JP5646893B2 - Organic EL display device - Google Patents
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Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子という)を発光させて画素の表示制御を行う有機EL表示装置に関する。 The present invention relates to an organic EL display device that controls display of pixels by causing an organic electroluminescence element (hereinafter referred to as an organic EL element) to emit light.
フラットパネル型の表示装置の一種として、薄型・軽量の自発光型表示装置である有機EL表示装置が注目されている。有機EL表示装置には、いわゆるボトムエミッション型とトップエミッション型とがある。ボトムエミッション型の有機EL表示装置においては、ガラス基板などの絶縁基板上に、透明電極(ITO等)、電界の印加により発光する有機多層膜(有機発光層)、及び反射性の金属電極を順次積層することにより、発光機構である有機EL素子(OLED素子)が形成される。この有機EL素子は、絶縁基板上においてマトリクス状に多数配列される。さらに、これらの積層構造を覆うように封止キャップと呼ばれる基板が配置されることで、有機EL素子は外部の雰囲気から遮断されている。この有機EL素子に対して、透明電極と金属電極との間に電界を印加すると、有機多層膜にキャリア(ホールと電子)が注入され、有機多層膜が発光する。ボトムエミッション型の有機EL表示装置は、この有機多層膜からの光をガラス基板側から外部に出射する。 As a kind of flat panel type display device, an organic EL display device which is a thin and light self-luminous display device has attracted attention. Organic EL display devices include a so-called bottom emission type and top emission type. In a bottom emission type organic EL display device, a transparent electrode (ITO, etc.), an organic multilayer film (organic light emitting layer) that emits light by applying an electric field, and a reflective metal electrode are sequentially formed on an insulating substrate such as a glass substrate. By laminating, an organic EL element (OLED element) which is a light emission mechanism is formed. A large number of organic EL elements are arranged in a matrix on an insulating substrate. Furthermore, the organic EL element is shielded from the external atmosphere by arranging a substrate called a sealing cap so as to cover these laminated structures. When an electric field is applied to the organic EL element between the transparent electrode and the metal electrode, carriers (holes and electrons) are injected into the organic multilayer film, and the organic multilayer film emits light. The bottom emission type organic EL display device emits light from the organic multilayer film to the outside from the glass substrate side.
一方、トップエミッション型の有機EL表示装置は、ボトムエミッション型とは逆に、基板上に、反射性を有する金属電極、有機発光層、ITO等の透明電極を順次積層して形成される有機EL素子を備え、金属電極と透明電極との間に電界を印加することで有機多層膜が発光し、この光を透明電極側から出射する構成となっている。トップエミッション型では、封止缶として、ガラス板を好適とする透明基板(封止基板)が使用される。 On the other hand, in contrast to the bottom emission type, the top emission type organic EL display device is formed by sequentially laminating a reflective metal electrode, an organic light emitting layer, and a transparent electrode such as ITO on a substrate. The organic multilayer film emits light by applying an electric field between the metal electrode and the transparent electrode, and the light is emitted from the transparent electrode side. In the top emission type, a transparent substrate (sealing substrate) suitable for a glass plate is used as a sealing can.
有機EL素子の発光原理は以下のとおりである。すなわち、有機蛍光材料を含む有機多層膜に陰極から一方のキャリアである電子を、陽極から他方のキャリアであるホールを注入する。両キャリアが有機層の中で再結合すると励起子が生成する。この励起子が基底状態に戻るときに発光する。この有機多層膜は、基板上に積層される多層の有機層で構成され、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層の4層で形成される。また、電子輸送層の上にさらに電子注入層を有する5層の有機層で形成されることもある(例えば特許文献1参照)。 The light emission principle of the organic EL element is as follows. That is, electrons as one carrier are injected from the cathode into the organic multilayer film containing the organic fluorescent material, and holes as the other carrier are injected from the anode. When both carriers recombine in the organic layer, excitons are generated. Light is emitted when the exciton returns to the ground state. This organic multilayer film is composed of multilayer organic layers stacked on a substrate, and is formed of, for example, four layers of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer. Further, it may be formed of five organic layers further having an electron injection layer on the electron transport layer (see, for example, Patent Document 1).
有機EL素子の最重要課題は長寿命化である。点灯時間の経過に伴って有機EL素子の輝度や電圧−電流特性が低下する原因は、まだ十分に解明されているとは言い難い。劣化原因として材料起因、素子構造起因、蒸着プロセス起因などが指摘されているが、詳細はよく理解されていないのが現状である。本発明の目的は、長寿命化した有機EL素子を用いた有機EL表示装置を提供することにある。 The most important issue for organic EL devices is to extend their life. The reason why the luminance and voltage-current characteristics of the organic EL element are lowered as the lighting time elapses is still not fully elucidated. It is pointed out that the cause of deterioration is due to the material, the element structure, the vapor deposition process, etc., but the details are not well understood. An object of the present invention is to provide an organic EL display device using an organic EL element having a long lifetime.
本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
(1)基板の一方の面に、第1電極、有機層、及び第2電極が順に積層されてなる有機EL素子を備えた有機EL表示装置であって、前記有機層は、発光層と、当該発光層の前記第2電極側に隣接するキャリア輸送層と、を含み、前記有機EL素子に対して深さ方向の飛行時間型二次イオン質量分析を行った場合に、前記発光層及び前記キャリア輸送層内において検出される塩素イオンの検出量の最大値VClと、当該最大値が検出される深さにおいて検出される炭素イオン検出量Vcと、の間に、
VCl/Vc≦2.5×10-5
の関係が成り立つことを特徴とする有機EL表示装置。
(1) An organic EL display device including an organic EL element in which a first electrode, an organic layer, and a second electrode are sequentially stacked on one surface of a substrate, wherein the organic layer includes a light emitting layer, A carrier transport layer adjacent to the second electrode side of the light emitting layer, and when the time-of-flight secondary ion mass spectrometry in the depth direction is performed on the organic EL element, the light emitting layer and the Between the maximum value V Cl of the detection amount of chlorine ions detected in the carrier transport layer and the carbon ion detection amount V c detected at the depth at which the maximum value is detected,
V Cl / V c ≦ 2.5 × 10 −5
An organic EL display device characterized by the following relationship:
(2)(1)の有機EL表示装置において、前記VCl/Vc≦2.5×10-5の関係が、前記発光層の前記第1電極側の界面より前記キャリア輸送層側の界面に近く、かつ、前記キャリア輸送層の前記第2電極側の界面より前記発光層側の界面に近い位置で成り立つことを特徴とする有機EL表示装置。 (2) In the organic EL display device of (1), the relationship of V Cl / V c ≦ 2.5 × 10 −5 is such that the interface on the carrier transport layer side from the interface on the first electrode side of the light emitting layer. The organic EL display device is characterized in that it is close to the interface of the carrier transport layer and closer to the interface of the light emitting layer than the interface of the second electrode.
(3)(1)の有機EL表示装置において、前記第1電極は陽極であり、前記第2電極は陰極であり、前記キャリア輸送層は電子輸送層であることを特徴とする有機EL表示装置。 (3) The organic EL display device according to (1), wherein the first electrode is an anode, the second electrode is a cathode, and the carrier transport layer is an electron transport layer. .
(4)基板の一方の面に、第1電極、有機層、及び第2電極が順に積層されてなる有機EL素子を備えた有機EL表示装置であって、前記有機層は、発光層と、当該発光層の前記第2電極側に隣接するキャリア輸送層と、を含み、前記有機EL素子に対して深さ方向の飛行時間型二次イオン質量分析を行った場合に、前記発光層の前記第1電極側の界面より前記キャリア輸送層側の界面に近く、かつ、前記キャリア輸送層の前記第2電極側の界面より前記発光層側の界面に近い位置で検出されるフッ素イオンの検出量の最大値VFと、当該最大値が検出される深さにおいて検出される炭素イオン検出量Vcと、の間に、
VF/Vc≦1.0×10-4
の関係が成り立つことを特徴とする有機EL表示装置。
(4) An organic EL display device including an organic EL element in which a first electrode, an organic layer, and a second electrode are sequentially stacked on one surface of a substrate, wherein the organic layer includes a light emitting layer, A carrier transport layer adjacent to the second electrode side of the light emitting layer, and when performing time-of-flight secondary ion mass spectrometry in the depth direction for the organic EL element, the light emitting layer Detected amount of fluorine ions detected at a position closer to the carrier transport layer side interface than the first electrode side interface and closer to the light emitting layer side interface than the second electrode side interface of the carrier transport layer Between the maximum value V F of the carbon ion and the carbon ion detection amount V c detected at the depth at which the maximum value is detected,
V F / V c ≦ 1.0 × 10 −4
An organic EL display device characterized by the following relationship:
(5)(4)の有機EL表示装置において、前記第1電極は陽極であり、前記第2電極は陰極であり、前記キャリア輸送層は電子輸送層であることを特徴とする有機EL表示装置。 (5) In the organic EL display device according to (4), the first electrode is an anode, the second electrode is a cathode, and the carrier transport layer is an electron transport layer. .
本発明によれば、有機EL表示装置に用いられる有機EL素子の長寿命化を図ることができる。有機EL表示装置の寿命はほぼ有機EL素子の寿命で決まるため、有機EL素子の長寿命化を図ることにより有機EL表示装置の長寿命化が実現される。 According to the present invention, the lifetime of an organic EL element used in an organic EL display device can be extended. Since the lifetime of the organic EL display device is almost determined by the lifetime of the organic EL element, the lifetime of the organic EL display device can be extended by extending the lifetime of the organic EL element.
まず、有機EL素子の動作原理について説明する。 First, the operation principle of the organic EL element will be described.
図1は、有機EL素子の構造例を説明する模式断面図である。同図に示されるように、有機EL素子を製造する際には、ガラスなどで形成された絶縁基板SUB1の一方の面(主面)に、まず第1の電極(ここでは陽極ANDとする)がITO(Indium Tin Oxide)等を用いて成膜される。この陽極AND上に、ホール輸送層HTL、発光層EML、電子輸送層ETL、及び電子注入層EILの各層が、有機材料の蒸着等により順次成膜される。このホール輸送層HTL、発光層EML、電子輸送層ETL、及び電子注入層EILにより、有機層OLが形成される。さらにこの有機層OLの上に、第2の電極(ここでは陰極CTD)が成膜される。なお、ここでは4層により有機層OLが形成されることとしたが、有機層OLはさらにホール輸送層HTLの下側(絶縁基板SUB1側)にホール注入層HILを含んでもよい。また、電子注入層EILを含まなくともよい。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a structural example of an organic EL element. As shown in the figure, when an organic EL element is manufactured, a first electrode (here, an anode AND) is first formed on one surface (main surface) of an insulating substrate SUB1 formed of glass or the like. Is formed using ITO (Indium Tin Oxide) or the like. On the anode AND, the hole transport layer HTL, the light emitting layer EML, the electron transport layer ETL, and the electron injection layer EIL are sequentially formed by vapor deposition of an organic material or the like. An organic layer OL is formed by the hole transport layer HTL, the light emitting layer EML, the electron transport layer ETL, and the electron injection layer EIL. Further, a second electrode (here, cathode CTD) is formed on the organic layer OL. Here, the organic layer OL is formed of four layers, but the organic layer OL may further include a hole injection layer HIL below the hole transport layer HTL (insulating substrate SUB1 side). Further, the electron injection layer EIL may not be included.
ホール注入層HIL及びホール輸送層HTLは、陽極ANDから注入されたホール(正孔)を発光層EMLに輸送する機能を有し、電子注入層EIL及び電子輸送層ETLは、陰極CTDから注入された電子を発光層EMLに輸送する機能を有する。発光層EMLは、一般に、キャリア(ホール、電子)を輸送する機能を有するホスト材料に蛍光発光機能を有するゲスト材料(ドーパント)を共蒸着した有機膜であり、ホール輸送層HTLから注入されたホールと電子輸送層ETLから注入された電子は、発光層EML中の分子内で再結合する。ここで、ドーパント分子内でホールとキャリアが再結合した場合、直接励起子が形成される。一方、ホスト分子内で再結合しホスト分子の励起子が形成された場合にも、そのエネルギーがドーパントに移動することで、ドーパント分子の励起子が形成される。 The hole injection layer HIL and the hole transport layer HTL have a function of transporting holes (holes) injected from the anode AND to the light emitting layer EML, and the electron injection layer EIL and the electron transport layer ETL are injected from the cathode CTD. A function of transporting electrons to the light emitting layer EML. The light emitting layer EML is generally an organic film in which a guest material (dopant) having a fluorescence emission function is co-deposited on a host material having a function of transporting carriers (holes, electrons), and holes injected from the hole transport layer HTL. The electrons injected from the electron transport layer ETL are recombined within the molecules in the light emitting layer EML. Here, when holes and carriers are recombined in the dopant molecule, direct excitons are formed. On the other hand, when the exciton of the host molecule is formed by recombination within the host molecule, the exciton of the dopant molecule is formed by transferring the energy to the dopant.
図2A及び図2Bは、ドーパント分子の励起子エネルギー軌道の説明図である。前述のようにして形成されたドーパント励起子は、図2Aに示すように、最高占有軌道HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)に1電子、最低非占有軌道LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)に1ホールが存在する励起分子である。ここで、有機EL素子においてはドーパントとして蛍光量子収率の高い材料を使用しているので、ドーパント励起子は蛍光を発して基底状態に戻る。図2Bは、この基底状態に戻った際のドーパント分子のエネルギー軌道を示している。 2A and 2B are explanatory diagrams of exciton energy trajectories of dopant molecules. As shown in FIG. 2A, the dopant exciton formed as described above has one electron in the highest occupied orbital HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) and one hole in the lowest unoccupied orbital LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital). Is an excited molecule. Here, since a material having a high fluorescence quantum yield is used as the dopant in the organic EL element, the dopant excitons emit fluorescence and return to the ground state. FIG. 2B shows the energy trajectories of the dopant molecules when returning to this ground state.
以上が有機EL素子の正常な発光過程の一例である。しかし、現状の有機EL素子は長時間発光させると次第に効率が低下する問題があり、この問題を解決することが有機EL素子の最重要課題となっている。 The above is an example of a normal light emission process of the organic EL element. However, the current organic EL element has a problem that the efficiency gradually decreases when light is emitted for a long time, and solving this problem is the most important issue of the organic EL element.
以下、有機EL素子の劣化現象をより詳細に記述する。有機EL素子を電流量一定で連続通電して発光させた場合、主に二つの劣化現象が起こる。第一は、輝度が徐々に低下する現象であり、第二は、電圧が徐々に上昇する現象である。第一の輝度低下は、発光層EML中のドーパント励起子生成効率の低下が原因と考えられる。第二の電圧上昇は、各輸送層における易動度低下、あるいは界面でのキャリア注入障壁の増大が原因と考えられる。しかし、これらの劣化を引き起こす化学反応についてはよく理解されていない。 Hereinafter, the deterioration phenomenon of the organic EL element will be described in more detail. When the organic EL element emits light by continuously energizing with a constant current amount, two deterioration phenomena mainly occur. The first is a phenomenon in which the luminance gradually decreases, and the second is a phenomenon in which the voltage gradually increases. The first decrease in luminance is considered to be caused by a decrease in the efficiency of dopant exciton generation in the light emitting layer EML. The second voltage increase is considered to be caused by a decrease in mobility in each transport layer or an increase in the carrier injection barrier at the interface. However, the chemical reactions that cause these degradations are not well understood.
本発明者等は、有機EL素子の劣化を引き起こす要因のひとつが、クリーンルーム内あるいは蒸着装置内のハロゲン化合物のコンタミネーションであることを実験から見出した。ここでのハロゲン化合物とは、具体的には塩素化合物およびフッ素化合物を指す。クリーンルーム内のハロゲン化合物としては、樹脂、水道水、人体等から由来するものが考えられる。また、蒸着装置内のハロゲン化合物としては、使用部材、部材用の洗浄液の残渣等から由来するものが考えられる。 The present inventors have found from experiments that one of the factors that cause deterioration of the organic EL element is contamination of halogen compounds in a clean room or a vapor deposition apparatus. The halogen compound here specifically refers to a chlorine compound and a fluorine compound. As the halogen compounds in the clean room, those derived from resins, tap water, human bodies and the like are conceivable. Moreover, as a halogen compound in a vapor deposition apparatus, what originates from the residue etc. of the used liquid and the washing | cleaning liquid for members is considered.
有機層OLに含まれる塩素化合物としては、塩素原子を分子内に含有する有機物及び無機物の双方が考えられ、有機塩酸塩や塩酸などがあり得る。具体例として、クリーンルーム内においては塩化ビニル、塩化ビニリデン、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、塩化ナトリウム、そして蒸着装置内においてはクロロメタン、ジクロロメタン、クロロホルム、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレンなどが挙げられる。フッ素化合物についても、フッ素原子を分子内に含有する有機物及び無機物の双方が有機層OLに含まれ得る。具体例としては、クリーンルーム内または蒸着装置内において、フッ化水素やテフロン(登録商標)等のフッ素樹脂などが挙げられる。 As the chlorine compound contained in the organic layer OL, both an organic substance and an inorganic substance containing a chlorine atom in the molecule are conceivable, and there may be an organic hydrochloride, hydrochloric acid, and the like. Specific examples include vinyl chloride, vinylidene chloride, hypochlorous acid, chlorous acid, chloric acid, perchloric acid, sodium chloride in a clean room, and chloromethane, dichloromethane, chloroform, trichloroethylene, tetrachloroethylene, etc. Is mentioned. As for the fluorine compound, both organic and inorganic substances containing fluorine atoms in the molecule can be contained in the organic layer OL. Specific examples include fluorine resins such as hydrogen fluoride and Teflon (registered trademark) in a clean room or a vapor deposition apparatus.
ITOを形成した絶縁基板SUB1に付着したハロゲン化合物、及び蒸着膜中に取り込まれたハロゲン化合物は、有機EL素子を発光させるために通電すると、電気化学的反応により次第に分解反応が進行して、キャリアのトラップサイトになると考えられる。以下、ハロゲン化合物の有無による有機EL素子の発光機構の違いを、図3及び図4を用いて説明する。なお、この図3及び図4では、有機層OLはホール注入層HIL、ホール輸送層HTL、発光層EML、及び電子輸送層ETLの4層から構成されることとしている。 When the halogen compound adhering to the insulating substrate SUB1 formed with ITO and the halogen compound incorporated in the vapor deposition film are energized to cause the organic EL element to emit light, the decomposition reaction gradually proceeds due to an electrochemical reaction, and the carrier It will be a trap site. Hereinafter, the difference in the light emission mechanism of the organic EL element depending on the presence or absence of the halogen compound will be described with reference to FIGS. In FIGS. 3 and 4, the organic layer OL is composed of four layers of a hole injection layer HIL, a hole transport layer HTL, a light emitting layer EML, and an electron transport layer ETL.
図3は、ハロゲン化合物が存在しない場合の有機EL素子の発光機構をエネルギー準位により説明する図である。有機EL素子を通電すると、ホール注入層材料及びホール輸送層材料は酸化されてラジカルカチオンに、電子輸送層材料は還元されてラジカルアニオンになる。これらのラジカルカチオンやラジカルアニオンが隣接する分子を酸化あるいは還元することにより、キャリアが次々に輸送される。図3では、ホールを示すラジカルアニオンを「丸で囲んだ−」で、電子を示すラジカルカチオンを「丸で囲んだ+」で示している。 FIG. 3 is a diagram for explaining the light emission mechanism of the organic EL element in the absence of a halogen compound by the energy level. When the organic EL element is energized, the hole injection layer material and the hole transport layer material are oxidized to radical cations, and the electron transport layer material is reduced to radical anions. When these radical cations and radical anions oxidize or reduce adjacent molecules, carriers are transported one after another. In FIG. 3, the radical anion indicating a hole is indicated by “-”, and the radical cation indicating an electron is indicated by “+”.
一般に、ラジカルカチオンやラジカルアニオンは比校的不安定な状態であるが、有機EL素子に使用する材料は、このようなラジカルイオン状態でも構造変化を起こさない安定な材料が選ばれている。したがって、不純物を含まない有機EL素子においては、図3に示すように、隣接分子間で酸化還元を繰り返すことによりキャリアが発光層EMLに輸送される。しかし、有機層OL中にハロゲン化合物が含まれていると、このハロゲン化合物がホール注入層材料やホール輸送層材料のラジカルカチオン、電子輸送層材料のラジカルアニオンと反応して、次の図4に示すようにキャリアをトラップする準位を形成する。 In general, radical cations and radical anions are in a relatively unstable state, but as materials used for the organic EL element, stable materials that do not cause structural changes even in such radical ion states are selected. Therefore, in an organic EL element that does not contain impurities, as shown in FIG. 3, carriers are transported to the light emitting layer EML by repeating oxidation and reduction between adjacent molecules. However, when a halogen compound is contained in the organic layer OL, this halogen compound reacts with the radical cation of the hole injection layer material or the hole transport layer material and the radical anion of the electron transport layer material, and the following FIG. As shown, a level for trapping carriers is formed.
図4は、ハロゲン化合物がキャリアのトラップサイトになる場合の有機EL素子の発光機構をエネルギー準位により説明する図である。ホール注入層HILおよびホール輸送層HTL中では、トラップサイトによりホールがトラップされて正に帯電するため易動度が低下する。このため、一定の電流を流すにはより高い電圧が必要になる。同様に、電子輸送層ETL中では、トラップサイトにより電子がトラップされて負に帯電するため、やはり易動度が低下する。このため、一定の電流を流すにはより高い電圧が必要になる。 FIG. 4 is a diagram for explaining the light emission mechanism of the organic EL element when the halogen compound serves as a carrier trap site, based on energy levels. In the hole injection layer HIL and the hole transport layer HTL, holes are trapped by the trap sites and are positively charged, so that the mobility decreases. For this reason, a higher voltage is required to flow a constant current. Similarly, in the electron transport layer ETL, electrons are trapped by the trap sites and are negatively charged, so that the mobility is also lowered. For this reason, a higher voltage is required to flow a constant current.
図4に示すように、ハロゲン化合物がトラップサイトとなる有機EL素子においては、陰極CTDと陽極ANDの間に印加する電圧は、初期状態では図3に示すΔV0でよいが、劣化後は、図4に示す△V1の電圧が必要となってしまう。すなわち、(ΔV1−ΔV0)の分だけ印加すべき電圧が上昇する。また、界面でトラップが形成された場合にも、チャージが溜まるため電圧が上昇する。また、発光層EMLにはホールも電子も注入されるため、発光層EML中のハロゲン化合物が変質すると、ホールトラップも電子トラップも共に形成され電圧が上昇する。ハロゲン化合物の変質により発光層EML中に形成されたトラップは、電圧上昇と同時に輝度低下も引き起こす。すなわち、発光層内に注入されたホールと電子との再結合が、変質したハロゲン化合物分子内で起こるようになる。変質したハロゲン化合物は蛍光発光能がないので、再結合エネルギーは熱に変換される。つまり、変質したハロゲン化合物は熱失活サイトになる。 As shown in FIG. 4, in an organic EL element in which a halogen compound serves as a trap site, the voltage applied between the cathode CTD and the anode AND may be ΔV 0 shown in FIG. 3 in the initial state, but after deterioration, A voltage of ΔV 1 shown in FIG. 4 is required. That is, the voltage to be applied increases by (ΔV 1 −ΔV 0 ). Also, when a trap is formed at the interface, the voltage rises because charge is accumulated. In addition, since both holes and electrons are injected into the light emitting layer EML, when the halogen compound in the light emitting layer EML is altered, both hole traps and electron traps are formed and the voltage rises. The trap formed in the light emitting layer EML due to the alteration of the halogen compound causes a decrease in luminance as well as an increase in voltage. That is, recombination of holes and electrons injected into the light emitting layer occurs in the altered halogen compound molecule. Since the altered halogen compound does not have the ability to emit fluorescence, the recombination energy is converted into heat. That is, the altered halogen compound becomes a heat deactivation site.
本発明者らは、ハロゲン化合物が有機EL素子内に取り込まれた場合に、有機EL素子の素子寿命がどの程度低下するかを調査した。以下ではまず、ハロゲン化合物として塩素化合物を含んだ有機EL素子についての調査結果を示す。 The present inventors investigated how much the lifetime of the organic EL element is reduced when a halogen compound is incorporated into the organic EL element. Below, the investigation result about the organic EL element which contained the chlorine compound as a halogen compound first is shown.
具体的に、塩素化合物としてジクロロメタンを用い、種々の濃度でジクロロメタンを共蒸着して、それぞれ塩素化合物の含有量が異なる複数の有機EL素子を作製した。これらの有機EL素子のそれぞれに対し、イオンミリングを行いながら飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS;Time Of Flight - Secondary Ion Mass Spectrometry)による分析を行うことで、有機EL素子の深さ方向に対するClイオン検出量のプロファイルを評価した。そして、測定されたClイオンの強度と、素子寿命との相関を評価した。ここで、TOF−SIMSを行う際には、1次イオン源にBi3 ++イオン、イオンミリング種としてCs+イオンを用い、加速電圧はそれぞれ25kV,2kVとした。 Specifically, dichloromethane was used as a chlorine compound, and dichloromethane was co-evaporated at various concentrations to produce a plurality of organic EL devices having different chlorine compound contents. Each of these organic EL elements is analyzed by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) while performing ion milling, so that the depth of the organic EL element can be determined. The profile of the detected amount of Cl ion in the vertical direction was evaluated. Then, the correlation between the measured Cl ion intensity and the element lifetime was evaluated. Here, when performing TOF-SIMS, Bi 3 ++ ions were used as the primary ion source, Cs + ions were used as the ion milling species, and the acceleration voltages were 25 kV and 2 kV, respectively.
上記測定の結果が、図5及び図6に示されている。図5は、ある一つの有機EL素子について、TOF−SIMS分析の結果測定されたClイオン(塩素イオン)およびC2イオン(炭素イオン)の検出量(強度)を、イオンミリング開始からの処理時間に対してプロットしたグラフである。グラフの横軸は、イオンミリング開始からの処理時間を表しており、陰極CTD表面からの深さ方向の距離に対応している。また、グラフの縦軸は、測定された各イオンの検出量を表している。この検出量の値は、単位時間,単位面積あたりに検出されたイオンの個数であって、塩素イオンの検出量の値が大きいほど、その値が測定された位置に塩素化合物が多く含まれていることを示している。 The results of the above measurement are shown in FIGS. FIG. 5 shows the detection time (intensity) of Cl ions (chlorine ions) and C 2 ions (carbon ions) measured as a result of the TOF-SIMS analysis for one organic EL element, the processing time from the start of ion milling. Is a graph plotted against. The horizontal axis of the graph represents the processing time from the start of ion milling, and corresponds to the distance in the depth direction from the surface of the cathode CTD. In addition, the vertical axis of the graph represents the detected amount of each ion measured. The detected amount value is the number of ions detected per unit time and unit area. The larger the detected amount value of chlorine ions, the more chlorine compounds are contained at the position where the value is measured. It shows that.
図5に示すように、塩素化合物を含有する有機EL素子においては、有機層OL中よりClイオンが観測される。特に、有機層OL中において、発光層EMLと電子輸送層ETLとの間の界面(すなわち、発光層EMLの絶縁基板SUB1から遠い側の界面)付近(図中丸で囲んだ箇所)で、Clイオンのピークが表れている。すなわち、電子輸送層ETL及び発光層EML内においてClイオン検出量が最大値となる位置は、発光層EMLの陽極AND側の界面より電子輸送層ETL側の界面に近く、かつ、電子輸送層ETLの陰極CTD側の界面より発光層EML側の界面に近い位置になっている。なお、本実施形態において、電子輸送層ETLと発光層EMLの界面近傍とは、電子輸送層ETLと発光層EMLの界面を含む±10nm(界面から電子輸送層ETL側に10nmの深さと、界面から発光層EML側に10nmの深さの領域)である。一方、有機層OLを構成する有機化合物に起因するC2イオンも観測されているが、このC2イオンの検出量は、有機層OL中において略一定である。そこで、以下では、有機層OLのうち、電子輸送層ETLから発光層EMLまでの間においてClイオンの検出量のピークが現れる位置(すなわち、電子輸送層ETL及び発光層EML内においてClイオンの検出量が最大値となる位置)における、C2イオンの検出量Vcに対するClイオンの検出量の最大値VClの比(VCl/Vc)を、発光層EMLと電子輸送層ETLとの間の界面におけるClイオン強度を示す指標値として用いることとする。この指標値を、以下ではClイオン指標値という。 As shown in FIG. 5, in the organic EL element containing a chlorine compound, Cl ions are observed in the organic layer OL. In particular, in the organic layer OL, near the interface between the light emitting layer EML and the electron transport layer ETL (that is, the interface far from the insulating substrate SUB1 of the light emitting layer EML) (Cl circle ion). The peak appears. That is, the position where the detected amount of Cl ions is maximum in the electron transport layer ETL and the light emitting layer EML is closer to the interface on the electron transport layer ETL side than the interface on the anode AND side of the light emitting layer EML, and the electron transport layer ETL. The cathode CTD side interface is closer to the light emitting layer EML side interface. In this embodiment, the vicinity of the interface between the electron transport layer ETL and the light emitting layer EML is ± 10 nm including the interface between the electron transport layer ETL and the light emitting layer EML (a depth of 10 nm from the interface to the electron transport layer ETL side, To the light emitting layer EML side). On the other hand, C 2 ions attributed to the organic compound constituting the organic layer OL are also observed, but the detected amount of C 2 ions is substantially constant in the organic layer OL. Therefore, hereinafter, in the organic layer OL, a position where a peak of the detected amount of Cl ions appears between the electron transport layer ETL and the light emitting layer EML (that is, detection of Cl ions in the electron transport layer ETL and the light emitting layer EML). The ratio (V Cl / V c ) of the maximum detection amount V Cl of Cl ions to the detection amount V c of C 2 ions (V Cl / V c ) at the position where the amount is the maximum value) It is used as an index value indicating the Cl ion intensity at the interface between the two. This index value is hereinafter referred to as a Cl ion index value.
図6は、所定の通電時間(ここでは12時間)が経過した時点における相対輝度(すなわち、通電開始時の輝度に対する所定時間経過後の輝度の比)と、Clイオン指標値と、の関係をプロットした結果を示している。また、図6でプロットした有機EL素子は、発光層EMLと電子輸送層ETLの界面近傍におけるClイオン検出量の異なる複数の有機EL素子を使用し、それぞれの有機EL素子に対して所定の時間通電を行った。図6において、例えば、相対輝度が1.0であれば、通電開始時の輝度と、継続通電後の輝度に変化が見られない。通常、通電後、有機EL素子の劣化が始まり、輝度が低下する。この相対輝度が1.0に近いほど素子寿命が良好であることを示す。実験から、図6に示されるように、Clイオン指標値が大きな有機EL素子ほど、所定時間通電した後の相対輝度が小さくなっていることが分かった。これは、発光層EMLと電子輸送層ETLの界面近傍において、Clイオン指標値が大きな有機EL素子ほど、素子寿命が悪化することを示している。そして、図6のグラフから、Clイオン指標値が2.5×10−5を超えると、急激に通電後相対輝度が劣化することが分かる。また、Clイオン指標値が2.5×10−5以下になると、通電後相対輝度は約1.0となり、有機EL素子の寿命が大幅に向上することが分かる。 FIG. 6 shows the relationship between the relative luminance at the time when a predetermined energization time (here, 12 hours) has elapsed (that is, the ratio of the luminance after elapse of the predetermined time to the luminance at the start of energization) and the Cl ion index value. The plotted results are shown. In addition, the organic EL elements plotted in FIG. 6 use a plurality of organic EL elements having different detection amounts of Cl ions in the vicinity of the interface between the light emitting layer EML and the electron transport layer ETL, and each organic EL element has a predetermined time. Energized. In FIG. 6, for example, if the relative luminance is 1.0, there is no change in the luminance at the start of energization and the luminance after continuous energization. Usually, after energization, the organic EL element begins to deteriorate and the luminance decreases. The closer this relative luminance is to 1.0, the better the device lifetime. From the experiment, as shown in FIG. 6, it was found that the organic EL element having a larger Cl ion index value has a lower relative luminance after being energized for a predetermined time. This indicates that the organic EL element having a larger Cl ion index value in the vicinity of the interface between the light emitting layer EML and the electron transport layer ETL deteriorates the element lifetime. From the graph of FIG. 6, it can be seen that when the Cl ion index value exceeds 2.5 × 10 −5 , the relative luminance rapidly deteriorates after energization. It can also be seen that when the Cl ion index value is 2.5 × 10 −5 or less, the relative luminance after energization is about 1.0, and the lifetime of the organic EL element is significantly improved.
以上の結果から、有機EL素子に対して前述の測定条件でTOF−SIMS分析を行った際、発光層EML及び電子輸送層ETL内におけるClイオンの検出量の最大値VClと、当該最大値が検出される位置において検出されるC2イオンの検出量VCについて、以下の関係が成り立つ有機EL素子を作製することで、素子寿命を大幅に向上させることができる。
VCl/VC ≦ 2.5×10−5
From the above results, when the TOF-SIMS analysis was performed on the organic EL element under the above-described measurement conditions, the maximum value V Cl of the detected amount of Cl ions in the light emitting layer EML and the electron transport layer ETL, and the maximum value There the detection amount V C of C 2 ions detected at a position to be detected, by manufacturing the organic EL element the following relationship holds, it is possible to significantly improve the device life.
V Cl / V C ≦ 2.5 × 10 −5
同様の傾向は、フッ素化合物を含有する有機EL素子についても確認された。ここで、Clイオン指標値と同様に、TOF−SIMS分析の結果測定された、電子輸送層ETL及び発光層EML内におけるFイオンの検出量が最大値となる深さにおける、C2イオンの検出量VCに対するFイオン(フッ素イオン)の検出量の最大値VFの比(VF/VC)を、発光層EMLと電子輸送層ETLとの間の界面におけるFイオン強度を示す指標値(Fイオン指標値)として用いることとする。図7は、フッ素化合物の含有量を変化させて作製した複数の有機EL素子のそれぞれに対して通電を行い、所定の通電時間が経過した時点における相対輝度と、Fイオン指標値と、の関係をプロットした結果を示している。図7に示すように、Clイオンの場合と同様、Fイオン指標値が大きな有機EL素子ほど、素子寿命が悪化することが分かった。そして、図7のグラフから、測定限界(1.00×10−4)以下までFイオン指標値が小さくなると、有機EL素子の寿命が向上することが分かる。 The same tendency was confirmed also about the organic EL element containing a fluorine compound. Here, similarly to the Cl ion index value, C 2 ion detection at a depth at which the detected amount of F ions in the electron transport layer ETL and the light emitting layer EML is measured as a result of the TOF-SIMS analysis is maximum. the F ions to the amount V C ratio of the maximum value V F detected amount of (fluorine ion) (V F / V C), the index value indicating the F ionic strength at the interface between the light emitting layer EML and the electron transport layer ETL It will be used as (F ion index value). FIG. 7 shows the relationship between the relative luminance and the F ion index value when a predetermined energization time has elapsed after energizing each of a plurality of organic EL elements produced by changing the content of the fluorine compound. The results of plotting are shown. As shown in FIG. 7, as in the case of Cl ions, it was found that the organic EL element having a larger F ion index value has a worse element lifetime. From the graph of FIG. 7, it can be seen that the lifetime of the organic EL element is improved when the F ion index value decreases to the measurement limit (1.00 × 10 −4 ) or less.
以上より、有機EL素子に対して前述の測定条件でTOF−SIMS分析を行った際、発光層EML及び電子輸送層ETL内におけるFイオンの検出量の最大値VFと、当該最大値が検出される位置において検出されるC2イオンの検出量VCについて、以下の関係が成り立つ有機EL素子を作製することで、素子寿命を向上させることができる。
VF/VC ≦ 1.0×10−4
From the above, when the TOF-SIMS analysis is performed on the organic EL element under the above-described measurement conditions, the maximum value V F of the detected amount of F ions in the light emitting layer EML and the electron transport layer ETL and the maximum value are detected. The lifetime of the element can be improved by producing an organic EL element that satisfies the following relationship with respect to the detected amount V C of C 2 ions detected at the position where it is detected.
V F / V C ≦ 1.0 × 10 −4
なお、以上の説明では、Clイオンについても、Fイオンについても、発光層EMLと電子輸送層ETLとの間の界面に現れるピークを問題としている。ここで、図5に示すように、ホール輸送層HTLと陽極ANDとの間の界面にも、Clイオンの検出量のピークが現れている。しかしながら、この陽極ANDとの界面に存在するハロゲン化合物は、発光層EMLと電子輸送層ETLとの間の界面に存在するハロゲン化合物と比較すると、相対的に有機EL素子の寿命に及ぼす影響は小さいことが分かった。図8は、図6と同様に、複数の有機EL素子のそれぞれに対して通電を行い、所定の通電時間が経過した時点における相対輝度と、(Clイオン検出量のピーク値)/(C2イオン検出量)の値と、の関係をプロットした結果を示している。ただし、図6と異なり、図8では、ホール輸送層HTLと陽極ANDとの間の界面に現れるClイオンの検出量のピーク位置を用いて値の算出を行っている。この図から分かるように、ホール輸送層HTLと陽極ANDとの間の界面で測定されたClイオンの検出量と、有機EL素子の素子寿命と、の間には明確な相関が見られない。このように有機EL素子の寿命と相関があるのは、発光層EMLと電子輸送層ETLの界面近傍のClイオン含有量(検出量)である。発光層EMLと電子輸送層ETLとの間の界面近傍のClイオン検出量を低減することで有機EL素子の寿命を向上することができる。本実施形態では、電子輸送層ETLと発光層EMLの界面を含む20nmの深さ方向の領域(界面から±10nmの深さの範囲)において、Clイオンの検出量の最大値VClと、当該最大値が検出される位置において検出されるC2イオンの検出量VCの関係が、VCl/VC≦2.5×10−5を満たす。或いは、電子輸送層ETLと発光層EMLの界面を含む20nmの深さ方向の領域(界面から±10nmの深さの範囲)において、Fイオンの検出量の最大値VFと、当該最大値が検出される位置において検出されるC2イオンの検出量VCの関係が、VF/VC ≦ 1.0×10−4を満たす。 In the above description, both the Cl ion and the F ion have a problem of a peak appearing at the interface between the light emitting layer EML and the electron transport layer ETL. Here, as shown in FIG. 5, a peak of the detected amount of Cl ions also appears at the interface between the hole transport layer HTL and the anode AND. However, the halogen compound present at the interface with the anode AND has a relatively small influence on the lifetime of the organic EL element as compared with the halogen compound present at the interface between the light emitting layer EML and the electron transport layer ETL. I understood that. 8, as in FIG. 6, each of the plurality of organic EL elements is energized, and the relative luminance and (Cl ion detection amount peak value) / (C 2 ) when a predetermined energization time has elapsed. The result of plotting the relationship between the value of the detected ion amount and the value is shown. However, unlike FIG. 6, in FIG. 8, the value is calculated using the peak position of the detected amount of Cl ions appearing at the interface between the hole transport layer HTL and the anode AND. As can be seen from this figure, there is no clear correlation between the detected amount of Cl ions measured at the interface between the hole transport layer HTL and the anode AND and the element lifetime of the organic EL element. Thus, the correlation with the lifetime of the organic EL element is the Cl ion content (detected amount) in the vicinity of the interface between the light emitting layer EML and the electron transport layer ETL. The lifetime of the organic EL element can be improved by reducing the amount of Cl ions detected in the vicinity of the interface between the light emitting layer EML and the electron transport layer ETL. In the present embodiment, the maximum value V Cl of the detected amount of Cl ions in the 20 nm depth direction region (in the range of ± 10 nm depth from the interface) including the interface between the electron transport layer ETL and the light emitting layer EML, The relationship of the detection amount V C of C 2 ions detected at the position where the maximum value is detected satisfies V Cl / V C ≦ 2.5 × 10 −5 . Alternatively, in a 20 nm depth direction region (a range of ± 10 nm depth from the interface) including the interface between the electron transport layer ETL and the light emitting layer EML, the maximum value V F of the detected amount of F ions and the maximum value are The relationship of the detection amount V C of C 2 ions detected at the detected position satisfies V F / V C ≦ 1.0 × 10 −4 .
以下、上述した特徴を備えた有機EL素子を含む有機EL表示装置の実施例について、説明する。図9Aは、本実施例1に係る有機EL表示装置の構造を模式的に示す平面図である。また、図9Bは、当該有機EL表示装置の構造を模式的に示す断面図であって、図9Aに示す有機EL表示装置をIXB−IXB線に沿って切断した様子を示している。 Hereinafter, examples of the organic EL display device including the organic EL element having the above-described features will be described. FIG. 9A is a plan view schematically showing the structure of the organic EL display device according to the first embodiment. FIG. 9B is a cross-sectional view schematically showing the structure of the organic EL display device, and shows a state in which the organic EL display device shown in FIG. 9A is cut along the line IXB-IXB.
本実施例1に係る有機EL表示装置は、以下のようにして製造した。すなわち、まず、板厚が7mm、縦横サイズが50mm×50mmの大きさのガラス製の絶縁基板SUB1の一面に、酸化ケイ素膜をCVD法により成膜した。酸化ケイ素膜は、いわゆる下地膜である。この上に陽極となるITOをスパッタで形成し、次いでフォト工程にて1mm幅のストライプパターンを形成し、陽極ANDを形成した。 The organic EL display device according to Example 1 was manufactured as follows. That is, first, a silicon oxide film was formed by CVD on one surface of a glass insulating substrate SUB1 having a plate thickness of 7 mm and a vertical and horizontal size of 50 mm × 50 mm. The silicon oxide film is a so-called base film. An ITO film serving as an anode was formed thereon by sputtering, and then a 1 mm wide stripe pattern was formed by a photo process, thereby forming an anode AND.
絶縁基板SUB1の中央部の20mm×20mmの部分に、有機EL素子を構成する有機層OLとして、NPD、クマリンをドープしたAlq3、Alq3、リチウムを順次蒸着して、有機EL素子構造を形成した。厚さは、それぞれ60nm、30nm、20nm、1nmとした。次に、1mm幅のアルミニウム(厚さ200nm)を陽極ANDと直交するように蒸着して陰極CTDとした。最後に、乾燥剤DCNを装填した封止キャップSUB2を絶縁基板SUB1に被せ、UV硬化型シール材SLを用いて封止キャップSUB2の周囲を封止した。 NPD, Alq3 doped with coumarin, Alq3, and lithium were sequentially deposited on the 20 mm × 20 mm portion of the central portion of the insulating substrate SUB1 as an organic layer OL constituting the organic EL element to form an organic EL element structure. The thicknesses were 60 nm, 30 nm, 20 nm, and 1 nm, respectively. Next, aluminum having a width of 1 mm (thickness: 200 nm) was deposited so as to be orthogonal to the anode AND to form a cathode CTD. Finally, the sealing cap SUB2 loaded with the desiccant DCN was placed on the insulating substrate SUB1, and the periphery of the sealing cap SUB2 was sealed using the UV curable sealing material SL.
本実施例では、有機EL素子中への塩素化合物の混入源として、有機材料蒸着用のマスク(以下、蒸着マスク)に着目した。蒸着マスクは、有機層OLのうち、特に発光層EMLを形成する際に用いられる。発光層EMLは、赤(R)、緑(G)、青(B)などの各発光色に対応する画素を形成するために、これらの発光色ごとに別々に蒸着される。そのため、2色め以降の発光層EMLを蒸着する際には、既に絶縁基板SUB1に蒸着した他の色の発光層EMLを覆うように蒸着マスクが配置される。ところが、蒸着マスクは、蒸着時に熱せられるために表面に付着した物質が揮発しやすく、また、絶縁基板SUB1に最も近接する部材である。そのため、蒸着マスクは有機EL素子を最も汚染させやすい部材の一つであると考えられる。さらに、上述したように蒸着マスクは発光層EMLを覆うように配置されることから、特に発光層EMLの絶縁基板SUB1側と反対側の界面(ここでは、発光層EMLと電子輸送層ETLとの間の界面)を汚染させやすいと想定される。また、通常、付着した有機材料の効率的な除去を目的に、ジクロロメタン(化学式:CH2Cl2)を用いて蒸着マスクの洗浄が行われているが、このようなハロゲン化合物が有機EL素子に混入した場合、その反応性の高さから、有機材料を変質させてしまう可能性が考えられる。これらより、蒸着マスクの洗浄にジクロロメタンを使用しないことで、ジクロロメタンの有機EL素子中への混入を避け、素子寿命を向上させることができると考えた。なお、1色めの発光層EMLを蒸着する際、2色め乃至3色めの素子は発光層EMLとホール輸送層HTLの界面がClで汚染される。しかし、発光層EMLとホール輸送層HTLの界面のClイオン強度と有機EL素子との寿命には相関が見られないことは実験により確認済みである。 In this example, attention was focused on a mask for vapor deposition of an organic material (hereinafter referred to as vapor deposition mask) as a source of chlorine compounds mixed into the organic EL element. The vapor deposition mask is used particularly when the light emitting layer EML is formed in the organic layer OL. The light emitting layer EML is vapor-deposited separately for each of these emission colors in order to form pixels corresponding to each emission color such as red (R), green (G), and blue (B). For this reason, when vapor-depositing the second and subsequent light-emitting layers EML, a vapor deposition mask is disposed so as to cover the light-emitting layers EML of other colors already deposited on the insulating substrate SUB1. However, the vapor deposition mask is heated at the time of vapor deposition, so that the substance attached to the surface is likely to volatilize, and is a member closest to the insulating substrate SUB1. Therefore, it is considered that the vapor deposition mask is one of the members that most easily contaminate the organic EL element. Furthermore, since the vapor deposition mask is arranged so as to cover the light emitting layer EML as described above, in particular, the interface opposite to the insulating substrate SUB1 side of the light emitting layer EML (here, between the light emitting layer EML and the electron transport layer ETL). It is assumed that the interfacial interface is likely to be contaminated. In general, the deposition mask is washed with dichloromethane (chemical formula: CH 2 Cl 2 ) for the purpose of efficiently removing the attached organic material. Such a halogen compound is added to the organic EL element. When mixed, the organic material may be altered due to its high reactivity. From these, it was considered that by not using dichloromethane for cleaning the vapor deposition mask, mixing of dichloromethane into the organic EL device can be avoided and the device life can be improved. Note that when the first color light emitting layer EML is deposited, the interface between the light emitting layer EML and the hole transport layer HTL is contaminated with Cl in the second color to third color elements. However, it has been confirmed by experiments that there is no correlation between the Cl ion intensity at the interface between the light emitting layer EML and the hole transport layer HTL and the lifetime of the organic EL element.
本実施例に係る有機EL表示装置について、マスク洗浄液としてのジクロロメタンの使用の有無による有機EL素子の寿命の違いを比較する測定を行った。素子寿命は、有機EL素子を一定の直流電流で通電した際の輝度の変化量で評価した。その結果を図10のグラフに示す。このグラフにおいて、○印のプロットがマスク洗浄液としてジクロロメタンを用いなかった本実施例の有機EL表示装置の測定結果を示し、×印のプロットは比較例としてジクロロメタンをマスク洗浄に使用して製造した有機EL表示装置の測定結果を示している。この図から明らかなように、ジクロロメタンをマスク洗浄液として使用しなかった本実施例の有機EL表示装置は、ジクロロメタンを使用した場合と比較して輝度劣化が小さくなっており、寿命が向上していることが確認された。たとえば、ジクロロメタンを使用した場合でも、装置の投入直前に蒸着マスク上の異物を除去するために、蒸着マスクを純水によって長時間洗浄することでジクロロメタンを除去し、有機EL素子のClイオンを低減できる。 For the organic EL display device according to this example, a measurement was performed to compare the difference in the lifetime of the organic EL element depending on whether or not dichloromethane was used as a mask cleaning liquid. The element lifetime was evaluated by the amount of change in luminance when the organic EL element was energized with a constant direct current. The result is shown in the graph of FIG. In this graph, the plots marked with ◯ show the measurement results of the organic EL display device of this example in which dichloromethane was not used as the mask cleaning liquid, and the plots marked with X were organic manufactured using dichloromethane as a comparative example for mask cleaning. The measurement result of the EL display device is shown. As is clear from this figure, the organic EL display device of this example, in which dichloromethane was not used as a mask cleaning liquid, had less luminance deterioration than the case where dichloromethane was used, and the lifetime was improved. It was confirmed. For example, even when dichloromethane is used, in order to remove foreign matter on the deposition mask immediately before the introduction of the apparatus, the deposition mask is washed with pure water for a long time to remove dichloromethane and reduce Cl ions in the organic EL element. it can.
また、マスク洗浄液としてのジクロロメタンの使用の有無による有機EL素子中のClイオンの検出量の違いを比較した。この評価のための分析法としては、既に述べたTOF−SIMSを用いた。すなわち、イオンミリングを行いながらTOF−SIMS分析を行うことで、有機EL素子の深さ方向のイオン強度プロファイルを測定した。その測定結果を、図11A及び図11Bのグラフに示す。図11Aは、本実施例1に係る有機EL表示装置の測定結果を、図11Bは、比較例としてジクロロメタンをマスク洗浄に使用して製造した有機EL表示装置の測定結果を、それぞれ示している。両結果を比較したところ、マスク洗浄液としてジクロロメタンを用いなかった場合は、用いた場合と比較して発光層EMLと電子輸送層ETLとの間の界面に現れるClイオン検出量のピークが小さかった。以上より、蒸着マスクの洗浄方法を変更することで、有機EL素子に混入する塩素化合物の量が減少し、有機EL表示装置の寿命を向上できることが確認された。なお、図6のグラフに示されるClイオン指標値の異なる複数の有機EL素子も、蒸着マスクの洗浄条件を変化させて作製している。 Further, the difference in the detected amount of Cl ions in the organic EL element depending on whether or not dichloromethane was used as a mask cleaning solution was compared. As the analysis method for this evaluation, the above-described TOF-SIMS was used. That is, the ion intensity profile in the depth direction of the organic EL element was measured by performing TOF-SIMS analysis while performing ion milling. The measurement results are shown in the graphs of FIGS. 11A and 11B. FIG. 11A shows the measurement result of the organic EL display device according to Example 1, and FIG. 11B shows the measurement result of the organic EL display device manufactured by using dichloromethane for mask cleaning as a comparative example. When both results were compared, when dichloromethane was not used as the mask cleaning liquid, the peak of the detected amount of Cl ions appearing at the interface between the light emitting layer EML and the electron transport layer ETL was smaller than when using dichloromethane. From the above, it was confirmed that by changing the cleaning method of the vapor deposition mask, the amount of chlorine compound mixed in the organic EL element can be reduced and the life of the organic EL display device can be improved. Note that the plurality of organic EL elements having different Cl ion index values shown in the graph of FIG. 6 are also manufactured by changing the cleaning conditions of the vapor deposition mask.
図12は、本発明の一実施形態に係るボトムエミッション型の有機EL表示装置における、1画素付近の構成例を説明する断面図である。1画素には1つの有機EL素子が含まれている。さらに、本実施形態に係る有機EL表示装置はアクティブ・マトリクス型であり、ガラス製の絶縁基板SUB1の主面に薄膜トランジスタTFTが形成されている。この薄膜トランジスタTFTで駆動される一方の電極である陽極ANDと、他方の電極である陰極CTDと、これらの電極の間に挟まれる有機層OLと、により発光部が構成されている。なお、薄膜トランジスタTFTは、ポリシリコン半導体層PSI、ゲート絶縁層ISI、ゲート線(ゲート電極)GL、ソース・ドレイン電極SD、層間絶縁層IS2及びIS3で構成される。 FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a configuration example near one pixel in a bottom emission type organic EL display device according to an embodiment of the present invention. One pixel includes one organic EL element. Furthermore, the organic EL display device according to the present embodiment is an active matrix type, and a thin film transistor TFT is formed on the main surface of a glass insulating substrate SUB1. A light emitting section is constituted by the anode AND being one electrode driven by the thin film transistor TFT, the cathode CTD being the other electrode, and the organic layer OL sandwiched between these electrodes. The thin film transistor TFT includes a polysilicon semiconductor layer PSI, a gate insulating layer ISI, a gate line (gate electrode) GL, a source / drain electrode SD, and interlayer insulating layers IS2 and IS3.
有機層OLは、例えば、陽極AND側から順に、ホール輸送層HTL、発光層EML、電子輸送層ETL、及び電子注入層EILの積層により形成される。なお、ホール輸送層HTLの下層にホール注入層HILを設けてもよい。 The organic layer OL is formed by stacking, for example, a hole transport layer HTL, a light emitting layer EML, an electron transport layer ETL, and an electron injection layer EIL sequentially from the anode AND side. A hole injection layer HIL may be provided below the hole transport layer HTL.
画素電極である陽極ANDは、パッシベーション層PSVの上層に成膜された透明導電層(ITO等)で構成され、パッシベーション層PSVと層間絶縁層IS3に形成されたコンタクトホールを介して薄膜トランジスタTFTのソース・ドレイン電極SDに電気的に接続されている。さらに、陽極AND上に絶縁層を塗布することでバンクBNKが形成され、このバンクBNKで囲まれた凹部内に有機層OLが蒸着される。なお、有機層OLは、インクジェット等の塗布手段で形成されてもよい。そして、この有機層OLとバンクBNKを覆って陰極CTDがベタ膜で形成されている。 The anode AND which is a pixel electrode is composed of a transparent conductive layer (ITO or the like) formed on the passivation layer PSV, and the source of the thin film transistor TFT via a contact hole formed in the passivation layer PSV and the interlayer insulating layer IS3. -It is electrically connected to the drain electrode SD. Further, a bank BNK is formed by applying an insulating layer on the anode AND, and an organic layer OL is deposited in a recess surrounded by the bank BNK. The organic layer OL may be formed by a coating means such as inkjet. A cathode CTD is formed of a solid film so as to cover the organic layer OL and the bank BNK.
この有機EL表示装置は、ボトムエミッション型なので、図中で二点差線の矢印により示すように、発光層EMLから発せられた光Lが絶縁基板SUB1の表面から外部に出射する。したがって、陰極CTDは光反射能を有する材料で形成される。絶縁基板SUB1の主面側には、封止キャップSUB2(封止ガラス基板)が貼り合わされ、図示しない周辺部を周回するシール内部を真空状態に封止している。 Since this organic EL display device is a bottom emission type, light L emitted from the light emitting layer EML is emitted from the surface of the insulating substrate SUB1 to the outside, as indicated by a two-dotted line arrow in the drawing. Therefore, the cathode CTD is formed of a material having light reflectivity. A sealing cap SUB2 (sealing glass substrate) is bonded to the main surface side of the insulating substrate SUB1, and the inside of the seal that goes around a peripheral portion (not shown) is sealed in a vacuum state.
なお、以上の説明においては、ボトムエミッション型の有機EL表示装置について説明したが、本発明の実施の形態に係る有機EL表示装置は、トップエミッション型であってもよい。また、以上の説明では、有機層OLに対して、陽極ANDが絶縁基板SUB1側に配置され、陰極CTDが封止キャップSUB2側に配置されることとしたが、陽極ANDと陰極CTDとは逆に配置されてもよい。この場合にも、発光層EMLの絶縁基板SUB1側と逆側の界面(ここでは発光層EMLとホール輸送層HTLとの間の界面)近傍で測定されるClイオン指標値やFイオン指標値が所定値以下となるように有機EL表示装置を製造することで、有機EL表示装置の長寿命化を図ることができる。 In the above description, the bottom emission type organic EL display device has been described. However, the organic EL display device according to the embodiment of the present invention may be a top emission type. In the above description, the anode AND is disposed on the insulating substrate SUB1 side and the cathode CTD is disposed on the sealing cap SUB2 side with respect to the organic layer OL. However, the anode AND and the cathode CTD are reversed. May be arranged. Also in this case, the Cl ion index value and the F ion index value measured in the vicinity of the interface opposite to the insulating substrate SUB1 side of the light emitting layer EML (here, the interface between the light emitting layer EML and the hole transport layer HTL) The lifetime of the organic EL display device can be extended by manufacturing the organic EL display device so as to be a predetermined value or less.
SUB1 絶縁基板、AND 陽極、OL 有機層、HIL ホール注入層、HTL ホール輸送層、EML 発光層、ETL 電子輸送層、EIL 電子注入層、CTD 陰極、SUB2 封止キャップ、DCD 乾燥剤、SL シール材。 SUB1 insulating substrate, AND anode, OL organic layer, HIL hole injection layer, HTL hole transport layer, EML emission layer, ETL electron transport layer, EIL electron injection layer, CTD cathode, SUB2 sealing cap, DCD desiccant, SL seal material .
Claims (5)
前記有機層は、発光層と、当該発光層の前記第2電極側に隣接するキャリア輸送層と、
を含み、
前記発光層は、少なくとも、第1の発光色で発光する第1発光層と、第2の発光色で発光する第2発光層と、を含み、
前記第1発光層と、前記第2発光層とは、別々に蒸着されており、
前記第1発光層及び前記第2発光層の少なくとも一方は、純水により洗浄された蒸着マスクを用いて蒸着されており、
前記有機EL素子に対して深さ方向の飛行時間型二次イオン質量分析を行った場合に、前記発光層及び前記キャリア輸送層内において検出される塩素イオンの検出量の最大値VClと、当該最大値が検出される深さにおいて検出される炭素イオン検出量Vcと、の間に、
VCl/Vc≦2.5×10-5
の関係が成り立つことを特徴とする有機EL表示装置。 An organic EL display device including an organic EL element in which a first electrode, an organic layer, and a second electrode are sequentially stacked on one surface of a substrate,
The organic layer includes a light emitting layer, a carrier transport layer adjacent to the second electrode side of the light emitting layer,
Including
The light emitting layer includes at least a first light emitting layer that emits light in a first light emitting color, and a second light emitting layer that emits light in a second light emitting color,
The first light emitting layer and the second light emitting layer are deposited separately,
At least one of the first light emitting layer and the second light emitting layer is vapor-deposited using a vapor deposition mask washed with pure water,
When performing time-of-flight secondary ion mass spectrometry in the depth direction with respect to the organic EL element, the maximum value V Cl of the detected amount of chlorine ions detected in the light emitting layer and the carrier transport layer, Between the carbon ion detection amount V c detected at the depth at which the maximum value is detected,
V Cl / V c ≦ 2.5 × 10 −5
An organic EL display device characterized by the following relationship:
前記VCl/Vc≦2.5×10-5の関係が、前記発光層の前記第1電極側の界面より前記キャリア輸送層側の界面に近く、かつ、前記キャリア輸送層の前記第2電極側の界面より前記発光層側の界面に近い位置で成り立つことを特徴とする有機EL表示装置。 The organic EL display device according to claim 1,
The relationship of V Cl / V c ≦ 2.5 × 10 −5 is closer to the interface on the carrier transport layer side than the interface on the first electrode side of the light emitting layer, and the second of the carrier transport layer. An organic EL display device characterized by being formed at a position closer to the light emitting layer side interface than the electrode side interface.
前記第1電極は陽極であり、
前記第2電極は陰極であり、
前記キャリア輸送層は電子輸送層である
ことを特徴とする有機EL表示装置。 The organic EL display device according to claim 1,
The first electrode is an anode;
The second electrode is a cathode;
The organic EL display device, wherein the carrier transport layer is an electron transport layer.
前記有機層は、発光層と、当該発光層の前記第2電極側に隣接するキャリア輸送層と、
を含み、
前記発光層は、少なくとも、第1の発光色で発光する第1発光層と、第2の発光色で発光する第2発光層と、を含み、
前記第1発光層と、前記第2発光層とは、別々に蒸着されており、
前記第1発光層及び前記第2発光層の少なくとも一方は、純水により洗浄された蒸着マスクを用いて蒸着されており、
前記有機EL素子に対して深さ方向の飛行時間型二次イオン質量分析を行った場合に、前記発光層の前記第1電極側の界面より前記キャリア輸送層側の界面に近く、かつ、前記キャリア輸送層の前記第2電極側の界面より前記発光層側の界面に近い位置で検出されるフッ素イオンの検出量の最大値VFと、当該最大値が検出される深さにおいて検出される炭素イオン検出量Vcと、の間に、
VF/Vc≦1.0×10-4
の関係が成り立つことを特徴とする有機EL表示装置。 An organic EL display device including an organic EL element in which a first electrode, an organic layer, and a second electrode are sequentially stacked on one surface of a substrate,
The organic layer includes a light emitting layer, a carrier transport layer adjacent to the second electrode side of the light emitting layer,
Including
The light emitting layer includes at least a first light emitting layer that emits light in a first light emitting color, and a second light emitting layer that emits light in a second light emitting color,
The first light emitting layer and the second light emitting layer are deposited separately,
At least one of the first light emitting layer and the second light emitting layer is vapor-deposited using a vapor deposition mask washed with pure water,
When performing time-of-flight secondary ion mass spectrometry in the depth direction for the organic EL element, the interface is closer to the carrier transport layer side interface than the first electrode side interface of the light emitting layer, and Detected at a maximum value V F of the detected amount of fluorine ions detected at a position closer to the interface on the light emitting layer side than the interface on the second electrode side of the carrier transport layer, and at a depth at which the maximum value is detected. Between the detected amount of carbon ions V c ,
V F / V c ≦ 1.0 × 10 −4
An organic EL display device characterized by the following relationship:
前記第2電極は陰極であり、
前記キャリア輸送層は電子輸送層である
ことを特徴とする有機EL表示装置。 5. The organic EL display device according to claim 4, wherein the first electrode is an anode.
The second electrode is a cathode;
The organic EL display device, wherein the carrier transport layer is an electron transport layer.
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