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JP2019054110A - Organic EL device using ionic compound carrier injection material - Google Patents

Organic EL device using ionic compound carrier injection material Download PDF

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JP2019054110A JP2017177291A JP2017177291A JP2019054110A JP 2019054110 A JP2019054110 A JP 2019054110A JP 2017177291 A JP2017177291 A JP 2017177291A JP 2017177291 A JP2017177291 A JP 2017177291A JP 2019054110 A JP2019054110 A JP 2019054110A
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Abstract

To provide an organic EL element stable in the atmosphere with less dependency on the film thickness of a drive voltage by developing a carrier injection material used for an electron injection layer or a hole injection layer.SOLUTION: There is provided an organic EL device including an ionic compound carrier injection material represented by the following formula (1). (In the formula (1), Rand Reach independently represent an alkyl group, Rand Reach independently represent an alkyl group containing a fluorine atom, and n is an integer of 1 or more.)SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、有機電子デバイス用のイオン性化合物キャリア注入材料に関する。   The present invention relates to ionic compound carrier injection materials for organic electronic devices.

有機EL(エレクトロルミネッセンス)は、電流注入により自発光する現象であり、この現象を利用した有機ELデバイス(OLED)は、高視野角、高コントラスト、極薄構造、低電圧駆動、及び高い応答速度などの特長を有することから、次世代型面発光デバイスとして照明やディスプレイへの応用が期待されている。   Organic EL (electroluminescence) is a phenomenon in which self-emission occurs by current injection, and an organic EL device (OLED) utilizing this phenomenon has a high viewing angle, a high contrast, an extremely thin structure, a low voltage drive, and a high response speed. And so on, applications to lighting and displays are expected as next-generation surface emitting devices.

将来の大面積有機デバイスを可能とする量産性に優れた塗布型有機ELデバイスの実現には、基板上で安定に発光するOLEDが必要である。安定な発光を阻害する要因は、電子注入層やホール注入層を構成するキャリア注入材料が、大気中の酸素や水と反応することによるデバイスの劣化にあると考えられており、酸素や水に強い大気安定なOLEDの開発が求められている。大気安定なOLEDの開発にあたり、殊に陰極上層に用いられる電子注入材料は、アルカリ金属やアルカリ金属塩といった活性の高い材料であるため、大気中で酸化又は潮解することで、電子注入層の機能が失活し、さらには陰極部の酸化劣化も引き起こしてしまう。大気中で安定な電子注入材料としては、例えば、非特許文献1に2−(2−メトキシフェニル)−1,3−ジメチル−1H−ベンゾイミダゾール−3−イウムアイオダイドが報告されているが、電子注入性にまだ改善の余地がある。したがって、大気安定なOLEDの開発には、アルカリ金属などの活性の高い電子注入材料の代替材料の探索が必要である。   In order to realize a mass-productive coatable organic EL device capable of a large-area organic device in the future, an OLED which emits light stably on a substrate is required. The factor that impedes stable light emission is considered to be the deterioration of the device due to the reaction of the carrier injection material that constitutes the electron injection layer and the hole injection layer with oxygen and water in the air. There is a need to develop strong atmospherically stable OLEDs. In the development of air-stable OLEDs, the electron injection material used particularly for the cathode upper layer is a highly active material such as an alkali metal or alkali metal salt, so that the function of the electron injection layer can be achieved by oxidation or deliquescence in the air. In addition, it also causes oxidative degradation of the cathode part. For example, 2- (2-methoxyphenyl) -1,3-dimethyl-1H-benzoimidazole-3-ium iodide is reported in Non-Patent Document 1 as an electron injection material stable in the atmosphere. There is still room for improvement in electron injectability. Therefore, the development of atmospherically stable OLEDs requires the search for alternatives to highly active electron injection materials such as alkali metals.

一方、有機EL素子の電子注入層は、1〜2nm程度の極薄膜でないと機能しない、といった問題点も抱えている。例えば、非特許文献2では、電子輸送機能を有するピリジン含有ポリマーに、標準の電子注入材料である8−ヒドロキシキノリノラートリチウム(Liq)を混合してなる電子注入層が報告され、該電子注入層を有するデバイスでは、駆動電圧の膜厚依存性が抑制されることが報告されているが、それでも膜厚が2nmから8nmと厚くなると2倍以上の高電圧化が生じており、電子注入層の機能も充分とはいえない。他にも、ポリイオン液体であるポリビニルピリジニウムヨージド塩を電子注入材料として用いた有機EL素子の例が非特許文献3に報告されている。この電子注入層は5nmの厚膜にしても低電圧であったが、10nmでは高電圧となってしまう。   On the other hand, the electron injection layer of the organic EL element also has a problem that it does not function unless it is an extremely thin film of about 1 to 2 nm. For example, Non-Patent Document 2 reports an electron injection layer formed by mixing a pyridine-containing polymer having an electron transport function with lithium 8-hydroxyquinolinolate (Liq) which is a standard electron injection material, and the electron injection It has been reported that in the device having a layer, the film thickness dependency of the drive voltage is suppressed, but even when the film thickness is increased from 2 nm to 8 nm, the voltage increase more than doubled and the electron injection layer Is not enough. In addition, Non-Patent Document 3 reports an example of an organic EL device using a polyvinyl pyridinium iodide salt which is a polyionic liquid as an electron injection material. Although this electron injection layer has a low voltage even if it is a thick film of 5 nm, it becomes a high voltage at 10 nm.

Bin et al., ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 6444 (2015).Bin et al., ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 6444 (2015). Chiba et al., Adv. Funct. Mater. 24, 6038 (2014).Chiba et al., Adv. Funct. Mater. 24, 6038 (2014). Ohisa et al., J. Mater. Chem. C 4, 6713 (2016).Ohisa et al., J. Mater. Chem. C 4, 6713 (2016).

本発明は、電子注入層やホール注入層に用いるキャリア注入材料を開発することにより、駆動電圧の膜厚依存性が少なく、大気中で安定な有機EL素子を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide an organic EL element stable in the atmosphere with less dependency on the film thickness of a drive voltage by developing a carrier injection material used for an electron injection layer or a hole injection layer.

本発明は以下の事項からなる。
本発明の有機EL素子は、下記式(1)で表されるイオン性化合物キャリア注入材料を含むことを特徴とする。
(式(1)中、R1及びRはそれぞれ独立にアルキル基を表し、R3及びR4はそれぞれ独立にフッ素原子を含むアルキル基を表し、nは1以上の整数を表す。)
前記イオン性化合物キャリア注入材料は、陰極に隣接して配置されていることが好ましい。
前記イオン性化合物キャリア注入材料は、陽極に隣接して配置されていることが好ましい。
前記イオン性化合物キャリア注入材料は、陽極及び陰極の間に配置され、かつ、該陽極及び陰極の両方に隣接して配置されていることが好ましい。
The present invention consists of the following matters.
The organic EL device of the present invention is characterized by including an ionic compound carrier injection material represented by the following formula (1).
(In formula (1), R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group, R 3 and R 4 each independently represent an alkyl group containing a fluorine atom, and n represents an integer of 1 or more.)
The ionic compound carrier injection material is preferably disposed adjacent to the cathode.
The ionic compound carrier injection material is preferably disposed adjacent to the anode.
The ionic compound carrier injection material is preferably disposed between the anode and the cathode and adjacent to both the anode and the cathode.

本発明のキャリア注入材料を用いれば、駆動電圧の膜厚依存性が少なく、大気中で安定な有機EL素子を提供することができる。
Poly(DDA)TFSIを電子注入層に用いたとき、陰極側の界面にpoly(DDA)カチオンが存在し、ホール輸送層側の界面にTFSIアニオンが存在すると考察される。このことから、電子注入層にTFSIと相互作用(双極子)を形成する化合物を挿入すれば、陰極−Poly(DDA)の仕事関数のシフトと、TFSI−化合物の仕事関数のシフトという複数の仕事関数を変えることができると考えられ、有機EL素子としての機能が向上することが期待できる。
By using the carrier injection material of the present invention, it is possible to provide an organic EL element stable in the atmosphere with less dependency on the film thickness of the drive voltage.
When Poly (DDA) TFSI is used for the electron injection layer, it is considered that poly (DDA) cation exists at the interface on the cathode side and TFSI anion exists at the interface on the hole transport layer side. From this, if a compound that forms an interaction (dipolar) with TFSI is inserted in the electron injection layer, multiple work such as shift of work function of cathode-poly (DDA) and shift of work function of TFSI-compound It is considered that the function can be changed, and it can be expected that the function as the organic EL element is improved.

図1はPoly(DDA)TFSI(薄い線)及びPoly(DDA)Cl(濃い線)の1H−NMRスペクトルのチャートである。図1から、Poly(DDA)Clのアニオン交換反応が起きているのがわかる。FIG. 1 is a chart of 1 H-NMR spectra of Poly (DDA) TFSI (thin line) and Poly (DDA) Cl (dark line). It can be seen from FIG. 1 that an anion exchange reaction of Poly (DDA) Cl has occurred. 図2はPoly(DDA)PFSI(薄い線)及びPoly(DDA)Cl(濃い線)の1H−NMRスペクトルのチャートである。図2から、Poly(DDA)Clのアニオン交換反応が起きているのがわかる。FIG. 2 is a chart of 1 H-NMR spectra of Poly (DDA) PFSI (thin line) and Poly (DDA) Cl (dark line). It can be seen from FIG. 2 that an anion exchange reaction of Poly (DDA) Cl has occurred. 図3はPoly(DDA)Cl、Poly(DDA)TFSI、及びPoly(DDA)PFSIのそれぞれの薄膜に水を滴下した時の接触角を示す写真である。FIG. 3 is a photograph showing the contact angles when water is dropped onto thin films of Poly (DDA) Cl, Poly (DDA) TFSI, and Poly (DDA) PFSI. 図4はPoly(DDA)Cl、Poly(DDA)TFSI、及びPoly(DDA)PFSIの屈折率を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the refractive index of Poly (DDA) Cl, Poly (DDA) TFSI, and Poly (DDA) PFSI. 図5は電子注入層(層厚:0nm、5nm、10nm、20nm、30nm、50nm)にPoly(DDA)TFSIを用いた有機EL素子特性を表す図である。図5(a)は素子構成、図5(b)は電流密度−電圧特性、図5(c)は輝度−電圧特性、図5(d)は外部量子効率−電流密度特性を表す。FIG. 5 is a graph showing the characteristics of an organic EL device using Poly (DDA) TFSI for the electron injection layer (layer thickness: 0 nm, 5 nm, 10 nm, 20 nm, 30 nm, 50 nm). 5 (a) shows a device configuration, FIG. 5 (b) shows a current density-voltage characteristic, FIG. 5 (c) shows a luminance-voltage characteristic, and FIG. 5 (d) shows an external quantum efficiency-current density characteristic.

図6はホール注入層(層厚:0nm、5nm、10nm、20nm、30nm、50nm)にPoly(DDA)TFSIを用いた有機EL素子特性を表す図である。図6(a)は素子構成、図6(b)は電流密度−電圧特性、図6(c)は輝度−電圧特性、図6(d)は外部量子効率−電流密度特性を表す。FIG. 6 is a graph showing the characteristics of an organic EL device using Poly (DDA) TFSI in a hole injection layer (layer thickness: 0 nm, 5 nm, 10 nm, 20 nm, 30 nm, 50 nm). 6 (a) shows a device configuration, FIG. 6 (b) shows a current density-voltage characteristic, FIG. 6 (c) shows a luminance-voltage characteristic, and FIG. 6 (d) shows an external quantum efficiency-current density characteristic. 図7は電子注入層(層厚:0nm、5nm、10nm、20nm)にPoly(DDA)PFSIを用いた有機EL素子特性を表す図である。図7(a)は素子構成、図7(b)は電流密度−電圧特性、図7(c)は輝度−電圧特性、図7(d)は外部量子効率−電流密度特性を表す。FIG. 7 is a graph showing the characteristics of an organic EL element using Poly (DDA) PFSI for the electron injection layer (layer thickness: 0 nm, 5 nm, 10 nm, 20 nm). 7 (a) shows a device configuration, FIG. 7 (b) shows a current density-voltage characteristic, FIG. 7 (c) shows a luminance-voltage characteristic, and FIG. 7 (d) shows an external quantum efficiency-current density characteristic. 図8は電子注入層(層厚:10nm)にPoly(DDA)X(X=Cl、TFSI又はPFSI)を用いた有機EL素子特性を表す図である。図8(a)は素子構成、図8(b)は電流密度−電圧特性、図8(c)は輝度−電圧特性、図8(d)は外部量子効率−電流密度特性を表す。FIG. 8 is a graph showing the characteristics of an organic EL device using Poly (DDA) X (X = Cl, TFSI or PFSI) for the electron injection layer (layer thickness: 10 nm). 8 (a) shows a device configuration, FIG. 8 (b) shows a current density-voltage characteristic, FIG. 8 (c) shows a luminance-voltage characteristic, and FIG. 8 (d) shows an external quantum efficiency-current density characteristic. 図9は実施例5の有機EL素子の特性を示すグラフである。図9(a)は電流2mAでのELスペクトル、図9(b)は外部量子効率−電流密度特性、図9(c)は電力効率−電流密度特性、図9(d)は電流効率−電流密度特性、図9(e)は電流密度−電圧特性を表す。FIG. 9 is a graph showing the characteristics of the organic EL element of Example 5. 9 (a) shows the EL spectrum at 2 mA current, FIG. 9 (b) shows the external quantum efficiency-current density characteristic, FIG. 9 (c) shows the power efficiency-current density characteristic, and FIG. 9 (d) shows the current efficiency-current FIG. 9E shows a current density-voltage characteristic. 図10は、電子注入層にLiqを用いた有機EL素子、及び、電子注入層にPoly(DDA)TFSIを用いた有機EL素子の大気安定性試験の結果であって、0時間、1時間、及び24時間置いた後の発光画像の様子を示す写真である。FIG. 10 shows the results of an atmospheric stability test of an organic EL device using Liq for the electron injection layer and an organic EL device using Poly (DDA) TFSI for the electron injection layer, and the results are 0 hours and 1 hour. And it is a photograph which shows the appearance of the luminescent image after leaving it for 24 hours.

以下、本発明について、詳細に説明する。
本発明の有機EL素子は、下記式(1)で表されるイオン性化合物キャリア注入材料を含むことを特徴とする。
式(1)中、R1及びRはそれぞれ独立にアルキル基を表す。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、及びヘキシル基等が挙げられる。これらのうち、メチル基、及びエチル基等が好ましく、メチル基がより好ましい。
3及びR4はそれぞれ独立にフッ素原子を含むアルキル基を表す。フッ素原子を含むアルキル基としては、例えば、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、及びヘプタフルオロプロピル基等が挙げられる。フッ素原子を含むアルキル基はパーフルオロアルキル基が好ましく、具体的には、トリフルオロメチル基、及びペンタフルオロエチル基がより好ましく、トリフルオロメチル基が特に好ましい。
なお、これらのアルキル基は、本発明の効果を損ねない範囲内で、窒素や酸素などのヘテロ原子を1つ以上含んでもよい。
nは1以上、具体的には1〜1万の整数を表す。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The organic EL device of the present invention is characterized by including an ionic compound carrier injection material represented by the following formula (1).
In Formula (1), R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group. As an alkyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, isopropyl group, a butyl group, a hexyl group etc. are mentioned, for example. Among these, a methyl group, an ethyl group and the like are preferable, and a methyl group is more preferable.
R 3 and R 4 each independently represent an alkyl group containing a fluorine atom. Examples of the alkyl group containing a fluorine atom include fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, heptafluoropropyl group and the like. The alkyl group containing a fluorine atom is preferably a perfluoroalkyl group, specifically, a trifluoromethyl group and a pentafluoroethyl group are more preferable, and a trifluoromethyl group is particularly preferable.
These alkyl groups may contain one or more hetero atoms such as nitrogen and oxygen within the range not impairing the effects of the present invention.
n represents an integer of 1 or more, specifically 1 to 10,000.

本発明のイオン性化合物キャリア注入材料(以下「ポリイオン液体」ともいう。)は、上記式(1)に示すように、1,1−ジアルキルピロリジニウム基を含む陽イオン(poly(DDA)+)とビス(フルオロアルカンスルホニル)アミン陰イオン(TFSI-)とからなる高分子化合物である。 The ionic compound carrier injection material (hereinafter also referred to as “polyionic liquid”) of the present invention, as shown in the above formula (1), is a cation (poly (DDA) + containing a 1,1-dialkylpyrrolidinium group) ) And bis (fluoroalkanesulfonyl) amine anion (TFSI ).

ここで、ポリイオン液体とは、常温で液体の塩であり、不揮発性、難燃性、及び高イオン導電性などの特徴を有する。また、対アニオンを変えることで様々な物性を付与できると考えられる。ポリイオン液体は、一般的なキャリア注入材料とは異なり、高い電荷密度を有することから大きい双極子が形成され、高いキャリアの注入特性が期待できる。また、対アニオンの交換による疎水性化などにより、大気下での安定性の付与が可能である。このことから、ポリイオン液体はアルカリ金属に代替するキャリア注入材料として有望である。なお、キャリア注入材料とは、有機EL素子を構成する電子注入層やホール注入層に用いる電子注入材料やホール注入材料をいう。   Here, the polyionic liquid is a salt of liquid at normal temperature, and has features such as non-volatility, flame retardancy, and high ionic conductivity. It is also considered that various physical properties can be imparted by changing the counter anion. Unlike general carrier injection materials, polyionic liquids have high charge density and form large dipoles, and high carrier injection characteristics can be expected. In addition, it is possible to impart stability under the atmosphere, for example, by making it hydrophobic by exchanging a counter anion. From this, polyionic liquids are promising as carrier injection materials to replace alkali metals. The carrier injection material refers to an electron injection material or a hole injection material used for the electron injection layer or the hole injection layer constituting the organic EL element.

上記式(1)で表されるポリイオン液体は、具体的には、1,1−ジメチルピロリジニウム基を含む陽イオン(poly(DDA)+)とビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミン陰イオン(TFSI-)とからなる高分子化合物である。上記ポリイオン液体は、陽イオンと陰イオンとの組み合わせにより、様々な物理的及び化学的特性を求めることができるが、殊に有機溶媒に対する溶解性が高いか、又は該ポリイオン液体を有機溶媒に安定的に分散できるものが好ましい。 Specifically, the polyionic liquid represented by the above formula (1) is a cation (poly (DDA) + ) containing a 1,1-dimethylpyrrolidinium group and a bis (trifluoromethanesulfonyl) amine anion (TFSI) -) consisting of a a polymer compound. The polyionic liquid can be determined in various physical and chemical properties by the combination of a cation and an anion, but in particular, it has high solubility in organic solvents or the polyionic liquid is stable in organic solvents It is preferable to be able to be dispersed.

上記式(1)で表されるポリイオン液体は、下記構造式で表されるPoly(DDA)TFSI又はPoly(DDA)PFSIが特に好ましい。
The polyionic liquid represented by the above formula (1) is particularly preferably Poly (DDA) TFSI or Poly (DDA) PFSI represented by the following structural formula.

上記ポリイオン液体は、先に単分子型化合物を合成した後、これを通常のラジカル反応させることにより、高分子形態の化合物を合成してもよいし、或いは、高分子で合成した化合物を使用してもよい。
上記ポリイオン液体は、種々の公知の方法により製造することができる。例えば、Poly(DDA)TFSIは、以下のようなアニオン交換反応を用いて合成される。
The above-described polyionic liquid may be first synthesized with a monomolecular type compound and then subjected to a conventional radical reaction to synthesize a compound in the form of a polymer, or using a compound synthesized with a polymer May be
The polyionic liquid can be produced by various known methods. For example, Poly (DDA) TFSI is synthesized using an anion exchange reaction as follows.

すなわち、Poly(DDA)Cl水溶液と、LiTFSI(ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム)水溶液をそれぞれ調製した後、これらをナスフラスコに入れて5分間攪拌し、吸引濾過により、白色固体のポリマーを回収した後、洗浄し、減圧乾燥することにより、収率80%でPoly(DDA)TFSIを得る。
ただし、本発明のポリイオン液体は、上記方法に限られることなく、公知の種々の方法を組み合わせて製造することができる。
That is, after preparing an aqueous solution of Poly (DDA) Cl and an aqueous solution of LiTFSI (bis (trifluoromethanesulfonyl) imide lithium) respectively, these are put in an eggplant flask and stirred for 5 minutes, and the white solid polymer is recovered by suction filtration. Then, washing and drying under reduced pressure give Poly (DDA) TFSI in 80% yield.
However, the polyionic liquid of the present invention can be manufactured by combining various known methods without being limited to the above method.

次に、前記ポリイオン液体で電子注入層やホール注入層を形成した有機EL素子について説明する。
本発明の有機EL素子は、支持基板上に、少なくとも陽極、発光層、キャリア注入層、及び陰極がこの順に積層されて構成される。キャリア注入層は、ホール注入層及び電子注入層から選ばれる一種以上の層をいう。発光層及びキャリア注入層に加えて、必要に応じて所定の層が設けられる。図5〜8は、支持基板、陽極、ホール注入層、発光層、電子注入層及び陰極がこの順に積層される有機EL素子の例を示している。
Next, an organic EL element in which an electron injection layer and a hole injection layer are formed of the polyionic liquid will be described.
The organic EL device of the present invention is configured by laminating at least an anode, a light emitting layer, a carrier injection layer, and a cathode in this order on a supporting substrate. The carrier injection layer refers to one or more layers selected from a hole injection layer and an electron injection layer. In addition to the light emitting layer and the carrier injection layer, predetermined layers are provided as needed. FIGS. 5-8 have shown the example of the organic EL element in which a support substrate, an anode, a hole injection layer, a light emitting layer, an electron injection layer, and a cathode are laminated | stacked in this order.

有機EL素子は、各構成要素を順次積層することによって形成される。本発明では、キャリア注入層は上記ポリイオン液体を塗布成膜することによって形成される。また、陰極は、陰極材料を含むインクを塗布成膜するか、又は陰極となる導電性薄膜を転写することによって形成される。   An organic EL element is formed by sequentially laminating each component. In the present invention, the carrier injection layer is formed by coating the polyionic liquid described above. In addition, the cathode is formed by coating film formation of an ink containing a cathode material, or transferring a conductive thin film to be a cathode.

有機EL素子は、例えば、塗布成膜によって各層を形成する。すなわち、まず表面に予め陽極が形成された支持基板を用意し、該支持基板上にホール注入材料を含むインクを塗布成膜し、ホール注入層を形成する。次に、発光層となる材料を含むインクをホール注入層上に塗布成膜し、発光層を形成した後、電子注入材料を含むインクを発光層上に塗布成膜し、電子注入層を形成する。陰極材料を含むインクを電子注入層上に塗布成膜して陰極を形成し、有機EL素子を形成する。   The organic EL element forms each layer by coating film formation, for example. That is, first, a support substrate having an anode formed on the surface in advance is prepared, and an ink containing a hole injection material is coated on the support substrate to form a hole injection layer. Next, an ink containing a material to be a light emitting layer is coated on the hole injection layer to form a light emitting layer, and then an ink containing an electron injecting material is coated on the light emitting layer to form an electron injection layer Do. An ink containing a cathode material is coated on an electron injection layer to form a cathode, thereby forming an organic EL element.

なお、陽極は、溶液塗布法の他に、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、及びメッキ法等によって形成してもよい。陰極は、塗布成膜法に代えて、いわゆるラミネート法によって形成してもよい。   The anode may be formed by a vacuum evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, a plating method or the like in addition to the solution coating method. The cathode may be formed by a so-called laminating method instead of the coating film forming method.

上記した有機EL素子の製造工程は、大気中で行うことができ、例えば、クリーンルームにおいて行うことができる。なお、必要に応じて、不活性ガス雰囲気下において上記製造工程を行ってもよい。   The manufacturing process of the above-mentioned organic EL element can be performed in air | atmosphere, for example, can be performed in a clean room. In addition, you may perform the said manufacturing process in inert gas atmosphere as needed.

また、塗布成膜には、例えば、バーコート法、キャピラリーコート法、スリットコート法、インクジェット法、スプレーコート法、ノズルコート法、及び印刷法等が用いられる。各層の形成には、すべて同じ塗布法を用いてもよいし、インクの種類に応じて適宜最適な塗布法を個別に用いてもよい。   For coating film formation, for example, a bar coating method, a capillary coating method, a slit coating method, an inkjet method, a spray coating method, a nozzle coating method, a printing method, or the like is used. The same coating method may be used to form each layer, or the optimum coating method may be individually used according to the type of ink.

本発明の有機EL素子は、枚葉方式によって各層を形成する以外に、例えば、ロール・ツー・ロール法によって形成してもよい。   The organic EL element of the present invention may be formed, for example, by a roll-to-roll method, in addition to forming each layer by a single-wafer method.

次に、有機EL素子の層構成及び各層の構成材料について説明する。
上記のとおり、有機EL素子は、陽極及び陰極からなる一対の電極と、該電極間に設けられる複数の有機層とを含んで構成され、該複数の有機層として少なくとも一層の発光層とキャリア注入層を有する。なお、有機EL素子は、本発明の効果を損なわない範囲内で有機物と無機物とを含む層、及び無機物等を含んでいてもよい。有機層を構成する有機物は、低分子化合物でも高分子化合物でもよく、また低分子化合物と高分子化合物との混合物でもよいが、高分子化合物を含むことが好ましい。
Next, the layer configuration of the organic EL element and the constituent material of each layer will be described.
As described above, the organic EL element is configured to include a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode and a plurality of organic layers provided between the electrodes, and at least one light emitting layer and carrier injection as the plurality of organic layers. With layers. The organic EL element may contain a layer containing an organic substance and an inorganic substance, an inorganic substance, and the like within the range not impairing the effects of the present invention. The organic substance constituting the organic layer may be a low molecular weight compound or a high molecular weight compound, or may be a mixture of a low molecular weight compound and a high molecular weight compound, but preferably contains a high molecular weight compound.

以下に本発明の有機EL素子の層構成の例を示す。
(i)支持基板/陽極/発光層/電子注入層/陰極
(ii)支持基板/陽極/ホール注入層/発光層/電子注入層/陰極
(iii)支持基板/陽極/ホール注入層/ホール輸送層/発光層/電子注入層/陰極
(iv)支持基板/陽極/ホール輸送層/発光層/電子注入層/陰極
Hereinafter, examples of the layer configuration of the organic EL element of the present invention are shown.
(I) support substrate / anode / light emitting layer / electron injection layer / cathode (ii) support substrate / anode / hole injection layer / light emitting layer / electron injection layer / cathode (iii) support substrate / anode / hole injection layer / hole transport Layer / light emitting layer / electron injection layer / cathode (iv) support substrate / anode / hole transport layer / light emitting layer / electron injection layer / cathode

陰極と発光層との間に設けられる層としては、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層等が挙げられる。陰極と発光層との間に電子注入層と電子輸送層との両方を設ける場合、陰極に近い層が電子注入層であり、発光層に近い層が電子輸送層である。陽極と発光層との間に設けられる層としては、ホール注入層、ホール輸送層、電子ブロック層等が挙げられる。陽極と発光層との間にホール注入層とホール輸送層との両方を設ける場合、陽極に近い層がホール注入層であり、発光層に近い層がホール輸送層である。   Examples of the layer provided between the cathode and the light emitting layer include an electron injection layer, an electron transport layer, a hole blocking layer and the like. When providing both an electron injection layer and an electron transport layer between the cathode and the light emitting layer, the layer near the cathode is the electron injection layer, and the layer near the light emitting layer is the electron transport layer. Examples of the layer provided between the anode and the light emitting layer include a hole injection layer, a hole transport layer, an electron block layer and the like. When both a hole injection layer and a hole transport layer are provided between the anode and the light emitting layer, the layer near the anode is a hole injection layer, and the layer near the light emitting layer is a hole transport layer.

<支持基板>
支持基板には、ボトムエミッション型の有機EL素子の場合、光透過性を示すものが用いられ、トップエミッション型の有機EL素子の場合、光透過性又は不透光性のものが用いられる。
支持基板には、具体的には、ガラス板、金属板、プラスチック、高分子フィルム、及びシリコン板、並びにこれらを積層したものなどが用いられる。
<Support substrate>
As the supporting substrate, in the case of a bottom emission type organic EL device, one exhibiting light transparency is used, and in the case of a top emission type organic EL device, one having light transparency or non-light transmission is used.
Specifically, for the support substrate, a glass plate, a metal plate, a plastic, a polymer film, a silicon plate, a laminate of these, and the like are used.

<陽極>
ボトムエミッション型の有機EL素子の場合、陽極には光透過性を示す電極が用いられ、例えば、電気伝導度の高い金属酸化物、金属硫化物及び金属等の薄膜が挙げられ、具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、金、白金、銀、及び銅等からなる薄膜が用いられる。また、ポリアニリン若しくはその誘導体、又はポリチオフェン若しくはその誘導体等の有機の透明導電膜を陽極として用いてもよい。
トップエミッション型の有機EL素子の場合、陽極には、光を反射する材料を用いてもよく、このような材料としては、仕事関数3.0eV以上の金属、金属酸化物、金属硫化物が好ましい。
陽極の膜厚は、通常20nm〜1μmであり、好ましくは50nm〜500nmである。
<Anode>
In the case of a bottom emission type organic EL element, an electrode exhibiting light transparency is used as the anode, and examples thereof include thin films of metal oxides, metal sulfides, metals and the like having high electric conductivity. Thin films of indium oxide, zinc oxide, tin oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), gold, platinum, silver, copper and the like are used. Alternatively, an organic transparent conductive film such as polyaniline or a derivative thereof or polythiophene or a derivative thereof may be used as the anode.
In the case of a top emission type organic EL element, a material that reflects light may be used for the anode, and as such a material, metals, metal oxides and metal sulfides having a work function of 3.0 eV or more are preferable .
The film thickness of the anode is usually 20 nm to 1 μm, preferably 50 nm to 500 nm.

<ホール注入層>
ホール注入材料としては、本発明のポリイオン液体の他に、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム及び酸化アルミニウム等の酸化物、並びにフェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、アモルファスカーボン、ポリアニリン、及びポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT:PSS)等のポリチオフェン誘導体等が挙げられる。
ホール注入層は、例えば、ホール注入材料を含む溶液からの成膜が挙げられる。このときの溶媒には、例えば、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート、及び水等が挙げられる。
ホール注入層の膜厚は、通常1nm〜1μmであり、好ましくは5nm〜200nmである。
Hole injection layer
As the hole injection material, in addition to the polyionic liquid of the present invention, oxides such as vanadium oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide and aluminum oxide, and phenylamine type, starburst type amine type, phthalocyanine type, amorphous carbon, polyaniline, And polythiophene derivatives such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT: PSS).
The hole injection layer can be, for example, film formation from a solution containing a hole injection material. Examples of the solvent at this time include chloroform, methylene chloride, dichloroethane, tetrahydrofuran, toluene, xylene, acetone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl cellosolve acetate, water and the like.
The thickness of the hole injection layer is usually 1 nm to 1 μm, preferably 5 nm to 200 nm.

なお、塗布型の有機EL素子の場合、寿命の向上の観点から、ホール注入層と発光層との間に、インターレイヤー材料として、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−アルト−N−(4−ブチルフェニル)ジフェニルアミン)(TFB)等が用いられる。   In the case of a coating-type organic EL device, poly (9,9-dioctylfluorene-alto-N- (4-) is used as an interlayer material between the hole injection layer and the light emitting layer from the viewpoint of improving the life. Butylphenyl) diphenylamine) (TFB) or the like is used.

<発光層>
発光層は、通常、蛍光やりん光を発光する有機物、又は該有機物とドーパントとから構成される。なお、有機物は、低分子化合物でも高分子化合物でもよいが、標準ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が103〜108程度の高分子化合物を含むことが好ましい。
発光材料には、種々のものが用いられる。青色に発光する材料には、例えば、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ポリ[(9,9−ジ−n−オクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−アルト−(ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−4,8−ジイル)](F8BT)等のチアジアゾール誘導体、及びそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、並びにポリフルオレン誘導体が挙げられる。緑色に発光する材料には、例えば、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、及びそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、並びにポリフルオレン誘導体が挙げられる。赤色に発光する材料には、例えば、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、及びそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、並びにポリフルオレン誘導体が挙げられる。
<Light emitting layer>
The light emitting layer is usually composed of an organic substance that emits fluorescence or phosphorescence, or the organic substance and a dopant. The organic substance may be a low molecular weight compound or a high molecular weight compound, but preferably contains a high molecular weight compound having a number average molecular weight ( Mn ) of about 103 to 108 in terms of standard polystyrene.
Various light emitting materials are used. Materials emitting blue light include, for example, distyrylarylene derivatives, oxadiazole derivatives, poly [(9,9-di-n-octylfluorenyl-2,7-diyl) -alto- (benzo [2,2 Thiadiazole derivatives such as [1,3] thiadiazole-4,8-diyl)] (F8BT), and polymers thereof, polyvinylcarbazole derivatives, polyparaphenylene derivatives, and polyfluorene derivatives. Materials emitting green light include, for example, quinacridone derivatives, coumarin derivatives, and polymers thereof, polyparaphenylene vinylene derivatives, and polyfluorene derivatives. Materials emitting red light include, for example, coumarin derivatives, thiophene ring compounds, and polymers thereof, polyparaphenylene vinylene derivatives, polythiophene derivatives, and polyfluorene derivatives.

<電子注入層>
電子注入層はイオン性ポリマーを含んで構成される。電子注入層を構成するイオン性ポリマーとしては、本発明のポリイオン液体が好適に用いられる。
電子注入材料として、上記ポリイオン液体以外に、炭酸セシウム(Cs2CO3);8−キノリノラトナトリウム(Naq)、8−ヒドロキシキノリノラートリチウム(Liq)、リチウム2−(2−ピリジル)フェノラート(Lipp)、及びリチウム2−(2’,2’’−ビピリジン−6’−イル)フェノラート(Libpp)等のリチウムフェノラート塩等のアルカリ金属塩;並びに酸化亜鉛(ZnO)が挙げられる。これらのうち、Liqは大気中で安定であり、大気下に曝露できないCs2CO3よりも低電圧化及び高効率化できることから、塗布型電子注入材料として有用である。また、これらの材料は、通常、有機ポリマーバインダーに添加して用いられる。
本発明のポリイオン液体は、大気中で安定に存在し、かつ、電荷の注入性や輸送性に優れるため、高輝度で発光する素子が得られる。
ポリイオン液体を形成する方法としては、例えば、イオン性ポリマーを含有する溶液を用いて成膜する方法が挙げられる。
電子注入層の膜厚は、駆動電圧と発光効率とが適度な値となり、かつ、ピンホールが発生しない厚さとすればよく、通常1nm〜1μm、好ましくは2nm〜200nmであり、発光層を保護する観点から、5nm〜1μmがより好ましい。
<Electron injection layer>
The electron injection layer comprises an ionic polymer. As an ionic polymer which comprises an electron injection layer, the polyionic liquid of this invention is used suitably.
As the electron injection material, cesium carbonate (Cs 2 CO 3 ); 8-quinolinolato sodium (Naq), 8-hydroxyquinolinolato lithium (Liq), lithium 2- (2-pyridyl) phenolate other than the above polyionic liquid And alkali metal salts such as lithium phenolate salts such as (Lipp) and lithium 2- (2 ′, 2 ′ ′-bipyridin-6′-yl) phenolate (Libpp); and zinc oxide (ZnO). Among these, Liq is useful as a coating-type electron injection material because it is stable in the atmosphere and can lower the voltage and increase the efficiency more than Cs 2 CO 3 which can not be exposed to the atmosphere. Also, these materials are usually used by adding to organic polymer binders.
The polyionic liquid of the present invention is stably present in the atmosphere, and excellent in charge injection property and transport property, so that an element emitting light with high brightness can be obtained.
Examples of the method of forming the polyionic liquid include a method of forming a film using a solution containing an ionic polymer.
The film thickness of the electron injection layer may be a thickness at which the drive voltage and the light emission efficiency become appropriate values and no pinholes are generated, and is usually 1 nm to 1 μm, preferably 2 nm to 200 nm. 5 nm to 1 μm is more preferable from the viewpoint of

<陰極>
陰極には、一般的にAlの金属電極が用いられる。その他、例えば、PEDOT:PSS等の導電性樹脂からなる薄膜、並びに樹脂及び導電性フィラーからなる薄膜等が用いられる。
樹脂及び導電性フィラーからなる薄膜の場合、樹脂には導電性樹脂が使用でき、導電性フィラーには、金属微粒子や導電性ワイヤー等を使用できる。導電性フィラーには、Au、Ag、Al、Cu、及びC等が使用できる。
<Cathode>
Generally, an Al metal electrode is used for the cathode. In addition, for example, a thin film made of a conductive resin such as PEDOT: PSS, a thin film made of a resin and a conductive filler, and the like are used.
In the case of a thin film made of a resin and a conductive filler, a conductive resin can be used as the resin, and metal fine particles, conductive wires, and the like can be used as the conductive filler. Au, Ag, Al, Cu, C and the like can be used as the conductive filler.

以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例により制限されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be more specifically described based on examples, but the present invention is not limited by the following examples.

〔合成例〕イオン性化合物キャリア注入材料の合成
下記合成例1及び2に示すように、Poly(DDA)TFSI及びPoly(DDA)PFSIを合成した。
なお、使用したPoly(DDA)Cl aq.は、平均Mw.400,000〜500,000の20wt%水溶液であり、式(1)において、R1及びR2がメチル基であり、対アニオンが塩化物イオンである化合物に該当する。
Synthesis Example Synthesis of Ionic Compound Carrier Injection Material As shown in the following Synthesis Examples 1 and 2, Poly (DDA) TFSI and Poly (DDA) PFSI were synthesized.
In addition, used Poly (DDA) Cl aq. Is the average Mw. It is a 20 wt% aqueous solution of 400,000 to 500,000, and corresponds to a compound in which R 1 and R 2 are methyl groups and the counter anion is a chloride ion in the formula (1).

[合成例1]Poly(DDA)TFSIの合成
Poly(DDA)Cl aq.(10ml;12.7mmol)をH2O(40ml)で希釈した。また、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(LiTFSI)(4.26g;14.85mmol)をHO(10ml)に溶かし、溶液を調製した。これらの2つの溶液を100mlのナスフラスコに入れ、攪拌した。5分後、反応を停止し、吸引濾過により析出した白色固体のポリマーを回収した。HO(300ml)で洗浄後、60℃で減圧乾燥を行った。収量は4.12g(モノマー単位で10.1mmol:収率80%)であった。
1H−NMRによる帰属>
Poly(DDA)Clの1H−NMRスペクトル(メタノール−d3(重溶媒)、5mg/0.7ml)と、Poly(DDA)TFSIの1H−NMRスペクトル(アセトニトリル−d3(重溶媒)、5mg/0.7ml)をそれぞれ測定し、チャートを重ね合わせた。
結果を図1に示す。図1中、濃い線はPoly(DDA)Clのスペクトルを表し、薄い線はPoly(DDA)TFSIのスペクトルを表す。
化学シフト(δ値)4.63はPoly(DDA)Cl由来のピークであると考えられるが、Poly(DDA)TFSIのデータにおいてδ=4.63付近にピークが見られないことから、アニオン交換反応が行われたことがわかる。
Synthesis Example 1 Synthesis of Poly (DDA) TFSI Poly (DDA) Cl aq. (10 ml; 12.7 mmol) was diluted with H 2 O (40 ml). Also, a solution was prepared by dissolving bis (trifluoromethanesulfonyl) imidolithium (LiTFSI) (4.26 g; 14.85 mmol) in H 2 O (10 ml). These two solutions were placed in a 100 ml eggplant flask and stirred. After 5 minutes, the reaction was stopped, and the white solid polymer precipitated was recovered by suction filtration. After washing with H 2 O (300 ml), drying under reduced pressure was performed at 60 ° C. The yield was 4.12 g (10.1 mmol in monomer units: yield 80%).
<Assignment by 1 H-NMR>
1 H-NMR spectrum of Poly (DDA) Cl (methanol-d3 (deuterated solvent), 5 mg / 0.7 ml) and 1 H-NMR spectrum of Poly (DDA) TFSI (acetonitrile-d3 (deuterated solvent), 5 mg / Each 0.7 ml) was measured, and the charts were overlaid.
The results are shown in FIG. In FIG. 1, dark lines represent the spectrum of Poly (DDA) Cl, and thin lines represent the spectrum of Poly (DDA) TFSI.
The chemical shift (δ value) of 4.63 is considered to be a peak derived from Poly (DDA) Cl, but no peak is found around δ = 4.63 in the data of Poly (DDA) TFSI, so anion exchange is possible. It can be seen that a reaction has taken place.

[合成例2]Poly(DDA)PFSIの合成
Poly(DDA)Cl aq.(0.5ml:0.620mmol)をH2O(2ml)で希釈した。また、LiPFSI(288mg:0.744mmol)をH2O(7ml)に溶かし、溶液を調製した。これらの2つの溶液を20mlのナスフラスコに入れ、攪拌した。5分後、反応を停止し、吸引濾過にて析出した白色固体のポリマーを回収した。H2O(300ml)にて洗浄後、減圧乾燥を行った。収量は259mg(モノマー単位で0.484mmol:収率78%)
1H−NMRによる帰属>
Poly(DDA)Clの1H−NMRスペクトル(メタノール−d3(重溶媒)、5mg/0.7ml)と、Poly(DDA)PFSIの1H−NMRスペクトル(アセトニトリル−d3(重溶媒)、5mg/0.7ml)をそれぞれ測定し、チャートを重ね合わせた。
結果を図2に示す。図2中、濃い線はPoly(DDA)Clのスペクトルを表し、薄い線はPoly(DDA)PFSIのスペクトルを表す。
化学シフト(δ値)4.63はPoly(DDA)Cl由来のピークであると考えられるが、Poly(DDA)PFSIのデータにおいてδ=4.63付近にピークが見られないことから、アニオン交換反応が行われたことがわかる。
Synthesis Example 2 Synthesis of Poly (DDA) PFSI Poly (DDA) Cl aq. (0.5 ml: 0.620 mmol) was diluted with H 2 O (2 ml). Also, LiPFSI (288 mg: 0.744 mmol) was dissolved in H 2 O (7 ml) to prepare a solution. These two solutions were placed in a 20 ml eggplant flask and stirred. After 5 minutes, the reaction was stopped, and the white solid polymer precipitated was recovered by suction filtration. After washing with H 2 O (300 ml), drying under reduced pressure was performed. The yield is 259 mg (0.484 mmol in monomer unit: 78% yield)
<Assignment by 1 H-NMR>
1 H-NMR spectrum of Poly (DDA) Cl (methanol-d3 (deuterated solvent), 5 mg / 0.7 ml) and 1 H-NMR spectrum of Poly (DDA) PFSI (acetonitrile-d3 (deuterated solvent), 5 mg / Each 0.7 ml) was measured, and the charts were overlaid.
The results are shown in FIG. In FIG. 2, dark lines represent the spectrum of Poly (DDA) Cl, and thin lines represent the spectrum of Poly (DDA) PFSI.
The chemical shift (δ value) of 4.63 is considered to be a peak derived from Poly (DDA) Cl, but no peak is observed around δ = 4.63 in the data of Poly (DDA) PFSI, so anion exchange is possible. It can be seen that a reaction has taken place.

〔試験例〕
[試験例1]接触角
Poly(DDA)Cl並びに合成例1及び2で得られたポリマーをそれぞれ石英基板上に成膜し、デジタルカメラ撮影により、ポリマー膜上に水を滴下した時の接触角を測定した。
結果を図3に示す。Poly(DDA)Clでは19.9°と親水性を示したが、Poly(DDA)TFSI及びPoly(DDA)PFSI上では80°以上と疎水性を示した。
[Test example]
[Test Example 1] Contact Angle Poly (DDA) Cl and the polymers obtained in Synthesis Examples 1 and 2 were each deposited on a quartz substrate, and contact angles when water was dropped on the polymer film by digital camera photography Was measured.
The results are shown in FIG. Poly (DDA) Cl showed hydrophilicity at 19.9 °, but Poly (DDA) TFSI and Poly (DDA) PFSI showed hydrophobicity at 80 ° or more.

[試験例2]屈折率
シリコン基板上に、Poly(DDA)Cl並びに合成例1及び2で得られた各ポリマーを成膜し、分光エリプソ測定により屈折率を測定した。
結果を図4に示す。Poly(DDA)TFSI及びPoly(DDA)PFSIともに1.44〜1.47の屈折率を示した。
Test Example 2 Refractive Index Poly (DDA) Cl and each of the polymers obtained in Synthesis Examples 1 and 2 were deposited on a silicon substrate, and the refractive index was measured by spectroscopic ellipsometry.
The results are shown in FIG. Both Poly (DDA) TFSI and Poly (DDA) PFSI exhibited refractive indices of 1.44 to 1.47.

[試験例3]電極の仕事関数
紫外光電子分光法(UPS)により、ITO電極及びAl電極の仕事関数を決定した。次にITO上及びAl上に各ポリマーを塗布し、UPSを測定し、仕事関数を決定した。
結果を表1に示す。
Test Example 3 Work Function of Electrode The work function of the ITO electrode and the Al electrode was determined by ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS). Next, each polymer was applied on ITO and Al, UPS was measured, and work function was determined.
The results are shown in Table 1.

Poly(DDA)TFSIはITOの仕事関数を深くし、Alの仕事関数を浅くした。この結果はPoly(DDA)TFSIを陽極側又は陰極側に配置することで、正孔又は電子が注入しやすくなることを示している。一方、Poly(DDA)ClはAlの仕事関数も、ITOの仕事関数も浅くした。Poly(DDA)Clは陰極側でのみ使用ができる。Poly(DDA)PFSIはITO及びAlともに、ほとんど仕事関数のシフトが見られなかった。   Poly (DDA) TFSI deepened the work function of ITO and made the work function of Al shallow. This result indicates that holes or electrons can be easily injected by disposing Poly (DDA) TFSI on the anode side or the cathode side. On the other hand, Poly (DDA) Cl made the work function of Al and the work function of ITO shallow. Poly (DDA) Cl can be used only on the cathode side. In Poly (DDA) PFSI, almost no shift of work function was observed for both ITO and Al.

[実施例1]
Poly(DDA)TFSIを電子注入層(膜厚x=0nm、5nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm)として使用した有機EL素子を作製し、評価した。結果を図5に示す。
従来の材料とは異なり、5nmの薄膜よりも10nm以上の厚膜の方が良好な電子注入特性が得られる結果となった。膜厚は30nm以上となると高電圧化が顕著になるため、20nmいかで用いることが好ましい結果となった。EQEも10nm時に最大で7.8%(配光分布はランバーシアン仮定)と蛍光材料としては非常に高い効率を示した。発光の配光分布を評価したところ、ランバーシアンファクターは1.15であった。配光補正したEQEは9.0%と極めて高いEQEを示した。
Example 1
An organic EL element using Poly (DDA) TFSI as an electron injection layer (film thickness x = 0 nm, 5 nm, 10 nm, 20 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm) was produced and evaluated. The results are shown in FIG.
Unlike the conventional materials, the electron injection characteristics are better obtained with the thick film of 10 nm or more than the thin film of 5 nm. When the film thickness is 30 nm or more, the increase in voltage becomes remarkable, so it is preferable to use the film thickness of 20 nm. The EQE also showed a very high efficiency as a fluorescent material with a maximum of 7.8% (light distribution assumed by Lambertian assumption) at 10 nm. When the light distribution of light emission was evaluated, the Lambertian factor was 1.15. The light distribution corrected EQE showed a very high EQE of 9.0%.

[実施例2]
Poly(DDA)TFSIを正孔注入層(膜厚x=0nm、5nm、10nm)として使用した有機EL素子を作製し、評価した。結果を図6に示す。
膜厚が5nm、10nmの時に正孔注入層なしのものよりも低電圧となった。また、10nmのときに外部量子効率で4.5%と高い値を示した。
なお、正孔注入層の膜厚を20nm、30nm、40nm、50nmとした場合、発光は得られなかった。
Example 2
An organic EL device using Poly (DDA) TFSI as a hole injection layer (film thickness x = 0 nm, 5 nm, 10 nm) was produced and evaluated. The results are shown in FIG.
When the film thickness was 5 nm and 10 nm, the voltage was lower than that without the hole injection layer. Also, at 10 nm, the external quantum efficiency showed a high value of 4.5%.
When the thickness of the hole injection layer was set to 20 nm, 30 nm, 40 nm, and 50 nm, no light emission was obtained.

[実施例3]
Poly(DDA)PFSIを電子注入層(膜厚x=0nm、5nm、10nm、20nm)として使用した有機EL素子を作製し、評価した。結果を図7に示す。
5nmのときに良好な電子注入特性を示した。EQEは4.8%を達成した。
[Example 3]
An organic EL element using Poly (DDA) PFSI as an electron injection layer (film thickness x = 0 nm, 5 nm, 10 nm, 20 nm) was produced and evaluated. The results are shown in FIG.
Good electron injection characteristics were shown at 5 nm. The EQE achieved 4.8%.

[実施例4]、[比較例1]
Poly(DDA)X(X=Cl-、TFSI-、PFSI-)(10nm)を電子注入層として用いた有機EL素子を作製し、評価した。結果を図8に示す。
比較例である市販のClアニオンのものよりも、実施例であるTFSIアニオンのものの方が低電圧であり、かつ、高い外部量子効率を示した。
[Example 4], [Comparative Example 1]
Poly (DDA) X (X = Cl -, TFSI -, PFSI -) and (10 nm) to prepare an organic EL device used as an electron injection layer were evaluated. The results are shown in FIG.
The TFSI anion of the example has a lower voltage and higher external quantum efficiency than that of the commercially available Cl anion of the comparative example.

[実施例5]
Poly(DDA)TFSIを正孔注入層及び電子注入層として使用した有機EL素子を作製し、評価した。
素子構成は下記のとおりである。
ITO(130nm)/Poly(DDA)TFSI(10nm)/TFB(20nm)/F8BT(10nm、40nm、60nm、又は80nm)/Poly(DDA)TFSI(10nm)/Al(100nm)
結果を図9に示す。F8BTの膜厚が60nmの素子で最大のEQEが5.1%程度と高い値を示した。
[Example 5]
Organic EL devices using Poly (DDA) TFSI as a hole injection layer and an electron injection layer were fabricated and evaluated.
The element configuration is as follows.
ITO (130 nm) / Poly (DDA) TFSI (10 nm) / TFB (20 nm) / F8 BT (10 nm, 40 nm, 60 nm or 80 nm) / Poly (DDA) TFSI (10 nm) / Al (100 nm)
The results are shown in FIG. The maximum EQE of the device having a film thickness of 60 nm of F8BT is as high as 5.1%.

[実施例6]
下記の素子構成を有する有機EL素子の大気安定性試験を行った。
ITO(130nm)/PEDOT:PSS(30nm)/TFB(20nm)/F8BT(80nm)/Poly(DDA)TFSI(10nm)又はLiq(1nm)/Al(100nm)
Alより下層までは塗布で成膜した後、Alを蒸着し、すぐに封止したもの、及び、大気下(25℃、相対湿度30%)に1時間又は24時間おいた後に封止したものを用意した。
発光画像の様子を図10に示す。電子注入材料にLiqを用いた素子では、大気放置24時間で顕著な発光面のシュリンクとダークスポットの発生が見られたが、Poly(DDA)TFSIを使用した素子では、発光画像の変化は見られなかった。このことは、Poly(DDA)TFSIが非常に大気安定性に優れた電子注入材料であることを示している。
[Example 6]
The atmospheric stability test of the organic EL element which has the following element structure was done.
ITO (130 nm) / PEDOT: PSS (30 nm) / TFB (20 nm) / F8 BT (80 nm) / Poly (DDA) TFSI (10 nm) or Liq (1 nm) / Al (100 nm)
After forming a film by coating to the lower layer than Al, Al was deposited and sealed immediately, and sealed after leaving in the air (25 ° C, relative humidity 30%) for 1 hour or 24 hours Prepared.
A state of the light emission image is shown in FIG. In the device using Liq as the electron injection material, significant shrinkage of the light emitting surface and generation of dark spots were observed in the air for 24 hours, but in the device using Poly (DDA) TFSI, the change in the light emission image was observed. It was not done. This indicates that Poly (DDA) TFSI is a very air-stable electron injecting material.

Claims (4)

下記式(1)で表されるイオン性化合物キャリア注入材料を含むことを特徴とする有機EL素子。
(式(1)中、R1及びRはそれぞれ独立にアルキル基を表し、R3及びR4はそれぞれ独立にフッ素原子を含むアルキル基を表し、nは1以上の整数を表す。)
An organic EL device comprising an ionic compound carrier injection material represented by the following formula (1).
(In formula (1), R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group, R 3 and R 4 each independently represent an alkyl group containing a fluorine atom, and n represents an integer of 1 or more.)
前記イオン性化合物キャリア注入材料が陰極に隣接して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。   The organic EL device according to claim 1, wherein the ionic compound carrier injection material is disposed adjacent to the cathode. 前記イオン性化合物キャリア注入材料が陽極に隣接して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。   The organic EL device according to claim 1, wherein the ionic compound carrier injection material is disposed adjacent to an anode. 前記イオン性化合物キャリア注入材料が陽極及び陰極の間に配置され、かつ、該陽極及び陰極の両方に隣接して配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機EL素子。   4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the ionic compound carrier injection material is disposed between the anode and the cathode and adjacent to both the anode and the cathode. Organic EL elements.
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