JP4925903B2 - Organic EL device, organic EL device manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は有機ＥＬ素子の技術分野に係り、特に電荷注入層の表面に電極層を形成する技術に関する。   The present invention relates to the technical field of organic EL elements, and more particularly to a technique for forming an electrode layer on the surface of a charge injection layer.

従来、この種の有機ＥＬ素子としては、図６の符号１０１ようなものが知られている。
この有機ＥＬ素子１０１は、基板１０２上に、第一の電極層１０３と、第一の発光部１２０と、中間電極層１１１と、第二の発光部１２１と、第二の電極層１０４とが積層されている。 Conventionally, as an organic EL element of this type, a reference numeral 101 in FIG. 6 is known.
The organic EL element 101 includes a first electrode layer 103, a first light emitting unit 120, an intermediate electrode layer 111, a second light emitting unit 121, and a second electrode layer 104 on a substrate 102. Are stacked.

第一、第二の発光部１２０、１２１は、第一、第二の電荷輸送発光層１０５、１０６を有しており、第一、第二の電荷輸送発光層１０５、１０６の基板１０２側の表面には第一、第二の正孔注入層１０７、１０８がそれぞれ配置され、反対側の表面には第一、第二の電子注入層１０９、１１０がそれぞれ配置されている。
中間電極層１１１は、異なる極性の第一の電子注入層１０９と第二の正孔注入層１０８を離間させ、第一の電子注入層１０９と第二の正孔注入層１０８とを電気的に接続させている。 The first and second light emitting portions 120 and 121 have first and second charge transporting light emitting layers 105 and 106, respectively, and the first and second charge transporting light emitting layers 105 and 106 on the substrate 102 side. First and second hole injection layers 107 and 108 are disposed on the surface, and first and second electron injection layers 109 and 110 are disposed on the opposite surface, respectively.
The intermediate electrode layer 111 separates the first electron injection layer 109 and the second hole injection layer 108 having different polarities, and electrically connects the first electron injection layer 109 and the second hole injection layer 108. Connected.

第一の電極層１０３と第二の電極層１０４の間に電圧を印加すると、第一の電極層１０３に接触する第一の正孔注入層１０７と中間電極層１１１に接続された第一の電子注入層１０９の間、第二の電極層１０４に接触する第二の電子注入層１１０と中間電極層１１１に接続された第二の正孔注入層１０８の間に電圧が印加され、第一、第二の正孔注入層１０７、１０８から第一、第二の電荷輸送発光層１０５、１０６に正孔が注入され、第一、第二の電子注入層１０９、１１０から第一、第二の電荷輸送発光層１０５、１０６に電子が注入される。注入された正孔と電子は、第一、第二の電荷輸送発光層１０５、１０６内でそれぞれ再結合し、発光する。   When a voltage is applied between the first electrode layer 103 and the second electrode layer 104, the first hole injection layer 107 in contact with the first electrode layer 103 and the first electrode connected to the intermediate electrode layer 111 are connected. Between the electron injection layer 109, a voltage is applied between the second electron injection layer 110 in contact with the second electrode layer 104 and the second hole injection layer 108 connected to the intermediate electrode layer 111. Holes are injected from the second hole injection layers 107 and 108 into the first and second charge transport light emitting layers 105 and 106, and from the first and second electron injection layers 109 and 110 to the first and second holes. Electrons are injected into the charge transport light emitting layers 105 and 106. The injected holes and electrons recombine in the first and second charge transport light emitting layers 105 and 106, respectively, and emit light.

ここでは、基板１０２は透明であり、基板１０２上の第一の電極層１０３と、第二の電荷輸送発光層１０６と、その間の各層１０７、１０５、１０９、１１１、１０８は透明であり、第一の電荷輸送発光層１０５で放射された光は、第一の電荷輸送発光層１０５から、第一の正孔注入層１０７と、第一の電極層１０３とを透過して基板１０２の外部に放射される。第二の電荷輸送発光層１０６で放射された光は、第二の電荷輸送発光層１０６から基板１０２の間の各層１０８、１１１、１０９、１０５、１０７を透過して、基板１０２の外部に放射される。第二の電荷輸送発光層１０６からの光は第一の電荷輸送発光層１０５からの光と同じ側に放射され、有機ＥＬ素子１０１の外側であって基板１０２側の位置では両方の光が合わされた強い放射光が観察される。   Here, the substrate 102 is transparent, the first electrode layer 103 on the substrate 102, the second charge transport light emitting layer 106, and the layers 107, 105, 109, 111, and 108 therebetween are transparent, The light emitted from one charge transporting light emitting layer 105 is transmitted from the first charge transporting light emitting layer 105 through the first hole injection layer 107 and the first electrode layer 103 to the outside of the substrate 102. Radiated. The light emitted from the second charge transport light emitting layer 106 passes through the layers 108, 111, 109, 105, and 107 between the substrate 102 from the second charge transport light emitting layer 106 and is emitted to the outside of the substrate 102. Is done. The light from the second charge transport light emitting layer 106 is emitted to the same side as the light from the first charge transport light emitting layer 105, and both lights are combined at a position outside the organic EL element 101 and on the substrate 102 side. Strong synchrotron radiation is observed.

第一の電子注入層１０９の表面に中間電極層１１１のような金属からなる薄膜を形成する方法としては、スパッタリング法がある。
第一の電子注入層１０９は、電子注入性を有する金属化合物からなる薄膜であり、第一の電荷輸送発光層１０５は有機化合物からなる薄膜で構成されており、金属ターゲットをスパッタリングして金属からなる中間電極層１１１を、有機化合物の薄膜である第一の電子注入層１０９の表面に成膜すると、蒸着法で成膜したときよりも発光効率が低下することが知られている。 As a method of forming a metal thin film such as the intermediate electrode layer 111 on the surface of the first electron injection layer 109, there is a sputtering method.
The first electron injection layer 109 is a thin film made of a metal compound having an electron injection property, and the first charge transport light-emitting layer 105 is made of a thin film made of an organic compound. It is known that when the intermediate electrode layer 111 is formed on the surface of the first electron injection layer 109 which is a thin film of an organic compound, the luminous efficiency is lower than when the film is formed by vapor deposition.

このような理由から、第一の電子注入層１０９の表面に中間電極層１１１を形成する際には、蒸着法が用いられている。
しかし、蒸着法では成膜速度が遅い等の問題があり、蒸着法と遜色ない発光効率を維持したまま、中間電極層１１１をスパッタリング法で形成できる技術が求められている。
特開２００４−７９５３８号公報 特開２００６−３０２５０６号公報 For this reason, a vapor deposition method is used when the intermediate electrode layer 111 is formed on the surface of the first electron injection layer 109.
However, the vapor deposition method has a problem that the film forming speed is low, and a technique capable of forming the intermediate electrode layer 111 by the sputtering method while maintaining luminous efficiency comparable to the vapor deposition method is required.
JP 2004-79538 A JP 2006-302506 A

本発明は上記課題を解決するために創作されてものであり、その目的は、スパッタリング法により電荷注入層の表面に電極層を形成しても発光効率が低下しない技術を提供することにある。   The present invention has been created to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique in which the light emission efficiency does not decrease even when an electrode layer is formed on the surface of the charge injection layer by a sputtering method.

上記課題を解決するために研究したところ、本発明の発明者は、従来技術の有機ＥＬ素子では、第一の電子注入層と第一の電荷輸送発光層の界面では材料の組成変化が急峻である点に起因する、と予想した。
即ち、発光効率が低下するのは、電荷注入層と電荷輸送発光層の界面が、電極層の形成の際に、スパッタリング粒子が入射する影響で、電極層を形成する前の界面の状態に対して大きく変化し、その結果、電荷注入層から電荷輸送発光層への電荷の注入効率が低下することが原因であると予想した。 As a result of researches to solve the above problems, the inventors of the present invention have found that the composition change of the material is steep at the interface between the first electron injection layer and the first charge transport light emitting layer in the organic EL device of the prior art. Expected to be due to a certain point.
In other words, the luminous efficiency decreases because the interface between the charge injection layer and the charge transport light emitting layer is affected by the incidence of sputtered particles during the formation of the electrode layer, and the interface state before the electrode layer is formed. As a result, it was predicted that this was caused by a decrease in charge injection efficiency from the charge injection layer to the charge transport light emitting layer.

そこで、発光効率を低下させないためには、スパッタリングによって電極層を形成する際に、電荷注入層が電荷輸送発光層の表面に形成されたときの状態が維持されるようにすればよい。   Therefore, in order not to reduce the light emission efficiency, it is only necessary to maintain the state when the charge injection layer is formed on the surface of the charge transport light emitting layer when the electrode layer is formed by sputtering.

本発明は、上記観点から創作されたものであり、基板と、前記基板上に配置された第一の電荷注入層と、前記第一の電荷注入層の表面に配置された第一の電荷輸送発光層と、前記第一の電荷輸送発光層の表面に配置された第二の電荷注入層と、前記第二の電荷注入層上に配置された第三の電荷注入層と、前記第三の電荷注入層の表面に配置された第二の電荷輸送発光層と、前記第二の電荷輸送発光層の表面に配置された第四の電荷注入層とを有し、前記第一、第三の電荷注入層は正孔を注入する材料から成る薄膜で構成され、前記第二、第四の電荷注入層は電子を注入する材料から成る薄膜で構成され、前記第一の電荷輸送発光層には前記第一、第二の電荷注入層から正孔と電子がそれぞれ注入され、前記第二の電荷輸送発光層には前記第三、第四の電荷注入層から正孔と電子がそれぞれ注入され、正孔と電子は前記第一、第二の電荷輸送発光層内でそれぞれ再結合し、前記第一、第二の電荷輸送発光層がそれぞれ発光し、放射光が外部で観察される有機ＥＬ素子であって、前記第二の電荷注入層は電子を前記第一の電荷輸送発光層に注入する電荷注入性金属材料と、電子を輸送する母材有機材料とが混合された薄膜で構成され、前記第二の電荷注入層の表面に、アルミニウムを含むターゲットをスパッタリングして形成された中間電極層と、前記中間電極層の表面に、銀を含むターゲットをスパッタリングして形成された補助電荷注入層と、を有する有機ＥＬ素子である。
また、本発明は、前記第二の電荷注入層の前記電荷注入性金属材料はリチウムである有機ＥＬ素子である。
また、本発明は、前記第二の電荷注入層の前記母材有機材料は、前記第一の電荷輸送発光層のうち、少なくとも前記第二の電荷注入層と接触する部分に含まれている有機ＥＬ素子である。
また、本発明は、前記母材有機材料はＡｌｑ3である有機ＥＬ素子である。
また、本発明は、前記第二の電荷注入層は、前記母材有機材料の蒸気と、前記電荷注入性金属材料の蒸気とが、成膜対象物の表面に一緒に到達し、形成された有機ＥＬ素子である。
また、本発明は、基板と、前記基板上に配置された第一の電荷注入層と、前記第一の電荷注入層の表面に配置された第一の電荷輸送発光層と、前記第一の電荷輸送発光層の表面に配置された第二の電荷注入層と、前記第二の電荷注入層上に配置された第三の電荷注入層と、前記第三の電荷注入層の表面に配置された第二の電荷輸送発光層と、前記第二の電荷輸送発光層の表面に配置された第四の電荷注入層とを有し、前記第一、第三の電荷注入層は正孔を注入する材料から成る薄膜で構成され、前記第二、第四の電荷注入層は電子を注入する材料から成る薄膜で構成され、前記第一の電荷輸送発光層には前記第一、第二の電荷注入層から正孔と電子が注入され、前記第二の電荷輸送発光層には前記第三、第四の電荷注入層から正孔と電子が注入され、正孔と電子は前記第一、第二の電荷輸送発光層内でそれぞれ再結合し、前記第一、第二の電荷輸送発光層がそれぞれ発光し、放射光が外部で観察される有機ＥＬ素子を形成する有機ＥＬ素子製造方法であって、真空槽内に前記第一の電荷輸送発光層が露出された成膜対象物を配置し、前記真空槽内には第一、第二の蒸発源が配置され、前記第一の蒸発源と前記第二の蒸発源には、電子を輸送する母材有機材料と電子を注入する電荷注入性金属材料とが別々に配置され、真空雰囲気で、前記母材有機材料と、前記電荷注入性金属材料とを加熱し、前記母材有機材料の蒸気と、前記電荷注入性金属材料の蒸気とを前記真空槽内にそれぞれ放出させ、前記第一の電荷輸送発光層上に、前記母材有機材料の蒸気と、前記電荷注入性金属材料の蒸気とを一緒に到達させ、前記母材有機材料と前記電荷注入性金属材料とが混合された薄膜からなる前記第二の電荷注入層を形成し、前記第二の電荷注入層の表面に、アルミニウムを含むターゲットをスパッタリングして中間電極層を形成し、前記中間電極層の表面に、銀を含むターゲットをスパッタリングして補助電荷注入層を形成する有機ＥＬ素子製造方法である。

The present invention was created from the above viewpoint, and includes a substrate, a first charge injection layer disposed on the substrate, and a first charge transport disposed on a surface of the first charge injection layer. A light emitting layer; a second charge injection layer disposed on a surface of the first charge transport light emitting layer; a third charge injection layer disposed on the second charge injection layer; and the third charge injection layer. A second charge transporting light emitting layer disposed on the surface of the charge injection layer; and a fourth charge injection layer disposed on the surface of the second charge transporting light emitting layer. the charge injection layer is composed of a formed Ru thin film of a material for injecting holes, the second and fourth charge injection layer is composed of a formed Ru thin film of a material that injects electrons, the first charge transport luminescent layer wherein the first, holes and electrons from the second charge injection layer are injected respectively, wherein the second charge transport luminescent layer and the third Fourth charge from injecting layer holes and electrons are injected each, holes and electrons the first, second recombined respectively charge transport luminescent layer, said first, second charge transport luminescent layer Each of which emits light and the emitted light is observed externally, wherein the second charge injection layer includes a charge injecting metal material that injects electrons into the first charge transport light emitting layer, and an electron . An intermediate electrode layer formed by sputtering a target containing aluminum on the surface of the second charge injection layer, and a surface of the intermediate electrode layer. And an auxiliary charge injection layer formed by sputtering a target containing silver .
Moreover, this invention is an organic EL element whose said charge injectable metal material of said 2nd charge injection layer is lithium.
According to the present invention, the organic material of the base material of the second charge injection layer is included in at least a portion of the first charge transport light emitting layer that is in contact with the second charge injection layer. It is an EL element.
In addition, the present invention is an organic EL element in which the base organic material is Alq 3 .
Further, according to the present invention, the second charge injection layer is formed by the vapor of the base material organic material and the vapor of the charge injectable metal material reaching the surface of the film formation target together. It is an organic EL element.
Also, the present invention includes a substrate and a first charge injection layer disposed on the substrate, a first charge transport luminescent layer disposed on a surface of said first charge injection layer, the first A second charge injection layer disposed on the surface of the charge transport light emitting layer, a third charge injection layer disposed on the second charge injection layer, and a surface of the third charge injection layer A second charge transporting light emitting layer and a fourth charge injection layer disposed on the surface of the second charge transporting light emitting layer, wherein the first and third charge injection layers have holes . consists implantation material formed Ru film, the second and fourth charge injection layer is composed of a formed Ru thin film of a material that injects electrons, the the first charge-transporting light-emitting layer and the first, second Holes and electrons are injected from the second charge injection layer, and holes and electrons are injected from the third and fourth charge injection layers into the second charge transport emission layer. Holes and electrons recombine in the first and second charge transport light emitting layers, respectively, and the first and second charge transport light emitting layers emit light, and emitted light is observed outside. An organic EL element manufacturing method for forming an EL element, wherein a film formation target object in which the first charge transport light emitting layer is exposed is disposed in a vacuum chamber, and the first and second layers are disposed in the vacuum chamber. An evaporation source is disposed, and in the first evaporation source and the second evaporation source, a base material organic material that transports electrons and a charge injecting metal material that injects electrons are disposed separately, and in a vacuum atmosphere Heating the matrix organic material and the charge injectable metal material, and releasing the vapor of the matrix organic material and the vapor of the charge injectable metal material into the vacuum chamber, respectively, On the charge transport light emitting layer, the vapor of the matrix organic material and the charge injecting metal material Allowed to reach the air together, the matrix organic material and the second charge injection layer was formed consisting of the thin film and the charge injectable metallic material is mixed, on the surface of the second charge injection layer, In this method, an intermediate electrode layer is formed by sputtering a target containing aluminum, and an auxiliary charge injection layer is formed on the surface of the intermediate electrode layer by sputtering a target containing silver .

スパッタリング法によって電荷注入層の表面に電極層を形成しても、発光効率は低下しない。   Even if an electrode layer is formed on the surface of the charge injection layer by sputtering, the light emission efficiency does not decrease.

図５（ｈ）は、本発明の有機ＥＬ素子６０の断面図である。
この有機ＥＬ素子６０は、板状の基板２１を有しており、当該基板２１の上には、第一の電極層２２が設けられている。第一の電極層２２上には第一の発光部６１が配置されており、第一の発光部６１上には中間電極層３０が配置されており、中間電極層３０上には第二の発光部６２が配置されており、第二の発光部６２上には第二の電極層２３が配置されている。 FIG. 5H is a cross-sectional view of the organic EL element 60 of the present invention.
The organic EL element 60 has a plate-like substrate 21, and the first electrode layer 22 is provided on the substrate 21. A first light emitting unit 61 is disposed on the first electrode layer 22, an intermediate electrode layer 30 is disposed on the first light emitting unit 61, and a second light emitting unit 61 is disposed on the intermediate electrode layer 30. The light emitting unit 62 is disposed, and the second electrode layer 23 is disposed on the second light emitting unit 62.

第一、第二の発光部６１、６２は、第一、第二の電荷輸送発光層２４、２５を有しており、第一、第二の電荷輸送発光層２４、２５の基板２１側の表面には第一、第三の電荷注入層２６、２７がそれぞれ配置され、反対側の表面には第二、第四の電荷注入層２８、２９がそれぞれ配置されている。   The first and second light emitting units 61 and 62 have first and second charge transporting light emitting layers 24 and 25, and the first and second charge transporting light emitting layers 24 and 25 on the substrate 21 side. First and third charge injection layers 26 and 27 are arranged on the surface, and second and fourth charge injection layers 28 and 29 are arranged on the opposite surface, respectively.

第三の電荷注入層２７の基板２１側の表面にはさらに第一の補助電荷注入層３７が密着されている。また、第一の発光部６１では第二の電荷注入層２８が中間電極層３０に密着されており、第二の発光部６２では第一の補助電荷注入層３７が中間電極層３０に密着されている。   A first auxiliary charge injection layer 37 is further adhered to the surface of the third charge injection layer 27 on the substrate 21 side. In the first light emitting unit 61, the second charge injection layer 28 is in close contact with the intermediate electrode layer 30, and in the second light emitting unit 62, the first auxiliary charge injection layer 37 is in close contact with the intermediate electrode layer 30. ing.

第一、第三の電荷注入層２６、２７は、互いに同極性であって、正孔と電子のどちらか一方の電荷を接触する第一、第二の電荷輸送発光層２４、２５に注入できる物質を含有しており、第二、第四の電荷注入層２８、２９は、互いに同極性であって、第一、第三の電荷注入層２６、２７とは逆の極性の電荷を接触する第一、第二の電荷輸送発光層２４、２５に注入する物質を含有している。   The first and third charge injection layers 26 and 27 have the same polarity, and can be injected into the first and second charge transport light emitting layers 24 and 25 that are in contact with the charge of either holes or electrons. The second and fourth charge injection layers 28 and 29 have the same polarity as each other, and are in contact with charges having opposite polarities to the first and third charge injection layers 26 and 27. A substance to be injected into the first and second charge transport light emitting layers 24 and 25 is contained.

従って、第一、第三の電荷注入層２６、２７が正孔を注入可能な物質を含有している場合は、第二、第四の電荷注入層２８、２９が電子を注入可能な物質を含有する。このとき、第一、第三の電荷注入層２６、２７に正電圧が印加され、第二、第四の電荷注入層２８、２９に負電圧が印加されたときに、第一〜第四の電荷注入層２６〜２９が接触する第一、第二の電荷輸送発光層２４、２５に第一、第三の電荷注入層２６、２７から正孔が注入され、第二、第四の電荷注入層２８、２９から電子が注入される。   Therefore, when the first and third charge injection layers 26 and 27 contain a substance capable of injecting holes, the second and fourth charge injection layers 28 and 29 must be made of a substance capable of injecting electrons. contains. At this time, when a positive voltage is applied to the first and third charge injection layers 26 and 27 and a negative voltage is applied to the second and fourth charge injection layers 28 and 29, the first to fourth charge injection layers 26 and 27 are applied. Holes are injected from the first and third charge injection layers 26 and 27 into the first and second charge transport light emitting layers 24 and 25 with which the charge injection layers 26 to 29 are in contact, and second and fourth charge injections are performed. Electrons are injected from the layers 28 and 29.

また、第一、第三の電荷注入層２６、２７が電子を注入可能な物質を含有する場合は、第二、第四の電荷注入層２８、２９が正孔を注入可能な物質を含有し、第一、第三の電荷注入層２６、２７に負電圧が印加され、第二、第四の電荷注入層２８、２９に正電圧が印加されたときに、第一〜第四の電荷注入層２６〜２９が接触する第一、第二の電荷輸送発光層２４、２５に第一、第三の電荷注入層２６、２７から電子が注入され、第二、第四の電荷注入層２８、２９から正孔が注入される。   When the first and third charge injection layers 26 and 27 contain a substance capable of injecting electrons, the second and fourth charge injection layers 28 and 29 contain a substance capable of injecting holes. The first to fourth charge injection layers are applied when a negative voltage is applied to the first and third charge injection layers 26 and 27 and a positive voltage is applied to the second and fourth charge injection layers 28 and 29. Electrons are injected from the first and third charge injection layers 26 and 27 into the first and second charge transport light emitting layers 24 and 25 with which the layers 26 to 29 are in contact, and the second and fourth charge injection layers 28 and 27 are contacted. Holes are injected from 29.

第一の補助電荷注入層３７は、第三の電荷注入層２７が第二の電荷輸送発光層２５に注入する電荷と同じ極性の電荷を注入可能な金属を含有し、第三の電荷注入層２７と同極性の電圧が印加され、第三の電荷注入層２７に電荷を注入し、第三の電荷注入層２７から第二の電荷輸送発光層２５への電荷の注入量を増加させている。
第一の補助電荷注入層３７は、上述したように、第三の電荷注入層２７と密着している。 The first auxiliary charge injection layer 37 contains a metal capable of injecting charges having the same polarity as the charge injected by the third charge injection layer 27 into the second charge transport light emitting layer 25, and the third charge injection layer A voltage having the same polarity as 27 is applied to inject charges into the third charge injection layer 27, thereby increasing the amount of charges injected from the third charge injection layer 27 into the second charge transport light emitting layer 25. .
As described above, the first auxiliary charge injection layer 37 is in close contact with the third charge injection layer 27.

第二の電荷注入層２８が第一の電荷輸送発光層２４に電子を注入可能な物質を含有し、第三の電荷注入層２７が第二の電荷輸送発光層２５に正孔を注入可能な物質を含有する場合は、第一の補助電荷注入層３７を構成する物質の仕事関数は、中間電極層３０を構成する物質の仕事関数よりも大きい。   The second charge injection layer 28 contains a substance capable of injecting electrons into the first charge transport light emitting layer 24, and the third charge injection layer 27 can inject holes into the second charge transport light emitting layer 25. When the material is contained, the work function of the material constituting the first auxiliary charge injection layer 37 is larger than the work function of the material constituting the intermediate electrode layer 30.

また、第二の電荷注入層２８が第一の電荷輸送発光層２４に正孔を注入可能な物質を含有し、第三の電荷注入層２７が第二の電荷輸送発光層２５に電子を注入可能な物質を含有する場合は、第一の補助電荷注入層３７を構成する物質の仕事関数は、中間電極層３０を構成する物質の仕事関数よりも小さい。
中間電極層３０の第一の補助電荷注入層３７が形成される面とは反対側の面に、後述する第二の補助電荷注入層を形成してもよい。 The second charge injection layer 28 contains a substance capable of injecting holes into the first charge transport light emitting layer 24, and the third charge injection layer 27 injects electrons into the second charge transport light emitting layer 25. When a possible substance is contained, the work function of the substance constituting the first auxiliary charge injection layer 37 is smaller than the work function of the substance constituting the intermediate electrode layer 30.
A second auxiliary charge injection layer to be described later may be formed on the surface of the intermediate electrode layer 30 opposite to the surface on which the first auxiliary charge injection layer 37 is formed.

第二の補助電荷注入層を構成する物質と中間電極層３０を構成する物質との仕事関数の大小関係は、第一の補助電荷注入層３７を構成する物質と中間電極層３０を構成する物質との仕事関数の大小関係と逆である。   The magnitude of the work function between the substance constituting the second auxiliary charge injection layer and the substance constituting the intermediate electrode layer 30 is as follows: the substance constituting the first auxiliary charge injection layer 37 and the substance constituting the intermediate electrode layer 30 This is the opposite of the magnitude relation of the work function.

中間電極層３０は、金属材料からなる薄膜で構成されており、異なる極性の第二の電荷注入層２８と第一の補助電荷注入層３７とを離間させ、第二の電荷注入層２８と第三の電荷注入層２７とを第一の補助電荷注入層３７を介して電気的に接続させている。   The intermediate electrode layer 30 is formed of a thin film made of a metal material, and the second charge injection layer 28 and the first auxiliary charge injection layer 37 having different polarities are separated from each other, and the second charge injection layer 28 and the first charge injection layer 28 are separated from each other. The three charge injection layers 27 are electrically connected through the first auxiliary charge injection layer 37.

第一の電極層２２と、第二の電極層２３を電源６３に接続し、第一の電極層２２と第二の電極層２３の間に電圧を印加すると、第一の電極層２２と接触する第一の電荷注入層２６と中間電極層３０に接続された第二の電荷注入層２８の間、及び、第二の電極層２３と接触する第四の電荷注入層２９と中間電極層３０に接続された第三の電荷注入層２７の間に電圧が印加される。   When the first electrode layer 22 and the second electrode layer 23 are connected to the power source 63 and a voltage is applied between the first electrode layer 22 and the second electrode layer 23, the first electrode layer 22 and the second electrode layer 23 come into contact with each other. The fourth charge injection layer 29 and the intermediate electrode layer 30 that are in contact with the second electrode layer 23 and between the first charge injection layer 26 connected to the intermediate electrode layer 30 and the second charge injection layer 28 connected to the intermediate electrode layer 30. A voltage is applied between the third charge injection layers 27 connected to.

各電荷注入層２６〜２９に印加される電圧は、各電荷注入層２６〜２９に含有される物質が第一、第二の電荷輸送発光層２４、２５に注入可能な電荷を注入させる極性であり、注入された電荷は、第一、第二の電荷輸送発光層２４、２５内部でそれぞれ再結合し、発光するように構成されている。   The voltage applied to each of the charge injection layers 26 to 29 has such a polarity that the substance contained in each of the charge injection layers 26 to 29 injects charges that can be injected into the first and second charge transport light emitting layers 24 and 25. The injected charges are recombined inside the first and second charge transport light emitting layers 24 and 25, respectively, so that light is emitted.

第一、第二の電荷輸送発光層２４、２５は、第一、第二の発光層３１、３２を有しており、第一、第二の発光層３１、３２の基板２１側の表面には第一、第三の電荷輸送層３３、３４がそれぞれ配置され、反対側の面には第二、第四の電荷輸送層３５、３６がそれぞれ配置されて、構成されている。   The first and second charge transporting light emitting layers 24 and 25 have first and second light emitting layers 31 and 32, respectively, on the surface of the first and second light emitting layers 31 and 32 on the substrate 21 side. The first and third charge transport layers 33 and 34 are disposed, and the second and fourth charge transport layers 35 and 36 are disposed on the opposite surfaces, respectively.

第一、第二の電荷輸送発光層２４、２５内では、注入された電荷は、第一〜第四の電荷輸送層３３〜３６内を輸送されて、第一、第二の発光層３１、３２にそれぞれ輸送され、第一、第二の発光層３１、３２にそれぞれ到達すると内部でそれぞれ再結合し、発光する。   In the first and second charge transporting light emitting layers 24 and 25, the injected charge is transported through the first to fourth charge transporting layers 33 to 36, and the first and second light emitting layers 31, When transported to 32 and reach the first and second light emitting layers 31 and 32 respectively, they are recombined inside to emit light.

ここでは、基板２１はガラス基板であり、基板２１上の第一の電極層２２と、第二の電荷輸送発光層２５と、その間の各層２４、２６〜２８、３０、３７は透明であり、第一の電荷輸送発光層２４で放射された光は、第一の電荷輸送発光層２４から、第一の電荷注入層２６と、第一の電極層２２とを透過して基板２１の外部に放射される。第二の電荷輸送発光層２５で放射された光は、第二の電荷輸送発光層２５から基板２１の間の各層２７、３７、３０、２８、２４、２６、２２を透過して、基板２１の外部に放射される。第二の電荷輸送発光層２５からの光は第一の電荷輸送発光層２４からの光と同じ側に放射され、有機ＥＬ素子６０の外側であって基板２１側の位置では両方の光が合わされた強い放射光が観察される。   Here, the substrate 21 is a glass substrate, the first electrode layer 22 on the substrate 21, the second charge transport light emitting layer 25, and the layers 24, 26 to 28, 30, 37 therebetween are transparent, The light emitted from the first charge transport light emitting layer 24 is transmitted from the first charge transport light emitting layer 24 through the first charge injection layer 26 and the first electrode layer 22 to the outside of the substrate 21. Radiated. The light emitted from the second charge transport light emitting layer 25 is transmitted through the layers 27, 37, 30, 28, 24, 26, and 22 between the second charge transport light emitting layer 25 and the substrate 21. Radiated to the outside. The light from the second charge transport light emitting layer 25 is emitted to the same side as the light from the first charge transport light emitting layer 24, and both lights are combined at a position outside the organic EL element 60 and on the substrate 21 side. Strong synchrotron radiation is observed.

本発明では、後述するように、第二、第四の電荷注入層２８、２９は、母材有機材料７０と電荷注入性金属材料７１が混合された薄膜で構成されている。電荷注入性金属材料７１は電荷注入性を有しており、母材有機材料７０は電荷注入性金属材料７１が注入する電荷と同じ極性の電荷を輸送する有機材料である。   In the present invention, as will be described later, the second and fourth charge injection layers 28 and 29 are formed of a thin film in which a base material organic material 70 and a charge injection metal material 71 are mixed. The charge injectable metal material 71 has charge injectability, and the base organic material 70 is an organic material that transports charges having the same polarity as the charges injected by the charge injectable metal material 71.

図１の符号１は、本発明の有機ＥＬ素子６０の製造装置を示している。
この製造装置１は搬送室２を有しており、搬送室２には、搬出室３と、搬入室４と、第一、第二の蒸着装置５、６、スパッタ装置７とがそれぞれ接続されている。
搬送室２内には基板搬送ロボット９が配置されており、各室２〜７間で基板の搬入、搬出ができるように構成されている。 Reference numeral 1 in FIG. 1 indicates an apparatus for manufacturing the organic EL element 60 of the present invention.
The manufacturing apparatus 1 has a transfer chamber 2, and a carry-out chamber 3, a carry-in chamber 4, first and second vapor deposition devices 5 and 6, and a sputtering device 7 are connected to the transfer chamber 2. ing.
A substrate transfer robot 9 is arranged in the transfer chamber 2 and is configured so that substrates can be carried in and out of the respective chambers 2 to 7.

図３（ａ）に示す成膜対象物２０は、基板２１を有しており、基板２１の表面には第一の電極層２２が形成されている。成膜対象物２０は、予め、複数枚、搬入室４に配置されている。
各室２〜７は大気から遮断され、真空排気されている。 A film formation target 20 shown in FIG. 3A has a substrate 21, and a first electrode layer 22 is formed on the surface of the substrate 21. A plurality of film formation targets 20 are arranged in advance in the carry-in chamber 4.
Each chamber 2-7 is shielded from the atmosphere and evacuated.

以下に、図を参照にして、本発明の有機ＥＬ素子６０の形成工程を説明する。
成膜対象物２０を搬入室４から第一の蒸着装置５内に移動する。第一の蒸着装置５内には、第一の電荷注入層２６と、第一の電荷輸送層３３と、第一の発光層３１と、第二の電荷輸送層３５とを構成する有機化合物がそれぞれ配置された４つの蒸発源が配置されている。 Below, the formation process of the organic EL element 60 of this invention is demonstrated with reference to figures.
The film formation target 20 is moved from the carry-in chamber 4 into the first vapor deposition apparatus 5. In the first vapor deposition device 5, organic compounds constituting the first charge injection layer 26, the first charge transport layer 33, the first light emitting layer 31, and the second charge transport layer 35 are contained. Four evaporation sources, each arranged, are arranged.

第一の電荷注入層２６の組成に対応する有機化合物が配置された蒸発源から有機化合物の蒸気を放出させ、第一の電極層２２の表面に有機薄膜からなる第一の電荷注入層２６を形成する。   The vapor of the organic compound is discharged from the evaporation source in which the organic compound corresponding to the composition of the first charge injection layer 26 is arranged, and the first charge injection layer 26 made of an organic thin film is formed on the surface of the first electrode layer 22. Form.

第一の電荷注入層２６を形成した後、第一の電荷輸送層３３と、第一の発光層３１と、第二の電荷輸送層３５の組成に対応する有機化合物の蒸気を各蒸発源から順番に放出させ、第一の電荷注入層２６上に、有機薄膜からなる第一の電荷輸送層３３と、有機薄膜からなる第一の発光層３１と、有機薄膜からなる第二の電荷輸送層３５とを、この順序で形成する（図３（ｂ））。
第一の電荷輸送発光層２４が形成された成膜対象物２０を第一の蒸着装置５内から第二の蒸着装置６の真空槽１１内に移動する。 After forming the first charge injection layer 26, vapors of organic compounds corresponding to the compositions of the first charge transport layer 33, the first light emitting layer 31, and the second charge transport layer 35 are emitted from each evaporation source. The first charge transport layer 33 made of an organic thin film, the first light-emitting layer 31 made of an organic thin film, and the second charge transport layer made of an organic thin film are sequentially emitted. 35 are formed in this order (FIG. 3B).
The film-forming target 20 on which the first charge transport light emitting layer 24 is formed is moved from the first vapor deposition apparatus 5 into the vacuum chamber 11 of the second vapor deposition apparatus 6.

図２は、第二の蒸着装置６の内部を説明するための断面図であり、搬入した成膜対象物２０は、第二の電荷輸送層３５の表面は露出されており、第二の電荷輸送層３５を下方に向けて、真空槽１１内部の基板ホルダ１５に保持させる。   FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the inside of the second vapor deposition apparatus 6, and the film formation target 20 carried in has the surface of the second charge transport layer 35 exposed, and the second charge. The transport layer 35 is held downward by the substrate holder 15 inside the vacuum chamber 11.

真空槽１１の内部の、基板ホルダ１５の下方には、第一の蒸発源１３ａと、第二の蒸発源１３ｂとが配置されている。第二の電荷注入層２８を構成させる母材有機材料７０と電荷注入性金属材料７１は、第一の蒸発源１３ａの蒸発容器７２ａと第二の蒸発源１３ｂの蒸発容器７２ｂに別々に納められている。
第一、第二の蒸発源１３ａ、１３ｂのヒーターに通電して、第一、第二の蒸発源１３ａ、１３ｂ内の母材有機材料７０と電荷注入性金属材料７１は、予め昇温させておく。 A first evaporation source 13 a and a second evaporation source 13 b are disposed inside the vacuum chamber 11 and below the substrate holder 15. The base organic material 70 and the charge injecting metal material 71 constituting the second charge injection layer 28 are separately stored in the evaporation container 72a of the first evaporation source 13a and the evaporation container 72b of the second evaporation source 13b. ing.
By energizing the heaters of the first and second evaporation sources 13a and 13b, the base organic material 70 and the charge injecting metal material 71 in the first and second evaporation sources 13a and 13b are heated in advance. deep.

成膜対象物２０が基板ホルダ１５に配置された後、基板ホルダ１５と第一、第二の蒸発源１３ａ、１３ｂの間の各シャッター１６〜１８で遮断した状態で、さらに昇温させ、第一の蒸発源１３ａと第二の蒸発源１３ｂに設けられた放出口７３ａ、７３ｂから、母材有機材料７０の蒸気と電荷注入性金属材料７１の蒸気をそれぞれ放出させる。   After the film formation target 20 is disposed on the substrate holder 15, the temperature is further increased in a state where the film formation target 20 is blocked by the shutters 16 to 18 between the substrate holder 15 and the first and second evaporation sources 13a and 13b. The vapor of the base organic material 70 and the vapor of the charge injecting metal material 71 are discharged from the discharge ports 73a and 73b provided in the first evaporation source 13a and the second evaporation source 13b, respectively.

母材有機材料７０と電荷注入性金属材料７１の蒸発状態と放出速度が安定したところで、基板ホルダ１５と第一、第二の蒸発源１３ａ、１３ｂの間の各シャッター１６〜１８を開け、母材有機材料７０の蒸気と電荷注入性金属材料７１の蒸気を真空槽１１内にそれぞれ放出させる。   When the evaporation state and the discharge speed of the base material organic material 70 and the charge injection metal material 71 are stabilized, the shutters 16 to 18 between the substrate holder 15 and the first and second evaporation sources 13a and 13b are opened, and the mother The vapor of the organic material 70 and the vapor of the charge injectable metal material 71 are released into the vacuum chamber 11.

第一、第二の蒸発源１３ａ、１３ｂは近接されており、基板ホルダ１５は両方の蒸気が到達する位置に配置されており、第二の電荷輸送層３５の表面に母材有機材料７０と電荷注入性金属材料７１が混合された薄膜の成長が開始される。   The first and second evaporation sources 13a and 13b are close to each other, the substrate holder 15 is disposed at a position where both vapors reach, and the base organic material 70 and the surface of the second charge transport layer 35 are disposed on the surface. Growth of the thin film in which the charge injecting metal material 71 is mixed is started.

予め決められた時間、母材有機材料７０と電荷注入性金属材料７１が混合された薄膜を成長させ、所定の膜厚となったところで、各シャッター１６〜１８を閉じ、薄膜の成長を終了させると、母材有機材料７０と電荷注入性金属材料７１とが混合された薄膜からなる第二の電荷注入層２８が形成される（図３（ｃ））。   A thin film in which the base material organic material 70 and the charge injecting metal material 71 are mixed is grown for a predetermined time. When the film thickness reaches a predetermined thickness, the shutters 16 to 18 are closed to complete the growth of the thin film. Then, the second charge injection layer 28 made of a thin film in which the base organic material 70 and the charge injectable metal material 71 are mixed is formed (FIG. 3C).

第二の電荷注入層２８が形成された成膜対象物２０を、真空槽１１から第一のスパッタ装置７内に移動させる。真空槽内には電極となる金属材料からなる第一のターゲットと、第三の電荷注入層２７と同極性の電荷注入特性を有する金属材料からなる第二のターゲットが配置されており、真空槽内にスパッタリングガスを導入し、第一のターゲットをスパッタリングして、真空槽内で露出する第二の電荷注入層２８の表面に金属材料からなり、透明な中間電極層３０を形成し（図３（ｄ））、第二のターゲットをスパッタリングして、中間電極層３０の表面に金属材料からなる第一の補助電荷注入層３７を形成する（図４（ｅ））。   The film formation target 20 on which the second charge injection layer 28 is formed is moved from the vacuum chamber 11 into the first sputtering apparatus 7. In the vacuum chamber, a first target made of a metal material to be an electrode and a second target made of a metal material having the same polarity as that of the third charge injection layer 27 are arranged. A sputtering gas is introduced into the first target, and the first target is sputtered to form a transparent intermediate electrode layer 30 made of a metal material on the surface of the second charge injection layer 28 exposed in the vacuum chamber (FIG. 3). (D)) A second target is sputtered to form a first auxiliary charge injection layer 37 made of a metal material on the surface of the intermediate electrode layer 30 (FIG. 4E).

第一の補助電荷注入層３７が形成された成膜対象物２０はスパッタ装置７内から第一の蒸着装置５内に移動させ、第一の電荷注入層２６と、第一の電荷輸送層３３と、第一の発光層３１と、第二の電荷輸送層３５とを形成したときと同じ材料を、同じ成膜条件で、同じ順序で蒸気を放出させ、第一の補助電荷注入層３７の表面に、それぞれ、第一の電荷注入層２６と、第一の電荷輸送層３３と、第一の発光層３１と、第二の電荷輸送層３５と同じ膜厚、同じ組成の第三の電荷注入層２７と第三の電荷輸送層３４と第二の発光層３２と第四の電荷輸送層３６とを、この順序で形成する（図４（ｆ））。   The deposition target 20 on which the first auxiliary charge injection layer 37 is formed is moved from the sputtering apparatus 7 into the first vapor deposition apparatus 5, and the first charge injection layer 26 and the first charge transport layer 33 are moved. And the same material as that used to form the first light-emitting layer 31 and the second charge transport layer 35, vapor is released in the same order under the same film formation conditions, and the first auxiliary charge injection layer 37 is formed. Third charges having the same thickness and the same composition as the first charge injection layer 26, the first charge transport layer 33, the first light-emitting layer 31, and the second charge transport layer 35 are formed on the surface, respectively. The injection layer 27, the third charge transport layer 34, the second light emitting layer 32, and the fourth charge transport layer 36 are formed in this order (FIG. 4 (f)).

第二の電荷輸送発光層２５が形成された成膜対象物２０を第一の蒸着装置５内から第二の蒸着装置６内に移動し、第二の電荷注入層２８を形成したときと同じ材料を、同じ成膜条件で、第二の電荷注入層２８と同じ膜厚、同じ組成の第四の電荷注入層２９を第二の電荷輸送発光層２５の表面に形成する（図４(ｇ)）。   The same as when the film-forming target 20 on which the second charge transport light emitting layer 25 is formed is moved from the first vapor deposition device 5 into the second vapor deposition device 6 and the second charge injection layer 28 is formed. A fourth charge injection layer 29 having the same film thickness and the same composition as the second charge injection layer 28 is formed on the surface of the second charge transport light emitting layer 25 under the same film formation conditions (FIG. 4G )).

第四の電荷注入層２９が形成された成膜対象物２０を第二の蒸着装置６内からスパッタ装置７内に移動し、中間電極層３０を形成したときと同じ材料を、同じ成膜条件で、同じ組成であり、第二の電極層２３を形成する。
第二の電極層２３が形成された成膜対象物２０をスパッタ装置７内から搬出室３内に移動し、取り出して組み立てると、有機ＥＬ素子６０が得られる（図５（ｈ））。 The film formation target 20 on which the fourth charge injection layer 29 is formed is moved from the second vapor deposition apparatus 6 into the sputtering apparatus 7 and the same material as that used to form the intermediate electrode layer 30 is formed under the same film formation conditions. Thus, the second electrode layer 23 is formed with the same composition.
When the film formation target 20 on which the second electrode layer 23 is formed is moved from the inside of the sputtering apparatus 7 into the carry-out chamber 3 and taken out and assembled, an organic EL element 60 is obtained (FIG. 5 (h)).

ここでは、第二、第四の電荷注入層２８、２９を構成する母材有機材料７０としてＡｌｑ3［Ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ） ａｌｕｍｉｎｉｕｍ］と、電荷注入性金属材料７１としてリチウムとが第一、第二の蒸発源１３ａ、１３ｂ内に別々に配置されており、それぞれの材料を蒸発させ、Ａｌｑ3の蒸気とリチウムの蒸気とをそれぞれ放出させ、第二、第四の電荷輸送層３５、３６の表面に一緒に到達させ、Ａｌｑ3と、リチウムとが混合された薄膜からなる第二、第四の電荷注入層２８、２９がそれぞれ形成される。 Here, Alq 3 [Tris (8-hydroxyquinoline) aluminum] is used as the base organic material 70 constituting the second and fourth charge injection layers 28 and 29, and lithium is used as the charge injection metal material 71. Disposed separately in the second evaporation sources 13a and 13b, the respective materials are evaporated, the vapor of Alq 3 and the vapor of lithium are released, respectively, and the second and fourth charge transport layers 35 and 36 are discharged. The second and fourth charge injection layers 28 and 29 made of a thin film in which Alq 3 and lithium are mixed are formed.

Ａｌｑ3は電子輸送性を有しており、リチウムは電子注入性を有しており、第二、第四の電荷注入層２８、２９は第一、第二の電荷輸送発光層２４、２５に電子を注入、輸送するように構成されている。
この場合、第一、第三の電荷注入層２６、２７は、第一、第二の電荷輸送発光層２４、２５に正孔を注入可能な有機化合物からなる薄膜で構成されている。 Alq 3 has an electron transporting property, lithium has an electron injecting property, and the second and fourth charge injection layers 28 and 29 are connected to the first and second charge transporting light emitting layers 24 and 25, respectively. It is configured to inject and transport electrons.
In this case, the first and third charge injection layers 26 and 27 are formed of a thin film made of an organic compound capable of injecting holes into the first and second charge transport light emitting layers 24 and 25.

中間電極層３０は、ここでは、第一のターゲットを構成する金属にはアルミニウムが用いられており、第二の電荷注入層２８の表面には、アルミニウム薄膜で構成された中間電極層３０が形成される。
第一の補助電荷注入層３７は、ここでは、第二のターゲットを構成する金属には銀が用いられており、中間電極層３０の表面には、銀薄膜で構成された第一の補助電荷注入層３７が形成される。 In the intermediate electrode layer 30, here, aluminum is used for the metal constituting the first target, and the intermediate electrode layer 30 made of an aluminum thin film is formed on the surface of the second charge injection layer 28. Is done.
Here, in the first auxiliary charge injection layer 37, silver is used for the metal constituting the second target, and the first auxiliary charge made of a silver thin film is formed on the surface of the intermediate electrode layer 30. An injection layer 37 is formed.

銀は正孔注入性を有しており、第三の電荷注入層２７が注入する電荷の極性と同じ極性の電荷を注入する物質である。
このとき、第一、第三の電荷注入層２６、２７には正電圧が印加され、第二、第四の電荷注入層２８、２９には負電圧が印加され、第一、第二の電荷輸送発光層２４、２５には、第一、第三の電荷注入層２６、２７から正孔がそれぞれ注入され、第二、第四の電荷注入層２８、２９から電子がそれぞれ注入される。 Silver has a hole injecting property and is a substance that injects charges having the same polarity as that of the charges injected by the third charge injection layer 27.
At this time, a positive voltage is applied to the first and third charge injection layers 26 and 27, and a negative voltage is applied to the second and fourth charge injection layers 28 and 29. Holes are injected into the transport light emitting layers 24 and 25 from the first and third charge injection layers 26 and 27, respectively, and electrons are injected from the second and fourth charge injection layers 28 and 29, respectively.

第二、第四の電荷輸送層３５、３６の表面に第二、第四の電荷注入層２８、２９をそれぞれ密着して形成する場合は、第二、第四の電荷輸送層３５、３６に含有する有機材料と第二、第四の電荷注入層２８、２９に含有する母材有機材料７０とを同じにすると、互いに密着する第二の電荷輸送層３５と第二の電荷注入層２８と、第四の電荷輸送層３６と第四の電荷注入層２９とは、同じ母材有機材料７０を含有するから、それらの界面での組成変化が緩やかになり、第二、第四の電荷注入層２８、２９の表面上に、スパッタリング法で薄膜を形成しても、界面は乱されず、特性が劣化しない。   When the second and fourth charge injection layers 28 and 29 are formed in close contact with the surfaces of the second and fourth charge transport layers 35 and 36, respectively, When the organic material contained and the base organic material 70 contained in the second and fourth charge injection layers 28 and 29 are the same, the second charge transport layer 35 and the second charge injection layer 28 which are in close contact with each other Since the fourth charge transport layer 36 and the fourth charge injection layer 29 contain the same base material organic material 70, the composition change at the interface between them becomes gradual, and the second and fourth charge injection layers Even if a thin film is formed on the surfaces of the layers 28 and 29 by sputtering, the interface is not disturbed and the characteristics are not deteriorated.

第二、第四の電荷注入層２８、２９を形成する際、第一、第二の蒸発源１３ａ、１３ｂからの単位時間あたりの放出量を一定にすると、膜厚方向に組成の変化がなく、膜厚方向で混合率が一定の第二、第四の電荷注入層２８、２９が得られる。   When the second and fourth charge injection layers 28 and 29 are formed, if the amount of emission per unit time from the first and second evaporation sources 13a and 13b is constant, the composition does not change in the film thickness direction. The second and fourth charge injection layers 28 and 29 having a constant mixing ratio in the film thickness direction are obtained.

さらに、第二、第四の電荷注入層２８、２９を形成する際、第一、第二の蒸発源１３ａ、１３ｂの温度を調節し、電荷注入性金属材料７１の蒸気を徐々に増加させると、第二、第四の電荷注入層２８、２９内の第二、第四の電荷輸送層３５、３６に近い位置では母材有機材料７０の割合が大きく、遠い位置では電荷注入性金属材料７１の割合が大きくできる。   Furthermore, when the second and fourth charge injection layers 28 and 29 are formed, the temperature of the first and second evaporation sources 13a and 13b is adjusted to gradually increase the vapor of the charge injection metal material 71. In the second and fourth charge injection layers 28 and 29, the ratio of the base material organic material 70 is large at positions close to the second and fourth charge transport layers 35 and 36, and at a position far from the charge injection metal material 71. The ratio can be increased.

なお、本発明では、第二の電荷注入層２８の表面に中間電極層３０を密着して形成したが、それに限定されず、第二の電荷注入層２８の表面に、第二の電荷注入層２８に含有される電荷注入性金属材料７１と同じ極性の電荷を注入する物質の薄膜であって、同極性の電荷を注入する第二の補助電荷注入層を形成し、中間電極層３０を第二の補助電荷注入層の表面に形成し、第二の電荷注入層２８の電荷注入効率を上昇させてもよい。   In the present invention, the intermediate electrode layer 30 is formed in close contact with the surface of the second charge injection layer 28. However, the present invention is not limited to this, and the second charge injection layer 28 is formed on the surface of the second charge injection layer 28. 28, a second auxiliary charge injection layer for injecting charges having the same polarity as that of the charge injecting metal material 71 contained in the electrode 28 is formed. The charge injection efficiency of the second charge injection layer 28 may be increased by forming it on the surface of the second auxiliary charge injection layer.

この第二の補助電荷注入層には、たとえば、第二の電荷注入層２８に含まれる電荷注入性金属材料７１の薄膜を用いることができる。
第二の電荷注入層２８に含有する電荷注入性金属材料７１がリチウムである場合は、第二の補助電荷注入層には、リチウムの薄膜やフッ化リチウムの薄膜を用いることができる。 For the second auxiliary charge injection layer, for example, a thin film of the charge injectable metal material 71 contained in the second charge injection layer 28 can be used.
When the charge injecting metal material 71 contained in the second charge injection layer 28 is lithium, a lithium thin film or a lithium fluoride thin film can be used for the second auxiliary charge injection layer.

第四の電荷注入層２９は、第二の電荷注入層２８と同様に、膜厚方向に均一にしてもよく、また、第四の電荷注入層２９の内部で組成を変化させ、電荷注入性金属材料７１の含有率の値が底面では小さく、表面では大きくしてもよい。
また、第四の電荷注入層２９の表面に、同極性の金属からなる第二の補助電荷注入層を形成し、この第二の補助電荷注入層の表面上に第二の電極層２３を形成してもよい。 As with the second charge injection layer 28, the fourth charge injection layer 29 may be made uniform in the film thickness direction, and the composition is changed inside the fourth charge injection layer 29 so that the charge injection property is improved. The content rate of the metal material 71 may be small on the bottom surface and large on the surface.
Also, a second auxiliary charge injection layer made of the same polarity metal is formed on the surface of the fourth charge injection layer 29, and a second electrode layer 23 is formed on the surface of the second auxiliary charge injection layer. May be.

さらに、第四の電荷注入層２９は、母材有機材料７０と電荷注入性金属材料７１との混合薄膜ではなく、たとえばリチウムからなる金属膜で構成させてもよい。
基板２１と反対側の第二の電極層２３側に光を放射させる場合は、第四の電荷注入層２９と第二の電極層２３とを透明にすればよい。 Further, the fourth charge injection layer 29 may be composed of a metal film made of lithium, for example, instead of a mixed thin film of the base organic material 70 and the charge injectable metal material 71.
When light is emitted to the second electrode layer 23 side opposite to the substrate 21, the fourth charge injection layer 29 and the second electrode layer 23 may be made transparent.

なお、本発明では、母材有機材料７０としてＡｌｑ3を用いたが、Ａｌｑ3に限定されず、電荷注入性金属材料７１が第二、第四の電荷輸送層３５、３６に注入する電荷と同じ極性の電荷を輸送する有機材料であれば用いることができる。 In the present invention, Alq 3 is used as the base material organic material 70, but is not limited to Alq 3 , and the charge injected by the charge injecting metal material 71 into the second and fourth charge transport layers 35 and 36 Any organic material that transports charges of the same polarity can be used.

第二、第四の電荷輸送層３５、３６に、Ａｌｑ3以外の有機化合物が含まれる場合、Ａｌｑ3を用いてもよいが、第二、第四の電荷輸送層３５、３６と第二、第四の電荷注入層２８、２９の組成を連続して変化させることができるから、第二、第四の電荷輸送層３５、３６に含まれる有機化合物と同じ有機化合物を用いることが望ましい。 Secondly, the fourth charge transport layer 35, if it contains an organic compound other than Alq 3, may be used Alq 3, but the second and fourth charge transporting layer 35 Second, Since the composition of the fourth charge injection layers 28 and 29 can be continuously changed, it is desirable to use the same organic compound as the organic compound contained in the second and fourth charge transport layers 35 and 36.

なお、本発明では、電荷注入性金属材料７１としてリチウムを用いたが、リチウムに限定されず、電子注入材料の場合はセシウム等のアルカリ金属元素やマグネシウム等のアルカリ土類金属元素を含有する金属材料を用いることができる。
なお、本発明では、中間電極層３０と第二の電極層２３の金属材料にアルミニウムを用いたが、アルミニウムに限定されず、他の金属材料を用いることができる。 In the present invention, lithium is used as the charge injecting metal material 71. However, the present invention is not limited to lithium, and in the case of an electron injecting material, a metal containing an alkali metal element such as cesium or an alkaline earth metal element such as magnesium. Materials can be used.
In the present invention, aluminum is used for the metal material of the intermediate electrode layer 30 and the second electrode layer 23. However, the present invention is not limited to aluminum, and other metal materials can be used.

なお、本発明では、第一の補助電荷注入層３７の金属材料として銀を用いたが、銀に限定されず、正孔注入材料の場合、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯx（亜鉛酸化物）、ＳｎＯx（スズ酸化物）、ＩｎＯx（インジウム酸化物）等を用いることができる。特に、透明な薄膜を形成できる金属材料であることが望ましい。 In the present invention, silver is used as the metal material of the first auxiliary charge injection layer 37, but is not limited to silver. In the case of a hole injection material, ITO (Indium-Tin-Oxide), IZO (Indium- Zinc-Oxide), ZnO x (zinc oxide), SnO x (tin oxide), InO x (indium oxide), or the like can be used. In particular, a metal material capable of forming a transparent thin film is desirable.

なお、本発明では、第四の電荷注入層２９に金属膜を用いる場合、金属にはリチウムを用いたが、リチウムに限定されず、セシウム、マグネシウムなどの電子注入性の金属の薄膜を用いることができる。さらに金属の薄膜に限らず、フッ化リチウムやフッ化セシウム等の電子注入性の金属化合物の薄膜を用いることができる。   In the present invention, when a metal film is used for the fourth charge injection layer 29, lithium is used as the metal. However, the present invention is not limited to lithium, and a thin film of an electron injecting metal such as cesium or magnesium is used. Can do. Further, not only a metal thin film but also a thin film of an electron injecting metal compound such as lithium fluoride or cesium fluoride can be used.

なお、本発明では、第一の電極層２２には、ＩＴＯが用いられており、ＩＴＯ膜は正孔注入性を有している。第一の電荷注入層２６はこのＩＴＯ膜と接触しているから、第一の電極層２２は第一の電荷注入層２６の補助電荷注入層としても機能し、正孔注入性が高められている。第一、第三の電荷注入層２６、２７の電荷注入効率が高ければ、ＩＴＯ膜や第一の補助電荷注入層３７を第一、第三の電荷注入層２６、２７の表面に形成しなくてもよい。   In the present invention, ITO is used for the first electrode layer 22, and the ITO film has hole injection properties. Since the first charge injection layer 26 is in contact with the ITO film, the first electrode layer 22 also functions as an auxiliary charge injection layer of the first charge injection layer 26, and the hole injection property is enhanced. Yes. If the charge injection efficiency of the first and third charge injection layers 26 and 27 is high, the ITO film and the first auxiliary charge injection layer 37 are not formed on the surfaces of the first and third charge injection layers 26 and 27. May be.

なお、本発明では、製造装置として、別の成膜装置に基板を移動する際に、同じ搬送室２を通して移動させ、基板表面に薄膜を形成する装置（クラスタ型装置）を用いたが、それに限定されず、搬送室２を通らずに複数の成膜装置の間を順番に移動させ、基板表面に薄膜を形成する装置（インライン型装置）を用いてもよい。   In the present invention, as a manufacturing apparatus, an apparatus (cluster type apparatus) that moves through the same transfer chamber 2 to form a thin film on the substrate surface when moving the substrate to another film forming apparatus is used. There is no limitation, and an apparatus (inline type apparatus) that sequentially moves between a plurality of film forming apparatuses without passing through the transfer chamber 2 to form a thin film on the substrate surface may be used.

本発明の有機ＥＬ素子の製造装置を説明するためのブロック図The block diagram for demonstrating the manufacturing apparatus of the organic EL element of this invention 第二の蒸着装置を説明するための断面図Sectional drawing for demonstrating a 2nd vapor deposition apparatus （ａ）〜（ｄ）：本発明の有機ＥＬ素子の製造工程を説明するための断面図(A)-(d): Sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of the organic EL element of this invention （ｅ）〜（ｇ）：本発明の有機ＥＬ素子の製造工程を説明するための断面図(E)-(g): Sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of the organic EL element of this invention （ｈ）：本発明の有機ＥＬ素子の製造工程を説明するための断面図(H): Cross-sectional view for explaining the production process of the organic EL device of the present invention 従来の有機ＥＬ素子を説明するための断面図Sectional drawing for demonstrating the conventional organic EL element

符号の説明Explanation of symbols

１１…真空槽 １３ａ…第一の蒸発源 １３ｂ…第二の蒸発源 ２０…成膜対象物 ２１…基板 ２２…第一の電極層 ２３…第二の電極層 ２４…第一の電荷輸送発光層 ２５…第二の電荷輸送発光層 ２６…第一の電荷注入層 ２７…第三の電荷注入層 ２８…第二の電荷注入層 ２９…第四の電荷注入層 ３０…中間電極層 ６０…有機ＥＬ素子 ７０…母材有機材料 ７１…電荷注入性金属材料   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Vacuum chamber 13a ... 1st evaporation source 13b ... 2nd evaporation source 20 ... Film-forming target 21 ... Substrate 22 ... 1st electrode layer 23 ... 2nd electrode layer 24 ... 1st charge transport light emitting layer 25 ... Second charge transport light emitting layer 26 ... First charge injection layer 27 ... Third charge injection layer 28 ... Second charge injection layer 29 ... Fourth charge injection layer 30 ... Intermediate electrode layer 60 ... Organic EL Element 70: Base material organic material 71 ... Charge injection metal material

Claims (6)

基板と、
前記基板上に配置された第一の電荷注入層と、
前記第一の電荷注入層の表面に配置された第一の電荷輸送発光層と、
前記第一の電荷輸送発光層の表面に配置された第二の電荷注入層と、
前記第二の電荷注入層上に配置された第三の電荷注入層と、
前記第三の電荷注入層の表面に配置された第二の電荷輸送発光層と、
前記第二の電荷輸送発光層の表面に配置された第四の電荷注入層とを有し、
前記第一、第三の電荷注入層は正孔を注入する材料から成る薄膜で構成され、
前記第二、第四の電荷注入層は電子を注入する材料から成る薄膜で構成され、
前記第一の電荷輸送発光層には前記第一、第二の電荷注入層から正孔と電子がそれぞれ注入され、
前記第二の電荷輸送発光層には前記第三、第四の電荷注入層から正孔と電子がそれぞれ注入され、
正孔と電子は前記第一、第二の電荷輸送発光層内でそれぞれ再結合し、
前記第一、第二の電荷輸送発光層がそれぞれ発光し、
放射光が外部で観察される有機ＥＬ素子であって、
前記第二の電荷注入層は電子を前記第一の電荷輸送発光層に注入する電荷注入性金属材料と、電子を輸送する母材有機材料とが混合された薄膜で構成され、
前記第二の電荷注入層の表面に、アルミニウムを含むターゲットをスパッタリングして形成された中間電極層と、
前記中間電極層の表面に、銀を含むターゲットをスパッタリングして形成された補助電荷注入層と、を有する有機ＥＬ素子。 A substrate,
A first charge injection layer disposed on the substrate;
A first charge transport light emitting layer disposed on a surface of the first charge injection layer;
A second charge injection layer disposed on a surface of the first charge transport luminescent layer;
A third charge injection layer disposed on the second charge injection layer;
A second charge transport light emitting layer disposed on a surface of the third charge injection layer;
A fourth charge injection layer disposed on a surface of the second charge transport light emitting layer,
Said first, third charge injection layer is composed of a formed Ru thin film of a material for injecting holes,
The second and fourth charge injection layer is composed of a formed Ru thin film of a material that injects electrons,
Wherein the first charge transport in the light-emitting layer said first, holes and electrons from the second charge injection layer are injected respectively,
Holes and electrons are respectively injected from the third and fourth charge injection layers into the second charge transport light emitting layer,
Holes and electrons recombine in the first and second charge transport light emitting layers, respectively.
The first and second charge transport light emitting layers each emit light,
An organic EL element in which synchrotron radiation is observed externally,
The second charge injection layer is composed of a thin film in which a charge injectable metal material that injects electrons into the first charge transport light emitting layer and a base material organic material that transports electrons are mixed ,
An intermediate electrode layer formed by sputtering a target containing aluminum on the surface of the second charge injection layer;
And an auxiliary charge injection layer formed by sputtering a target containing silver on the surface of the intermediate electrode layer . 前記第二の電荷注入層の前記電荷注入性金属材料はリチウムである請求項１記載の有機ＥＬ素子。   2. The organic EL device according to claim 1, wherein the charge injecting metal material of the second charge injection layer is lithium. 前記第二の電荷注入層の前記母材有機材料は、前記第一の電荷輸送発光層のうち、少なくとも前記第二の電荷注入層と接触する部分に含まれている請求項１又は２いずれか１項記載の有機ＥＬ素子。   The base organic material of the second charge injection layer is included in at least a portion of the first charge transport light emitting layer that is in contact with the second charge injection layer. The organic EL device according to item 1. 前記母材有機材料はＡｌｑ3である請求項１乃至３いずれか１項記載の有機ＥＬ素子。 The organic EL element according to claim 1, wherein the base material organic material is Alq 3 . 前記第二の電荷注入層は、前記母材有機材料の蒸気と、前記電荷注入性金属材料の蒸気とが、成膜対象物の表面に一緒に到達し、形成された請求項１乃至４いずれか１項記載の有機ＥＬ素子。   The second charge injection layer is formed by vapor of the matrix organic material and vapor of the charge injectable metal material reaching the surface of the film formation target together. The organic EL element of Claim 1. 基板と、
前記基板上に配置された第一の電荷注入層と、
前記第一の電荷注入層の表面に配置された第一の電荷輸送発光層と、
前記第一の電荷輸送発光層の表面に配置された第二の電荷注入層と、
前記第二の電荷注入層上に配置された第三の電荷注入層と、
前記第三の電荷注入層の表面に配置された第二の電荷輸送発光層と、
前記第二の電荷輸送発光層の表面に配置された第四の電荷注入層とを有し、
前記第一、第三の電荷注入層は正孔を注入する材料から成る薄膜で構成され、
前記第二、第四の電荷注入層は電子を注入する材料から成る薄膜で構成され、
前記第一の電荷輸送発光層には前記第一、第二の電荷注入層から正孔と電子が注入され、
前記第二の電荷輸送発光層には前記第三、第四の電荷注入層から正孔と電子が注入され、
正孔と電子は前記第一、第二の電荷輸送発光層内でそれぞれ再結合し、
前記第一、第二の電荷輸送発光層がそれぞれ発光し、
放射光が外部で観察される有機ＥＬ素子を形成する有機ＥＬ素子製造方法であって、
真空槽内に前記第一の電荷輸送発光層が露出された成膜対象物を配置し、
前記真空槽内には第一、第二の蒸発源が配置され、
前記第一の蒸発源と前記第二の蒸発源には、電子を輸送する母材有機材料と電子を注入する電荷注入性金属材料とが別々に配置され、
真空雰囲気で、前記母材有機材料と、前記電荷注入性金属材料とを加熱し、
前記母材有機材料の蒸気と、前記電荷注入性金属材料の蒸気とを前記真空槽内にそれぞれ放出させ、
前記第一の電荷輸送発光層上に、前記母材有機材料の蒸気と、前記電荷注入性金属材料の蒸気とを一緒に到達させ、前記母材有機材料と前記電荷注入性金属材料とが混合された薄膜からなる前記第二の電荷注入層を形成し、
前記第二の電荷注入層の表面に、アルミニウムを含むターゲットをスパッタリングして中間電極層を形成し、
前記中間電極層の表面に、銀を含むターゲットをスパッタリングして補助電荷注入層を形成する有機ＥＬ素子製造方法。 A substrate,
A first charge injection layer disposed on the substrate;
A first charge transport light emitting layer disposed on a surface of the first charge injection layer;
A second charge injection layer disposed on a surface of the first charge transport luminescent layer;
A third charge injection layer disposed on the second charge injection layer;
A second charge transport light emitting layer disposed on a surface of the third charge injection layer;
A fourth charge injection layer disposed on a surface of the second charge transport light emitting layer,
Said first, third charge injection layer is composed of a formed Ru thin film of a material for injecting holes,
The second and fourth charge injection layer is composed of a formed Ru thin film of a material that injects electrons,
Holes and electrons are injected into the first charge transport light emitting layer from the first and second charge injection layers,
Holes and electrons are injected into the second charge transport light emitting layer from the third and fourth charge injection layers,
Holes and electrons recombine in the first and second charge transport light emitting layers, respectively.
The first and second charge transport light emitting layers each emit light,
An organic EL device manufacturing method for forming an organic EL device in which synchrotron radiation is observed externally,
Arranging the film formation target object in which the first charge transporting light emitting layer is exposed in a vacuum chamber,
First and second evaporation sources are disposed in the vacuum chamber,
In the first evaporation source and the second evaporation source, a base material organic material that transports electrons and a charge injectable metal material that injects electrons are arranged separately,
Heating the base organic material and the charge injecting metal material in a vacuum atmosphere;
Vapor of the matrix organic material and vapor of the charge injectable metal material are respectively released into the vacuum chamber,
The base material organic material vapor and the charge injection metal material vapor are allowed to reach together on the first charge transport light emitting layer, and the base material organic material and the charge injection metal material are mixed. Forming the second charge injection layer comprising a thin film formed ,
Sputtering a target containing aluminum on the surface of the second charge injection layer to form an intermediate electrode layer,
A method for producing an organic EL element, wherein an auxiliary charge injection layer is formed on a surface of the intermediate electrode layer by sputtering a target containing silver .
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