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JP4837958B2 - Organic electroluminescence device - Google Patents

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JP4837958B2
JP4837958B2 JP2005246834A JP2005246834A JP4837958B2 JP 4837958 B2 JP4837958 B2 JP 4837958B2 JP 2005246834 A JP2005246834 A JP 2005246834A JP 2005246834 A JP2005246834 A JP 2005246834A JP 4837958 B2 JP4837958 B2 JP 4837958B2
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10K50/00Organic light-emitting devices
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stacked organic electroluminescent (EL) element, using an inorganic semiconductor for a charge generating layer, in which a service life at the time of high-luminance emission can be prolonged although the prolongation of the service life is hardly achieved in a conventional organic EL element and which can be efficiently and stably manufactured. <P>SOLUTION: The present invention relates to an organic EL element which includes a plurality of light emitting units between electrode layers facing each other and in which a charge generating layer is formed between the adjacent light emitting units, wherein the charge generating layer includes an electron generating layer comprised of an inorganic semiconductor material with an electron injection property and a hole generating layer comprised of an inorganic semiconductor material with a hole injection property. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、Multi Photon Emissionと呼ばれる積層型の有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。   The present invention relates to a stacked organic electroluminescence element called Multi Photon Emission.

対向する陽極と陰極との間に、有機化合物からなる発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス(以下、ELと略す)素子は、近年、低電圧駆動の大面積表示素子を実現するものとして注目されている。
しかしながら、従来の有機EL素子は、素子寿命の観点では、表示装置用途で必要とされる100cd/m単位程度の輝度でようやく1万時間を超える半減寿命が達成されるに至ったにすぎず、照明用途等で必要とされる1000cd/m〜10000cd/m程度の輝度で実用上必要な素子寿命(1万時間以上)を得ることは、現段階では難しく、実際にそのような高輝度、長寿命の有機EL素子は未だ実現していない。また、有機EL素子は、10V以下の低電圧で駆動可能であるが、照明用途等に必要とされるような高輝度発光を得るためには、数10mA/cmから数100mA/cmに達する高電流密度を要するという問題もある。
2. Description of the Related Art In recent years, organic electroluminescence (hereinafter abbreviated as EL) elements having a light emitting layer made of an organic compound between an opposing anode and cathode have attracted attention as a means for realizing a large-area display element driven at a low voltage. .
However, the conventional organic EL element has only achieved a half-life exceeding 10,000 hours at a luminance of about 100 cd / m 2 unit required for display device use from the viewpoint of element lifetime. , to obtain 1000cd / m 2 ~10000cd / m 2 about brightness necessary for practical use element life required in lighting applications such as a (10,000 hours or more) are difficult at this stage, actually such high A luminance and long-life organic EL element has not been realized yet. In addition, the organic EL element can be driven at a low voltage of 10 V or less. However, in order to obtain high luminance light emission required for lighting applications, the organic EL element is changed from several tens mA / cm 2 to several hundred mA / cm 2 . There is also a problem that a high current density is required.

このような問題を解決するために、特許文献1〜5には、複数の発光層を含む発光ユニットが中間層を介して積層された有機EL素子が提案されている。これらの有機EL素子では、複数の発光ユニットが中間層を介して電気的に直列に接続されているため、電流効率の向上を実現できる。
この中間層には、種々の材料を用いることができるとされている。特許文献3には、ホール輸送性を有する(電子供与性を有する)有機化合物と、この有機化合物と酸化還元反応により電化移動錯体を形成しうる無機物質または有機物質とからなる積層体または混合層である中間層が開示され、特許文献4には、n型ドープト有機層またはp型ドープト有機層またはこれらの組み合わせである中間層が開示されている。また、特許文献5には、マトリックス成分である半導体および添加物を含み、マトリックス成分と添加物との組成比が膜圧方向で変化する中間層が開示されている。
このように、中間層の材料としては主に有機材料、特に有機半導体が用いられており、無機材料、特に無機半導体を用いた中間層はほとんど報告されていない。特許文献5には無機半導体を用いた中間層の例も開示されているが、従来の有機EL素子では実現不可能であった高い電流効率を実現するとともに、高輝度発光かつ長寿命化が可能である中間層を得るための無機材料については詳細に述べられていない。
In order to solve such a problem, Patent Documents 1 to 5 propose organic EL elements in which light emitting units including a plurality of light emitting layers are stacked via an intermediate layer. In these organic EL elements, since a plurality of light emitting units are electrically connected in series via an intermediate layer, an improvement in current efficiency can be realized.
It is said that various materials can be used for this intermediate layer. Patent Document 3 discloses a laminate or mixed layer comprising an organic compound having a hole transporting property (having an electron donating property) and an inorganic substance or an organic substance capable of forming an electrophoretic transfer complex with this organic compound by an oxidation-reduction reaction. An intermediate layer that is an n-type doped organic layer, a p-type doped organic layer, or a combination thereof is disclosed in Patent Document 4. Further, Patent Document 5 discloses an intermediate layer that includes a semiconductor that is a matrix component and an additive, and in which the composition ratio of the matrix component and the additive varies in the film pressure direction.
As described above, an organic material, particularly an organic semiconductor, is mainly used as a material for the intermediate layer, and an intermediate layer using an inorganic material, particularly an inorganic semiconductor, has hardly been reported. Patent Document 5 discloses an example of an intermediate layer using an inorganic semiconductor. However, it achieves high current efficiency, which is impossible to achieve with conventional organic EL elements, and enables high luminance emission and long life. The inorganic material for obtaining the intermediate layer is not described in detail.

特開平11−329748号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-329748 特開2003−45676公報JP 2003-45676 A 特開2003−272860公報JP 2003-272860 A 特開2004−39617公報JP 2004-39617 A 特開2005−135600公報JP-A-2005-135600

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電荷発生層(中間層)に無機半導体を用いた有機EL素子であって、従来の有機EL素子では達成困難であった高輝度発光時での長寿命が実現可能であり、効率よく安定的に製造可能な積層型の有機EL素子を提供することを主目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and is an organic EL element using an inorganic semiconductor for a charge generation layer (intermediate layer), which is difficult to achieve with conventional organic EL elements. It is a main object to provide a stacked organic EL element that can achieve a long life in time and can be manufactured efficiently and stably.

本発明は、上記目的を達成するために、対向する電極層間に複数の発光ユニットを有し、隣接する上記発光ユニット間に電荷発生層が形成された有機EL素子であって、上記電荷発生層が、電子注入性を有する無機半導体材料からなる電子発生層と、正孔注入性を有する無機半導体材料からなる正孔発生層とを有することを特徴とする有機EL素子を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides an organic EL element having a plurality of light emitting units between opposing electrode layers, and a charge generation layer formed between adjacent light emission units, wherein the charge generation layer Provides an electron generating layer made of an inorganic semiconductor material having electron injecting properties and a hole generating layer made of an inorganic semiconductor material having hole injecting properties.

本発明によれば、電荷発生層を介して発光ユニットが複数層積層されているので、電圧印加時には発光ユニットが直列的に接続されて同時に発光することになり、従来の単一の発光ユニットを有する有機EL素子に比べて、高い電流効率および高い輝度を得ることが可能である。また本発明の有機EL素子では、従来の単一の発光ユニットを有する有機EL素子と同じ電流で作動した場合には輝度が向上し、一方、従来の単一の発光ユニットを有する有機EL素子と同じ明るさで作動した場合には寿命が長くなるという利点を有する。したがって、本発明の有機EL素子は、高輝度かつ長寿命が要求される照明用途に好適に用いることができる。   According to the present invention, since a plurality of light emitting units are stacked via the charge generation layer, the light emitting units are connected in series when a voltage is applied, and emit light simultaneously. High current efficiency and high luminance can be obtained as compared with the organic EL element having the above. Further, in the organic EL element of the present invention, the luminance is improved when operated with the same current as the organic EL element having the conventional single light emitting unit, while the organic EL element having the conventional single light emitting unit is When operating at the same brightness, there is an advantage that the life is extended. Therefore, the organic EL element of the present invention can be suitably used for lighting applications that require high brightness and long life.

上記発明においては、上記電子注入性を有する無機半導体材料が、ホスト材料と電子供与性のドーパントとを含有し、上記正孔注入性を有する無機半導体材料が、ホスト材料と電子受容性のドーパントとを含有してもよい。
また、上記電子注入性を有する無機半導体材料が、ホスト材料と電子供与性のドーパントとを含有し、上記正孔注入性を有する無機半導体材料が、電子受容性材料を含有してもよい。
さらに、上記電子注入性を有する無機半導体材料が、電子供与性材料を含有し、上記正孔注入性を有する無機半導体材料が、ホスト材料と電子受容性のドーパントとを含有してもよい。
In the above invention, the inorganic semiconductor material having an electron injecting property contains a host material and an electron donating dopant, and the inorganic semiconductor material having the hole injecting property is a host material and an electron accepting dopant. It may contain.
The inorganic semiconductor material having an electron injecting property may contain a host material and an electron donating dopant, and the inorganic semiconductor material having the hole injecting property may contain an electron accepting material.
Further, the inorganic semiconductor material having electron injecting property may contain an electron donating material, and the inorganic semiconductor material having hole injecting property may contain a host material and an electron accepting dopant.

また本発明においては、上記電子供与性のドーパントが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、および希土類金属からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。これらのドーパントは、比較的イオン化ポテンシャルが小さいので、ホスト材料よりもイオン化ポテンシャルが小さくなり、電子発生層での電圧上昇を抑えることができるからである。   In the present invention, the electron donating dopant is preferably at least one selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth metals. This is because these dopants have a relatively small ionization potential, so that the ionization potential is smaller than that of the host material, and the voltage increase in the electron generation layer can be suppressed.

さらに、上記電子供与性材料が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、および希土類金属からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。   Furthermore, the electron donating material is preferably at least one selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth metals.

また本発明においては、上記電荷発生層が蒸着膜であることが好ましい。またこの際、上記発光ユニットを構成する層のうち少なくとも一つの層が塗膜であることが好ましい。電荷発生層を蒸着法で形成する場合には、発光ユニット上に容易に安定して電荷発生層を積層することができるので、発光ユニットを構成する層を塗布による湿式法で形成する場合に、溶媒への溶解性が異なるように発光ユニットを構成する層に用いる有機材料を選択する必要がなく、発光ユニットを構成する層に用いる有機材料の選択肢が広がるとともに、発光ユニットも安定して形成することができるからである。   In the present invention, the charge generation layer is preferably a vapor deposition film. In this case, it is preferable that at least one of the layers constituting the light emitting unit is a coating film. When the charge generation layer is formed by vapor deposition, the charge generation layer can be easily and stably stacked on the light emitting unit, so when forming the layer constituting the light emission unit by a wet method by coating, There is no need to select an organic material to be used for the layers constituting the light emitting unit so that the solubility in the solvent is different, the choice of organic materials to be used for the layers constituting the light emitting unit is widened, and the light emitting unit is stably formed. Because it can.

本発明の有機EL素子は、電極層間に複数層の発光ユニットを電荷発生層を介して積層することで、電流密度を低く保ったまま、従来の有機EL素子では実現し得なかった高輝度での長寿命化を実現できるという効果を奏する。   The organic EL device of the present invention has a high luminance that cannot be realized by a conventional organic EL device while keeping a current density low by stacking a plurality of light emitting units between electrode layers via a charge generation layer. There is an effect that it is possible to extend the service life.

以下、本発明の有機EL素子について詳細に説明する。
本発明の有機EL素子は、対向する電極層間に複数の発光ユニットを有し、隣接する上記発光ユニット間に電荷発生層が形成された有機EL素子であって、上記電荷発生層が、電子注入性を有する無機半導体材料からなる電子発生層と、正孔注入性を有する無機半導体材料からなる正孔発生層とを有することを特徴とするものである。
Hereinafter, the organic EL device of the present invention will be described in detail.
The organic EL device of the present invention is an organic EL device having a plurality of light-emitting units between opposing electrode layers, and a charge generation layer formed between adjacent light-emitting units, wherein the charge generation layer has electron injection. And an electron generating layer made of an inorganic semiconductor material having a property and a hole generating layer made of an inorganic semiconductor material having a hole injecting property.

本発明の有機EL素子について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の有機EL素子の一例を示す概略断面図であり、図2は、図1に示す有機EL素子の動作機構を示す説明図である。
図1に例示するように、本発明の有機EL素子は、電極層(陽極)1、発光ユニット2−1、電荷発生層3、発光ユニット2−2、および電極層(陰極)4が順に積層されたものである。一般に有機EL素子においては、陰極側から電子(e)、陽極側から正孔(h)が注入されて発光ユニット内で電子と正孔が再結合し励起状態を生成して発光する。上記の有機EL素子においては、電荷発生層3を介して二層の発光ユニット2−1および2−2が積層されており、図2に例示するように陰極4側から電子(e)、陽極1側から正孔(h)が注入され、また電荷発生層3によって陰極4方向に正孔(h)が注入され、陽極1方向に電子(e)が注入されて、各発光ユニット2−1および2−2内で電子−正孔再結合が生じ、複数の発光が陽極1および陰極4の間で発生する。
The organic EL element of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the organic EL element of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view showing an operation mechanism of the organic EL element shown in FIG.
As illustrated in FIG. 1, the organic EL element of the present invention has an electrode layer (anode) 1, a light emitting unit 2-1, a charge generation layer 3, a light emitting unit 2-2, and an electrode layer (cathode) 4 stacked in this order. It has been done. In general, in an organic EL element, electrons (e) are injected from the cathode side and holes (h) are injected from the anode side, and electrons and holes are recombined in the light emitting unit to generate an excited state and emit light. In the organic EL element, two layers of light emitting units 2-1 and 2-2 are stacked via the charge generation layer 3, and as shown in FIG. 2, electrons (e) and anodes are formed from the cathode 4 side. Holes (h) are injected from the 1 side, holes (h) are injected in the direction of the cathode 4 by the charge generation layer 3, and electrons (e) are injected in the direction of the anode 1, and each light emitting unit 2-1 And 2-2, electron-hole recombination occurs, and a plurality of light emission occurs between the anode 1 and the cathode 4.

電荷発生層3は、図1に例示するように、電子発生層3aと正孔発生層3bとを有するものである。電子発生層3aは電子注入性を有する無機半導体材料からなるが、例えばホスト材料および電子供与性のドーパントを含有する場合、電子発生層3aではホスト材料が電子供与性のドーパントから電子を受け取った状態となり、ラジカルアニオン状態(電子)となる。一方、正孔発生層3bは正孔注入性を有する無機半導体材料からなるが、例えばホスト材料および電子受容性のドーパントを含有する場合、正孔発生層3bではホスト材料が電子受容性のドーパントにより電子を奪われ、酸化された状態となり、ラジカルカチオン状態(正孔)となる。このラジカルアニオン状態(電子)とラジカルカチオン状態(正孔)とが電圧印加時にそれぞれ陽極1方向と陰極4方向へ移動することにより、電荷発生層3の陽極1側に接する発光ユニット2−1へ電子を注入し、電荷発生層3の陰極4側に接する発光ユニット2−2へ正孔を注入する。すなわち、電極層間に電圧が印加されると、陰極側から電子、陽極側から正孔を注入すると同時に、電子と正孔が電荷発生層にて発生して電荷発生層から分離し、電荷発生層中に発生した電子は陽極方向に向かい、隣接する発光ユニットに注入され、電荷発生層中に発生した正孔は陰極の方に向かい、隣接する発光ユニットに注入される。続いて、これらの電子と正孔は、発光ユニットにて再結合して光を発生する。   As illustrated in FIG. 1, the charge generation layer 3 includes an electron generation layer 3a and a hole generation layer 3b. The electron generating layer 3a is made of an inorganic semiconductor material having an electron injecting property. For example, when the electron generating layer 3a contains a host material and an electron donating dopant, the electron generating layer 3a receives electrons from the electron donating dopant. And becomes a radical anion state (electrons). On the other hand, the hole generating layer 3b is made of an inorganic semiconductor material having a hole injecting property. For example, when the hole generating layer 3b contains a host material and an electron-accepting dopant, The electrons are deprived, become oxidized, and become a radical cation state (holes). The radical anion state (electrons) and the radical cation state (holes) move toward the anode 1 and the cathode 4 respectively when a voltage is applied to the light emitting unit 2-1 in contact with the anode 1 side of the charge generation layer 3. Electrons are injected, and holes are injected into the light emitting unit 2-2 in contact with the cathode 4 side of the charge generation layer 3. That is, when a voltage is applied between the electrode layers, electrons are injected from the cathode side and holes are injected from the anode side. At the same time, electrons and holes are generated in the charge generation layer and separated from the charge generation layer. Electrons generated therein are directed toward the anode and injected into adjacent light emitting units, and holes generated in the charge generation layer are directed toward the cathode and injected into adjacent light emitting units. Subsequently, these electrons and holes recombine in the light emitting unit to generate light.

したがって本発明によれば、電極層間に電圧が印加されたとき、各発光ユニットが直列的に接続されて同時に発光することになり、高い電流効率が実現可能である。
また本発明によれば、電子発生層および正孔発生層に用いる無機半導体材料を適正に選択することにより、電子発生層では正孔注入のエネルギー障壁が低く、発光ユニットへの円滑な正孔注入を実現し、正孔発生層では電子注入のエネルギー障壁が低く、発光ユニットへの円滑な電子注入を実現することが可能となる。
Therefore, according to the present invention, when a voltage is applied between the electrode layers, the light emitting units are connected in series and emit light simultaneously, and high current efficiency can be realized.
Further, according to the present invention, by appropriately selecting the inorganic semiconductor material used for the electron generation layer and the hole generation layer, the electron generation layer has a low hole injection energy barrier, and smooth hole injection into the light emitting unit. In the hole generation layer, the energy barrier for electron injection is low, and smooth electron injection into the light emitting unit can be realized.

従来の有機EL素子では、電極層間に単一の発光ユニットが挟まれた構成となっており(以下、この項において従来型有機EL素子という。)、「外部回路で測定される電子(数)/秒に対する、光子(数)/秒の比」である量子効率の上限は、理論上、1(=100%)であった。これに対し、本発明の有機EL素子においては、理論上の限界はない。これは、上記図2に示す正孔(h)注入は発光ユニット2−2の価電子帯(もしくはHOMO(最高被占軌道))からの電子の引き抜きを意味しており、電荷発生層の陰極側に接する発光ユニット2−2の価電子帯から引き抜かれた電子は、電荷発生層の陽極側に接する発光ユニット2−1の導電帯(もしくはLUMO(最低非被占軌道))に注入されることで発光性励起状態を作り出すために再利用されるからである。したがって、電荷発生層を介して積層された各発光ユニットの量子効率(この場合は、各発光ユニットを(見かけ上)通過する電子(数)/秒と、各発光ユニットから放出される光子(数)/秒の比と定義される。)の総和が、本発明の有機EL素子の量子効率となり、その値に上限はない。   A conventional organic EL element has a structure in which a single light emitting unit is sandwiched between electrode layers (hereinafter referred to as a conventional organic EL element in this section), and “electrons (number) measured in an external circuit” The upper limit of the quantum efficiency, which is the ratio of photons (number) / second to / second, was theoretically 1 (= 100%). In contrast, the organic EL element of the present invention has no theoretical limit. This means that the hole (h) injection shown in FIG. 2 means the extraction of electrons from the valence band (or HOMO (highest occupied orbit)) of the light-emitting unit 2-2. The electrons extracted from the valence band of the light emitting unit 2-2 in contact with the side are injected into the conduction band (or LUMO (minimum unoccupied orbit)) of the light emitting unit 2-1 in contact with the anode side of the charge generation layer. This is because it is reused to create a luminescent excited state. Therefore, the quantum efficiency of each light emitting unit stacked via the charge generation layer (in this case, the number of electrons (number) / second that (apparently) passes through each light emitting unit, and the number of photons emitted from each light emitting unit (number ) / Second ratio is defined as the quantum efficiency of the organic EL device of the present invention, and there is no upper limit to the value.

また、従来型有機EL素子の輝度は、電流密度にほぼ比例し、高輝度を得るためには必然的に高い電流密度が必要であった。一方、素子寿命は、駆動電圧ではなく電流密度に反比例するため、高輝度発光は素子寿命を短くする。これに対し、本発明の有機EL素子は、例えばn倍の輝度を所望電流密度にて得たい場合は、電極層間に存在する同一の構成の発光ユニットをn個とすれば、電流密度を上昇させることなくn倍の輝度を実現できる。n倍の輝度が寿命を犠牲にせずに実現できるのである。   In addition, the luminance of the conventional organic EL element is substantially proportional to the current density, and a high current density is inevitably necessary to obtain high luminance. On the other hand, since the element lifetime is inversely proportional to the current density, not the driving voltage, high luminance light emission shortens the element lifetime. On the other hand, the organic EL element of the present invention increases the current density by, for example, n light emitting units having the same configuration existing between the electrode layers in order to obtain n times the luminance at a desired current density. It is possible to realize n times the luminance without causing it. N times the luminance can be realized without sacrificing the lifetime.

さらに、従来型有機EL素子では、駆動電圧の上昇により電力変換効率(W/W)の低下を招いていた。これに対し、本発明の有機EL素子の場合は、n個の発光ユニットを電極層間に存在させると発光開始電圧(turn on Voltage)等も略n倍となるため、所望輝度を得るための電圧も略n倍となるが、量子効率(電流効率)も略n倍となるため、原理的には電力変換効率(W/W)は変化しないことになる。   Further, in the conventional organic EL element, the power conversion efficiency (W / W) is reduced due to the increase of the driving voltage. On the other hand, in the case of the organic EL element of the present invention, when n light emitting units are present between the electrode layers, the light emission start voltage (turn on voltage) is substantially n times, so that a voltage for obtaining a desired luminance is obtained. However, since the quantum efficiency (current efficiency) is also approximately n times, in principle, the power conversion efficiency (W / W) does not change.

また本発明によれば、発光ユニットが複数層存在するため、素子短絡の危険性を低減できるという利点を有する。従来型有機EL素子は、1個の発光ユニットのみを有するため、発光ユニット中に存在するピンホール等の影響によって電極層間に(電気的)短絡を生じた場合は、即無発光素子となってしまう。これに対し、本発明の有機EL素子の場合は電極層間に複数層の発光ユニットが積層されているため厚膜であり、短絡の危険性が低下する。さらに、ある特定の発光ユニットが短絡していたとしても、他の発光ユニットは発光可能であり、無発光という事態を回避できる。特に定電流駆動であれば、駆動電圧が短絡した発光ユニット分低下するだけであり、短絡していない発光ユニットは正常に発光可能である。   Further, according to the present invention, since there are a plurality of light emitting units, there is an advantage that the risk of an element short circuit can be reduced. Since the conventional organic EL element has only one light emitting unit, if an (electrical) short circuit occurs between electrode layers due to the influence of pinholes or the like existing in the light emitting unit, it becomes a non-light emitting element immediately. End up. On the other hand, in the case of the organic EL element of the present invention, a plurality of layers of light emitting units are laminated between electrode layers, so that the film is thick and the risk of short circuit is reduced. Furthermore, even if a specific light emitting unit is short-circuited, the other light emitting units can emit light, and the situation of no light emission can be avoided. In particular, in the case of constant current driving, the driving voltage is only reduced by a short-circuited light emitting unit, and a light emitting unit that is not short-circuited can emit light normally.

さらに、例えば、単純マトリクス構造の表示装置を応用例とした場合は、電流密度の減少は、配線抵抗による電圧降下や基板の温度上昇を従来型有機EL素子の場合に比べて大きく低減できることを意味する。この点でも、本発明の有機EL素子は有利である。   Furthermore, for example, when a display device having a simple matrix structure is used as an application example, a decrease in current density means that a voltage drop due to wiring resistance and a substrate temperature increase can be greatly reduced as compared with the case of a conventional organic EL element. To do. Also in this respect, the organic EL element of the present invention is advantageous.

また、同様に大面積を均一に光らせるような用途、特に照明を製品応用例として考えた場合にも上記の特徴は充分有利に働く。従来型有機EL素子においては、電極材料、特にITO等に代表される透明電極材料の比抵抗(〜10−4Ω・cm)は、金属の比抵抗(〜10−6Ω・cm)に比べて2桁程度高いので給電部分から距離が離れるにつれて、発光ユニットにかかる電圧(V)(もしくは電場E(V/cm))が低下するため、結果的に給電部分近傍と遠方での輝度むら(輝度差)を引き起こしていた。これに対し、本発明の有機EL素子のように所望の輝度を得るに際して、従来型有機EL素子よりも電流値を大きく低減できれば、電位降下を低減でき、結果的に略均一な大面積の発光を得ることが可能となる。 Similarly, the above-described characteristics work sufficiently advantageously when the application is used to uniformly illuminate a large area, particularly when illumination is considered as an application example of a product. In the conventional organic EL element, the specific resistance ( -10 −4 Ω · cm) of an electrode material, particularly a transparent electrode material typified by ITO, etc. is compared with the specific resistance of a metal ( −10 −6 Ω · cm). Since the voltage (V) (or electric field E (V / cm)) applied to the light emitting unit decreases as the distance from the power feeding portion increases, the luminance unevenness in the vicinity of the power feeding portion and in the distance (as a result) Brightness difference). On the other hand, when obtaining a desired luminance as in the organic EL element of the present invention, if the current value can be greatly reduced as compared with the conventional organic EL element, the potential drop can be reduced, and as a result, light emission with a substantially uniform large area is achieved. Can be obtained.

さらに、従来の有機材料を用いた電荷発生層は塗布による湿式法で形成することができるが、発光ユニットを湿式法で形成した場合、この発光ユニット上にさらに湿式法で電荷発生層を形成するのは、溶媒との関係から非常に困難である。このため、溶媒への溶解性が異なるように発光ユニットや電荷発生層の有機材料を工夫したり、真空蒸着法等を組み合わせたりする必要があり、材料選択の幅が狭められていた。これに対し、本発明における電荷発生層は、無機半導体材料を用いるため、真空蒸着法等により形成でき、発光ユニット上に容易に積層することができる。また、例えば溶媒への溶解性が異なるように発光ユニットに用いる有機材料を選択する必要がなく、発光ユニットの有機材料の選択肢が広がり、発光ユニットを塗布による湿式法で安定して形成することができ、有機EL素子の製造工程が簡便になるという利点を有する。
以下、本発明の有機EL素子の各構成について説明する。
Furthermore, a conventional charge generation layer using an organic material can be formed by a wet method by coating. However, when a light emitting unit is formed by a wet method, a charge generation layer is further formed on the light emitting unit by a wet method. This is very difficult due to the relationship with the solvent. For this reason, it is necessary to devise organic materials for the light emitting unit and the charge generation layer so as to have different solubility in a solvent, or to combine a vacuum deposition method and the like, and the range of material selection has been narrowed. On the other hand, since the charge generation layer in the present invention uses an inorganic semiconductor material, it can be formed by a vacuum deposition method or the like and can be easily laminated on the light emitting unit. In addition, for example, it is not necessary to select an organic material to be used for the light emitting unit so that the solubility in a solvent is different, and the choice of the organic material of the light emitting unit is widened, and the light emitting unit can be stably formed by a wet method by coating. This has the advantage that the manufacturing process of the organic EL element is simplified.
Hereinafter, each structure of the organic EL element of this invention is demonstrated.

1.電荷発生層
本発明に用いられる電荷発生層は、隣接する発光ユニット間に形成され、電子注入性を有する無機半導体材料からなる電子発生層と、正孔注入性を有する無機半導体材料からなる正孔発生層とを有するものである。この電荷発生層は、電極ではないが、陽極方向に電子を、陰極方向に正孔を注入する。
本発明においては、上述した図2に示す例にて説明したように電子および正孔が移動することから、電子発生層が陽極側に、正孔発生層が陰極側に配置されることが好ましい。
1. Charge generation layer The charge generation layer used in the present invention is formed between adjacent light emitting units, and includes an electron generation layer made of an inorganic semiconductor material having electron injection properties and holes made of an inorganic semiconductor material having hole injection properties. And a generation layer. This charge generation layer is not an electrode, but injects electrons in the anode direction and holes in the cathode direction.
In the present invention, since electrons and holes move as described in the example shown in FIG. 2 described above, it is preferable that the electron generation layer is disposed on the anode side and the hole generation layer is disposed on the cathode side. .

本発明に用いられる電荷発生層は、電子発生層と正孔発生層とを有するものであり、電子発生層は、電子注入性を有する無機半導体材料からなるものであれば特に限定されるものではなく、正孔発生層は、正孔注入性を有する無機半導体材料からなるものであれば特に限定されるものではないが、好ましい三つの実施態様がある。第1実施態様は、電子発生層が、ホスト材料と電子供与性のドーパントとを含有する無機半導体材料からなり、正孔発生層が、ホスト材料と電子受容性のドーパントとを含有する無機半導体材料からなることを特徴とする。第2実施態様は、電子発生層が、ホスト材料と電子供与性のドーパントとを含有する無機半導体材料からなり、正孔発生層が、電子受容性材料を含有する無機半導体材料からなることを特徴とする。第3実施態様は、電子発生層が、電子供与性材料を含有する無機半導体材料からなり、正孔発生層が、ホスト材料と電子受容性のドーパントとを含有する無機半導体材料からなることを特徴とする。以下、各実施態様について説明する。   The charge generation layer used in the present invention has an electron generation layer and a hole generation layer, and the electron generation layer is not particularly limited as long as it is made of an inorganic semiconductor material having an electron injection property. In addition, the hole generation layer is not particularly limited as long as it is made of an inorganic semiconductor material having hole injection properties, but there are three preferred embodiments. In the first embodiment, the electron generating layer is made of an inorganic semiconductor material containing a host material and an electron donating dopant, and the hole generating layer is an inorganic semiconductor material containing a host material and an electron accepting dopant. It is characterized by comprising. The second embodiment is characterized in that the electron generating layer is made of an inorganic semiconductor material containing a host material and an electron donating dopant, and the hole generating layer is made of an inorganic semiconductor material containing an electron accepting material. And In a third embodiment, the electron generating layer is made of an inorganic semiconductor material containing an electron donating material, and the hole generating layer is made of an inorganic semiconductor material containing a host material and an electron accepting dopant. And Each embodiment will be described below.

(1)第1実施態様
本発明に用いられる電荷発生層の第1実施態様は、ホスト材料および電子供与性のドーパントを含有する電子注入性の無機半導体材料からなる電子発生層と、ホスト材料および電子受容性のドーパントを含有する正孔注入性の無機半導体材料からなる正孔発生層とを有するものである。
(1) First Embodiment A first embodiment of the charge generation layer used in the present invention is an electron generation layer comprising a host material and an electron injecting inorganic semiconductor material containing an electron donating dopant, a host material, and And a hole generating layer made of a hole-injecting inorganic semiconductor material containing an electron-accepting dopant.

図1は、本実施態様の電荷発生層を有する有機EL素子の一例を示す概略断面図である。
電子発生層3aはホスト材料および電子供与性のドーパントを含有しており、電子発生層3aではホスト材料が電子供与性のドーパントから電子を受け取った状態となり、ラジカルアニオン状態(電子)となっている。一方、正孔発生層3bはホスト材料および電子受容性のドーパントを含有しており、正孔発生層3bではホスト材料が電子受容性のドーパントにより電子を奪われ、酸化された状態となり、ラジカルカチオン状態(正孔)となっている。このラジカルアニオン状態(電子)とラジカルカチオン状態(正孔)とが電圧印加時にそれぞれ陽極1方向と陰極4方向へ移動することにより、電荷発生層3の陽極1側に接する発光ユニット2−1へ電子を注入し、電荷発生層3の陰極4側に接する発光ユニット2−2へ正孔を注入する。すなわち、電極層間に電圧が印加されると、陰極側から電子、陽極側から正孔を注入すると同時に、電子と正孔が電荷発生層にて発生して電荷発生層から分離し、電荷発生層中に発生した電子は陽極方向に向かい、隣接する発光ユニットに注入され、電荷発生層中に発生した正孔は陰極の方に向かい、隣接する発光ユニットに注入される。続いて、これらの電子と正孔は、発光ユニットにて再結合して光を発生する。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic EL element having a charge generation layer according to this embodiment.
The electron generating layer 3a contains a host material and an electron donating dopant. In the electron generating layer 3a, the host material receives electrons from the electron donating dopant and is in a radical anion state (electrons). . On the other hand, the hole generation layer 3b contains a host material and an electron-accepting dopant, and in the hole-generation layer 3b, the host material is deprived of electrons by the electron-accepting dopant and becomes oxidized, thereby generating radical cations. It is in a state (hole). The radical anion state (electrons) and the radical cation state (holes) move toward the anode 1 and the cathode 4 respectively when a voltage is applied to the light emitting unit 2-1 in contact with the anode 1 side of the charge generation layer 3. Electrons are injected, and holes are injected into the light emitting unit 2-2 in contact with the cathode 4 side of the charge generation layer 3. That is, when a voltage is applied between the electrode layers, electrons are injected from the cathode side and holes are injected from the anode side. At the same time, electrons and holes are generated in the charge generation layer and separated from the charge generation layer. Electrons generated therein are directed toward the anode and injected into adjacent light emitting units, and holes generated in the charge generation layer are directed toward the cathode and injected into adjacent light emitting units. Subsequently, these electrons and holes recombine in the light emitting unit to generate light.

したがって本実施態様によれば、電極層間に電圧が印加されたとき、各発光ユニットが直列的に接続されて同時に発光することになり、高い電流効率が実現可能である。
また本実施態様によれば、電子発生層および正孔発生層に用いるホスト材料、電子供与性のドーパントおよび電子受容性のドーパントを適正に選択することにより、電子発生層では正孔注入のエネルギー障壁が低く、発光ユニットへの円滑な正孔注入を実現し、正孔発生層では電子注入のエネルギー障壁が低く、発光ユニットへの円滑な電子注入を実現することが可能となる。
以下、電子発生層および正孔発生層について説明する。
Therefore, according to this embodiment, when a voltage is applied between the electrode layers, the light emitting units are connected in series and emit light simultaneously, and high current efficiency can be realized.
In addition, according to this embodiment, by appropriately selecting the host material, the electron donating dopant, and the electron accepting dopant used for the electron generating layer and the hole generating layer, the electron generating layer has a hole injection energy barrier. Therefore, smooth hole injection into the light emitting unit can be realized, and the hole generation layer has a low energy barrier for electron injection, so that smooth electron injection into the light emitting unit can be realized.
Hereinafter, the electron generation layer and the hole generation layer will be described.

(i)電子発生層
本実施態様に用いられる電子発生層は、ホスト材料および電子供与性のドーパントを含有する電子注入性の無機半導体材料からなるものである。電子発生層は半導電性を示し、電子発生層を通る電流が実質的に電子によって運ばれる。
(I) Electron generation layer The electron generation layer used in this embodiment is composed of an electron injecting inorganic semiconductor material containing a host material and an electron donating dopant. The electron generating layer is semiconductive and the current through the electron generating layer is substantially carried by the electrons.

電子発生層に用いられるホスト材料は、電子供与性のドーパントから電子を受け取った状態となって、ラジカルアニオン状態となるものであることが好ましく、すなわち電子注入性(電子輸送性)を有することが好ましい。上記ホスト材料が電子注入性(電子輸送性)および正孔注入性(正孔輸送性)の両方を有する場合には、同一のホスト材料を電子発生層および正孔発生層に使用することができる。このようなホスト材料としては、バンドギャップが2eV以上であるものが好ましく用いられる。例えばZnS、ZnO、ZnSe、ZnTe、GaN、AlN、AlP、SiC、GaP、AlAs等が挙げられる。中でも、ZnS、ZnO、ZnSe、ZnTe、GaN、SiCが好ましい。   It is preferable that the host material used for the electron generating layer is in a state in which electrons are received from an electron donating dopant to be in a radical anion state, that is, has an electron injecting property (electron transporting property). preferable. When the host material has both an electron injection property (electron transport property) and a hole injection property (hole transport property), the same host material can be used for the electron generation layer and the hole generation layer. . As such a host material, a material having a band gap of 2 eV or more is preferably used. Examples thereof include ZnS, ZnO, ZnSe, ZnTe, GaN, AlN, AlP, SiC, GaP, and AlAs. Of these, ZnS, ZnO, ZnSe, ZnTe, GaN, and SiC are preferable.

また、本実施態様に用いられる電子供与性のドーパントとしては、例えば金属、金属化合物などを挙げることができる。なお、金属化合物には、金属の無機塩、酸化物およびハロゲン化物等が含まれる。上記電子供与性のドーパントは、ホスト材料よりもイオン化ポテンシャルが小さいことが好ましい。すなわち、電子発生層は、相対的にイオン化ポテンシャルの大きいホスト材料と、イオン化ポテンシャルの小さい電子供与性のドーパントとからなることが好ましい。導電性の高いドーパントを用いることにより、電子発生層での電圧上昇を抑えることができるからである。具体的には、電子供与性のドーパントのイオン化ポテンシャルは4eV以下であることが好ましく、より好ましくは3eV以下である。このような電子供与性のドーパントとしては、例えばアルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属化合物などが挙げられ、具体的にはLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Sm、Eu、Tb、Dy、Yb、およびこれらの化合物を挙げることができる。これらの中でも、Li、Csが特に好ましい。   Examples of the electron donating dopant used in this embodiment include metals and metal compounds. The metal compound includes inorganic salts, oxides and halides of metals. The electron donating dopant preferably has a smaller ionization potential than the host material. That is, the electron generating layer is preferably composed of a host material having a relatively large ionization potential and an electron donating dopant having a small ionization potential. This is because a voltage increase in the electron generation layer can be suppressed by using a highly conductive dopant. Specifically, the ionization potential of the electron donating dopant is preferably 4 eV or less, and more preferably 3 eV or less. Examples of such electron donating dopants include alkali metals, alkali metal compounds, alkaline earth metals, alkaline earth metal compounds, rare earth metals, rare earth metal compounds, and specifically Li, Na, K , Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy, Yb, and these compounds. Among these, Li and Cs are particularly preferable.

上記電子供与性のドーパントの含有量としては、電子発生層中に1重量%〜99重量%の範囲内で設定することができ、特に1重量%〜50重量%の範囲内であることが好ましい。   The content of the electron-donating dopant can be set in the range of 1% by weight to 99% by weight in the electron generating layer, and particularly preferably in the range of 1% by weight to 50% by weight. .

また、電子発生層は、可視光線透過率が1%以上であればよく、好ましくは50%以上、さらに好ましくは70%以上である。可視光線透過率が上記範囲未満であると、生じた光が電荷発生層を通過する際に吸収され、有機EL素子が複数層の発光ユニットを有していても所望の量子効率(電流効率)が得られなくなるおそれがあるからである。
なお、上記可視光線透過率は、可視光領域において、島津製作所(株)社製 UV−3100を用いて測定した値の平均値である。
Further, the electron generation layer may have a visible light transmittance of 1% or more, preferably 50% or more, and more preferably 70% or more. When the visible light transmittance is less than the above range, the generated light is absorbed when passing through the charge generation layer, and a desired quantum efficiency (current efficiency) is obtained even if the organic EL element has a plurality of light emitting units. It is because there is a possibility that it becomes impossible to obtain.
The visible light transmittance is an average value of values measured using UV-3100 manufactured by Shimadzu Corporation in the visible light region.

さらに、電子発生層の厚みは、上記可視光線透過率、および上述したホスト材料や電子供与性のドーパントの種類により適宜選択されるものであるが、1nm〜500nmの範囲内で設定することができ、好ましくは10nm〜100nmの範囲内である。   Further, the thickness of the electron generating layer is appropriately selected depending on the visible light transmittance and the kind of the host material and electron donating dopant described above, but can be set within a range of 1 nm to 500 nm. Preferably, it exists in the range of 10 nm-100 nm.

電子発生層は、ホスト材料と電子供与性のドーパンとの共蒸着により形成することができる。電子発生層の形成方法としては、例えば抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、レーザービーム蒸着法等の真空蒸着法、および、スパッタリング法等が挙げられる。
本実施態様においては、電子発生層は共蒸着膜(蒸着膜)であることが好ましい。電子発生層を共蒸着により形成することにより、発光ユニット上に容易に安定して電子発生層を積層することができるので、発光ユニットを湿式法により安定に形成することができ、また発光ユニットに用いる有機材料が制約されないという利点を有する。
The electron generating layer can be formed by co-evaporation of a host material and electron donating dopan. Examples of the method for forming the electron generating layer include a resistance heating vapor deposition method, an electron beam vapor deposition method, a vacuum vapor deposition method such as a laser beam vapor deposition method, and a sputtering method.
In this embodiment, the electron generating layer is preferably a co-deposited film (deposited film). By forming the electron generating layer by co-evaporation, the electron generating layer can be easily and stably laminated on the light emitting unit. Therefore, the light emitting unit can be stably formed by a wet method. It has the advantage that the organic material used is not restricted.

(ii)正孔発生層
本実施態様に用いられる正孔発生層は、ホスト材料および電子受容性のドーパントを含有する正孔注入性の無機半導体材料からなるものである。正孔発生層は半導電性を示し、正孔発生層を通る電流が実質的に正孔によって運ばれる。
(Ii) Hole generation layer The hole generation layer used in the present embodiment is made of a hole-injecting inorganic semiconductor material containing a host material and an electron-accepting dopant. The hole generating layer is semiconductive and the current through the hole generating layer is substantially carried by the holes.

正孔発生層に用いられるホスト材料は、電子受容性のドーパントにより電子を奪われ、酸化された状態となって、ラジカルカチオン状態となるものであることが好ましく、すなわち正孔注入性(正孔輸送性)を有することが好ましい。上述したように、ホスト材料が電子注入性(電子輸送性)および正孔注入性(正孔輸送性)の両方を有する場合には、同一のホスト材料を電子発生層および正孔発生層に使用することができる。このようなホスト材料としては、上記電子発生層の項に記載したものを用いることができる。   The host material used for the hole-generating layer is preferably one that has been deprived of electrons by an electron-accepting dopant, becomes an oxidized state, and becomes a radical cation state. It is preferable to have (transportability). As described above, when the host material has both electron injection property (electron transport property) and hole injection property (hole transport property), the same host material is used for the electron generation layer and the hole generation layer. can do. As such a host material, those described in the section of the electron generation layer can be used.

また、本実施態様に用いられる電子受容性のドーパントとしては、例えば金属、金属化合物などを挙げることができる。なお、金属化合物には、金属の無機塩、酸化物およびハロゲン化物等が含まれる。これらの中でも、電子受容性のドーパントとしては金属酸化物が好ましく用いられ、例えばV、WO、MoO、Re、FeCl、F4−TCNQ等が挙げられる。特に、V、MoOが好ましい。 Moreover, as an electron-accepting dopant used for this embodiment, a metal, a metal compound, etc. can be mentioned, for example. The metal compound includes inorganic salts, oxides and halides of metals. Among these, a metal oxide is preferably used as the electron-accepting dopant, and examples thereof include V 2 O 5 , WO 3 , MoO 3 , Re 2 O 7 , FeCl 3 , and F4-TCNQ. In particular, V 2 O 5 and MoO 3 are preferable.

上記電子受容性のドーパントの含有量としては、正孔発生層中に1重量%〜99重量%の範囲内で設定することができ、好ましくは1重量%〜50重量%の範囲内である。   The content of the electron-accepting dopant can be set in the range of 1 wt% to 99 wt% in the hole generating layer, and preferably in the range of 1 wt% to 50 wt%.

なお、正孔発生層の可視光線透過率、厚み、形成方法等については、上記電子発生層と同様であるので、ここでの説明は省略する。   Note that the visible light transmittance, thickness, formation method, and the like of the hole generation layer are the same as those of the electron generation layer, and thus description thereof is omitted here.

(2)第2実施態様
本発明に用いられる電荷発生層の第2実施態様は、ホスト材料および電子供与性のドーパントを含有する電子注入性の無機半導体材料からなる電子発生層と、電子受容性材料を含有する正孔注入性の無機半導体材料からなる正孔発生層とを有するものである。
(2) Second Embodiment A second embodiment of the charge generation layer used in the present invention is an electron generation layer comprising an electron injecting inorganic semiconductor material containing a host material and an electron donating dopant, and an electron accepting property. And a hole generating layer made of a hole-injecting inorganic semiconductor material containing the material.

図3は、本実施態様の電荷発生層を有する有機EL素子の一例を示す概略断面図である。
電子発生層23aはホスト材料および電子供与性のドーパントを含有しており、電子発生層23aではホスト材料が電子供与性のドーパントから電子を受け取った状態となり、ラジカルアニオン状態(電子)となっている。一方、正孔発生層23bは電子受容性材料を含有しており、正孔発生層23bと電子発生層23aとの界面では、電子発生層23a中のホスト材料が正孔発生層23b中の電子受容性材料により電子を奪われ、酸化された状態となり、ラジカルカチオン状態(正孔)となっている。このラジカルアニオン状態(電子)とラジカルカチオン状態(正孔)とが電圧印加時にそれぞれ陽極方向と陰極方向へ移動することにより、電荷発生層23の陽極21側に接する発光ユニット22−1へ電子を注入し、電荷発生層23の陰極4側に接する発光ユニット22−2へ正孔を注入する。そして、電子と正孔は、発光ユニット22−1および22−2にて再結合して光を発生する。
したがって本実施態様によれば、電極層間に電圧が印加されたとき、各発光ユニットが直列的に接続されて同時に発光することになり、高い電流効率が実現可能である。
また、電子発生層および正孔発生層に用いるホスト材料、電子供与性のドーパントおよび電子受容性材料を適正に選択することにより、電子発生層では正孔注入のエネルギー障壁が低く、発光ユニットへの円滑な正孔注入を実現し、正孔発生層では電子注入のエネルギー障壁が低く、発光ユニットへの円滑な電子注入を実現することが可能となる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic EL element having a charge generation layer of this embodiment.
The electron generating layer 23a contains a host material and an electron donating dopant. In the electron generating layer 23a, the host material receives electrons from the electron donating dopant and is in a radical anion state (electrons). . On the other hand, the hole generation layer 23b contains an electron-accepting material, and at the interface between the hole generation layer 23b and the electron generation layer 23a, the host material in the electron generation layer 23a is an electron in the hole generation layer 23b. Electrons are taken away by the accepting material, become oxidized, and are in a radical cation state (holes). When the radical anion state (electrons) and the radical cation state (holes) move in the anode direction and the cathode direction, respectively, when a voltage is applied, electrons are transferred to the light emitting unit 22-1 in contact with the anode 21 side of the charge generation layer 23. Then, holes are injected into the light emitting unit 22-2 in contact with the cathode 4 side of the charge generation layer 23. The electrons and holes recombine at the light emitting units 22-1 and 22-2 to generate light.
Therefore, according to this embodiment, when a voltage is applied between the electrode layers, the light emitting units are connected in series and emit light simultaneously, and high current efficiency can be realized.
In addition, by appropriately selecting the host material, electron donating dopant, and electron accepting material used for the electron generating layer and the hole generating layer, the electron generating layer has a low hole injection energy barrier, so that Smooth hole injection is realized, and the hole generation layer has a low energy barrier for electron injection, and smooth electron injection into the light emitting unit can be realized.

なお、電子発生層については、上記第1実施態様の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、正孔発生層について説明する。   Since the electron generating layer is the same as that described in the section of the first embodiment, description thereof is omitted here. Hereinafter, the hole generation layer will be described.

(i)正孔発生層
本実施態様に用いられる正孔発生層は、電子受容性材料を含有する正孔注入性の無機半導体材料からなるものである。正孔発生層は半導電性を示し、正孔発生層を通る電流が実質的に正孔によって運ばれる。
(I) Hole generation layer The hole generation layer used in this embodiment is made of a hole-injecting inorganic semiconductor material containing an electron-accepting material. The hole generating layer is semiconductive and the current through the hole generating layer is substantially carried by the holes.

本実施態様に用いられる電子受容性材料としては、電子受容性のドーパントとなりうる金属や金属化合物などを挙げることができる。なお、金属化合物には、金属の無機塩、酸化物およびハロゲン化物等が含まれる。これらの中でも、電子受容性材料としては金属酸化物が好ましく用いられ、例えばV、WO、MoO、Re等が挙げられる。特に、V、MoOが好ましい。 Examples of the electron-accepting material used in this embodiment include metals and metal compounds that can be electron-accepting dopants. The metal compound includes inorganic salts, oxides and halides of metals. Among these, a metal oxide is preferably used as the electron-accepting material, and examples thereof include V 2 O 5 , WO 3 , MoO 3 , and Re 2 O 7 . In particular, V 2 O 5 and MoO 3 are preferable.

正孔発生層は蒸着膜であることが好ましい。正孔発生層を蒸着で形成することにより、発光ユニット上に容易に安定して正孔発生層を積層することができるので、発光ユニットを湿式法により安定して形成することができ、また発光ユニットに用いる有機材料が制約されないという利点を有する。正孔発生層の形成方法としては、例えば抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、レーザービーム蒸着法等の真空蒸着法、および、スパッタリング法等が挙げられる。   The hole generating layer is preferably a deposited film. By forming the hole generating layer by vapor deposition, the hole generating layer can be easily and stably laminated on the light emitting unit. Therefore, the light emitting unit can be stably formed by a wet method, and light emission can be achieved. It has the advantage that the organic material used for the unit is not restricted. Examples of the method for forming the hole generating layer include a resistance heating vapor deposition method, an electron beam vapor deposition method, a vacuum vapor deposition method such as a laser beam vapor deposition method, and a sputtering method.

また、正孔発生層の厚みは、可視光線透過率や電子受容性材料の種類により適宜選択されるものであるが、1nm〜100nmの範囲内であることが好ましい。   The thickness of the hole generating layer is appropriately selected depending on the visible light transmittance and the type of the electron-accepting material, but is preferably in the range of 1 nm to 100 nm.

なお、正孔発生層の可視光線透過率等については、上記第1実施態様における正孔発生層と同様であるので、ここでの説明は省略する。   The visible light transmittance and the like of the hole generation layer are the same as those of the hole generation layer in the first embodiment, and thus description thereof is omitted here.

(3)第3実施態様
本発明に用いられる電荷発生層の第3実施態様は、電子供与性材料を含有する電子注入性の無機半導体材料からなる電子発生層と、ホスト材料および電子受容性のドーパントを含有する正孔注入性の無機半導体材料からなる正孔発生層とを有するものである。
(3) Third Embodiment A third embodiment of the charge generation layer used in the present invention is an electron generation layer made of an electron injecting inorganic semiconductor material containing an electron donating material, a host material, and an electron accepting layer. And a hole generating layer made of a hole injecting inorganic semiconductor material containing a dopant.

図4は、本実施態様の電荷発生層を有する有機EL素子の一例を示す概略断面図である。
正孔発生層33bはホスト材料および電子受容性のドーパントを含有しており、正孔発生層33bでは、ホスト材料が電子受容性のドーパントにより電子を奪われ、酸化された状態となり、ラジカルカチオン状態(正孔)となっている。一方、電子発生層33aは電子供与性材料を含有しており、電子発生層33aと正孔発生層33bとの界面では、正孔発生層33b中のホスト材料が電子発生層33a中の電子供与性材料から電子を受け取った状態となり、ラジカルアニオン状態(電子)となっている。このラジカルアニオン状態(電子)とラジカルカチオン状態(正孔)とが電圧印加時にそれぞれ陽極方向と陰極方向へ移動することにより、電荷発生層33の陽極31側に接する発光ユニット32−1へ電子を注入し、電荷発生層33の陰極34側に接する発光ユニット32−2へ正孔を注入する。そして、電子と正孔は、発光ユニット32−1および32−2にて再結合して光を発生する。
したがって本実施態様によれば、電極層間に電圧が印加されたとき、各発光ユニットが直列的に接続されて同時に発光することになり、高い電流効率が実現可能である。
また、電子発生層および正孔発生層に用いるホスト材料、電子受容性のドーパントおよび電子供与性材料を適正に選択することにより、電子発生層では正孔注入のエネルギー障壁が低く、発光ユニットへの円滑な正孔注入を実現し、正孔発生層では電子注入のエネルギー障壁が低く、発光ユニットへの円滑な電子注入を実現することが可能となる。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic EL element having a charge generation layer of this embodiment.
The hole generating layer 33b contains a host material and an electron-accepting dopant, and in the hole generating layer 33b, the host material is deprived of electrons by the electron-accepting dopant and becomes an oxidized state, and a radical cation state. (Hole). On the other hand, the electron generation layer 33a contains an electron donating material. At the interface between the electron generation layer 33a and the hole generation layer 33b, the host material in the hole generation layer 33b is donated in the electron generation layer 33a. In this state, electrons are received from the functional material and are in the radical anion state (electrons). When the radical anion state (electrons) and the radical cation state (holes) move in the anode direction and the cathode direction, respectively, when a voltage is applied, electrons are transferred to the light emitting unit 32-1 in contact with the anode 31 side of the charge generation layer 33. Then, holes are injected into the light emitting unit 32-2 in contact with the cathode 34 side of the charge generation layer 33. The electrons and holes recombine in the light emitting units 32-1 and 32-2, and generate light.
Therefore, according to this embodiment, when a voltage is applied between the electrode layers, the light emitting units are connected in series and emit light simultaneously, and high current efficiency can be realized.
In addition, by appropriately selecting the host material, electron accepting dopant and electron donating material used for the electron generating layer and the hole generating layer, the electron generating layer has a low hole injection energy barrier, so Smooth hole injection is realized, and the hole generation layer has a low energy barrier for electron injection, and smooth electron injection into the light emitting unit can be realized.

なお、正孔発生層については、上記第1実施態様の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、電子発生層について説明する。   The hole generation layer is the same as that described in the section of the first embodiment, and a description thereof is omitted here. Hereinafter, the electron generation layer will be described.

(i)電子発生層
本実施態様に用いられる電子発生層は、電子供与性材料を含有する電子注入性の無機半導体材料からなるものである。電子発生層は半導電性を示し、電子発生層を通る電流が実質的に電子によって運ばれる。
(I) Electron generation layer The electron generation layer used in the present embodiment is made of an electron injecting inorganic semiconductor material containing an electron donating material. The electron generating layer is semiconductive and the current through the electron generating layer is substantially carried by the electrons.

本実施態様に用いられる電子供与性材料としては、電子供与性のドーパントとなりうる金属や金属化合物などを挙げることができる。なお、金属化合物には、金属の無機塩、酸化物およびハロゲン化物等が含まれる。このような電子供与性材料としては、例えばアルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属化合物などが挙げられ、具体的にはLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Sm、Eu、Tb、Dy、Yb、およびこれらの化合物を挙げることができる。これらの中でも、Li、Csが特に好ましい。   Examples of the electron donating material used in this embodiment include metals and metal compounds that can serve as an electron donating dopant. The metal compound includes inorganic salts, oxides and halides of metals. Examples of such electron donating materials include alkali metals, alkali metal compounds, alkaline earth metals, alkaline earth metal compounds, rare earth metals, rare earth metal compounds, and specifically Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy, Yb, and these compounds can be mentioned. Among these, Li and Cs are particularly preferable.

電子発生層の厚みは、可視光線透過率や電子供与性材料の種類により適宜選択されるものであるが、1nm〜500nmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは10nm〜100nmの範囲内である。   The thickness of the electron generating layer is appropriately selected depending on the visible light transmittance and the type of the electron donating material, but is preferably in the range of 1 nm to 500 nm, more preferably in the range of 10 nm to 100 nm. is there.

なお、電子発生層の可視光線透過率等については上記第1実施態様における電子発生層と同様であり、電子発生層の形成方法等については上記第2実施態様における正孔発生層と同様であるので、ここでの説明は省略する。   The visible light transmittance of the electron generation layer is the same as that of the electron generation layer in the first embodiment, and the formation method of the electron generation layer is the same as that of the hole generation layer in the second embodiment. Therefore, explanation here is omitted.

(4)その他
本発明においては、電荷発生層を介して複数の発光ユニットが積層されている。図5に、電荷発生層を介して発光ユニットがn層積層された有機EL素子の概略断面図を示す。図5に例示するように、本発明の有機EL素子においては、電極層(陽極)1上に、順に、発光ユニット2−1、電荷発生層3−1、発光ユニット2−2、電荷発生層3−2、…、電荷発生層3−(n−1)、発光ユニット2−nとなるように発光ユニットと電荷発生層とが繰り返し積層され、最上面に電極層(陰極)4が形成されている。このような有機EL素子は、図6に例示するように、電荷発生層を介して積層された複数層の発光ユニット内で、電子−正孔再結合が生じて複数の発光が生じる。
このように、発光ユニットの積層数が増加するにつれて、各発光ユニット間に介在する電荷発生層の数も増加する。この場合、各発光ユニット間に設けられる電荷発生層の構成は、同じであっても異なっていてもよい。例えば、電荷発生層に用いる無機半導体材料は同じであってもよく異なっていてもよい。
(4) Others In the present invention, a plurality of light emitting units are stacked via the charge generation layer. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an organic EL element in which n layers of light emitting units are stacked via a charge generation layer. As illustrated in FIG. 5, in the organic EL element of the present invention, on the electrode layer (anode) 1, the light emitting unit 2-1, the charge generation layer 3-1, the light emission unit 2-2, and the charge generation layer are sequentially formed. 3-2,..., The charge generation layer 3- (n-1) and the light emission unit 2-n are repeatedly laminated with the light emitting unit and the charge generation layer, and the electrode layer (cathode) 4 is formed on the uppermost surface. ing. In such an organic EL device, as illustrated in FIG. 6, electron-hole recombination occurs in a plurality of light emitting units stacked via a charge generation layer, and a plurality of light emission occurs.
Thus, as the number of stacked light emitting units increases, the number of charge generation layers interposed between the light emitting units also increases. In this case, the structure of the charge generation layer provided between the light emitting units may be the same or different. For example, the inorganic semiconductor materials used for the charge generation layer may be the same or different.

また本発明においては、電荷発生層が、電子発生層と正孔発生層との間に形成された介在層を有していてもよい。この介在層は、電子注入性および正孔注入性を有する無機半導体材料からなるものである。このような無機半導体材料としては、上記第1実施態様における電子発生層の項に記載した、電子注入性および正孔注入性を有するホスト材料として用いられるものが好ましく使用される。
なお、介在層の厚み、可視光線透過率、形成方法等については、第2実施態様における正孔発生層と同様であるので、ここでの説明は省略する。
In the present invention, the charge generation layer may have an intervening layer formed between the electron generation layer and the hole generation layer. This intervening layer is made of an inorganic semiconductor material having an electron injecting property and a hole injecting property. As such an inorganic semiconductor material, those used as a host material having electron injecting property and hole injecting property described in the section of the electron generating layer in the first embodiment are preferably used.
The thickness of the intervening layer, the visible light transmittance, the formation method, and the like are the same as those of the hole generating layer in the second embodiment, and thus the description thereof is omitted here.

2.発光ユニット
本発明に用いられる発光ユニットは、少なくとも発光層を含む1層もしくは複数層の有機層から構成されるものである。すなわち、発光ユニットとは、少なくとも発光層を含むものであり、その層構成が有機層1層以上のものをいう。通常、塗布による湿式法で発光ユニットを形成する場合は、溶媒との関係で多数の層を積層することが困難であることから、1層もしくは2層の有機層で形成される場合が多いが、溶媒への溶解性が異なるように有機材料を工夫したり、真空蒸着法を組み合わせたりすることにより、さらに多数層とすることも可能である。
2. Light-Emitting Unit The light-emitting unit used in the present invention is composed of one or more organic layers including at least a light-emitting layer. That is, the light emitting unit includes at least a light emitting layer, and has a layer configuration of one or more organic layers. Usually, when a light emitting unit is formed by a wet method by coating, it is difficult to stack a large number of layers in relation to the solvent, so that it is often formed by one or two organic layers. Further, it is possible to further increase the number of layers by devising an organic material so that the solubility in a solvent is different or by combining a vacuum deposition method.

発光層以外に発光ユニット内に形成される有機層としては、正孔注入層や電子注入層といった電荷注入層を挙げることができる。さらに、その他の有機層としては、発光層に正孔を輸送する正孔輸送層、発光層に電子を輸送する電子輸送層といった電荷輸送層を挙げることができるが、通常これらは上記電荷注入層に電荷輸送の機能を付与することにより、電荷注入層と一体化されて形成される場合が多い。その他、発光ユニット内に形成される有機層としては、キャリアブロック層のような正孔あるいは電子の突き抜けを防止し、さらに励起子の拡散を防止して発光層内に励起子を閉じ込めることにより、再結合効率を高めるための層等を挙げることができる。
以下、このような発光ユニットの各構成について説明する。
Examples of the organic layer formed in the light emitting unit other than the light emitting layer include charge injection layers such as a hole injection layer and an electron injection layer. Furthermore, examples of the other organic layers include a charge transport layer such as a hole transport layer that transports holes to the light-emitting layer and an electron transport layer that transports electrons to the light-emitting layer. In many cases, it is formed integrally with the charge injection layer by imparting a charge transporting function. In addition, as the organic layer formed in the light emitting unit, by preventing the penetration of holes or electrons like the carrier block layer, further preventing the diffusion of excitons and confining excitons in the light emitting layer, Examples include a layer for increasing the recombination efficiency.
Hereinafter, each structure of such a light emission unit is demonstrated.

(1)発光層
本発明に用いられる発光層は、電子と正孔との再結合の場を提供して発光する機能を有するものである。上記発光層を形成する材料としては、通常、色素系発光材料、金属錯体系発光材料、または高分子系発光材料を挙げることができる。
(1) Light emitting layer The light emitting layer used in the present invention has a function of emitting light by providing a recombination field of electrons and holes. As the material for forming the light emitting layer, a dye-based light-emitting material, a metal complex-based light-emitting material, or a polymer-based light-emitting material can be generally used.

色素系発光材料としては、例えばシクロペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマーなどを挙げることができる。   Examples of dye-based luminescent materials include cyclopentadiene derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives, triphenylamine derivatives, oxadiazole derivatives, pyrazoloquinoline derivatives, distyrylbenzene derivatives, distyrylarylene derivatives, silole derivatives, thiophene ring compounds, pyridine Examples thereof include a ring compound, a perinone derivative, a perylene derivative, an oligothiophene derivative, a trifumanylamine derivative, a coumarin derivative, an oxadiazole dimer, and a pyrazoline dimer.

また、金属錯体系発光材料としては、例えばアルミニウムキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体、イリジウム金属錯体、プラチナ金属錯体等、中心金属に、Al、Zn、Be、Ir、Pt等、またはTb、Eu、Dy等の希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造等を有する金属錯体等を挙げることができる。具体的には、トリス(8−キノリノール)アルミニウム錯体(Alq)を用いることができる。 Examples of the metal complex light emitting material include aluminum quinolinol complex, benzoquinolinol beryllium complex, benzoxazole zinc complex, benzothiazole zinc complex, azomethyl zinc complex, porphyrin zinc complex, europium complex, iridium metal complex, platinum metal complex, etc. The center metal has a rare earth metal such as Al, Zn, Be, Ir, Pt, or Tb, Eu, Dy, etc., and the ligand has an oxadiazole, thiadiazole, phenylpyridine, phenylbenzimidazole, quinoline structure, etc. The metal complex etc. which have can be mentioned. Specifically, tris (8-quinolinol) aluminum complex (Alq 3 ) can be used.

さらに、高分子系発光材料としては、例えばポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレノン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリキノキサリン誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体、およびそれらの共重合体等を挙げることができる。また、上記色素系発光材料および金属錯体系発光材料を高分子化したものも挙げられる。   Furthermore, examples of the polymer light emitting material include polyparaphenylene vinylene derivatives, polythiophene derivatives, polyparaphenylene derivatives, polysilane derivatives, polyacetylene derivatives, polyvinylcarbazole, polyfluorenone derivatives, polyfluorene derivatives, polyquinoxaline derivatives, polydialkylfluorene derivatives. , And copolymers thereof. Moreover, what polymerized the said pigment-type luminescent material and metal complex type | system | group luminescent material is also mentioned.

本発明に用いられる発光材料としては、上記の中でも、金属錯体系発光材料または高分子系発光材料であることが好ましく、さらには高分子系発光材料であることが好ましい。また、高分子系発光材料の中でも、π共役構造をもつ導電性高分子であることが好ましい。このようなπ共役構造をもつ導電性高分子としては、上述したようなポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレノン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリキノキサリン誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体、およびそれらの共重合体等を挙げることができる。   Among the above, the light emitting material used in the present invention is preferably a metal complex light emitting material or a polymer light emitting material, and more preferably a polymer light emitting material. Of the polymer light emitting materials, a conductive polymer having a π-conjugated structure is preferable. Examples of the conductive polymer having such a π-conjugated structure include polyparaphenylene vinylene derivatives, polythiophene derivatives, polyparaphenylene derivatives, polysilane derivatives, polyacetylene derivatives, polyfluorenone derivatives, polyfluorene derivatives, polyquinoxaline derivatives as described above. , Polydialkylfluorene derivatives, and copolymers thereof.

発光層の厚みとしては、電子と正孔との再結合の場を提供して発光する機能を発現することができる厚みであれば特に限定はされなく、例えば1nm〜200nm程度とすることができる。   The thickness of the light emitting layer is not particularly limited as long as it can provide a function of emitting light by providing a recombination field between electrons and holes, and can be, for example, about 1 nm to 200 nm. .

また、発光層中には、発光効率の向上、発光波長を変化させる等の目的で蛍光発光または燐光発光するドーパントを添加してもよい。このようなドーパントとしては、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル色素、テトラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾン、キノキサリン誘導体、カルバゾール誘導体、フルオレン誘導体等を挙げることができる。   Further, a dopant that emits fluorescence or phosphorescence may be added to the light emitting layer for the purpose of improving the light emission efficiency and changing the light emission wavelength. Examples of such dopants include perylene derivatives, coumarin derivatives, rubrene derivatives, quinacridone derivatives, squalium derivatives, porphyrin derivatives, styryl dyes, tetracene derivatives, pyrazoline derivatives, decacyclene, phenoxazone, quinoxaline derivatives, carbazole derivatives, fluorene derivatives, and the like. Can be mentioned.

発光層の形成方法としては、パターニングが可能な方法であれば特に限定されるものではない。例えば真空蒸着法、スパッタリング法等の乾式法、あるいは、印刷法、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法等の湿式法などを挙げることができる。中でも、スピンコート法またはインクジェット法を用いることが好ましい。
また、発光層をパターニングする際には、異なる発光色となる画素のマスキング法により塗り分けや蒸着を行ってもよく、または発光層間に隔壁を形成してもよい。このような隔壁を形成する材料としては、感光性ポリイミド樹脂、アクリル系樹脂等の光硬化型樹脂、または熱硬化型樹脂、および無機材料等を用いることができる。さらに、これらの隔壁を形成する材料の表面エネルギー(濡れ性)を変化させる処理を行ってもよい。
The method for forming the light emitting layer is not particularly limited as long as it can be patterned. For example, dry methods such as vacuum deposition method, sputtering method, etc., printing method, ink jet method, spin coating method, casting method, dipping method, bar coating method, blade coating method, roll coating method, gravure coating method, flexographic printing method, Examples thereof include a wet method such as a spray coating method. Among these, it is preferable to use a spin coat method or an ink jet method.
Further, when the light emitting layer is patterned, it may be applied separately by a masking method for pixels having different light emission colors, or a partition may be formed between the light emitting layers. As a material for forming such a partition, a photocurable resin such as a photosensitive polyimide resin or an acrylic resin, a thermosetting resin, an inorganic material, or the like can be used. Furthermore, you may perform the process which changes the surface energy (wetting property) of the material which forms these partition walls.

本発明においては、発光層は塗膜であることが好ましい。なお、「塗膜」とは、湿式法により形成されるものをいう。   In the present invention, the light emitting layer is preferably a coating film. The “coating film” refers to a film formed by a wet method.

(2)電荷注入輸送層
本発明においては、電極層と発光層との間に電荷注入輸送層が形成されていてもよい。ここでいう電荷注入輸送層とは、上記発光層に電極層からの電荷を安定に輸送する機能を有するものであり、このような電荷注入輸送層を電極層と発光層との間に設けることにより、発光層への電荷の注入が安定化し、発光効率を高めることができる。
(2) Charge Injection / Transport Layer In the present invention, a charge injection / transport layer may be formed between the electrode layer and the light emitting layer. The charge injecting and transporting layer here has a function of stably transporting charges from the electrode layer to the light emitting layer, and such a charge injecting and transporting layer is provided between the electrode layer and the light emitting layer. Thus, the injection of charges into the light emitting layer is stabilized, and the light emission efficiency can be increased.

電荷注入輸送層としては、陽極から注入された正孔を発光層内へ輸送する正孔注入輸送層、陰極から注入された電子を発光層内へ輸送する電子注入輸送層とがある。以下、正孔注入輸送層および電子注入輸送層について説明する。   Examples of the charge injection transport layer include a hole injection transport layer that transports holes injected from the anode into the light emitting layer, and an electron injection transport layer that transports electrons injected from the cathode into the light emitting layer. Hereinafter, the hole injection / transport layer and the electron injection / transport layer will be described.

(i)正孔注入輸送層
本発明に用いられる正孔注入輸送層としては、発光層に正孔を注入する正孔注入層、および正孔を輸送する正孔輸送層のいずれか一方であってもよく、正孔注入層および正孔輸送層が積層されたものであってもよく、または、正孔注入機能および正孔輸送機能の両機能を有する単一の層であってもよい。
(I) Hole Injecting and Transporting Layer The hole injecting and transporting layer used in the present invention is either a hole injecting layer for injecting holes into the light emitting layer or a hole transporting layer for transporting holes. The hole injection layer and the hole transport layer may be laminated, or a single layer having both the hole injection function and the hole transport function may be used.

正孔注入輸送層に用いられる材料としては、陽極から注入された正孔を安定に発光層内へ輸送することができる材料であれば特に限定されるものではなく、上記発光層の発光材料に例示した化合物の他、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン誘導体等を用いることができる。具体的には、ビス(N−(1−ナフチル−N−フェニル)ベンジジン(α−NPD)、4,4,4−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)、ポリ3,4エチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸(PEDOT−PSS)、ポリビニルカルバゾール(PVCz)等が挙げられる。   The material used for the hole injecting and transporting layer is not particularly limited as long as it can stably transport holes injected from the anode into the light emitting layer. In addition to the exemplified compounds, phenylamine, starburst amine, phthalocyanine, vanadium oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, aluminum oxide and other oxides, amorphous carbon, polyaniline, polythiophene, polyphenylene vinylene derivatives, etc. may be used. it can. Specifically, bis (N- (1-naphthyl-N-phenyl) benzidine (α-NPD), 4,4,4-tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine (MTDATA), poly 3, 4-ethylenedioxythiophene-polystyrene sulfonic acid (PEDOT-PSS), polyvinyl carbazole (PVCz), etc. are mentioned.

また、正孔注入輸送層の厚みとしては、陽極から正孔を注入し、発光層へ正孔を輸送する機能が十分に発揮される厚みであれば特に限定されないが、具体的には0.5nm〜1000nmの範囲内、中でも10nm〜500nmの範囲内であることが好ましい。   The thickness of the hole injecting and transporting layer is not particularly limited as long as the hole injecting holes from the anode and transporting the holes to the light emitting layer is sufficiently exhibited. It is preferable to be in the range of 5 nm to 1000 nm, especially in the range of 10 nm to 500 nm.

本発明においては、正孔注入輸送層は塗膜であることが好ましい。
また、正孔注入輸送層の形成方法については、上記発光層と同様であるので、ここでの説明は省略する。
In the present invention, the hole injecting and transporting layer is preferably a coating film.
The method for forming the hole injecting and transporting layer is the same as that of the light emitting layer, and thus the description thereof is omitted here.

(ii)電子注入輸送層
本発明に用いられる電子注入輸送層としては、発光層に電子を注入する電子注入層、および電子を輸送する電子輸送層のいずれか一方であってもよく、電子注入層および電子輸送層が積層されたものであってもよく、または、電子注入機能および電子輸送機能の両機能を有する単一の層であってもよい。
(Ii) Electron Injection / Transport Layer The electron injection / transport layer used in the present invention may be either an electron injection layer for injecting electrons into the light emitting layer or an electron transport layer for transporting electrons. A layer and an electron transport layer may be laminated, or a single layer having both an electron injection function and an electron transport function may be used.

電子注入層に用いられる材料としては、発光層内への電子の注入を安定化させることができる材料であれば特に限定されるものではなく、上記発光層の発光材料に例示した化合物の他、アルミリチウム合金、フッ化リチウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、酸化アルミニウム、酸化ストロンチウム、カルシウム、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、リチウム、セシウム、フッ化セシウム等のようにアルカリ金属類、およびアルカリ金属類のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体等を用いることができる。   The material used for the electron injection layer is not particularly limited as long as the material can stabilize the injection of electrons into the light emitting layer. In addition to the compounds exemplified as the light emitting material of the light emitting layer, Aluminum lithium alloy, lithium fluoride, strontium, magnesium oxide, magnesium fluoride, strontium fluoride, calcium fluoride, barium fluoride, aluminum oxide, strontium oxide, calcium, polymethyl methacrylate, sodium polystyrene sulfonate, lithium, cesium, Alkali metals, alkali metal halides, alkali metal organic complexes, and the like, such as cesium fluoride, can be used.

また、電子注入層の厚みとしては、電子注入機能が十分に発揮される厚みであれば特に限定されない。   In addition, the thickness of the electron injection layer is not particularly limited as long as the electron injection function is sufficiently exerted.

一方、電子輸送層に用いられる材料としては、電極層から注入された電子を発光層内へ輸送することが可能な材料であれば特に限定されるものではなく、例えばバソキュプロイン、バソフェナントロリン、フェナントロリン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、またはトリス(8−キノリノール)アルミニウム錯体(Alq)等を挙げることができる。 On the other hand, the material used for the electron transport layer is not particularly limited as long as it is a material capable of transporting electrons injected from the electrode layer into the light emitting layer. For example, bathocuproine, bathophenanthroline, phenanthroline derivatives , A triazole derivative, an oxadiazole derivative, or a tris (8-quinolinol) aluminum complex (Alq 3 ).

さらに、電子注入機能および電子輸送機能の両機能を有する単一の層からなる電子注入輸送層としては、電子輸送性の有機材料にアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属をドープした金属ドープ層を形成し、これを電子注入輸送層とすることができる。上記電子輸送性の有機材料としては、例えばバソキュプロイン、バソフェナントロリン、フェナントロリン誘導体等を挙げることができ、ドープする金属としては、Li、Cs、Ba、Sr等が挙げられる。   Furthermore, as an electron injecting and transporting layer composed of a single layer having both an electron injecting function and an electron transporting function, a metal doped layer in which an alkali metal or an alkaline earth metal is doped on an electron transporting organic material is formed. This can be used as an electron injecting and transporting layer. Examples of the electron-transporting organic material include bathocuproin, bathophenanthroline, and phenanthroline derivatives. Examples of the metal to be doped include Li, Cs, Ba, and Sr.

本発明においては、電子注入輸送層は塗膜であることが好ましい。
また、電子注入輸送層の形成方法については、上記発光層と同様であるので、ここでの説明は省略する。
In the present invention, the electron injecting and transporting layer is preferably a coating film.
Further, the method for forming the electron injecting and transporting layer is the same as that of the light emitting layer, and thus the description thereof is omitted here.

(3)その他
本発明においては、上記電荷発生層を介して複数の発光ユニットが積層されている。発光ユニットの積層数としては、複数、すなわち2層以上であれば特に限定されるものではなく、例えば3層、4層、またはそれ以上であってもよい。この発光ユニットの積層数は、高い輝度が得られる数であることが好ましい。
(3) Others In the present invention, a plurality of light emitting units are stacked via the charge generation layer. The number of stacked light emitting units is not particularly limited as long as it is a plurality, that is, two or more layers, and may be, for example, three layers, four layers, or more. It is preferable that the number of stacked light emitting units is a number with which high luminance can be obtained.

また、各発光ユニットの構成は、同じであっても異なっていてもよい。
例えば赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ発光する3層の発光ユニットを積層することができる。この場合には、従来の有機EL素子に比べて、電流効率と寿命が大きく改良された白色光を発生させることができる。このような白色光を発生する有機EL素子を例えば照明用途に用いた場合には、大面積から生じる高い輝度を得ることができる。
図7に白色光を発生する有機EL素子の一例を示す。この有機EL素子においては、電極層(陽極)1上に、発光ユニット2B、2G、2Rがそれぞれ電荷発生層3を介して積層されており、最上面には電極層(陰極)4が形成されている。これらの発光ユニットのうち、発光ユニット2Bは青色光を発光し、発光ユニット2Gが緑色光を発光し、発光ユニット2Rは赤色光を発光するものとなっている。
Moreover, the structure of each light emitting unit may be the same or different.
For example, three layers of light emitting units that emit red light, green light, and blue light can be stacked. In this case, white light with greatly improved current efficiency and lifetime can be generated as compared with the conventional organic EL element. When such an organic EL element that generates white light is used for illumination, for example, high luminance generated from a large area can be obtained.
FIG. 7 shows an example of an organic EL element that generates white light. In this organic EL element, light emitting units 2B, 2G, and 2R are respectively stacked on an electrode layer (anode) 1 via a charge generation layer 3, and an electrode layer (cathode) 4 is formed on the uppermost surface. ing. Among these light emitting units, the light emitting unit 2B emits blue light, the light emitting unit 2G emits green light, and the light emitting unit 2R emits red light.

白色光を発生する有機EL素子とする場合には、各発光ユニットからの発光の強度および色相は、それらが組み合わさって白色光または白色光に近い光を生成するように選択される。白色に見える光を生成するために使用できる発光ユニットとしては、上記の赤色光、緑色光および青色光の組み合わせの他、多くの組合せがある。例えば、青色光と黄色光、赤色光とシアン光、または、緑色光とマゼンタ光、の組み合わせを挙げることができ、このように二色の光をそれぞれ発光する2層の発光ユニットを用いて白色光を生成させることができる。また、これらの組み合わせを複数用いて、有機EL素子を得ることもできる。   In the case of an organic EL element that generates white light, the intensity and hue of light emitted from each light emitting unit are selected so that they combine to produce white light or light close to white light. There are many combinations of light emitting units that can be used to generate light that appears white, in addition to the combinations of red light, green light, and blue light described above. For example, a combination of blue light and yellow light, red light and cyan light, or green light and magenta light can be cited. Thus, white light is emitted using a two-layer light emitting unit that emits two colors of light. Light can be generated. Moreover, an organic EL element can be obtained by using a plurality of these combinations.

また、青色光を発生する有機EL素子を利用して色変換方式によりカラー表示装置に適用することもできる。従来では、青色光を生じる発光材料は寿命が短いという不具合があったが、本発明の有機EL素子は電流効率が良好であり寿命が長いため、このようなカラー表示装置にも有利である。   In addition, it can be applied to a color display device by a color conversion method using an organic EL element that generates blue light. Conventionally, a light emitting material that generates blue light has a disadvantage that its lifetime is short. However, the organic EL element of the present invention has a good current efficiency and a long lifetime, and thus is advantageous for such a color display device.

3.電極層
本発明に用いられる電極層は、一方が陽極、他方が陰極であれば特に限定されるものではないが、光の取出し面側の電極層は透明電極である必要がある。例えば陽極側から光を取り出す場合は陰極は透明でなくてもよいが、陽極および陰極の両側から光を取り出す場合はいずれも透明であることが要求される。
3. Electrode Layer The electrode layer used in the present invention is not particularly limited as long as one is an anode and the other is a cathode, but the electrode layer on the light extraction surface side needs to be a transparent electrode. For example, when light is extracted from the anode side, the cathode may not be transparent, but when light is extracted from both sides of the anode and the cathode, both are required to be transparent.

陽極には、正孔が注入し易いように仕事関数の大きい導電性材料を用いることが好ましい。また、陽極は抵抗ができるだけ小さいことが好ましく、一般には、金属材料が用いられるが、有機物あるいは無機化合物を用いてもよい。具体的には、酸化錫、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)等が挙げられる。   For the anode, a conductive material having a large work function is preferably used so that holes can be easily injected. The anode preferably has as low resistance as possible. Generally, a metal material is used, but an organic substance or an inorganic compound may be used. Specific examples include tin oxide, indium tin oxide (ITO), and indium zinc oxide (IZO).

また、陰極には、電子が注入しやすいように仕事関数の小さな導電性材料を用いることが好ましい。陰極は抵抗ができるだけ小さいことが好ましく、一般には、金属材料が用いられるが、有機物あるいは無機化合物を用いてもよい。具体的には、単体としてAl、Cs、Er等、合金としてMgAg、AlLi、AlLi、AlMg、CsTe等、積層体としてCa/Al、Mg/Al、Li/Al、Cs/Al、CsO/Al、LiF/Al、ErF/Al等が挙げられる。 In addition, it is preferable to use a conductive material having a small work function for the cathode so that electrons can be easily injected. The cathode preferably has as little resistance as possible, and generally a metal material is used, but an organic substance or an inorganic compound may be used. Specifically, Al, Cs, Er, etc. as a simple substance, MgAg, AlLi, AlLi, AlMg, CsTe, etc. as an alloy, Ca / Al, Mg / Al, Li / Al, Cs / Al, Cs 2 O / Al, LiF / Al, include ErF 3 / Al or the like.

電極層は、一般的な電極の形成方法を用いて形成することができ、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等が挙げられる。
また、電極層の厚みとしては、目的とする抵抗値や可視光線透過率、および導電性材料の種類により適宜選択される。
The electrode layer can be formed using a general electrode forming method, and examples thereof include a sputtering method, a vacuum deposition method, and an ion plating method.
The thickness of the electrode layer is appropriately selected depending on the target resistance value, visible light transmittance, and type of conductive material.

4.用途
本発明の有機EL素子は、例えば全面照明、表示装置、または各種デバイスに適用することができ、照明用途に好ましく用いられる。
4). Applications The organic EL element of the present invention can be applied to, for example, full-surface illumination, display devices, or various devices, and is preferably used for illumination applications.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。
[実施例1]
(陽極の形成)
基材として、縦横40mm×40mm、厚み0.7mmの透明ガラス基板(NHテクノグラス(株)製 無アルカリガラスNA35)を準備し、この透明ガラス基板を定法にしたがって洗浄した。その後、透明ガラス基板上に、酸化インジウム亜鉛化合物(IZO)の薄膜(厚み130nm)をスパッタリング法により形成した。上記のIZO薄膜形成では、スパッタガスとしてArとOの混合ガス(体積比Ar:O=100:1)を使用し、圧力0.1Pa、DC出力150Wとした。
次いで、上記IZO薄膜上に感光性レジスト(東京応化工業(株)製 OFPR−800)を塗布し、マスク露光、現像(東京応化工業(株)製 NMD3(現像液)を使用)、エッチングを行って、陽極をパターニングした。
Hereinafter, the present invention will be specifically described using examples and comparative examples.
[Example 1]
(Formation of anode)
A transparent glass substrate (non-alkali glass NA35 manufactured by NH Techno Glass Co., Ltd.) having a length and width of 40 mm × 40 mm and a thickness of 0.7 mm was prepared as a base material, and the transparent glass substrate was washed according to a conventional method. Thereafter, a thin film (thickness 130 nm) of indium zinc oxide compound (IZO) was formed on the transparent glass substrate by a sputtering method. In the above IZO thin film formation, a mixed gas of Ar and O 2 (volume ratio Ar: O 2 = 100: 1) was used as the sputtering gas, and the pressure was 0.1 Pa and the DC output was 150 W.
Next, a photosensitive resist (OFPR-800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied onto the IZO thin film, mask exposure, development (using NMD3 (developer) manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), and etching are performed. Then, the anode was patterned.

(正孔注入輸送層の形成)
次に、陽極および絶縁層を備えた透明ガラス基板を洗浄し、UVオゾン処理を施した後、大気中にて、陽極を覆うように透明ガラス基板上に下記構造式で示されるポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホネート(PEDOT−PSS)をスピンコート法により塗布し、乾燥して、正孔注入輸送層(厚み80nm)を形成した。
(Formation of hole injection transport layer)
Next, the transparent glass substrate provided with the anode and the insulating layer is washed, subjected to UV ozone treatment, and then in the air, the polyethylene dioxythiophene represented by the following structural formula is formed on the transparent glass substrate so as to cover the anode. -Polystyrene sulfonate (PEDOT-PSS) was apply | coated by the spin coat method, and it dried and formed the positive hole injection transport layer (thickness 80nm).

Figure 0004837958
Figure 0004837958

ここで、上記式において、nは10,000〜500,000である。   Here, in the above formula, n is 10,000 to 500,000.

(第1発光ユニットの形成)
低酸素(酸素濃度1ppm以下)、低湿度(水蒸気濃度1ppm以下)状態のグローブボックス中にて、上記正孔注入輸送層上に下記構造式で示されるポリ(9,9ジオクチルフルオレン−co−ベンゾチアゾール)(F8BT)およびポリ(9,9ジオクチルフルオレン)(PF8)からなるポリマー(5BTF8)をスピンコート法により塗布し、乾燥して、第1高分子発光層(厚み80nm)を形成した。上記のポリマー(5BTF8)は、F8BTおよびPF8を重量比5:95としてブレンドした発光材料である。
(Formation of first light emitting unit)
Poly (9,9 dioctylfluorene-co-benzoate represented by the following structural formula on the hole injecting and transporting layer in a low oxygen (oxygen concentration 1 ppm or less), low humidity (water vapor concentration 1 ppm or less) glove box. A polymer (5BTF8) composed of thiazole) (F8BT) and poly (9,9 dioctylfluorene) (PF8) was applied by spin coating and dried to form a first polymer light emitting layer (thickness 80 nm). The polymer (5BTF8) is a light emitting material in which F8BT and PF8 are blended at a weight ratio of 5:95.

Figure 0004837958
Figure 0004837958

ここで、上記式において、nは100,000〜1,000,000である。   Here, in the above formula, n is 100,000 to 1,000,000.

(電荷発生層の形成)
上記第1高分子発光層上に、電子発生層としてZnS:Csの共蒸着膜(厚み50nm)を抵抗加熱蒸着法にて形成し、さらにその上に正孔発生層としてZnS:Vの共蒸着膜(厚み50nm)を抵抗加熱蒸着法にて形成した。
(Formation of charge generation layer)
A ZnS: Cs co-evaporated film (thickness 50 nm) is formed as an electron generating layer on the first polymer light emitting layer by a resistance heating vapor deposition method, and ZnS: V 2 O 5 is formed thereon as a hole generating layer. The co-deposited film (thickness 50 nm) was formed by resistance heating vapor deposition.

(第2発光ユニットの形成)
上記第1高分子発光層の形成と同様にして、電荷発生層上に第2高分子発光層(厚み80nm)を形成した。
(Formation of second light emitting unit)
Similar to the formation of the first polymer light-emitting layer, a second polymer light-emitting layer (thickness 80 nm) was formed on the charge generation layer.

(陰極の形成)
第2高分子発光層上に、陰極としてCa(厚み10nm)、Ag(厚み150nm)を順次蒸着して陰極を形成した。蒸着条件は、真空度5×10−5Pa、成膜速度2〜3Å/秒とした。
(Formation of cathode)
On the second polymer light emitting layer, Ca (thickness 10 nm) and Ag (thickness 150 nm) were sequentially deposited as a cathode to form a cathode. The deposition conditions were a degree of vacuum of 5 × 10 −5 Pa and a film formation rate of 2 to 3 liters / second.

その後、低酸素(酸素濃度1ppm以下)、低湿度(水蒸気濃度1ppm以下)状態のグローブボックス中にて無アルカリガラスで封止を行った。
以上により、幅2mmのライン状にパターニングされた陽極と、この陽極に直交するように幅2mmのライン状で形成された陰極を備え、4ヶ所の発光エリア(面積4mm)を有する有機EL素子を作製した。
Thereafter, sealing was performed with alkali-free glass in a glove box in a low oxygen (oxygen concentration 1 ppm or less) and low humidity (water vapor concentration 1 ppm or less) state.
As described above, an organic EL element having an anode patterned in a line shape having a width of 2 mm and a cathode formed in a line shape having a width of 2 mm so as to be orthogonal to the anode, and having four light emitting areas (area 4 mm 2 ). Was made.

(評価)
この有機EL素子に電圧12Vを印加した際に、電流密度は約200mA/cm、陽極側から観測した輝度約10000cd/mが得られた。発光効率は5cd/Aとなった。
(Evaluation)
When a voltage of 12 V was applied to the organic EL element, a current density of about 200 mA / cm 2 and a luminance of about 10,000 cd / m 2 observed from the anode side were obtained. The luminous efficiency was 5 cd / A.

[比較例1]
実施例1と同様にして、透明ガラス基板上に陽極、正孔注入輸送層、第1高分子発光層を形成した。次いで、実施例1と同様にして、第1高分子発光層上に陰極を形成し、無アルカリガラスで封止を行い、有機EL素子を作製した。
この有機EL素子では、印加電圧5Vで電流密度約200mA/cm、陽極側から観測した輝度約5000cd/m、発光効率は2.5cd/Aとなった。
実施例1および比較例1から、本発明の電荷発生層の利用によるマルチフォトンエミッションの実現が確認できた。
[Comparative Example 1]
In the same manner as in Example 1, an anode, a hole injection transport layer, and a first polymer light emitting layer were formed on a transparent glass substrate. Next, in the same manner as in Example 1, a cathode was formed on the first polymer light emitting layer and sealed with alkali-free glass to produce an organic EL device.
In this organic EL element, the applied current was 5 V, the current density was about 200 mA / cm 2 , the luminance was about 5000 cd / m 2 observed from the anode side, and the light emission efficiency was 2.5 cd / A.
From Example 1 and Comparative Example 1, it was confirmed that multi-photon emission was realized by using the charge generation layer of the present invention.

[実施例2]
実施例1と同様にして、透明ガラス基板上に、陽極、正孔注入輸送層、第1高分子発光層を形成した。
[Example 2]
In the same manner as in Example 1, an anode, a hole injecting and transporting layer, and a first polymer light emitting layer were formed on a transparent glass substrate.

(電荷発生層の形成)
上記第1高分子発光層上に、電子発生層としてZnS:Csの共蒸着膜(厚み40nm)を抵抗加熱蒸着法にて形成し、次いでZnSの蒸着膜(厚み20nm)を抵抗加熱蒸着法にて形成し、さらに正孔発生層としてZnS:Vの共蒸着膜(厚み40nm)を抵抗加熱蒸着法にて形成した。
(Formation of charge generation layer)
A ZnS: Cs co-deposited film (thickness 40 nm) is formed as an electron generating layer on the first polymer light emitting layer by resistance heating deposition, and then the ZnS deposition film (thickness 20 nm) is formed by resistance heating deposition. Furthermore, a ZnS: V 2 O 5 co-evaporated film (thickness 40 nm) was formed as a hole generating layer by a resistance heating vapor deposition method.

(第2発光ユニットの形成)
上記第1高分子発光層の形成と同様にして、電荷発生層上に第2高分子発光層(厚み80nm)を形成した。
(Formation of second light emitting unit)
Similar to the formation of the first polymer light-emitting layer, a second polymer light-emitting layer (thickness 80 nm) was formed on the charge generation layer.

(陰極の形成)
第2高分子発光層上に、陰極としてLiF(厚み0.2nm)、Al(厚み150nm)を順次蒸着して陰極を形成した。蒸着条件は、真空度5×10−5Pa、成膜速度2〜3Å/秒とした。
(Formation of cathode)
On the second polymer light emitting layer, LiF (thickness 0.2 nm) and Al (thickness 150 nm) were sequentially deposited as a cathode to form a cathode. The deposition conditions were a degree of vacuum of 5 × 10 −5 Pa and a film formation rate of 2 to 3 liters / second.

その後、低酸素(酸素濃度1ppm以下)、低湿度(水蒸気濃度1ppm以下)状態のグローブボックス中にて無アルカリガラスで封止を行った。
以上により、幅2mmのライン状にパターニングされた陽極と、この陽極に直交するように幅2mmのライン状で形成された陰極を備え、4ヶ所の発光エリア(面積4mm2)を有する有機EL素子を作製した。
Thereafter, sealing was performed with alkali-free glass in a glove box in a low oxygen (oxygen concentration 1 ppm or less) and low humidity (water vapor concentration 1 ppm or less) state.
As described above, an organic EL device having an anode patterned in a line shape having a width of 2 mm and a cathode formed in a line shape having a width of 2 mm so as to be orthogonal to the anode, and having four light emitting areas (area 4 mm 2 ). Was made.

(評価)
この有機EL素子に電圧13Vを印加した際に、電流密度は約200mA/cm2、陽極側から観測した輝度約10000cd/mが得られた。発光効率は5cd/Aとなった。
(Evaluation)
When a voltage of 13 V was applied to the organic EL element, a current density of about 200 mA / cm 2 and a luminance of about 10,000 cd / m 2 observed from the anode side were obtained. The luminous efficiency was 5 cd / A.

[比較例2]
実施例1と同様にして、透明ガラス基板上に陽極、正孔注入輸送層、第1高分子発光層を形成した。次いで、実施例2と同様にして、第1高分子発光層上に陰極を形成し、無アルカリガラスで封止を行い、有機EL素子を作製した。
この有機EL素子では、印加電圧5Vで電流密度約200mA/cm2、陽極側から観測した輝度約5000cd/m、発光効率は2.5cd/Aとなった。
実施例2および比較例2から、本発明の電荷発生層の利用によるマルチフォトンエミッションの実現が確認できた。
[Comparative Example 2]
In the same manner as in Example 1, an anode, a hole injection transport layer, and a first polymer light emitting layer were formed on a transparent glass substrate. Next, in the same manner as in Example 2, a cathode was formed on the first polymer light emitting layer and sealed with alkali-free glass to produce an organic EL device.
In this organic EL element, the applied current was 5 V, the current density was about 200 mA / cm 2 , the luminance was about 5000 cd / m 2 observed from the anode side, and the light emission efficiency was 2.5 cd / A.
From Example 2 and Comparative Example 2, it was confirmed that multiphoton emission was realized by using the charge generation layer of the present invention.

[実施例3]
実施例1と同様にして、透明ガラス基板上に陽極を形成した。
[Example 3]
In the same manner as in Example 1, an anode was formed on a transparent glass substrate.

(正孔注入輸送層の形成)
次に、陽極および絶縁層を備えた透明ガラス基板を洗浄し、UVオゾン処理を施した後、α−NPD(ケミプロ化成製 昇華精製品)を抵抗加熱にて蒸着し、正孔注入輸送層(厚み40nm)を形成した。
(Formation of hole injection transport layer)
Next, after the transparent glass substrate provided with the anode and the insulating layer is washed and subjected to UV ozone treatment, α-NPD (Chemipro Chemical Sublimation Products) is deposited by resistance heating, and a hole injection transport layer ( A thickness of 40 nm) was formed.

(第1発光ユニットの形成)
上記正孔注入層上に、第1低分子発光層としてAlq3とクマリン6との比が10:1の共蒸着膜を抵抗加熱蒸着にて形成した。
(Formation of first light emitting unit)
On the hole injection layer, a co-deposited film having a ratio of Alq3 to coumarin 6 of 10: 1 was formed as a first low molecular light emitting layer by resistance heating vapor deposition.

(電荷発生層の形成)
上記第1低分子発光層上に、電子発生層としてZnS:Csの共蒸着膜(厚み50nm)を抵抗加熱蒸着法にて形成し、次いで正孔発生層としてZnS:Vの共蒸着膜(厚み50nm)を抵抗加熱蒸着法にて形成した。
(Formation of charge generation layer)
A ZnS: Cs co-evaporated film (thickness 50 nm) is formed as an electron generating layer on the first low-molecular light emitting layer by resistance heating vapor deposition, and then ZnS: V 2 O 5 is co-deposited as a hole generating layer. A film (thickness 50 nm) was formed by resistance heating vapor deposition.

(第2発光ユニットの形成)
第1低分子発光層の形成と同様にして、電荷発生層上に第2低分子発光層(厚み80nm)を形成した。
(Formation of second light emitting unit)
In the same manner as the formation of the first low molecular light emitting layer, a second low molecular light emitting layer (thickness 80 nm) was formed on the charge generation layer.

(陰極の形成)
第2低分子発光層上に、陰極としてLiF(厚み0.5nm)、Al(厚み150nm)を順次蒸着して陰極を形成した。
(Formation of cathode)
On the second low-molecular light emitting layer, LiF (thickness 0.5 nm) and Al (thickness 150 nm) were sequentially deposited as a cathode to form a cathode.

その後、低酸素(酸素濃度1ppm以下)、低湿度(水蒸気濃度1ppm以下)状態のグローブボックス中にて無アルカリガラスで封止を行った。
以上により、幅2mmのライン状にパターニングされた陽極と、この陽極に直交するように幅2mmのライン状で形成された陰極を備え、4ヶ所の発光エリア(面積4mm2 )を有する有機EL素子を作製した。
Thereafter, sealing was performed with alkali-free glass in a glove box in a low oxygen (oxygen concentration 1 ppm or less) and low humidity (water vapor concentration 1 ppm or less) state.
As described above, an organic EL device having an anode patterned in a line shape having a width of 2 mm and a cathode formed in a line shape having a width of 2 mm so as to be orthogonal to the anode, and having four light emitting areas (area 4 mm 2 ). Was made.

(評価)
この有機EL素子に電圧14Vを印加した際に、電流密度は約300mA/cm2、陽極側から観測した輝度約2000cd/mが得られた。発光効率は約7cd/Aとなった。
(Evaluation)
When a voltage of 14 V was applied to the organic EL element, a current density of about 300 mA / cm 2 and a luminance of about 2000 cd / m 2 observed from the anode side were obtained. The luminous efficiency was about 7 cd / A.

[比較例3]
実施例3と同様にして、透明ガラス基板上に陽極、正孔注入輸送層、第1低分子発光層を形成した。次いで、実施例3と同様にして、第1低分子発光層上に陰極を形成し、無アルカリガラスで封止を行い、有機EL素子を作製した。
この有機EL素子では、印加電圧6Vで電流密度約300mA/cm2、陽極側から観測した輝度約1000cd/m、発光効率は3.5cd/Aとなった。
実施例3および比較例3から、本発明の電荷発生層の利用によるマルチフォトンエミッションの実現が確認できた。
[Comparative Example 3]
In the same manner as in Example 3, an anode, a hole injecting and transporting layer, and a first low molecular light emitting layer were formed on a transparent glass substrate. Next, in the same manner as in Example 3, a cathode was formed on the first low molecular light emitting layer and sealed with non-alkali glass to produce an organic EL device.
In this organic EL element, the applied voltage was 6 V, the current density was about 300 mA / cm 2 , the luminance was about 1000 cd / m 2 observed from the anode side, and the luminous efficiency was 3.5 cd / A.
From Example 3 and Comparative Example 3, it was confirmed that multi-photon emission was realized by using the charge generation layer of the present invention.

[実施例4]
実施例1と同様にして透明ガラス基板上に陽極を形成し、次いで実施例3と同様にして正孔注入輸送層、第1低分子発光層を形成した。
[Example 4]
An anode was formed on the transparent glass substrate in the same manner as in Example 1, and then a hole injecting and transporting layer and a first low molecular light emitting layer were formed in the same manner as in Example 3.

(電荷発生層の形成)
上記第1低分子発光層上に、電子発生層としてZnS:Csの共蒸着膜(厚み40nm)を抵抗加熱蒸着法にて形成し、次いでZnSの蒸着膜(厚み20nm)を抵抗加熱蒸着法にて形成し、さらに正孔発生層としてZnS:Vの共蒸着膜(厚み40nm)を抵抗加熱蒸着法にて形成した。
(Formation of charge generation layer)
A ZnS: Cs co-deposited film (thickness 40 nm) is formed as an electron generating layer on the first low-molecular light-emitting layer by a resistance heating deposition method, and then a ZnS deposition film (thickness 20 nm) is formed by a resistance heating deposition method. Furthermore, a ZnS: V 2 O 5 co-evaporated film (thickness 40 nm) was formed as a hole generating layer by a resistance heating vapor deposition method.

(第2低分子発光層の形成)
第1低分子発光層の形成と同様にして、電荷発生層上に第2低分子発光層(厚み80nm)を形成した。
(Formation of second low-molecular light-emitting layer)
In the same manner as the formation of the first low molecular light emitting layer, a second low molecular light emitting layer (thickness 80 nm) was formed on the charge generation layer.

(陰極の形成)
第2低分子発光層上に、陰極としてLiF(厚み0.5nm)、Al(厚み150nm)を順次蒸着して陰極を形成した。
(Formation of cathode)
On the second low-molecular light emitting layer, LiF (thickness 0.5 nm) and Al (thickness 150 nm) were sequentially deposited as a cathode to form a cathode.

その後、低酸素(酸素濃度1ppm以下)、低湿度(水蒸気濃度1ppm以下)状態のグローブボックス中にて無アルカリガラスで封止を行った。
以上により、幅2mmのライン状にパターニングされた陽極と、この陽極に直交するように幅2mmのライン状で形成された陰極を備え、4ヶ所の発光エリア(面積4mm2 )を有する有機EL素子を作製した。
Thereafter, sealing was performed with alkali-free glass in a glove box in a low oxygen (oxygen concentration 1 ppm or less) and low humidity (water vapor concentration 1 ppm or less) state.
As described above, an organic EL device having an anode patterned in a line shape having a width of 2 mm and a cathode formed in a line shape having a width of 2 mm so as to be orthogonal to the anode, and having four light emitting areas (area 4 mm 2 ). Was made.

(評価)
この有機EL素子に電圧15Vを印加した際に、電流密度は約300mA/cm2、陽極側から観測した輝度約2000cd/mが得られた。発光効率は約7cd/Aとなった。
(Evaluation)
When a voltage of 15 V was applied to the organic EL element, a current density of about 300 mA / cm 2 and a luminance of about 2000 cd / m 2 observed from the anode side were obtained. The luminous efficiency was about 7 cd / A.

[比較例4]
実施例4と同様にして、透明ガラス基板上に陽極、正孔注入輸送層、第1低分子発光層を形成した。次いで、実施例4と同様にして、第1低分子発光層上に陰極を形成し、無アルカリガラスで封止を行い、有機EL素子を作製した。
この有機EL素子では、印加電圧6Vで電流密度約300mA/cm2、陽極側から観測した輝度約1000cd/m、発光効率は3.5cd/Aとなった。
実施例4および比較例4から、本発明の電荷発生層の利用によるマルチフォトンエミッションの実現が確認できた。
[Comparative Example 4]
In the same manner as in Example 4, an anode, a hole injecting and transporting layer, and a first low molecular light emitting layer were formed on a transparent glass substrate. Next, in the same manner as in Example 4, a cathode was formed on the first low-molecular light emitting layer and sealed with non-alkali glass to produce an organic EL device.
In this organic EL element, the applied voltage was 6 V, the current density was about 300 mA / cm 2 , the luminance was about 1000 cd / m 2 observed from the anode side, and the luminous efficiency was 3.5 cd / A.
From Example 4 and Comparative Example 4, it was confirmed that multi-photon emission was realized by using the charge generation layer of the present invention.

[実施例5]
電荷発生層を次のようにして形成した以外は、実施例1と同様にして、有機EL素子を作製した。
[Example 5]
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that the charge generation layer was formed as follows.

(電荷発生層の形成)
上記第1高分子発光層上に、電子発生層としてZnS:Csの共蒸着膜(厚み50nm)を抵抗加熱蒸着法にて形成し、さらにその上に正孔発生層としてVの蒸着膜を抵抗加熱蒸着法にて形成した。
(Formation of charge generation layer)
On the first polymer light-emitting layer, a ZnS: Cs co-deposited film (thickness: 50 nm) is formed as an electron generating layer by resistance heating vapor deposition, and V 2 O 5 is deposited thereon as a hole generating layer. A film was formed by resistance heating vapor deposition.

比較例1の有機EL素子の電流密度200mA/cm2における発光効率2.5cd/Aと比較して、実施例5の有機EL素子では同等の電流密度における2倍の発光効率5cd/Aを確認し、マルチフォトンエミッションの実現を確認した。 Compared with the light emission efficiency of 2.5 cd / A at the current density of 200 mA / cm 2 of the organic EL element of Comparative Example 1, the organic EL element of Example 5 has doubled light emission efficiency of 5 cd / A at the same current density. And confirmed the realization of multi-photon emission.

[実施例6]
電荷発生層を次のようにして形成した以外は、実施例3と同様にして、有機EL素子を作製した。
[Example 6]
An organic EL element was produced in the same manner as in Example 3 except that the charge generation layer was formed as follows.

(電荷発生層の形成)
上記第1低分子発光層上に、電子発生層としてZnS:Csの共蒸着膜(厚み50nm)を抵抗加熱蒸着法にて形成し、さらにその上に正孔発生層としてVの蒸着膜を抵抗加熱蒸着法にて形成した。
(Formation of charge generation layer)
A ZnS: Cs co-deposited film (thickness: 50 nm) is formed as an electron generating layer on the first low-molecular light emitting layer by resistance heating vapor deposition, and V 2 O 5 is deposited thereon as a hole generating layer. A film was formed by resistance heating vapor deposition.

比較例3の有機EL素子の電流密度300mA/cm2における発光効率3.5cd/Aと比較して、実施例6の有機EL素子では同等の電流密度における2倍の発光効率7cd/Aを確認し、マルチフォトンエミッション素子の実現を確認した。 Compared with the luminous efficiency of 3.5 cd / A at the current density of 300 mA / cm 2 of the organic EL element of Comparative Example 3, the organic EL element of Example 6 has doubled luminous efficiency of 7 cd / A at the equivalent current density. And we confirmed the realization of the multi-photon emission element.

本発明の有機EL素子の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the organic EL element of this invention. 本発明の有機EL素子の動作機構を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation mechanism of the organic EL element of this invention. 本発明の有機EL素子の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the organic EL element of this invention. 本発明の有機EL素子の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the organic EL element of this invention. 本発明の有機EL素子の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the organic EL element of this invention. 本発明の有機EL素子の動作機構を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation mechanism of the organic EL element of this invention. 本発明の有機EL素子の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the organic EL element of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 … 電極層(陽極)
2、2−1、2−2、2−n、22−1、22−2、32−1、32−2 … 発光ユニット
3、3−1、3−2、3−(n−1)、23、33 … 電荷発生層
3a、23a、33a … 電子発生層
3b、23b、33b … 正孔発生層
4 … 電極層(陰極)
1 ... Electrode layer (anode)
2, 2-1, 2-2, 2-n, 22-1, 22-2, 32-1, 32-2 ... Light-emitting units 3, 3-1, 3-2, 3- (n-1), 23, 33 ... Charge generation layer 3a, 23a, 33a ... Electron generation layer 3b, 23b, 33b ... Hole generation layer 4 ... Electrode layer (cathode)

Claims (7)

対向する電極層間に複数の発光ユニットを有し、隣接する前記発光ユニット間に電荷発生層が形成された有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記電荷発生層が、電子注入性を有する無機半導体材料からなる電子発生層と、正孔注入性を有する無機半導体材料からなる正孔発生層とを有し、
前記電子注入性を有する無機半導体材料が、ホスト材料と電子供与性のドーパントとを含有し、前記正孔注入性を有する無機半導体材料が、ホスト材料と電子受容性のドーパントとを含有し、
前記電荷発生層は、前記電子発生層と前記正孔発生層との間に、電子注入性および正孔注入性を有する無機半導体材料からなる介在層をさらに有し、
前記電子発生層を構成する前記無機半導体材料に含まれる前記ホスト材料と、前記正孔発生層を構成する前記無機半導体材料に含まれる前記ホスト材料と、前記介在層を構成する前記無機半導体材料とが、同一であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
An organic electroluminescence element having a plurality of light emitting units between opposing electrode layers, and a charge generation layer formed between the adjacent light emitting units,
The charge generation layer has an electron generation layer made of an inorganic semiconductor material having electron injection properties and a hole generation layer made of an inorganic semiconductor material having hole injection properties,
The inorganic semiconductor material having an electron injecting property contains a host material and an electron donating dopant, and the inorganic semiconductor material having the hole injecting property contains a host material and an electron accepting dopant,
The charge generating layer is between the electron-generating layer and the hole generating layer, and further have the intervening layer of inorganic semiconductor material having electron injecting property and a hole injecting property,
The host material contained in the inorganic semiconductor material constituting the electron generating layer; the host material contained in the inorganic semiconductor material constituting the hole generating layer; and the inorganic semiconductor material constituting the intervening layer; Are the same, The organic electroluminescent element characterized by the above-mentioned.
対向する電極層間に複数の発光ユニットを有し、隣接する前記発光ユニット間に電荷発生層が形成された有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記電荷発生層が、電子注入性を有する無機半導体材料からなる電子発生層と、正孔注入性を有する無機半導体材料からなる正孔発生層とを有し、
前記電子注入性を有する無機半導体材料が、ホスト材料と電子供与性のドーパントとを含有し、前記正孔注入性を有する無機半導体材料が、電子受容性材料を含有し、
前記電荷発生層は、前記電子発生層と前記正孔発生層との間に、電子注入性および正孔注入性を有する無機半導体材料からなる介在層をさらに有し、
前記電子発生層を構成する前記無機半導体材料に含まれる前記ホスト材料と、前記介在層を構成する前記無機半導体材料とが、同一であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
An organic electroluminescence element having a plurality of light emitting units between opposing electrode layers, and a charge generation layer formed between the adjacent light emitting units,
The charge generation layer has an electron generation layer made of an inorganic semiconductor material having electron injection properties and a hole generation layer made of an inorganic semiconductor material having hole injection properties,
The inorganic semiconductor material having an electron injecting property contains a host material and an electron donating dopant, and the inorganic semiconductor material having the hole injecting property contains an electron accepting material,
The charge generating layer is between the electron-generating layer and the hole generating layer, and further have the intervening layer of inorganic semiconductor material having electron injecting property and a hole injecting property,
The organic electroluminescent element , wherein the host material contained in the inorganic semiconductor material constituting the electron generating layer and the inorganic semiconductor material constituting the intervening layer are the same .
対向する電極層間に複数の発光ユニットを有し、隣接する前記発光ユニット間に電荷発生層が形成された有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記電荷発生層が、電子注入性を有する無機半導体材料からなる電子発生層と、正孔注入性を有する無機半導体材料からなる正孔発生層とを有し、
前記電子注入性を有する無機半導体材料が、電子供与性材料を含有し、前記正孔注入性を有する無機半導体材料が、ホスト材料と電子受容性のドーパントとを含有し、
前記電荷発生層は、前記電子発生層と前記正孔発生層との間に、電子注入性および正孔注入性を有する無機半導体材料からなる介在層をさらに有し、
前記正孔発生層を構成する前記無機半導体材料に含まれる前記ホスト材料と、前記介在層を構成する前記無機半導体材料とが、同一であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
An organic electroluminescence element having a plurality of light emitting units between opposing electrode layers, and a charge generation layer formed between the adjacent light emitting units,
The charge generation layer has an electron generation layer made of an inorganic semiconductor material having electron injection properties and a hole generation layer made of an inorganic semiconductor material having hole injection properties,
The inorganic semiconductor material having electron injecting property contains an electron donating material, the inorganic semiconductor material having hole injecting property contains a host material and an electron accepting dopant,
The charge generating layer is between the electron-generating layer and the hole generating layer, and further have the intervening layer of inorganic semiconductor material having electron injecting property and a hole injecting property,
The organic electroluminescence element , wherein the host material contained in the inorganic semiconductor material constituting the hole generating layer and the inorganic semiconductor material constituting the intervening layer are the same .
前記電子供与性のドーパントが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、および希土類金属からなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   3. The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein the electron donating dopant is at least one selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth metals. 前記電子供与性材料が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、および希土類金属からなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   4. The organic electroluminescence device according to claim 3, wherein the electron donating material is at least one selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth metals. 前記電荷発生層が、蒸着膜であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかの請求項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein the charge generation layer is a vapor deposition film. 前記発光ユニットを構成する層のうち少なくとも一つの層が、塗膜であることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれかの請求項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The organic electroluminescent element according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one of the layers constituting the light emitting unit is a coating film.
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