JP2012059974A - Organic thin film electroluminescent element having self-assembled monomolecular film - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing an element at a lower cost with respect to a polymer organic EL element as well as an organic- inorganic hybrid LED on which cost reduction is expected, and a low-molecular organic EL element having a higher cost to reduce interfacial deterioration.SOLUTION: In order to easily modify the surface of a cathode 3 in this organic thin film electroluminescent element 1, an organic EL element 1 having such a reverse structure compared to normal that the cathode 3 exists between a substrate 2 and a luminescent organic compound layer 4 is manufactured, and a self-assembled monomolecular film 6 is directly disposed on the surface thereof under a condition close to normal temperatures and normal pressures. Thereby, electrons can be excellently injected from the cathode 3 side while preventing holes injected from an anode 5 side from flowing out to the cathode 3 side, and a method for manufacturing a device having high luminance is provided.

Description

本発明は、自己組織化単分子膜を有する有機薄膜電界発光素子に関するものである。   The present invention relates to an organic thin film electroluminescent device having a self-assembled monomolecular film.

少なくとも一層の発光性有機化合物層(有機エレクトロルミネッセンス層)が、陰極と陽極とに挟まれた構造の有機薄膜電界発光素子(以下、「有機EL素子」と称する。)は、無機EL素子に比べて印加電圧を大幅に低下させることができ、多彩な発光色の素子が作製可能である(例えば、非特許文献1〜3、特許文献1〜3参照)。   An organic thin film electroluminescent element (hereinafter referred to as “organic EL element”) having a structure in which at least one light emitting organic compound layer (organic electroluminescence layer) is sandwiched between a cathode and an anode is compared with an inorganic EL element. Thus, the applied voltage can be greatly reduced, and various light emitting elements can be manufactured (see, for example, Non-Patent Documents 1 to 3 and Patent Documents 1 to 3).

現在、より高性能な有機EL素子を得るため、材料の開発・改良をはじめ、様々なデバイス構造が提案されており、活発な研究が行われている。   At present, in order to obtain a higher performance organic EL element, various device structures including material development and improvement have been proposed, and active research is being conducted.

この有機EL素子については既に様々な発光色の素子、また高輝度、高効率の素子が開発されており、表示装置の画素としての利用や光源としての利用など多種多様な用途が検討されているが、実用化されているものは数少ない。低コストでの素子作製が困難であることが、その理由としてあげられる。課題である低コスト化の最有力技術として検討されているのが高分子有機EL素子である。これは、高分子有機EL素子は常圧かつ常温に近い比較的温和な条件で素子上に高分子発光材料を塗布することで発光性有機化合物層を作製でき、高温や高真空などの特殊環境下での発光性有機化合物層の作製が必要である低分子有機EL素子に比べて、当該有機化合物層の製膜が容易となるためである。しかしながら、高分子有機EL素子においても、高輝度の素子の作製には、陰極の電極と有機化合物層の間にフッ化リチウムや酸化リチウム等の層を高温や高真空などの特殊環境下で製膜する必要がある(例えば、非特許文献4参照)など、素子作製の低コスト化には未だ課題があった。
一方で、低コスト化の新たな手法として有機−無機ハイブリッドLED(以下、「HOILED」と称する。)の開発(例えば、非特許文献5、特許文献4参照)も進められている。大気安定な金属を用いることのできるHOILEDは、本質的に封止を必要とせず、素子を封止する必要があったこれまでの有機EL素子とくらべて大幅なコスト低減を図ることができる。しかしながら、このHOILEDの場合であっても、現在の素子の作製方法においては高温や高真空などの特殊環境下での金属酸化物層の製膜が繰り返し必要となり、コスト面での最適化が達成されているとは言い難い。
Regarding this organic EL element, various light emitting color elements and elements with high luminance and high efficiency have already been developed, and various uses such as use as a pixel of a display device and use as a light source are being studied. However, few have been put to practical use. The reason is that it is difficult to fabricate the device at low cost. Polymer organic EL devices are being studied as the most promising technology for cost reduction, which is a problem. This is because a polymer organic EL device can produce a light-emitting organic compound layer by applying a polymer light-emitting material on the device under a relatively mild condition at normal pressure and near normal temperature. This is because it is easier to form the organic compound layer than a low-molecular organic EL element that requires the production of a light-emitting organic compound layer below. However, even in a polymer organic EL element, a high-luminance element can be produced by forming a layer of lithium fluoride or lithium oxide between a cathode electrode and an organic compound layer in a special environment such as high temperature or high vacuum. There is still a problem in reducing the cost of device fabrication, such as the need to form a film (see, for example, Non-Patent Document 4).
On the other hand, the development of organic-inorganic hybrid LEDs (hereinafter referred to as “HOILED”) (see, for example, Non-Patent Document 5 and Patent Document 4) is also in progress as a new method for reducing costs. A HOILED that can use an air-stable metal essentially does not require sealing, and can achieve a significant cost reduction compared to conventional organic EL devices that have required sealing the device. However, even in the case of this HOILED, the current device fabrication method requires repeated formation of a metal oxide layer in a special environment such as high temperature or high vacuum, thereby achieving cost optimization. It is hard to say that it is.

特開平10−153967号公報JP-A-10-153967 特開平10−12377号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-12377 特開平11−40358号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-40358 特開2007−53286号公報JP 2007-53286 A

Appl.Phys.Lett. 51(12),913,1987Appl. Phys. Lett. 51 (12), 913, 1987 Appl.Phys.Lett. 71(1),34,1997Appl. Phys. Lett. 71 (1), 34, 1997 Nature 357,477,1992Nature 357, 477, 1992 Appl.Phys.Lett. 70(2),152,1997Appl. Phys. Lett. 70 (2), 152, 1997 Appl.Phys.Lett. 89,183510,2006Appl. Phys. Lett. 89, 183510, 2006

本発明は上記現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板と発光性有機化合物層の間に陰極が存在するような通常とは逆の構造を有する有機EL素子の作製において、高温や高真空といった特殊な環境下での製膜工程を減らすことにより、低コストで有機薄膜電界発光素子、及びこの発光素子を備えた照明装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above situation, and its purpose is to produce a high temperature in the production of an organic EL device having a structure opposite to a normal structure in which a cathode exists between a substrate and a light-emitting organic compound layer. An object of the present invention is to provide an organic thin-film electroluminescent element and a lighting device equipped with the light-emitting element at low cost by reducing the film forming process in a special environment such as high vacuum.

本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、本発明の到達したものであって、下記の本発明により達成される。 As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have achieved the present invention and are achieved by the following present invention.

すなわち本発明は、
(1)基板、陰極、自己組織化単分子膜層、発光材料を含む有機化合物層、陽極がこの順番に存在し、さらに陰極と自己組織化単分子膜層の間には他の層が存在しない構造を有することを特徴とする有機薄膜電界発光素子である。
That is, the present invention
(1) A substrate, a cathode, a self-assembled monolayer, an organic compound layer containing a luminescent material, and an anode are present in this order, and another layer is present between the cathode and the self-assembled monolayer. It is an organic thin film electroluminescent element characterized by having a structure which does not.

これにより、優れた発光輝度を発現できる低分子および高分子材料を有する有機薄膜電界発光素子が得られる。   Thereby, the organic thin film electroluminescent element which has a low molecular and high molecular material which can express the outstanding light-emitting luminance is obtained.

好適には、
(2)前記構造に加えて前記陰極に最も近い発光材料を含む有機化合物層と自己組織化単分子膜層の間には他の層が存在しない構造を有する有機薄膜電界発光素子である。
Preferably,
(2) An organic thin film electroluminescent device having a structure in which no other layer exists between the organic compound layer containing the light emitting material closest to the cathode and the self-assembled monolayer in addition to the structure.

これにより、陰極側から電子が効率的に発光材料を含む有機化合物層に注入されることで、陽極側から注入された正孔とエキシトンを良好に形成可能となり、発光輝度が向上する。   Thereby, electrons are efficiently injected from the cathode side into the organic compound layer containing the light emitting material, so that holes and excitons injected from the anode side can be formed satisfactorily, and light emission luminance is improved.

より好適には、
(3)前記陰極の仕事関数が4.0eVより大きいことを特徴とする有機薄膜電界発光素子である。
More preferably,
(3) The organic thin film electroluminescent device is characterized in that the work function of the cathode is larger than 4.0 eV.

これにより、大気安定性の高い本質的には封止を必要としない有機薄膜電界発光素子が得られる。   As a result, an organic thin film electroluminescent device having high atmospheric stability and essentially not requiring sealing is obtained.

より一層好適には、
(4)前記陽極と有機化合物層の間に金属酸化物層を含む有機薄膜電界発光素子である。
Even more preferably,
(4) An organic thin film electroluminescent device comprising a metal oxide layer between the anode and the organic compound layer.

これにより、陽極側から有機化合物層への正孔の注入効率が向上し、陰極上に存在する自己組織化単分子膜の効果を充分に発揮することが出来る。なお、電極が金属酸化物である場合には、電極とは異なる組成の金属酸化物層を導入することとなる。 Thereby, the injection efficiency of holes from the anode side to the organic compound layer is improved, and the effect of the self-assembled monolayer existing on the cathode can be sufficiently exhibited. When the electrode is a metal oxide, a metal oxide layer having a composition different from that of the electrode is introduced.

さらにより一層好適には、
(5)有機薄膜電界発光素子に具備される自己組織化単分子膜の前駆体が、下記一般式(1)で表される化合物より得られることを特徴とする有機薄膜電界発光素子である。
Even more preferably,
(5) The organic thin film electroluminescent device is characterized in that a precursor of a self-assembled monomolecular film provided in the organic thin film electroluminescent device is obtained from a compound represented by the following general formula (1).

−Si−A4−n ・・・(1) R n -Si-A 4-n ··· (1)

上記において、nは1〜3であらわされる正の整数である。Aは、水酸基、ハロゲン、又はアルコキシ基であり、複数ある場合には互いに異なってもよい。また、Rは有機置換基であり、複数ある場合には互いに異なってもよい。 In the above, n is a positive integer represented by 1 to 3. A is a hydroxyl group, a halogen, or an alkoxy group, and when there are a plurality, A may be different from each other. R is an organic substituent, and when there are a plurality of R, they may be different from each other.

このような前駆体を用いて陰極上で自己組織化単分子膜を形成すると、自己組織化単分子膜層が陰極と強く相互作用でき、より安定性の高い有機薄膜電界発光素子を得ることができる。 When such a precursor is used to form a self-assembled monolayer on the cathode, the self-assembled monolayer can interact strongly with the cathode, resulting in a more stable organic thin film electroluminescent device. it can.

また、さらにより一層好適には、
(6)前記自己組織化単分子膜の前駆体を用いて作成した自己組織化単分子膜の平均厚さが0.1nm以上3nm以下であることを特徴とする有機薄膜電界発光素子である。
Furthermore, even more preferably,
(6) An organic thin film electroluminescent device characterized in that an average thickness of a self-assembled monolayer prepared using the precursor of the self-assembled monolayer is from 0.1 nm to 3 nm.

これにより、陰極側からの電子注入が効率よく行え、有機薄膜電界発光素子の輝度が更に向上することとなる。   Thereby, the electron injection from the cathode side can be performed efficiently, and the brightness of the organic thin film electroluminescent element is further improved.

また、
(7)上記有機薄膜電界発光素子を備える照明装置である。
Also,
(7) An illumination device including the organic thin film electroluminescent element.

これにより、低コストで優れた発光輝度を発現できる照明装置が得られる。   Thereby, the illuminating device which can express the outstanding light-emitting luminance at low cost is obtained.

以上のように、本発明によれば、基板と有機化合物層の間に陰極が存在するような通常とは逆の構造を有する有機EL素子を、安価に作製することができ、そしてそれを具備する照明装置が提供できる。 As described above, according to the present invention, an organic EL element having a structure opposite to a normal structure in which a cathode is present between a substrate and an organic compound layer can be produced at low cost, and provided with it. A lighting device can be provided.

本発明における基板と有機化合物層の間に陰極が存在するような通常とは逆構造を有する有機EL素子の縦断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the longitudinal cross-section of the organic EL element which has a structure contrary to the normal in which a cathode exists between the board | substrate and organic compound layer in this invention. 実施例1〜3および比較例1で製造された発光素子に対して、初期の輝度の評価を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having evaluated initial brightness | luminance with respect to the light emitting element manufactured in Examples 1-3 and the comparative example 1. FIG. 実施例4〜6および比較例1で製造された発光素子に対して、初期の輝度の評価を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having evaluated initial brightness | luminance with respect to the light emitting element manufactured in Examples 4-6 and the comparative example 1. FIG.

以下、本発明の有機薄膜電界発光素子、照明装置を図面に基づき好適な実施形態について説明する。なお、本発明はこれらの構造に限られるものではない。
(実施の形態1)
図1は、基板と有機化合物層の間に陰極が存在するような通常とは逆の構造を有する有機EL素子の縦断面を模式的に示す図である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an organic thin film electroluminescent element and a lighting device of the invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to these structures.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram schematically showing a longitudinal section of an organic EL element having a structure opposite to a normal structure in which a cathode is present between a substrate and an organic compound layer.

図1に示す発光素子(エレクトロルミネッセンス素子)1は、陰極(一方の電極)3と、陽極(他方の電極)5と、陰極3と陽極5との間(一対の電極間)に、有機化合物層4が介挿され、さらに、有機化合物層4と陽極5との間に正孔注入性層7が、有機化合物層4と陰極3との間に自己組織化単分子膜層6がそれぞれ設けられてなるものである。そして、発光素子1は、その全体が基板2上に設けられている。この発光素子はこれで完成する。なお、本素子が当初の目的を発揮することを妨げない限り、ここに記載以外の構造を要していても良く、たとえば本素子を酸素や水への暴露を防ぐためや電極の保護のために、膜などで封止をしても何ら支障はない。   1 includes an organic compound between a cathode (one electrode) 3, an anode (the other electrode) 5, and between the cathode 3 and the anode 5 (between a pair of electrodes). A layer 4 is interposed, and a hole injecting layer 7 is provided between the organic compound layer 4 and the anode 5, and a self-assembled monolayer 6 is provided between the organic compound layer 4 and the cathode 3. It is made. The entire light emitting element 1 is provided on the substrate 2. This light emitting element is thus completed. In addition, as long as this element does not prevent the original purpose from being exhibited, a structure other than that described here may be required. For example, to prevent the element from being exposed to oxygen or water or to protect the electrode. In addition, there is no problem even if sealing with a film or the like.

基板2は、発光素子1の支持体となるものであり、さらにここでは導電性を有する陰極が直接作製される支持体でもある。本実施形態の発光素子1は、光の取り出し方向を制限されるものではなく、基板2側から光を取り出す構成(ボトムエミッション型)の場合と、基板2とは反対側の陽極5から光を取り出す構成(トップエミッション型)の場合と、その両方から光を取り出す構成(透明型)の3つが考えられる。トップエミッション型の場合、基板2および陰極3は透明な物質でも不透明な物質でも当初の目的を妨げない限り自由に選択できるが、ボトムエミッション型や透明型の場合、基板2および陰極3は、双方とも実質的に透明(無色透明、着色透明または半透明)である必要がある。   The substrate 2 serves as a support for the light-emitting element 1 and is also a support for directly producing a conductive cathode here. The light emitting element 1 of the present embodiment is not limited in the light extraction direction, and is configured to extract light from the substrate 2 side (bottom emission type) and from the anode 5 on the side opposite to the substrate 2. There are three possible configurations: a configuration for extracting light (top emission type) and a configuration for extracting light from both (transparent type). In the case of the top emission type, the substrate 2 and the cathode 3 can be freely selected as long as they do not interfere with the original purpose, regardless of whether the substrate 2 and the cathode 3 are transparent materials or opaque materials. Both must be substantially transparent (colorless transparent, colored transparent or translucent).

実質的に透明であるような基板2の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料や、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of the constituent material of the substrate 2 that is substantially transparent include resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polypropylene, cycloolefin polymer, polyamide, polyethersulfone, polymethyl methacrylate, polycarbonate, and polyarylate. Examples thereof include glass materials such as quartz glass and soda glass, and one or two or more of these can be used in combination.

トップエミッション型の場合に使用可能な不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料で構成された基板、ステンレス鋼のような金属基板の表面に酸化膜(絶縁膜)を形成したもの、アルミ箔のようなフレキシブルな金属膜表面に酸化膜(絶縁膜)を形成したもの、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。
なお、基板そのものを電極として使用しても良い。その場合には、金属板などの導電性基板そのものが陰極となる。
Non-transparent substrates that can be used in the top emission type include, for example, a substrate made of a ceramic material such as alumina, an oxide film (insulating film) formed on the surface of a metal substrate such as stainless steel, and aluminum. Examples thereof include a substrate in which an oxide film (insulating film) is formed on the surface of a flexible metal film such as a foil, and a substrate made of a resin material.
Note that the substrate itself may be used as an electrode. In that case, the conductive substrate itself such as a metal plate becomes the cathode.

このような基板2の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜30mm程度であるのが好ましく、0.1〜10mm程度であるのがより好ましい。   Although the average thickness of such a board | substrate 2 is not specifically limited, It is preferable that it is about 0.1-30 mm, and it is more preferable that it is about 0.1-10 mm.

本構造における陰極3は、導電性に優れていること、そしてボトムエミッション型および透明型の場合、照明装置として使用する際に必要な光の波長領域において透過性に優れていることである。さらに、本構造における陰極3は、大気下で安定であるような仕事関数の大きな材料であることが好ましい。とくに、仕事関数が4eV以上であると、大気下での安定性を獲得することができる。これらは陽極5においても同様で、仕事関数が大きく、導電性に優れ、トップエミッション型および透明型の場合、照明装置として使用する際に必要な光の波長領域において透過性に優れている材料を用いることが望ましい。なお、仕事関数は紫外線光電子分光分析(UPS)等の既存公知の方法にて測定できる。   The cathode 3 in this structure is excellent in conductivity, and in the case of the bottom emission type and the transparent type, it is excellent in transmittance in the wavelength region of light necessary for use as a lighting device. Furthermore, the cathode 3 in this structure is preferably a material having a large work function that is stable in the atmosphere. In particular, when the work function is 4 eV or more, stability in the atmosphere can be obtained. The same applies to the anode 5, which has a large work function, excellent conductivity, and in the case of a top emission type and a transparent type, a material having excellent transparency in the wavelength region of light necessary for use as a lighting device. It is desirable to use it. The work function can be measured by a known method such as ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS).

陰極3および陽極5の構成材料としては、例えば、ITO(インジウム酸化錫)、IZO(インジウム酸化亜鉛)、FTO(フッ素酸化錫)、In、SnO、Sb含有SnO、Al含有ZnO等の酸化物、Al、Au、Pt、Ag、Cuなどの金属類やこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of constituent materials of the cathode 3 and the anode 5 include ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), FTO (fluorine tin oxide), In 2 O 3 , SnO 2 , Sb-containing SnO 2 , and Al-containing ZnO. Examples thereof include oxides such as Al, Au, Pt, Ag, and Cu, and alloys containing these, and one or more of these can be used in combination.

このような陰極3の平均厚さは、特に限定されないが、10〜200nm程度であるのが好ましく、30〜150nm程度であるのがより好ましい。また、Al、Au、Pt、Ag、Cu等の不透過な材料を用いる場合でも、例えば平均厚さを10〜30nm程度にすることで、ボトムエミッション型および透明型の陰極として使用することもできる。   The average thickness of the cathode 3 is not particularly limited, but is preferably about 10 to 200 nm, and more preferably about 30 to 150 nm. Even when an opaque material such as Al, Au, Pt, Ag, or Cu is used, it can be used as a bottom emission type or transparent type cathode, for example, by setting the average thickness to about 10 to 30 nm. .

一方、陽極5の平均厚さは、特に限定されないが、10〜10000nm程度であるのが好ましく、30〜150nm程度であるのがより好ましい。また、Al、Au、Pt、Ag、Cu等の不透過な材料を用いる場合でも、例えば平均厚さを10〜30nm程度にすることで、トップエミッション型および透明型の陽極として使用することもできる。   On the other hand, the average thickness of the anode 5 is not particularly limited, but is preferably about 10 to 10000 nm, and more preferably about 30 to 150 nm. Even when an impermeable material such as Al, Au, Pt, Ag, or Cu is used, it can be used as a top emission type or transparent type anode by setting the average thickness to about 10 to 30 nm, for example. .

有機化合物層4は、発光を担う層であり、少なくとも発光材料を含む層である。発光材料として、低分子の発光材料や高分子の発光材料が挙げられる。これら発光材料は、単独で用いても、複数種類を混合しても、さらには発光しない材料など他の物質と混合して用いてもかまわない。とくに、照明など多様な発光色が求められるような用途で使用する場合には、異なる発光スペクトルを有する他の発光材料と混合したり、2種類以上のモノマーを混合してポリマーを作成したりすることが好ましい。また、有機化合物層4は単層であっても、複数層であってもよい。   The organic compound layer 4 is a layer responsible for light emission, and is a layer containing at least a light emitting material. Examples of the light emitting material include a low molecular light emitting material and a high molecular light emitting material. These light emitting materials may be used singly, a plurality of types may be mixed, or a material that does not emit light may be mixed with other substances. In particular, when used in applications that require various emission colors, such as lighting, it is mixed with other light-emitting materials having different emission spectra, or a polymer is prepared by mixing two or more types of monomers. It is preferable. The organic compound layer 4 may be a single layer or a plurality of layers.

高分子の発光材料としては、例えば、トランス型ポリアセチレン、シス型ポリアセチレン、ポリ(ジ−フェニルアセチレン)(PDPA)、ポリ(アルキル,フェニルアセチレン)(PAPA)のようなポリアセチレン系化合物、ポリ(パラ−フェニレンビニレン)(PPV)、ポリ(2,5−ジアルコキシ−パラ−フェニレンビニレン)(RO−PPV)、シアノ−置換−ポリ(パラ−フェニレンビニレン)(CN−PPV)、ポリ(2−ジメチルオクチルシリル−パラ−フェニレンビニレン)(DMOS−PPV)、ポリ(2−メトキシ,5−(2’−エチルヘキソキシ)−パラ−フェニレンビニレン)(MEH−PPV)のようなポリパラフェニレンビニレン系化合物、ポリ(3−アルキルチオフェン)(PAT)のようなポリチオフェン系化合物、ポリ(9,9−ジアルキルフルオレン)(PDAF)、ポリ(ジオクチルフルオレン−アルト−ベンゾチアジアゾール)(F8BT)、α,ω−ビス[N,N’−ジ(メチルフェニル)アミノフェニル]−ポリ[9,9−ビス(2−エチルヘキシル)フルオレン−2,7−ジル](PF2/6am4)、ポリ(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレニル−オルト−コ(アントラセン−9,10−ジイル)のようなポリフルオレン系化合物、ポリ(パラ−フェニレン)(PPP)、ポリ(1,5−ジアルコキシ−パラ−フェニレン)(RO−PPP)のようなポリパラフェニレン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(PVK)のようなポリカルバゾール系化合物、ポリ(メチルフェニルシラン)(PMPS)、ポリ(ナフチルフェニルシラン)(PNPS)、ポリ(ビフェニリルフェニルシラン)(PBPS)のようなポリシラン系化合物、さらには特願2010−28273号に記載のホウ素化合物系高分子材料等が挙げられる。   Examples of the polymer light-emitting material include polyacetylene compounds such as trans-type polyacetylene, cis-type polyacetylene, poly (di-phenylacetylene) (PDPA), poly (alkyl, phenylacetylene) (PAPA), and poly (para-para-). Phenylene vinylene) (PPV), poly (2,5-dialkoxy-para-phenylene vinylene) (RO-PPV), cyano-substituted-poly (para-phenylene vinylene) (CN-PPV), poly (2-dimethyloctyl) Polyparaphenylene vinylene compounds such as silyl-para-phenylene vinylene (DMOS-PPV), poly (2-methoxy, 5- (2′-ethylhexoxy) -para-phenylene vinylene) (MEH-PPV), poly ( Polythiol such as 3-alkylthiophene) (PAT) Compounds, poly (9,9-dialkylfluorene) (PDAF), poly (dioctylfluorene-alt-benzothiadiazole) (F8BT), α, ω-bis [N, N′-di (methylphenyl) aminophenyl] -Poly [9,9-bis (2-ethylhexyl) fluorene-2,7-zyl] (PF2 / 6am4), poly (9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorenyl-ortho-co (anthracene) -9,10-diyl) and other polyfluorene compounds, poly (para-phenylene) (PPP), poly (1,5-dialkoxy-para-phenylene) (RO-PPP) Compounds, polycarbazole compounds such as poly (N-vinylcarbazole) (PVK), poly (methylphenylsilane) (PMPS) Poly (naphthyl phenylsilane) (PnPs), polysilane-based compounds such as poly (biphenylyl phenyl silane) (pBPS), further include a boron compound-based polymer materials such as described in Japanese Patent Application No. 2010-28273.

一方、低分子の発光材料としては、例えば、2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸を持つ、3配位のイリジウム錯体、ファクトリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy))、8−ヒドロキシキノリン アルミニウム(Alq)、トリス(4−メチル−8キノリノレート) アルミニウム(III)(Almq)、8−ヒドロキシキノリン 亜鉛(Znq)、(1,10−フェナントロリン)−トリス−(4,4,4−トリフルオロ−1−(2−チエニル)−ブタン−1,3−ジオネート)ユーロピウム(III)(Eu(TTA)(phen))、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィン プラチナム(II)のような各種金属錯体、ジスチリルベンゼン(DSB)、ジアミノジスチリルベンゼン(DADSB)のようなベンゼン系化合物、ナフタレン、ナイルレッドのようなナフタレン系化合物、フェナントレンのようなフェナントレン系化合物、クリセン、6−ニトロクリセンのようなクリセン系化合物、ペリレン、N,N’−ビス(2,5−ジ−t−ブチルフェニル)−3,4,9,10−ペリレン−ジ−カルボキシイミド(BPPC)のようなペリレン系化合物、コロネンのようなコロネン系化合物、アントラセン、ビススチリルアントラセンのようなアントラセン系化合物、ピレンのようなピレン系化合物、4−(ジ−シアノメチレン)−2−メチル−6−(パラ−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(DCM)のようなピラン系化合物、アクリジンのようなアクリジン系化合物、スチルベンのようなスチルベン系化合物、2,5−ジベンゾオキサゾールチオフェンのようなチオフェン系化合物、ベンゾオキサゾールのようなベンゾオキサゾール系化合物、ベンゾイミダゾールのようなベンゾイミダゾール系化合物、2,2’−(パラ−フェニレンジビニレン)−ビスベンゾチアゾールのようなベンゾチアゾール系化合物、ビスチリル(1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン)、テトラフェニルブタジエンのようなブタジエン系化合物、ナフタルイミドのようなナフタルイミド系化合物、クマリンのようなクマリン系化合物、ペリノンのようなペリノン系化合物、オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物、アルダジン系化合物、1,2,3,4,5−ペンタフェニル−1,3−シクロペンタジエン(PPCP)のようなシクロペンタジエン系化合物、キナクリドン、キナクリドンレッドのようなキナクリドン系化合物、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジンのようなピリジン系化合物、2,2’,7,7’−テトラフェニル−9,9’−スピロビフルオレンのようなスピロ化合物、フタロシアニン(HPc)、銅フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、さらには特開2009−155325号および特願2010−28273号に記載のホウ素化合物材料等が挙げられる。 On the other hand, as a low-molecular light-emitting material, for example, a tricoordinate iridium complex having 2,2′-bipyridine-4,4′-dicarboxylic acid, factory (2-phenylpyridine) iridium (Ir (ppy) 3 ), 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq 3 ), tris (4-methyl-8 quinolinolate) aluminum (III) (Almq 3 ), 8-hydroxyquinoline zinc (Znq 2 ), (1,10-phenanthroline) -tris -(4,4,4-trifluoro-1- (2-thienyl) -butane-1,3-dionate) europium (III) (Eu (TTA) 3 (phen)), 2,3,7,8, Various metal complexes such as 12, 13, 17, 18-octaethyl-21H, 23H-porphine platinum (II), distyrylbenzene (DSB) Benzene compounds such as diamino distyrylbenzene (DADSB), naphthalene compounds such as naphthalene and nile red, phenanthrene compounds such as phenanthrene, chrysene, chrysene compounds such as 6-nitrochrysene, perylene, N, Perylene compounds such as N'-bis (2,5-di-t-butylphenyl) -3,4,9,10-perylene-di-carboximide (BPPC), coronene compounds such as coronene, anthracene , Anthracene compounds such as bisstyrylanthracene, pyrene compounds such as pyrene, and 4- (di-cyanomethylene) -2-methyl-6- (para-dimethylaminostyryl) -4H-pyran (DCM) Pyran compounds, acridine compounds such as acridine, stilbe Stilbene compounds such as 2,5-dibenzoxazole thiophene, thiophene compounds such as benzoxazole, benzoxazole compounds such as benzimidazole, 2,2 ′-(para-pheny Benzothiazole compounds such as rangevinylene) -bisbenzothiazole, bistyryl (1,4-diphenyl-1,3-butadiene), butadiene compounds such as tetraphenylbutadiene, naphthalimide compounds such as naphthalimide, Coumarin compounds such as coumarin, perinone compounds such as perinone, oxadiazole compounds such as oxadiazole, aldazine compounds, 1,2,3,4,5-pentaphenyl-1,3-cyclo Pentadiene (PPCP) Cyclopentadiene compounds, quinacridone compounds such as quinacridone and quinacridone red, pyridine compounds such as pyrrolopyridine and thiadiazolopyridine, 2,2 ′, 7,7′-tetraphenyl-9,9′-spiro Spiro compounds such as bifluorene, phthalocyanine (H 2 Pc), metal or metal-free phthalocyanine compounds such as copper phthalocyanine, and boron compound materials described in JP-A-2009-155325 and Japanese Patent Application No. 2010-28273 Etc.

有機化合物層4に、発光材料以外に材料を混合する場合には、正孔輸送性有機材料を用いることが好ましい。正孔注入/輸送層として用いられる正孔輸送性有機材料は、有機化合物層内での正孔の輸送を促進させるものである。この正孔輸送性有機材料には、各種p型の高分子材料や、各種p型の低分子材料を単独または組み合わせて用いることができる。 When a material other than the light emitting material is mixed in the organic compound layer 4, it is preferable to use a hole transporting organic material. The hole transporting organic material used as the hole injecting / transporting layer promotes the transport of holes in the organic compound layer. As the hole transporting organic material, various p-type polymer materials and various p-type low molecular materials can be used alone or in combination.

p型の高分子材料(有機ポリマー)としては、例えば、ポリアリールアミン、フルオレン−アリールアミン共重合体、フルオレン−ビチオフェン共重合体、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリチニレンビニレン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂またはその誘導体等が挙げられる。   Examples of the p-type polymer material (organic polymer) include polyarylamines, fluorene-arylamine copolymers, fluorene-bithiophene copolymers, poly (N-vinylcarbazole), polyvinylpyrene, polyvinylanthracene, polythiophene, Examples thereof include polyalkylthiophene, polyhexylthiophene, poly (p-phenylene vinylene), polytinylene vinylene, pyrene formaldehyde resin, ethylcarbazole formaldehyde resin, and derivatives thereof.

また、前記化合物は、他の化合物との混合物として用いることもできる。一例として、ポリチオフェンを含有する混合物としては、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン/スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等が挙げられる。   Moreover, the said compound can also be used as a mixture with another compound. As an example, the polythiophene-containing mixture includes poly (3,4-ethylenedioxythiophene / styrene sulfonic acid) (PEDOT / PSS).

一方、p型の低分子材料としては、例えば、1,1−ビス(4−ジ−パラ−トリアミノフェニル)シクロへキサン、1,1’−ビス(4−ジ−パラ−トリルアミノフェニル)−4−フェニル−シクロヘキサンのようなアリールシクロアルカン系化合物、4,4’,4’’−トリメチルトリフェニルアミン、N,N,N’,N’−テトラフェニル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(TPD1)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−メトキシフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(TPD2)、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メトキシフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(TPD3)、N,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(α−NPD)、TPTEのようなアリールアミン系化合物、N,N,N’,N’−テトラフェニル−パラ−フェニレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラ(パラ−トリル)−パラ−フェニレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラ(メタ−トリル)−メタ−フェニレンジアミン(PDA)のようなフェニレンジアミン系化合物、カルバゾール、N−イソプロピルカルバゾール、N−フェニルカルバゾールのようなカルバゾール系化合物、スチルベン、4−ジ−パラ−トリルアミノスチルベンのようなスチルベン系化合物、OZのようなオキサゾール系化合物、トリフェニルメタン、m−MTDATAのようなトリフェニルメタン系化合物、1−フェニル−3−(パラ−ジメチルアミノフェニル)ピラゾリンのようなピラゾリン系化合物、ベンジン(シクロヘキサジエン)系化合物、トリアゾールのようなトリアゾール系化合物、イミダゾールのようなイミダゾール系化合物、1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ジ(4−ジメチルアミノフェニル)−1,3,4,−オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物、アントラセン、9−(4−ジエチルアミノスチリル)アントラセンのようなアントラセン系化合物、フルオレノン、2,4,7,−トリニトロ−9−フルオレノン、2,7−ビス(2−ヒドロキシ−3−(2−クロロフェニルカルバモイル)−1−ナフチルアゾ)フルオレノンのようなフルオレノン系化合物、ポリアニリンのようなアニリン系化合物、シラン系化合物、1,4−ジチオケト−3,6−ジフェニル−ピロロ−(3,4−c)ピロロピロールのようなピロール系化合物、フローレンのようなフローレン系化合物、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリンのようなポルフィリン系化合物、キナクリドンのようなキナクリドン系化合物、フタロシアニン、銅フタロシアニン、テトラ(t−ブチル)銅フタロシアニン、鉄フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、銅ナフタロシアニン、バナジルナフタロシアニン、モノクロロガリウムナフタロシアニンのような金属または無金属のナフタロシアニン系化合物、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン、N,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジンのようなベンジジン系化合物等が挙げられる。 On the other hand, examples of p-type low molecular weight materials include 1,1-bis (4-di-para-triaminophenyl) cyclohexane and 1,1′-bis (4-di-para-tolylaminophenyl). Arylcycloalkane compounds such as -4-phenyl-cyclohexane, 4,4 ′, 4 ″ -trimethyltriphenylamine, N, N, N ′, N′-tetraphenyl-1,1′-biphenyl-4 , 4′-diamine, N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine (TPD1), N, N′-diphenyl- N, N′-bis (4-methoxyphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine (TPD2), N, N, N ′, N′-tetrakis (4-methoxyphenyl) -1, 1′-biphenyl-4,4′-diamine (TPD3), , N′-di (1-naphthyl) -N, N′-diphenyl-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine (α-NPD), arylamine compounds such as TPTE, N, N, N ′, N′-tetraphenyl-para-phenylenediamine, N, N, N ′, N′-tetra (para-tolyl) -para-phenylenediamine, N, N, N ′, N′-tetra (meta-) Phenylenediamine compounds such as (tolyl) -meta-phenylenediamine (PDA), carbazole compounds such as carbazole, N-isopropylcarbazole, N-phenylcarbazole, stilbene, and 4-di-para-tolylaminostilbene stilbene compounds, oxazole-based compounds such as O x Z, triphenylmethane, triphenylmethane compounds such as m-MTDATA, 1- Pyrazoline compounds such as enyl-3- (para-dimethylaminophenyl) pyrazoline, benzine (cyclohexadiene) compounds, triazole compounds such as triazole, imidazole compounds such as imidazole, 1,3,4-oxa Diazole, oxadiazole compounds such as 2,5-di (4-dimethylaminophenyl) -1,3,4, -oxadiazole, anthracene, anthracene such as 9- (4-diethylaminostyryl) anthracene Compound, fluorenone, 2,4,7, -trinitro-9-fluorenone, 2,7-bis (2-hydroxy-3- (2-chlorophenylcarbamoyl) -1-naphthylazo) fluorenone such as fluorenone, polyaniline Aniline compounds like silane Compounds, pyrrole compounds such as 1,4-dithioketo-3,6-diphenyl-pyrrolo- (3,4-c) pyrrolopyrrole, fluorene compounds such as fluorene, porphyrins, porphyrins such as metal tetraphenylporphyrin Compounds, quinacridone compounds such as quinacridone, phthalocyanine, copper phthalocyanine, tetra (t-butyl) copper phthalocyanine, metal or metal-free phthalocyanine compounds such as iron phthalocyanine, copper naphthalocyanine, vanadyl naphthalocyanine, monochlorogallium Metallic or metal-free naphthalocyanine compounds such as phthalocyanine, N, N′-di (naphthalen-1-yl) -N, N′-diphenyl-benzidine, N, N, N ′, N′-tetraphenylbenzidine Benzidine like Compounds, and the like.

このような有機化合物層4の平均厚さは、特に限定されないが、1層あたり10〜150nm程度であるのが好ましく、40〜100nm程度であるのがより好ましい。また、有機化合物層4が多層であるような場合には、全体のその平均厚さは、20〜200nm程度であるのが好ましく、40〜150nmであるのがより好ましい。   The average thickness of the organic compound layer 4 is not particularly limited, but is preferably about 10 to 150 nm, more preferably about 40 to 100 nm per layer. Moreover, when the organic compound layer 4 is a multilayer, it is preferable that the average thickness of the whole is about 20-200 nm, and it is more preferable that it is 40-150 nm.

有機化合物層4は、正孔注入性層7から注入された正孔を輸送するとともに、自己組織化単分子膜層6から電子を受け取る。そして正孔と電子とが再結合し、この再結合に際して放出されたエネルギーによりエキシトン(励起子)が生成し、エキシトンが基底状態に戻る際にエネルギー(蛍光やりん光)を放出(発光)する。有機化合物層4の構成材料としては、高分子の発光材料が主成分であるもの又はp型の高分子材料と低分子発光材料を混合したものが主成分であるものであることが好ましい。液相プロセスにより成膜が可能な高分子材料は、自己組織化単分子膜層6とより多くの接触面を作りうる。これにより、より発光効率の優れたものとすることができる。特に、有機化合物層4の構成材料としては、ポリフルオレンまたその誘導体を主成分とする高分子、もしくは特開2009−155325号記載のホウ素化合物をユニットとする高分子、さらには特願2010−28273号記載の高分子を主成分とする発光材料が好ましい。これにより、前記効果をより向上させることができる。   The organic compound layer 4 transports holes injected from the hole injecting layer 7 and receives electrons from the self-assembled monolayer 6. Holes and electrons recombine, and excitons (excitons) are generated by the energy released during the recombination, and energy (fluorescence and phosphorescence) is emitted (emitted) when the excitons return to the ground state. . The constituent material of the organic compound layer 4 is preferably a material mainly composed of a high-molecular light-emitting material or a material obtained by mixing a p-type polymer material and a low-molecular light-emitting material. A polymer material that can be formed by a liquid phase process can make more contact surfaces with the self-assembled monolayer 6. Thereby, it can be made more excellent in luminous efficiency. In particular, as a constituent material of the organic compound layer 4, a polymer mainly composed of polyfluorene or a derivative thereof, a polymer composed of a boron compound described in JP-A No. 2009-155325, or a Japanese Patent Application No. 2010-28273. A light emitting material mainly composed of a polymer described in No. 1 is preferred. Thereby, the said effect can be improved more.

自己組織化単分子膜層6は陰極3より電子を注入し有機化合物層4へと輸送する。   The self-assembled monolayer 6 injects electrons from the cathode 3 and transports them to the organic compound layer 4.

自己組織化単分子膜層は、自己組織化単分子膜を形成する前駆体を陰極上に製膜させ、陰極表面と相互作用を起こさせることで作製する。自己組織化単分子膜を形成する前駆体は、陰極と物理的及び/又は化学的に相互作用することが必要となる。さらにボトムエミッション型や透明型の有機EL素子の場合、使用する光の波長領域において大きな吸収を持たないといった特徴を有する必要がある。また、前記前駆体を用いて形成された自己組織化単分子膜が、陽極側から有機化合物層に注入された正孔が陰極側に流出するのを防ぐ能力が高いものがよい。より好ましくは、前記特徴に加え、耐酸化性、耐還元性、大気安定性を有することである。   The self-assembled monolayer is prepared by forming a precursor that forms a self-assembled monolayer on the cathode and causing interaction with the cathode surface. The precursor that forms the self-assembled monolayer needs to physically and / or chemically interact with the cathode. Further, in the case of a bottom emission type or transparent type organic EL element, it is necessary to have a characteristic that it does not have a large absorption in the wavelength region of the light used. The self-assembled monolayer formed using the precursor preferably has a high ability to prevent holes injected from the anode side into the organic compound layer from flowing out to the cathode side. More preferably, in addition to the above characteristics, it has oxidation resistance, reduction resistance, and atmospheric stability.

自己組織化単分子膜の前駆体としては、陰極表面と相互作用する官能基を有するものであればどのようなものでもよい。この官能基としては、例えばチオール基、カルボン酸基、シラノール基、ハロシリル基、アルコキシシリル基、アミノ基、水酸基、ホスホン酸基、ピリジル基、スルホ基等が挙げられる。中でも、シラノール基、ハロシリル基、アルコキシシリル基、カルボン酸基、ホスホン酸基、スルホ基が好ましい。より好ましくは、シラノール基、ハロシリル基、アルコキシシリル基等のケイ素を有する基を持つものである。これら3つの基の具体的な構造を下記一般式(1)に示す。   As the precursor of the self-assembled monolayer, any precursor having a functional group that interacts with the cathode surface may be used. Examples of this functional group include a thiol group, a carboxylic acid group, a silanol group, a halosilyl group, an alkoxysilyl group, an amino group, a hydroxyl group, a phosphonic acid group, a pyridyl group, and a sulfo group. Of these, a silanol group, a halosilyl group, an alkoxysilyl group, a carboxylic acid group, a phosphonic acid group, and a sulfo group are preferable. More preferably, it has a silicon-containing group such as a silanol group, a halosilyl group, and an alkoxysilyl group. The specific structure of these three groups is shown in the following general formula (1).

−Si−A4−n ・・・(1) R n -Si-A 4-n ··· (1)

上記において、Aはシラノール基の場合は水酸基であり、ハロシリル基の場合はフッ素、塩素、臭素等のハロゲンであり、アルコキシシリル基の場合はメトキシ基やエトキシ基等のアルコキシ基である。また、nは1〜3であらわされる正の整数である。また、Rは、有機置換基である。 In the above, A is a hydroxyl group in the case of a silanol group, a halogen such as fluorine, chlorine or bromine in the case of a halosilyl group, and an alkoxy group such as a methoxy group or an ethoxy group in the case of an alkoxysilyl group. N is a positive integer represented by 1 to 3. R is an organic substituent.

上記Rとして具体的には、炭素数1以上18以下の直鎖飽和アルキル基、分岐飽和アルキル基、脂環式飽和アルキル基、芳香族基含有基、直鎖不飽和アルキル基、分岐不飽和アルキル基若しくは脂環式不飽和アルキル基、又は、炭素数1以上18以下のエステル基、ニトリル基、カルボン酸基、エーテル基、水酸基、チオール基、ハロゲン基、イソシアノ基、シアナート基、イソシアナート基、チオシアナート基、イソチオシアナート基、スルフィド基、ジスルフィド基、スルフィニル基、スルホニル基、ニトロ基、ニトロソ基、スルホ基、カルボニル基(例えば、ケトンやアルデヒド)、アミノ基、アミンオキシド基、ニトロン基、アミド基、アジド基、アセタール基、アゾ基、アゾキシ基、アジン基、イミノ基、イミド基、エナミン基、エナミド基、オルトエステル基、ジアゾ基、ジアゾニウム基、ケタール基、オニウム塩基、複素環式化合物、ヘテロ元素含有基(P、S、Si、B等)等を有する原子団が好ましい。より好ましくは、炭素数1以上12以下の直鎖飽和アルキル基、分岐飽和アルキル基、脂環式飽和アルキル基、芳香族基含有基、直鎖不飽和アルキル基、分岐不飽和アルキル基若しくは脂環式不飽和アルキル基、又は、炭素数1以上12以下のハロゲン基、エステル基、ニトリル基、カルボン酸基、エーテル基、水酸基、チオール基、スルホ基、カルボニル基、アミノ基、アミド基、オニウム塩基若しくは複素環式化合物を有する原子団を表す。更に好ましくは、炭素数1以上8以下の直鎖飽和アルキル基、分岐飽和アルキル基、脂環式飽和アルキル基、芳香族基含有基、又は、炭素数1以上8以下のハロゲン基、ニトリル基、カルボン酸基、チオール基、スルホ基、カルボニル基、アミノ基、オニウム塩基若しくは複素環式化合物を有する原子団を表す。特に好ましくは、炭素数1以上8以下のアミノ基、オニウム塩基を有する原子団である。なお、ここで言うオニウム塩とは、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩等の化学結合に関与しない電子対を有する化合物が、当該電子対によって、他の陽イオン形の化合物と配位結合して生ずる化合物をさす。オニウム塩の対アニオンは、フッ化物イオン、塩化物イオン、硝酸イオンなどの1価イオンでもよく、硫化物イオン、硫酸イオンなどの2価イオンでもよく、リン酸イオンなどの3価イオンでもよく、ケイタングステン酸イオン等の更に多価のイオンでもよい。 Specific examples of R include linear saturated alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms, branched saturated alkyl groups, alicyclic saturated alkyl groups, aromatic group-containing groups, linear unsaturated alkyl groups, branched unsaturated alkyl groups. Group or alicyclic unsaturated alkyl group, or ester group having 1 to 18 carbon atoms, nitrile group, carboxylic acid group, ether group, hydroxyl group, thiol group, halogen group, isocyano group, cyanate group, isocyanate group, Thiocyanate group, isothiocyanate group, sulfide group, disulfide group, sulfinyl group, sulfonyl group, nitro group, nitroso group, sulfo group, carbonyl group (for example, ketone and aldehyde), amino group, amine oxide group, nitrone group, amide Group, azide group, acetal group, azo group, azoxy group, azine group, imino group, imide group, enamine group, Namido groups, orthoester group, a diazo group, a diazonium group, a ketal group, onium salt, heterocyclic compounds, hetero element-containing group (P, S, Si, B, etc.) atomic group having a like. More preferably, a linear saturated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a branched saturated alkyl group, an alicyclic saturated alkyl group, an aromatic group-containing group, a linear unsaturated alkyl group, a branched unsaturated alkyl group, or an alicyclic ring Formula unsaturated alkyl group or halogen group having 1 to 12 carbon atoms, ester group, nitrile group, carboxylic acid group, ether group, hydroxyl group, thiol group, sulfo group, carbonyl group, amino group, amide group, onium base Alternatively, it represents an atomic group having a heterocyclic compound. More preferably, a linear saturated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a branched saturated alkyl group, an alicyclic saturated alkyl group, an aromatic group-containing group, a halogen group having 1 to 8 carbon atoms, a nitrile group, It represents an atomic group having a carboxylic acid group, a thiol group, a sulfo group, a carbonyl group, an amino group, an onium base or a heterocyclic compound. Particularly preferred is an atomic group having an amino group having 1 to 8 carbon atoms and an onium base. The onium salt mentioned here means that a compound having an electron pair that does not participate in a chemical bond such as an ammonium salt, a phosphonium salt, or a sulfonium salt is coordinated with another cationic compound by the electron pair. Refers to the resulting compound. The counter anion of the onium salt may be a monovalent ion such as fluoride ion, chloride ion or nitrate ion, may be a divalent ion such as sulfide ion or sulfate ion, or may be a trivalent ion such as phosphate ion, Further multivalent ions such as silicotungstate ions may be used.

製膜の方法として、スピンコート法、浸漬法、超音波法、気相法などを選ぶことができる。これらは、作製する自己組織化単分子膜の前駆体によって、単分子層が形成できる最適な手法を選ぶ。前駆体をこのような手法により製膜することで、自己組織化単分子膜を作製することができる。   As a film forming method, a spin coating method, a dipping method, an ultrasonic method, a gas phase method, or the like can be selected. For these, an optimum method capable of forming a monolayer is selected depending on the precursor of the self-assembled monolayer to be produced. By forming the precursor into a film by such a method, a self-assembled monolayer can be produced.

以上のような手法で製膜された自己組織化単分子膜の平均厚さは、0.1nm以上3nm以下であることが好ましい。平均厚さが0.1nm未満であると、陽極から注入された正孔が自己組織化単分子膜層6を通過し陰極3に到達してしまい、発光効率が低下してしまう可能性がある。また、平均厚さが3nmより大きいと、陰極側からの電子注入効率が低下し、充分な発光輝度を得られない可能性がある。より好ましくは、自己組織化単分子膜の平均厚さは、0.2nm以上2nm以下であることである。なお平均厚さは、エリプソメーター、X線反射率法(XRR)等既存公知の分析方法にて測定することができる。   The average thickness of the self-assembled monolayer formed by the above method is preferably 0.1 nm or more and 3 nm or less. If the average thickness is less than 0.1 nm, holes injected from the anode may pass through the self-assembled monolayer 6 and reach the cathode 3, which may reduce the luminous efficiency. . On the other hand, if the average thickness is larger than 3 nm, the electron injection efficiency from the cathode side is lowered, and there is a possibility that sufficient emission luminance cannot be obtained. More preferably, the average thickness of the self-assembled monolayer is from 0.2 nm to 2 nm. In addition, average thickness can be measured with the existing well-known analysis methods, such as an ellipsometer and a X-ray reflectivity method (XRR).

正孔注入性層7は陽極5より正孔を注入し有機化合物層4へと輸送する。本発明において、正孔注入性層7は必須ではないが、有機化合物層4への陽極5からの正孔の注入効率を向上させるため、素子に具備されていることが好ましい。   The hole injecting layer 7 injects holes from the anode 5 and transports them to the organic compound layer 4. In the present invention, the hole injecting layer 7 is not essential, but is preferably included in the element in order to improve the efficiency of injecting holes from the anode 5 into the organic compound layer 4.

このような正孔注入性層7を構成する物質としては、p型の高分子材料やPEDOT/PSS等の有機高分子化合物、p型の低分子材料等の有機低分子化合物、無機塩、金属酸化物、金属硫化物などが挙げられる。中でも、金属酸化物が好ましい。金属酸化物の中でも仕事関数が大きな化合物がより好ましく、特に限定されないが、例えば、酸化バナジウム(V)、酸化モリブテン(MoO)、酸化ルテニウム(RuO)等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the substance constituting the hole injecting layer 7 include p-type polymer materials, organic polymer compounds such as PEDOT / PSS, organic low-molecular compounds such as p-type low-molecular materials, inorganic salts, metals Examples thereof include oxides and metal sulfides. Of these, metal oxides are preferable. Among metal oxides, a compound having a large work function is more preferable, and is not particularly limited. Examples thereof include vanadium oxide (V 2 O 5 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), and ruthenium oxide (RuO 2 ). One or two or more of them can be used in combination.

これらの中でも、特に、酸化バナジウムもしくは酸化モリブテンを主成分とするものが好適である。酸化バナジウムもしくは酸化モリブテンを主材料として構成することにより、正孔注入性層7を前述した能力に特に優れたものとすることができる。   Among these, those containing vanadium oxide or molybdenum oxide as the main component are particularly suitable. By using vanadium oxide or molybdenum oxide as a main material, the hole injecting layer 7 can be made particularly excellent in the above-described ability.

また、特に酸化バナジウムもしくは酸化モリブテンは、それ自体の正孔輸送性が高いため、陽極5から有機化合物層4への正孔の注入効率が低下するのを好適に防止することもできるという利点がある。   In particular, vanadium oxide or molybdenum oxide has a high hole transport property in itself, so that it is possible to suitably prevent a decrease in the efficiency of hole injection from the anode 5 to the organic compound layer 4. is there.

この正孔注入性層7の成膜方法については、特に制限されるものではなく、高分子化合物を用いる場合には、溶媒に溶解させた高分子材料を、適切な塗布方法によって製膜させることが出来る。また、低分子化合物、無機塩、金属酸化物、金属硫化物などは、気相成膜法であるプラズマCVD、熱CVD、レーザーCVD等の化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射法、そして液相成膜法である電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、ゾル・ゲル法、MOD法、スプレイ熱分解法、微粒子分散液を用いたドクターブレイド法、スピンコート法、インクジェット法、スクリーンプリンティング法などの印刷技術を用いることができる。   The film forming method of the hole injecting layer 7 is not particularly limited, and when a polymer compound is used, a polymer material dissolved in a solvent is formed by an appropriate coating method. I can do it. In addition, low molecular weight compounds, inorganic salts, metal oxides, metal sulfides, and the like can be formed by chemical vapor deposition (CVD) such as plasma CVD, thermal CVD, and laser CVD, vacuum deposition, sputtering, and ion plating. Dry plating methods such as coating, thermal spraying, and liquid phase film forming methods such as electrolytic plating, immersion plating, electroless plating, etc., wet plating methods, sol-gel methods, MOD methods, spray pyrolysis methods, fine particle dispersions Printing techniques such as the doctor blade method, spin coating method, ink jet method, and screen printing method used can be used.

このような正孔注入性層7の平均厚さは、特に限定されないが、1〜1000nm程度であるのが好ましく、5〜50nm程度であるのがより好ましい。   The average thickness of the hole injecting layer 7 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 1000 nm, and more preferably about 5 to 50 nm.

これらが基板側に陰極を有するような有機EL素子の好適な構造である。   These are suitable structures for organic EL elements having a cathode on the substrate side.

また、本有機EL素子を封止する場合、封止構造の構成材料としては、一般的に用いられる封止材料を用いることができる。例えば、Al、Au、Cr、Nb、Ta、Tiまたはこれらを含む合金、酸化シリコン、各種樹脂材料等を挙げることができる。 Moreover, when sealing this organic EL element, the sealing material generally used can be used as a constituent material of sealing structure. For example, Al, Au, Cr, Nb, Ta, Ti or alloys containing these, silicon oxide, various resin materials, and the like can be given.

このような発光素子1は、例えば、次のようにして製造することができる。   Such a light emitting element 1 can be manufactured as follows, for example.

以下では、有機化合物層4を、高分子材料を主材料として構成する場合を代表に説明する。   Below, the case where the organic compound layer 4 comprises a high molecular material as a main material is demonstrated as a representative.

[1] まず、基板2を用意し、この基板2上に陰極3を形成する。   [1] First, the substrate 2 is prepared, and the cathode 3 is formed on the substrate 2.

陰極3は、例えば、プラズマCVD、熱CVD、レーザーCVD等の化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射法のような気相成膜法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、ゾル・ゲル法、MOD法のような液相成膜法、金属箔の接合等を用いて形成することができる。FTOはスパッタ法が難しく、CVD法やスプレイ熱分解法が用いられる。   The cathode 3 may be, for example, a chemical vapor deposition method (CVD) such as plasma CVD, thermal CVD, or laser CVD, a dry plating method such as vacuum deposition, sputtering, or ion plating, a vapor deposition method such as a thermal spraying method, or an electrolytic plating. It can be formed using a wet plating method such as immersion plating or electroless plating, a liquid phase film forming method such as a sol-gel method or a MOD method, or a metal foil bonding. FTO is difficult to sputtering, and CVD or spray pyrolysis is used.

[2] 次に、陰極3上を洗浄の後、自己組織化単分子膜層6を形成させる。   [2] Next, after cleaning the cathode 3, a self-assembled monolayer 6 is formed.

洗浄方法は、中性洗剤を用いた水系溶剤、酸やアルカリや酸化物などを単独又は混合する洗浄、イソプロパノールなどのアルコール系溶剤、アセトンなどの有機系溶剤による洗浄、加熱、さらにはUVオゾンを用いた洗浄などが、単独もしくは複数用いることができる。中でも自己組織化単分子膜形成を良好に行うためにUVオゾン洗浄が好適に用いられる。自己組織化単分子膜層6は、例えば、前述のように、自己組織化単分子膜の前駆体をスピンコート法、浸漬法、超音波法、気相法等を用いて形成させることができる。スピンコート法、浸漬法、超音波法は、まず自己組織化単分子膜層の前駆体を有機溶剤で希釈する。スピンコート法の場合は、該溶液を基板上にスピンコートして自己組織化単分子膜を作製する。浸漬法は、該溶液中に基板を浸漬して作製する。超音波法は、該溶液中に基板を浸漬し、更に超音波洗浄器中で超音波をかけながら作製する。これらの方法で製膜後、前記有機溶剤でリンスし、さらに前記有機溶剤で超音波洗浄を行う。自己組織化単分子膜を基板上により確実に固定化させるために、60℃〜180℃の加熱をしてもよい。また、気相法は、陰極3を洗浄した基板と、自己組織化単分子膜の前駆体を密閉した容器に入れ、自己組織化単分子膜の前駆体の蒸気圧を利用して製膜する手法である。なお、前駆体の蒸気圧が低い場合には、製膜時に熱をかけてもよい。密閉用期中で一定時間維持させることにより製膜した基板を、有機溶剤でリンスし、さらに前記有機溶剤で超音波洗浄を行う。この場合でも、基板上により確実に固定化させるために、60℃〜180℃の加熱をしてもよい。   Cleaning methods include water-based solvents using neutral detergents, cleaning in which acids, alkalis and oxides are used alone or mixed, cleaning with alcoholic solvents such as isopropanol, organic solvents such as acetone, heating, and UV ozone. The washing | cleaning used etc. can be used individually or in multiple numbers. Among these, UV ozone cleaning is preferably used in order to satisfactorily form a self-assembled monolayer. For example, as described above, the self-assembled monolayer 6 can be formed by using a precursor of a self-assembled monolayer using a spin coating method, a dipping method, an ultrasonic method, a gas phase method, or the like. . In the spin coating method, the dipping method, and the ultrasonic method, first, the precursor of the self-assembled monolayer is diluted with an organic solvent. In the case of the spin coating method, the solution is spin coated on a substrate to produce a self-assembled monolayer. In the immersion method, the substrate is immersed in the solution. In the ultrasonic method, the substrate is immersed in the solution, and further, ultrasonic waves are applied in an ultrasonic cleaner. After forming into a film by these methods, it rinses with the said organic solvent, and also ultrasonically cleans with the said organic solvent. In order to more reliably fix the self-assembled monolayer on the substrate, heating may be performed at 60 ° C to 180 ° C. In the vapor phase method, a substrate in which the cathode 3 is washed and a precursor of a self-assembled monolayer are placed in a sealed container, and a film is formed using the vapor pressure of the precursor of the self-assembled monolayer. It is a technique. When the vapor pressure of the precursor is low, heat may be applied during film formation. The substrate formed by maintaining for a certain time in the sealing period is rinsed with an organic solvent, and further ultrasonically cleaned with the organic solvent. Even in this case, heating at 60 ° C. to 180 ° C. may be performed in order to more reliably fix the substrate.

[4] 次に、自己組織化単分子膜層6の上面に、有機化合物層4として発光性の高分子材料を形成する。もちろん、この中に正孔輸送性材料を混ぜてもよく、先に発光性高分子材料を形成しておき、その上に正孔輸送材料を積層してもよい。ここでは単層成膜の例を示す。有機化合物層4を積層するような場合には、ここで用いた手法を繰り返すことによって実現できる。   [4] Next, a light-emitting polymer material is formed as the organic compound layer 4 on the upper surface of the self-assembled monolayer 6. Of course, a hole transporting material may be mixed therein, or a light emitting polymer material may be formed first, and a hole transporting material may be laminated thereon. Here, an example of single-layer film formation is shown. When the organic compound layer 4 is laminated, it can be realized by repeating the method used here.

まず、有機化合物層4を構成する高分子材料を溶媒(液状媒体)に溶解して液状材料を調製する。   First, the polymer material constituting the organic compound layer 4 is dissolved in a solvent (liquid medium) to prepare a liquid material.

溶媒としては、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素、エチレンカーボネイト等の無機溶媒や、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール(DEG)、グリセリン等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン
(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、ジエチレングリコールエチルエーテル(カルビトール)等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロ
メタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。
Examples of the solvent include inorganic solvents such as nitric acid, sulfuric acid, ammonia, hydrogen peroxide, water, carbon disulfide, carbon tetrachloride, ethylene carbonate, methyl ethyl ketone (MEK), acetone, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone (MIBK). , Ketone solvents such as methyl isopropyl ketone (MIPK) and cyclohexanone, alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, diethylene glycol (DEG) and glycerin, diethyl ether, diisopropyl ether, 1,2-dimethoxyethane (DME) ), 1,4-dioxane, tetrahydrofuran (THF), tetrahydropyran (THP), anisole, diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), diethylene glycol ethyl ether Ether solvents such as carbitol), cellosolv solvents such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve and phenyl cellosolve, aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, pentane, heptane and cyclohexane, and aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and benzene. Solvent, aromatic heterocyclic compound solvent such as pyridine, pyrazine, furan, pyrrole, thiophene, methylpyrrolidone, amide solvent such as N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMA), Halogen compound solvents such as chlorobenzene, dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, ester solvents such as ethyl acetate, methyl acetate, ethyl formate, sulfur compound solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO), sulfolane, acetonitrile, propio Tolyl, nitriles such as acrylonitrile, formic acid, acetic acid, trichloroacetic acid, various organic solvents such as an organic acid solvents such as trifluoroacetic acid, or mixed solvents containing them.

これらの中でも、溶媒としては、非極性溶媒が好適であり、例えば、キシレン、トルエン、シクロヘキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒等が挙げられ、これらを単独または混合して用いることができる。   Among these, as the solvent, a nonpolar solvent is suitable, for example, an aromatic hydrocarbon solvent such as xylene, toluene, cyclohexylbenzene, dihydrobenzofuran, trimethylbenzene, tetramethylbenzene, pyridine, pyrazine, furan, Examples include aromatic heterocyclic compound solvents such as pyrrole, thiophene, and methylpyrrolidone, and aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, pentane, heptane, and cyclohexane. These can be used alone or in combination.

次に、この液状材料を自己組織化単分子膜層6上に供給して、液状被膜を形成する。   Next, this liquid material is supplied onto the self-assembled monolayer 6 to form a liquid film.

この液状材料の供給方法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等の各種塗布法を用いることができる。かかる塗布法によれば、液状被膜を比較的容易に形成することができる。   Examples of the method for supplying the liquid material include spin coating, casting, micro gravure coating, gravure coating, bar coating, roll coating, wire bar coating, dip coating, spray coating, and screen printing. Various coating methods such as a printing method, a flexographic printing method, an offset printing method, and an inkjet printing method can be used. According to such a coating method, a liquid film can be formed relatively easily.

次に、液状被膜中から溶媒を除去する。   Next, the solvent is removed from the liquid film.

[5] 次に、有機化合物層4の上に、正孔注入性層7を形成する。   [5] Next, the hole injecting layer 7 is formed on the organic compound layer 4.

正孔注入性層7は、高分子化合物、低分子化合物、無機塩、金属酸化物、金属硫化物などを用いることが出来るが、それぞれに適した製膜方法を用いて形成することが出来る。例えば、高分子化合物であれば前述の有機化合物層4を作製した方法と同様の方法にて形成することができる。また、低分子化合物、無機塩、金属酸化物、金属硫化物などについては、前述のような気相成膜法や液相成膜法等を用いて形成することができる。   The hole-injecting layer 7 can be formed using a polymer compound, a low-molecular compound, an inorganic salt, a metal oxide, a metal sulfide, or the like, and can be formed using a film forming method suitable for each. For example, if it is a high molecular compound, it can form by the method similar to the method of producing the organic compound layer 4 mentioned above. In addition, low molecular compounds, inorganic salts, metal oxides, metal sulfides, and the like can be formed using the vapor phase film formation method, the liquid phase film formation method, or the like as described above.

これらの中でも、正孔注入性層7は、気相成膜法を用いて形成するのがより好ましい。気相成膜法によれば、有機化合物層4の表面を壊すことなく清浄に正孔注入性層7を製膜することができ、かつ陽極5との接触も良好になる。その結果、前述したような効果がより顕著なものとなる。   Among these, the hole injecting layer 7 is more preferably formed by using a vapor phase film forming method. According to the vapor deposition method, the hole injecting layer 7 can be formed cleanly without breaking the surface of the organic compound layer 4, and the contact with the anode 5 is also improved. As a result, the effects as described above become more remarkable.

[6] 次に、最終工程として正孔注入性層7上に陽極5を形成する。   [6] Next, the anode 5 is formed on the hole injecting layer 7 as a final step.

陽極5は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、金属箔の接合等を用いて形成することができる。   The anode 5 can be formed using, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a metal foil bonding, or the like.

これで、本構造は完成だが、もし行うのであれば、この後封止工程を行えばよい。   This structure is completed, but if it is to be performed, a sealing step may be performed thereafter.

以上のような工程を経て、本発明の発光素子1が製造される。   The light emitting element 1 of the present invention is manufactured through the above steps.

このような発光素子1は、例えば光源等として使用することができる。   Such a light emitting element 1 can be used as, for example, a light source.

次に、本発明の具体的実施例について説明する。   Next, specific examples of the present invention will be described.

1.発光素子の製造
(実施例1)
高分子材料を有機層に持つ実施形態1の薄膜電界発光素子の作製方法を具体的に示す。
[1]市販されている平均厚さ0.7mmのITO付き透明ガラス基板を用意した。
[2]この基板をイソプロパノール、アセトンで洗浄後、UVオゾン洗浄を20分行った。
[3]自己組織化単分子膜の前駆体である3−アミノプロピルトリメトキシシランをエタノールで1%に希釈した溶液中に、[1]で洗浄したITO付き基板を入れ、10分間超音波をかけながら製膜した。直後に、エタノールによりリンスを行い、さらに10分間エタノールによる超音波洗浄を行った。リンス後、ホットプレートにより90℃10分で固定化を行った。XRRにて平均膜厚を測定したところ、1.4nmであった。
[4]ADS社製ポリフルオレン誘導体ADS133YEを1%でキシレンに溶解させ、上記ITO上に、スピンコート法(1000rpm)により塗布した後、乾燥させた。なお、液状材料の乾燥条件は、大気下、室温とした。これで有機化合物層が完成する。
[5]ここからの正孔注入性金属酸化物層の作製と陽極の作製工程は、真空蒸着器内で行った。ここで、有機化合物層の上に酸化モリブテン(MoO)層(正孔注入性金属酸化物層)を平均厚さ10nmで蒸着した。
[6][5]の連続工程で、平均厚さ30nmで金(Au)(陽極)を蒸着した。
1. Production of light emitting device (Example 1)
The manufacturing method of the thin film electroluminescent element of Embodiment 1 which has a polymeric material in an organic layer is shown concretely.
[1] A commercially available transparent glass substrate with ITO having an average thickness of 0.7 mm was prepared.
[2] This substrate was washed with isopropanol and acetone, followed by UV ozone cleaning for 20 minutes.
[3] The substrate with ITO washed in [1] is placed in a solution obtained by diluting 3-aminopropyltrimethoxysilane, which is a precursor of a self-assembled monolayer, with ethanol to 1%, and ultrasonic waves are applied for 10 minutes. The film was formed while applying. Immediately after that, rinsing with ethanol was performed, and ultrasonic cleaning with ethanol was further performed for 10 minutes. After rinsing, immobilization was performed at 90 ° C. for 10 minutes using a hot plate. When the average film thickness was measured by XRR, it was 1.4 nm.
[4] A polyfluorene derivative ADS133YE manufactured by ADS was dissolved in xylene at 1%, applied onto the ITO by spin coating (1000 rpm), and then dried. The drying condition of the liquid material was room temperature in the atmosphere. This completes the organic compound layer.
[5] The production of the hole injecting metal oxide layer and the production process of the anode were carried out in a vacuum evaporator. Here, a molybdenum oxide (MoO 3 ) layer (hole-injecting metal oxide layer) was deposited on the organic compound layer with an average thickness of 10 nm.
[6] In the continuous process of [5], gold (Au) (anode) was vapor-deposited with an average thickness of 30 nm.

(実施例2)
実施例1の自己組織化単分子膜の前駆体を、3−クロロプロピルトリメトキシシランを使用したほかは、実施例1と同様に素子を作製した。自己組織化膜の平均膜厚は、1.3nmであった。
(Example 2)
A device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 3-chloropropyltrimethoxysilane was used as the precursor of the self-assembled monolayer of Example 1. The average film thickness of the self-assembled film was 1.3 nm.

(実施例3)
実施例1の自己組織化単分子膜の前駆体を、3−トリメトキシシリルプロピルN,N,N-トリメチルアンモニウムクロライドを使用したほかは、実施例1と同様に素子を作製した。自己組織化膜の平均膜厚は、1.5nmであった。
Example 3
A device was produced in the same manner as in Example 1 except that 3-trimethoxysilylpropyl N, N, N-trimethylammonium chloride was used as the precursor of the self-assembled monolayer of Example 1. The average film thickness of the self-assembled film was 1.5 nm.

(実施例4)
実施例3の自己組織化単分子膜を固定化させた後、0.5mmol/Lでリンモリブデン酸(HPMo1240)を溶解させたpH2の塩酸中に入れ、10分間超音波をかけながら自己組織化単分子膜の塩化物イオンをリンモリブデン酸イオンに交換した。直後に、純水によりリンスを行い、さらに10分間純水による超音波洗浄を行った。リンス後、ホットプレートにより90℃10分で基板を乾燥させた。その後、実施例1の[4]以降の工程を行った。自己組織化膜の平均膜厚は、1.7nmであった。
Example 4
After fixing the self-assembled monolayer of Example 3, it was placed in hydrochloric acid at pH 2 in which phosphomolybdic acid (H 3 PMo 12 O 40 ) was dissolved at 0.5 mmol / L, and ultrasonic waves were applied for 10 minutes. The chloride ions in the self-assembled monolayer were exchanged for phosphomolybdate ions. Immediately after that, rinsing was performed with pure water, and ultrasonic cleaning with pure water was further performed for 10 minutes. After rinsing, the substrate was dried by a hot plate at 90 ° C. for 10 minutes. Then, the process after [4] of Example 1 was performed. The average film thickness of the self-assembled film was 1.7 nm.

(実施例5)
実施例4のリンモリブデン酸の代わりに、リンタングステン酸(HPW1240)を使用したほかは、実施例4と同様に素子を作製した。自己組織化膜の平均膜厚は、1.7nmであった。
(Example 5)
A device was fabricated in the same manner as in Example 4 except that phosphotungstic acid (H 3 PW 12 O 40 ) was used instead of phosphomolybdic acid in Example 4. The average film thickness of the self-assembled film was 1.7 nm.

(実施例6)
実施例4のリンモリブデン酸の代わりに、ケイタングステン酸(HSiW1240)を使用したほかは、実施例4と同様に素子を作製した。自己組織化膜の平均膜厚は、1.7nmであった。
(Example 6)
A device was fabricated in the same manner as in Example 4 except that silicotungstic acid (H 4 SiW 12 O 40 ) was used instead of phosphomolybdic acid in Example 4. The average film thickness of the self-assembled film was 1.7 nm.

(比較例1)
実施例1での[2]の工程で、自己組織化単分子材料を溶解させていないエタノールを使用したほかは、実施例1と同様に作製した。
(Comparative Example 1)
It was produced in the same manner as in Example 1 except that ethanol in which the self-assembled monomolecular material was not dissolved was used in the step [2] in Example 1.

2.評価
各実施例および比較例で製造した発光素子について、それぞれ、初期の輝度の評価を行った。
2. Evaluation The initial luminance was evaluated for the light emitting devices manufactured in each of the examples and comparative examples.

輝度測定は、直流電源により、0Vから6Vに電圧を印加し、輝度計により測定することで行った。   The luminance measurement was performed by applying a voltage from 0 V to 6 V with a DC power source and measuring with a luminance meter.

結果を、それぞれ、図2、図3に示す。   The results are shown in FIGS. 2 and 3, respectively.

図2および図3から明らかなように、各実施例の発光素子の初期特性はいずれも、比較例の発光素子に比べて発光開始電圧が低く、しかも数桁以上高い輝度であることがわかる。このことは、自己組織化単分子膜層が陰極上に存在することにより、陰極側からも良好に電荷注入が行われることで、正孔と電子の双方が発光層に良好に注入され、エキシトンが発光層内で形成されていることを示している。一方で、自己組織化単分子膜層が存在しない場合には、正孔または電子のどちらかが発光層内に注入されずに、発光層内でエキシトンが形成されていないことが示唆される。本実施例で作製された素子の陽極側の構造は、正孔が電子よりも多量に発光層内に注入される正孔駆動型の素子であることが知られており、自己組織化単分子膜層は、正孔が陰極側に流出するのを防いでいると考えられる。
以上の事実を踏まえ、本デバイスの駆動メカニズムは、陽極側から注入された正孔が、正孔の流出を防ぐ働きを有する自己組織化単分子層の働きによって自己組織化単分子膜層/有機化合物層界面に蓄積される。蓄積された正孔が、有機化合物層のHOMO準位を低エネルギー側に曲げることにより、陰極側からの電子注入が促進され発光すると考えられる。興味深いことに、本有機EL素子に使用される自己組織化単分子膜層は、この正孔が陰極側に流出するのを防ぐと同時に、界面に正孔を蓄積させることによって生じた有機化合物層の準位の変化を利用して電子を発光層に注入するという役目も果たしている。特に、自己組織化単分子膜にアミノ基やオニウム塩がある場合には、その分子の極性からHOMO準位を低エネルギー側により強く曲げることが出来るため、更に効率よく電子注入が行われる。中でもオニウム塩の場合には、更に効率よく電子注入される。これは、オニウム塩の対アニオンが素子に電荷をかけることで陽極側に移動し、陽極側からの正孔注入の効率化にも効果を発揮していると考えられる。
以上のようなメカニズムにより本有機EL素子は発光していると考えられるため、本技術は正孔注入効率が高い素子で更にこの効果を発揮することが出来ると予想される。すなわち正孔駆動型の素子であればさらに本技術が効果的に発揮される。このような構造は、本技術の好ましい形態のひとつである。
As is apparent from FIGS. 2 and 3, it can be seen that the initial characteristics of the light-emitting elements of the respective examples have lower emission start voltages and higher luminance by several orders of magnitude than those of the light-emitting elements of the comparative examples. This is because when the self-assembled monolayer is present on the cathode, charge injection is performed well from the cathode side, so that both holes and electrons are injected well into the light emitting layer. Is formed in the light emitting layer. On the other hand, when the self-assembled monolayer does not exist, either holes or electrons are not injected into the light emitting layer, suggesting that excitons are not formed in the light emitting layer. The structure on the anode side of the device manufactured in this example is known to be a hole-driven device in which holes are injected into the light emitting layer in a larger amount than electrons, and is a self-assembled monomolecule. The film layer is thought to prevent holes from flowing out to the cathode side.
Based on the above facts, the driving mechanism of this device is that the holes injected from the anode side are self-assembled monolayer / organic by the action of the self-assembled monolayer that prevents the outflow of holes. Accumulated at the compound layer interface. It is considered that the accumulated holes bend the HOMO level of the organic compound layer to the low energy side, thereby promoting electron injection from the cathode side and emitting light. Interestingly, the self-assembled monolayer used in the organic EL device is an organic compound layer formed by accumulating holes at the interface while preventing the holes from flowing out to the cathode side. It also plays a role of injecting electrons into the light emitting layer by utilizing the change of the level of. In particular, when an amino group or an onium salt is present in the self-assembled monolayer, the HOMO level can be bent more strongly on the low energy side due to the polarity of the molecule, so that electron injection is performed more efficiently. In particular, in the case of an onium salt, electrons are injected more efficiently. This is considered that the counter anion of the onium salt moves to the anode side by applying a charge to the device, and is effective in improving the efficiency of hole injection from the anode side.
Since the present organic EL device is considered to emit light by the mechanism as described above, it is expected that the present technology can further exhibit this effect with a device having a high hole injection efficiency. In other words, the present technology is more effectively exhibited if it is a hole-driven element. Such a structure is one of the preferred forms of the present technology.

1:有機EL素子
2:基板
3:陰極
4:有機化合物層
5:陽極
6:自己組織化単分子層
7:正孔注入性層
1: Organic EL element 2: Substrate 3: Cathode 4: Organic compound layer 5: Anode 6: Self-assembled monolayer 7: Hole injection layer

Claims (7)

基板、陰極、自己組織化単分子膜層、発光材料を含む有機化合物層、陽極がこの順番に存在し、さらに陰極と自己組織化単分子膜層の間には他の層が存在しない構造を有することを特徴とする有機薄膜電界発光素子。 A substrate, a cathode, a self-assembled monolayer, an organic compound layer containing a luminescent material, and an anode exist in this order, and there is no other layer between the cathode and the self-assembled monolayer. An organic thin film electroluminescent device comprising: 前記陰極に最も近い発光材料を含む有機化合物層と自己組織化単分子膜層の間には他の層が存在しない構造を有すること特徴とする請求項1に記載の有機薄膜電界発光素子。 2. The organic thin film electroluminescent device according to claim 1, wherein no other layer exists between the organic compound layer containing a light emitting material closest to the cathode and the self-assembled monolayer. 前記陰極の仕事関数が4.0eVより大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の有機薄膜電界発光素子。 The organic thin film electroluminescent device according to claim 1 or 2, wherein a work function of the cathode is larger than 4.0 eV. 前記陽極と発光材料を含む有機化合物層の間に少なくとも1層の金属酸化物層を含むことを特徴とする請求項1から3に記載の有機薄膜電界発光素子。 4. The organic thin film electroluminescent device according to claim 1, further comprising at least one metal oxide layer between the anode and the organic compound layer containing a light emitting material. 請求項1から4のいずれかに記載の有機薄膜電界発光素子に具備される自己組織化単分子膜の前駆体が、下記一般式(1)で表される化合物より得られることを特徴とする有機薄膜電界発光素子。
−Si−A4−n ・・・(1)
上記において、nは1〜3であらわされる正の整数である。Aは、水酸基、ハロゲン、又はアルコキシ基であり、複数ある場合には互いに異なってもよい。また、Rは有機置換基であり、複数ある場合には互いに異なってもよい。
The precursor of the self-assembled monomolecular film provided in the organic thin film electroluminescent device according to claim 1 is obtained from a compound represented by the following general formula (1): Organic thin film electroluminescent device.
R n -Si-A 4-n ··· (1)
In the above, n is a positive integer represented by 1 to 3. A is a hydroxyl group, a halogen, or an alkoxy group, and when there are a plurality, A may be different from each other. R is an organic substituent, and when there are a plurality of R, they may be different from each other.
前記自己組織化単分子膜の前駆体を用いて作成した自己組織化単分子膜の平均厚さが0.1nm以上3nm以下であることを特徴とする請求項5に記載の有機薄膜電界発光素子。   6. The organic thin film electroluminescent device according to claim 5, wherein an average thickness of the self-assembled monolayer prepared using the self-assembled monolayer precursor is 0.1 nm or more and 3 nm or less. . 請求項1から6のいずれかに記載の有機薄膜電界発光素子を備えることを特徴とする照明装置。   An illuminating device comprising the organic thin film electroluminescent element according to claim 1.
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