JP2002164177A - Liquid crystal element - Google Patents

Liquid crystal element

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JP2002164177A JP2000358669A JP2000358669A JP2002164177A JP 2002164177 A JP2002164177 A JP 2002164177A JP 2000358669 A JP2000358669 A JP 2000358669A JP 2000358669 A JP2000358669 A JP 2000358669A JP 2002164177 A JP2002164177 A JP 2002164177A
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明 坪山
Shinjiro Okada
伸二郎 岡田
Takao Takiguchi
隆雄 滝口
Takashi Moriyama
孝志 森山
Atsushi Kamatani
淳 鎌谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a liquid crystal element that has a good electron current property by making doping on a liquid crystal efficiently and stably. SOLUTION: The element is constructed by interposing between the electrodes a liquid crystal layer made of a liquid crystal composite in which an electron donative compound or an electron accepting compound that has K electron conjugate structure is doped on a smectic liquid crystal or a discotic liquid crystal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶の自己配列性
と電気導電性を利用した液晶素子に関するものであり、
さらに詳しくは、液晶をキャリア輸送層に用いる有機エ
レクトロルミネッセンス素子や、液晶の導電性を利用し
たトランジスタやダイオードなどの電子素子に用いられ
る液晶素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal device utilizing the self-alignment property and electric conductivity of a liquid crystal.
More specifically, the present invention relates to an organic electroluminescence device using a liquid crystal for a carrier transport layer, and a liquid crystal device used for an electronic device such as a transistor or a diode utilizing the conductivity of the liquid crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】有機エレクトロルミネッセンス素子(以
下、「有機EL素子」と記す)は、高速応答性や高効率
の発光素子として、応用研究が精力的に行われている。
その構成は、例えばMacromol.Symp.12
5,1〜48(1997)に記載されている。基本的な
構成の断面模式図を図1に示した。図中、1は金属電
極、2は発光層、3はホール輸送層、4は透明電極、5
は透明基板、6は電子輸送層である。
2. Description of the Related Art Organic electroluminescent elements (hereinafter referred to as "organic EL elements") are being intensively studied for application as light-emitting elements having high-speed response and high efficiency.
Its configuration is described, for example, in Macromol. Symp. 12
5, 1-48 (1997). FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the basic configuration. In the figure, 1 is a metal electrode, 2 is a light emitting layer, 3 is a hole transport layer, 4 is a transparent electrode, 5
Is a transparent substrate, and 6 is an electron transport layer.

【0003】図1に示したように、一般に有機EL素子
は透明基板5上に、透明電極4と金属電極1の間に単層
或いは複数層の有機層を狭持した積層体を構成してな
る。図1(a)は有機層が発光層2とホール輸送層3か
らなる。透明電極4としては、仕事関数が大きなITO
(インジウム・チン・オキサイド)などが用いられ、透
明電極4からホール輸送層3への良好なホール注入特性
を持たせている。金属電極1としては、アルミニウム、
マグネシウム或いはそれらを用いた合金などの仕事関数
の小さな金属材料を用い、有機層への良好な電子注入性
を持たせる。これら電極の膜厚は50〜200nm程度
である。
As shown in FIG. 1, an organic EL device generally comprises a transparent substrate 5 and a laminated body in which a single layer or a plurality of organic layers are sandwiched between a transparent electrode 4 and a metal electrode 1. Become. In FIG. 1A, the organic layer includes a light emitting layer 2 and a hole transport layer 3. As the transparent electrode 4, ITO having a large work function is used.
(Indium tin oxide) or the like is used to provide good hole injection characteristics from the transparent electrode 4 to the hole transport layer 3. As the metal electrode 1, aluminum,
A metal material having a small work function, such as magnesium or an alloy using them, is used to provide good electron injection into an organic layer. The thickness of these electrodes is about 50 to 200 nm.

【0004】図1(a)の有機EL素子において、発光
層2には、通常、電子輸送性と発光特性を有するアルミ
キノリノール錯体誘導体〔代表的には、下記に示すAl
q(トリス(8−キノラリト)アルミニウム)が挙げら
れる。〕が用いられる。また、ホール輸送層3には、例
えばトリフェニルジアミン誘導体〔代表的には、下記に
示すαNPD(ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェ
ニル〕ベンジジン)〕などの電子供与性を有する材料が
用いられる。
In the organic EL device shown in FIG. 1A, the light emitting layer 2 is usually provided with an aluminum quinolinol complex derivative having electron transporting properties and light emitting characteristics [typically, an Al quinolinol complex derivative shown below.
q (tris (8-quinolalit) aluminum). ] Is used. The hole transport layer 3 is made of a material having an electron donating property such as a triphenyldiamine derivative [typically, αNPD (bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl] benzidine) shown below]. Is used.

【0005】[0005]

【化1】 Embedded image

【0006】以上の構成を備えた有機EL素子は、整流
性を示し、金属電極1を陰極に、透明電極4を陽極にな
るように電界を印加すると、金属電極1から電子が発光
層2に注入され、透明電極4からはホールが注入され
る。発光層2に注入されたホールと電子は発光層2内で
再結合し、励起子が生じて発光する。この時、ホール輸
送層3は電子のブロッキング層の役割を果たし、発光層
/ホール輸送層界面の再結合効率が高くなることにより
発光効率が向上する。
The organic EL device having the above structure exhibits rectifying properties. When an electric field is applied such that the metal electrode 1 serves as a cathode and the transparent electrode 4 serves as an anode, electrons are emitted from the metal electrode 1 to the light emitting layer 2. Holes are injected from the transparent electrode 4. The holes and electrons injected into the light emitting layer 2 recombine in the light emitting layer 2 to generate excitons and emit light. At this time, the hole transport layer 3 functions as an electron blocking layer, and the recombination efficiency at the interface between the light emitting layer and the hole transport layer is increased, thereby improving the luminous efficiency.

【0007】さらに、図1(b)の構成では、図1
(a)の金属電極1と発光層2との間に、電子輸送層6
が設けられている。当該構成では、発光と電子・ホール
輸送を分離して、より効果的なキャリアブロッキング構
成とすることで、効率的な発光を行うことができる。電
子輸送層6としては、例えば、オキサジアゾール誘導体
などを用いることができる。
Further, in the configuration of FIG.
(A) an electron transport layer 6 between the metal electrode 1 and the light emitting layer 2;
Is provided. In this structure, efficient light emission can be performed by separating light emission and electron / hole transport to form a more effective carrier blocking structure. As the electron transport layer 6, for example, an oxadiazole derivative or the like can be used.

【0008】上記に述べた有機層(発光層2、ホール輸
送層3、電子輸送層6)の厚さは、2層或いは3層の膜
厚総計で50〜500nmである。
The thickness of the above-mentioned organic layers (the light-emitting layer 2, the hole transport layer 3, and the electron transport layer 6) is 50 to 500 nm in total of two or three layers.

【0009】上記有機EL素子では、電子或いはホール
の電極からの注入性能が発光輝度の優劣を左右する問題
である。これまで述べてきたAlqやαNPDなどのア
モルファス材料を用いた場合、電極−有機層界面の問題
から、必ずしも十分なキャリア注入特性を有していない
と考えられている。
In the above-mentioned organic EL device, there is a problem that the performance of injecting electrons or holes from the electrodes determines the level of luminance. When an amorphous material such as Alq or αNPD described above is used, it is considered that it does not necessarily have sufficient carrier injection characteristics due to the problem of the interface between the electrode and the organic layer.

【0010】そこで、キャリア注入性能が高く、高移動
度を有する新しい電荷輸送層や発光層として液晶材料を
用いることが期待されている。
Therefore, it is expected that a liquid crystal material is used as a new charge transport layer or light emitting layer having high carrier injection performance and high mobility.

【0011】キャリア輸送能の高い液晶材料としては、
ディスコティック液晶相や高い秩序度を有するスメクチ
ック相を呈する液晶、即ちディスコティック液晶、スメ
クチック液晶が挙げられる。
As a liquid crystal material having a high carrier transport ability,
A liquid crystal exhibiting a discotic liquid crystal phase or a smectic phase having a high degree of order, that is, a discotic liquid crystal or a smectic liquid crystal may be used.

【0012】ディスコティック液晶材料としては、例え
ば、下記に示すトリフェニレン系の液晶群が挙げられる
(Advanced Materials,1996.
8,No.10参照)。下記液晶化合物1〜4の側鎖−
Rは、−OC49や、−OC 511、−OC613のアル
コキシ基や、−SC613のチオエーテル基が高キャリ
ア移動度(10-1〜10-3cm/Vs)のホール輸送能
を有することが知られている。これらはディスコティッ
ク・カラムナー相を示し、ディスク状の液晶分子がカラ
ムを形成し、豊富なπ電子骨格を有するトリフェニレン
基が互いに重なり合う形で配向するため、トリフェニレ
ン基を介して良好なホール輸送能が得られる。液晶化合
物5に関しては、本発明者等が開発したものであり、側
鎖をポリフッ素化することで、ディスコティック液晶の
温度範囲が未置換のものに比べて低温側にシフトすると
同時に、イオン化ポテンシャルが低下する。液晶化合物
7は液晶骨格をジベンゾピレンにした例であり、これも
ディスコティック・カラムナー相を呈する化合物であ
る。
As a discotic liquid crystal material, for example,
If, for example, the following triphenylene-based liquid crystal group
(Advanced Materials, 1996.
8, No. 10). Side chains of the following liquid crystal compounds 1-4-
R is -OCFourH9Or -OC FiveH11, -OC6H13Al
Coxy group, -SC6H13Thioether group has high carry
A mobility (10-1-10-3cm / Vs) hole transport capacity
It is known to have These are discotic
The columnar liquid crystal molecules show
Having a rich π-electron skeleton
Because the groups are oriented so that they overlap each other, triphenylene
Good hole transport ability can be obtained via the thiol group. Liquid crystal compound
The object 5 was developed by the present inventors, etc.
By polyfluorinating chains, discotic liquid crystal
When the temperature range shifts to the lower temperature side compared to the unsubstituted one
At the same time, the ionization potential decreases. Liquid crystal compound
7 is an example in which the liquid crystal skeleton is dibenzopyrene, which is also
A compound that exhibits a discotic columnar phase
You.

【0013】[0013]

【化2】 Embedded image

【0014】[0014]

【化3】 Embedded image

【0015】他のディスコティック液晶の骨格として
は、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、
トルクセン誘導体、ヘキサベンゾコロネン誘導体、ベン
ゾキノン誘導体などが挙げられる。
Other discotic liquid crystal skeletons include phthalocyanine derivatives, naphthalocyanine derivatives,
Examples include a tolcene derivative, a hexabenzocoronene derivative, and a benzoquinone derivative.

【0016】また、代表的なスメクチック液晶材料とし
ては、例えば、下記に示す液晶化合物8〜11が挙げら
れる(応用物理、第68巻、第1号、p26(199
9)参照)。
Further, typical smectic liquid crystal materials include, for example, liquid crystal compounds 8 to 11 shown below (Applied Physics, Vol. 68, No. 1, p26 (199)
9)).

【0017】[0017]

【化4】 Embedded image

【0018】フェニルベンゾチアゾール誘導体である上
記液晶化合物8(スメクチックA相を呈する)はホール
輸送能を有し、フェニルナフタレン誘導体である上記液
晶化合物9(スメクチックA相及びスメクチックE相を
呈し、より高秩序度を有するスメクチックE相がより高
移動度を示す)はホール・電子の両極性輸送材料であ
る。上記液晶化合物8、9はいずれも10-3cm/Vs
以上の高移動度を示す。
The liquid crystal compound 8 (having a smectic A phase), which is a phenylbenzothiazole derivative, has a hole transporting property, and the liquid crystal compound 9 (having a smectic A phase and a smectic E phase), which is a phenylnaphthalene derivative, An ordered smectic E phase exhibits higher mobility) is a hole-electron ambipolar transport material. Each of the liquid crystal compounds 8 and 9 is 10 −3 cm / Vs.
The above high mobility is shown.

【0019】ここに挙げた骨格以外の液晶化合物でも棒
状の骨格を有し、スメクチック液晶相を呈するものであ
れば良い。
Liquid crystal compounds other than the skeletons listed here may be any as long as they have a rod-like skeleton and exhibit a smectic liquid crystal phase.

【0020】これら液晶化合物を図1に示した電子、ホ
ール輸送層に用いることにより、良好な生産性や素子性
能が発現されることが期待される。
By using these liquid crystal compounds in the electron and hole transport layers shown in FIG. 1, it is expected that good productivity and device performance will be exhibited.

【0021】キャリア輸送性の液晶材料の特徴をまとめ
ると、 バルクの自己配列による高キャリア移動度 電極界面へのπ電子共役面の配向による高キャリア注
入性 が挙げられ、これまでの材料にない性能を有している。
The characteristics of the liquid crystal material having a carrier transporting property can be summarized as follows: high carrier mobility by self-alignment of bulk; high carrier injection property by orientation of π-electron conjugate plane to an electrode interface; have.

【0022】さらに、本発明者等は、キャリアを電極か
ら注入するだけでなく、有機層内でキャリアを生成する
ことにより、より効率的な発光が得られないか検討を行
った。これまでに、有機層への電子受容性または供与性
化合物をキャリア輸送材料にドーピングする検討がいく
つかのグループでなされている。例えば、(1)App
lied Physics Letter,vol.7
2,No.17,p.2147(1998)Yamam
otoら(2)Applied Physics Le
tter,vol.73,No.20,p.2866
(1998)Kidoらが挙げられる。
Further, the present inventors have examined whether more efficient light emission can be obtained by not only injecting carriers from the electrodes but also generating carriers in the organic layer. Until now, several groups have been studying doping a carrier transporting material with an electron accepting or donating compound for an organic layer. For example, (1) App
led Physics Letter, vol. 7
2, No. 17, p. 2147 (1998) Yamam
oto et al. (2) Applied Physics Le
tter, vol. 73, No. 20, p. 2866
(1998) Kido et al.

【0023】上記文献(1)では、ホール輸送層に高分
子材料を用いて、それにSbCl6 -を含む塩を20mo
l%混入し、ホール輸送性高分子材料にホールを生成
し、キャリア密度を向上させ、高発光輝度放射に成功し
ている。また、上記文献(2)では、Li金属を電子輸
送層にドーピングして、電子注入性を向上させている。
In the above document (1), a polymer material is used for the hole transport layer, and a salt containing SbCl 6 - is added to the hole transport layer for 20 mol.
By mixing 1%, holes are generated in the hole-transporting polymer material, the carrier density is improved, and high-emission luminance radiation has been successfully achieved. Further, in the above-mentioned document (2), the electron transporting layer is doped with Li metal to improve the electron injection property.

【0024】また、液晶へのドーピングの例としては、
(3)J.Am.Chem.Soc.,vol.11
6,No.23,p.10808(1994)Bode
nら(4)J.Material Science:M
aterials in Electronics,
5,p.83(1994)が挙げられる。
Further, as an example of doping the liquid crystal,
(3) J.I. Am. Chem. Soc. , Vol. 11
6, No. 23, p. 10808 (1994) Bode
(4) J. N. et al. Material Science: M
materials in Electronics,
5, p. 83 (1994).

【0025】上記文献(3)は、トリシクロキナゾリン
骨格のディスコティック液晶材料に、カリウムを6mo
l%ドーピングすることで、主たるキャリアが電子であ
るn型半導体を作っている。また、上記文献(4)で
は、トリフェニレン骨格のディスコティック液晶にAl
Cl3をドープすることで、主たるキャリアがホールで
あるp型半導体を作っている。
The above-mentioned reference (3) discloses that a discotic liquid crystal material having a tricycloquinazoline skeleton contains 6 mol of potassium.
By doping with 1%, an n-type semiconductor whose main carriers are electrons is produced. Also, in the above reference (4), the discotic liquid crystal having a triphenylene skeleton has Al
By doping with Cl 3 , a p-type semiconductor whose main carriers are holes is produced.

【0026】[0026]

【発明が解決しようとする課題】上記したような、液晶
化合物に無機化合物をドープした化合物層を有する何ら
かの電子素子を構成した場合、外部からの印加電界によ
り電子性のキャリア(ホールまたは電子)のみならず、
液晶化合物中でイオン化(アニオン化またはカチオン
化)したドーパントが移動し、イオン性電流が流れる。
イオン性電流は、ドーパントそのものが移動するもの
で、電流特性の可逆性に乏しく、初期的な性能だけでな
く耐久性にも大きな問題点が残る。特に、液晶化合物の
場合には、液体の性質を有するため、イオン電流の問題
はアモルファスや高分子系の材料に比して非常に大き
い。上記文献(3)或いは(4)に挙げられた素子は、
液晶層単層の素子であり、また、基礎的な電圧−電流特
性を測定しているに過ぎないため、イオン性の電流と電
子性の電流とが混在して存在したとしても問題が顕在化
しない。
When an electronic device having a compound layer in which a liquid crystal compound is doped with an inorganic compound as described above is constructed, only electronic carriers (holes or electrons) are generated by an externally applied electric field. Not
The ionized (anionized or cationized) dopant moves in the liquid crystal compound, and an ionic current flows.
The ionic current is caused by the movement of the dopant itself, and the reversibility of the current characteristics is poor. Thus, there remains a serious problem not only in initial performance but also in durability. In particular, in the case of a liquid crystal compound, since it has the property of a liquid, the problem of ionic current is much greater than that of an amorphous or polymer material. The elements mentioned in the above-mentioned documents (3) or (4)
Since the device is a single-layer liquid crystal layer and only measures basic voltage-current characteristics, problems will become apparent even if ionic and electronic currents coexist. do not do.

【0027】本発明の課題は、上記問題に鑑み、効率的
で安定な液晶へのドーピング技術を開発し、該技術によ
って得られた液晶組成物を用いて、良好な電子素子を構
成することが可能な液晶素子を提供することにある。
In view of the above problems, an object of the present invention is to develop an efficient and stable liquid crystal doping technique, and to construct a good electronic device using the liquid crystal composition obtained by the technique. It is to provide a possible liquid crystal element.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、一対の
電極間に、複数の層を配して構成される液晶素子におい
て、前記複数層の少なくとも1層は、2成分以上の化合
物を含み電子性キャリア輸送能を有する液晶組成物を用
いた液晶層で構成され、少なくとも前記1成分は、π電
子共役構造を有する電子供与性化合物或いは電子受容性
化合物であることを特徴とする液晶素子である。
According to a first aspect of the present invention, in a liquid crystal device having a plurality of layers disposed between a pair of electrodes, at least one of the plurality of layers includes a compound of two or more components. Comprising a liquid crystal layer using a liquid crystal composition having an electron carrier transporting ability, wherein at least one component is an electron donating compound or an electron accepting compound having a π electron conjugated structure. Element.

【0029】上記本発明の液晶素子においては、下記の
構成を好ましい態様として含むものである。上記液晶組
成物を構成する化合物の少なくとも1成分は、該化合物
単体で液晶相を示す液晶化合物であること。上記液晶化
合物中に含まれる不純物濃度が高速液体クロマトグラフ
ィによる測定において1重量%以下であること。上記液
晶層が、液晶組成物を真空蒸着法によって共蒸着形成さ
れたもの、或いは、液晶組成物をスピンコート法により
塗布して形成されたものであること。上記液晶組成物が
スメクチック液晶相或いはディスコティック液晶相であ
ること。前記液晶層が複数層設けられたこと。
The liquid crystal device of the present invention includes the following configuration as a preferred embodiment. At least one component of the compound constituting the liquid crystal composition is a liquid crystal compound which exhibits a liquid crystal phase by itself. The concentration of impurities contained in the liquid crystal compound is 1% by weight or less as measured by high performance liquid chromatography. The liquid crystal layer is formed by co-evaporation of a liquid crystal composition by a vacuum evaporation method, or formed by applying a liquid crystal composition by a spin coating method. The liquid crystal composition is in a smectic liquid crystal phase or discotic liquid crystal phase. A plurality of liquid crystal layers are provided.

【0030】また、本発明の液晶素子においては、下記
の構成も好ましい態様として含むものである。一つの液
晶層に前記π電子共役構造を有する電子供与性化合物を
含有する液晶組成物が含有され、別の液晶層に前記π電
子共役構造を有する電子受容性化合物が含有されたこ
と。上記電子供与性化合物のイオン化ポテンシャルをI
P Dとし、液晶組成物の他の成分のイオン化ポテンシャル
をIP LCとすると、上記電子供与性化合物は、次の式を
満足すること。
In the liquid crystal device of the present invention, the following configuration is also included as a preferred embodiment. One liquid crystal layer contains the liquid crystal composition containing the electron donating compound having the π-electron conjugate structure, and another liquid crystal layer contains the electron accepting compound having the π-electron conjugate structure. The ionization potential of the above electron donating compound is represented by I
And P D, when the ionization potential of the other components of the liquid crystal composition and I P LC, for the electron-donating compound, to satisfy the following equation.

【0031】IP D−IP LC<−0.3eV 上記電子受容性化合物のイオン化ポテンシャルをIP A
し、液晶組成物の他の成分のイオン化ポテンシャルをI
P LCとすると、上記電子受容性化合物は、次の式を満足
すること。
[0031] I P D -I P LC <-0.3eV the ionization potential of the electron-accepting compound and I P A, the ionization potential of the other components of the liquid crystal composition I
Assuming PLC , the electron accepting compound must satisfy the following formula.

【0032】IP A−IP LC>0.3eV 有機エレクトロルミネッセンス素子として機能するこ
と。上記液晶層が輸送する主たるキャリア種と同種のキ
ャリア種を輸送する異なる化合物からなるキャリア輸送
層が、該液晶層に接して設けてあること。
[0032] I P A -I P LC> 0.3eV to function as an organic electroluminescent device. A carrier transport layer made of a different compound that transports the same carrier species as the main carrier species transported by the liquid crystal layer is provided in contact with the liquid crystal layer.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】本発明は、液晶の自己組織性を利
用してその秩序度に由来する良好な電流特性を利用した
高性能な液晶素子を提供するものである。本発明におい
ては、複数の化合物からなる液晶組成物を用いて液晶素
子を構成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention provides a high-performance liquid crystal device utilizing good current characteristics derived from the degree of order by utilizing the self-organization of liquid crystal. In the present invention, a liquid crystal element is formed using a liquid crystal composition including a plurality of compounds.

【0034】ここで、液晶化合物を種々の半導体に応用
する場合をSi結晶半導体と対比して考える。Si結晶
は、1.1eV程度のバンドギャップを持ち、さらに、
電子供与性或いは電子受容性の原子を混入することで伝
導帯の電子や価電子帯のホール密度を上げ、フリーキャ
リアの生成を行っている。これにより、PN接合など種
々の組み合わせによっていろいろな機能を有する素子を
構成している。
Here, the case where the liquid crystal compound is applied to various semiconductors will be considered in comparison with a Si crystal semiconductor. The Si crystal has a band gap of about 1.1 eV.
By mixing an electron-donating or electron-accepting atom, the density of holes in the conduction band and the valence band is increased to generate free carriers. Thus, elements having various functions are constituted by various combinations such as a PN junction.

【0035】一方、液晶化合物は、一般に2〜3eVの
バンドギャップを持ち、熱的に励起されたフリーキャリ
ア密度は低い。有機EL素子の場合には、外部から電子
やホールのキャリアを注入して使用されるため、フリー
キャリア密度の小さい液晶化合物を用いることができる
が、さらに効率を上げるためには、液晶化合物にドーピ
ングをして、高電流密度・高輝度を実現することができ
る。
On the other hand, liquid crystal compounds generally have a band gap of 2 to 3 eV, and have a low density of thermally excited free carriers. In the case of an organic EL element, a liquid crystal compound having a small free carrier density can be used since electrons and holes are injected from the outside and carriers are used. However, in order to further increase the efficiency, the liquid crystal compound is doped. Thus, high current density and high luminance can be realized.

【0036】即ち、液晶化合物の応用範囲を広げるため
には、電子供与性或いは電子受容性の化合物を適切な割
合で混合し、p型やn型半導体を作製する必要がある。
That is, in order to widen the range of application of the liquid crystal compound, it is necessary to mix p-type or n-type semiconductors by mixing electron-donating or electron-accepting compounds at an appropriate ratio.

【0037】図2に、本発明の液晶素子を用いてなるト
ランジスタの一例であり、液晶層を用いたMOS(Me
tal Oxide Semiconductor)型
FET(Field Effect Transist
or)素子の断面模式図を示した。図中、21はゲート
電極、22はゲート絶縁膜、23は有機活性層、24は
ドレイン電極、25はソース電極である。本素子におい
ては、有機活性層23を液晶組成物で構成する。また、
他の部材については、従来のMOS型FET素子に用い
た部材をそのまま用いることができる。有機活性層23
を構成する液晶組成物としては、例えば電子供与性化合
物を一定量混入し、n型半導体層にしたものを用いる。
当該構成において、ゲート電極21に一定値以上の正電
圧を印加することにより、ソース電極25とドレイン電
極24間に電流を流すことができる。
FIG. 2 shows an example of a transistor using the liquid crystal element of the present invention.
tal Oxide Semiconductor (FET) Field Effect Transistor
or) A schematic cross-sectional view of the device is shown. In the figure, 21 is a gate electrode, 22 is a gate insulating film, 23 is an organic active layer, 24 is a drain electrode, and 25 is a source electrode. In this device, the organic active layer 23 is made of a liquid crystal composition. Also,
As for the other members, the members used for the conventional MOS FET device can be used as they are. Organic active layer 23
As the liquid crystal composition constituting the above, for example, an n-type semiconductor layer obtained by mixing a fixed amount of an electron donating compound is used.
In this configuration, a current can flow between the source electrode 25 and the drain electrode 24 by applying a positive voltage equal to or more than a certain value to the gate electrode 21.

【0038】また、図3は、本発明の液晶素子を用いて
なるダイオードの一例であり、図中、31、34は電極
で、その間にp型半導体層33とn型半導体層34とを
狭持してなる。本素子においては、電極31,34は従
来のダイオードを構成する部材からなり、p型半導体層
33及びn型半導体層34が共に液晶組成物からなり、
p型半導体層33は電子受容性化合物を、n型半導体層
34は電子供与性化合物を含んでいる。当該構成によ
り、電極31を正電極として電極31,34間に電界を
印加した場合に電流が流れる整流性を示す。
FIG. 3 shows an example of a diode using the liquid crystal element of the present invention. In the figure, reference numerals 31 and 34 denote electrodes, between which a p-type semiconductor layer 33 and an n-type semiconductor layer 34 are narrowed. I have it. In this device, the electrodes 31 and 34 are made of a member constituting a conventional diode, the p-type semiconductor layer 33 and the n-type semiconductor layer 34 are both made of a liquid crystal composition,
The p-type semiconductor layer 33 contains an electron-accepting compound, and the n-type semiconductor layer 34 contains an electron-donating compound. With this configuration, a rectifying property in which a current flows when an electric field is applied between the electrodes 31 and 34 using the electrode 31 as a positive electrode is exhibited.

【0039】また、本発明の液晶素子においては、液晶
層に含まれる不純物がキャリアトラップになり、ある程
度以上の不純物が混入していると満足な特性が得られな
い。不純物としては、合成過程で生成される有機物など
があるが、再結晶や昇華精製などして取り除くことがで
きる。不純物濃度を一定レベル以下にすることは、高性
能な素子を作る上で不可欠である。特にドーピングをす
る場合、ドーパント以外の不純物混入は影響が大きいた
め、ドーパント以外の不純物濃度が素子特性に大きく影
響する。よって、本発明において、ドーピング前の液晶
化合物に含まれる不純物の許容量は高速液体クロマトグ
ラフィ(HPLC)による測定において1重量%以下で
ある。
Further, in the liquid crystal device of the present invention, the impurities contained in the liquid crystal layer act as carrier traps, and satisfactory characteristics cannot be obtained if a certain amount or more of impurities are mixed. The impurities include organic substances generated in the synthesis process, and can be removed by recrystallization or sublimation purification. Keeping the impurity concentration below a certain level is indispensable for producing a high-performance device. In particular, in the case of doping, the mixing of impurities other than the dopant has a great effect, and the concentration of the impurities other than the dopant greatly affects the device characteristics. Therefore, in the present invention, the allowable amount of impurities contained in the liquid crystal compound before doping is 1% by weight or less as measured by high performance liquid chromatography (HPLC).

【0040】上記した液晶化合物のドーパントの具体例
を以下に挙げる。ドーパントとしては、無機系と有機系
(π電子共役構造を有する系)に分かれる。電子供与性
化合物は、小さいイオン化ポテンシャルを有し、電子受
容性化合物は、大きな電子親和力を持つものが用いられ
る。
Specific examples of the above-mentioned dopant of the liquid crystal compound are shown below. The dopant is divided into an inorganic type and an organic type (system having a π-electron conjugate structure). The electron donating compound has a small ionization potential, and the electron accepting compound has a large electron affinity.

【0041】本発明においては、2成分以上の化合物を
含み電子性キャリア輸送能を有する液晶組成分の1成分
は、π電子共役構造を有する電子供与性化合物或いは電
子受容性化合物である。
In the present invention, one component of the liquid crystal composition containing two or more compounds and having an electron carrier transporting ability is an electron donating compound or an electron accepting compound having a π-electron conjugated structure.

【0042】ここで、電子供与性化合物のイオン化ポテ
ンシャルをIP Dとし、液晶組成物の他成分のイオン化ポ
テンシャルをIP LCとすると、電子供与性化合物は、次
の式を満足することが好ましい。
[0042] Here, the ionization potential of the electron donating compound and I P D, when the ionization potential of the other components of the liquid crystal composition and I P LC, electron-donating compound preferably satisfies the following formula .

【0043】IP D−IP LC<−0.3eV また、電子受容性化合物のイオン化ポテンシャルをIP A
とすると、電子受容性化合物は、次の式を満足すること
が好ましい。
[0043] I P D -I P LC <-0.3eV also the ionization potential of the electron-accepting compound I P A
Then, the electron accepting compound preferably satisfies the following formula.

【0044】IP A−IP LC>0.3eV これらの式を満足する電子供与性化合物、電子受容性化
合物を採用すると安定してフリーキャリアの発生が図ら
れる。
[0044] I P A -I P LC> 0.3eV electron donor compound which satisfies these equations, generation of free carriers is achieved stably by adopting the electron-accepting compound.

【0045】〔電子供与性化合物〕 無機系 Li、Na、K、Csなどの金属 有機系(π電子共役構造を有する系)[Electron-donating compound] Inorganic metal such as Li, Na, K, Cs, etc. Organic system (system having π electron conjugate structure)

【0046】[0046]

【化5】 Embedded image

【0047】〔電子受容性化合物〕 無機系 Br2、I2、Cl2、BF3、PF5、SbF5、SO3
FeCl3、AlCl3など 有機系(π電子共役構造を有する系)
[Electron-Accepting Compound] Inorganic Br 2 , I 2 , Cl 2 , BF 3 , PF 5 , SbF 5 , SO 3 ,
Organic system (system having π-electron conjugate structure) such as FeCl 3 and AlCl 3

【0048】[0048]

【化6】 Embedded image

【0049】上記の無機系ドーパントは、液晶化合物や
上記有機系ドーパントに対して、比較的小さい体積しか
持たない。液晶化合物は骨格部と側鎖部がそれぞれ積層
した形をとり、特に側鎖部に存在するイオン化したドー
パントは、電界に応じて動きやすく、イオン電流が無視
できない。
The inorganic dopant has a relatively small volume relative to the liquid crystal compound and the organic dopant. The liquid crystal compound takes a form in which a skeleton portion and a side chain portion are laminated, and particularly, an ionized dopant existing in the side chain portion easily moves in accordance with an electric field, and an ion current cannot be ignored.

【0050】一方、有機系ドーパントはホストとなる液
晶化合物の骨格系と同程度或いはそれ以上の体積を有
し、π電子−π電子相互作用により電荷移動を起こし、
フリーキャリアを生成する。そのため、ホストの液晶と
ドーパントとは、比較的強い相互作用によって結合する
電荷移動錯体を形成する。従って、有機系のドーパント
は動きにくく、イオン性の電流は無視できる程度とな
り、耐久性・信頼性の高い素子が可能になる。また、ド
ーパントとしては、上記のような液晶化合物を用いるこ
とも可能である。
On the other hand, the organic dopant has a volume approximately equal to or larger than the skeletal system of the liquid crystal compound serving as a host, and causes charge transfer by π-electron interaction.
Generate free carriers. Therefore, the liquid crystal of the host and the dopant form a charge transfer complex that binds by a relatively strong interaction. Therefore, the organic dopant does not easily move, and the ionic current becomes negligible, so that an element having high durability and reliability can be obtained. Further, as the dopant, the liquid crystal compound as described above can be used.

【0051】また、ドーピングした液晶層が輸送する主
たるキャリア種(ホール或いは電子)と同じキャリア種
を輸送する異なる化合物から構成される層を、該液晶層
に積層して素子を形成した方が素子が安定に作製でき
る。この層はドーパントの拡散の保護層的な役割をす
る。このような保護層がない場合、ホール輸送性液晶層
内にドーピングされた電子受容性化合物が、電子輸送性
化合物の中に拡散して、新たな電子準位を作るなどし
て、電子移動や発光などを妨げることになる。同種キャ
リア輸送層をドーピング液晶層に接して積層すること
で、上記の問題点を回避することができる。
It is also preferable to form an element by laminating a layer composed of a different compound that transports the same carrier type as the main carrier type (hole or electron) transported by the doped liquid crystal layer on the liquid crystal layer. Can be produced stably. This layer acts as a protective layer for dopant diffusion. In the absence of such a protective layer, the electron-accepting compound doped in the hole-transporting liquid crystal layer diffuses into the electron-transporting compound to form a new electron level, thereby causing electron transfer and the like. Light emission and the like will be hindered. The above problem can be avoided by laminating the same kind carrier transport layer in contact with the doping liquid crystal layer.

【0052】Si結晶を用いた素子では周知の通り厳密
な結晶成長を行ってSi結晶層を作製することが必要
で、生産プロセスを考えるとコストが高く、また、大面
積の素子の作製はさらに困難になる。本発明の液晶素子
にかかる液晶層は、液晶が自己組織性があり、結晶に近
い配向秩序を有することから、真空蒸着法による共蒸着
や、スピンコート法による塗布により形成することがで
きるため、生産性が高い。従って、低コストで高性能な
電子素子が実現し、また、その自己組織性により大面積
で素子作製が可能なため、従来のSi結晶にはできなか
った大面積の素子を作製することが可能となる。
As is well known, a device using a Si crystal requires strict crystal growth to form a Si crystal layer, which is expensive in view of the production process, and a device with a large area is more expensive. It becomes difficult. The liquid crystal layer according to the liquid crystal element of the present invention can be formed by co-evaporation using a vacuum evaporation method or application by a spin coating method because the liquid crystal has self-organization and has an alignment order close to that of a crystal. High productivity. Therefore, a high-performance electronic device can be realized at low cost, and a large-area device can be manufactured due to its self-organizing property. Becomes

【0053】[0053]

【実施例】(実施例1、比較例1)ドーピングした液晶
組成物として、先に示した液晶化合物4に電子受容性ド
ーパントとして化合物21(TCNQ)を1mol%ド
ープした液晶組成物を用いて、図4に示す構成の有機E
L素子(実施例1)を作製した。尚、図4中、7はホー
ル注入層であり、図1と同じ部材には同じ符号を付し
た。
EXAMPLES (Example 1, Comparative Example 1) As a doped liquid crystal composition, a liquid crystal composition obtained by doping 1 mol% of compound 21 (TCNQ) as an electron-accepting dopant into the liquid crystal compound 4 shown above was used. Organic E having the configuration shown in FIG.
An L element (Example 1) was produced. In FIG. 4, reference numeral 7 denotes a hole injection layer, and the same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0054】先ず、厚さが70μmのITO膜が形成さ
れているガラス基板上に、上記液晶組成物の1重量%ク
ロロホルム溶液を1000rpm、20sec間スピン
塗布した。この方法で60nmの膜厚の液晶層(ホール
注入層)が形成された。
First, a 1 wt% chloroform solution of the above liquid crystal composition was spin-coated at 1000 rpm for 20 seconds on a glass substrate on which an ITO film having a thickness of 70 μm was formed. With this method, a liquid crystal layer (hole injection layer) having a thickness of 60 nm was formed.

【0055】この基板上に、先に示したホール輸送性ア
モルファス材料であるαNPDを厚さ20nmに、さら
にその上に発光層としてAlq3を厚さ50nmに、真
空蒸着した。真空度は1.06×10-3Paで抵抗加熱
で0.2nm/secの蒸着速度で蒸着した。その上
に、Al/1.8重量%Li合金を10nmの厚さに、
さらにその上にAl金属を厚さ100nmに蒸着した。
全て真空度は1.06×10-3Pa以下で蒸着した。
On this substrate, the above-mentioned hole transporting amorphous material αNPD was vacuum-deposited to a thickness of 20 nm, and Alq3 as a light-emitting layer was vacuum-deposited thereon to a thickness of 50 nm. The degree of vacuum was 1.06 × 10 −3 Pa, and deposition was performed by resistance heating at a deposition rate of 0.2 nm / sec. On top of that, an Al / 1.8 wt% Li alloy was formed to a thickness of 10 nm.
Further, an Al metal was deposited thereon to a thickness of 100 nm.
All were deposited at a degree of vacuum of 1.06 × 10 −3 Pa or less.

【0056】比較例1として、電子受容性ドーパント
(化合物21)を除いた他は全く同様にして素子を作製
した。
As Comparative Example 1, a device was produced in exactly the same manner except that the electron-accepting dopant (compound 21) was omitted.

【0057】得られた有機EL素子のITOを陽極とし
て、10V印加時の電流値を比較すると以下のようにな
った。用いた液晶組成物は30℃では結晶、70℃では
液晶相を示す。
Using the ITO of the obtained organic EL device as the anode, the current values when 10 V was applied were compared as follows. The liquid crystal composition used shows a crystal at 30 ° C. and a liquid crystal phase at 70 ° C.

【0058】 30℃ 70℃ ドーパントあり 4mA/cm2 30mA/cm2 ドーパントなし 0.5mA/cm2 5mA/cm2 [0058] There are 30 ℃ 70 ℃ dopant 4mA / cm 2 30mA / cm 2 dopant without 0.5mA / cm 2 5mA / cm 2

【0059】本実施例に用いた液晶化合物は、1mol
%のドーパントを混入しても相転移温度は大きな変化は
なく、昇温過程において約65℃で結晶相からディスコ
ティック・カラムナー・ディスオーダード相への相転移
が見られる。液晶相になると、分子配向が自発的に行わ
れ、電流密度が飛躍的に向上する。
The liquid crystal compound used in this example was 1 mol
%, The phase transition temperature does not change significantly, and a phase transition from a crystalline phase to a discotic columnar disordered phase is observed at about 65 ° C. in the temperature increasing process. In the liquid crystal phase, molecular orientation is spontaneously performed, and the current density is dramatically improved.

【0060】本実施例の素子では、上記のような液晶相
になり配向した効果と、ドーパントによるフリーキャリ
ア生成によって、電流特性が向上したことがわかる。ま
た、これに伴ってほぼ比例して発光輝度も高くなったこ
とが確認できた。また、窒素雰囲気下の通電耐久試験に
おいても良好で安定な発光を示した。
It can be seen that in the device of this example, the current characteristics were improved by the effect of the liquid crystal phase and the alignment as described above and the generation of free carriers by the dopant. In addition, it was confirmed that the emission luminance was increased almost in proportion to this. In addition, good and stable light emission was observed in a current durability test under a nitrogen atmosphere.

【0061】(実施例2、比較例2)厚さ70nmのI
TO膜が形成されているガラス基板上に、厚さ50nm
のαNPD、厚さ40nmのAlq3を真空蒸着法によ
り実施例1と同様の方法で成膜した。その上に、先に示
した液晶化合物5と電子供与性ドーパントとして化合物
11(TTF)を共蒸着法により膜形成した。ドーパン
トと液晶化合物の膜厚比が1:200になる条件を前も
って設定して、共蒸着を行った。この液晶層の厚さは2
0nmとした。その上に、実施例1と同様のAlLi/
Al電極を形成し、図1(b)に示す構成の有機EL素
子(実施例2)を作製した。
(Example 2, Comparative Example 2) I having a thickness of 70 nm
On a glass substrate on which a TO film is formed, a thickness of 50 nm
Was formed in the same manner as in Example 1 by vacuum deposition of αNPD having a thickness of 40 nm. A liquid crystal compound 5 and a compound 11 (TTF) as an electron-donating dopant were formed thereon by co-evaporation. Co-evaporation was performed by setting in advance a condition where the thickness ratio of the dopant to the liquid crystal compound was 1: 200. The thickness of this liquid crystal layer is 2
It was set to 0 nm. In addition, the same AlLi /
An Al electrode was formed, and an organic EL device (Example 2) having a configuration shown in FIG. 1B was manufactured.

【0062】比較例2として、ドーパントを用いない以
外は全く同じ構成の素子を作製した。
As Comparative Example 2, an element having exactly the same structure as that of Example 1 except that no dopant was used was produced.

【0063】得られた有機EL素子のITOを陽極とし
て、30℃において10V印加時の電流値を比較すると
以下のようになった。用いた液晶組成物は30℃では過
冷却ではあるが、スメクチック液晶相を示す。 ドーパントあり 8mA/cm2 ドーパントなし 1.5mA/cm2
Using the ITO of the obtained organic EL device as an anode, the current values when applying 10 V at 30 ° C. were as follows. The liquid crystal composition used is supercooled at 30 ° C., but exhibits a smectic liquid crystal phase. With dopant 8 mA / cm 2 Without dopant 1.5 mA / cm 2

【0064】以上のように、ドーパントを混入した液晶
層を有する実施例2の素子の方が、比較例2の素子より
も良好な電流特性を示した。
As described above, the device of Example 2 having the liquid crystal layer into which the dopant was mixed showed better current characteristics than the device of Comparative Example 2.

【0065】(実施例3、比較例3)液晶化合物5を液
晶化合物10に変更した以外は、実施例2及び比較例2
と全く同様にして実施例3及び比較例3の有機EL素子
を作製した。
Example 3 and Comparative Example 3 Example 2 and Comparative Example 2 except that the liquid crystal compound 5 was changed to the liquid crystal compound 10.
The organic EL devices of Example 3 and Comparative Example 3 were produced in exactly the same manner as in Example 1.

【0066】得られた有機EL素子のITOを陽極とし
て、30℃において10V印加時の電流値を比較すると
以下のようになった。用いた液晶組成物は30℃では過
冷却ではあるが液晶相を示す。 ドーパントあり 11mA/cm2 ドーパントなし 2mA/cm2
Using the ITO of the obtained organic EL device as an anode, the current values when applying 10 V at 30 ° C. were as follows. The liquid crystal composition used is supercooled at 30 ° C., but exhibits a liquid crystal phase. With dopant 11 mA / cm 2 Without dopant 2 mA / cm 2

【0067】以上のように、ドーパントを混入した液晶
層を有する実施例3の素子の方が、比較例3の素子より
も良好な電流特性を示した。
As described above, the device of Example 3 having the liquid crystal layer into which the dopant was mixed exhibited better current characteristics than the device of Comparative Example 3.

【0068】(実施例4、比較例4)液晶化合物5を液
晶化合物11に変更した以外は、実施例2及び比較例2
と全く同様にして実施例4及び比較例4の有機EL素子
を作製した。
Example 4 and Comparative Example 4 Example 2 and Comparative Example 2 except that the liquid crystal compound 5 was changed to the liquid crystal compound 11.
The organic EL devices of Example 4 and Comparative Example 4 were produced in exactly the same manner as in Example 1.

【0069】得られた有機EL素子のITOを陽極とし
て、30℃において10V印加時の電流値を比較すると
以下のようになった。用いた液晶組成物は30℃では過
冷却ではあるが液晶相を示す。 ドーパントあり 6mA/cm2 ドーパントなし 0.5mA/cm2
Using the ITO of the obtained organic EL device as an anode and comparing the current value when applying 10 V at 30 ° C., the following results were obtained. The liquid crystal composition used is supercooled at 30 ° C., but exhibits a liquid crystal phase. Dopant There 6mA / cm 2 dopant without 0.5mA / cm 2

【0070】以上のように、ドーパントを混入した液晶
層を有する実施例3の素子の方が、比較例3の素子より
も良好な電流特性を示した。
As described above, the device of Example 3 having the liquid crystal layer into which the dopant was mixed exhibited better current characteristics than the device of Comparative Example 3.

【0071】(実施例5)実施例1で用いた液晶組成物
の主成分である液晶化合物4の純度と、実施例1の有機
EL素子の電流特性に関して実験を行った。素子の作製
方法は実施例1と同様であり、本実施例、比較例では用
いた液晶化合物の純度のみを変更した。
Example 5 An experiment was conducted on the purity of the liquid crystal compound 4 as the main component of the liquid crystal composition used in Example 1 and the current characteristics of the organic EL device of Example 1. The method for manufacturing the element was the same as that in Example 1, and in this example and the comparative example, only the purity of the liquid crystal compound used was changed.

【0072】液晶化合物の純度はその構成する液晶化合
物の精製の度合いによって異なる。精製にはカラムクロ
マトグラフィや再結晶精製の回数によって変化した。組
成物の純度は以下のHPLCによって測定した。
The purity of the liquid crystal compound varies depending on the degree of purification of the liquid crystal compound constituting the compound. Purification varied depending on the number of times of column chromatography and recrystallization purification. The purity of the composition was measured by the following HPLC.

【0073】HPLC分析条件 カラム:日本分光社製「CrestPak C18S」
(逆相) 溶離液:メタノール HPLC純度検出波長:280nm
HPLC analysis conditions Column: “CrestPak C18S” manufactured by JASCO Corporation
(Reverse phase) Eluent: methanol HPLC purity detection wavelength: 280 nm

【0074】合成・生成過程を考えるとこの手法によっ
てほぼ全量の不純物が検出できていると考えられる。こ
れによって、精製度(純度)の異なるいくつかのサンプ
ルを入手することができた。
Considering the synthesis / production process, it is considered that almost all impurities can be detected by this method. As a result, several samples having different degrees of purification (purity) could be obtained.

【0075】実施例1と同様にして、上記純度の異なる
液晶化合物4に電子受容性ドーパントである化合物21
を1mol%混入したものをホール注入層として用い、
実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。用いた
液晶化合物4のHPLC純度及び素子の電流特性(70
℃、10V印加時)を以下に示す。
In the same manner as in Example 1, the liquid crystal compound 4 having a different purity was added to the compound 21 as an electron-accepting dopant.
Is used as a hole injection layer by mixing 1 mol% of
An organic EL device was manufactured in the same manner as in Example 1. The HPLC purity of the liquid crystal compound 4 used and the current characteristics of the device (70
At 10 ° C.).

【0076】液晶化合物4のHPLC純度 98.2重量% 5mA/cm2 98.8重量% 7mA/cm2 99.2重量% 30mA/cm2 99.5重量% 26mA/cm2 [0076] HPLC purity 98.2% by weight of the liquid crystal compound 4 5mA / cm 2 98.8 wt% 7 mA / cm 2 99.2% by weight 30 mA / cm 2 99.5% by weight 26 mA / cm 2

【0077】本例の結果から、液晶組成物からドーパン
トを除いた場合の純度が、HPLC純度で99.0重量
%以上であることが望ましいことがわかる。尚、実施例
1〜4に用いた液晶化合物は全て純度が99.5重量%
以上である。
From the results of this example, it is understood that the purity when the dopant is removed from the liquid crystal composition is preferably 99.0% by weight or more in terms of HPLC purity. The liquid crystal compounds used in Examples 1 to 4 all had a purity of 99.5% by weight.
That is all.

【0078】(実施例6)ドーピングした液晶組成物と
して、先に示した液晶化合物4に電子受容性ドーパント
として化合物21(TCNQ)を1mol%ドープした
液晶組成物を用いて、図5に示す構成の有機EL素子
(実施例6)を作製した。尚、図5中、8は電子注入層
であり、図1、図4と同じ部材には同じ符号を付した。
Example 6 As a doped liquid crystal composition, a liquid crystal composition obtained by doping the liquid crystal compound 4 shown above with 1 mol% of compound 21 (TCNQ) as an electron accepting dopant was used, as shown in FIG. (Example 6) was produced. In FIG. 5, reference numeral 8 denotes an electron injection layer, and the same members as those in FIGS. 1 and 4 are denoted by the same reference numerals.

【0079】先ず、厚さが70μmのITO膜が形成さ
れているガラス基板上に、上記液晶組成物の1重量%ク
ロロホルム溶液を1000rpm、20sec間スピン
塗布した。この方法で60nmの膜厚の液晶層(ホール
注入層)が形成された。
First, a 1 wt% chloroform solution of the above liquid crystal composition was spin-coated at 1000 rpm for 20 seconds on a glass substrate on which an ITO film having a thickness of 70 μm was formed. With this method, a liquid crystal layer (hole injection layer) having a thickness of 60 nm was formed.

【0080】この基板上に、先に示したホール輸送性ア
モルファス材料であるαNPDを厚さ20nmに、さら
にその上に発光層としてAlq3を厚さ50nmに、真
空蒸着した。真空度は1.06×10-3Paで抵抗加熱
で0.2nm/secの蒸着速度で蒸着した。
On this substrate, αNPD, which is the above-mentioned hole transporting amorphous material, was vacuum-deposited to a thickness of 20 nm, and further, Alq3 as a light-emitting layer was deposited to a thickness of 50 nm on the substrate. The degree of vacuum was 1.06 × 10 −3 Pa, and deposition was performed by resistance heating at a deposition rate of 0.2 nm / sec.

【0081】次いで、先に示した液晶化合物5と電子供
与性ドーパントとして化合物11(TTF)を共蒸着法
により膜形成した。ドーパント液晶化合物の膜厚比が
1:200になる条件を前もって設定して、共蒸着を行
い、電子注入層とした。この液晶層の厚さは20nmと
した。
Next, the above-mentioned liquid crystal compound 5 and compound 11 (TTF) as an electron donating dopant were formed into a film by a co-evaporation method. The condition that the thickness ratio of the dopant liquid crystal compound was 1: 200 was set in advance, and co-evaporation was performed to obtain an electron injection layer. The thickness of this liquid crystal layer was 20 nm.

【0082】その上に、Al/1.8重量%Li合金を
10nmの厚さに、さらにその上にAl金属を厚さ10
0nmに蒸着した。全て真空度は1.06×10-3Pa
以下で蒸着した。
On top of this, an Al / 1.8% by weight Li alloy was formed to a thickness of 10 nm, and an Al metal was further deposited thereon to a thickness of 10 nm.
Evaporated to 0 nm. All have a degree of vacuum of 1.06 × 10 −3 Pa
It was deposited below.

【0083】得られた素子は、実施例1で得られた素子
と比較して電子注入層8を配した構成となり、実施例1
の素子よりもさらに優れた電流特性を示した。
The obtained device has a configuration in which an electron injection layer 8 is provided as compared with the device obtained in Example 1.
The current characteristics were more excellent than those of the device of the above.

【0084】[0084]

【発明の効果】本発明の液晶素子においては、電子性キ
ャリア輸送能を有する液晶組成物の1成分にπ電子共役
構造を有する電子供与性化合物或いは電子受容性化合物
を採用したことにより、他成分との相互作用により、安
定的にキャリアを発生し得る。これにより、得られる液
晶層は、効率的で安定なドーピングを行ったものとな
り、良好な電子性電流特性が得られる。本発明を用いる
と、半導体素子や発光素子等電子素子を構成することが
でき、該素子における大幅な性能向上を図ることができ
る。
According to the liquid crystal device of the present invention, the use of an electron-donating compound or an electron-accepting compound having a .pi. Can generate carriers stably by the interaction with As a result, the obtained liquid crystal layer is efficiently and stably doped, and good electronic current characteristics can be obtained. By using the present invention, an electronic element such as a semiconductor element or a light-emitting element can be formed, and the performance of the element can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】有機EL素子の基本構成を示す断面模式図であ
る。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a basic configuration of an organic EL element.

【図2】本発明の液晶素子を用いてなるMOS型FET
素子の断面模式図である。
FIG. 2 shows a MOS FET using the liquid crystal element of the present invention.
It is a cross section of an element.

【図3】本発明の液晶素子を用いてなるダイオードの断
面模式図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a diode using the liquid crystal element of the present invention.

【図4】有機EL素子の一構成を示す断面模式図であ
る。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing one configuration of an organic EL element.

【図5】有機EL素子の一構成を示す断面模式図であ
る。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing one configuration of an organic EL element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 金属電極 2 発光層 3 ホール輸送層 4 透明電極 5 透明基板 6 電子輸送層 7 ホール注入層 8 電子注入層 21 ゲート電極 22 ゲート絶縁層 23 有機活性層 24 ドレイン電極 25 ソース電極 31 電極 32 p型半導体層 33 n型半導体層 34 電極 REFERENCE SIGNS LIST 1 metal electrode 2 light-emitting layer 3 hole transport layer 4 transparent electrode 5 transparent substrate 6 electron transport layer 7 hole injection layer 8 electron injection layer 21 gate electrode 22 gate insulating layer 23 organic active layer 24 drain electrode 25 source electrode 31 electrode 32 p-type Semiconductor layer 33 n-type semiconductor layer 34 electrode

フロントページの続き (72)発明者 滝口 隆雄 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 森山 孝志 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 鎌谷 淳 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 3K007 AB03 AB05 CB01 DA01 DB03 EB00 Continued on front page (72) Inventor Takao Takiguchi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Takashi Moriyama 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Atsushi Kamagaya 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term in Canon Inc. (reference) 3K007 AB03 AB05 CB01 DA01 DB03 EB00

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の電極間に、複数の層を配して構成
される液晶素子において、前記複数層の少なくとも1層
は、2成分以上の化合物を含み電子性キャリア輸送能を
有する液晶組成物を用いた液晶層で構成され、少なくと
も前記1成分は、π電子共役構造を有する電子供与性化
合物或いは電子受容性化合物であることを特徴とする液
晶素子。
1. A liquid crystal device comprising a plurality of layers disposed between a pair of electrodes, wherein at least one of the plurality of layers contains a compound of two or more components and has an electronic carrier transporting ability. A liquid crystal device comprising a liquid crystal layer using a substance, wherein at least one component is an electron donating compound or an electron accepting compound having a π-electron conjugated structure.
【請求項2】 上記液晶組成物を構成する化合物の少な
くとも1成分は、該化合物単体で液晶相を示す液晶化合
物である請求項1に記載の液晶素子。
2. The liquid crystal device according to claim 1, wherein at least one component of the compound constituting the liquid crystal composition is a liquid crystal compound which exhibits a liquid crystal phase by itself.
【請求項3】 上記液晶化合物中に含まれる不純物濃度
が高速液体クロマトグラフィによる測定において1重量
%以下である請求項2に記載の液晶素子。
3. The liquid crystal device according to claim 2, wherein the concentration of impurities contained in the liquid crystal compound is 1% by weight or less as measured by high performance liquid chromatography.
【請求項4】 上記液晶層が、液晶組成物を真空蒸着法
によって共蒸着形成されたものである請求項1に記載の
液晶素子。
4. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal layer is formed by co-evaporation of a liquid crystal composition by a vacuum evaporation method.
【請求項5】 上記液晶層が、液晶組成物をスピンコー
ト法により塗布して形成されたものである請求項1に記
載の液晶素子。
5. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal layer is formed by applying a liquid crystal composition by a spin coating method.
【請求項6】 上記液晶組成物がスメクチック液晶相で
ある請求項1に記載の液晶素子。
6. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal composition has a smectic liquid crystal phase.
【請求項7】 上記液晶組成物がディスコティック液晶
相である請求項1に記載の液晶素子。
7. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal composition is a discotic liquid crystal phase.
【請求項8】 前記液晶層が複数層設けられた請求項1
に記載の液晶素子。
8. The liquid crystal device according to claim 1, wherein a plurality of said liquid crystal layers are provided.
3. The liquid crystal device according to item 1.
【請求項9】 一つの液晶層に前記π電子共役構造を有
する電子供与性化合物を含有する液晶組成物が含有さ
れ、別の液晶層に前記π電子共役構造を有する電子受容
性化合物が含有された請求項8に記載の液晶素子。
9. A liquid crystal composition containing the electron-donating compound having the π-electron conjugate structure in one liquid crystal layer, and the electron-accepting compound having the π-electron conjugate structure in another liquid crystal layer. The liquid crystal device according to claim 8.
【請求項10】 上記電子供与性化合物のイオン化ポテ
ンシャルをIP Dとし、液晶組成物の他の成分のイオン化
ポテンシャルをIP LCとすると、上記電子供与性化合物
は、次の式を満足する請求項1に記載の液晶素子。 IP D−IP LC<−0.3eV
The ionization potential of claim 10 wherein the electron-donating compound and I P D, when the ionization potential of the other components of the liquid crystal composition and I P LC, for the electron-donating compound, satisfies the following equation according Item 2. The liquid crystal element according to item 1. I P D -I P LC <-0.3eV
【請求項11】 上記電子受容性化合物のイオン化ポテ
ンシャルをIP Aとし、液晶組成物の他の成分のイオン化
ポテンシャルをIP LCとすると、上記電子受容性化合物
は、次の式を満足する請求項1に記載の液晶素子。 IP A−IP LC>0.3eV
11. The ionization potential of the electron-accepting compound and I P A, when the ionization potential of the other components of the liquid crystal composition and I P LC, the electron-accepting compound, satisfies the following equation according Item 2. The liquid crystal element according to item 1. I P A -I P LC> 0.3eV
【請求項12】 有機エレクトロルミネッセンス素子と
して機能する請求項1に記載の液晶素子。
12. The liquid crystal device according to claim 1, which functions as an organic electroluminescence device.
【請求項13】 上記液晶層が輸送する主たるキャリア
種と同種のキャリア種を輸送する異なる化合物からなる
キャリア輸送層が、該液晶層に接して設けてある請求項
1に記載の液晶素子。
13. The liquid crystal element according to claim 1, wherein a carrier transport layer made of a different compound that transports the same carrier species as the main carrier species transported by the liquid crystal layer is provided in contact with the liquid crystal layer.
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