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JP6199059B2 - Organic electroluminescence device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description

本発明は、エレクトロスプレー(ES)法を用いた分子量2,000以下の低分子量系有機材料層を含む多層型有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法及びその製造方法により製造された多層型有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。   The present invention relates to a method for producing a multilayer organic electroluminescence device including a low molecular weight organic material layer having a molecular weight of 2,000 or less using an electrospray (ES) method, and a multilayer organic electroluminescence device produced by the production method About.

有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELと略称することがある)素子は、有機材料から成る薄膜の両面に電極を設け、その電極間に電圧を印加することによって両面の電極から有機薄膜中に注入される電荷(電子と正孔)の再結合による発光を利用する電流駆動型の発光素子であり、低電圧で高い発光輝度が得られることや自発光による高い視認性などから薄型軽量ディスプレイや照明などへの応用研究が活発に進められている。   An organic electroluminescence (hereinafter sometimes abbreviated as “organic EL”) element is injected into an organic thin film from both electrodes by providing electrodes on both surfaces of a thin film made of an organic material and applying a voltage between the electrodes. Current-driven light-emitting elements that use light emission due to recombination of charge (electrons and holes), and are thin and light-weight displays and lighting because of high light emission brightness at low voltage and high visibility due to self-light emission Application research is actively promoted.

現在有機EL素子作製に主に使用されている有機薄膜の成膜方法には、真空蒸着法に代表されるドライプロセスとスピンコート法に代表されるウエットプロセスがある。ドライプロセスは、比較的低分子量の有機材料を用いる成膜プロセスで、膜厚のコントロールが容易、適当な開口部を持ったマスクを用いた塗り分けが可能、性質の異なった有機材料の積層構造が容易に作成可能、などの特長がある。この中でも特に、積層構造が容易に作成できる「多層化技術」は特に重要で、この技術が特に有機ELの発光効率や素子寿命を飛躍的に向上させ、有機ELを実用デバイスとして多くのアプリケーションに採用させるまでに飛躍させてきた。しかし、この技術には真空装置を必要とするため、装置の初期導入や維持費用が高額であることや大型基板使用が困難であることなどから、生産性の向上、すなわち製造コストの改善に制約があるとされている。   Currently, organic thin film formation methods mainly used for organic EL device fabrication include a dry process typified by vacuum deposition and a wet process typified by spin coating. The dry process is a film formation process that uses relatively low molecular weight organic materials. The film thickness can be easily controlled, and can be applied separately using a mask with an appropriate opening. A laminated structure of organic materials with different properties. It is easy to create. Of these, the “multi-layer technology” that allows easy creation of a laminated structure is particularly important, and this technology particularly improves the light emission efficiency and element life of organic EL, making it a practical device for many applications. It has made a leap forward until it is adopted. However, since this technology requires a vacuum device, the initial introduction and maintenance cost of the device is expensive, and it is difficult to use a large substrate, which restricts improvement of productivity, that is, improvement of manufacturing cost. It is said that there is.

一方のウエットプロセスは、成膜性や耐熱性などの物理的な安定性に優れる高分子材料に適用できることや、装置が単純で真空など特殊雰囲気を必要としないなど大量生産に適したプロセスであり、省エネルギー、かつ低価格での製品製造には適しているとされている。しかし、高効率化や長寿命化実現のためには、前記したような異なった性質を持った材料による積層構造を作製することが重要であるが、ウエットプロセスにおいては、上層塗液溶媒が下層の有機材料を溶出したり、浸透により下層の剥離を生じさせたりする。こうした現象を抑制するために架橋硬化剤など添加剤が使用されることもあるが、これらの添加剤は発光機能の障害となることが知られており、デバイス機能を損なわずに高性能な多層構造を実現することは極めて困難とされている。   On the other hand, the wet process is suitable for mass production because it can be applied to polymer materials with excellent physical stability such as film formability and heat resistance, and the equipment is simple and does not require a special atmosphere such as vacuum. It is said to be suitable for energy-saving and low-cost product manufacturing. However, in order to achieve higher efficiency and longer life, it is important to produce a laminated structure made of materials having different properties as described above. However, in the wet process, the upper layer coating solvent is used for the lower layer. The organic material is eluted or the lower layer is peeled off by permeation. In order to suppress these phenomena, additives such as cross-linking curing agents are sometimes used. However, these additives are known to hinder the light emitting function, and a high-performance multilayer without impairing the device function. It is extremely difficult to realize the structure.

一方で、簡易にパターン作成が可能であるなどとしてES法を、有機ELをはじめとした有機半導体薄膜素子の作製に利用する提案が複数なされている。ES法は機能材料を溶解させた溶液を、導電性の基体とその溶液を放出するノズルとの間に高電圧を印加しながら、その基体に吹き付ける方法である。この方法は帯電した溶解液が細かいナノオーダーレベルの液滴となって互いに反発・分散して、微細なナノオーダーレベルの液滴を形成、この際の急激な表面積増加に伴って溶媒が蒸発し、溶液中の溶質(機能材料)のみがほぼ乾燥した状態で基体に付着して均一な層を作成するため複数層を積層するのにも有用とされる。   On the other hand, a plurality of proposals have been made to use the ES method for manufacturing an organic semiconductor thin film element such as an organic EL because a pattern can be easily created. The ES method is a method in which a solution in which a functional material is dissolved is sprayed on a substrate while applying a high voltage between a conductive substrate and a nozzle that discharges the solution. In this method, the charged solution is repelled and dispersed into fine nano-order level droplets to form fine nano-order level droplets, and the solvent evaporates as the surface area increases rapidly. Since only a solute (functional material) in the solution adheres to the substrate in a substantially dry state to form a uniform layer, it is useful for laminating a plurality of layers.

特許文献1には、ES法に使用する塗液が室温で蒸気圧500Pa以下の溶媒を含有するものとすることが記載されている。また特許文献2には、ESの原料液に対して電荷付与、吐出を段階的に行うことが記載されている。さらに、特許文献3には、電荷輸送機能を有するデバイス、特に電子写真感光体に関わる発明が記載されている。
また、非特許文献1、及び2には高分子有機EL材料を用いた有機EL素子の作製に関する記載がされている。
Patent Document 1 describes that the coating liquid used in the ES method contains a solvent having a vapor pressure of 500 Pa or less at room temperature. Patent Document 2 describes that charge application and ejection are performed stepwise on the ES raw material liquid. Furthermore, Patent Document 3 describes an invention relating to a device having a charge transport function, particularly an electrophotographic photosensitive member.
Non-Patent Documents 1 and 2 describe production of an organic EL element using a polymer organic EL material.

また、特許文献4には本発明と同様の低分子系有機材料を使用した有機EL素子の製造方法に関する開示がされているが、電極や無機材料等の基材表面が親水性表面を有する場合、直接ES法で低分子系有機材料の薄膜を作成することは困難であり、それらの表面改質の必要性に関する情報は開示されていない。またES法に好適に使用できる溶媒の特性に関する情報も開示されていない。なお、非特許文献3では、混合溶媒の誘電率(εm)は混合される溶媒各々の誘電率(ε1、ε2)とその体積分率(φ1、φ2)の和で示されることが示されている。 Patent Document 4 discloses a method for producing an organic EL device using a low molecular weight organic material similar to that of the present invention, but the surface of a substrate such as an electrode or an inorganic material has a hydrophilic surface. In addition, it is difficult to directly form a thin film of a low molecular weight organic material by the ES method, and information on the necessity of surface modification is not disclosed. Also, no information is disclosed regarding the properties of solvents that can be suitably used in the ES method. In Non-Patent Document 3, the dielectric constant (εm) of the mixed solvent is indicated by the sum of the dielectric constants (ε 1 , ε 2 ) and volume fractions (φ 1 , φ 2 ) of the mixed solvents. It is shown.

特開2007−305507号公報JP 2007-305507 A 特開2009−43561号公報JP 2009-43561 A 特開2009−251386号公報JP 2009-251386 A WO2011−001613号公報WO2011-001613

R. Saf et al., Nature Materials, vol.3, p323 (2004)R. Saf et al., Nature Materials, vol. 3, p323 (2004) J. Ju, Y. Yamagata and T. Higuchi, Adv. Mater., vol.21, p4343(2009)J. Ju, Y. Yamagata and T.K. Higuchi, Adv. Mater., Vol. 21, p 4343 (2009) A. Jouyban et al., International Journal of Pharmaceutics, vol.269, p353(2004)A. Joyban et al., International Journal of Pharmaceuticals, vol. 269, p353 (2004)

本発明は、分子量2,000以下の低分子量系有機材料層を有する多層型有機EL発光素子をES法により製造することを目的とする。   An object of the present invention is to produce a multilayer organic EL light emitting device having a low molecular weight organic material layer having a molecular weight of 2,000 or less by the ES method.

ES法では、溶媒に溶解した溶質が基板に到達(着弾)時にはほぼ乾燥状態となっていることが特徴として挙げられるが、同時に溶媒などの緩衝作用がないことは、着弾粒子の薄膜への成長工程で、材料及び基板表面の性状がより強く影響されるものと考えられる。   The ES method is characterized by the fact that the solute dissolved in the solvent is almost dry when it reaches the substrate (landing), but at the same time, there is no buffering action of the solvent or the like. It is considered that the material and the properties of the substrate surface are more strongly influenced by the process.

すなわち、有機EL素子作製などで一般的に使用される洗浄法で表面を洗浄したITO(インジウム−錫合金)などの親水性電極の表面では、N,N’−ビス(ナフタレン−1−イル)−N,N'−ビス(フェニル)−ベンジジン(α−NPD)やN,N'−ビス(3−メチルフェニル)−N,N'−ビス(フェニル)−ベンジジン(TPD)に代表される疎水性の強い低分子系有機EL材料は、噴霧された微粒子は薄膜とはならずに網目状の凝集組織を形成し、更に噴霧を続けると絶縁性の厚膜となる性質がある。   That is, N, N′-bis (naphthalen-1-yl) is formed on the surface of a hydrophilic electrode such as ITO (indium-tin alloy) whose surface is cleaned by a cleaning method generally used in organic EL device fabrication. -N, N′-bis (phenyl) -benzidine (α-NPD) and N, N′-bis (3-methylphenyl) -N, N′-bis (phenyl) -benzidine (TPD) The low-molecular-weight organic EL material having a strong property has the property that the sprayed fine particles do not become a thin film but form a network-like aggregated structure, and when spraying continues, an insulating thick film is formed.

また、ES法では、帯電した液滴が互いに反発、分散することで表面積が急増し、これに伴って溶媒が揮散して微小な溶質が析出する。このために塗工液には帯電され易い、すなわち極性の大きな溶媒である水、酢酸、ギ酸などの有機酸、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類やアセトニトリル、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルフォキシド(DMSO)などの高極性非プロトン性溶媒やその混合液が採用される。   In the ES method, the charged droplets repel and disperse with each other, so that the surface area increases rapidly, and along with this, the solvent is volatilized and a fine solute is deposited. For this reason, the coating solution is easily charged, that is, a highly polar solvent such as water, acetic acid, formic acid and other organic acids, methanol, ethanol, isopropanol and other alcohols, acetonitrile, dimethylformamide (DMF), dimethylsulfo. A highly polar aprotic solvent such as xoxide (DMSO) or a mixture thereof is employed.

一方、高温真空下での蒸着法によりアモルファス薄膜を形成する低分子量系有機半導体材料では、水素結合などの分子間相互作用により高沸点、高融点の原因や、脱炭酸、脱水などによる分解現象の起点となるカルボン酸基(COOH基)やアルコール基(OH基)などの高極性官能基を分子構造中に持たない低極性分子が大半であり、こうした材料を溶解するためには一般的に低極性なトルエンやキシレンなどの溶媒が使用される。   On the other hand, low molecular weight organic semiconductor materials that form amorphous thin films by vapor deposition under high temperature vacuum cause high boiling points and high melting points due to intermolecular interactions such as hydrogen bonding, and decomposition phenomena due to decarbonation and dehydration. Most low-polar molecules do not have high-polar functional groups such as carboxylic acid groups (COOH groups) or alcohol groups (OH groups) in the molecular structure as the starting point. Polar solvents such as toluene and xylene are used.

すなわち、ES法を用いて有機EL材料による薄膜を形成しようとする場合には、噴霧性と材料溶解性の双方を兼ね備えた溶液の調製が必要となる。しかし、従来のES法も用いた成膜に関する知見は高分子系材料の使用を想定したものであり、低分子系材料に対してどのような溶媒が好適であるかを見極める定量的な指標は存在しない。   That is, when a thin film made of an organic EL material is to be formed using the ES method, it is necessary to prepare a solution having both sprayability and material solubility. However, the knowledge about film formation using the conventional ES method is based on the assumption of the use of high molecular weight materials, and the quantitative index to determine what kind of solvent is suitable for low molecular weight materials is not exist.

こうした状況を鑑み本発明者らが鋭意検討を行った結果、ES法を用いて親水性表面を持つ電極表面に有機半導体薄膜を形成する際に、親水電極表面を表面改質剤で疎水性に制御することと、噴霧性を確保するために必要な要件(=高極性溶媒、親水性)と、溶解性を確保するための要件(=低極性溶媒、疎水性)という2つの相反する要件の双方を満足できる溶媒系を見出す指標として溶媒の誘電率を利用した塗液設計を行うことにより、凝集が抑制された平滑性の高い薄膜を形成できる条件を見出して本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies by the present inventors in view of such a situation, when forming an organic semiconductor thin film on an electrode surface having a hydrophilic surface using the ES method, the hydrophilic electrode surface is made hydrophobic with a surface modifier. There are two conflicting requirements: control, necessities to ensure sprayability (= high polarity solvent, hydrophilicity), and requirements to ensure solubility (= low polarity solvent, hydrophobicity) By designing the coating liquid using the dielectric constant of the solvent as an index to find a solvent system that can satisfy both, the inventors have found the conditions for forming a highly smooth thin film with suppressed aggregation, and have completed the present invention. .

本発明は、陽極及び陰極の間に複数の有機材料層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、水の接触角70度未満の親水性表面を有する電極表面を、表面改質剤により水の接触角70度以上100度未満に調整した後、この電極に接して分子量2,000以下の電荷輸送材料を溶媒に溶解した溶液を用いてエレクトロスプレー法により成膜す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の製造方法である。   The present invention relates to a method for producing an organic electroluminescence device having a plurality of organic material layers between an anode and a cathode, wherein the surface of the electrode having a hydrophilic surface with a water contact angle of less than 70 degrees is formed by a surface modifier. After adjusting the contact angle of water to 70 degrees or more and less than 100 degrees, the film is formed by electrospray using a solution in which a charge transport material having a molecular weight of 2,000 or less is dissolved in a solvent in contact with this electrode. It is a manufacturing method of an organic electroluminescent element.

上記有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、電荷輸送材料を溶解する溶媒が、誘電率が5.5〜18.0である溶媒であることが望ましい。   In the method for manufacturing the organic electroluminescence element, the solvent for dissolving the charge transport material is preferably a solvent having a dielectric constant of 5.5 to 18.0.

上記有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、表面改質剤は、水の接触角70度未満の親水性表面を有する電極表面を水の接触角70度以上110度未満に調整できる自己組織化単分子膜(SAM)形成材料を使用する。好ましくは、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、若しくはn−オクチルフォスフォン酸(OPA)である。
In the method for producing an organic electroluminescence device, the surface modifier is a self-assembled monomolecule capable of adjusting an electrode surface having a hydrophilic surface with a water contact angle of less than 70 degrees to a water contact angle of 70 degrees to less than 110 degrees. A film (SAM) forming material is used. Hexamethyldisilazane (HMDS) or n-octylphosphonic acid (OPA) is preferred .

本発明によって、エレクトロスプレー法を用いた低分子量系有機材料層を含む高性能な多層型有機EL素子を提供することができる。   According to the present invention, a high-performance multilayer organic EL device including a low molecular weight organic material layer using an electrospray method can be provided.

ES装置の構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of ES apparatus. ES法で有機半導体材料溶液を、親水性表面を持つITO上に直接噴霧した際の表面の原子間力顕微鏡像であるIt is an atomic force microscope image of a surface when an organic semiconductor material solution is sprayed directly onto ITO having a hydrophilic surface by the ES method. ES法で基板に到達した粒子の表面移動、凝集、固化のイメージ図である。It is an image figure of the surface movement of the particle | grains which reached | attained the board | substrate by ES method, aggregation, and solidification. 異なる表面処理を行った電極上に溶液をES噴霧した表面の顕微鏡写真である。It is the microscope picture of the surface which carried out ES spraying of the solution on the electrode which performed different surface treatment. 異なる表面処理を行った電極上に溶液をES噴霧した表面の偏光顕微鏡写真である。It is a polarizing microscope photograph of the surface which carried out ES spraying of the solution on the electrode which performed different surface treatment.

以下、本発明を詳細に説明する。
前述のようにES法では、溶媒に溶解した溶質(基質)が基板着弾時にはほぼ乾燥状態となっていることが特徴として挙げられるが、同時に溶媒などの緩衝作用がないことは、着弾粒子の薄膜への成長過程で、材料、及び基板表面の性状がより強く影響されるものと考えられる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
As described above, the ES method is characterized in that the solute (substrate) dissolved in the solvent is almost dry when the substrate lands, but at the same time, there is no buffering action of the solvent or the like. It is considered that the material and the properties of the substrate surface are more strongly influenced during the growth process.

すなわち、有機EL素子作製などで一般的に使用される洗浄法で表面を洗浄したITO(インジウム−錫合金)電極などいわゆる親水性の表面では、α−NPDやTPDに代表される疎水性の強い低分子系有機半導体材料は、噴霧された微粒子が薄膜とはならずに凝集して網目状の凝集組織を形成し、更に噴霧を続けると絶縁性の厚膜となる。   That is, on a so-called hydrophilic surface such as an ITO (indium-tin alloy) electrode whose surface is cleaned by a cleaning method generally used in the production of organic EL elements, etc., it has a strong hydrophobic property represented by α-NPD and TPD. In the low molecular weight organic semiconductor material, sprayed fine particles do not become a thin film but aggregate to form a network-like aggregated structure, and when spraying is continued, an insulating thick film is formed.

図2に、ITO表面にα−NPD又はTPDの溶液をES法で噴霧して得られる膜の原子間力顕微鏡(AFM)像を示す。図2中、(1)はα−NPDの膜を示し、(2)はTPDの膜を示す。いずれも、網目状に凝集している状態となっていることが分かる。   FIG. 2 shows an atomic force microscope (AFM) image of a film obtained by spraying an α-NPD or TPD solution on the ITO surface by the ES method. In FIG. 2, (1) shows an α-NPD film, and (2) shows a TPD film. It can be seen that both are in a state of agglomerating in a network.

サンプル作製時のES噴霧条件は以下の通り。
溶液濃度:0.05重量%
溶媒組成(体積比):ジクロロメタン/DMF=4/1(ε=14.9)
印加電圧:10kV
ガラスキャピラリー先端径:10μm
噴霧距離(ノズルから基板まで距離):50mm
吐出時間:600秒
The ES spray conditions at the time of sample preparation are as follows.
Solution concentration: 0.05% by weight
Solvent composition (volume ratio): dichloromethane / DMF = 4/1 (ε = 14.9)
Applied voltage: 10 kV
Glass capillary tip diameter: 10 μm
Spray distance (distance from nozzle to substrate): 50 mm
Discharge time: 600 seconds

図2に示されるような網目状の凝集状態は、低極性・疎水性な低分子量系有機半導体材料が、高極性で親水性な基板上に粒子状に着弾した際、その粒子は固定化されて薄膜とはならず、表面を移動して凝集、固化していくものと考えられる。   The network-like aggregated state as shown in FIG. 2 indicates that when a low-polarity / hydrophobic low molecular weight organic semiconductor material lands on a highly polar and hydrophilic substrate, the particles are immobilized. It is thought that it does not become a thin film but moves and aggregates and solidifies on the surface.

図3に表面移動から凝集、固化するイメージを示した。図3の上側の図は理想的な膜の形成状況を示し、下側の図は実際の膜の形成状況を示す。
一方、成膜性に優れた高分子量系材料ではこうした現象は観察されておらず、理想的な膜の形成が可能であり、低分子系材料特有の現象であると考えられる。
FIG. 3 shows an image of aggregation and solidification from surface movement. The upper diagram in FIG. 3 shows an ideal film formation state, and the lower diagram shows an actual film formation state.
On the other hand, such a phenomenon has not been observed in a high molecular weight material excellent in film formability, and an ideal film can be formed, which is considered to be a phenomenon peculiar to a low molecular material.

本発明では、こうした凝集現象を抑制して安定な薄膜を形成するため、下地の性質(濡れ性)の制御に着目した。   In the present invention, in order to suppress such agglomeration phenomenon and form a stable thin film, attention was paid to control of the properties (wetting properties) of the base.

前記のように、親水性表面を持つITO上では、噴霧したTPDは網目状の凝集状態となるが、表面改質剤により表面を適度な疎水性に制御すると、TPDは凝集せず表面平滑性の高い薄膜が形成される。ここで、本発明でいう表面改質剤は、表面の親水性を低減させ、又は疎水性を向上させるものをいう。表面改質剤層の厚みは、素子性能に極力影響を与えないように単分子膜〜1nm程度がよい。   As described above, on the ITO having a hydrophilic surface, the sprayed TPD is in a network-like aggregated state, but when the surface is controlled to an appropriate hydrophobicity by the surface modifier, the TPD does not aggregate and the surface smoothness A thin film is formed. Here, the surface modifier as referred to in the present invention refers to those that reduce the hydrophilicity of the surface or improve the hydrophobicity. The thickness of the surface modifier layer is preferably about 1 nm to 1 nm so as not to affect the device performance as much as possible.

表面改質剤として自己組織化単分子膜(SAM)形成材料が好ましく挙げられる。ここで、SAMとはSelf−Assemble Monolayerの略語であり、有機分子の化学吸着過程で固体表面に自己集積化、自己組織化によって形成される単分子膜の総称である。
こうした性質を示す材料としては、金電極表面での有機硫黄分子がとくに有名であるが、本発明のような親水性の電極、すなわち酸化物表面にはカルボン酸、ホスホン酸、リン酸エステル、有機シラン分子などがSAMを形成しやすいといわれている。
As the surface modifier, a self-assembled monolayer (SAM) forming material is preferably exemplified. Here, SAM is an abbreviation for Self-Assembles Monolayer and is a general term for monomolecular films formed by self-assembly and self-assembly on a solid surface in the process of chemical adsorption of organic molecules.
Organic sulfur molecules on the surface of the gold electrode are particularly famous as materials exhibiting such properties, but the hydrophilic electrode as in the present invention, that is, the oxide surface has carboxylic acid, phosphonic acid, phosphate ester, organic It is said that silane molecules and the like easily form SAM.

表1に各種表面改質剤とその水との接触角、及び成膜性の良否を示す。
図4の(1)はITO上にTPDを直接ES噴霧した状態の顕微鏡写真を示す。
また、図4の(2)はITO上にHMDSを吸着処理した後にTPDをES噴霧した状態の顕微鏡写真を、図5の(1)はその偏光顕微鏡写真を示す。図4の(3)は、ITO上にOPAを吸着処理した後にTPDをES噴霧した状態の顕微鏡写真を、図5の(2)はその偏光顕微鏡写真を示す。図4の(4)は、ITO上にFOPA(フッ素化オクチルフォスフォン酸)を吸着処理した後にTPDをES噴霧した状態の顕微鏡写真を、図5の(3)はその偏光顕微鏡写真を示す。



Table 1 shows the contact angles between various surface modifiers and their water and the film quality.
FIG. 4 (1) shows a photomicrograph of TPD directly sprayed on ITO with ES.
Further, (2) in FIG. 4 shows a photomicrograph of the state in which HMDS is adsorbed on ITO and then TSP is sprayed with ES, and (1) in FIG. (3) in FIG. 4 shows a micrograph of the state in which OPA is adsorbed on ITO and then TPD is sprayed with ES, and (2) in FIG. 5 shows a polarization micrograph thereof. (4) in FIG. 4 shows a photomicrograph of the state in which FOPA (fluorinated octylphosphonic acid ) is adsorbed on ITO and then TPD is sprayed with ES, and (3) in FIG. 5 shows a polarizing photomicrograph thereof.



表1、及び図4、5に示したサンプルは、洗浄を行ったITO基板上に各々表面改質処理を行った後、ES法によりTPDを噴霧した状態を示すものである。この時のES法の噴霧条件は以下の通り。
TPD溶液濃度:0.07重量%
溶媒組成(体積比):ジクロロメタン/DMF=4/1
印加電圧:10kV
ガラスキャピラリー先端径:10μm
噴霧距離:50mm
吐出時間:600秒
The samples shown in Table 1 and FIGS. 4 and 5 show a state in which TPD is sprayed by the ES method after each surface modification treatment is performed on the cleaned ITO substrate. The spraying conditions of the ES method at this time are as follows.
TPD solution concentration: 0.07% by weight
Solvent composition (volume ratio): dichloromethane / DMF = 4/1
Applied voltage: 10 kV
Glass capillary tip diameter: 10 μm
Spray distance: 50mm
Discharge time: 600 seconds

また、洗浄を行ったITO基板上に各々表面改質処理を行った後の接触角の測定条件は以下の通りである。
使用機器:協和界面化学(株)製 DM-301
使用溶媒:水
測定液滴体積:1μL
測定温度:25℃
The contact angle measurement conditions after each surface modification treatment on the cleaned ITO substrate are as follows.
Equipment used: DM-301, manufactured by Kyowa Interface Chemical Co., Ltd.
Solvent used: Water Measurement droplet volume: 1 μL
Measurement temperature: 25 ° C

ここでの気相吸着法とは、改質剤(本実験ではHMDS、OPA、FOPA)原液をシャーレなどの小容器中にいれ、これと改質前の基板を大容器に仕切って入れた後、加熱処理することにより、基板表面の性質を改善する。すなわち、容器中で110℃、5分加熱して改質剤蒸気を基板表面に十分吸着させた後に基板を取り出し、110℃のホットプレート上で5分間乾燥する。   The gas phase adsorption method here refers to a method in which a modifier (in this experiment, HMDS, OPA, FOPA) stock solution is placed in a small container such as a petri dish and the substrate before modification is partitioned into a large container. The properties of the substrate surface are improved by heat treatment. That is, the substrate is taken out after being heated in a container at 110 ° C. for 5 minutes to sufficiently adsorb the modifier vapor onto the substrate surface, and dried on a 110 ° C. hot plate for 5 minutes.

表1中の表面平滑性は、図4の(1)や(2)に示したように、顕微鏡観察において偏光像に散乱光が観察されなかったものを○、図4の(3)に示したように、顕微鏡観察において偏光像に散乱光が観察されたものを×とした。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the surface smoothness in Table 1 indicates that the scattered light was not observed in the polarization image in the microscopic observation, and is shown in FIG. 4C. As described above, the case where scattered light was observed in the polarization image in the microscopic observation was taken as x.

前記のように、親水性が高い電極上にES法で噴霧して有機EL材料薄膜層を形成する場合、表面改質剤で適度な疎水性表面へ処理する必要がある。被覆の方法としては、ES法以外であれば昇華蒸着等のドライプロセスであってもスピンコートや印刷、吸着等のウエットプロセスであってもよいが、その表面の接触角が70度以上であり、好ましくは75度以上であり、110度未満、好ましくは105度未満が良い。上記ES法以外の被覆の方法としては、シーエムシー出版、「プリンタブル有機エレクトロニクスの最新技術」、2008年に記載される方法が挙げられ、具体的には昇華蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法、インクジェット法、ノズルプリント法、グラビア印刷法、及びスリットコート法等のウエットプロセスが挙げられる。   As described above, when an organic EL material thin film layer is formed by spraying on an electrode having high hydrophilicity by the ES method, it is necessary to treat the surface to an appropriate hydrophobic surface with a surface modifier. The coating method may be a dry process such as sublimation vapor deposition or a wet process such as spin coating, printing, or adsorption as long as it is other than the ES method, but the contact angle of the surface is 70 degrees or more. , Preferably 75 degrees or more, less than 110 degrees, preferably less than 105 degrees. Examples of coating methods other than the ES method include the methods described in CMC Publishing, “Latest technology of printable organic electronics”, 2008. Specifically, a dry process such as a sublimation vapor deposition method, a spin coating method, and the like. And wet processes such as an inkjet method, a nozzle printing method, a gravure printing method, and a slit coating method.

好ましい表面改質剤としては、適度な疎水性を付与できる低分子量有機材料で、いわゆる自己集積化単分子膜材料が挙げられる。より好ましくは、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、トリメチルシリルクロライド、N,N’‐ビス(トリメチルシリル)ウレアなどのシリル化剤、オクチルフォスフォン酸(OPA)、テトラデシルフォスフォン酸(TDPA)、ヘキサデシルフォスフォン酸(HDPA)などのホスホン酸類などが使用できる。   Preferred surface modifiers include low molecular weight organic materials that can impart moderate hydrophobicity, so-called self-assembled monolayer materials. More preferably, silylating agents such as hexamethyldisilazane (HMDS), trimethylsilyl chloride, N, N′-bis (trimethylsilyl) urea, octylphosphonic acid (OPA), tetradecylphosphonic acid (TDPA), hexadecyl Phosphonic acids such as phosphonic acid (HDPA) can be used.

表面の接触角が70度以上の電極に接して少なくとも1層の有機層(電荷輸送材料を含む有機材料層)をES法により設ける。有機層が複数層ある場合は、電極と接する第1層を改質層とし、改質層と接する第2層を有機層(2)とし、有機層(2)と接する第3層を有機層(3)とし、以下同様にして第n層の有機層(n)までを形成することが好ましい。ここで、有機層(2)〜(n-1)の上記接触角が70度以上110度以下であれば、その上に形成される次の有機層もES法により形成することが好ましい。接触角が70度以上110度以下となる有機層が得られない場合は、電極表面の改質と同様に蒸着法や吸着法で表面を改質することもできる。   At least one organic layer (an organic material layer including a charge transport material) is provided by an ES method in contact with an electrode having a surface contact angle of 70 degrees or more. When there are a plurality of organic layers, the first layer in contact with the electrode is the modified layer, the second layer in contact with the modified layer is the organic layer (2), and the third layer in contact with the organic layer (2) is the organic layer. In the same manner, it is preferable to form the organic layer (n) up to the nth layer. Here, if the contact angle of the organic layers (2) to (n-1) is 70 degrees or more and 110 degrees or less, the next organic layer formed thereon is also preferably formed by the ES method. When an organic layer having a contact angle of 70 degrees or more and 110 degrees or less cannot be obtained, the surface can be modified by vapor deposition or adsorption similarly to the modification of the electrode surface.

表2に各種溶媒の沸点、代表的な有機半導体材料(電荷輸送材料)であるTPD及びα−NPDの溶解性、ES法での噴霧性、及び誘電率を示す。
これから、噴霧性に関しては、溶媒の誘電率の下限値はTHF(7.5)とクロロホルム(4.8)の範囲内に、TPDの溶解性に関しては、溶媒の誘電率の上限値はMEK(15.5)とIPA(18)との範囲内にあることが判る。なお、ES法で使用される溶媒の沸点は、すばやく揮発することができる150℃以下であることが好ましい。
Table 2 shows boiling points of various solvents, solubility of TPD and α-NPD which are typical organic semiconductor materials (charge transport materials), sprayability by ES method, and dielectric constant.
From this, regarding the sprayability, the lower limit of the dielectric constant of the solvent is in the range of THF (7.5) and chloroform (4.8), and regarding the solubility of TPD, the upper limit of the dielectric constant of the solvent is MEK ( 15.5) and IPA (18). In addition, it is preferable that the boiling point of the solvent used by ES method is 150 degrees C or less which can volatilize rapidly.

表2において、溶解性は、1.0mg/ml以上溶解するものを○とし、未満のものを×とした。噴霧性は、帯電による微細均一な円錐霧状の広がり(図1に示すような状態)が生成した場合を○、帯電できずに液滴が落下するのみの場合を×とした。
また、溶解性及び誘電率の測定は、常温(25℃)で行った。また、ES法による製膜も常温(25℃)で行った。
In Table 2, the solubility was evaluated as “◯” when dissolved at 1.0 mg / ml or more, and “×” when less than 1.0 mg / ml. As for the sprayability, a case where a fine and uniform conical mist-like spread (state as shown in FIG. 1) was generated by charging was indicated by ◯, and a case where droplets were dropped without being charged was indicated by ×.
The solubility and dielectric constant were measured at room temperature (25 ° C.). Moreover, the film formation by the ES method was also performed at room temperature (25 ° C.).

更に、混合溶媒の誘電率(εm)は混合される溶媒各々の誘電率(ε1、ε2)とその体積分率(φ1、φ2)の和で示されることが知られていることから、これとエレクトロスプレー装置における噴霧性とを比較検討した。
εm=ε1φ12φ2 (A)
Furthermore, it is known that the dielectric constant (εm) of the mixed solvent is expressed as the sum of the dielectric constants (ε 1 , ε 2 ) and the volume fractions (φ 1 , φ 2 ) of the mixed solvents. Therefore, this was compared with the sprayability in the electrospray apparatus.
εm = ε 1 φ 1 + ε 2 φ 2 (A)

表3に低誘電率(=低極性)溶媒としてトルエン(ε=2.4)、ジオキサン(ε=2.2)、クロロホルム(ε=4.8)を、高極性(=高誘電率)溶媒としてDMF(ε=38)イソプロピルアルコール(IPA、ε=18)、メチルエチルケトン(MEK、ε=15.5)を用い、異なる体積比(1/5、1/10、1/20)で混合した際の上記式(A)より導いた誘電率(計算値)と噴霧性をまとめる。
表3中、噴霧性の評価は、表2と同じである。
Table 3 shows toluene (ε = 2.4), dioxane (ε = 2.2), chloroform (ε = 4.8) as low dielectric constant (= low polarity) solvents, and high polarity (= high dielectric constant) solvents. As DMF (ε = 38) isopropyl alcohol (IPA, ε = 18), methyl ethyl ketone (MEK, ε = 15.5), and mixed at different volume ratios (1/5, 1/10, 1/20) The dielectric constant (calculated value) derived from the above formula (A) and sprayability are summarized.
In Table 3, the evaluation of sprayability is the same as in Table 2.

エレクトロスプレーの噴霧条件は以下の通りである。
吐出量:1ml/時間
印加電圧:8〜12kV
ガラスキャピラリー先端径:10μm
噴霧距離:50mm
The spraying conditions for electrospray are as follows.
Discharge rate: 1 ml / hour Applied voltage: 8-12 kV
Glass capillary tip diameter: 10 μm
Spray distance: 50mm

これらの結果から、噴霧可能な誘電率の下限値が5.5(ジオキサン/DMF=10/1)と5.4(ジオキサン/IPA=5/1、クロロホルム/IPA=20/1)の範囲内にあることが判る。   From these results, the lower limit of the dielectric constant that can be sprayed is within the range of 5.5 (dioxane / DMF = 10/1) and 5.4 (dioxane / IPA = 5/1, chloroform / IPA = 20/1). It can be seen that

本発明で使用する溶媒は、単一の溶媒であっても、混合溶媒であってもよいが、有機層を形成するために使用される電荷輸送材料としての低分子量系有機材料を溶解するものの中から選択される。低分子量系有機材料は一般的に非極性溶媒に溶解しやすい傾向があるので、非極性溶媒と極性溶媒の混合溶媒が好ましい。そして、多くの電荷輸送材料としての低分子量系有機材料は、誘電率が上記範囲にあれば、良好な噴霧が可能となるので、この範囲の誘電率を示す溶媒が好ましい。   The solvent used in the present invention may be a single solvent or a mixed solvent, but dissolves a low molecular weight organic material as a charge transport material used to form an organic layer. It is selected from the inside. Since low molecular weight organic materials generally tend to dissolve in nonpolar solvents, a mixed solvent of a nonpolar solvent and a polar solvent is preferred. Many low-molecular-weight organic materials as charge transport materials can be sprayed well if the dielectric constant is in the above range, and therefore a solvent having a dielectric constant in this range is preferable.

本発明でES法により有機半導体薄膜層を形成するために使用される電荷輸送材料は、低分子量系有機材料であり、かかる材料としては、公知の有機EL材料、すなわちトリス(8−ヒドロキシ−キノリナト)アルミニウム(Alq3、分子量459.4)、2−ターシャリーブチル−9,10−ジ(ナフト−2−イル)アントラセン(TBADN、分子量486.6)、1,4−ビス(4−(9H−カルバゾール−9−イル)スチリル)ベンゼン(BCzSB、分子量612.76)、4,4'−ビス(カルバゾール−9−イル)ビフェニル(CBP、分子量484.59)などの蛍光発光性有機化合物、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(III)(Ir(PPy3、分子量696.86)のような燐光発光性有機化合物、TPD(分子量516.7)やα-NPD(分子量588.7)や2,2’,2’ ’−(1,3,5−ベンジントリル)−トリス(1−フェニル−1−H−ベンズイミダゾール)(TPBi、分子量654.76)などの電荷輸送性有機材料など多くの例が挙げられる。   The charge transport material used for forming the organic semiconductor thin film layer by the ES method in the present invention is a low molecular weight organic material, and as such a material, a known organic EL material, that is, tris (8-hydroxy-quinolinato) is used. ) Aluminum (Alq3, molecular weight 459.4), 2-tertiarybutyl-9,10-di (naphth-2-yl) anthracene (TBADN, molecular weight 486.6), 1,4-bis (4- (9H- Fluorescent organic compounds such as carbazol-9-yl) styryl) benzene (BCzSB, molecular weight 612.76), 4,4′-bis (carbazol-9-yl) biphenyl (CBP, molecular weight 484.59), tris ( Phosphorescent organic compounds such as 2-phenylpyridine) iridium (III) (Ir (PPy3, molecular weight 696.86), TP D (molecular weight 516.7), α-NPD (molecular weight 588.7), 2,2 ′, 2 ′ ′-(1,3,5-benztolyl) -tris (1-phenyl-1-H-benzimidazole) ) (TPBi, molecular weight 654.76) and many other examples such as charge transporting organic materials.

更に、2,2’,7,7’−テトラキス[N−ナフタレニル(フェニル)−アミノ]−9,9’−スピロフルオレン(Spiro−2NPB、分子量1185.5)やN,N’−ビス(ナフタレン-2―イル)−N,N’−ビス(フェニル)−トリス(9,9’−ジメチルフルオレニレン)(BNP3FL、分子量1013.3)など分子量1000を越える分子量領域の材料も使用可能である。   Furthermore, 2,2 ′, 7,7′-tetrakis [N-naphthalenyl (phenyl) -amino] -9,9′-spirofluorene (Spiro-2NPB, molecular weight 1185.5) and N, N′-bis (naphthalene) -2-yl) -N, N′-bis (phenyl) -tris (9,9′-dimethylfluorenylene) (BNP3FL, molecular weight 1013.3) and other materials having a molecular weight region exceeding 1000 can also be used. .

かかる電荷輸送材料で形成できる有機層としては、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等があるが、これに限らない。これらの層は2種以上の低分子量系有機材料の混合物から形成されてもよく、2層以上の有機層から形成されてもよい。   Examples of the organic layer that can be formed using such a charge transport material include, but are not limited to, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer. These layers may be formed from a mixture of two or more kinds of low molecular weight organic materials, or may be formed from two or more organic layers.

電荷輸送材料が溶媒に0.01重量%以上程度の濃度で溶解すれば本発明に使用可能であるが、成膜の速度などを考慮した場合、0.05〜0.5重量%程度の濃度が適当である。一方、0.5重量%以上の高濃度域も材料が溶解すれば使用可能であるが、微小キャピラリー先端へのつまりや材料の結晶性を勘案した場合は1重量%未満までの範囲が適当であると考えられる。   If the charge transport material is dissolved in the solvent at a concentration of about 0.01% by weight or more, it can be used in the present invention. However, in consideration of the film forming speed, the concentration is about 0.05 to 0.5% by weight. Is appropriate. On the other hand, a high concentration range of 0.5% by weight or more can be used if the material dissolves, but the range up to less than 1% by weight is suitable when considering the clogging at the tip of the microcapillary and the crystallinity of the material. It is believed that there is.

有機EL素子作製に用いられる基板としては、ガラス基板、プラスチック製のフィルム、またはシートを用いることができる。そのプラスチックとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルスルホン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート等を用いることができる。また、これらのフィルムには水蒸気バリア性、酸素バリア性を示す酸化ケイ素といった金属酸化物、窒化ケイ素といった金属窒化物やポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体鹸化物からなるバリア層が必要に応じて設けられる。   As a substrate used for manufacturing the organic EL element, a glass substrate, a plastic film, or a sheet can be used. As the plastic, for example, polyethylene terephthalate, polypropylene, cycloolefin polymer, polyamide, polyethersulfone, polymethyl methacrylate, polycarbonate and the like can be used. In addition, these films include a metal oxide such as silicon oxide that exhibits water vapor barrier properties and oxygen barrier properties, metal nitrides such as silicon nitride, polyvinylidene chloride, polyvinylene chloride, saponified ethylene-vinyl acetate copolymer. Layers are provided as needed.

透光性基板の上には陽極が設けられ、その材料としてはITO(インジウム錫複合酸化物)、IZO(インジウム亜鉛複合酸化物)、酸化錫、酸化インジウム、酸化アルミニウム複合酸化物等の透明電極材料が使用できる。   An anode is provided on the translucent substrate, and the material thereof is a transparent electrode such as ITO (indium tin composite oxide), IZO (indium zinc composite oxide), tin oxide, indium oxide, aluminum oxide composite oxide, etc. Material can be used.

エレクトロスプレー装置については、以前はガラスキャピラリーと白金素材で製作された針金状の電圧印加電極などを利用した装置が使用されていたが、現在は市販装置(例えばメック社製ナノファイバー紡糸装置SDシリーズなど)を利用することもできる。   For electrospray devices, devices that used wire-like voltage application electrodes made of glass capillaries and platinum materials were used before, but now commercially available devices (eg Nanofiber spinning device SD series manufactured by MEC) Etc.) can also be used.

スプレーノズル先端には先端径1μから1mm程度のステンレスなどの金属やガラス製のキャピラリーが使用可能であるが、本発明のようなナノレベルの薄膜の形成には、1μ以上50μ以下程度のガラスキャピラリーが好適である。   A metal or glass capillary such as stainless steel having a tip diameter of about 1 μ to 1 mm can be used at the tip of the spray nozzle. However, a glass capillary of about 1 μ to 50 μm is used for forming a nano-level thin film as in the present invention. Is preferred.

前記導電性基板とスプレーノズル先端までの距離は30mmから100mm程度であり、その間に1kVから30kV程度の電圧を印加することにより試料溶液がスプレーフレームとなって吐出される。   The distance between the conductive substrate and the tip of the spray nozzle is about 30 mm to 100 mm, and the sample solution is discharged as a spray frame by applying a voltage of about 1 kV to 30 kV therebetween.

スプレーによる不均化を防止するため、電圧印加部を横方向に移動させたり、導電性基板を回転させながら噴霧することもできる。   In order to prevent disproportionation due to spraying, the voltage application unit can be moved in the lateral direction or sprayed while rotating the conductive substrate.

本発明においては、基板上の電極、好ましくは陽極を、表面処理剤を用いて表面をあらかじめ疎水性に制御し、それに接する有機層をES法で形成する。多層化された有機層の場合、電極に接する有機層以外の少なくとも1層をES法で形成することが好ましい。有機層形成後、陰極層を形成して有機EL素子とする。   In the present invention, the surface of the electrode on the substrate, preferably the anode, is previously controlled to be hydrophobic using a surface treatment agent, and the organic layer in contact with the surface is formed by the ES method. In the case of a multilayered organic layer, it is preferable to form at least one layer other than the organic layer in contact with the electrode by the ES method. After forming the organic layer, a cathode layer is formed to form an organic EL element.

陰極材料としては、有機層の特性に応じたものを使用できるが、例えばリチウム、マグネシウム、カルシウム、アルミニウムなどの金属単体やこれらと金、銀などの安定な金属との合金などがあげられる。またインジウム、亜鉛、錫などの導電性酸化物も用いることができる。陰極層の形成方法としてはマスクを用いた真空蒸着法やスパッタリングなどが使用される。   As the cathode material, those according to the characteristics of the organic layer can be used. Examples thereof include simple metals such as lithium, magnesium, calcium and aluminum, and alloys of these with stable metals such as gold and silver. In addition, conductive oxides such as indium, zinc, and tin can also be used. As a method for forming the cathode layer, a vacuum deposition method using a mask, sputtering, or the like is used.

以下に本発明を実施例および比較例により更に詳しく説明するが。本発明は下記例に制限されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited to the following examples.

実施例1
膜厚100nmのITOからなる陽極が形成されたガラス基板を、中性洗剤水(Cica Clean LX−2)、純水、有機溶媒(アセトン、イソプロパノール)の各溶媒中で超音波洗浄後、UV/オゾン洗浄を行った。このITO上に、表面改質剤であるHMDSを気相吸着法(シャーレ中に基板及びHMDS原液を仕切って入れ、110℃ 5分加熱)にて処理し、ホットプレート上110℃で5分乾燥した。これによりITO表面を疎水性に調整し、得られた基板の表面(電極面)の水の接触角は90°であった。なお、表面改質前の基板表面の水の接触角は15°である。
次に、図1に示すES装置を使用して、有機層を形成する。
Example 1
A glass substrate on which an anode made of ITO having a film thickness of 100 nm is formed is subjected to ultrasonic cleaning in each solvent of neutral detergent water (Cica Clean LX-2), pure water, and an organic solvent (acetone, isopropanol), and then UV / Ozone cleaning was performed. HMDS, which is a surface modifier, is treated on this ITO by a gas phase adsorption method (a substrate and a HMDS stock solution are placed in a petri dish and heated at 110 ° C. for 5 minutes), and dried on a hot plate at 110 ° C. for 5 minutes. did. Thereby, the ITO surface was adjusted to be hydrophobic, and the contact angle of water on the surface (electrode surface) of the obtained substrate was 90 °. The contact angle of water on the substrate surface before the surface modification is 15 °.
Next, an organic layer is formed using the ES apparatus shown in FIG.

図1において、1は溶液蓄積用シリンジ、2は試料溶液、3はスプレーフレーム、4は導電層(ITO)、5はガラス基板、6は電圧印加部、7はスプレー用電源、8は接地用銅テープ、9はアルミホイル、10は本体テーブルを示す。   In FIG. 1, 1 is a syringe for storing solution, 2 is a sample solution, 3 is a spray frame, 4 is a conductive layer (ITO), 5 is a glass substrate, 6 is a voltage application unit, 7 is a power supply for spraying, and 8 is for grounding. Copper tape, 9 is an aluminum foil, and 10 is a main body table.

被覆層である第1のTPDの薄膜層が形成されたITO電極4を銅テープ8にてアルミホイル9上に導通させたガラス基板5を、ES装置のサンプルテーブル10上に設置する。   A glass substrate 5 in which the ITO electrode 4 on which the thin film layer of the first TPD, which is a coating layer, is formed is electrically connected to the aluminum foil 9 by the copper tape 8 is placed on the sample table 10 of the ES apparatus.

一方、TPDを低極性溶媒であるジククロメタン(沸点40℃)と高極性溶媒であるジメチルホルムアミド(沸点153℃)の混合溶媒(体積比4:1、誘電率(計算値)14.9)に溶解した塗液(0.08重量%)を、前記HMDSで表面処理したITO電極つきガラス基板5に、ES法で噴霧してTPDの薄膜層を形成した。このときの噴霧条件は、基板−ノズル先端距離50mm、15rpmの速度で回転させ、印加電圧は10kV、噴霧時間は600秒噴霧であった。形成したTPDの薄膜層の膜厚は34nmであり、顕微鏡偏光像で散乱光が認められない平滑な薄膜であった。   On the other hand, TPD is dissolved in a mixed solvent (volume ratio 4: 1, dielectric constant (calculated value) 14.9) of dichloromethane (boiling point 40 ° C.) which is a low polarity solvent and dimethylformamide (boiling point 153 ° C.) which is a high polarity solvent. The TPD thin film layer was formed by spraying the coating liquid (0.08 wt%) on the glass substrate 5 with an ITO electrode surface-treated with the HMDS by the ES method. The spraying conditions at this time were a substrate-nozzle tip distance of 50 mm, rotation at a speed of 15 rpm, an applied voltage of 10 kV, and a spraying time of 600 seconds. The thin film layer of the formed TPD was 34 nm, and was a smooth thin film in which scattered light was not observed in the microscope polarization image.

次に、真空度5.0×10-4 Paの条件下でAlq3を50nmの厚みに蒸着法で積層させた。その後、電極としてマグネシウム−銀、及び銀をそれぞれ100nm、及び10nmの厚さに蒸着法で形成し、有機EL素子を作製した。 Next, Alq3 was laminated to a thickness of 50 nm by a vapor deposition method under a vacuum degree of 5.0 × 10 −4 Pa. Thereafter, magnesium-silver and silver were formed as electrodes to a thickness of 100 nm and 10 nm, respectively, by vapor deposition to produce an organic EL device.

得られた有機EL素子に外部電源を接続し直流電圧を印加しながら、浜松ホトニクス(株)製C9920―02型絶対量子収率測定装置を用いて、300Kでの特性評価を行った。その結果、Alq3由来する520nmの発光が確認され、その時の外部発光効率は、1.0mA/cm2の電流密度において、1.0%であった。 While connecting an external power source to the obtained organic EL element and applying a DC voltage, the characteristics were evaluated at 300 K using a C9920-02 type absolute quantum yield measuring apparatus manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd. As a result, light emission of 520 nm derived from Alq3 was confirmed, and the external light emission efficiency at that time was 1.0% at a current density of 1.0 mA / cm 2 .

実施例2
HMDSの代わりに、OPAを表面改質剤として利用した以外は、実施例1と同様にしてTPD薄膜を形成したところ、その膜厚は39nmであり、顕微鏡偏光像で散乱光が認められない平滑な薄膜であった。更に、実施例1と同様に有機EL素子を作製して300Kでの特性評価を行った結果、Alq3由来する520nmの発光が確認され、その時の外部発光効率は、1.0mA/cm2の電流密度において、1.0%であった。なお、表面改質後の基板表面の水の接触角は94°である。
Example 2
A TPD thin film was formed in the same manner as in Example 1 except that OPA was used as a surface modifier instead of HMDS. The film thickness was 39 nm, and smooth light in which no scattered light was observed in the microscope polarization image. It was a thin film. Furthermore, as a result of producing an organic EL element and evaluating the characteristics at 300 K in the same manner as in Example 1, 520 nm emission derived from Alq3 was confirmed, and the external luminous efficiency at that time was 1.0 mA / cm 2 . The density was 1.0%. In addition, the contact angle of water on the substrate surface after the surface modification is 94 °.

比較例1
HMDSなどの表面改質剤を使用しないこと以外は、実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。この素子の300Kでの素子特性評価を実施しようとしたが、作製した素子はショートして発光特性を測定することはできなかった。
Comparative Example 1
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that a surface modifier such as HMDS was not used. Although an attempt was made to evaluate the device characteristics of this device at 300K, the fabricated device was short-circuited and the light emission characteristics could not be measured.

比較例2
HMDSの代わりに、FOPAを表面改質剤として利用した以外は、実施例1と同様にしてTPD薄膜を形成したところ、顕微鏡偏光像で散乱光が認められ、平滑な表面を持つ薄膜は得られなかった。更に実施例1と同様に有機EL素子を作製し、この素子の300Kでの素子特性評価を実施しようとしたが、作製した素子はショートして発光特性を測定することはできなかった。なお、表面改質後の基板表面の水の接触角は113°である。
Comparative Example 2
When a TPD thin film was formed in the same manner as in Example 1 except that FOPA was used as a surface modifier instead of HMDS, a thin film having a smooth surface was obtained by observing scattered light in a microscope polarization image. There wasn't. Further, an organic EL element was produced in the same manner as in Example 1, and an attempt was made to evaluate the element characteristics of this element at 300K. However, the produced element was short-circuited and the light emission characteristics could not be measured. The contact angle of water on the substrate surface after the surface modification is 113 °.

1 溶液蓄積用シリンジ、2 試料溶液、3 スプレーフレーム、
4 導電層(ITO)、5 ガラス基板、6 電圧印加部、
7 スプレー用電源、8 接地用銅テープ、
9 アルミホイル、10 本体テーブル
1 solution storage syringe, 2 sample solution, 3 spray frame,
4 conductive layer (ITO), 5 glass substrate, 6 voltage application unit,
7 Power supply for spray, 8 Copper tape for grounding,
9 Aluminum foil, 10 Main body table

Claims (4)

陽極及び陰極の間に複数の有機材料層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、水の接触角70度未満の親水性表面を有する電極を、自己組織化単分子膜形成材料である表面改質剤により70度以上110度未満に調整した後、この電極に接して、分子量2,000以下の電荷輸送材料を溶媒に溶解した溶液を用いてエレクトロスプレー法により成膜す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の製造方法。 A manufacturing method of an organic electroluminescent device having an anode and a plurality of organic material layers between the cathode, an electrode having a hydrophilic surface contact angle of less than 70 degrees of water is the self-assembled monolayer-forming material The film is formed by electrospray using a solution in which a charge transport material having a molecular weight of 2,000 or less is dissolved in a solvent after being adjusted to 70 degrees or more and less than 110 degrees with a surface modifier. A method for producing an organic electroluminescent element. 電荷輸送材料を溶解する溶媒が、誘電率が5.5〜18.0であることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。   The method for producing an organic electroluminescent element according to claim 1, wherein the solvent for dissolving the charge transport material has a dielectric constant of 5.5 to 18.0. 自己組織化単分子膜形成材料である表面改質剤が、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシリルクロライド、N,N’‐ビス(トリメチルシリル)ウレア、オクチルフォスフォン酸、テトラデシルフォスフォン酸、又はヘキサデシルフォスフォン酸であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。 The surface modifier that is a self-assembled monolayer forming material is hexamethyldisilazane, trimethylsilyl chloride, N, N′-bis (trimethylsilyl) urea, octylphosphonic acid, tetradecylphosphonic acid, or hexadecylphosphine The method for producing an organic electroluminescent element according to claim 1, wherein the organic electroluminescent element is phonic acid. 自己組織化単分子膜形成材料である表面改質剤が、ヘキサメチルジシラザンまたはオクチルフォスフォン酸であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。

The method for producing an organic electroluminescent element according to claim 1 or 2, wherein the surface modifier, which is a self-assembled monolayer forming material, is hexamethyldisilazane or octylphosphonic acid.

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