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JPH11154596A - Organic electroluminescent element - Google Patents

Organic electroluminescent element

Info

Publication number
JPH11154596A
JPH11154596A JP9320947A JP32094797A JPH11154596A JP H11154596 A JPH11154596 A JP H11154596A JP 9320947 A JP9320947 A JP 9320947A JP 32094797 A JP32094797 A JP 32094797A JP H11154596 A JPH11154596 A JP H11154596A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
hole transport
organic
light emitting
transport layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9320947A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Gyotoku
明 行徳
Shintaro Hara
慎太郎 原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP9320947A priority Critical patent/JPH11154596A/en
Publication of JPH11154596A publication Critical patent/JPH11154596A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic EL element by which luminance is not reduced even if it is continuously used for many hours and which can maintain the high service life and can expand its application range. SOLUTION: At least a transparent electrode 2, an organic thin film layer and a cathode 5 are laminated in order on a glass substrate 1, and the organic thin film layer is formed of a hole transport layer 3 laminated/formed on the transparent electrode 2 and a light emitting layer 4 laminated/formed on it, and the hole transport layer 3 is formed of a laminated structure of a lower layer 3a having a characteristic of a low glass transition point and of a small energy barrier between it and an anode and an upper layer 3b having a characteristic of a glass transition point higher than this lower layer 3a, and attenuation of light emitting luminance with the lapse of time can be restrained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、有機エレクトロル
ミネセンス素子(以下、「有機EL素子」と記す)に係
り、特に基板上に積層するホール輸送層の改良により高
寿命を達成し得る有機EL素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic EL device (hereinafter referred to as "organic EL device"), and more particularly to an organic EL device which can achieve a long life by improving a hole transport layer laminated on a substrate. Related to the element.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえば、液晶ディスプレイのバックラ
イトや各種のディスプレイの表示・光通信の光源などと
して用いられる有機EL素子は、発光材料や層構造を変
化させることによって、従来の無機EL素子では困難で
あった青色発光を含む種々の発光波長が得られることか
ら、各種の発光デバイスやカラーディスプレイの分野に
広く利用されるようになった。
2. Description of the Related Art For example, an organic EL element used as a backlight of a liquid crystal display or a light source for display and optical communication of various displays is difficult to use with a conventional inorganic EL element by changing a light emitting material and a layer structure. Since various emission wavelengths including blue emission can be obtained, it has been widely used in various light emitting devices and color display fields.

【0003】有機EL素子は、ガラス基板の表面に発光
に必要な各種の薄膜層を積層するというものが基本的な
構成であり、その概略断面図を図4に示す。
The basic structure of an organic EL device is that various thin film layers necessary for light emission are laminated on the surface of a glass substrate, and a schematic sectional view thereof is shown in FIG.

【0004】図4において、ガラス基板51の表面に
は、透明導電膜としてたとえばITO膜を成膜して陽極
52としたものを予め準備し、これを抵抗加熱真空蒸着
装置に供給して有機層を積層形成する。この有機層とし
ては、たとえばTPDを材料とするホール輸送層53及
びたとえばAlq3を材料とする発光層54がそれぞれ
順に蒸着される。そして、この発光層54の上に陰極5
5が蒸着され、これらの蒸着層が水に弱いことから保護
膜(図示せず)で被覆し、これを装置から取り出すこと
によって製品が得られる。
Referring to FIG. 4, a transparent conductive film, for example, an ITO film is formed on the surface of a glass substrate 51 to form an anode 52, which is supplied to a resistance heating vacuum evaporation apparatus to form an organic layer. Are laminated. As this organic layer, a hole transport layer 53 made of, for example, TPD and a light emitting layer 54 made of, for example, Alq 3 are sequentially deposited, respectively. Then, the cathode 5 is formed on the light emitting layer 54.
5 is deposited, and these deposited layers are covered with a protective film (not shown) because they are sensitive to water, and the product is obtained by removing the deposited layer from the apparatus.

【0005】以上の構成を持つ有機EL素子では、陽極
52をプラス極とすると共に陰極55をマイナス極とし
て直流電圧または直流電流を印加すると、陽極52から
ホール輸送層53を介して発光層54に正孔が注入さ
れ、陰極55から発光層54に電子が注入される。そし
て、発光層54では正孔と電子の再結合が生じ、これに
伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行
するときに発光現象が起き、この発光をガラス基板51
の底面側を光取出し面として放出する。
In the organic EL device having the above structure, when a DC voltage or a DC current is applied with the anode 52 as a positive electrode and the cathode 55 as a negative electrode, the anode 52 is connected to the light emitting layer 54 via the hole transport layer 53. Holes are injected, and electrons are injected from the cathode 55 into the light emitting layer 54. Then, in the light-emitting layer 54, recombination of holes and electrons occurs, and a light-emitting phenomenon occurs when the exciton generated accordingly shifts from the excited state to the ground state.
Is emitted as a light extraction surface.

【0006】このような発光原理による有機EL素子の
発光特性の向上を図るため、ホール輸送層53と発光層
54の積層体からなる有機薄膜層の構成やこれに用いる
有機材料の改良が従来から行われ、陽極52及び陰極5
5についても最適材料の探究が進んでいる。
In order to improve the light emission characteristics of an organic EL device based on such a light emission principle, the structure of an organic thin film layer composed of a laminate of a hole transport layer 53 and a light emitting layer 54 and the improvement of an organic material used for the same have conventionally been performed. And the anode 52 and the cathode 5
For No. 5, the search for the most suitable material is in progress.

【0007】また、発光特性の向上の一つとして、有機
EL素子の寿命の改善も従来からの大きな課題である。
すなわち、有機EL素子はその発光面に未発光部が多数
存在していて一様な面発光素子が得られにくいことが知
られており、保存時や連続発光時における未発光部の増
加だけでなく、輝度低下についてはその経時劣化が著し
いとされている。このため、特に連続的に長時間に亘っ
て駆動を続けると輝度の低下を免れ得ないことが通常で
あり、経時変化が少なくて長寿命化が今後の開発の中で
も重要である。
[0007] As one of the improvement of the light emission characteristics, improvement of the life of the organic EL element has been a major problem.
That is, it is known that an organic EL element has a large number of non-light-emitting portions on its light-emitting surface, making it difficult to obtain a uniform surface-emitting element. In addition, it is considered that the luminance is significantly deteriorated with time with respect to a decrease in luminance. For this reason, especially when driving is continued continuously for a long period of time, it is usually unavoidable that the luminance is reduced, and it is important for the future development to have little change over time and a long life.

【0008】有機EL素子の寿命改善として、従来か
ら、図4に示した例におけるホール輸送層53について
様々な改良が加えられてきた。すなわち、ホール輸送層
53は正孔を注入してキャリア(正孔)を発光層54ま
で運ぶ機能を担うものであり、このような正孔の注入及
びキャリアの搬送に関しての特性は、イオン化ポテンシ
ャル及びキャリア移動速度で大きく左右される。そし
て、ホール輸送層53は、多くの場合アモルファス構造
を有しているため、熱負荷を受けたときに結晶化が起き
れば、イオン化ポテンシャル及びキャリア移動速度の値
が劣化する。したがって、ホール輸送層53は発光輝度
の低下の関連性が強いということができ、有機EL素子
の寿命改善のためには、たとえば発光層54等の他の要
素を対象とするよりも有効と考えられる。
Various improvements have conventionally been made to the hole transport layer 53 in the example shown in FIG. 4 to improve the life of the organic EL element. That is, the hole transport layer 53 has a function of injecting holes and transporting carriers (holes) to the light-emitting layer 54. The characteristics regarding such hole injection and carrier transport include ionization potential and ionization potential. It is greatly affected by the carrier moving speed. Since the hole transport layer 53 has an amorphous structure in many cases, if crystallization occurs when subjected to a thermal load, the values of the ionization potential and the carrier moving speed are deteriorated. Therefore, it can be said that the hole transport layer 53 is strongly related to the reduction of the light emission luminance, and is considered to be more effective for improving the lifetime of the organic EL element than for other elements such as the light emitting layer 54. Can be

【0009】一方、ホール輸送層53に比べて発光層5
4は、アモルファスというよりもむしろ結晶質(微結
晶)に近い性質を持つので、熱による劣化という概念よ
りも発光による光酸化で起きる分解や電気化学的劣化に
よる影響のほうが大きい。
On the other hand, compared to the hole transport layer 53, the light emitting layer 5
4 has a property closer to crystalline (microcrystalline) rather than amorphous, and thus is more affected by decomposition and electrochemical deterioration caused by photo-oxidation by light emission than by the concept of thermal deterioration.

【0010】このような背景から、ホール輸送層53の
材料設計についての従来からの一般的な指針は、ホール
輸送層53を形成している有機薄膜のガラス転位点Tg
を上げる向きに操作するというものである。有機化学の
分野におけるガラス転位とは、部分的に結晶化した高分
子の非晶質領域で粘性または弾性を有する状態から硬く
て比較的脆い状態へ変化することをいい、通常は温度変
化によってもたらされる。そして、有機EL素子のホー
ル輸送層53は発光輝度及びその維持について、ホール
を効率よく陽極から注入ししかもそのホールを発光層5
4まで運び、更にそれらを経時変化がなく安定に維持し
なければならないという因子となるので、ガラス転位点
Tgが高いものとするのが有効とされている。
[0010] From such a background, the conventional general guidelines for the material design of the hole transport layer 53 are based on the glass transition point Tg of the organic thin film forming the hole transport layer 53.
Is operated in the direction in which is raised. Glass transition in the field of organic chemistry refers to the change from a viscous or elastic state to a hard and relatively brittle state in the amorphous region of a partially crystallized polymer, usually caused by a temperature change. It is. Then, the hole transport layer 53 of the organic EL element efficiently injects holes from the anode with respect to the emission luminance and maintains the emission luminance, and furthermore, inserts the holes into the light emitting layer 5.
4, and must be stably maintained without any change over time. Therefore, it is effective to increase the glass transition point Tg.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところが、本発明者等
の知見によれば、ホール輸送層53のガラス転位点Tg
を高くすることだけが、必ずしも発光輝度の低下を抑え
寿命も向上させる条件となり得るものではなく、発光層
54との極めて薄い界面(数nm程度)で起きる発光層
54とホール輸送層53との間の劣化現象が寿命を大き
く左右することが明らかになった。
However, according to the findings of the present inventors, the glass dislocation point Tg of the hole transport layer 53 has been found.
Is not necessarily a condition for suppressing a decrease in emission luminance and improving the lifetime, and the difference between the light emitting layer 54 and the hole transport layer 53 occurring at an extremely thin interface (about several nm) with the light emitting layer 54 is not always possible. It became clear that the deterioration phenomenon greatly affected the life.

【0012】すなわち、ホール輸送層53は、一種類の
単層の有機薄膜としたものと、多層の有機薄膜を積層し
たものとに分けることができるが、いずれにおいても図
4に示したようにITO膜を利用した陽極54の上に積
層されるので、高い耐熱性と陽極52との間でのエネル
ギ障壁が小さいことが要求される。そして、現在のとこ
ろでは、このような条件を満たす材料は未だ見いだされ
ていない状況にあり、したがって図示の例のようにホー
ル輸送層53を単層としたものでは、そのガラス転位点
Tgを上げることで高耐熱性を持たせることだけが可能
であり、十分な効力を奏し得るとはいえない。
In other words, the hole transport layer 53 can be divided into a single type of organic thin film of a single layer and a layered structure of multiple organic thin films. In either case, as shown in FIG. Since it is laminated on the anode 54 using an ITO film, it is required that the heat resistance is high and the energy barrier between the anode 52 is small. At present, a material that satisfies such conditions has not yet been found. Therefore, in the case where the hole transport layer 53 is a single layer as in the example shown in the figure, the glass dislocation point Tg is increased. Thus, it is only possible to impart high heat resistance, and it cannot be said that sufficient efficacy can be achieved.

【0013】一方、従来から、ホール輸送層53を多層
化するという概念は既に知られており、たとえば米国特
許第4,720,432号明細書に示されているよう
に、銅フタロシアニンと低分子芳香族第3級アミンの重
合層や、第40回応用物理学会関連連合講演会,30a
−SZK−14(1993)記載のスターバストアミン
系とTPDの重合層等がある。
On the other hand, the concept of multi-layering the hole transport layer 53 has already been known. For example, as shown in US Pat. No. 4,720,432, copper phthalocyanine and low molecular weight Polymerized layer of aromatic tertiary amine, 40th JSAP Related Conference, 30a
-SZK-14 (1993) and a polymer layer of a star bust amine-based and TPD.

【0014】しかしながら、これらはいずれも陽極(I
TO)とのコンタクト性を高めることを目的としたもの
に過ぎず、銅フタロシアニンやスターバストアミン系の
有機材料をバッファ層として配した構成としたものであ
る。そして、銅フタロシアニンやスターバストアミン系
は、その上に形成する低分子芳香族やTPDと比べて高
いTgを有していて、素子の寿命の向上は期待できな
い。また、銅フタロシアニンやスターバストアミン系
は、その上に形成する低分子芳香族やTPDと比べて分
子数の大きな構造を有している。従って、同様に素子の
寿命の向上は期待できない。
However, these are all anodes (I
This is merely for the purpose of enhancing the contact property with TO), and has a structure in which a copper phthalocyanine or star bust amine organic material is disposed as a buffer layer. Further, copper phthalocyanine and starburst amine-based compounds have a higher Tg than low molecular weight aromatics or TPD formed thereon, and therefore, an improvement in the life of the device cannot be expected. In addition, copper phthalocyanine and starburst amine have a structure in which the number of molecules is larger than that of a low molecular aromatic or TPD formed thereon. Therefore, similarly, improvement in the life of the element cannot be expected.

【0015】このように、従来の有機EL素子では、輝
度低下を抑えて寿命を向上させ得るという可能性が残さ
れているホール輸送層についての最適化が未だ達成され
ていないのが現状であり、その寿命向上の限界から素子
の適用範囲にも制約を受けている。
As described above, in the conventional organic EL device, optimization of the hole transport layer, which has the possibility of suppressing the decrease in luminance and improving the life, has not yet been achieved. However, the application range of the element is also restricted due to the limitation of the life improvement.

【0016】本発明において解決すべき課題は、長時間
継続して使用しても輝度の低下がない高寿命を維持でき
その適用範囲を拡大できる有機EL素子を提供すること
にある。
The problem to be solved in the present invention is to provide an organic EL device which can maintain a long life without a decrease in luminance even when used continuously for a long time and can expand its application range.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に、少
なくとも陽極と有機薄膜層と陰極とを順に積層し、有機
薄膜層を陽極上に積層形成したホール輸送層とその上に
積層形成した発光層とした有機エレクトロルミネセンス
素子であって、ホール輸送層を、ガラス転位点が低く且
つ陽極との間のエネルギ障壁が小さい特性を持つ下層
と、この下層よりも高いガラス転位点を持つ特性の上層
との積層構造としてなることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a hole transport layer in which at least an anode, an organic thin film layer, and a cathode are sequentially stacked on a substrate, and an organic thin film layer is formed on the anode, and the hole transport layer is formed thereon. An organic electroluminescent device as a light emitting layer, wherein the hole transport layer has a lower layer having a characteristic that a glass dislocation point is low and an energy barrier between the anode and the anode is small, and a glass dislocation point higher than this lower layer. It is characterized in that it has a laminated structure with an upper layer of characteristics.

【0018】この構成により、発光輝度の経時的な減衰
を抑制して高寿命の発光素子として利用分野の展開が可
能となる。
With this configuration, it is possible to suppress the decay of light emission luminance over time and to develop a field of application as a light emitting element having a long life.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、基板上
に、少なくとも陽極と有機薄膜層と陰極とを順に積層
し、有機薄膜層を陽極上に積層形成したホール輸送層と
その上に積層形成した発光層とした有機エレクトロルミ
ネセンス素子であって、ホール輸送層を、ガラス転位点
が低く且つ陽極との間のエネルギ障壁が小さい特性を持
つ下層と、この下層よりも高いガラス転位点を持つ特性
の上層との積層構造としてなるものであり、陽極側の下
層はホールを効率よく注入・運搬し、ガラス転位点の高
い上層によって高い寿命を保ち、しかも特性に優れ、信
頼性を高めるという作用を有する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention according to claim 1 provides a hole transport layer in which at least an anode, an organic thin film layer, and a cathode are sequentially laminated on a substrate, and the organic thin film layer is formed on the anode, and An organic electroluminescent device having a light emitting layer laminated on a hole transport layer, wherein the hole transport layer has a lower glass dislocation point and a smaller energy barrier between the anode and the anode, and a glass dislocation higher than the lower layer. It has a layered structure with the upper layer having characteristics with points, the lower layer on the anode side efficiently injects and transports holes, the upper layer with a high glass transition point maintains a long life, and has excellent characteristics and reliability. Has the effect of increasing.

【0020】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の有機エレクトロルミネセンス素子であって、ホール輸
送層が下層と、この下層よりも大きな分子数を持つ上層
との積層構造としてなるものであり、陽極側の下層はホ
ールを効率よく注入・運搬し、分子数の高い上層によっ
て高い寿命を保ち、しかも特性に優れ、信頼性を高める
という作用を有する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the organic electroluminescent device according to the first aspect, wherein the hole transport layer has a laminated structure of a lower layer and an upper layer having a larger number of molecules than the lower layer. The lower layer on the anode side has a function of efficiently injecting and transporting holes, and has a function of maintaining a long life by an upper layer having a high molecular number, and has excellent characteristics and reliability.

【0021】以下に、本発明の実施の形態の具体例を図
面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施の形
態による有機EL素子の概略を示す縦断面図である。
Hereinafter, specific examples of the embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an organic EL device according to one embodiment of the present invention.

【0022】図1において、透明のガラス基板1の上に
透明の導電性膜として従来から知られているITO(イ
ンディウム・ティン・オキサイド)を材料として形成し
た透明電極2が積層され、この透明電極2の上にはホー
ル輸送層3及びトリス(8−キノリノール)アルミニュ
ウム錯体(Alq3)を素材とする発光層4が順に積層
されて有機薄膜を形成し、更に発光層4の上には金属素
材の陰極5が形成されている。
In FIG. 1, a transparent electrode 2 made of ITO (indium tin oxide), which is conventionally known as a transparent conductive film, is laminated on a transparent glass substrate 1, and this transparent electrode 2 is formed. A hole transport layer 3 and a light emitting layer 4 made of a tris (8-quinolinol) aluminum complex (Alq 3 ) are sequentially stacked on the electrode 2 to form an organic thin film. A material cathode 5 is formed.

【0023】透明電極2は従来周知のマスクパターンに
よるパターニングによって形成され、ホール輸送層3,
発光層4及び陰極5も同様に従来から広く行われている
真空蒸着法によって形成される。そして、透明電極2は
200nm程度,ホール輸送層3は50〜100nm程
度,発光層4は50〜100nm程度及び陰極5は20
0nm程度である。
The transparent electrode 2 is formed by patterning using a conventionally well-known mask pattern.
Similarly, the light emitting layer 4 and the cathode 5 are formed by a vacuum deposition method widely used in the related art. The transparent electrode 2 is about 200 nm, the hole transport layer 3 is about 50 to 100 nm, the light emitting layer 4 is about 50 to 100 nm, and the cathode 5 is about 20 nm.
It is about 0 nm.

【0024】ホール輸送層3は、透明電極2上に積層さ
れる下層3aとこの上に更に積層形成した上層3bの2
層の重合層であり、それぞれのガラス転位点Tgはそれ
ぞれ60℃及び130℃程度である。
The hole transport layer 3 includes a lower layer 3a laminated on the transparent electrode 2 and an upper layer 3b further laminated thereon.
The glass transition point Tg is about 60 ° C. and about 130 ° C., respectively.

【0025】このように発光層4はガラス転位点Tgの
値が異なる下層3a及び上層3bの重合層とし、ガラス
転位点Tgは下層3aのほうが小さくて上層3bのほう
が相対的に大きい。そして、下層3aは透明電極2との
間のエネルギ障壁が小さくなるように材料を選択すれ
ば、発光層4からの光がガラス基板1の底面から取り出
されるときの発光輝度の劣化を抑えることができる。
As described above, the light emitting layer 4 is a polymerized layer of the lower layer 3a and the upper layer 3b having different values of the glass dislocation point Tg, and the glass dislocation point Tg is smaller in the lower layer 3a and relatively larger in the upper layer 3b. If the material of the lower layer 3a is selected so that the energy barrier between the lower layer 3a and the transparent electrode 2 is reduced, it is possible to suppress the deterioration of the light emission luminance when the light from the light emitting layer 4 is extracted from the bottom surface of the glass substrate 1. it can.

【0026】ここで、ホール輸送層3は、陽極として形
成されている透明電極2からの正孔の注入を効率よく行
なうためと、正孔を効率よく発光層4に注入するため
に、イオン化ポテンシャルの値が重要である。また、陰
極5から発光層4に注入された電子が透明電極2に入ら
ないようにブロッキングするための電子親和力の値も重
要である。更に、注入された正孔を発光層4まで効率よ
く運ぶためのキャリア移動度も、素子を効率よく発光さ
せるための不可欠な因子である。これらの全ての特性を
満足し、更に高い寿命を得るための高いTgを有するホ
ール輸送層3を見い出すことは、現段階においても非常
に困難である。
Here, the hole transport layer 3 has an ionization potential for efficiently injecting holes from the transparent electrode 2 formed as an anode and for efficiently injecting holes into the light emitting layer 4. The value of is important. Further, the value of the electron affinity for blocking electrons injected from the cathode 5 into the light emitting layer 4 so as not to enter the transparent electrode 2 is also important. Further, the carrier mobility for efficiently transporting the injected holes to the light emitting layer 4 is also an indispensable factor for causing the device to emit light efficiently. It is very difficult at this stage to find a hole transport layer 3 that satisfies all these characteristics and has a high Tg for obtaining a longer life.

【0027】これに対し、ホール輸送層3を多層化して
それぞれの機能を分離させたり、前述した米国特許第
4,720,432号明細書に記載のように、透明電極
2を形成するITO膜との付着力を向上させるという別
の意味での改善を付加させる試みが既になされている。
本発明者等は、発光層4とホール輸送層3の界面で引き
起こされる様々な劣化が、素子の連続稼働寿命に大きく
影響することを見い出し、その劣化層は数nm程度と非
常に薄い層であることを確認した。有機EL素子の発光
特性においては、ホール輸送層3が数nm程度と非常に
薄い層であれば、たとえこのホール輸送層3のキャリア
輸送能力が劣っていたとしても、大きな影響を与えな
い。したがって、透明電極2からの効率のよい正孔の注
入のために必要なイオン化ポテンシャルの値が適してい
なくても、またキャリア輸送能力が劣ったとしていて
も、発光層4への正孔の注入を効率よく行なうのに必要
な電子親和力の値が発光層4と適し且つTgの高い正孔
輸送材料を極めて薄くして発光層4との界面に配置し、
透明電極2側にはTgは低いけれどもイオン化ポテンシ
ャルの値が透明電極2と適し且つ正孔を効率よく運ぶた
めのキャリア移動度が高くて、しかも電子をブロックす
るための電子親和力の値が低い(絶対値)ホール輸送層
を用いれば、発光特性が良好でしかも寿命も長くて高い
信頼性を有した有機EL素子を得ることが可能となる。
On the other hand, the hole transport layer 3 is multi-layered to separate the respective functions, or as described in the aforementioned US Pat. No. 4,720,432, an ITO film for forming the transparent electrode 2 is used. Attempts have already been made to add an improvement in another sense of improving the adhesion to the steel.
The present inventors have found that various deteriorations caused at the interface between the light emitting layer 4 and the hole transport layer 3 greatly affect the continuous operating life of the device, and the deteriorated layer is a very thin layer of about several nm. Confirmed that there is. If the hole transport layer 3 is a very thin layer having a thickness of about several nm, even if the hole transport layer 3 has a poor carrier transport ability, the light emitting characteristics of the organic EL element do not have a significant effect. Therefore, even if the value of the ionization potential necessary for efficient hole injection from the transparent electrode 2 is not suitable, and even if the carrier transporting ability is inferior, the hole injection into the light emitting layer 4 is performed. A hole transporting material having a high electron affinity necessary for efficiently performing the above-described step is suitable for the light emitting layer 4 and has a high Tg, and is disposed at the interface with the light emitting layer 4;
Although the Tg is low on the transparent electrode 2 side, the value of the ionization potential is suitable for the transparent electrode 2 and the carrier mobility for efficiently transporting holes is high, and the value of the electron affinity for blocking electrons is low ( (Absolute value) If the hole transport layer is used, it is possible to obtain an organic EL device having good luminous characteristics, long life, and high reliability.

【0028】なお、発光層4側に配するホール輸送層3
が優れたキャリア輸送能力を有しているのであれば、そ
の膜厚はごく薄くする必要はない。
The hole transport layer 3 provided on the light emitting layer 4 side
Does not need to be very thin if it has excellent carrier transporting ability.

【0029】このように、Tgは高く信頼性には優れて
いるが特性上問題があったが、本発明は、有機EL素子
の正孔輸送材として、これまで使用できなかった種々の
有機材料を応用できるという材料選択肢の面からも有益
さをもたらす。また、これまで有機EL素子に応用する
ことさえ考えなかった非常に信頼性の高い材料を用いて
非常に高い寿命を有する有機EL素子を得られるという
可能性がある。
As described above, although Tg is high and excellent in reliability, there is a problem in characteristics. However, the present invention provides various organic materials which could not be used as a hole transport material of an organic EL device. It also brings benefits in terms of material options that can be applied. Further, there is a possibility that an organic EL element having a very long life can be obtained by using a very reliable material which has not been considered to be applied to the organic EL element.

【0030】また、発光特性については、ホール輸送層
3の材料の仕事関数や電子親和力がその良否を決める因
子となり得ることは明らかである。したがって、下層3
aとして寿命特性が劣るものであっても仕事関数及び電
子親和力が発光特性について好適な条件を満足する材料
を選択しさえすれば、良好な発光特性が確保できること
は既に述べたとおりである。そして、素子の寿命につい
てはホール輸送層3と発光層4との界面の状況が支配的
であるという本発明者等の知見により、上層3bには発
光層4への正孔の注入が効率よくできる仕事関数を満足
し且つ高いガラス転位点Tgを持つ材料を選べば、発光
特性が良好で寿命も高い素子を得ることが可能となる。
It is apparent that the work function and the electron affinity of the material of the hole transport layer 3 can be factors that determine the light emission characteristics. Therefore, lower layer 3
As described above, even if a has poor life characteristics, good light emission characteristics can be ensured only by selecting a material having a work function and an electron affinity satisfying suitable conditions for light emission characteristics. Based on the knowledge of the present inventors that the state of the interface between the hole transport layer 3 and the light emitting layer 4 is dominant in the lifetime of the device, injection of holes into the light emitting layer 4 is efficiently performed in the upper layer 3b. If a material that satisfies the work function that can be obtained and has a high glass transition point Tg is selected, it is possible to obtain an element having good emission characteristics and a long life.

【0031】このように、本発明では、発光層3の下層
3aと上層3bの重合によって発光輝度の低下の防止が
可能であるが、たとえば図2に示すように上層3bと同
じ組成のものを第1層3cとして下側に配置し、下層3
aと同じ組成を第2層3dとして重合したものでは、寿
命が短くなる。その理由は次のとおりである。
As described above, in the present invention, the lowering of the light emission luminance can be prevented by the polymerization of the lower layer 3a and the upper layer 3b of the light emitting layer 3. For example, as shown in FIG. The lower layer 3c is disposed on the lower side as the first layer 3c.
When the same composition as a is polymerized as the second layer 3d, the life is shortened. The reason is as follows.

【0032】すなわち、有機EL素子の駆動時の輝度低
下は、ホール輸送層3と発光層4との界面で起きる劣化
が支配的である。低いガラス転位点Tgを持つ有機材料
は、高いガラス転位点Tgを持つ材料と比べると、熱に
よる構造変化を起こしやすい。これに対し、発光層4側
に配した構造では、通電によるジュール熱や外部環境の
熱により、分子が動きやすくなり、このため発光層4と
の反応が起き、駆動時の輝度の低下を引き起こしてしま
うものと考えられる。
That is, the decrease in luminance during driving of the organic EL element is dominated by the deterioration occurring at the interface between the hole transport layer 3 and the light emitting layer 4. Organic materials having a low glass transition point Tg are more likely to undergo structural changes due to heat than materials having a high glass transition point Tg. On the other hand, in the structure arranged on the light emitting layer 4 side, molecules become easy to move due to Joule heat due to energization or heat of the external environment, which causes a reaction with the light emitting layer 4 and lowers brightness during driving. It is thought to be.

【0033】[0033]

【実施例】図1に示した素子の構成において、ガラス基
板1の層厚:1mm,透明電極2の層厚:200nm,
ホール輸送層3の層厚:50nmであって下層3a:4
0nm及び上層3b:10nm,発光層4の層厚:75
m及び陰極5の層厚:200nmのものを製作した。そ
して、(表1)に示すように、上層3bをTPOTA及
び下層3aをTPDとしたものを実施例1とし、下層3
aをTPD及び上層3bをトリフェニルアミン4量体と
したものを実施例2とする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the structure of the device shown in FIG. 1, the thickness of the glass substrate 1 is 1 mm, the thickness of the transparent electrode 2 is 200 nm,
The layer thickness of the hole transport layer 3 is 50 nm and the lower layer 3a: 4
0 nm and upper layer 3b: 10 nm, layer thickness of light emitting layer 4: 75
m and the thickness of the cathode 5: 200 nm. Then, as shown in (Table 1), the upper layer 3b was made of TPOTA and the lower layer 3a was made of TPD,
Example 2 is a case where a is TPD and the upper layer 3b is triphenylamine tetramer.

【0034】また、比較例として、図2に示した素子の
構成において、第1層3c及び第2層3dをそれぞれ本
発明における上層3b及び下層3aと同じ組成であって
同じ層厚のものを製作した。すなわち、(表1)に示す
ように、本発明の実施例1及び実施例2のそれぞれにつ
いて下層3aと上層3bとを上下逆にしたものを比較例
1及び比較例2とする。
As a comparative example, in the device configuration shown in FIG. 2, the first layer 3c and the second layer 3d have the same composition and the same layer thickness as the upper layer 3b and the lower layer 3a in the present invention, respectively. Made. That is, as shown in (Table 1), in each of Example 1 and Example 2 of the present invention, the lower layer 3a and the upper layer 3b are turned upside down to be Comparative Examples 1 and 2.

【0035】(表1)は本発明の実施例と比較例のそれ
ぞれについての寿命時間を半減期間として表したもので
あり、(表2)にTPD,TPOTA及びトリフェニル
アミン4量体のTg(℃)の値を示す。また、図3は各
実施例及び比較例について輝度の経時的変化を実験によ
って求めたプロットであり、表1に示した半減期間の値
はこのプロットに基づく。
Table 1 shows the life time of each of Examples and Comparative Examples of the present invention as a half-life, and Table 2 shows Tg of TPD, TPOTA and triphenylamine tetramer. ° C). FIG. 3 is a plot of the change over time in luminance of each of the examples and the comparative examples obtained by experiments. The values of the half-life periods shown in Table 1 are based on these plots.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】[0037]

【表2】 [Table 2]

【0038】図3のプロット線図から明らかなように、
本発明の実施例1及び2の構成では、比較例1及び2の
ものと比べると、明らかに発光輝度の経時的な減衰の割
合が小さい傾向にある。
As is apparent from the plot of FIG.
In the configurations of Examples 1 and 2 of the present invention, the rate of decay of the emission luminance over time tends to be clearly smaller than those of Comparative Examples 1 and 2.

【0039】本発明の実施例と比較例との相違は、実施
例1及び2における下層3a及び上層3bの関係が比較
例1及び2ではそれぞれ上下反転した位置関係になって
いることだけであり、ガラス転位点Tgの値の関係も逆
になっている。したがって、ホール輸送層3を上下の2
層の重合としたときには、ITOの透明電極2側の下層
3aのガラス転位点Tgが小さくて上層3bのガラス転
位点Tgが大きいという関係とすることが、発光輝度の
低下を抑制する因子であることが判る。
The difference between the embodiment of the present invention and the comparative example is only that the relationship between the lower layer 3a and the upper layer 3b in the examples 1 and 2 is a vertically inverted positional relationship in the comparative examples 1 and 2. The relationship between the values of the glass transition points Tg is also reversed. Therefore, the hole transport layer 3 is formed by
When the layers are polymerized, the relation that the glass dislocation point Tg of the lower layer 3a on the transparent electrode 2 side of the ITO is small and the glass dislocation point Tg of the upper layer 3b is large is a factor for suppressing the reduction of the emission luminance. You can see that.

【0040】[0040]

【発明の効果】請求項1の発明では、発光層側に高いガ
ラス転位点を持つホール輸送層を配することで、連続駆
動時における輝度減衰の原因となる発光層との拡散反応
を抑えることができるので、発光輝度の経時的な減衰が
抑えられ、発光素子の寿命を格段に長くすることができ
る。したがって、従来では素子の適用分野が限られる傾
向にあったが、寿命向上により各種のディスプレイ装置
等への適用が可能とる。
According to the first aspect of the present invention, by disposing a hole transport layer having a high glass transition point on the light emitting layer side, it is possible to suppress a diffusion reaction with the light emitting layer which causes a luminance decay during continuous driving. Therefore, the decay of the light emission luminance over time can be suppressed, and the life of the light emitting element can be significantly extended. Therefore, conventionally, the application field of the element has tended to be limited. However, the improvement of the service life enables application to various display devices and the like.

【0041】請求項2の発明では、発光層側に分子数の
大きいホール輸送層を配するこで、連続駆動時における
輝度減衰の原因となる発光層との拡散反応を抑えること
ができるので、発光輝度の経時的な減衰が抑えられ、発
光素子の寿命を格段に長くすることができる。
According to the second aspect of the present invention, by disposing a hole transporting layer having a large number of molecules on the side of the light emitting layer, it is possible to suppress a diffusion reaction with the light emitting layer which causes a decrease in luminance during continuous driving. The decay of the light emission luminance over time can be suppressed, and the life of the light emitting element can be significantly extended.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態による有機EL素子の概
略を示す縦断面図
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an organic EL device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の有機EL素子においてホール輸送層の下
層と上層とを上下反転した重合としたときの概略を示す
縦断面図
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing a case where a lower layer and an upper layer of a hole transport layer are polymerized upside down in the organic EL device of FIG. 1;

【図3】本発明の実施例と比較例の発光輝度の経時的な
変化を示すプロット線図
FIG. 3 is a plot diagram showing a change over time in light emission luminance of an example of the present invention and a comparative example.

【図4】従来例であってホール輸送層を単層とした例の
有機EL素子の概略縦断面図
FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of an organic EL device of a conventional example in which a hole transport layer is a single layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 2 透明電極 3 ホール輸送層 3a 下層 3b 上層 3c 第1層 3d 第2層 4 発光層 5 陰極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Transparent electrode 3 Hole transport layer 3a Lower layer 3b Upper layer 3c First layer 3d Second layer 4 Light emitting layer 5 Cathode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に、少なくとも陽極と有機薄膜層と
陰極とを順に積層し、有機薄膜層を陽極上に積層形成し
たホール輸送層とその上に積層形成した発光層とした有
機エレクトロルミネセンス素子であって、ホール輸送層
を、ガラス転位点が低く且つ陽極との間のエネルギ障壁
が小さい特性を持つ下層と、この下層よりも高いガラス
転位点を持つ特性の上層との積層構造としてなることを
特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
1. An organic electroluminescent device comprising: a hole transport layer in which at least an anode, an organic thin film layer, and a cathode are sequentially laminated on a substrate, and an organic thin film layer formed on the anode and a light emitting layer formed thereon. In the sense element, the hole transport layer has a laminated structure of a lower layer having a low glass dislocation point and a small energy barrier between the anode and an upper layer having a glass dislocation point higher than the lower layer. An organic electroluminescent device, comprising:
【請求項2】請求項1に記載の有機エレクトロルミネセ
ンス素子であって、前記記載のホール輸送層が、下層の
ホール輸送層と、この下層のホール輸送層と比べて大き
な分子数を持つ上層との積層構造としてなることを特徴
とする有機エレクトロルミネセンス素子。
2. The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein said hole transport layer has a lower hole transport layer and an upper layer having a larger number of molecules than the lower hole transport layer. An organic electroluminescence device characterized by having a laminated structure of:
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