JP2011061016A - Organic electroluminescent element - Google Patents

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健 岡本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic electroluminescent element having a stable luminescent region. <P>SOLUTION: The organic electroluminescent element 10 is formed by sandwiching organic layers 3 including a luminescent layer 6 between a pair of electrodes comprising a positive electrode 2 and a negative electrode 3. A luminescent dopant material included in a luminescent layer 6 has a concentration gradient in accordance with a relationship between electron mobility and hole mobility of the luminescent dopant material included in the luminescent layer 6 in the thickness direction of the luminescent layer 6. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。   The present invention relates to an organic electroluminescence element.

近年、液晶表示装置に代わる表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELとする)を用いた自発光型の表示装置が開発されている。   In recent years, self-luminous display devices using organic electroluminescence (hereinafter referred to as organic EL) have been developed as display devices that replace liquid crystal display devices.

有機EL素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極で挟んだ構成を有しており、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子を生成させ、この励起子が失活する際の光の放出(蛍光・燐光)を利用して発光する素子である。この有機EL素子は、数V〜数十V程度の電圧で発光が可能であり、更に自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、また、薄膜型の完全固体素子であるために省スペースや携帯性等の観点から注目されている。   An organic EL element has a structure in which a light-emitting layer containing a light-emitting compound is sandwiched between a cathode and an anode, and excitons are generated by injecting electrons and holes into the light-emitting layer and recombining them. The device emits light by utilizing light emission (fluorescence / phosphorescence) when the exciton is deactivated. This organic EL element can emit light at a voltage of several volts to several tens of volts, and is a self-luminous type, so it has a wide viewing angle, high visibility, and is a thin-film type completely solid element. Therefore, it attracts attention from the viewpoint of space saving and portability.

このような有機EL素子では、エージングによる色度変化や、発光層の周辺化合物への正孔または電子の注入による周辺化合物の劣化等を抑制するために、発光層内に発光領域を安定して制御することが重要である。例えば、特許文献1には、発光層内に発光領域を制御する発光領域制御層が形成された有機EL素子が開示されている。特許文献1に開示された有機EL素子では、正孔輸送材料と電子輸送材料とを含有する発光領域制御層を2つの発光層の間に配置することによって、発光領域を各発光層内に制御している。   In such an organic EL element, in order to suppress chromaticity change due to aging and deterioration of the peripheral compound due to injection of holes or electrons into the peripheral compound of the light emitting layer, the light emitting region is stably stabilized in the light emitting layer. It is important to control. For example, Patent Document 1 discloses an organic EL element in which a light emitting region control layer for controlling a light emitting region is formed in a light emitting layer. In the organic EL element disclosed in Patent Document 1, a light emitting region is controlled in each light emitting layer by arranging a light emitting region control layer containing a hole transport material and an electron transport material between two light emitting layers. is doing.

ところで、従来の有機EL素子が、異なる種類の有機多層薄膜から成る「ヘテロ接合」とよばれる形式であるのに対し、近年、「ホモ接合」とよばれる新しい形式の有機EL素子が開発されている。ホモ接合型有機EL素子では、単一のホスト材料中に他の物質を添加(ドーピング)することによって、電子輸送層、正孔輸送層、および発光層といった層を含む層構造が実現される。ホモ接合型の有機EL素子は、はるかに単純な構造をもつにも関わらず、ヘテロ接合型と同等の効率を有する有機EL素子として期待されている。   By the way, the conventional organic EL element is of a type called “heterojunction” composed of different types of organic multilayer thin films, whereas in recent years, a new type of organic EL element called “homojunction” has been developed. Yes. In the homojunction organic EL element, a layer structure including layers such as an electron transport layer, a hole transport layer, and a light emitting layer is realized by adding (doping) another substance into a single host material. Although the homojunction type organic EL element has a much simpler structure, it is expected as an organic EL element having the same efficiency as the heterojunction type.

特開2007−299645号公報(2007年11月15日公開)JP 2007-299645 A (published November 15, 2007)

辻勇人、他3名、「ビス(カルバゾリル)ベンゾジフラン:ホモ接合有機発光ダイオードのための高移動度両極性材料(a Bis(carbazolyl)benzodifuran: A High-Mobility Ambipolar Material for Homojunction Organic Light-Emitting Diode Devices)」、〔online]、2009年5月21日、アドバンストマテリアル(Advanced Materials)、インターネット〈URL:http://www3.interscience.wiley.com/journal/122394710/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0〉Hayato Hayato and three others, “Bis (carbazolyl) benzodifuran: A High-Mobility Ambipolar Material for Homojunction Organic Light-Emitting Diode Devices ], [Online], May 21, 2009, Advanced Materials, Internet <URL: http://www3.interscience.wiley.com/journal/122394710/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0>

しかしながら、ホモ接合型有機EL素子においては、発光領域の制御が特に重要な課題となる。   However, in the homojunction organic EL element, control of the light emitting region is a particularly important issue.

すなわち、ホモ接合型有機EL素子では、電子輸送層、正孔輸送層、および発光層といった層を含む層構造を形成するホスト材料が単一の材料であるため、上記層構造における電子輸送性および正孔輸送性のバランスを確保することが難しく、発光領域を制御することが困難である。また、ホモ接合型有機EL素子の発光層は、上記ホスト材料中に発光材料をドーピングすることによって形成されるため、発光領域の境界が曖昧になりやすい。このため、ホモ接合型有機EL素子では、エージングによる色度変化や発光層の周辺化合物の劣化等が発生しやすい。   That is, in the homojunction organic EL element, the host material that forms a layer structure including layers such as an electron transport layer, a hole transport layer, and a light emitting layer is a single material. It is difficult to ensure the balance of hole transport properties, and it is difficult to control the light emitting region. In addition, since the light emitting layer of the homojunction organic EL element is formed by doping a light emitting material in the host material, the boundary of the light emitting region tends to be ambiguous. For this reason, in the homojunction organic EL element, chromaticity change due to aging, deterioration of peripheral compounds in the light emitting layer, and the like are likely to occur.

一方、特許文献1に開示された技術では、発光領域を制御するために発光領域制御層を設けているため、層構造が複雑化し、その厚みが大きくなってしまうという問題がある。また、特許文献1に記載の発光領域制御層は、その内部においても発光が起こりえるため、発光領域の制御が十分であるとは言えない。   On the other hand, in the technique disclosed in Patent Document 1, since the light emitting region control layer is provided to control the light emitting region, there is a problem that the layer structure is complicated and the thickness thereof is increased. In addition, since the light emitting region control layer described in Patent Document 1 can emit light even inside thereof, it cannot be said that the light emitting region is sufficiently controlled.

このような状況の中、より簡易な構成によって発光領域が安定的に制御された有機EL素子が求められている。   Under such circumstances, there is a demand for an organic EL element in which the light emitting region is stably controlled with a simpler configuration.

本発明は、本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡易な構成により発光領域を安定させた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said subject, The objective is to provide the organic electroluminescent element which stabilized the light emission area | region by simpler structure.

本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子)は、上記の課題を解決するために、陽極および陰極からなる一対の電極の間に発光層を含む有機層を挟持したエレクトロルミネッセンス素子であって、上記発光層中に含有する発光ドーパント材料は、当該発光ドーパント材料の電子移動度と正孔移動度との関係に応じた濃度勾配を当該発光層の厚さ方向に有することを特徴としている。   An organic electroluminescence element according to the present invention (hereinafter referred to as an organic EL element) is an electroluminescence element in which an organic layer including a light emitting layer is sandwiched between a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode in order to solve the above-described problems. The light emitting dopant material contained in the light emitting layer has a concentration gradient in the thickness direction of the light emitting layer according to the relationship between the electron mobility and the hole mobility of the light emitting dopant material. Yes.

上記構成では、発光層中の発光ドーパント材料の電子移動度と正孔移動度との差を利用して、発光領域を発光層に制御することができる。すなわち、電子および正孔の発光層内における移動バランスが好ましく調整され、発光層の中央部において電子と正孔が効率よく再結合できるため、高い発光効率を実現することができる。また、発光層内に正孔および電子の閉じ込めが可能となる。したがって、発光層内に発光領域が安定された有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。   In the above configuration, the light emitting region can be controlled to the light emitting layer by utilizing the difference between the electron mobility and the hole mobility of the light emitting dopant material in the light emitting layer. That is, the movement balance of electrons and holes in the light emitting layer is preferably adjusted, and electrons and holes can be efficiently recombined in the central portion of the light emitting layer, so that high light emission efficiency can be realized. Further, holes and electrons can be confined in the light emitting layer. Therefore, an organic electroluminescence device having a light emitting region stabilized in the light emitting layer is provided.

また、上記構成では、ドープ濃度が発光層内で異なり、発光層は正孔の移動度が大きい正孔輸送層側と電子の移動度が大きい電子輸送側とに分けられる。このため、エージング中、発光層化合物あるいは周辺化合物が劣化したとしても、発光層内の電子と正孔の再結合確率が依然として高いままである。よって、発光領域が大きく変動しにくい。したがって、上記構成によれば、エージングによる発光領域のズレが生じないため、色度ズレが生じ難く、有機EL素子の長寿命化に繋がる。   Moreover, in the said structure, dope density | concentrations differ in a light emitting layer, and a light emitting layer is divided into the hole transport layer side with a large hole mobility, and the electron transport side with a large electron mobility. For this reason, even if the light emitting layer compound or the peripheral compound deteriorates during aging, the recombination probability of electrons and holes in the light emitting layer remains high. Therefore, the light emitting region is not likely to fluctuate greatly. Therefore, according to the above configuration, the light emitting region is not shifted due to aging, so that the chromaticity shift is less likely to occur and the life of the organic EL element is extended.

なお、一般的に、ホスト(重元素金属を含まない有機化合物(PまたはSiを含む場合あり))の移動度と、発光効率が高い燐光系ドーパント(Ir錯体等の金属錯体)の移動度とは異なるため、本発明に係る有機EL素子は一般に広く適用することができる。   In general, the mobility of a host (an organic compound not containing a heavy element metal (may include P or Si)) and the mobility of a phosphorescent dopant (a metal complex such as an Ir complex) having high emission efficiency In general, the organic EL device according to the present invention can be widely applied.

また、上記構成では、特許文献1のように発光領域制御層を設けなくてもよいことから簡易な構成であるといえる。そのため、本発明に係る有機EL素子の層構造を簡単に製造することができ、量産時の低コスト化を実現することができる。   Moreover, in the said structure, since it is not necessary to provide a light emission area | region control layer like patent document 1, it can be said that it is a simple structure. Therefore, the layer structure of the organic EL element according to the present invention can be easily manufactured, and the cost can be reduced during mass production.

また、本発明に係る有機EL素子では、上記発光ドーパント材料の正孔移動度が電子移動度よりも大きく、上記発光層における上記発光ドーパント材料の濃度は、上記陽極から上記陰極に向かって減少してもよい。   In the organic EL device according to the present invention, the hole mobility of the light emitting dopant material is larger than the electron mobility, and the concentration of the light emitting dopant material in the light emitting layer decreases from the anode toward the cathode. May be.

上記のように濃度勾配を有する発光層において、陽極から有機層に注入された正孔は、発光層内を進んで行くが、発光ドーパント材料の濃度が陰極方向へ行くほど減少しているために、陰極に近づくほど移動が制限される。   In the light-emitting layer having the concentration gradient as described above, holes injected from the anode into the organic layer proceed in the light-emitting layer, but the concentration of the light-emitting dopant material decreases as it goes toward the cathode. The closer to the cathode, the more limited the movement.

上記構成によれば、発光層の中央部において電子と正孔が効率よく再結合できるため、簡易な構成にて発光領域を発光層内に安定化することができる。   According to the above configuration, since electrons and holes can be efficiently recombined in the central portion of the light emitting layer, the light emitting region can be stabilized in the light emitting layer with a simple configuration.

また、本発明に係る有機EL素子では、上記発光ドーパント材料の電子移動度が正孔移動度よりも大きく、上記発光層における上記発光ドーパント材料の濃度は、上記陰極から上記陽極に向かって減少してもよい。   In the organic EL device according to the present invention, the electron mobility of the light emitting dopant material is larger than the hole mobility, and the concentration of the light emitting dopant material in the light emitting layer decreases from the cathode toward the anode. May be.

上記のように発光ドーパントの濃度勾配を有する発光層において、陰極から有機層に注入された電子は発光層内を進んで行くが、発光ドーパント材料の濃度が陰極方向へ行くほど減少しているために、陽極に近づくほど移動が制限される。   In the light emitting layer having the concentration gradient of the light emitting dopant as described above, electrons injected from the cathode into the organic layer proceed in the light emitting layer, but the concentration of the light emitting dopant material decreases as it goes toward the cathode. In addition, the movement is limited as it approaches the anode.

上記構成によれば、発光層の中央部において電子と正孔が効率よく再結合できるため、簡易な構成にて発光領域を発光層内に安定化することができる。   According to the above configuration, since electrons and holes can be efficiently recombined in the central portion of the light emitting layer, the light emitting region can be stabilized in the light emitting layer with a simple configuration.

また、本発明に係る有機EL素子では、上記発光ドーパント材料の電子移動度と正孔移動度とが等しく、上記発光層における上記発光ドーパント材料の濃度は、上記発光層の厚みの中心部から上記陽極および上記陰極に向かって減少してもよい。   In the organic EL device according to the present invention, the electron mobility and the hole mobility of the light emitting dopant material are equal, and the concentration of the light emitting dopant material in the light emitting layer is from the central portion of the thickness of the light emitting layer. It may decrease towards the anode and the cathode.

上記のように発光ドーパント材料の濃度勾配を有する発光層において、陽極から注入された正孔および陰極から注入された電荷は共に、発光層の厚みの中心部位へ運ばれ、中央部での再結合の確率が向上する。   In the light-emitting layer having the concentration gradient of the light-emitting dopant material as described above, the holes injected from the anode and the charge injected from the cathode are both carried to the central portion of the thickness of the light-emitting layer, and recombination at the central portion. Probability increases.

上記構成によれば、発光層の中央部において電子と正孔が効率よく再結合できるため、簡易な構成にて発光領域を発光層内に安定化することができる。   According to the above configuration, since electrons and holes can be efficiently recombined in the central portion of the light emitting layer, the light emitting region can be stabilized in the light emitting layer with a simple configuration.

また、上記有機層のホスト材料は、単一種類からなることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the host material of the said organic layer consists of a single kind.

上記構成では、本発明に係る有機EL素子の層構造をより簡単に製造することができ、量産時の低コスト化を実現することができる。   With the above configuration, the layer structure of the organic EL element according to the present invention can be more easily manufactured, and cost reduction during mass production can be realized.

また、本発明に係る有機EL素子では、上記発光層における上記発光ドーパント材料の濃度は、上記発光層中のホスト材料に対して10%以上30%以下の範囲内にあることが好ましい。   In the organic EL device according to the present invention, the concentration of the light emitting dopant material in the light emitting layer is preferably in the range of 10% to 30% with respect to the host material in the light emitting layer.

上記構成によれば、発光領域を効果的に発光層内に安定化することができる。   According to the above configuration, the light emitting region can be effectively stabilized in the light emitting layer.

本発明は、陽極および陰極からなる一対の電極の間に発光層を含む有機層を挟持したエレクトロルミネッセンス素子であって、上記発光層の含有する発光ドーパント材料は、当該発光ドーパント材料の電子移動度と正孔移動度との関係に応じた濃度勾配を当該発光層の厚さ方向に有するため、簡易な構成であり、且つ、発光層内に発光領域を安定させた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができるという効果を奏する。   The present invention relates to an electroluminescence device in which an organic layer including a light emitting layer is sandwiched between a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode, and the light emitting dopant material contained in the light emitting layer is an electron mobility of the light emitting dopant material. Provided is an organic electroluminescence device that has a simple structure and has a stable light emitting region in the light emitting layer because it has a concentration gradient in the thickness direction of the light emitting layer in accordance with the relationship between the light emitting layer and the hole mobility. There is an effect that can be.

本発明の一実施形態に係る有機EL素子を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically the organic EL element which concerns on one Embodiment of this invention.

本発明の有機エレクトロルミネセンス素子(有機EL素子)は、陽極および陰極からなる一対の電極の間に発光層を含む有機層を挟持したエレクトロルミネッセンス素子であって、上記発光層の含有する発光ドーパント材料は、当該発光ドーパント材料の電子移動度と正孔移動度との関係に応じた濃度勾配を当該発光層の厚さ方向に有することを特徴としている。   The organic electroluminescent element (organic EL element) of the present invention is an electroluminescent element in which an organic layer including a light emitting layer is sandwiched between a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode, and the light emitting dopant contained in the light emitting layer The material is characterized by having a concentration gradient in the thickness direction of the light emitting layer according to the relationship between the electron mobility and the hole mobility of the light emitting dopant material.

具体的には、上記発光ドーパント材料の正孔移動度が電子移動度よりも大きく、上記発光層における上記発光ドーパント材料の濃度は、上記陽極から上記陰極に向かって減少する。   Specifically, the hole mobility of the light emitting dopant material is larger than the electron mobility, and the concentration of the light emitting dopant material in the light emitting layer decreases from the anode toward the cathode.

または、上記発光ドーパント材料の電子移動度が正孔移動度よりも大きく、上記発光層における上記発光ドーパント材料の濃度は、上記陰極から上記陽極に向かって減少する。   Alternatively, the electron mobility of the light emitting dopant material is larger than the hole mobility, and the concentration of the light emitting dopant material in the light emitting layer decreases from the cathode toward the anode.

または、上記発光ドーパント材料の電子移動度と正孔移動度とが等しく、上記発光層における上記発光ドーパント材料の濃度は、上記発光層の厚みの中心部から上記陽極および上記陰極に向かって減少する。   Alternatively, the electron mobility and the hole mobility of the light emitting dopant material are equal, and the concentration of the light emitting dopant material in the light emitting layer decreases from the center of the thickness of the light emitting layer toward the anode and the cathode. .

本発明において「減少」の意味するところは、総体的に減少していることを意味するのであって、段階的に減少してもよいし、傾斜的に減少してもよい。   In the present invention, the meaning of “decrease” means that the total decreases, and may decrease stepwise or gradually.

また、ホスト材料に対する発光ドーパント材料の濃度は、10%以上30%以下の範囲において変化することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the density | concentration of the light emission dopant material with respect to a host material changes in the range of 10% or more and 30% or less.

なお、本明細書において、発光層における発光材料の濃度は、分光エリプソメーターによるホスト化合物とドーパント化合物の減衰係数および屈折率差から、算出することができる。また、発光層自体を溶媒に溶解させ、HPLC(液体クロマトグラフィー)の装置によっても決めることができる。   Note that in this specification, the concentration of the light emitting material in the light emitting layer can be calculated from the attenuation coefficient and refractive index difference between the host compound and the dopant compound by a spectroscopic ellipsometer. Moreover, the light emitting layer itself can be dissolved in a solvent and determined by an HPLC (liquid chromatography) apparatus.

本発明において、「発光ドーパント材料における電子移動度と正孔移動度とが等しい」とは、必ずしも完全に値が一致する必要はなく、正孔と電子の移動度差が1桁の範囲内であれば電子移動度と正孔移動度とが等しいとみなす。   In the present invention, “the electron mobility and the hole mobility in a light-emitting dopant material are equal” does not necessarily require a completely identical value, and the difference in mobility between holes and electrons is within one digit. If there is, it is considered that the electron mobility and the hole mobility are equal.

本発明において「発光層の厚みの中心部」の意味するところは、発光層の膜厚方向における中心を含む一定の範囲内にある領域であればよい。   In the present invention, what is meant by “the central portion of the thickness of the light emitting layer” may be a region within a certain range including the center in the film thickness direction of the light emitting layer.

また、本発明に係る有機EL素子は、例えば以下(1)または(2)のような構成を採用することができるが、これらに限定されず、目的等に応じて適宜決めればよい。なお、以下に示す層構成は、陽極と陰極との間に形成される有機材料層を示している。
層構成(1):正孔輸送層/発光層/電子輸送層
層構成(2):正孔輸送層/ブロック層/発光層/電子輸送層
層構成(3):正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層
層構成(4):正孔輸送層/ブロック層/発光層/ブロック層/電子輸送層
以下、図1を参照して、上記(1)の構成を採用した有機EL素子を、本実施形態として説明をする。図1は本発明の一実施の形態による有機EL素子10の概略構成を示す断面図である。
In addition, the organic EL element according to the present invention can employ, for example, the following configuration (1) or (2), but is not limited thereto, and may be appropriately determined according to the purpose and the like. In addition, the layer structure shown below has shown the organic material layer formed between an anode and a cathode.
Layer structure (1): Hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer layer structure (2): Hole transport layer / block layer / light emitting layer / electron transport layer layer structure (3): Hole transport layer / light emitting layer / Block layer / electron transport layer layer configuration (4): hole transport layer / block layer / light emitting layer / block layer / electron transport layer Hereinafter, with reference to FIG. 1, an organic EL employing the configuration of (1) above The element will be described as this embodiment. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an organic EL element 10 according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施の形態に係る有機EL素子10では、ベースとなる基板1上に陽極2、有機材料層3、および陰極4がこの順番に積層されている。   As shown in FIG. 1, in the organic EL element 10 according to the present embodiment, an anode 2, an organic material layer 3, and a cathode 4 are laminated in this order on a substrate 1 serving as a base.

基板1には、透過性を有するガラス基板などを用いることができる。ただし、トップエミッション型有機EL素子であれば、基板に透光性を必要としないため、基板1として、シリコンウェハ等の半導体基板を用いてもよい。   As the substrate 1, a transparent glass substrate or the like can be used. However, a top emission type organic EL element does not require translucency in the substrate. Therefore, a semiconductor substrate such as a silicon wafer may be used as the substrate 1.

陽極2は、有機材料層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、有機EL素子の用途、目的に応じて、適宜選択することができる。陽極2としては、例えば、酸化錫インジウム(ITO)などが好適に用いられる。   The anode 2 only needs to have a function as an electrode for supplying holes to the organic material layer, and there is no particular limitation on the shape, structure, size, etc., depending on the use and purpose of the organic EL element. Can be appropriately selected. As the anode 2, for example, indium tin oxide (ITO) is preferably used.

なお、ITOの周辺は有機絶縁膜で囲むようにパターニングされていてもよい。この場合、有機絶縁膜としては、限定するわけではないが、ポリイミド系の樹脂材料などが好適に用いられる。   The periphery of ITO may be patterned so as to be surrounded by an organic insulating film. In this case, the organic insulating film is not limited, but a polyimide resin material or the like is preferably used.

陰極4は、有機化合物層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、適宜選択することができる。陰極4としては、例えばアルミニウムなどが好適に用いられる。   The cathode 4 only needs to have a function as an electrode for injecting electrons into the organic compound layer, and the shape, structure, size and the like are not particularly limited, and are appropriately determined depending on the use and purpose of the light-emitting element. You can choose. As the cathode 4, for example, aluminum is preferably used.

有機材料層3は、陽極2側の正孔輸送層5、発光層6、および陰極4側の電子輸送層7に大別される。   The organic material layer 3 is roughly divided into a hole transport layer 5 on the anode 2 side, a light emitting layer 6, and an electron transport layer 7 on the cathode 4 side.

ここで、本発明は、ヘテロ接合型およびホモ接合型のいずれの有機EL素子に対しても適用することもできる。   Here, the present invention can also be applied to both heterojunction type and homojunction type organic EL elements.

有機EL素子10がヘテロ接合型有機EL素子である場合、正孔輸送層5、発光層6、および電子輸送層7の各々が含有するホスト材料は、公知のホスト材料の中から適宜選択することができる。   When the organic EL element 10 is a heterojunction organic EL element, the host material contained in each of the hole transport layer 5, the light emitting layer 6, and the electron transport layer 7 is appropriately selected from known host materials. Can do.

一方、有機EL素子10がホモ接合型有機EL素子である場合、有機材料層3のホスト材料は、単一種類の材料からなる。正孔輸送層5、発光層6、および電子輸送層7は、単一種類のホスト材料に対して、各層に対応するドーパントを添加することによって形成される。   On the other hand, when the organic EL element 10 is a homojunction organic EL element, the host material of the organic material layer 3 is made of a single kind of material. The hole transport layer 5, the light emitting layer 6, and the electron transport layer 7 are formed by adding a dopant corresponding to each layer to a single type of host material.

ただし、ヘテロ接合型およびホモ接合型のいずれの場合であっても、発光層6(ホモ接合型の場合は有機材料層3)の含有するホスト材料としては、電子移動度と正孔移動度とが高く、かつ両者が同程度の材料を用いることが好ましい。ホスト材料の電子移動度および正孔移動度が共に、1×10−4cm/V・sec以上であるならば、デバイスの低電圧化を望むことができる。有機材料層3のホスト材料として、例えば、2−メチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(MADN)およびビス(カルバゾリル)ベンゾジフラン(CZBDF)等が挙げられる。 However, the host material contained in the light-emitting layer 6 (in the case of the homojunction type, the organic material layer 3) includes electron mobility and hole mobility, both in the heterojunction type and the homojunction type. It is preferable to use materials that are both high and comparable. If the electron mobility and hole mobility of the host material are both 1 × 10 −4 cm 2 / V · sec or more, it is possible to reduce the voltage of the device. Examples of the host material for the organic material layer 3 include 2-methyl-9,10-di (2-naphthyl) anthracene (MADN) and bis (carbazolyl) benzodifuran (CZBDF).

正孔輸送層5は、陽極2側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層であり、電子受容性ドーパント(p−ドーパント)を含有する。p−ドーパントとしては、例えば、2,3,5,6−テトラフルオロ−7,7,8,8−テトラシアノキノンジメタン(F4TCNQ)等を用いることができる。   The hole transport layer 5 is a layer having a function of receiving holes from the anode 2 side and transporting them to the cathode side, and contains an electron-accepting dopant (p-dopant). As the p-dopant, for example, 2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinone dimethane (F4TCNQ) can be used.

電子輸送層7は、陰極4側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層であり、電子供与性ドーパント(n−ドーパント)を含有する。n−ドーパントとしては、例えば、セシウム(Cs)等の金属を用いることができる。   The electron transport layer 7 is a layer having a function of receiving electrons from the cathode 4 side and transporting them to the anode side, and contains an electron donating dopant (n-dopant). As the n-dopant, for example, a metal such as cesium (Cs) can be used.

発光層6は正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層であり、発光ドーパント材料(発光ドーパント)を含有する。発光ドーパントとしては、正孔移動度と電子移動度のいずれか一方が高いものであってもよいし、両者が同程度のものであってもよい。具体的には、発光層6の発光ドーパントとして、Ir錯体、Pt錯体、Eu錯体、Au錯体、Re錯体、Ru錯体、およびCu錯体等が挙げられる。   The light emitting layer 6 is a layer having a function of providing a hole and electron recombination field to emit light, and contains a light emitting dopant material (light emitting dopant). As a luminescent dopant, either one of a hole mobility and an electron mobility may be high, and both may be comparable. Specifically, examples of the light emitting dopant of the light emitting layer 6 include Ir complex, Pt complex, Eu complex, Au complex, Re complex, Ru complex, and Cu complex.

また、正孔移動度が電子移動度より大きい発光ドーパントとしては、Ir(dpbic)、Ir(ppy)等が挙げられる。この場合、正孔移動度は1×10−4cm/V・sec以上、電子移動度は1×10−4cm/V・sec以下であることが好ましい。また、電子移動度が正孔移動度より大きい発光ドーパントとしては、Alq等が挙げられる。この場合、電子移動度は1×10−4cm/V・sec以上、正孔移動度は1×10−4cm/V・sec以下であることが好ましい。また、電子移動度と正孔移動度とが等しい発光ドーパントの電子移動度と正孔移動度との差は1桁以内であればよいが、1×10−4cm/V・sec以下であることがより好ましい。 Moreover, Ir (dpbic) 3 , Ir (ppy) 3 etc. are mentioned as a light emission dopant with a hole mobility larger than an electron mobility. In this case, the hole mobility is preferably 1 × 10 −4 cm 2 / V · sec or more and the electron mobility is preferably 1 × 10 −4 cm 2 / V · sec or less. Furthermore, electron mobility as the hole mobility greater than the light emitting dopant, Alq 3, and the like. In this case, the electron mobility is preferably 1 × 10 −4 cm 2 / V · sec or more and the hole mobility is preferably 1 × 10 −4 cm 2 / V · sec or less. Further, the difference between the electron mobility and the hole mobility of the light-emitting dopant having the same electron mobility and hole mobility may be within one digit, but it is 1 × 10 −4 cm 2 / V · sec or less. More preferably.

なお、発光ドーパントは複数種を混合して用いてもよいが単一種が好ましい。   In addition, although a light emitting dopant may mix and use multiple types, a single type is preferable.

発光層6に含有される発光ドーパントは、使用される発光ドーパントの正孔移動度と電子移動度との関係に応じた濃度勾配を、発光層6の厚み方向(膜厚方向)に有する。具体的には、発光ドーパントの正孔移動度をμhとし、電子移動度をμeとするとき、発光層6の発光ドーパントは、以下に記載のような濃度勾配を有する。   The light emitting dopant contained in the light emitting layer 6 has a concentration gradient in the thickness direction (film thickness direction) of the light emitting layer 6 according to the relationship between the hole mobility and the electron mobility of the light emitting dopant used. Specifically, when the hole mobility of the light emitting dopant is μh and the electron mobility is μe, the light emitting dopant of the light emitting layer 6 has a concentration gradient as described below.

μh>μeであるとき、発光層6における発光ドーパントの濃度は、陽極2側にて最も高く、陽極2側から陰極4側に向かって減少する。   When μh> μe, the concentration of the light-emitting dopant in the light-emitting layer 6 is highest on the anode 2 side and decreases from the anode 2 side toward the cathode 4 side.

μh<μeであるとき、発光層6における発光ドーパントの濃度は、陰極4側にて最も高く、陰極4側から陽極2側に向かって減少する。   When μh <μe, the concentration of the light-emitting dopant in the light-emitting layer 6 is highest on the cathode 4 side and decreases from the cathode 4 side toward the anode 2 side.

μh≒μeであるとき、発光層6における発光ドーパントの濃度は、発光層6の中心部で最も高く、陽極2側および陰極4側に向かって減少する。   When μh≈μe, the concentration of the light-emitting dopant in the light-emitting layer 6 is highest at the center of the light-emitting layer 6 and decreases toward the anode 2 side and the cathode 4 side.

また、発光層6における発光ドーパントの濃度は、ホスト材料に対して10%以上30%以下の範囲において変化することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the density | concentration of the light emission dopant in the light emitting layer 6 changes in the range of 10% or more and 30% or less with respect to a host material.

なお、通常の有機ELデバイスでは、発光層における発光ドーパントの濃度は、ホスト材料に対して5%〜10%程度が一般的である。本発明では、上述のように、通常よりも大きな範囲において変化をつけることによって、発光位置を好適に制御することができる。また、30%以上では、ドーパント間の相互作用が大きくなり、発光の失活が起こるため、30%以下であることが好適である。   In a normal organic EL device, the concentration of the light-emitting dopant in the light-emitting layer is generally about 5% to 10% with respect to the host material. In the present invention, as described above, the light emission position can be suitably controlled by making a change in a larger range than usual. Further, if it is 30% or more, the interaction between the dopants becomes large, and the deactivation of light emission occurs. Therefore, it is preferably 30% or less.

また、発光層6における発光ドーパントの濃度は、傾斜的に減少してもよいし、複数の段階を経て段階的に減少してもよい。   Further, the concentration of the light-emitting dopant in the light-emitting layer 6 may be decreased in a stepwise manner, or may be decreased step by step through a plurality of steps.

例えばμh>μeのとき、発光層6における陽極側の一定領域において発光ドーパントの濃度が30%であり、発光層6における残りの陰極側の領域において発光ドーパントの濃度が10%であってもよい。あるいは、発光ドーパントの濃度が陽極側から陰極側に向かって30%から10%に徐々に減少してもよい。   For example, when μh> μe, the concentration of the light-emitting dopant in a certain region on the anode side in the light-emitting layer 6 may be 30%, and the concentration of the light-emitting dopant in the remaining region on the cathode side in the light-emitting layer 6 may be 10%. . Alternatively, the concentration of the luminescent dopant may gradually decrease from 30% to 10% from the anode side toward the cathode side.

また、例えばμh<μeのとき、発光ドーパントの濃度の高低がμh>μeの場合と逆に配置されればよい。   For example, when μh <μe, the concentration of the light-emitting dopant may be arranged opposite to the case where μh> μe.

また、例えばμh≒μeのとき、発光層6における陽極側の一定領域において発光ドーパントの濃度が10%であり、発光層6における中央部の領域にて発光ドーパントの濃度が30%であり、発光層6における残りの陰極側の領域において発光ドーパントの濃度が10%であってもよい。あるいは、発光層6における陽極側の一定領域において、発光ドーパントの濃度が陽極側から陰極側に向かって10%から30%に徐々に増加し、発光層6における残りの陰極側の領域において発光ドーパントの濃度が陽極側から陰極側に向かって30%から10%に徐々に減少してもよい。   For example, when μh≈μe, the concentration of the light-emitting dopant is 10% in a certain region on the anode side in the light-emitting layer 6, and the concentration of the light-emitting dopant is 30% in the central region of the light-emitting layer 6. The concentration of the luminescent dopant may be 10% in the remaining cathode-side region of the layer 6. Alternatively, in a certain region on the anode side in the light emitting layer 6, the concentration of the light emitting dopant gradually increases from 10% to 30% from the anode side to the cathode side, and in the remaining cathode side region in the light emitting layer 6. May gradually decrease from 30% to 10% from the anode side toward the cathode side.

なお、傾斜的にドープ濃度が変化する発光層を形成する方法としては、これに限定されないが、インライン方式(基板搬送、蒸着源固定)を利用することができる。   In addition, as a method of forming the light emitting layer in which the dope concentration changes in an inclined manner, the method is not limited to this, but an in-line method (substrate conveyance, deposition source fixation) can be used.

以上の構成によれば、より簡易な構成によって発光領域を発光層6内に安定的に制御することができる。   According to the above configuration, the light emitting region can be stably controlled in the light emitting layer 6 with a simpler configuration.

なお、上記構成に対して、さらにブロック層を設ける場合、ブロック層は発光層6のホスト材料と同じ材料から構成すればよい。   In addition, when providing a block layer further with respect to the said structure, a block layer should just be comprised from the same material as the host material of the light emitting layer 6. FIG.

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
始めに、プラズマCVD方によってガラス基板上にシリコン半導体膜を形成し、結晶化処理を施して多結晶シリコン半導体膜を形成した。続いて、多結晶シリコン薄膜をエッチング処理し、複数の島状パターンを形成した。複数の島状パターンの上には、ゲート絶縁膜およびゲート電極層を順次形成し、エッチング処理によってパターニングを行なった。続いて、ドーピングによって島状パターンの多結晶シリコン半導体膜の各島にソース領域およびドレイン領域を形成し、複数のTFTを作成した。さらに、平坦化層としての機能を有する層間絶縁膜を形成し、スルーホールを介してITO画素電極を形成した。有機絶縁膜としてポリイミド系の樹脂層を単層で用い、ITO画素電極の周辺を囲むようにパターニングした。その後、基板を超音波洗浄し、減圧下で200℃3時間ベークした。以上の工程によって、陽極が形成された。
Example 1
First, a silicon semiconductor film was formed on a glass substrate by plasma CVD, and a crystallization process was performed to form a polycrystalline silicon semiconductor film. Subsequently, the polycrystalline silicon thin film was etched to form a plurality of island patterns. On the plurality of island patterns, a gate insulating film and a gate electrode layer were sequentially formed, and patterning was performed by an etching process. Subsequently, a source region and a drain region were formed on each island of the island-shaped polycrystalline silicon semiconductor film by doping to produce a plurality of TFTs. Further, an interlayer insulating film having a function as a planarizing layer was formed, and an ITO pixel electrode was formed through a through hole. A polyimide resin layer was used as a single layer as the organic insulating film, and was patterned so as to surround the periphery of the ITO pixel electrode. Thereafter, the substrate was ultrasonically cleaned and baked under reduced pressure at 200 ° C. for 3 hours. The anode was formed by the above process.

次に、真空蒸着法によって陽極上に以下の有機材料層(正孔輸送層/発光層/電子輸送層)を蒸着した。なお、有機材料層のホスト材料としては、MADNを用いた。   Next, the following organic material layers (hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer) were deposited on the anode by vacuum deposition. Note that MADN was used as a host material for the organic material layer.

まず、正孔輸送層として、MADNに対して、p−ドーパントであるF4TCNQを20%ドープした層を40nm形成した。   First, as a hole transport layer, a layer in which 20% of F4TCNQ as a p-dopant was doped with respect to MADN was formed to 40 nm.

次に、共蒸着によって、MADNに対して緑色燐光ドーパント(μh=3.0×10‐3cm/V・secであり、μe=4.0×10‐4cm/V・secである、正孔移動度μhが電子移動度μeよりも大きいIr錯体(以下、「Ir錯体A」という。)を30%ドープした層を15nm形成し、続いてIr錯体Aの共蒸着量を変更し、MADNに対してIr錯体Aを10%ドープした層を15nm形成した。これによって、発光層を形成した。 Next, green phosphorescent dopant (μh = 3.0 × 10 −3 cm 2 / V · sec and μe = 4.0 × 10 −4 cm 2 / V · sec with respect to MADN by co-evaporation. Then, a layer doped with 30% of an Ir complex (hereinafter referred to as “Ir complex A”) having a hole mobility μh larger than the electron mobility μe is formed to a thickness of 15 nm, and then the amount of co-deposition of Ir complex A is changed. Then, a layer of 15 nm doped with 10% of Ir complex A with respect to MADN was formed, thereby forming a light emitting layer.

なお、正孔移動度及び電子移動度については、Time of Flight(TOF)法によって、10V/cm時の値を測定して求めることができる。 The hole mobility and electron mobility can be obtained by measuring values at 10 5 V / cm by the Time of Flight (TOF) method.

最後に、電子輸送層として、MADNに対して、n−ドーパントであるCsを30%ドープした層を40nm形成した。   Finally, as an electron transport layer, a layer in which Cs which is an n-dopant was doped by 30% was formed to 40 nm with respect to MADN.

有機材料層を形成した後には、リチウムフッ素(LiF)を真空蒸着法によって0.5nmの膜厚で形成し(蒸着速度1Å/sec)、陰極として、アルミニウム(Al)を100nmの膜厚で形成した。   After the organic material layer is formed, lithium fluorine (LiF) is formed with a thickness of 0.5 nm by a vacuum evaporation method (deposition rate 1 Å / sec), and aluminum (Al) is formed with a thickness of 100 nm as a cathode. did.

実施例1の有機EL素子では、発光層中にIr錯体Aが、陽極側から陰極側に向かって減少するように、2段階の濃度で存在する。   In the organic EL device of Example 1, the Ir complex A is present in the light emitting layer at two levels so as to decrease from the anode side toward the cathode side.

(実施例2)
実施例2は、有機材料層にブロック層を含む点で実施例1と異なる。以下では有機材料層の形成プロセスを説明し、その他の説明を省略する。
(Example 2)
Example 2 differs from Example 1 in that the organic material layer includes a block layer. Below, the formation process of an organic material layer is demonstrated and other description is abbreviate | omitted.

実施例2では、真空蒸着法によって、陽極上に以下の有機材料層(正孔輸送層/ブロック層/発光層/ブロック層/電子輸送層)を蒸着した。なお、有機材料層のホスト材料としては、MADNを用いた。   In Example 2, the following organic material layers (hole transport layer / block layer / light emitting layer / block layer / electron transport layer) were deposited on the anode by a vacuum deposition method. Note that MADN was used as a host material for the organic material layer.

まず、正孔輸送層として、MADNに対して、p−ドーパントであるF4TCNQを20%ドープした層を30nm形成した。   First, as a hole transport layer, a layer in which 20% of F4TCNQ as a p-dopant was doped with respect to MADN was formed to 30 nm.

次に、ブロック層として、MADNのみを10nm製膜した。   Next, only 10 nm of MADN was formed as a block layer.

次に、共蒸着によって、MADNに対して緑色燐光ドーパントであるIr錯体Aを30%ドープした層を15nm形成し、続いてIr錯体Aの共蒸着量のみ変更し、MADNに対してIr錯体Aを10%ドープした層を15nm形成した。これによって、発光層を形成した。   Next, 15 nm of a layer in which 30% of Ir complex A, which is a green phosphorescent dopant, is doped to MADN is formed by co-evaporation, and then only the amount of co-deposition of Ir complex A is changed. A layer doped with 10% was formed to 15 nm. Thus, a light emitting layer was formed.

次に、再びブロック層として、MADNのみを10nm製膜した。   Next, only 10 nm of MADN was formed as a block layer again.

最後に、電子輸送層として、MADNに対して、n−ドーパントであるCsを30%ドープした層を30nm形成した。   Finally, as an electron transport layer, a layer in which 30% of Cs which is an n-dopant was doped with respect to MADN was formed to 30 nm.

(実施例3)
実施例3は、有機材料層にブロック層を含む点、および発光層中にIr錯体Aが傾斜的濃度で存在する点において、実施例1と異なる。以下では有機材料層の形成プロセスを説明し、その他の説明を省略する。
(Example 3)
Example 3 differs from Example 1 in that the organic material layer includes a block layer and that the Ir complex A is present in a gradient concentration in the light emitting layer. Below, the formation process of an organic material layer is demonstrated and other description is abbreviate | omitted.

実施例3では、真空蒸着法によって、陽極上に以下の有機材料層(正孔輸送層/ブロック層/発光層/ブロック層/電子輸送層)を蒸着した。なお、有機材料層のホスト材料としては、MADNを用いた。   In Example 3, the following organic material layers (hole transport layer / block layer / light emitting layer / block layer / electron transport layer) were deposited on the anode by vacuum deposition. Note that MADN was used as a host material for the organic material layer.

まず、正孔輸送層として、MADNに対して、p−ドーパントであるF4TCNQを20%ドープした層を30nm形成した。   First, as a hole transport layer, a layer in which 20% of F4TCNQ as a p-dopant was doped with respect to MADN was formed to 30 nm.

次に、ブロック層として、MADNのみを10nm製膜した。   Next, only 10 nm of MADN was formed as a block layer.

次に、共蒸着によって、MADNに対して緑色燐光ドーパントであるIr錯体Aをドープした層を30nm形成した。この際、インライン方式によって、MADNに対するIr錯体Aのドープ濃度を30%から10%まで傾斜的に変動させた。これによって、発光層を形成した。   Next, 30 nm of a layer doped with Ir complex A, which is a green phosphorescent dopant, was formed on MADN by co-evaporation. At this time, the doping concentration of Ir complex A with respect to MADN was changed in an inclined manner from 30% to 10% by an in-line method. Thus, a light emitting layer was formed.

次に、再びブロック層として、MADNのみを10nm製膜した。   Next, only 10 nm of MADN was formed as a block layer again.

最後に、電子輸送層として、MADNに対して、n−ドーパントであるCsを30%ドープした層を30nm形成した。   Finally, as an electron transport layer, a layer in which 30% of Cs which is an n-dopant was doped with respect to MADN was formed to 30 nm.

(実施例4)
実施例4では、実施例1〜3と異なり、発光層において、μh=3.0×10‐2cm/V・secであり、μe=4.0×10‐2cm/V・secである、正孔移動度μhと電子移動度μeとが等しい緑色燐光ドーパントであるIr錯体(以下、Ir錯体Bという)を用いている。すなわち、実施例4では、発光層の中央部においてIr錯体Bが最も高い濃度を有している。
Example 4
In Example 4, unlike in Examples 1 to 3, in the light emitting layer, μh = 3.0 × 10 −2 cm 2 / V · sec and μe = 4.0 × 10 −2 cm 2 / V · sec. Ir complex (hereinafter referred to as Ir complex B), which is a green phosphorescent dopant having the same hole mobility μh and electron mobility μe, is used. That is, in Example 4, the Ir complex B has the highest concentration in the central portion of the light emitting layer.

以下では有機材料層の形成プロセスを説明し、その他の説明を省略する。   Below, the formation process of an organic material layer is demonstrated and other description is abbreviate | omitted.

実施例4では、真空蒸着法によって、陽極上に以下の有機材料層(正孔輸送層/ブロック層/発光層/ブロック層/電子輸送層)を蒸着した。なお、有機材料層のホスト材料としては、MADNを用いた。   In Example 4, the following organic material layers (hole transport layer / block layer / light emitting layer / block layer / electron transport layer) were deposited on the anode by a vacuum deposition method. Note that MADN was used as a host material for the organic material layer.

まず、正孔輸送層として、MADNに対して、p−ドーパントであるF4TCNQを20%ドープした層を30nm形成した。   First, as a hole transport layer, a layer in which 20% of F4TCNQ as a p-dopant was doped with respect to MADN was formed to 30 nm.

次に、ブロック層として、MADNのみを10nm製膜した。   Next, only 10 nm of MADN was formed as a block layer.

次に、共蒸着によって、MADNに対して緑色燐光ドーパントであるIr錯体Bをドープした層を30nm形成した。この際、インライン方式によって、MADNに対するIr錯体Bのドープ濃度を変動した。具体的には、始めの15mmを10%から30%まで傾斜的に変動させ、その後の15mmを30%から10%まで傾斜的に変動させた。これによって、発光層を形成した。   Next, 30 nm of a layer doped with Ir complex B, which is a green phosphorescent dopant, was formed on MADN by co-evaporation. At this time, the doping concentration of Ir complex B with respect to MADN was varied by an in-line method. Specifically, the first 15 mm was changed in an inclined manner from 10% to 30%, and the subsequent 15 mm was changed in an inclined manner from 30% to 10%. Thus, a light emitting layer was formed.

次に、再びブロック層として、MADNのみを10nm製膜した。   Next, only 10 nm of MADN was formed as a block layer again.

最後に、電子輸送層として、MADNに対して、n−ドーパントであるCsを30%ドープした層を30nm形成した。   Finally, as an electron transport layer, a layer of 30 nm doped with 30% of Cs as an n-dopant was formed with respect to MADN.

(実施例5)
実施例5では、実施例4と同様に、正孔移動度μhと電子移動度μeとがほぼ同等の緑色燐光ドーパントであるIr錯体Bを用いている。実施例5は、Ir錯体Bの濃度勾配が傾斜的ではなく、段階的である点において、実施例4と異なる。
(Example 5)
In Example 5, as in Example 4, Ir complex B, which is a green phosphorescent dopant having substantially the same hole mobility μh and electron mobility μe, is used. Example 5 differs from Example 4 in that the concentration gradient of Ir complex B is not a gradient but is stepwise.

以下では有機材料層の形成プロセスを説明する。   Below, the formation process of an organic material layer is demonstrated.

実施例5では、真空蒸着法によって、陽極上に以下の有機材料層(正孔輸送層/ブロック層/発光層/ブロック層/電子輸送層)を蒸着した。なお、有機材料層のホスト材料としては、MADNを用いた。   In Example 5, the following organic material layers (hole transport layer / block layer / light emitting layer / block layer / electron transport layer) were deposited on the anode by a vacuum deposition method. Note that MADN was used as a host material for the organic material layer.

まず、正孔輸送層として、MADNに対して、p−ドーパントであるF4TCNQを20%ドープした層を30nm形成した。   First, as a hole transport layer, a layer in which 20% of F4TCNQ as a p-dopant was doped with respect to MADN was formed to 30 nm.

次に、ブロック層として、MADNのみを10nm製膜した。   Next, only 10 nm of MADN was formed as a block layer.

次に、共蒸着によって、MADNに対して緑色燐光ドーパントであるIr錯体Bをドープした層を30nm形成した。この際、Ir錯体Aの共蒸着量のみ変更することによって、MADNに対するIr錯体Aのドープ濃度について、最初に形成した10mmでは10%とし、次の10mmでは30%とし、最後に形成した10mmでは再び10%とした。これによって、発光層を形成した。   Next, 30 nm of a layer doped with Ir complex B, which is a green phosphorescent dopant, was formed on MADN by co-evaporation. At this time, by changing only the co-deposition amount of Ir complex A, the doping concentration of Ir complex A with respect to MADN is 10% in the first 10 mm, 30% in the next 10 mm, and 10 mm in the last 10 mm. Again 10%. Thus, a light emitting layer was formed.

次に、再びブロック層として、MADNのみを10nm製膜した。   Next, only 10 nm of MADN was formed as a block layer again.

最後に、電子輸送層として、MADNに対して、n−ドーパントであるCsを30%ドープした層を30nm形成した。   Finally, as an electron transport layer, a layer of 30 nm doped with 30% of Cs as an n-dopant was formed with respect to MADN.

(比較例1)
比較例では、発光層として、MADNにIr錯体Aを15%ドープした層を30mm形成した他は、実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example, an organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that 30 mm of a layer obtained by doping 15% of Ir complex A into MADN was formed as the light emitting layer.

(駆動電圧、電流効率、CIE色度の測定)
得られた実施例1〜5の有機EL素子および比較例の有機EL素子が、1000cd/mで発光するように電圧を印加し、この輝度における駆動電圧、電流効率、CIE色度をそれぞれ測定した。また、各有機EL素子における1000cd/m発光時のT70における色度ずれを測定し、さらに、1000cd/m発光時の寿命を測定した。
(Measurement of drive voltage, current efficiency, CIE chromaticity)
A voltage was applied so that the obtained organic EL elements of Examples 1 to 5 and the organic EL element of the comparative example emitted light at 1000 cd / m 2 , and the driving voltage, current efficiency, and CIE chromaticity at this luminance were measured. did. Moreover, the chromaticity shift | offset | difference in T70 at the time of 1000 cd / m < 2 > light emission in each organic EL element was measured, and also the lifetime at the time of 1000 cd / m < 2 > light emission was measured.

なお、色度ずれについては、暗室下、一定電流値の条件において、1000cd/m発光時、および700cd/mまで輝度が劣化した条件下にて色度測定を行い、初期状態に比べた際のCIE色度のx、yを測定し、その差異を示した。 Note that the chromaticity deviation, a dark room, under the condition of a constant current value, at 1000 cd / m 2 light emission, and performs the chromaticity measurement under conditions in which the luminance is deteriorated to 700 cd / m 2, compared to the initial state The CIE chromaticity x and y were measured and the difference was shown.

得られた結果を表1に示した。なお、実施例4および5は、実施例1〜3および比較例1とは発光ドーパントの材料が異なるため、その特性や寿命を比較することはできない。   The obtained results are shown in Table 1. In addition, since Example 4 and 5 differ from Examples 1-3 and Comparative Example 1 in the material of a light emission dopant, the characteristic and lifetime cannot be compared.

Figure 2011061016
Figure 2011061016

実施例1〜3は、比較例1に比して、電流効率、色度ずれ、および寿命の点において、性能が向上した。よって、比較例1では、発光層外(F4TCNQあるいはCs)への移動が起こりやすくなり、発光効率が落ち込んでいるのに対し、実施例1〜3では、発光層内への発光の押さえ込みがされていることが明らかとなった。   In Examples 1 to 3, the performance was improved compared to Comparative Example 1 in terms of current efficiency, chromaticity shift, and lifetime. Therefore, in Comparative Example 1, the movement to the outside of the light emitting layer (F4TCNQ or Cs) is likely to occur and the light emission efficiency is lowered, whereas in Examples 1 to 3, light emission is suppressed in the light emitting layer. It became clear that.

また、実施例2は、実施例1に比して、寿命が長く保たれた。よって、発光層と正孔輸送層または電子輸送層との接触を回避することによって、層間における界面の劣化が抑制され、長寿命化されるが明らかとなった。   In addition, the life of Example 2 was kept longer than that of Example 1. Therefore, it has been clarified that by avoiding contact between the light emitting layer and the hole transport layer or the electron transport layer, deterioration of the interface between layers is suppressed and the life is extended.

また、実施例3は、実施例2に比して寿命が長く保たれた。よって、発光層内における発光ドーパントの濃度を傾斜的に変化させると、発光領域をより効率よく制御することが明らかとなった。   Further, the life of Example 3 was kept longer than that of Example 2. Therefore, it has been clarified that when the concentration of the light emitting dopant in the light emitting layer is changed in an inclined manner, the light emitting region is controlled more efficiently.

また、実施例4および5は、実施例1〜3と同程度の優れた性能を示した。   In addition, Examples 4 and 5 showed the same excellent performance as Examples 1-3.

本発明は、低コストで量産可能な有機エレクトロルミネッセンスとして利用することができる。   The present invention can be used as organic electroluminescence that can be mass-produced at low cost.

1 基板
2 陽極
3 有機材料層
4 陰極
5 正孔輸送層
6 発光層
7 電子輸送層
10 有機EL素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Anode 3 Organic material layer 4 Cathode 5 Hole transport layer 6 Light emitting layer 7 Electron transport layer 10 Organic EL element

Claims (6)

陽極および陰極からなる一対の電極の間に発光層を含む有機層を挟持したエレクトロルミネッセンス素子であって、
上記発光層の含有する発光ドーパント材料は、当該発光ドーパント材料の電子移動度と正孔移動度との関係に応じた濃度勾配を当該発光層の厚さ方向に有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
An electroluminescence element having an organic layer including a light emitting layer sandwiched between a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode,
The light-emitting dopant material contained in the light-emitting layer has a concentration gradient in the thickness direction of the light-emitting layer according to the relationship between the electron mobility and the hole mobility of the light-emitting dopant material. element.
上記発光ドーパント材料の正孔移動度が電子移動度よりも大きく、上記発光層における上記発光ドーパント材料の濃度は、上記陽極から上記陰極に向かって減少することを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The hole mobility of the light emitting dopant material is larger than the electron mobility, and the concentration of the light emitting dopant material in the light emitting layer decreases from the anode toward the cathode. Organic electroluminescence device. 上記発光ドーパント材料の電子移動度が正孔移動度よりも大きく、上記発光層における上記発光ドーパント材料の濃度は、上記陰極から上記陽極に向かって減少することを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The electron mobility of the light emitting dopant material is larger than a hole mobility, and the concentration of the light emitting dopant material in the light emitting layer decreases from the cathode toward the anode. Organic electroluminescence device. 上記発光ドーパント材料の電子移動度と正孔移動度とが等しく、上記発光層における上記発光ドーパント材料の濃度は、上記発光層の厚みの中心部から上記陽極および上記陰極に向かって減少していることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The electron mobility and hole mobility of the light emitting dopant material are equal, and the concentration of the light emitting dopant material in the light emitting layer decreases from the center of the thickness of the light emitting layer toward the anode and the cathode. The organic electroluminescent element according to claim 1. 上記有機層のホスト材料は、単一種類からなることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The organic electroluminescent element according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic layer has a single host material. 上記発光層における上記発光ドーパント材料の濃度は、上記発光層中のホスト材料に対して10%以上30%以下の範囲内にあることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The concentration of the light-emitting dopant material in the light-emitting layer is in the range of 10% to 30% with respect to the host material in the light-emitting layer. Organic electroluminescence element.
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