JP2009283787A - Organic el element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic EL element with a multi-photon emission (MPE) structure permitting low voltage and high efficiency of light emission. <P>SOLUTION: An organic EL element includes: a positive electrode 12, a second hole transport layer 14, a second light emitting layer 16, a second electron transport layer 18, a second electron injection layer 20, and a second negative electrode 22 that are sequentially arranged on a substrate 10; a charge generation layer 24 that is arranged on the second negative electrode 22; a first hole transport layer 36 that is arranged on the charge generation layer 24; a wide gap hole transport layer 26 that is arranged on the first hole transport layer 36; a first light emitting layer 28 that is arranged on the wide gap hole transport layer 26; a first electron transport layer 30 that is arranged on the first light emitting layer 28; a first electron injection layer 32 that is arranged on the first electron transport layer 30; and a first negative electrode 34 that is arranged on the first electron injection layer 32. The organic EL element has an MPE structure in which the first hole transport layer 36 has a HOMO level with an energy difference with the LUMO level of the charge generation layer 24 of under 0.3 eV. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機ＥＬ素子に関し、特に、マルチフォトンエミッション構造において、低電圧かつ高発光効率可能な有機ＥＬ素子に関する。   The present invention relates to an organic EL element, and more particularly to an organic EL element capable of low voltage and high luminous efficiency in a multi-photon emission structure.

従来の有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Electroluminescence）ＥＬ素子として、発光開始閾値電圧の低下及び電流密度対発光輝度特性の向上を図り、発光効率の優れた有機薄膜ＥＬ素子が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１においては、基板上に順に積層された、陽極と、有機化合物からなる正孔輸送層と、有機化合物からなる発光層と、陰極と、を有する有機薄膜ＥＬ素子であって、正孔輸送層が正孔輸送能を有する２層以上の有機化合物の積層構造からなり、正孔輸送層の中で陽極と接する有機化合物層のイオン化ポテンシャルが、正孔輸送層と接する陽極の仕事関数よりも小さい、又は、積層構造を有する正孔輸送層の中で発光層と接する正孔輸送層の正孔移動度が他の正孔輸送層より大きい構造からなる。   As a conventional organic electroluminescence (EL) EL element, an organic thin-film EL element having excellent light emission efficiency has been proposed (for example, a patent) with a reduction in emission start threshold voltage and an improvement in current density versus light emission luminance characteristics. Reference 1). In Patent Document 1, an organic thin-film EL element having an anode, a hole transport layer made of an organic compound, a light-emitting layer made of an organic compound, and a cathode, which are sequentially stacked on a substrate, The transport layer has a laminated structure of two or more organic compounds having hole transport ability, and the ionization potential of the organic compound layer in contact with the anode in the hole transport layer is determined by the work function of the anode in contact with the hole transport layer. Among the hole transport layers having a laminated structure, the hole mobility of the hole transport layer in contact with the light emitting layer is larger than that of the other hole transport layers.

また、従来の有機ＥＬ素子として、有機電界発光表示素子およびその製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２においては、第１電極と、第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置された発光層と、第１電極と発光層との間に配置された正孔注入層と、第１電極と発光層との間に配置された正孔輸送層と、正孔注入層と正孔輸送層との間に配置された電荷発生層と、を備えることを特徴とする有機電界発光表示素子およびその製造方法が開示されている。   In addition, as a conventional organic EL element, an organic electroluminescence display element and a method for manufacturing the same have been proposed (for example, see Patent Document 2). In Patent Document 2, a first electrode, a second electrode, a light-emitting layer disposed between the first electrode and the second electrode, and a hole injection disposed between the first electrode and the light-emitting layer And a charge generation layer disposed between the hole injection layer and the hole transport layer, and a hole generation layer disposed between the first electrode and the light-emitting layer. An organic electroluminescent display element and a method for manufacturing the same are disclosed.

一方、従来のマルチフォトンエミッション（ＭＰＥ：Multi-Photon Emission）構造を有する有機ＥＬ素子は、高効率発光可能なワイドギャップホール輸送層を用いた場合、電荷発生層のＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）の準位と、ワイドギャップホール輸送層のＨＯＭＯ（Highest Unoccupied Molecular Orbital）の準位とのエネルギー差が大きいため、順方向電圧が上昇してしまう。
特開平０８−２２２３７３号公報（第２図および第６図、第５−７頁） 特開２００７−１７３７７９号公報（第２Ａ−２Ｃ図、第８−１３頁） On the other hand, an organic EL device having a conventional multi-photon emission (MPE) structure uses a LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) of a charge generation layer when a wide gap hole transport layer capable of emitting light with high efficiency is used. Since the energy difference between the level and the HOMO (Highest Unoccupied Molecular Orbital) level of the wide gap hole transport layer is large, the forward voltage increases.
Japanese Patent Laid-Open No. 08-222373 (FIGS. 2 and 6, pages 5-7) JP 2007-1737779 A (FIG. 2A-2C, pages 8-13)

本発明者は、電荷発生層とワイドギャップホール輸送層との間に、電荷発生層のＬＵＭＯとのエネルギー差が０．３ｅＶ未満となるＨＯＭＯの準位を有するホール輸送材料を使用することで、ＬＵＭＯ−ＨＯＭＯエネルギー差が小さくなり、低電圧かつ高発光効率可能であることを見出した。   The inventor uses a hole transport material having a HOMO level between the charge generation layer and the wide gap hole transport layer and having an energy difference from the LUMO of the charge generation layer of less than 0.3 eV. The present inventors have found that the LUMO-HOMO energy difference is reduced, and that low voltage and high light emission efficiency are possible.

本発明の目的は、ＬＵＭＯ−ＨＯＭＯエネルギー差が小さくなることで、低電圧かつ高発光効率可能な有機ＥＬ素子を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an organic EL device capable of low voltage and high luminous efficiency by reducing the LUMO-HOMO energy difference.

上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、電荷発生層と、前記電荷発生層上に配置された第１ホール輸送層と、前記第１ホール輸送層上に配置されたワイドギャップホール輸送層と、前記ワイドギャップホール輸送層上に配置された燐光発光を有する第１発光層とを備える有機ＥＬ素子が提供される。   According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a charge generation layer, a first hole transport layer disposed on the charge generation layer, and a wide gap disposed on the first hole transport layer. There is provided an organic EL device comprising a hole transport layer and a first light-emitting layer having phosphorescence disposed on the wide gap hole transport layer.

本発明の他の態様によれば、電荷発生層と、前記電荷発生層上に配置された第１ホール輸送層と、前記第１ホール輸送層上に配置されたワイドギャップホール輸送層と、前記ワイドギャップホール輸送層上に配置された第１発光層と、前記第１発光層上に配置された第１電子輸送層と、前記第１電子輸送層上に配置された第１電子注入層と、前記第１電子注入層上に配置された第１陰極電極と、基板と、基板上に配置された陽極電極と、前記陽極電極上に配置された第２ホール輸送層と、前記第２ホール輸送層上に配置された第２発光層と、前記第２発光層上に配置された第２電子輸送層と、前記第２電子輸送層上に配置された第２電子注入層と、前記第２電子注入層上に配置された第２陰極電極とを備え、前記電荷発生層は前記第２陰極電極上に配置されたマルチフォトンエミッション構造を有する有機ＥＬ素子が提供される。   According to another aspect of the present invention, a charge generation layer, a first hole transport layer disposed on the charge generation layer, a wide gap hole transport layer disposed on the first hole transport layer, A first light-emitting layer disposed on the wide gap hole transport layer; a first electron transport layer disposed on the first light-emitting layer; a first electron injection layer disposed on the first electron transport layer; A first cathode electrode disposed on the first electron injection layer, a substrate, an anode electrode disposed on the substrate, a second hole transport layer disposed on the anode electrode, and the second hole. A second light-emitting layer disposed on the transport layer; a second electron transport layer disposed on the second light-emitting layer; a second electron injection layer disposed on the second electron transport layer; A second cathode electrode disposed on the two-electron injection layer, wherein the charge generation layer is the second cathode electrode. The organic EL device is provided having a multi-photon emission structure disposed thereon.

本発明によれば、ＬＵＭＯ−ＨＯＭＯエネルギー差が小さくなることで、低電圧かつ高発光効率可能な有機ＥＬ素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the LUMO-HOMO energy difference becomes small, and can provide the organic EL element in which a low voltage and high luminous efficiency are possible.

本発明によれば、燐光発光を用いたマルチフォトエミッション構造において電荷発生層のＬＵＭＯとそれに接する第１ホール輸送層のＨＯＭＯのエネルギー差を０．３ｅＶ未満とし、燐光発光を有する第１発光層と接する側には燐光エネルギーよりも大きなエネルギーギャップを有するワイドギャップホール輸送層を設けた低電圧且つ高発光効率可能の２層型ホール輸送層構造を有するＭＰＥ有機ＥＬ素子を提供することができる。   According to the present invention, in the multi-photoemission structure using phosphorescence emission, the energy difference between the LUMO of the charge generation layer and the HOMO of the first hole transport layer adjacent thereto is less than 0.3 eV, and the first emission layer having phosphorescence emission is provided. It is possible to provide an MPE organic EL device having a two-layered hole transport layer structure capable of low voltage and high luminous efficiency provided with a wide gap hole transport layer having an energy gap larger than phosphorescence energy on the contact side.

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下において、同じブロックまたは要素には同じ符号を付して説明の重複を避け、説明を簡略にする。図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the same reference numerals are assigned to the same blocks or elements to avoid duplication of explanation and simplify the explanation. It should be noted that the drawings are schematic and different from the actual ones. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。   The following embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention. In the embodiments of the present invention, the arrangement of each component is as follows. Not specific. Various modifications can be made to the embodiment of the present invention within the scope of the claims.

[第１の実施の形態]
本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、図１に示すように、電荷発生層２４と、電荷発生層２４上に配置された第１ホール輸送層３６と、第１ホール輸送層３６上に配置されたワイドギャップホール輸送層２６と、ワイドギャップホール輸送層２６上に配置された第１発光層２８とを備える。すなわち、第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、電荷発生層２４上に配置された第１ホール輸送層３６と、第１ホール輸送層３６上に配置されたワイドギャップホール輸送層２６からなる２層型ホール輸送層構造を有する。 [First embodiment]
As shown in FIG. 1, the organic EL device according to the first embodiment of the present invention includes a charge generation layer 24, a first hole transport layer 36 disposed on the charge generation layer 24, and a first hole transport. A wide gap hole transport layer 26 disposed on the layer 36 and a first light emitting layer 28 disposed on the wide gap hole transport layer 26 are provided. That is, the organic EL device according to the first embodiment includes a first hole transport layer 36 disposed on the charge generation layer 24 and a wide gap hole transport layer 26 disposed on the first hole transport layer 36. It has a two-layered hole transport layer structure.

第１ホール輸送層３６により、電荷発生層２４のＬＵＭＯ準位とワイドギャップホール輸送層２６のＨＯＭＯ準位のエネルギー差を０．３ｅＶ未満とすることが可能である。   The first hole transport layer 36 can reduce the energy difference between the LUMO level of the charge generation layer 24 and the HOMO level of the wide gap hole transport layer 26 to less than 0.3 eV.

電荷発生層２４のＬＵＭＯ準位と第１ホール輸送層３６のＨＯＭＯ準位のエネルギー差をゼロとすることもできる。   The energy difference between the LUMO level of the charge generation layer 24 and the HOMO level of the first hole transport layer 36 may be zero.

ワイドギャップホール輸送層２６は、第１発光層２８よりも大きなエネルギーギャップを有する。   The wide gap hole transport layer 26 has a larger energy gap than the first light emitting layer 28.

第１発光層２８は、例えば、約９％程度のＩｒ（ｐｐｙ）3を添加したＣＢＰから形成してもよい。 For example, the first light emitting layer 28 may be formed of CBP to which about 9% of Ir (ppy) 3 is added.

電荷発生層２４を、例えば、ＨＡＴ（ＣＮ）6で形成し、ワイドギャップホール輸送層２６を、例えば、ｍ−ＭＴＤＡＴＡで形成し、第１ホール輸送層３６を、例えば、ＮＰＢで形成することによって、電荷発生層２４のＬＵＭＯの準位と第１ホール輸送層３６のＨＯＭＯの準位のエネルギー差をゼロとすることができる。 The charge generation layer 24 is formed of, for example, HAT (CN) 6 , the wide gap hole transport layer 26 is formed of, for example, m-MTDATA, and the first hole transport layer 36 is formed of, for example, NPB. The energy difference between the LUMO level of the charge generation layer 24 and the HOMO level of the first hole transport layer 36 can be made zero.

（比較例）
一方、本発明の比較例に係るＭＰＥ構造を有する有機ＥＬ素子は、例えば、図９に示すように、電荷発生層２４と、電荷発生層２４上に配置されたワイドギャップホール輸送層２６と、ワイドギャップホール輸送層２６上に配置された第１発光層２８と、第１発光層２８上に配置された第１電子輸送層３０と、第１電子輸送層３０上に配置された第１電子注入層３２と、第１電子注入層３２上に配置された第１陰極電極３４とを備える。 (Comparative example)
On the other hand, an organic EL element having an MPE structure according to a comparative example of the present invention includes, for example, a charge generation layer 24, a wide gap hole transport layer 26 disposed on the charge generation layer 24, as shown in FIG. A first light emitting layer 28 disposed on the wide gap hole transport layer 26, a first electron transport layer 30 disposed on the first light emitting layer 28, and a first electron disposed on the first electron transport layer 30 An injection layer 32 and a first cathode electrode 34 disposed on the first electron injection layer 32 are provided.

さらに、基板１０と、基板１０上に配置された陽極電極１２と、陽極電極１２上に配置された第２ホール輸送層１４と、第２ホール輸送層１４上に配置された第２発光層１６と、第２発光層１６上に配置された第２電子輸送層１８と、第２電子輸送層１８上に配置された第２電子注入層２０と、第２電子注入層２０上に配置された第２陰極電極２２とを備える。電荷発生層２４は、第２陰極電極２２上に配置され、結果として、マルチフォトンエミッション構造を有する。   Furthermore, the substrate 10, the anode electrode 12 disposed on the substrate 10, the second hole transport layer 14 disposed on the anode electrode 12, and the second light emitting layer 16 disposed on the second hole transport layer 14. A second electron transport layer 18 disposed on the second light emitting layer 16, a second electron injection layer 20 disposed on the second electron transport layer 18, and a second electron injection layer 20. A second cathode electrode 22. The charge generation layer 24 is disposed on the second cathode electrode 22 and, as a result, has a multi-photon emission structure.

図９に示す有機ＥＬ素子のエネルギーバンド構造は、例えば、図１０に示すように表される。すなわち、基板１０としてガラス、基板１０上に配置された陽極電極１２としてＩＴＯ、陽極電極１２上に配置された第２ホール輸送層１４としてｍ−ＭＴＤＡＴＡ、第２ホール輸送層１４上に配置された第２発光層１６として約９％程度のＩｒ（ｐｐｙ）3を添加したＣＢＰ、第２発光層１６上に配置された第２電子輸送層１８としてＢＣＰ、第２電子輸送層１８上に配置された第２電子注入層２０してＬｉＦ、第２電子注入層２０上に配置された第２陰極電極２２としてＡｌを使用する。 The energy band structure of the organic EL element shown in FIG. 9 is expressed as shown in FIG. 10, for example. That is, the substrate 10 is glass, the anode electrode 12 disposed on the substrate 10 is ITO, the second hole transport layer 14 disposed on the anode electrode 12 is m-MTDATA, and the second hole transport layer 14 is disposed on the second hole transport layer 14. CBP added with about 9% Ir (ppy) 3 as the second light emitting layer 16, BCP as the second electron transporting layer 18 disposed on the second light emitting layer 16, and disposed on the second electron transporting layer 18 The second electron injection layer 20 is LiF, and Al is used as the second cathode electrode 22 disposed on the second electron injection layer 20.

さらに、第２陰極電極２２上に配置された電荷発生層２４としてＨＡＴ（ＣＮ）6、電荷発生層２４上に配置されたワイドギャップホール輸送層２６としてｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ワイドギャップホール輸送層２６上に配置された第１発光層２８として約９％程度のＩｒ（ｐｐｙ）3を添加したＣＢＰ、第１発光層２８上に配置された第１電子輸送層３０としてＢＣＰ、第１電子輸送層３０上に配置された第１電子注入層３２としてＬｉＦ、第１電子注入層３２上に配置された第１陰極電極３４としてＡｌを使用する。 Further, HAT (CN) 6 as the charge generation layer 24 disposed on the second cathode electrode 22, m-MTDATA as the wide gap hole transport layer 26 disposed on the charge generation layer 24, on the wide gap hole transport layer 26 CBP to which about 9% of Ir (ppy) 3 is added as the first light-emitting layer 28 disposed on the substrate, BCP as the first electron transport layer 30 disposed on the first light-emitting layer 28, and the first electron transport layer 30 LiF is used as the first electron injection layer 32 disposed above, and Al is used as the first cathode electrode 34 disposed on the first electron injection layer 32.

各層において、上側はＬＵＭＯの準位、下側はＨＯＭＯの準位を表す。   In each layer, the upper side represents the LUMO level, and the lower side represents the HOMO level.

比較例に係るＭＰＥ構造を有する有機ＥＬ素子は、図９に示すように、高効率発光可能なワイドギャップホール輸送層２６を用いた場合、電荷発生層２４のＬＵＭＯの準位５．４ｅＶと、ワイドギャップホール輸送層２６のＨＯＭＯの準位５．１ｅＶとのエネルギー差が大きい。   As shown in FIG. 9, the organic EL element having the MPE structure according to the comparative example has a LUMO level of 5.4 eV when the wide gap hole transport layer 26 capable of emitting light with high efficiency is used. The energy difference from the HOMO level 5.1 eV of the wide gap hole transport layer 26 is large.

電荷発生層２４のＬＵＭＯの準位とワイドギャップホール輸送層２６のＨＯＭＯの準位が近い方が順方向電圧を低くすることができる。一方、燐光材料としては、発光エネルギーの大きな材料を使用する必要がある。   The forward voltage can be lowered when the LUMO level of the charge generation layer 24 is closer to the HOMO level of the wide gap hole transport layer 26. On the other hand, as the phosphorescent material, it is necessary to use a material having high emission energy.

ここで、ＨＯＭＯのエネルギー準位とは、有機分子の基底状態を表す。また、ＬＵＭＯのエネルギー準位とは、有機分子の励起状態を表す。ここで、ＬＵＭＯ準位は最低励起一重項準位（Ｓ1）に対応する。さらに電子や正孔が有機物に注入され、ラジカルアニオン（Ｍ-）,ラジカルカチオン（Ｍ+）が形成された場合の正孔および電子の準位は、励起子結合エネルギーが存在しない分、ＨＯＭＯ準位,ＬＵＭＯ準位の外側の位置に電子伝導準位、正孔伝導準位が位置することになる。 Here, the energy level of HOMO represents the ground state of an organic molecule. The LUMO energy level represents an excited state of an organic molecule. Here, the LUMO level corresponds to the lowest excited singlet level (S 1 ). Furthermore, when electrons and holes are injected into an organic substance to form radical anions (M − ) and radical cations (M + ), the levels of holes and electrons are HOMO levels because there is no exciton binding energy. The electron conduction level and the hole conduction level are located outside the level and the LUMO level.

本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、さらに詳細には、図１に示すように、電荷発生層２４と、電荷発生層２４上に配置された第１ホール輸送層３６と、第１ホール輸送層３６上に配置されたワイドギャップホール輸送層２６と、ワイドギャップホール輸送層２６上に配置された第１発光層２８と、第１発光層２８上に配置された第１電子輸送層３０と、第１電子輸送層３０上に配置された第１電子注入層３２と、第１電子注入層３２上に配置された第１陰極電極３４とを備える。   In more detail, the organic EL device according to the first embodiment of the present invention includes a charge generation layer 24 and a first hole transport layer 36 disposed on the charge generation layer 24, as shown in FIG. The wide gap hole transport layer 26 disposed on the first hole transport layer 36, the first light emitting layer 28 disposed on the wide gap hole transport layer 26, and the first light disposed on the first light emitting layer 28. An electron transport layer 30, a first electron injection layer 32 disposed on the first electron transport layer 30, and a first cathode electrode 34 disposed on the first electron injection layer 32 are provided.

さらに、基板１０と、基板１０上に配置された陽極電極１２と、陽極電極１２上に配置された第２ホール輸送層１４と、第２ホール輸送層１４上に配置された第２発光層１６と、第２発光層１６上に配置された第２電子輸送層１８と、第２電子輸送層１８上に配置された第２電子注入層２０と、第２電子注入層２０上に配置された第２陰極電極２２とを備える。電荷発生層２４は第２陰極電極２２上に配置されたマルチフォトンエミッション構造を有する。   Furthermore, the substrate 10, the anode electrode 12 disposed on the substrate 10, the second hole transport layer 14 disposed on the anode electrode 12, and the second light emitting layer 16 disposed on the second hole transport layer 14. A second electron transport layer 18 disposed on the second light emitting layer 16, a second electron injection layer 20 disposed on the second electron transport layer 18, and a second electron injection layer 20. A second cathode electrode 22. The charge generation layer 24 has a multiphoton emission structure disposed on the second cathode electrode 22.

第１ホール輸送層３６により、電荷発生層２４のＬＵＭＯの準位とワイドギャップホール輸送層２６のＨＯＭＯの準位のエネルギー差を０．３ｅＶ未満とすることができる。   The first hole transport layer 36 can reduce the energy difference between the LUMO level of the charge generation layer 24 and the HOMO level of the wide gap hole transport layer 26 to less than 0.3 eV.

電荷発生層２４のＬＵＭＯの準位と第１ホール輸送層３６のＨＯＭＯ準位のエネルギー差をゼロとすることもできる。   The energy difference between the LUMO level of the charge generation layer 24 and the HOMO level of the first hole transport layer 36 may be zero.

ワイドギャップホール輸送層２６は、第１発光層２８よりも大きなエネルギーギャップを有する。   The wide gap hole transport layer 26 has a larger energy gap than the first light emitting layer 28.

第２ホール輸送層１４は、第２発光層１６よりも大きなエネルギーギャップを備えていてもよい。   The second hole transport layer 14 may have a larger energy gap than the second light emitting layer 16.

第１発光層２８および第２発光層１６は、燐光発光層からなる。   The first light emitting layer 28 and the second light emitting layer 16 are made of a phosphorescent light emitting layer.

燐光発光層は、例えば、Ｉｒ（ｐｐｙ）3を添加したＣＢＰから形成されていてもよい。 The phosphorescent light emitting layer may be formed of, for example, CBP added with Ir (ppy) 3 .

電荷発生層２４を、例えば、ＨＡＴ（ＣＮ）6で形成し、ワイドギャップホール輸送層２６を、例えば、ｍ−ＭＴＤＡＴＡで形成し、第１ホール輸送層３６を、例えば、ＮＰＢで形成することによって、電荷発生層２４のＬＵＭＯの準位と第１ホール輸送層３６のＨＯＭＯの準位のエネルギー差をゼロとすることができる。 The charge generation layer 24 is formed of, for example, HAT (CN) 6 , the wide gap hole transport layer 26 is formed of, for example, m-MTDATA, and the first hole transport layer 36 is formed of, for example, NPB. The energy difference between the LUMO level of the charge generation layer 24 and the HOMO level of the first hole transport layer 36 can be made zero.

図１に示す有機ＥＬ素子のエネルギーバンド構造は、例えば、図２に示すように表される。すなわち、基板１０としてガラス、基板１０上に配置された陽極電極１２としてＩＴＯ、陽極電極１２上に配置された第２ホール輸送層１４としてｍ−ＭＴＤＡＴＡ、第２ホール輸送層１４上に配置された第２発光層１６として約９％程度のＩｒ（ｐｐｙ）3を添加したＣＢＰ、第２発光層１６上に配置された第２電子輸送層１８としてＢＣＰ、第２電子輸送層１８上に配置された第２電子注入層２０してＬｉＦ、第２電子注入層２０上に配置された第２陰極電極２２としてＡｌを使用する。 The energy band structure of the organic EL element shown in FIG. 1 is expressed as shown in FIG. 2, for example. That is, the substrate 10 is glass, the anode electrode 12 disposed on the substrate 10 is ITO, the second hole transport layer 14 disposed on the anode electrode 12 is m-MTDATA, and the second hole transport layer 14 is disposed on the second hole transport layer 14. CBP added with about 9% Ir (ppy) 3 as the second light emitting layer 16, BCP as the second electron transporting layer 18 disposed on the second light emitting layer 16, and disposed on the second electron transporting layer 18 The second electron injection layer 20 is LiF, and Al is used as the second cathode electrode 22 disposed on the second electron injection layer 20.

さらに、第２陰極電極２２上に配置された電荷発生層２４としてＨＡＴ（ＣＮ）6、電荷発生層２４上に配置された第１ホール輸送層３６としてＮＰＢ、第１ホール輸送層３６上に配置されたワイドギャップホール輸送層２６としてｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ワイドギャップホール輸送層２６上に配置された第１発光層２８として約９％程度のＩｒ（ｐｐｙ）3を添加したＣＢＰ、第１発光層２８上に配置された第１電子輸送層３０としてＢＣＰ、第１電子輸送層３０上に配置された第１電子注入層３２としてＬｉＦ、第１電子注入層３２上に配置された第１陰極電極３４としてＡｌを使用する。 Further, HAT (CN) 6 is disposed as the charge generation layer 24 disposed on the second cathode electrode 22, NPB is disposed as the first hole transport layer 36 disposed on the charge generation layer 24, and disposed on the first hole transport layer 36. M-MTDATA as the wide gap hole transport layer 26 formed, CBP added with about 9% Ir (ppy) 3 as the first light emitting layer 28 disposed on the wide gap hole transport layer 26, and the first light emitting layer 28 BCP as the first electron transport layer 30 disposed above, LiF as the first electron injection layer 32 disposed on the first electron transport layer 30, and the first cathode electrode 34 disposed on the first electron injection layer 32. Al is used as

各層において、上側はＬＵＭＯの準位、下側はＨＯＭＯの準位を表す。   In each layer, the upper side represents the LUMO level, and the lower side represents the HOMO level.

第１の実施の形態に係るＭＰＥ構造を有する有機ＥＬ素子は、電荷発生層２４のＬＵＭＯの準位５．４ｅＶと、電荷発生層２４上に配置された第１ホール輸送層（ＮＰＢ）３６のＨＯＭＯの準位５．４ｅＶが等しい。電荷発生層２４上に配置された第１ホール輸送層（ＮＰＢ）３６によって、高効率発光可能なワイドギャップホール輸送層２６を用いた場合においても、ワイドギャップホール輸送層２６のＨＯＭＯの準位５．１ｅＶとのエネルギー差が緩和され、順方向電圧を低く設定することができる。   The organic EL element having the MPE structure according to the first embodiment has a LUMO level of 5.4 eV in the charge generation layer 24 and a first hole transport layer (NPB) 36 disposed on the charge generation layer 24. The HOMO level is equal to 5.4 eV. Even when the wide gap hole transport layer 26 capable of emitting light efficiently is used by the first hole transport layer (NPB) 36 disposed on the charge generation layer 24, the HOMO level 5 of the wide gap hole transport layer 26 is used. The energy difference from 0.1 eV is alleviated and the forward voltage can be set low.

基板１０は、例えば、ガラスで形成される。他にはサファイア、ＧａＰなど発光波長に対して透明な材料であればよい。   The substrate 10 is made of, for example, glass. Other materials that are transparent to the emission wavelength, such as sapphire and GaP, may be used.

ここで、第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子において、「透明」とは、透過率が約５０％以上であるものと定義する。「透明」とは、第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子において、可視光線に対して、無色透明という意味で使用する。可視光線は波長約３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ程度、エネルギー約３．４ｅＶ〜１．５ｅＶ程度に相当し、この領域で吸収および反射,散乱を起こさなければ、透明である。   Here, in the organic EL element according to the first embodiment, “transparent” is defined as having a transmittance of about 50% or more. “Transparent” is used to mean colorless and transparent to visible light in the organic EL device according to the first embodiment. Visible light corresponds to a wavelength of about 360 nm to 830 nm and an energy of about 3.4 eV to 1.5 eV, and is transparent unless absorption, reflection, or scattering occurs in this region.

透明性はバンドギャップＥgとプラズマ周波数ωpによって決定される。バンドギャップＥgが約３．４ｅＶ以上である場合、可視光線では電子のバンド間遷移が起こらないため、可視光線を吸収せずに透過する。一方、プラズマ周波数ωpよりも低エネルギーの光は、プラズマ内部に進入できないため、プラズマとみなせるキャリアによって、反射される。プラズマ周波数ωpは、キャリア密度をｎ、電荷をｑ、誘電率をε、有効質量をｍ*とすると、ωp＝（ｎｑ2／εｍ*）1/2で表され、キャリア密度の関数である。 Transparency is determined by the band gap E g and the plasma frequency ω p . When the band gap E g is about 3.4 eV or more, the visible light does not absorb the visible light because the transition between the electrons does not occur in the visible light. On the other hand, light having energy lower than the plasma frequency ω p cannot enter the plasma and is reflected by carriers that can be regarded as plasma. The plasma frequency ω p is expressed as ω p = (nq 2 / εm * ) 1/2 where n is the carrier density, q is the charge, ε is the dielectric constant, and m * is the effective mass, and is a function of the carrier density. is there.

陽極電極１２は透明電極で形成される。透明電極としては、例えば、光を透過可能であり、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）、ＺｎＯ（亜鉛酸化物）、ＩＺＴＯ（インジウム−スズー亜鉛酸化物）などの無機導電体材料、ＰＥＤＯＴなどの有機導電体材料で形成することができる。望ましくは、厚さが、例えば、約１５０〜１６０ｎｍ程度のＩＴＯの透明電極からなる。   The anode electrode 12 is formed of a transparent electrode. As a transparent electrode, light can be transmitted, for example, ITO (indium-tin oxide), IZO (indium-zinc oxide), ZnO (zinc oxide), IZTO (indium-tin-zinc oxide), etc. It can be formed of an organic conductor material such as an inorganic conductor material or PEDOT. Desirably, it consists of a transparent electrode of ITO having a thickness of about 150 to 160 nm, for example.

第２ホール輸送層１４およびワイドギャップホール輸送層２６は、それぞれ陽極電極１２および電荷発生層２４から注入された正孔を円滑に第２発光層１６および第１発光層２８に輸送するためのものである。第２ホール輸送層１４およびワイドギャップホール輸送層２６は、例えば、ｍ−ＭＴＤＡＴＡで形成することができる。ｍ−ＭＴＤＡＴＡは、トリフェニルアミンを基本として星形（スターバースト）に分子を大きくしたもので、スターバーストポリアミンと呼ばれる化合物である。ｍ−ＭＴＤＡＴＡは、ＩＴＯとの組み合わせで良好なホール注入特性を示す。第２ホール輸送層１４およびワイドギャップホール輸送層２６の厚さは、例えば、それぞれ約７０ｎｍ程度、および約２０ｎｍ程度である。第２ホール輸送層１４、ワイドギャップホール輸送層２６に適用されるｍ−ＭＴＤＡＴＡの化学式は、図３に示すように表される。   The second hole transport layer 14 and the wide gap hole transport layer 26 are for smoothly transporting holes injected from the anode electrode 12 and the charge generation layer 24 to the second light emitting layer 16 and the first light emitting layer 28, respectively. It is. The second hole transport layer 14 and the wide gap hole transport layer 26 can be formed by m-MTDATA, for example. m-MTDATA is a compound called starburst polyamine which is a star-shaped (starburst) molecule based on triphenylamine. m-MTDATA exhibits good hole injection characteristics in combination with ITO. The thicknesses of the second hole transport layer 14 and the wide gap hole transport layer 26 are, for example, about 70 nm and about 20 nm, respectively. The chemical formula of m-MTDATA applied to the second hole transport layer 14 and the wide gap hole transport layer 26 is expressed as shown in FIG.

第２ホール輸送層１４およびワイドギャップホール輸送層２６を形成する正孔輸送材料の分子構造例としては、他に、ＧＰＤ、spiro-ＴＡＤ、spiro-ＮＰＤ、oxidized-ＴＰＤなどを適用することができる。さらに別の正孔輸送材料としては、ＴＤＡＰＢなどがある。他に、厚さが、例えば、約６０ｎｍ程度のＮＰＢ（Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタリル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−ベンジデン）を適用可能である。他の正孔輸送材料としては、例えば、α−ＮＰＤを用いることができる。ここで、α−ＮＰＤは、４,４−ビスＮ−（１−ナフチル−１−）[Ｎ−フェニル−アミノ]−ビフェニル（4,4-bis[N-(1-naphtyl-1-)N-phenyl-amino]-biphenyl）と呼ばれる。   As examples of the molecular structure of the hole transport material forming the second hole transport layer 14 and the wide gap hole transport layer 26, GPD, spiro-TAD, spiro-NPD, oxidized-TPD, and the like can be applied. . Still another hole transport material is TDAPB. In addition, for example, NPB (N, N-di (naphthalyl) -N, N-diphenyl-benzidene) having a thickness of about 60 nm is applicable. As another hole transport material, for example, α-NPD can be used. Here, α-NPD is 4,4-bisN- (1-naphthyl-1-) [N-phenyl-amino] -biphenyl (4,4-bis [N- (1-naphtyl-1-) N]. -phenyl-amino] -biphenyl).

第２発光層１６として約９％程度のＩｒ（ｐｐｙ）3を添加したＣＢＰ、第１発光層２８として約９％程度のＩｒ（ｐｐｙ）3を添加したＣＢＰを適用する。ここで、ＣＢＰは、４，４´−ディカルバゾリル―１，１´ビフェニル（4,4´-dicarbazolyl-1,1´-biphenyl）と呼ばれる材料であり、三重項励起子の閉じ込め効果、耐久性、およびバイポーラキャリア輸送性を備えるホスト材料である。ＣＢＰの化学式は、図４に示すように表される。 CBP added with about 9% of Ir (ppy) 3 as the second light-emitting layer 16 applies a CBP added with about 9% of Ir (ppy) 3 as a first light-emitting layer 28. Here, CBP is a material called 4,4′-dicarbazolyl-1,1′-biphenyl (4,4′-dicarbazolyl-1,1′-biphenyl), and has the effect of confining triplet excitons, durability, And a host material having bipolar carrier transportability. The chemical formula of CBP is expressed as shown in FIG.

Ｉｒ（ｐｐｙ）3は、燐光発光のドーパント材料であり、室温において非常に強い燐光を示す。第１発光層２８、第２発光層１６の厚さは、共に、例えば、約３０ｎｍ程度である。Ｉｒ（ｐｐｙ）3 の化学式は、図５に示すように表される。 Ir (ppy) 3 is a phosphorescent dopant material and exhibits very strong phosphorescence at room temperature. The thicknesses of the first light emitting layer 28 and the second light emitting layer 16 are both about 30 nm, for example. The chemical formula of Ir (ppy) 3 is represented as shown in FIG.

第１発光層２８および第２発光層１６には、他に、燐光ホスト材料として、以下のものを適用することができる。例えば、低分子ホスト材料としては、Ａｌｑ3，ＢＣＰ，Ｂｐｈｅｎ，ＴＡＺ，ＴＰＢＩ，ＯＸＤ−７，ＴＣＴＡ，ｍＣＰ，ＣＤＢＰ，ＵＧＨ１，ＵＧＨ２などを適用することができる。例えば、高分子ホスト材料としては、ＰＶＫ，ＰＦＯを適用することができる。 In addition, the following can be applied to the first light emitting layer 28 and the second light emitting layer 16 as phosphorescent host materials. For example, Alq 3 , BCP, Bphen, TAZ, TPBI, OXD-7, TCTA, mCP, CDBP, UGH1, UGH2, etc. can be applied as the low molecular host material. For example, PVK and PFO can be applied as the polymer host material.

燐高有機ＥＬ発光材料としては、上記のＩｒ（ｐｐｙ）3（５１４ｎｍ）の他に、青色用として、例えばＩｒｔｆｍｐｐｚ３（４２８ｎｍ），Ｉｒ４６ｄｆｐｐｙ３（４６８ｎｍ），Ｉｒ４６ｄｆｐｐｙ２ｐｉｃ（４７１ｎｍ）などを適用することができる。また、緑色〜橙色用としては、例えば、Ｉｒｐｐｙ２ａｃａｃ（５１６ｎｍ），Ｉｒｔｐｙ３（５５０ｎｍ），Ｉｒｂｔ２ａｃａｃ（５５７ｎｍ），Ｔｂ（ＡＣＡＣ）３Ｐｈｅｎ（５４３ｎｍ），Ｉｒｂｔｐｙ３（５９６ｎｍ），Ｉｒｐｑ２ａｃａｃ（５９７ｎｍ），Ｄｙ（ＢＴＦＡ）３Ｐｈｅｎ（５７６ｎｍ）などを適用することができる。また、赤色用としては、例えば、Ｉｒｐｉｑ３（６２１ｎｍ），Ｉｒｂｔｐｙ２ａｃａｃ（６１２ｎｍ），Ｅｕ（ＴＴＦＡ）３Ｐｈｅｎ（６１３ｎｍ），Ｉｒｔｈｉｑ３（６４４ｎｍ），Ｉｒｆｌｉｑ３（６５６ｎｍ），ＰｔＯＥＰ（６５０ｎｍ）などを適用することができる。 In addition to the above Ir (ppy) 3 (514 nm), for example, Irftmpppz3 (428 nm), Ir46dfppy3 (468 nm), Ir46dfppy2pic (471 nm) can be applied as the phosphorous high organic EL light emitting material. Further, for green to orange, for example, Irppy2acac (516 nm), Irtpy3 (550 nm), Irbt2acac (557 nm), Tb (ACAC) 3Phen (543 nm), Irbtpy3 (596 nm), Irpq2acac (597 nm), Dy (TenB) 3D (576 nm) or the like can be applied. For red, for example, Irpiq3 (621 nm), Irbtpy2acac (612 nm), Eu (TTFA) 3 Phen (613 nm), Irthiq3 (644 nm), Irfliq3 (656 nm), PtOEP (650 nm), and the like can be applied.

第１電子輸送層３０および第２電子輸送層１８は、例えば、ＢＣＰで形成することができる。第１電子輸送層３０および第２電子輸送層１８は、第１電子注入層３２および第２電子注入層２０から注入された電子を円滑に、それぞれ第１発光層２８および第２発光層１６に輸送するためのものであり、いずれも厚さが、例えば、約２０ｎｍ程度のＢＣＰからなる。ここで、ＢＣＰは、１，１０−フェナンスロリン誘導体であり、バソクプロイン（Bathocuproine）と呼ばれる材料である。ＢＣＰの化学式は、図６に示すように表される。   The first electron transport layer 30 and the second electron transport layer 18 can be formed of, for example, BCP. The first electron transport layer 30 and the second electron transport layer 18 smoothly transfer the electrons injected from the first electron injection layer 32 and the second electron injection layer 20 to the first light emitting layer 28 and the second light emitting layer 16, respectively. These are for transportation, and both are made of BCP having a thickness of, for example, about 20 nm. Here, BCP is a 1,10-phenanthroline derivative and is a material called bathocuproine. The chemical formula of BCP is represented as shown in FIG.

第１電子輸送層３０および第２電子輸送層１８としては、他に、Ａｌｑ３（アルミニウムキノリノール錯体）を適用可能である。ここで、Ａｌｑ３は、アルミニウム８−ヒドロキシキノリネート（Aluminum 8-hydroxyquinolinate）或いは、トリ８−キノリノラトアルミニウムと呼ばれる材料である。第１電子輸送層３０および第２電子輸送層１８を形成する他の電子輸送材料としては、t-butyl-ＰＢＤ、ＴＡＺ、シロール誘導体、ホウ素置換型トリアリール系化合物、フェニルキノキサリン誘導体などがある。また、オキサジアゾール二量体、スターバーストオキサジアゾールなどが適用可能である。 In addition, as the first electron transport layer 30 and the second electron transport layer 18, Alq 3 (aluminum quinolinol complex) can be applied. Here, Alq 3 is a material called aluminum 8-hydroxyquinolinate or tri-8-quinolinolato aluminum. Other electron transport materials for forming the first electron transport layer 30 and the second electron transport layer 18 include t-butyl-PBD, TAZ, silole derivatives, boron-substituted triaryl compounds, phenylquinoxaline derivatives, and the like. Moreover, an oxadiazole dimer, a starburst oxadiazole, etc. are applicable.

第１電子注入層３２および第２電子注入層２０は、例えば、厚さ、約０．５ｎｍ程度のＬｉＦで形成することができる。   The first electron injection layer 32 and the second electron injection layer 20 can be formed of LiF with a thickness of about 0.5 nm, for example.

第２陰極電極２２は、例えば、厚さ、約１ｎｍ程度のＡｌで形成することができる。第１陰極電極３４は、例えば、厚さ、約１００ｎｍ程度のＡｌで形成することができる。第２電子注入層２０のＬｉＦの厚さが約０．５ｎｍ程度であり、第２陰極電極２２のＡｌのｐ厚さが約１ｎｍ程度ときわめて薄いことから、図１に示すように、第２発光層１６からの光（ｈν２）および第１発光層２８からの光（ｈν１）は、いずれも陽極電極１２側から基板１０を通して、取り出しことができる。   The second cathode electrode 22 can be formed of, for example, Al having a thickness of about 1 nm. The first cathode electrode 34 can be formed of, for example, Al having a thickness of about 100 nm. Since the LiF thickness of the second electron injection layer 20 is about 0.5 nm and the Al p thickness of the second cathode electrode 22 is very thin, about 1 nm, as shown in FIG. Both the light from the light emitting layer 16 (hν2) and the light from the first light emitting layer 28 (hν1) can be extracted through the substrate 10 from the anode electrode 12 side.

電荷発生層２４として、例えば厚さ約２０ｎｍ程度のヘキサアザトリフェニレンＨＡＴ（ＣＮ）6を適用する。ヘキサアザトリフェニレンＨＡＴ（ＣＮ）6は６つのシアノ基を有する非常に大きなπ共役系分子であり、電子アクセプター性に優れた有機配位子である。電荷発生層２４に適用するＨＡＴ（ＣＮ）6の化学式は、図７に示すように表される。電荷発生層２４として、他には、例えば、モリブデンオキサイド（ＭｏＯX），バナジウムオキサイド（ＶXＯY）などを適用することができる。 As the charge generation layer 24, for example, hexaazatriphenylene HAT (CN) 6 having a thickness of about 20 nm is applied. Hexaazatriphenylene HAT (CN) 6 is a very large π-conjugated molecule having six cyano groups, and is an organic ligand excellent in electron acceptor properties. The chemical formula of HAT (CN) 6 applied to the charge generation layer 24 is expressed as shown in FIG. Other examples of the charge generation layer 24 include molybdenum oxide (MoO x ) and vanadium oxide (V x O y ).

電荷発生層２４上に配置された第１ホール輸送層３６として、例えば、ＮＰＢを適用することができる。ＮＰＢは、Ｎ，Ｎ-ジ（ナフタレン-１-イル）-Ｎ，Ｎ−ジフェニル−ベンジデン（N,N-di(naphthalene-1-yl)-N,N-diphenyl-benzidene）と呼ばれる材料である。ＮＰＢの化学式は、図８に示すように表される。電荷発生層２４のＬＵＭＯの準位５．４ｅＶと、電荷発生層２４上に配置された第１ホール輸送層（ＮＰＢ）３６のＨＯＭＯの準位５．４ｅＶが等しくなるため、第１ホール輸送層（ＮＰＢ）３６によって、ワイドギャップホール輸送層２６のＨＯＭＯの準位５．１ｅＶとのエネルギー差が緩和され、順方向電圧を低くすることができる。   As the first hole transport layer 36 disposed on the charge generation layer 24, for example, NPB can be applied. NPB is a material called N, N-di (naphthalen-1-yl) -N, N-diphenyl-benzylidene (N, N-di (naphthalene-1-yl) -N, N-diphenyl-benzidene). . The chemical formula of NPB is represented as shown in FIG. Since the LUMO level 5.4 eV of the charge generation layer 24 and the HOMO level 5.4 eV of the first hole transport layer (NPB) 36 disposed on the charge generation layer 24 are equal, the first hole transport layer By (NPB) 36, the energy difference from the HOMO level 5.1 eV of the wide gap hole transport layer 26 is relaxed, and the forward voltage can be lowered.

第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の動作原理は以下の通りである。   The operation principle of the organic EL element according to the first embodiment is as follows.

まず、陽極電極１２および第１陰極電極３４を介して、第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子のアノードＡ（＋）・カソードＫ（−）間に一定の電圧が印加される。これにより、第１ホール輸送層３６およびワイドギャップホール輸送層２６から第１発光層２８に正孔が注入され、第１電子輸送層３０から第１発光層２８に電子が注入される。同様に、第２ホール輸送層１４から第２発光層１６に正孔が注入され、第２電子輸送層１８から第２発光層１６に電子が注入される。そして、第１発光層２８に注入された正孔と電子とが再結合することによって、第１の光（ｈν１）を発光する。第２発光層１６に注入された正孔と電子とが再結合することによって、第２の光（ｈν２）を発光する。発光された第１の光（ｈν１）および第２の光（ｈν２）は、陽極電極１２を透過し、基板１０を介して外部に出力される。   First, a constant voltage is applied between the anode A (+) and the cathode K (−) of the organic EL element according to the first embodiment via the anode electrode 12 and the first cathode electrode 34. Thereby, holes are injected from the first hole transport layer 36 and the wide gap hole transport layer 26 into the first light emitting layer 28, and electrons are injected from the first electron transport layer 30 into the first light emitting layer 28. Similarly, holes are injected from the second hole transport layer 14 into the second light emitting layer 16, and electrons are injected from the second electron transport layer 18 into the second light emitting layer 16. Then, the holes and electrons injected into the first light emitting layer 28 are recombined to emit the first light (hν1). The holes and electrons injected into the second light emitting layer 16 are recombined to emit second light (hν2). The emitted first light (hν1) and second light (hν2) are transmitted through the anode electrode 12 and output to the outside through the substrate 10.

第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子において、各電極、各層はそれぞれスパッタ、蒸着、塗布などにより成膜される。   In the organic EL element according to the first embodiment, each electrode and each layer are formed by sputtering, vapor deposition, coating, or the like.

第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子において、発光層とホール輸送層の間、若しくは発光層と陽極電極との間に、ｐ型有機半導体層を介在させてもよい。同様に、発光層と電子輸送層の間、若しくは陰極電極と電子輸送層の間に、ｎ型有機半導体層を介在させてもよい。   In the organic EL element according to the first embodiment, a p-type organic semiconductor layer may be interposed between the light emitting layer and the hole transport layer, or between the light emitting layer and the anode electrode. Similarly, an n-type organic semiconductor layer may be interposed between the light emitting layer and the electron transport layer or between the cathode electrode and the electron transport layer.

本発明によれば、ＭＰＥ構造において、順方向電流密度（ｍＡ／ｃｍ2 ）と順方向電圧Ｖ（Ｖ）の関係において、しきい値電圧を低減することができる。 According to the present invention, in the MPE structure, the threshold voltage can be reduced in the relationship between the forward current density (mA / cm 2 ) and the forward voltage V (V).

また、本発明によれば、ＭＰＥ構造において、発光輝度（ｃｄ／ｍ2 ）と順方向電圧Ｖ（Ｖ）の関係において、しきい値電圧を低減することができる。 Moreover, according to the present invention, in the MPE structure, the threshold voltage can be reduced in the relationship between the light emission luminance (cd / m 2 ) and the forward voltage V (V).

また、本発明によれば、ＭＰＥ構造において、電力効率（ｌｍ／Ｗ）と発光輝度（ｃｄ／ｍ2 ）との関係および電流効率（ｃｄ／Ａ）と発光輝度（ｃｄ／ｍ2 ）との関係において、いずれも低輝度側において効率が改善され、また広い発光輝度（ｃｄ／ｍ2 ）の範囲にわたり、所定の効率を維持することもできる。 Further, according to the present invention, in the MPE structure, the relationship between the power efficiency (lm / W) and the light emission luminance (cd / m 2 ) and the current efficiency (cd / A) and the light emission luminance (cd / m 2 ) In either case, the efficiency is improved on the low luminance side, and the predetermined efficiency can be maintained over a wide range of light emission luminance (cd / m 2 ).

本発明によれば、ＬＵＭＯ−ＨＯＭＯエネルギー差が小さくなることで、低電圧かつ高発光効率可能な有機ＥＬ素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the LUMO-HOMO energy difference becomes small, and can provide the organic EL element in which a low voltage and high luminous efficiency are possible.

本発明によれば、燐光発光を用いたマルチフォトエミッション構造において電荷発生層のＬＵＭＯとそれに接する第１ホール輸送層のＨＯＭＯのエネルギー差を０．３ｅＶ未満とし、燐光発光層と接する側には燐光エネルギーよりも大きなエネルギーギャップを有するワイドギャップホール輸送層を設けた低電圧且つ高発光効率可能の２層型ホール輸送層構造を有するＭＰＥ有機ＥＬ素子を提供することができる。   According to the present invention, the energy difference between the LUMO of the charge generation layer and the HOMO of the first hole transport layer in contact with the LUMO in the multi-photoemission structure using phosphorescence is less than 0.3 eV, and phosphorescence is not present on the side in contact with the phosphorescence layer. It is possible to provide an MPE organic EL device having a two-layered hole transport layer structure capable of low voltage and high luminous efficiency provided with a wide gap hole transport layer having an energy gap larger than energy.

[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。 [Other embodiments]
As described above, the present invention has been described according to the first embodiment. However, it should be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure are exemplary and limit the present invention. Absent. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の構成に適用される有機半導体材料は、例えば、真空蒸着法、カラムクロマトグラフィー,再結晶法などの化学的精製法、昇華精製法、高分子材料の場合には、スピンコート,ディップコート,ブレードコート,インクジェット法などの湿式成膜法などを用いて形成することができる。   The organic semiconductor material applied to the configuration of the organic EL device according to the first embodiment of the present invention includes, for example, a chemical purification method such as vacuum deposition, column chromatography, recrystallization, sublimation purification, In the case of a molecular material, it can be formed using a wet film-forming method such as spin coating, dip coating, blade coating, or an ink jet method.

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。   As described above, the present invention includes various embodiments that are not described herein.

本発明の有機ＥＬ素子は、照明分野及び各種光源に適用可能であり、さらにディスプレイ分野、ヘッドマウントディスプレイ、有機集積回路分野、有機発光デバイス、フラットパネルディスプレイ、フレキシブルディスプレイエレクトロニクス分野、および透明エレクトロニクス分野において適用可能である。   The organic EL element of the present invention can be applied to the illumination field and various light sources, and further in the display field, head mounted display, organic integrated circuit field, organic light emitting device, flat panel display, flexible display electronics field, and transparent electronics field. Applicable.

本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の模式的断面構造図。1 is a schematic cross-sectional structure diagram of an organic EL element according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子のエネルギーバンド構造図。1 is an energy band structure diagram of an organic EL element according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の第２ホール輸送層１４、ワイドギャップホール輸送層２６に適用するｍ−ＭＴＤＡＴＡの化学式。2 is a chemical formula of m-MTDATA applied to the second hole transport layer 14 and the wide gap hole transport layer 26 of the organic EL element according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の第１発光層２８，第２発光層１６に適用するＣＢＰの化学式。2 is a chemical formula of CBP applied to the first light emitting layer 28 and the second light emitting layer 16 of the organic EL element according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の第１発光層２８，第２発光層１６に適用するＩｒ（ｐｐｙ）3 の化学式。A chemical formula of Ir (ppy) 3 applied to the first light emitting layer 28 and the second light emitting layer 16 of the organic EL element according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の第１電子輸送層３０，第２電子輸送層１８に適用するＢＣＰの化学式。2 is a chemical formula of BCP applied to the first electron transport layer 30 and the second electron transport layer 18 of the organic EL element according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の電荷発生層２４に適用するＨＡＴ（ＣＮ）6の化学式。2 is a chemical formula of HAT (CN) 6 applied to the charge generation layer 24 of the organic EL element according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の第１ホール輸送層３６に適用するＮＰＢの化学式。Chemical formula of NPB applied to the first hole transport layer 36 of the organic EL element according to the first embodiment of the present invention. 本発明の比較例に係る有機ＥＬ素子の模式的断面構造図。The typical cross-section figure of the organic EL element concerning the comparative example of the present invention. 本発明の比較例に係る有機ＥＬ素子のエネルギーバンド構造図。The energy band structure figure of the organic EL element which concerns on the comparative example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０…基板
１２…陽極電極
１４…第２ホール輸送層
１６…第２発光層（燐光発光層）
１８…第２電子輸送層
２０…第２電子注入層
２２…第２陰極電極
２４…電荷発生層
２６…ワイドギャップホール輸送層
２８…第１発光層（燐光発光層）
３０…第１電子輸送層
３２…第１電子注入層
３４…第１陰極電極
３６…第１ホール輸送層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Board | substrate 12 ... Anode electrode 14 ... 2nd hole transport layer 16 ... 2nd light emitting layer (phosphorescent light emitting layer)
18 ... 2nd electron transport layer 20 ... 2nd electron injection layer 22 ... 2nd cathode electrode 24 ... charge generation layer 26 ... wide gap hole transport layer 28 ... 1st light emitting layer (phosphorescent light emitting layer)
30 ... 1st electron transport layer 32 ... 1st electron injection layer 34 ... 1st cathode electrode 36 ... 1st hole transport layer

Claims (10)

電荷発生層と、
前記電荷発生層上に配置された第１ホール輸送層と、
前記第１ホール輸送層上に配置されたワイドギャップホール輸送層と、
前記ワイドギャップホール輸送層上に配置された第１発光層と
を備える有機ＥＬ素子。 A charge generation layer;
A first hole transport layer disposed on the charge generation layer;
A wide gap hole transport layer disposed on the first hole transport layer;
An organic EL device comprising: a first light emitting layer disposed on the wide gap hole transport layer. 前記第１ホール輸送層は、前記電荷発生層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差が０．３ｅＶ未満となるＨＯＭＯ準位を有し、前記第１ホール輸送層により、前記電荷発生層のＬＵＭＯ準位と前記ワイドギャップホール輸送層のＨＯＭＯ準位のエネルギー差を０．３ｅＶ未満とすることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。   The first hole transport layer has a HOMO level where an energy difference from the LUMO level of the charge generation layer is less than 0.3 eV, and the LUMO level of the charge generation layer is formed by the first hole transport layer. The organic EL device according to claim 1, wherein an energy difference between HOMO levels of the wide gap hole transport layer and the wide gap hole transport layer is less than 0.3 eV. 前記電荷発生層のＬＵＭＯ準位と前記第１ホール輸送層のＨＯＭＯ準位のエネルギー差をゼロとしたことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。   2. The organic EL device according to claim 1, wherein an energy difference between the LUMO level of the charge generation layer and the HOMO level of the first hole transport layer is zero. 前記ワイドギャップホール輸送層は、前記第１発光層よりも大きなエネルギーギャップを有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。   The organic EL device according to claim 1, wherein the wide gap hole transport layer has an energy gap larger than that of the first light emitting layer. 電荷発生層と、
前記電荷発生層上に配置された第１ホール輸送層と、
前記第１ホール輸送層上に配置されたワイドギャップホール輸送層と、
前記ワイドギャップホール輸送層上に配置された第１発光層と、
前記第１発光層上に配置された第１電子輸送層と、
前記第１電子輸送層上に配置された第１電子注入層と、
前記第１電子注入層上に配置された第１陰極電極と、
基板と、
基板上に配置された陽極電極と、
前記陽極電極上に配置された第２ホール輸送層と、
前記第２ホール輸送層上に配置された第２発光層と、
前記第２発光層上に配置された第２電子輸送層と、
前記第２電子輸送層上に配置された第２電子注入層と、
前記第２電子注入層上に配置された第２陰極電極と
を備え、前記電荷発生層は前記第２陰極電極上に配置されたマルチフォトンエミッション構造を有することを特徴とする有機ＥＬ素子。 A charge generation layer;
A first hole transport layer disposed on the charge generation layer;
A wide gap hole transport layer disposed on the first hole transport layer;
A first light emitting layer disposed on the wide gap hole transport layer;
A first electron transport layer disposed on the first light emitting layer;
A first electron injection layer disposed on the first electron transport layer;
A first cathode electrode disposed on the first electron injection layer;
A substrate,
An anode electrode disposed on the substrate;
A second hole transport layer disposed on the anode electrode;
A second light emitting layer disposed on the second hole transport layer;
A second electron transport layer disposed on the second light emitting layer;
A second electron injection layer disposed on the second electron transport layer;
An organic EL device, comprising: a second cathode electrode disposed on the second electron injection layer; and the charge generation layer having a multi-photon emission structure disposed on the second cathode electrode. 前記第１ホール輸送層は、前記電荷発生層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差が０．３ｅＶ未満となるＨＯＭＯ準位を有し、前記第１ホール輸送層により、前記電荷発生層のＬＵＭＯ準位と前記ワイドギャップホール輸送層のＨＯＭＯ準位のエネルギー差を０．３ｅＶ未満とすることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子。   The first hole transport layer has a HOMO level where an energy difference from the LUMO level of the charge generation layer is less than 0.3 eV, and the LUMO level of the charge generation layer is formed by the first hole transport layer. The organic EL device according to claim 5, wherein an energy difference between HOMO levels of the wide gap hole transport layer and the wide gap hole transport layer is less than 0.3 eV. 前記電荷発生層のＬＵＭＯ準位と前記第１ホール輸送層のＨＯＭＯ準位のエネルギー差をゼロとしたことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子。   6. The organic EL device according to claim 5, wherein the energy difference between the LUMO level of the charge generation layer and the HOMO level of the first hole transport layer is zero. 前記ワイドギャップホール輸送層は、前記第１発光層よりも大きなエネルギーギャップを有することを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子。   The organic EL device according to claim 5, wherein the wide gap hole transport layer has an energy gap larger than that of the first light emitting layer. 前記第２ホール輸送層は、前記第２発光層よりも大きなエネルギーギャップを有することを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子。   The organic EL device according to claim 5, wherein the second hole transport layer has a larger energy gap than the second light emitting layer. 前記第１発光層および前記第２発光層は、燐光発光層からなることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子。   6. The organic EL device according to claim 5, wherein the first light emitting layer and the second light emitting layer are made of a phosphorescent light emitting layer.
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