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JP2009094327A - Organic electroluminescent element and display device - Google Patents

Organic electroluminescent element and display device Download PDF

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JP2009094327A
JP2009094327A JP2007264175A JP2007264175A JP2009094327A JP 2009094327 A JP2009094327 A JP 2009094327A JP 2007264175 A JP2007264175 A JP 2007264175A JP 2007264175 A JP2007264175 A JP 2007264175A JP 2009094327 A JP2009094327 A JP 2009094327A
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JP
Japan
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organic electroluminescent
layer
electroluminescent element
organic
anode
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2007264175A
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Japanese (ja)
Inventor
Shunsuke Shiotani
俊介 塩谷
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic electroluminescent element which has a high efficiency and long service life, and to provide a manufacturing method thereof. <P>SOLUTION: The organic electroluminescent element 10 includes an anode 2, a cathode 7, and a laminate sandwiched between the anode 2 and the cathode 7 and having at least an electronic block layer 4 and an organic light emitting layer 5 laminated in order. The electronic block layer 4 contains a phosphorus-doped siloxane polymer. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機電界発光素子(有機EL素子)及び表示装置に関する。   The present invention relates to an organic electroluminescent element (organic EL element) and a display device.

電界発光素子は、自発光型であるため、視認性が高く、表示性能に優れ、高速応答が可能であり、さらには薄型化が可能である。このため、電界発光素子はフラットパネルディスプレイ等の表示素子として注目を集めている。   Since the electroluminescent element is a self-luminous type, the visibility is high, the display performance is excellent, the high-speed response is possible, and the thickness can be reduced. For this reason, electroluminescent elements are attracting attention as display elements such as flat panel displays.

電界発光素子の中でも、有機化合物を発光体とする有機電界発光素子は、無機電界発光素子と比較して駆動電圧を低くすることができること、大面積化が容易であること、適当な発光材料を選ぶことにより、所望の発光色を容易に得られること等の特徴を有する。このため、有機電界発光素子は次世代デイスプレイとして活発に開発が行われている。   Among electroluminescent elements, an organic electroluminescent element using an organic compound as a light emitter can have a lower driving voltage than an inorganic electroluminescent element, can easily be increased in area, and has an appropriate luminescent material. By selecting, it has characteristics such that a desired emission color can be easily obtained. For this reason, organic electroluminescent elements are being actively developed as next-generation displays.

有機電界発光素子は、作製プロセスの観点から、低分子化合物を真空蒸着法等のドライプロセスによって成膜するタイプと、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法等といったいわゆる塗布成膜法で素子を構成する各層を形成するタイプと、に分けられる。   From the viewpoint of the manufacturing process, organic electroluminescent elements are composed of a type in which a low molecular weight compound is formed by a dry process such as a vacuum deposition method and a so-called coating film forming method such as a spin coating method, a casting method, or an ink jet method. And the type that forms each layer.

塗布成膜法で作製される有機電界発光素子(以下、塗布型有機電界発光素子という。)はドライプロセスにより作製される有機発光素子と比べて、以下の利点を有する。
(a)低コストである
(b)大面積が容易である
(c)微量なドーピングの制御性に優れる
An organic electroluminescent device (hereinafter referred to as a coated organic electroluminescent device) produced by a coating film forming method has the following advantages over an organic light emitting device produced by a dry process.
(A) Low cost (b) Easy large area (c) Excellent controllability of trace doping

以下、図面を参照しながら塗布型有機電界発光素子の一般的な構成を説明する。図6は、塗布型有機電界発光素子の一般的な構成を示す断面図である。図6の有機電界発光素子110は、基板100上に、陽極101、正孔注入層102、発光層103、電子注入層104及び陰極105が順次設けられている。   Hereinafter, a general configuration of a coating type organic electroluminescent element will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a general configuration of a coating type organic electroluminescent element. In the organic electroluminescent device 110 of FIG. 6, an anode 101, a hole injection layer 102, a light emitting layer 103, an electron injection layer 104, and a cathode 105 are sequentially provided on a substrate 100.

図6の有機電界発光素子110において、正孔注入層102の構成材料として、下記に示すPEDOT:PSS(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸の混合物)が一般的に使用されている。   In the organic electroluminescent device 110 of FIG. 6, the following PEDOT: PSS (mixture of polythiophene and polystyrene sulfonic acid) is generally used as a constituent material of the hole injection layer 102.

Figure 2009094327
Figure 2009094327

PEDOT:PSSはスピンコート等の塗布成膜法によって成膜される。ところでPEDOT:PSSは水に可溶であり、無極性溶媒には不溶である。このため、発光層103の構成材料を無極性溶媒に溶解して、塗布プロセスによって発光層103を形成してもPEDOT:PSS膜が溶出しない。従って、PEDOT:PSSは塗布型有機電界発光素子において好適な正孔注入材料とされている。   PEDOT: PSS is formed by a coating film forming method such as spin coating. By the way, PEDOT: PSS is soluble in water and insoluble in nonpolar solvents. For this reason, even if the constituent material of the light emitting layer 103 is dissolved in a nonpolar solvent and the light emitting layer 103 is formed by a coating process, the PEDOT: PSS film is not eluted. Therefore, PEDOT: PSS is a suitable hole injection material in the coating type organic electroluminescence device.

発光層103の構成材料として、例えば、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン、ポリビニルカルパゾール、さらにはこれらの誘導体等が使用される。ここで発光層103は、スピンコート法等によって成膜される。そしてこの発光層103上に、フッ化リチウム等を真空蒸着することによって電子注入層104を形成し、次いで陰極105となる金属電極薄膜を成膜・形成することによって有機電界発光素子は完成する。   As a constituent material of the light emitting layer 103, for example, polyphenylene vinylene, polyfluorene, polyvinyl carbazole, and derivatives thereof are used. Here, the light emitting layer 103 is formed by spin coating or the like. Then, an electron injection layer 104 is formed on the light emitting layer 103 by vacuum deposition of lithium fluoride or the like, and then a metal electrode thin film to be the cathode 105 is formed and formed, whereby the organic electroluminescent element is completed.

ここで塗布型有機電界発光素子は、簡易なプロセスで作製することができるという優れた特徴を持っており、様々な用途への応用が期待されている。しかし、十分に大きな発光強度を得ることができない点と、寿命が十分でない点といった改善すべき課題が2つ存在する。   Here, the coating type organic electroluminescent element has an excellent feature that it can be produced by a simple process, and is expected to be applied to various uses. However, there are two problems to be improved, such as a point that a sufficiently large light emission intensity cannot be obtained and a point that the lifetime is not sufficient.

発光強度の低下の原因については様々な推測がなされているが、PEDOT:PSSの劣化がその主な一つとして考えられている。これは、スルホン基由来の硫黄原子や水素原子、さらには不純物として含まれるNa等のイオン性の成分が、素子を通電することにより発光層103へと拡散していき、望ましくない作用を起こすためと考えられている。   Various speculations have been made about the cause of the decrease in the emission intensity, and the deterioration of PEDOT: PSS is considered as one of the main causes. This is because an ionic component such as a sulfur atom derived from a sulfone group, a hydrogen atom, or Na contained as an impurity diffuses into the light-emitting layer 103 when the element is energized, causing an undesirable effect. It is believed that.

この問題を解決するために、PEDOT:PSS膜と陽極との間に有機ケイ素化合物からなる電子ブロック層を設ける試みがなされている(特許文献1参照)。特許文献1ではPEDOT:PSS膜上にSi−O結合を有する有機ケイ素化合物からなる薄膜をスピンコートにより形成している。次いでこの有機ケイ素化合物薄膜上に、フルオレン誘導体膜(発光層)、カルシウム薄膜、銀薄膜を順次成膜することで、効率の向上及び長寿命化を実現している。効率が向上する理由として、上記有機ケイ素化合物が発光層からPEDOT:PSSに流れようとする電子をブロックすることにより電子と正孔との再結合確率が上昇するためと考えられる。一方、寿命が向上する理由として、PEDOT:PSSから拡散するイオンを有機ケイ素化合物が捕捉したことが一因であると考えられる。   In order to solve this problem, an attempt has been made to provide an electron block layer made of an organosilicon compound between the PEDOT: PSS film and the anode (see Patent Document 1). In Patent Document 1, a thin film made of an organosilicon compound having a Si—O bond is formed on a PEDOT: PSS film by spin coating. Subsequently, a fluorene derivative film (light emitting layer), a calcium thin film, and a silver thin film are sequentially formed on the organosilicon compound thin film, thereby realizing an improvement in efficiency and a long life. It is considered that the efficiency is improved because the recombination probability between electrons and holes is increased by blocking the electrons that the organosilicon compound attempts to flow from the light emitting layer to PEDOT: PSS. On the other hand, it is considered that the reason why the lifetime is improved is that the organosilicon compound captures ions diffusing from PEDOT: PSS.

特開2005−302443号公報JP 2005-302443 A

このように、特許文献1にて開示されている有機電界発光素子は、電子ブロック層の構成材料として有機ケイ素化合物を使用することにより、電子ブロック層内でイオンを捕捉することでイオンの拡散速度を遅くすることは可能である。しかし、素子をさらに長寿命化させるには、イオンをより強固に捕捉することでイオンの拡散をブロックする必要がある。   As described above, the organic electroluminescent element disclosed in Patent Document 1 uses an organosilicon compound as a constituent material of the electron block layer, thereby capturing ions in the electron block layer, thereby diffusing the ions. It is possible to slow down. However, in order to further extend the lifetime of the device, it is necessary to block ion diffusion by capturing ions more firmly.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高効率・長寿命の有機電界発光素子及びその製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a high-efficiency, long-life organic electroluminescence device and a method for producing the same.

本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持され少なくとも電子ブロック層と有機発光層とを順次積層してなる積層体と、から構成され、該電子ブロック層にリンドープシロキサンポリマーが含まれることを特徴とする。   An organic electroluminescent element of the present invention comprises an anode, a cathode, and a laminate formed by sequentially laminating at least an electron blocking layer and an organic light emitting layer, sandwiched between the anode and the cathode, and The block layer contains a phosphorus-doped siloxane polymer.

本発明によれば、高効率・長寿命の有機電界発光素子及びその製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a highly efficient and long life organic electroluminescent element and its manufacturing method can be provided.

まず本発明の有機電界発光素子について説明する。本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持され少なくとも電子ブロック層と有機発光層とを順次積層してなる積層体と、から構成される。   First, the organic electroluminescent element of the present invention will be described. The organic electroluminescent element of the present invention comprises an anode, a cathode, and a laminate formed by sequentially laminating at least an electron blocking layer and an organic light emitting layer, sandwiched between the anode and the cathode.

以下、図面を参照しながら本発明の有機電界発光素子について説明する。ただし、これによって本発明は限定されない。   Hereinafter, the organic electroluminescent element of the present invention will be described with reference to the drawings. However, this does not limit the present invention.

図1は、本発明の有機電界発光素子における実施形態の一例を示す断面図である。図1の有機電界発光素子10は、基板1上に、陽極2、正孔注入層3、電子ブロック層4、有機発光層5、電子注入層6及び陰極7が順次設けられている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of the organic electroluminescent element of the present invention. In the organic electroluminescent element 10 of FIG. 1, an anode 2, a hole injection layer 3, an electron blocking layer 4, an organic light emitting layer 5, an electron injection layer 6 and a cathode 7 are sequentially provided on a substrate 1.

また本発明の有機電界発光素子では、図1の構成以外にも、図示はしないが、電子ブロック層5を直接陽極2上に形成する構成等も例示することができる。   Further, in the organic electroluminescent element of the present invention, besides the configuration of FIG. 1, a configuration in which the electron blocking layer 5 is directly formed on the anode 2 can be exemplified, though not shown.

さらに本発明の有機電界発光素子では、図1の構成に加えて電子輸送層、正孔輸送層の少なくとも一つを具備することも可能である。   Furthermore, the organic electroluminescent element of the present invention can include at least one of an electron transport layer and a hole transport layer in addition to the configuration of FIG.

本発明の有機電界発光素子は、電子ブロック層4にリンドープシロキサンポリマーが含まれることを特徴とする。   The organic electroluminescent element of the present invention is characterized in that the electron blocking layer 4 contains a phosphorus-doped siloxane polymer.

SiOxユニットを有するシロキサンポリマーは、絶縁性を有するので、陽極2と有機発光層5との間に設けられる電子ブロック層4の構成材料とすることで、有機発光層5から陽極2へ流れようとする電子を強固にブロックすることができる。このため素子の高効率化が可能である。 Since the siloxane polymer having a SiO x unit has an insulating property, it can flow from the organic light emitting layer 5 to the anode 2 by using a constituent material of the electron blocking layer 4 provided between the anode 2 and the organic light emitting layer 5. Can be firmly blocked. Therefore, the efficiency of the element can be increased.

ここで、シロキサンポリマーにリンをドープした効果について説明する。図2は、リンドープシロキサンポリマーがイオンを捕捉する様子を示す概念図である。図2に示すように、シロキサンポリマーにドープされているリンは、リン酸誘導体ユニットとしてポリマー分子鎖に組み込まれている。ここで、電子ブロック層4中に不純物となるイオン(M+)が存在すると、図2に示すように、リン原子と二重結合している酸素原子と、当該不純物イオンとが静電気的に結合する。このようにしてリンドープシロキサンポリマーは不純物イオンを捕捉する。従って、正孔注入層3等から発生した不純物イオンは、電子ブロック層4中を拡散しづらくなるので、有機発光層5への不純物イオンの拡散を電子ブロック層4内で強固にブロックすることができる。以上から、本発明の有機電界発光素子は、有機電界発光素子が劣化する原因である有機発光層5への不純物イオンの拡散を防止することができるので、素子のさらなる長寿命化が可能になる。 Here, the effect of doping siloxane polymer with phosphorus will be described. FIG. 2 is a conceptual diagram showing how the phosphorus-doped siloxane polymer traps ions. As shown in FIG. 2, phosphorus doped in the siloxane polymer is incorporated in the polymer molecular chain as a phosphoric acid derivative unit. Here, when ions (M + ) that become impurities exist in the electron blocking layer 4, as shown in FIG. 2, the oxygen atoms that are double-bonded to phosphorus atoms and the impurity ions are electrostatically bonded. To do. In this way, the phosphorus-doped siloxane polymer traps impurity ions. Accordingly, the impurity ions generated from the hole injection layer 3 and the like are difficult to diffuse in the electron blocking layer 4, so that the diffusion of the impurity ions to the organic light emitting layer 5 can be firmly blocked in the electron blocking layer 4. it can. From the above, the organic electroluminescent element of the present invention can prevent the diffusion of impurity ions into the organic light emitting layer 5 which is a cause of deterioration of the organic electroluminescent element, so that the lifetime of the element can be further extended. .

次に、電子ブロック層4の構成材料であるリンドープシロキサンポリマーについて説明する。リンドープシロキサンポリマーとして、例えば、下記に示されるSiOxユニットからなるシロキサンポリマーの主鎖にリン酸誘導体ユニットを導入しているコポリマーが挙げられる。 Next, a phosphorus-doped siloxane polymer that is a constituent material of the electron block layer 4 will be described. Examples of the phosphorus-doped siloxane polymer include a copolymer in which a phosphoric acid derivative unit is introduced into the main chain of a siloxane polymer composed of SiO x units shown below.

Figure 2009094327
Figure 2009094327

ただし、リンドープシロキサンポリマーは、上記の直線的なポリマーに限定されるものではなく、枝分かれ構造や架橋構造を含むポリマーも含まれる。   However, the phosphorus-doped siloxane polymer is not limited to the linear polymer described above, and includes a polymer containing a branched structure or a crosslinked structure.

上述したように、電子ブロック層4の構成材料であるリンドープシロキサンポリマーは、SiOxユニットとリン酸誘導体ユニットとから構成されているポリマーである。ここでxの値は、好ましくは、1.5乃至2.5である。またリンドープシロキサンポリマー中のリン原子の含有濃度は、好ましくは、1mol%乃至50mol%である。 As described above, the phosphorus-doped siloxane polymer that is a constituent material of the electron blocking layer 4 is a polymer composed of SiO x units and phosphoric acid derivative units. Here, the value of x is preferably 1.5 to 2.5. The phosphorus atom content in the phosphorus-doped siloxane polymer is preferably 1 mol% to 50 mol%.

本発明の有機電界発光素子は、好ましくは、陽極2と電子ブロック層4との間に正孔注入層3をさらに設ける。SiOx結合を有するシロキサンポリマーの仕事関数は、一般的に5.5eV乃至6.0eV程度である。この値は、一般的に陽極2として使用されるITO等の透明導電性酸化物や金属材料と比べて大きい値である。このため、陽極2と電子ブロック層4との界面におけるエネルギー障壁が大きくなってしまい、正孔の注入が抑制される場合がある。正孔の注入が抑制されることにより、素子の駆動電圧が上昇したり、素子の内部に電荷が蓄積したりするために、素子の劣化が早まる恐れがある。そこで本発明の有機電界発光素子では、陽極2と電子ブロック層4との間に正孔注入層3を挿入するのが好ましい。こうすることで、有機発光層5への正孔の注入性を向上させることができるため、駆動電圧の低電圧化や更なる長寿命化を実現することができる。 In the organic electroluminescent element of the present invention, preferably, a hole injection layer 3 is further provided between the anode 2 and the electron blocking layer 4. The work function of a siloxane polymer having a SiO x bond is generally about 5.5 eV to 6.0 eV. This value is larger than that of a transparent conductive oxide such as ITO or a metal material generally used as the anode 2. For this reason, the energy barrier at the interface between the anode 2 and the electron blocking layer 4 becomes large, and the injection of holes may be suppressed. By suppressing the injection of holes, the driving voltage of the element increases or charges are accumulated inside the element, which may cause deterioration of the element. Therefore, in the organic electroluminescent element of the present invention, it is preferable to insert the hole injection layer 3 between the anode 2 and the electron blocking layer 4. By doing so, the hole injection property to the organic light emitting layer 5 can be improved, so that the drive voltage can be lowered and the life can be further extended.

また、本発明の有機電界発光素子において、好ましくは、正孔注入層3に水溶性高分子が含まれる。塗布プロセスで有機電界発光素子を作製する場合、有機発光層5を形成するときには有機溶媒を使用する。このため、正孔注入層3には無極性溶媒に対して不溶性の水溶性高分子を使用することが一般的である。しかしながら水溶性高分子は、Na+やCa2+等といったアルカリイオンもしくはアルカリ土類イオンを取り込み易い。また、PEDOT:PSSのように水溶性を持たせるためにスルホン基を導入する場合は、酸性の官能基であるスルホン基により電極が溶解されることがある。これにより電極を構成する金属元素がイオンの状態で素子の内部へ拡散する場合が生じ得る。また、これ以外にもスルホン基を導入することで、スルホン基の対イオンであるH+やNa+も素子の内部へ拡散する恐れがある。従って、正孔注入層3の構成材料を水溶性高分子とした場合は、リンドープシロキサンポリマーからなる電子ブロック層4を設けて、正孔注入層3内で発生し得るイオンを有機発光層5へ拡散させないようにする必要がある。 In the organic electroluminescence device of the present invention, the hole injection layer 3 preferably contains a water-soluble polymer. When an organic electroluminescent element is produced by a coating process, an organic solvent is used when the organic light emitting layer 5 is formed. For this reason, it is common to use a water-soluble polymer insoluble in the nonpolar solvent for the hole injection layer 3. However, water-soluble polymers tend to take up alkali ions or alkaline earth ions such as Na + and Ca 2+ . In addition, when a sulfone group is introduced to give water solubility like PEDOT: PSS, the electrode may be dissolved by a sulfone group that is an acidic functional group. Thereby, the case where the metal element which comprises an electrode diffuses in the inside of an element in the state of an ion may arise. In addition, by introducing a sulfone group, H + and Na +, which are counter ions of the sulfone group, may also diffuse into the device. Therefore, when the constituent material of the hole injection layer 3 is a water-soluble polymer, an electron blocking layer 4 made of a phosphorus-doped siloxane polymer is provided to generate ions that can be generated in the hole injection layer 3 in the organic light emitting layer 5. It is necessary to prevent it from diffusing.

正孔注入層3の構成材料は、正孔輸送性を有する材料であれば何でもよい。ここで、塗布型有機電界発光素子である場合は、有機発光層4を溶解する溶媒に対して不溶もしくは難溶性を有する材料が好ましい。正孔注入層3の構成材料として、例えば、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、ピラゾリン、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、ベンジジン型トリフェニルアミン、スチリルアミン型トリフェニルアミン、ジアミン型トリフェニルアミン等とそれらの誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリシラン、PEDOT:PSS等の導電性高分子等の高分子材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   The constituent material of the hole injection layer 3 may be anything as long as it has a hole transporting property. Here, in the case of a coating type organic electroluminescent element, a material that is insoluble or hardly soluble in a solvent that dissolves the organic light emitting layer 4 is preferable. As the constituent material of the hole injection layer 3, for example, phthalocyanine derivatives, naphthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, imidazolone, pyrazoline, tetrahydroimidazole, polyarylalkane, butadiene, benzidine type triphenylamine , Styrylamine type triphenylamine, diamine type triphenylamine and the like and derivatives thereof, polymer materials such as polyvinylcarbazole, polysilane, conductive polymers such as PEDOT: PSS, etc., but are not limited to these Absent.

次に、本発明の有機電界発光素子の他の構成部材について説明する。   Next, the other structural member of the organic electroluminescent element of this invention is demonstrated.

基板1は、ガラス、セラミック、化合物、金属、プラスチック等特に制限されることはないが、素子構成がボトムエミッションタイプである場合は、ガラス等の透明な基板が使用される。一方、素子構成がトップエミッションタイプである場合は、基板下部への光の漏れを防ぐために金属基板を使用したり、ガラス基板等にAg等の陰極材料を形成してミラー構造を形成したりする。また、基板にカラーフィルター膜、蛍光色変換フィルター膜、誘電体反射膜等を付加して発色光をコントロールすることも可能である。また、基板上に薄膜トランジスタを形成し、それに接続するように素子を作製することも可能である。   The substrate 1 is not particularly limited, such as glass, ceramic, compound, metal, and plastic. However, when the element configuration is a bottom emission type, a transparent substrate such as glass is used. On the other hand, when the element configuration is a top emission type, a metal substrate is used to prevent light leakage to the lower part of the substrate, or a cathode material such as Ag is formed on a glass substrate or the like to form a mirror structure. . It is also possible to control the colored light by adding a color filter film, a fluorescent color conversion filter film, a dielectric reflection film, or the like to the substrate. In addition, a thin film transistor can be formed over a substrate and an element can be manufactured so as to be connected thereto.

陽極2となる材料は、仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン、クロム等の金属単体あるいはこれらを組み合わせた合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム,酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物、さらには、CuI等のハロゲン化物が使用できる。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフェニレンスルフィド等の導電性ポリマーも使用できる。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよく、あるいは二種類以上を併用して使用してもよい。また、陽極は一層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。   The material for the anode 2 should have a work function as large as possible. For example, simple metals such as gold, platinum, silver, copper, nickel, palladium, cobalt, selenium, vanadium, tungsten, chromium, or alloys thereof combined, tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide Further, metal oxides such as CuI and halides such as CuI can be used. In addition, conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and polyphenylene sulfide can also be used. These electrode materials may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the anode may be composed of a single layer or a plurality of layers.

有機発光層5の構成材料は、電界をかけることで発光する発光性有機化合物であれば何でもよい。例えば、低分子系であれば、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、ピラン、キナクリドン、ルブレン及びそれらの誘導体が挙げられる。さらには、イリジウム−フェニルピリジン錯体に代表される燐光性金属錯体も例示される。一方、高分子系であれば、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン及びこれらの誘導体を例示することができる。   The constituent material of the organic light emitting layer 5 may be any light emitting organic compound that emits light when an electric field is applied. For example, if it is a low molecular weight system, anthracene, naphthalene, pyrene, tetracene, coronene, perylene, phthaloperylene, naphthaloperylene, diphenylbutadiene, tetraphenylbutadiene, coumarin, oxadiazole, bisbenzoxazoline, bisstyryl, cyclopentadiene, quinoline metal Complexes, aminoquinoline metal complexes, benzoquinoline metal complexes, pyran, quinacridone, rubrene and their derivatives. Furthermore, the phosphorescent metal complex represented by the iridium-phenylpyridine complex is also illustrated. On the other hand, in the case of a polymer system, polyvinyl carbazole, polyphenylene vinylene, polyfluorene, and derivatives thereof can be exemplified.

有機発光層5は、上述した発光性有機化合物のみで構成されていてもよいが、ホストとゲストとで構成されていてもよい。ここで、有機発光層5がホストとゲストとで構成される場合、ホストとゲストとの組み合わせは、低分子同士の組み合わせでもよく、高分子系と低分子系との組み合わせでもよく、高分子同士の組み合わせでもよい。   The organic light emitting layer 5 may be composed of only the above-described light emitting organic compound, but may be composed of a host and a guest. Here, when the organic light emitting layer 5 is composed of a host and a guest, the combination of the host and the guest may be a combination of low molecules, a combination of a polymer and a low molecule, or a combination of polymers. A combination of these may be used.

電子注入層6の構成材料は、電子伝導性を有する化合物であれば何でもよい。例えば、LiFやCs2CO3、CaO等に例示されるように、アルカリ金属やアルカリ土類金属のフッ化物、炭酸化合物、酸化物等を挙げることができる。また、上記材料以外にも電子伝導性を有する有機化合物であってもよい。例えば、アルミニウムキノリン錯体(Alq)等のキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体等が挙げられる。 The constituent material of the electron injection layer 6 may be anything as long as it is a compound having electron conductivity. For example, as exemplified by LiF, Cs 2 CO 3 , CaO and the like, alkali metal or alkaline earth metal fluorides, carbonate compounds, oxides, and the like can be given. In addition to the above materials, an organic compound having electron conductivity may be used. Examples include quinoline derivatives such as aluminum quinoline complex (Alq), oxadiazole derivatives, triazole derivatives, phenanthroline derivatives, perylene derivatives, pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, quinoxaline derivatives, diphenylquinone derivatives, nitro-substituted fluorene derivatives, and the like.

陰極7となる材料は、仕事関数の小さなものがよい。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、ルテニウム、チタニウム、マンガン、イットリウム、銀、鉛、錫、クロム等の金属単体が使用できる。またこれらの金属単体を組み合わせてなる合金も使用できる。例えば、リチウム−インジウム、ナトリウム−カリウム、マグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム、マグネシウム−インジウム等が使用できる。酸化錫インジウム等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよく、二種類以上を併用して使用してもよい。また、陰極は一層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。   The material for the cathode 7 is preferably a material having a small work function. For example, simple metals such as lithium, sodium, potassium, calcium, magnesium, aluminum, indium, ruthenium, titanium, manganese, yttrium, silver, lead, tin, and chromium can be used. An alloy formed by combining these metals alone can also be used. For example, lithium-indium, sodium-potassium, magnesium-silver, aluminum-lithium, aluminum-magnesium, magnesium-indium and the like can be used. A metal oxide such as indium tin oxide can also be used. These electrode materials may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the cathode may be composed of a single layer or a plurality of layers.

また陽極及び陰極のいずれかは、透明又は半透明であることが望ましい。   Moreover, it is desirable that either the anode or the cathode is transparent or translucent.

電子輸送層を設ける場合、その構成材料は、電子を輸送する材料であれば何でもよい。例えば、上記電子注入層6の構成材料として例示した電子輸送性材料を使用することが可能である。   When the electron transport layer is provided, the constituent material may be any material that transports electrons. For example, the electron transport material exemplified as the constituent material of the electron injection layer 6 can be used.

また、正孔輸送層を設ける場合、その構成材料は、正孔を輸送する材料であれば何でもよい。例えば、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、ピラゾリン、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、ベンジジン型トリフェニルアミン、スチリルアミン型トリフェニルアミン、ジアミン型トリフェニルアミン等とそれらの誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリシラン、導電性高分子等の高分子材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Further, when the hole transport layer is provided, the constituent material thereof may be anything as long as it is a material that transports holes. For example, phthalocyanine derivative, naphthalocyanine derivative, porphyrin derivative, oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, imidazolone, pyrazoline, tetrahydroimidazole, polyarylalkane, butadiene, benzidine type triphenylamine, styrylamine type triphenylamine, diamine type Examples thereof include, but are not limited to, polymer materials such as triphenylamine and derivatives thereof, polyvinyl carbazole, polysilane, and conductive polymers.

尚、本発明の有機電界発光素子において、作製した素子に対して、酸素や水分等との接触を防止する目的で保護層あるいは封止層を設けることもできる。保護層としては、ダイヤモンド薄膜、金属酸化物、金属窒化物等の無機材料膜、フッソ樹脂、ポリパラキシレン、ポリエチレン、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂等の高分子膜又は光硬化性樹脂等が挙げられる。また、ガラス、気体不透過性フィルム、金属等をカバーし、適当な封止樹脂により素子自体をパッケージングすることもできる。   In the organic electroluminescent element of the present invention, a protective layer or a sealing layer can be provided for the purpose of preventing contact with oxygen, moisture or the like on the produced element. Examples of the protective layer include diamond thin films, inorganic material films such as metal oxides and metal nitrides, polymer films such as fluorine resin, polyparaxylene, polyethylene, silicone resin, and polystyrene resin, or photocurable resins. Further, it is possible to cover glass, a gas-impermeable film, a metal, etc., and to package the element itself with an appropriate sealing resin.

次に、本発明の有機電界発光素子の製造方法について説明する。特に、電子ブロック層4の形成方法を中心に説明する。   Next, the manufacturing method of the organic electroluminescent element of this invention is demonstrated. In particular, the method for forming the electron block layer 4 will be mainly described.

電子ブロック層4を形成する方法は、大きく分けて以下の2つに分類される。
1.マトリックスであるシロキサンポリマーにリン化合物をドープしたポリマーを使用して、電子ブロック層4となる薄膜を形成する方法(以下、第一の方法という。)
2.シラン化合物とリン酸化合物とを共存させ、シラン化合物の脱水縮合反応を利用して薄膜を形成し、SiOxユニット内にリン化合物ユニットを含有させる方法(以下、第二の方法という。)
The method of forming the electron block layer 4 is roughly classified into the following two.
1. A method of forming a thin film to be the electron block layer 4 using a polymer obtained by doping a siloxane polymer as a matrix with a phosphorus compound (hereinafter referred to as a first method).
2. A method in which a silane compound and a phosphate compound coexist, a thin film is formed by utilizing a dehydration condensation reaction of the silane compound, and a phosphorus compound unit is contained in the SiO x unit (hereinafter referred to as a second method).

まず、第一の方法について説明する。マトリックスであるシロキサンポリマーにリン化合物をドープする方法として、例えば、シロキサンポリマーと、リン酸等のヒドロキシル基を有するリン化合物とを混合し、脱水縮合反応によりシロキサンマトリクス内にリン化合物を含有させる方法がある。また、マトリックスであるシロキサンポリマー内に、リンイオンをイオンビームによって直接打ち込む方法も採用できる。   First, the first method will be described. As a method for doping a siloxane polymer as a matrix with a phosphorus compound, for example, a method in which a siloxane polymer and a phosphorus compound having a hydroxyl group such as phosphoric acid are mixed and the phosphorus compound is contained in the siloxane matrix by a dehydration condensation reaction. is there. Further, it is possible to employ a method in which phosphorus ions are directly implanted into the matrix siloxane polymer by an ion beam.

マトリックスとなるシロキサンポリマーとして、例えば、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、フルオロポリシロキサン、スチリルポリシロキサン、アミノポリシロキサン、メルカプトポリシロキサン、エポキシポリシロキサン等、種々の有機官能基を有するシロキサンポリマーを使用することができる。しかし、本発明はこれらに限定されることはない。マトリックスとなるシロキサンポリマーは、一種類であってもよいし、二種類以上を混合したものであってもよい。一方、シロキサンポリマーの構造は、直線状であってもよく、側鎖又は末端に有機官能基が導入されているものであってもよく、特に限定されることはない。   For example, siloxane polymers having various organic functional groups such as dimethylpolysiloxane, diphenylpolysiloxane, fluoropolysiloxane, styrylpolysiloxane, aminopolysiloxane, mercaptopolysiloxane, and epoxypolysiloxane are used as the matrix siloxane polymer. be able to. However, the present invention is not limited to these. The siloxane polymer used as a matrix may be one type or a mixture of two or more types. On the other hand, the structure of the siloxane polymer may be linear, or may have an organic functional group introduced in the side chain or terminal, and is not particularly limited.

また、熱、紫外線等種々の外部エネルギーで硬化するシロキサンポリマーを使用することも可能である。シロキサンポリマーを硬化することにより、有機溶媒に対して不溶となるので、塗布プロセスにより電子ブロック層4上に有機発光層5を積層することが可能となる。   It is also possible to use a siloxane polymer that is cured by various external energies such as heat and ultraviolet rays. By curing the siloxane polymer, it becomes insoluble in an organic solvent, so that the organic light emitting layer 5 can be laminated on the electron block layer 4 by a coating process.

マトリックス(シロキサンポリマー)にドープするリン化合物として、ホスフィンオキシド化合物を挙げることができる。ホスフィンオキシド化合物とは、下記一般式(I)で示される化合物である。   A phosphine oxide compound can be mentioned as the phosphorus compound doped in the matrix (siloxane polymer). The phosphine oxide compound is a compound represented by the following general formula (I).

Figure 2009094327
Figure 2009094327

式(I)において、Rは特に限定されないが、例えば、水素、酸素等の各種元素、ヒドロキシル基、フェニル基、アルキル基、アミン基、アミノ基等の各種官能基、π共役系の置換基等を挙げることができる。またRは、それぞれ同じであってもよいし異なっていてもよい。   In the formula (I), R is not particularly limited, and examples thereof include various elements such as hydrogen and oxygen, various functional groups such as hydroxyl group, phenyl group, alkyl group, amine group, and amino group, and π-conjugated substituents. Can be mentioned. R may be the same or different.

ホスフィンオキシド化合物の具体例として、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、ホスフィンオキシド、トリフェニルフォスフィン、トリオクチルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、ピペリジルホスフィンオキシド等が挙げられる。   Specific examples of the phosphine oxide compound include phosphoric acid, phosphonic acid, phosphinic acid, phosphine oxide, triphenylphosphine, trioctylphosphine oxide, tributylphosphine oxide, piperidylphosphine oxide and the like.

この第一の方法で電子ブロック層4を形成する場合は、例えば、ゾルゲル法等によって電子ブロック層4となる薄膜が形成される。   When the electron blocking layer 4 is formed by the first method, a thin film that becomes the electron blocking layer 4 is formed by, for example, a sol-gel method.

次に、第二の方法について説明する。第二の方法において使用されるシラン化合物は、例えば、テトラエトキシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリクロルシラン、メチルトリブロムシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリクロルシラン、エチルトリブロムシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、ブロピルトリメトキシシラン、フェニルトリクロルシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリジフェニルジメトキシシラン等を例示することができる。しかし、本発明はこれらに限定されることはない。また、これらの化合物以外にも、シラン化合物の部分加水分解物、及び、それらの混合物等も例示することができる。   Next, the second method will be described. The silane compound used in the second method is, for example, tetraethoxylane, tetramethoxysilane, methyltrichlorosilane, methyltribromosilane, methyltriisopropoxysilane, ethyltrichlorosilane, ethyltribromosilane, ethyltrimethoxysilane. And ethyltriethoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, propyltrimethoxysilane, phenyltrichlorosilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltridiphenyldimethoxysilane, and the like. However, the present invention is not limited to these. In addition to these compounds, partial hydrolysates of silane compounds, mixtures thereof, and the like can also be exemplified.

また、第二の方法によって電子ブロック層4を形成する場合、具体的な方法として、ゾルゲル法を用いてもよいし、蒸着法、スパッタ法、CVD法等の気相法を用いてもよい。   When the electron blocking layer 4 is formed by the second method, a sol-gel method may be used as a specific method, or a vapor phase method such as an evaporation method, a sputtering method, or a CVD method may be used.

尚、本発明の有機電界発光素子においては、上述した手法を組み合わせて電子ブロック層4を形成してもよい。   In addition, in the organic electroluminescent element of this invention, you may form the electronic block layer 4 combining the method mentioned above.

本発明の有機電界発光素子を構成する電子ブロック層4を、シロキサン化合物、シラン化合物等からゾルゲル法を用いて形成する場合、アルコール系溶媒を使用して塗布成膜が可能である。このため、塗布系有機電界発光素子の正孔注入層3としてよく使用されるPEDOT:PSSのように、アルコールに難溶で水溶性の高分子で形成された膜上に電子ブロック層4を積層成膜することが可能である。また、電子ブロック層4となる膜を形成し、硬化処理をした後では、電子ブロック層4は無極性溶媒にも難溶となるため、電子ブロック層4上に有機発光層5となる薄膜を塗布法で成膜することが可能になる。そのため、塗布一貫プロセスで正孔注入層3と有機発光層5の間に電子ブロック層4を設けることができる。また上記構成にすることにより、正孔注入層3からの不純物イオンの拡散を電子ブロック層4でブロックすることができるため、塗布プロセスで作製する有機電界発光素子において、より長寿命な素子を提供することが可能となる。また塗布プロセスで素子を構成する各層を形成することにより、低コストで大面積化が容易な有機電界発光素子を提供することが可能となる。   When the electron blocking layer 4 constituting the organic electroluminescent element of the present invention is formed from a siloxane compound, a silane compound, or the like by using a sol-gel method, it can be formed by coating using an alcohol solvent. Therefore, the electron blocking layer 4 is laminated on a film made of a water-soluble polymer that is hardly soluble in alcohol, such as PEDOT: PSS, which is often used as the hole injection layer 3 of the coating organic electroluminescence device. It is possible to form a film. In addition, after the film to be the electron blocking layer 4 is formed and cured, the electron blocking layer 4 is hardly soluble in a nonpolar solvent. Therefore, a thin film to be the organic light emitting layer 5 is formed on the electron blocking layer 4. A film can be formed by a coating method. Therefore, the electron block layer 4 can be provided between the hole injection layer 3 and the organic light emitting layer 5 by a consistent application process. In addition, since the diffusion of impurity ions from the hole injection layer 3 can be blocked by the electron blocking layer 4 with the above configuration, a longer-lifetime element is provided in the organic electroluminescence element manufactured by the coating process. It becomes possible to do. In addition, by forming each layer constituting the element by a coating process, it is possible to provide an organic electroluminescent element that can be easily reduced in area at low cost.

有機発光層5は真空蒸着法、又はスピンコート・インクジェット法等による塗布法等を用いて成膜される。また、電子ブロック層4や有機発光層5以外の各層は真空蒸着法、塗布法等によって成膜される。   The organic light emitting layer 5 is formed using a vacuum vapor deposition method or a coating method such as a spin coat / ink jet method. In addition, each layer other than the electron block layer 4 and the organic light emitting layer 5 is formed by a vacuum deposition method, a coating method, or the like.

次に、本発明の表示装置について説明する。本発明の表示装置は、本発明の有機電界発光素子を具備することを特徴とする。本発明の有機電界発光素子は、省エネルギーや高輝度が必要な製品への応用が可能である。応用例としては画像表示装置、プリンターの光源、照明装置、液晶表示装置のバックライト等が考えられる。   Next, the display device of the present invention will be described. The display device of the present invention comprises the organic electroluminescent element of the present invention. The organic electroluminescence device of the present invention can be applied to products that require energy saving and high luminance. Application examples include an image display device, a light source of a printer, an illumination device, a backlight of a liquid crystal display device, and the like.

画像表示装置としては、例えば、省エネルギーや高視認性・軽量なフラットパネルディスプレイが挙げられる。   Examples of the image display device include energy-saving, high visibility, and lightweight flat panel displays.

また、プリンターの光源としては、例えば、現在広く用いられているレーザビームプリンタのレーザー光源部を、本発明の有機電界発光素子に置き換えることができる。置き換える方法として、例えば、独立にアドレスできる有機電界発光素子をアレイ上に配置する方法が挙げられる。レーザー光源部を本発明の有機電界発光素子に置き換えても、感光ドラムに所望の露光を行うことで、画像形成することについては従来と変わりがない。ここで本発明の有機電界発光素子を使用することで、装置体積を大幅に減少することができる。   Moreover, as a light source of a printer, the laser light source part of the laser beam printer currently widely used can be replaced with the organic electroluminescent element of the present invention, for example. As a replacement method, for example, a method of arranging an organic electroluminescent element that can be independently addressed on the array can be mentioned. Even when the laser light source portion is replaced with the organic electroluminescent element of the present invention, image formation is not different from conventional methods by performing desired exposure on the photosensitive drum. Here, by using the organic electroluminescent element of the present invention, the volume of the apparatus can be greatly reduced.

照明装置やバックライトに関しては、本発明の有機電界発光素子を使用することで省エネルギー効果が期待できる。   With respect to the illumination device and the backlight, an energy saving effect can be expected by using the organic electroluminescent element of the present invention.

次に、本発明の有機電界発光素子を使用した表示装置について説明する。以下、図面を参照して、アクティブマトリクス方式を例にとって、本発明の表示装置を詳細に説明する。   Next, a display device using the organic electroluminescent element of the present invention will be described. Hereinafter, the display device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking an active matrix system as an example.

図3は、表示装置の一形態である、本発明の有機電界発光素子と駆動手段とを備えた表示装置の構成例を模式的に示す図である。図3の表示装置20は、走査信号ドライバー21、情報信号ドライバー22、電流供給源23が配置され、それぞれゲート選択線G、情報信号線I、電流供給線Cに接続される。ゲート選択線Gと情報信号線Iの交点には、画素回路24が配置される。走査信号ドライバー21は、ゲート選択線G1、G2、G3・・・Gnを順次選択し、これに同期して情報信号ドライバー22から画像信号が情報信号線I1、I2、I3・・・Inのいずれかを介して画素回路24に印加される。   FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a display device including the organic electroluminescence element of the present invention and a driving unit, which is an embodiment of the display device. 3 includes a scanning signal driver 21, an information signal driver 22, and a current supply source 23, which are connected to a gate selection line G, an information signal line I, and a current supply line C, respectively. A pixel circuit 24 is disposed at the intersection of the gate selection line G and the information signal line I. The scanning signal driver 21 sequentially selects the gate selection lines G1, G2, G3... Gn, and in synchronization therewith, any one of the information signal lines I1, I2, I3. The voltage is applied to the pixel circuit 24 via these.

次に、画素の動作について説明する。図4は、図3の表示装置に配置されている1つの画素を構成する回路を示す回路図である。図4の画素回路30においては、ゲート選択線Giに選択信号が印加されると、第一の薄膜トランジスタ(TFT1)31がONになり、コンデンサー(Cadd)32に画像信号Iiが供給され、第二の薄膜トランジスタ(TFT2)33のゲート電圧を決定する。有機電界発光素子34には第二の薄膜トランジスタ(TFT2)(33)のゲート電圧に応じて電流供給線Ciより電流が供給される。ここで、第二の薄膜トランジスタ(TFT2)33のゲート電位は、第一の薄膜トランジスタ(TFT1)31が次に走査選択されるまでコンデンサー(Cadd)32に保持される。このため、有機電界発光素子34には、次の走査が行われるまで電流が流れ続ける。これにより1フレーム期間中常に有機電界発光素子34を発光させることが可能となる。 Next, the operation of the pixel will be described. FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a circuit constituting one pixel arranged in the display device of FIG. In the pixel circuit 30 of FIG. 4, when a selection signal is applied to the gate selection line Gi, the first thin film transistor (TFT1) 31 is turned on, the image signal Ii is supplied to the capacitor (C add ) 32, The gate voltage of the second thin film transistor (TFT2) 33 is determined. A current is supplied to the organic electroluminescent element 34 from the current supply line Ci according to the gate voltage of the second thin film transistor (TFT2) (33). Here, the gate potential of the second thin film transistor (TFT2) 33 is held in the capacitor ( Cadd ) 32 until the first thin film transistor (TFT1) 31 is next selected for scanning. Therefore, current continues to flow through the organic electroluminescent element 34 until the next scanning is performed. As a result, the organic electroluminescent element 34 can always emit light during one frame period.

図5は、図3の表示装置で用いられるTFT基板の断面構造の一例を示した模式図である。TFT基板の製造工程の一例を示しながら、構造の詳細を以下に説明する。図5の表示装置40を製造する際には、まずガラス等の基板41上に、上部に作られる部材(TFT又は有機層)を保護するための防湿膜42がコートされる。防湿膜42を構成する材料として、酸化ケイ素又は酸化ケイ素と窒化ケイ素との複合体等が用いられる。次に、スパッタリングによりCr等の金属を成膜することで、所定の回路形状にパターニングしてゲート電極43を形成する。続いて、酸化シリコン等をプラズマCVD法又は触媒化学気相成長法(cat−CVD法)等により成膜し、パターニングしてゲート絶縁膜44を形成する。次に、プラズマCVD法等により(場合によっては290℃以上の温度でアニールして)シリコン膜を成膜し、回路形状に従ってパターニングすることで半導体層45を形成する。   FIG. 5 is a schematic view showing an example of a cross-sectional structure of a TFT substrate used in the display device of FIG. Details of the structure will be described below while showing an example of the manufacturing process of the TFT substrate. When manufacturing the display device 40 of FIG. 5, a moisture-proof film 42 for protecting a member (TFT or organic layer) formed thereon is first coated on a substrate 41 such as glass. As a material constituting the moisture-proof film 42, silicon oxide or a composite of silicon oxide and silicon nitride is used. Next, a gate electrode 43 is formed by patterning a predetermined circuit shape by depositing a metal such as Cr by sputtering. Subsequently, silicon oxide or the like is formed by plasma CVD or catalytic chemical vapor deposition (cat-CVD) or the like, and patterned to form the gate insulating film 44. Next, a silicon film is formed by a plasma CVD method or the like (in some cases, annealed at a temperature of 290 ° C. or higher), and a semiconductor layer 45 is formed by patterning according to a circuit shape.

さらに、この半導体膜45にドレイン電極46とソース電極47とを設けることでTFT素子48を作製し、図4に示すような回路を形成する。次に、このTFT素子48の上部に絶縁膜49を形成する。次に、コンタクトホール(スルーホール)50を、金属からなる有機電界発光素子用の陽極51とソース電極47とが接続するように形成する。   Further, a drain electrode 46 and a source electrode 47 are provided on the semiconductor film 45 to produce a TFT element 48, thereby forming a circuit as shown in FIG. Next, an insulating film 49 is formed on the TFT element 48. Next, a contact hole (through hole) 50 is formed so that the anode 51 for the organic electroluminescence element made of metal and the source electrode 47 are connected.

この陽極51の上に、多層あるいは単層の有機層52と、陰極53とを順次積層することにより、表示装置40を得ることができる。このとき、有機電界発光素子の劣化を防ぐために第一の保護層54や第二の保護層55を設けてもよい。本発明の有機電界発光素子を用いた表示装置を駆動することにより、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。   The display device 40 can be obtained by sequentially laminating a multilayer or single layer organic layer 52 and a cathode 53 on the anode 51. At this time, a first protective layer 54 and a second protective layer 55 may be provided in order to prevent deterioration of the organic electroluminescent element. By driving the display device using the organic electroluminescent element of the present invention, it is possible to display with good image quality and stable display for a long time.

尚、上記の表示装置は、スイッチング素子に特に限定はなく、単結晶シリコン基板やMIM素子、a−Si型等でも容易に応用することができる。   Note that the display device is not particularly limited to a switching element, and can be easily applied to a single crystal silicon substrate, an MIM element, an a-Si type, or the like.

以上の説明より、本発明の有機電界発光素子を表示装置の構成デバイスに使用することで、高効率・長寿命な表示装置を提供することができる。   From the above description, a display device with high efficiency and long life can be provided by using the organic electroluminescent element of the present invention as a constituent device of a display device.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

<実施例1>
図2に示す構成の有機電界発光素子を作製した。本実施例において、素子を構成する各層の構成材料として以下に示す化合物等を使用した。
<Example 1>
An organic electroluminescent element having the configuration shown in FIG. 2 was produced. In this example, the following compounds and the like were used as constituent materials of each layer constituting the element.

基板1:ガラス基板
陽極2:酸化錫インジウム(ITO)
正孔注入層3:PEDOT:PSS(スタルク社製、Baytron−P VP AL4083)
電子ブロック層4:リン含有珪酸ポリマー(Honeywell社製、P−5S)
有機発光層5:下記に示すオリゴフルオレン化合物(ホスト)
Substrate 1: Glass substrate Anode 2: Indium tin oxide (ITO)
Hole injection layer 3: PEDOT: PSS (Startron, Baytron-P VP AL4083)
Electronic blocking layer 4: Phosphorus-containing silicic acid polymer (Honeywell, P-5S)
Organic light emitting layer 5: oligofluorene compound (host) shown below

Figure 2009094327
下記に示すIr(C8−piq)3(ゲスト)
Figure 2009094327
It is shown in the following Ir (C 8 -piq) 3 (guest)

Figure 2009094327
電子注入層6:Cs2CO3
陰極7:Al
Figure 2009094327
Electron injection layer 6: Cs 2 CO 3
Cathode 7: Al

次に、有機電界発光素子の製造工程を示す。ます、ガラス基板(基板1)上に、ITOをスパッタ法により成膜し陽極2を形成した。このとき、陽極2の膜厚を約100nmとした。次に、陽極2上に、スピンコート法によりPEDOT:PSSを成膜し正孔注入層3を形成した。このとき、正孔注入層3の膜厚を40nmとした。次に、リン含有珪酸ポリマーをイソプロピルアルコールで希釈して、1.5重量%のイソプロピルアルコール溶液(第一の調製液)を調製した。次に、第一の調製液を正孔注入層3上に滴下し、スピンコート法により成膜し電子ブロック層4を形成した。このとき、電子ブロック層4の膜厚を20nmとした。次に、ホストであるオリゴフルオレン化合物とゲストであるIr(C8−piq)3とをトルエンに溶解させ1.0重量%のトルエン溶液(第二の調製液)を調製した。尚、第二の調製液には、ホストとゲストとが重量濃度比で99:1の割合で混合している。次に、第二の調製液を電子ブロック層4上に滴下し、1000rpmでスピン塗布することにより成膜し、有機発光層5を形成した。このとき、有機発光層5の膜厚は約80nmであった。次に、有機発光層5上に電子注入層6であるCs2CO3を抵抗加熱蒸着により成膜し電子注入層6を形成した。このとき、電子注入層6の膜厚を2.4nmとした。次に、電子注入層6上にAlを抵抗加熱蒸着により成膜し陰極7を形成した。このとき陰極7の膜厚は80nmとした。最後に、窒素雰囲気下で保護用ガラス板をかぶせ、アクリル樹脂系接着材で封止を行った。以上のようにして有機電界発光素子を得た。 Next, the manufacturing process of an organic electroluminescent element is shown. First, an anode 2 was formed by forming a film of ITO on the glass substrate (substrate 1) by sputtering. At this time, the film thickness of the anode 2 was about 100 nm. Next, PEDOT: PSS was formed on the anode 2 by spin coating to form the hole injection layer 3. At this time, the thickness of the hole injection layer 3 was set to 40 nm. Next, the phosphorus-containing silicic acid polymer was diluted with isopropyl alcohol to prepare a 1.5 wt% isopropyl alcohol solution (first preparation solution). Next, the 1st preparation liquid was dripped on the positive hole injection layer 3, and it formed into a film by the spin coat method, and formed the electronic block layer 4. FIG. At this time, the thickness of the electron block layer 4 was set to 20 nm. Next, an oligofluorene compound as a host and Ir (C 8 -piq) 3 as a guest were dissolved in toluene to prepare a 1.0 wt% toluene solution (second preparation solution). In the second preparation liquid, the host and the guest are mixed at a weight concentration ratio of 99: 1. Next, the 2nd preparation liquid was dripped on the electronic block layer 4, and it formed into a film by spin-coating at 1000 rpm, and the organic light emitting layer 5 was formed. At this time, the film thickness of the organic light emitting layer 5 was about 80 nm. Next, Cs 2 CO 3 as the electron injection layer 6 was formed on the organic light emitting layer 5 by resistance heating vapor deposition to form the electron injection layer 6. At this time, the thickness of the electron injection layer 6 was 2.4 nm. Next, Al was formed on the electron injection layer 6 by resistance heating vapor deposition to form the cathode 7. At this time, the thickness of the cathode 7 was set to 80 nm. Finally, a protective glass plate was placed in a nitrogen atmosphere and sealed with an acrylic resin adhesive. An organic electroluminescent element was obtained as described above.

得られた有機電界発光素子について、ITO電極を正極、Al電極を負極にして、7.6Vの直流電圧を印加すると素子に電流が流れた。このときの電流密度は、約100mA/cm2であり、輝度6600cd/m2の赤色の発光が観測された。また、本実施例における有機電界発光素子が発する光の色度座標は、NTSC(X,Y)=(0.67,0.32)であった。 With respect to the obtained organic electroluminescence device, when a direct current voltage of 7.6 V was applied with the ITO electrode as the positive electrode and the Al electrode as the negative electrode, a current flowed through the device. The current density at this time was about 100 mA / cm 2 , and red light emission with a luminance of 6600 cd / m 2 was observed. Moreover, the chromaticity coordinate of the light which the organic electroluminescent element in a present Example emits was NTSC (X, Y) = (0.67,0.32).

<比較例1>
実施例1において、電子ブロック層4の構成材料として、P−5Sの代わりに、リンが含有していないシロキサンポリマー(Honeywell社製、T−11)を使用した以外は、実施例1と同様の方法により有機電界発光素子を作製した。また、得られた素子について実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
<Comparative Example 1>
In Example 1, as a constituent material of the electronic block layer 4, a siloxane polymer containing no phosphorus (T-11, manufactured by Honeywell) was used instead of P-5S, and the same as in Example 1. An organic electroluminescent element was produced by the method. The obtained device was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<比較例2>
実施例1において、電子ブロック4層を設けなかったこと以外は、実施例1と同様の方法により有機電界発光素子を作製した。また、得られた素子について実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
<Comparative example 2>
In Example 1, an organic electroluminescent element was produced in the same manner as in Example 1 except that the electron block 4 layer was not provided. The obtained device was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<実施例2>
実施例1において、正孔注入層3の構成材料として、PEDOT:PSSの代わりに、下記に示すセキシチオフェン(6T)を使用し、この6Tを抵抗加熱蒸着により成膜することで正孔注入層3を形成した。これ以外は、実施例1と同様の方法により有機電界発光素子を作製した。また、得られた素子について実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
<Example 2>
In Example 1, as a constituent material of the hole injection layer 3, the following sexithiophene (6T) was used instead of PEDOT: PSS, and this 6T was formed into a film by resistance heating vapor deposition. Layer 3 was formed. Other than this, an organic electroluminescent element was produced in the same manner as in Example 1. The obtained device was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure 2009094327
Figure 2009094327

<比較例3>
実施例2において、電子ブロック層4の構成材料として、P−5Sの代わりに、リンが含有していないシロキサンポリマー(Honeywell社製、T−11)を使用した以外は、実施例2と同様の方法により有機電界発光素子を作製した。また、得られた素子について実施例2と同様に評価した。結果を表1に示す。
<Comparative Example 3>
In Example 2, as a constituent material of the electron blocking layer 4, a siloxane polymer not containing phosphorus (T-11, manufactured by Honeywell) was used instead of P-5S, and the same as in Example 2. An organic electroluminescent element was produced by the method. The obtained device was evaluated in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 1.

<比較例4>
実施例2において、電子ブロック4層を設けなかったこと以外は、実施例2と同様の方法により有機電界発光素子を作製した。また、得られた素子について実施例2と同様に評価した。結果を表1に示す。
<Comparative example 4>
In Example 2, an organic electroluminescent device was produced in the same manner as in Example 2 except that the four electron block layers were not provided. The obtained device was evaluated in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 1.

Figure 2009094327
Figure 2009094327

表1から、電子ブロック層を設けることで効率及び寿命の向上が確認された。これは、有機発光層5で正孔と再結合せずに陽極2や正孔注入層3へ流れようとする電子を、電子ブロック層4でブロックすることにより、正孔と電子との再結合確率が向上したためと考えられる。また、電子ブロック層4の構成材料としてリンドープシロキサンポリマーを使用することにより、素子の寿命がさらに向上した。これは、図2に示すように、リンドープシロキサンポリマー中のリンと二重結合をしている酸素原子が、発光層外から拡散してくる不純物イオンを捕捉し、該不純物イオンの拡散を強固にブロックしたためと考えられる。また、各実施例において、塗布プロセスを用いて有機電界発光素子を作製できることが示された。このため、本発明により、低コスト、大画面化が容易な有機電界発光素子を提供することができる。   From Table 1, the improvement of efficiency and lifetime was confirmed by providing an electronic block layer. This is because the electron blocking layer 4 blocks electrons that attempt to flow to the anode 2 or the hole injection layer 3 without recombining with holes in the organic light emitting layer 5, thereby recombining the holes and electrons. This is thought to be because the probability improved. Further, by using a phosphorus-doped siloxane polymer as a constituent material of the electron block layer 4, the lifetime of the device was further improved. As shown in FIG. 2, this is because oxygen atoms having double bonds with phosphorus in the phosphorus-doped siloxane polymer capture impurity ions diffusing from the outside of the light emitting layer and strengthen diffusion of the impurity ions. This is thought to be due to blocking. Moreover, in each Example, it was shown that an organic electroluminescent element can be produced using a coating process. For this reason, the present invention can provide an organic electroluminescent element that can be easily produced at low cost and with a large screen.

以上のように本発明の有機電界発光素子は、高効率・長寿命な発光素子であり、製造が容易でかつ比較的安価な塗布法で作製が可能である。また、本発明の有機電界発光素子はデイスプレイパネル、表示装置等の構成材料として使用することができる。   As described above, the organic electroluminescent element of the present invention is a light-emitting element with high efficiency and long life, and can be easily manufactured and manufactured by a relatively inexpensive coating method. The organic electroluminescent element of the present invention can be used as a constituent material for display panels, display devices, and the like.

本発明の有機電界発光素子における実施形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment in the organic electroluminescent element of this invention. リンドープシロキサンポリマーがイオンを捕捉する様子を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a mode that a phosphorus dope siloxane polymer capture | acquires ion. 表示装置の一形態である、本発明の有機電界発光素子と駆動手段とを備えた表示装置の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the display apparatus provided with the organic electroluminescent element and drive means of this invention which are one form of a display apparatus. 図3の表示装置に配置されている1つの画素を構成する回路を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a circuit constituting one pixel arranged in the display device of FIG. 3. 図3の表示装置で用いられるTFT基板の断面構造の一例を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed an example of the cross-section of the TFT substrate used with the display apparatus of FIG. 塗布型有機電界発光素子の一般的な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the general structure of a coating type organic electroluminescent element.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 陽極
3 正孔注入層
4 電子ブロック層
5 有機発光層
6 電子注入層
7 陰極
10,110,34 有機電界発光素子
20,40 表示装置
21 走査信号ドライバー
22 情報信号ドライバー
23 電流供給源
24,30 画素回路
31 第一の薄膜トランジスタ(TFT1)
32 コンデンサー(Cadd
33 第二の薄膜トランジスタ(TFT2)
41 基板
42 防湿層
43 ゲート電極
44 ゲート絶縁膜
45 半導体膜
46 ドレイン電極
47 ソース電極
48 TFT素子
49 絶縁膜
50 コンタクトホール(スルーホール)
51 陽極
52 有機層
53 陰極
54 第一の保護層
55 第二の保護層
100 基板
101 陽極
102 正孔注入層
103 発光層
104 電子注入層
105 陰極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Anode 3 Hole injection layer 4 Electron block layer 5 Organic light emitting layer 6 Electron injection layer 7 Cathode 10, 110, 34 Organic electroluminescent element 20, 40 Display device 21 Scan signal driver 22 Information signal driver 23 Current supply source 24 , 30 Pixel circuit 31 First thin film transistor (TFT1)
32 condenser (C add )
33 Second thin film transistor (TFT2)
41 Substrate 42 Moisture-proof layer 43 Gate electrode 44 Gate insulating film 45 Semiconductor film 46 Drain electrode 47 Source electrode 48 TFT element 49 Insulating film 50 Contact hole (through hole)
51 Anode 52 Organic Layer 53 Cathode 54 First Protective Layer 55 Second Protective Layer 100 Substrate 101 Anode 102 Hole Injection Layer 103 Light-Emitting Layer 104 Electron Injection Layer 105 Cathode

Claims (4)

陽極と陰極と、
該陽極と該陰極との間に挟持され少なくとも電子ブロック層と有機発光層とを順次積層してなる積層体と、から構成され、
該電子ブロック層にリンドープシロキサンポリマーが含まれることを特徴とする、有機電界発光素子。
An anode and a cathode;
A laminate formed by sequentially laminating at least an electron blocking layer and an organic light emitting layer sandwiched between the anode and the cathode,
An organic electroluminescent device characterized in that the electron blocking layer contains a phosphorus-doped siloxane polymer.
前記陽極と前記電子ブロック層との間に正孔注入層をさらに設けることを特徴とする、請求項1に記載の有機電界発光素子。   The organic electroluminescent device according to claim 1, further comprising a hole injection layer between the anode and the electron blocking layer. 前記正孔注入層に水溶性高分子が含まれることを特徴とする、請求項2に記載の有機電界発光素子。   The organic electroluminescent device according to claim 2, wherein the hole injection layer contains a water-soluble polymer. 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を具備することを特徴とする、表示装置。   A display device comprising the organic electroluminescent element according to claim 1.
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