JPH07161476A - Light emitting element - Google Patents

Light emitting element

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Publication number
JPH07161476A
JPH07161476A JP5306600A JP30660093A JPH07161476A JP H07161476 A JPH07161476 A JP H07161476A JP 5306600 A JP5306600 A JP 5306600A JP 30660093 A JP30660093 A JP 30660093A JP H07161476 A JPH07161476 A JP H07161476A
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JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
layer
electron
emitting layer
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP5306600A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Himeshima
義夫 姫島
Toru Kohama
亨 小濱
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Filing date
Publication date
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Priority to JP5306600A priority Critical patent/JPH07161476A/en
Publication of JPH07161476A publication Critical patent/JPH07161476A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a high-luminance light emitting element which can utilize the electric energy with high efficiency, by interposing a light emitting material and condensation carbon molecule, which is formed of 25 or more of carbon atoms, between a positive electrode and a negative electrode. CONSTITUTION:ITO glass is used for a positive electrode, and Ag, Au or the like is used for a negative electrode. Structure of the light emitting material is formed of positive hole transmitting layer/light emitting layer, positive hole transmitting layer/light emitting layer/electron transmitting layer, light emitting layer/electron transmitting layer, or laminated multi-layers of these combination. As the positive hole transmitting material, N,-N'-diphenyl-N, N'-di(2-methylphenyl)-4, 4'-diamine or the like is used. As the light emitting layer material, anthracene or the like is used. As the electron transmitting material, oxadiazole derivative or the like is used. As a high polymer adhesive material, solvent soluble material such as polyvinyl chloride is used, and vaporized to form the light emitting material. As a condensation carbon molecule, C60, C70 are effective, and a predetermined quantities of graphite, furalene, etc., are mixed. As the electron transmitting material, oxadiazole derivative is used. With this structure, high-luminance light emitting material is obtained, and lifetime of the element can be prolonged.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電気エネルギーを光に
変換できる素子であって、表示素子、フラットパネルデ
ィスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、
看板、電子写真機などの分野に好適に利用可能である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device capable of converting electric energy into light, such as a display device, a flat panel display, a backlight, an illumination, an interior, a sign,
It can be suitably used in fields such as signboards and electrophotographic machines.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気エネルギーを光に変換する素子は古
来より多くの技術が研究、実用化され我々の生活に無く
てはならない技術となっている。代表的な発光素子には
白熱球、ハロゲンランプ、蛍光灯、発光ダイオード(L
ED)、エレクトロルミネッセンス(EL)などがあ
り、照明、インテリア、表示デバイスなど多くの分野に
応用されている。近年、フラットパネルディスプレイ
(FPD)はCRTに代わる薄型ディスプレイとして注
目を集めており、多くの技術が研究されており、液晶デ
ィスプレイなど幾つかは既に実用レベルにある。FPD
分野では高い表示品位を維持しながらデバイスが薄型・
軽量であることが重要視される。
2. Description of the Related Art Many devices for converting electric energy into light have been studied and put to practical use since ancient times, and have become an indispensable technology in our daily lives. Typical light emitting elements include incandescent lamps, halogen lamps, fluorescent lamps, and light emitting diodes (L
ED), electroluminescence (EL), and the like, and are applied to many fields such as lighting, interiors, and display devices. In recent years, flat panel displays (FPDs) have attracted attention as thin displays replacing CRTs, and many technologies have been studied, and some liquid crystal displays and the like are already at a practical level. FPD
In the field, the device is thin while maintaining high display quality.
It is important to be lightweight.

【0003】この要求を満たすものとして、無機半導体
材料のZnS、CaS、SrSなどに発光中心であるM
nやEu、Ce、Tb、Smなどの希土類元素をドープ
した無機EL素子が一般的に知られている。この素子
は、自己発光素子で液晶ディスプレイのように背面から
光線で照らす必要がなく、また視野角の依存性もないと
う優れた特性を持っているが、交流駆動が必要で駆動電
圧も100V程度と高い割りに輝度が低く、湿度による
素子の劣化などにより短寿命であることが指摘されてい
る。また、高輝度の青色発光ができないこともカラー表
示ディスプレイとしての展開を困難にしている。
To meet this requirement, the inorganic semiconductor materials such as ZnS, CaS, and SrS, which are the emission centers of M, are used.
Inorganic EL devices doped with rare earth elements such as n, Eu, Ce, Tb, and Sm are generally known. This element is a self-luminous element and has the excellent characteristics that it does not need to be illuminated by light rays from the back like a liquid crystal display and has no dependence on the viewing angle, but it requires AC driving and a driving voltage of about 100V. It is pointed out that the brightness is low, and the life is short due to deterioration of the element due to humidity. In addition, the inability to emit blue light with high brightness makes it difficult to develop as a color display.

【0004】一方、陰極から注入された電子と陽極から
注入された正孔が両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合
する際に発光するという有機積層薄膜発光素子の研究が
近年活発に行われるようになってきた。この素子は、薄
型、低駆動電圧下での高輝度発光、蛍光材料を選ぶこと
による多色発光が特徴であり注目を集めている。
On the other hand, in recent years, active research has been conducted on an organic laminated thin-film light emitting device in which electrons injected from a cathode and holes injected from an anode emit light when recombined in an organic phosphor sandwiched between the electrodes. It's starting to happen. This element has attracted attention because it is thin, has high-luminance light emission under a low driving voltage, and has multicolor light emission by selecting a fluorescent material.

【0005】この研究は、コダック社のC.W.Tan
gらが有機積層薄膜素子が高輝度に発光することを示し
て以来(Appl.Phys.Lett.51(12)
21,p.913,1987)、多くの研究機関が検討
を行っている。コダック社の研究グループが提示した有
機積層薄膜発光素子の代表的な構成は、ITOガラス基
板上に正孔輸送性のジアミン化合物、発光層である8−
ヒドロキシキノリンアルミニウム、そして陰極としてM
g:Agを順次設けたものであり、10V程度の駆動電
圧で1000cd/mの緑色発光が可能であった。現
在の有機積層薄膜発光素子は、上記の素子構成要素の他
に電子輸送層を設けているものなど構成を変えているも
のもあるが、基本的にはコダック社の構成を踏襲してい
る。だが、素子特性は材料に依存する点が大きく、その
ために様々な物質が検討されている。
This study was conducted by Kodak C.I. W. Tan
Since g. et al. showed that an organic laminated thin film device emits light with high brightness (Appl. Phys. Lett. 51 (12)
21, p. 913, 1987), many research institutes are investigating. A typical structure of an organic laminated thin film light emitting device presented by a research group of Kodak Company is a hole transporting diamine compound and a light emitting layer on an ITO glass substrate.
Hydroxyquinoline aluminum and M as cathode
g: Ag was sequentially provided, and a green emission of 1000 cd / m 2 was possible with a driving voltage of about 10V. Some of the current organic laminated thin-film light-emitting elements have different configurations such as an element having an electron transport layer in addition to the above-mentioned element components, but basically follow the configuration of Kodak Corporation. However, the device characteristics largely depend on the material, and various substances are being studied for that reason.

【0006】まず、正孔輸送材料については、次世代表
示デバイス研究会編集の「有機EL素子開発戦略」(サ
イエンスフォーラム社、1992年発行)の中に有機積
層薄膜発光素子用正孔輸送材料について記載がある。こ
れによると正孔輸送材料には、対電力発光効率向上に関
しては高キャリア輸送能力材料が有効であり、また励起
子の発光層への閉じ込めとキャリア注入効率向上に関し
ては適切な電子準位材料の選択が重要であり、さらに電
気エネルギーを効率的に光に変換するために発光層との
界面でエキサイプレックスを形成しないことが重要であ
ることが示されている。また、膜厚や膜形成能なども実
際の素子作製において重要な要件となる。具体的な正孔
輸送材料としてヒドラゾン系化合物、スチルベン系化合
物、トリフェニルアミン系化合物、オキサジアゾール誘
導体やフタロシアニン誘導体に代表される複素環化合
物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカー
ボネートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、
ポリシランなどが示されている。
[0006] First, regarding the hole transport material, the hole transport material for organic laminated thin film light emitting device is described in "Organic EL device development strategy" (Science Forum, published in 1992) edited by the Next Generation Display Device Study Group. There is a description. According to this, as a hole transport material, a material having a high carrier transport ability is effective for improving the efficiency of light emission against power, and a suitable electron level material is effective for confining excitons in the light emitting layer and improving the efficiency of carrier injection. The choice has been shown to be important, and it is also important not to form an exciplex at the interface with the light emitting layer in order to efficiently convert electrical energy into light. Further, the film thickness and film forming ability are also important requirements in actual device fabrication. As a specific hole transport material, a hydrazone compound, a stilbene compound, a triphenylamine compound, a heterocyclic compound represented by an oxadiazole derivative or a phthalocyanine derivative, and a polycarbonate having a side chain containing the above monomer in a polymer system And styrene derivatives, polyvinylcarbazole,
Polysilane and the like are shown.

【0007】発光層材料には、蛍光体が用いられる。正
孔輸送層から注入された正孔と陰極から注入された電子
が発光層内で再結合し、この時に蛍光体を励起して発光
が起こる。従って、発光層材料には蛍光性の他にキャリ
ア輸送能力も要求される。例えば、前述のTang等の
素子に用いられている8−ヒドロキシキノリンアルミニ
ウムは電子輸送性を持っていることが知られている。一
般に発光層が電子輸送性を持つ場合には、透明電極(正
極)と発光層の間に正孔輸送層を、発光層が正孔輸送性
を持つ場合には、背面電極(負極)と発光層の間に電子
輸送層を設ける事が有効であり、電子と正孔の両キャリ
アを対等に輸送する材料を用いた場合には発光層を正孔
輸送層と電子輸送層で挟み込むことが有効であると言わ
れている。蛍光体の量子効率は、高い方が高強度の発光
が得られると考えられるが、実際には濃度消光が起こ
り、それ自体を発光材料として利用することは困難であ
る。しかし、Tang等はクマリンの様な蛍光量子効率
の高い色素を8−ヒドロキシキノリンアルミニウム発光
層の中に微量ドーピングすることにより、ホスト分子か
らのエネルギー移動が起こって素子の発光効率を向上さ
せたり、発光波長をシフトさせて多色発光が可能になる
ことがわかっている(J.Appl.Phys.65
(9)p.3610,1989)。その他にも、蒸着に
よる成膜性がよいことや発光時における熱的、化学的安
定性も必要であることが指摘されている。この様な要求
を満たす発光層材料としてπ共役系化合物が多く用いら
れる。具体的には、以前から発光体として知られていた
アントラセンやピレン、そして前述の8−ヒドロキシキ
ノリンアルミニウムの他にも、例えば、ビススチリルア
ントラセン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、
クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリル
ベンゼン誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導
体、シクロペンタジエン誘導体、チアジアゾロピリジン
誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導
体、ポリパラフェニレン誘導体、そして、ポリチオフェ
ン誘導体などが知られており、発光の多色化が可能にな
っている。また、発光層に添加するドーパントとして
は、ルブレン、キナクリドン誘導体、フェノキサゾン6
60、DCM1、ペリノン、ペリレン、クマリン540
などが知られており、発光効率の向上や発光の多色化が
可能になっている。
A phosphor is used as the material of the light emitting layer. The holes injected from the hole transport layer and the electrons injected from the cathode are recombined in the light emitting layer, and at this time, the phosphor is excited to emit light. Therefore, the light emitting layer material is required to have carrier transporting ability in addition to fluorescence. For example, it is known that 8-hydroxyquinoline aluminum used in the device of Tang et al. Mentioned above has an electron transporting property. Generally, when the light emitting layer has an electron transporting property, a hole transporting layer is provided between the transparent electrode (positive electrode) and the light emitting layer, and when the light emitting layer has a hole transporting property, the back electrode (negative electrode) and the light emitting layer are emitted. It is effective to provide an electron transport layer between the layers, and when a material that transports both electron and hole carriers equally is used, it is effective to sandwich the light emitting layer between the hole transport layer and the electron transport layer. It is said that. It is considered that the higher the quantum efficiency of the phosphor, the higher the intensity of light emission that can be obtained, but in reality, concentration quenching occurs and it is difficult to use itself as a light emitting material. However, Tang et al. Improve the luminous efficiency of the device by causing energy transfer from the host molecule by doping a small amount of a dye having a high fluorescence quantum efficiency such as coumarin into the 8-hydroxyquinoline aluminum luminous layer, It is known that the emission wavelength can be shifted to enable multicolor emission (J. Appl. Phys. 65.
(9) p. 3610, 1989). In addition, it has been pointed out that good film-forming property by vapor deposition and thermal and chemical stability at the time of light emission are required. A π-conjugated compound is often used as a light emitting layer material satisfying such requirements. Specifically, in addition to anthracene and pyrene, which have been known as light emitters for a long time, and the aforementioned 8-hydroxyquinoline aluminum, for example, bisstyrylanthracene derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives,
Coumarin derivatives, oxadiazole derivatives, distyrylbenzene derivatives, pyrrolopyridine derivatives, perinone derivatives, cyclopentadiene derivatives, thiadiazolopyridine derivatives, polymer systems include polyphenylene vinylene derivatives, polyparaphenylene derivatives, and polythiophene derivatives. Therefore, it is possible to achieve multicolored light emission. Further, as a dopant added to the light emitting layer, rubrene, a quinacridone derivative, phenoxazone 6
60, DCM1, Perinone, Perylene, Coumarin 540
It is known that the luminous efficiency can be improved and the luminescence can be multicolored.

【0008】電子輸送材料については、多くの知見がな
く検討の余地が残されているが、オキサジアゾール誘導
体や8−ヒドロキシキノリンアルミニウムなどが知られ
ている。この材料にはホールのブロッキングと電子の注
入効率を向上させるという役割があり、素材の選択によ
っては非常に高性能の素子を作ることが可能である。電
極も素子特性を決める大きな役割を持っている。本素子
は発光素子であることから、陰極または陽極のどちらか
一方は、透明でないといけないという制約がある。殆ど
の場合、陽極に透明材料を用いており、ITO、ネサガ
ラスなどが代表的であるが、薄く蒸着した金なども使用
されており、光の透過を著しく損なわない電極であれば
使用できる。但し、陽極の表面状態は非常に綺麗にして
おくことが要求され、例えばITOガラス基板の洗浄な
どは素子特性に大きく影響することが指摘されている。
陰極の場合は、マグネシウムや銀など多くの場合、不透
明な材料を蒸着している。陰極材料は上記以外の材料で
は、アルミニウム、金、インジウムなども知られている
が、電子の注入を容易にするために低仕事関数金属が用
いられ、その意味ではアルカリ金属などが有効であるこ
とが期待できるが、金属の安定性などを考慮して、現在
でもマグネシウムまたはその合金が多く用いられてい
る。
[0008] Electron transport materials have little knowledge and leave room for investigation, but oxadiazole derivatives and 8-hydroxyquinoline aluminum are known. This material has the role of improving hole blocking and electron injection efficiency, and depending on the selection of the material, a very high-performance element can be produced. The electrode also plays a major role in determining device characteristics. Since this element is a light emitting element, there is a restriction that either the cathode or the anode must be transparent. In most cases, a transparent material is used for the anode, and ITO, Nesa glass, etc. are typical, but thinly-deposited gold is also used, and any electrode that does not significantly impair light transmission can be used. However, the surface condition of the anode is required to be very clean, and it has been pointed out that, for example, cleaning the ITO glass substrate greatly affects the device characteristics.
In the case of the cathode, opaque materials such as magnesium and silver are often deposited. In addition to the above materials, aluminum, gold, indium, etc. are also known as cathode materials, but a low work function metal is used to facilitate injection of electrons, and in that sense alkali metal is effective. However, magnesium or its alloys are still often used in consideration of the stability of metals.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし従来の技術では
電流に対する発光輝度が低く、また寿命も短いため素子
としての実用化はなされていない。しかし、この問題は
大きく一つの問題として扱うことが可能である。即ち、
高輝度発光の場合、与えた電力に対する発光輝度が低い
と、光になるエネルギー以外はジュール熱となることか
ら素子の寿命が短くなる。従って、与えられたエネルギ
ーに対して十分高輝度な発光素子が得られないことが、
当該分野の問題となっている。
However, the prior art has not been put to practical use as an element because of its low emission brightness against electric current and its short life. However, this problem can be treated as one problem. That is,
In the case of high-luminance light emission, if the light emission luminance with respect to the applied power is low, Joule heat is generated except for the energy that becomes light, and the life of the element is shortened. Therefore, it is not possible to obtain a light emitting element with sufficiently high brightness for given energy.
Has become a problem in the field.

【0010】本発明は、かかる問題を解決し、低電流下
でも高輝度発光が可能な素子を提供することを目的とす
るものである。
It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide an element capable of emitting light with high brightness even under a low current.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、「正極と負極の間に発光を司る物質が存在
し、電気エネルギーにより発光する素子において、該素
子が縮合系炭素分子を含むことを特徴とする発光素
子。」とする構成を有するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a "element in which a substance controlling light emission exists between a positive electrode and a negative electrode, which emits light by electric energy, wherein the element is a condensed carbon molecule. The light-emitting element is characterized by including "."

【0012】本発明においては、光を取り出すために正
極あるいは負極のいずれかが透明であることが必要であ
り、通常正極に透明材料が用いられるが、透明な正極材
料としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウ
ム(ITO)などの導電性金属酸化物、あるいは金、
銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導
電性物質、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリ
ンなどの導電性ポリマなどが特に限定されることなく用
いられる。中でも、ITOガラスやネサガラスを用いる
ことが特に望ましい。透明電極の抵抗は素子の発光に十
分な電流が供給できればよいので限定されないが、素子
の消費電力の観点からは低抵抗であることが望ましい。
例えば300Ω/□以下のITO基板であれば素子電極
として機能するが、現在では10Ω/□程度の基板の供
給も可能になっていることから、低抵抗品を使用するこ
とが特に望ましい。ITOの厚みは抵抗値に合わせて任
意に選ぶ事ができるが、通常1000〜3000オング
ストロームの間で用いられることが多い。また、ガラス
基板はソーダライムガラス、無アルカリガラスなどが用
いられ、また厚みも機械的強度を保つのに十分な厚みが
あればよいので、0.7mm以上あれば十分である。ガ
ラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少な
い方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、S
iO2 などのバリアコートを施したソーダライムガラス
も市販されているのでこれを使用できる。ITO膜形成
方法は、電子ビーム法、スパッタリング法、化学反応法
など特に制限を受けるものではない。
In the present invention, either the positive electrode or the negative electrode needs to be transparent in order to extract light, and a transparent material is usually used for the positive electrode. Examples of the transparent positive electrode material include tin oxide and oxide. Conductive metal oxides such as indium and indium tin oxide (ITO), or gold,
Metals such as silver and chromium, inorganic conductive substances such as copper iodide and copper sulfide, and conductive polymers such as polythiophene, polypyrrole and polyaniline are used without particular limitation. Above all, it is particularly preferable to use ITO glass or Nesa glass. The resistance of the transparent electrode is not limited as long as it can supply a sufficient current for light emission of the device, but is preferably low resistance from the viewpoint of power consumption of the device.
For example, an ITO substrate having a resistance of 300 Ω / □ or less functions as an element electrode, but since it is now possible to supply a substrate having a resistance of about 10 Ω / □, it is particularly desirable to use a low resistance product. The thickness of ITO can be arbitrarily selected according to the resistance value, but it is usually used in the range of 1000 to 3000 angstroms. Further, as the glass substrate, soda lime glass, non-alkali glass or the like is used, and since the thickness is sufficient as long as the mechanical strength is maintained, 0.7 mm or more is sufficient. Regarding the material of the glass, alkali-free glass is preferable because it is preferable that less ions are eluted from the glass.
Soda lime glass coated with a barrier coat such as iO 2 is also commercially available and can be used. The ITO film forming method is not particularly limited, such as an electron beam method, a sputtering method and a chemical reaction method.

【0013】負極は、電子を効率よく、発光を司る物質
または発光を司る物質に隣接する物質(例えば電子輸送
層)に供給させなくてはならないので、電極と隣接する
物質との密着性、エネルギーレベルの調整などをするこ
とが好ましい。また、長期間の使用に対して安定な性能
を維持するために大気中でも比較的安定な材料を使用す
ることが特に望ましく、また、保護膜などを使用するこ
とも可能であるが、これに限定されるものではない。具
体的にはインジウム、金、銀、アルミニウム、鉛、マグ
ネシウム、ランタン、ユーロピウム、イッテルビウムな
どの金属や希土類単体、アルカリ金属、あるいはこれら
の合金などを用いることが可能であるが、電極の安定性
と素子特性を考慮するとマグネシウムまたは、その合金
(例えば銀との)を用いることが望ましい。電極の作製
には、抵抗加熱法、電子ビーム法、スパッタリング法、
コーティング法などが用いられ、金属を単体で蒸着する
ことも2成分以上を同時に蒸着することもできる。特に
合金形成のためには複数の金属を同時に蒸着すれば容易
に合金電極を形成することが可能である。
Since the negative electrode must efficiently supply electrons to a substance that controls light emission or a substance adjacent to the substance that controls light emission (for example, an electron transport layer), the adhesiveness and energy between the electrode and the substance adjacent to the electrode are high. It is preferable to adjust the level. Further, in order to maintain stable performance for long-term use, it is particularly desirable to use a material that is relatively stable in the atmosphere, and it is also possible to use a protective film or the like, but it is not limited to this. It is not something that will be done. Specifically, it is possible to use metals such as indium, gold, silver, aluminum, lead, magnesium, lanthanum, europium, and ytterbium, simple earths of rare earths, alkali metals, or alloys thereof. Considering the device characteristics, it is desirable to use magnesium or its alloy (for example, with silver). The electrodes are manufactured by a resistance heating method, an electron beam method, a sputtering method,
A coating method or the like is used, and the metal can be vapor-deposited alone or two or more components can be vapor-deposited simultaneously. Particularly, for forming an alloy, it is possible to easily form an alloy electrode by simultaneously vapor-depositing a plurality of metals.

【0014】発光を司る物質とは、1)正孔輸送層/発
光層、2)正孔輸送層/発光層/電子輸送層、3)発光
層/電子輸送層、そして、4)以上の組合わせ物質を一
層に混合した形態のいずれであってもよい。即ち、素子
構成としては、上記1)〜3)の多層積層構造の他に
4)のように発光材料単独または発光材料と正孔輸送材
料および/または電子輸送材料を含む層を一層設けるだ
けでもよい。
The substances that control light emission are 1) hole transport layer / light emitting layer, 2) hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer, 3) light emitting layer / electron transport layer, and 4) the above groups. It may be in a form in which the combined substances are mixed in one layer. That is, as the element structure, in addition to the multilayer laminated structure of the above 1) to 3), a single layer containing a light emitting material alone or a layer containing a light emitting material and a hole transporting material and / or an electron transporting material may be provided as in 4). Good.

【0015】正孔注入層は正孔輸送性物質単独で、ある
いは正孔輸送性物質と高分子結着剤により形成され、正
孔輸送性物質としてはN,N´−ジフェニル−N,N´
−ジ(3−メチルフェニル)−4,4´−ジアミンなど
のトリフェニルアミン類、N−イソプロピルカルバゾー
ルなどの3級アミン類、ピラゾリン誘導体、スチルベン
系化合物、ヒドラゾン系化合物、オキサジアゾール誘導
体やフタロシアニン誘導体に代表される複素環化合物、
ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネ
ートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリ
シランなどが好ましいが特に限定されるものではない。
The hole injecting layer is formed of a hole transporting substance alone or a hole transporting substance and a polymer binder, and the hole transporting substance is N, N'-diphenyl-N, N '.
-Triphenylamines such as di (3-methylphenyl) -4,4'-diamine, tertiary amines such as N-isopropylcarbazole, pyrazoline derivatives, stilbene compounds, hydrazone compounds, oxadiazole derivatives and phthalocyanines Heterocyclic compounds represented by derivatives,
In the polymer system, polycarbonate having a side chain of the above monomer, styrene derivative, polyvinylcarbazole, polysilane and the like are preferable, but not particularly limited.

【0016】発光層材料は主に以前から発光体として知
られていたアントラセンやピレン、そして前述の8−ヒ
ドロキシキノリンアルミニウムの他にも、例えば、ビス
スチリルアントラセン誘導体、テトラフェニルブタジエ
ン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、
ジスチリルベンゼン誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペ
リノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジア
ゾール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ポリマー
系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェ
ニレン誘導体、そして、ポリチオフェン誘導体などが使
用できる。また発光層に添加するドーパントとしては、
前述のルブレン、キナクリドン誘導体、フェノキサゾン
660、DCM1、ペリノン、ペリレン、クマリン54
0などがそのまま使用できる。
The material for the light emitting layer is mainly anthracene and pyrene which have been known as light emitters for a long time, and the above-mentioned 8-hydroxyquinoline aluminum. Oxadiazole derivative,
As the distyrylbenzene derivative, the pyrrolopyridine derivative, the perinone derivative, the cyclopentadiene derivative, the oxadiazole derivative, the thiadiazolopyridine derivative, and the polymer system, a polyphenylene vinylene derivative, a polyparaphenylene derivative, and a polythiophene derivative can be used. Further, as the dopant added to the light emitting layer,
The aforementioned rubrene, quinacridone derivative, phenoxazone 660, DCM1, perinone, perylene, coumarin 54
0 or the like can be used as it is.

【0017】電子輸送性物質としては、電界を与えられ
た電極間において陰極からの電子を効率良く輸送するこ
とが必要で、電子注入効率が高く、注入された電子を効
率良く輸送することが望ましい。そのためには電子親和
力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性
に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に
発生しにくい物質であることが要求される。このような
条件を満たす物質として、オキサジアゾール誘導体や8
−ヒドロキシキノリンアルミニウムなどがあるが特に限
定されるものではない。
As the electron-transporting substance, it is necessary to efficiently transport the electrons from the cathode between the electrodes to which an electric field is applied, and the electron injection efficiency is high, and it is desirable that the injected electrons are efficiently transported. . For that purpose, it is required that the substance has a high electron affinity, a high electron mobility, an excellent stability, and an impurity that becomes a trap is hard to be generated during production and use. As substances satisfying such conditions, oxadiazole derivatives and 8
-Hydroxyquinoline aluminum and the like are not particularly limited.

【0018】以上の正孔輸送層、発光層、電子輸送層に
用いられる材料は単独で各層を形成することができる
が、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネ
ート、ポリスチレン、ポリ(N−ビニルカルバゾー
ル)、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリ
レート、ポリエステル、ポリスルフォン、ポリフェニレ
ンオキサイド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン
樹脂、フェノキシ樹脂、ポリサルフォン、ポリアミド、
エチルセルロース、酢酸ビニル、ABS樹脂、ポリウレ
タン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キ
シレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、
シリコーン樹脂などの硬化性樹脂などに分散させて用い
ることも可能である。
The above materials used for the hole transporting layer, the light emitting layer and the electron transporting layer can be used to form each layer independently, and as the polymer binder, polyvinyl chloride, polycarbonate, polystyrene and poly (N- Vinylcarbazole), polymethylmethacrylate, polybutylmethacrylate, polyester, polysulfone, polyphenylene oxide, polybutadiene, hydrocarbon resin, ketone resin, phenoxy resin, polysulfone, polyamide,
Solvent-soluble resins such as ethyl cellulose, vinyl acetate, ABS resin, polyurethane resin, phenol resin, xylene resin, petroleum resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, alkyd resin, epoxy resin,
It is also possible to use it by dispersing it in a curable resin such as a silicone resin.

【0019】発光を司る物質の形成方法は、抵抗加熱蒸
着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コ
ーティング法など特に限定されるものではないが、通常
は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着が特性面で好まし
い。層の厚みは、発光を司る物質の抵抗値にもよるので
限定することはできないが、経験的には100〜100
00オングストロームの間から選ばれる。例えば、正孔
輸送層にポリビニルカルバゾールを用い、発光層に8−
ヒドロキシキノリンアルミニウムを用いた場合の各層の
膜厚は、ポリビニルカルバゾールの厚みが、100〜7
00オングストロームが好ましく、200〜500オン
グストロームがより好ましく、そして8−ヒドロキシキ
ノリンアルミニウムの膜厚は、200〜2000オング
ストロームが好ましく、500〜1200オングストロ
ームがより好ましい。
The method of forming the substance that controls the light emission is not particularly limited, such as resistance heating vapor deposition, electron beam vapor deposition, sputtering, molecular lamination method and coating method, but usually resistance heating vapor deposition and electron beam vapor deposition are the characteristics. It is preferable from the aspect. The thickness of the layer cannot be limited because it depends on the resistance value of the substance that controls light emission, but empirically it is 100 to 100.
Choose from between 00 Angstroms. For example, polyvinylcarbazole is used for the hole transport layer and 8-
When hydroxyquinoline aluminum is used, the thickness of each layer is such that the thickness of polyvinylcarbazole is 100 to 7
00 angstrom is preferable, 200-500 angstrom is more preferable, and the film thickness of 8-hydroxyquinoline aluminum is preferably 200-2000 angstrom, more preferably 500-1200 angstrom.

【0020】縮合系炭素分子としては、25以上の炭素
原子からなることが好ましく、グラファイト、ダイアモ
ンド、フラーレン類、蒸着炭素などが挙げられる。特に
このフラーレン類は、ポリビニルカルバゾールと混合し
て用いると光導電性を示すことが知られており(Nat
ure VOL356,p.585(1992))、こ
の混合物を当該発光素子に用いることにより素子特性を
大幅に向上させることが可能である。一番効果的なのは
正孔輸送材料として用いる場合であるが、その他の層で
も使用でき特に限定されるものではない。フラーレン類
は、C28、C32、C50、C60、C70・・・・
・C540など様々な形態をしているが、中でもC6
0、C70が効果的である。これらの物質は、単独でも
使用できるが混合して用いることも可能である。材料
は、素子の発光波長の中に吸収があることが高性能を発
現する上で望ましいため、可視光領域に吸収を持つフラ
ーレンや増感剤を添加できる。混合比もポリビニルカル
バゾールに対して0.1重量%から10000重量%ま
で任意に選ぶことができるが、薄膜形成能力を考慮する
と0.2〜10重量%の間が好ましい。また、これらフ
ラーレン類は、溶液中でコーティングする方法か共蒸着
する方法により、上記正孔輸送材料、発光材料、電子輸
送材料と混合して用いることが可能である。また、正孔
輸送材料や電子輸送材料として単独で用いることもでき
る。
The condensed carbon molecule preferably has 25 or more carbon atoms, and examples thereof include graphite, diamond, fullerenes, and vapor-deposited carbon. In particular, this fullerene is known to exhibit photoconductivity when used in combination with polyvinylcarbazole (Nat).
ure VOL356, p. 585 (1992)), it is possible to significantly improve device characteristics by using this mixture for the light emitting device. The most effective case is when it is used as a hole transport material, but it can also be used in other layers and is not particularly limited. Fullerenes are C28, C32, C50, C60, C70 ...
・ Various forms such as C540, but among them C6
0 and C70 are effective. These substances can be used alone or in a mixture. Since it is desirable that the material has absorption within the emission wavelength of the device in order to exhibit high performance, a fullerene or a sensitizer having absorption in the visible light region can be added. The mixing ratio can be arbitrarily selected from 0.1% by weight to 10000% by weight with respect to polyvinylcarbazole, but considering the thin film forming ability, it is preferably between 0.2 and 10% by weight. Further, these fullerenes can be used as a mixture with the hole transport material, the light emitting material, and the electron transport material by a coating method in a solution or a co-evaporation method. Further, it can be used alone as a hole transport material or an electron transport material.

【0021】その他の縮合系炭素分子もフラーレンと同
様に抵抗蒸着、電子ビーム、スパッタリングなどの方法
を用いて薄膜を形成させることができるが、CVDや気
相反応法により形成させることも可能である。そして、
フラーレン類と同様に溶液中でコーティングする方法か
共蒸着する方法により、正孔輸送材料、発光材料、電子
輸送材料と混合して用いることが可能であるし、正孔輸
送材料や電子輸送材料として単独で用いることもでき
る。
Similar to fullerene, other condensed carbon molecules can be formed into a thin film by a method such as resistance vapor deposition, electron beam or sputtering, but can be formed by CVD or a gas phase reaction method. . And
Similar to fullerenes, it can be mixed with a hole transporting material, a light emitting material, or an electron transporting material by a method of coating in solution or a co-evaporation method, and as a hole transporting material or an electron transporting material. It can also be used alone.

【0022】本発明における電気エネルギーとは主に直
流電流を指すが、パルス電流や交流電流を用いることも
可能である。電流値および電圧値は特に制限はないが、
素子の消費電力、寿命を考慮するとできるだけ低いエネ
ルギーで最大の輝度が得られるように任意に選択可能で
ある。
The electrical energy in the present invention mainly refers to a direct current, but it is also possible to use a pulse current or an alternating current. The current value and voltage value are not particularly limited,
Considering the power consumption and life of the device, it can be arbitrarily selected so that the maximum brightness can be obtained with energy as low as possible.

【0023】[0023]

【実施例】以下、実施例および比較例をあげて本発明を
説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるも
のではない。
The present invention will be described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0024】実施例1 ITO透明導電膜を1500オングストローム堆積させ
たガラス基板(15Ω/□)を所定の大きさに切断、エ
ッチング後、洗浄を行った。0.85重量%のポリビニ
ルカルバゾール(PVCz)のジクロロエタン溶液中
に、フラーレン(C60/C70=92/8)をPVCzに
対して1.5重量%添加した溶液を調整した。この溶液
中にITO基板を垂直に浸漬し、50mm/分の引上速
度でディップコーティングした。これを真空蒸着装置内
に設置して、装置内の真空度が5×10-6Torr以下
になるまで排気した。8−ヒドロキシキノリンアルミニ
ウムアルミニウムを1000オングストロームの厚さに
蒸着した。次にマグネシウムを500オングストロー
ム、銀を1500オングストローム蒸着して5×5mm
角の素子を作製した。この発光素子の最高輝度は、14
860cd/m(13.8V,100mA)であっ
た。
Example 1 A glass substrate (15 Ω / □) on which an ITO transparent conductive film was deposited in a thickness of 1500 Å was cut into a predetermined size, and after etching, cleaning was performed. A solution was prepared by adding 1.5% by weight of fullerene (C 60 / C 70 = 92/8) to PVCz in a 0.85% by weight solution of polyvinylcarbazole (PVCz) in dichloroethane. The ITO substrate was vertically dipped in this solution and dip-coated at a pulling rate of 50 mm / min. This was placed in a vacuum vapor deposition apparatus and evacuated until the degree of vacuum inside the apparatus became 5 × 10 −6 Torr or less. Aluminum 8-hydroxyquinoline aluminum was deposited to a thickness of 1000 Å. Next, magnesium (500 Å) and silver (1500 Å) are vapor-deposited to form 5 × 5 mm.
A corner element was made. The maximum brightness of this light emitting device is 14
It was 860 cd / m 2 (13.8 V, 100 mA).

【0025】実施例2 実施例1においてフラーレンの添加量がPVCzに対し
て10重量%である以外は全く同様にして得られた素子
の最高輝度は、10670cd/m(16.2V,1
00mA)であった。
Example 2 The maximum luminance of the device obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the addition amount of fullerene was 10% by weight with respect to PVCz was 10670 cd / m 2 (16.2 V, 1).
It was 00 mA).

【0026】比較例1 実施例1において、フラーレンを添加しなかった以外は
全く同様にして得られた素子の最高輝度は、9980c
d/m(13.3V,110mA)であった。
Comparative Example 1 The maximum luminance of the device obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that fullerene was not added was 9980c.
It was d / m 2 (13.3 V, 110 mA).

【0027】実施例3 実施例1において8−ヒドロキシキノリンアルミニウム
アルミニウムを800オングストロームの厚さに蒸着し
た以外は全く同様にして得られた素子の最高輝度は、7
740cd/m(16.4V,100mA)であっ
た。
Example 3 The maximum luminance of the device obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that 8-hydroxyquinoline aluminum aluminum was vapor-deposited to a thickness of 800 Å was 7
It was 740 cd / m 2 (16.4 V, 100 mA).

【0028】比較例2 実施例3において、フラーレンを添加しなかった以外は
全く同様にして得られた素子の最高輝度は、5010c
d/m(19.0V,80mA)であった。
Comparative Example 2 The maximum luminance of the device obtained in exactly the same manner as in Example 3 except that fullerene was not added was 5010c.
It was d / m 2 (19.0 V, 80 mA).

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明は、電気エネルギーの利用効率の
高い高輝度発光素子を提供できるものであり、ひいては
素子の長寿命化に寄与できる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a high-brightness light emitting device with high utilization efficiency of electric energy, and can contribute to prolonging the life of the device.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】正極と負極の間に発光を司る物質が存在
し、電気エネルギーにより発光する素子において、該素
子が縮合系炭素分子を含むことを特徴とする発光素子。
1. A light emitting device, wherein a substance controlling light emission is present between a positive electrode and a negative electrode, and the device emits light by electric energy, wherein the device contains condensed carbon molecules.
【請求項2】該縮合系炭素分子が、25以上の炭素原子
からなることを特徴とする請求項1記載の発光素子。
2. The light emitting device according to claim 1, wherein the condensed carbon molecule is composed of 25 or more carbon atoms.
【請求項3】請求項1または請求項2において、該縮合
系炭素分子が正孔および/または電子輸送材料として用
いられることを特徴とする発光素子。
3. A light emitting device according to claim 1 or 2, wherein the condensed carbon molecule is used as a hole and / or electron transport material.
【請求項4】請求項1〜3のいずれかにおいて、該縮合
系炭素分子が6員環および/または5員環炭素骨格の縮
合系構造からなることを特徴とする発光素子。
4. The light emitting device according to claim 1, wherein the condensed carbon molecule has a condensed structure of a 6-membered ring and / or a 5-membered ring carbon skeleton.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006045199A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-04 Zheng-Hong Lu Organic light-emitting devices with multiple hole injection layers containing fullerene

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006045199A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-04 Zheng-Hong Lu Organic light-emitting devices with multiple hole injection layers containing fullerene
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