JP6405579B2 - 有機elデバイス - Google Patents
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Description
本願の発明者は、薄膜法を用いて種々の条件でITOからなる陰極を電子輸送層上に形成した有機ELデバイスを用意した。まず、これら有機ELデバイスの陰極表面をSEM(Scanning Electron Microscope)により観察した。観察の結果、成膜条件によって、陰極の表面状態が異なることが確認された。さらに、BS−SIMS(Back Side Secondary Ion Mass Spectrometry)により測定した結果、成膜条件によって、インジウムInの浸入度、酸素Oの浸入度が異なることが確認された。浸入度とは、インジウムInまたは酸素Oが検出された位置から陰極までの電子輸送層の膜厚を意味する。これらの結果から、本願の発明者は、電子輸送層における陰極との界面領域が変質して変質層が形成されていると推測した。
本発明の一態様に係る有機ELデバイスは、基板と、前記基板上に配置された陽極と、前記陽極上に配置された、発光層を含む機能層と、前記機能層上に配置された、有機化合物を含む材料から構成される電子輸送層と、前記電子輸送層上に当該電子輸送層と接して配置された、透光性を有する陰極と、を備える有機ELデバイスであって、前記電子輸送層は、その比誘電率が1MHz以上1GHz以下の交流電圧を印加する測定条件で2以上10以下となるように調整されている。
図1は、実施の形態に係る有機ELデバイス1を示す模式的な断面図である。
<基板>
基板10は、公知のTFT(薄膜トランジスタ)基板とされ、基材の表面に発光層50を駆動させるためのTFT(不図示)が形成されている。
陽極20は、導電性の材料からなり、その厚さは、例えば200nmである。
正孔注入層30は、例えば、MoOx(酸化モリブデン)、WOx(酸化タングステン)又はMoxWyOz(モリブデン−タングステン酸化物)などの金属酸化物から構成され、反応性スパッタリング法を用いて形成される。
正孔輸送層40は、例えば、(4−ブチルフェニル)ジフェニルアミン(TFB)、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物などのアミン系有機高分子材料から構成され、当該構成材料を含むインクを塗布し、乾燥させることにより形成される。正孔輸送層40の厚さは、例えば20nmである。
発光層50は、例えば、F8−F6(F8(ポリジオクチルフルオレン)とF6(ポリジヘキシルフルオレン)との共重合体)から構成され、当該構成材料を含むインクを塗布し、乾燥させることにより形成される。
電子輸送層60は、例えば、真空蒸着法を用いて形成され、その厚さは、例えば、30nm以上150nm以下である。
陰極70は、透光性導電性材料からなり、例えば、薄膜法、真空蒸着法やスパッタリング法を用いて形成される。陰極70を構成する透光性導電性材料としては、例えば、ITO(酸化インジウムスズ)、IZO(酸化インジウム亜鉛)、IGZO(酸化インジウムガリウムスズ)など、In、Sn、Ti、Al、Zn、及びGaのうち少なくとも1つの元素と酸素元素とからなる導電性酸化物を用いることができる。
有機ELデバイス1は、トップエミッション型であり、発光層50で発せられた光は、陰極70側から取り出される。
図2(a)は、本発明の実施の形態に係る電子輸送層60を示す模式的な断面図である。図2(b)は、本発明の実施の形態に係る評価素子100を示す模式的な断面図であり、図2(c)は、評価素子100の等価回路図である。
図2(a)に示すように、電子輸送層60は、本体層61と変質層62とから構成される。
評価素子100は、電子輸送層の比誘電率を測定するための測定用素子である。上述のように、有機ELデバイス1における電子輸送層60の比誘電率を精度よく測定することは困難である。そこで、電子輸送層60と等価な電子輸送層60aの比誘電率をもって電子輸送層60の誘電率に代替させることとした。
電子輸送層60aは、キャリアを有さないが、電子が注入された場合に電子を輸送する機能を有するものである。電子輸送層60aは、基本的に絶縁体であり、誘電体として近似することが可能である。つまり、本体層61aと変質層62aとから構成される電子輸送層60aは、図2(c)に示すように、本体層61aを電気容量C1、変質層62aを電気容量C2とするそれぞれのコンデンサが直列接続したものとみなすことが可能である。
本願の発明者は、電子輸送層の比誘電率とデバイス性能との関係を検証すべく、検証実験を行った。検証実験は、種々の形成条件で陰極を形成した有機ELデバイスを作製し、デバイス性能を示す代表的な指標として、電子電流および寿命について測定を行った。それとともに、上記と同様の形成条件で評価素子を作製し、電子輸送層の比誘電率の測定を行った。以下、検証結果について説明する。
図3は、電子輸送層の合成比誘電率とデバイス性能(電子電流、寿命)との関係を示す検証結果であり、図3(a)が合成比誘電率と電子電流との関係を示し、図3(b)が合成比誘電率と寿命との関係を示す。ここでは、初期輝度8000cd/m2となる電圧を印加し、当該電圧を維持した状態で、輝度が半減するまでの時間を寿命とした。
図4は、電子輸送層の合成比誘電率と測定時に印加する交流電圧の周波数との関係を示すものである。
図5は、電子輸送層の合成比誘電率と層厚との関係を示すものである。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、以下に示すような構成を採用することも可能である。
基板における基材の構成材料としては、無アルカリガラス、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコン系樹脂、またはアルミナ等の絶縁性材料を採用することが可能である。
陽極は、実施の形態のように反射層のみから構成することなく、例えば、反射層と透光性導電材料からなる透光層とが順次積層された構成、当該透光層のみからなる構成、反射層を異なる材料からなる層が複数積層された構成などを採用することが可能である。
正孔注入層の構成材料としては、実施形態の金属酸化物以外に、当該金属酸化物を構成する金属の窒化物や酸窒化物などを採用することが可能である。
正孔輸送層の構成材料としては、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリフィリン化合物、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンジン誘導体などを採用することが可能である。
発光層の構成材料としては、オキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物およびアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、8−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、2−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とIII族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体等の蛍光物質、などを採用することが可能である。
電子輸送層の構成材料としては、CT錯体となる材料群以外にも、有機化合物のみからなる材料や、有機化合物と無機物質とからなる材料でもよい。
陰極としては、Alなどの金属材料からなる超薄膜(例えば厚み10nm)の金属層でもよく、当該金属層と実施の形態の陰極との積層構造としてもよい。
陰極上に、発光層が水分や空気等により劣化するのを抑制するための封止層を形成した構成でもよい。封止層の構成材料としては、窒化シリコン、酸窒化シリコン等を採用することが可能である。
有機ELデバイスとしては、本実施の形態である単体の有機EL素子以外にも、基板上に複数の有機EL素子を配設した有機EL表示パネルや有機EL表示装置等を採用することが可能である。
10 基板
20 陽極
30 正孔注入層
40 正孔輸送層
50 発光層
60 電子輸送層
70 陰極
Claims (3)
- 基板と、
前記基板上に配置された陽極と、
前記陽極上に配置された、発光層を含む機能層と、
前記機能層上に配置された、有機化合物を含む材料から構成される電子輸送層と、
前記電子輸送層上に当該電子輸送層と接して配置された、透光性を有する陰極と、を備える有機ELデバイスであって、
前記電子輸送層は、電荷輸送錯体からなる材料群からなり、ホスト材料として、BCP(バソキュプロイン)やBphen(バソフェナントロリン)、Alq3(トリス(8キノリノラト)アルミニウム)、NTCDA(ナフタレンテトラカルボン酸二無水物)のいずれかからなり、n型ドーパントして、CoCp2(コバルトセン)、TTN(ジチロシンの硝酸タリウム(III))、PyB(ピリジニウムベタイン)、Ru(terpy)2、Cr(bby)3、アルカリ金属、アルカリ土類金属のいずれかからなり、
前記電子輸送層の比誘電率が1MHz以上1GHz以下の交流電圧を印加する測定条件で2以上10以下となるように調整されており、
前記電子輸送層は、層厚が30nm以上150nm以下であると共に、前記電子輸送層の前記陰極と接する界面領域において変質層を含み、当該変質層の層厚が15nm以下である
ことを特徴とする有機ELデバイス。 - 前記陰極は、マグネトロンスッパタリング法を用いて形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の有機ELデバイス。 - 前記陰極は、In、Sn、Ti、Al、Zn、及びGaのうち少なくとも1つの元素と酸素元素とからなる導電性酸化物を含む材料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デバイス。
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