JP6781606B2 - Manufacturing method of organic EL element - Google Patents
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Description
本発明は、有機EL素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an organic EL device.
有機EL(Electro Luminescence)素子は、陽極、発光層を含む有機EL部、及び陰極を含んで構成される。有機EL部には発光層のほかに必要に応じて所定の層がさらに設けられる。有機EL部は、例えば陰極と発光層との間に配置される電子注入層を有する場合がある。 The organic EL (Electro Luminescence) element includes an anode, an organic EL portion including a light emitting layer, and a cathode. In addition to the light emitting layer, a predetermined layer is further provided in the organic EL unit as needed. The organic EL unit may have, for example, an electron injection layer arranged between the cathode and the light emitting layer.
有機EL素子は、基板上に各層を積層することにより形成される。積層順としては、陽極側から順に積層する形態と、陰極側から順に積層する形態とがある。本明細書では陽極側から積層する形態を「順積層」といい、陰極側から積層する形態を「逆積層」という。例えば特許文献1には逆積層型の有機EL素子の製造方法が記載されている。 The organic EL element is formed by laminating each layer on a substrate. The stacking order includes a form of stacking in order from the anode side and a form of stacking in order from the cathode side. In the present specification, the form of laminating from the anode side is referred to as "forward lamination", and the form of laminating from the cathode side is referred to as "reverse lamination". For example, Patent Document 1 describes a method for manufacturing a reverse-laminated organic EL element.
層構成が順積層と逆積層とで同じであれば、構成としては積層順が逆順になるだけである。そこで両者の発光特性等は同等のものになることが期待される。しかしながら、実際には順積層と逆積層とでその特性に差が生じる。 If the layer structure is the same for the forward stacking and the reverse stacking, the stacking order is only the reverse order. Therefore, it is expected that the light emission characteristics of both will be the same. However, in reality, there is a difference in the characteristics between the forward lamination and the reverse lamination.
例えば電子注入層を塗布法で形成する有機EL素子では、順積層に比べて逆積層の有機EL素子の方が、駆動電圧が高くなる場合がある。これは、逆積層で有機EL素子を作製する場合、陰極上に塗布法で電子注入層を形成する工程が生じ、その際に陰極が改質されるためと推測される。 For example, in an organic EL element in which an electron injection layer is formed by a coating method, a drive voltage may be higher in an organic EL element in reverse stacking than in forward stacking. It is presumed that this is because when the organic EL element is manufactured by reverse lamination, a step of forming an electron injection layer on the cathode by a coating method occurs, and the cathode is modified at that time.
したがって本発明の目的は、陽極より陰極が基板側に配置された逆積層型であって、低い駆動電圧を実現可能な有機EL素子の製造方法を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an organic EL device which is a reverse laminated type in which a cathode is arranged on a substrate side from an anode and can realize a low driving voltage.
本発明に係る有機EL素子の製造方法は、基板上に、改質されることによってn型半導体となる金属材料を含む電極層を形成する工程と、上記電極層上に、発光層を含む有機EL部を形成する工程と、上記有機EL部上に陽極を形成する工程と、を備え、上記電極層を形成する工程の後に、上記電極層を改質することによって、n型半導体領域を含む陰極を形成する。 The method for producing an organic EL element according to the present invention includes a step of forming an electrode layer containing a metal material which becomes an n-type semiconductor by being modified on a substrate, and an organic including a light emitting layer on the electrode layer. A step of forming an EL portion and a step of forming an anode on the organic EL portion are provided, and after the step of forming the electrode layer, the electrode layer is modified to include an n-type semiconductor region. Form a cathode.
上記有機EL素子の製造方法では、基板側から順に陰極、有機EL部及び陽極が設けられた逆積層型の有機EL素子を製造可能である。上記電極層を形成する工程の後に、上記電極層を改質することによって、n型半導体領域を含む陰極が形成されている。このように、陰極がn型半導体領域を含むため、陰極から有機EL部に向けての電子注入が阻害されにくい。その結果、低い駆動電圧を実現可能である。 In the above method for manufacturing an organic EL element, it is possible to manufacture a reverse-stacked organic EL element provided with a cathode, an organic EL portion, and an anode in this order from the substrate side. After the step of forming the electrode layer, the cathode including the n-type semiconductor region is formed by modifying the electrode layer. As described above, since the cathode includes the n-type semiconductor region, electron injection from the cathode toward the organic EL portion is less likely to be hindered. As a result, a low drive voltage can be realized.
上記有機EL部を形成する工程は、上記電極層上に、電子注入層を形成する工程と、上記電子注入層上に、上記発光層を形成する工程と、を有し、上記電子注入層を形成する工程では、上記電極層の少なくとも表面部を改質可能な溶媒又は分散媒を含む塗布液を用いた塗布法により、上記電子注入層を形成してもよい。 The step of forming the organic EL portion includes a step of forming an electron injection layer on the electrode layer and a step of forming the light emitting layer on the electron injection layer, and the electron injection layer is formed. In the step of forming, the electron injection layer may be formed by a coating method using a coating solution containing a solvent or a dispersion medium capable of modifying at least the surface portion of the electrode layer.
この製造方法では、陰極に電子注入層が接した有機EL素子を製造可能である。電子注入層は塗布法で形成され、その塗布法では、上記電極層の少なくとも表面部を改質可能な溶媒又は分散媒を用いている。この溶媒又は分散媒によって、電極層の少なくとも表面部を改質可能である。この場合、電子注入層を塗布法で形成できるとともに、電子注入層の形成中に、電極層の少なくとも表面部を改質して、陰極を得ることができるので、有機EL素子の生産性の向上を図れる。 With this manufacturing method, it is possible to manufacture an organic EL device in which an electron injection layer is in contact with a cathode. The electron injection layer is formed by a coating method, and the coating method uses a solvent or a dispersion medium capable of modifying at least the surface portion of the electrode layer. At least the surface portion of the electrode layer can be modified by this solvent or dispersion medium. In this case, the electron injection layer can be formed by the coating method, and at least the surface portion of the electrode layer can be modified during the formation of the electron injection layer to obtain a cathode, so that the productivity of the organic EL element can be improved. Can be planned.
上記金属材料は、亜鉛、チタン又はインジウムであり得る。 The metal material can be zinc, titanium or indium.
上記陽極は、可視光に対する透光性を有してもよい。この場合、陽極側から光を出力可能である。 The anode may have translucency with respect to visible light. In this case, light can be output from the anode side.
陽極が可視光に対する透光性を有する形態において、上記電極層を形成する工程では、上記基板側から順に第1層及び第2層を形成し、上記第2層の材料は、上記金属材料であり、上記第1層の材料は、上記第2層を構成する金属材料より可視光に対する反射率が高い金属材料であってもよい。 In the step of forming the electrode layer in a form in which the anode has transparency to visible light, the first layer and the second layer are formed in order from the substrate side, and the material of the second layer is the metal material. The material of the first layer may be a metal material having a higher reflectance to visible light than the metal material constituting the second layer.
この場合、第1層に対応する層上に、第2層に対応しており少なくとも表面部がn型半導体領域に改質された層が積層された陰極が形成される。第1層の材料は、第2層の材料より可視光に対して高い反射率を有する金属材料から構成されているため、有機EL素子において発光層からの光は、陰極で効率的に反射されやすい。その結果、有機EL素子の発光効率が向上する。 In this case, a cathode is formed on which a layer corresponding to the second layer and having a surface portion modified to an n-type semiconductor region is laminated on the layer corresponding to the first layer. Since the material of the first layer is composed of a metal material having a higher reflectance with respect to visible light than the material of the second layer, the light from the light emitting layer is efficiently reflected by the cathode in the organic EL element. Cheap. As a result, the luminous efficiency of the organic EL element is improved.
上記第1層の材料は、可視光に対する反射率が70%以上の金属材料であってもよい。上記第1層の材料の例は、アルミニウム又は銀であり得る。 The material of the first layer may be a metal material having a reflectance of 70% or more with respect to visible light. An example of the material of the first layer can be aluminum or silver.
本発明によれば、陽極より陰極が基板側に配置された逆積層型であって、低い駆動電圧を実現可能な有機EL素子の製造方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing an organic EL element which is a reverse laminated type in which a cathode is arranged on a substrate side from an anode and can realize a low driving voltage.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。同一の要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. The dimensional ratios in the drawings do not always match those described.
本実施形態の有機EL素子の製造方法で製造される有機EL素子10は、図1に模式的に示したように、基板12上に、陰極14、有機EL部16及び陽極18がこの順で積層されて構成されている。断らない限り、有機EL素子10は、基板12側からではなく、陽極18側から光を出射する。
In the
[基板]
基板12は、有機EL素子10を製造する工程において化学的に変化しないものが好適に用いられる。本実施形態の有機EL素子10では、透光性を有する基板12と、透光性を有さない基板12のいずれも用いることができる。基板12には、例えばガラス板、高分子フィルム、シリコン板、アルミニウムや銅箔などの金属箔、並びにこれらを積層したものなどが用いられる。基板12には有機EL素子10の用途に応じて、フレキシブルな基板、又はリジッドな基板が用いられる。基板12の厚さは、例えば30μm以上700μm以下である。
[substrate]
As the
[陰極]
陰極14は、n型半導体領域14aを含む。陰極14は、例えば、図1に示したように、少なくとも表面部(有機EL部16側の部分)にn型半導体領域14aを含む。図1では、陰極14が、n型半導体領域14aと金属領域14bを含む形態を例示しているが、陰極14全体がn型半導体領域14aであってもよい。本明細書におけるn型半導体領域14aは、電気抵抗率(Ω・cm)が9×10−5Ω・cm以上1×10−1Ω・cm以下であることが好ましい。
[cathode]
The
陰極14は、改質されてn型半導体領域14aが形成され得る金属材料を含む。陰極14の材料(陰極材料)の例は、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、スズ(Sn)、チタン(Ti)、カドミウム(Cd)、ガリウム(Ga)、銅(Cu)などが挙げられる。これらの中ではZn、Ti又はInが好ましく、Znであることが更に好ましい。ここで、改質とは、外的要因によって元の材料とは異なる組成に化学変化することを指す。
The
陰極14の厚さは、例えば0.lnm以上500nm以下である。薄すぎると陰極14を設ける効果が小さくなり、厚すぎると光の吸収量が多くなるからである。
The thickness of the
[有機EL部]
有機EL部16は、陰極14と陽極18の間に設けられており、陽極18と陰極14の間に印加された電力(例えば電圧)に応じて、電荷の移動及び電荷の再結合などを行い、有機EL素子10の発光に寄与する有機EL機能部である。有機EL部16は、機能層として電子注入層161と発光層162を含む。後述するように、有機EL部16は、他の機能層を含んでもよい。
[Organic EL part]
The
(電子注入層)
電子注入層161は、陰極14に接して配置される。電子注入層161は、イオン性ポリマーを含む。
(Electron injection layer)
The
電子注入層161に含有されるイオン性ポリマーとしては、例えば、特開2009−239279号公報、特開2012−033845号公報、特開2012−216821号公報、特開2012−216822号公報、特開2012−216815号公報に記載の化合物が挙げられる。
Examples of the ionic polymer contained in the
(発光層)
発光層162は、光(可視光を含む)を発する機能を有する機能層である。通常、主として蛍光及びりん光の少なくとも一方を発光する有機物、又はこの有機物とこれを補助するドーパントとから構成される。ドーパントは、例えば発光効率の向上や、発光波長を変化させるために加えられる。上記有機物は、低分子化合物でも高分子化合物でもよい。発光層162は、ポリスチレン換算の数平均分子量が、103〜108である高分子化合物を含むことが好ましい。発光層162の厚さは、例えば約2nm〜200nmである。
(Light emitting layer)
The
主として蛍光及びりん光の少なくとも一方を発光する発光性材料である有機物としては、例えば以下の色素系材料、金属錯体系材料及び高分子系材料が挙げられる。 Examples of organic substances that are luminescent materials that mainly emit at least one of fluorescence and phosphorescent light include the following pigment-based materials, metal complex-based materials, and polymer-based materials.
(色素系材料)
色素系材料としては、例えば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体などを挙げることができる。
(Dye material)
Examples of the dye-based material include cyclopendamine derivatives, tetraphenylbutadiene derivative compounds, triphenylamine derivatives, oxaziazole derivatives, pyrazoloquinolin derivatives, distyrylbenzene derivatives, distyrylarylene derivatives, pyrrole derivatives, and thiophene ring compounds. , Pylin ring compounds, perinone derivatives, perylene derivatives, oligothiophene derivatives, oxaziazole dimers, pyrazoline dimers, quinacridone derivatives, coumarin derivatives and the like.
(金属錯体系材料)
金属錯体系材料としては、例えばTb、Eu、Dyなどの希土類金属、又はAl、Zn、Be、Ir、Ptなどを中心金属に有し、オキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを配位子に有する金属錯体を挙げることができ、例えばイリジウム錯体、白金錯体などの三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミニウムキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、フェナントロリンユーロピウム錯体などを挙げることができる。
(Metal complex material)
Examples of the metal complex material include rare earth metals such as Tb, Eu, and Dy, or Al, Zn, Be, Ir, and Pt as the central metal, and oxadiazole, thiadiazol, phenylpyridine, phenylbenzoimidazole, and quinoline. Examples of metal complexes having a structure as a ligand include metal complexes that emit light from a triple-term excited state such as iridium complexes and platinum complexes, aluminum quinolinol complexes, benzoquinolinol berylium complexes, and benzoxazolyl zinc. Examples thereof include a complex, a benzothiazole zinc complex, an azomethylzinc complex, a porphyrin zinc complex, and a phenanthroline europium complex.
(高分子系材料)
高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素系材料や金属錯体系発光材料を高分子化したものなどを挙げることができる。
(Polymer-based material)
As the polymer-based material, a polyparaphenylene vinylene derivative, a polythiophene derivative, a polyparaphenylene derivative, a polysilane derivative, a polyacetylene derivative, a polyfluorene derivative, a polyvinylcarbazole derivative, and the above-mentioned dye-based material and metal complex-based luminescent material are polymerized. You can mention things.
上記発光性材料のうち、青色に発光する材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、及びそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体やポリフルオレン誘導体などが好ましい。 Among the above-mentioned luminescent materials, examples of the material that emits blue light include dystilyl arylene derivatives, oxadiazole derivatives, and polymers thereof, polyvinylcarbazole derivatives, polyparaphenylene derivatives, and polyfluorene derivatives. Of these, polyvinylcarbazole derivatives, polyparaphenylene derivatives and polyfluorene derivatives, which are polymer materials, are preferable.
緑色に発光する材料としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体及びそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが挙げられる。なかでも、緑色に発光する材料としては、高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。 Examples of the material that emits green light include quinacridone derivatives, coumarin derivatives and polymers thereof, polyparaphenylene vinylene derivatives, polyfluorene derivatives and the like. Among them, as the material that emits green light, a polyparaphenylene vinylene derivative or a polyfluorene derivative, which is a polymer material, is preferable.
赤色に発光する材料としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物及びそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが挙げられる。なかでも、赤色に発光する材料としては、高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。 Examples of the material that emits red light include coumarin derivatives, thiophene ring compounds and polymers thereof, polyparaphenylene vinylene derivatives, polythiophene derivatives, polyfluorene derivatives and the like. Among them, as the material that emits red light, a polyparaphenylene vinylene derivative, a polythiophene derivative, a polyfluorene derivative, etc., which are polymer materials, are preferable.
(ドーパント材料)
ドーパントの材料としては、例えばペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどが挙げられる。
(Dopant material)
Examples of the dopant material include perylene derivative, coumarin derivative, rubrene derivative, quinacridone derivative, squalium derivative, porphyrin derivative, styryl dye, tetracene derivative, pyrazolone derivative, decacyclene and phenoxazone.
有機EL部16は、必要に応じて所定の機能層をさらに有してもよい。例えば陰極14と陽極18の間に、電子輸送層、正孔輸送層及び正孔注入層などが設けられ得る。
The
有機EL素子10が取り得る層構成の一例を以下に示す。
(a)陰極/電子注入層/発光層/正孔注入層/陽極
(b)陰極/電子注入層/電子輸送層/発光層/正孔注入層/陽極
(c)陰極/電子注入層/発光層/正孔輸送層/正孔注入層/陽極
(d)陰極/電子注入層/電子輸送層/発光層/正孔輸送層/正孔注入層/陽極
(e)陰極/電子注入層/発光層/陽極
(f)陰極/電子注入層/電子輸送層/発光層/陽極
(g)陰極/発光層/陽極
(h)陰極/発光層/正孔注入層/陽極
(i)陰極/発光層/正孔輸送層/正孔注入層/陽極
(ここで、記号「/」は、記号「/」を挟む各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。)本実施形態の有機EL素子10は2層以上の発光層162を有していてもよい。
An example of the layer structure that the
(A) Cathode / electron injection layer / light emitting layer / hole injection layer / anode (b) cathode / electron injection layer / electron transport layer / light emitting layer / hole injection layer / anode (c) cathode / electron injection layer / light emission Layer / hole transport layer / hole injection layer / anode (d) cathode / electron injection layer / electron transport layer / light emitting layer / hole transport layer / hole injection layer / anode (e) cathode / electron injection layer / light emission Layer / anode (f) cathode / electron injection layer / electron transport layer / light emitting layer / anode (g) cathode / light emitting layer / anode (h) cathode / light emitting layer / hole injection layer / anode (i) cathode / light emitting layer / Hole transport layer / Hole injection layer / Anode (Here, the symbol "/" indicates that the layers sandwiching the symbol "/" are laminated adjacent to each other. The same shall apply hereinafter.) The organic of the present embodiment. The
(正孔注入層)
正孔注入層を構成する正孔注入材料としては、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、及び酸化アルミニウムなどの酸化物や、フェニルアミン系化合物、スターバースト型アミン系化合物、フタロシアニン系、アモルファスカーボン、ポリアニリン、及びポリチオフェン誘導体などが挙げられる。
(Hole injection layer)
Examples of the hole injection material constituting the hole injection layer include oxides such as vanadium oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, and aluminum oxide, phenylamine compounds, starburst amine compounds, phthalocyanine, and amorphous carbon. Examples thereof include polyaniline and polythiophene derivatives.
正孔注入層の厚さは、電気的な特性や成膜の容易性などを勘案して適宜設定され、例えば1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。 The thickness of the hole injection layer is appropriately set in consideration of electrical characteristics, ease of film formation, and the like, and is, for example, 1 nm to 1 μm, preferably 2 nm to 500 nm, and more preferably 5 nm to 200 nm. is there.
(正孔輸送層)
正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)若しくはその誘導体、又はポリ(2,5−チエニレンビニレン)若しくはその誘導体などが挙げられる。
(Hole transport layer)
Examples of the hole transport material constituting the hole transport layer include polyvinylcarbazole or a derivative thereof, polysilane or a derivative thereof, a polysiloxane derivative having an aromatic amine in the side chain or the main chain, a pyrazoline derivative, an arylamine derivative, and a stillben derivative. Triphenyldiamine derivative, polyaniline or its derivative, polythiophene or its derivative, polyarylamine or its derivative, polypyrrole or its derivative, poly (p-phenylene vinylene) or its derivative, or poly (2,5-thienylene vinylene) or The derivative and the like can be mentioned.
これらの中で正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミン化合物基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)若しくはその誘導体、又はポリ(2,5−チエニレンビニレン)若しくはその誘導体などの高分子正孔輸送材料が好ましく、さらに好ましくはポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体である。低分子の正孔輸送材料の場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。 Among these, as the hole transport material, polyvinylcarbazole or its derivative, polysilane or its derivative, polysiloxane derivative having an aromatic amine compound group in the side chain or main chain, polyaniline or its derivative, polythiophene or its derivative, poly A high molecular weight hole transporting material such as arylamine or a derivative thereof, poly (p-phenylene vinylene) or a derivative thereof, or poly (2,5-thienylene vinylene) or a derivative thereof is preferable, and polyvinylcarbazole or a derivative thereof is more preferable. , Polysilane or its derivative, polysiloxane derivative having aromatic amine in the side chain or main chain. In the case of a low molecular weight hole transport material, it is preferable to disperse it in a high molecular weight binder.
正孔輸送層の厚さとしては、電気的な特性や成膜の容易性などを勘案して適宜設定され、例えば1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。 The thickness of the hole transport layer is appropriately set in consideration of electrical characteristics, ease of film formation, and the like, and is, for example, 1 nm to 1 μm, preferably 2 nm to 500 nm, and more preferably 5 nm to 200 nm. Is.
(電子輸送層)
電子輸送層を構成する電子輸送材料としては、公知のものを使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、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、ジフェノキノン誘導体、又は8−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、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などが挙げられる。
(Electronic transport layer)
As the electron transport material constituting the electron transport layer, known materials can be used, and oxadiazole derivatives, anthracinodimethane or its derivatives, benzoquinone or its derivatives, naphthoquinone or its derivatives, anthraquinone or its derivatives, tetracyanoanthra. Kinodimethane or its derivatives, fluorenone derivatives, diphenyldicyanoethylene or its derivatives, diphenoquinone derivatives, or metal complexes of 8-hydroxyquinoline or its derivatives, polyquinolin or its derivatives, polyquinoxalin or its derivatives, polyfluorene or its derivatives, etc. Can be mentioned.
これらのうち、電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、ベンゾ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、又は8−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、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が好ましく、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス(8−キノリノール)アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。 Among these, the electron transporting material includes oxadiazole derivative, benzoquinone or its derivative, anthraquinone or its derivative, or metal complex of 8-hydroxyquinoline or its derivative, polyquinoline or its derivative, polyquinoxalin or its derivative, polyfluorene. Alternatively, a derivative thereof is preferable, and 2- (4-biphenylyl) -5- (4-t-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole, benzoquinone, anthraquinone, tris (8-quinolinol) aluminum, and polyquinoline are further preferable. preferable.
電子輸送層の厚さは、電気的な特性や成膜の容易性などを勘案して適宜設定され、例えば1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。 The thickness of the electron transport layer is appropriately set in consideration of electrical characteristics, ease of film formation, and the like, and is, for example, 1 nm to 1 μm, preferably 2 nm to 500 nm, and more preferably 5 nm to 200 nm. ..
[陽極]
有機EL素子10のように、発光層162から放射される光が陽極18を通って出射する構成の場合、陽極18には可視光に対して透光性を有する電極が用いられる。透光性を有する電極としては、電気伝導度の高い金属酸化物、金属硫化物及び金属などの薄膜を用いることができ、光透過率の高いものが好適に用いられる。具体的には酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、金、白金、銀、及び銅などから成る薄膜が用いられ、これらの中でもITO、IZO、又は酸化スズから成る薄膜が好適に用いられる。陽極18として、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。
[anode]
In the case of a configuration in which the light emitted from the
陽極18の厚さは、光の透過性、電気抵抗などを考慮して、適宜選択することができ、例えば10nm〜10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmである。
The thickness of the
[有機EL素子の製造方法]
次に、図1に示したように、有機EL部16が電子注入層161と発光層162の積層構造を有する形態の有機EL素子10の製造方法の一例について説明する。
[Manufacturing method of organic EL element]
Next, as shown in FIG. 1, an example of a method for manufacturing the
有機EL素子の製造方法は、図2に示したように、電極層を形成する工程S10と、有機EL部を形成する工程S12と、陽極を形成する工程S14とを含む。以下、各工程を説明する。以下、電極層を形成する工程S10、有機EL部を形成する工程S12及び陽極を形成する工程S14をそれぞれ電極層形成工程S10、有機EL部形成工程S12及び陽極形成工程S14と称す。 As shown in FIG. 2, the method for manufacturing an organic EL element includes a step S10 for forming an electrode layer, a step S12 for forming an organic EL portion, and a step S14 for forming an anode. Hereinafter, each step will be described. Hereinafter, the step S10 for forming the electrode layer, the step S12 for forming the organic EL portion, and the step S14 for forming the anode are referred to as an electrode layer forming step S10, an organic EL portion forming step S12, and an anode forming step S14, respectively.
<電極層形成工程>
電極層形成工程S10では、図3に示したように、基板12上に、電極層20を形成する。電極層20の材料は、改質されることによってn型半導体領域14aが形成される材料である。電極層20の材料の例は、陰極14の説明において、陰極材料として例示した金属材料である。電極層20は、例えばインクジェット印刷法、スクリーン印刷法、真空蒸着法、スパッタ法などによって形成され、これらの中でも真空蒸着法又はスパッタ法によって形成することが好ましい。
<Electrode layer forming process>
In the electrode layer forming step S10, the
<有機EL部形成工程>
有機EL部形成工程S12では、電極層20上に有機EL部16を形成する。有機EL部形成工程S12は、図2に示したように、電子注入層を形成する工程(以下、「電子注入層形成工程」と称す)S12Aと、発光層を形成する工程(以下、「発光層形成工程」と称す)S12Bを含む。
<Organic EL part forming process>
In the organic EL portion forming step S12, the
(電子注入層形成工程)
電子注入層形成工程S12Aでは、電極層20上に電子注入層161を形成する。本工程S12Aでは、電極層20の少なくとも表面部を改質可能な溶媒又は分散媒と、上述した電子注入層161用の材料を含む塗布液(例えばインキ)を用いて電子注入層161を形成する。電極層20の少なくとも表面部を改質可能な溶媒又は分散媒は、電極層20の表面部のみを改質できるものであっても、電極層20の表面部を含めた全部を改質できるものであってもよい。電極層20の少なくとも表面部を改質可能な溶媒又は分散媒としては、例えば極性溶媒又は極性分散媒が挙げられる。具体的には、電極層20を改質可能な溶媒又は分散媒としては、例えば、アルコール類、エーテル類、エステル類、ニトリル化合物類、ニトロ化合物類、ハロゲン化アルキル類、ハロゲン化アリール類、チオール類、スルフィド類、スルホキシド類、チオケトン類、アミド類、カルボン酸類等が挙げられ、これらの中では、溶解度が9.3以上の溶媒が好ましく、アルコール類がより好ましい。そのアルコール類としては、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、t−ブチルアルコール、1,2−エタンジオール等が挙げられる。
(Electron injection layer forming process)
In the electron injection layer forming step S12A, the
塗布法としては、スピンコート法、インクジェット印刷法、スリットコート法、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、ワイヤーバーコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法及びノズルプリント法等が挙げられる。 The coating methods include spin coating method, inkjet printing method, slit coating method, micro gravure coating method, gravure coating method, bar coating method, roll coating method, wire bar coating method, spray coating method, screen printing method, and flexographic printing method. , Offset printing method, nozzle printing method and the like.
このように、電極層20の少なくとも表面部を改質可能な溶媒又は分散媒を含む塗布液を用いて電子注入層161を形成すれば、電子注入層161の形成過程において、電極層20の少なくとも表面部が改質され、図4に示したように、n型半導体領域14aが形成された陰極14が得られる。したがって、電極層形成工程S12Aでは、電子注入層161が形成されるとともに、n型半導体領域14aが形成される。よって、本実施形態において、電子注入層形成工程S12Aは、n型半導体領域14aを形成する工程でもある。電極層20の少なくとも一部が改質されることで、n型半導体領域14aを含む陰極14が形成されるので、電子注入層形成工程S12Aは、陰極14を形成する工程の一部であり得る。このとき、電極層20の改質されなかった部分が金属領域14bとなる。電子注入層形成工程S12Aにおいて、電極層20の全部が改質された場合、金属領域14bを有さず、n型半導体領域14aのみを有する陰極14が形成される。
In this way, if the
図4では、図3に示した電極層20のうち表面部にn型半導体領域14aが形成される形態を示している。すなわち、金属領域14bとn型半導体領域14aを含む陰極14を図示している。
FIG. 4 shows a form in which the n-
本明細書において、「電極層」は、有機EL素子の製造方法における説明において陰極に対応する層(陰極となるべき層)であって改質される前の層を意味している。「陰極」は、有機EL素子の製造方法で製造された有機EL素子に含まれる構成要素であって、電極層の少なくとも一部が改質されることによって形成された構成要素を意味している。 In the present specification, the "electrode layer" means a layer corresponding to a cathode (a layer to be a cathode) in the description of the method for manufacturing an organic EL element and before being modified. The "cathode" is a component included in an organic EL device manufactured by a method for manufacturing an organic EL device, and means a component formed by modifying at least a part of an electrode layer. ..
(発光層形成工程)
発光層形成工程S12Bでは、電子注入層161上に発光層162を形成する。発光層162は、例えば塗布法、真空蒸着法、スパッタリング法などによって形成され、工程の簡易さの観点から塗布法によって形成されることが好ましい。塗布法としては、上述の電子注入層形成工程S12Aで例示した塗布法が挙げられる。
(Light emitting layer forming process)
In the light emitting layer forming step S12B, the
発光層162を塗布法で形成する場合、電子注入層161を溶解しにくい塗布液(例えばインキ)を用いて発光層162を形成することが好ましい。
When the
このような塗布液としては発光層162となる材料と、溶媒又は分散媒とを含む。例えば電子注入層161がアルコール類のような極性溶媒に溶解する材料から構成されている場合、電子注入層161が溶解しにくい無極性溶媒又は無極性分散媒を用いることが好ましく、このような溶媒又は分散媒としては、例えば、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタンなどの塩素系溶媒、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテートなどのエステル系溶媒などが挙げられ、芳香族炭化水素系溶媒が好ましい。
Such a coating liquid contains a material to be the
(陽極形成工程)
陽極形成工程S14では、発光層162上に陽極18を形成する。陽極18は、例えばスピンコート法、インクジェット塗布法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット平板印刷法、スプレーコート法、ノズルプリント法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法などにより形成される。
(Anode forming process)
In the anode forming step S14, the
上記有機EL素子の製造方法は、有機EL部16が電子注入層161と発光層162から構成される積層構造を有する場合の製造方法である。前述したように、有機EL部16は、電子注入層161と発光層162以外の層(例えば、電子輸送層、正孔輸送層、正孔注入層等)を有し得る。有機EL部16が、電子注入層161と発光層162以外の層を含む形態では、電極層20側から順に対応する層を形成すればよい。電子注入層161と発光層162以外の層は、塗布法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などによって形成され得る。
The method for manufacturing the organic EL element is a manufacturing method when the
図2のフローチャートで示された製造方法で製造される有機EL素子10は、陽極18に対して陰極14が基板12側に位置する逆積層型の有機EL素子10である。上記製造方法では、改質されることでn型半導体となる金属材料を電極層20の材料に使用しており、電極層20上に電子注入層161を形成する工程において、電極層20の少なくとも表面部を改質してn型半導体領域14aを含む陰極14を形成している。そのため、低い駆動電圧で駆動可能な逆積層型の有機EL素子10を実現可能である。
The
この点について、有機EL部16に接する陰極材料として、改質されてもn型半導体を形成しない材料であるアルミニウムを用いた場合と比較して説明する。
This point will be described in comparison with the case where aluminum, which is a material that does not form an n-type semiconductor even if modified, is used as the cathode material in contact with the
アルミニウムは可視光の反射率が高いため、有機EL素子10の分野では、陽極18側から光を出射する場合の陰極材料として用いられることが多い。しかしながら、アルミニウムは、極性溶媒に曝されたりすることで改質され、絶縁領域を形成しやすい。そのため、逆積層型の有機EL素子において、上記アルミニウムを有機EL部に接する陰極材料として用いると、製造工程において、アルミニウムが改質され、有機EL部が絶縁領域に接する。その結果、陰極から発光層への電子注入性が低下し、有機EL素子の駆動電圧が高くなる。
Since aluminum has a high reflectance of visible light, it is often used as a cathode material when light is emitted from the
これに対して、本実施形態の有機EL素子の製造方法では、改質されることでn型半導体となる金属材料を電極層20の材料に使用し、有機EL部16の形成中(図1に例示した素子構成では電子注入層161の形成中)に、電極層20の少なくとも表面部を改質して、n型半導体領域14aを形成する。したがって、製造された有機EL素子10において、n型半導体領域14aに有機EL部16(図1に例示した素子構成では電子注入層161)が接する。そのため、本実施形態の有機EL素子の製造方法では、低い駆動電圧を実現可能な有機EL素子10を製造可能である。
On the other hand, in the method for manufacturing an organic EL device of the present embodiment, a metal material that is modified to become an n-type semiconductor is used as the material of the
改質されることでn型半導体となる金属材料を電極層20の材料に用いていることから、例示したように有機EL部16のうち電極層20に接する層を塗布法で形成可能である。例えば、図1に示した構成では、電極層20上に電子注入層161を塗布法で形成可能である。更に、電子注入層161上に発光層162も塗布法で形成可能である。塗布法は、例えば、基板12を搬送しながら実施できるので、逆積層型の有機EL素子10の生産性の向上をはかりやすい。更に、塗布法を採用することで、有機EL素子10の生産性向上に有利なロールツーロール方式を適用可能である。
Since a metal material that becomes an n-type semiconductor by modification is used as the material of the
電極層20上に直接形成する層(例えば電子注入層161)を塗布法で形成する際に、電極層20の少なくとも表面部を改質可能な溶媒又は分散媒を用いることで、層形成中に電極層20の少なくとも表面部を改質してn型半導体領域14aを形成できる。この場合、電極層20上に直接形成する層の形成工程が、電極層20の改質の工程も兼ねるため、高い生産性を実現可能である。
When the layer (for example, the electron injection layer 161) to be formed directly on the
(変形例)
図5は、図1に示した有機EL素子10の変形例である有機EL素子10Aの模式図である。有機EL素子10Aは、陰極14の代わりに、第1陰極221及び第2陰極222を有する陰極22を有する点で、有機EL素子10の構成と相違する。上記相違点以外の有機EL素子10の構成は、有機EL素子10と同様である。よって、相違点を中心に変形例を説明する。
(Modification example)
FIG. 5 is a schematic view of the
第1陰極221は、有機EL素子10が有する陰極14と同様に、改質されることによってn型半導体となる金属材料を含む。第1陰極221用の金属材料の例は、陰極14に対して例示した金属材料と同じである。第1陰極221は、その表面部(有機EL部16側の部分)にn型半導体領域221aを含む。第1陰極221の厚さの例は、0.1nm〜200nmである。図5では、第1陰極221が、n型半導体領域221aと金属領域221bを含む形態を例示しているが、陰極14の場合と同様に、第1陰極221全体がn型半導体領域221aであってもよい。
The
第2陰極222は、基板12と第1陰極221の間に配置されている。第2陰極222の厚さは、例えば0.1nm〜300nmであることが好ましい。第2陰極222は、可視光に対して第1陰極221より高い反射率を有する。
The
第2陰極222の材料の例としては、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)、及びクロム(Cr)、又はこれらのうち少なくとも2種類の金属を含む合金が挙げられる。第2陰極222は、例示した金属の中でもAl又はAgから構成されることが好ましい。
Examples of the material of the
有機EL素子10Aは、図6に示したフローチャートのように、図2に示した電極層形成工程S10の代わりに、電極層形成工程(電極層を形成する工程)S20を備える点で相違する点以外は、有機EL素子10の場合と同様の製造方法で製造される。よって、有機EL素子10Aの製造方法として、主に上記相違点である電極層形成工程S20を説明する。
The
電極層形成工程S20は、基板12上に下部層(第1層)を形成する工程(以下、「下部層形成工程」と称す)S20Aと、下部層上に上部層(第2層)を形成する工程(以下、「上部層形成工程」と称す)S20Bとを含む。これにより、電極層形成工程S20では、図7に示したように、下部層241と上部層242とを有する電極層24が形成される。
The electrode layer forming step S20 is a step of forming a lower layer (first layer) on the substrate 12 (hereinafter referred to as a “lower layer forming step”) S20A and forming an upper layer (second layer) on the lower layer. The step (hereinafter, referred to as “upper layer forming step”) S20B is included. As a result, in the electrode layer forming step S20, as shown in FIG. 7, the
電極層24は、上部層242の少なくとも一部(例えば表面部)が改質されることによって陰極22となる2層構造の電極層である。具体的には、上部層242は、上部層242の少なくとも一部(例えば表面部)が改質されることによって第1陰極221となるべき層である。下部層241は、有機EL素子の製造方法の説明における第2陰極222に対応する層である。下部層241は、改質されない。すなわち、有機EL素子の製造方法の説明において、第2陰極222を下部層241と便宜的に称している。
The
下部層形成工程S20Aでは、基板12上に、第2陰極222としての下部層241を形成する。下部層241は、第2陰極222用の材料を使用する点以外は、電極層20を形成する場合と同様の方法で形成され得る。前述した第1陰極221と第2陰極222との反射率の関係を実現するために、下部層241用の材料は、上部層242用の材料より可視光に対して高い反射率を有し、下部層241用の反射率は、例えば可視光に対して70%以上であり、90%以上であることが更に好ましい。上部層形成工程S20Bでは、下部層241上に、第1陰極221となる上部層242を形成する。上部層242は、第2陰極222用の材料を使用する点以外は、下部層241を形成する場合と同様にして上部層242を形成し得る。第2陰極222用の材料は、電極層20の材料と同様であり得るので、上部層形成工程S20Bは、電極層形成工程S10と同様とし得る。
In the lower layer forming step S20A, the
上記電極層形成工程S20を実施した後、有機EL素子10の場合と同様に、有機EL部形成工程S12及び陽極形成工程S14を実施することで、有機EL素子10Aが製造される。
After performing the electrode layer forming step S20, the
有機EL素子10Aの製造では、改質されてn型半導体となる金属材料を含む上部層242が構成されている。よって、有機EL部形成工程S12において、有機EL素子10の場合と同様の方法で、上部層242上に、電子注入層161を形成すれば、上部層242の少なくとも表面部が改質され、n型半導体領域14aを含む第1陰極221が形成される。よって、有機EL素子10Aの製造方法において、電極層形成工程S12Aは、電極層24(より具体的には上部層242)の改質工程を含む。
In the production of the
上記製造方法で製造された有機EL素子10Aは、陰極22のうち有機EL部16に接する第1陰極221が、n型半導体領域14aを含む。よって、有機EL素子10A及びその製造方法は、有機EL素子10及びその製造方法と少なくとも同様の作用効果を有する。
In the
有機EL素子10Aの製造方法では、第2陰極222としての下部層241を形成した後に、第1陰極221となる上部層242を形成しており、下部層241用の材料は、上部層242用の材料より可視光に対して高い反射率を有する。そのため、本変形例の製造方法では、第1陰極221よりも高い反射率を有する第2陰極222上に第1陰極221が積層された陰極22を有する有機EL素子10Aが製造される。よって、発光層162から発光された光は陰極22で反射されやすい。その結果、陽極18側から光を出力する有機EL素子10Aの発光効率が向上する。すなわち、本変形例で説明した有機EL素子の製造方法は、低い駆動電圧を実現しながら、発光効率の向上を図られた有機EL素子10Aを製造可能である。
In the method for manufacturing the
以下、上記実施形態及び変形例で説明した有機EL素子の作用効果の検証実験について説明する。 Hereinafter, the verification experiment of the action and effect of the organic EL element described in the above-described embodiment and modification will be described.
[検証実験1]
検証実験1では、改質されてn型半導体となる金属材料を陰極材料に用いることで電子注入特性が改善する点について検証した。この検証実験1では、次の素子構成を有する実験用素子(以下、実験用素子E1と称す)を用いた。
基板/下部電極/電子注入層/発光層/電子注入層/上部電極
[Verification experiment 1]
In verification experiment 1, it was verified that the electron injection characteristics are improved by using a metal material that is modified to become an n-type semiconductor as a cathode material. In this verification experiment 1, an experimental element having the following element configuration (hereinafter referred to as an experimental element E1) was used.
Substrate / lower electrode / electron injection layer / light emitting layer / electron injection layer / upper electrode
上記構成の実験用素子E1として、下部電極用の材料にZnを用いた素子(以下、「実験用素子E1a」と称す)と、下部電極用の材料にAlを用いた素子(以下、「実験用素子E1b」と称す)をそれぞれ製造した。 As the experimental element E1 having the above configuration, an element using Zn as the material for the lower electrode (hereinafter referred to as "experimental element E1a") and an element using Al as the material for the lower electrode (hereinafter, "experiment"). The elements (referred to as "elements E1b") were manufactured.
(実験用素子E1aの製造方法)
実験用素子E1aでは、基板として0.7mm厚のガラス板を準備した。更に、1mlのメタノールに対してイオン性ポリマー2mgを混合し、イオン性ポリマーを含む塗布液(以下、「塗布液α」と称す)を準備した。更に、高分子発光材料P1とキシレンとを混合し、1.3重量%の高分子発光材料P1を含む発光層形成用組成物Cを準備した。
(Manufacturing method of experimental element E1a)
For the experimental element E1a, a 0.7 mm thick glass plate was prepared as a substrate. Further, 2 mg of the ionic polymer was mixed with 1 ml of methanol to prepare a coating liquid containing the ionic polymer (hereinafter referred to as “coating liquid α”). Further, the polymer light emitting material P1 and xylene were mixed to prepare a composition C for forming a light emitting layer containing 1.3% by weight of the polymer light emitting material P1.
次に、ロードロック式スパッタリング装置を用いて、上記基板(ガラス板)上へ下部電極として厚さが50nmでありZnからなる薄膜(Zn膜)を形成した。そのZn膜上に、上記イオン性ポリマーを含む塗布液αを窒素雰囲気中でスピンコート成膜することによって塗布膜を得て、その塗布膜を窒素雰囲気下、130℃で10分間加熱・乾燥させて、厚さ30nmの電子注入層を得た。 Next, using a load-lock type sputtering device, a thin film (Zn film) having a thickness of 50 nm and made of Zn was formed on the substrate (glass plate) as a lower electrode. A coating film is obtained by spin-coating the coating liquid α containing the ionic polymer on the Zn film in a nitrogen atmosphere, and the coating film is heated and dried at 130 ° C. for 10 minutes in a nitrogen atmosphere. An electron-injected layer having a thickness of 30 nm was obtained.
上記で得た電子注入層の上に、発光層形成用組成物Cを窒素雰囲気中でスピンコート法により塗布し、厚さ80nmの塗布膜を得た。この塗布膜を設けた基板を窒素雰囲気下、190℃で60分間加熱し、溶媒を蒸発させた後、室温まで自然冷却させ、発光層が形成された基板を得た。 On the electron injection layer obtained above, the light emitting layer forming composition C was applied by a spin coating method in a nitrogen atmosphere to obtain a coating film having a thickness of 80 nm. The substrate on which the coating film was provided was heated at 190 ° C. for 60 minutes in a nitrogen atmosphere to evaporate the solvent and then naturally cooled to room temperature to obtain a substrate on which a light emitting layer was formed.
上記発光層が形成された基板の発光層の上に、上記イオン性ポリマーを含む塗布液αを窒素雰囲気中でスピンコート成膜することによって塗布膜を得て、その塗布膜を窒素雰囲気下、130℃で10分間加熱・乾燥させて、厚さ30nmの電子注入層を得た。この電子注入層の上に真空蒸着法により上部電極として厚さが80nmでありAlからなる薄膜(Al膜)を形成し、実験用素子E1aを得た。 A coating film was obtained by spin-coating a coating liquid α containing the ionic polymer on the light emitting layer of the substrate on which the light emitting layer was formed in a nitrogen atmosphere, and the coating film was applied under a nitrogen atmosphere. The mixture was heated and dried at 130 ° C. for 10 minutes to obtain an electron-injected layer having a thickness of 30 nm. A thin film (Al film) having a thickness of 80 nm and made of Al was formed on the electron injection layer as an upper electrode by a vacuum vapor deposition method to obtain an experimental element E1a.
上記製造方法から理解されるように、電子注入層の形成には、極性溶媒であるメタノールを含む塗布液を用いている。よって、製造過程において、Zn膜上に電子注入層を形成する際、Zn膜の表面部は改質され、Zn膜の表面部にはn型半導体領域が形成されている。一方、上部電極は、真空蒸着法で形成しているため、上部電極の電子注入層側は改質されていない。 As can be understood from the above production method, a coating liquid containing methanol, which is a polar solvent, is used to form the electron injection layer. Therefore, in the manufacturing process, when the electron injection layer is formed on the Zn film, the surface portion of the Zn film is modified, and an n-type semiconductor region is formed on the surface portion of the Zn film. On the other hand, since the upper electrode is formed by the vacuum vapor deposition method, the electron injection layer side of the upper electrode is not modified.
(実験用素子E1bの製造方法)
実験用素子E1aの製造方法において、下部電極の材料をAlに変えた点以外は、実験用素子E1aの製造方法と同様の方法で、実験用素子E1bを製造した。実験用素子E1bでも、電子注入層の形成には、極性溶媒であるメタノールを含む塗布液を用いている。よって、製造過程において、厚さが50nmである下部電極のAlからなる薄膜(Al膜)上に電子注入層を形成する際、下部電極のAl膜の表面部は改質され、下部電極のAl膜の表面部には絶縁領域が形成されている。
(Manufacturing method of experimental element E1b)
The experimental element E1b was manufactured by the same method as the method for manufacturing the experimental element E1a, except that the material of the lower electrode was changed to Al in the method for manufacturing the experimental element E1a. Even in the experimental element E1b, a coating liquid containing methanol as a polar solvent is used for forming the electron injection layer. Therefore, in the manufacturing process, when the electron injection layer is formed on the thin film (Al film) made of Al of the lower electrode having a thickness of 50 nm, the surface portion of the Al film of the lower electrode is modified and the Al of the lower electrode is formed. An insulating region is formed on the surface of the film.
(電子注入実験)
実験用素子E1aの下部電極と上部電極の間に−3Vから+10Vまで電圧を印加する場合(1回目の測定)と、+3Vから−10Vまで電圧を印加する場合(2回目の測定)とに対して、実験用素子E1aへの電子注入の様子を実験用素子E1aに流れる電流に基づいて評価した。実験結果は図8に示した通りであった。図8の横軸は電圧(V)を示し、縦軸は電流(A)を示す。
(Electron injection experiment)
For the case where a voltage from -3V to + 10V is applied between the lower electrode and the upper electrode of the experimental element E1a (first measurement) and the case where a voltage is applied from + 3V to -10V (second measurement). Then, the state of electron injection into the experimental element E1a was evaluated based on the current flowing through the experimental element E1a. The experimental results were as shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 8 shows the voltage (V), and the vertical axis shows the current (A).
図8において、白抜き正方形マークは、1回目の測定として、下部電極及び上部電極間に−3Vから+10Vまで電圧を印加した場合の電流値を示しており、白抜き菱形マークは、2回目の測定として、下部電極と上部電極の間に+3Vから−10Vまで電圧を印加した場合の電流値を示している。図8において、1回目の測定における−3Vから0Vまでと、2回目の測定における0Vから−10Vまでは、下部電極からの電子注入性を示しており、1回目の測定における0Vから+10Vまでと、2回目の測定における+3Vから0Vまでは、上部電極からの電子注入性を示している。 In FIG. 8, the white square mark indicates the current value when a voltage is applied from -3V to + 10V between the lower electrode and the upper electrode as the first measurement, and the white diamond mark is the second measurement. As a measurement, the current value when a voltage is applied from + 3V to -10V between the lower electrode and the upper electrode is shown. In FIG. 8, the electron injection property from the lower electrode is shown from -3V to 0V in the first measurement and from 0V to -10V in the second measurement, and from 0V to + 10V in the first measurement. From + 3V to 0V in the second measurement, the electron injection property from the upper electrode is shown.
同様に、実験用素子E1bの下部電極と上部電極の間に−5Vから+10Vまで電圧を印加する場合(1回目の測定)と、+5Vから−10Vまで電圧を印加する場合(2回目の測定)とに対して、実験用素子E1bへの電子注入の様子を実験用素子E1bに流れる電流に基づいて評価した。実験結果は図9に示した通りであった。図9の横軸は電圧(V)を示し、縦軸は電流(A)を示す。 Similarly, when a voltage is applied from -5V to + 10V between the lower electrode and the upper electrode of the experimental element E1b (first measurement) and when a voltage is applied from + 5V to -10V (second measurement). On the other hand, the state of electron injection into the experimental element E1b was evaluated based on the current flowing through the experimental element E1b. The experimental results were as shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 9 shows the voltage (V), and the vertical axis shows the current (A).
図9において、白抜き正方形マークは、1回目の測定として、下部電極と上部電極の間に−5Vから+10Vまで電圧を印加した場合の電流値を示している。白抜き菱形マークは、2回目の測定として、下部電極と上部電極の間に+5Vから−10Vまで電圧を印加した場合の電流値を示している。図8の場合と同様に、図9において、1回目の測定における−5Vから0Vまでと、2回目の測定における0Vから−10Vまでは、下部電極からの電子注入性を示しており、1回目の測定における0Vから+10Vまでと、2回目の測定における+5Vから0Vまでは、上部電極からの電子注入性を示している。 In FIG. 9, the white square mark indicates the current value when a voltage of −5 V to + 10 V is applied between the lower electrode and the upper electrode as the first measurement. The white diamond mark indicates the current value when a voltage from + 5V to -10V is applied between the lower electrode and the upper electrode as the second measurement. Similar to the case of FIG. 8, in FIG. 9, the electron injection property from the lower electrode is shown from -5V to 0V in the first measurement and from 0V to -10V in the second measurement, and the first measurement. From 0V to + 10V in the measurement of No. 1 and from + 5V to 0V in the second measurement, the electron injection property from the upper electrode is shown.
図8に示したように、下部電極用の材料にZnを用いた実験用素子E1aでは、下部電極からの電子注入性と、Alからなる上部電極からの電子注入性はほぼ同等となることが確認された。一方、図9に示したように、下部電極用の材料にAlを用いた実験用素子E1bでは、下部電極からの電子注入性は、Alからなる上部電極からの電子注入性に比べて低下していることが確認された。実験用素子E1bにおける結果は、下部電極の表面部に絶縁領域が形成されているためと考えられる。 As shown in FIG. 8, in the experimental element E1a using Zn as the material for the lower electrode, the electron injection property from the lower electrode and the electron injection property from the upper electrode made of Al are almost the same. confirmed. On the other hand, as shown in FIG. 9, in the experimental element E1b using Al as the material for the lower electrode, the electron injection property from the lower electrode is lower than the electron injection property from the upper electrode made of Al. It was confirmed that It is considered that the result of the experimental element E1b is that an insulating region is formed on the surface portion of the lower electrode.
したがって、下部電極用の材料に、改質されてn型半導体となるZnを用いることで、電子注入層側の表面部が改質されていない上部電極(Al膜)からの電子注入と同程度の電子注入を下部電極側から実現できる。すなわち、有機EL部に接する陰極材料に改質されてn型半導体となる金属材料を用いることで、電子注入性の改善が図れること検証された。 Therefore, by using Zn, which is modified to be an n-type semiconductor, as the material for the lower electrode, the same degree as electron injection from the upper electrode (Al film) where the surface portion on the electron injection layer side is not modified. Electron injection can be realized from the lower electrode side. That is, it was verified that the electron injection property could be improved by using a metal material modified into an n-type semiconductor as the cathode material in contact with the organic EL portion.
[検証実験2]
検証実験2では、有機EL素子を製造し、改質されてn型半導体となる金属材料を陰極材料に用いることの作用効果を検証した。この検証実験2では、次の素子構成を有する実験用素子(以下、実験用素子E2と称す)を用いた。下記構成から理解されるように、実験用素子E2は、有機EL素子である。
基板/陰極/電子注入層/発光層/正孔輸送層/正孔注入層/陽極
[Verification experiment 2]
In the
Substrate / Cathode / Electron injection layer / Light emitting layer / Hole transport layer / Hole injection layer / Anode
上記構成の実験用素子E2として、陰極材料にZnを用いた素子(以下、実験用素子E2aと称す)と、陰極材料にAlを用いた素子(以下、実験用素子E2bと称す)をそれぞれ製造した。 As the experimental element E2 having the above configuration, an element using Zn as the cathode material (hereinafter referred to as the experimental element E2a) and an element using Al as the cathode material (hereinafter referred to as the experimental element E2b) are manufactured. did.
(実験用素子E2aの製造方法)
実験用素子E2aの製造のために 基板として、実験用素子E1aの場合と同様に、0.7mm厚のガラス板を準備した。更に、電子注入層の形成のための塗布液として、実験用素子E1aの場合と同様に、塗布液αを準備した。更に、発光層形成のための発光層形成用組成物として、実験用素子E1aの場合と同様に、発光層形成用組成物Cを準備した。
(Manufacturing method of experimental element E2a)
For the production of the experimental element E2a, a 0.7 mm thick glass plate was prepared as a substrate as in the case of the experimental element E1a. Further, as a coating liquid for forming the electron injection layer, a coating liquid α was prepared as in the case of the experimental element E1a. Further, as the light emitting layer forming composition for forming the light emitting layer, the light emitting layer forming composition C was prepared as in the case of the experimental element E1a.
実験用素子E2aの製造方法では、正孔輸送層を形成するために、高分子化合物P2を0.6重量%の濃度でキシレンに溶解し、高分子化合物P2を含むキシレン溶液を準備した。更に、正孔注入層を形成するために、高分子化合物P3を溶媒に溶かして、高分子化合物P3の懸濁液を準備した。 In the method for producing the experimental device E2a, in order to form the hole transport layer, the polymer compound P2 was dissolved in xylene at a concentration of 0.6% by weight, and a xylene solution containing the polymer compound P2 was prepared. Further, in order to form the hole injection layer, the polymer compound P3 was dissolved in a solvent to prepare a suspension of the polymer compound P3.
次に、ロードロック式スパッタリング装置を用いて、上記基板(ガラス基板)上に厚さ50nmのZn膜を形成した。そのZn膜上に、上記イオン性ポリマーを含む塗布液αを窒素雰囲気中でスピンコート成膜することによって塗布膜を得て、その塗布膜を、130℃で10分間加熱・乾燥させて、厚さ10nmの電子注入層を得た。 Next, a Zn film having a thickness of 50 nm was formed on the substrate (glass substrate) using a load-lock sputtering apparatus. A coating film was obtained by spin-coating the coating liquid α containing the ionic polymer on the Zn film in a nitrogen atmosphere, and the coating film was heated and dried at 130 ° C. for 10 minutes to make it thicker. An electron injection layer having a diameter of 10 nm was obtained.
上記で得た電子注入層の上に、発光層形成用組成物Cを窒素雰囲気中でスピンコート法により塗布し、厚さ80nmの塗布膜を得た。この塗布膜を設けた基板を窒素雰囲気下、190℃で60分間加熱し、溶媒を蒸発させた後、室温まで自然冷却させ、発光層が形成された基板を得た。 On the electron injection layer obtained above, the light emitting layer forming composition C was applied by a spin coating method in a nitrogen atmosphere to obtain a coating film having a thickness of 80 nm. The substrate on which the coating film was provided was heated at 190 ° C. for 60 minutes in a nitrogen atmosphere to evaporate the solvent and then naturally cooled to room temperature to obtain a substrate on which a light emitting layer was formed.
上記発光層上に、高分子化合物P2を含むキシレン溶液を大気中でスピンコート法により塗布し、窒素雰囲気中、180℃で60分間加熱することによって塗布膜を乾燥させて厚さ20nmの正孔輸送層を得た。 A xylene solution containing the polymer compound P2 is applied onto the light emitting layer by a spin coating method in the air, and the coating film is dried by heating at 180 ° C. for 60 minutes in a nitrogen atmosphere to dry holes having a thickness of 20 nm. Obtained a transport layer.
上記正孔輸送層上に、高分子化合物P3の懸濁液を大気中でスピンコート法により塗布し、窒素雰囲気中、170℃で15分間加熱することによって厚さ60nmの正孔注入層を得た。 A suspension of the polymer compound P3 is applied onto the hole transport layer by a spin coating method in the air, and heated at 170 ° C. for 15 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a hole injection layer having a thickness of 60 nm. It was.
上記正孔注入層上に真空蒸着法により陽極として厚さ20nmのAuからなる膜(Au膜)を形成し、発光部の大きさが2mm×2mmである実験用素子E2aを得た。 A film (Au film) made of Au having a thickness of 20 nm was formed on the hole injection layer as an anode by a vacuum vapor deposition method to obtain an experimental element E2a having a light emitting portion having a size of 2 mm × 2 mm.
上記製造方法から理解されるように、電子注入層の形成には、極性溶媒であるメタノールを含む塗布液を用いている。よって、製造過程において、Zn膜上に電子注入層を形成する際、Zn膜の表面部は改質されるので、その表面部にn型半導領域を有する陰極が形成されている。 As can be understood from the above production method, a coating liquid containing methanol, which is a polar solvent, is used to form the electron injection layer. Therefore, in the manufacturing process, when the electron injection layer is formed on the Zn film, the surface portion of the Zn film is modified, so that a cathode having an n-type semiconducting region is formed on the surface portion.
(実験用素子E2bの製造方法)
実験用素子E2aの製造方法において、陰極材料をAlに変えた点以外は、実験用素子E2aの製造方法と同様の方法で、実験用素子E2bを製造した。実験用素子E2bでも、電子注入層の形成には、極性溶媒であるメタノールを含む塗布液を用いている。よって、製造過程において、Al膜上に電子注入層を形成する際、Al膜の表面部は改質されるので、その表面部に絶縁領域を有する陰極が形成されている。
(Manufacturing method of experimental element E2b)
The experimental element E2b was produced by the same method as the method for producing the experimental element E2a, except that the cathode material was changed to Al in the method for producing the experimental element E2a. Even in the experimental element E2b, a coating liquid containing methanol as a polar solvent is used for forming the electron injection layer. Therefore, in the manufacturing process, when the electron injection layer is formed on the Al film, the surface portion of the Al film is modified, so that a cathode having an insulating region is formed on the surface portion.
(発光試験)
実験用素子E2a及び実験用素子E2bそれぞれが有する陰極と陽極の間に印加する電圧を変化させながら、実験用素子E2a及び実験用素子E2bを発光させ、輝度及び電流密度を測定した。輝度は、陽極側から出力される光を、輝度計を用いて測定し、電流密度は、実験用素子E2a及び実験用素子E2bに流れる電流と発光部の面積から算出した。輝度の測定結果は、図10に示すとおりであり、電流密度の測定結果は、図11に示すとおりであった。図10において、横軸は電圧(V)を示し、縦軸は輝度(cd/m2)を示す。図6において、横軸は電圧(V)を示し、縦軸は、電流密度(mA/cm2)を示す。
(Light emission test)
While changing the voltage applied between the cathode and the anode of each of the experimental element E2a and the experimental element E2b, the experimental element E2a and the experimental element E2b were made to emit light, and the brightness and the current density were measured. The brightness was measured by measuring the light output from the anode side using a luminance meter, and the current density was calculated from the current flowing through the experimental element E2a and the experimental element E2b and the area of the light emitting portion. The brightness measurement results are as shown in FIG. 10, and the current density measurement results are as shown in FIG. In FIG. 10, the horizontal axis represents voltage (V) and the vertical axis represents luminance (cd / m 2 ). In FIG. 6, the horizontal axis represents the voltage (V) and the vertical axis represents the current density (mA / cm 2 ).
図10に示すように、同じ駆動電圧では、実験用素子E2aの方が、実験用素子E2bより高い輝度を実現できていた。図11に示すように、同じ電流密度では、実験用素子E2aの方が、実験用素子E2bより低い駆動電圧を実現できていた。例えば、電流密度80mA/cm2である場合、実験用素子E2aの駆動電圧は約8Vであり、実験用素子E2bの駆動電圧は約10Vであった。すなわち、電流密度80mA/cm2である場合、駆動電圧は、実験用素子E2aの方が、実験用素子E2bより駆動電圧が約2V低くなった。 As shown in FIG. 10, at the same drive voltage, the experimental element E2a was able to realize higher brightness than the experimental element E2b. As shown in FIG. 11, at the same current density, the experimental element E2a was able to realize a lower drive voltage than the experimental element E2b. For example, when the current density is 80 mA / cm 2 , the drive voltage of the experimental element E2a is about 8 V, and the drive voltage of the experimental element E2b is about 10 V. That is, when the current density was 80 mA / cm 2 , the drive voltage of the experimental element E2a was about 2 V lower than that of the experimental element E2b.
すなわち、陰極材料に、改質されてn型半導体を形成する金属材料(検証実験2ではZn)を用いることで、改質されて絶縁領域を形成する金属材料(検証実験2ではAl)を用いた場合より、有機EL素子の駆動電圧の低下を実現できることが検証された。 That is, by using a metal material (Zn in verification experiment 2) that is modified to form an n-type semiconductor as the cathode material, a metal material that is modified to form an insulating region (Al in verification experiment 2) is used. It was verified that the drive voltage of the organic EL element can be lowered as compared with the case where the organic EL element was used.
[検証実験3]
基板として0.7mm厚のガラス板を用いロードロック式スパッタリング装置を用いて、この基板上へ厚さ50nmのZn膜を形成した実験用素子E3aを製造した。同様に、基板として0.7mm厚のガラス板を用い、ロードロック式スパッタリング装置を用いて、基板上へ厚さ50nmのAl膜を形成した後に、Al膜上に厚さ2nmのZn膜を形成することで実験用素子E3bを製造した。実験用素子E3bの製造において、Zn膜の厚さを5nm、10nm、15nm、25nmに変えた点以外は、実験用素子E3bの製造方法と同様にして、実験用素子E3c,E3d,E3e,E3fを製造した。
[Verification experiment 3]
An experimental element E3a in which a Zn film having a thickness of 50 nm was formed on this substrate was manufactured by using a load-lock sputtering apparatus using a glass plate having a thickness of 0.7 mm as a substrate. Similarly, a 0.7 mm thick glass plate is used as the substrate, and a load lock type sputtering device is used to form an Al film having a thickness of 50 nm on the substrate, and then a Zn film having a thickness of 2 nm is formed on the Al film. By doing so, the experimental element E3b was manufactured. In the production of the experimental element E3b, the thickness of the Zn film was changed to 5 nm, 10 nm, 15 nm, and 25 nm, but the experimental elements E3c, E3d, E3e, and E3f were manufactured in the same manner as the experimental element E3b. Manufactured.
Zn膜側から光を入射した際の実験用素子E3a〜E3fの反射率を、Scientific Computing International社製 光学薄膜測定システム(Film Tek 3000)を用いて測定した。実験結果は、図12に示したとおりであった。図12に示したように、基板上にZn膜が単層で形成されている実験用素子E3aより、Al膜とZn膜との積層構造の方が高い反射率を示すことが検証された。 The reflectances of the experimental elements E3a to E3f when light was incident from the Zn film side were measured using an optical thin film measuring system (Film Tek 3000) manufactured by Scientific Computing International. The experimental results were as shown in FIG. As shown in FIG. 12, it was verified that the laminated structure of the Al film and the Zn film showed higher reflectance than the experimental element E3a in which the Zn film was formed of a single layer on the substrate.
[検証実験4]
検証実験4では、陰極が第2陰極及び第1陰極の積層構造であり、第2陰極が第1陰極より可視光に対して高い反射率を有する場合の有機EL素子の作用効果を検証した。
[Verification experiment 4]
In the
検証実験4では、次の素子構成を有する有機EL素子である実験用素子(以下、実験用素子E4と称す)を用いた。
基板/陰極/電子注入層/発光層/正孔輸送層/正孔注入層/陽極
In the
Substrate / Cathode / Electron injection layer / Light emitting layer / Hole transport layer / Hole injection layer / Anode
検証実験4では、次の素子構成を有する有機EL素子である実験用素子(以下、実験用素子E5と称す)も用いた。
基板/第2陰極/第1陰極/電子注入層/発光層/正孔輸送層/正孔注入層/陽極
In the
Substrate / 2nd cathode / 1st cathode / Electron injection layer / Light emitting layer / Hole transport layer / Hole injection layer / Anode
上記構成の実験用素子E5として、第1陰極の厚さを2nm、5nm、10nm、15nmとした素子(以下、実験用素子E5a,E5b、E5c,E5d)をそれぞれ製造した。 As the experimental element E5 having the above configuration, elements having the thickness of the first cathode of 2 nm, 5 nm, 10 nm, and 15 nm (hereinafter referred to as experimental elements E5a, E5b, E5c, E5d) were manufactured.
(実験用素子E4の製造方法)
実験用素子E4を、発光層の厚さを70nmに変更するとともに、正孔注入層の厚さを65nmに変更した点以外は、実験用素子E2aの製造方法と同様にして製造した。よって、製造過程において、Zn膜上に電子注入層を形成する際、Zn膜の表面部は改質され、Zn膜の表面部にはn型半導体領域が形成されている。
(Manufacturing method of experimental element E4)
The experimental device E4 was manufactured in the same manner as the experimental device E2a except that the thickness of the light emitting layer was changed to 70 nm and the thickness of the hole injection layer was changed to 65 nm. Therefore, in the manufacturing process, when the electron injection layer is formed on the Zn film, the surface portion of the Zn film is modified, and an n-type semiconductor region is formed on the surface portion of the Zn film.
(実験用素子E5aの製造方法)
実験用素子E5aの製造のために 基板として、実験用素子E1aの場合と同様に、0.7mm厚のガラス板を準備した。更に、電子注入層の形成のための塗布液として、実験用素子E1aの場合と同様に、塗布液αを準備した。更に、発光層形成のための発光層形成用組成物として、実験用素子E1aの場合と同様に、発光層形成用組成物Cを準備した。
(Manufacturing method of experimental element E5a)
For the production of the experimental element E5a, a glass plate having a thickness of 0.7 mm was prepared as a substrate as in the case of the experimental element E1a. Further, as a coating liquid for forming the electron injection layer, a coating liquid α was prepared as in the case of the experimental element E1a. Further, as the light emitting layer forming composition for forming the light emitting layer, the light emitting layer forming composition C was prepared as in the case of the experimental element E1a.
実験用素子E5aの製造方法では、実験用素子E2aの場合と同様に、正孔輸送層を形成するために、高分子化合物P2を0.6重量%の濃度でキシレンに溶解し、高分子化合物P2を含むキシレン溶液を準備した。更に、正孔注入層を形成するために、実験用素子E2aの場合と同様に、高分子化合物P3の懸濁液を準備した。 In the method for producing the experimental element E5a, as in the case of the experimental element E2a, the polymer compound P2 is dissolved in xylene at a concentration of 0.6% by weight in order to form a hole transport layer, and the polymer compound is formed. A xylene solution containing P2 was prepared. Further, in order to form the hole injection layer, a suspension of the polymer compound P3 was prepared as in the case of the experimental device E2a.
次に、ロードロック式スパッタリング装置を用いて、上記基板(ガラス基板)上へ、第2陰極として厚さ50nmのAl膜を形成した後、そのAl膜上に、厚さ2nmのZn膜を形成した。その後は、実験用素子E4の製造方法と同様にして実験用素子E5aを得た。実験用素子5aの製造過程において、Zn膜上に電子注入層を形成する際、Zn膜の表面部は改質されるので、その表面部にn型半導体領域を有する陰極が形成されている。 Next, using a load-lock type sputtering device, an Al film having a thickness of 50 nm is formed on the substrate (glass substrate) as a second cathode, and then a Zn film having a thickness of 2 nm is formed on the Al film. did. After that, the experimental element E5a was obtained in the same manner as in the method for manufacturing the experimental element E4. In the manufacturing process of the experimental element 5a, when the electron injection layer is formed on the Zn film, the surface portion of the Zn film is modified, so that a cathode having an n-type semiconductor region is formed on the surface portion.
(実験用素子E5b〜E5dの製造方法)
実験用素子E5b〜E5dは、第2陰極である厚さ50nmのAl膜上に形成するZn膜の厚さが5nm、10nm、15nmである点以外は、実験用素子E5aの製造方法と同様にして製造された。よって、実験用素子E5b〜E5dそれぞれの製造過程において、Zn膜上に電子注入層を形成する際、Zn膜の表面部は改質されるので、その表面部にn型半導体領域を有する陰極が形成されている。
(Manufacturing method of experimental elements E5b to E5d)
The experimental elements E5b to E5d are the same as the manufacturing method of the experimental element E5a except that the Zn film formed on the Al film having a thickness of 50 nm, which is the second cathode, is 5 nm, 10 nm, and 15 nm. Manufactured. Therefore, in the manufacturing process of each of the experimental elements E5b to E5d, when the electron injection layer is formed on the Zn film, the surface portion of the Zn film is modified, so that the cathode having the n-type semiconductor region on the surface portion is formed. It is formed.
(発光試験)
実験用素子E4及び実験用素子E5a〜5dそれぞれが有する陰極と陽極の間に印加する電圧を変化させながら、実験用素子E4及び実験用素子E5a〜5dを発光させ、実験用素子E4及び実験用素子E5a〜5dそれぞれの発光効率を算出した。具体的には、検証実験2と同様にして輝度及び電流密度を取得し、それらに基づいて発光効率を算出した。実験結果は、図13に示したとおりである。図13において、横軸は電圧(V)を示し、縦軸は発光効率(cd/A)を示している。
(Light emission test)
The experimental element E4 and the experimental element E5a to 5d are made to emit light while changing the voltage applied between the cathode and the anode of each of the experimental element E4 and the experimental element E5a to 5d, and the experimental element E4 and the experimental element E5a to 5d are used for the experiment. The light emission efficiency of each of the elements E5a to 5d was calculated. Specifically, the brightness and the current density were obtained in the same manner as in the
図13に示したように、陰極材料としてZnのみを用いた実験用素子E4よりAlと積層させた実験用素子E5a〜E5dの方が発光効率がよい。これは、Alからなる第2陰極で光がより多く反射しているためと考えられる。したがって、図5に示した有機EL素子10Aのように、第1陰極221より高い反射率を有する第2陰極222と第1陰極221との積層構造を有する陰極22を形成することで、低い駆動電圧を実現しながら発光効率の向上が図れる有機EL素子を製造可能である。
As shown in FIG. 13, the experimental elements E5a to E5d laminated with Al have higher luminous efficiency than the experimental element E4 using only Zn as the cathode material. It is considered that this is because more light is reflected by the second cathode made of Al. Therefore, as in the
以上、本発明の種々の実施形態及び実施例について説明した。しかしながら、本発明は上述した種々の実施形態及び実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。 The various embodiments and examples of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the various embodiments and examples described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
図2及び図6に例示した有機EL素子の製造方法では、有機EL部が有しており電極層に接する層を、塗布法で形成する際の溶媒又は分散媒を利用して電極層の改質を実施していたが、電極層を改質できる方法であれば、改質の方法は特に限定されない。 In the method for manufacturing the organic EL element illustrated in FIGS. 2 and 6, the electrode layer is modified by using a solvent or a dispersion medium when the organic EL portion has a layer in contact with the electrode layer and is formed by the coating method. Although the quality has been implemented, the modification method is not particularly limited as long as the electrode layer can be modified.
電極層の改質は、電極層を形成する工程の後に実施されていればよく、有機EL部を形成する工程時に実施されていても、有機EL部を形成する前に実施されていてもよい。 The modification of the electrode layer may be carried out after the step of forming the electrode layer, may be carried out during the step of forming the organic EL portion, or may be carried out before forming the organic EL portion. ..
陰極は透光性を有し、改質されてn型半導体となる材料を含んで構成されるのであれば、有機EL素子は、基板側から光を出射する形態でもよい。 The organic EL element may be in the form of emitting light from the substrate side as long as the cathode has translucency and is composed of a material that is modified to become an n-type semiconductor.
10,10A…有機EL素子、12…基板、14…陰極、14a…n型半導体領域、16…有機EL部、161…電子注入層、162…発光層、18…陽極、20…電極層、22…陰極、24…電極層、241…下部層(第1層)、242…上部層(第2層)。 10, 10A ... organic EL element, 12 ... substrate, 14 ... cathode, 14a ... n-type semiconductor region, 16 ... organic EL part, 161 ... electron injection layer, 162 ... light emitting layer, 18 ... anode, 20 ... electrode layer, 22 ... Cathode, 24 ... Electrode layer, 241 ... Lower layer (first layer), 242 ... Upper layer (second layer).
Claims (6)
前記電極層上に、発光層を含む有機EL部を形成する工程と、
前記有機EL部上に陽極を形成する工程と、
を備え、
前記電極層を形成する工程の後に、前記電極層を改質することによって、n型半導体領域を含む陰極を形成し、
前記有機EL部を形成する工程は、
前記電極層上に、電子注入層を形成する工程と、
前記電子注入層上に、前記発光層を形成する工程と、
を有し、
前記電子注入層を形成する工程では、前記電極層の少なくとも表面部を改質可能な溶媒又は分散媒を含む塗布液を用いた塗布法により、前記電子注入層を形成する、
有機EL素子の製造方法。 A process of forming an electrode layer containing a metal material that becomes an n-type semiconductor by being modified on a substrate, and
A step of forming an organic EL portion including a light emitting layer on the electrode layer,
The step of forming an anode on the organic EL part and
With
After the step of forming the electrode layer, by modifying the electrode layer, to form a cathode comprising an n-type semiconductor region,
The step of forming the organic EL portion is
A step of forming an electron injection layer on the electrode layer and
The step of forming the light emitting layer on the electron injection layer and
Have,
In the step of forming the electron injection layer, the electron injection layer is formed by a coating method using a coating solution containing a solvent or a dispersion medium capable of modifying at least the surface portion of the electrode layer.
A method for manufacturing an organic EL element.
請求項1に記載の有機EL素子の製造方法。 The metal material is zinc, titanium or indium.
The method for manufacturing an organic EL element according to claim 1 .
請求項1又は2に記載の有機EL素子の製造方法。 The anode is translucent with respect to visible light.
The method for manufacturing an organic EL element according to claim 1 or 2 .
前記第2層の材料は、前記金属材料であり、
前記第1層の材料は、前記第2層を構成する金属材料より可視光に対する反射率が高い金属材料である、
請求項3に記載の有機EL素子の製造方法。 In the step of forming the electrode layer, the first layer and the second layer are formed in order from the substrate side.
The material of the second layer is the metal material.
The material of the first layer is a metal material having a higher reflectance to visible light than the metal material constituting the second layer.
The method for manufacturing an organic EL element according to claim 3 .
請求項4に記載の有機EL素子の製造方法。 The material of the first layer is a metal material having a reflectance of 70% or more with respect to visible light.
The method for manufacturing an organic EL element according to claim 4 .
請求項5に記載の有機EL素子の製造方法。 The material of the first layer is aluminum or silver.
The method for manufacturing an organic EL element according to claim 5 .
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