有机EL元件及其制造方法技术

提供采用了可得到良好的空穴传导效率的空穴注入层的有机EL元件。具备配置于阳极（2）与阴极（8）之间且由包括使用有机材料形成的发光层（6B）的1层或多层构成的功能层（6）、配置于阳极（2）与功能层（6）之间的空穴注入层（4）和规定发光层（6B）的堤栏（5）；空穴注入层（4）包含氧化钨；构成氧化钨的钨元素以6价的状态及比该6价低的化合价的状态包含于空穴注入层（4）；且空穴注入层（4）包含粒径为纳米量级的大小的氧化钨的晶体；在由堤栏（5）规定的区域，功能层（6）侧的表面的一部分形成为比其他的部分位于靠阳极（2）侧的凹入构造；凹入构造的凹部的内面与功能层（6）接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及作为电发光元件的有机场致发光元件(以下称为“有机EL元件”)及其制造方法，尤其涉及在空穴注入层中使空穴传导效率提高的技术。
技术介绍
近年来，使用了有机半导体的各种功能元件的研究开发不断取得进展，作为代表性的功能元件，可举出有机EL元件。有机EL元件为电流驱动型的发光元件，具有在包括阳极及阴极的一对电极之间设置有包括由有机材料构成的发光层的功能层的结构。并且， 在电极对之间施加电压，使从阳极向功能层注入的空穴与从阴极向功能层注入的电子再结合，通过由此产生的场致发光现象而发光。有机EL元件由于进行自发光，所以可见性高，且由于是固体元件，所以耐振动性优异，所以作为各种显示装置中的发光元件和/或光源的利用受到关注。要使有机EL元件以高辉度发光，从电极向功能层高效地注入载流子(空穴及电子) 很重要。一般地，为了高效地注入载流子，在各个电极与功能层之间，设置用于降低注入时的能量势垒的注入层是有效的。在其中配设于功能层与阳极之间的空穴注入层，使用铜酞菁和/或PEDOT (导电性高分子)等有机物、氧化钥和/或氧化钨等金属氧化物。此外，在配设于功能层与阴极之间的电子注入层，使用金属配合物和/或噁二唑等有机物、钡等金属。其中，关于将包括氧化钥和/或氧化钨等金属氧化物的金属氧化物膜用作空穴注入层的有机EL元件，有关于空穴传导效率的改善和/或寿命的改善的报告(专利文献1、2， 非专利文献I)。专利文献1:日本特开2005-203339号公报专利文献2 日本特开2007-288074号公报非专利文献1:Jingze Ii 等，Synthetic Metalsl51、141 (2005)。非专利文献2 M. Stolze 等，Thin Solid Films409、254 (2002)。非专利文献3 :Kaname Kanai 等，Organic ElectronicslK 188 (2010)。非专利文献4 :1. N. Yakovkin 等，Surface Science601、1481 (2007)。
技术实现思路
作为形成上述的金属氧化物膜的方法，一般使用蒸镀法或溅射法。在该情况下，考虑在金属氧化物膜成膜的时刻已经成膜于基板的层等的耐热性，通常在200°C以下的低温的基板温度下进行金属氧化物膜的成膜。在溅射法中，在低的基板温度下进行成膜的情况下，因为在成膜气体到达成膜基板时产生的热能被成膜基板迅速吸收，所以容易形成秩序性差的非晶构造的金属氧化物膜。进而，也有在低的基板温度下进行成膜的情况下，难以保持膜组成和/或膜厚的均匀性的报告(非专利文献2)。在金属氧化 物膜为非晶构造的情况下，因为对注入于金属氧化物膜的空穴的传导起作用的部位、例如类似于氧缺陷的部位分散存在，所以空穴的传导主要通过跳跃式传导来进行。在跳跃式传导中，空穴在分散存在的空穴传导部位彼此之间进行跳跃，但是要将其用于有机EL元件的驱动，需要对有机EL元件施加高的驱动电压，结果，存在空穴传导效率变低的问题。本专利技术鉴于上述的问题点而实现，目的在于提供采用了可得到良好的空穴传导效率的空穴注入层的有机EL元件。为了达到上述目的，本专利技术的一方案所涉及的有机EL元件具备阳极；阴极；功能层，其配置于所述阳极与所述阴极之间，由包括使用有机材料形成的发光层的I层或多层构成；空穴注入层，其配置于所述阳极与所述功能层之间；堤栏，其规定所述发光层；所述空穴注入层包含氧化钨；构成所述氧化钨的钨元素以6价的状态及比该6价低的化合价的状态包含于所述空穴注入层；并且所述空穴注入层包含粒径为纳米量级的大小的所述氧化钨的晶体；在由所述堤栏规定的区域，所述功能层侧的表面的一部分形成为比其他的部分位于靠所述阳极侧的凹入构造；所述凹入构造的凹部的内面与所述功能层接触。在本专利技术的一方案所涉及的有机EL元件中，由氧化钨构成空穴注入层，并且使构成该氧化鹤的鹤元素成为6价的状态及比该6价低的化合价的状态，由此可以使空穴注入层具有成为空穴的传导部位的类似于氧缺陷的构造。此外，使氧化钨的晶体粒径为纳米量级的大小，由此伴随于此，可使大量存在类似于氧缺陷的构造的晶界大量存在于空穴注入层内。由此，因为可以使空穴传导路径遍布于空穴注入层的膜厚方向，所以可以以低的驱动电压实现有效的空穴的传导。另外，在空穴注入层由大量存在上述的类似于氧缺陷的构造的氧化钨构成的情况下，有可能在制造工序中产生空穴注入层的膜厚减小的所谓膜削减的问题，引起由堤栏规定的区域的发光部面内的辉度不均一和/或元件寿命的降低等，对发光特性产生影响。相对于此，在上述的本专利技术的一方案的有机EL元件中，空穴注入层形成为，功能层侧的表面的一部分呈比其他的表面部分位于靠阳极侧的凹 入构造。进而形成为，功能层与空穴注入层的凹部的内面(底面及侧面)接触。因此，功能层对于空穴注入层的浸润性提高，即使假设空穴注入层产生膜削减，也可以防止功能层材料的涂敷不均而通过高精细的图案形成来良好地形成元件。从而，可以防止辉度不均一和/或元件寿命的降低等问题的产生，防止对发光特性的影响的产生于未然。附图说明图1 (a)是表示实施方式I所涉及的有机EL元件1000的结构的示意性剖面图， (b)是空穴注入层4附近的局部放大图。图2是表示单空穴元件1000A的结构的示意性剖面图。图3是表示单空穴元件的施加电压与电流密度的关系曲线的器件特性图。图4是表示有机EL元件的施加电压与电流密度的关系曲线的器件特性图。图5是表示通过氧化钨层表面的XPS测定得到的归属于W5p3/a、W4f5/2、W4f7/2的谱图6 Ca)是表示与图5所示的样本A有关的波峰拟合分析结果的图，(b)是表示的图。与样本E有关的波峰拟合分析结果的图。图7是表示氧化钨层表面的UPS谱的图。图8是表示氧化钨层表面的UPS谱的图。图9是用于说明氧化钨层表面的构造的图。图10是氧化钨层剖面的TEM照片。图11是表示图10所示的TEM照片的2维傅立叶变换像的图。图12是说明根据图11所示的2维傅立叶变换像制作辉度变化曲线的过程的图。图13是表示样本A、B、C的傅立叶变换像和辉度变化曲线的图。图14是表示样本D、E的傅立叶变换像和辉度变化曲线的图。图15是样本A、样本E的辉度变化曲线((a)、(b))、各辉度变化曲线中的距中心点最近出现的标准化辉度的波峰附近的放大图((al)、(bl))和表示(al)及(bl)的各曲线的 I次微分的图((a2)、(b2))。图16 (a)是示意地表示氧化钨膜为纳米晶体构造的情况下的空穴传导的图，图16 (b)是示意地表示氧化钨膜为非晶构造的情况下的空穴传导的图。图17是表示单空穴元件的施加电压与电流密度的关系曲线的器件特性图。图18是表示构成空穴注入层的氧化钨层的膜削减量与膜密度的关系的曲线图。图19是说明构成空穴注入层的氧化钨层的膜构造与膜密度的关系的示意图。图20是表示实施方式2所涉及的有机EL元件100的各层的层叠状态的示意图。图21是图20中由一点划线包围的部分的放大图。图22是实施方式2的变形例所涉及的有机EL元件的图20中由一点划线包围的是实施方式2的变形例所涉及的有机EL元件的图20中由一点划线包围的是用于说明发光层的最佳膜厚的示意图。是实施方式2的变形例所涉及的有 机EL本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种有机EL兀件,具备 阳极； 阴极； 功能层，其配置于所述阳极与所述阴极之间，由包括使用有机材料形成的发光层的I层或多层构成； 空穴注入层，其配置于所述阳极与所述功能层之间；以及 堤栏，其规定所述发光层； 所述空穴注入层包含氧化钨； 构成所述氧化钨的钨元素以6价的状态及比该6价低的化合价的状态包含于所述空穴注入层；并且 所述空穴注入层包含粒径为纳米量级的大小的所述氧化钨的晶体； 在由所述堤栏规定的区域，所述功能层侧的表面的一部分形成为比其他的部分位于靠所述阳极侧的凹入构造； 所述凹入构造的凹部的内面与所述功能层接触。2.根据权利要求1所述的有机EL元件， 所述比6价低的化合价为5价。3.根据权利要求2所述的有机EL元件， 使所述5价的钨元素的原子数除以所述6价的钨元素的原子数而得到的值即W5+/W6 +为3. 2%以上。4.根据权利要求3所述的有机EL元件， 所述W5VW6 +为3. 2%以上且7. 4%以下。5.根据权利要求1所述的有机EL元件， 在所述空穴注入层表面的硬X射线光电子分光谱中，在比与6价钨的4f7/2能级对应的第I波峰低的结合能区域存在第2波峰。6.根据权利要求5所述的有机EL元件， 所述第2波峰存在于比所述第I波峰的结合能值低O. 3^1. SeV的结合能区域。7.根据权利要求5或6所述的有机EL元件， 所述第2波峰的面积强度相对于所述第I波峰的面积强度为3. 29Γ7. 4%。8.根据权利要求广7中的任一项所述的有机EL元件， 通过比所述6价低的化合价的状态的钨元素的存在，在所述空穴注入层的能带构造中，在比价电子带中最低的结合能低1. 8^3. 6eV的结合能区域内具有占有能级。9.根据权利要求f8中的任一项所述的有机EL元件， 所述空穴注入层包含多个粒径为3 10纳米的大小的所述氧化钨的晶体。10.根据权利要求广9中的任一项所述的有机EL元件， 在所述空穴注入层剖面的通过透射型电子显微镜观察得到的晶格像中，呈现以1.85 5.55人的间隔规则地排列的线状构造。11.根据权利要求10所述的有机EL元件， 在所述晶格像的2维傅立叶变换像中，呈现以该2维傅立叶变换像的中心点为中心的同心圆状的图案。12.根据权利要求11所述的有机EL元件， 在表示距所述中心点的距离与所述距离处的标准化辉度的关系的曲线中，所述标准化辉度的波峰出现I次以上，所述标准化辉度是将所述2维傅立叶变换像的辉度标准化而得到的数值。13.根据权利要求12所述的有机EL元件， 将所述曲线中与距所述中心点最近出现的所述标准化辉度的波峰的位置对应的所述距离和与所述标准化辉度的波峰的上升位置对应的所述距离之差设为波峰宽度，将与所述中心点对应的所述距离和与距所述中心点最近出现的所述标准化辉度的波峰对应的所述距离之差设为100时,所述波峰宽度小于22。14.根据权利要求f13中的任一项所述的有机EL元件， 所述功能层包含胺系材料。15.根据权利要求f14中的任一项所述的有机EL元件， 所述功能层为输送空穴的空穴输送层、用于光学特性的调整或电子阻挡的用途的缓冲层的任一种。16.根据权利要求1所述的有机EL元件， 所述堤栏具有拨液性，所述空穴注入层具有亲液性。17.一种有机E...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田健史，西山诚司，小松隆宏，竹内孝之，藤村慎也，大内晓，藤田浩史，冢本义朗，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：