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WO2012105333A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子 Download PDF

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Publication number
WO2012105333A1
WO2012105333A1 PCT/JP2012/051161 JP2012051161W WO2012105333A1 WO 2012105333 A1 WO2012105333 A1 WO 2012105333A1 JP 2012051161 W JP2012051161 W JP 2012051161W WO 2012105333 A1 WO2012105333 A1 WO 2012105333A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light emitting
concentration
layer
organic
light
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/051161
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伸明 高橋
北　弘志
Original Assignee
コニカミノルタホールディングス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コニカミノルタホールディングス株式会社 filed Critical コニカミノルタホールディングス株式会社
Priority to JP2012555790A priority Critical patent/JPWO2012105333A1/ja
Publication of WO2012105333A1 publication Critical patent/WO2012105333A1/ja

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    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/10—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K71/16—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering
    • H10K71/164—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering using vacuum deposition
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    • H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/342—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
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    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6574—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an organic electroluminescent element and an organic electroluminescent element.
  • an electroluminescence display As a light-emitting electronic display device, there is an electroluminescence display.
  • the constituent elements of the electroluminescence display include inorganic electroluminescence elements (hereinafter also referred to as inorganic EL elements) and organic electroluminescence elements (hereinafter also referred to as organic EL elements and organic electroluminescence elements).
  • Inorganic EL elements have been used as planar light sources, but an alternating high voltage is required to drive the light emitting elements.
  • an organic EL device has a structure in which a light emitting layer containing a compound that emits light is sandwiched between a cathode and an anode.
  • excitons By injecting electrons and holes into the light emitting layer and recombining them, excitons (exciton) are obtained. ) And emits light by using light emission (fluorescence / phosphorescence) when this exciton is deactivated, and can emit light at a lower voltage than inorganic EL elements of several volts to several tens of volts. It is. Further, since it is a self-luminous type, it has a wide viewing angle, high visibility, and since it is a thin-film type complete solid-state device, it has attracted attention from the viewpoints of space saving and portability.
  • organic EL element is a surface light source unlike main light sources conventionally used in practice, such as light-emitting diodes and cold-cathode tubes.
  • Applications that can effectively utilize this characteristic include illumination light sources and various display backlights.
  • it is also suitable to be used as a backlight of a liquid crystal full color display whose demand has been increasing in recent years.
  • the organic EL element When the organic EL element is used as such a light source for illumination or a backlight of a display, it is used as a light source that exhibits white or a so-called light bulb color (hereinafter collectively referred to as white).
  • white light emission with an organic EL element (i) a method of adjusting a plurality of light emitting dopants having different emission wavelengths in one organic EL element to obtain white color by mixing, (ii) a multicolor light emitting pixel (Iii) A method of obtaining white color using a color conversion dye (for example, a combination of a blue light emitting material and a color conversion fluorescent dye) )and so on.
  • a color conversion dye for example, a combination of a blue light emitting material and a color conversion fluorescent dye
  • the organic EL element includes a two-color light emitting dopant having a complementary color relationship, for example, a first light emitting layer containing a blue light emitting dopant and a yellow light emitting dopant.
  • the method of obtaining is mentioned.
  • a method of obtaining a white organic EL element by doping phosphors of three colors of blue, green, and red as light emitting materials into separate light emitting layers is disclosed (for example, Patent Document 1, 2).
  • a method of obtaining white instead of separately providing layers having different emission colors as described above, two or more colors of luminescent dopants and a host compound are allowed to coexist in one light emitting layer.
  • the luminous efficiency is up to four times that of the fluorescent emission dopant.
  • the emission color differs when an attempt is made to obtain a white light-emitting organic EL device.
  • white is obtained by stacking a plurality of layers, it is relatively easy to ensure the stability of chromaticity with respect to changes in driving conditions (for example, driving current and driving voltage), environmental changes, and aging. Has come to understand.
  • a blue light emitting dopant, a green light emitting dopant and a red light emitting dopant coexist in one light emitting layer, the blue light emitting dopant having a high lowest excited triplet energy level (T1), the red light emitting dopant having a low T1 and There is exciton energy transfer in the green emitting dopant. Therefore, when the concentration of the blue light emitting dopant, the green light emitting dopant and the red light emitting dopant in the same light emitting layer is the same, the blue light is hardly emitted, and the red light and the green light are emitted. I can't.
  • the concentration of the blue light emitting dopant is changed from 10% by weight to 30% by weight of the entire light emitting layer, while the concentration of the green light emitting dopant and the red light emitting dopant is 0.05% by weight of the entire light emitting layer.
  • the concentration should be as low as 1% to 1% by weight.
  • the concentration of the red light emitting dopant and the green light emitting dopant in the light emitting layer is set lower than the concentration of the blue light emitting dopant, the small concentration variation of the red light emitting dopant and the green light emitting dopant leads to chromaticity variation (color unevenness). There's a problem.
  • the concentration uniformity in the light emitting layer of the low concentration dopant such as the red light emitting dopant and the green light emitting dopant is important.
  • the blue light-emitting dopant has a concentration of 10% or more as compared with the red light-emitting dopant and the green light-emitting dopant, so that even if there is some concentration variation, it is difficult to lead to chromaticity variation. Yes.
  • improvement of light emission efficiency and light emission life particularly improvement of light emission life, can be mentioned.
  • the blue light emitting dopants used as the light emitting dopant in the light emitting layer there is a substance having a high hole transporting property.
  • a substance having a high hole transporting property is used as a blue light emitting dopant and doped in the light emitting layer, if the concentration of the blue light emitting dopant is increased near the interface on the anode side in the light emitting layer, the organic material formed on the anode or the anode Holes injected into the light emitting layer from the layer quickly leave the interface on the anode side in the light emitting layer and easily move to the center of the light emitting layer, so that the hole and electron recombine and emit light becomes the center of the light emitting layer.
  • the blue light-emitting dopant with high hole transportability at the cathode-side interface in the light-emitting layer acts as an electron blocking material that prevents blue light-emitting dopan from penetrating electrons, so the concentration of the blue light-emitting dopant is low near the cathode-side interface.
  • the electrons can easily move away from the cathode side interface and move to the center of the light emitting layer.
  • holes and electrons are easily combined at the central portion of the light emitting layer, and emit light at the central portion of the light emitting layer.
  • the concentration of the blue luminous dopant having a high hole transporting property on the anode interface side of the luminous layer is required to be uniformly distributed at a low concentration in the light emitting layer.
  • vapor deposition is used preferably.
  • a vapor deposition apparatus that uses vapor deposition to form a light emitting layer, a plurality of dispersion containers having a plurality of discharge ports for discharging vapor deposition material are stacked, so that co-vapor deposition is performed using a plurality of materials from each disperser.
  • a technique is disclosed (for example, see Patent Document 5). According to this technique, the in-plane variation in film formation can be reduced.
  • the vapor deposition source has a concentration gradient in the film thickness direction by changing the aperture diameter of each vapor deposition source so as to increase or decrease along the conveyance direction.
  • a technique for vapor deposition is disclosed (for example, see Patent Document 6).
  • Patent Document 6 A technique for vapor deposition is disclosed (for example, see Patent Document 6).
  • Patent Document 6 it is disclosed that two kinds of materials are co-deposited with a concentration gradient in each of the two materials, but the materials are co-deposited at a uniform low concentration in the film thickness direction.
  • the technique to do is not shown.
  • a certain material high concentration light emitting dopant or host compound
  • another material low concentration light emitting dopant
  • a problem of the technique of forming a layer by co-evaporation so as to be uniform is that a low concentration of a light-emitting dopant requires a low film formation rate because of a low concentration.
  • the heating is suppressed in order to keep the film formation rate low, there is a problem that the amount of film formation varies and the material distribution becomes non-uniform.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and stabilizes the film formation rate of a low-concentration light-emitting dopant, so that a low-concentration light-emitting dopant and a high-concentration light-emitting dopant or It aims at providing the manufacturing method of an organic electroluminescent element which can be manufactured by co-evaporating a host compound, and an organic electroluminescent element.
  • an electrode and an organic functional layer including at least one light emitting layer are provided on the deposition target member.
  • at least one of the light emitting layers includes a high concentration material and a low concentration material having a lower concentration than the high concentration material.
  • a first vapor deposition source made of the high concentration material and a second vapor deposition source made of a mixed material obtained by mixing the high concentration material and the low concentration material there is provided a method for manufacturing an organic electroluminescent element, wherein the light emitting layer is formed by co-evaporating the first and second vapor deposition sources on the vapor deposition member.
  • an organic electroluminescent element manufactured by the method for manufacturing an organic electroluminescent element.
  • a first vapor deposition source composed of at least a high concentration material and a second vapor deposition source obtained by mixing a high concentration material and a low concentration material are used, and the first and second vapor deposition sources are provided on the substrate. Since the light emitting layer is formed by co-evaporation, the total amount of film formation can be increased and the amount of heating for the second evaporation source can be increased by mixing the low concentration material with the high concentration material. As a result, the film formation rate of the second vapor deposition source can be stabilized, and an organic electroluminescence device having a light emitting layer in which a low concentration light emitting dopant and a high concentration light emitting dopant are co-deposited can be manufactured.
  • FIG. 1 is a schematic view illustrating an example of an organic EL element
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the organic EL element.
  • the organic EL element 101 includes an anode 107 provided on a glass substrate 103 and a cathode 105, and an organic functional layer 106 including a light emitting layer provided between the anode 107 and the cathode 105.
  • a glass cover 102 is disposed so as to cover the display area of the organic EL element 101, and is sealed on the glass substrate 103 via an adhesive layer 104 or the like.
  • 108 is nitrogen gas filled in the space formed by the glass cover 102 and the glass substrate 103
  • 109 is the water catching agent 109.
  • the emission color of the organic EL element of the present invention and the compound related to the organic EL element is shown in FIG. 4.16 on page 108 of “New Color Science Handbook” (Edited by the Japan Color Society, University of Tokyo Press, 1985).
  • the light emission from the device is determined by the color when the result of measurement with a spectral radiance meter CS-1000 (manufactured by Konica Minolta Sensing) is applied to the CIE chromaticity coordinates.
  • the preferred chromaticity as white in the present invention is that the correlated color temperature is 2500 K to 7000 K, and in the CIE 1931 color system, the y value deviation from the black body radiation at each color temperature is 0.1 or less.
  • the light emitting layer unit may have any number of layers as long as it has at least one light emitting layer having a configuration satisfying the requirements defined in the present invention, but preferably defined in the present invention. It consists of only one light emitting layer having a configuration that satisfies the requirements.
  • the light emitting layer in the present invention is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from an electrode, an electron transport layer, a hole transport layer, or the like, and the light emitting portion is in the layer of the light emitting layer. Although it may be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer, it is preferable to emit light at the center of the light emitting layer. Light emission at the interface with the adjacent layer has a large loss such as light emission luminance, and light emission at the central portion of the light emitting layer leads to improvement in light emission efficiency and light emission life, in particular, light emission life.
  • the structure of the light emitting layer according to the present invention is not particularly limited as long as it satisfies the requirements defined in the present invention.
  • the total thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but it prevents the uniformity of the film to be formed, the application of unnecessary high voltage during light emission, and the improvement of the stability of the emission color with respect to the driving current. From the viewpoint, it is preferably adjusted to a range of 40 nm to 200 nm, more preferably 50 nm to 150 nm.
  • a method for forming the light emitting layer a light emitting dopant or a host compound described later can be formed by using the above-described vacuum deposition method of the present invention.
  • a phosphorescent light-emitting dopant (hereinafter also referred to as a phosphorescent light emitter, a phosphorescent compound, or a phosphorescent compound) is used.
  • a phosphorescent light emitter (hereinafter also referred to as a phosphorescent light emitter, a phosphorescent compound, or a phosphorescent compound) is used.
  • the phosphorescent emitter in the present invention is a compound in which light emission from an excited triplet is observed. Specifically, it is a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.), and the phosphorescence quantum yield is 25 ° C. Although defined as 0.01 or more compounds, the preferred phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.
  • the phosphorescent quantum yield can be measured by, for example, the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescence emitter according to the present invention achieves the above phosphorescence quantum yield (0.01 or more) in any solvent. It only has to be done.
  • the phosphorescent emitter becomes a carrier trap, and carrier recombination occurs on the phosphorescent emitter, resulting in emission from the phosphorescent emitter.
  • it is a carrier trap type in which light emission can be obtained, in any case, the energy of the excited state of the phosphorescent emitter is required to be lower than the energy of the excited state of the host compound.
  • the phosphorescent luminescent material can be appropriately selected from known materials used for the light emitting layer of the organic EL device.
  • the phosphorescent emitter in the present invention is preferably a complex compound containing a group 8-10 metal in the periodic table of elements, more preferably an iridium compound, an osmium compound, or a platinum compound (platinum complex compound).
  • Rare earth complexes most preferably iridium compounds. Although the specific example of the compound used as a blue light emission dopant, a green light emission dopant, and a red light emission dopant below is shown, it is not limited to these. These compounds are described, for example, in Inorg. Chem. 40, 1704 to 1711, and the like.
  • the high concentration material is a material having a concentration gradient in the film thickness direction of the layer to be formed.
  • the high concentration material is a material having a concentration gradient in the film thickness direction of the layer to be formed.
  • a blue light emitting dopant or a host compound it is preferable to use a blue light emitting dopant or a host compound.
  • the concentration gradient distribution of the high concentration material in the light emitting layer for example, the concentration distribution of the blue light emitting dopant will be described.
  • the light emitting layer has a concentration distribution so that the concentration becomes low (low concentration).
  • the average content of the blue light emitting dopant in the portion from the anode side interface of the light emitting layer to the central portion of the light emitting layer is preferably larger than the average content from the cathode side interface to the central portion of the light emitting layer, more preferably the end on the anode side.
  • the highest concentration is that the blue light-emitting dopant concentration monotonously decreases from the anode side field end to the cathode side end.
  • the monotonic decrease in blue light-emitting dopant means that there is no maximum concentration portion except for the anode side end of the light emitting layer.
  • the anode side end refers to a region of the thinner one of the thickness of 5 nm from the anode side interface of the light emitting layer or 1/20 of the entire light emitting layer
  • the cathode side end refers to light emission. It refers to the region of the thinner one of the thickness of 5 nm from the cathode side interface of the layer or 1/20 of the entire light emitting layer.
  • the content of the blue light-emitting dopant at the anode side end in the light-emitting layer is preferably 50% by weight or more and less than 100% by weight when a material having a high hole transport property is used as the blue light-emitting dopant. .
  • the blue light emitting dopant concentration is increased at the anode side interface of the light emitting layer, the hole transportability can be further enhanced, and the holes injected from the anode side are efficiently transported to the center of the light emitting layer.
  • the probability of emitting light at the center of the light emitting layer is dramatically improved, leading to improvement in light emission efficiency and lifetime, suppressing a decrease in power efficiency, and suppressing a decrease in chromaticity stability over time. be able to.
  • the blue light-emitting dopant when a material having a high electron transport property is used as the blue light-emitting dopant, it is contained at a high concentration at the cathode side end portion of the light emitting layer and has a concentration distribution so that the concentration decreases toward the anode side end portion.
  • the light emission layer has a concentration distribution, the same effect as described above can be obtained.
  • the low-concentration material is a material that is deposited with a uniform concentration in the film thickness direction of the layer to be formed.
  • a green light-emitting dopant, a red light-emitting dopant, and a host compound are used. And preferred.
  • the uniform concentration distribution of the low-concentration material in the light emitting layer for example, the concentration distribution of the green and red light emitting dopants in the light emitting layer will be described.
  • the lowest excited triplet energy level (T1) to the lowest excited triplet energy level is low. Since the green light emitting dopant and / or the red light emitting dopant have energy transfer of excitons, if the blue, green and red concentrations are the same in the light emitting layer, the blue and the red light will hardly be emitted, and the green and red light will be emitted. The balance of blue, green and red is lost, and white light emission cannot be obtained.
  • the light emitting layer is formed by vapor deposition
  • white is obtained by co-evaporating at a concentration of 15% by volume, 0.13% by volume, and 0.13% by volume of the light emitting dopants of blue, green, and red, respectively.
  • the blue light emitting dopant contained at a high concentration compared to each material is not affected by the concentration fluctuation, but the green light emitting dopant and the red light emitting dopant contained at a low concentration compared to the blue light emitting dopant are:
  • the deposition rate needs to be low, and the deposition rate is unstable due to the low rate, and color unevenness is likely to occur due to slight fluctuations in the deposition rate.
  • the green light-emitting dopant and the red light-emitting dopant have a lower concentration than the blue light-emitting dopant and make the in-plane concentration distribution uniform to suppress in-plane chromaticity variation (color unevenness). .
  • the light emission color of the organic EL device of the present invention is white, and the white light emission spectrum preferably has a light emission maximum wavelength in a wavelength region of 465 to 480 nm, 500 to 515 nm, and 600 to 620 nm.
  • the light emitting layer of the organic EL element contains a host compound and a phosphorescent blue light emitting dopant, a green light emitting dopant, and a red light emitting dopant.
  • the blue light-emitting dopant preferably has at least one partial structure selected from the following general formulas (A) to (C).
  • Ra represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group or a heterocyclic group
  • Rb and Rc each represents a hydrogen atom or a substituent
  • A1 represents an aromatic ring or an aromatic heterocyclic ring.
  • M represents Ir or Pt.
  • Ra represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group or a heterocyclic group
  • Rb, Rc, Rb 1 and Rc 1 each represent a hydrogen atom or a substituent
  • A1 represents It represents a residue necessary for forming an aromatic ring or an aromatic heterocyclic ring
  • M represents Ir or Pt.
  • Ra represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group or a heterocyclic group
  • Rb and Rc each represents a hydrogen atom or a substituent
  • A1 represents an aromatic ring or an aromatic group. It represents a residue necessary for forming a heterocyclic ring
  • M represents Ir or Pt.
  • the structures of the general formulas (A) to (C) are partial structures, and a ligand corresponding to the valence of the central metal is necessary for the structure itself to be a light-emitting dopant of a completed structure.
  • M represents Ir or Pt, and Ir is particularly preferable.
  • a tris body having a completed structure with three partial structures of the general formulas (A) to (C) is preferable.
  • the compounds having the partial structures of the general formulas (A) to (C) of the luminescent dopant in the present invention are exemplified, but the invention is not limited thereto.
  • the following compounds (1-1) to (1-10) are exemplified as compounds suitably used as the blue light-emitting dopant.
  • green emission dopant examples of the compound suitably used as the green light emitting dopant include the following compounds.
  • red emission dopant examples of the compound suitably used as the red light emitting dopant include the following compounds.
  • the host compound contained in the light emitting layer of the organic EL device of the present invention is preferably a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission at room temperature (25 ° C.) of less than 0.1, more preferably phosphorescence quantum yield. A compound with a rate of less than 0.01. Moreover, in the compound contained in a light emitting layer, it is preferable that the mass ratio in the layer is 20 mass% or more.
  • a host compound may be used independently or may be used in combination of multiple types.
  • the light-emitting host compound used in the present invention is not particularly limited in terms of structure, but typically, a carbazole derivative, a triarylamine derivative, an aromatic borane derivative, a nitrogen-containing heterocyclic compound, a thiophene derivative, a furan derivative, Those having a basic skeleton such as an oligoarylene compound, or a carboline derivative or a diazacarbazole derivative (herein, a diazacarbazole derivative means that at least one carbon atom of the hydrocarbon ring constituting the carboline ring of the carboline derivative is nitrogen Represents an atom substituted with an atom.) And the like.
  • a compound represented by the following general formula (a) is preferable.
  • X represents NR ′, O, S, CR′R ′′ or SiR′R ′′, R ′ and R ′′ each represent a hydrogen atom or a substituent.
  • Ar represents an aromatic ring.
  • N represents an integer of 0 to 8.
  • NR ′ or O is preferably used as X, and R ′ is particularly preferably an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group.
  • examples of the aromatic ring represented by Ar include an aromatic hydrocarbon ring and an aromatic heterocyclic ring.
  • the aromatic ring may be a single ring or a condensed ring, and may be unsubstituted or may have a substituent as described later.
  • the aromatic ring represented by Ar is preferably a carbazole ring, carboline ring, dibenzofuran ring or benzene ring, and particularly preferably used are a carbazole ring, carboline ring or benzene ring.
  • a benzene ring having a substituent is preferable, and a benzene ring having a carbazolyl group is particularly preferable.
  • the substituent that the aromatic ring represented by Ar may have is the same as the substituent represented by R ′ and R ′′.
  • n represents an integer of 0 to 8, preferably 0 to 2, particularly preferably 1 or 2 when X is O or S.
  • the host compound used in the present invention may be a low molecular compound, a high molecular compound having a repeating unit, or a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (evaporation polymerizable light emitting host). .
  • a compound having a hole transporting ability and an electron transporting ability, which prevents emission of longer wavelengths and has a high Tg (glass transition temperature) is preferable.
  • the host compound in the case of having a plurality of light emitting layers, the host compound may be different for each light emitting layer, but the same compound is preferable because excellent driving life characteristics are obtained.
  • the host compound preferably has a lowest excited triplet energy (T1) larger than 2.7 eV because higher luminous efficiency can be obtained.
  • the lowest excited triplet energy as used in the present invention refers to the peak energy of an emission band corresponding to the transition between the lowest vibrational bands of a phosphorescence emission spectrum observed at a liquid nitrogen temperature after dissolving a host compound in a solvent.
  • a compound having a glass transition point of 90 ° C. or higher is preferable, and a compound having a glass transition temperature of 130 ° C.
  • the glass transition point (Tg) is a value determined by a method based on JIS-K-7121 using DSC (Differential Scanning Colorimetry).
  • the host material since the host material is responsible for carrier transport, a material having carrier transport capability is preferable.
  • Carrier mobility is used as a physical property representing carrier transport ability, but the carrier mobility of an organic material generally depends on the electric field strength. Since a material with high electric field strength dependency easily breaks the balance of hole and electron injection / transport, it is preferable to use a material with low mobility electric field strength dependency as the intermediate layer material and the host material.
  • examples of the compound suitably used as the host compound include the following compounds.
  • Injection layer electron injection layer, hole injection layer
  • the injection layer can be provided as necessary, and may exist between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer and between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer.
  • An injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer in order to lower drive voltage and improve light emission luminance.
  • the anode buffer layer includes a phthalocyanine buffer layer typified by copper phthalocyanine, an oxide buffer layer typified by vanadium oxide, an amorphous carbon buffer layer, polyaniline (emeraldine), polythiophene, etc. And a polymer buffer layer using the conductive polymer.
  • the cathode buffer layer is a metal buffer layer typified by strontium or aluminum, an alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride, or an alkaline earth typified by magnesium fluoride. Examples thereof include a metal compound buffer layer and an oxide buffer layer typified by aluminum oxide.
  • the buffer layer (injection layer) is preferably a very thin film, and the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 5 ⁇ m, although it depends on the material used.
  • the blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film.
  • the hole blocking layer has a function of an electron transport layer in a broad sense, and is made of a hole blocking material that has a function of transporting electrons and has a remarkably small ability to transport holes. The probability of recombination of electrons and holes can be improved by blocking.
  • the structure of the electron carrying layer mentioned later can be used as a hole-blocking layer as needed.
  • the hole blocking layer provided in the organic EL device of the present invention is preferably provided adjacent to the light emitting layer.
  • the electron blocking layer has a function of a hole transport layer in a broad sense, and is made of a material that has a function of transporting holes and has an extremely small ability to transport electrons, and transports electrons while transporting holes. By blocking, the recombination probability of electrons and holes can be improved.
  • the structure of the positive hole transport layer mentioned later can be used as an electron blocking layer as needed.
  • the thickness of the hole blocking layer and electron blocking layer according to the present invention is not particularly limited, but is preferably 3 nm to 100 nm, and more preferably 5 nm to 30 nm.
  • the hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer.
  • the hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • the hole transport material has any one of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic. What is preferably used as the hole transport material is a hole transport material that has a so-called p-type semiconductor property because a light emitting element with higher efficiency can be obtained.
  • the above hole transport material is used, for example, vacuum deposition method, spin coating method, casting method, LB method (Langmuir-Blodget method), ink jet method, spray method, printing method, slot type coater method, etc.
  • the film can be formed by a known thin film forming method.
  • the film thickness of the electron blocking layer and hole transport layer according to the present invention is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 nm to 200 nm.
  • the hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • the electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer.
  • the electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers. Conventionally, when a single electron transport layer and a plurality of layers are used, an electron transport material (also serving as a hole blocking material) used for an electron transport layer adjacent to the light emitting layer on the cathode side is injected from the cathode. It has a function of transmitting the generated electrons to the light emitting layer, and may be either organic or inorganic.
  • the electron transport material preferably used as the electron transport material is an n-type semiconductor material doped with impurities because an element with lower power consumption can be obtained.
  • the above-mentioned electron transport material is a known material such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method (Langmuir-Blodget method), an ink jet method, a spray method, a printing method, or a slot type coater method.
  • the film can be formed by a thin film forming method.
  • the thickness of the electron transport layer is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • the electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • a member to be vapor-deposited of the present invention (hereinafter also referred to as a substrate, a substrate, a substrate, a support, etc.), there is no particular limitation on the type of glass, plastic, etc., and it may be transparent or opaque. Good.
  • the vapor-deposited member can be used as a support substrate for an organic EL element.
  • the support substrate is preferably transparent. Examples of the transparent support substrate preferably used include glass, quartz, and a transparent resin film.
  • a particularly preferable support substrate is a resin film capable of giving flexibility to the organic EL element.
  • polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate (CAP), Cellulose esters such as cellulose acetate phthalate (TAC) and cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide , Polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfones, Cycloolefin resins such as polyether imide, polyether ketone imide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethyl methacrylate, acrylic or polyarylate, Arton (trade name, manufactured by JSR) or
  • An inorganic or organic film or a hybrid film of both may be formed on the surface of the resin film, and the water vapor permeability measured by a method according to JIS K 7129-1992 is 0.01 g / m 2. It is preferably a barrier film of day ⁇ atm or less, and further, the oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126-1992 is 10 ⁇ 3 g / m 2 / day or less, water vapor permeability Is preferably a high barrier film of 10 ⁇ 3 g / m 2 / day or less, and the water vapor permeability and oxygen permeability are both 10 ⁇ 5 g / m 2 / day or less. Further preferred.
  • any material may be used as long as it has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like can be used.
  • stacking order of an inorganic layer and an organic layer It is preferable to laminate
  • the method for forming the barrier film is not particularly limited.
  • a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used, but an atmospheric pressure plasma polymerization method as described in JP-A-2004-68143 is also preferable.
  • the opaque support substrate include a metal substrate such as aluminum and stainless steel, an opaque resin film, and a ceramic substrate.
  • Examples of the sealing means used for sealing the organic EL element of the present invention include a method of bonding a sealing member, an electrode, and a support substrate with an adhesive.
  • the sealing member which consists of glass, a polymer, a metal, etc. should just be arrange
  • the transparency and electrical insulation of the sealing member are not particularly limited.
  • a polymer film and a metal film (metal foil) can be preferably used because the organic EL element can be thinned.
  • the polymer film preferably has an oxygen permeability of 10 ⁇ 3 g / m 2 / day or less and a water vapor permeability of 10 ⁇ 3 g / m 2 / day or less. Further, it is more preferable that both the water vapor permeability and the oxygen permeability are 10 ⁇ 5 g / m 2 / day or less.
  • the adhesive include a photocurable adhesive, a thermosetting adhesive, a moisture curable adhesive, a heat and chemical curable adhesive (mixed with two components), a hot melt adhesive, and an ultraviolet curable adhesive.
  • an organic EL element may deteriorate by heat processing, what can be adhesive-hardened from room temperature to 80 degreeC is preferable.
  • a desiccant may be dispersed in the adhesive.
  • the adhesive can be formed on the sealing member by coating with a dispenser, screen printing, lamination, or the like.
  • the material for forming the film may be any material that has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of the element such as moisture and oxygen.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like is used. it can.
  • the method for forming these films is not particularly limited.
  • a polymerization method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used.
  • an inert gas such as nitrogen and argon, or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon and silicon oil in the gas phase and the liquid phase.
  • a vacuum can also be used.
  • a hygroscopic compound can also be enclosed inside.
  • a protective film or a protective plate may be provided outside the sealing film or the sealing film on the side facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween.
  • the mechanical strength is not necessarily high, and thus it is preferable to provide such a protective film and a protective plate.
  • the same material as that used for the sealing member can be used.
  • an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used.
  • an electrode substance include conductive transparent materials such as metals such as Au, CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO.
  • conductive transparent materials such as metals such as Au, CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO.
  • an amorphous material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) capable of forming a transparent conductive film may be used.
  • these electrode materials may be formed into a thin film by a method such as vapor deposition or sputtering, and a pattern having a desired shape may be formed by a photolithography method, or when the pattern accuracy is not so high (about 100 ⁇ m or more) ), A pattern may be formed through a mask having a desired shape when the electrode material is deposited or sputtered. Or when using the substance which can be apply
  • the transmittance is greater than 10%, and the sheet resistance as the anode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less.
  • the film thickness depends on the material, it is usually selected in the range of 10 nm to 1000 nm, preferably 10 nm to 200 nm.
  • cathode a material having a low work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used.
  • electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like.
  • a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this for example, a magnesium / silver mixture, Magnesium / aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred.
  • the cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance as the cathode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 ⁇ m, preferably 50 nm to 200 nm.
  • the emission luminance is advantageously improved.
  • a transparent or semi-transparent cathode can be produced by producing the conductive transparent material mentioned in the description of the anode on the cathode after producing the metal with a film thickness of 1 nm to 20 nm. By applying this, an element in which both the anode and the cathode are transmissive can be manufactured.
  • a method for producing an organic EL device comprising an anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode will be described.
  • a desired electrode material for example, a thin film made of a material for an anode is formed on a suitable support substrate by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 ⁇ m or less, preferably 10 nm to 200 nm. To do.
  • an organic functional layer such as a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, and an electron transport layer, which are organic EL element materials, is formed thereon.
  • a vacuum deposition method a wet process (spin coating method, casting method, ink jet method, printing method, LB method (Langmuir-Blodget method), spray method, printing method, slot type
  • the at least one organic functional layer is formed by a vacuum deposition apparatus or a vacuum deposition method described later.
  • a vacuum deposition method a spin coating method, an ink jet method, a printing method, and a slot type coater method are particularly preferable because a homogeneous film is easily obtained and pinholes are hardly generated. Further, different film forming methods may be applied for each layer.
  • a vacuum vapor deposition method described later when forming an organic functional layer having a concentration gradient, it is preferable to use a vacuum vapor deposition method described later, particularly when a light emitting layer is formed. Since the concentration in the film thickness direction can be precisely controlled by manipulating the deposition rate over time or depending on the location, a light emitting layer having a concentration gradient is produced using a vacuum deposition method.
  • a vacuum vapor deposition method When a vacuum vapor deposition method is employed when forming the organic functional layer, the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, but generally the heating temperature of the material to be vapor deposited is 50 ° C. to 450 ° C., and the degree of vacuum is 10 ⁇ 6 Pa.
  • the film thickness to be formed is in the range of 0.1 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 nm to 200 nm.
  • FIG. 3 is a schematic view of a vacuum deposition apparatus
  • FIGS. 4A and 4B are plan views of the first container and the second container in FIG. 3
  • FIG. 4A shows the shutters of the first and second containers.
  • FIG. 4B shows a state in which the shutters of the first and second containers are closed. As shown in FIG. 3, FIG. 4A and FIG.
  • the vacuum evaporation apparatus 100 includes a first evaporation source 4 and 5 made of at least a high concentration material, a high concentration material and a low concentration in one film forming chamber 1.
  • a first evaporation source 4 and 5 made of at least a high concentration material, a high concentration material and a low concentration in one film forming chamber 1.
  • the second vapor deposition sources 6 and 7 made of a mixed material obtained by mixing materials, the first and second vapor deposition sources 4, 5, 6, and 7 are co-deposited on the substrate 2 (deposition target member), The light emitting layer 10 is formed.
  • the vacuum evaporation apparatus 100 is provided facing the lower surface of the film forming chamber 1, the substrate holder 3 that holds the substrate 2 in the film forming chamber 1 and rotates it about the rotation axis, and at least a high concentration material.
  • the first vapor deposition sources 4 and 5 have first containers 41 and 51, and a high concentration material is disposed in the first containers 41 and 51.
  • the second vapor deposition sources 6 and 7 have second containers 61 and 71, and a material in which a high concentration material and a low concentration material are mixed is disposed in the second containers 6 and 7.
  • the high concentration material in one first container 41 is a host material (host compound) H, and the high concentration material in the other first container 51.
  • host compound host compound
  • the high-concentration material in one second container 61 is a blue light-emitting dopant B, and the low-concentration material is a red light-emitting dopant R.
  • the high-concentration material in the other second container 71 is a blue light-emitting dopant B, and the low-concentration material is a green light-emitting dopant G.
  • the two first containers 41 and 51 and the two second containers 61 and 71 are centered on the first container 41 in which the host material H is arranged.
  • a first container 51 in which a blue light-emitting dopant B is disposed, and two second containers 61 and 71 are provided around the periphery.
  • a vacuum exhaust system 8 is connected to the film forming chamber 1 so that the inside of the film forming chamber 1 is evacuated.
  • a heater 9 is provided around each of the two first containers 41 and 51 and the two second containers 61 and 71. It is comprised so that electricity supply to the heater 9 of each container 41, 51, 61, 71 can be controlled separately, and the temperature of each container 41, 51, 61, 71 is controlled, respectively.
  • the upper surfaces of the first containers 41 and 51 are open, and the first containers 41 and 51 are provided with shutters 42 and 52 that open and close the upper surface openings of the first containers 41 and 51.
  • the shutter 42 of the first container 41 can be in a state where the upper surface opening is fully opened (FIG. 4A) and a state where the upper surface opening is closed (FIG. 4B). That is, the release amount of the host material H in the first container 41 is always a constant amount when the shutter 42 is opened, and can be deposited at a uniform concentration.
  • the upper surfaces of the second containers 61 and 71 are also open, and the second containers 61 and 71 are provided with shutters 62 and 72 that open and close the upper surface openings of the second containers 61 and 71.
  • the shutters 62 and 72 of the second containers 61 and 71 can be in a state where the upper surface opening is fully opened (FIG. 4A) and a state where the upper surface opening is closed (FIG. 4B). That is, the discharge amount of the mixed material of the blue and red dopants B and R and the mixed material of the blue and green light emitting dopants B and G in the second container 61 and 71 is always constant when the shutters 62 and 72 are opened. The amount is such that it can be deposited at a uniform concentration.
  • the inside of the film forming chamber 1 is evacuated with the evacuation diameter 8 and the heater 0 is energized.
  • the shutters 42, 52, 62, 72 of the first and second containers 41, 51, 61, 71 are closed (FIG. 4B), and the first and second containers 41, 51, 61 are closed.
  • 71 is prevented from being released into the film forming chamber 1.
  • the substrate 2 is held by the substrate holder 3.
  • the heating temperature of the first container 51 is lowered to gradually reduce the emission amount of the blue light-emitting dopant B.
  • the shutters 41, 62, 72 of the first container 41 and the second containers 61, 71 do not change the heating temperature, and the host material H, the mixed material of the blue light-emitting dopant B and the red light-emitting dopant R, blue
  • the emission amount of the mixed material of the light emitting dopant B and the green light emitting dopant G is constant.
  • the blue light-emitting dopant B in the first container 51 is gradually reduced from the bottom surface of the substrate 2 in the film thickness direction (see FIG. 3 is deposited so that the concentration decreases downward.
  • the host material H emitted from the top openings of the first container 41 and the second containers 61 and 71, a mixed material of the blue light-emitting dopant B and the red light-emitting dopant R, the blue light-emitting dopant B and the green light-emitting dopant G The mixed material is deposited at a substantially uniform concentration in the film thickness direction. Thereafter, when the film thickness reaches a predetermined value, the shutters 42, 52, 62, 72 of the first and second containers 41, 51, 61, 71 are closed to complete the deposition (FIG. 4B).
  • a thin film made of a cathode material is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering so that the film thickness is 1 ⁇ m or less, preferably in the range of 50 nm to 200 nm.
  • a desired organic EL element can be obtained by forming and providing a cathode.
  • the organic EL element is preferably produced from the hole injection layer to the cathode consistently by a single evacuation, but may be taken out halfway and subjected to different film forming methods. At that time, it is necessary to consider that the work is performed in a dry inert gas atmosphere.
  • the cathode it is also possible to reverse the production order and produce the cathode, the electron injection layer, the electron transport layer, the light emitting layer, the hole transport layer, the hole injection layer, and the anode in this order.
  • a DC voltage is applied to the multicolor display device thus obtained, light emission can be observed by applying a voltage of about 2 V to 40 V with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode.
  • An alternating voltage may be applied.
  • the alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
  • An organic EL element emits light within a layer having a refractive index higher than that of air (refractive index of about 1.6 to 2.1), and can extract only about 15% to 20% of the light generated in the light emitting layer. It is generally said. This is because light incident on the interface (interface between the transparent substrate and air) at an angle ⁇ greater than the critical angle causes total reflection and cannot be taken out of the device, or between the transparent electrode or light emitting layer and the transparent substrate. This is because light is totally reflected between the light and the light is guided through the transparent electrode or the light emitting layer, and as a result, the light escapes in the direction of the side surface of the device.
  • a method of introducing a flat layer having a lower refractive index than the substrate between the substrate and the light emitter, or any one of the substrate, the transparent electrode layer and the light emitting layer can be preferably used.
  • a method of forming a diffraction grating between the substrate and the outside (including the substrate) can be preferably used.
  • the organic EL device of the present invention can be applied to a specific direction, for example, the light emitting surface of the device by combining a so-called condensing sheet, for example, by providing a microlens array structure on the light extraction side of the support substrate (substrate).
  • the luminance in a specific direction can be increased.
  • the first vapor deposition source 4 made of the host material H, the first vapor deposition source 5 made of the blue light emitting dopant B, the blue light emitting dopant B, and the red light emitting dopant R are mixed.
  • a first vapor deposition source 6 made of a mixed material and a second vapor deposition source 7 made of a mixed material obtained by mixing a blue light emitting dopant B and a green light emitting dopant G are used. Since the light emitting layer 10 is formed by co-evaporating 4, 5, 6, and 7, the entire film is formed by mixing the low-concentration red and green light-emitting dopants R and G with the high-concentration blue light-emitting dopant B.
  • the amount of heating for the second vapor deposition sources 6 and 7 can be increased by increasing the amount. As a result, the film formation rate of the second vapor deposition sources 6 and 7 can be stabilized, and the concentrations of the low-concentration red and green light-emitting dopants R and G can be made uniform. Variation (color unevenness) can be suppressed.
  • the host compound H has a concentration gradient opposite to the concentration gradient of the blue light emitting dopant B, and the blue light emitting dopant B and the host compound are provided. It is desirable that the total of H be constant. Further, since the blue light-emitting dopant B can have a concentration gradient, the movement of holes and electrons near the interface is promoted, and light is emitted at the center of the light-emitting layer 10. , Leading to improved luminous efficiency and lifetime.
  • this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably.
  • the heating temperature for the vapor deposition material is changed as a means for forming the concentration gradient by reducing the release amount of the material released from the first containers 41, 51.
  • the present invention is not limited to this.
  • the shutters 42 and 52 of the first containers 41 and 51 are gradually closed, and a plurality of discharge ports having different diameters are provided on the top surfaces of the first containers 41 and 51, and each of the discharge ports has a shutter. In order to open and close multiple types of outlets in stages, open the outlet with a large diameter first, then close the outlet with a large diameter and open the outlet with a small diameter.
  • a plurality of discharge ports having the same diameter are provided on the upper surfaces of the first containers 41 and 51, and a shutter is provided at each discharge port. First, open all the shutters and open all the outlets, and then close some of the shutters and close some of the outlets selectively. It is good also as a structure which opens and closes.
  • Example 1 [Production of Organic EL Element 101] An ITO (Indium Tin Oxide) film having a thickness of 110 nm is formed on a 0.7 mm thick glass substrate and patterned, and then the ITO-coated glass substrate is ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol. After drying with dry nitrogen gas and performing UV ozone cleaning for 5 minutes, this ITO-deposited glass substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus. After reducing the vacuum to 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa using a commercially available vacuum deposition apparatus, the hole transporting compound HT-1 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second while moving the ITO film-formed glass substrate.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • a 20 nm hole transport layer (HTL) was provided.
  • the substrate transport speed was 0.12 m / min, Compound A-3 (blue light emitting dopant), Compound A-1 (green light emitting dopant) and Compound A-3
  • Compound A-3 is formed in order to form a light emitting layer composed of a mixed vapor deposition source of Compound A-2 (red light emitting dopant) and Compound A-3 and a compound H-1 (host compound).
  • the amount of vapor deposition is changed so that the concentration is 35% by weight to 5% by weight linearly with respect to the thickness of the light emitting layer, and Compound A-1 and Compound A-2 depend on the thickness of the light emitting layer to be formed.
  • the compound A-1 and the compound A-3 have a 1: 1 weight ratio of the compound A-1 and the compound A-3 and the compound A-2 and the compound A-3 have a weight ratio of 1: 1 so that the concentration is 0.2% by weight.
  • a mixed vapor deposition source with a uniform vapor deposition rate of a vapor deposition rate of 0.0004 nm / second, Compound H-1 is by changing the amount of evaporation to a concentration of 94.6% by weight 64.6% by weight, were co-deposited to a thickness of 70nm to form a light emitting layer.
  • the deposition rate was determined from the results of the deposition rate (heating temperature setting) and the concentration of each material measured by TOF-SIMS.
  • the electron transporting compound ET-1 is deposited to a film thickness of 30 nm to form an electron transport layer, and KF (potassium fluoride) is formed to a thickness of 2 nm. did.
  • KF potassium fluoride
  • the non-light-emitting surface of the element was covered with a glass case, and an organic EL element 101 having the configuration shown in FIGS. 1 and 2 was produced.
  • the sealing operation with the glass cover 102 was performed in a glove box (in an atmosphere of high-purity nitrogen gas with a purity of 99.999% or more) in a nitrogen atmosphere without bringing the organic EL element 101 into contact with the atmosphere.
  • TOF-SIMS Concentration measurement by TOF-SIMS is performed using a time-of-flight secondary ion mass spectrometer TRIFT2 manufactured by Physical Electronics, using an In ion (beam current is 2 nA) with an acceleration voltage of 25 kV as a primary ion. , 201, the concentration of each material from the anode side interface to the cathode side interface of the light emitting layer was measured.
  • the concentrations of the blue light-emitting dopant, the green light-emitting dopant, and the red light-emitting dopant in the produced organic EL device 101 are as designed, and the blue light-emitting dopant is from 25% by weight to 2% from the anode side end to the cathode side end.
  • concentration gradient of wt% There was a concentration gradient of wt%, and the green and red light emitting dopants were 0.02 wt% with respect to the film thickness, respectively, and uniformization at a low concentration could be achieved.
  • the concentration of the blue light-emitting dopant, the green light-emitting dopant, and the red light-emitting dopant of the produced organic EL element 201 was the center value as designed, but it cannot be clearly differentiated, but compared with the organic EL element 101. It was an impression that the concentration variation was large.
  • the in-plane chromaticity unevenness was evaluated by a chromaticity unevenness maximum distance ⁇ E (the following formula) for calculating a distance having the largest difference between x and y values in CIE1931 chromaticity coordinates at a front luminance of 1000 cd / m 2 .
  • ⁇ E ( ⁇ x 2 + ⁇ y 2 ) 1/2
  • the maximum unevenness distance ⁇ E of the organic EL element 101 was less than 0.01, which was a good result.
  • the maximum unevenness distance ⁇ E of the organic EL element 201 was 0.02, and the in-plane chromaticity unevenness was visually observed. Correlation with the results was obtained.

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Abstract

　基板上に、電極と、少なくとも１層の発光層を含む有機機能層と、を有し、発光層の少なくとも１つが、高濃度材料と高濃度材料よりも低濃度の低濃度材料を含む有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、１つの成膜室内で、少なくとも高濃度材料からなる第１の蒸着源と、高濃度材料及び低濃度材料を混合した混合材料からなる第２の蒸着源と、を用い、基板に第１及び第２の蒸着源を共蒸着して、発光層を形成する。

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子
　本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
　発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイがある。前記エレクトロルミネッセンスディスプレイの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子（以下、無機ＥＬ素子ともいう）や有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子、有機電界発光素子ともいう）が挙げられる。無機ＥＬ素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。
　一方、有機ＥＬ素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極で挟んだ構成を有し、該発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ～数十Ｖ程度の無機ＥＬ素子に比べ低電圧で発光が可能である。更に自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。
　また、有機ＥＬ素子は、従来実用に供されてきた主要な光源、例えば、発光ダイオードや冷陰極管と異なり、面光源であることも大きな特徴である。この特性を有効に活用できる用途として、照明用光源や様々なディスプレイのバックライトがある。特に近年、需要の増加が著しい液晶フルカラーディスプレイのバックライトとして用いることも好適である。
　有機ＥＬ素子をこのような照明用光源、あるいはディスプレイのバックライトとして用いる場合には、白色もしくは、いわゆる電球色（以下、総合して白色と称す）を呈する光源として用いることになる。有機ＥＬ素子で白色発光を得るには、(i)１つの有機ＥＬ素子中に発光波長の異なる複数の発光ドーパントを調整し、混色により白色を得る方法、(ii)多色の発光画素を例えば、青・緑・赤の３色を塗りわけ、同時に発光させ混色して白色を得る方法、(iii)色変換色素を用いて白色を得る方法（例えば、青発光材料と色変換蛍光色素の組み合わせ）などがある。
　この中でも、低コスト、高生産性、簡便な駆動方法など照明用光源、バックライトに求められる様々な要求から判断すると、１つの有機ＥＬ素子中に発光波長の異なる複数の発光ドーパントを調整し、混色により白色を得る方法がこれらの用途には有効であり、近年、研究開発が意欲的に進められている。
　上述の方法により白色発光を得る方法について更に詳細に述べれば、有機ＥＬ素子中に補色の関係にある２色の発光ドーパント、例えば、青色発光ドーパントを含有する第１の発光層と黄色発光ドーパントを含有する第２の発光層を用い混色して白色を得る方法や、３色の発光ドーパント、例えば、青色と緑色と赤色の各色の発光ドーパントをそれぞれ別々の層に含有させて、混色して白色を得る方法が挙げられる。
　上記のように、青色と緑色及び赤色の３色の蛍光体を発光材料として別々の発光層にドープすることによって、白色の有機ＥＬ素子を得る方法が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
　また、白色を得る方法として、上記のように発光色の異なる層を各々別個に設けるのではなく、２色以上の発光ドーパントとホスト化合物を１層の発光層中に共存させ、２色以上を発光させる方法がある。この方法は、有機ＥＬ素子の有機層の数を削減できること、また有機層の数を削減するので発光ドーパントの使用量を減少できることから、白色発光有機ＥＬ素子を得るにあたり有力な方法の一つである。
　このような方法を用い、陽極側から赤色発光層及び青色発光層が順次設けられてなり、かつ赤色発光層は少なくとも一つの緑色発光ドーパントを含有することを特徴とする有機電界発光素子が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
　ところで、近年、蛍光材料に対し、より高輝度の有機ＥＬ素子が得られる燐光発光ドーパントの開発が精力的に進められている（例えば、特許文献４、非特許文献１、２参照）。従来の蛍光材料からの発光は、励起一重項からの発光であり、一重項励起子と三重項励起子の生成比が１：３であるため、発光性励起種の生成確率は２５％であるのに対し、励起三重項からの発光を利用する燐光発光ドーパントの場合では、励起子生成比率と一重項励起子から三重項励起子への内部変換により、内部量子効率の上限が１００％となるため、蛍光発光ドーパントの場合に比べ、原理的に発光効率が最大４倍となる。
　このような燐光発光ドーパントを用いて、上述した態様のように発光効率が高い２色以上の燐光発光ドーパントを１層に共存させ、白色発光有機ＥＬ素子を得ようとした場合、発光色の異なる層を複数積層して白色を得る場合に比し、駆動条件（例えば、駆動電流や駆動電圧）の変化、環境変化及び経時に対する色度の安定性を確保することが比較的容易ではあるということが判ってきた。とりわけ照明光源用途においては、発光色の色度安定性や色度均一性に対する要求は厳しく、白色に発光する有機ＥＬ素子を照明光源用途に実用化するには、如何に色度の安定性や色度均一性を確保するかが重要な課題となっており、１層の発光層に各色の燐光発光ドーパントを含有させることが有用である。
　発光層１層内に、ホスト化合物、青色発光ドーパント、緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントが共存する場合、最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ１）が高い青色発光ドーパントから、Ｔ１が低い赤色発光ドーパント及び／または緑色発光ドーパントに励起子のエネルギー移動がある。そのために、同一の発光層内の青色発光ドーパント、緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントの濃度を同じにした場合、青色がほとんど発光せず、赤色及び緑色が発光するために、全体として白色発光が得られない。白色発光を得るためには、青色発光ドーパントの濃度を発光層全体の１０重量％から３０重量％にするのに対して、緑色発光ドーパントと赤色発光ドーパントの濃度を発光層全体の０．０５重量％から１重量％の低濃度にする必要がある。
　しかしながら、発光層内の赤色発光ドーパント及び緑色発光ドーパントの濃度を青色発光ドーパントの濃度に対し低濃度とすると、赤色発光ドーパント及び緑色発光ドーパントの小さな濃度バラツキが色度バラツキ（色ムラ）に繋がるという問題がある。そこで、色ムラを少なくするために、赤色発光ドーパント及び緑色発光ドーパントのような低濃度ドーパントの発光層内での濃度均一性が重要となる。これに対して、白色を得るために青色発光ドーパントは、赤色発光ドーパント及び緑色発光ドーパントに比べて濃度が１０％以上存在するため、多少の濃度バラツキが起きても色度バラつきに繋がりにくくなっている。色ムラを起こさないためには、赤色発光ドーパント及び緑色発光ドーパントの発光層内での濃度を均一にすることが特に重要である。
　また、有機ＥＬ素子をこのような照明用光源、あるいはディスプレイのバックライトとして実用する為に重要な課題として、発光効率と発光寿命の向上、特に発光寿命の向上が挙げられる。
　発光層において、発光ドーパントとして使用される青色発光ドーパントの中には正孔輸送性が高い物質がある。この正孔輸送性が高い物質を青色発光ドーパントとして使用し発光層内にドープさせる場合では、発光層内陽極側の界面付近で青色発光ドーパントの濃度を高くすると、陽極または陽極に形成される有機層から発光層に注入される正孔が発光層内陽極側の界面から早く離れ発光層中央部に移動し易くなるので、正孔及び電子が再結合し発光する場所が発光層中央部になる。そして、発光層内陰極側の界面の正孔輸送性が高い青色発光ドーパントは、青色発光ドーパンが電子の侵入を妨げる電子阻止材として働くため、陰極側界面付近では、青色発光ドーパントの濃度を低くし電子が入り易くすることで、電子が陰極側界面から早く離れて発光層中心部に移動し易くなる。その結果、正孔及び電子は発光層中央部で結合しやすくなり、発光層中央部で発光する。
　このように、他層との界面での発光はロスが大きいことが知られており、正孔輸送性が高い青色発光ドーパント使う場合において、陽極側界面付近の青色発光ドーパントの濃度が高く、陰極側界面付近の青色発光ドーパントの濃度が低い濃度勾配を持たせることにより、界面から早く離れて発光層中心部で発光するため、発光効率や発光寿命の向上、特に発光寿命の向上に繋がる。
　逆に青色発光ドーパントに電子輸送性が高い材料を使う場合には、発光層の陰極側界面付近の青色発光ドーパントの濃度を高くすることで、同様の効果が得られる。
　このように、色度安定性及び発光効率や発光寿命の向上、特に発光寿命の向上の課題を解決するためには、発光層の陽極界面側において、正孔輸送性が高い青色発光ドーパントの濃度を高くし、陰極界面側に向けて低濃度となるように濃度勾配を持たせるとともに、赤色発光ドーパントや緑色発光ドーパントは発光層内において低濃度で均一に分布させることが要求されている。
　ところで、発光層の形成方法として、一般に蒸着、塗布及び転写などの方法が挙げられるが、蒸着が好ましく用いられる。発光層を形成するために蒸着を使用した蒸着装置を用いて、蒸着材料を放出する放出口を複数有する分散容器を複数積層することで、各分散器から複数の材料を用いて共蒸着を行う技術が開示されている（例えば、特許文献５参照）。この技術によれば、成膜の面内のバラツキを低減することができる。
　しかしながら、上記特許文献５に記載の蒸着装置を用いた技術では、発光層の膜厚方向、発光層内に蒸着材料の濃度勾配を持たせ発光層を形成するように蒸着することはできない。
　そこで、発光層の膜厚方向、発光層内に蒸着材料の濃度勾配を持たせる共蒸着法として、２種類のそれぞれ異なる材料を有する２つの蒸着源を基板の搬送方向に沿い、互いの蒸着範囲がオーバーラップするように配置することで、蒸着された２種類の材料に膜厚方向で濃度勾配を持たし蒸着する技術や、２種類のそれぞれ異なる材料を有する２つの蒸着源を基板の搬送方向に沿って配置するとともに各蒸着源の開口径を搬送方向に沿って大きくなるように、あるいは小さくなるように変化させることで、蒸着された２種類の材料に膜厚方向で濃度勾配を持たし蒸着する技術が開示されている（例えば、特許文献６参照）。しかしながら、上記特許文献６に記載の蒸着装置においては、２種類の材料をそれぞれに濃度勾配を持たせ共蒸着することは開示されているものの、材料を膜厚方向で均一に低濃度で共蒸着する技術は示されていない。
　このように、１つの層内の膜厚方向において、ある材料は濃度勾配が生じるように、他の材料は低濃度で均一になるように共蒸着して層を形成する技術は知られていない。
特開平６－２０７１７０号公報 特開２００４－２３５１６８号公報 国際公開第２００４／０７７８８６号パンフレット 米国特許第６，０９７，１４７号明細書 特開２００８－０７５０９５号公報 特開２００３－０７７６６２号公報
Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ　ｅｔ　ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１～１５４頁（１９９８年） Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ　ｅｔ　ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０～７５３頁（２０００年）
　ところで、上述のように１つの層内の膜厚方向において、ある材料（高濃度の発光ドーパント又はホスト化合物）は濃度勾配が生じるように、他の材料（低濃度の発光ドーパント）は低濃度で均一になるように共蒸着して層を形成する技術の課題は、低濃度の発光ドーパントは低濃度のために成膜レートを低く抑えることが必要である。しかし、成膜レートを低く抑えるために加熱を抑えると、成膜量のバラツキが大きくなり、材料の分布が不均一になるという問題がある。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、低濃度の発光ドーパントの成膜レートを安定化させ、低濃度でも均一濃度になる様に、低濃度の発光ドーパント及び高濃度の発光ドーパント又はホスト化合物を共蒸着して製造することのできる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的としている。
　本発明の一の態様によれば、被蒸着部材上に、電極と、少なくとも１層の発光層を含む有機機能層と、を有し、
　前記発光層の少なくとも１つが、高濃度材料と前記高濃度材料よりも低濃度の低濃度材料を含む有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、
　１つの成膜室内で、少なくとも前記高濃度材料からなる第１の蒸着源と、前記高濃度材料及び前記低濃度材料を混合した混合材料からなる第２の蒸着源と、を用い、
　前記被蒸着部材に前記第１及び第２の蒸着源を共蒸着して、前記発光層を形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法が提供される。
　本発明の他の態様によれば、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法によって製造したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
　本発明によれば、少なくとも高濃度材料からなる第１の蒸着源と、高濃度材料及び低濃度材料を混合した第２の蒸着源と、を用い、基板に第１及び第２の蒸着源を共蒸着して、発光層を形成するので、低濃度材料を高濃度材料に混合することで、全体の成膜量を増やして、第２の蒸着源に対する加熱量を増やすことができる。その結果、第２の蒸着源の成膜レートを安定化させることができ、低濃度の発光ドーパント及び高濃度の発光ドーパントを共蒸着した発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を製造することができる。
有機ＥＬ素子の概略図である。 図１の有機ＥＬ素子の断面図である。 真空蒸着装置の概略図である。 図３における第１の容器及び第２の容器の平面図であり、第１及び第２の容器の全開した状態を示している。 図３における第１の容器及び第２の容器の平面図であり、第１及び第２の容器の閉鎖した状態を示している。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　まず、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と言う）について説明する。
　図１は有機ＥＬ素子の一例を示した概略図であり、図２は有機ＥＬ素子の断面図を示している。有機ＥＬ素子１０１は、ガラス基板１０３上に設けられた陽極１０７と、陰極１０５とを有し、陽極１０７と陰極１０５との間に設けられた発光層を含む有機機能層１０６と、を有する。また、有機ＥＬ素子１０１の表示領域を覆うようにしてガラスカバー１０２が配置され、接着剤層１０４等を介してガラス基板１０３上に封止されている。図２中、１０８はガラスカバー１０２とガラス基板１０３によって形成された空間内に充填された窒素ガスで、１０９は捕水剤１０９である。
　《有機ＥＬ素子の白色色度》
　本発明の有機ＥＬ素子や該有機ＥＬ素子に係る化合物の発光色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、有機ＥＬ素子からの発光を分光放射輝度計ＣＳ－１０００（コニカミノルタセンシング社製）で測定した結果を、ＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。
　本発明における白色としての好ましい色度は、相関色温度が２５００Ｋ～７０００Ｋ、かつＣＩＥ１９３１表色系おいて、各色温度での黒体輻射線上からのｙ値乖離が０．１以下である。
　《有機ＥＬ素子の層構成》
　次に、有機ＥＬ素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
　（ｉ）陽極／発光層ユニット／電子輸送層／陰極
　（ii）陽極／正孔輸送層／発光層ユニット／電子輸送層／陰極
　（iii）陽極／正孔輸送層／発光層ユニット／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
　（iv）陽極／正孔輸送層／発光層ユニット／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
　（ｖ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層ユニット／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
　なお、上記において陽極、陰極を除く層が本発明で言う有機機能層である。
　本発明の有機ＥＬ素子においては、発光層ユニットは、本発明で規定する要件を満たす構成である発光層を少なくとも１層有していれば、何層でもよいが、好ましくは本発明で規定する要件を満たす構成である発光層１層のみからなるものである。
　《発光層》
　本発明における発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層等から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよいが、発光層の中央部において発光する方が好ましい。
　隣接層との界面での発光は発光輝度等ロスが大きく、発光層の中央部で発光させることにより、発光効率や発光寿命の向上、特に発光寿命の向上に繋がる。
　本発明に係る発光層は、本発明で規定する要件を満たしていれば、その構成には特に制限はない。
　発光層の膜厚の総和は、特に制限はないが、形成する膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、且つ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、４０ｎｍ～２００ｎｍの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは５０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下の範囲に調整される。
　発光層を形成する方法としては、後述する発光ドーパントやホスト化合物を、上述した本発明の真空蒸着方法を用いて形成することができる。
《発光ドーパント》
　次いで、本発明における発光ドーパントについて説明する。
　本発明における発光ドーパントとしては、燐光発光ドーパント（以下、燐光発光体、燐光性化合物、燐光発光性化合物ともいう）を用いることを特徴とする。
　（燐光発光体）
　本発明における燐光発光体は、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温（２５℃）にて燐光発光する化合物であり、燐光量子収率が、２５℃において０．０１以上の化合物であると定義されるが、好ましい燐光量子収率は０．１以上である。
　上記燐光量子収率は、例えば、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中での燐光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係る燐光発光体は、任意の溶媒のいずれかにおいても、上記燐光量子収率（０．０１以上）が達成されればよい。
　燐光発光体の発光の原理としては、２タイプが挙げられ、一つのタイプはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーを燐光発光体に移動させることで燐光発光体からの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つのタイプは、燐光発光体がキャリアトラップとなり、燐光発光体上でキャリアの再結合が生じ、燐光発光体からの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、燐光発光体の励起状態のエネルギーは、ホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
　燐光発光体は、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
　本発明における燐光発光体としては、好ましくは元素の周期表で８族～１０族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
　以下に、青色発光ドーパント、緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントとして用いられる化合物の具体例を示すが、これらに限定されない。これらの化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０巻、１７０４～１７１１に記載の方法等により合成できる。
　《高濃度材料》
　次に、高濃度材料について説明する。高濃度材料は、形成される層の膜厚方向に濃度勾配を持たせる材料であり、例えば、有機ＥＬ素子の発光層を形成する場合では、青色発光ドーパントやホスト化合物を用いると好ましい。
　発光層内における高濃度材料の濃度勾配分布について、例えば、青色発光ドーパントの濃度分布について説明する。本発明においては、青色発光ドーパントとして正孔輸送性が高い材料を用いることが好ましく、その場合、発光層内の陽極側端部において高濃度に含有されており、膜厚方向、陰極側へ向けて濃度が低くなるよう（低濃度）となるように発光層内に濃度分布を持っている。発光層の陽極側界面から発光層中央部までの部分の青色発光ドーパントの平均含有量が、陰極側界面から発光層中央部までの平均含有量より多いと好ましく、さらに好ましくは陽極側端部が最も高濃度であり、陽極側界端部から陰極側端部へかけて単調に青色発光ドーパント濃度が減少していくことである。単調に青色発光ドーパントが減少するとは発光層の陽極側端部を除き、極大濃度部分を有さないということである。本発明において、陽極側端部とは発光層の陽極側界面から５ｎｍ、もしくは発光層全体の１／２０の厚さの内、薄い方の厚さの領域を指し、陰極側端部とは発光層の陰極側界面から５ｎｍ、もしくは発光層全体の１／２０の厚さの内、薄い方の厚さの領域を指す。
　前記発光層における陽極側端部の前記青色発光ドーパントの含有量としては、青色発光ドーパントとして正孔輸送性が高い材料を用いる場合には、５０重量％以上、１００重量％未満であることが好ましい。この範囲であると、発光層の陽極側界面で青色発光ドーパント濃度が高くなり、正孔輸送性をさらに高めることができ、陽極側から注入されてくる正孔を効率良く発光層の中央に運ぶことができ該発光層の中央で発光する確率が飛躍的に向上するので発光効率や寿命の向上につながり、電力効率の低下を抑制すること、また駆動経時における色度安定性の低下も抑制することができる。
　逆に、青色発光ドーパントとして電子輸送性が高い材料を用いる場合には、発光層の陰極側端部において高濃度に含有させ、陽極側端部へ向けて低濃度となるように濃度分布となるように発光層内に濃度分布を持たせると上記と同様の効果が得られる。
　本発明の構成の発光層により、電力効率に優れ、寿命かつ色度の安定性や均一性に優れた有機ＥＬ素子が得られる。
　《低濃度材料》
　次に、低濃度材料について説明する。低濃度材料は、形成される層の膜厚方向に濃度均一で蒸着される材料であり、例えば、有機ＥＬ素子の発光層を形成する場合では、緑色発光ドーパント、赤色発光ドーパント及びホスト化合物を用いると好ましい。
　発光層内における低濃度材料の濃度均一分布について、例えば、緑色及び赤色の発光ドーパントの発光層内における濃度分布について説明する。本発明においては、青色、緑色及び赤色の発光ドーパントを発光層１層に含有する場合には、最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ１）が高い青色発光ドーパントから最低励起三重項エネルギー準位の低い緑色発光ドーパント及び／または赤色発光ドーパントに励起子のエネルギー移動があるため、青色、緑色及び赤色の濃度を発光層内で同じにすると青がほとんど発光せずに、緑色及び赤色が発光してしまい、青色、緑色及び赤色のバランスが崩れ白色発光を得ることができない。そのため、蒸着により発光層を形成する場合には、例えば、青色、緑色及び赤色の発光ドーパントの濃度をそれぞれ１５体積％、０．１３体積％及び０．１３体積％にして共蒸着することで白色の発光が得られる。しかしながら、この場合、各材料に比べ高濃度で含有されている青色発光ドーパントは濃度変動の影響を受けないが、青色発光ドーパントに比較し低濃度で含有される緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントは、蒸着レートを低レートにする必要があり、低レートのため蒸着レートが不安定な上に蒸着レートの僅かな変動により色ムラが生じ易い。
　そのため、緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントは、青色発光ドーパントに比較し低濃度で、かつ面内の濃度分布を均一にすることで、面内の色度バラツキ（色ムラ）を抑制することができる。
《有機ＥＬ素子》
　本発明の有機ＥＬ素子の発光色は、白色であり、その白色発光スペクトルが、４６５～４８０ｎｍ、５００～５１５ｎｍ、及び６００～６２０ｎｍの波長領域内に発光極大波長を有することが好ましい。有機ＥＬ素子の発光層は、上述の通り、ホスト化合物と、いずれも燐光発光性の青色発光ドーパント、緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントを含有する。
（青色発光ドーパント）
　本発明においては、青色発光ドーパントが、下記一般式（Ａ）～（Ｃ）から選ばれる少なくとも１つの部分構造を有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 　前記一般式（Ａ）において、Ｒａは水素原子、脂肪族基、芳香族基または複素環基を表し、Ｒｂ、Ｒｃは各々水素原子または置換基を表し、Ａ１は芳香族環または芳香族複素環を形成するのに必要な残基を表し、ＭはＩｒまたはＰｔを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 　また、前記一般式（Ｂ）において、Ｒａは水素原子、脂肪族基、芳香族基または複素環基を表し、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｂ１、Ｒｃ１は各々水素原子または置換基を表し、Ａ１は芳香族環または芳香族複素環を形成するのに必要な残基を表し、ＭはＩｒまたはＰｔを表す。　　
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 　また、前記一般式（Ｃ）において、Ｒａは水素原子、脂肪族基、芳香族基または複素環基を表し、Ｒｂ、Ｒｃは各々水素原子または置換基を表し、Ａ１は芳香族環または芳香族複素環を形成するのに必要な残基を表し、ＭはＩｒまたはＰｔを表す。
　一般式（Ａ）～（Ｃ）の構造は部分構造であり、それ自身が完成構造の発光ドーパントとなるには、中心金属の価数に対応した配位子が必要である。
　一般式（Ａ）～（Ｃ）において、ＭはＩｒ、Ｐｔを表し、特にＩｒが好ましい。また一般式（Ａ）～（Ｃ）の部分構造３個で完成構造となるトリス体が好ましい。
　以下、本発明における発光ドーパントの前記一般式（Ａ）～（Ｃ）の部分構造を持つ化合物を例示するが、これらに限定されるものではない。
　本発明において、青色発光ドーパントとして好適に用いられる化合物としては、以下の化合物（１－１）～（１－１０）が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
（緑色発光ドーパント）
　本発明において、緑色発光ドーパントとして好適に用いられる化合物としては、次の化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
（赤色発光ドーパント）
　本発明において、赤色発光ドーパントとして好適に用いられる化合物としては、次の化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
（ホスト化合物）
　次に、発光層に含まれるホスト化合物について説明する。
　本発明の有機ＥＬ素子の発光層に含まれるホスト化合物とは、室温（２５℃）における燐光発光の燐光量子収率が、０．１未満の化合物であることが好ましく、更に好ましくは燐光量子収率が０．０１未満の化合物である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での質量比が２０質量％以上であることが好ましい。
　ホスト化合物としては、ホスト化合物を単独で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。
　本発明に用いられる発光ホスト化合物としては、構造的には特に制限はないが、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するもの、または、カルボリン誘導体やジアザカルバゾール誘導体（ここで、ジアザカルバゾール誘導体とは、カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の少なくとも一つの炭素原子が窒素原子で置換されているものを表す。）等が挙げられる。
　本発明に係る発光層に用いられる発光ホスト化合物としては、下記一般式（ａ）で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 　一般式（ａ）において、Ｘは、ＮＲ′、Ｏ、Ｓ、ＣＲ′Ｒ″またはＳｉＲ′Ｒ″を表し、Ｒ′、Ｒ″は各々水素原子または置換基を表す。Ａｒは芳香環を表す。ｎは０から８の整数を表す。
　Ｘとして好ましく用いられるのは、ＮＲ′またはＯであり、Ｒ′としては芳香族炭化水素基、芳香族複素環基が特に好ましい。
　一般式（ａ）において、Ａｒで表される芳香環としては、芳香族炭化水素環または芳香族複素環が挙げられる。また、該芳香環は単環でもよく、縮合環でもよく、更に未置換でも、後述するような置換基を有していてもよい。
　Ａｒで表される芳香環として好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ジベンゾフラン環、ベンゼン環であり、特に好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ベンゼン環である。上記の中でも、置換基を有するベンゼン環が好ましく、特に好ましくは、カルバゾリル基を有するベンゼン環が好ましい。
　ここで、一般式（ａ）において、Ａｒで表される芳香環が有してもよい置換基は、Ｒ′、Ｒ″で、各々表される置換基と同義である。
　また、一般式（ａ）において、ｎは０～８の整数を表すが、０～２であることが好ましく、特にＸがＯ、Ｓである場合には１または２であることが好ましい。
　また、本発明に用いるホスト化合物は、低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物（蒸着重合性発光ホスト）でもいい。
　ホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、且つ、発光の長波長化を防ぎ、高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
　本発明においては、複数の発光層を有する場合には、ホスト化合物は発光層ごとに異なっていてもよいが、同一の化合物であることが優れた駆動寿命特性が得られることから好ましい。
　また、前記ホスト化合物は、その最低励起３重項エネルギー（Ｔ1）が、２．７ｅＶより大きいことがより高い発光効率を得られることから好ましい。本発明でいう最低励起３重項エネルギーとは、ホスト化合物を溶媒に溶解し、液体窒素温度において観測した燐光発光スペクトルの最低振動バンド間遷移に対応する発光バンドのピークエネルギーを言う。
　本発明においては、ガラス転移点が９０℃以上の化合物が好ましく、更には１３０℃以上の化合物が優れた駆動寿命特性を得られることから好ましい。
　ここで、ガラス転移点（Ｔｇ）とは、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：示差走査熱量法）を用いて、ＪＩＳ－Ｋ－７１２１に準拠した方法により求められる値である。
　本発明の有機ＥＬ素子においては、ホスト材料はキャリアの輸送を担うため、キャリア輸送能を有する材料が好ましい。キャリア輸送能を表す物性としてキャリア移動度が用いられるが、有機材料のキャリア移動度は、一般的に電界強度に依存性が見られる。電界強度依存性の高い材料は、正孔と電子注入・輸送バランスを崩しやすい為、中間層材料、ホスト材料は、移動度の電界強度依存性の少ない材料を用いることが好ましい。
　本発明において、ホスト化合物として好適に用いられる化合物としては、次の化合物が挙げられる。
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　《注入層：電子注入層、正孔注入層》
　注入層は必要に応じて設けることができ、陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
　注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設ける層のことで、例えば、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３～１６６頁）にその詳細に記載されており、正孔注入層（陽極バッファー層）と電子注入層（陰極バッファー層）とがある。陽極バッファー層（正孔注入層）としては、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
　陰極バッファー層（電子注入層）としては、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
　上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、使用する素材にもよるが、その膜厚は０．１ｎｍ～５μｍの範囲が好ましい。
　《阻止層：正孔阻止層、電子阻止層》
　阻止層は、有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層がある。
　正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、正孔阻止層として用いることができる。
　本発明の有機ＥＬ素子に設ける正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
　一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。
　本発明に係る正孔阻止層、電子阻止層の膜厚としては、特に制限はないが、好ましくは３ｎｍ～１００ｎｍであり、更に好ましくは５ｎｍ～３０ｎｍである。
　《正孔輸送層》
　正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
　正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。
　正孔輸送材料として好ましく用いられるのは、より高効率の発光素子が得られることから、いわゆるｐ型半導体的性質を有するとされる正孔輸送材料である。
　正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法（ラングミュア－ブロジェット法）、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等の公知の薄膜形成法により製膜して形成することができる。
　本発明に係る電子阻止層、正孔輸送層の膜厚については、特に制限はないが、通常は５ｎｍ～５μｍ程度、好ましくは５ｎｍ～２００ｎｍである。この正孔輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
　《電子輸送層》
　電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
　従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は、発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる）としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。
　電子輸送材料として好ましく用いられるのは、より低消費電力の素子が得られることから、不純物をドープしたｎ型半導体的性質を有するとされる電子輸送材料である。
　電子輸送層は上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法（ラングミュア－ブロジェット法）、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等の公知の薄膜形成法により製膜して形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ～５μｍ程度、好ましくは５～２００ｎｍである。電子輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
　《被蒸着部材》
　本発明の被蒸着部材（以下、基体、基板、基材、支持体等ともいう）としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明であっても不透明であってもよい。前記被蒸着部材は、有機ＥＬ素子の支持基板として用いることができ、有機ＥＬ素子において支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基板は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
　樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル或いはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）或いはアペル（商品名三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、ＪＩＳ　Ｋ　７１２９－１９９２に準拠した方法で測定された水蒸気透過度が、０．０１ｇ／ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ以下のバリア性フィルムであることが好ましく、更には、ＪＩＳ　Ｋ　７１２６－１９９２に準拠した方法で測定された酸素透過度が、１０－３ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下、水蒸気透過度が、１０－３ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下の高バリア性フィルムであることが好ましく、前記の水蒸気透過度、酸素透過度がいずれも１０－５ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが、更に好ましい。
　バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素など素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などを用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
　バリア膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ－イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法などを用いることができるが、特開２００４－６８１４３号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものも好ましい。
　不透明な支持基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属基板や不透明樹脂フィルム、セラミック基板等が挙げられる。
　《封止》
　本発明の有機ＥＬ素子の封止に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と、電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
　ガラス、ポリマー、金属等からなる封止部材が有機ＥＬ素子を覆うように配置されておればよく、封止部材は凹板状でも、平板状でもよい。凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。また、封止部材の透明性、電気絶縁性は特に限定されない。
　本発明においては、有機ＥＬ素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルム（金属箔）を好ましく使用することができる。更には、ポリマーフィルムは、酸素透過度１０－３ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下、水蒸気透過度１０－３ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下のものであることが好ましい。また、前記の水蒸気透過度、酸素透過度がいずれも１０－５ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが、更に好ましい。
　接着剤として、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、湿気硬化型接着剤、熱及び化学硬化型（二液混合）、ホットメルト型接着剤、紫外線硬化型接着剤を挙げることができる。
　なお、有機ＥＬ素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から８０℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。
　接着剤は、ディスペンサーによる塗工やスクリーン印刷やラミネート等により、封止部材に形成することができる。
　また、有機層を挟み支持基板と対向する側の電極の外側に、該電極と有機層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素など素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などを用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ－イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法などを用いることができる。
　封止部材と有機ＥＬ素子との間隙には、気相および液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体や、フッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
　《保護膜、保護板》
　有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために、保護膜あるいは保護板を設けてもよい。特に、封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止部材に用いたのと同様の材料を用いることができる。
　《陽極》
　有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ２Ｏ３－ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式など湿式製膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。更に膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ～１０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ～２００ｎｍの範囲で選ばれる。
　《陰極》
　一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム－カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ～５μｍ、好ましくは５０ｎｍ～２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
　また、陰極に上記金属を１ｎｍ～２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
　次に、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法について説明する。
　《有機ＥＬ素子の製造方法》
　本発明の有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製方法について説明する。
　まず適当な支持基板上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ～２００ｎｍの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に有機ＥＬ素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層の有機機能層を形成させる。
　この有機機能層を薄膜化する方法としては、真空蒸着方法、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法、ＬＢ法（ラングミュア－ブロジェット法）、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法）等があるが、少なくとも一つの有機機能層は後述の真空蒸着装置又は真空蒸着方法により形成される。その他の層では、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着方法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法、スロット型コータ法が特に好ましい。更に層毎に異なる製膜法を適用してもよい。
　本発明では、濃度勾配を有する有機機能層を形成する際、特に、発光層を形成する場合に、後述の真空蒸着方法を用いることが好ましい。蒸着レートを経時で操作することや場所により操作することで膜厚方向での濃度を精密にコントロール可能であることから、真空蒸着方法を用いて濃度勾配を有する発光層を作製する。
　有機機能層を形成する際に、真空蒸着方法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般に蒸着させる材料の加熱温度５０℃～４５０℃、真空度１０－６Ｐａ～１０－２Ｐａ、蒸着速度０．０００２ｎｍ／秒～５０ｎｍ／秒、基板温度－５０℃～３００℃の範囲で適宜選ぶことが望ましい。形成される膜厚は０．１ｎｍ～５μｍ、好ましくは５ｎｍ～２００ｎｍの範囲であることが望ましい。
　ここで、真空蒸着方法で使用する真空蒸着装置について説明する。なお、以下の説明では真空蒸着装置を用いて発光層を形成する場合を例に挙げる。
　《真空蒸着装置》
　図３は、真空蒸着装置の概略図、図４Ａ及び図４Ｂは、図３における第１の容器及び第２の容器の平面図であり、図４Ａは、第１及び第２の容器のシャッターを全開した状態、図４Ｂは、第１及び第２の容器のシャッターを閉鎖した状態を示している。
　図３、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、真空蒸着装置１００は、１つの成膜室１内で、少なくとも高濃度材料からなる第１の蒸着源４，５と、高濃度材料及び低濃度材料を混合した混合材料からなる第２の蒸着源６，７と、を用い、基板２（被蒸着部材）に第１及び第２の蒸着源４，５，６，７を共蒸着して、発光層１０を形成する。
　真空蒸着装置１００は、成膜室１と、成膜室１内で基板２を保持するとともに回転軸中心に回転させる基板ホルダ３と、基板２の下面に対向して設けられ、少なくとも高濃度材料からなる２つの第１の蒸着源４，５と、高濃度材料及び低濃度材料を混合した２つの第２の蒸着源６，７と、を備える。第１の蒸着源４，５は、第１の容器４１，５１を有しており、第１の容器４１，５１内に高濃度材料が配置されている。第２の蒸着源６，７は、第２の容器６１，７１を有しており、第２の容器６，７内に高濃度材料及び低濃度材料を混合した材料が配置されている。
　２つの第１の容器４１，５１のうち、一方の第１の容器４１内の高濃度材料としては、ホスト用材料（ホスト化合物）Ｈであり、他方の第１の容器５１内の高濃度材料としては、青色発光ドーパントＢである。
　また、２つの第２の容器６１，７１のうち、一方の第２の容器６１内の高濃度材料としては、青色発光ドーパントＢで、低濃度材料としては、赤色発光ドーパントＲである。また、他方の第２の容器７１内の高濃度材料としては、青色発光ドーパントＢで、低濃度材料としては、緑色発光ドーパントＧである。
　そして、２つの第１の容器４１，５１及び２つの第２の容器６１，７１は、図４Ａ～図４Ｂに示すように、ホスト用材料Ｈが配置された第１の容器４１を中心として、青色発光ドーパントＢが配置された第１の容器５１、２つの第２の容器６１，７１が周囲に設けられている。
　成膜室１には、真空排気系８が接続されており、成膜室１内を真空排気するようになっている。
　２つの第１の容器４１，５１及び２つの第２の容器６１，７１の周囲には、それぞれヒータ９が設けられている。各容器４１，５１，６１，７１のヒータ９への通電を個別に制御できるように構成されており、各容器４１，５１，６１，７１の温度はそれぞれ制御されている。
　第１の容器４１，５１の上面は開口しており、第１の容器４１，５１には、第１の容器４１，５１の上面開口を開閉するシャッター４２，５２が設けられている。
　第１の容器４１のシャッター４２は、上面開口を全開した状態と（図４Ａ）、上面開口を閉鎖した状態とすることができる（図４Ｂ）。つまり、第１の容器４１内のホスト材料Ｈの放出量は、シャッター４２を開放した状態では常に一定量であり、均一濃度で蒸着できるようになっている。
　第２の容器６１，７１の上面も開口しており、第２の容器６１，７１には、第２の容器６１，７１の上面開口を開閉するシャッター６２，７２が設けられている。第２の容器６１，７１のシャッター６２，７２は、上面開口を全開した状態と（図４Ａ）、上面開口を閉鎖した状態とすることができる（図４Ｂ）。つまり、第２の容器６１，７１内の青色及び赤色ドーパントＢ，Ｒの混合材料と、青色及び緑色発光ドーパントＢ，Gの混合材料の放出量は、シャッター６２，７２を開放した状態では常に一定量であり、均一濃度で蒸着できるようになっている。
　次に、真空蒸着装置１００の動作について説明する。
　まず、成膜室１内を真空排気径８で真空排気するとともにヒータ０に通電する。通電開始時は、第１及び第２の容器４１，５１，６１，７１のそれぞれのシャッター４２，５２，６２，７２を閉鎖し（図４Ｂ）、第１及び第２の容器４１，５１，６１，７１内の各材料の蒸気が成膜室１内に放出しないようになっている。
　一方、基板ホルダ３で基板２を保持させる。そして、ヒータ９への通電後、各容器４１，５１，６１，７１が所定温度となったら、第１の容器４１，５１のシャッター４２，５２を全開し、上面開口を全開する。第２の容器６１，７１のシャッター６２，７２も全開し、上面開口を全開放する（図４Ａ）。このようにして、第１及び第２の容器４１，５１，６１，７１から蒸発した材料が成膜室１内に放出される。このとき、基板ホルダ３を回転軸中心に回転させつつ、各容器４１，５１，６１，７１から放出した各材料を基板２に蒸着させる。
　その後、第１の容器５１の加熱温度を下げて青色発光ドーパントＢの放出量を徐々に減らす。また、第１の容器４１及び第２の容器６１，７１のシャッター４１，６２，７２は加熱温度を変えずに、ホスト材料Ｈや、青色発光ドーパントＢ及び赤色発光ドーパントＲの混合材料や、青色発光ドーパントＢ及び緑色発光ドーパントＧの混合材料の放出量は一定とする。
　以上のようにして、第１の容器５１の上面開口からの放出量を徐々に減らしていくことで、第１の容器５１内の青色発光ドーパントＢは、基板２の下面から膜厚方向（図３中、下向き）に向かって濃度が薄くなるように蒸着される。また、第１の容器４１、第２の容器６１，７１の上面開口から放出されるホスト材料Ｈや、青色発光ドーパントＢ及び赤色発光ドーパントＲの混合材料や、青色発光ドーパントＢ及び緑色発光ドーパントＧの混合材料は、膜厚方向において略均一濃度で蒸着される。
　その後、所定の膜厚となったら、第１及び第２の容器４１，５１，６１，７１のシャッター４２，５２，６２，７２を閉鎖して蒸着を終了する（図４Ｂ）。
　上述のようにして、有機機能層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下好ましくは５０ｎｍ～２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより所望の有機ＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる成膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
　また作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を－の極性として電圧２Ｖ～４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
　有機ＥＬ素子は、空気よりも屈折率の高い（屈折率１．６～２．１程度）層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち１５％から２０％程度の光しか取り出せないことが一般的に言われている。これは、臨界角以上の角度θで界面（透明基板と空気との界面）に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として、光が素子側面方向に逃げるためである。
　この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法、あるいは基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法を好適に用いることができる。
　本発明は、これらの手段を組み合わせることにより、更に高輝度あるいは耐久性に優れた素子を得ることができる。
　本発明の有機ＥＬ素子は、支持基板（基板）の光取出し側に、例えばマイクロレンズアレイ状の構造を設けるような加工あるいは所謂集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。また、有機ＥＬ素子からの光放射角を制御するために光拡散板・フィルムを、集光シートと併用してもよい。
　以上、本発明の実施形態によれば、ホスト材料Ｈからなる第１の蒸着源４と、青色発光ドーパントＢからなる第１の蒸着源５と、青色発光ドーパントＢ及び赤色発光ドーパントＲを混合した混合材料からなる第２の蒸着源６と、青色発光ドーパントＢ及び緑色発光ドーパントＧを混合した混合材料からなる第２の蒸着源７と、を用い、基板２に第１及び第２の蒸着源４，５，６，７を共蒸着して、発光層１０を形成するので、低濃度の赤色や緑色発光ドーパントＲ，Ｇを高濃度の青色発光ドーパントＢに混合することで、全体の成膜量を増やして、第２の蒸着源６，７に対する加熱量を増やすことができる。その結果、第２の蒸着源６，７の成膜レートを安定化させることができ、低濃度の赤色や緑色発光ドーパントＲ，Ｇの濃度を均一にすることができるので、面内の色度バラツキ（色ムラ）を抑制することができる。
　低濃度の赤色や緑色発光ドーパントＲ，Ｇの濃度をより均一にさせるためには、青色発光ドーパントBの濃度勾配とは反対の濃度勾配をホスト化合物Hに持たせ、青色発光ドーパントBとホスト化合物Hの合計が一定になることが望ましい。
　また、青色発光ドーパントＢを濃度勾配を持たせることができることから、界面付近での正孔及び電子の移動が促進され、発光層１０の中央で発光するため、ロスの大きな界面付近での発光より、発光効率や寿命の向上につながる。
　なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　例えば、上記実施形態では、第１の容器４１，５１から放出される材料の放出量を減少させて濃度勾配を形成する手段として、蒸着材料への加熱温度を変化させたが、これに限らず、第１の容器４１，５１のシャッター４２，５２を徐々に閉じていく構成や第１の容器４１，５１の上面に互いに異なる径の複数の放出口を設けておき、各放出口にそれぞれシャッターを設けておき、始めに径の大きな放出口を開いて、その後、径の大きな放出口を閉じて、径の小さな放出口を開くように、段階的に複数種類の放出口を開閉するように構成としても良い。
　また、第１の容器４１，５１の上面に同一径の複数の放出口を設けておき、さらに各放出口にそれぞれシャッターを設けておく。そして、始めは全てのシャッターを開放して全ての放出口を開放しておき、その後、いくつかのシャッターを閉鎖して、いくつかの放出口を閉鎖していくといった、選択的に放出口を開閉するような構成としても良い。
　以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、以下に実施例で使用する化合物の構造を示す。
　実施例１
　〔有機ＥＬ素子１０１の作製〕
　厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に、陽極としてＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１１０ｎｍの厚さで成膜しパターニングを行った後、このＩＴＯを成膜したガラス基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った後、このＩＴＯ成膜ガラス基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。　市販の真空蒸着装置を用い、真空度１×１０－４Ｐａまで減圧した後、ＩＴＯ成膜ガラス基板を移動させながら正孔輸送性の化合物ＨＴ－１を、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着し、２０ｎｍの正孔輸送層（ＨＴＬ）を設けた。
　次いで、図３に示された真空蒸着装置を用い、基板の搬送速度を０．１２ｍ／ｍｉｎとし、化合物Ａ－３（青色発光ドーパント）、化合物Ａ－１（緑色発光ドーパント）と化合物Ａ－３の混合蒸着源、化合物Ａ－２（赤色発光ドーパント）と化合物Ａ－３の混合蒸着源及び化合物Ｈ－１（ホスト化合物）からなる発光層を形成するために、化合物Ａ－３が形成される発光層の膜厚に対し線形に３５重量％から５重量％の濃度になるように蒸着量を変化させ、化合物Ａ－１と化合物Ａ－２は形成される発光層の膜厚に依存することなく各々０．２重量％の濃度になるように、化合物Ａ－１と化合物Ａ－３の重量比１：１の混合蒸着源と化合物Ａ－２と化合物Ａ－３の重量比１：１の混合蒸着源を蒸着速度０．０００４ｎｍ／秒の均一蒸着量で、化合物Ｈ－１は６４．６重量％から９４．６重量％の濃度になるように蒸着量を変化させて、厚さ７０ｎｍになるよう共蒸着し発光層を形成した。蒸着速度については、蒸着速度（加熱温度設定）とＴＯＦ－ＳＩＭＳにより測定した各材料の濃度の結果より決定した。
　その後、上記と同様の市販の真空蒸着装置を用い、電子輸送性の化合物ＥＴ－１を膜厚３０ｎｍに蒸着して電子輸送層を形成し、更にＫＦ（フッ化カリウム）を厚さ２ｎｍで形成した。更に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
　次いで、上記素子の非発光面をガラスケースで覆い、図１、図２に示す構成からなる有機ＥＬ素子１０１を作製した。
　なお、ガラスカバー１０２での封止作業は、有機ＥＬ素子１０１を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス（純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下）で行った。
比較例
　〔有機ＥＬ素子２０１の作製〕
　有機ＥＬ素子１０１の作製において、化合物Ａ－１と化合物Ａ－３の重量比１：１の混合蒸着源の替わりに化合物Ａ－１単体の蒸着源を用い、化合物Ａ－２と化合物Ａ－３の重量比１：１の混合蒸着源の替わりに化合物Ａ－１単体の蒸着源を用いて、蒸着速度０．０００２ｎｍ／秒の均一蒸着量で蒸着した以外は同様にして有機ＥＬ素子２０１（図示しない）を作製した。
　《有機ＥＬ素子の評価》
　〔ＴＯＦ－ＳＩＭＳによる濃度評価〕
ＴＯＦ－ＳＩＭＳによる濃度測定は、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社製の飛行時間型２次イオン質量分析計ＴＲＩＦＴ２を用い、１次イオンとして加速電圧２５ｋＶのＩｎイオン（ビーム電流は２ｎＡ）を用いて、有機ＥＬ素子１０１，２０１の発光層の陽極側界面から陰極側界面までの各材料の濃度を測定した。
　作製した有機ＥＬ素子１０１の青色発光ドーパント、緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントの濃度は、設計通りの値であり、青色発光ドーパントは陽極側端部から陰極側端部に掛けて２５重量％から２重量％の濃度勾配があり、かつ、緑色及び赤色発光ドーパントは、膜厚に対しそれぞれ０．０２重量％であり、低濃度の均一化が達成できた。
　一方、作製した有機ＥＬ素子２０１の青色発光ドーパント、緑色発光ドーパント、赤色発光ドーパントの濃度は、中心値は設計通りの値であったが、明確な差別化はできないが、有機ＥＬ素子１０１に比べて、濃度バラツキが大きい印象だった。
　〔輝度ムラ・色度ムラの評価〕
　（目視の評価）
　作製した有機ＥＬ素子１０１、２０１を２５Ａ／ｍ２の一定電流値で駆動し、発光面を正面から目視観察し、輝度ムラ及び色度ムラの観察を行った。
　有機ＥＬ素子１０１の面内輝度ムラ及び面内色度ムラは観察されず、良好な結果だったが、有機ＥＬ素子２０１には、面内色度ムラは観察された。
　（面内色度ムラの評価）
　面内色度ムラの評価は、正面輝度１０００ｃｄ／ｍ２におけるＣＩＥ１９３１色度座標における、ｘ、ｙ値の差が一番大きい距離を算出する色度ムラ最大距離ΔＥ（下式）で行った。
　ΔＥ＝（Δｘ２＋Δｙ２）１／２
　有機ＥＬ素子１０１のムラ最大距離ΔＥは０．０１未満であり、良好な結果だったが、有機ＥＬ素子２０１には、ムラ最大距離ΔＥは、０．０２であり、面内色度ムラの目視結果と相関が取れた。
１　成膜室
２　基板（被蒸着部材）
４，５　第１の蒸着源
６，７　第２の蒸着源
１０　発光層
４１，５１　第１の容器
６１，７１　第２の容器
１００　真空蒸着装置
１０１　有機ＥＬ素子
１０２　ガラスカバー
１０３　ガラス基板（被蒸着部材）
１０４　接着剤層
１０５　陰極
１０６　有機機能層
１０７　透明電極（陽極）
１０８　窒素ガス
１０９　捕水剤
Ｈ　ホスト材料
Ｒ　赤色発光ドーパント
Ｇ　緑色発光ドーパント
Ｂ　青色発光ドーパント

Claims (6)

  1. 　被蒸着部材上に、電極と、少なくとも１層の発光層を含む有機機能層と、を有し、
    　前記発光層の少なくとも１つが、高濃度材料と前記高濃度材料よりも低濃度の低濃度材料を含む有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、
    　１つの成膜室内で、少なくとも前記高濃度材料からなる第１の蒸着源と、前記高濃度材料及び前記低濃度材料を混合した混合材料からなる第２の蒸着源と、を用い、
    　前記被蒸着部材に前記第１及び第２の蒸着源を共蒸着して、前記発光層を形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
  2. 　前記高濃度材料は、前記発光層の厚み方向に濃度勾配があり、
    　前記低濃度材料は、前記発光層の厚み方向に濃度が均一であり、
    　前記第１の蒸着源は、前記被蒸着部材に対して、前記発光層の厚み方向に濃度勾配を形成するように蒸着し、
    　前記第２の蒸着源は、前記被蒸着部材に対して、前記発光層の厚み方向に濃度が均一となるように蒸着することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
  3. 　前記高濃度材料と前記低濃度材料の少なくとも一方は、複数の材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
  4. 　前記発光層の少なくとも１層は白色発光であり、
    　前記高濃度材料が、青色発光ドーパント又はホストの少なくともいずれか一方であり、　前記低濃度材料が、赤色発光ドーパント又は緑色発光ドーパントの少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
  5. 　前記高濃度材料の濃度が、前記発光層全体の１０重量％以上であり、
    　前記低濃度材料の濃度が、前記発光層全体の１重量％以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法によって製造したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
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