JP2005294187A - Display element - Google Patents

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Tetsuaki Shibanuma
徹朗 柴沼
Yasunori Kijima
靖典 鬼島
Eisuke Matsuda
英介 松田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display element, giving stable light emission over a long period of time by suppressing initial deterioration in the display element and speed of steady deterioration after that, without large changes in element structure from a conventional element structure and which does not depend on emitted color. <P>SOLUTION: In the display element 11 consisting of an organic layer 14, in which a positive hole transport layer and a light-emitting layer 14d are laminated in the order from a positive electrode 13 side, is sandwitched in between a negative electrode 15 and the positive electrode 13; the positive hole transport layer is constituted from a laminated structure of the positive hole transport layer 14c and a positive hole transport intermediate layer 14b located on the positive hole 13 side of 14c. This positive hole transport intermediate layer 14b is either constituted from material provided with arylamine frame, from material with high positive hole transport rate than the material constituting the positive hole transport layer 14c located on the light-emitting layer 14d side, or from a material in which the highest occupied molecular orbit (HOMO) is at an energy level lower than that of the host material of the light-emitting layer 14d. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、カラーディスプレイなどに用いられる表示素子に関し、特には有機層を備えた自発光型の表示素子に関する。   The present invention relates to a display element used for a color display and the like, and more particularly to a self-luminous display element provided with an organic layer.

近年、マルチメディア指向の商品を初めとし、人間と機械とのインターフェースの重要性が高まってきている。人間がより快適に効率良く機械操作するためには、操作される機械からの情報を誤りなく、簡潔に、そして瞬時に、充分な量取り出す必要があり、その為にディスプレイを初めとする様々な表示素子について研究が行われている。   In recent years, the importance of human-machine interfaces has been increasing, including multimedia-oriented products. In order for humans to operate the machine more comfortably and efficiently, it is necessary to extract a sufficient amount of information from the machine to be operated without error, in a concise and instantaneous manner. Research has been conducted on display elements.

また、機械の小型化に伴い、表示素子の小型化、薄型化に対する要求も日々、高まっているのが現状である。例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、ノート型ワードプロセッサなどの、表示素子一体型であるラップトップ型情報処理機器の小型化には目を見張る進歩があり、それに伴い、その表示素子である液晶ディスプレイに関しての技術革新も素晴らしいものがある。液晶ディスプレイは、様々な製品のインターフェースとして用いられており、ラップトップ型情報処理機器はもちろんのこと、小型テレビや時計、電卓を初めとし、我々の日常使用する製品に多く用いられている。   In addition, with the miniaturization of machines, the demand for miniaturization and thinning of display elements is increasing day by day. For example, downsizing of laptop information processing devices that are integrated with display elements, such as notebook personal computers and notebook word processors, has made remarkable progress, and as a result, technologies related to liquid crystal displays that are display elements Innovation is also great. Liquid crystal displays are used as interfaces for various products, and are often used in products we use daily, such as laptop TVs, watches, and calculators, as well as laptop information processing equipment.

ところが、液晶ディスプレイは、自発光性でないためバックライトを必要とし、このバックライト駆動に液晶を駆動するよりも電力を必要する。また、視野角が狭いため、大型ディスプレイ等の大型表示素子には適していない。さらに、液晶分子の配向状態による表示方法なので、視野角の中においても、角度によりコントラストが変化してしまう。しかも、液晶は基底状態における分子のコンフォメーションの変化を利用して表示を行っているので、ダイナミックレンジが広くとれない。これは、液晶ディスプレイが動画表示には向かない理由の一つになっている。   However, since a liquid crystal display is not self-luminous, it requires a backlight, and this backlight drive requires more power than driving a liquid crystal. Further, since the viewing angle is narrow, it is not suitable for a large display element such as a large display. Furthermore, since the display method is based on the alignment state of the liquid crystal molecules, the contrast changes depending on the angle even within the viewing angle. In addition, since the liquid crystal displays using the change in the molecular conformation in the ground state, the dynamic range cannot be widened. This is one of the reasons why the liquid crystal display is not suitable for displaying moving images.

これに対し、自発光性表示素子は、プラズマ表示素子、無機電界発光素子、有機電界発光素子等が研究されている。   On the other hand, plasma display elements, inorganic electroluminescent elements, organic electroluminescent elements and the like have been studied as self-luminous display elements.

プラズマ表示素子は低圧ガス中でのプラズマ発光を表示に用いたもので、大型化、大容量化に適しているものの、薄型化、コストの面での問題を抱えている。また、駆動に高電圧の交流バイアスを必要とし、携帯用デバイスには適していない。   A plasma display element uses plasma light emission in a low-pressure gas for display and is suitable for an increase in size and capacity, but has problems in terms of thickness reduction and cost. In addition, a high voltage AC bias is required for driving, which is not suitable for portable devices.

無機電界発光素子は、緑色発光ディスプレイ等が商品化されたが、プラズマ表示素子と同様に、交流バイアス駆動であり駆動には数百V必要であり、ユーザーに受け入れられなかった。しかし、技術的な発展により、今日ではカラーディスプレイ表示に必要なRGB三原色の発光には成功しているが、青色発光材料が高輝度、長寿命で発光可能なものが無く、また、無機材料のために、分子設計などによる発光波長等の制御は困難である。   As for the inorganic electroluminescent element, a green light emitting display or the like has been commercialized. However, like the plasma display element, it is an AC bias drive and requires several hundred volts for the drive, and is not accepted by the user. However, due to technological development, the three primary colors of RGB required for color display display have been successfully emitted today, but no blue light-emitting material can emit light with high brightness and long life. Therefore, it is difficult to control the emission wavelength by molecular design.

2000年には、無機電界発光素子を用いたフルカラーディスプレイが発表されたが、色変換方式を用いており、理想的な独立三原色駆動方式でのデバイス化は難しい。   In 2000, a full-color display using inorganic electroluminescent elements was announced, but it uses a color conversion method, making it difficult to create a device with the ideal independent three primary color drive method.

一方、有機化合物による電界発光現象は、1960年代前半にHelfrichらにより強く蛍光を発生するアントラセン単結晶への、キャリア注入による発光現象が発見されて以来、長い期間、研究されてきたが、低輝度、単色で、しかも単結晶であった為、有機材料へのキャリア注入という基礎的研究として行われていた。   On the other hand, electroluminescence due to organic compounds has been studied for a long time since the discovery of light emission due to carrier injection into anthracene single crystals that generate strong fluorescence by Helfrich et al. In the early 1960s. Since it was monochromatic and single crystal, it was conducted as a basic study of carrier injection into organic materials.

しかし、1978年にEastman Kodak社のTangらが低電圧駆動、高輝度発光が可能なアモルファス発光層を有する積層構造の有機電界発光素子を発表して以来、各方面でRGB三原色の発光、安定性、輝度上昇、積層構造、作製法等の研究開発が盛んに行なわれている。C. Adachi 、S. Tokito 、T. Tsutsui、S. Saito等の Japanese Journal of Applied Physics第27巻2号L269〜L271頁(1988年)掲載の研究報告に記載されているように、正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料の3層構造(ダブルヘテロ構造の有機EL素子)が開発され、更に、C. W. Tang、S. A. VanSlyke、C. H. Chen等の Journal of Applied Physics 第65巻9号3610〜3616頁(1989年)掲載の研究報告に記載されているように、電子輸送材料中に発光材料を含ませた素子構造などが開発されてきた。   However, since Tang et al. Of Eastman Kodak in 1978 announced an organic electroluminescent device with a laminated structure having an amorphous light emitting layer that can drive at low voltage and emit high brightness, light emission and stability of RGB primary colors in various directions Research and development on brightness increase, laminated structure, manufacturing method, etc. are actively conducted. Hole transport as described in a research report published in Japanese Journal of Applied Physics Vol. 27, No. 2, pages L269-L271 (1988) by C. Adachi, S. Tokito, T. Tsutsui, S. Saito, etc. A three-layer structure (double heterostructure organic EL device) of materials, light-emitting materials, and electron transport materials has been developed. Furthermore, Journal of Applied Physics Vol. 65, No. 9, pages 3610-3616, such as CW Tang, SA Van Slyke, and CH Chen. As described in a research report published in (1989), an element structure in which a light emitting material is included in an electron transport material has been developed.

また、有機材料の特徴である分子設計等により様々な新規材料が発明され、直流低電圧駆動、薄型、自発光性等の優れた特徴を有する有機電界発光素子のカラーディスプレイへの応用研究も盛んに行われ始めている。   In addition, various new materials have been invented by molecular design, which is a characteristic of organic materials, and application research for color displays of organic electroluminescent elements having excellent characteristics such as direct current low voltage driving, thinness, and self-luminous properties has also been actively conducted. Has begun to be done.

図3には、このような表示素子(有機電界発光素子)の一構成例を示す。この図に示す表示素子1は、例えばガラス等からなる透明な基板2上に設けられている。この表示素子1は、基板2上に設けられたITO(Indium Tin Oxide:透明電極)からなる陽極3、この陽極3上に設けられた有機層4、さらにこの上部に設けられた陰極5とで構成されている。有機層4は、陽極3側から、例えば正孔注入層4a、正孔輸送層4bおよび電子輸送性の発光層4cを順次積層させた構成となっている。このように構成された表示素子1では、陰極5から注入された電子と陽極3から注入された正孔とが発光層4cにて再結合する際に生じる光が基板2側から取り出される。   FIG. 3 shows a structural example of such a display element (organic electroluminescent element). The display element 1 shown in this figure is provided on a transparent substrate 2 made of, for example, glass. The display element 1 includes an anode 3 made of ITO (Indium Tin Oxide: transparent electrode) provided on a substrate 2, an organic layer 4 provided on the anode 3, and a cathode 5 provided thereon. It is configured. The organic layer 4 has a configuration in which, for example, a hole injection layer 4a, a hole transport layer 4b, and an electron transporting light emitting layer 4c are sequentially stacked from the anode 3 side. In the display element 1 configured as described above, light generated when electrons injected from the cathode 5 and holes injected from the anode 3 are recombined in the light emitting layer 4c is extracted from the substrate 2 side.

またこのような構成の他にも、基板2側から順に、陰極5、有機層4、陽極3を順次積層した構成や、さらには上方に位置する電極(上部電極)を透明材料で構成することで、基板2と反対側から光を取り出すようにした、いわゆる上面発光型の表示素子もある。そして特に、基板上に薄膜トランジスタ(thin film transistor:以下TFTと記す)を設けて成るアクティブマトリックス型の表示装置においては、TFTが形成された基板上に上面発光型の表示素子を設けた、いわゆる上面発光素子構造とすることが、発光部の開口率を向上させる上で有利になる。   In addition to such a configuration, the cathode 5, the organic layer 4, and the anode 3 are sequentially stacked from the substrate 2 side, and the upper electrode (upper electrode) is made of a transparent material. There is also a so-called top emission type display element in which light is extracted from the side opposite to the substrate 2. In particular, in an active matrix type display device in which a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) is provided on a substrate, a so-called top surface in which a top emission type display element is provided on the substrate on which the TFT is formed. The light emitting element structure is advantageous in improving the aperture ratio of the light emitting part.

このような上面発光素子構造の表示装置において、上部電極が陰極である場合、この上部電極は、例えばLiF、Li2Oや、CsO等の金属フッ化物或いは酸化物層を用いて注入電極が構成される。また、これらの注入電極上にMgAg層を積層させる場合もある。 In the display device having such a top light emitting element structure, when the upper electrode is a cathode, the upper electrode is constituted by an injection electrode using a metal fluoride or oxide layer such as LiF, Li 2 O, or CsO. Is done. In some cases, an MgAg layer is laminated on these injection electrodes.

また、上面発光素子構造では、陽極としてITO等の透明電極を用いることで両サイドからの光の取り出しも可能であるが、一般的には不透明電極が用いられ、キャビティ構造を形成する。キャビティ構造の有機層膜厚は、発光波長によって規定され、多重干渉の計算から導くことが可能である。上面発光素子構造では、このキャビティ構造を積極的に用いることにより、外部への光取り出し効率の改善や発光スペクトルの制御を行うことが可能である。   In addition, in the top light emitting element structure, light can be extracted from both sides by using a transparent electrode such as ITO as an anode, but generally an opaque electrode is used to form a cavity structure. The organic layer thickness of the cavity structure is defined by the emission wavelength and can be derived from multiple interference calculations. In the top surface light emitting element structure, it is possible to improve the light extraction efficiency to the outside and control the emission spectrum by actively using the cavity structure.

以上説明した構成の表示素子(有機電界発光素子)においては、有機層4の積層構成により、輝度の向上や発光効率の向上、さらには発光光の色純度の向上図られる。例えば、青色発光素子においては、アルミニウム錯体を電子輸送層に用いながら、有機EL素子の積層構造の中にエキシトン生成促進層を設けて正孔と電子のエネルギー的な閉じ込め構造を作ることによって発光層にて正孔と電子が効率良く結合し、高い輝度および発光材料独自の青色発光を得られることが開示されている(下記特許文献1−4参照)。   In the display element (organic electroluminescent element) having the above-described configuration, the laminated structure of the organic layer 4 can improve luminance, improve luminous efficiency, and improve color purity of emitted light. For example, in a blue light emitting device, an aluminum complex is used for the electron transport layer, and an exciton generation promoting layer is provided in the laminated structure of the organic EL device to form an energy confinement structure of holes and electrons. It is disclosed that holes and electrons are efficiently combined with each other to obtain high luminance and blue light emission unique to the light emitting material (see Patent Documents 1-4 below).

特開平10−79297、JP-A-10-79297, 特開平11−204258、JP-A-11-204258, 特開平11−204264、JP-A-11-204264, 特開平11−204259JP-A-11-204259

また、青色以外の発光色においてもエネルギー移動によって発光層からエネルギーが拡散し効率が低下する素子の場合も、正孔ブロッキング層と呼ばれる層を発光層と電子輸送層の間に設けることによって高効率の発光が得られることが知られている(下記特許文献5−6参照)。 In addition, even in the case of an element in which the energy is diffused from the light emitting layer by energy transfer and the efficiency is reduced even in light emission colors other than blue, a layer called a hole blocking layer is provided with high efficiency by providing it between the light emitting layer and the electron transport layer It is known that the following light emission can be obtained (see Patent Documents 5-6 below).

特開2001−237079、JP 2001-237079, 特開2001−237080JP 2001-237080 A

ところで、上述したような自発光型の表示素子、特には有機層を備えた発光素子を用いて表示装置を構成する場合、表示素子の長寿命化および信頼性の確保が最も重要な課題の一つである。   By the way, when a display device is configured using a self-luminous display element as described above, in particular, a light-emitting element having an organic layer, it is one of the most important issues to increase the life of the display element and to ensure reliability. One.

一般的に、表示素子の寿命は、輝度の低下を伴う初期劣化およびその後の定常的な劣化の速度によって決定される。つまり、表示素子の長寿命化を達成するためには、表示素子の初期劣化およびその後の定常的な劣化の速度を小さく抑えることが重要になる。   In general, the lifetime of a display element is determined by the initial deterioration accompanied by a decrease in luminance and the rate of steady deterioration thereafter. That is, in order to achieve a long lifetime of the display element, it is important to suppress the initial deterioration rate of the display element and the subsequent steady deterioration rate.

また、発光素子の信頼性を向上するためには正孔と電子の再結合領域を広くし、広い領域でエキシトンを生成する事が好ましいが、実際の素子ではホール輸送層と発光層界面に発光中心が局在している場合が大半であり、このことが長期的な劣化を引き起こしている要因の一つと考えられる。従って、発光材料の経時的な局所的劣化を抑制することが、長期的な劣化の抑制に対して有効と考えられる。そこで、例えば緑色発光素子においては、電子輸送性の発光層に正孔輸送材料をドープすることで信頼性が大きく向上することが報告されている(下記非特許文献1,2参照)。 In order to improve the reliability of the light emitting device, it is preferable to widen the recombination region of holes and electrons and generate excitons in a wide region, but in an actual device, light is emitted from the hole transport layer and the light emitting layer interface. In most cases, the center is localized, which is considered to be one of the factors causing long-term deterioration. Therefore, it is considered effective to suppress long-term local deterioration of the luminescent material in order to suppress long-term deterioration. Thus, for example, in a green light emitting element, it has been reported that the reliability is greatly improved by doping a hole transport material into an electron transporting light emitting layer (see Non-Patent Documents 1 and 2 below).

Applied Physics Letters 第75巻2号172〜174頁(1999年)Applied Physics Letters Vol.75, No.2, pp.172-174 (1999) Applied Physics Letters 第80巻5号725〜727頁(2002年)Applied Physics Letters Vol. 80, No. 5, 725-727 (2002)

しかしながら、広バンドギャップの青色の表示素子に対して、上述した非特許文献1,2と同様の構成を適用した場合、正孔が電子輸送層まで到達し電子輸送層として積層しているAlq3等が発光し、緑色の発光になってしまうという問題がある。   However, when the same configuration as in Non-Patent Documents 1 and 2 described above is applied to a blue display element with a wide band gap, Alq3 or the like in which holes reach the electron transport layer and are stacked as the electron transport layer Emits green light and emits green light.

そこで本発明は、従来の素子構造から大きな素子構造の変更をすることなく、また発光色によらずに、表示素子の初期劣化およびその後の定常的な劣化の速度を小さく抑えることが可能で、これにより長時間の安定した発光を与えることが可能な表示素子を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can suppress the initial deterioration of the display element and the subsequent steady deterioration without changing the large element structure from the conventional element structure and without depending on the light emission color. Accordingly, an object of the present invention is to provide a display element capable of providing stable light emission for a long time.

このような目的を達成するための本発明は、陰極と陽極との間に、当該陽極側から順に正孔輸送層および発光層が積層された有機層を狭持してなる表示素子において、正孔輸送層が積層構造からなる。このような正孔輸送層を構成する複数層のうちの、陽極側に配置された層は、(1)アリールアミン骨格を有する材料で構成されているか、(2)発光層側に配置された層を構成する材料よりも正孔移動度の高い材料で構成されているか、さらには(3)発光層のホスト材料よりも最高占有分子軌道(HOMO:Highest Occupied Molecular Orbital)がエネルギー的に低いレベルである材料で構成されている。そして、以上の(1)〜(3)の構成において、正孔輸送層を構成する陽極側に配置された層は、α−NPD誘導体からなるものを例示できる。   In order to achieve such an object, the present invention provides a display element in which an organic layer in which a hole transport layer and a light emitting layer are stacked in this order from the anode side is sandwiched between a cathode and an anode. The hole transport layer has a laminated structure. Of the plurality of layers constituting such a hole transport layer, the layer disposed on the anode side is either (1) composed of a material having an arylamine skeleton, or (2) disposed on the light emitting layer side. It is made of a material having a higher hole mobility than the material constituting the layer, or (3) the highest occupied molecular orbital (HOMO) level is lower than the host material of the light emitting layer. It is made of a material that is In the configurations of (1) to (3) above, the layer disposed on the anode side constituting the hole transport layer can be exemplified by a layer made of an α-NPD derivative.

このような構成の表示素子では、発光層と陽極との間の正孔輸送層を積層構成とすることで、正孔輸送層と発光層との界面よりも陽極側に、正孔輸送層の界面が設けられることになる。これにより、この界面に、通常は電子よりも移動度の高い正孔がトラップされ、正孔輸送層と発光層との界面に達する正孔量が制限される。したがって、余剰の正孔が発光層界面に蓄積されることによる発光層の劣化が防止される。   In the display element having such a configuration, the hole transport layer between the light emitting layer and the anode is laminated so that the hole transport layer is positioned closer to the anode than the interface between the hole transport layer and the light emitting layer. An interface will be provided. Thereby, holes having a higher mobility than electrons are trapped at this interface, and the amount of holes reaching the interface between the hole transport layer and the light emitting layer is limited. Accordingly, deterioration of the light emitting layer due to accumulation of excess holes at the light emitting layer interface is prevented.

この際、よりも正孔輸送層の陽極側を構成する層は、上述した(1)、(2)、(3)のような材料からなることが好ましい。   At this time, the layer constituting the anode side of the hole transport layer is preferably made of the materials as described in (1), (2) and (3) above.

以上のように、本発明の表示素子によれば、正孔輸送層を構成する複数層のうちの、陽極側に配置された層を、(1)アリールアミン骨格を有する材料で構成する、(2)発光層側に配置された層を構成する材料よりも正孔移動度の高い材料で構成するか、さらには(3)発光層のホスト材料よりも最高占有分子軌道(HOMO)がエネルギー的に低いレベルである材料で構成することにより、発光層界面においての余剰な正孔の蓄積が防止されて、発光層の劣化を防止できる。したがって、発光色によらずに、表示素子の初期劣化およびその後の定常的な劣化の速度を小さく抑えることが可能で、これにより表示素子の寿命特性の向上を図ることが可能になる。   As described above, according to the display element of the present invention, of the plurality of layers constituting the hole transport layer, the layer disposed on the anode side is composed of (1) a material having an arylamine skeleton. 2) It is made of a material having a higher hole mobility than the material constituting the layer arranged on the light emitting layer side, or (3) the highest occupied molecular orbital (HOMO) is more energetically than the host material of the light emitting layer. By using a material having a very low level, accumulation of excess holes at the light emitting layer interface is prevented, and deterioration of the light emitting layer can be prevented. Accordingly, it is possible to suppress the initial deterioration of the display element and the subsequent steady deterioration speed regardless of the light emission color, thereby improving the life characteristics of the display element.

図1は、本発明の表示素子の一構成例を示す断面図である。この図に示す表示素子11は、発光ユニットを積層してなるスタック型の表示素子11であり、基板12上に設けられた陽極13、この陽極13上に重ねて設けられた有機層14,この有機層14上に設けられた陰極15を備えている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing one structural example of the display element of the present invention. The display element 11 shown in this figure is a stack type display element 11 formed by laminating light emitting units, and includes an anode 13 provided on a substrate 12, an organic layer 14 provided on the anode 13 in an overlapping manner, A cathode 15 provided on the organic layer 14 is provided.

以下の説明においては、陽極13から注入された正孔と電荷発生層15において発生した電子が発光層14内で結合する際に生じた発光光を、基板12と反対側の陰極15側から取り出す上面発光方式の表示素子の構成を説明する。   In the following description, the emitted light generated when the holes injected from the anode 13 and the electrons generated in the charge generation layer 15 are combined in the light emitting layer 14 is extracted from the cathode 15 side opposite to the substrate 12. A structure of a top emission type display element will be described.

先ず、表示素子11が設けられる基板12は、ガラスのような透明基板や、シリコン基板、さらにはフィルム状のフレキシブル基板等の中から適宜選択して用いられることとする。また、この表示素子11を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、基板12として、画素毎にTFTを設けてなるTFT基板が用いられる。この場合、この表示装置は、上面発光方式の表示素子11をTFTを用いて駆動する構造となる。   First, the substrate 12 on which the display element 11 is provided is appropriately selected from a transparent substrate such as glass, a silicon substrate, and a film-like flexible substrate. Further, when the driving method of the display device configured using the display element 11 is an active matrix method, a TFT substrate in which a TFT is provided for each pixel is used as the substrate 12. In this case, the display device has a structure in which the top emission type display element 11 is driven using a TFT.

そして、この基板12上に下部電極として設けられる陽極13は、効率良く正孔を注入するために電極材料の真空準位からの仕事関数が大きいもの、例えばクロム(Cr)、金(Au)、酸化スズ(SnO2)とアンチモン(Sb)との合金、酸化亜鉛(ZnO)とアルミニウム(Al)との合金、さらにはこれらの金属や合金の酸化物等を、単独または混在させた状態で用いることができる。 The anode 13 provided as the lower electrode on the substrate 12 has a high work function from the vacuum level of the electrode material in order to efficiently inject holes, for example, chromium (Cr), gold (Au), An alloy of tin oxide (SnO 2 ) and antimony (Sb), an alloy of zinc oxide (ZnO) and aluminum (Al), and oxides of these metals and alloys are used alone or in a mixed state. be able to.

表示素子11が上面発光方式の場合は、陽極13を高反射率材料で構成することで、干渉効果及び高反射率効果で外部への光取り出し効率を改善することが可能であり、この様な電極材料には、例えばAl、Ag等を主成分とする電極を用いることが好ましい。これらの高反射率材料層上に、例えばITOのような仕事関数が大きい透明電極材料層を設けることで電荷注入効率を高めることも可能である。   When the display element 11 is a top emission type, it is possible to improve the light extraction efficiency to the outside by the interference effect and the high reflectance effect by configuring the anode 13 with a high reflectance material. As the electrode material, it is preferable to use an electrode mainly composed of Al, Ag, or the like. It is also possible to increase the charge injection efficiency by providing a transparent electrode material layer having a large work function such as ITO on these high reflectivity material layers.

尚、この表示素子11を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、陽極13は、TFTが設けられている画素毎にパターニングされていることとする。そして、陽極13の上層には、ここでの図示を省略した絶縁膜が設けられ、この絶縁膜の開口部から、各画素の陽極13表面を露出させていることとする。   When the driving method of the display device configured using the display element 11 is an active matrix method, the anode 13 is patterned for each pixel provided with a TFT. An insulating film (not shown) is provided on the upper layer of the anode 13, and the surface of the anode 13 of each pixel is exposed from the opening of the insulating film.

また、有機層14は、陽極13側から順に、正孔注入層14a、正孔輸送性中間層14b、正孔輸送層14c、発光層14d及び電子輸送層14eを積層してなる。このような有機層14においては、正孔輸送性中間層14bおよび正孔輸送層14cとを積層させたことにより、実質的には正孔輸送層を積層構造とした構成となっている。   The organic layer 14 is formed by laminating a hole injection layer 14a, a hole transporting intermediate layer 14b, a hole transport layer 14c, a light emitting layer 14d, and an electron transport layer 14e in this order from the anode 13 side. In such an organic layer 14, the hole transporting intermediate layer 14b and the hole transporting layer 14c are stacked, so that the hole transporting layer is substantially configured to have a stacked structure.

これらの各層は、例えば真空蒸着法や、例えばスピンコート法などの他の方法によって形成された有機層からなる。尚、これらの各層14a〜14eが他の要件を備えることは、これを妨げず、例えば発光層14dが電子輸送層14eを兼ねた電子輸送性発光層であることも可能であり、発光層14dは、正孔輸送性の発光層14dであっても良く、また、各層が積層構造になることも可能である。例えば発光層14dが、さらに青色発光部と緑色発光部と赤色発光部から形成される白色発光素子であっても良い。   Each of these layers is composed of an organic layer formed by, for example, a vacuum deposition method or another method such as a spin coating method. In addition, it does not prevent that each of these layers 14a-14e has other requirements, for example, the light emitting layer 14d can be an electron transporting light emitting layer that also serves as the electron transporting layer 14e, and the light emitting layer 14d. May be the hole transporting light-emitting layer 14d, and each layer may have a laminated structure. For example, the light emitting layer 14d may be a white light emitting element formed of a blue light emitting part, a green light emitting part, and a red light emitting part.

これらの各層のうち、正孔輸送性中間層14bを除く、正孔注入層14a、正孔輸送層14c、発光層14d、および電子輸送層14eを構成する材料に限定条件はない。   Of these layers, there are no limitations on the materials constituting the hole injection layer 14a, the hole transport layer 14c, the light emitting layer 14d, and the electron transport layer 14e except for the hole transporting intermediate layer 14b.

例えば正孔輸送層14cであるならば、ベンジジン誘導体、スチリルアミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、ヒドラゾン誘導体などの正孔輸送材料を用いることができるが、本発明において、長寿命化に特に効果的であったのは、トリフェニルアミン誘導体の場合であり、その効果は顕著であった。   For example, in the case of the hole transport layer 14c, a hole transport material such as a benzidine derivative, a styrylamine derivative, a triphenylmethane derivative, or a hydrazone derivative can be used. There was a case of a triphenylamine derivative, and the effect was remarkable.

また、発光層14dは、ベリレン誘導体、クマリン誘導体、ピラン系色素、トリフェニルアミン誘導体等の有機物質を微量含む有機薄膜であっても良く、この場合には発光層14dを構成する材料に対して微量分子の共蒸着を行うことで形成される。また特に、ホール輸送の特徴を持つ三級アミンを分子構造中に有する発光中心は、分子間相互作用が小さく、濃度消光しにくい特徴を有するものであれば、高濃度のドーピングが可能になり、最適なドーパントの1つとして機能する。   The light emitting layer 14d may be an organic thin film containing a trace amount of an organic substance such as a berylene derivative, a coumarin derivative, a pyran-based dye, or a triphenylamine derivative. It is formed by co-deposition of trace molecules. In particular, a luminescent center having a tertiary amine having a feature of hole transport in the molecular structure can be doped at a high concentration if the intermolecular interaction is small and concentration quenching is difficult. It functions as one of the optimal dopants.

次に、本発明の特徴である正孔輸送性中間層14bについて述べる。   Next, the hole transporting intermediate layer 14b, which is a feature of the present invention, will be described.

正孔輸送性中間層14b、すなわち正孔輸送層を構成する積層構造のうちの陽極13側に配置された層としては、(1)アリールアミン骨格を有する材料で構成されているか、(2)発光層14d側に配置された正孔輸送層14cを構成する材料よりも、正孔移動度(μh)の高い材料で構成されているか、さらには(3)発光層14dを構成するホスト材料よりも最高占有分子軌道(HOMO)がエネルギー的に低いレベルである材料で構成されていることとする。   The hole transporting intermediate layer 14b, that is, the layer disposed on the anode 13 side in the laminated structure constituting the hole transport layer is either (1) composed of a material having an arylamine skeleton, or (2) It is made of a material having a higher hole mobility (μh) than the material constituting the hole transport layer 14c arranged on the light emitting layer 14d side, or (3) than the host material constituting the light emitting layer 14d. Are made of a material having the highest occupied molecular orbital (HOMO) at a low energy level.

ここで、正孔輸送性中間層14bの目的は、陽極13から注入され正孔輸送層14cと発光層14dの界面の正孔輸送層14c側に局在して蓄積される正孔を、正孔輸送性中間層14bと正孔輸送層14c界面の正孔輸送性中間層14bの界面に蓄積させることにより、必要充分な正孔を効率良く発光層14cに注入することで、注入因子(発光層14dに対する電子と正孔との注入バランス)γを1に近づけることにより、長寿命化を達成することである。   Here, the purpose of the hole transporting intermediate layer 14b is to positively inject holes that are injected from the anode 13 and accumulated locally at the hole transport layer 14c side of the interface between the hole transport layer 14c and the light emitting layer 14d. By accumulating at the interface between the hole transporting intermediate layer 14b and the hole transporting intermediate layer 14b at the interface between the hole transporting intermediate layer 14b and the hole transporting layer 14c, necessary and sufficient holes are efficiently injected into the light emitting layer 14c. By extending the injection balance of electrons and holes into the layer 14d) γ close to 1, a longer life is achieved.

従って、エネルギーレベルで考えると、正孔輸送性中間層14bの最高占有分子軌道(HOMO)は、発光層14dのホスト材料(主材料)のHOMOよりもエネルギー的に低いレベルであることが好ましい。また、正孔輸送層14cのHOMOが、正孔輸送性中間層14bよりも浅い(絶対値として小さい:すなわちエネルギーレベル的に高い)方がより好ましい。ただし、正孔輸送層14cと正孔輸送性中間層14bとが同じレベルのHOMOを持つ材料であっても、正孔移動度(μh)や置換基による材料の持つ性質の違い、膜性の違い等により、注入に対する障壁が存在するため、正孔輸送層14cのHOMOのレベルが正孔輸送性中間層14bよりも浅い(絶対値として小さい)ことは、必須ではない。   Accordingly, in terms of energy level, the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the hole transporting intermediate layer 14b is preferably lower in energy than the HOMO of the host material (main material) of the light emitting layer 14d. Further, it is more preferable that the HOMO of the hole transport layer 14c is shallower than the hole transport intermediate layer 14b (small in absolute value: that is, high in energy level). However, even if the hole transporting layer 14c and the hole transporting intermediate layer 14b are materials having the same level of HOMO, the difference in properties of the material due to hole mobility (μh) and substituents, Since there is a barrier against injection due to a difference or the like, it is not essential that the HOMO level of the hole transport layer 14c is shallower (smaller in absolute value) than the hole transport intermediate layer 14b.

正孔輸送性中間層14bの材料は、基本的には正孔を輸送する材料であれば効果はあると考えられ、正孔注入層14aや正孔輸送層14cに用いられる材料を初めとし、特には一般的に正孔輸送性を有するアリールアミン骨格を有する材料を用いることが好ましい。   The material of the hole transporting intermediate layer 14b is considered to be effective as long as it is a material that transports holes, and includes materials used for the hole injection layer 14a and the hole transport layer 14c. In particular, it is preferable to use a material having an arylamine skeleton generally having a hole transporting property.

また、正孔輸送性中間層14bを構成する材料としては、正孔移動度(μh)の大きい材料を用いることが好ましく、このような材料としてもアリールアミン系骨格を持つ材料を例示することができる。特に2量体材料に付いてはホール移動度の大きい材料が多く、α−NPD(α-naphtyl phenil diamine)などはホール移動度が10E-3[cm2/V・S]オーダーであり、正孔輸送性中間層14bとして良好に作用する。   In addition, as a material constituting the hole transporting intermediate layer 14b, a material having a high hole mobility (μh) is preferably used, and examples of such a material include an arylamine skeleton. it can. Especially for dimer materials, there are many materials with high hole mobility, and α-NPD (α-naphtyl phenil diamine) has hole mobility of the order of 10E-3 [cm2 / V · S]. It works well as the transportable intermediate layer 14b.

そして、以上のような性質を備えた正孔輸送性中間層14bの構成材料としては、α−NPD誘導体からなるものを例示できる。   And as a constituent material of the positive hole transport intermediate | middle layer 14b provided with the above properties, what consists of an alpha-NPD derivative can be illustrated.

尚、有機層14は、このような層構造に限定されることはなく、少なくとも正孔輸送層が上述した正孔輸送性中間層14bを有する積層構造であれば、必要に応じた積層構造を選択することができる。例えば、発光層14dは、正孔輸送性の発光層14dであっても良く、また発光層14d上にさらに電子輸送層を設けた構成であっても良い。また、以上の各有機層、例えば正孔注入層14a、正孔輸送層14cは、それぞれが複数層からなる積層構造であっても良い。   The organic layer 14 is not limited to such a layer structure. If the hole transport layer has a layered structure including the above-described hole transporting intermediate layer 14b, the layered structure according to need may be used. You can choose. For example, the light emitting layer 14d may be a hole transporting light emitting layer 14d, or may have a configuration in which an electron transporting layer is further provided on the light emitting layer 14d. In addition, each of the above organic layers, for example, the hole injection layer 14a and the hole transport layer 14c, may have a laminated structure including a plurality of layers.

次に、陰極15は、陽極13側から順に第1層15a、第2層15b、場合によっては第3層15cを積層させた3層構造で構成されている。   Next, the cathode 15 has a three-layer structure in which a first layer 15a, a second layer 15b, and in some cases a third layer 15c are stacked in this order from the anode 13 side.

第1層15aは、仕事関数が小さく、かつ光透過性の良好な材料を用いて構成される。このような材料として、例えばリチウム(Li)の酸化物であるLi2Oや、セシウム(Cs)の酸化物であるCs2O、さらにはこれらの酸化物の混合物を用いることができる。また、第1層15aはこのような材料に限定されることはなく、例えば、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)等のアルカリ土類金属、リチウム(Li),セシウム(Cs)等のアルカリ金属、さらにはインジウム(In)、マグネシウム(Mg)、銀(Ag)等の仕事関数の小さい金属、さらにはこれらの金属のフッ化物、酸化物等を、単体でまたはこれらの金属およびフッ化物、酸化物の混合物や合金として安定性を高めて使用しても良い。 The first layer 15a is made of a material having a small work function and good light transmittance. As such a material, for example, Li 2 O which is an oxide of lithium (Li), Cs 2 O which is an oxide of cesium (Cs), and a mixture of these oxides can be used. Further, the first layer 15a is not limited to such a material. For example, alkaline earth metals such as calcium (Ca) and barium (Ba), and alkali metals such as lithium (Li) and cesium (Cs). Further, metals having a small work function such as indium (In), magnesium (Mg), silver (Ag), and further fluorides and oxides of these metals alone or these metals and fluorides, oxidation You may use it, improving stability as a mixture or alloy of a thing.

また、第2層15bは、MgAg等のアルカリ土類金属で構成される電極或いはAl等の電極で構成される。上面発光素子の様に半透過性電極で陰極15を構成する場合には、薄膜のMgAg電極やCa電極を用いることで光を取り出すことが可能である。光透過性を有しかつ導電性が良好な材料で構成することで、この表示素子11が、特に陽極13と陰極15との間で発光光を共振させて取り出すキャビティ構造で構成される上面発光素子の場合には、例えばMg−Agのような半透過性反射材料を用いて第2層15bを構成する。これにより、この第2層15bの界面と、光反射性を有する陽極13の界面で発光を反射させてキャビティ効果を得る。   The second layer 15b is composed of an electrode composed of an alkaline earth metal such as MgAg or an electrode composed of Al. When the cathode 15 is formed of a semi-transmissive electrode like a top light emitting device, light can be extracted by using a thin MgAg electrode or Ca electrode. By configuring the light-transmitting material with good conductivity, the display element 11 emits light from the top surface, which has a cavity structure that resonates and extracts emitted light between the anode 13 and the cathode 15 in particular. In the case of an element, the second layer 15b is formed using a semi-transmissive reflective material such as Mg-Ag. As a result, light emission is reflected at the interface of the second layer 15b and the interface of the anode 13 having light reflectivity to obtain a cavity effect.

さらに第3層15cは、電極の劣化抑制のために透明なランタノイド系酸化物を設けることで、発光を取り出すこともできる封止電極として形成することも可能である。   Furthermore, the third layer 15c can also be formed as a sealed electrode that can extract light emission by providing a transparent lanthanoid-based oxide for suppressing deterioration of the electrode.

尚、以上の第1層15a、第2層15b、および第3層15cは、真空蒸着法、スパッタリング法、さらにはプラズマCVD法などの手法によって形成される。また、この表示素子を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、陰極15は、ここでの図示を省略した陽極13の周縁を覆う絶縁膜および有機層14によって、陽極13に対して絶縁された状態で基板12上にベタ膜状で形成され、各画素に共通電極として用いても良い。   The first layer 15a, the second layer 15b, and the third layer 15c described above are formed by a technique such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or a plasma CVD method. Further, when the driving method of the display device configured using this display element is an active matrix method, the cathode 15 is formed by an insulating film and an organic layer 14 covering the periphery of the anode 13 (not shown here). 13 is formed in a solid film shape on the substrate 12 in a state of being insulated from the substrate 13, and may be used as a common electrode for each pixel.

また、ここに示した陰極15の電極構造は3層構造である。しかしながら、陰極15は、陰極15を構成する各層の機能分離を行った際に必要な積層構造であれば、第2層15bのみで構成したり、第1層15aと第2層15bとの間にさらにITOなどの透明電極を形成したりすることも可能であり、作製されるデバイスの構造に最適な組み合わせ、積層構造を取れば良いことは言うまでもない。   The electrode structure of the cathode 15 shown here is a three-layer structure. However, the cathode 15 may be formed of only the second layer 15b or between the first layer 15a and the second layer 15b as long as it is a laminated structure necessary when the functions of the layers constituting the cathode 15 are separated. In addition, it is possible to form a transparent electrode such as ITO, and it is needless to say that an optimal combination and laminated structure may be taken for the structure of the device to be produced.

以上説明したように本実施形態の表示素子11では、発光層14dと陽極14aとの間に配置される正孔輸送層を、正孔輸送層14cとその陽極14a側の正孔輸送性中間層14bとの積層構成としている。これにより、正孔輸送層14cと発光層14dとの界面よりも陽極13側に、正孔輸送層14cと正孔輸送性中間層14bとの界面が付け加えられたことになる。このため、この付け加えられた界面に、通常は電子よりも移動度の高い正孔がトラップされ、正孔輸送層14cと発光層14dとの界面に達する正孔量が制限される。したがって、余剰の正孔が発光層14d界面に蓄積されることによる発光層14dの劣化が防止される。   As described above, in the display element 11 of the present embodiment, the hole transport layer disposed between the light emitting layer 14d and the anode 14a is the hole transport layer 14c and the hole transport intermediate layer on the anode 14a side. 14b. Thus, the interface between the hole transport layer 14c and the hole transporting intermediate layer 14b is added to the anode 13 side from the interface between the hole transport layer 14c and the light emitting layer 14d. For this reason, holes having higher mobility than electrons are usually trapped at the added interface, and the amount of holes reaching the interface between the hole transport layer 14c and the light emitting layer 14d is limited. Therefore, deterioration of the light emitting layer 14d due to accumulation of excess holes at the interface of the light emitting layer 14d is prevented.

この結果、表示素子11の発光色によらずに、当該表示素子11の初期劣化およびその後の定常的な劣化の速度を小さく抑えることが可能で、これにより表示素子11の寿命特性の向上を図ることが可能になる。   As a result, regardless of the emission color of the display element 11, it is possible to suppress the initial deterioration rate and subsequent steady deterioration rate of the display element 11 to be small, thereby improving the life characteristics of the display element 11. It becomes possible.

尚、本発明の表示素子は、TFT基板を用いたアクティブマトリックス方式の表示装置に用いる表示素子に限定されることはなく、パッシブ方式の表示装置に用いる表示素子としても適用可能であり、同様の効果(長期信頼性の向上)を得ることができる。   The display element of the present invention is not limited to a display element used for an active matrix type display device using a TFT substrate, and can also be applied as a display element used for a passive type display device. An effect (improvement of long-term reliability) can be obtained.

また、以上の実施形態においては、基板12と反対側に設けた陰極15側から発光を取り出す「上面発光型」の場合を説明した。しかし本発明は、基板12を透明材料で構成することで、発光を基板12側から取り出す「透過型」の表示素子にも適用される。この場合、図1を用いて説明した積層構造において、透明材料からなる基板12上の陽極13を、例えばITOのような仕事関数が大きい透明電極材料を用いて構成する。これにより、基板12側および基板12と反対側の両方から発光光が取り出される。また、このような構成において、陰極15を反射材料で構成することにより、基板12側からのみ発光光が取り出される。この場合、陰極15の最上層にAuGeやAu、Pt等の封止電極を付けても良い。   In the above embodiment, the case of the “top emission type” in which light emission is extracted from the side of the cathode 15 provided on the side opposite to the substrate 12 has been described. However, the present invention is also applied to a “transmission type” display element in which the substrate 12 is made of a transparent material to extract emitted light from the substrate 12 side. In this case, in the laminated structure described with reference to FIG. 1, the anode 13 on the substrate 12 made of a transparent material is configured using a transparent electrode material having a high work function such as ITO. Thereby, emitted light is extracted from both the substrate 12 side and the opposite side of the substrate 12. In such a configuration, by forming the cathode 15 from a reflective material, emitted light is extracted only from the substrate 12 side. In this case, a sealing electrode such as AuGe, Au, or Pt may be attached to the uppermost layer of the cathode 15.

さらに、図1を用いて説明した積層構造を、透明材料からなる基板12側から逆に積み上げて陽極13を上部電極とした構成であっても、基板12側から発光光を取り出す「透過型」の表示素子を構成することができる。この場合においても、上部電極となる陽極13を透明電極に変更することで、基板12側および基板12と反対側の両方から発光光が取り出される。   Furthermore, the “transmission type” in which emitted light is extracted from the substrate 12 side even when the laminated structure described with reference to FIG. 1 is stacked up from the substrate 12 side made of a transparent material and the anode 13 is the upper electrode. The display element can be configured. Also in this case, by changing the anode 13 serving as the upper electrode to a transparent electrode, emitted light is extracted from both the substrate 12 side and the opposite side of the substrate 12.

また、以上の実施形態で説明した本発明の表示素子は、発光層を有する有機層のユニットを積層してなるスタック型の表示素子に適用することも可能である。ここで、スタック型とは、マルチフォトンエミッション素子(MPE素子)のことであり、例えば、特開平11−329748号公報では、複数の有機発光素子が中間導電層を介して電気的に直列に接合されていることを特徴とする素子に付いて述べられている。   Further, the display element of the present invention described in the above embodiment can be applied to a stack type display element in which units of an organic layer having a light emitting layer are stacked. Here, the stack type is a multi-photon emission element (MPE element). For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-329748, a plurality of organic light emitting elements are electrically connected in series via an intermediate conductive layer. The device is characterized by being described.

また、特開2003−45676号公報及び特開2003−272860号公報には、マルチフォトンエミッション素子(MPE素子)を実現するための素子構成の開示と詳細な実施例が記載されている。これらによれば、有機層のユニットを2ユニット積層した場合には、理想的にはlm/Wは変ること無しにcd/Aを2倍に、3層積層した場合には、理想的にはlm/Wは変ること無しにcd/Aを3倍にすることが可能であると述べられている。   Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2003-45676 and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2003-272860 disclose disclosure of element configurations and detailed examples for realizing a multiphoton emission element (MPE element). According to these, when two units of organic layers are stacked, ideally, when cd / A is doubled and three layers are stacked without changing lm / W, ideally, It is stated that lm / W can triple cd / A without changing.

従って、本発明をスタック型に用いた場合には、スタック型とすることで効率が向上することによる長寿命化と、本発明における長寿命化効果が相乗効果となり、極めて長寿命な素子を得ることが可能になる。   Therefore, when the present invention is used in a stack type, a long life due to efficiency improvement by the stack type and a long life effect in the present invention have a synergistic effect, and an extremely long element is obtained. It becomes possible.

次に、本発明の具体的な実施例1〜3、およびこれらの実施例に対する比較例1〜3の表示素子の製造手順と、これらの評価結果を説明する。   Next, specific examples 1 to 3 of the present invention, and manufacturing procedures of display elements of comparative examples 1 to 3 for these examples, and evaluation results thereof will be described.

<実施例1〜3>
各実施例1〜3では、上述した実施の形態で図1を用いて説明した表示素子11の構成
において、正孔輸送性中間層14bをそれぞれの材料を用いて構成した各表示素子11を作製した。以下に先ず、実施例1〜3の表示素子11の製造手順を説明する。
<Examples 1-3>
In each of Examples 1 to 3, each display element 11 in which the hole transporting intermediate layer 14b is configured using each material in the configuration of the display element 11 described in the above-described embodiment with reference to FIG. 1 is manufactured. did. Below, the manufacturing procedure of the display element 11 of Examples 1-3 is demonstrated first.

30mm×30mmのガラス板からなる基板12上に、陽極13としてAg合金(膜厚約100nm)を形成し、さらにSiO2蒸着により2mm×2mmの発光領域以外を絶縁膜(図示省略)でマスクした有機電界発光素子用のセルを作製した。 An Ag alloy (film thickness of about 100 nm) was formed as the anode 13 on the substrate 12 made of a glass plate of 30 mm × 30 mm, and a light emitting region other than 2 mm × 2 mm was masked with an insulating film (not shown) by SiO 2 vapor deposition. A cell for an organic electroluminescence device was produced.

次に、下記表1に示す各材料をそれぞれの膜厚で成膜した積層構造で、正孔注入層14a、正孔輸送性中間層14b、正孔輸送層14cを順次形成した。

Figure 2005294187
Next, a hole injection layer 14a, a hole transporting intermediate layer 14b, and a hole transport layer 14c were sequentially formed in a stacked structure in which the materials shown in Table 1 below were formed in respective film thicknesses.
Figure 2005294187

すなわち、正孔注入層14aとして、HI−406(出光興産株式会社製:商品名)を真空蒸着法により10nm(蒸着速度0.2〜0.4nm/sec)の膜厚で形成した。尚、HI−406は、ホール注入性の材料である。   That is, as the hole injection layer 14a, HI-406 (made by Idemitsu Kosan Co., Ltd .: trade name) was formed to a thickness of 10 nm (deposition rate: 0.2 to 0.4 nm / sec) by a vacuum evaporation method. HI-406 is a hole injecting material.

次いで、正孔輸送性中間層14bとして、実施例1では下記式(1)に示すα−NPDを、実施例2では下記式(2)に示すβ−NPDを、実施例3では下記式(3)に示すTPDを、それぞれ真空蒸着法により10nm(蒸着速度0.1nm/sec)の膜厚で形成した。

Figure 2005294187
Next, as the hole transporting intermediate layer 14b, α-NPD represented by the following formula (1) in Example 1, β-NPD represented by the following formula (2) in Example 2, and the following formula ( Each TPD shown in 3) was formed with a film thickness of 10 nm (deposition rate: 0.1 nm / sec) by vacuum evaporation.
Figure 2005294187

そして最後に、正孔輸送層14cとして、HT−320(出光興産株式会社製:商品名)を10nm(蒸着速度0.2〜0.4nm/sec)の膜厚で形成した。尚、HT−320は、ホール注入性の材料である。
Finally, HT-320 (Idemitsu Kosan Co., Ltd .: trade name) was formed to a thickness of 10 nm (deposition rate: 0.2 to 0.4 nm / sec) as the hole transport layer 14c. HT-320 is a hole injecting material.

さらに、発光層14dとして、下記式(4)に示すADNをホストにし、ドーパントとしてBD−052x(出光興産株式会社:商品名)を用い、ドーパント濃度が膜厚比で5%になるように、これらの材料を真空蒸着法により32nmの合計膜厚で成膜した。

Figure 2005294187
Further, as the light emitting layer 14d, ADN shown in the following formula (4) is used as a host, BD-052x (Idemitsu Kosan Co., Ltd .: trade name) is used as a dopant, and the dopant concentration is 5% in film thickness ratio. These materials were formed into a total film thickness of 32 nm by a vacuum deposition method.
Figure 2005294187

最後に、電子輸送層14eとして、下記式(5)に示すAlq3(8-hydroxy quinorine alminum)を、真空蒸着法により18nmの膜厚で蒸着成膜した。

Figure 2005294187
Finally, as the electron transport layer 14e, Alq3 (8-hydroxy quinorine alminum) represented by the following formula (5) was deposited by vacuum deposition to a thickness of 18 nm.
Figure 2005294187

以上のようにして正孔注入層14a〜電子輸送層14eまでの有機層14を形成した後、陰極15の第1層15aとして、LiFを真空蒸着法により約0.3nm(蒸着速度〜0.01nm/sec)の膜厚で形成し、次いで、第2層15bとしてMgAgを真空蒸着法により10nmの膜厚で形成し、2層構造の陰極15を設けた。   After forming the organic layer 14 from the hole injection layer 14a to the electron transport layer 14e as described above, LiF is deposited as a first layer 15a of the cathode 15 by about 0.3 nm (deposition rate ~ .0. Then, MgAg was formed as a second layer 15b with a thickness of 10 nm by a vacuum evaporation method, and a cathode 15 having a two-layer structure was provided.

<比較例1〜3>
図1を用いて説明した表示素子の構成において、正孔輸送性中間層14bを設けることなく、正孔注入層14a上に正孔輸送層14cを直接設けた構成の表示素子を作製した。つまり、正孔輸送層を単層構造とした表示素子を作製した。比較例1〜3における正孔注入層14aおよび正孔輸送層14cの材料および膜厚は、上記表1に示す通りである。また、作製手順は、上述した実施例の作製手順において、正孔注入層14a上に直接正孔輸送層14cを形成する工程のみを変更した手順とした。尚、比較例3における正孔輸送層14cは、α−NPDとHT−320とを膜厚比で1:1の割合とした。
<Comparative Examples 1-3>
In the structure of the display element described with reference to FIG. 1, a display element having a structure in which the hole transport layer 14c is directly provided on the hole injection layer 14a without forming the hole transport intermediate layer 14b was manufactured. That is, a display element having a hole transport layer having a single layer structure was produced. The materials and film thicknesses of the hole injection layer 14a and the hole transport layer 14c in Comparative Examples 1 to 3 are as shown in Table 1 above. In addition, the manufacturing procedure is a procedure in which only the step of forming the hole transport layer 14c directly on the hole injection layer 14a in the manufacturing procedure of the above-described embodiment is changed. In addition, the hole transport layer 14c in the comparative example 3 made (alpha) -NPD and HT-320 into the ratio of 1: 1 by the film thickness ratio.

<評価結果>
図2には、実施例1および比較例1〜3で作製した表示素子における相対輝度の経時変化を示すグラフであり、それぞれの表示素子における初期の輝度を1とした相対輝度として示した。駆動条件は90mA/cm2の定電流駆動で、Duty50とした。尚、実施例2,3は、実施例1と同様の結果であり、図2においては実施例1〜3を代表して実施例1の結果を示している。
<Evaluation results>
FIG. 2 is a graph showing the change over time of the relative luminance in the display elements manufactured in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, and the relative luminance is shown with the initial luminance in each display element being 1. The driving condition was a constant current drive of 90 mA / cm 2 and a duty of 50. In addition, Example 2 and 3 are the same results as Example 1, and in FIG. 2, the result of Example 1 is shown on behalf of Examples 1-3.

この結果から、正孔注入層14aと正孔輸送層14cとの間に正孔輸送性中間層14bを設けて正孔輸送層を積層構造とした実施例1の表示素子は、正孔注入層14aと正孔輸送層14cとの間に正孔輸送性中間層14bを設けていない(正孔輸送層が単層構造である)比較例1〜3の何れの表示素子よりも、相対輝度が0.5にまで低下する速度(すなわち半減寿命)が延長され、正孔輸送層を積層構造として正孔輸送性中間層14bを設けることが表示素子における長期信頼性の向上に効果的であることが確認された。   From this result, the display element of Example 1 in which the hole transporting intermediate layer 14b is provided between the hole injection layer 14a and the hole transporting layer 14c and the hole transporting layer is laminated has the hole injecting layer. 14a and the hole transport layer 14c are not provided with the hole transport intermediate layer 14b (the hole transport layer has a single layer structure). The rate of reduction to 0.5 (ie half-life) is extended, and it is effective to improve the long-term reliability of the display element by providing the hole transporting intermediate layer 14b with the hole transporting layer as a laminated structure. Was confirmed.

また、正孔輸送性中間層14bの構成材料と正孔輸送層14cとの構成材料との混合層を正孔輸送層14cとした比較例3は、α-NPDまたはHT-320の単層で正孔輸送層14cを構成した比較例1,2よりもさらに半減寿命が劣化した。この結果から、正孔輸送層は、各材料の混合層ではなく、各材料の積層構造とすることの重要性が確認された。   Further, Comparative Example 3 in which the mixed layer of the constituent material of the hole transporting intermediate layer 14b and the constituent material of the hole transport layer 14c is a hole transport layer 14c is a single layer of α-NPD or HT-320. The half-life was further deteriorated as compared with Comparative Examples 1 and 2 constituting the hole transport layer 14c. From this result, it was confirmed that the hole transport layer is not a mixed layer of each material but a laminated structure of each material.

本発明の表示素子の一構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one structural example of the display element of this invention. 実施例1および比較例1〜3における表示素子の相対輝度の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the relative luminance of the display element in Example 1 and Comparative Examples 1-3. 従来の表示素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional display element.

符号の説明Explanation of symbols

11…表示素子、13…陽極、14…発光層、14a…正孔注入層、14b…正孔輸送性中間層、14c…正孔輸送層、14d…発光層、15…陰極   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Display element, 13 ... Anode, 14 ... Light emitting layer, 14a ... Hole injection layer, 14b ... Hole transportable intermediate layer, 14c ... Hole transport layer, 14d ... Light emitting layer, 15 ... Cathode

Claims (6)

陰極と陽極との間に、当該陽極側から順に正孔輸送層および発光層が積層された有機層を狭持してなる表示素子において、
前記正孔輸送層は、積層構造からなり、当該正孔輸送層を構成する複数層のうちの前記陽極側に配置された層が、アリールアミン骨格を有する材料で構成されている
ことを特徴とする表示素子。
In a display element formed by sandwiching an organic layer in which a hole transport layer and a light emitting layer are laminated in order from the anode side between the cathode and the anode,
The hole transport layer has a laminated structure, and a layer disposed on the anode side among a plurality of layers constituting the hole transport layer is composed of a material having an arylamine skeleton. Display element to be used.
請求項1記載の表示素子において、
前記正孔輸送層を構成する複数層のうちの前記陽極側に配置された層が、α−NPD誘導体からなる
ことを特徴とする表示素子。
The display element according to claim 1,
The display element, wherein a layer arranged on the anode side among a plurality of layers constituting the hole transport layer is made of an α-NPD derivative.
陰極と陽極との間に、当該陽極側から順に正孔輸送層および発光層が積層された有機層を狭持してなる表示素子において、
前記正孔輸送層は、積層構造からなり、当該正孔輸送層を構成する複数層のうちの前記陽極側に配置された層が、前記発光層側に配置された層を構成する材料よりも正孔移動度の高い材料で構成されている
ことを特徴とする表示素子。
In a display element formed by sandwiching an organic layer in which a hole transport layer and a light emitting layer are laminated in order from the anode side between the cathode and the anode,
The hole transport layer has a laminated structure, and a layer disposed on the anode side of a plurality of layers constituting the hole transport layer is more than a material constituting a layer disposed on the light emitting layer side. A display element comprising a material having high hole mobility.
請求項3記載の表示素子において、
前記正孔輸送層を構成する複数層のうちの前記陽極側に配置された層が、α−NPD誘導体からなる
ことを特徴とする表示素子。
The display element according to claim 3, wherein
The display element, wherein a layer arranged on the anode side among a plurality of layers constituting the hole transport layer is made of an α-NPD derivative.
陰極と陽極との間に、当該陽極側から順に正孔輸送層および発光層が積層された有機層を狭持してなる表示素子において、
前記正孔輸送層は、積層構造からなり、当該正孔輸送層を構成する複数層のうちの前記陽極側に配置された層が、前記発光層のホスト材料よりも最高占有分子軌道(HOMO)がエネルギー的に低いレベルである材料で構成されている
ことを特徴とする表示素子。
In a display element formed by sandwiching an organic layer in which a hole transport layer and a light emitting layer are laminated in order from the anode side between the cathode and the anode,
The hole transport layer has a laminated structure, and the layer disposed on the anode side among the plurality of layers constituting the hole transport layer is the highest occupied molecular orbital (HOMO) than the host material of the light emitting layer. A display element characterized by being made of a material having a low energy level.
請求項5記載の表示素子において、
前記正孔輸送層を構成する複数層のうちの前記陽極側に配置された層が、α−NPD誘導体からなる
ことを特徴とする表示素子。


The display element according to claim 5, wherein
The display element, wherein a layer arranged on the anode side among a plurality of layers constituting the hole transport layer is made of an α-NPD derivative.


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