WO2010113493A1 - 有機エレクトロルミネッセント素子 - Google Patents

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WO2010113493A1
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organic
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松本敏男
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エイソンテクノロジー株式会社
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    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescent element (hereinafter sometimes abbreviated as “organic EL element”) used for a planar light source and a display element.
  • organic EL element organic electroluminescent element
  • an organic EL element having a light emitting layer made of an organic compound between an anode and a cathode, which are opposed to each other has attracted attention as a means for realizing a large-area display element driven at a low voltage.
  • Tang et al. Of Eastman Kodak Company have adopted a structure in which organic compounds having different carrier transport properties are stacked and holes and electrons are injected in a balanced manner from the anode and the cathode, respectively, in order to increase the efficiency of the device.
  • the structure of the organic EL element has been developed on the basis of the structure shown by Tang et al. As described above. Recently, for example, as shown in Patent Document 7 and Patent Document 8, a structure sandwiched between electrodes. An organic EL element having a structure in which a plurality of light emitting units are stacked so that can be connected in series has been developed. This technology has been attracting attention as a technology that enables the organic EL device to dramatically extend its life, achieve high brightness required for light sources and illumination, and emit light uniformly over a large area. This is because the structure of the organic EL element of Tang et al. Which requires a large current despite the low voltage cannot satisfy these requirements.
  • an organic EL element having a series type (tandem type) structure, and ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (IZO (by using an insulating layer made of a charge transfer complex without using a transparent electrode material such as Indium Zinc Oxide, a plurality of light emitting units can be connected in series.
  • this organic EL element only the region where the cathode and the anode intersect with each other emits light as in the conventional organic EL element, and the sputtering process that is essential for the formation of the transparent electrode becomes unnecessary. It is recognized as the most useful among the structures of organic EL elements, and has been widely known as a multiphoton organic EL element.
  • Non-Patent Document 1 The reason for being referred to as multiphoton is that if the number of light emitting units is set to a predetermined number or more, the number of photons exceeding the number of electrons passing through the organic EL element can be generated (Non-Patent Document 1).
  • this multi-photon organic EL element has a problem that it requires several times as many manufacturing steps as a conventional organic EL element, and an insulating connection layer made of a charge transfer complex is disclosed in, for example, Patent Documents. There is also a problem that it is difficult to control the manufacturing process because the chemical doping method described in 9 to Patent Document 14 must be used.
  • the series organic EL element is suitable for emitting light over a large area with uniform intensity.
  • the series organic EL element can increase the voltage V required to obtain the same luminance by multiplying by the number of units, and the current I is almost equal to the number of units. You can make it smaller by the amount you remove.
  • the element resistance ratio of voltage to current: VI -1
  • VI -1 increases by approximately the square of the number of units, and a substantially uniform potential in the plane can be realized like a capacitor with an insulator sandwiched between electrodes. It is.
  • the uniformity of the potential in other words, the uniformity of the luminance, increases as the number of units increases.
  • a light emitting area of about 5 inches diagonal is approximately uniform in a laminate of several units.
  • light emission can be realized, for example, when the light emission area is 15 inches or more diagonally, uniform light emission with such high brightness is impossible with a laminate of several units, and at least about 15 units are considered necessary. It is almost impossible to produce such a large number of unit laminates efficiently and at low cost.
  • charge transfer complexes generated by contact by mixing or stacking an electron-accepting substance and an electron-donating substance are used to excite the light-emitting substance from the charge generation layer to the light-emitting unit. It is described that necessary electron charges and hole charges are supplied. However, actually, both the hole and electron charges are not supplied to the luminescent material only by the charge transfer complex described in Patent Document 8, and as specifically shown in the examples,
  • a strong electron donating substance such as an alkali metal is allowed to act on the (electron transporting) organic substance, and the organic substance is converted into a radical anion to generate an electron charge (radical anion state molecule).
  • a strong electron donating substance such as an alkali metal is allowed to act on the (electron transporting) organic substance, and the organic substance is converted into a radical anion to generate an electron charge (radical anion state molecule).
  • a method for supplying alkali metal into the film As a method for supplying alkali metal into the film, a method of directly evaporating alkali metal by resistance heating (resistance heating vapor deposition method), a film containing a compound containing alkali metal ions is formed by vapor deposition, and then aluminum or the like is used. There is a method in which an extremely small amount of heat-reducible metal (amount corresponding to a film thickness of about 15 ⁇ ) is supplied by vapor deposition to reduce alkali metal ions to a metallic state. These methods are proposed in Patent Document 8. Has been.
  • an oxide, carbonate, composite oxide, composite carbonate, or the like containing an alkali metal ion is further deposited by an electron beam evaporation method
  • the electron beam evaporation method itself converts the metal in the compound from an ionic state to a metal. Since it is one of the means for reducing to an atomic state, as a result, an alkali metal can be allowed to act on an electron transporting organic substance.
  • cesium carbonate (CsCO 3 ) may be capable of producing metal cesium by reduction simply by resistance heating in vacuum without using an electron beam evaporation method.
  • Patent Document 15 or Patent Document 16 discloses an electron injection layer or an intermediate cathode layer containing lithium carbonate or lithium oxide ( It is described that a layer called an interface layer is formed so as to be in contact with the anode side of the charge generation layer, and these documents do not clearly describe the vapor deposition method. If the film is formed by the usual resistance heating vapor deposition method regardless of the electron beam vapor deposition method, the alkali metal ions in the compound are not reduced to the metal, so that it becomes impossible to transport the electronic charge to the luminescent material as described above. This is easily verified by experiment.
  • Patent Document 17 discloses a series of organic substances called vako bases. In any case, the luminescent organic substance is reduced. Similarly, there is a demerit in that it has the property of quenching its luminescent properties.
  • the main object of the present invention is to reduce substances such as alkali metals (strong electron donation) that have been essential for the structure of the multi-photon organic EL device that the inventor has previously proposed and developed.
  • the object is to provide an organic EL device capable of obtaining substantially the same performance as the conventional one, while avoiding the use of the active substance) and thus greatly simplifying the manufacturing process. That is, the main object of the present invention is to provide an organic EL device which does not use radical anionization means using a strong electron donating substance such as alkali metal, which is essential for the production of conventional multiphoton organic EL devices. It is in.
  • the present inventor uses only the electron-accepting substance and the electron-donating substance constituting the charge generation layer of the organic EL element in Patent Document 8 above, and converts the electron charge and the hole charge respectively to the anode of the charge generation layer.
  • Intensive research has been conducted for the purpose of realizing an organic EL device that can move to the light emitting layer located in the direction of the cathode and the cathode.
  • electron charges radical anion-accepting semiconductor molecules
  • the obtained structure was found and the present invention was completed.
  • the present invention The anode, A cathode, A plurality of light emitting units including a light emitting layer located between the anode and the cathode; A charge generation layer located between the plurality of light emitting units; An organic electroluminescent device comprising: An insulating organic material layer is provided at a site that serves as a barrier against charge transfer from the charge generation layer to the light emitting layer; An organic electroluminescent device is provided.
  • the “charge generation layer” generally means an electron-donating semiconductor molecule (hole charge) in a radical cation state generated by the transfer of electrons between two different semiconductor materials when a voltage is applied, and a radical.
  • An anion-accepting semiconductor molecule (electron charge) that moves in the cathode and anode directions, respectively, and injects it into the light-emitting layer in the direction of the movement. Including substances and electron donating substances.
  • the “charge generation layer” located between the plurality of light emitting units generates an electron charge and a hole charge at the interface with an adjacent layer (for example, a hole transport layer).
  • the layer which can form the site to be made does not necessarily contain both the electron accepting substance and the electron donating substance.
  • the “charge generation layer” is composed of a strong electron accepting material (for example, HATCN6), and the hole transport layer adjacent to the cathode side of the strong electron accepting material is an electron donating material (for example, NPB). It may be comprised.
  • the electron-accepting substance and the electron-donating substance may be any substance that generates an electron charge (radical anion) and a hole charge (radical cation) by transferring electrons when a voltage is applied. May not be formed.
  • an electron accepting substance and an electron donating substance that do not form a charge transfer complex are used.
  • the formation of the charge transfer complex is irrelevant to voltage application, and is due to a chemical reaction (redox reaction) between the electron accepting substance and the electron donating substance.
  • the substance constituting the “charge generation layer” in the present invention is preferably composed of an organic substance from the viewpoint of easy manufacture of the charge generation layer. Therefore, the “charge generation layer” in the present invention is preferably composed of an organic compound semiconductor.
  • the “insulating organic material layer” positioned between the charge generation layer and the light emitting layer is insulated from the movement of the electronic charge when the charge is an electronic charge. Therefore, it may be composed of a hole transporting organic material.
  • the hole transporting organic substance is usually used on the assumption that it carries a charge by repeated generation and extinction of a radical cation state.
  • the hole transporting organic material when a hole transporting organic material is used as the “insulating organic material layer” between the charge generation layer and the light emitting layer located on the anode side, the hole transporting organic material is not radically cationized, The radical anion generated in the charge generation layer tunnels the hole transporting organic substance and moves to the electron transporting organic substance adjacent to the anode side. Therefore, in this case, the hole transporting organic substance is present as a simple insulating organic substance without any charge.
  • the greatest feature of the organic EL element of the present invention is an “insulating organic material layer” located between the charge generation layer and the light emitting layer.
  • the insulating organic material layer in the present invention is inserted, for example, between the charge generation layer and the electron transport layer existing on the anode side thereof, so that the strong electron accepting substance and the electron transport layer present in the charge generation layer are combined.
  • the movement (passage) of charges in the insulating organic layer of the present invention is due to a tunnel current. Therefore, the dielectric constant of the insulating organic layer is preferably as low as possible, preferably 5 or less, more preferably 4 or less, further preferably 3 or less, and further 2 or less. It is preferable. If the relative dielectric constant is 5 or less, the tunnel current depends on the electric field strength (V / cm). Therefore, the thickness of the insulating organic material layer can be set to 10 angstroms or more, for example. Physical isolation between the electron-accepting substance and the electron-transporting organic substance in the electron-transporting layer can be realized more reliably. Insulating inorganic materials often have a relative dielectric constant of more than 3, and many cannot be heated and evaporated.
  • the insulating organic material layer in the organic EL device of the present invention may be a single film made of only an insulating organic material, and the insulating organic material and the electron transporting organic material and / or the charge generation layer used for the electron transporting layer. It may be a mixed film containing a strong electron accepting substance used in the above.
  • the use of a reducing substance (strong electron donating substance) such as an alkali metal, which has been essential for the structure of the multi-photon organic EL device that has been proposed and developed by the present inventor, is avoided. It is possible to provide an organic EL element that can achieve substantially the same performance as the conventional one while greatly simplifying the manufacturing process. In addition, according to the present invention, it is possible to provide an organic EL device which does not use radical anionization means using a strong electron donating substance such as an alkali metal, which is essential for producing a conventional multiphoton organic EL device. it can.
  • the charge generation layer of the multiphoton organic EL device and the layer adjacent to the charge generation layer become much simpler, and strong electrons such as alkali metals that quench the luminescent organic material are donated. Since an electron charge and a hole charge can be efficiently supplied to the light emitting layer without using a reactive substance, the number of vapor deposition chambers can be reduced, and a process difficult to control can be eliminated. Therefore, the organic EL element of the present invention can be manufactured by a process that is markedly lower than the conventional multiphoton organic EL element.
  • FIG. 5 is a graph plotting current efficiency (cd / A) ⁇ current density (mA / cm 2 ) for the organic EL devices fabricated in Comparative Examples 1 to 3 and Example 1.
  • FIG. 5 is a graph plotting voltage (V) ⁇ current density (mA / cm 2 ) for the organic EL devices fabricated in Comparative Examples 1 to 3 and Example 1.
  • V voltage
  • the current efficiency (cd / A) - is a graph plotting current density (mA / cm 2).
  • 5 is a graph plotting voltage (V) ⁇ current density (mA / cm 2 ) for the organic EL devices fabricated in Example 2 and Comparative Example 4.
  • FIG. 10 is a graph plotting current efficiency (cd / A) ⁇ current density (mA / cm 2 ) for the organic EL device fabricated in Example 5.
  • the organic EL device of the present invention includes an anode, a cathode, a plurality of light emitting units including a light emitting layer located between the anode and the cathode, and a charge generation layer located between the plurality of light emitting units. And an insulating organic material layer provided at a site that becomes a barrier against the movement of charges from the charge generation layer to the light emitting layer.
  • the organic EL element 1 of the present invention includes n light emitting units (n is an integer of 2 or more), for example, an anode 4 formed in order on a glass substrate 2, First light emitting unit 6-1, first insulating organic material layer 8-1, first charge generation layer 10-1, second light emitting unit 6-2, second insulating organic material layer 8-2, the second charge generation layer 10-2, the (n-1) th insulating organic material layer 8- (n-1), and the (n-1) th charge generation layer 10- (n -1), an nth light emitting unit 6-n, and a cathode 14.
  • n is an integer of 2 or more
  • an anode 4 formed in order on a glass substrate 2
  • First light emitting unit 6-1 First light emitting unit 6-1, first insulating organic material layer 8-1, first charge generation layer 10-1, second light emitting unit 6-2, second insulating organic material layer 8-2, the second charge generation layer 10-2, the (n-1) th insulating organic material layer 8- (n-1),
  • the organic EL device of the present invention does not use any strong electron donating substance such as an alkali metal that quenches the luminescent organic material constituting the luminescent layer, and efficiently generates an electronic charge in the luminescent layer.
  • an insulating organic material layer having a low dielectric constant is provided between the charge generation layer and the light emitting layer.
  • the “insulating organic material layer” in the organic EL element of the present invention may be composed of an insulating organic material having a low relative dielectric constant, and various organic compounds are used as the insulating organic material. Is expected to do. Among them, for example, the following formula:
  • the insulating organic material layer when it is provided at a site where the electronic charge moves, it may be any layer that functions as an insulating layer with respect to the transportation of the electronic charge. It may be a formed hole transporting organic material layer.
  • the material constituting the “cathode” generally a metal having a small work function, an alloy containing them, a metal oxide, or the like is used. Specifically, an alkali metal such as Li, an alkaline earth metal such as Mg or Ca, a rare earth metal such as Eu, or an alloy of these metals with Al, Ag, In, or the like can be given. It is done.
  • the cathode is made of a conductive material. If so, the nature of the work function and the like is not a limit.
  • the organic layer in contact with the cathode is made of at least one of alkali metal ions, alkaline earth metal ions, and rare earth metal ions.
  • a metal capable of reducing metal ions contained in the complex compound to a metal in a vacuum such as Al, Zr, Ti, Si, etc. (thermally reducible) Metals or alloys containing these metals can also be used as the cathode material.
  • aluminum that is generally widely used as a wiring electrode is particularly preferable from the viewpoints of easiness of vapor deposition, high light reflectance, chemical stability, and the like.
  • the material constituting the “anode” is not particularly limited, and for example, a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide) or IZO (indium zinc oxide) can be used.
  • a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide) or IZO (indium zinc oxide) can be used.
  • the ITO film is formed by a sputtering method that does not damage the organic film using the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-332567, as in the case of the cathode, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-270171.
  • the metal-doped organic layer described in 1 is used for the electron injection layer, the above-mentioned transparent conductive material such as ITO or IZO can be used for the cathode.
  • both the cathode and the anode can be made transparent (because both the organic film and the charge generation layer are also transparent), so that a transparent light-emitting element can be produced.
  • the anode It is possible to form an organic EL element having a structure in which light is extracted not from the substrate side but from the film formation surface side by forming the metal from a metal and using the cathode as a transparent electrode.
  • the “charge generation layer” in the present invention may be any layer that can form a site for generating an electronic charge and a hole charge at the interface with an adjacent layer (for example, a hole transport layer).
  • a hole transport layer for example, if the charge generation layer is made of a strong electron accepting material (for example, HATCN6) and the hole transport layer adjacent to the cathode side of the strong electron accepting material is made of an electron donating material (for example, NPB), the voltage can be reduced.
  • an electronic charge and a hole charge are generated at the interface between the charge generation layer and the hole transport layer.
  • no charge transfer complex is formed in the absence of an electric field.
  • the “light emitting unit” in the present invention can take various structures as in the case of a conventionally known organic EL element, and is composed of, for example, a combination of a light emitting layer and a hole transport layer and / or an electron transport layer. Various modes may be adopted as the combination.
  • the “light emitting layer” may be a conventional light emitting layer used in a conventional organic EL device, and the light emitting material constituting the light emitting layer is not particularly limited, and various known fluorescent materials or phosphorescent materials are known. Any can be used. For example, the following formula:
  • the “hole transport layer” may be formed using a hole transport material that constitutes the hole transport layer of the conventional organic EL device, and is not particularly limited.
  • the ionization potential is smaller than 5.7 eV
  • the hole transport property is That is, an organic compound having an electron donating property (electron donating substance) can be used.
  • it is desirable that the ionization potential is smaller than 5.7 eV in order for an organic compound having an electron donating property to easily enter a radical cation state.
  • Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 each independently represents an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent
  • Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 are preferably arylamine compounds.
  • arylamine compounds are preferably 4,4′-bis [N- (2-naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (NPB) is preferable.
  • a pigment-based organic material containing a phthalocyanine compound that has been conventionally used as a hole injection material for organic EL elements may be used for the “hole transport layer”. Any material that can be generated can be appropriately selected and used.
  • the “electron transport layer” may be formed using an electron transport material constituting the electron transport layer of a conventional organic EL device, and is not particularly limited.
  • the electron transport material used in the present invention is generally organic.
  • the electron transporting materials used in the EL element those having a relatively deep HOMO (High Occupied Molecular Orbital) level are preferable.
  • an electron transporting material having a deep HOMO level is used as described above, the hole charge is difficult to move toward the electron transporting material, and as described above, the electron charge generated in the charge generation layer electrically converts the hole charge into an electric charge. Without being neutralized, the luminescent substance can be reliably excited to emit light.
  • the LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) level of the electron transporting material used in the present invention is a light emitting property that constitutes the light emitting layer and the LUMO level of the (strong) electron accepting material used in the charge generation layer. It is preferably located between the LUMO level of the organic substance. Needless to say, the LUMO level of a strong electron-accepting substance is often at a position substantially equivalent to the HOMO level of a hole-transporting substance, and is deeper than ordinary organic compound semiconductors. The difference from the LUMO level of the organic material is large.
  • the electron transporting substance and the electron accepting substance are energetic. It plays a role of bridging the luminescent organic material, and it can reduce unnecessary electric potential consumption when transferring the electronic charge existing in the LUMO level of the electron-accepting material to the LUMO level of the luminescent organic material, and highly efficient light emission. Becomes easier.
  • an electron transport substance for example, KLET02 manufactured by Chemipro Kasei Co., Ltd. can be used as an electron transport substance (organic substance).
  • the physical properties of the electron transport material (organic substance) manufactured by Chemipro Kasei Co., Ltd. are as follows (from Chemipro Kasei Co., Ltd. HP. Http://www.chemipro.co.jp/Yuki#EL /Products.html).
  • the LUMO level of the electron transporting substance is located between the LUMO level of the (strong) electron-accepting substance in the charge generation layer and the LUMO level of the light-emitting organic substance in the light-emitting layer”
  • the low dielectric constant interposed between the charge generation layer and the light emitting layer is not an essential component of the present invention but facilitates the movement of the electronic charge.
  • This is an insulating organic material layer.
  • the LUMO level of the strong electron-accepting substance and the HOMO level of the hole transporting substance are described in, for example, JP-T-2007-518220.
  • the arylamine compound and the pigment-based organic material are often equivalent to a hole-transporting organic substance, and a hole made of the arylamine compound and the pigment-based organic material (electron-donating substance).
  • the charge generation layer may be a strong electron accepting substance layer composed of a strong electron accepting substance. In this case, an electron charge and a hole charge are generated at the interface between the hole transport layer in the light emitting unit and the strong electron accepting material layer as the charge generation layer.
  • the strong electron accepting substance forming the strong electron accepting substance layer in the present invention for example, the following formula:
  • HTCN6 hexaazatriphenylene derivative
  • the organic EL device of the present invention when the electron transport layer is adjacent to the insulating organic layer, an electron transporting organic material constituting the electron transport layer may be mixed in the insulating organic layer. That is, the organic EL element of the present invention may have an insulating organic substance / electron transporting substance mixed layer instead of the insulating organic substance layer.
  • the strong organic accepting material constituting the strong electron accepting material layer is mixed in the insulating organic material layer. It may be. That is, the organic EL element of the present invention may have an insulating organic substance / strong electron accepting substance mixed layer instead of the insulating organic substance layer. Even in such a configuration, an undesirable interaction between the electron transporting substance and the strong electron accepting substance may be avoided, and this can be confirmed by experiments as appropriate.
  • the light emitting layer is often composed of a host material and a light emitting substance dispersed in the host material, and the host material is the same material as the electron transporting substance. Can be. Therefore, in the organic EL device of the present invention, when the electron transport layer is adjacent to the light emitting layer, the light emitting layer and the electron transport layer are configured as a single layer integrally formed using the same material. May be.
  • the hole transport material when the hole transport layer is adjacent to the light emitting layer, the hole transport material may emit light or function as a host material for the light emitting layer.
  • the layer and the hole transport layer may be formed as a single layer formed integrally.
  • the luminescent material may be dispersed and mixed only in the portion near the cathode of the hole transport layer.
  • the organic EL device of the present invention can have, for example, the following laminated structure.
  • a) Anode b) Hole injection layer (may be composed of the same material as the charge generation layer) c) hole transport layer d) light-emitting layer e) electron transport layer f) insulating organic layer g) charge generation layer h) repetition of c) to g) above i) cathode
  • the organic EL element of this invention may take the following laminated structure. a) Anode b) Strong electron accepting material layer c) Hole transport layer d) Light emitting layer e) Electron transport layer f) Insulating organic material layer g) Strong electron accepting material layer h) Repeating c) to g) above i) Cathode
  • the organic EL device of the present invention has a laminated structure having a mixed layer of a strong electron accepting substance and a hole transporting substance (strong electron accepting substance: hole transporting substance) in the laminated structure as described below. It may be.
  • the mixed layer is formed by a method of co-evaporation by simultaneously heating a plurality of vapor deposition sources, but the present invention is not limited to this.
  • a) Anode b) Strong electron accepting substance / hole transporting substance mixed layer c) Hole transporting layer d) Light emitting layer e) Electron transporting layer f) Insulating organic substance layer g) Strong electron accepting substance / hole transporting substance mixed layer h ) Repeat from c) to g) i) Cathode
  • a laminated constitution part in which the electron transport layer and the insulating organic layer are adjacent to each other is divided into an electron transport layer and an electron transporting organic material / insulating organic material mixed layer. May be changed to an adjacent laminated component (“electron transport layer / electron transport organic compound / insulating organic compound mixed layer”). That is, the electron transporting organic material constituting the electron transporting layer may be mixed with the insulating organic material layer and used.
  • the electron transport layer and the insulating organic material layer are adjacent to each other (the electron transporting layer / insulating organic material layer).
  • a light emitting substance is often dispersed in a host material, and the host material may be the same as an electron transporting substance. Therefore, in the organic EL device of the present invention, the stacked constituent portion where the light emitting layer and the electron transport layer are adjacent may be a single layer made of the same material.
  • the hole transport material having the above laminated structure may constitute a light emitting layer or may function as a host material of the light emitting layer.
  • the “hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer” laminated structure The part may be changed to a stacked constituent part of “hole transport layer (light emitting layer) / electron transport layer”.
  • the “hole transport layer / light-emitting layer / electron transport layer” layered structure is “hole transport layer / hole transport material / light-emitting material”. It may be changed to a layered configuration portion of “mixed layer / electron transport layer”.
  • an organic EL element including an anode, a cathode, a plurality of light-emitting units including a light-emitting layer located between the anode and the cathode, and a charge generation layer positioned between the plurality of light-emitting units
  • An organic EL element including a laminated structure in which an insulating organic material layer is provided at a site that serves as a barrier against charge transfer to the light emitting layer is included in the organic EL element of the present invention.
  • the organic EL element of the present invention may have a structure in which a plurality of these basic units are stacked.
  • the organic EL element of the present invention as described above can be produced by a conventionally known method using a vacuum vapor deposition apparatus.
  • the production can be easily carried out without making the process complicated.
  • a vacuum deposition machine manufactured by Eiko Co., Ltd. was used. The thickness of each layer is measured using a stylus type surface shape measuring instrument (DEKTAK3030), and for the characteristic evaluation of the obtained organic EL element, a source meter 2400 manufactured by Keithley Instruments Co., Ltd. and Topcon Co., Ltd. are used.
  • Luminometer BM-7 Further, the anode of the organic EL element is made of ITO, the cathode is made of Al, and a DC voltage is applied stepwise at a rate of 0.1 V / 2 seconds or 0.5 V / 2 seconds to increase the voltage for 1 second. Later luminance and current values were measured.
  • an organic EL element 10 having a laminated structure shown in FIG. 2 was produced. That is, the anode 24, the strong electron accepting material layer 26, the hole transport layer 28, the light emitting layer 30, the electron transport layer 32, the insulating organic material layer 34, the strong electron accepting material layer 36, and the cathode 38 are formed on the glass substrate 22. Then, an organic EL element 10 having a structure formed (laminated) in this order was produced.
  • the layers adjacent to the anode and the cathode were formed of the same strong electron-accepting material.
  • the strong electron accepting material layer adjacent to the anode accepts electrons from the hole transport layer adjacent to the cathode side, and radical cationizes the hole transporting material in the hole transport layer (hole charge generation).
  • the strong electron accepting substance in the strong electron accepting substance layer itself becomes a radical anion.
  • the strong electron accepting substance in the strong electron accepting substance layer in contact with the cathode is radical anionized by electrons injected from the cathode.
  • the organic EL element having the above configuration can emit light with a desired efficiency, for example, a) Anode b) Strong electron accepting material layer c) Light emitting unit Hole transporting layer Light emitting layer Electron transporting layer e) Insulating organic material layer f) Charge generation layer Strong electron accepting material layer h) Above c) to f) above I)
  • the step of producing the basic structure of the organic EL element can be repeated to obtain an organic EL element having the same properties as the multi-photon organic EL element described above. Therefore, in this example, an organic EL element in which layers adjacent to the anode and the cathode were each composed of the same strong electron accepting material was produced.
  • Example 1 As the organic EL element of Example 1, the following layers were laminated in order, and the organic EL element 1 having the structure shown in FIG. 1 was produced.
  • the constituent materials and thickness of each layer were as follows. 1) Anode ITO (Indium Tin Oxide), 800 ⁇ 2) Strong electron accepting material layer HATCN6 (hexaazatriphenylene derivative), 200 ⁇ 3) Hole transport layer NPB (4,4′-bis [N- (2-naphthyl) ) -N-phenyl-amino] biphenyl) 500 ⁇ 4) Luminescent layer Alq3 (Tris (8-quinolinolato) aluminum complex), 300 ⁇ 5) Electron transport layer KLET02, 250 ⁇ 6 manufactured by Chemipro Kasei Co., Ltd.
  • Insulating organic layer Ca (dpm) 2 (Bis- Di-pivaloyl-methanate-calcium) 60 ⁇ 7) Strong electron accepting material layer HATCN6 (hexaazatriphenylene derivative), 200 ⁇ 8) Cathode Aluminum, 900 ⁇
  • Comparative Example 3 As the organic EL element of Comparative Example 3, an organic EL element (conventional standard element using an alkali metal compound and a heat-reducible metal) having a configuration in which the following layers were sequentially laminated on a glass substrate was produced.
  • FIG. 2 shows a graph plotting current efficiency (cd / A) ⁇ current density (mA / cm 2 ), and FIG. 3 plots voltage (V) ⁇ current density (mA / cm 2 ). The graph is shown.
  • the organic EL element of Example 1 can obtain high current efficiency due to the presence of Ca (dpm) 2 which is an insulating organic substance without generating an electronic charge by an alkali metal, and the organic EL element of Comparative Example 2 can be obtained. It was found that the device was driven at a remarkably low voltage compared to the EL element.
  • Example 2 As the organic EL element of Example 2, an organic EL element having a configuration in which the following layers were sequentially laminated on a glass substrate was produced. 1) Anode ITO (Indium Tin Oxide), 800 ⁇ 2) Strong electron accepting material layer HATCN6 (hexaazatriphenylene derivative), 200 ⁇ 3) Hole transport layer NPB (4,4′-bis [N- (2-naphthyl) ) -N-phenyl-amino] biphenyl) 500 ⁇ 4) Light emitting layer Alq3 (Tris (8-quinolinolato) aluminum complex), 200 ⁇ 5) Electron transport layer KLET02, 250 ⁇ 6 manufactured by Chemipro Kasei Co., Ltd.
  • Insulating organic material layer (hole transporting organic material layer, electron) Layer that functions as an insulating layer at the transport site) NPB (4,4'-bis [N- (2-naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl) 60 ⁇ 7) Strong electron accepting material layer HATCN6 (hexaazatriphenylene derivative), 50 ⁇ 8) Cathode Aluminum, 900 ⁇
  • Comparative Example 4 As the organic EL element of Comparative Example 4, an organic EL element having a configuration in which the following layers were sequentially laminated on a glass substrate was produced. That is, in Example 2, an organic EL device without an insulating organic material layer 6) was produced.
  • FIG. 4 shows a graph plotting current efficiency (cd / A) ⁇ current density (mA / cm 2 ), and FIG. 5 plots voltage (V) ⁇ current density (mA / cm 2 ). The graph is shown.
  • Example 3 As the organic EL element of Example 3, the following layers are sequentially laminated on a glass substrate, An organic EL element having two light emitting layers, that is, two light emitting units, was produced. 1) Anode ITO (Indium Tin Oxide), 800 ⁇ 2) Strong electron accepting material layer HATCN6 (hexaazatriphenylene derivative), 200 ⁇ 3) Hole transport layer of the first light emitting unit NPB (4,4′-bis [N -(2-naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl) 500 ⁇ 4) Light emitting layer of first light emitting unit Alq3 (Tris (8-quinolinolato) aluminum complex), 200 ⁇ 5) Electron transport layer of first light emitting unit KLET02, 250 ⁇ 6 manufactured by Chemipro Kasei Co., Ltd.) Insulating property Organic layer (hole transporting organic layer, layer that functions as an insulating layer at the electron transport site) NPB (4,4'-bis [N- (2-na
  • FIG. 6 shows a graph plotting current efficiency (cd / A) ⁇ current density (mA / cm 2 ).
  • the organic EL element of the present invention having two light emitting layers (light emitting units) of Example 3 is approximately twice as large as the organic EL element of Comparative Example 3 produced as a conventional standard element. It was found that a current efficiency of
  • the organic EL device of the present invention can be used in a wide range of product fields that require light generation, such as various light sources and image display devices that require low energy consumption.

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Abstract

　従来型マルチフォトン有機ＥＬ素子に比べて、製造工程を大幅に簡便化して、製品の低コスト化を可能にする有機ＥＬ素子の構造を提供する。従来型マルチフォトン有機ＥＬ素子の電荷発生層内の強電子受容性物質と電子輸送性層との間の電子電荷の移動をスムースに行うため、低誘電率の絶縁性有機物層を介在させる。

Description

有機エレクトロルミネッセント素子
　本発明は、平面光源や表示素子に利用される有機エレクトロルミネッセント素子（以下、「有機ＥＬ素子」と略記することがある。）に関する。
　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ＥＬ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。イーストマンコダック社のＴａｎｇらは、素子の高効率化のため、キャリア輸送性の異なる有機化合物を積層し、ホール及び電子がそれぞれ陽極及び陰極よりバランスよく注入される構造を採用し、しかも陰極と陽極に挟まれた有機層の層厚を２０００Å以下とすることで、１０Ｖ以下の印加電圧で１０００ｃｄ／ｍｍ2と外部量子効率１％の実用化に十分な高輝度及び高効率を得ることに成功した。
　例えば特許文献１～特許文献６によれば、陰極と陽極に挟まれた有機層全体の膜厚を１μｍ以下とすることで、より低い印加電圧によって発光できるデバイスを提供できるとされており、好ましくは前記膜厚を１０００Å～５０００Åの範囲とすれば、２５Ｖ以下の印加電圧で発光を得るに有用な電場（Ｅ＝Ｖｃｍ-1）が得られるとされている。
　有機ＥＬ素子の構造は、上記のようなＴａｎｇらが示した構造を基礎として発展してきたが、最近では、例えば特許文献７及び特許文献８に示されているように、電極に挟まれた構造を一つの単位（発光ユニット）とし、この発光ユニットを直列に接続し得るように複数積層した構造を有する有機ＥＬ素子が開発されている。この技術は、有機ＥＬ素子の、飛躍的な長寿命化、光源や照明に要求される高輝度の実現、及び大面積の均一発光、を可能とする技術として注目されている。低電圧であるにもかかわらず大電流を必要とするＴａｎｇらの有機ＥＬ素子の構造では、これらの要求を満たすことができなかったからである。
　次に、特許文献８に記載のように、本願の発明者は直列型（タンデム型）構造を有する有機ＥＬ素子を考案及び実現し、ユニットの接続層部分にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）のような透明電極材料を使用せず、電荷移動錯体からなる絶縁層を使用することにより、複数の発光ユニットの直列接続を可能とした。この有機ＥＬ素子では、従来型有機ＥＬ素子と同様に陰極と陽極の交差した領域のみが発光し、さらに透明電極の成膜に必須とされるスパッタリング工程も不要となるため、現在では、直列型の有機ＥＬ素子の構造のなかでも最も有用と認識され、マルチフォトン有機ＥＬ素子と呼称されて広く知られるに至っている。マルチフォトンと呼称される理由は、発光ユニットの数を所定以上とすれば、有機ＥＬ素子を通過する電子数を上回る光子数を発生させることができるからである（非特許文献１）。
　しかしながら、このマルチフォトン有機ＥＬ素子は、従来型有機ＥＬ素子に比べて、数倍の製造工程が必要になるという問題があり、さらに、電荷移動錯体からなる絶縁性の接続層を、例えば特許文献９～特許文献１４に記載の化学ドーピングの手法を駆使して作製しなければならず、その製造工程の制御が困難であるという問題もある。
　前述したように、直列型有機ＥＬ素子は、大面積を均一の強度で発光させるのに適している。直列型有機ＥＬ素子では、従来型有機ＥＬ素子と比べた場合、同輝度を得るために必要な電圧Ｖをほぼユニット数を乗じた分大きくすることができ、逆に電流Ｉはほぼユニット数で除した分だけ小さくできる。その結果、素子抵抗（電圧と電流の比：ＶＩ-1）がユニット数の略二乗分だけ上昇して、絶縁物を電極で挟んだコンデンサのごとく、面内における略均一な電位を実現できるからである。
　この電位の均一性、換言すると輝度の均一性は、ユニット数を増やせば増やすほど向上することは言うまでもない。ただし、本発明者のこれまでの知見によれば、照明に必要な３０００ｃｄｍ-2以上の輝度が必要な場合、対角５インチ程度の発光面積ならば、数ユニット程度の積層体で略均一の発光を実現できるが、例えば対角１５インチ以上の発光面積となると、数ユニット程度の積層体でそのような高輝度での均一発光は不可能で、少なくとも１５ユニット程度は必要と思われる。これほどの多数のユニットの積層体を効率よく低コストで生産するのはほぼ不可能である。
　このような多数のユニットの積層体を効率よく低コストで生産するのが不可能な理由は、第一に、製法が複雑である点にある。即ち、本発明者らが特許文献８において提案しているように、ホール電荷と電子電荷を生成するために設けられる電荷発生層の作製が非常に複雑だからである。
　例えば、特許文献８の請求項１又は２には、電子受容性物質と電子供与性物質の混合または積層による接触によって生じる電荷移動錯体によって、あたかも電荷発生層から発光ユニットに、発光物質の励起に必要な電子電荷とホール電荷が供給されるような記載がされている。しかしながら、実際には、この特許文献８に記載されている電荷移動錯体のみによって発光物質にホール及び電子の両電荷が供給されるわけではなく、その実施例に具体的に示されるように、電荷発生層の陽極側に接する部位において、必ずアルカリ金属等の強電子供与性物質を（電子輸送性）有機物に作用させ、当該有機物をラジカルアニオン化させることによって電子電荷（ラジカルアニオン状態の分子）を発生させなければならない。
　なぜならば、電子輸送性有機物をアルカリ金属のような強い電子供与性物質により強制的にラジカルアニオン化しなければ、陽極側から発光層方向へ移動してきたラジカルカチオン状態の分子（ホール）が、そのまま電荷発生層近くに到達してしまい、電荷発生層内で発生した電子は電子輸送性分子をラジカルアニオン化することなく、ただ単に、そのラジカルカチオン状態の分子（ホール電荷）を電気的に中性化することになるからである（この現象は、「ホールが陰極方向に抜ける。」と表現されることがある）。
　この場合、言わずもがなであるが、発光物質を含有する発光層の中を、ホールのみが移動し、電子が注入されることはなく（即ち、発光物質のラジカルアニオン状態の生成はなく）、発光層部位はホール電流の抵抗体としてのみ存在し、発光物質は発光しない。即ち、特許文献８における「電荷移動錯体からなる電荷発生層」を形成してマルチフォトン有機ＥＬ素子を作製しても、実際は何らの効果も得られない。
　膜中へのアルカリ金属の供給方法としては、アルカリ金属を抵抗加熱によって直接蒸発させる方法（抵抗加熱蒸着法）や、アルカリ金属イオンを含む化合物を含有する膜を蒸着によって形成した後、アルミニウムなどの熱還元性金属の極微量（略１５オングストロームの膜厚に相当する量）を、同じく蒸着によって供給し、アルカリ金属イオンを金属状態に還元する方法等があり、これらの方法は特許文献８において提案されている。
　また、さらにアルカリ金属イオンを含む酸化物、炭酸化物、複合酸化物、複合炭酸化物、等を電子ビーム蒸着法で蒸着すれば、その電子ビーム蒸着法自体が、化合物中の金属をイオン状態から金属原子状態へ還元する手段の一つであることから、結果的にアルカリ金属を電子輸送性有機物に作用させることもできる。さらに例外的には、炭酸セシウム（ＣｓＣＯ3）のように、電子ビーム蒸着法を使用せずとも、単なる真空中での抵抗加熱により、還元により金属セシウムを生成させ得る場合もある。
　これらのような酸化物、炭酸化物、複合酸化物、複合炭酸化物等のアルカリ金属化合物については、例えば特許文献１５又は特許文献１６に、炭酸リチウムや酸化リチウムを含む電子注入層や中間陰極層（界面層）と称する層を、電荷発生層の陽極側に接するように形成させることが記載されており、これらの文献には蒸着法が明記されていない。もし電子ビーム蒸着法によらず通常の抵抗加熱蒸着法によって膜形成した場合には、化合物中のアルカリ金属イオンが金属に還元されないため、前述のように発光物質に電子電荷を輸送できなくなることは、実験によって簡単に確かめられる。
　このアルカリ金属は、有機ＥＬ素子の発光性有機物に接触作用すると、その強い還元性によって発光性有機物の発光性を失わせるため（この現象は発光クエンチングと呼称されることがある。）、実際の製造プロセスにおいては、発光層等の有機物からなる層の形成のための製造チャンバーとは隔離した場所に設置する必要がある。したがって、複数の発光ユニットを有するマルチフォトン有機ＥＬ素子のように、略同一の工程を何度も繰り返して製造しなければならない場合には、複数の蒸着チャンバーを設置して、かつ、その間を何度も行き来する必要が生じ、電荷発生層及びそれに接する層を形成する工程が煩雑になり、個々の工程の制御の複雑さと相まって、製品価格を押し上げてしまうという問題がある。
　ここで、上記のようなアルカリ金属以外の電子供与性物質としては、例えば特許文献１７に、ルイコ塩基と称される一連の有機物が開示されているが、いずれにしても発光性有機物質を還元するという性質を有していてその発光性をクエンチングするという点においては、同様にデメリットがある。
特開昭５９－１９４３９３号公報 特開昭６３－２６４６９２号公報 特開平２－１５５９５号公報 米国特許第４，５３９，５０７号明細書 米国特許第４，７６９，２９２号明細書 米国特許第４，８８５，２１１号明細書 特開平１１－３２９７４８号公報 特許第３９３３５９１号明細書 特開平１０－２７０１７１号公報 特開２００１－１０２１７５号公報 特開平１１－２３３２６２号公報 特開２０００－１８２７７４号公報 特開平１１－２５１０６７号公報 特開２００１－２４４０７９号公報 特開２００６－１３５１４５号公報 特開２００７－１２３６１１号公報 米国特許第７，１５１，００７号明細書
ザイペック社刊：有機ＥＬハンドブック、「マルチフォトン素子」、ｐ．２６３～
　上記のような従来技術に対し、本発明の主たる目的は、本発明者が従前に提案、開発してきたマルチフォトン有機ＥＬ素子の構造に必須であったアルカリ金属等の還元性物質（強電子供与性物質）の使用を回避し、したがって製造工程を格段に簡素化しながらも、従来と略同等の性能が得られる有機ＥＬ素子を提供することにある。即ち、本発明の主たる目的は、従来のマルチフォトン有機ＥＬ素子の作製に必須であった、アルカリ金属等の強電子供与性物質を使用したラジカルアニオン化手段を使用しない有機ＥＬ素子を提供することにある。
　上記のように、本発明者は、上記特許文献８における有機ＥＬ素子の電荷発生層を構成する電子受容性物質及び電子供与性物質のみで、電子電荷及びホール電荷をそれぞれ該電荷発生層の陽極方向及び陰極方向に位置する発光層へ移動可能とする有機ＥＬ素子を実現することを目的として鋭意研究を重ねた。その結果、アルカリ金属等の強電子供与性物質を使用しなくても、電荷発生部位からみて陽極の方向に電子電荷（ラジカルアニオン状態の電子受容性半導体分子）を移動させて発光層へ注入させ得る構造を見出し、本発明を完成するに至った。
　即ち、本発明は、
　陽極と、
　陰極と、
　前記陽極と前記陰極との間に位置する、発光層を含む複数の発光ユニットと、
　前記複数の発光ユニットの間に位置する電荷発生層と、
を含む有機エレクトルミネッセント素子であって、
　前記電荷発生層から前記発光層への電荷の移動に対する障壁となる部位に絶縁性有機物層が設けられていること、
を特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子
を提供する。
　ここで、「電荷発生層」とは、一般的には、電圧印加時に、異なる２つの半導体物質間での電子の授受により生じたラジカルカチオン状態の電子供与性半導体分子（ホール電荷）と、ラジカルアニオン状態の電子受容性半導体分子（電子電荷）とを、それぞれ陰極方向と陽極方向とに移動させ、その移動先方向に存在する発光層に注入する役割をはたす層のことをいい、電子受容性物質と電子供与性物質とを含む。
　これに対し、本発明の有機ＥＬ素子における、複数の発光ユニットの間に位置する「電荷発生層」とは、隣接する層（例えばホール輸送層）との界面において、電子電荷及びホール電荷を発生させる部位を形成し得る層のことをいい、必ずしも電子受容性物質と電子供与性物質との両方を含んでいなくてもよい。例えば、本発明においては、「電荷発生層」が強電子受容性物質（例えばＨＡＴＣＮ６）で構成され、この強電子受容性物質の陰極側に隣接するホール輸送層が電子供与性物質（例えばＮＰＢ）で構成されていてもよい。
　上記の電子受容性物質及び電子供与性物質は、電圧印加時に電子の授受によって電子電荷（ラジカルアニオン）とホール電荷（ラジカルカチオン）とを発生させるものであればよく、本発明においては電荷移動錯体を形成しなくてもよい。好ましくは、本発明においては電荷移動錯体を形成しない電子受容性物質及び電子供与性物質を用いる。なお、電荷移動錯体の形成は、電圧印加とは無関係であり、電子受容性物質と電子供与性物質との間での化学反応（酸化還元反応）によるものである。
　さらに、本発明における「電荷発生層」を構成する物質は、電荷発生層の製造の簡便さという観点から、すべて有機物で構成されているのが好ましい。したがって、本発明における「電荷発生層」は有機化合物半導体で構成されているのが好ましい。
　次に、本発明の有機ＥＬ素子において、電荷発生層と発光層との間に位置する「絶縁性有機物層」とは、前記電荷が電子電荷である場合は、電子電荷の移動に対して絶縁性を有する有機物層であればよく、したがって、ホール輸送性有機物で構成されていてもよい。ホール輸送性有機物は、通常、ラジカルカチオン状態の生成消滅の繰り返しによって電荷を運ぶことが想定されて使用される。本発明において、電荷発生層とその陽極側に位置する発光層との間の「絶縁性有機物層」としてホール輸送性有機物を使用する場合、当該ホール輸送性有機物がラジカルカチオン化することはなく、電荷発生層で生じたラジカルアニオンは、このホール輸送性有機物をトンネルして、陽極側に隣接する電子輸送性有機物に移動する。したがってこの場合、ホール輸送性有機物は何ら電荷を帯びることなく単なる絶縁性有機物として存在する。
　ここで、本発明の有機ＥＬ素子の最大の特徴は、電荷発生層と発光層との間に位置する「絶縁性有機物層」にある。本発明における絶縁性有機物層は、例えば電荷発生層とその陽極側に存在する電子輸送層との間に挿入されることで、電荷発生層中に存在する強電子受容性物質と電子輸送層を構成する電子輸送性有機物とを物理的に隔離して両者の相互作用（換言すれば、強電子受容性物質の分子軌道と電子輸送性有機物の分子軌道との重なり）を回避することで、電子電荷のスムースな移動を可能ならしめるものであり、本発明者は、これによって本発明の有機ＥＬ素子においては、不要な電位消費が低減され、所望の量子効率（電流効率）が得られることを見出した。
　かかる本発明の絶縁性有機物層内の電荷の移動（通過）は、言うまでもなくトンネル電流によるものである。したがって、絶縁性有機物層の比誘電率は低ければ低いほど好ましく、５以下であることが好ましく、さらに４以下であることが好ましく、さらにまた３以下であることが好ましく、さらには２以下であることが好ましい。比誘電率が５以下であれば、トンネル電流が電界強度（Ｖ／ｃｍ）に依存することから、絶縁性有機物層の厚さを例えば１０オングストローム以上にすることができ、電荷発生層中の強電子受容性物質と電子輸送層中の電子輸送性有機物との物理的な隔離をより確実に実現することができる。なお、絶縁性無機物は、比誘電率が３超のものが多く、加熱蒸着不可能なものが多い。
　なお、本発明の有機ＥＬ素子における絶縁性有機物層は、絶縁性有機物のみからなる単一膜でもよく、また、絶縁性有機物と、電子輸送層に用いられる電子輸送性有機物及び／又は電荷発生層に用いられる強電子受容性物質と、を含む混合膜であってもよい。
　本発明によれば、本発明者が従前に提案、開発してきたマルチフォトン有機ＥＬ素子の構造に必須であったアルカリ金属等の還元性物質（強電子供与性物質）の使用を回避し、したがって製造工程を格段に簡素化しながらも、従来と略同等の性能が得られる有機ＥＬ素子を提供することができる。また、本発明によれば、従来のマルチフォトン有機ＥＬ素子の作製に必須であった、アルカリ金属等の強電子供与性物質を使用したラジカルアニオン化手段を使用しない有機ＥＬ素子を提供することができる。
　より具体的には、本発明によれば、マルチフォトン有機ＥＬ素子の電荷発生層とそれに隣接する層の形成工程が格段に簡便になり、発光性有機物をクエンチングするアルカリ金属等の強電子供与性物質を使用せずとも発光層に電子電荷とホール電荷を効率よく供給することができるため、蒸着チャンバー数を減じることが可能になり、制御困難な工程を排除することができる。そのため、本発明の有機ＥＬ素子は、従来のマルチフォトン有機ＥＬ素子と比して、格段に低コストの工程で作製することができる。
本発明の有機ＥＬ素子の典型的な構成を示す概略断面図である。 実施例１で作製した本発明の有機ＥＬ素子を評価するための試験素子の構造を示す概略断面図である。 比較例１～比較例３及び実施例１で作製した有機ＥＬ素子について、電流効率（ｃｄ／Ａ）－電流密度（ｍＡ／ｃｍ2）をプロットしたグラフである。 比較例１～比較例３及び実施例１で作製した有機ＥＬ素子について、電圧（Ｖ）－電流密度（ｍＡ／ｃｍ2）をプロットしたグラフである。 実施例２及び比較例４で作製した有機ＥＬ素子について、電流効率（ｃｄ／Ａ）－電流密度（ｍＡ／ｃｍ2）をプロットしたグラフである。 実施例２及び比較例４で作製した有機ＥＬ素子について、電圧（Ｖ）－電流密度（ｍＡ／ｃｍ2）をプロットしたグラフである。 実施例５で作製した有機ＥＬ素子について、電流効率（ｃｄ／Ａ）－電流密度（ｍＡ／ｃｍ2）をプロットしたグラフである。
　本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置する、発光層を含む複数の発光ユニットと、前記複数の発光ユニットの間に位置する電荷発生層と、前記電荷発生層から前記発光層への電荷の移動に対する障壁となる部位に設けられた絶縁性有機物層と、を有する。以下、かかる本発明の有機ＥＬ素子の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では重複する説明は省略することがある。
　図１に示すように、本発明の有機ＥＬ素子１は、ｎ個の発光ユニットを含み（ｎは２以上の整数である。）、例えばガラス基板２上に順に形成された、陽極４と、第１の発光ユニット６－１と、第１の絶縁性有機物層８－１と、第１の電荷発生層１０－１と、第２の発光ユニット６－２と、第２の絶縁性有機物層８－２と、第２の電荷発生層１０－２と、第（ｎ－１）の絶縁性有機物層８－（ｎ－１）と、第（ｎ－１）の電荷発生層１０－（ｎ－１）と、第ｎの発光ユニット６－ｎと、陰極１４と、を含む構造を有している。
　このように、本発明の有機ＥＬ素子は、発光層を構成する発光性有機物をクエンチングするアルカリ金属等の強電子供与性物質を一切使用せず、また、発光層中に効率よく電子電荷を供給するために、低誘電率の絶縁性有機物層が電荷発生層と発光層との間に設けられた構成を有している。
　本発明の有機ＥＬ素子における「絶縁性有機物層」としては、上述のように、比誘電率の低い絶縁性有機物で構成されていればよく、かかる絶縁性有機物としては、種々の有機化合物を使用することが期待される。なかでも、例えば、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
で表わされるＣａ（ｄｐｍ）2（ビス－ジ－ピバロイル－メタナート－カルシウム)等のβジケトン型配位子を有する金属錯体等が挙げられる。
　また、絶縁性有機物層は、例えば、電子電荷が移動する部位に設けられる場合は、電子電荷の輸送に対して絶縁性を有する層として機能するものであればよく、したがって、ホール輸送性有機物で形成されたホール輸送性有機物層であってもよい。
　「陰極」を構成する材料としては、一般的には仕事関数の小さい金属、またそれらを含む合金、金属酸化物等が用いられる。具体的には、Ｌｉ等のアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ等のアルカリ土類金属、Ｅｕ等の希土類金属等からなる金属単体、もしくは、これらの金属とＡｌ、Ａｇ、Ｉｎ等との合金等が挙げられる。
　また、陰極と有機層との界面に金属ドーピングされた有機層を用いる構成（特開平１０－２７０１７１号公報、特開２００１－１０２１７５号公報参照）を採用する場合には、陰極は導電性材料であれば、その仕事関数等の性質は別段、制限とはならない。
　例えば特開平１１－２３３２６２号公報及び特開２０００－１８２７７４号公報に開示された技術を使用して、陰極に接する有機層をアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン及び希土類金属イオンの少なくとも１種を含有する有機金属錯体化合物により構成する場合には、該錯体化合物中に含有される金属イオンを真空中で金属に還元し得る金属、例えば、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｉ等の（熱還元性）金属、又はこれらの金属を含有する合金を陰極材料として使用することもできる。これらのうち、特に、配線電極として一般に広く使用されているアルミニウムが蒸着の容易さ、光反射率の高さ、化学的安定性等の観点から好ましい。
　「陽極」を構成する材料としては、特に制限はなく、例えば、ＩＴＯ（インジウム・すず酸化物）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）等の透明導電材料を使用することができる。
　例えば、特開２００２－３３２５６７号公報に記載された手法を用いてＩＴＯ成膜を有機膜に損傷の無いようなスパッタリング法によって行う場合は、陰極の場合と同様に、特開平１０－２７０１７１号公報に記載されている金属ドーピングされた有機層を電子注入層に用いれば、前述のＩＴＯやＩＺＯ等の透明導電材料を陰極に使用することもできる。
　したがって、陰極及び陽極の両方を透明として（有機膜も電荷発生層も同様に透明であるから）透明な発光素子を作ることもできるし、一般的な有機ＥＬ素子の場合とは逆に、陽極を金属で構成して陰極を透明電極とすることで、基板側にではなく成膜面側から光をとり出す構造の有機ＥＬ素子を形成することも可能である。また、各層の形成順序に関しては、必ずしも陽極の形成（成膜）から始める必要はなく、陰極から形成を始めてもよい。
　本発明における「電荷発生層」としては、上述のとおり、隣接する層（例えばホール輸送層）との界面において、電子電荷及びホール電荷を発生させる部位を形成し得る層であればよい。例えば、電荷発生層を強電子受容性物質（例えばＨＡＴＣＮ６）で構成し、この強電子受容性物質の陰極側に隣接するホール輸送層を電子供与性物質（例えばＮＰＢ）で構成すれば、電圧を印加すると、電荷発生層とホール輸送層との間の界面において、電子電荷及びホール電荷が発生する。ここでは、無電場時においては、電荷移動錯体は形成されない。
　本発明における「発光ユニット」は、従来公知の有機ＥＬ素子と同様に、種々の構造を採ることができ、例えば、発光層と、ホール輸送層及び／又は電子輸送層と、の組合せで構成すればよく、その組合せとしても種々の態様を採用することが可能である。
　「発光層」としては、従来の有機ＥＬ素子に用いられる従来の発光層であればよく、発光層を構成する発光材料についても、特に制限はなく、各種の蛍光材料又は燐光材料等の公知の任意のものを使用することができる。例えば、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
で表わされるトリス（８－キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）等が挙げられる。
　「ホール輸送層」は、従来の有機ＥＬ素子のホール輸送層を構成するホール輸送性物質を用いて形成すればよく、特に制限はないが、例えばイオン化ポテンシャルが５．７ｅＶより小さく、ホール輸送性即ち電子供与性を有する有機化合物（電子供与性物質）が挙げられる。一般に電子供与性を有する有機化合物が容易にラジカルカチオン状態となるにはイオン化ポテンシャルが５．７ｅＶより小さいことが望ましい。
　例えば、一般式（Ｉ）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
（式（Ｉ）中、Ａｒ1、Ａｒ2及びＡｒ3は、それぞれ独立して置換基を有してよい芳香族炭化水素基を表わす。）で示されるアリールアミン化合物であるのが好ましい。なかでも、４，４’－ビス［Ｎ－（２－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）が好ましい。
　また、「ホール輸送層」には、上記アリールアミン化合物以外にも、従来から有機ＥＬ素子のホール注入材料として用いられてきたフタロシアニン化合物を含む顔料系有機材料を用いてもよく、電圧印加時に電荷発生できる材料であれば、適宜選択して使用することができる。
　「電子輸送層」は、従来の有機ＥＬ素子の電子輸送層を構成する電子輸送性物質を用いて形成すればよく、特に制限はないが、本発明で使用する電子輸送性物質は、一般に有機ＥＬ素子に用いられる電子輸送性物質のなかでも比較的深いＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ　Ｏｃｃｕｐｉｅｄ　Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｏｒｂｉｔａｌ）準位を有するものが好ましい。具体的には、少なくとも概ね６．０ｅＶ以上のＨＯＭＯ準位を有する電子輸送性物質を用いるのが好ましい。このようにＨＯＭＯ準位の深い電子輸送性物質を使用すると、電子輸送性物質に向かってホール電荷が移動しにくく、上述のように、電荷発生層内で発生した電子電荷がホール電荷を電気的に中和することなく、確実に発光物質を励起して発光させることができる。
　また、本発明で使用する電子輸送性物質のＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ　Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ　Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｏｒｂｉｔａｌ）準位は、電荷発生層内に使用される（強）電子受容性物質のＬＵＭＯ準位と発光層を構成する発光性有機物のＬＵＭＯ準位との間に位置することが好ましい。強電子受容性物質のＬＵＭＯ準位は、いうまでもなくホール輸送性物質のＨＯＭＯ準位と略同等の位置にあることが多く、一般の有機化合物半導体と比較しても深い位置にあり、発光性有機物のＬＵＭＯ準位との差が大きい。したがって、上記のように電子輸送性物質のＬＵＭＯ準位が電子受容性物質のＬＵＭＯ準位と発光性有機物のＬＵＭＯ準位の間にあれば、エネルギー的に電子輸送性物質が電子受容性物質と発光性有機物の橋渡しの役割を果たし、電子受容性物質のＬＵＭＯ準位に存在する電子電荷を発光性有機物のＬＵＭＯ準位に移動させるに際し、無駄な電位消費を軽減することができ、高効率発光がより容易になる。
　なお、電子輸送性物質（有機物）としては、例えば、ケミプロ化成（株）製のＫＬＥＴ０２等を用いることができる。なお、ケミプロ化成（株）製の電子輸送性物質（有機物）の物性値は以下のとおりである（ケミプロ化成（株）のＨＰより。http://www.chemipro.co.jp/Yuki#EL/Products.html）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　もっとも、上記の「電子輸送性物質のＬＵＭＯ準位が、電荷発生層の（強）電子受容性物質のＬＵＭＯ準位と発光層の発光性有機物のＬＵＭＯ準位との間に位置すること」は、本発明の必須構成要件ではなく、電子電荷の移動を容易ならしめるのは、あくまでも電荷発生層と発光層との間（特に電荷発生層と電子輸送層との間）に介在させる低誘電率の絶縁性有機物層である。なお、上記の強電子受容性物質のＬＵＭＯ準位及びホール輸送性物質のＨＯＭＯ準位は、例えば特表２００７－５１８２２０号公報に記載されている。
　ここで、上記アリールアミン化合物や顔料系有機材料（電子供与性物質）は、ホール輸送性有機物と同等である場合が多く、上記アリールアミン化合物や顔料系有機材料（電子供与性物質）からなるホール輸送性有機物で構成されるホール輸送層を用いる場合、電荷発生層は、強電子受容性物質で構成されている強電子受容性物質層であってもよい。この場合、発光ユニット中のホール輸送層と、電荷発生層たる強電子受容性物質層との間の界面で、電子電荷及びホール電荷が発生する。
　ここで、本発明における強電子受容性物質層を形成する強電子受容性物質としては、例えば、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
で表わされるヘキサアザトリフェニレン誘導体（ＨＡＴＣＮ６）等が挙げられる。
　以上、本発明の有機ＥＬ素子の典型的な積層構造（単位）を有する実施形態について説明したが、本発明は、本発明の技術的思想の範囲内で種々の設計変更が可能であり、これら設計変更した発明も当然に本発明に含まれる。
　また、本発明の有機ＥＬ素子において絶縁性有機物層に電子輸送層が隣接している場合、絶縁性有機物層には、電子輸送層を構成する電子輸送性有機物が混合されていてもよい。即ち、本発明の有機ＥＬ素子は、絶縁性有機物層に代えて、絶縁性有機物・電子輸送性物質混合層を有していてもよい。
　また、本発明の有機ＥＬ素子において絶縁性有機物層に強電子受容物質層が隣接している場合、絶縁性有機物層には、強電子受容性物質層を構成する強電子受容性物質が混合されていてもよい。即ち、本発明の有機ＥＬ素子は、絶縁性有機物層に代えて、絶縁性有機物・強電子受容性物質混合層を有していてもよい。このような構成であっても、電子輸送性物質と強電子受容性物質の好ましくない相互作用を回避することができる場合があり、このことは適宜実験によって確かめることができる。
　また、一般的に、発光層は、ホスト材料と、当該ホスト材料中に分散された発光物質と、で構成されている場合が多く、また、当該ホスト材料は、電子輸送性物質と同一の材料である場合もある。したがって、本発明の有機ＥＬ素子において発光層に電子輸送層が隣接している場合、発光層と電子輸送層とは、同一の材料を用いて一体的に形成された単一の層で構成してもよい。
　また、本発明の有機ＥＬ素子において発光層にホール輸送層が隣接している場合、ホール輸送性物質が発光したり発光層のホスト材料として機能したりすることもあるため、この場合は、発光層とホール輸送層とを一体的に形成された単一の層で構成してもよい。さらにこの場合、ホール輸送層の陰極寄りの部位のみに発光物質が分散混合されている場合もある。
　より具体的には、本発明の有機ＥＬ素子は、例えば次のような積層構造をとることもできる。
　ａ）陽極
　ｂ）ホール注入層（電荷発生層と同物質から構成されていても良い）
　ｃ）ホール輸送層
　ｄ）発光層
　ｅ）電子輸送層
　ｆ）絶縁性有機物層
　ｇ）電荷発生層
　ｈ）上記ｃ）～上記ｇ）の繰り返し
　ｉ）陰極
　また、本発明の有機ＥＬ素子は、下記の積層構造をとることもある。
　ａ）陽極
　ｂ）強電子受容性物質層
　ｃ）ホール輸送層
　ｄ）発光層
　ｅ）電子輸送層
　ｆ）絶縁性有機物層
　ｇ）強電子受容性物質層
　ｈ）上記ｃ）～上記ｇ）の繰り返し
　ｉ）陰極
　本発明の有機ＥＬ素子は、下記のように、上記積層構造において、強電子受容性物質とホール輸送性物質の混合層（強電子受容性物質：ホール輸送性物質）を有する積層構造を有していてもよい。なお、混合層の形成は複数の蒸着源を同時に加熱して成膜する手法－共蒸着－によって形成するのが一般的であるが、これに限定されるものではない。
　ａ）陽極
　ｂ）強電子受容性物質・ホール輸送物質混合層
　ｃ）ホール輸送層
　ｄ）発光層
　ｅ）電子輸送層
　ｆ）絶縁性有機物層
　ｇ）強電子受容性物質・ホール輸送物質混合層
　ｈ）上記ｃ）～上記ｇ）の繰り返し
　ｉ）陰極
　さらに、上記積層構造において、電子輸送層と絶縁性有機物層とが隣接する積層構成部分（「電子輸送層／絶縁性有機物層」）を、電子輸送層と電子輸送性有機物・絶縁性有機物混合層とが隣接する積層構成部分（「電子輸送層／電子輸送性有機物・絶縁性有機物混合層」）に変更してもよい。すなわち、電子輸送層を構成する電子輸送性有機物を、絶縁性有機物層に混合して使用してもよい。
　また、さらには上記積層構造において、電子輸送層と絶縁性有機物層とが隣接する積層構成部分（「電子輸送層／絶縁性有機物層」）を、電子輸送層と絶縁性有機物・強電子受容性物質混合層とが隣接する積層構成部分（「電子輸送層／絶縁性有機物・強電子受容性物質混合層」）に変更してもよい。すなわち、強電子受容性物質層を構成する強電子受容性物質を、絶縁性有機物層に混合して使用してもよい。このような構成であっても電子輸送性有機物と強電子受容性物質の好ましくない相互作用を回避できる場合があり、これらは適宜実験によって確かめることができる。
　また、一般的に、発光層においては、発光物質がホスト材料に分散されて存在する場合が多く、当該ホスト材料は電子輸送物質と同一である場合もある。したがって、本発明の有機ＥＬ素子においては、発光層と電子輸送層とが隣接する積層構成部分は、同一の材料からなる一層であってもよい。
　上記積層構造のホール輸送材料が、発光層を構成する場合や、発光層のホスト材料として機能する場合もあるので、これらの場合は、「ホール輸送層／発光層／電子輸送層」の積層構成部位が、「ホール輸送層（発光層）／電子輸送層」の積層構成部位に変更されてもよい。ホール輸送層の陰極寄りの部位のみに発光物質が分散混合されている場合は、「ホール輸送層／発光層／電子輸送層」の積層構成部位が、「ホール輸送層／ホール輸送材料・発光材料混合層／電子輸送層」の積層構成部位に変更されてもよい。
　すなわち、陽極、陰極、陽極と陰極との間に位置する、発光層を含む複数の発光ユニット、及び複数の発光ユニットの間に位置する電荷発生層、を含む有機ＥＬ素子において、電荷発生層から発光層への電荷の移動に対する障壁となる部位に絶縁性有機物層が設けられている積層構造を含む有機ＥＬ素子は、本発明の有機ＥＬ素子に含まれる。
　上記では、本発明の有機ＥＬ素子の基本単位の構造を説明したが、本発明の有機ＥＬ素子は、これらの基本単位が複数積層された構造を有していてもよい。そして、上記のような本発明の有機ＥＬ素子は、真空蒸着装置を用いて従来公知の方法で製造することができる。特に、陽極及び陰極以外の各層が有機化合物で形成された構成を有する有機ＥＬ素子を得る場合には、工程が煩雑になることなく簡便に製造を実施することができる。
　以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［製造装置及び条件等］
　有機化合物層、金属層及び電荷発生層の形成には、（株）エイコー製の真空蒸着機を使用した。各層の厚さは、触針式表面形状測定器（ＤＥＫＴＡＫ３０３０）を用いて測定し、得られた有機ＥＬ素子の特性評価には、ケースレーインスツルメンツ（株）製のソースメータ２４００及びトプコン（株）製の輝度計ＢＭ－７を使用した。また、有機ＥＬ素子の陽極をＩＴＯで形成し、陰極をＡｌで形成し、直流電圧を０．１Ｖ／２秒又は０．５Ｖ／２秒の割合でステップ状に印加して、電圧上昇１秒後の輝度及び電流値を測定した。
［作製した有機ＥＬ素子の構造］
　本実施例においては、図２に示す積層構造を有する有機ＥＬ素子１０を作製した。すなわち、ガラス基板２２上に、陽極２４、強電子受容性物質層２６、ホール輸送層２８、発光層３０、電子輸送層３２、絶縁性有機物層３４、強電子受容性物質層３６及び陰極３８を、この順番で形成（積層）した構造を有する有機ＥＬ素子１０を作製した。
　このように、本実施例においては、陽極及び陰極にそれぞれ隣接する層を、同じ強電子受容性物質によって形成した。この構造においては、陽極に隣接する強電子受容性物質層が、その陰極側に隣接するホール輸送層から電子を受容して当該ホール輸送層のホール輸送性物質をラジカルカチオン化し（ホール電荷発生）、逆に強電子受容性物質層の強電子受容性物質自らはラジカルアニオン化する。その一方、陰極に接する強電子受容性物質層の強電子受容性物質は、陰極から注入された電子によってラジカルアニオン化する。
　　　　　ａ）陽極
　　　　　ｂ）強電子受容性物質層
　　　　　ｃ）ホール輸送層
　　　　　ｄ）発光層
　　　　　ｅ）電子輸送層
　　　　　ｆ）絶縁性有機物層
　　　　　ｇ）強電子受容性物質層
　　　　　ｈ）陰極
　なお、上記の構成の有機ＥＬ素子が所望の効率で発光可能であることが実証されれば、例えば、
　　　　　ａ）陽極
　　　　　ｂ）強電子受容性物質層
　　　　　ｃ）発光ユニット　ホール輸送性層
　　　　　　　　　　　　　　発光層
　　　　　　　　　　　　　　電子輸送層
　　　　　ｅ）絶縁性有機物層
　　　　　ｆ）電荷発生層　　強電子受容性物質層
　　　　　ｈ）上記c）～上記f）の繰返し
　　　　　ｉ）陰極
のように、上記有機ＥＬ素子の基本構造を作製する工程を繰り返し、上記で述べたマルチフォトン有機ＥＬ素子と同等の性質を有する有機ＥＬ素子を得ることができる。したがって、本実施例においては、陽極及び陰極にそれぞれ隣接する層が同じ強電子受容性物質によって構成された有機ＥＬ素子を作製した。
≪実施例１≫
　実施例１の有機ＥＬ素子として、以下の層が順に積層され、図１に示す構造を有する有機ＥＬ素子１を作製した。各層の構成材料及び厚さは以下のとおりとした。
１）陽極
　　ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、８００オングストローム
２）強電子受容性物質層
　　ＨＡＴＣＮ６（ヘキサアザトリフェニレン誘導体）、２００オングストローム
３）ホール輸送層
　　ＮＰＢ（４，４'－ビス［Ｎ－（２－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル）
　　５００オングストローム
４）発光層
　　Ａｌｑ３（トリス（８－キノリノラト）アルミニウム錯体）、３００オングストローム
５）電子輸送層
　　ケミプロ化成（株）製のＫＬＥＴ０２、２５０オングストローム
６）絶縁性有機物層
　　Ｃａ（ｄｐｍ）2（ビス－ジ－ピバロイル－メタナート－カルシウム）
　　６０オングストローム
７）強電子受容性物質層
　　ＨＡＴＣＮ６（ヘキサアザトリフェニレン誘導体）、２００オングストローム
８）陰極
　　アルミニウム、９００オングストローム
≪比較例１≫
　比較例１の有機ＥＬ素子として、ガラス基板上に以下の層が順に積層された構成を有する有機ＥＬ素子を作製した。
１）陽極
　　ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、８００オングストローム
２）強電子受容性物質層
　　ＨＡＴＣＮ６（ヘキサアザトリフェニレン誘導体）、２００オングストローム
３）ホール輸送層
　　ＮＰＢ（４，４'－ビス［Ｎ－（２－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル）
　　５００オングストローム
４）発光層
　　Ａｌｑ３（トリス（８－キノリノラト）アルミニウム錯体）、５００オングストローム
５）強電子受容性物質層
　　ＨＡＴＣＮ６（ヘキサアザトリフェニレン誘導体）、２００オングストローム
６）陰極
　　アルミニウム、９００オングストローム
≪比較例２≫
　比較例２の有機ＥＬ素子として、ガラス基板上に以下の層が順に積層された構成を有する有機ＥＬ素子を作製した。
１）陽極
　　ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、８００オングストローム
２）強電子受容性物質層
　　ＨＡＴＣＮ６（ヘキサアザトリフェニレン誘導体）、２００オングストローム
３）ホール輸送層
　　ＮＰＢ（４，４'－ビス［Ｎ－（２－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル）
　　５００オングストローム
４）発光層
　　Ａｌｑ３（トリス（８－キノリノラト）アルミニウム錯体）、３００オングストローム
５）電子輸送層
　　ケミプロ化成（株）製のＫＬＥＴ０２、２５０オングストローム
６）陰極
　　アルミニウム、９００オングストローム
≪比較例３≫
　比較例３の有機ＥＬ素子として、ガラス基板上に以下の層が順に積層された構成を有する有機ＥＬ素子（アルカリ金属化合物と熱還元性金属を使用する従来型の標準素子）を作製した。
１）陽極
　　ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、８００オングストローム
２）強電子受容性物質層
　　ＨＡＴＣＮ６（ヘキサアザトリフェニレン誘導体）、２００オングストローム
３）ホール輸送層
　　ＮＰＢ（４，４'－ビス［Ｎ－（２－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル）
　　５００オングストローム
４）発光層
　　Ａｌｑ３（トリス（８－キノリノラト）アルミニウム錯体）、３００オングストローム
５）電子輸送層
　　ケミプロ化成（株）製のＫＬＥＴ０２、４００オングストローム
６）アルカリ金属化合物層
　　ＬｉＦ（フッ化リチウム）、１０オングストローム
７）陰極
　　アルミニウム、９００オングストローム
［評価］
　実施例１及び比較例１～比較例３で作製した有機ＥＬ素子において、陽極と陰極との間に直流電圧を印加し、発光層からの緑色発光の諸特性を測定した。ここで、図２に、電流効率（ｃｄ／Ａ）－電流密度（ｍＡ／ｃｍ2）をプロットしたグラフを示し、図３に、電圧（Ｖ）－電流密度（ｍＡ／ｃｍ2）をプロットしたグラフを示した。
　図３に示されたとおり、比較例１の有機ＥＬ素子の場合、発光層中にはホール電荷のみが供給されており、全く発光しなかった。また、比較例２の有機ＥＬ素子の場合、６．０ｅＶ以上の深いＨＯＭＯ準位を有する電子輸送性物質（ＫＬＥＴ０２）を電子輸送層に用いることで、一応の発光がみられたが、比較例３のアルカリ金属化合物と熱還元性金属とを用いた従来型標準素子と比べ、略１／２程度の電流効率しか得られなかった。
　また、実施例１の有機ＥＬ素子は、アルカリ金属によって電子電荷を発生させなくとも、絶縁性有機物であるＣａ（ｄｐｍ)2が存在することにより、高い電流効率が得られ、比較例２の有機ＥＬ素子と比べても格段に低電圧で駆動することがわかった。
≪実施例２≫
　実施例２の有機ＥＬ素子として、ガラス基板上に以下の層が順に積層された構成を有する有機ＥＬ素子を作製した。
１）陽極
　　ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、８００オングストローム
２）強電子受容性物質層
　　ＨＡＴＣＮ６（ヘキサアザトリフェニレン誘導体）、２００オングストローム
３）ホール輸送層
　　ＮＰＢ（４，４'－ビス［Ｎ－（２－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル）
　　５００オングストローム
４）発光層
　　Ａｌｑ３（トリス（８－キノリノラト）アルミニウム錯体）、２００オングストローム
５）電子輸送層
　　ケミプロ化成（株）製のＫＬＥＴ０２、２５０オングストローム
６）絶縁性有機物層（ホール輸送性有機物層、電子輸送部位における絶縁層として機能する層）
　　ＮＰＢ（４，４'－ビス［Ｎ－（２－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル）
　　６０オングストローム
７）強電子受容性物質層
　　ＨＡＴＣＮ６（ヘキサアザトリフェニレン誘導体）、５０オングストローム
８）陰極
　　アルミニウム、９００オングストローム
≪比較例４≫
　比較例４の有機ＥＬ素子として、ガラス基板上に以下の層が順に積層された構成を有する有機ＥＬ素子を作製した。即ち、実施例２において、６）の絶縁性有機物層の無い有機ＥＬ素子を作製した。
１）陽極
　　ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、８００オングストローム
２）強電子受容性物質層
　　ＨＡＴＣＮ６（ヘキサアザトリフェニレン誘導体）、２００オングストローム
３）ホール輸送層
　　ＮＰＢ（４，４'－ビス［Ｎ－（２－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル）
　　５００オングストローム
４）発光層
　　Ａｌｑ３（トリス（８－キノリノラト）アルミニウム錯体）、２００オングストローム
５）電子輸送層
　　ケミプロ化成（株）製のＫＬＥＴ０２、２５０オングストローム
６）強電子受容性物質層
　　ＨＡＴＣＮ６（ヘキサアザトリフェニレン誘導体）、５０オングストローム
７）陰極
　　アルミニウム、９００オングストローム
［評価］
　実施例２及び比較例４で作製した有機ＥＬ素子において、陽極と陰極との間に直流電圧を印加して、発光層（Ａｌｑ）からの緑色発光の諸特性を測定した。ここで、図４に、電流効率（ｃｄ／Ａ）－電流密度（ｍＡ／ｃｍ2）をプロットしたグラフを示し、図５に、電圧（Ｖ）－電流密度（ｍＡ／ｃｍ2）をプロットしたグラフを示した。
　図４に示されたとおり、比較例４の有機ＥＬ素子の場合、一応の発光がみられたが、実施例２の有機ＥＬ素子に比べ、著しく低い電流効率しか得られなかった。また、実施例２の有機ＥＬ素子は、実施例１の有機ＥＬ素子と同様に、格段に低電圧で駆動することがわかった。
≪実施例３≫
　実施例３の有機ＥＬ素子として、ガラス基板上に以下の層が順に積層され、
２つの発光層、すなわち２つの発光ユニットを有する有機ＥＬ素子を作製した。
１）陽極
　　ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、８００オングストローム
２）強電子受容性物質層
　　ＨＡＴＣＮ６（ヘキサアザトリフェニレン誘導体）、２００オングストローム
３）第１発光ユニットのホール輸送層
　　ＮＰＢ（４，４'－ビス［Ｎ－（２－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル）
　　５００オングストローム
４）第１発光ユニットの発光層
　　Ａｌｑ３（トリス（８－キノリノラト）アルミニウム錯体）、２００オングストローム
５）第１発光ユニットの電子輸送層
　　ケミプロ化成（株）製のＫＬＥＴ０２、２５０オングストローム
６）絶縁性有機物層（ホール輸送性有機物層、電子輸送部位で絶縁層として機能する層）
　　ＮＰＢ（４，４'－ビス［Ｎ－（２－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル）
　　６０オングストローム
７）電荷発生層である強電子受容性物質層
　　ＨＡＴＣＮ６（ヘキサアザトリフェニレン誘導体）、５０オングストローム
８）第２発光ユニットのホール輸送性有機物層（１）
　　ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）層、１００オングストローム
９）第２発光ユニットのホール輸送性有機物層　（２）
　　ＮＰＢ（４，４'－ビス［Ｎ－（２－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル）
　　６００オングストローム
１０）第２発光ユニットの発光層
　　Ａｌｑ３（トリス（８－キノリノラト）アルミニウム錯体）、７５０オングストローム
１１）電子注入層としてのアルカリ金属化合物層
　　ＬｉＦ（フッ化リチウム）、１０オングストローム
１２）陰極
　　アルミニウム、９００オングストローム
［評価］
　実施例３で作製した有機ＥＬ素子において、陽極と陰極との間に直流電圧を印加して、発光層（Ａｌｑ）からの緑色発光の諸特性を測定した。ここで、図６に、電流効率（ｃｄ／Ａ）－電流密度（ｍＡ／ｃｍ2）をプロットしたグラフを示した。図６に示されたとおり、実施例３の２つの発光層（発光ユニット）を有する本発明の有機ＥＬ素子が、従来型標準素子として作製した比較例３の有機ＥＬ素子と比べ、略２倍の電流効率が得られることがわかった。
　本発明の有機ＥＬ素子は、低エネルギー消費であることが要求される各種光源及び画像表示装置等、光発生を必要とする広範囲の製品分野で使用可能である。

Claims (6)

  1. 　陽極と、
    　陰極と、
    　前記陽極と前記陰極との間に位置する、発光層を含む複数の発光ユニットと、
    　前記複数の発光ユニットの間に位置する電荷発生層と、
    を含む有機エレクトルミネッセント素子であって、
    　前記電荷発生層から前記発光層への電荷の移動に対する障壁となる部位に絶縁性有機物層が設けられていること、
    を特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。
  2. 　前記絶縁性有機物層が、前記電荷発生層で発生した電子電荷の前記発光層への移動に対する障壁となる部位に設けられていること、
    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ト素子。
  3. 　前記絶縁性有機物層が、電子電荷に対する絶縁性を有するホール輸送性有機物であること、
    を特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  4. 　前記絶縁性有機物層の比誘電率が５以下であること、
    を特徴とする請求項１～３のうちのいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  5. 　前記絶縁性有機物層が、有機金属錯体で構成されており、前記有機金属錯体の配位子がβジケトン型であること、
    を特徴とする請求項１～４のうちのいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
  6. 　前記絶縁性有機物層と前記発光層との間にホールブロック性を有する電子輸送層を含むこと、
    を特徴とする請求項１～６のうちのいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
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