(57)【要約】  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。
2010113493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。【０００５】
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）。【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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。【０００９】
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。【００１０】
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。【００１１】
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）。【００１２】
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。【００１３】
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。【００１４】
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。【００１５】
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。【００１６】
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。【００１７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開昭５９−１９４３９３号公報
【特許文献２】特開昭６３−２６４６９２号公報
【特許文献３】特開平２−１５５９５号公報
【特許文献４】米国特許第４，５３９，５０７号明細書
【特許文献５】米国特許第４，７６９，２９２号明細書
【特許文献６】米国特許第４，８８５，２１１号明細書
【特許文献７】特開平１１−３２９７４８号公報
【特許文献８】特許第３９３３５９１号明細書
【特許文献９】特開平１０−２７０１７１号公報
【特許文献１０】特開２００１−１０２１７５号公報
【特許文献１１】特開平１１−２３３２６２号公報
【特許文献１２】特開２０００−１８２７７４号公報
【特許文献１３】特開平１１−２５１０６７号公報
【特許文献１４】特開２００１−２４４０７９号公報
【特許文献１５】特開２００６−１３５１４５号公報
【特許文献１６】特開２００７−１２３６１１号公報
【特許文献１７】米国特許第７，１５１，００７号明細書
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】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〜
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
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。【００２２】
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。【００２３】
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。【００２４】
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。【００２５】
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。【００２６】
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。【００２７】
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。【００２８】
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。【００２９】
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。【００３０】
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。
【発明の効果】
【００３１】
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。【００３２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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。【００３５】
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。【００３６】
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。【００３７】
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：
【化１】
2010113493.tif 000003
【００３８】
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。【００３９】
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。【００４０】
「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。【００４１】
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。【００４２】
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。【００４３】
「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。【００４４】
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。【００４５】
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。【００４６】
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。【００４７】
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。【００４８】
「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：
【化２】
2010113493.tif 000004
【００４９】
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。【００５０】
「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。【００５１】
例えば、一般式（Ｉ）：
【化３】
2010113493.tif 000005
【００５２】
（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。【００５３】
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。【００５４】
「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。【００５５】
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。【００５６】
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）。
【表１】
2010113493.tif 000006
【００５７】
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。【００５８】
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。【００５９】
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：
【化４】
2010113493.tif 000007
【００６０】
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。【００６１】
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。【００６２】
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。【００６３】
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。【００６４】
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。【００６５】
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。【００６６】
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【００６７】
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【００６８】
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【００６９】
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。【００７０】
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。【００７１】
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。【００７２】
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。【００７３】
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。【００７４】
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。
【実施例】
【００７５】
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。【００７６】
［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。【００７７】
［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。【００７８】
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【００７９】
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。【００８０】
≪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【００８１】
≪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【００８２】
≪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【００８３】
≪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【００８４】
［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。【００８５】
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。【００８６】
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。【００８７】
≪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【００８８】
≪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【００８９】
［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。【００９０】
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。【００９１】
≪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【００９２】
［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。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
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。
【図１】
2010113493.tif 000008
【図２】
2010113493.tif 000009
【図３】
2010113493.tif 000010
【図４】
2010113493.tif 000011
【図５】
2010113493.tif 000012
【図６】
2010113493.tif 000013
【図７】
2010113493.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月5日(2010.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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、
を含むタンデム型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、
を特徴とするタンデム型有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項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に記載のタンデム型有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項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に記載のタンデム型有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項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タンデム型有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項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タンデム型有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項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タンデム型有機エレクトロルミネッセント素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
［００３３］
［図１］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。
［図２］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。
［図３］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。
［図４］比較例２及び実施例１で作成した有機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。
［図５］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。
［図６］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。
［図７］比較例３及び実施例で作製した有機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。
発明を実施するための最良の形態
［００３４］
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。
［００３５］
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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
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
［００８４］
［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３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４に、電圧（Ｖ）−電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）をプロットしたグラフを示した。
［００８５］
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。
［００８６］
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。
［００８７］
≪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
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
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
［００８９］
［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５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６に、電圧（Ｖ）−電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）をプロットしたグラフを示した。
［００９０］
図５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。
［００９１］
≪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
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
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
［００９２］
［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７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７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。
産業上の利用可能性
［００９３］
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。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2010113493.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月16日(2011.9.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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、
を含むタンデム型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、
を特徴とするタンデム型有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項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に記載のタンデム型有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項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に記載のタンデム型有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項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タンデム型有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項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タンデム型有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項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１〜５のうちのいずれかに記載のタンデム型有機エレクトロルミネッセント素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
［図１］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。
［図２］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。
［図３］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。
［図４］比較例２及び実施例１で作成した有機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。
［図５］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。
［図６］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。
［図７］比較例３及び実施例３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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
［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３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４に、電圧（Ｖ）−電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）をプロットしたグラフを示した。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
［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５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６に、電圧（Ｖ）−電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）をプロットしたグラフを示した。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
図５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。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
［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７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７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。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2010113493.tif 000016
【国際調査報告】
2010113493.tif 000017
2010113493.tif 000018
2010113493.tif 000019
2010113493.tif 000020