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JP2008118090A - Organic EL device and method for manufacturing the same - Google Patents

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JP2008118090A JP2007072653A JP2007072653A JP2008118090A JP 2008118090 A JP2008118090 A JP 2008118090A JP 2007072653 A JP2007072653 A JP 2007072653A JP 2007072653 A JP2007072653 A JP 2007072653A JP 2008118090 A JP2008118090 A JP 2008118090A
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Abstract

【課題】基板上に陽極、その直上にホール注入層、さらにその上部に発光層を含む有機層および陰極を形成してなる有機EL素子において、大気中にて安定で真空蒸着可能なドープ材料をホール注入層にドープすることで駆動電圧を低減する。
【解決手段】ホール注入層30を、電子吸引性基を有し大気に触れても変質しない化合物よりなるドープ材料がドープされたものであって且つ真空蒸着によって成膜されたものとし、さらに、ホール注入層30を構成するホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱することで、ホール注入層30にドープ材料をドープしない場合よりも、陽極20とホール注入層30との間のホール注入障壁を小さくした。
【選択図】図1
In an organic EL device in which an anode is formed on a substrate, a hole injection layer is formed directly thereon, and an organic layer and a cathode including a light emitting layer are formed thereon, a dope material that is stable and can be vacuum-deposited in the atmosphere. Driving voltage is reduced by doping the hole injection layer.
The hole injection layer 30 is doped with a doping material made of a compound having an electron-withdrawing group that does not change even when exposed to the atmosphere, and is formed by vacuum deposition. The hole injection between the anode 20 and the hole injection layer 30 is performed by heating to a temperature higher than the glass transition temperature of the hole injection transport material constituting the hole injection layer 30 as compared with the case where the hole injection layer 30 is not doped with a doping material. Reduced the barrier.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、通電により発光する有機発光材料を用いた有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子およびその製造方法に関し、特に陽極の直上に位置するホール注入層の改良に関する。   The present invention relates to an organic EL (electroluminescence) element using an organic light-emitting material that emits light when energized, and a method for manufacturing the same, and more particularly to improvement of a hole injection layer located immediately above an anode.

従来より、一般的な有機EL素子としては、ガラスなどの基板の上に、陽極、当該陽極の直上にホール注入輸送性材料よりなるホール注入層さらにその上部に発光層を含む有機層、および陰極が形成されてなるものが提案されている。   Conventionally, as a general organic EL element, an anode, a hole injection layer made of a hole injection / transport material directly above the anode, an organic layer including a light emitting layer above the anode, and a cathode on a substrate such as glass It has been proposed to have formed.

このような有機EL素子は、基板上に真空蒸着などにより各層を形成することにより製造される。そして、陽極と陰極との間に電圧を印加することで、陽極からホール(正孔)、陰極から電子がそれぞれ発光層に向かって、注入・輸送され、発光層にてこれらが再結合することで発光がなされるものである。   Such an organic EL element is manufactured by forming each layer on a substrate by vacuum deposition or the like. Then, by applying a voltage between the anode and the cathode, holes (holes) from the anode and electrons from the cathode are injected and transported toward the light emitting layer, and these are recombined in the light emitting layer. The light is emitted at.

このような有機EL素子において、陽極としてはITO(インジウムチンオキサイド)が一般に使用される。この1つの理由には、陽極には透明性が要求されるためである。しかしながら、陽極にITOを用いた場合、ホールを伝播するエネルギー準位であるITOの仕事関数(約5.0eV)とその直上部にくるホール注入層のイオン化ポテンシャル(約5.5eV)とのエネルギー障壁、すなわちホール注入障壁が大きいため、駆動電圧を低減させることが困難であった。   In such an organic EL element, ITO (indium tin oxide) is generally used as the anode. One reason for this is that the anode is required to be transparent. However, when ITO is used for the anode, the energy between the work function of ITO (about 5.0 eV), which is the energy level for propagating holes, and the ionization potential (about 5.5 eV) of the hole injection layer immediately above it. Since the barrier, that is, the hole injection barrier is large, it is difficult to reduce the driving voltage.

この課題を解決するために、電子受容性化合物であるルイス酸をホール注入層に添加し、ホール注入層を酸化させることで駆動電圧を低減させる方法が報告されている(非特許文献1参照)。   In order to solve this problem, a method has been reported in which Lewis acid, which is an electron-accepting compound, is added to the hole injection layer and the hole injection layer is oxidized to reduce the driving voltage (see Non-Patent Document 1). .

しかしながら、この方法では大気中で不安定なハロゲン化金属のルイス酸を用いているため、不活性雰囲気下で予めルイス酸をホール注入層の材料と反応させ、安定な錯体を形成しておく必要があった。さらに、生成した錯体は真空蒸着法で成膜できないため、溶液からスピンコーティング法等で薄膜を形成する必要があり、それゆえ有機薄膜中に溶媒残渣や不純物が残存しやすく、素子の特性を悪化させるという問題があった。   However, since this method uses Lewis acid, which is an unstable metal halide in the atmosphere, it is necessary to react Lewis acid with the material of the hole injection layer in advance under an inert atmosphere to form a stable complex. was there. Furthermore, since the complex formed cannot be formed by vacuum deposition, it is necessary to form a thin film from a solution by spin coating or the like. Therefore, solvent residues and impurities tend to remain in the organic thin film, deteriorating device characteristics. There was a problem of letting.

また、ハロゲン化金属のルイス酸を直接真空蒸着させ、ホール注入層にドープする方法も提案されている(たとえば、特許文献1、特許文献2参照)。しかし、これら従来の方法に用いられているルイス酸は一般に常温でも蒸気圧が高いため、蒸気圧の制御が困難であり、常温付近で真空蒸着したり、場合によってはルイス酸の試料部分を冷却したりする必要があった。   In addition, a method of directly vacuum-depositing a metal halide Lewis acid and doping the hole injection layer has been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). However, the Lewis acid used in these conventional methods generally has a high vapor pressure even at room temperature, so it is difficult to control the vapor pressure, and vacuum deposition is performed near room temperature. It was necessary to do.

また、この方法においては、蒸気圧の高いルイス酸が他の試料部分に不純物として混入し、有機EL素子の特性を悪化させる場合があった。さらに、真空蒸着装置を大気開放した時に、大気中で不安定であるこれらのルイス酸の純度が低下し、有機EL素子の特性に再現性が得られないという問題があった。   Further, in this method, a Lewis acid having a high vapor pressure may be mixed as an impurity in other sample portions, thereby deteriorating the characteristics of the organic EL element. Further, when the vacuum deposition apparatus is opened to the atmosphere, the purity of these Lewis acids that are unstable in the atmosphere is lowered, and there is a problem that the reproducibility of the characteristics of the organic EL element cannot be obtained.

また、有機EL素子では、導電性異物により誘発される上下電極間の短絡を抑制するため、電極直上の有機層を厚膜化することが要求されている。この点に関して従来では、ITO電極上のホール注入層の膜厚を80nm以上にして、さらに加熱処理して導電性異物を有機層で覆うことで、上下電極間の短絡を抑制できるという報告がなされている(たとえば、特許文献3参照)。
特開平11−251067号公報 特開2001−244079号公報 特開2005−5149号公報 Polymer.1983,vol.24,June
Moreover, in an organic EL element, in order to suppress the short circuit between the upper and lower electrodes induced by the conductive foreign matter, it is required to increase the thickness of the organic layer immediately above the electrodes. Conventionally, it has been reported that the short-circuit between the upper and lower electrodes can be suppressed by setting the film thickness of the hole injection layer on the ITO electrode to 80 nm or more and further heat-treating to cover the conductive foreign matter with the organic layer. (For example, refer to Patent Document 3).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-251067 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-244079 JP 2005-5149 A Polymer. 1983, vol. 24, June

上記特許文献3に記載されている有機EL素子のように、有機層を厚膜化することは、有機EL素子の発光輝度を高くしたり、上下電極間の短絡を抑制したりするためには好ましく、今後適用が要望される手法であるが、この場合、ホール注入層を厚膜化することで駆動電圧が上昇するという問題がある。   As in the organic EL element described in Patent Document 3, increasing the thickness of the organic layer increases the light emission luminance of the organic EL element or suppresses a short circuit between the upper and lower electrodes. Preferably, this method is desired to be applied in the future. In this case, however, there is a problem that the drive voltage increases by increasing the thickness of the hole injection layer.

このように有機EL素子の駆動電圧が高くなることは、たとえば、回路側にてドライバーICの価格が高くなり、場合によっては汎用のドライバーICでは駆動ができなくなるという不具合につながる。   Such a high driving voltage of the organic EL element leads to a problem that, for example, the price of the driver IC is increased on the circuit side, and in some cases, the general-purpose driver IC cannot be driven.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、基板上に陽極、その直上にホール注入層、さらにその上部に発光層を含む有機層および陰極を形成してなる有機EL素子において、大気中にて安定で真空蒸着可能なドープ材料をホール注入層にドープすることで駆動電圧を低減することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in an organic EL device in which an anode is formed on a substrate, a hole injection layer is formed immediately above the substrate, and an organic layer and a cathode including a light emitting layer are formed thereon. An object of the present invention is to reduce the driving voltage by doping a hole injection layer with a doping material that is stable and can be vacuum-deposited therein.

上記目的を達成するため、本発明者は、有機EL素子の駆動電圧は、電極と有機層との間のエネルギー障壁及び有機層と有機層との間のエネルギー障壁の大きさにより変化し、このエネルギー障壁が小さいほど駆動電圧は低くなることに着目した。そこで、陽極とその直上のホール注入層との間のホール注入障壁を低減すべく、種々のドープ材料について実験検討を行った。   In order to achieve the above object, the present inventor has determined that the driving voltage of the organic EL element varies depending on the energy barrier between the electrode and the organic layer and the energy barrier between the organic layer and the organic layer. We focused on the fact that the driving voltage decreases as the energy barrier decreases. In order to reduce the hole injection barrier between the anode and the hole injection layer immediately above the anode, various doping materials were experimentally studied.

その結果、本発明のように、電子吸引性基を有し大気に触れても変質しない化合物よりなるドープ材料を用い、これをホール注入輸送性材料すなわちホスト材料にドープしてなるホール注入層を、真空蒸着により成膜し、さらに、ホスト材料のガラス転移温度以上に加熱すれば、ホスト材料単独の場合に比べて、陽極とホール注入層との間のホール注入障壁を小さくでき、駆動電圧も低減できることを実験的に見出した。   As a result, as in the present invention, a dope material made of a compound having an electron-withdrawing group that does not change even when exposed to the atmosphere is used. If the film is formed by vacuum deposition and further heated to a temperature higher than the glass transition temperature of the host material, the hole injection barrier between the anode and the hole injection layer can be reduced and the driving voltage can be reduced compared to the case of the host material alone. It was found experimentally that it can be reduced.

すなわち、本発明は、ホール注入層(30)を、電子吸引性基を有し大気に触れても変質しない化合物であるドープ材料がドープされたものであって且つ真空蒸着によって成膜されたものとし、さらに、ホール注入層(30)を構成するホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱することにより、ホール注入層(30)にドープ材料をドープしない場合よりも、陽極(20)とホール注入層(30)との間のホール注入障壁を小さくしたことを特徴とする。   That is, in the present invention, the hole injection layer (30) is doped with a doping material which is a compound having an electron-withdrawing group and which does not change even when exposed to the atmosphere, and is formed by vacuum deposition. Furthermore, by heating to a temperature higher than the glass transition temperature of the hole injecting and transporting material constituting the hole injecting layer (30), the anode (20) and the hole injecting layer (30) are not doped with a doping material. The hole injection barrier between the hole injection layer (30) and the hole injection layer (30) is reduced.

それによれば、後述する実施形態にて実験結果として述べるように、大気中で安定で真空蒸着可能なドープ材料をホール注入層にドープすることで駆動電圧を低減することができる。そして、この場合、ホール注入層(30)にて、炭素と電子吸引性基との結合が増大していることが、XPSの測定により確認される(後述の図2参照)。   According to this, as will be described as an experimental result in an embodiment described later, the driving voltage can be reduced by doping the hole injection layer with a doping material that is stable in the atmosphere and can be vacuum-deposited. In this case, it is confirmed by XPS measurement that the bond between carbon and the electron withdrawing group is increased in the hole injection layer (30) (see FIG. 2 described later).

また、このような特徴を有する有機EL素子において、発光層(50)を含む有機層(40〜60)として、ホール注入層(30)と発光層(50)との間に位置し且つホール注入層(30)の直上に形成されたホール輸送層(40)が設けられている場合、このホール輸送層(40)もドープ材料がドープされたものであって且つ真空蒸着によって成膜されたものとし、さらに、ホール輸送層(40)を構成するホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱してもよい。それによって、ホール注入層(30)にドープ材料をドープしない場合よりも、陽極(20)と前記ホール注入層(30)との間のホール注入障壁を小さくし、かつホール注入層(30)のみにドープ材料をドープした場合よりも、ホール注入層(30)とホール輸送層(40)との間のホール注入障壁を小さくしてもよい。   Further, in the organic EL element having such characteristics, the organic layer (40-60) including the light emitting layer (50) is located between the hole injection layer (30) and the light emitting layer (50) and is injected with holes. When the hole transport layer (40) formed immediately above the layer (30) is provided, the hole transport layer (40) is also doped with a doping material and formed by vacuum deposition. Further, it may be heated above the glass transition temperature of the hole injecting and transporting material constituting the hole transporting layer (40). Thereby, the hole injection barrier between the anode (20) and the hole injection layer (30) is made smaller than when the doping material is not doped into the hole injection layer (30), and only the hole injection layer (30) is provided. The hole injection barrier between the hole injection layer (30) and the hole transport layer (40) may be made smaller than the case where the doping material is doped.

このようにホール輸送層(40)にもドープを行えば、陽極(20)とホール注入層(30)との関係と同様に、ホール輸送層(40)にドープ材料をドープしない場合よりも、ホール注入層(30)とその直上のホール輸送層(40)との間のホール注入障壁を小さくすることができるため、駆動電圧低減の点から好ましい。なお、この場合も、ホール注入層(30)にて、炭素と電子吸引性基との結合が増大していることが、XPSの測定により確認される。   If the hole transport layer (40) is also doped in this way, as in the relationship between the anode (20) and the hole injection layer (30), the hole transport layer (40) is not doped with a doping material. Since the hole injection barrier between the hole injection layer (30) and the hole transport layer (40) immediately above the hole injection layer (30) can be reduced, it is preferable from the viewpoint of driving voltage reduction. Also in this case, it is confirmed by XPS measurement that the bond between carbon and the electron withdrawing group is increased in the hole injection layer (30).

さらに、この場合、ホール輸送層(40)の全体にドープ材料をドープしてもよいが、ホール輸送層(40)のうちホール注入層(30)側に近い部位のみにドープ材料がドープされているものにすれば、ホール注入層(30)とホール輸送層(40)との界面のホール注入障壁を低減するうえで好ましい。   Furthermore, in this case, the entire hole transport layer (40) may be doped with a doping material, but the doping material is doped only in the portion of the hole transport layer (40) close to the hole injection layer (30) side. It is preferable to reduce the hole injection barrier at the interface between the hole injection layer (30) and the hole transport layer (40).

また、ホール注入層(30)の膜厚を60nm以上と厚くしてやれば、陽極(20)の表面上の異物などによる凹凸を吸収することができ、好ましい。   Further, it is preferable to increase the thickness of the hole injection layer (30) to 60 nm or more because it is possible to absorb irregularities due to foreign matters on the surface of the anode (20).

また、ドープ材料のドープ量を、ホール注入層(30)全体の10重量%以下であるものにすれば、ホール注入層(30)中のドープ材料同士の会合を抑制することができ、好ましい。   Moreover, if the dope amount of the dope material is set to 10% by weight or less of the whole hole injection layer (30), association between the dope materials in the hole injection layer (30) can be suppressed, which is preferable.

ここで、ドープ材料における電子吸引性基としてはハロゲンが挙げられ、より具体的にはフッ素が挙げられる。また、ドープ材料を構成する化合物としては、フタロシアニン(Pc)骨格を有するものが採用できる。   Here, examples of the electron-withdrawing group in the dope material include halogen, and more specifically, fluorine. Moreover, what has a phthalocyanine (Pc) frame | skeleton can be employ | adopted as a compound which comprises dope material.

より具体的には、ドープ材料を構成する化合物としては、銅1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25−ヘキサデカフルオロ−29H,31H−フタロシアニン(F−CuPc)や、亜鉛1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25−ヘキサデカフルオロ−29H,31H−フタロシアニン(F−ZnPc)が挙げられる。   More specifically, as a compound constituting the dope material, copper 1, 2, 3, 4, 8, 9, 10, 11, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25-hexadeca Fluoro-29H, 31H-phthalocyanine (F-CuPc), zinc 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexadecafluoro -29H, 31H-phthalocyanine (F-ZnPc).

また、ホール注入層(30)および発光層(50)を含む有機層(40〜60)を構成するホスト材料を、そのガラス転移温度が110℃以上であるものにすれば、自動車用の有機EL素子として好ましい。   Moreover, if the host material which comprises the organic layer (40-60) containing a hole injection layer (30) and a light emitting layer (50) is made into the thing whose glass transition temperature is 110 degreeC or more, it will be organic EL for motor vehicles. It is preferable as an element.

また、上記特徴を有する有機EL素子を製造する製造方法としては、ホール注入層(30)を構成するドープ材料およびホール注入輸送性材料を真空下で共蒸着して膜を形成するとともに、この膜を、ホール注入層(30)を構成するホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱することにより、ホール注入層(30)を形成するものにできる。それによれば、上記特徴を有する有機EL素子を適切に製造することができる。   Moreover, as a manufacturing method for manufacturing the organic EL element having the above characteristics, a film is formed by co-evaporating a dope material and a hole injection transporting material constituting the hole injection layer (30) under vacuum, and this film Is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the hole injecting and transporting material constituting the hole injecting layer (30), whereby the hole injecting layer (30) can be formed. Accordingly, an organic EL element having the above characteristics can be manufactured appropriately.

また、上記ホール輸送層(40)にドープを行った場合の有機EL素子を製造する製造方法としては、ホール注入層(30)を構成するドープ材料およびホール注入輸送性材料を真空下で共蒸着して第1の膜を形成し、この第1の膜の直上に、ホール輸送層(40)を構成するドープ材料およびホール注入輸送性材料を真空下で共蒸着して第2の膜を形成するとともに、第1の膜および第2の膜を、ホール注入層(30)を構成するホール注入輸送性材料とホール輸送層(40)を構成するホール注入輸送性材料との高い方のガラス転移温度以上に加熱することにより、ホール注入層(30)およびホール輸送層(40)を形成するものにできる。   In addition, as a manufacturing method for manufacturing an organic EL element when the hole transport layer (40) is doped, a dope material and a hole injection transport material constituting the hole injection layer (30) are co-deposited under vacuum. Then, a first film is formed, and a second film is formed by co-evaporating a doping material and a hole injecting / transporting material constituting the hole transport layer (40) directly on the first film under vacuum. At the same time, the first film and the second film have a higher glass transition between the hole injecting and transporting material constituting the hole injecting layer (30) and the hole injecting and transporting material constituting the hole transporting layer (40). By heating above the temperature, the hole injection layer (30) and the hole transport layer (40) can be formed.

それによれば、上記したホール注入層(30)およびホール輸送層(40)にドープ材料をドープしてなる有機EL素子を適切に製造することができる。   Accordingly, it is possible to appropriately manufacture an organic EL element obtained by doping the hole injection layer (30) and the hole transport layer (40) with a doping material.

ところで、上記した各手段は、電子吸引性基を有し大気に触れても変質しない材料をホール注入層にドープして成膜するとともに、これをホスト材料のガラス転移温度以上に加熱する、という点に着目してなされたものである。   By the way, each of the above-mentioned means forms a film by doping a hole injection layer with a material that has an electron-withdrawing group and does not change even when exposed to the atmosphere, and heats it above the glass transition temperature of the host material. It was made paying attention to the point.

そこで、このような材料を用いて、さらに検討を進めたところ、このような材料を単独で薄膜化し、陽極とホール注入層との間に介在させたものであっても、上記同様に、駆動電圧を低減できることを実験的に見出した。   Therefore, when further studies were made using such a material, even if such a material was made into a thin film by itself and interposed between the anode and the hole injection layer, the driving was performed in the same manner as described above. It was experimentally found that the voltage can be reduced.

つまり、本発明においては、基板(10)の上に、陽極(20)、陽極(20)の直上に電子吸引性基を有し大気に触れても変質しない材料よりなる介在層(90)、介在層(90)の直上にホール注入層(30)、さらにホール注入層(30)の上部に発光層(50)を含む有機層(30〜60)、および陰極(80)を形成してなり、介在層(90)及びホール注入層(30)を真空蒸着によって成膜し、かつホール注入層(30)を構成するホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱するようにしてもよい。   That is, in the present invention, on the substrate (10), the anode (20), the intervening layer (90) made of a material that has an electron-withdrawing group directly above the anode (20) and does not change even when exposed to the atmosphere, A hole injection layer (30) is formed immediately above the intervening layer (90), an organic layer (30-60) including a light emitting layer (50) is formed on the hole injection layer (30), and a cathode (80). The intervening layer (90) and the hole injection layer (30) may be formed by vacuum deposition, and heated to a temperature higher than the glass transition temperature of the hole injection transport material constituting the hole injection layer (30).

この場合、介在層(90)を設けない場合よりも、陽極(20)とホール注入層(30)との間のホール注入障壁を小さくし、駆動電圧を低減することができる。そして、この場合、ホール注入層(30)にて、炭素と介在層(90)の電子吸引性基との結合が増大していることが、XPSの測定により確認される。   In this case, the drive voltage can be reduced by reducing the hole injection barrier between the anode (20) and the hole injection layer (30), compared with the case where the intervening layer (90) is not provided. In this case, it is confirmed by XPS measurement that the bond between the carbon and the electron withdrawing group of the intervening layer (90) is increased in the hole injection layer (30).

また、この場合、ホール注入層(30)と陽極(20)との界面において介在層(90)の電子吸引性基の拡散により当該界面における組成変化の急峻さが減少していること、ならびに、当該電子吸引性基がホール注入層(30)とホール輸送層(40)との界面に偏析していることが、SIMS分析により確認される。   In this case, the steepness of the composition change at the interface due to the diffusion of the electron withdrawing group of the intervening layer (90) is reduced at the interface between the hole injection layer (30) and the anode (20), and It is confirmed by SIMS analysis that the electron-withdrawing group is segregated at the interface between the hole injection layer (30) and the hole transport layer (40).

また、この場合においても、介在層(90)の電子吸引性基としては、フッ素などのハロゲンが挙げられ、介在層(90)を構成する材料としては、上記したF−CuPcやF−ZnPcなどのフタロシアニン骨格を有するものを採用できる。   Also in this case, examples of the electron-withdrawing group of the intervening layer (90) include halogen such as fluorine, and examples of the material constituting the intervening layer (90) include F-CuPc and F-ZnPc described above. Those having a phthalocyanine skeleton can be employed.

また、この介在層(90)を有する有機EL素子を製造する有機EL素子の製造方法としては、介在層(90)及びホール注入層(30)を真空蒸着によって成膜し、かつホール注入層(30)を構成するホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱するものにできる。   Moreover, as a manufacturing method of the organic EL element which manufactures the organic EL element which has this intervening layer (90), the intervening layer (90) and the hole injection layer (30) are formed into a film by vacuum deposition, and a hole injection layer ( 30) can be heated above the glass transition temperature of the hole injecting and transporting material.

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in the claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る有機EL素子100の概略断面構成を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of an organic EL element 100 according to the first embodiment of the present invention.

本実施形態の有機EL素子100は、基板10上に、陽極20、ホール注入層30、ホール輸送層40、発光層50、電子輸送層60、電子注入層70、陰極80を設けたものである。ここでは、ホール輸送層40、発光層50、電子輸送層60が、本発明で言う発光層50を含む有機層40〜60を構成している。   The organic EL device 100 according to this embodiment includes an anode 20, a hole injection layer 30, a hole transport layer 40, a light emitting layer 50, an electron transport layer 60, an electron injection layer 70, and a cathode 80 on a substrate 10. . Here, the hole transport layer 40, the light emitting layer 50, and the electron transport layer 60 constitute the organic layers 40 to 60 including the light emitting layer 50 referred to in the present invention.

図1に示される有機EL素子100において、基板10は、通常、ソーダガラス、バリウムシリケートガラス、アルミノシリケートガラスなどのガラスか、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのプラスチック、石英、陶器などのセラミックをはじめとする汎用の基板材料を板状、シート状またはフィルム状に形成して用いられ、必要に応じて、これらは適宜積層して用いられる。   In the organic EL device 100 shown in FIG. 1, the substrate 10 is usually made of glass such as soda glass, barium silicate glass, and aluminosilicate glass, plastic such as polyester, polycarbonate, polysulfone, polymethyl methacrylate, polypropylene, and polyethylene, quartz. General-purpose substrate materials such as ceramics such as ceramics are formed into a plate shape, a sheet shape, or a film shape, and these are appropriately laminated and used as necessary.

望ましい基板材料は、透明なガラスおよびプラスチックである。必要があるときには、基板10の適所に、たとえば、フィルター膜、色度変換膜、誘電体反射膜などの色度調節手段を設けてもよい。   Desirable substrate materials are transparent glass and plastic. When necessary, chromaticity adjusting means such as a filter film, a chromaticity conversion film, and a dielectric reflection film may be provided at an appropriate position on the substrate 10.

陽極20は、電気的に低抵抗率であって、しかも、全可視領域にわたって光透過率の大きい金属もしくは電導性化合物の1または複数を、たとえば、真空蒸着、スパッタリング、化学蒸着(CVD)、原子層エピタクシー(ALE)、塗布、浸漬などの方法により、基板10の一側に密着させてなる。   The anode 20 is electrically low in resistivity and has one or more of a metal or a conductive compound having a high light transmittance over the entire visible region, for example, vacuum deposition, sputtering, chemical vapor deposition (CVD), atomic It is made to adhere to one side of substrate 10 by methods, such as layer epitaxy (ALE), application, and immersion.

ここで、陽極20は、この陽極20における抵抗率が1kΩ/□以下、望ましくは、5〜50Ω/□になるように、厚さ10〜1000nm、望ましくは、50〜500nmの単層または多層に成膜することによって形成される。   Here, the anode 20 has a thickness of 10 to 1000 nm, preferably 50 to 500 nm, so that the resistivity of the anode 20 is 1 kΩ / □ or less, preferably 5 to 50Ω / □. It is formed by forming a film.

陽極20における電導性材料としては、たとえば、金、白金、銀、銅、コバルト、ニッケル、パラジウム、バナジウム、タングステン、アルミニウムなどの金属、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫と酸化インジウムとの混合系(つまりインジウム−錫オキシド、これを以下、本実施形態では「ITO」と略記する)などの金属酸化物、さらには、アニリン、チオフェン、ピロールなどを反復単位とする電導性オリゴマーおよび電導性ポリマーが挙げられる。   Examples of the conductive material for the anode 20 include metals such as gold, platinum, silver, copper, cobalt, nickel, palladium, vanadium, tungsten, and aluminum, zinc oxide, tin oxide, indium oxide, and tin oxide and indium oxide. Metal oxides such as mixed systems (that is, indium-tin oxide, hereinafter abbreviated as “ITO” in the present embodiment), conductive oligomers having aniline, thiophene, pyrrole and the like as repeating units, and conductivity Polymers.

このうち、ITOは、透明であり、低抵抗率のものが容易に得られるうえに、酸などを用いてエッチングすることにより、微細パターンを容易に形成できるため、陽極20に適用して好ましい。   Among these, ITO is transparent and can be easily obtained with a low resistivity and can be easily formed by etching with an acid or the like, so that it is preferable to apply to the anode 20.

この陽極20の上部には、当該陽極20に直接接した状態でホール注入層30が形成されている。つまり、陽極20の直上には、ホール注入層30が形成されている。このホール注入層30は、この種の有機EL素子に用いられる有機材料としてのホール注入輸送性材料をホスト材料とし、このホスト材料に、電子吸引性基を有する化合物よりなるドープ材料をドープしたものである。   A hole injection layer 30 is formed on the anode 20 so as to be in direct contact with the anode 20. That is, the hole injection layer 30 is formed immediately above the anode 20. This hole injecting layer 30 is obtained by using a hole injecting / transporting material as an organic material used in this type of organic EL element as a host material, and doping the host material with a doping material made of a compound having an electron withdrawing group. It is.

さらに、本実施形態のホール注入層30においては、ホール注入層30に上記ドープ材料をドープしない場合、つまりホール注入層30をホール注入輸送性材料のみで構成した場合よりも、紫外線光電子分光(UPS)測定による陽極20とホール注入層30との間のホール注入障壁を小さくした構成となっている。   Further, in the hole injection layer 30 of the present embodiment, ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) is more effective than the case where the hole injection layer 30 is not doped with the above-described doping material, that is, the hole injection layer 30 is made of only a hole injection / transport material. ) The hole injection barrier between the anode 20 and the hole injection layer 30 as measured is reduced.

本実施形態のホール注入層30を構成するホール注入輸送性物質としては、ホールの注入と輸送とを容易ならしめるべく、イオン化電位が小さく、かつ、たとえば、104〜106V/cmの電界下において、少なくとも、10-6cm2/V・秒のホール移動度を発揮するものが望ましい。 The hole injecting and transporting material constituting the hole injecting layer 30 of the present embodiment has a small ionization potential and an electric field of 10 4 to 10 6 V / cm, for example, to facilitate hole injection and transport. Below, it is desirable to exhibit a hole mobility of at least 10 −6 cm 2 / V · sec.

具体的には、このようなホール注入輸送性物質としては、アリールアミン誘導体、イミダゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、トリアゾール誘導体、カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、スチルベン誘導体、テトラアリールエテン誘導体、トリアリールアミン誘導体、トリアリールエテン誘導体、トリアリールメタン誘導体、フタロシアニン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、N−ビニルカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニルアントラセン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体などが挙げられ、必要に応じて、これらは適宜組合せて用いられる。   Specifically, such hole injecting and transporting substances include arylamine derivatives, imidazole derivatives, oxadiazole derivatives, oxazole derivatives, triazole derivatives, chalcone derivatives, styrylanthracene derivatives, stilbene derivatives, tetraarylethene derivatives, tria. Reelamine derivatives, triarylethene derivatives, triarylmethane derivatives, phthalocyanine derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, N-vinylcarbazole derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylanthracene derivatives, phenylenediamine derivatives, polyarylalkane derivatives, polysilane derivatives , Polyphenylene vinylene derivatives and the like, and these may be used in appropriate combination as necessary.

また、上記ドープ材料として用いる電子吸引性基を有する化合物としては、有機ハロゲン化合物が好ましい。   Moreover, as a compound which has an electron withdrawing group used as said dope material, an organic halogen compound is preferable.

具体的には、銅1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25−ヘキサデカフルオロ−29H,31H−フタロシアニン(F−CuPc)、亜鉛1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25−ヘキサデカフルオロ−29H,31H−フタロシアニン(F−ZnPc)、1,2,3,4,5,6−ヘキサ(4−トリフルオロメチルフェニル)ベンゼン、1,4−ビス(4−トリフルオロメチルフェニル)ベンゼン、1,2,3,4,5,6−ヘキサ(4−フルオロフェニル)ベンゼン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、である。   Specifically, copper 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexadecafluoro-29H, 31H-phthalocyanine (F- CuPc), zinc 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexadecafluoro-29H, 31H-phthalocyanine (F-ZnPc) 1,2,3,4,5,6-hexa (4-trifluoromethylphenyl) benzene, 1,4-bis (4-trifluoromethylphenyl) benzene, 1,2,3,4,5,6 -Hexa (4-fluorophenyl) benzene, tetrafluorotetracyanoquinodimethane.

これらの電子吸引性基を有する化合物は大気中で安定であり、大気に触れても変質しないものでる。つまり、これら化合物よりなるドープ材料は、大気中で分解や反応を起こさず、大気に触れることで純度が低下することはないため、上記した従来技術に用いられていたルイス酸とは異なり、通常の真空蒸着が可能であり、再現性良く特性の優れた有機EL素子が得られるものである。   These compounds having an electron-withdrawing group are stable in the air and do not change in quality when exposed to the air. In other words, the dope material made of these compounds does not decompose or react in the atmosphere and does not deteriorate in purity when exposed to the atmosphere. Thus, an organic EL element having excellent reproducibility and excellent characteristics can be obtained.

したがって、本実施形態において、ホール注入層30にドープ材料をドープする方法としては、真空蒸着法により共蒸着する方法を採用し、それによって、不純物の混入を抑制することができる。   Therefore, in the present embodiment, as a method of doping the hole injection layer 30 with a doping material, a method of co-evaporation by a vacuum evaporation method is adopted, and thereby contamination of impurities can be suppressed.

具体的には、ホール注入層30を構成するドープ材料およびホール注入輸送性材料を真空下で共蒸着して膜を形成する。この状態では、紫外線光電子分光(UPS)測定による陽極20とホール注入層30との間のホール注入障壁は、ドープ材料をドープしない場合からほとんど変化しないため、この膜を、ホール注入層30を構成するホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱する。   Specifically, a film is formed by co-evaporating a dope material and a hole injection / transport material constituting the hole injection layer 30 under vacuum. In this state, the hole injection barrier between the anode 20 and the hole injection layer 30 by ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) measurement hardly changes from the case where the doping material is not doped. Heat above the glass transition temperature of the hole injecting and transporting material.

この加熱によって、陽極20とホール注入層30との間のホール注入障壁が小さくなったホール注入層30が形成される。なお、このガラス転移温度以上の加熱により、ホール注入層30において上記ホール注入輸送性材料とドープ材料の相互作用が増大することは、本発明者が実験的に見出したことであり、後述する実施例に述べるように、このことは、これら材料間の結合の形成により確認されている。   By this heating, the hole injection layer 30 in which the hole injection barrier between the anode 20 and the hole injection layer 30 is reduced is formed. In addition, the heating of the glass transition temperature or higher increases the interaction between the hole injecting and transporting material and the dope material in the hole injecting layer 30, which has been experimentally found by the present inventor. As described in the examples, this is confirmed by the formation of bonds between these materials.

ここにおいて、ホール注入層30に、上記ドープ材料をドープする場合、このドープ量としては、ホール注入層30全体の30重量%以下が好ましい。30重量%を超えると、上記ドープ材料がキャリアの伝道を阻害するため好ましくない。   Here, when the hole injection layer 30 is doped with the above doping material, the doping amount is preferably 30% by weight or less of the whole hole injection layer 30. If it exceeds 30% by weight, the above-mentioned dope material is not preferable because it impedes carrier transmission.

また、図1に示されるように、ホール注入層30の上部には、当該ホール注入層30に直接接した状態でホール輸送層40が形成されている。つまり、ホール注入層30の直上には、ホール輸送層40が形成されている。   As shown in FIG. 1, a hole transport layer 40 is formed on the hole injection layer 30 so as to be in direct contact with the hole injection layer 30. That is, the hole transport layer 40 is formed immediately above the hole injection layer 30.

このホール輸送層40は、この種の有機EL素子に用いられるホール注入輸送性材料よりなるものであり、このホール注入輸送性材料としては、上記ホール注入層30のところで挙げたような化合物を採用することができる。なお、ホール注入輸送性材料は、ホール注入層30とホール輸送層40とで同じものでもよいし、異なるものでもよい。   The hole transport layer 40 is made of a hole injecting and transporting material used for this type of organic EL element. As the hole injecting and transporting material, the compounds mentioned above for the hole injecting layer 30 are employed. can do. The hole injecting / transporting material may be the same or different between the hole injecting layer 30 and the hole transporting layer 40.

ここで、本実施形態におけるもう一つの構成として、このホール輸送層40も、ホール注入輸送性材料をホスト材料とし、このホスト材料に電子吸引性基を有する化合物よりなるドープ材料をドープすることで、ホール注入層30のみに上記のドープ材料をドープした場合よりも、UPS測定によるホール注入層30とホール輸送層40の間のホール注入障壁も小さくさせてもよい。   Here, as another configuration in the present embodiment, the hole transport layer 40 also has a hole injecting / transporting material as a host material, and the host material is doped with a doping material made of a compound having an electron attractive group. The hole injection barrier between the hole injection layer 30 and the hole transport layer 40 measured by UPS measurement may be made smaller than when only the hole injection layer 30 is doped with the above doping material.

このもう一つの構成の場合、ホール輸送層40にドープするドープ材料は、上記ホール注入層30におけるドープ材料を採用できるが、両層30、40においてドープ材料は同じものでもよいし、異なるものでもよい。   In the case of this other configuration, the doping material for doping the hole transport layer 40 can be the doping material in the hole injection layer 30, but the doping material in both layers 30, 40 may be the same or different. Good.

そして、この場合のホール輸送層40についても、ドープ量は30重量%以下が好ましい。また、この場合のホール輸送層40は、上記ホール注入層30の場合と同じく、真空蒸着による成膜および加熱処理によりホール注入層30のみにドープ材料をドープした場合よりも、ホール注入層30とホール輸送層40の間のホール注入障壁も小さくさせたものを作製できるが、具体的には、次のような方法でホール注入層30とホール輸送層40とを形成することができる。   And also about the hole transport layer 40 in this case, as for dope amount, 30 weight% or less is preferable. In addition, the hole transport layer 40 in this case is similar to the hole injection layer 30 in that the hole injection layer 30 and the hole injection layer 30 are formed more than the case where only the hole injection layer 30 is doped with a film by vacuum deposition and heat treatment. Although the hole injection barrier between the hole transport layers 40 can be made small, specifically, the hole injection layer 30 and the hole transport layer 40 can be formed by the following method.

すなわち、ホール注入層30を構成するドープ材料およびホール注入輸送性材料を真空下で共蒸着して第1の膜を形成し、この第1の膜の直上に、ホール輸送層40を構成するドープ材料およびホール注入輸送性材料を真空下で共蒸着して第2の膜を形成するとともに、これら第1の膜および第2の膜を、ホール注入層30を構成するホール注入輸送性材料とホール輸送層40を構成するホール注入輸送性材料との高い方のガラス転移温度以上に加熱することにより、ホール注入層30およびホール輸送層40を形成する。   That is, the first material is formed by co-evaporation of the dope material constituting the hole injection layer 30 and the hole injection transport material under vacuum, and the dope constituting the hole transport layer 40 is formed directly on the first film. The material and the hole injecting / transporting material are co-evaporated under vacuum to form a second film, and the first film and the second film are formed into the hole injecting / transporting material and the hole constituting the hole injecting layer 30. The hole injection layer 30 and the hole transport layer 40 are formed by heating to a temperature higher than the glass transition temperature of the higher one of the hole injection transport material constituting the transport layer 40.

この方法においても、真空蒸着によって形成されたホール注入層30となる第1の膜およびホール輸送層40となる第2の膜を、上記温度で加熱することにより、ホール注入層30にドープ材料をドープしない場合よりも、陽極20とホール注入層30との間のホール注入障壁を小さくし、かつホール注入層30のみにドープ材料をドープした場合よりも、ホール注入層30とホール輸送層40の間のホール注入障壁を小さくなる。このことは、本発明者の実験により見出されたものである。   Also in this method, the first film to be the hole injection layer 30 and the second film to be the hole transport layer 40 formed by vacuum deposition are heated at the above temperature, so that the doping material is added to the hole injection layer 30. The hole injection barrier 30 between the anode 20 and the hole injection layer 30 is made smaller than when not doped, and the hole injection layer 30 and the hole transport layer 40 are compared with the case where only the hole injection layer 30 is doped with a doping material. The hole injection barrier between them becomes smaller. This has been found by the inventors' experiments.

そして、この方法は、加熱のタイミングによって、さらに場合分けされる。1つ目は、ホール注入層30を構成する各材料を共蒸着して第1の膜を形成し、この第1の膜を上記ガラス転移温度以上の加熱に処することにより、ホール注入層30を形成する。次に、ホール注入層30の直上に、ホール輸送層40を構成する各材料を共蒸着して第2の膜を形成し、この第2の膜を上記ガラス転移温度以上の加熱に処することにより、ホール輸送層40を形成する。   This method is further classified according to heating timing. First, each material constituting the hole injection layer 30 is co-evaporated to form a first film, and the first film is subjected to heating at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature. Form. Next, each material constituting the hole transport layer 40 is co-evaporated directly on the hole injection layer 30 to form a second film, and the second film is subjected to heating at the glass transition temperature or higher. Then, the hole transport layer 40 is formed.

2つ目は、ホール注入層30を構成する各材料を共蒸着して第1の膜を形成し、この第1の膜の直上に、ホール輸送層40を構成する各材料を共蒸着して第2の膜を形成し、その後、これら第1および第2の膜を上記ガラス転移温度以上の加熱に処することにより、ホール注入層30およびホール輸送層40を形成する。   Second, the materials constituting the hole injection layer 30 are co-evaporated to form a first film, and the materials constituting the hole transport layer 40 are co-evaporated directly on the first film. A hole injection layer 30 and a hole transport layer 40 are formed by forming a second film and then subjecting the first and second films to heating at the glass transition temperature or higher.

これらの方法により、ドープがなされた両層30、40を適切に形成できる。なお、上記1つ目の方法において、両層30、40のホール注入輸送性材料が同じものである場合には、当該方法における加熱温度は、第1の膜、第2の膜ともに同じ温度でよい。   By these methods, the doped layers 30 and 40 can be appropriately formed. In the first method, when the hole injecting and transporting materials of both layers 30 and 40 are the same, the heating temperature in the method is the same for both the first film and the second film. Good.

このように、本実施形態においては、ホール注入層30には上記ドープ材料のドープは必須であり、必要に応じて、ホール輸送層40にも上記ドープ材料のドープを行うものである。   Thus, in the present embodiment, the hole injection layer 30 must be doped with the doping material, and the hole transport layer 40 is also doped with the doping material as necessary.

ホール輸送層40に上記ドープ材料のドープを行うことにより、ホール輸送層40にドープ材料をドープしない場合よりも、ホール注入層30とその直上のホール輸送層40との間のホール注入障壁を小さくすることができる。   By doping the hole transport layer 40 with the above doping material, the hole injection barrier between the hole injection layer 30 and the hole transport layer 40 immediately above the hole transport layer 40 is made smaller than when the hole transport layer 40 is not doped with the doping material. can do.

そこで、ホール輸送層40に上記ドープ材料のドープを行う場合、ホール注入層30とホール輸送層40との界面のホール注入障壁を低減するという観点から、ホール輸送層40のうちホール注入層30側に近い部位のみにドープ材料がドープされ、発光層50側に近い部位にはドープされていない構成としてもよい。   Therefore, when the hole transport layer 40 is doped with the above doping material, from the viewpoint of reducing the hole injection barrier at the interface between the hole injection layer 30 and the hole transport layer 40, the hole injection layer 30 side of the hole transport layer 40. The doping material may be doped only in a portion close to the region, and the portion close to the light emitting layer 50 side may not be doped.

また、ホール注入層30およびホール輸送層40の膜厚は10〜150nm、好ましくは20〜100nmである。特に、ホール注入層30の膜厚は60nm以上であることが好ましい。   The film thickness of the hole injection layer 30 and the hole transport layer 40 is 10 to 150 nm, preferably 20 to 100 nm. In particular, the thickness of the hole injection layer 30 is preferably 60 nm or more.

陽極20の表面上の異物などによる凹凸が大きいと、それに起因する陽極20と陰極80との間の短絡が発生しやすいが、この程度にホール注入層30を厚くしてやれば、当該凹凸を吸収しできるため、当該短絡などの問題を回避しやすい。   If the unevenness due to foreign matter on the surface of the anode 20 is large, a short circuit between the anode 20 and the cathode 80 due to this is likely to occur. However, if the hole injection layer 30 is made thick to this extent, the unevenness is absorbed. Therefore, it is easy to avoid problems such as the short circuit.

また、ホール輸送層40の上に位置する発光層50は、ホスト化合物を真空蒸着させるかまたはホスト化合物とドープ材料を共蒸着させることにより得られる。また、必要に応じて、発光層50は単層または多層に分離してそれぞれ厚さ10〜100nmに成膜することによって形成される。この発光層50の領域では、電子−ホールの再結合が起こり、その結果として発光が観測される。   Moreover, the light emitting layer 50 located on the hole transport layer 40 is obtained by vacuum-depositing a host compound or co-depositing a host compound and a dope material. Further, if necessary, the light emitting layer 50 is formed by separating the light emitting layer 50 into a single layer or multiple layers and forming each of them to a thickness of 10 to 100 nm. In the region of the light emitting layer 50, electron-hole recombination occurs, and as a result, light emission is observed.

この発光層50におけるホスト材料としては、ホール輸送性と電子輸送性の両方の特性を持ったものが好ましい。このようなホスト材料はたとえば、トリス(8−キノリノラート)アルミニウム(以下、「Alq3」という)のような1つの化合物から形成してもよいし、またはホール注入輸送性材料と電子輸送性材料を混合してもよい。   As the host material in the light emitting layer 50, a material having both hole transport properties and electron transport properties is preferable. Such a host material may be formed from a single compound such as tris (8-quinolinolato) aluminum (hereinafter referred to as “Alq3”), or a mixture of a hole injecting and transporting material and an electron transporting material. May be.

これらを混合する場合、ホスト材料中のホール注入輸送性材料としては、上記ホール注入層30及びホール輸送層40に用いられるホール注入輸送性材料から選択された物質を用いることができる。また、ホスト材料中の電子輸送性物質としては、後述の電子輸送層60に用いられる電子輸送性物質から選択された物質を用いることができる。   When these are mixed, the hole injection / transport material in the host material may be a substance selected from the hole injection / transport materials used for the hole injection layer 30 and the hole transport layer 40. Further, as the electron transporting substance in the host material, a substance selected from electron transporting substances used for the electron transporting layer 60 described later can be used.

発光層50におけるドーパントとしては、有機EL素子において汎用される蛍光色素材料を用いることができる。   As a dopant in the light emitting layer 50, the fluorescent pigment material generally used in an organic EL element can be used.

そのような蛍光色素材料としては、たとえば、青色系の発光を行うペリレン、スチリルアミン誘導体、黄色系の発光を行うルブレン、緑色系の発光を行うクマリン、ジメチルキナクリドン等が挙げられる。また、発光層50におけるドーパントは、ホスト材料全体に対して、0.05〜50重量%、望ましくは、0.1〜30重量%の割合とすることができる。   Examples of such fluorescent dye materials include perylene that emits blue light, styrylamine derivatives, rubrene that emits yellow light, coumarin that emits green light, and dimethylquinacridone. Moreover, the dopant in the light emitting layer 50 can be made into the ratio of 0.05 to 50 weight% with respect to the whole host material, desirably 0.1 to 30 weight%.

次に、図1において、発光層50の上に位置する電子輸送層60は、通常、発光層50に密着させて、電子親和力の大きい有機化合物を1つまたは複数を厚さ10〜100nmに成膜することによって形成される。複数の電子輸送性物質を用いる場合には、その複数の電子輸送性物質を均一に混合して単層に形成してもよいし、混合することなく電子輸送性物質ごとに隣接する複数の層に形成してもよい。   Next, in FIG. 1, the electron transport layer 60 positioned on the light emitting layer 50 is usually in close contact with the light emitting layer 50 to form one or more organic compounds having a high electron affinity to a thickness of 10 to 100 nm. It is formed by filming. When using a plurality of electron transporting substances, the plurality of electron transporting substances may be uniformly mixed to form a single layer, or a plurality of layers adjacent to each electron transporting substance without mixing. You may form in.

好ましい電子輸送性物質はキノリノール金属錯体、アントラセン誘導体、ベンゾキノン、アントラキノン、フルオレノンなどの環状ケトンまたはその誘導体、シラザン誘導体を用いることができる。この中でもトリス(8−キノリノラート)アルミニウム(Alq3)などのキノリノール金属錯体が最も好ましい。   Preferred electron transporting substances include quinolinol metal complexes, anthracene derivatives, cyclic ketones such as benzoquinone, anthraquinone, and fluorenone, derivatives thereof, and silazane derivatives. Of these, quinolinol metal complexes such as tris (8-quinolinolato) aluminum (Alq3) are most preferable.

電子注入層70は、金属フッ化物または金属酸化物からなる。ここで、金属フッ化物層は、アルカリフッ化物またはアルカリ土類フッ化物から選択することができる。金属酸化物層は、アルカリ酸化物またはアルカリ土類酸化物から選択することができる。   The electron injection layer 70 is made of a metal fluoride or a metal oxide. Here, the metal fluoride layer can be selected from alkali fluoride or alkaline earth fluoride. The metal oxide layer can be selected from alkali oxides or alkaline earth oxides.

このアルカリフッ化物には、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、またはフッ化セシウムが含まれる。また、上記のアルカリ酸化物には、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ルビジウム、または酸化セシウムが含まれる。   This alkali fluoride includes lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, rubidium fluoride, or cesium fluoride. The alkali oxide includes lithium oxide, sodium oxide, potassium oxide, rubidium oxide, or cesium oxide.

また、上記のアルカリ土類フッ化物には、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、またはフッ化バリウムが含まれ、上記のアルカリ土類酸化物には、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、または酸化バリウムが含まれる。   The alkaline earth fluoride includes magnesium fluoride, calcium fluoride, strontium fluoride, or barium fluoride. The alkaline earth oxide includes magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide. Or barium oxide.

このようなフッ化物層または金属酸化物層からなる電子注入層70は、蒸着法により形成することができるものであり、その厚みは、たとえば0.2nm〜2.0nmの範囲である。   Such an electron injection layer 70 made of a fluoride layer or a metal oxide layer can be formed by a vapor deposition method, and has a thickness in the range of, for example, 0.2 nm to 2.0 nm.

陰極80は、仕事関数の低い(通常、5eV以下)、例えば、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、リチウム、銀、銅、アルミニウム、インジウムなどの金属若しくは金属酸化物又は電導性化合物を単独又は組合せて蒸着することによって形成する。陰極80の厚みについては特に制限がなく、電導性、製造コスト、素子全体の厚み、光透過性などを勘案しながら、通常、抵抗率が1kΩ/□以下になるように、厚さ10nm以上、望ましくは、50nm〜500nmに設定される。   The cathode 80 has a low work function (usually 5 eV or less). For example, a metal or metal oxide such as lithium, magnesium, calcium, sodium, lithium, silver, copper, aluminum, or indium, or a conductive compound is used alone or in combination. It is formed by vapor deposition. The thickness of the cathode 80 is not particularly limited, and the thickness is usually 10 nm or more so that the resistivity is 1 kΩ / □ or less, taking into consideration the electrical conductivity, the manufacturing cost, the thickness of the entire device, the light transmittance, and the like. Desirably, it is set to 50 nm to 500 nm.

なお、上記した具体的な材料は公知のものであるが単なる例示であって、本実施形態で用いる材料は決してこれらに限定されてはならない。また、本実施形態では、ホール注入層30、ホール輸送層40、発光層50、電子輸送層60に使用するホスト材料は、高温での耐久性向上のために、ガラス転移温度が、110℃以上であることが好ましい。   The specific materials described above are known ones, but are merely examples, and the materials used in the present embodiment should not be limited to these. In the present embodiment, the host material used for the hole injection layer 30, the hole transport layer 40, the light emitting layer 50, and the electron transport layer 60 has a glass transition temperature of 110 ° C. or higher in order to improve durability at high temperatures. It is preferable that

また、上記有機EL素子100における各層20〜80を形成するにあたっては、有機化合物の酸化や分解、さらには、酸素や水分の吸着などを最小限に抑えるべく、高真空下、詳細には、10-5Torr以下で一貫作業するのが望ましい。 In forming the layers 20 to 80 in the organic EL element 100, in order to minimize the oxidation and decomposition of the organic compound, and the adsorption of oxygen and moisture, etc., under high vacuum, specifically 10 -5 It is desirable to work consistently below Torr.

また、ホール注入層30及び発光層50、さらに上記ドープがなされる場合のホール輸送層40においては、あらかじめ、ホスト材料とドープ材料とを所定の割合で混合しておくか、あるいは、真空蒸着における両材料の加熱速度を互いに独立して制御することによって、両材料の配合比を調節する。   Further, in the hole injection layer 30 and the light emitting layer 50, and in the hole transport layer 40 in the case where the doping is performed, the host material and the doping material are mixed in a predetermined ratio in advance, or in vacuum deposition The mixing ratio of both materials is adjusted by controlling the heating rate of both materials independently of each other.

このようにして形成された有機EL素子100は、使用環境における劣化を最小限に抑えるべく、素子の一部または全体を、たとえば、不活性ガス雰囲気下で封止ガラスや金属キャップにより封止するか、あるいは、紫外線硬化樹脂などによる保護層で覆うことが望ましい。   In the organic EL element 100 formed in this way, a part or the whole of the element is sealed with, for example, sealing glass or a metal cap in an inert gas atmosphere in order to minimize deterioration in the use environment. Alternatively, it is desirable to cover with a protective layer made of an ultraviolet curable resin or the like.

本実施形態の有機EL素子100の使用方法について説明すると、この有機EL素子100は、用途に応じて、比較的高電圧のパルス性電圧を間欠的に印加するか、あるいは、比較的低電圧の直流電圧(通常、3〜50V)を連続的に印加して駆動する。   A method of using the organic EL element 100 of the present embodiment will be described. The organic EL element 100 applies a relatively high voltage pulsed voltage intermittently or a relatively low voltage depending on the application. A DC voltage (usually 3 to 50 V) is applied continuously to drive.

この有機EL素子100は、陽極20の電位が陰極80の電位より高いときにのみ発光する。したがって、この有機EL素子100へ印加する電圧は直流であっても交流であってもよく、印加する電圧の波形、周期も適宜のものとすればよい。   The organic EL element 100 emits light only when the potential of the anode 20 is higher than the potential of the cathode 80. Therefore, the voltage applied to the organic EL element 100 may be direct current or alternating current, and the waveform and period of the applied voltage may be appropriate.

直流を印加すると、この有機EL素子100は、原理上、印加する直流電流値に比例して、輝度が増加する。図1に示す有機EL素子100の場合、陽極20と陰極80との間に電圧を印加すると、陽極20から注入されたホールがホール注入層30、ホール輸送層40を経て発光層50に、また、陰極80から注入された電子が電子注入層70、電子輸送層60を経て発光層50へそれぞれ到達する。   When a direct current is applied, the organic EL element 100 increases in luminance in proportion to the applied direct current value in principle. In the case of the organic EL device 100 shown in FIG. 1, when a voltage is applied between the anode 20 and the cathode 80, holes injected from the anode 20 pass through the hole injection layer 30 and the hole transport layer 40 to the light emitting layer 50, Electrons injected from the cathode 80 reach the light emitting layer 50 through the electron injection layer 70 and the electron transport layer 60, respectively.

その結果、発光層50において、ホールと電子の再結合が起こり、それにより生じた励起状態のドープから目的とする色の発光が、陽極20および基板10を透過して放出されることとなる。   As a result, recombination of holes and electrons occurs in the light emitting layer 50, and light emission of a target color is emitted through the anode 20 and the substrate 10 from the excited dope thus generated.

ところで、本実施形態によれば、大気中で安定な電子吸引性基を有する化合物よりなるドープ材料をホール注入層30にドープして、ホール注入層30に新たなエネルギー準位を形成し、陽極20とホール注入層30との間のホール注入障壁を小さくしているため、駆動電圧が低減された有機EL素子100を提供することができる。さらに、本実施形態では、ホール注入層30を厚膜化しても駆動電圧の増加が小さい有機EL素子100が提供される。   By the way, according to the present embodiment, the hole injection layer 30 is doped with a doping material made of a compound having an electron-withdrawing group that is stable in the atmosphere, and a new energy level is formed in the hole injection layer 30. Since the hole injection barrier between 20 and the hole injection layer 30 is reduced, the organic EL element 100 with a reduced driving voltage can be provided. Furthermore, in this embodiment, the organic EL element 100 is provided in which the increase in driving voltage is small even if the hole injection layer 30 is thickened.

そして、このような低電圧駆動が可能な有機EL素子100は、高輝度化での発光や大型パネルへの展開が可能になり、さらに、低コストであるドライバーICへの適用が可能になる。   Such an organic EL element 100 that can be driven at a low voltage can be used for light emission with high brightness and development on a large panel, and can be applied to a low-cost driver IC.

また、本実施形態の有機EL素子100を自動車や車輌に搭載して使用する場合、高温環境(たとえば70〜80℃程度)となることは避けられない。有機層のうちアモルファス性の有機層はガラス転移温度以上になると結晶化して膜表面の凹凸が増大し、電流のリークが生じやすくなる。そこで、車載用とする場合には、上述したように、有機EL素子100における有機層30〜60の全てのホスト材料のガラス転移温度は110℃以上にすることが、高温耐熱性の向上のために好ましい。   Moreover, when using the organic EL element 100 of this embodiment mounted in a motor vehicle or a vehicle, it is inevitable that it becomes a high temperature environment (for example, about 70 to 80 ° C.). Among the organic layers, an amorphous organic layer is crystallized when the glass transition temperature is reached or higher, and unevenness on the surface of the film increases, and current leakage tends to occur. Therefore, in order to improve the high-temperature heat resistance, when used in a vehicle, as described above, the glass transition temperature of all the host materials of the organic layers 30 to 60 in the organic EL element 100 should be 110 ° C. or higher. Is preferred.

次に、本第1実施形態について、限定するものではないが、以下の実施例および比較例を参照して、より具体的に述べる。   Next, the first embodiment will be described more specifically with reference to the following examples and comparative examples, although not limited thereto.

[実施例1]
ガラス基板10上に150nmの厚さのITOである陽極20をスパッタリング法により形成した。パターニング後、ITO表面を研磨した。
[Example 1]
An anode 20 made of ITO having a thickness of 150 nm was formed on the glass substrate 10 by sputtering. After patterning, the ITO surface was polished.

この陽極20の上にホール注入層30として、4,4’,4”−トリス(N,N−(2−ナフチル)フェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:2−TNATA、ガラス転移温度:110℃)と2−TNATAに対して5重量%の1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25−ヘキサデカフルオロ−29H,31H−フタロシアニン(略称:F−CuPc)を真空で共蒸着させ、厚さ200nmの膜を形成した。そして、この膜を、2−TNATAのガラス転移温度以上の150℃にて10分間加熱し、ホール注入層30を作製した。   As a hole injection layer 30 on the anode 20, 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N- (2-naphthyl) phenylamino) triphenylamine (abbreviation: 2-TNATA, glass transition temperature: 110 ° C.) ) And 2-TNATA, 5% by weight of 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexadecafluoro-29H, 31H-phthalocyanine (abbreviation: F-CuPc) was co-evaporated in a vacuum to form a film having a thickness of 200 nm, and this film was heated at 150 ° C. above the glass transition temperature of 2-TNATA for 10 minutes, A hole injection layer 30 was produced.

なお、別途同様に作製したホール注入層30の紫外線光電子分光(UPS)測定を実施したところ、陽極20のITOの仕事関数とホール注入層30のHOMOレベルとのエネルギー障壁、すなわちホール注入障壁は、0.1eVと非常に小さかった。ここで、UPS測定は10-10Torr台の超高真空中でホール注入層30に紫外線(He I,21.2eV)を照射し、試料表面より放出された光電子のエネルギーを計測することで実施した。 In addition, when the ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) measurement of the separately prepared hole injection layer 30 was performed, the energy barrier between the ITO work function of the anode 20 and the HOMO level of the hole injection layer 30, that is, the hole injection barrier is It was as small as 0.1 eV. Here, the UPS measurement is performed by irradiating the hole injection layer 30 with ultraviolet rays (He I, 21.2 eV) in an ultrahigh vacuum of the order of 10 −10 Torr and measuring the energy of photoelectrons emitted from the sample surface. did.

また、UPS測定を行ったものと同様のホール注入層30についてX線光電子分光(XPS)測定を行った。その結果を図2に示す。図2に示されるように、本実施例のホール注入層30では、炭素とフッ素の結合が増大していることが確認された。この結果から、加熱により層内部から不純物が離脱し、フッ素原子が有効にドーパント分子の炭素原子に結合し、ドーピングの効果が増大したことが示唆された。   Further, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement was performed on the same hole injection layer 30 as that subjected to UPS measurement. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 2, in the hole injection layer 30 of this example, it was confirmed that the bond between carbon and fluorine was increased. From this result, it was suggested that impurities were detached from the inside of the layer by heating, and fluorine atoms were effectively bonded to carbon atoms of the dopant molecules, thereby increasing the doping effect.

ちなみに、図3は、F−CuPcをドープしない2−TNATAを150℃で10分間加熱した膜について同様にXPS測定を行った結果を示す図であるが、この場合には、炭素とフッ素の結合が増大していることはほとんど観測されなかった。ここで、図2、図3におけるXPS測定は10-10Torr台の超高真空中で試料表面にX線(Mg Kα,1253.6eV)を照射し、試料表面より放出された光電子のエネルギーを計測することで実施した。 Incidentally, FIG. 3 is a diagram showing the result of XPS measurement similarly performed on a film in which 2-TNATA not doped with F-CuPc is heated at 150 ° C. for 10 minutes. In this case, the bond between carbon and fluorine is shown. The increase was hardly observed. Here, the XPS measurement in FIGS. 2 and 3 is performed by irradiating the surface of the sample with X-rays (Mg Kα, 1253.6 eV) in an ultrahigh vacuum of the order of 10 −10 Torr, and the energy of the photoelectrons emitted from the surface of the sample. We carried out by measuring.

さらに、本実施例では、ホール輸送層40としてN,N’−ビス(4−ジフェニルアミノ−4’−ビフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(略称:DAP−DPB、ガラス転移温度:140℃)を真空蒸着法により厚さ50nm形成した。   Further, in this example, N, N′-bis (4-diphenylamino-4′-biphenyl) -N, N′-diphenylbenzidine (abbreviation: DAP-DPB, glass transition temperature: 140 ° C.) as the hole transport layer 40. ) Was formed to a thickness of 50 nm by vacuum deposition.

そして、発光層50として、ホスト材料にAlq3(ガラス転移温度:167℃)を用い、ドープ材料としてジメチルキナクリドンを1%添加した層を真空蒸着法により厚さ60nm形成した。さらに、その上に電子輸送層60としてAlq3を真空蒸着法により厚さ20nm形成した。   And as the light emitting layer 50, Alq3 (glass transition temperature: 167 degreeC) was used for host material, and the layer which added 1% of dimethyl quinacridone as dope material was formed by thickness 60nm by the vacuum evaporation method. Further, Alq3 was formed thereon as an electron transport layer 60 by a vacuum evaporation method to a thickness of 20 nm.

これら有機層30〜60を形成した後、その上に電子輸送層70としてフッ化リチウムを真空蒸着法により厚さ0.5nm形成した。さらに、その上に陰極80として、Alを真空蒸着法により厚さ150nm形成した。   After these organic layers 30 to 60 were formed, lithium fluoride was formed as an electron transport layer 70 thereon by a thickness of 0.5 nm by vacuum deposition. Furthermore, as a cathode 80 thereon, Al was formed to a thickness of 150 nm by vacuum deposition.

こうしてできあがった本例の有機EL素子に10Vの直流電流を印加したところ、電流密度は60mA/cm2、輝度は4000cd/m2であった。また、本例の有機EL素子においては、輝度4000cd/m2における+25℃での半減輝度寿命は200時間であった。 When a DC current of 10 V was applied to the organic EL element thus completed, the current density was 60 mA / cm 2 and the luminance was 4000 cd / m 2 . In the organic EL device of this example, the half-luminance life at + 25 ° C. at a luminance of 4000 cd / m 2 was 200 hours.

[比較例1]
ホール注入層30として、2−TNATAのみを真空蒸着させ、厚さ200nmにて形成すること以外は、上記実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。つまり、ホール注入層30へのドープ材料のドープを行うことなく有機EL素子を作製した。
[Comparative Example 1]
An organic EL element was produced in the same manner as in Example 1 except that only 2-TNATA was vacuum-deposited as the hole injection layer 30 and formed at a thickness of 200 nm. That is, the organic EL element was manufactured without doping the hole injection layer 30 with the doping material.

このホール注入層30について上記同様にUPS測定を実施したところ、陽極20のITOの仕事関数とホール注入層30のHOMOレベルとのエネルギー障壁は、0.45eVであり、上記実施例1と比較してかなり大きいものであった。   When the UPS measurement was performed on the hole injection layer 30 in the same manner as described above, the energy barrier between the ITO work function of the anode 20 and the HOMO level of the hole injection layer 30 was 0.45 eV, which was compared with Example 1 above. It was quite big.

また、図4は、本例のホール注入層30のXPS測定の結果を示す図であり、2−TNATAのみからなる膜について上記のガラス転移温度以上の加熱処理を行わずに上記同様にXPS測定した結果を示す図である。この図4に示されるように、本例では、炭素とフッ素の結合が増大していることはほとんど観測されなかった。   FIG. 4 is a diagram showing the result of XPS measurement of the hole injection layer 30 of this example, and the XPS measurement is performed in the same manner as described above without performing the heat treatment above the glass transition temperature for the film made of only 2-TNATA. It is a figure which shows the result. As shown in FIG. 4, in this example, it was hardly observed that the bond between carbon and fluorine was increased.

本例の有機EL素子に10Vの直流電流を印加したところ、電流密度は30mA/cm2、輝度は2000cd/m2であった。なお、4000cd/m2の輝度を得るには、12Vの直流電流の印加が必要であり、上記実施例1に比べ2V高い電圧を印加する必要があった。 When a direct current of 10 V was applied to the organic EL element of this example, the current density was 30 mA / cm 2 and the luminance was 2000 cd / m 2 . In order to obtain a luminance of 4000 cd / m 2 , it was necessary to apply a DC current of 12V, and it was necessary to apply a voltage 2V higher than that in Example 1.

また、本例の有機EL素子においては、輝度4000cd/m2における+25℃での半減輝度寿命は100時間であった。つまり、上記実施例1に代表される第1実施形態の有機EL素子は、輝度寿命の長寿命化にも効果を奏する。 In the organic EL device of this example, the half-luminance lifetime at + 25 ° C. at a luminance of 4000 cd / m 2 was 100 hours. That is, the organic EL element of the first embodiment represented by the above Example 1 is also effective in extending the luminance life.

[比較例2]
ホール注入層30として、2−TNATAに対して5重量%のF−CuPcを真空で共蒸着させるが、その後の150℃での加熱処理は行わないこと以外は、上記実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。つまり、ホール注入層30の2−TNATAのガラス転移温度以上の150℃で10分間加熱処理を行うことなく有機EL素子を作製した。
[Comparative Example 2]
As the hole injection layer 30, 5% by weight of F-CuPc is co-deposited in vacuum with respect to 2-TNATA, but the same as in Example 1 except that the subsequent heat treatment at 150 ° C. is not performed. An organic EL element was produced. That is, an organic EL element was produced without performing a heat treatment at 150 ° C., which is higher than the glass transition temperature of 2-TNATA of the hole injection layer 30 for 10 minutes.

このホール注入層30について上記同様にUPS測定を実施したところ、陽極20のITOの仕事関数とホール注入層30のHOMOレベルとのエネルギー障壁は、0.45eVであり、上記実施例1と比較してかなり大きいものであった。   When the UPS measurement was performed on the hole injection layer 30 in the same manner as described above, the energy barrier between the ITO work function of the anode 20 and the HOMO level of the hole injection layer 30 was 0.45 eV, which was compared with Example 1 above. It was quite big.

また、図5は、本例のホール注入層30のXPS測定の結果を示す図であり、2−TNATAにF−CuPc(5%)ドープした膜について加熱処理を行わずに上記同様にXPS測定した結果を示す図である。この図5に示されるように、本例では、炭素とフッ素の結合が増大していることはほとんど観測されなかった。   Moreover, FIG. 5 is a figure which shows the result of the XPS measurement of the hole injection layer 30 of this example, and it does not heat-process about the film | membrane which doped F-CuPc (5%) to 2-TNATA similarly to the above-mentioned XPS measurement. It is a figure which shows the result. As shown in FIG. 5, in this example, it was hardly observed that the bond between carbon and fluorine was increased.

本例の有機EL素子に10Vの直流電流を印加したところ、電流密度は32mA/cm2、輝度は2200cd/m2であった。なお、4000cd/m2の輝度を得るには、12Vの直流電流の印加が必要であり、上記実施例1に比べ2V高い電圧を印加する必要があった。このように、上記ガラス転移温度以上の加熱を行わず、ドープするだけでは、ほとんど効果は無かった。 When a direct current of 10 V was applied to the organic EL element of this example, the current density was 32 mA / cm 2 and the luminance was 2200 cd / m 2 . In order to obtain a luminance of 4000 cd / m 2 , it was necessary to apply a DC current of 12V, and it was necessary to apply a voltage 2V higher than that in Example 1. Thus, there was almost no effect if only doping was performed without heating above the glass transition temperature.

つまり、本例のように、ホール注入層30において、ホスト材料に単にドープ材料をドープしただけで、上記ドープ材料による結合を形成しない場合には、ホール注入層30をホール注入輸送性材料のみで構成した場合に比べて、陽極20とホール注入層30との間のホール注入障壁が実質的に変化せず、駆動電圧の低減は行われない。   That is, as in this example, in the hole injection layer 30, when the host material is simply doped with the doped material and no bond is formed by the doped material, the hole injection layer 30 is made of only the hole injecting and transporting material. Compared to the case of the configuration, the hole injection barrier between the anode 20 and the hole injection layer 30 is not substantially changed, and the drive voltage is not reduced.

[実施例2]
ホール注入層30として、2−TNATAに対して5重量%の亜鉛1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25−ヘキサデカフルオロ−29H,31H−フタロシアニン(略称:F−ZnPc)を真空で共蒸着させ、上記加熱処理を行って厚さ200nmの膜を形成すること以外は、上記実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。つまり、ホール注入層30へF−CuPcの代わりにF−ZnPcのドープを行い、有機EL素子を作製した。
[Example 2]
As the hole injection layer 30, zinc 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexa 5% by weight with respect to 2-TNATA. Organic EL in the same manner as in Example 1 except that decafluoro-29H, 31H-phthalocyanine (abbreviation: F-ZnPc) is co-evaporated in vacuum and the heat treatment is performed to form a 200 nm thick film. An element was produced. That is, the hole injection layer 30 was doped with F-ZnPc instead of F-CuPc to produce an organic EL element.

このホール注入層30について上記同様にUPS測定を実施したところ、陽極20のITOの仕事関数と正孔注入輸送層30のHOMOレベルのエネルギー障壁は、0.1eVであり、上記実施例1と同様に非常に小さいものであった。   When UPS measurement was performed on the hole injection layer 30 in the same manner as described above, the ITO work function of the anode 20 and the HOMO level energy barrier of the hole injection transport layer 30 were 0.1 eV, which was the same as in Example 1 above. It was very small.

また、上記同様にXPS測定を行ったところ、上記実施例1と同様に、炭素とフッ素の結合が増大していることが確認された。この結果から、加熱により層内部から不純物が離脱し、フッ素原子が有効にドーパント分子の炭素原子に結合し、ドーピングの効果が増大したことが示唆された。   Further, when XPS measurement was performed in the same manner as described above, it was confirmed that the bond between carbon and fluorine was increased as in Example 1. From this result, it was suggested that impurities were detached from the inside of the layer by heating, and fluorine atoms were effectively bonded to carbon atoms of the dopant molecules, thereby increasing the doping effect.

本例の有機EL素子に10Vの直流電流を印加したところ、電流密度は59mA/cm2、輝度は3800cd/m2であった。つまり、本例においても上記実施例1と同様に、駆動電圧の低減効果が顕著であった。 When a direct current of 10 V was applied to the organic EL element of this example, the current density was 59 mA / cm 2 and the luminance was 3800 cd / m 2 . That is, also in this example, the effect of reducing the driving voltage was remarkable as in the first example.

[実施例3]
ホール注入層30として、2−TNATAに対して8重量%の1,2,3,4,5,6−ヘキサ(4−トリフルオロメチルフェニル)ベンゼン(略称:HFMP−B)を真空で共蒸着させ、上記加熱処理を行って厚さ200nmの膜を形成すること以外は、上記実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。つまり、ホール注入層30へF−CuPcの代わりにHFMP−Bのドープを行い、有機EL素子を作製した。
[Example 3]
As the hole injection layer 30, 8% by weight of 1,2,3,4,5,6-hexa (4-trifluoromethylphenyl) benzene (abbreviation: HFMP-B) with respect to 2-TNATA is co-evaporated in a vacuum. Then, an organic EL element was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment was performed to form a 200 nm thick film. That is, the hole injection layer 30 was doped with HFMP-B instead of F-CuPc to produce an organic EL element.

このホール注入層30について上記同様にUPS測定を実施したところ、陽極20のITOの仕事関数とホール注入層30のHOMOレベルとのエネルギー障壁は、0.15eVであり、上記実施例1と同様に非常に小さいものであった。   When the UPS measurement was performed on the hole injection layer 30 in the same manner as described above, the energy barrier between the ITO work function of the anode 20 and the HOMO level of the hole injection layer 30 was 0.15 eV. It was very small.

また、上記同様にXPS測定を行ったところ、上記実施例1と同様に、炭素とフッ素の結合が増大していることが確認された。この結果から、加熱により層内部から不純物が離脱し、フッ素原子が有効にドーパント分子の炭素原子に結合し、ドーピングの効果が増大したことが示唆された。   Further, when XPS measurement was performed in the same manner as described above, it was confirmed that the bond between carbon and fluorine was increased as in Example 1. From this result, it was suggested that impurities were detached from the inside of the layer by heating, and fluorine atoms were effectively bonded to carbon atoms of the dopant molecules, thereby increasing the doping effect.

本例の有機EL素子に10Vの直流電流を印加したところ、電流密度は58mA/cm2、輝度は3700cd/m2であった。つまり、本例においても上記実施例1と同様に、駆動電圧の低減効果が顕著であった。 When a direct current of 10 V was applied to the organic EL element of this example, the current density was 58 mA / cm 2 and the luminance was 3700 cd / m 2 . That is, also in this example, the effect of reducing the driving voltage was remarkable as in the first example.

[実施例4]
ホール注入層30として、2−TNATAに対して8重量%の1,2,3,4,5,6−ヘキサ(4−フルオロフェニル)ベンゼン(略称:HFP−B)を真空で共蒸着させ、上記加熱処理を行って厚さ200nmの膜を形成すること以外は、上記実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。つまり、ホール注入層30へF−CuPcの代わりにHFP−Bのドープを行い、有機EL素子を作製した。
[Example 4]
As the hole injection layer 30, 8% by weight of 1,2,3,4,5,6-hexa (4-fluorophenyl) benzene (abbreviation: HFP-B) with respect to 2-TNATA was co-evaporated in a vacuum, An organic EL element was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment was performed to form a 200 nm thick film. That is, the hole injection layer 30 was doped with HFP-B instead of F-CuPc to produce an organic EL element.

このホール注入層30について上記同様にUPS測定を実施したところ、陽極20のITOの仕事関数とホール注入層30のHOMOレベルとのエネルギー障壁は、0.15eVであり、上記実施例1と同様に非常に小さいものであった。   When the UPS measurement was performed on the hole injection layer 30 in the same manner as described above, the energy barrier between the ITO work function of the anode 20 and the HOMO level of the hole injection layer 30 was 0.15 eV. It was very small.

また、上記同様にXPS測定を行ったところ、上記実施例1と同様に、炭素とフッ素の結合が増大していることが確認された。この結果から、加熱により層内部から不純物が離脱し、フッ素原子が有効にドーパント分子の炭素原子に結合し、ドーピングの効果が増大したことが示唆された。   Further, when XPS measurement was performed in the same manner as described above, it was confirmed that the bond between carbon and fluorine was increased as in Example 1. From this result, it was suggested that impurities were detached from the inside of the layer by heating, and fluorine atoms were effectively bonded to carbon atoms of the dopant molecules, thereby increasing the doping effect.

本例の有機EL素子に10Vの直流電流を印加したところ、電流密度は58mA/cm2、輝度は3700cd/m2であった。つまり、本例においても上記実施例1と同様に、駆動電圧の低減効果が顕著であった。 When a direct current of 10 V was applied to the organic EL element of this example, the current density was 58 mA / cm 2 and the luminance was 3700 cd / m 2 . That is, also in this example, the effect of reducing the driving voltage was remarkable as in the first example.

[実施例5]
ホール注入層30として、2−TNATAに対して8重量%のテトラフルオロテトラシアノキノジメタン(略称:TFCN−QM)を真空で共蒸着させ、上記加熱処理を行って厚さ200nmの膜を形成すること以外は、上記実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。つまり、ホール注入層30へF−CuPcの代わりにTFCN−QMのドープを行い、有機EL素子を作製した。
[Example 5]
As the hole injection layer 30, 8% by weight of tetrafluorotetracyanoquinodimethane (abbreviation: TFCN-QM) is co-deposited in vacuum with respect to 2-TNATA, and the heat treatment is performed to form a film having a thickness of 200 nm. An organic EL element was produced in the same manner as in Example 1 except that. That is, the hole injection layer 30 was doped with TFCN-QM instead of F-CuPc to produce an organic EL element.

このホール注入層30について上記同様にUPS測定を実施したところ、陽極20のITOの仕事関数とホール注入層30のHOMOレベルとのエネルギー障壁は、0.13eVと非常に小さかった。   When UPS measurement was performed on the hole injection layer 30 in the same manner as described above, the energy barrier between the ITO work function of the anode 20 and the HOMO level of the hole injection layer 30 was as very small as 0.13 eV.

また、上記同様にXPS測定を行ったところ、上記実施例1と同様に、炭素とフッ素の結合が増大していることが確認された。この結果から、加熱により層内部から不純物が離脱し、フッ素原子が有効にドーパント分子の炭素原子に結合し、ドーピングの効果が増大したことが示唆された。   Further, when XPS measurement was performed in the same manner as described above, it was confirmed that the bond between carbon and fluorine was increased as in Example 1. From this result, it was suggested that impurities were detached from the inside of the layer by heating, and fluorine atoms were effectively bonded to carbon atoms of the dopant molecules, thereby increasing the doping effect.

本例の有機EL素子に10Vの直流電流を印加したところ、電流密度は58mA/cm2、輝度は3800cd/m2であった。つまり、本例においても上記実施例1と同様に、駆動電圧の低減効果が顕著であった。 When a direct current of 10 V was applied to the organic EL element of this example, the current density was 58 mA / cm 2 and the luminance was 3800 cd / m 2 . That is, also in this example, the effect of reducing the driving voltage was remarkable as in the first example.

[実施例6]
上記実施例1と同様に、2−TNATAとF−CuPcを真空で共蒸着させ、150℃で10分間加熱して、ホール注入層30を形成した。その上に、DAP−DPBと5重量%のF−CuPcを真空で共蒸着させて厚さ20nmの膜を形成し、これを150℃で10分間加熱し、さらにその上にDAP−DPBのみを膜厚30nm形成することでホール輸送層40を形成した。
[Example 6]
Similarly to Example 1 above, 2-TNATA and F-CuPc were co-deposited in vacuum and heated at 150 ° C. for 10 minutes to form the hole injection layer 30. On top of that, DAP-DPB and 5% by weight of F-CuPc were co-evaporated in vacuum to form a 20 nm thick film, which was heated at 150 ° C. for 10 minutes, and only DAP-DPB was further deposited thereon. The hole transport layer 40 was formed by forming a film thickness of 30 nm.

ここでは、上記したドープが行われた厚さ20nmの膜とドープされない厚さ30nmの膜とを合わせてホール輸送層40が構成される。これ以外は上記実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。   Here, the hole transport layer 40 is configured by combining the above-described doped 20 nm-thick film and undoped 30 nm-thick film. Other than this, an organic EL device was produced in the same manner as in Example 1.

つまり、本例では、ホール輸送層40にもドープ材料であるF−CuPcをドープし、ドープ材料による結合を形成する。また、本例では、ホール輸送層40におけるホール注入層30側に近い部位のみにドープ材料がドープされたものとなる。   That is, in this example, the hole transport layer 40 is also doped with F-CuPc, which is a doped material, to form a bond with the doped material. Further, in this example, the doping material is doped only in the portion near the hole injection layer 30 side in the hole transport layer 40.

このホール注入層30について上記同様にUPS測定を実施したところ、陽極20のITOの仕事関数とホール注入層30のHOMOレベルとのエネルギー障壁は、0.1eVであり、上記実施例1と同様に非常に小さいものであった。   When UPS measurement was performed on the hole injection layer 30 in the same manner as described above, the energy barrier between the ITO work function of the anode 20 and the HOMO level of the hole injection layer 30 was 0.1 eV, which was the same as in Example 1 above. It was very small.

また、本例のホール輸送層40についても同様にUPS測定を実施したところ、ホール注入層30とホール輸送層40との間のホール注入障壁は、ドープを行わないホール輸送層40の場合が0.4eVであったのに対して、ホール輸送層40にドープを行った本例では0.2eVと小さいものであった。   Further, when the UPS measurement was similarly performed for the hole transport layer 40 of this example, the hole injection barrier between the hole injection layer 30 and the hole transport layer 40 is 0 in the case of the hole transport layer 40 without doping. In the present example in which the hole transport layer 40 was doped, it was as small as 0.2 eV.

また、本例のホール注入層30およびホール輸送層40について、上記同様にXPS測定を行ったところ、これら両層30、40において、上記実施例1と同様に、炭素とフッ素の結合が増大していることが確認された。この結果から、加熱により層内部から不純物が離脱し、フッ素原子が有効にドーパント分子の炭素原子に結合し、ドーピングの効果が増大したことが示唆された。   Further, when XPS measurement was performed on the hole injection layer 30 and the hole transport layer 40 of this example in the same manner as described above, in both the layers 30 and 40, as in Example 1, the bond between carbon and fluorine increased. It was confirmed that From this result, it was suggested that impurities were detached from the inside of the layer by heating, and fluorine atoms were effectively bonded to carbon atoms of the dopant molecules, thereby increasing the doping effect.

そして、本例の有機EL素子に10Vの直流電流を印加したところ、電流密度は65mA/cm2、輝度は4300cd/m2であった。つまり、本例においても上記実施例1と同様に、駆動電圧の低減効果が顕著であった。 When a 10 V direct current was applied to the organic EL element of this example, the current density was 65 mA / cm 2 and the luminance was 4300 cd / m 2 . That is, also in this example, the effect of reducing the driving voltage was remarkable as in the first example.

なお、本実施例6では、ホール注入層30となる第1の膜(2−TNATAとF−CuPc)を成膜した後、これを加熱してホール注入層30を形成し、その上に、ホール輸送層40となる第2の膜(DAP−DPBと5重量%のF−CuPc)を成膜した後、これを加熱し、さらに、その上にDAP−DPBのみを形成することでホール輸送層40を形成している。   In Example 6, after the first film (2-TNATA and F-CuPc) to be the hole injection layer 30 was formed, the hole injection layer 30 was formed by heating the first film. After the second film (DAP-DPB and 5 wt% F-CuPc) to be the hole transport layer 40 is formed, this is heated, and further, only DAP-DPB is formed thereon to transport the hole. Layer 40 is formed.

ここにおいて、上述したように、加熱処理のタイミングを変えても、本例と同様のホール注入層30、ホール輸送層40が形成可能である。たとえば、ホール注入層30となる第1の膜(2−TNATAとF−CuPc)を成膜し、その上にホール輸送層40となる第2の膜(DAP−DPBと5重量%のF−CuPc)を成膜した後、これら両膜を150℃程度で加熱し、さらに、その上にDAP−DPBのみを形成することで両層30、40を形成してもよい。   Here, as described above, the hole injection layer 30 and the hole transport layer 40 similar to the present example can be formed even if the timing of the heat treatment is changed. For example, a first film (2-TNATA and F-CuPc) to be the hole injection layer 30 is formed, and a second film (DAP-DPB and 5 wt% F--) to be the hole transport layer 40 is formed thereon. After forming CuPc), both layers 30 and 40 may be formed by heating both films at about 150 ° C. and further forming only DAP-DPB thereon.

また、上記第1の膜を形成した後、その上に、DAP−DPBと5重量%のF−CuPcとの膜、DAP−DPBのみの膜を順次形成し、これらをホール輸送層40となる第2の膜として構成し、その後、これら第1および第2の膜を上記加熱処理に処することにより、両層30、40を形成するようにしてもよい。   Further, after the first film is formed, a film of DAP-DPB and 5 wt% F-CuPc and a film of only DAP-DPB are sequentially formed thereon, and these become the hole transport layer 40. Both layers 30 and 40 may be formed by configuring as the second film and then subjecting the first and second films to the heat treatment.

[実施例7]
ホール注入層30として、2−TNATAに対して25重量%の亜鉛1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25−ヘキサデカフルオロ−29H,31H−フタロシアニン(略称:F−ZnPc)を真空で共蒸着させ、上記加熱処理を行って厚さ200nmの膜を形成すること以外は、上記実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。つまり、ホール注入層30へ5重量%のF−CuPcの代わりに25重量%F−ZnPcのドープを行い、有機EL素子を作製した。
[Example 7]
As the hole injection layer 30, 25 wt% zinc 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexa with respect to 2-TNATA Organic EL in the same manner as in Example 1 except that decafluoro-29H, 31H-phthalocyanine (abbreviation: F-ZnPc) is co-evaporated in a vacuum and the heat treatment is performed to form a film having a thickness of 200 nm. An element was produced. In other words, the hole injection layer 30 was doped with 25 wt% F—ZnPc instead of 5 wt% F—CuPc to produce an organic EL device.

このホール注入層30について上記同様にUPS測定を実施したところ、陽極20のITOの仕事関数と正孔注入輸送層30のHOMOレベルのエネルギー障壁は、0.1eVであり、上記実施例1と同様に非常に小さいものであった。   When UPS measurement was performed on the hole injection layer 30 in the same manner as described above, the ITO work function of the anode 20 and the HOMO level energy barrier of the hole injection transport layer 30 were 0.1 eV, which was the same as in Example 1 above. It was very small.

また、上記同様にXPS測定を行ったところ、上記実施例1と同様に、炭素とフッ素の結合が増大していることが確認された。この結果から、加熱により層内部から不純物が離脱し、フッ素原子が有効にドーパント分子の炭素原子に結合し、ドーピングの効果が増大したことが示唆された。   Further, when XPS measurement was performed in the same manner as described above, it was confirmed that the bond between carbon and fluorine was increased as in Example 1. From this result, it was suggested that impurities were detached from the inside of the layer by heating, and fluorine atoms were effectively bonded to carbon atoms of the dopant molecules, thereby increasing the doping effect.

本例の有機EL素子に10Vの直流電流を印加したところ、電流密度は57mA/cm2、輝度は3700cd/m2であった。つまり、本例においても上記実施例1と同様に、駆動電圧の低減効果が顕著であった。 When a direct current of 10 V was applied to the organic EL element of this example, the current density was 57 mA / cm 2 and the luminance was 3700 cd / m 2 . That is, also in this example, the effect of reducing the driving voltage was remarkable as in the first example.

以上のように、本実施形態は、従来とは異なり、大気中にて安定で真空蒸着可能なドープ材料を用いたものであり、このドープ材料をホール注入層30にドープするだけでなく、加熱処理などによって、ホール注入層30にドープ材料をドープしない場合よりも、陽極20とホール注入層30との間のホール注入障壁を小さくしたものである。それによって、通常の真空蒸着法によりホール注入層30を適切に作製することができ、有機EL素子100の駆動電圧を低減することができるものである。   As described above, this embodiment uses a doped material that is stable and can be vacuum-deposited in the atmosphere, unlike the conventional case. In addition to doping the doped material into the hole injection layer 30, heating is performed. The hole injection barrier between the anode 20 and the hole injection layer 30 is made smaller than when the doping material is not doped into the hole injection layer 30 by treatment or the like. Thereby, the hole injection layer 30 can be appropriately produced by a normal vacuum deposition method, and the driving voltage of the organic EL element 100 can be reduced.

また、上記の各実施例に示したように、本第1実施形態によれば、ホール注入層30を厚さ200nm程度に厚くしても、比較的低い駆動電圧を確保できることから、ホール注入層30の厚膜化による駆動電圧の増加が小さな有機EL素子が期待できる。また、上述したように、ホール輸送層40にも同様にドープ材料をドープした構成とすることで、さらなる駆動電圧の低減が期待できる。   Further, as shown in each of the above examples, according to the first embodiment, a relatively low driving voltage can be ensured even when the hole injection layer 30 is made as thick as about 200 nm. An organic EL element in which the increase in driving voltage due to the increase in thickness of 30 is small can be expected. Further, as described above, the driving voltage can be further reduced by adopting a configuration in which the hole transport layer 40 is similarly doped with a doping material.

なお、上記図1に示した有機EL素子100は、本発明の一実施形態を示すものであり、有機EL素子としては、基板の上に、陽極、当該陽極の直上にホール注入層、さらにその上部に発光層を含む有機層、および陰極が形成されていればよく、場合によっては、上記したホール輸送層や電子輸送層、電子注入層などが省略された構成であってもかまわない。   The organic EL element 100 shown in FIG. 1 represents an embodiment of the present invention. The organic EL element includes an anode on a substrate, a hole injection layer directly above the anode, An organic layer including a light emitting layer and a cathode may be formed on the upper portion. In some cases, the above-described hole transport layer, electron transport layer, electron injection layer, or the like may be omitted.

(第2実施形態)
図6は本発明の第2実施形態に係る有機EL素子101の概略断面構成を示す図である。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of an organic EL element 101 according to the second embodiment of the present invention.

本実施形態の有機EL素子101も、基板10上に、陽極20、ホール注入層30、ホール輸送層40、発光層50、電子輸送層60、電子注入層70、陰極80を設けたものであり、ホール輸送層40、発光層50、電子輸送層60が、本発明で言う発光層50を含む有機層40〜60を構成している。   The organic EL element 101 of the present embodiment also has an anode 20, a hole injection layer 30, a hole transport layer 40, a light emitting layer 50, an electron transport layer 60, an electron injection layer 70, and a cathode 80 on the substrate 10. The hole transport layer 40, the light emitting layer 50, and the electron transport layer 60 constitute the organic layers 40 to 60 including the light emitting layer 50 in the present invention.

ここで、本実施形態では、図6に示されるように、陽極20とホール注入層30との間に、電子吸引性基を有し大気に触れても変質しない材料よりなる層としての介在層90が介在していることが、上記第1実施形態の有機EL素子と相違する。以下、この相違点を中心に述べる。   Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, an intervening layer as a layer made of a material having an electron-withdrawing group that does not change even when exposed to the atmosphere, between the anode 20 and the hole injection layer 30. 90 is different from the organic EL element of the first embodiment. Hereinafter, this difference will be mainly described.

この介在層90を構成する材料は、上記第1実施形態におけるホール注入層30にドープされたドープ材料と同じものを採用できる。具体的には、介在層90の材料としては、上述したようなF−CuPcやF−ZnPcなどの有機ハロゲン化合物が挙げられる。そして、これらは大気に触れても変質しない材料であって、大気中で分解や反応を起こさず、大気に触れることで純度が低下することはないものである。   The material constituting the intervening layer 90 may be the same as the doped material doped in the hole injection layer 30 in the first embodiment. Specifically, the material of the intervening layer 90 includes organic halogen compounds such as F-CuPc and F-ZnPc as described above. These are materials that do not change even when exposed to the atmosphere, do not decompose or react in the atmosphere, and do not deteriorate in purity when exposed to the atmosphere.

そして、この介在層90は、陽極20の直上に上記材料を単独で薄膜化した層であり、真空蒸着法により蒸着することによって成膜することができる。そして、ホール注入層30自身は、この介在層90の直上に、上記した2−TNATAなどの通常のホール注入輸送性材料を用いて真空蒸着することで成膜される。   The intervening layer 90 is a layer obtained by thinning the above material alone immediately above the anode 20, and can be formed by vapor deposition by a vacuum vapor deposition method. The hole injection layer 30 itself is formed by vacuum deposition directly on the intervening layer 90 using a normal hole injection / transport material such as 2-TNATA described above.

さらに、本実施形態では、このように陽極20の上に、真空蒸着により成膜された介在層90およびホール注入層30は、ホール注入層30を構成するホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱されたものである。   Furthermore, in the present embodiment, the intervening layer 90 and the hole injection layer 30 thus formed on the anode 20 by vacuum deposition are equal to or higher than the glass transition temperature of the hole injection / transport material constituting the hole injection layer 30. It was heated.

それにより、本実施形態では、陽極20の直上に介在層90が無い場合、すなわち、従来のように陽極の直上にホール注入層を設けた場合よりも、陽極20とホール注入層30との間のホール注入障壁を小さくした構成となっている。このホール注入障壁は、上記第1実施形態と同様に、紫外線光電子分光(UPS)測定によるものである。   Thereby, in this embodiment, when there is no intervening layer 90 immediately above the anode 20, that is, when a hole injection layer is provided immediately above the anode as in the prior art, the gap between the anode 20 and the hole injection layer 30 is higher. The hole injection barrier is made smaller. This hole injection barrier is based on ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) measurement, as in the first embodiment.

ここで、この介在層90の膜厚は30nm以下が好ましい。30nmを超えると、ホール注入層30と相互作用しない当該介在層90が、キャリアの伝道を阻害するため好ましくない。   Here, the thickness of the intervening layer 90 is preferably 30 nm or less. If it exceeds 30 nm, the intervening layer 90 that does not interact with the hole injection layer 30 is not preferable because it inhibits carrier transmission.

このように、本実施形態の有機EL素子101においては、基板10の上に、陽極20、陽極20の直上に介在層90、介在層90の直上にホール注入層30、さらにホール注入層30の上部には、発光層50を含む有機層30〜60、および陰極80を形成してなる。ここで、本実施形態の有機層30〜60および陰極80については、上記第1実施形態と同様のものにできる。   As described above, in the organic EL element 101 of the present embodiment, the anode 20, the intermediate layer 90 immediately above the anode 20, the hole injection layer 30 immediately above the intermediate layer 90, and the hole injection layer 30 are further formed on the substrate 10. In the upper part, organic layers 30 to 60 including the light emitting layer 50 and a cathode 80 are formed. Here, the organic layers 30 to 60 and the cathode 80 of the present embodiment can be the same as those in the first embodiment.

そして、本実施形態によれば、陽極20の直上に、電子吸引性基を有し大気に触れても変質しない材料よりなる介在層90及びホール注入層30を真空蒸着によって成膜し、ホール注入層30に新たなエネルギー準位を形成し、陽極20とホール注入層30との間のホール注入障壁を小さくしているため、駆動電圧が低減された有機EL素子101を提供することができる。   Then, according to the present embodiment, the intervening layer 90 and the hole injection layer 30 made of a material that has an electron-withdrawing group and does not change even when exposed to the atmosphere are formed directly on the anode 20 by vacuum deposition. Since a new energy level is formed in the layer 30 and the hole injection barrier between the anode 20 and the hole injection layer 30 is reduced, the organic EL element 101 with a reduced driving voltage can be provided.

また、本実施形態においても、ホール注入層30および発光層50を含む有機層40〜60を構成するホスト材料を、そのガラス転移温度が110℃以上であるものにすれば、自動車用の有機EL素子101として好ましい。   Also in this embodiment, if the host material constituting the organic layers 40 to 60 including the hole injection layer 30 and the light emitting layer 50 is made to have a glass transition temperature of 110 ° C. or higher, the organic EL for automobiles. It is preferable as the element 101.

上記第1実施形態では、電子吸引性基を有し大気に触れても変質しない化合物材料をホール注入輸送性材料にドープして、ホール注入層30を成膜し、これを上記ガラス温度以上の加熱処理に供することにより、上記ホール注入障壁の低減を実現していたのに対し、本第2実施形態では、、同じ材料をホール注入層30とは別体の単独の層90として用いて、同様の効果を発揮している。   In the first embodiment, the hole injecting / transporting material is doped with a compound material that has an electron withdrawing group and does not change even when exposed to the atmosphere to form a hole injecting layer 30, which is above the glass temperature. In the second embodiment, the same material is used as a single layer 90 that is separate from the hole injection layer 30, whereas the hole injection barrier is reduced by subjecting it to heat treatment. The same effect is demonstrated.

次に、本第2実施形態について、限定するものではないが、以下の実施例および比較例を参照して、より具体的に述べる。   Next, the second embodiment will be described more specifically with reference to the following examples and comparative examples, although not limited thereto.

[実施例8]
ガラス基板10上に150nmの厚さのITOである陽極20をスパッタリング法により形成した。パターニング後、ITO表面を研磨した。
[Example 8]
An anode 20 made of ITO having a thickness of 150 nm was formed on the glass substrate 10 by sputtering. After patterning, the ITO surface was polished.

この陽極20の上に、介在層90として、F−ZnPcを真空で蒸着させ、厚さ10nmの膜を形成した。その上に、ホール注入層30として、2−TNATA(ガラス転移温度:110℃)を真空で蒸着させ、厚さ100nmの膜を形成した。そして、これらの膜を、2−TNATAのガラス転移温度以上の150℃にて10分間加熱した。   On the anode 20, as the intervening layer 90, F-ZnPc was vacuum-deposited to form a film having a thickness of 10 nm. On top of that, 2-TNATA (glass transition temperature: 110 ° C.) was deposited as a hole injection layer 30 in a vacuum to form a film having a thickness of 100 nm. And these films | membranes were heated for 10 minutes at 150 degreeC above the glass transition temperature of 2-TNATA.

なお、別途同様に作製した素子で、ホール注入層30のUPS測定を実施したところ、陽極20のITOの仕事関数とホール注入層30のHOMOレベルとのエネルギー障壁、すなわちホール注入障壁は、0.07eVと非常に小さかった。ここで、UPS測定は10-10Torr台の超高真空中でホール注入層30に紫外線(He I,21.2eV)を照射し、試料表面より放出された光電子のエネルギーを計測することで実施した。 In addition, when UPS measurement of the hole injection layer 30 was carried out with an element manufactured in the same manner, the energy barrier between the ITO work function of the anode 20 and the HOMO level of the hole injection layer 30, that is, the hole injection barrier was 0. It was very small as 07 eV. Here, the UPS measurement is performed by irradiating the hole injection layer 30 with ultraviolet rays (He I, 21.2 eV) in an ultrahigh vacuum of the order of 10 −10 Torr and measuring the energy of photoelectrons emitted from the sample surface. did.

また、UPS測定を行ったものと同様の素子でXPS測定を行ったところ、上記図2の場合と同様に、本実施例のホール注入層30では、炭素とフッ素の結合が増大していることが確認された。この結果から、加熱により介在層であるF−ZnPcがホール注入層30の内部に浸透し、ホール注入層30にF−ZnPcをドーピングした場合と同様の効果が得られていることが分かった。   Further, when XPS measurement was performed using the same element as that used for the UPS measurement, as in the case of FIG. 2 above, in the hole injection layer 30 of this example, the bond between carbon and fluorine increased. Was confirmed. From this result, it was found that F-ZnPc, which is an intervening layer, permeates into the hole injection layer 30 by heating, and the same effect as when the hole injection layer 30 is doped with F-ZnPc is obtained.

また、図7は、本実施例において陽極20上に介在層90であるF−ZnPcとホール注入層30である2−TNATAとを成膜し、150℃で10分間加熱したものを、ホール注入層30の表面側から二次イオン質量分析(SIMS分析)した結果を示す図であり、図8は比較例として、図7と同じ成膜を行うが加熱処理は行わなかったものを、SIMS分析した結果を示す図である。   Further, FIG. 7 shows a case where F-ZnPc as an intervening layer 90 and 2-TNATA as a hole injection layer 30 are formed on the anode 20 in this embodiment and heated at 150 ° C. for 10 minutes. It is a figure which shows the result of having performed secondary ion mass spectrometry (SIMS analysis) from the surface side of the layer 30, FIG. 8 shows the same film formation as FIG. It is a figure which shows the result.

ここで、これら図7および図8における深さ(単位:nm)は、ホール注入層30の表面すなわちホール注入層30におけるホール輸送層側の表面を深さ0としている。これらSIMS分析の結果からわかるように、図7の本実施例では、ガラス転移温度以上の加熱により陽極20とホール注入層30との界面において、図8の比較例に比べて組成変化の急峻さが失われており、層状の形態で存在していたF−ZnPcがなだらかな傾斜組成をもってホール注入層30内に拡散していることが確認される。   Here, in the depth (unit: nm) in FIGS. 7 and 8, the surface of the hole injection layer 30, that is, the surface of the hole injection layer 30 on the hole transport layer side is set to a depth of 0. As can be seen from the results of these SIMS analyses, in this example shown in FIG. 7, the composition change is sharper at the interface between the anode 20 and the hole injection layer 30 than in the comparative example shown in FIG. It is confirmed that F-ZnPc existing in a layered form is diffused into the hole injection layer 30 with a gentle gradient composition.

つまり、介在層90としてのF−ZnPcの電子吸引性基であるFが当該界面に拡散していることにより、当該界面における組成変化の急峻さが減少している。このことから、陽極20とホール注入層30である2−TNATAとの界面において、2−TNATAにF−ZnPcが高濃度にドーピングされた状態となっているものと思われる。その結果、陽極20から2−TNATAへのキャリア注入障壁が低減される。   That is, the steepness of the composition change at the interface is reduced due to the diffusion of F which is an electron-withdrawing group of F—ZnPc as the intervening layer 90 into the interface. From this, it is considered that 2-TNATA is doped with F-ZnPc at a high concentration at the interface between the anode 20 and the 2-TNATA as the hole injection layer 30. As a result, the carrier injection barrier from the anode 20 to 2-TNATA is reduced.

また,図7、図8からわかるように、本実施例では、ガラス転移温度以上の加熱により、比較例に比べて、深さ0近傍すなわちホール注入層30の表面にフッ素が濃化していることが確認される。   Further, as can be seen from FIGS. 7 and 8, in this example, fluorine is concentrated in the vicinity of depth 0, that is, on the surface of the hole injection layer 30, as compared with the comparative example, due to heating at the glass transition temperature or higher. Is confirmed.

このフッ素は、XPS分析からフッ素化合物が断片化した成分を多く含んでいるものであることがわかっており、ホール注入層30の上にさらにホール輸送層40を成膜した場合には、当該ホール輸送層40へ拡散することが容易に想像される。   This fluorine is known to contain many components obtained by fragmenting the fluorine compound from XPS analysis. When a hole transport layer 40 is further formed on the hole injection layer 30, the hole It is easily envisioned to diffuse into the transport layer 40.

つまり、この図7に示されるものと同様にSIMS分析を行うことにより、介在層90の電子吸引性基であるフッ素がホール注入層30とホール輸送層40との界面に偏析することが、確認できると言ってもよい。   That is, by performing SIMS analysis in the same manner as that shown in FIG. 7, it was confirmed that fluorine that is an electron-withdrawing group of the intervening layer 90 segregates at the interface between the hole injection layer 30 and the hole transport layer 40. You can say that you can.

そして、加熱したホール注入層30とその上に新たに成膜したホール輸送層40との界面においても、ホール輸送層40は高濃度にフッ素化物がドーピングされた状態となり、界面障壁が低減されると考えられる。   Further, even at the interface between the heated hole injection layer 30 and the hole transport layer 40 newly formed thereon, the hole transport layer 40 is in a state of being highly doped with fluorinated material, and the interface barrier is reduced. it is conceivable that.

この後、さらに、本実施例では、ホール輸送層40としてN,N’−ビス(4−ジフェニルアミノ−4’−ビフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(略称:DAP−DPB、ガラス転移温度:140℃)を真空蒸着法により厚さ50nm形成した。   Thereafter, in this example, N, N′-bis (4-diphenylamino-4′-biphenyl) -N, N′-diphenylbenzidine (abbreviation: DAP-DPB, glass transition temperature) is used as the hole transport layer 40. : 140 ° C.) was formed to a thickness of 50 nm by a vacuum deposition method.

そして、発光層50として、ホスト材料にAlq3(ガラス転移温度:167℃)を用い、ドープ材料としてジメチルキナクリドンを1%添加した層を真空蒸着法により厚さ60nm形成した。さらに、その上に電子輸送層60としてAlq3を真空蒸着法により厚さ20nm形成した。   And as the light emitting layer 50, Alq3 (glass transition temperature: 167 degreeC) was used for host material, and the layer which added 1% of dimethyl quinacridone as dope material was formed by thickness 60nm by the vacuum evaporation method. Further, Alq3 was formed thereon as an electron transport layer 60 by a vacuum evaporation method to a thickness of 20 nm.

これら有機層30〜60を形成した後、その上に電子輸送層70としてフッ化リチウムを真空蒸着法により厚さ0.5nm形成した。さらに、その上に陰極80として、Alを真空蒸着法により厚さ150nm形成した。   After these organic layers 30 to 60 were formed, lithium fluoride was formed as an electron transport layer 70 thereon by a thickness of 0.5 nm by vacuum deposition. Furthermore, as a cathode 80 thereon, Al was formed to a thickness of 150 nm by vacuum deposition.

こうしてできあがった本例の有機EL素子に10Vの直流電流を印加したところ、電流密度は70mA/cm2、輝度は4700cd/m2であった。また、本例の有機EL素子においては、輝度4700cd/m2における+25℃での半減輝度寿命は300時間であった。つまり、本例においては、駆動電圧の低減効果が顕著であった。 When a direct current of 10 V was applied to the organic EL element thus completed, the current density was 70 mA / cm 2 and the luminance was 4700 cd / m 2 . In the organic EL device of this example, the half-luminance lifetime at + 25 ° C. at a luminance of 4700 cd / m 2 was 300 hours. That is, in this example, the effect of reducing the drive voltage was significant.

[実施例9]
介在層90であるF−ZnPcの膜厚を1nmとする以外は、上記実施例8と同様にして有機EL素子を作製した。
[Example 9]
An organic EL element was produced in the same manner as in Example 8 except that the film thickness of F-ZnPc as the intervening layer 90 was 1 nm.

こうしてできあがった本例の有機EL素子に10Vの直流電流を印加したところ、電流密度は65mA/cm2、輝度は4300cd/m2であった。また、本例の有機EL素子においては、輝度4300cd/m2における+25℃での半減輝度寿命は230時間であった。つまり、本例においても、上記実施例8と同様に、駆動電圧の低減効果が顕著であった。 When a DC current of 10 V was applied to the organic EL element thus completed, the current density was 65 mA / cm 2 and the luminance was 4300 cd / m 2 . In the organic EL device of this example, the half-luminance life at + 25 ° C. at a luminance of 4300 cd / m 2 was 230 hours. That is, also in this example, the effect of reducing the driving voltage was remarkable as in Example 8.

[実施例10]
介在層90として、F−ZnPcの代わりにF−CuPcを用いること以外は、上記実施例8と同様にして、有機EL素子を作製した。
[Example 10]
An organic EL element was produced in the same manner as in Example 8 except that F-CuPc was used as the intervening layer 90 instead of F-ZnPc.

こうしてできあがった本例の有機EL素子に10Vの直流電流を印加したところ、電流密度は62mA/cm2、輝度は4100cd/m2であった。また、本例の有機EL素子においては、輝度4100cd/m2における+25℃での半減輝度寿命は200時間であった。つまり、本例においても、上記実施例8と同様に、駆動電圧の低減効果が顕著であった。 When a DC current of 10 V was applied to the organic EL element thus completed, the current density was 62 mA / cm 2 and the luminance was 4100 cd / m 2 . Further, in the organic EL device of this example, the half-luminance lifetime at + 25 ° C. at a luminance of 4100 cd / m 2 was 200 hours. That is, also in this example, the effect of reducing the driving voltage was remarkable as in Example 8.

なお、本第2実施形態にて、上記図6に示した有機EL素子101は、本実施形態の一具体例を示すものであり、本実施形態の有機EL素子としては、基板の上に、陽極、当該陽極の直上に介在層、その直上にホール注入層、さらにその上部に発光層を含む有機層、および陰極が形成されていればよく、場合によっては、上記したホール輸送層や電子輸送層、電子注入層などが省略された構成であってもかまわない。   In the second embodiment, the organic EL element 101 shown in FIG. 6 is a specific example of the present embodiment, and the organic EL element of the present embodiment is formed on a substrate. An anode, an intervening layer immediately above the anode, a hole injection layer directly above the anode, an organic layer including a light emitting layer above the cathode, and a cathode may be formed. In some cases, the hole transport layer or electron transport described above may be used. A structure in which layers, electron injection layers, and the like are omitted may be used.

また、上記各実施形態を参照して述べてきたように、本発明は、上記したようなホール注入層30、ホール輸送層40、介在層90に関する成膜ならびに加熱を行うことにより、上記したUPSによるホール注入障壁の低減、XPSによる炭素とフッ素の結合の増大、あるいは上記SIMSによって確認される構成を実現する有機EL素子の製造方法としても捕らえることが、もちろん可能である。   In addition, as described with reference to each of the above embodiments, the present invention provides the above-described UPS by forming and heating the hole injection layer 30, the hole transport layer 40, and the intervening layer 90 as described above. Of course, it is possible to reduce the hole injection barrier due to XPS, increase the bond between carbon and fluorine by XPS, or as a method of manufacturing an organic EL element that realizes the configuration confirmed by the SIMS.

本発明の第1実施形態に係る有機EL素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the organic EL element which concerns on 1st Embodiment of this invention. 2−TNATAにF−CuPc(5%)ドープし150℃で10分間加熱した膜についてのC1sのXPS測定結果を示す図である。It is a figure which shows the XPS measurement result of C1s about the film | membrane which doped 2-TNATA with F-CuPc (5%) and was heated at 150 degreeC for 10 minutes. 2−TNATAのみを150℃で10分間加熱した膜についてのC1sのXPS測定結果を示す図である。It is a figure which shows the XPS measurement result of C1s about the film | membrane which heated only 2-TNATA for 10 minutes at 150 degreeC. 2−TNATAのみからなる膜について加熱処理を行わずに求めたC1sのXPS測定結果を示す図である。It is a figure which shows the XPS measurement result of C1s calculated | required without performing heat processing about the film | membrane which consists only of 2-TNATA. 2−TNATAにF−CuPc(5%)ドープした膜について加熱処理を行わずに求めたC1sのXPS測定結果を示す図である。It is a figure which shows the XPS measurement result of C1s calculated | required without performing heat processing about the film | membrane which doped 2-TNATA to F-CuPc (5%). 本発明の第2実施形態に係る有機EL素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the organic EL element which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第8実施例において陽極上にF−ZnPcと2−TNATAとを成膜し、150℃で10分間加熱したものをSIMS分析した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having carried out SIMS analysis of what formed F-ZnPc and 2-TNATA into a film on the anode in 8th Example, and heated at 150 degreeC for 10 minute (s). 比較例として陽極上にF−ZnPcと2−TNATAとを成膜し、加熱処理を行わなかったものをSIMS分析した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having carried out SIMS analysis of what formed F-ZnPc and 2-TNATA into a film on the anode as a comparative example, and did not heat-process.

符号の説明Explanation of symbols

10…基板、20…陽極、30…ホール注入層、40…ホール輸送層、
50…発光層、60…電子輸送層、70…電子注入層、80…陰極、
90…介在層。
10 ... substrate, 20 ... anode, 30 ... hole injection layer, 40 ... hole transport layer,
50 ... light emitting layer, 60 ... electron transport layer, 70 ... electron injection layer, 80 ... cathode,
90: Intervening layer.

Claims (27)

基板(10)の上に、陽極(20)、前記陽極(20)の直上にホール注入層(30)さらにその上部に発光層(50)を含む有機層(40〜60)、および陰極(80)が形成されてなる有機EL素子において、
前記ホール注入層(30)は、電子吸引性基を有し大気に触れても変質しない化合物であるドープ材料がドープされたものであって且つ真空蒸着によって成膜し、かつ前記ホール注入層(30)を構成するホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱することを特徴とする有機EL素子。
On the substrate (10), an anode (20), a hole injection layer (30) directly above the anode (20), an organic layer (40-60) including a light emitting layer (50) thereon, and a cathode (80 In the organic EL element formed by
The hole injection layer (30) is doped with a doping material which is a compound having an electron-withdrawing group and does not change even when exposed to the atmosphere, and is formed by vacuum deposition, and the hole injection layer ( 30) An organic EL device, wherein the organic EL device is heated to a glass transition temperature or higher of the hole injecting and transporting material.
前記ホール注入層(30)は、電子吸引性基を有し大気に触れても変質しない化合物であるドープ材料がドープされたものであって且つ真空蒸着によって成膜し、かつ前記ホール注入層(30)を構成する前記ホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱することで、
前記ホール注入層(30)に前記ドープ材料をドープしない場合よりも、前記陽極(20)と前記ホール注入層(30)との間のホール注入障壁を小さくしたことを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
The hole injection layer (30) is doped with a doping material which is a compound having an electron-withdrawing group and does not change even when exposed to the atmosphere, and is formed by vacuum deposition, and the hole injection layer ( 30) by heating above the glass transition temperature of the hole injecting and transporting material constituting
The hole injection barrier between the anode (20) and the hole injection layer (30) is made smaller than when the hole injection layer (30) is not doped with the doping material. The organic EL element of description.
前記ホール注入層(30)は、電子吸引性基を有し大気に触れても変質しない化合物であるドープ材料がドープされたものであって且つ真空蒸着によって成膜し、かつ前記ホール注入層(30)を構成する前記ホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱することで、
前記ホール注入層(30)にて、炭素と前記電子吸引性基の結合が増大していることが、XPSの測定により確認されることを特徴とする請求項1または2に記載の有機EL素子。
The hole injection layer (30) is doped with a doping material which is a compound having an electron-withdrawing group and does not change even when exposed to the atmosphere, and is formed by vacuum deposition, and the hole injection layer ( 30) by heating above the glass transition temperature of the hole injecting and transporting material constituting
3. The organic EL device according to claim 1, wherein an increase in the bond between carbon and the electron-withdrawing group in the hole injection layer is confirmed by XPS measurement. .
基板(10)の上に、陽極(20)、前記陽極(20)の直上にホール注入層(30)、前記ホール注入層(30)の直上にホール輸送層(40)さらにその上部に発光層(50)を含む有機層(50〜60)、および陰極(80)が形成されてなる有機EL素子において、
前記ホール注入層(30)及び前記ホール輸送層(40)は、電子吸引性基を有し大気に触れても変質しない化合物であるドープ材料がドープされたものであって且つ真空蒸着によって成膜し、前記ホール注入層(30)を構成するホール注入輸送性材料と前記ホール輸送層(40)を構成するホール注入輸送性材料の高い方のガラス転移温度以上に加熱することを特徴とする有機EL素子。
An anode (20) on the substrate (10), a hole injection layer (30) immediately above the anode (20), a hole transport layer (40) directly above the hole injection layer (30), and a light emitting layer above the hole injection layer (30) In the organic EL element in which the organic layer (50-60) containing (50) and the cathode (80) are formed,
The hole injection layer (30) and the hole transport layer (40) are doped with a doping material which is a compound having an electron-withdrawing group and which does not change even when exposed to the atmosphere, and is formed by vacuum deposition. And an organic material that is heated to a temperature higher than a glass transition temperature of the higher one of the hole injecting and transporting material constituting the hole injecting layer (30) and the hole injecting and transporting material constituting the hole transporting layer (40). EL element.
前記ホール注入層(30)及び前記ホール輸送層(40)は、電子吸引性基を有し大気に触れても変質しない化合物であるドープ材料がドープされたものであって且つ真空蒸着によって成膜し、前記ホール注入層(30)を構成する前記ホール注入輸送性材料と前記ホール輸送層(40)を構成する前記ホール注入輸送性材料の高い方のガラス転移温度以上に加熱することで、
前記ホール注入層(30)に前記ドープ材料をドープしない場合よりも、前記陽極(20)と前記ホール注入層(30)との間のホール注入障壁を小さくし、かつ前記ホール注入層(30)のみに前記ドープ材料をドープした場合よりも、前記ホール注入層(30)と前記ホール輸送層(40)との間のホール注入障壁を小さくしたことを特徴とする請求項4に記載の有機EL素子。
The hole injection layer (30) and the hole transport layer (40) are doped with a doping material which is a compound having an electron-withdrawing group and which does not change even when exposed to the atmosphere, and is formed by vacuum deposition. Then, by heating above the higher glass transition temperature of the hole injecting and transporting material constituting the hole injecting layer (30) and the hole injecting and transporting material constituting the hole transporting layer (40),
The hole injection barrier between the anode (20) and the hole injection layer (30) is made smaller than when the doping material is not doped into the hole injection layer (30), and the hole injection layer (30) 5. The organic EL according to claim 4, wherein a hole injection barrier between the hole injection layer (30) and the hole transport layer (40) is made smaller than when only the doping material is doped. element.
前記ホール注入層(30)及び前記ホール輸送層(40)は、電子吸引性基を有し大気に触れても変質しない化合物であるドープ材料がドープされたものであって且つ真空蒸着によって成膜し、前記ホール注入層(30)を構成する前記ホール注入輸送性材料と前記ホール輸送層(40)を構成する前記ホール注入輸送性材料の高い方のガラス転移温度以上に加熱することで、
前記ホール注入層(30)にて、炭素と前記電子吸引性基の結合が増大していることが、XPSの測定により確認されることを特徴とする請求項4または5に記載の有機EL素子。
The hole injection layer (30) and the hole transport layer (40) are doped with a doping material which is a compound having an electron-withdrawing group and which does not change even when exposed to the atmosphere, and is formed by vacuum deposition. Then, by heating above the higher glass transition temperature of the hole injecting and transporting material constituting the hole injecting layer (30) and the hole injecting and transporting material constituting the hole transporting layer (40),
6. The organic EL device according to claim 4, wherein an increase in the bond between carbon and the electron-withdrawing group is confirmed by XPS measurement in the hole injection layer (30). .
前記ホール輸送層(40)のうち前記ホール注入層(30)側に近い部位のみに前記ドープ材料がドープされていることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1つに記載の有機EL素子。 The organic EL according to any one of claims 4 to 6, wherein the doped material is doped only in a portion of the hole transport layer (40) close to the hole injection layer (30) side. element. 前記ホール注入層(30)の膜厚が60nm以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の有機EL素子。 The organic EL element according to claim 1, wherein the hole injection layer has a thickness of 60 nm or more. 前記ドープ材料のドープ量が、前記ホール注入層(30)全体の30重量%以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の有機EL素子。 The organic EL element according to claim 1, wherein the doping amount of the doping material is 30% by weight or less of the whole hole injection layer (30). 前記ドープ材料における前記電子吸引性基は、ハロゲンであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の有機EL素子。 The organic EL element according to claim 1, wherein the electron-withdrawing group in the dope material is halogen. 前記ハロゲンはフッ素であることを特徴とする請求項10に記載の有機EL素子。 The organic EL device according to claim 10, wherein the halogen is fluorine. 前記ドープ材料を構成する化合物は、フタロシアニン(Pc)骨格を有するものであることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1つに記載の有機EL素子。 The organic EL device according to claim 1, wherein the compound constituting the dope material has a phthalocyanine (Pc) skeleton. 前記ドープ材料を構成する化合物は、銅1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25−ヘキサデカフルオロ−29H,31H−フタロシアニン(F−CuPc)であることを特徴とする請求項12に記載の有機EL素子。 The compound constituting the dope material is copper 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexadecafluoro-29H, 31H- The organic EL device according to claim 12, which is phthalocyanine (F-CuPc). 前記ドープ材料を構成する化合物は、亜鉛1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25−ヘキサデカフルオロ−29H,31H−フタロシアニン(F−ZnPc)であることを特徴とする請求項12に記載の有機EL素子。 The compound constituting the dope material is zinc 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexadecafluoro-29H, 31H- It is a phthalocyanine (F-ZnPc), The organic EL element of Claim 12 characterized by the above-mentioned. 基板(10)の上に、陽極(20)、前記陽極(20)の直上に電子吸引性基を有し大気に触れても変質しない材料よりなる介在層(90)、前記介在層(90)の直上にホール注入層(30)、さらに前記ホール注入層(30)の上部に発光層(50)を含む有機層(30〜60)、および陰極(80)が形成されてなり、
前記介在層(90)及び前記ホール注入層(30)を真空蒸着によって成膜し、かつ前記ホール注入層(30)を構成するホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱することを特徴とする有機EL素子。
An intervening layer (90) made of a material having an electron withdrawing group immediately above the anode (20) on the substrate (10) and not denatured even when exposed to the atmosphere, the intervening layer (90) A hole injection layer (30) immediately above, an organic layer (30-60) including a light emitting layer (50) above the hole injection layer (30), and a cathode (80);
The intervening layer (90) and the hole injection layer (30) are formed by vacuum deposition, and heated to a temperature equal to or higher than a glass transition temperature of a hole injection / transport material constituting the hole injection layer (30). Organic EL element to be used.
前記介在層(90)及び前記ホール注入層(30)を真空蒸着によって成膜し、かつ前記ホール注入層(30)を構成する前記ホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱することで、
前記介在層(90)を設けない場合よりも、前記陽極(20)と前記ホール注入層(30)との間のホール注入障壁を小さくしたことを特徴とする請求項15に記載の有機EL素子。
The intermediate layer (90) and the hole injection layer (30) are formed by vacuum deposition, and heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the hole injection transport material constituting the hole injection layer (30).
16. The organic EL device according to claim 15, wherein a hole injection barrier between the anode (20) and the hole injection layer (30) is made smaller than when the intervening layer (90) is not provided. .
前記介在層(90)及び前記ホール注入層(30)を真空蒸着によって成膜し、かつ前記ホール注入層(30)を構成する前記ホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱することで、
前記ホール注入層(30)にて、炭素と前記介在層(90)の前記電子吸引性基との結合が増大していることが、XPSの測定により確認されることを特徴とする請求項15または16に記載の有機EL素子。
The intermediate layer (90) and the hole injection layer (30) are formed by vacuum deposition, and heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the hole injection transport material constituting the hole injection layer (30).
The XPS measurement confirms that the bonding between carbon and the electron withdrawing group of the intervening layer (90) is increased in the hole injection layer (30). Or the organic EL element of 16.
前記介在層(90)及び前記ホール注入層(30)を真空蒸着によって成膜し、かつ前記ホール注入層(30)を構成する前記ホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱することで、
前記ホール注入層(30)と前記陽極(20)との界面において前記介在層(90)の前記電子吸引性基が拡散していることにより当該界面における組成変化の急峻さが減少していること、ならびに、当該電子吸引性基が前記ホール注入層(30)と前記ホール輸送層(40)との界面に偏析していることが、SIMS分析により確認されることを特徴とする請求項15または16に記載の有機EL素子。
The intermediate layer (90) and the hole injection layer (30) are formed by vacuum deposition, and heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the hole injection transport material constituting the hole injection layer (30).
The steepness of the composition change at the interface is reduced by the diffusion of the electron withdrawing group of the intervening layer (90) at the interface between the hole injection layer (30) and the anode (20). Furthermore, it is confirmed by SIMS analysis that the electron-withdrawing group is segregated at the interface between the hole injection layer (30) and the hole transport layer (40). 16. The organic EL device according to 16.
前記介在層(90)の前記電子吸引性基は、ハロゲンであることを特徴とする請求項15〜18のいずれか1つに記載の有機EL素子。 The organic EL device according to any one of claims 15 to 18, wherein the electron-withdrawing group of the intervening layer (90) is halogen. 前記ハロゲンはフッ素であることを特徴とする請求項19に記載の有機EL素子。 The organic EL device according to claim 19, wherein the halogen is fluorine. 前記介在層(90)を構成する材料は、フタロシアニン(Pc)骨格を有するものであることを特徴とする請求項15〜20のいずれか1つに記載の有機EL素子。 21. The organic EL element according to claim 15, wherein the material constituting the intervening layer (90) has a phthalocyanine (Pc) skeleton. 前記介在層(90)を構成する材料は、銅1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25−ヘキサデカフルオロ−29H,31H−フタロシアニン(F−CuPc)であることを特徴とする請求項21に記載の有機EL素子。 The material constituting the intervening layer (90) is copper 1, 2, 3, 4, 8, 9, 10, 11, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25-hexadecafluoro-29H. The organic EL device according to claim 21, wherein the organic EL device is 31H-phthalocyanine (F—CuPc). 前記介在層(90)を構成する材料は、亜鉛1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25−ヘキサデカフルオロ−29H,31H−フタロシアニン(F−ZnPc)であることを特徴とする請求項21に記載の有機EL素子。 The material constituting the intervening layer (90) is zinc 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexadecafluoro-29H. The organic EL device according to claim 21, wherein the organic EL device is 31H-phthalocyanine (F—ZnPc). 前記ホール注入層(30)および前記発光層(50)を含む有機層(40〜60)を構成するホスト材料は、そのガラス転移温度が110℃以上のものであることを特徴とする請求項1〜23のいずれか1つに記載の有機EL素子。 The host material constituting the organic layer (40-60) including the hole injection layer (30) and the light emitting layer (50) has a glass transition temperature of 110 ° C or higher. The organic EL element as described in any one of -23. 請求項1〜3のいずれか1つに記載の有機EL素子を製造する有機EL素子の製造方法であって、
前記ホール注入層(30)を構成する前記ドープ材料および前記ホール注入輸送性材料を真空下で共蒸着して膜を形成するとともに、
この膜を、前記ホール注入層(30)を構成する前記ホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱することにより、前記ホール注入層(30)を形成することを特徴とする有機EL素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the organic EL element which manufactures the organic EL element as described in any one of Claims 1-3,
Forming the film by co-evaporating the dope material and the hole injection / transport material constituting the hole injection layer (30) under vacuum;
The hole injection layer (30) is formed by heating this film to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the hole injection / transport material constituting the hole injection layer (30). Production method.
請求項4〜6のいずれか1つに記載の有機EL素子を製造する有機EL素子の製造方法であって、
前記ホール注入層(30)を構成する前記ドープ材料および前記ホール注入輸送性材料を真空下で共蒸着して第1の膜を形成し、この第1の膜の直上に、前記ホール輸送層(40)を構成する前記ドープ材料および前記ホール注入輸送性材料を真空下で共蒸着して第2の膜を形成するとともに、
前記第1の膜および前記第2の膜を、前記ホール注入層(30)を構成する前記ホール注入輸送性材料と前記ホール輸送層(40)を構成する前記ホール注入輸送性材料との高い方のガラス転移温度以上に加熱することにより、前記ホール注入層(30)および前記ホール輸送層(40)を形成することを特徴とする有機EL素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the organic EL element which manufactures the organic EL element as described in any one of Claims 4-6,
The dope material and the hole injecting / transporting material constituting the hole injecting layer (30) are co-evaporated under vacuum to form a first film, and the hole transporting layer ( 40) and forming the second film by co-evaporating the dope material and the hole injecting and transporting material constituting 40) under vacuum,
The first film and the second film are higher in the hole injecting and transporting material constituting the hole injecting layer (30) and the hole injecting and transporting material constituting the hole transporting layer (40). A method for producing an organic EL element, wherein the hole injection layer (30) and the hole transport layer (40) are formed by heating to a glass transition temperature or higher.
請求項15〜18のいずれか1つに記載の有機EL素子を製造する有機EL素子の製造方法であって、
前記介在層(90)及び前記ホール注入層(30)を真空蒸着によって成膜し、かつ前記ホール注入層(30)を構成する前記ホール注入輸送性材料のガラス転移温度以上に加熱することを特徴とする有機EL素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the organic EL element which manufactures the organic EL element as described in any one of Claims 15-18,
The intervening layer (90) and the hole injection layer (30) are formed by vacuum deposition, and heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the hole injection / transport material constituting the hole injection layer (30). A method for producing an organic EL element.
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