JP3724732B2

JP3724732B2 - Organic EL light emitting device

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Publication number: JP3724732B2
Application number: JP2002167547A
Authority: JP
Inventors: 浩木村
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP2004014360A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬ発光素子に関する。より詳細には、素子短絡またはダークスポットのような欠陥が少なく、かつ発光の外部取り出し効率の高い有機ＥＬ発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１９８７年にイーストマンコダック社のC.W.Tangにより２層積層構成のデバイスで高い効率の有機ＥＬ発光素子が発表されて以来（C. W. Tang, S. A. VanSlyke, Appl. Phys. Lett. 51, 913(1987)）、現在にいたる間に様々な有機ＥＬ発光素子が開発されて一部実用化し始めている。こうした中で有機ＥＬ発光素子の効率向上は実用上極めて重要な課題である。
【０００３】
基板から光を取り出す所謂「ボトムエミッション」型素子の一例を図５（ａ）に示す。図５（ａ）の素子は、基板２１上に、下部透明電極（陽極）２２、正孔注入層２３、正孔輸送層２４、有機発光層２５、電子輸送層２６、電子注入層２７、および上部電極（陰極）２８が積層されている。有機ＥＬ発光素子では、有機発光層２５からの光は、直接外部に向かう光と一度裏面で反射されて外部に向かう光とに分けられる。発光効率向上のためには、効率的に反射波を利用する必要がある。現在、ボトムエミッション型素子では、上部電極２８である陰極にＡｌが使われることが多い。Ａｌは反射率が高く最適な金属と言える。
【０００４】
近年、有機ＥＬディスプレイにおいては、アクティブマトリックス型の素子の開発が盛んに行われている。アクティブマトリックス駆動は、ＴＦＴ基板を用いてその上に有機ＥＬ発光素子を作製しパネルを実現する。しかし、現状ではＴＦＴや有機ＥＬ発光素子の特性バラツキが大きく、そのためバラツキ補正のために様々な駆動回路が提案されている。こうして、回路が複雑になると一画素を駆動するのに必要なＴＦＴ数が増加してしまう。ＴＦＴ数が増加すると、下部電極の透明な面積部分に占めるＴＦＴ面積は増大し、それにともない光を取り出すための面積が小さくなる。このような状況においては、「ボトムエミッション」型の素子より、光を上部電極側から取り出す「トップエミッション」型の方が有利である。図５（ｂ）にトップエミッション型素子の一例を示す。該素子は、ＴＦＴ基板３１の上に、反射性電極３２、正孔注入性電極３３、正孔注入層３４、正孔輸送層３５、有機発光層３６、電子輸送層３７、電子注入層３８、および上部透明電極（陰極）３９が積層して形成されている。
【０００５】
トップエミッション構造の有機ＥＬ発光素子に関して、上部透明電極（陰極）３９の特許提案は数多く見られるが、下部電極に言及した提案は少ない（例えば、特開２００１−４３９８０号公報）。下部電極で要求される特性は、平坦性、キャリア注入性、および反射率である。通常トップエミッション構造の有機ＥＬ発光素子の下部電極として使用されているのは、金属膜（３２、Ａｌなど）の上に透明導電性酸化物（３３、ＩＴＯなど）を製膜したものか、Ｐｔ電極などに直接有機膜を製膜する方法がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、反射性電極３２として単体の金属を使用する場合、金属の凝集や結晶化等により、表面の凹凸が大きくなってしまい表面平坦性は得られない。下部電極の凹凸（平坦性）はパネルの短絡やダークスポットの原因と言われており、パネルの見た目に特に影響し、実際に量産する際には特に重要なパラメータである。
【０００７】
一般的に反射膜として用いられるＡｌを、ガラス基板に３ｎｍと１００ｎｍ蒸着したときの表面領域（２μｍ角）をＡＦＭにて測定した結果を、表１に示す。表１により、Ａｌが成長するに従って表面凹凸が増加しているのが判る。
【０００８】
【表１】

【０００９】
このように膜成長にしたがって凹凸が増加する理由は、Ａｌが結晶化しやすいためだと考えられる。すなわち、基板表面に到達したＡｌは、表面のある領域を比較的自由に移動できる（表面マイグレーション）。この過程で、吸着ポテンシャルが大きい所があると、そこの滞在時間が長くなり、結果としてその部分の成膜速度が速くなり、凹凸を作り出す原因となる。この吸着ポテンシャルの大きな部分とは、単体の金属の場合、結晶性の高い部分である。
【００１０】
有機ＥＬ発光層をこの反射膜上に作製する際に問題となることは、反射膜表面の凹凸である。有機ＥＬ発光層は全体の厚さが２００ｎｍ程度と薄く、中でも電界の集中する電子輸送層は３０ｎｍ程度ときわめて薄い。したがって、素子を作製する表面の凹凸が激しいと、電界集中が起こり、素子が短絡し、発光不能部（ダークスポット）が形成されてしまう問題がある。
【００１１】
したがって、高品質のトップエミッション方式の有機ＥＬ発光素子を製造する場合に、反射機能、トランジスタへの遮光機能および電極機能を併せ持ち、かつ表面凹凸の小さい反射膜を形成することが重要である。
【００１２】
また、ＴＦＴによるアクティブマトリクス駆動ではなくパッシブマトリクス駆動を行う有機ＥＬ発光素子においても、上記のように極めて薄い有機ＥＬ発光層を用いる。したがってパッシブマトリクス駆動を行う場合においても表面凹凸の小さい反射膜を形成することが重要である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の実施形態である有機ＥＬ発光素子は、基板と、下部電極と、有機ＥＬ発光層と、上部電極とを含む有機ＥＬ発光素子であって、前記下部電極は陽極であり、前記下部電極は、アモルファス合金または微結晶金属を含む平坦性付与層と、反射性金属または合金を含む反射性付与層との２層構造であり、および前記反射性付与層は４．８ｅＶ以上の仕事関数を有する金属または合金を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２の実施形態である有機ＥＬ発光素子は、基板と、下部電極と、有機ＥＬ発光層と、上部電極とを含む有機ＥＬ発光素子であって、前記下部電極は陽極であり、前記下部電極は、アモルファス合金または微結晶金属を含む平坦性付与層と、高反射性金属または合金を含む反射性付与層と、透明導電性酸化物層との３層構造であることを特徴とする。
本発明の第３の実施形態である有機ＥＬ発光素子は、基板と、下部電極と、有機ＥＬ発光層と、上部電極とを含む有機ＥＬ発光素子において、前記下部電極は陰極であり、前記下部電極は、アモルファス合金または微結晶金属を含む平坦性付与層と、反射性金属または合金を含む反射性付与層と、透明導電性酸化物層との３層構造であり、前記透明導電性酸化物層は前記反射性付与層と前記有機ＥＬ発光層との間に位置し、前記透明導電性酸化物層と前記有機ＥＬ発光層との間に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいはそれらの酸化物、フッ化物、窒化物またはホウ化物で構成される層をさらに含むことを特徴とする。
上記いずれの実施形態の有機ＥＬ発光素子においても、前記反射性付与層の膜厚は０．５〜２０ｎｍであってもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態の有機ＥＬ発光素子を図１（ａ）に示す。図１（ａ）の素子は、基板１、平坦性付与層２ａ、反射性付与層２ｒ、有機ＥＬ発光層３、および上部電極４を含み、ここで平坦性付与層２ａおよび反射性付与層２ｒが下部電極２を構成することにより、高い平坦性および高い反射性を有する下部電極を実現した。
【００１６】
本発明の基板は、駆動用のＴＦＴが既に形成されているＴＦＴ基板であってもよい。また、パッシブマトリクス駆動の素子を形成する場合には、ガラス基板、プラスチック基板などを用いることができる。
【００１７】
図３に、実際に低反射率のアモルファス金属（ＮｉＰ）の上に高反射率金属（Ｐｔ）を堆積させた場合のコンピュータシミュレーション結果を示す。低反射率のアモルファス金属の上に堆積させる反射金属の厚さが増加するにつれて、表面の反射率は向上していくことが分かる。特に、４００〜５００ｎｍの波長領域の光の反射が著しく向上する。色変換方式有機ＥＬディスプレイにおいて用いられる青〜青緑色にて発光する有機ＥＬ発光素子において、この反射率の向上は有用である。
【００１８】
平坦な面を有する平坦性付与層２ａを得るための１つの方法は、完全なアモルファス相として平坦性付与層を成長させることである。アモルファス相として成長させる場合には、吸着ポテンシャルの大きな部分が発生しないので、平坦な膜を形成することが可能となる。
【００１９】
アモルファス相として成長する素材として、合金を用いることが現実的である。合金がアモルファス相を形成するためには、合金を構成する元素の混合エンタルピーが負であり、かつ構成元素の原子半径比ｒ／Ｒ（ただし、Ｒ＞ｒである）が０．９以下、好ましくは０．８５以下であることが望ましい。そのような組合せとしては、１）遷移金属−リン合金、２）遷移金属−ボロン合金、および３）遷移金属−ランタノイド合金を用いることができる。なお、本明細書において遷移金属とは、ランタノイドおよびアクチニウム系列を除く周期表第３族〜第１２族の元素を意味する（例えば、周期表の第４周期でいえば、Ｓｃ〜Ｚｎの元素である）。また、本明細書において、ランタノイドとは、原子番号５７（Ｌａ）〜７１（Ｌｕ）までの元素を意味する。また、遷移金属として１つの元素を用いることもできるし、あるいは２つ以上の元素を用いることもできる。本発明において好ましい遷移金属は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕを含み、特に好ましいものはＮｉおよびＣｒである。本発明において特に好ましいアモルファス合金は、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰおよびＣｒＢである。
【００２０】
平坦性付与層２ａとして遷移金属−リン合金を用いる場合、該合金は、１０〜５０原子％、好ましくは１２〜３０原子％のリンを含有することができる。平坦性付与層２として遷移金属−ボロン合金を用いる場合、該合金は、１０〜５０原子％、好ましくは１２〜３０原子％のボロンを含有することができる。あるいはまた、平坦性付与層２として遷移金属−ランタノイド合金を用いる場合、該合金は、１０〜５０原子％、好ましくは２５〜５０原子％のランタノイドを含有することができる。
【００２１】
平坦な面を有する平坦性付与層２ａを得るための別の方法は、微結晶構造を採る合金を用いて平坦性付与層を形成することである。微結晶構造の合金の場合、個々の結晶粒が大きく成長しないので、結晶成長による凹凸の増大を抑制することが可能である。本発明において用いることができる微結晶構造の合金は、ＮｉＡｌを含む。
【００２２】
次に、平坦性付与層２ａの上に、反射性金属または合金を含む反射性付与層２ｒが形成される。反射性付与層２ｒは有機ＥＬ発光層３に接触しているので、有機ＥＬ発光層に対するキャリア注入性を有することも重要である。反射性付与層２ｒを形成するのに用いられる金属は、可視光〜近紫外領域、好ましくは３００〜６００ｎｍ、より好ましくは４００〜５００ｎｍの光に対する反射率が高いことが望ましい。反射性金属または合金は、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｐｔ、Ａｕなどの金属、１つ以上の前記金属の合金、または前記金属とアルカリ金属、カルシウムまたはバリウムとの合金など含む。
【００２３】
下部電極２を陽極として用いる場合、反射性付与層２ｒを仕事関数の大きい金属で形成して、有機ＥＬ発光層３に対するホール注入性を向上させることが好ましい。４．８ｅＶ以上の仕事関数を有する金属（Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、ＰｄまたはＣｏ）を用いることが好ましい。
【００２４】
下部電極２を陰極として用いる場合、反射性付与層２ｒを仕事関数の小さい金属または合金で形成することにより、有機ＥＬ発光層３に対する電子注入性を向上させることができる。好ましい金属はＡｌおよびＭｇを含む。また、好ましい合金は、Ａｌ／ＬｉまたはＡｇ／Ｍｇのような、アルカリ金属、アルカリ土類金属の合金を含む。
【００２５】
本発明の反射性付与層２ｒは、反射性を付与すると同時に、表面平坦性を維持することが求められ、０．５〜２０ｎｍの厚さを有することが好ましい。平坦性付与層２ａは、平坦性を付与すると同時に、反射性付与層２ｒと協働して反射性を向上させることが求められ、１〜５００ｎｍの厚さを有することが好ましい。各層が上記のような範囲の厚さを有することにより、反射性および表面平坦性に優れ、かつ基板に対する充分な遮光性を有する下部電極２を形成することが可能となる。
【００２６】
本発明の平坦性付与層２ａおよび反射性付与層２ｒは、蒸着、スパッタ等の従来技術において知られている方法を用いて基板上に形成することができる。
【００２７】
次に、有機ＥＬ発光層３が下部電極２の上に形成される。本発明の有機ＥＬ発光素子においては、有機ＥＬ発光層３は、少なくとも有機発光層１３を含み、必要に応じて、正孔注入層１１、正孔輸送層１２、電子輸送層１４および／または電子注入層１５を有する。図２に有機ＥＬ発光層３の構造の例を示した。図２（ａ）は、下部電極２が陽極の場合であり、反射性付与層２ｒの上に正孔注入層１１が形成され、そして正孔輸送層１２、有機発光層１３、電子輸送層１４および電子注入層１５が積層されている。図２（ｂ）は、下部電極２が陰極の場合であり、反射性付与層２ｒの上に、電子注入層１５、電子輸送層１４、有機発光層１３、正孔輸送層１２、正孔注入層１１が順次積層されている。
【００２８】
上記各層の材料としては、公知のものが使用される。青色から青緑色の発光を得るためには、有機発光層１３中に、例えばベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、べンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などが好ましく使用される。また、電子注入層としては、キノリン誘導体（たとえば、８−キノリノールを配位子とする有機金属錯体）、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体などを用いることができる。
【００２９】
次に、有機ＥＬ発光層３の上に、上部電極４が形成される。本発明の素子においては、上部電極４を通して光を取り出すので、上部電極４が透明であることが必要である。したがって、本発明の上部電極４として、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電性酸化物を用いることが好ましい。これらの透明導電性酸化物は、陽極として使用するのに好適な大きな仕事関数を有する。一方、上部電極４を陰極として用いる場合、透明導電性酸化物と有機ＥＬ発光層３の間に、仕事関数が小さい材料の層を設けて、電子注入効率を向上させてもよい。この場合の仕事関数が小さい材料としては、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金や化合物を用いることができる。電子注入効率を向上させるためには、１０ｎｍ以下の厚さの仕事関数が小さい材料の層があれば充分であり、かつ必要とされる透明性を維持する観点からも好ましい。
【００３０】
本発明の第２の実施形態の有機ＥＬ発光素子を図１（ｂ）に示す。図１（ｂ）の素子は、基板１、平坦性付与層２ａ、反射性付与層２ｒ、透明導電性酸化物層２ｔ、有機ＥＬ発光層３、および上部電極４を含み、ここで平坦性付与層２ａ、反射性付与層２ｒおよび透明導電性酸化物層２ｔが下部電極２を構成する。この構成により、優れた平坦性および反射性を有し、かつ下部電極２からの反射光を有効に利用することが可能な有機ＥＬ発光素子を実現した。
【００３１】
下部電極２からの反射光を有効に利用するためには、有機ＥＬ発光層３から上部電極側に出射する光と、有機ＥＬ発光層３から発して下部電極２（反射性付与層２ｒ）で反射して出射する光とが干渉により強め合うことが好ましい。したがって、有機ＥＬ発光層３（有機発光層１３）と下部電極２（反射性付与層２ｒ）との間の層の厚さを調整して、前記の２つの光が強め合うような干渉を起こすようにすることが好ましい。
【００３２】
例として、図１（ｂ）の構成の素子において、有機ＥＬ発光層３が図２（ｂ）の構造の場合を説明する。この場合、有機発光層１３と反射性付与層２ｒとの間にある層は、透明導電性酸化物層２ｔ、電子注入層１５および電子輸送層１４である。これらの各層の厚みをｄ_ｉ、屈折率をｎ_ｉとすると、有機発光層１３から反射性付与層２ｒまでの光学的距離Ｌは、これらの各層の光学的距離の和である式（１）で与えられる。
【００３３】
【数１】

【００３４】
反射性付与層２ｒと透明導電性酸化物層２ｔとの界面で光が反射する際には光の位相が反転するので、素子内部での干渉により強められる光の波長λは、以下の式（２）を満たす。
【００３５】
【数２】

【００３６】
すなわち、有機発光層１３の発光波長λが式（２）を満たすように、電子輸送層１４、電子注入層１５および透明導電性酸化物層２ｔの膜厚を設計すれば、外部量子効率の向上が図られることとなる。しかし、電子注入層１５の厚みは０．５〜１ｎｍ程度と薄くする必要があることに加え、電子輸送層１４の厚みを厚くすると素子の輝度劣化が顕著になるという問題があるために、本発明の有機ＥＬ発光素子では、透明導電性酸化物層２ｔの膜厚を設定して、素子内部で光の強度が減衰することなく外部に光を取り出すことで外部量子効率を向上させることが好ましい。
【００３７】
透明導電性酸化物層２ｔとして好ましい材料は、ＩＴＯまたはＩＺＯのような当該技術において知られている透明導電性酸化物である。透明導電性酸化物層２ｔの膜厚は、有機発光層１３の発光波長および所望される出力光の波長に依存する。また、透明導電性酸化物層２ｔは有機ＥＬ発光層３に接触しているので、有機層に対するキャリア注入性に優れていることが必要である。下部電極２を陽極として用いる場合は、仕事関数の大きい透明導電性酸化物を有機ＥＬ発光層３と接触させることが好ましい。一方、下部電極を陰極として用いる場合には、透明導電性酸化物の上に、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属、あるいはそれらの酸化物、フッ化物、窒化物またはホウ化物の超薄膜（１０ｎｍ以下）を設けて、電子注入性を付与することが可能である。前記電子注入性超薄膜を設けた場合には、該超薄膜を含めて式（２）を満たすことが好ましい。
【００３８】
以上、図２（ｂ）の有機ＥＬ発光層３を有する図１（ｂ）の構成の素子において説明したが、他の構造を有する素子においても、有機発光層１３と反射性付与層２ｒとの間にある層が式（２）を満たすように設計することが可能である。
【００３９】
本実施形態の有機ＥＬ発光素子は、特定の波長の光の反射率のみを大きくさせることができるので、モノクロパネルやエリアカラーパネル、あるいは色変換方式のトップエミッション素子に特に有効である。
【００４０】
本実施形態における基板１、平坦性付与層２ａ、有機ＥＬ発光層３および上部電極４は、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。本実施形態における反射性付与層２ｒは、有機ＥＬ発光層３に対するキャリア注入性を考慮する必要がない点を除いて、第１の実施形態と同様である。
【００４１】
好ましくは、本発明の有機ＥＬ発光素子は、上記の各構成要素を周囲環境から隔離するために封止される。封止材料としては、酸素および湿度透過性が低いこと、堅牢性が高いこと、伝熱性が高いこと等が求められる。さらに封止材料を通して有機ＥＬ発光素子からの光を取り出す場合には、有機ＥＬ発光素子の発光に対して透明であることが求められる。例えば、透明な封止基板を、アクリル樹脂などの封止樹脂を用いて有機ＥＬ発光素子に対して接着して、封止を実施することができる。
【００４２】
本発明の有機ＥＬ発光素子は、有機ＥＬ発光層３からの光をそのまま用いてもよいし、あるいは蛍光色変換材料の層を設けて有機ＥＬ発光層３からの光を波長変換して用いてもよい。蛍光色変換材料の層は、上部電極４の上に積層してもよいし、あるいは別の透明基板の上に積層して色変換フィルターを形成し、該色変換フィルターをＥＬ素子の上に貼り合わせてもよい。これらの層形成および貼り合わせ（貼り合わせに必要な層の形成を含む）は慣用の手段を用いて行ってもよい。
【００４３】
また、本発明の有機ＥＬ発光素子は、単一の光を発してもよいし、あるいは異なる色の複数の光を発してもよい。好ましくは、赤、緑、青の各発光部をマトリクス上に配列した色変換フィルターと組み合わせて、ディスプレイとして用いられる。ディスプレイとして用いる場合、ＴＦＴなどのような制御素子を用いてアクティブマトリクス駆動を行ってもよいし、あるいは直交する２つの方向に延びるラインパターンを有する上下の電極を用いてパッシブマトリクス駆動を行ってもよい。
【００４４】
【実施例】
（実施例１）
ガラス基板上に、アモルファス金属としてＮｉ_３Ｐを１００ｎｍ積層し、その上に厚さ７ｎｍおよび１４ｎｍのＣｒを積層した。その表面をＡＦＭにより観察して平均粗さを測定し、また波長４５０ｎｍの光の反射率を測定した。表２に測定結果を示す。
【００４５】
（実施例２）
ＮｉＰに代えて、膜厚１００ｎｍのＮｉＡｌを積層したことを除いて、実施例１を繰り返した。表２に測定結果を示す。
【００４６】
【表２】

【００４７】
Ｃｒからなる反射性膜を形成することにより、反射率が向上した。反射率はＣｒの膜厚が大きくなるにつれて、大きくなった。また、Ｃｒを１００ｎｍ積層した場合には平均粗さＲａが著しく増大するのに対して、Ｃｒ膜厚７ｎｍおよび１４ｎｍの場合、平均粗さＲａはほとんど増大せず、良好な反射率と表面平坦性との両立が可能であった。
【００４８】
（実施例３）
ガラス基板上に、アモルファス金属としてＮｉ_３Ｐを１００ｎｍ積層し、その上に厚さ１５ｎｍのＣｒおよび厚さ２２０ｎｍのＩＺＯを積層してサンプルを得た。Ｃｒを積層しないことを除いて同様にして、比較対象サンプルを得た。さらに、Ｃｒ層のみを積層したサンプルを得た。それらの表面の反射率の波長依存性を測定し、結果を図４に示した。図４から分かるように、Ｃｒ層のみの場合には、近紫外〜可視域にかけてほぼ均一の反射率を有するのに対し、ＩＺＯ層を設けた２つの例では、４８０ｎｍ付近の反射率を選択的に高くすることができた。また、ＩＺＯ層を設けた２つの例の比較では、反射性金属であるＣｒの層を設けた場合に、４８０ｎｍ付近の反射率を著しく増大させることができた。
【００４９】
（実施例４）
ガラス基板上に、Ｎｉ_３Ｐの組成を持つターゲットを用いるスパッタ法により、平坦性付与層２ａとして１００ｎｍの厚さのＮｉ_３Ｐ膜を作製した。次に、反射性付与層２ｒとして厚さ７ｎｍのＡｇをスパッタ法にて積層した。さらに、透明導電性酸化物層２ｔとして厚さ２２０ｎｍのＩＺＯをスパッタ法にて積層した。
【００５０】
以上の積層物を通常のフォトプロセスにて、２ｍｍ×２ｍｍの寸法を有するパターンを形成して、下部電極２とした。この下部電極２を陽極として用いる。その後に、この表面を室温において酸素プラズマを用いてクリーニングした。
【００５１】
この陽極上に有機ＥＬ発光層３を成膜した。その構造は、有機膜として正孔注入層１１／正孔輸送層１２／発光層１３／電子輸送層１４／電子注入層１５の５層構造とし、正孔注入層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を１００ｎｍ積層し、正孔輸送層として４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α-ＮＰＤ）を２０ｎｍ積層した。さらに、発光層として４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を３０ｎｍ積層し、電子輸送層としてアルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ）を２０ｎｍ積層した。最後に、電子注入層としてＬｉＦを１ｎｍ積層した。
【００５２】
これらの成膜を終了した後、真空を破らずに、スパッタ法にて無定形のＩｎ_２Ｏ_３：ＺｎＯ（ＺｎＯモル比で５％）を２００ｎｍ作製し、これを陰極とした。これにより、２ｍｍ×２ｍｍの寸法の画素を複数個有する有機ＥＬ発光素子が得られた。
【００５３】
（実施例５）
反射性付与層２ｒとして厚さ７ｎｍのＡｌをスパッタ法にて積層したことを除いて、実施例４を繰り返して有機ＥＬ発光素子を得た。
【００５４】
（実施例６）
反射性付与層２ｒとして厚さ７ｎｍのＣｒをスパッタ法にて積層したことを除いて、実施例４を繰り返して有機ＥＬ発光素子を得た。
【００５５】
（比較例１）
平坦性付与層および反射性付与層の代りに厚さ１００ｎｍのＡｌを積層したことを除いて、実施例４を繰り返して有機ＥＬ発光素子を得た。
【００５６】
（比較例２）
反射性付与層を形成しなかったことを除いて、実施例４を繰り返して有機ＥＬ発光素子を得た。
【００５７】
実施例４〜６および比較例１〜２の有機ＥＬ発光素子に関して、画素中の微小な欠陥について検討した。順方向に電流を流して、画素を顕微鏡で観察すると数μｍ〜数十μｍの非発光の点（ダークスポット）が観察される。比較例１の素子では２ｍｍ角の画素中に平均でおよそ３０個程度のダークスポットが観察されるが、実施例４〜６および比較例２の素子では、いずれもダークスポットが存在しなかった。
【００５８】
次に、実施例４〜６および比較例１〜２の有機ＥＬ発光素子に関して、同一電流密度における輝度について比較した。反射性付与層２ｒを持たない比較例２に比べて、本発明の各実施例はより高い輝度を示し、特に反射性付与層２ｒとしてＡｌまたはＡｇを用いた場合に、従来型のＡｌ反射層を有する比較例１と同等の輝度を示した。
【００５９】
以上の結果を表３にまとめた。本発明にしたがって平坦性付与層および反射性付与層を有する有機ＥＬ発光素子は、ダークスポットがなく、かつ輝度（外部取り出し効率）の高い素子であることが明らかとなった。
【００６０】
【表３】

【００６１】
【発明の効果】
本発明にしたがって、平坦性付与層および反射率付与層の積層構造を有する下部電極を有することにより、画素短絡およびダークスポットが少なく、かつ外部取り出し効率の高い有機ＥＬ発光素子を作製することができた。
【００６２】
さらに、反射率付与層と有機ＥＬ発光層との間に適切な厚さを有する透明導電性酸化物層を設けて特定波長の光の反射率を高めることにより、該特定波長の光の外部取り出し効率が向上した有機ＥＬ発光素子ができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ発光素子の概略断面図であり、（ａ）は第１の実施形態、および（ｂ）は第２の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ発光素子の発光層の構造を示す概略断面図であり、（ａ）は下部電極が陽極の場合、および（ｂ）は下部電極が陰極の場合を示す図である。
【図３】本発明の下部電極の効果のコンピュータシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態の下部電極の反射率の波長依存性を示すグラフである。
【図５】慣用の有機ＥＬ発光素子の構造を示す概略断面図であり、（ａ）はボトムエミッション型、（ｂ）はトップエミッション型の素子を示す図である。
【符号の説明】
１基板
２下部電極
２ａ平坦性付与層
２ｒ反射性付与層
２ｔ透明導電性酸化物層
３有機ＥＬ発光層
４上部電極
１１、２３、３４正孔注入層
１２、２４、３５正孔輸送層
１３、２５、３６有機発光層
１４、２６、３７電子輸送層
１５、２７、３８電子注入層
２１透明基板
２２、３９透明電極
２８上部電極
３１基板
３２反射性電極
３３正孔注入性電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic EL light emitting device. More specifically, the present invention relates to an organic EL light emitting device that has few defects such as a device short circuit or a dark spot and has high efficiency of taking out emitted light.
[0002]
[Prior art]
Since 1987, CWTang of Eastman Kodak Company announced a high-efficiency organic EL light-emitting device in a two-layered device (CW Tang, SA VanSlyke, Appl. Phys. Lett. 51, 913 (1987)). Until now, various organic EL light emitting devices have been developed and partially put into practical use. Under these circumstances, improvement of the efficiency of the organic EL light emitting device is an extremely important issue in practice.
[0003]
An example of a so-called “bottom emission” type element that extracts light from the substrate is shown in FIG. 5A includes a lower transparent electrode (anode) 22, a hole injection layer 23, a hole transport layer 24, an organic light emitting layer 25, an electron transport layer 26, an electron injection layer 27, and a substrate 21. An upper electrode (cathode) 28 is laminated. In the organic EL light emitting device, the light from the organic light emitting layer 25 is divided into light that goes directly to the outside and light that is once reflected by the back surface and going to the outside. In order to improve luminous efficiency, it is necessary to efficiently use reflected waves. Currently, in the bottom emission type element, Al is often used for the cathode which is the upper electrode 28. Al can be said to be an optimal metal with high reflectivity.
[0004]
In recent years, active matrix elements have been actively developed for organic EL displays. In active matrix driving, an organic EL light emitting element is fabricated on a TFT substrate to realize a panel. However, at present, there are large variations in characteristics of TFTs and organic EL light-emitting elements, and various drive circuits have been proposed for correcting variations. Thus, when the circuit becomes complicated, the number of TFTs required to drive one pixel increases. As the number of TFTs increases, the TFT area occupying the transparent area of the lower electrode increases, and the area for extracting light decreases accordingly. In such a situation, the “top emission” type in which light is extracted from the upper electrode side is more advantageous than the “bottom emission” type element. FIG. 5B shows an example of a top emission type element. The element has a reflective electrode 32, a hole injecting electrode 33, a hole injecting layer 34, a hole transporting layer 35, an organic light emitting layer 36, an electron transporting layer 37, an electron injecting layer 38 on the TFT substrate 31. The upper transparent electrode (cathode) 39 is laminated.
[0005]
With respect to the organic EL light emitting device having the top emission structure, many patent proposals for the upper transparent electrode (cathode) 39 can be found, but there are few proposals for the lower electrode (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-43980). The characteristics required for the lower electrode are flatness, carrier injection property, and reflectance. Usually, the lower electrode of the organic EL light emitting device having the top emission structure is formed by forming a transparent conductive oxide (33, ITO, etc.) on a metal film (32, Al, etc.), or Pt. There is a method of forming an organic film directly on an electrode or the like.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a single metal is used as the reflective electrode 32, surface unevenness is increased due to metal aggregation or crystallization, and surface flatness cannot be obtained. It is said that the unevenness (flatness) of the lower electrode is a cause of a short circuit or a dark spot of the panel, which particularly affects the appearance of the panel, and is an especially important parameter in actual mass production.
[0007]
Table 1 shows the results of measuring the surface region (2 μm square) when Al, which is generally used as a reflective film, is vapor-deposited at 3 nm and 100 nm on a glass substrate by AFM. From Table 1, it can be seen that the surface roughness increases as Al grows.
[0008]
[Table 1]

[0009]
The reason why the unevenness increases as the film grows is considered to be because Al is easily crystallized. That is, Al that has reached the surface of the substrate can move relatively freely on the surface area (surface migration). In this process, if there is a place where the adsorption potential is large, the staying time there is long, and as a result, the film forming speed of that portion becomes high, which causes unevenness. In the case of a single metal, the portion having a large adsorption potential is a portion having high crystallinity.
[0010]
What becomes a problem when the organic EL light emitting layer is formed on the reflective film is unevenness on the surface of the reflective film. The total thickness of the organic EL light emitting layer is as thin as about 200 nm. In particular, the electron transport layer where the electric field is concentrated is as thin as about 30 nm. Accordingly, when the surface on which the element is manufactured is severe, there is a problem that electric field concentration occurs, the element is short-circuited, and a non-light emitting portion (dark spot) is formed.
[0011]
Therefore, when manufacturing a high quality top emission type organic EL light emitting device, it is important to form a reflective film having both a reflection function, a light shielding function for a transistor, and an electrode function, and a small surface unevenness.
[0012]
Also, in an organic EL light emitting element that performs passive matrix driving instead of active matrix driving by TFT, an extremely thin organic EL light emitting layer is used as described above. Therefore, it is important to form a reflective film with small surface irregularities even when passive matrix driving is performed.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The organic EL light emitting device according to the first embodiment of the present invention is an organic EL light emitting device including a substrate, a lower electrode, an organic EL light emitting layer, and an upper electrode, and the lower electrode is an anode, The lower electrode has a two-layer structure of a flatness imparting layer containing an amorphous alloy or a microcrystalline metal and a reflectivity imparting layer containing a reflective metal or an alloy, and the reflectivity imparting layer is 4.8 eV or more. It includes a metal or alloy having a work function.
[0014]
The organic EL light emitting device according to the second embodiment of the present invention is an organic EL light emitting device including a substrate, a lower electrode, an organic EL light emitting layer, and an upper electrode, wherein the lower electrode is an anode, The lower electrode has a three-layer structure of a flatness imparting layer containing an amorphous alloy or a microcrystalline metal, a reflectivity imparting layer containing a highly reflective metal or alloy, and a transparent conductive oxide layer. To do.
An organic EL light emitting device according to a third embodiment of the present invention is an organic EL light emitting device including a substrate, a lower electrode, an organic EL light emitting layer, and an upper electrode, wherein the lower electrode is a cathode, and the lower The electrode has a three-layer structure of a flatness imparting layer containing an amorphous alloy or a microcrystalline metal, a reflectivity imparting layer containing a reflective metal or an alloy, and a transparent conductive oxide layer, and the transparent conductive oxide The layer is located between the reflectivity-imparting layer and the organic EL light emitting layer, and between the transparent conductive oxide layer and the organic EL light emitting layer, an alkali metal, an alkaline earth metal, or an oxidation thereof. And a layer composed of a material, fluoride, nitride, or boride.
In any of the organic EL devices according to any of the above embodiments, the film thickness of the reflectivity layer may be 0.5 to 20 nm.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The organic EL light emitting device of the first embodiment of the present invention is shown in FIG. 1A includes a substrate 1, a flatness imparting layer 2a, a reflectivity imparting layer 2r, an organic EL light emitting layer 3, and an upper electrode 4. Here, the flatness imparting layer 2a and the reflectivity imparting layer 2r are included. By configuring the lower electrode 2, a lower electrode having high flatness and high reflectivity was realized.
[0016]
The substrate of the present invention may be a TFT substrate on which driving TFTs are already formed. In the case of forming a passive matrix driving element, a glass substrate, a plastic substrate, or the like can be used.
[0017]
FIG. 3 shows a computer simulation result when a high reflectivity metal (Pt) is actually deposited on a low reflectivity amorphous metal (NiP). It can be seen that the reflectivity of the surface improves as the thickness of the reflective metal deposited on the low reflectivity amorphous metal increases. In particular, the reflection of light in the wavelength region of 400 to 500 nm is significantly improved. This improvement in reflectivity is useful for organic EL light emitting elements that emit blue to blue green light used in color conversion organic EL displays.
[0018]
One method for obtaining the flatness-imparting layer 2a having a flat surface is to grow the flatness-imparting layer as a complete amorphous phase. In the case of growing as an amorphous phase, a portion having a large adsorption potential is not generated, so that a flat film can be formed.
[0019]
It is practical to use an alloy as a material that grows as an amorphous phase. In order for the alloy to form an amorphous phase, the mixing enthalpy of the elements constituting the alloy is negative, and the atomic radius ratio r / R (where R> r) of the constituent elements is 0.9 or less, preferably Is preferably 0.85 or less. As such a combination, 1) a transition metal-phosphorus alloy, 2) a transition metal-boron alloy, and 3) a transition metal-lanthanoid alloy can be used. Note that in this specification, the transition metal means an element of Group 3 to Group 12 of the periodic table excluding the lanthanoid and actinium series (for example, the elements of Sc to Zn in the fourth period of the periodic table). is there). Further, in this specification, the lanthanoid means an element having an atomic number of 57 (La) to 71 (Lu). In addition, one element can be used as the transition metal, or two or more elements can be used. Preferred transition metals in the present invention include Ni, Cr, Pt, Ir, Rh, Pd, and Ru, and particularly preferred are Ni and Cr. Particularly preferred amorphous alloys in the present invention are NiP, NiB, CrP and CrB.
[0020]
When a transition metal-phosphorus alloy is used as the flatness imparting layer 2a, the alloy can contain 10 to 50 atomic%, preferably 12 to 30 atomic% of phosphorus. When a transition metal-boron alloy is used as the flatness imparting layer 2, the alloy can contain 10 to 50 atomic%, preferably 12 to 30 atomic% of boron. Alternatively, when a transition metal-lanthanoid alloy is used as the flatness imparting layer 2, the alloy may contain 10 to 50 atomic%, preferably 25 to 50 atomic% of lanthanoid.
[0021]
Another method for obtaining the flatness imparting layer 2a having a flat surface is to form the flatness imparting layer using an alloy having a microcrystalline structure. In the case of an alloy having a microcrystalline structure, since individual crystal grains do not grow greatly, it is possible to suppress an increase in unevenness due to crystal growth. An alloy having a microcrystalline structure that can be used in the present invention contains NiAl.
[0022]
Next, a reflectivity providing layer 2r containing a reflective metal or alloy is formed on the flatness providing layer 2a. Since the reflectivity providing layer 2r is in contact with the organic EL light emitting layer 3, it is also important to have carrier injectability with respect to the organic EL light emitting layer. The metal used for forming the reflectivity-imparting layer 2r desirably has a high reflectivity for light in the visible light to near-ultraviolet region, preferably 300 to 600 nm, more preferably 400 to 500 nm. The reflective metal or alloy includes a metal such as Al, Cr, Ag, Mg, Pt, Au, an alloy of one or more of the metals, or an alloy of the metal and an alkali metal, calcium or barium.
[0023]
When the lower electrode 2 is used as an anode, it is preferable to improve the hole injection property to the organic EL light emitting layer 3 by forming the reflectivity providing layer 2r with a metal having a large work function. It is preferable to use a metal (Pt, Au, Ni, Ru, Rh, Pd or Co) having a work function of 4.8 eV or more.
[0024]
When the lower electrode 2 is used as a cathode, the electron injecting property to the organic EL light emitting layer 3 can be improved by forming the reflectivity providing layer 2r with a metal or alloy having a small work function. Preferred metals include Al and Mg. Preferred alloys include alkali metal and alkaline earth metal alloys such as Al / Li or Ag / Mg.
[0025]
The reflectivity-imparting layer 2r of the present invention is required to maintain surface flatness at the same time as imparting reflectivity, and preferably has a thickness of 0.5 to 20 nm. The flatness imparting layer 2a is required to improve reflectivity in cooperation with the reflectivity imparting layer 2r at the same time as imparting flatness, and preferably has a thickness of 1 to 500 nm. When each layer has a thickness in the above-described range, it is possible to form the lower electrode 2 that is excellent in reflectivity and surface flatness and has sufficient light shielding properties with respect to the substrate.
[0026]
The flatness-imparting layer 2a and the reflectivity-imparting layer 2r of the present invention can be formed on the substrate using a method known in the prior art such as vapor deposition and sputtering.
[0027]
Next, the organic EL light emitting layer 3 is formed on the lower electrode 2. In the organic EL light-emitting device of the present invention, the organic EL light-emitting layer 3 includes at least an organic light-emitting layer 13 and, if necessary, a hole injection layer 11, a hole transport layer 12, an electron transport layer 14, and / or an electron. An injection layer 15 is provided. FIG. 2 shows an example of the structure of the organic EL light emitting layer 3. FIG. 2A shows the case where the lower electrode 2 is an anode, the hole injection layer 11 is formed on the reflectivity providing layer 2r, and the hole transport layer 12, the organic light emitting layer 13, and the electron transport layer 14 are formed. And the electron injection layer 15 is laminated | stacked. FIG. 2B shows a case where the lower electrode 2 is a cathode, and an electron injection layer 15, an electron transport layer 14, an organic light emitting layer 13, a hole transport layer 12, and a hole injection are formed on the reflectivity providing layer 2 r. Layers 11 are sequentially stacked.
[0028]
Known materials are used as the material for each of the above layers. In order to obtain light emission from blue to blue-green, in the organic light emitting layer 13, for example, fluorescent brighteners such as benzothiazole, benzimidazole, and benzoxazole, metal chelated oxonium compounds, styrylbenzene compounds Aromatic dimethylidin compounds are preferably used. As the electron injection layer, quinoline derivatives (for example, organometallic complexes having 8-quinolinol as a ligand), oxadiazole derivatives, perylene derivatives, pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, quinoxaline derivatives, diphenylquinone derivatives, nitro-substituted compounds A fluorene derivative or the like can be used.
[0029]
Next, the upper electrode 4 is formed on the organic EL light emitting layer 3. In the element of the present invention, since light is extracted through the upper electrode 4, the upper electrode 4 needs to be transparent. Therefore, it is preferable to use a transparent conductive oxide such as ITO or IZO as the upper electrode 4 of the present invention. These transparent conductive oxides have a large work function suitable for use as an anode. On the other hand, when the upper electrode 4 is used as a cathode, a layer of a material having a low work function may be provided between the transparent conductive oxide and the organic EL light emitting layer 3 to improve the electron injection efficiency. Materials having a low work function in this case include alkali metals such as lithium and sodium, alkaline earth metals such as potassium, calcium, magnesium and strontium, or electron injecting metals such as fluorides thereof, and other metals. Alloys and compounds can be used. In order to improve the electron injection efficiency, a layer of a material having a thickness of 10 nm or less and a small work function is sufficient, and it is also preferable from the viewpoint of maintaining the required transparency.
[0030]
An organic EL light emitting device according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG. The element of FIG. 1B includes a substrate 1, a flatness providing layer 2 a, a reflectivity providing layer 2 r, a transparent conductive oxide layer 2 t, an organic EL light emitting layer 3, and an upper electrode 4. The layer 2a, the reflectivity providing layer 2r, and the transparent conductive oxide layer 2t constitute the lower electrode 2. With this configuration, an organic EL light emitting device having excellent flatness and reflectivity and capable of effectively using the reflected light from the lower electrode 2 was realized.
[0031]
In order to effectively use the reflected light from the lower electrode 2, light emitted from the organic EL light emitting layer 3 to the upper electrode side and emitted from the organic EL light emitting layer 3 are used by the lower electrode 2 (reflection imparting layer 2r). It is preferable that the light reflected and emitted is strengthened by interference. Therefore, the thickness of the layer between the organic EL light emitting layer 3 (organic light emitting layer 13) and the lower electrode 2 (reflectivity imparting layer 2r) is adjusted to cause interference such that the two lights are intensified. It is preferable to do so.
[0032]
As an example, the case where the organic EL light emitting layer 3 has the structure of FIG. 2B in the element having the structure of FIG. In this case, the layers between the organic light emitting layer 13 and the reflectivity providing layer 2r are the transparent conductive oxide layer 2t, the electron injection layer 15, and the electron transport layer 14. The thickness of each of these layers is d _i , N _i Then, the optical distance L from the organic light emitting layer 13 to the reflectivity providing layer 2r is given by the formula (1) which is the sum of the optical distances of these layers.
[0033]
[Expression 1]

[0034]
When light is reflected at the interface between the reflectivity-imparting layer 2r and the transparent conductive oxide layer 2t, the phase of the light is reversed. Therefore, the wavelength λ of the light that is intensified by interference inside the element is expressed by the following formula ( 2) is satisfied.
[0035]
[Expression 2]

[0036]
That is, if the thicknesses of the electron transport layer 14, the electron injection layer 15, and the transparent conductive oxide layer 2t are designed so that the emission wavelength λ of the organic light emitting layer 13 satisfies the formula (2), the external quantum efficiency can be improved. Will be achieved. However, since the thickness of the electron injection layer 15 needs to be as thin as about 0.5 to 1 nm, and the thickness of the electron transport layer 14 is increased, there is a problem that luminance deterioration of the device becomes remarkable. In the organic EL light emitting device of the invention, it is preferable to improve the external quantum efficiency by setting the film thickness of the transparent conductive oxide layer 2t and extracting the light outside without attenuating the light intensity inside the device. .
[0037]
A preferred material for the transparent conductive oxide layer 2t is a transparent conductive oxide known in the art such as ITO or IZO. The film thickness of the transparent conductive oxide layer 2t depends on the emission wavelength of the organic light emitting layer 13 and the desired wavelength of output light. Moreover, since the transparent conductive oxide layer 2t is in contact with the organic EL light emitting layer 3, it is necessary that the carrier injecting property to the organic layer is excellent. When the lower electrode 2 is used as an anode, it is preferable to contact a transparent conductive oxide having a large work function with the organic EL light emitting layer 3. On the other hand, when the lower electrode is used as a cathode, an alkaline metal such as lithium or sodium, an alkaline earth metal such as potassium, calcium, magnesium or strontium, or an oxide or fluoride thereof is formed on the transparent conductive oxide. It is possible to provide an electron injection property by providing an ultrathin film (10 nm or less) of fluoride, nitride or boride. When the electron injecting ultrathin film is provided, it is preferable that the formula (2) is satisfied including the ultrathin film.
[0038]
As described above, the element having the structure of FIG. 1B having the organic EL light emitting layer 3 of FIG. 2B has been described. However, in the element having another structure, the organic light emitting layer 13 and the reflectivity providing layer 2r are also provided. It is possible to design so that the layers in between satisfy equation (2).
[0039]
The organic EL light emitting device of this embodiment can increase only the reflectance of light of a specific wavelength, and is particularly effective for a monochrome panel, an area color panel, or a color conversion type top emission device.
[0040]
As the substrate 1, the flatness imparting layer 2 a, the organic EL light emitting layer 3, and the upper electrode 4 in the present embodiment, the same ones as in the first embodiment can be used. The reflectivity providing layer 2r in the present embodiment is the same as that in the first embodiment except that it is not necessary to consider the carrier injection property with respect to the organic EL light emitting layer 3.
[0041]
Preferably, the organic EL light emitting device of the present invention is sealed in order to isolate each of the above components from the surrounding environment. The sealing material is required to have low oxygen and humidity permeability, high fastness, high heat conductivity, and the like. Furthermore, when taking out the light from an organic EL light emitting element through a sealing material, it is calculated | required to be transparent with respect to light emission of an organic EL light emitting element. For example, the sealing can be performed by bonding a transparent sealing substrate to the organic EL light emitting element using a sealing resin such as an acrylic resin.
[0042]
In the organic EL light emitting device of the present invention, the light from the organic EL light emitting layer 3 may be used as it is, or the light from the organic EL light emitting layer 3 is used after wavelength conversion by providing a layer of fluorescent color conversion material. Also good. The fluorescent color conversion material layer may be laminated on the upper electrode 4 or may be laminated on another transparent substrate to form a color conversion filter, and the color conversion filter is pasted on the EL element. You may combine them. These layers may be formed and bonded (including the formation of layers necessary for bonding) using conventional means.
[0043]
Moreover, the organic EL light emitting device of the present invention may emit a single light or may emit a plurality of lights of different colors. Preferably, it is used as a display in combination with a color conversion filter in which red, green, and blue light emitting portions are arranged on a matrix. When used as a display, active matrix driving may be performed using a control element such as a TFT, or passive matrix driving may be performed using upper and lower electrodes having line patterns extending in two orthogonal directions. Good.
[0044]
【Example】
(Example 1)
Ni as an amorphous metal on a glass substrate ₃ P was laminated to 100 nm, and Cr having a thickness of 7 nm and 14 nm was laminated thereon. The surface was observed by AFM, the average roughness was measured, and the reflectance of light having a wavelength of 450 nm was measured. Table 2 shows the measurement results.
[0045]
(Example 2)
Example 1 was repeated except that NiAl having a thickness of 100 nm was laminated instead of NiP. Table 2 shows the measurement results.
[0046]
[Table 2]

[0047]
The reflectance was improved by forming a reflective film made of Cr. The reflectivity increased as the Cr film thickness increased. In addition, when Cr is laminated to 100 nm, the average roughness Ra is remarkably increased. On the other hand, when the Cr film thickness is 7 nm and 14 nm, the average roughness Ra is hardly increased, and good reflectivity and surface flatness are obtained. It was possible to achieve both.
[0048]
(Example 3)
Ni as an amorphous metal on a glass substrate ₃ P was laminated to 100 nm, and a sample was obtained by laminating 15 nm thick Cr and 220 nm thick IZO thereon. A sample for comparison was obtained in the same manner except that no Cr was laminated. Furthermore, the sample which laminated | stacked only the Cr layer was obtained. The wavelength dependence of the reflectance of these surfaces was measured, and the results are shown in FIG. As can be seen from FIG. 4, the Cr layer alone has a substantially uniform reflectivity from the near ultraviolet to the visible range, whereas in the two examples provided with the IZO layer, the reflectivity near 480 nm is selectively used. Could be high. Further, in the comparison between the two examples provided with the IZO layer, the reflectance near 480 nm could be remarkably increased when the Cr layer as the reflective metal was provided.
[0049]
(Example 4)
On a glass substrate, Ni ₃ A Ni film having a thickness of 100 nm is formed as the flatness imparting layer 2a by sputtering using a target having a composition of P. ₃ A P film was prepared. Next, Ag having a thickness of 7 nm was laminated by a sputtering method as the reflectivity providing layer 2r. Further, IZO having a thickness of 220 nm was laminated as the transparent conductive oxide layer 2t by a sputtering method.
[0050]
A pattern having a size of 2 mm × 2 mm was formed on the above laminate by a normal photo process to form the lower electrode 2. This lower electrode 2 is used as an anode. Thereafter, the surface was cleaned with oxygen plasma at room temperature.
[0051]
An organic EL light emitting layer 3 was formed on this anode. The structure is a five-layer structure of hole injection layer 11 / hole transport layer 12 / light emitting layer 13 / electron transport layer 14 / electron injection layer 15 as an organic film, and copper phthalocyanine (CuPc) is 100 nm as the hole injection layer. Then, 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (α-NPD) was laminated to 20 nm as a hole transport layer. Further, 4,4′-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl (DPVBi) was laminated as a light emitting layer by 30 nm, and aluminum tris (8-quinolinolato) (Alq) was laminated as an electron transport layer by 20 nm. Finally, 1 nm of LiF was laminated as an electron injection layer.
[0052]
After these films are formed, the amorphous In can be formed by sputtering without breaking the vacuum. ₂ O ₃ : ZnO (ZnO molar ratio: 5%) was formed to 200 nm, and this was used as a cathode. As a result, an organic EL light emitting device having a plurality of pixels with dimensions of 2 mm × 2 mm was obtained.
[0053]
(Example 5)
Example 4 was repeated to obtain an organic EL light-emitting element, except that 7 nm thick Al was laminated as the reflectivity providing layer 2r by sputtering.
[0054]
(Example 6)
Example 4 was repeated to obtain an organic EL light emitting device, except that 7 nm thick Cr was laminated by sputtering as the reflectivity providing layer 2r.
[0055]
(Comparative Example 1)
Example 4 was repeated to obtain an organic EL light emitting device, except that Al having a thickness of 100 nm was laminated instead of the flatness imparting layer and the reflectivity imparting layer.
[0056]
(Comparative Example 2)
Example 4 was repeated to obtain an organic EL light emitting device, except that the reflectivity-imparting layer was not formed.
[0057]
Regarding the organic EL light emitting devices of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 1 and 2, minute defects in the pixels were examined. When a current is passed in the forward direction and the pixel is observed with a microscope, a non-light emitting point (dark spot) of several μm to several tens μm is observed. In the device of Comparative Example 1, about 30 dark spots were observed on average in 2 mm square pixels, but in all of the devices of Examples 4 to 6 and Comparative Example 2, no dark spots were present.
[0058]
Next, regarding the organic EL light emitting devices of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 1 and 2, the luminance at the same current density was compared. Compared to Comparative Example 2 that does not have the reflectivity-imparting layer 2r, each example of the present invention shows higher luminance. In particular, when Al or Ag is used as the reflectivity-imparting layer 2r, a conventional Al reflective layer is used. The brightness equivalent to that of Comparative Example 1 having
[0059]
The above results are summarized in Table 3. It has been clarified that the organic EL light emitting device having the flatness imparting layer and the reflectivity imparting layer according to the present invention is an element having no dark spot and high luminance (external extraction efficiency).
[0060]
[Table 3]

[0061]
【The invention's effect】
In accordance with the present invention, an organic EL light-emitting device with few pixel short-circuits and dark spots and high external extraction efficiency can be produced by having a lower electrode having a laminated structure of a flatness-imparting layer and a reflectance-imparting layer. It was.
[0062]
Furthermore, by providing a transparent conductive oxide layer having an appropriate thickness between the reflectivity-imparting layer and the organic EL light-emitting layer to increase the reflectance of light of a specific wavelength, external extraction of the light of the specific wavelength An organic EL light emitting device with improved efficiency was obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an organic EL light emitting device of the present invention, in which (a) shows a first embodiment and (b) shows a second embodiment.
FIGS. 2A and 2B are schematic cross-sectional views showing a structure of a light emitting layer of an organic EL light emitting device of the present invention, wherein FIG. 2A shows a case where the lower electrode is an anode, and FIG. 2B shows a case where the lower electrode is a cathode. is there.
FIG. 3 is a graph showing a computer simulation result of the effect of the lower electrode of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the wavelength dependence of the reflectance of the lower electrode according to the second embodiment of the present invention.
FIGS. 5A and 5B are schematic cross-sectional views showing the structure of a conventional organic EL light emitting device, where FIG. 5A shows a bottom emission type and FIG. 5B shows a top emission type device.
[Explanation of symbols]
1 Substrate
2 Lower electrode
2a Flatness imparting layer
2r reflectivity layer
2t transparent conductive oxide layer
3 Organic EL light emitting layer
4 Upper electrode
11, 23, 34 Hole injection layer
12, 24, 35 hole transport layer
13, 25, 36 Organic light emitting layer
14, 26, 37 Electron transport layer
15, 27, 38 Electron injection layer
21 Transparent substrate
22, 39 Transparent electrode
28 Upper electrode
31 substrates
32 Reflective electrode
33 Hole injection electrode

Claims

In an organic EL light emitting device including a substrate, a lower electrode, an organic EL light emitting layer, and an upper electrode,
The lower electrode is an anode;
The lower electrode has a two-layer structure of a flatness imparting layer containing an amorphous alloy or a microcrystalline metal and a reflectivity imparting layer containing a reflective metal or an alloy, and the reflectivity imparting layer is 4.8 eV or more. An organic EL light emitting device comprising a metal or alloy having a work function.

In an organic EL light emitting device including a substrate, a lower electrode, an organic EL light emitting layer, and an upper electrode,
The lower electrode is an anode;
The lower electrode has a three-layer structure of a flatness-imparting layer containing an amorphous alloy or a microcrystalline metal, a reflectivity-giving layer containing a reflective metal or an alloy, and a transparent conductive oxide layer.
The organic EL light emitting device, wherein the transparent conductive oxide layer is located between the reflectivity providing layer and the organic EL light emitting layer.

In an organic EL light emitting device including a substrate, a lower electrode, an organic EL light emitting layer, and an upper electrode,
The lower electrode is a cathode;
The lower electrode has a three-layer structure of a flatness-imparting layer containing an amorphous alloy or a microcrystalline metal, a reflectivity-giving layer containing a reflective metal or an alloy, and a transparent conductive oxide layer.
The transparent conductive oxide layer is located between the reflectivity providing layer and the organic EL light emitting layer,
And further including a layer composed of an alkali metal, an alkaline earth metal, or an oxide, fluoride, nitride or boride thereof between the transparent conductive oxide layer and the organic EL light emitting layer. An organic EL light emitting device.

4. The organic EL light-emitting element according to claim 1, wherein a film thickness of the reflectivity-imparting layer is 0.5 to 20 nm.