JP5149497B2 - 有機発光素子 - Google Patents

Description

本発明は、照明光源、バックライト、フラットパネルディスプレイ等に用いられる有機発光素子に関するものである。

照明光源、バックライト、フラットパネルディスプレイなどとして用いられる発光体は、高効率照明器具の実現、照明器具形状の自由化、液晶表示機を備える電子機器の小型化、長時間駆動化、フラットパネルディスプレイの薄型化等のために、高効率であり、かつ薄く軽量であるものが近年強く要求されている。

有機発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）は、以前より、上記の要求を満たす可能性を有する発光体として注目を集めており、盛んに研究開発が行なわれている。特に近年、電流−光変換効率１００％を原理的に有するリン光発光材料の登場に伴ない、有機発光素子の効率は飛躍的に増大し、有機発光素子の実用化可能領域は大きく広がってきた。既に、緑、赤などの単色発光素子に関しては、実デバイスとして電流−光変換効率１００％に相当すると考えられる高効率発光素子が実際に実現されている。また青色発光素子に関しては、青色発光のエネルギーが大きいためにそれに適した発光材料、周辺材料の開発が進まず、他の発光色を有する有機発光素子に対して開発が遅れていたが、最近になって青色発光素子に適した発光材料や周辺材料が開発され、青色発光素子の効率も他色と同等以上に向上している。また、白色発光素子においても、６０ｌｍ／Ｗ、外部量子効率３０％といった高性能のものが報告されている。

上記のように、有機発光素子において、効率はいわゆる理論値に近づきつつあるため、最近はむしろ、素子の長寿命化の観点での研究が盛んになっている。例えば新規材料を用いることによる長寿命化は、材料の熱安定性の向上、電気的安定性の向上などによって実現されていると考えられるが、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ^２の場合に半減寿命１０万時間、といった値も報告されるようになっている。

また、デバイス構造の観点から長寿命化を達成するものとして、例えば特許文献１には、キャリア輸送層にキャリア輸送用のドーパントをドープしたものが提案されており、また特許文献２には、隣接する層を混合させ、その混合比率が徐々に変化する構造を持った素子が提案されている。
特開２０００−１６４３６２号公報 特開２００４−２４１１８８号公報

しかし、例えば有機発光素子を照明に応用する場合、現状の蛍光灯の輝度、すなわち数千〜一万ｃｄ／ｍ^２で使用することが必要となり、その際の寿命は上記の寿命より短くなり、例えば数千時間程度にまで低下する。また、有機発光素子をディスプレイに応用する場合には、焼き付きの発生、すなわち５％程度の輝度劣化が寿命であると考えられるが、この場合にも寿命は数千時間程度に留まることになる。

従って、材料の改良は勿論のこと、さらにデバイス構造の観点からも、有機発光素子の長寿命化をさらに検討する必要があるのが現状である。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、発光ドーパントをドープする領域の構造、ドープ領域およびドープ濃度分布を制御することにより、寿命特性を改善することができ、さらに電圧上昇や発光効率低下等の悪影響を排除することができる有機発光素子を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る有機発光素子は、対向する２つの電極１，２間に、ホール輸送層３と、電荷輸送材料中に発光ドーパントを含んでなる発光層４と、電子輸送層５とをこの順に備える有機発光素子に於いて、発光層４は、ホール輸送層３を構成する成分と電子輸送層５を構成する成分と発光ドーパントとを含む第１発光部４１と、ホール輸送層３を構成する成分と発光ドーパントとを含み電子輸送層５を構成する成分を含まない第２発光部４２を、電子輸送層５とホール輸送層３の間にこの順に備えて形成され、第１発光部４１は、ホール輸送層３側ではホール輸送層３を構成する成分が多く電子輸送層５側では電子輸送層５を構成する成分が多い傾斜した組成を有し、第１発光部４１の中央部分にドープされている発光ドーパント材料の濃度が、その周囲にドープされている発光ドーパントの濃度よりも高いことを特徴とするものである。

この発明によれば、第２発光部４２と第１発光部４１の間のキャリア注入障壁を低減することによって、界面のキャリア蓄積による劣化を抑制することができ、かつ、第２発光部４２中のホール輸送層３を構成する成分の電気化学的劣化を発光ドーパントによって低減することによって、また第１発光部４１のキャリア輸送性をホール輸送層３を構成する成分と電子輸送層４を構成する成分の濃度傾斜で制御することによって、寿命特性を向上することが可能となるものである。さらに、第１発光部４１のこのホール輸送層３を構成する成分と電子輸送層４を構成する成分の濃度傾斜構造により、これらの材料の混合による電圧上昇や発光効率の低下などの悪影響を抑制することが可能になるものである。また、この発明によれば、第１発光部４１の中央部分の主として発光に寄与する部分の発光効率を高く保つことができるとともに、発光への寄与割合が小さい第１発光部４１の周辺部へのドープ量を長寿命化に効果のある濃度にすることができ、その部分の抵抗値を低下させて駆動電圧の低減を実現することができるものであり、低電圧駆動かつ長寿命の有機発光素子を得ることが可能になるものである。

本発明の請求項２に係る有機発光素子は、対向する２つの電極１，２間に、ホール輸送層３と、電荷輸送材料中に発光ドーパントを含んでなる発光層４と、電子輸送層５とをこの順に備える有機発光素子に於いて、発光層４は、ホール輸送層３を構成する成分と電子輸送層５を構成する成分と発光ドーパントとを含む第１発光部４１と、電子輸送層５を構成する成分と発光ドーパントとを含みホール輸送層３を構成する成分を含まない第３発光部４３を、ホール輸送層３と電子輸送層５の間にこの順に備えて形成され、第１発光部４１は、ホール輸送層３側ではホール輸送層３を構成する成分が多く電子輸送層５側では電子輸送層５を構成する成分が多い傾斜した組成を有し、第１発光部４１の中央部分にドープされている発光ドーパント材料の濃度が、その周囲にドープされている発光ドーパントの濃度よりも高いことを特徴とするものである。

この発明によれば、第３発光部４３と第１発光部４１の間のキャリア注入障壁を低減することによって、界面のキャリア蓄積による劣化を抑制することができ、かつ、第３発光部４３中の電子輸送層５を構成する成分の電気化学的劣化を発光ドーパントによって低減することによって、また第１発光部４１のキャリア輸送性をホール輸送層３を構成する成分と電子輸送層４を構成する成分の濃度傾斜で制御することによって、寿命特性を向上することが可能になるものである。さらに、第１発光部４１のこのホール輸送層３を構成する成分と電子輸送層４を構成する成分の濃度傾斜構造により、これらの材料の混合による電圧上昇や発光効率の低下などの悪影響を抑制することが可能になるものである。また、この発明によれば、第１発光部４１の中央部分の主として発光に寄与する部分の発光効率を高く保つことができるとともに、発光への寄与割合が小さい第１発光部４１の周辺部へのドープ量を長寿命化に効果のある濃度にすることができ、その部分の抵抗値を低下させて駆動電圧の低減を実現することができるものであり、低電圧駆動かつ長寿命の有機発光素子を得ることが可能になるものである。

また請求項３の発明は、請求項２において、ホール輸送層３を構成する成分と発光ドーパントとを含み電子輸送層５を構成する成分を含まない第２発光部４２を、第１発光部４１とホール輸送層３の間に備えることを特徴とするものである。

この発明によれば、ホール輸送層３の電子による劣化を抑制することができ、長寿命の有機発光素子を得ることが可能になるものである。

本発明の請求項４に係る有機発光素子は、対向する２つの電極１，２間に、ホール輸送層３と、電荷輸送材料中に発光ドーパントを含んでなる発光層４と、電子輸送層５とをこの順に備える有機発光素子に於いて、発光層４は、ホール輸送層３を構成する成分や電子輸送層５を構成する成分とは異なる第３の電荷輸送材料と発光ドーパントとを含む第４発光部４４と、この第３の電荷輸送材料とホール輸送層３を構成する成分と発光ドーパントとを含む第５発光部４５と、ホール輸送層３を構成する成分と発光ドーパントとを含み電子輸送層５を構成する成分を含まない第６発光部４６を、電子輸送層５とホール輸送層３の間にこの順に備えて形成され、第５発光部４５は、ホール輸送層３側ではホール輸送層３を構成する成分が多く電子輸送層５側では上記第３の電荷輸送材料が多い傾斜した組成を有することを特徴とするものである。

この発明によれば、隣接する各発光部４４，４５，４６間のキャリア注入障壁を低減することによって、界面のキャリア蓄積による劣化を抑制することができ、かつ、第５発光部４５と第６発光部４６中のホール輸送層３を構成する成分および第３の電荷輸送材料の電気化学的劣化を発光ドーパントによって低減することによって、また第５発光部４５のキャリア輸送性をホール輸送層３を構成する成分と第３の電荷輸送材料の濃度傾斜で制御することによって、寿命特性を向上することが可能となるものである。さらに、第５発光部４５のこのホール輸送層３を構成する成分と第３の電荷輸送材料の濃度傾斜構造により、これらの材料の混合による電圧上昇や発光効率の低下などの悪影響を抑制することが可能になるものである。

本発明の請求項５に係る有機発光素子は、対向する２つの電極１，２間に、ホール輸送層３と、電荷輸送材料中に発光ドーパントを含んでなる発光層４と、電子輸送層５とをこの順に備える有機発光素子に於いて、発光層４は、ホール輸送層３を構成する成分や電子輸送層５を構成する成分とは異なる第３の電荷輸送材料と発光ドーパントとを含む第４発光部５４と、この第３の電荷輸送材料と電子輸送層５を構成する成分と発光ドーパントとを含む第７発光部５７と、電子輸送層５を構成する成分と発光ドーパントとを含みホール輸送層３を構成する成分を含まない第８発光部５８を、ホール輸送層３と電子輸送層５の間にこの順に備えて形成され、第７発光部５７は、ホール輸送層３側では上記第３の電荷輸送材料が多く電子輸送層５側では電子輸送層５を構成する成分が多い傾斜した組成を有することを特徴とするものである。

この発明によれば、隣接する各発光部５４，５７，５８の間のキャリア注入障壁を低減することによって、界面のキャリア蓄積による劣化を抑制することができ、かつ、第７発光部５７及び第８発光部５８中の電子輸送層５を構成する成分や第３の電荷輸送材料の電気化学的劣化を発光ドーパントによって低減することによって、また第７発光部４７のキャリア輸送性を第３の電荷輸送材料と電子輸送層５を構成する成分の濃度傾斜で制御することによって、寿命特性を向上することが可能となるものである。さらに、第７発光部４７のキャリア輸送性を第３の電荷輸送材料と電子輸送層５を構成する成分の濃度傾斜構造により、これらの材料の混合による電圧上昇や発光効率の低下などの悪影響を抑制することが可能になるものである。

また請求項６の発明は、請求項５において、上記第３の電荷輸送材料とホール輸送層３を構成する成分と発光ドーパントを含む第５発光部４５と、ホール輸送層３を構成する成分と発光ドーパントを含み電子輸送層５を構成する成分を含まない第６発光部４６を、第４発光部４４とホール輸送層３の間にこの順に備え、第５発光部４５は、ホール輸送層３側ではホール輸送層３を構成する成分が多く電子輸送層５側では上記第３の電荷輸送材料が多い傾斜した組成を有することを特徴とするものである。

この発明によれば、隣接する各発光部４４，４５，４６，４７，４８の間のキャリア注入障壁を低減することによって、界面のキャリア蓄積による劣化を抑制することができ、かつ、第５発光部４５及び第６発光部４６中のホール輸送層３を構成する成分と第３の電荷輸送材料の電気化学的劣化を発光ドーパントによって低減することによって、また、第５発光部４５のキャリア輸送性をホール輸送層３を構成する成分と第３の電荷輸送材料の濃度傾斜で制御することによって、寿命特性を向上することが可能になるものである。さらに、第５発光部４５のホール輸送層３を構成する成分と第３の電荷輸送材料の濃度傾斜構造により、これらの材料の混合による電圧上昇や発光効率の低下などの悪影響を抑制することが可能になるものである。

また請求項７の発明は、請求項６において、第４発光部４４に、ホール輸送層３を構成する成分と電子輸送層５を構成する成分をも含むことを特徴とするものである。

この発明によれば、隣接する各発光部４４，４５，４６，４７，４８の間のキャリア注入障壁を低減することによって、界面のキャリア蓄積による劣化を抑制することができ、かつ、第４発光部４４、第５発光部４５、第６発光部４６中のホール輸送層を構成する成分や第３の電荷輸送材料の電気化学的劣化を発光ドーパントによって低減することによって、また、第４発光部４４、第７発光部４７、第８発光部４８中の電子輸送層５を構成する成分と第３の電荷輸送材料の電気化学的劣化を発光ドーパントによって低減することによって、また、第４発光部４４、第５発光部４５、第７発光部４７のキャリア輸送性を制御することによって、寿命特性を向上することが可能になるものである。さらに、第５発光部４５のホール輸送層３を構成する成分と第３の電荷輸送材料の濃度傾斜構造により、これらの材料の混合による電圧上昇や発光効率の低下などの悪影響を抑制することが可能になるものである。

本発明の請求項８に係る有機発光素子は、対向する２つの電極１，２間に、ホール輸送層３と、電荷輸送材料中に発光ドーパントを含んでなる発光層４と、電子輸送層５とをこの順に備える有機発光素子に於いて、発光層３は、ホール輸送層３を構成する成分と発光ドーパントとを含み電子輸送層５を構成する成分を含まない第６発光部４６と、ホール輸送層３を構成する成分や電子輸送層５を構成する成分とは異なる第３の電荷輸送材料とホール輸送層３を構成する成分と発光ドーパントとを含む第５発光部４５と、この第３の電荷輸送材料と電子輸送層５を構成する成分と発光ドーパントとを含む第７発光部４７と、電子輸送層５を構成する成分と発光ドーパントとを含みホール輸送層３を構成する成分を含まない第８発光部４８とを、ホール輸送層３と電子輸送層５の間にこの順に備えて形成され、第５発光部４５は、ホール輸送層３側ではホール輸送層３を構成する成分が多く電子輸送層５側では上記第３の電荷輸送材料が多い傾斜した組成を有し、第７発光部４７は、ホール輸送層３側では上記第３の電荷輸送材料が多く電子輸送層５側では電子輸送層を構成する成分が多い傾斜した組成を有することを特徴とするものである。

この発明によれば、隣接する各発光部４５，４６，４７，４８の間のキャリア注入障壁を低減することによって、界面のキャリア蓄積による劣化を抑制することができ、かつ、第５発光部４５及び第６発光部４６中のホール輸送層３を構成する成分と第３の電荷輸送材料の電気化学的劣化を発光ドーパントによって低減することによって、また、第７発光部４７及び第８発光部４８中の電子輸送層５を構成する成分と第３の電荷輸送材料の電気化学的劣化を発光ドーパントによって低減することによって、また、第５発光部４５及び第７発光部４７のキャリア輸送性をホール輸送層３の成分や電子輸送層５を構成する成分や第３の電荷輸送材料の濃度傾斜で制御することによって、寿命特性を向上させることが可能になるものである。さらに、第５発光部４５及び第７発光部４７のホール輸送層３を構成する成分や電子輸送層５を構成する成分や第３の電荷輸送材料の濃度傾斜構造により、これらの材料の混合による電圧上昇や発光効率の低下などの悪影響を抑制することが可能になるものである。

また請求項９の発明は、請求項４、６、７のいずれかにおいて、第５発光部４５にドープされている発光ドーパントの濃度が、第４発光部４４にドープされている発光ドーパントの濃度よりも低いことを特徴とするものである。

この発明によれば、第５発光部４５への発光ドーパントのドープ量を長寿命化により効果のある濃度にすることができ、その部分の抵抗値を低下させて駆動電圧の低減を実現することができるものであり、低電圧駆動かつ長寿命の有機発光素子を得ることが可能となるものである。

また請求項１０の発明は、請求項５乃至７のいずれかにおいて、第７発光部４７にドープされている発光ドーパントの濃度が、第４発光部にドープされている発光ドーパントの濃度よりも低いことを特徴とするものである。

この発明によれば、第７発光部４７への発光ドーパントのドープ量を長寿命化により効果のある濃度にすることができ、その部分の抵抗値を低下させて駆動電圧の低減を実現することができるものであり、低電圧駆動かつ長寿命の有機発光素子を得ることが可能となるものである。

また請求項１１の発明は、請求項４乃至７のいずれかにおいて、第４発光部４４の中央部分にドープされている発光ドーパントの濃度が、その周囲にドープされている発光ドーパントの濃度よりも高いことを特徴とするものである。

この発明によれば、第４発光部４４の中央部分の主として発光に寄与する部分の発光効率を高く保つことができるとともに、発光への寄与割合が小さい第４発光部４４の周辺部へのドープ量を長寿命化に効果のある濃度にすることができ、その部分の抵抗値を低下させて駆動電圧の低減を実現することができるものであり、低電圧駆動かつ長寿命の有機発光素子を得ることが可能になるものである。

本発明によれば、発光層４を、ホール輸送層３を構成する成分や電子輸送層４を構成する成分等の混合物からなるホスト材料中に発光ドーパントをドープさせた複数層の発光部で形成することにより、長寿命かつ高効率を呈し、さらに電圧上昇や発光効率低下等の悪影響を排除した有機発光素子を得ることができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

本発明に係る有機発光素子は、２つの電極１，２、すなわち陽極（アノード）と陰極（カソード）の間に有機発光層４を備えて形成されるものである。図９はこのような有機発光素子の構造の一例を示すものであり、陽極となる電極１と陰極となる電極２の間に形成される発光層４と、発光層４と電極１との間に形成されるホール輸送層３と、発光層４と電極２との間に形成される電子輸送層５とを備え、これらを基板６の表面に積層したものである。図９の有機発光素子では、電極１は光透過性の電極として透明な基板６の表面に形成してあり、電極２は光反射性の電極として形成してある。また、ホール輸送層３や電子輸送層５の電極１，２側には、ホール注入層や電子注入層などを設けるようにしてもよいが、図９ではこれらの図示は省略してある。

図１は請求項１の発明の実施の形態の一例を示すものであり、発光層４を、電子輸送層５の側の第１発光部４１と、ホール輸送層３の側の第２発光部４２との２層で形成してある。

第１発光部４１は、ホール輸送層３を構成する成分であるホール輸送材料と、電子輸送層５を構成する成分である電子輸送材料と、発光ドーパントとを混合して形成されるものである。また第２発光部４２は、ホール輸送層３を構成する成分であるホール輸送材料と、発光ドーパントとを混合して形成されるものであり、電子輸送層５を構成する成分は含まないものである。ここで、電子輸送層５を構成する成分を含まないとは、全く含まない場合は勿論、第２発光部４２の特性が電子輸送層５を構成する成分で影響を受けない程度の微量であれば許容されるものであり、電子輸送層５を構成する成分を実質的に含まないということを意味するものである。また、発光ドーパントとして用いる材料は１種類でも良いし、２種類以上を混合したり、順次種類を変更しながら用いても構わない。

第２発光部４２の厚みは、１ｎｍ〜ホール輸送層３の膜厚の範囲であり、好ましくは３ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である。また第２発光部４２において、ホール輸送層３との界面から５ｎｍの範囲には発光ドーパントがドープされていないことが好ましい。第２発光部４２に添加する発光ドーパントの量は、特に限定はしないが、一般に第１発光部４１の発光ドーパントのドーパント量と同等にするかそれ以下とするのが好ましい。第２発光部４２の発光ドーパントの量を第１発光部４１の発光ドーパントの量と同等量以下にした場合、一般に第２発光部４２からの発光量が減少し、第１発光部４１からの発光を分率高く得ることが可能であり、また駆動電圧の低減が可能である。

第１発光部４１の厚みは、１〜５０ｎｍの範囲が好ましい。また第１発光部４１のホール輸送層３を構成する成分と電子輸送層５を構成する成分の混合比率は、１０：９０〜９０：１０（合計１００）の質量比の範囲が好ましい。さらに第１発光部４１に添加する発光ドーパントの量は、特に限定はしないが、有機発光素子が高い発光効率を呈することを可能とする濃度である、０．５質量％〜２０質量％の範囲が好ましい。

ここで第１発光部４１は、ホール輸送層３側ではホール輸送層３の構成成分の比率が大きく、電子輸送層５側では電子輸送層５の構成成分の比率が大きくなるような組成に形成されるものである。これは、両成分の混合比が異なる複数の層を積層したものではなく、傾斜的に両成分の混合比が順次異なる濃度分布となるようにしたものである。傾斜の様式は、電子輸送層５の側ほど、ホール輸送層３の構成成分の比率の減少度合いが次第に大きくなるもの、ホール輸送層３を構成する成分と電子輸送層５を構成する成分の比率が厚み方向で単調に変化するもの、ホール輸送層３の構成成分の比率の減少度合いが次第に小さくなるもの、などが挙げられる。また、第１発光部４１の第２発光部４２との界面付近における電子輸送層５を構成する成分の量を０〜１０質量％程度と少なくし、第２発光部４２との界面で急激に電子輸送層５を構成する成分の量が変化しないことが好ましい。また、第１発光部４１の電子輸送層５との界面付近におけるホール輸送層３を構成する成分の量は０〜１０質量％程度と少なくし、電子輸送層５との界面で急激にホール輸送層３を構成する成分の量が変化しないことが好ましい。

図２は請求項３の発明の実施の形態の一例を示すものであり、発光層４を、ホール輸送層３の側の既述の第１発光部４１と、電子輸送層５の側の第３発光部４３との２層で形成してある。

第３発光部４３は、電子輸送層５を構成する成分である電子輸送材料と、発光ドーパントとを混合して形成されるものであり、ホール輸送層３を構成する成分は実質的に含まないものである。また、発光ドーパントとして用いる材料は１種類でも良いし、２種類以上を混合したり、順次変更しながら用いても構わない。

第３発光部４３の厚みは、１ｎｍ〜電子輸送層５の膜厚の範囲であり、好ましくは３ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である。また第３発光部４３において、電子輸送層５との界面から５ｎｍの範囲には発光ドーパントがドープされていないことが好ましい。第３発光部４３に添加する発光ドーパントの量は、特に限定はしないが、一般に第１発光部４１の発光ドーパントのドーパント量と同等にするかそれ以下とするのが好ましい。第３発光部４３の発光ドーパントの量を第１発光部４１の発光ドーパントの量と同等量以下にした場合、一般に第３発光部４３からの発光量が減少し、第１発光部４１からの発光を分率高く得ることが可能であり、また駆動電圧の低減が可能である。

第１発光部４１の厚み、ホール輸送層３を構成する成分と電子輸送層５を構成する成分の混合比率、発光ドーパントのドープ量は既述の通りである。また第１発光部４１は、ホール輸送層３側ではホール輸送層３の構成成分の比率が大きく、電子輸送層５側では電子輸送層５の構成成分の比率が大きくなるような組成に形成されるものである。これは、両成分の混合比が異なる複数の層を積層したものではなく、傾斜的に両成分の混合比が順次異なる濃度分布となるようにしたものである。傾斜の様式は、電子輸送層５の側ほど、ホール輸送層３の構成成分の比率の減少度合いが次第に小さくなるもの、ホール輸送層３を構成する成分と電子輸送層５を構成する成分の比率が厚み方向で単調に変化するもの、ホール輸送層３の構成成分の比率の減少度合いが次第に大きくなるもの、などが挙げられる。また、第１発光部４１の第３発光部４３との界面付近におけるホール輸送層３を構成する成分の量を０〜１０質量％程度と少なくし、第３発光部４３との界面で急激にホール輸送層３を構成する成分の量が変化しないことが好ましい。また、第１発光部４１のホール輸送層３との界面付近における電子輸送層５を構成する成分の量は０〜１０質量％程度と少なくし、ホール輸送層３との界面で急激に電子輸送層５を構成する成分の量が変化しないことが好ましい。

図３は請求項４の実施の形態の一例を示すものであり、発光層４を、第１発光部４１、第２発光部４２、第３発光部４３の３層で形成するようにしたものであり、第１発光部４１のホール輸送層３側に第２発光部４２を、電子輸送層５側に第３発光部４３を設けるようにしてある。この構成により、第１発光部４１と第２発光部４２中のホール輸送層３を構成するホール輸送材料、および、第１発光部４１と第３発光部４３中の電子輸送層５を構成する電子輸送材料の、電気化学的劣化を抑制することが可能となるものである。

図３の有機発光素子では、第２発光部４２に電子輸送層５を構成する成分が含まれず、第３発光部４３にホール輸送層３を構成する成分が含まれないものとなっている。このような構成にすることにより、これらの発光部４２，４３では、発光ドーパントが発光部４２，４３の電気化学的劣化を抑制する成分として機能するものである。第２発光部４２に電子輸送層５を構成する成分を導入し、第３発光部４３にホール輸送層３を構成する成分を導入すると、発光効率が低下することがあり、好ましくない。ただし、第２発光部４２に電子輸送層５を構成する成分が、あるいは第３発光部４３にホール輸送層を構成する成分が、ごく微量含まれているだけの場合は、さほど大きな素子特性への影響はない。

上記の図１及び図３の実施の形態において、第２発光部４２にドープされる発光ドーパントの濃度は、第１発光部４１にドープされる発光ドーパントの濃度よりも低いことが好ましい。また上記の図２及び図３の実施の形態において、第３発光部４３にドープされる発光ドーパントの濃度は、第１発光部４１にドープされる発光ドーパントの濃度よりも低いことが好ましい。第１発光部４１における発光ドーパントの濃度は、ドーパント材料によって異なるが、既述のように有機発光素子が高い発光効率を呈することを可能とする０．５〜２０質量％の範囲が好ましいが、第２発光部４２や第３発光部４３における発光ドーパントのドープ濃度は、これに対して低い濃度、例えば０．４〜１０質量％でかつ第１発光部４１における濃度以下とするものであり、このようにすることによって、有機発光素子の駆動電圧を低減することが可能になるものである。

上記の各実施の形態において、第１発光部４１にドープされている発光ドーパントの濃度は、厚み方向に均一であっても良いが、第１発光部４１の中央部分にドープされている発光ドーパントの濃度をその周囲にドープされている発光ドーパントの濃度よりも高くすることも好ましい。ここで第１発光部４１の中央部分とは、必ずしも厚みの中心を意味するものではなく、隣接する発光部４２，４３やホール輸送層３との界面をのぞいた範囲を意味するものである。第１発光部４１の中央部分の主として発光に寄与する部分に対しては、この部分の発光効率を高く保つことの可能なドープ濃度を選定し、一方、発光への寄与割合が小さい第１発光部４１の周辺部へのドープ量は、発光効率を重視するよりもむしろ長寿命化に効果のある濃度とすることが好ましく、このことにより、長寿命素子を得ることが可能である。適したドープ濃度は発光ドーパント材料によって異なるが、第１発光部４１の中央部では一般に０．５質量％〜２０質量％の範囲が適宜選定されるものであり、周辺部へのドープ濃度は、これに対して低い濃度、例えば０．４質量％〜１０質量％で、かつ中央部の濃度以下とするのが好ましい。またドープ濃度の分布は、段階的に変化するものであっても良いし、連続的な傾斜を有して変化するものであってもよく、中央部から離れるに従って次第に濃度減少が大きくなる傾斜、中央部から一定に濃度減少する傾斜、中央部から離れるに従って次第に濃度減少が小さくなる傾斜が挙げられる。また、本発明の有機発光素子に用いられる発光ドーパントは、１種類でも良いし、２種類以上でもよい。２種類以上発光ドーパントを用いる場合、上記の濃度分布の条件に反しない限り、発光ドーパントの特性に応じて、任意の方法で使用することができ、例えば厚み方向の場所によって種類を分けて用いる方法、混合して用いる方法、順次種類を変更しながら用いる方法など、種々の方法で用いることができる。

図４は請求項７の発明の実施の形態の一例を示すものであり、発光層４を、第４発光部４４、第５発光部４５、第６発光部４６の３層で形成するようにしてある。そして第５発光部４５の電子輸送層５側に第４発光部４４を、ホール輸送層３側に第６発光部４６を積層するようにしてある。

第４発光部４４は、ホール輸送層３を構成する成分や電子輸送層５を構成する成分とは異なる第３の電荷輸送材料と発光ドーパントとを混合して形成されるものであり、また第５発光部４５は、この第３の電荷輸送材料とホール輸送層３を構成する成分と発光ドーパントとを混合して形成されるものであり、第６発光部４６は、ホール輸送層３を構成する成分と発光ドーパントとを混合して形成され、電子輸送層を構成する成分を実質的に含まないものである。

また図５は請求項８の発明の実施の形態の一例を示すものであり、発光層４を、既述の第４発光部４４、第７発光部４７、第８発光部４８の３層で形成するようにしてある。そして第７発光部４７のホール輸送層３側に第４発光部４４を、電子輸送層５側に第８発光部４８を積層するようにしてある。

第７発光部４７は、上記の第３の電荷輸送材料と電子輸送層５を構成する成分と発光ドーパントとを混合して形成されるものであり、第８発光部４８は、電子輸送層５を構成する成分と発光ドーパントとを混合して形成され、ホール輸送層３を構成する成分を実質的に含まないものである。

また図６は請求項９の発明の実施の形態の一例を示すものであり、発光層４を、既述の、第４発光部４４、第５発光層４５、第６発光層４６、第７発光部４７、第８発光部４８の５層で形成するようにしてある。そしてホール輸送層３の側から電子輸送層５の側へ、第６発光部４６、第５発光部４５、第４発光部４４、第７発光部４７、第８発光部４８の順に積層するようにしてある。

図７は請求項１０の発明の実施の形態の一例を示すものであり、図６の層構成の発光層４において、第４発光部４４に、上記第３の電荷輸送材料と発光ドーパントの他に、ホール輸送層３を構成する成分と電子輸送層５を構成する成分をも混合するようにしたものである。

また図８は請求項１１の発明の実施の形態の一例を示すものであり、発光層４を、既述の、第５発光層４５、第６発光層４６、第７発光部４７、第８発光部４８の４層で形成するようにしたものである。そしてホール輸送層３の側から電子輸送層５の側へ、第６発光部４６、第５発光部４５、第７発光部４７、第８発光部４８の順に積層するようにしてある。

上記の図４〜図８の実施の形態において、第６発光部４６の厚みは、１ｎｍ〜ホール輸送層３の膜厚の範囲であり、好ましくは３ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である。また第６発光部４６に添加する発光ドーパントの量は、特に限定はしないが、一般に第４発光部４４、第５発光部４５、第７発光部４７の発光ドーパントのドーパント量と同等にするかそれ以下とするのが好ましい。第６発光部４６の発光ドーパントの量を第４発光部４４、第５発光部４５、第７発光部４７の発光ドーパントの量と同等量以下にした場合、一般に第６発光部４６からの発光量が減少し、第４発光部４４、第５発光部４５、第７発光部４７からの発光を分率高く得ることが可能であり、また駆動電圧の低減が期待できる。

また第８発光部４８の厚みは、１ｎｍ〜電子輸送層５の膜厚の範囲であり、好ましくは３ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である。また第８発光部４８に添加する発光ドーパントの量は、特に限定はしないが、一般に第４発光部４４、第５発光部４５、第７発光部４７の発光ドーパントのドーパント量と同等にするかそれ以下とするのが好ましい。第８発光部４８の発光ドーパントの量を第４発光部４４、第５発光部４５、第７発光部４７の発光ドーパントの量と同等量以下にした場合、一般に第８発光部４８からの発光量が減少し、第４発光部４４、第５発光部４５、第７発光部４７からの発光を分率高く得ることが可能であり、また駆動電圧の低減が期待できる。

ここで、第６発光部４６には電子輸送層５を構成する成分や第３の電荷輸送材料が含まれず、第８発光部４８にはホール輸送層３を構成する成分や第３の電荷輸送材料が含まれないものとなっている。このような構成にすることにより、これらの発光部４６，４８では、発光ドーパントが発光部４６，４８の電気化学的劣化を抑制する成分として機能するものである。第６発光部４６に電子輸送層５を構成する成分を導入し、第８発光部４８にホール輸送層３を構成する成分を導入すると、素子特性の低下や寿命低下がみられることがあり、好ましくない。ただし、第６発光部４６に電子輸送層５を構成する成分が、あるいは第８発光部４８にホール輸送層を構成する成分が、ごく微量含まれているだけの場合は、さほど大きな素子特性への影響はない。

第４発光部４４の厚みは、１〜５０ｎｍの範囲が好ましい。また第４発光部４４に添加する発光ドーパントの量は、特に限定はしないが、有機発光素子が高い発光効率を呈することを可能とする濃度である、０．５質量％〜２０質量％の範囲が好ましい。

図７の実施の形態では、第４発光部４４に、第３の電荷輸送材料や発光ドーパントの他に、ホール輸送層３を構成する成分と電子輸送層５を構成する成分をも含有させてある。第４発光部４４をこのような構成に形成することにより、第４発光部４４に含まれる第３の電荷輸送材料の劣化を抑制することができるとともに、第４発光部４４のキャリア輸送性をコントロールして、発光効率や寿命を向上させることが可能となる。第４発光部４４にこれらの成分を含有させる場合、第４発光部４４中における第３の電荷輸送材料の分率は特に限定しないが、第３電荷輸送材料：ホール輸送層を構成する成分：電子輸送層を構成する成分＝９８〜４０：１〜４０：１〜４０（合計１００）の質量比率となるように混合比率を設定するのが好ましい。また第４発光部４４中のホール輸送層を構成する成分、電子輸送層を構成する成分の混合濃度分布は、ホール輸送層３を構成する成分の量が第４発光部４４のホール輸送層３側で最も高くなり、電子輸送層３を構成する成分の量が第４発光部４４の電子輸送層５側で最も高くなり、かつ成分量が傾斜的に変化するよう設定するのが好ましい。

第５発光部４５の厚みは、１〜２０ｎｍの範囲が好ましい。また第５発光部４５のホール輸送層３を構成する成分と第３の電荷輸送材料の混合比率は、９９：１〜４０：６０（合計１００）の質量比の範囲が好ましい。

また第５発光部４５は、ホール輸送層３側ではホール輸送層３を構成する成分の比率が大きく、電子輸送層５側では第３の電荷輸送材料の比率が大きくなるような組成に形成されるものである。これは、両成分の混合比が異なる複数の層を積層したものではなく、傾斜的に両成分の混合比が順次異なる濃度分布となるようにしたものである。傾斜の様式は、ホール輸送層３を構成する成分もしくは第３の電荷輸送材料の比率の減少度合いが次第に小さくなるもの、ホール輸送層３を構成する成分と第３の電荷輸送材料の比率が厚み方向で単調に変化するもの、ホール輸送層３を構成する成分もしくは第３の電荷輸送材料の比率の減少度合いが次第に大きくなるもの、などが挙げられる。また、第５発光部４５の第６発光部４６との界面付近における第３の電荷輸送材料の量をごく少なくし、第６発光部４６との界面で急激に第３の電荷輸送材料の量が変化しないことが好ましい。また第５発光部４５と第４発光部４４の間でホール輸送層３を構成する成分の量が急激に変化しないようにすることが好ましい。

第７発光部４７の厚みは、１〜２０ｎｍの範囲が好ましい。また第７発光部４７の電子輸送層５を構成する成分と第３の電荷輸送材料の混合比率は、９９：１〜４０：６０（合計１００）の質量比の範囲が好ましい。

また第７発光部４７は、ホール輸送層３側では第３の電荷輸送材料の比率が大きく、電子輸送層５側では電子輸送層５を構成する成分の比率が大きくなるような組成に形成されるものである。これは、両成分の混合比が異なる複数の層を積層したものではなく、傾斜的に両成分の混合比が順次異なる濃度分布となるようにしたものである。傾斜の様式は、電子輸送層５を構成する成分もしくは第３の電荷輸送材料の比率の減少度合いが次第に小さくなるもの、電子輸送層５を構成する成分と第３の電荷輸送材料の比率が厚み方向で単調に変化するもの、電子輸送層５を構成する成分もしくは第３の電荷輸送材料の比率の減少度合いが次第に大きくなるもの、などが挙げられる。また、第７発光部４７の第８発光部４８との界面付近における第３の電荷輸送材料の量をごく少なくし、第８発光部４８との界面で急激に第３の電荷輸送材料の量が変化しないことが好ましい。また第７発光部４７と第４発光部４４の間で電子輸送層５を構成する成分の量が急激に変化しないようにすることが好ましい。

上記の図４乃至図７の実施の形態において、第５発光部４５や第７発光部４７にドープされる発光ドーパントの濃度は、第４発光部４４にドープされる発光ドーパントの濃度よりも低いことが好ましい。第４発光部４４における発光ドーパントの濃度は、ドーパント材料によって異なるが、既述のように有機発光素子が高い発光効率を呈することを可能とする０．５〜２０質量％の範囲が好ましいが、第５発光部４５や第７発光部４７における発光ドーパントのドープ濃度は、これに対して低い濃度、例えば０．４〜１０質量％でかつ第４発光部４４における濃度以下とするものであり、このようにすることによって、有機発光素子の駆動電圧を低減することが可能になるものである。また第５発光部４５や第７発光部４７において、発光ドーパントのドーパント濃度の分布は、層内で段階的に変化するものであっても良いし、第４発光部４４の側の濃度が高く反対側の濃度が低い傾斜を有するものであってもよく、第４発光部４４側から離れるに従って次第に濃度の減少が大きくなる傾斜、第４発光部４４側から一定に濃度が減少する傾斜、第４発光部４４側から離れるに従って次第に濃度の減少が小さくなる傾斜など、任意である。

また、第４発光部４４にドープされている発光ドーパントの濃度は、厚み方向に均一であっても良いが、第４発光部４４の中央部分にドープされている発光ドーパントの濃度をその周囲にドープされている発光ドーパントの濃度よりも高くすることも好ましい。ここで第４発光部４４の中央部分とは、必ずしも厚みの中心を意味するものではなく、隣接する発光部４５，４７、ホール輸送層３、電子輸送層５との界面をのぞいた範囲を意味するものである。第４発光部４４の中央部分の主として発光に寄与する部分に対しては、この部分の発光効率を高く保つことの可能なドープ濃度を選定し、一方、発光への寄与割合が小さい第４発光部４４の周辺部へのドープ量は、発光効率を重視するよりもむしろ長寿命化に効果のある濃度とすることが好ましく、このことにより、長寿命素子を得ることが可能である。適したドープ濃度は発光ドーパント材料によって異なるが、第４発光部４４の中央部では一般に０．５質量％〜２０質量％の範囲が適宜選定されるものであり、周辺部へのドープ濃度は、これに対して低い濃度、例えば０．４質量％〜１０質量％で、かつ中央部の濃度以下とするのが好ましい。またドープ濃度の分布は、段階的に変化するものであっても良いし、連続的な傾斜を有して変化するものであってもよく、中央部から離れるに従って次第に濃度減少が大きくなる傾斜、中央部から一定に濃度減少する傾斜、中央部から離れるに従って次第に濃度減少が小さくなる傾斜が挙げられる。

また第６発光部４６や第８発光部４８にドープされる発光ドーパントの濃度は、第５発光部４５や第７発光層４７にドープされる発光ドーパントの濃度よりも低いことが好ましい。第６発光部４６や第８発光部４８において、発光ドーパントのドーパント濃度の分布は、層内で段階的に変化するものであっても良いし、第４発光部４４の側の濃度が高く反対側の濃度が低い傾斜を有するものであってもよく、第４発光部４４側から離れるに従って次第に濃度の減少が大きくなる傾斜、第４発光部４４側から一定に濃度が減少する傾斜、第４発光部４４側から離れるに従って次第に濃度の減少が小さくなる傾斜など、任意である。

上記のように層内で傾斜的に濃度が変化するように複数の材料を混合して、各発光部を形成する場合、この傾斜構造は任意の成膜方法で形成することができるが、複数の材料の混合比率を変えながら蒸着することによって行なうのが好ましい。例えば、有機発光素子を構成する各材料からなる蒸発源を並置し、被蒸着基板６を複数の蒸発源の上を順に移動させることによって、基板６の位置に応じて規定される混合比で各材料を基板６の表面に蒸着させて成膜することによって、濃度が厚み方向で傾斜的に変化する層を形成することができるものである。発光ドーパントを蒸発させる蒸発源は、基板６の移動方向に並置されるようにしても良いし、ホール輸送層３を構成する成分や、電子輸送層５を構成する成分、あるいは前記の第３の電荷輸送材料を蒸発させる各蒸発源を、基板６の移動方向に対して一列にならない位置に配置することも場合によっては必要である。各材料の混合比、及び混合場所は、蒸発源からの蒸発レートを蒸発源の温度あるいは蒸発源の開口度を調整したり、蒸発源間の距離を変えたり、シャッターやファン等により蒸発流の一部を面積的にあるいは時間的にカットしてコントロールすることも可能であるが、蒸発源間や、蒸発源と基板６の間に、蒸発流を制御するための部材を設け、この部材によって混合比が制御されるようにすることが好ましい。あるいは、蒸発源を傾斜させたり、蒸発パターンを傾けたりすることによって制御をすることも好ましい。

このように蒸発源を配置した成膜装置を用いて成膜することによって、本発明の構造を備える有機発光素子を簡便に作製することが可能である。例えば、ホール輸送層３を構成する成分を蒸発させる蒸発源、前記第３の電荷輸送材料を蒸発させる蒸発源と発光ドーパントを蒸発させる蒸発源（この２つの蒸発源は基板６の流れ方向に対して直交する方向に並べる）、電子輸送層５を構成する成分を蒸発させる蒸発源をこの順に並べ、基板６をホール輸送層３を構成する成分を蒸発させる蒸発源の側から移動させることにより、第６発光部４６、第５発光部４５、第４発光部４４、第７発光部４７、第８発光部４８が形成された図６のような有機発光素子を得ることができる。

ここで、蒸発源からの蒸発流の広がりは、蒸発源によって異なるが、例えば一般的にはボート等の点蒸発源では（cosθ）^３（θは蒸発源から鉛直方向を０とし、基板６の移動前後方向に増大する値）、るつぼ等の面蒸発源では（cosθ）^４などのパターンを持つといわれているが、実際に用いる蒸発源および蒸発材料の組み合わせ毎に蒸発パターンを認識しておくことが必要である。このパターンを考慮することで、基板６の移動方向の各位置における各材料の成膜速度および材料間の混合比、及びどの位置まで各材料が成膜されるかなどの情報を得ることができ、結果として、基板６上に成膜される電荷輸送層および発光層の膜厚、組成分布を知ることが可能である。また、前情報に基づき、基板６の移動の前後方向に遮蔽板を設けるなどして蒸発流の広がりを制限することで、各材料が成膜される基板６の位置を制限することが可能である。例えば前記第３の電荷輸送材料の蒸発流の広がりは、基板６の移動の前後方向に遮蔽板を設けるなどして一部制限すると、前記第３の電荷輸送材料が第６発光部４６、第８発光部４８に含まれない素子構造を形成することができるものである。このとき、この蒸発源の横に設けられている発光ドーパントを蒸発させる蒸発源に対しては遮蔽板を設けないようにすることによって、発光ドーパントは第６発光部４６、第８発光部４８にも導入することが可能である。また、上下の位置関係を変えたり、蒸発源の間隔（基板６の移動方向およびそれに直交する方向）を変更したり、一つの材料に対して複数の蒸発源を連続して、もしくは他の材料を蒸発させる蒸発源を置いて配置することによっても、基板６上に成膜される材料の構成を調整することが可能である。

本発明の有機発光素子は、発光層４が上記の構造からなるものであればよく、他の部分の構造は特に規定するものではない。以下図９に示した、基板６、陽極（電極１）、ホール輸送層３、発光層４、電子輸送層５、陰極（電極２）からなる構造の有機発光素子について、その材料の例を説明する。

まず上記のホール輸送層３を構成する材料としては、ホールを輸送する能力を有し、陽極からのホール注入効果を有するとともに、有機発光層４に対して優れたホール注入効果を有し、また電子のホール輸送層３への移動を防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物を挙げることができる。このような化合物としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、スピロ−ＮＰＤ、スピロ−ＴＰＤ、スピロ−ＴＡＤ、ＴＮＢ（α−ＮＰＤのフェニル基がナフチル基であるもの）、ＴＰＢＤ（α−ＮＰＤのフェニル基、ナフチル基がビフェニル基であるものであり、置換結合位置は問わない）などを代表例とするトリアリールアミン系化合物を挙げることができる。特にリン光発光素子の場合には、発光層４のドーパントのエネルギーギャップ及び／又はＴ１準位、及び発光層４のホストのエネルギーギャップ及び／又はＴ１準位より大きな、エネルギーギャップ及び／又はＴ１準位を有するワイドエネルギーギャップ材料であることが好ましく、このような化合物としては、例えばテトラフェニルシラン骨格を持つトリアリールアミン誘導体、シクロヘキサン環等共役環を持たない部位をトリアリールアミン残基間に備えるトリアリールアミン誘導体、メチル置換ビフェニル骨格、クオーターフェニレン骨格や、ヘキサフェニルベンゼン骨格など広いエネルギーギャップを有する骨格を持つトリアリールアミン誘導体などを挙げることができる。あるいは、カルバゾール基を含むアミン化合物、フルオレン誘導体を含むアミン化合物なども前述の特性に応じて適宜使用される。

また、上記の電子輸送層５を構成する材料としては、電子を輸送する能力を有し、陰極からの電子注入効果を有するとともに、有機発光層４に対して優れた電子注入効果を有し、さらにホールの電子輸送層５への移動を防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物を挙げることができる。このような化合物としては、例えば、バソフェナントロリン、バソクプロイン、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、ピリジン、フラン、フェナントロリンなど、複素環を有する化合物およびそれらの誘導体を挙げることができる。特にリン光発光素子の場合には、発光層４のドーパントのエネルギーギャップ及び／又はＴ１準位、及び発光層４のホストのエネルギーギャップ及び／又はＴ１準位より大きな、エネルギーギャップ及び／又はＴ１準位を有するワイドエネルギーギャップ材料であることが好ましい。このような化合物としては、例えば、1,3,5-Tris[3,5-bis(3-pyridinyl)phenyl]benzene、1,3,5-tri(4-pyrid-3-yl-phenyl) benzeneなどピリジン環を含有する誘導体、トリメシチルボラン骨格を含有するピリジン誘導体などを挙げることができるが、勿論これらに限定されるものではない。

また、ホール輸送層３と陽極の間にはホール注入層を、電子輸送層５と陰極との間には電子注入層を設けてもよい。これらのホール注入層や電子注入層は、上記のホール輸送層３や電子輸送層５を構成する物質やその他の材料で電極からのキャリア注入に優れる材料を単独で用いて構成してもよく、あるいは、有機材料と電荷移動錯体を形成する金属、半導体、有機材料、金属酸化物、金属炭化物、金属ホウ化物、金属窒化物、アクセプタガス等、ルイス酸やルイス塩基としてあるいはブレンステッド酸やブレンステッド塩基として機能する材料を混合または積層して構成してもよい。例えば、ホール注入層は、フタロシアニン化合物、ポルフィリン化合物、スターバーストアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体、チオフェン誘導体等の電子供与が可能な低分子化合物、高分子化合物など任意のものを、単独で、あるいは、例えば酸化モリブデン、酸化レニウム、酸化タングステン、酸化バナジウム、臭素、塩化鉄、塩化チタン、Ｆ４ＴＣＮＱ、ＤＤＱ、酸無水物などと混合または積層して形成することができる。また電子注入層は例えば、上記の電子輸送層を構成する材料やフタロシアニン類、ポルフィリン類その他の電子受容が可能な低分子化合物、高分子化合物など任意のものを単独で、あるいはアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、あるいは［化１］のような有機ドナー類を混合もしくは積層した状態で用いて形成することができる。また、金属化合物を成膜時もしくは成膜後に分解や還元することによって、金属成分を遊離させることで混合もしくは積層膜を形成するような構造でもかまわない。例えば、ＢＣＰ（バソクプロイン）にＣｓを混合する場合、ＡｌｑにＬｉｑ（［化２］）を積層した後にＡｌを蒸着することによってその還元によるＬｉ金属を界面に発生させる場合、ＢＣＰにＣｓ_２ＣＯ_３を積層または混合する場合、などがその例である。

本発明の有機発光素子に使用できる発光ドーパントとしては、有機発光素子用発光材料として知られる任意の材料が挙げられる。例えばアントラセン誘導体、ピレン誘導体、テトラセン誘導体、フルオレン誘導体、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール、スチリルアミン誘導体、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、キナクリドン、ルブレン、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、及び各種蛍光色素等をはじめとするものが挙げられるが、これらに限定するものではない。またこれらの化合物のうちから選択される発光材料を適宜混合して用いることも好ましい。また、前記化合物に代表される蛍光発光を生じる化合物のみならず、スピン多重項からの発光を示す材料系、たとえば燐光発光を生じる燐光発光材料、およびそれらからなる部位を分子内の一部に有する化合物も好適に用いることができる。

また本発明の有機発光材料に使用できる上記の第３の電荷輸送材料としては、発光層４に用いられるホスト材料などを例として挙げることができる。例えば、アントラセン誘導体、アルミニウム有機錯体、有機−金属錯体、スチリルアリーレン誘導体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）、カルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、チアントレン誘導体、ピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体、ピレン誘導体、テトラセン誘導体、ペンタセン誘導体、フルオレン誘導体など任意のものが使用可能である。

さらに、有機発光素子を構成するその他の部材である、積層された素子を保持する基板６、陽極、陰極等には、従来から使用されているものをそのまま用いることができる。

基板６は、発光層４で発光した光が基板６を通して出射される場合には、光透過性を有するものであり、無色透明の他に、多少着色されているものであっても、すりガラス状のものであってもよい。例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどの透明ガラス板や、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、エポキシ、フッ素系樹脂等の樹脂、有機無機ハイブリッド材料などから任意の方法によって作製されたプラスチックフィルムやプラスチック板などを用いることができる。またさらに、基板６内に基板６の母剤と屈折率の異なる粒子、粉体、泡等を含有することによって、光拡散効果を有するものも使用可能である。表面形状を付与することによって光の取り出し効果を高くしたものも好ましい。また、基板６を通さずに光を射出させる場合、基板６は必ずしも光透過性を有するものでなくてもかまわないものであり、素子の発光特性、寿命特性等を損なわない限り、任意の基板６を使用することができる。特に、通電時の素子の発熱による温度上昇を軽減するために、熱伝導性の高い基板６を使うことが好ましい。

上記陽極は、素子中にホールを注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が４ｅＶ以上のものを用いるのがよい。このような陽極の材料としては、例えば、金などの金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）等、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン等の導電性高分子及び任意のアクセプタ等でドープした導電性高分子、カーボンナノチューブなどの導電性光透過性材料を挙げることができる。陽極は、例えば、これらの電極材料を、基板の表面に真空蒸着法やスパッタリング法、塗布等の方法により薄膜に形成することによって作製することができる。また、発光層４における発光を陽極を透過させて外部に照射するためには、陽極の光透過率を７０％以上にすることが好ましい。さらに、陽極のシート抵抗は数百Ω／□以下とすることが好ましく、特に好ましくは１００Ω／□以下とするものである。ここで、陽極の膜厚は、陽極の光透過率、シート抵抗等の特性を上記のように制御するために、材料により異なるが、５００ｎｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲に設定するのがよい。尚、前記好適条件は、ホール注入層の使用や、補助電極の使用によって適宜変化してもよい。すなわち、補助電極を適切に用いることにより、補助電極と組み合わせてのシート抵抗を実用に問題のない低い値に抑えることができ、結果として陽極として用いられる導電性光透過性材料単体としてはさほど低くない抵抗値を有するものでも使用可能となる。

また上記陰極は、発光層４中に電子を注入するための電極であり、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が５ｅＶ以下のものであることが好ましい。また、Ａｌと他の電極材料を組み合わせて積層構造などとして構成するものであっても良い。このような陰極の電極材料の組み合わせとしては、アルカリ金属とＡｌとの積層体、アルカリ金属と銀との積層体、アルカリ金属のハロゲン化物とＡｌとの積層体、アルカリ金属の酸化物とＡｌとの積層体、アルカリ土類金属や希土類金属とＡｌとの積層体、これらの金属種と他の金属との合金などが挙げられ、具体的には、例えばナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、などとＡｌとの積層体、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、ＬｉＦ／Ａｌ混合物／積層体、Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３混合物などを例として挙げることができる。また、前記のごとくアルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、あるいは金属酸化物を陰極の下地として用い、さらに上記の仕事関数が５ｅＶ以下である材料（あるいはこれらを含有する合金）を１層以上積層するようにしてもよい。また、ＩＴＯ、ＩＺＯなどに代表される透明電極を用い、陰極側から光を取り出す構成にしても良い。この場合にも、透明電極の下地には、仕事関数が５ｅＶ以下の金属を用いることが好ましい。

陰極は、例えば、これらの電極材料を真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により、薄膜に形成することによって作製することができる。発光層における発光を陽極側に照射するためには、陰極の光透過率を１０％以下にすることが好ましい。また反対に、陰極を透明電極として形成して、陰極側から発光を取り出す場合、あるいは、透明電極とした後に何らかの手段で光を反射させ、陽極側に光を取り出す場合には、陰極の光透過率を７０％以上にすることが好ましい。この場合の陰極の膜厚は、陰極の光透過率等の特性を制御するために、材料により異なるが、通常５００ｎｍ以下、好ましくは１００〜２００ｎｍの範囲とするのがよい。これらについても陽極と同様、電子注入層や補助電極の使用によって、好適な条件が適宜変化してもよい。

さらに、陰極上にＡｌ等の金属をスパッタで積層したり、フッ素系化合物、フッ素系高分子、その他の有機分子、高分子等を蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、プラズマ重合、塗布した後の紫外線硬化、熱硬化その他の方法で薄膜として形成し、保護膜としての機能をもたせるようにすることも可能である。

また、本発明の有機発光素子は、複数の発光部が中間層である等電位面を形成する層もしくは電荷発生層を介して積層された、いわゆるマルチフォトン型、マルチユニット型、積層型、タンデム型構造を有するものであってもよい。等電位面形成層もしくは電荷発生層の材料としては、例えばＡｇ、Ａｕ、Ａｌ等の金属薄膜、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化レニウム、酸化タングステン等の金属酸化物、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ_２等の透明導電膜、いわゆるｎ型半導体とｐ型半導体の積層体、金属薄膜もしくは透明導電膜とｎ型半導体及び／又はｐ型半導体との積層体、ｎ型半導体とｐ型半導体の混合物、ｎ型半導体及び／又はｐ型半導体と金属との混合物、などを挙げることができる。ｎ型半導体やｐ型半導体としては、無機材料であっても、有機材料であってもよく、あるいは有機材料と金属との混合物や、有機材料と金属酸化物や、有機材料と有機系アクセプタ／ドナー材料や、無機系アクセプタ／ドナー材料等の組合わせによって得られるものであってもよく、特に制限されることなく必要に応じて選定して使用することができる。

本発明の有機発光素子の作製には、例えば、複数の材料用の蒸発源を基板６の移動方向と同一方向に並べて設置したインライン型蒸着装置を用いることができる。インライン型蒸着装置の一例を図１０に示す。図１０において、２０は真空蒸着装置のチャンバーであり、蒸着源Ｖ_１〜５がチャンバー２０内に基板６の移動方向に沿って配置してある。各蒸発源Ｖ_１〜５は適宜傾斜させて配置することができる。これらの蒸発源Ｖ_１〜５間には仕切り２１等を設け、その高さを適宜変更することにより、材料の蒸着領域、複数の材料の混合領域などを所望に設定できるようにしてある。また有機材料用の蒸発源Ｖ_１〜３と、電極用材料（例えば電子注入層用材料や電極金属材料のＬｉＦやＡｌ）用の蒸発源Ｖ_４〜５は、蒸発流が混合しないように、蒸発源Ｖ_１〜３よりも基板６の移動側の後方位置に蒸発源Ｖ_４〜５を配置してある。さらに、有機材料蒸着領域である蒸発源Ｖ_１〜３と、電極材料蒸着領域である蒸発源Ｖ_４〜５の間に、マスク交換機構部２２を設けてある。各蒸発源Ｖ_１〜５はシャッターを備え、シャッターの開閉によって蒸発流を制御することができるようにしてある。そして、基板６を蒸発源Ｖ_１〜５の順に移動させることによって、材料が混合した層を作製することが可能であり、また基板６を移動させずに停止させ、シャッターを開閉することによって、通常の積層構造の素子を作製したり、特定の材料を蒸着させないようにしたりすることができるものである。尚、図１０はあくまでも一例を示すものであり、蒸発源の数を増やしたり、複数の蒸発源を並置したり、一列から外れた位置に蒸発源を設けたり、スパッタプロセスその他のプロセスと組み合わせたりしても、もちろん構わない。また、基板６の移動は、スタート位置からエンド位置まで、一定の速度で動かすようにしても良いし、必要に応じて移動速度を変化させたり、停止させたり、逆方向に動かしたりしても構わない。さらに適宜シャッターを使用して蒸発流を制御することも可能である。また、途中で蒸着パターンを変えることが必要な場合には、マスクの変更などを行なっても構わない。

また、有機発光素子内の各層での材料の厚み方向の分布は、事前に評価した材料の蒸発分布を用いて算出することができる。具体的な手順は以下の通りである。まず基板６をスタート位置からエンド位置の各位置に置き、シャッターを一定時間開けた時の膜厚分布を基板６の搬送領域全体に対して測定し、基板１の位置に対して関数でその膜厚分布を近似する。例えば、蒸発源を鉛直にし、成膜された材料の分布を評価すると、蒸発源と基板６を結ぶ鉛直線からの角度をθとしたとき、ある材料の蒸発源ではcosθの５乗に比例する膜厚分布を有することがその一例である。各材料についても、同様に膜厚分布を求める。そしてこれらの膜厚分布から、基板６の搬送方向の各位置における各材料のレートを算出し、各位置における材料の混合比を見積もり、厚み方向にどのように各材料が分布しているかを見積もることができる。また、蒸発源の傾斜、仕切り等によって膜厚分布が変化する場合には、その都度新たな膜厚分布を取得するものである。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（比較例１）
図１０の真空蒸着装置において、蒸発源Ｖ_１として、ホール輸送材料である４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、蒸発源Ｖ_２として、発光ドーパントであるルブレン、蒸発源Ｖ_３として、電子輸送材料であるＡｌｑ３を用い、また蒸発源Ｖ_４としてフッ化リチウム（ＬｉＦ）、蒸発源Ｖ_５としてＡｌを用いた。

まず、厚み１１０ｎｍのＩＴＯが陽極として図１１のパターンのように成膜された０．７ｍｍ厚のガラス基板６を用意した。陽極を形成するＩＴＯのシート抵抗は、約１２Ω／□である。そしてこれを洗剤、イオン交換水、アセトンで各１０分間超音波洗浄をした後、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）で蒸気洗浄して乾燥し、さらにＵＶ／Ｏ_３処理した。次に、株式会社三菱化学科学技術研究センターのバッファ材料「ＭＣＣ−ＰＣ１０２０」を２０ｎｍ厚にスピンコートし、真空雰囲気下２３０℃で３０分間焼成し、真空を保ったまま常温まで冷却してバッファ層を形成した。

次にこの基板６を１×１０^−４Ｐａ以下の減圧雰囲気に設定された図１０の真空蒸着装置にセットした。そして、基板６をルブレン蒸発源Ｖ_２の直上位置にまで移動させ、蒸発源Ｖ_１〜３のシャッターを開閉して、ホール輸送層３としてα−ＮＰＤを膜厚２０ｎｍに蒸着し、次いで発光層４として、Ａｌｑ３にルブレンを７質量％ドープした厚み４０ｎｍの層を蒸着し、次いで電子輸送層５として、Ａｌｑ３を単独で２０ｎｍの膜厚で成膜した。

次にマスク交換機構部２２でマスクを交換した後、さらに基板６を蒸発源Ｖ_４，Ｖ_５の上を通過させることによって、ＬｉＦを膜厚０．５ｎｍ、Ａｌを膜厚８０ｎｍで成膜してＡｌ陰極を図１１のパターンで形成することによって、有機発光素子を得た。

尚、有機発光素子の形状は図１１に示す通りである（図１１において有機膜はバッファ層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層からなる）。また、有機発光素子の有機膜（バッファ層を除く、以下も同じ）における膜厚と材料の混合比との関係を図１２に示す。

（比較例２）
ホール輸送層３兼発光層４兼電子輸送層５として、α−ＮＰＤとＡｌｑ３とルブレンとを１：３：０．０７の質量比率で厚み８０ｎｍに成膜した。このとき、基板６はルブレン蒸発源Ｖ_２の直上に配置し、蒸発源Ｖ_１〜３のシャッターを開閉することによって、この混合比・膜厚に成膜した。

この他は比較例１と同様にして、有機発光素子を得た。有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を図１３に示す。

（実施例１）
基板６を蒸発源Ｖ_１〜３の上を移動させながら、α−ＮＰＤとＡｌｑ３とルブレンとを１：３：０．１４の質量比率で厚み８０ｎｍに成膜した。このとき、蒸発源Ｖ_１〜３の間に部分的に設けた仕切り２１の調整によって、有機膜における膜厚と材料の混合比との関係が図１４になるようにした。この他は比較例１と同様にして、有機発光素子を得た（図１参照）。尚、図１４のように膜厚約６２ｎｍの位置において、膜内に占めるα−ＮＰＤおよびルブレンの量はともに０である。

（実施例２）
基板６を蒸発源Ｖ_１〜３の上を移動させながら、α−ＮＰＤとＡｌｑ３とルブレンとを１：３：０．１４の質量比率で厚み８０ｎｍに成膜した。このとき、蒸発源Ｖ_１〜３の間に部分的に設けた仕切り２１の調整によって、有機膜における膜厚と材料の混合比との関係が図１５になるようにした。この他は比較例１と同様にして、有機発光素子を得た（図２参照）。

（実施例３）
基板６を蒸発源Ｖ_１〜３の上を移動させながら、α−ＮＰＤとＡｌｑ３とルブレンとを１：３：０．１４の質量比率で厚み８０ｎｍに成膜した。このとき、蒸発源Ｖ_１〜３の間に部分的に設けた仕切り２１の調整によって、有機膜における膜厚と材料の混合比との関係が図１６になるようにした。この他は比較例１と同様にして、有機発光素子を得た（図３参照）。

（比較例３）
図１０の真空蒸着装置において、蒸発源Ｖ_３とマスク交換機構部２２の間に、電子輸送材料であるフェナントロリン誘導体のＤＰＢ（［化３］）の蒸着源Ｖ_６（図示は省略）を設けた。またＡｌｑ３は第３の電荷輸送材料となる。すなわち、基板６の移動方向に沿って、ホール輸送材料であるα−ＮＰＤ、発光ドーパントであるルブレン、第３の電荷輸送材料であるＡｌｑ３、電子輸送材料であるＤＰＢ、マスク交換機構部２２を介して、ＬｉＦ、Ａｌの順に蒸発源の材料が配列されている。

そして、ＤＰＢで電子輸送層５を２０ｎｍ厚に形成するようにしたこと以外は、比較例１と同様にして、有機発光素子を得た。有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係は図１７の通りである。

（比較例４）
ホール輸送層３兼発光層４として、α−ＮＰＤとＡｌｑ３とルブレンとを１：２：０．１４の質量比率で厚み６０ｎｍに成膜した。このとき、基板６はルブレン蒸発源Ｖ_２の直上に配置し、蒸発源Ｖ_１〜３のシャッターを開閉することによって、この混合比・膜厚に成膜した。この後、ＤＰＢを２０ｎｍの膜厚で成膜して電子輸送層５を形成した。

この他は比較例１と同様にして、有機発光素子を得た。有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を図１８に示す。

（比較例５）
ホール輸送層３として、α−ＮＰＤを厚み２０ｎｍに成膜し、発光層４兼電子輸送層５として、Ａｌｑ３とルブレンとＤＰＢとを２：０．１４：１の質量比率で厚み６０ｎｍに成膜した。このとき、基板６はＡｌｑ３の蒸発源Ｖ_３の直上に配置し、シャッターを開閉することでこの膜厚や混合比の層を作製した。

この他は比較例１と同様にして、有機発光素子を得た。有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を図１９に示す。

（実施例４）
基板６を蒸発源Ｖ_{１〜３、６}の上を移動させながら、α−ＮＰＤ、Ａｌｑ３、ルブレン、ＤＰＥを１：１．７：０．１：１の質量比率で厚み８０ｎｍに成膜した。このとき、蒸発源Ｖ_{１〜３、６}の間に部分的に設けた仕切り２１の調整によって、有機膜における膜厚と材料の混合比との関係が図２０になるようにした。この他は比較例１と同様にして、有機発光素子を得た（図４参照）。

（実施例５）
基板６を蒸発源Ｖ_{１〜３、６}の上を移動させながら、α−ＮＰＤ、Ａｌｑ３、ルブレン、ＤＰＥを１：２．５：０．１：１．３の質量比率で厚み８０ｎｍに成膜した。このとき、蒸発源Ｖ_{１〜３、６}の間に部分的に設けた仕切り２１の調整によって、有機膜における膜厚と材料の混合比との関係が図２１になるようにした。この他は比較例１と同様にして、有機発光素子を得た（図５参照）。

（実施例６）
基板６を蒸発源Ｖ_{１〜３、６}の上を移動させながら、α−ＮＰＤ、Ａｌｑ３、ルブレン、ＤＰＥを１：２：０．１：１の質量比率で厚み８０ｎｍに成膜した。このとき、蒸発源Ｖ_{１〜３、６}の間に部分的に設けた仕切り２１の調整によって、またＡｌｑ３の蒸発源Ｖ_３の直上近傍ではα−ＮＰＤおよびＤＰＢが基板６に付着しないようにして、有機膜における膜厚と材料の混合比との関係が図２２になるようにした。この他は比較例１と同様にして、有機発光素子を得た（図６）参照。

（実施例７）
基板６を蒸発源Ｖ_{１〜３、６}の上を移動させながら、α−ＮＰＤ、Ａｌｑ３、ルブレン、ＤＰＥを１：２：０．１：１の質量比率で厚み８０ｎｍに成膜した。このとき、蒸発源Ｖ_{１〜３、６}の間に部分的に設けた仕切り２１の調整によって、またＡｌｑ３の蒸発源Ｖ_３の直上近傍でα−ＮＰＤおよびＤＰＢが基板６に付着するようにして、有機膜における膜厚と材料の混合比との関係が図２３になるようにした。この他は比較例１と同様にして、有機発光素子を得た（図７参照）。

（実施例８）
基板６を蒸発源Ｖ_{１〜３、６}の上を移動させながら、α−ＮＰＤ、Ａｌｑ３、ルブレン、ＤＰＥを１：２：０．１：１の質量比率で厚み８０ｎｍに成膜した。このとき、蒸発源Ｖ_{１〜３、６}の間に部分的に設けた仕切り２１の調整によって、またＡｌｑ３の蒸発源Ｖ_３の直上より、基板６の移動方向と反対側ではα−ＮＰＤが付着すると共にＤＰＢが付着せず、基板６の移動方向側ではα−ＮＰＤが付着しないと共にＤＰＢが付着するようにして、有機膜における膜厚と材料の混合比との関係が図２４になるようにした。この他は比較例１と同様にして、有機発光素子を得た（図８参照）。

上記のように実施例１〜８及び比較例１〜５で得た有機発光素子に、３０ｍＡ／ｃｍ^２の定電流を通電し、輝度が８０％にまで低下するのに要した時間と、評価初期の駆動電圧とを測定した。結果を表１に示す。

表１にみられるように、各実施例の有機発光素子は、輝度が８０％にまで低下するのに要する時間が長く、また駆動電圧を比較的低く抑えることができるものであった。

本発明の有機発光素子の実施の形態の一例を示す概略断面図である。 本発明の有機発光素子の他の実施の形態の一例を示す概略断面図である。 本発明の有機発光素子の他の実施の形態の一例を示す概略断面図である。 本発明の有機発光素子の他の実施の形態の一例を示す概略断面図である。 本発明の有機発光素子の他の実施の形態の一例を示す概略断面図である。 本発明の有機発光素子の他の実施の形態の一例を示す概略断面図である。 本発明の有機発光素子の他の実施の形態の一例を示す概略断面図である。 本発明の有機発光素子の他の実施の形態の一例を示す概略断面図である。 有機発光素子の層構成を示す概略断面図である。 真空蒸着装置を示すものであり、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は概略平面図である。 実施例及び比較例の有機発光素子の素子形状を示す平面図である。 比較例１の有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を示すグラフである。 比較例２の有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を示すグラフである。 実施例１の有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を示すグラフである。 実施例２の有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を示すグラフである。 実施例３の有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を示すグラフである。 比較例３の有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を示すグラフである。 比較例４の有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を示すグラフである。 比較例５の有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を示すグラフである。 実施例４の有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を示すグラフである。 実施例５の有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を示すグラフである。 実施例６の有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を示すグラフである。 実施例７の有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を示すグラフである。 実施例８の有機発光素子の有機膜における膜厚と材料の混合比との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 電極
２ 電極
３ ホール輸送層
４ 発光層
５ 電子輸送層
６ 基板
４１ 第１発光部
４２ 第２発光部
４３ 第３発光部
４４ 第４発光部
４５ 第５発光部
４６ 第６発光部
４７ 第７発光部
４８ 第８発光部

Claims (11)

1. 対向する２つの電極間に、ホール輸送層と、電荷輸送材料中に発光ドーパントを含んでなる発光層と、電子輸送層とをこの順に備える有機発光素子に於いて、発光層は、ホール輸送層を構成する成分と電子輸送層を構成する成分と発光ドーパントとを含む第１発光部と、ホール輸送層を構成する成分と発光ドーパントとを含み電子輸送層を構成する成分を含まない第２発光部を、電子輸送層とホール輸送層の間にこの順に備えて形成され、第１発光部は、ホール輸送層側ではホール輸送層を構成する成分が多く電子輸送層側では電子輸送層を構成する成分が多い傾斜した組成を有し、第１発光部の中央部分にドープされている発光ドーパント材料の濃度が、その周囲にドープされている発光ドーパントの濃度よりも高いことを特徴とする有機発光素子。
2. 対向する２つの電極間に、ホール輸送層と、電荷輸送材料中に発光ドーパントを含んでなる発光層と、電子輸送層とをこの順に備える有機発光素子に於いて、発光層は、ホール輸送層を構成する成分と電子輸送層を構成する成分と発光ドーパントとを含む第１発光部と、電子輸送層を構成する成分と発光ドーパントとを含みホール輸送層を構成する成分を含まない第３発光部を、ホール輸送層と電子輸送層の間にこの順に備えて形成され、第１発光部は、ホール輸送層側ではホール輸送層を構成する成分が多く電子輸送層側では電子輸送層を構成する成分が多い傾斜した組成を有し、第１発光部の中央部分にドープされている発光ドーパント材料の濃度が、その周囲にドープされている発光ドーパントの濃度よりも高いことを特徴とする有機発光素子。
3. ホール輸送層を構成する成分と発光ドーパントとを含み電子輸送層を構成する成分を含まない第２発光部を、第１発光部とホール輸送層の間に備えることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
4. 対向する２つの電極間に、ホール輸送層と、電荷輸送材料中に発光ドーパントを含んでなる発光層と、電子輸送層とをこの順に備える有機発光素子に於いて、発光層は、ホール輸送層を構成する成分や電子輸送層を構成する成分とは異なる第３の電荷輸送材料と発光ドーパントとを含む第４発光部と、この第３の電荷輸送材料とホール輸送層を構成する成分と発光ドーパントとを含む第５発光部と、ホール輸送層を構成する成分と発光ドーパントとを含み電子輸送層を構成する成分を含まない第６発光部を、電子輸送層とホール輸送層の間にこの順に備えて形成され、第５発光部は、ホール輸送層側ではホール輸送層を構成する成分が多く電子輸送層側では上記第３の電荷輸送材料が多い傾斜した組成を有することを特徴とする有機発光素子。
5. 対向する２つの電極間に、ホール輸送層と、電荷輸送材料中に発光ドーパントを含んでなる発光層と、電子輸送層とをこの順に備える有機発光素子に於いて、発光層は、ホール輸送層を構成する成分や電子輸送層を構成する成分とは異なる第３の電荷輸送材料と発光ドーパントとを含む第４発光部と、この第３の電荷輸送材料と電子輸送層を構成する成分と発光ドーパントとを含む第７発光部と、電子輸送層を構成する成分と発光ドーパントとを含みホール輸送層を構成する成分を含まない第８発光部を、ホール輸送層と電子輸送層の間にこの順に備えて形成され、第７発光部は、ホール輸送層側では上記第３の電荷輸送材料が多く電子輸送層側では電子輸送層を構成する成分が多い傾斜した組成を有することを特徴とする有機発光素子。
6. 上記第３の電荷輸送材料とホール輸送層を構成する成分と発光ドーパントを含む第５発光部と、ホール輸送層を構成する成分と発光ドーパントを含み電子輸送層を構成する成分を含まない第６発光部を、第４発光部とホール輸送層の間にこの順に備え、第５発光部は、ホール輸送層側ではホール輸送層を構成する成分が多く電子輸送層側では上記第３の電荷輸送材料が多い傾斜した組成を有することを特徴とする請求項５に記載の有機発光素子。
7. 第４発光部に、ホール輸送層を構成する成分と電子輸送層を構成する成分をも含むことを特徴とする請求項６に記載の有機発光素子。
8. 対向する２つの電極間に、ホール輸送層と、電荷輸送材料中に発光ドーパントを含んでなる発光層と、電子輸送層とをこの順に備える有機発光素子に於いて、発光層は、ホール輸送層を構成する成分と発光ドーパントとを含み電子輸送層を構成する成分を含まない第６発光部と、ホール輸送層を構成する成分や電子輸送層を構成する成分とは異なる第３の電荷輸送材料とホール輸送層を構成する成分と発光ドーパントとを含む第５発光部と、この第３の電荷輸送材料と電子輸送層を構成する成分と発光ドーパントとを含む第７発光部と、電子輸送層を構成する成分と発光ドーパントとを含みホール輸送層を構成する成分を含まない第８発光部とを、ホール輸送層と電子輸送層の間にこの順に備えて形成され、第５発光部は、ホール輸送層側ではホール輸送層を構成する成分が多く電子輸送層側では上記第３の電荷輸送材料が多い傾斜した組成を有し、第７発光部は、ホール輸送層側では上記第３の電荷輸送材料が多く電子輸送層側では電子輸送層を構成する成分が多い傾斜した組成を有することを特徴とする有機発光素子。
9. 第５発光部にドープされている発光ドーパントの濃度が、第４発光部にドープされている発光ドーパントの濃度よりも低いことを特徴とする請求項４、６、７のいずれか１項に記載の有機発光素子。
10. 第７発光部にドープされている発光ドーパントの濃度が、第４発光部にドープされている発光ドーパントの濃度よりも低いことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の有機発光素子。
11. 第４発光部の中央部分にドープされている発光ドーパントの濃度が、その周囲にドープされている発光ドーパントの濃度よりも高いことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の有機発光素子。

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