる透光性材料層を備え、
前記透光性材料層の屈折率と前記透明電極の屈折率との差が0.1以下である有機電界発光素子。 - 請求項1記載の有機電界発光素子であって、
前記透光性材料層は、バインダ層と、前記バインダ層に埋められる粒子とにより構成され、
前記バインダ層の外側に突出する前記粒子によって、前記透光性材料層の前記透明電極との界面には凹凸が形成されており、
前記粒子の屈折率と前記バインダ層の屈折率の差が0.3以下である有機電界発光素子。 - 請求項1又は2項記載の有機電界発光素子であって、
前記発光層に含まれる層のうち前記透明電極に接する層の屈折率と前記透明電極の屈折率との差が0.1以上である有機電界発光素子。 - 請求項1〜3のいずれか1項記載の有機電界発光素子であって、
前記透明電極を構成する導電性材料は、導電性高分子材料である有機電界発光素子。 - 請求項4記載の有機電界発光素子であって、
前記導電性高分子材料は、ポリエチレンジオキシチオフェンを含む有機電界発光素子。 - 透明基板、透明電極、有機材料により構成される有機発光層を少なくとも含む発光層、及び反射電極の積層構造を含む有機電界発光素子であって、
前記透明電極は、有機の導電性材料の塗布膜であり、
前記透明電極と前記発光層の界面には散乱性を有する凹凸が形成され、
前記界面の平均面粗さRaが0.3μmよりも大きく、1.5μm以下であり、
前記発光層に含まれる層のうち前記透明電極に接する層の屈折率と前記透明電極の屈折率との差が0.1以上である有機電界発光素子。 - 請求項6記載の有機電界発光素子であって、
前記透明電極を構成する導電性材料は、導電性高分子材料である有機電界発光素子。 - 請求項7記載の有機電界発光素子であって、
前記導電性高分子材料は、ポリエチレンジオキシチオフェンを含む有機電界発光素子。 - 透明基板、透明電極、有機材料により構成される有機発光層を少なくとも含む発光層、及び反射電極の積層構造を含む有機電界発光素子であって、
前記透明電極は、有機の導電性材料の塗布膜であり、
前記透明電極と前記発光層の界面には散乱性を有する凹凸が形成され、
前記界面の平均面粗さRaが0.3μmよりも大きく、1.5μm以下であり、
前記発光層はバンドギャップ化合物層を含み、
前記バンドギャップ化合物層は、Eg(バンドギャップ)が1.3〜2.5eVの化合物からなり、かつ、膜厚が0.5nm以上10nm未満である有機電界発光素子。 - 請求項9記載の有機電界発光素子であって、
前記バンドギャップ化合物層の膜厚は0.5nm以上5nm未満である有機電界発光素子。 - 請求項10記載の有機電界発光素子であって、
前記バンドギャップ化合物層の膜厚は0.5nm以上2nm未満である有機電界発光素子。 - 請求項9〜11のいずれか1項記載の有機電界発光素子であって、
前記反射電極が銀を含む有機電界発光素子。 - 請求項9〜12のいずれか1項記載の有機電界発光素子であって、
前記バンドギャップ化合物層を形成する化合物が、CuPC、PTCDA、又はPTCDIである有機電界発光素子。 - 請求項9〜13のいずれか1項記載の有機電界発光素子であって、
前記バンドギャップ化合物層が前記透明電極に隣接する有機電界発光素子。 - 請求項9〜14のいずれか1項記載の有機電界発光素子であって、
前記透明基板と前記透明電極の間に設けられ、前記透明電極側の表面に凹凸を有する透光性材料からなる透光性材料層を備え、
前記透光性材料層の屈折率と前記透明電極の屈折率との差が0.1以下である有機電界発光素子。 - 請求項15記載の有機電界発光素子であって、
前記透光性材料層は、バインダ層と、前記バインダ層に埋められる粒子とにより構成され、
前記バインダ層の外側に突出する前記粒子によって、前記透光性材料層の前記透明電極との界面には凹凸が形成されており、
前記粒子の屈折率と前記バインダ層の屈折率の差が0.3以下である有機電界発光素子。 - 請求項9〜16のいずれか1項記載の有機電界発光素子であって、
前記発光層に含まれる層のうち前記透明電極に接する層の屈折率と前記透明電極の屈折率との差が0.1以上である有機電界発光素子。 - 請求項9〜17のいずれか1項記載の有機電界発光素子であって、
前記透明電極を構成する導電性材料は、導電性高分子材料である有機電界発光素子。 - 請求項18記載の有機電界発光素子であって、
前記導電性高分子材料は、ポリエチレンジオキシチオフェンを含む有機電界発光素子。
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