JP5862665B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光層内に発光波長の異なる複数の燐光発光ドーパントを有する有機エレクトロルミネッセンス素子、特には白色発光の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法に関するものである。

有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極とで狭持した構成を有し、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る。この有機エレクトロルミネッセンス素子は、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、更に自己発光型であるため、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、現在、省スペースや携帯性等の観点から注目されている。

ところが、この有機エレクトロルミネッセンス素子を、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際の課題として、発光効率と発光寿命の向上、特に発光寿命の向上が重要な課題として挙げられる。

一般に、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。そのため、発光層に正孔輸送性が高い青色発光ドーパントを使用し、陽極側界面付近における青色発光ドーパント濃度が高く設定した場合には、正孔が陽極側界面から早く離れて発光層中心部に移動することになる。その結果、正孔と電子とが接触して発光する場所が発光層中央部になる。隣接層との界面近傍では、発光のロスが大きいことが知られており、界面から離れた発光層の中央で発光することは発光効率を高く設定する点では有利となる。

一方、陰極側界面においては、正孔輸送性が高い青色発光ドーパントが電子の侵入を防止する電子阻止材として作用するため、陰極側界面付近の青色発光ドーパントの濃度を低くして電子が入り易くすることにより、電子が陽極側界面から早く離れて発光層中心部に移動し、界面から離れた発光層の中央で発光することになる。

従って、発光層において、陽極側界面付近の青色発光ドーパントの濃度を高くし、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、同様の効果を得ることができる。

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ことが要求されている。

この青色発光ドーパントの濃度勾配は発光層全域で形成され、緑色、赤色、ホストも発光層全域に分布していることが好ましい。この場合は、青色と比較して緑色、赤色のドーパント濃度を低濃度でかつ均一に分布することが要求される。

ところで、発光層の形成方法として、一般に蒸着、塗布、転写などの方法が挙げられるが、蒸着法が好んで用いられる。蒸着法を使用した蒸着装置として、蒸着材料を放出する放出口を有する複数の分散容器を積層することで、複数の材料を用いた共蒸着が可能な技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術によれば、成膜の面内バラツキを低減することができる。しかし、上記特許文献１に記載の蒸着装置においては、精度良く濃度勾配を持たせるように蒸着することが困難である。

一方、濃度勾配を持たせる共蒸着法として、２種類の蒸着源を基板の搬送方向に、互いの蒸着範囲がオーバーラップするように配置する技術や、２種類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一方は大きくなるように、他方は小さくなるように変化させる技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、上記特許文献２に記載の蒸着装置においては、１）低濃度で均一に共蒸着する技術は示されていない、２）ホスト化合物と青色発光ドーパントが独立した蒸着源から放出されるため、所望の濃度勾配を得ることが難しい、３）複数のドーパントで濃度勾配ができない等の課題を抱えている。

一方、積層された複数層を有し、各層間に、隣接する層の各構成材料が連続した濃度勾配を持つオーバーラップ層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。特許文献３によれば、各層間にオーバーラップ層を形成することにより、各層との層界面において、構成材料濃度が不連続になることはなく、その結果、オーバーラップ層が形成された層界面では、局所的に電荷が溜まりやすくなったり、電子の流れが悪くなったりすることが無く、素子の寿命や信頼性を向上することができるとされている。しかしながら、特許文献３に記載の発明は、カラーディスプレイ対応の発明であり、白色発光素子を形成することができない。また、特許文献３に記載されている発明では、蒸着源に一種類の材料のみ充填する方法であり、共蒸着を行うことができず、連続的にドーパントの濃度を変化させる傾斜濃度構成を形成することができない。

また、基板に蒸着層を形成する蒸着方法において、複数の蒸着源を配置し、蒸着源の少なくとも１つの蒸着分子発生面の水平方向に対する角度が、他の蒸着源の蒸着分子発生面の角度と異なることを特徴とする蒸着方法が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。特許文献４に記載の発明によれば、たとえば、基板上に異物が存在していたとしても、斜めの角度から蒸着分子が放射され、その異物を隙間なく包み込むようにして蒸着膜を形成することができるため、異物等により、蒸着膜を挟んで形成される陽極及び陰極が直接接することがなくなり、素子の発光不良を防止することにより、表示装置の寿命、発光効率及び品質を向上することができるとされている。しかしながら、特許文献４においては、蒸着膜の構成要素の濃度を連続的に変化させて、傾斜構造をとることの記載や示唆は、全く認められない。

特開２００８−０７５０９５号公報 特開２００３−０７７６６２号公報 特開２００３−０７７６５６号公報 特開２００７−１００１３２号公報

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、蒸着による発光層形成時に、ホスト化合物と濃度勾配のある青色発光ドーパントと低濃度均一分布の緑色発光ドーパントと赤色発光ドーパントを共蒸着して発光層を形成でき、電力効率に優れ、駆動寿命が長い有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。

１．所定の一方向に移動する基板上に、有機化合物が充填された複数の蒸着源から該有機化合物を蒸着させて有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層を形成する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）該複数の蒸着源は、いずれもホスト化合物とドーパント化合物が充填されており、各ホスト化合物と各ドーパントをそれぞれ個別に加熱蒸発させることにより、気体状で混合され、
２）該複数の蒸着源は、お互いにホスト化合物に対するドーパント化合物の質量比率が異なっており、
３）該基板上における該複数の蒸着源の蒸着エリアが重なり合う領域が、全蒸着エリアの１０％以上であること、
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．前記基板上における前記複数の蒸着源の蒸着エリアが重なり合う領域が、全蒸着エリアの１０％以上９０％以下であることを特徴とする前記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．前記複数の蒸着源に充填された前記ドーパント化合物が、全て同一であることを特徴とする前記１または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．前記複数の蒸着源に充填された前記ホスト化合物が、全て同一であることを特徴とする前記１から３のいずれか１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．前記蒸着源の少なくとも一つが、複数のドーパント化合物を含有することを特徴とする前記１から４のいずれか１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．前記ドーパント化合物が、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であり、前記複数の蒸着源における該青色発光ドーパントの濃度が異なり、前記発光層中で青色発光ドーパントが厚さ方向で傾斜濃度を有していることを特徴とする前記１から５のいずれか１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。

７．前記ドーパント化合物が、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であり、前記複数の蒸着源における該緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントの濃度が等しく、前記発光層中で該緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントの濃度が厚さ方向で均一であることを特徴とする前記１から６のいずれか１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。

８．前記蒸着源の吐出法線に対する面が、基板面と非平行であることを特徴とする前記１から７のいずれか１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。

９．前記複数の蒸着源の吐出法線と、基板面とが交差する基板上での交差点が異なっていることを特徴とする前記１から８のいずれか１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。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法により、濃度勾配用材料を被蒸着部材の厚み方向に濃度勾配を持たせ、濃度均一用材料については面内の濃度分布を均一にして被蒸着部材に蒸着することができる。したがって、例えば、濃度勾配用材料として青色発光ドーパントを使用し、濃度均一用材料として赤色発光ドーパント及び緑色発光ドーパントを使用した場合、青色発光ドーパントを高濃度で濃度勾配を持たせることができるため、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、発光層の中央で発光することで発光効率や寿命の向上につながる。

そのことにより、電力効率に優れ、長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を提供することができる。

本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の構成の一例を示す概略断面図である。 本発明で適用可能な蒸着源の構成の一例を示す概略図である。 本発明の複数の蒸着源を用いた発光層の形成方法の一例を示す模式図である。 蒸着源から吐出される発光層形成用ガスの出力強度分布と、蒸着エリアを説明するためのグラフである。 発光層における青色発光ドーパントの膜厚方向での濃度プロファイルの一例を示すグラフである。 本発明に係る蒸着源と基板との配置の一例を示す模式図である。 実施例で用いた複数の蒸着源と基板との配置を示す模式図である。 実施例で形成した発光層における青色発光ドーパントの膜厚方向における濃度プロファイルの一例を示すグラフである。 実施例で形成した発光層における青色発光ドーパントの膜厚方向における濃度プロファイルの他の一例を示すグラフである。 実施例で形成した発光層における青色発光ドーパントの膜厚方向における濃度プロファイルの他の一例を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、移動する基板上に、有機化合物が充填された複数の蒸着源から該有機化合物を蒸着させて有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層を形成する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）該複数の蒸着源は、いずれもホスト化合物とドーパント化合物が充填されており、２）該複数の蒸着源は、お互いにホスト化合物に対するドーパント化合物の質量比率が異なっており、３）該基板上における該複数の蒸着源の蒸着エリアが重なり合う領域が、全蒸着エリアの１０％以上であ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により、電力効率に優れ、駆動寿命が長い有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を実現できることを見出し、本発明に至った次第である。

以下、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法について、その詳細を説明する。

はじめに、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、本発明に係る有機ＥＬ素子、あるいは有機電界発光素子ともいう）の各構成要素の詳細について、順次説明する。

《有機ＥＬ素子の層構成》
以下に、本発明に係る有機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
本発明に係る有機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を有する発光層を少なくとも１層有していれば、何層でも積層した構成でもよいが、好ましくは本発明の規定を満たす要件を有する発光層１層のみから構成されていることが好ましい。

図１は、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の構成の一例を示す概略断面図である。

図１のａ）は、本発明に係る有機ＥＬ素子を用いた照明装置の概略図を示し、本発明の有機ＥＬ素子１０１はガラスカバー１０２で覆われている。尚、ガラスカバーでの封止作業は、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）で行う。

図１のｂ）に示す有機ＥＬ素子において、１０５は陰極、１０６は発光層を含む有機ＥＬ層、１０７は透明電極付きガラス基板を示す。尚、ガラスカバー１０２内には窒素ガス１０８が充填され、捕水剤１０９が設けられている。

本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の発光色は、白色であり、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層は、ホスト化合物と、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ことが好ましい。各発光ドーパントの波長領域内における最大波長が、青色発光ドーパントは４６５〜４８０ｎｍ、緑色発光ドーパントは５００〜５１５ｎｍ、及び赤色発光ドーパントは６００〜６２０ｎｍに有することが好ましい。

《発光層の構成》
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層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。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。

発光層の形成は蒸着法によってなされることを特徴とするが、発光ドーパントの濃度勾配が形成しやすい真空蒸着法を用いるのが好ましく、量産するためにラインソース型蒸着装置がさらに好ましい。

なお、後述する発光層以外の構成層を形成する方法としては、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。

本発明に係る有機ＥＬ素子においては、発光層は２層以上有していてもよいが、前記記載の発光層１層のみからなることが好ましい。

《発光層の形成方法》
次いで、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法と、それを用いた発光層の形成方法について、図を交えて詳細に説明する。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法では、移動する基板上に、有機化合物が充填された複数の蒸着源から該有機化合物を蒸着させて有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層を形成する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）該複数の蒸着源は、いずれもホスト化合物とドーパント化合物が充填されていること、
２）該複数の蒸着源は、お互いにホスト化合物に対するドーパント化合物の質量比率が異なっていること、
３）該基板上における該複数の蒸着源の蒸着エリアが重なり合う領域が、全蒸着エリアの１０％以上であること、
を構成上の特徴とするものである。

上述のように、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法における構成上の第１の特徴は、発光層の形成においては複数の蒸着源を用い、それぞれの蒸着源にはホスト化合物及びドーパント化合物が充填されている構成である。

図２は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法で用いる蒸発源の構成例の一例を示す概略図である。

図２に記載のように、本発明に適用可能な発光層の形成に用いることのできる蒸着源１は、主には、蒸着用ガスを射出する蒸着用ヘッド２と、蒸着原料ガスを発生するユニットから構成されている。

蒸着用ヘッド２は、基板と対向する面側に蒸着原料ガスを射出するための複数個のノズル３が一列に配置されている。この一列に配置されているノズル３は、基板Ｐの搬送方向に対し直角となるように設置する。また、蒸蒸着原料ガスを発生するユニットは、導管５を介して蒸着用ヘッド２に接続されている。

ドーパント化合物として青色発光ドーパントを充填したホルダーＢＤ、緑色発光ドーパントを充填したホルダーＧＤ、赤色発光ドーパントを充填したホルダーＲＤ、及びホスト化合物を充填したホルダーＨｏｓｔが、それぞれ制御弁（ニードルバルブ）１０を介して導管９に接続されている。それぞれのホルダーには、所定の化合物を保持する原料パレット７が設置されている。また、各ホルダー外周部には加熱部材Ｈ、例えば、リボンヒーター等が装着されており、各ホルダーを所定の温度に加熱して、発光ドーパントあるいはホスト化合物をガス化させる。この加熱部材Ｈ、導管５、９の外周部にも装着されている。

各発光ドーパントとホスト化合物とを、各ホルダーの加熱温度と制御弁（ニードルバルブ）１０を適宜調整して、所定の比率構成となるようにして導管９の導入した後、端部より不活性ガスＧを供給しながら、各化合物を含む混合ガスとして、蒸着用ヘッド２に導入する。本発明に適用可能な不活性がストしては、窒素、二酸化炭素及び周期表の第１８属元素、具体的には、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等を挙げることができるが、本発明においては、特に、窒素、アルゴンが好ましい。

本発明の有機ＥＬ素子の製造方法においては、第２の特徴として、図２で説明した構成からなる蒸着源を、図３に示すように複数個配置し、複数の蒸着源の蒸着エリアの少なくとも一部が重なっている構成とすること、加えて、複数の蒸着源は、お互いにホスト化合物に対するドーパント化合物の質量比率が異なっていることを特徴とする。

図３は、複数個の蒸着源を配置し、基板上に発光層を形成する方法の一例を示す概略図である。

図３において、紙面の右から左方向に移動する基板Ｐに対し、それに対向する位置に、２基の図２に示す構成からなる蒸発源２Ａ、２Ｂが配置され、蒸発源より発光層形成材料を含む形成用ガスを噴射して、基板上に濃度勾配を有する発光層を形成する。図３に示す蒸発源２Ａ、２Ｂは、図２に示す方向Ａから見た構成で示しており、基板Ｐの搬送方向に対し、各蒸発源のノズル部３Ａ、３Ｂは直角に位置に配置されている。

本発明の有機ＥＬ素子の製造方法において、発光層の厚み方向でドーパント濃度の傾斜構造を形成する具体的な方法について、図３を用いて説明する。

発光層においてドーパント濃度の傾斜構造を形成する一例として、発光層の膜厚方向で青色発光ドーパント濃度を傾斜構造で変化させ、緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパント濃度を一定とする構成を形成する方法について説明する。

図３において、矢印方向に搬送される基板Ｐの下流側に、第１の蒸発源２Ａを配置し、その上流側に第２の蒸発源２Ｂを配置する。この時、基板Ｐ面において、第１の蒸発源２Ａからは、蒸着エリア端部１１Ａと他方の蒸着エリア端部１１Ｂから構成される蒸着エリア１１において、発光層形成用ガスが１１Ｃを法線とする方向に噴射される。同様に、第２の蒸発源２Ｂからは、蒸着エリア端部１２Ａと他方の蒸着エリア端部１２Ｂから構成される蒸着エリア１２において、発光層形成用ガスが１２Ｃを法線とする方向に噴射される。

本発明でいう蒸着エリアとは、以下のように定義する。

図４は、蒸着源により形成される蒸着エリアを説明する概略図である。

前記図２に記載の構成からなる蒸着源を用い、図４に示すように、蒸着源２Ａのノズル３Ａより各色ドーパント及びホスト化合物を含有する発光層形成用ガスが吐出されるが、そのイオン強度としては中心部１１Ｃが最大値となり、周辺部になるに従い図４に示すようにイオン強度は低下していく。

この様なイオン強度分布を有するプロファイルにおいて、本発明でいう蒸着エリアは、最大値を示す中心部における出力強度をＰＷｍａｘとしたとき、ＰＷｍａｘ×０．０５の出力強度を有する領域範囲（ＰＷｍｉｎ）までを蒸着エリアと定義する。すなわち、最大出力強度ＰＷｍａｘを１００％としたとき、両端部で最大出力強度ＰＷｍａｘの５％までの領域とする。

本発明においては、蒸着源が保持するドーパント化合物が、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であり、複数の蒸着源における該青色発光ドーパントの濃度が異なり、発光層中で青色発光ドーパントが厚さ方向で傾斜濃度を有していることが好ましい。

すなわち、第２の蒸着源２Ｂにおける青色発光ドーパント濃度に対し、第１の蒸着源２Ａにおける青色発光ドーパント濃度を高濃度となるように設定する。すなわち、上記２）項で規定するように、複数の蒸着源において、お互いにホスト化合物に対するドーパント化合物の質量比率を異なる構成とする。

また、本発明においては、蒸着源が保持するドーパント化合物が、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であり、複数の蒸着源における緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントの濃度が等しく、発光層中で該緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントの濃度が厚さ方向で均一であることが好ましい。すなわち、緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパント濃度を、２つの蒸着源２Ａ、２Ｂ間で同一濃度に設定することにより、形成する発光層の全膜厚域において一定濃度とすることができる。

さらに、図３に示すように、第１の蒸着源２Ａより形成される蒸着エリア１１と第２の蒸着源より形成される蒸着エリア１２の一部が、基板Ｐ上でオーバーラップする構成、すなわち、上記３）項で規定するように、該基板上における該複数の蒸着源の蒸着エリアが重なり合う領域が、全蒸着エリアの１０％以上であることを特徴とする。詳しくは、基板Ｐ上には、第１の蒸着源２Ａより射出される、より高濃度の青色発光ドーパントを含有する発光層形成用ガス単独により形成されるエリアＩと、第１の蒸着源２Ａより射出される高濃度の青色発光ドーパントを含有する発光層形成用ガスと、第２の蒸着源２Ｂより射出される低濃度の青色発光ドーパントを含有する発光層形成用ガスとの混合により形成される中濃度域であるエリアIIと、第２の蒸着源２Ｂより射出される低濃度の青色発光ドーパントを含有する発光層形成用ガスにより低濃度域であるエリアIIIが形成される。本発明で規定する該基板上における該複数の蒸着源の蒸着エリアが重なり合う領域が、全蒸着エリアの１０％以上であるとは、全蒸着エリア（エリアＩ＋エリアII＋エリアIII）に対するエリアIIの比率をいい、このエリアIIの比率としては、更には２０％以上であることが好ましく、特に好ましくは上限として１００％を含む３５％以上である。

本発明においては、複数の蒸着源の吐出面と、基板面とが、図７のａ）に示すように平行であっても良いが、より好ましい構成としては、図３及び図６に示すように、各蒸着源２Ａ、２Ｂの吐出法線１１Ｃ、１２Ｃに対する面１４が、基板Ｐ面に対し非平行となるように配置することが、発光層のエリアIIにおける形成時に、濃度傾斜構造を安定して形成できる観点から好ましい。

従って、本発明においては、図３に示すように、蒸着源２Ａの吐出法線１１Ｃと基板Ｐとの交点１１Ｄと、蒸着源２Ｂの吐出法線１２Ｃと基板Ｐとの交点１２Ｄとは異なった位置となる。

上記のような構成により基板Ｐ上に発光層を形成することにより、中濃度域であるエリアIIにおいて、青色発光ドーパント濃度として傾斜濃度を有する発光層を形成することができる。

図５は、発光層中における青色発光ドーパント濃度のプロファイルの一例を示すグラフで、縦軸に青色発光ドーパント濃度（イオン強度）、横軸に発光層の膜厚を示しており、膜厚の最小値側が陽極側であり、膜厚の最大値側が陰極側である。図５に示すように、蒸着エリアとして、青色発光ドーパントが高濃度のエリアＩと、中濃度域であるエリアII及び低濃度域のエリアIIIとすることにより、陽極近傍の領域では青色発光ドーパント濃度を高く設定し、それ以降は順次濃度が緩やかに低下するエリアIIを、蒸着源２Ａと蒸着源２Ｂを用いて、全蒸着エリアの１０％以上の範囲で形成し、最後に、陰極近傍に青色発光ドーパント濃度が低いエリアIIIを蒸着源２Ｂ単独で形成する。

本発明において、有機ＥＬ素子の発光層中に含まれる発光ドーパントの濃度分布は、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析）により、膜厚方向で検出することができる。本発明においては、発光ドーパントの構成元素、例えば、Ｉｒ等を標的元素として選択して、発光層の深さ方向における元素分析を行い、その結果から、発光層中における発光ドーパントの濃度勾配を測定することができる。

以下、発光ドーパントの構成元素として、Ｉｒを標的元素として用いた場合の測定の一例を示す。

〈発光層の標的元素（Ｉｒ）の濃度勾配分析〉
発光層における標的元素の濃度勾配の分析は、標的元素としてＩｒ（イリジウム）を選択し、発光層における深さ方向の元素分析を行う。化合物そのものを計測したい場合は飛行時間型二次イオン質量分析（ＴｏＦ−ＳＩＭＳ）法が好ましい。この場合、有機層を斜めに削り取り、削り取った斜め断面部分について、化合物から得られるフラグメントイオンの分布を計測することにより、ドーパント化合物の深さ方向の分布を知ることができる。斜めに削る方法としては電子顕微鏡の試料作製に用いるウルトラミクロトームを用いる方法、ダイプラウインテス製サイカスＮＮ型などの精密斜め切削装置を用いる方法が挙げられる。ＴｏＦ−ＳＩＭＳ法については、例えば、日本表面科学会「二次イオン質量分析法（表面科学技術選書）」（丸善）等を参考にすることができる。ＴｏＦ−ＳＩＭＳ法は、１０^−８Ｐａ程度の高真空下で一次イオンと呼ばれるイオンビームを試料表面に照射しスパッタリングを行う。一次イオンビームを非常に低電流とし、かつパルス状にすることにより、非常に穏やかなスパッタリングがおこり、それにより放出された二次イオンを質量分析することにより表面に存在する化合物分析する方法である。一次イオンを走査しながら測定することにより、スパッタリングで放出された二次イオンの分布を計測することができる。

本発明における青色発光ドーパントの発光層内における濃度分布プロファイルの有効性について、更に詳しく説明する。本発明においては、青色発光ドーパントの正孔輸送性が高い材料の場合、発光層の陽極側端部において高濃度に含有されており、陰極側へ向けて低濃度となるように濃度分布を持っている構成であることが好ましい。発光層の陽極側界面から発光層中央部まで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ければよいが、好ましくは陽極側端部が最も高濃度であり、陽極側端部から陰極側端部へかけて単調に減少していくのが好ましい。単調に減少するとは前記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、陽極側端部とは前記発光層の陽極側界面から５ｎｍ、もしくは前記発光層全体の１／２０の厚さの内、薄い方の厚さの領域を指し、陰極側端部とは前記発光層の陰極側界面から５ｎｍ、もしくは前記発光層全体の１／２０の厚さの内、薄い方の厚さの領域を指す。

青色発光ドーパントの電子輸送性が高い場合には、前記発光層の陰極側において高濃度に含有させ、陽極側へ向けて低濃度となるように濃度分布を持って存在させる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エレクトロルミネッセンス素子が得られる。

一方、図５に示す発光層全域（エリアＩ〜エリアIII）においては、緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントの濃度は一定となっていることが好ましい。

以下に、本発明における発光層内における緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントの濃度分布について詳細に説明する。

本発明においては、青色、緑色、赤色の燐光発光ドーパントを同一の発光層中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や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・赤色の濃度を同じにした場合には、青がほとんど発光せずに、白色発光が得られない。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、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％、０．１３体積％にして共蒸着すること白色の発光が得られる。この場合、青色発光ドーパントは濃度変動の影響を受けないが、低濃度である緑色発光ドーパントと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、本発明に係る有機ＥＬ素子の発光層においては、緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントが、低濃度のドーパントとして発光層中に均一に分布させることが重要である。

《有機ＥＬ素子の構成要素》
次いで、本発明に係る有機ＥＬ素子の各構成要素の詳細について説明する。

〔発光層の構成要素〕
（発光ドーパント）
はじめに、本発明に係る発光ドーパントについて説明する。

本発明に係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）と、蛍光発光ドーパントがあり、本発明ではどちらを用いてもよいが、発光効率向上のために、燐光発光体を用いる方がより好ましい。

〈燐光発光性ドーパント〉
本発明に適用可能な燐光発光性ドーパントは、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。

燐光発光性ドーパント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性ドーパントに移動させることで燐光発光性ドーパント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、燐光発光性ドーパントがキャリアトラップとなり、燐光発光性ドーパント上でキャリアの再結合が生じ、燐光発光性ドーパント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、燐光発光性ドーパント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。

燐光発光性ドーパントは、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。

本発明に係る燐光発光性ドーパントとしては、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。

具体的には以下の特許公報に記載されている化合物であり、例えば、国際公開第００／７０６５５号パンフレット、特開２００２−２８０１７８号公報、同２００１−１８１６１６号公報、同２００２−２８０１７９号公報、同２００１−１８１６１７号公報、同２００２−２８０１８０号公報、同２００１−２４７８５９号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００１−３１３１７８号公報、同２００２−３０２６７１号公報、同２００１−３４５１８３号公報、同２００２−３２４６７９号公報、国際公開第０２／１５６４５号パンフレット、特開２００２−３３２２９１号公報、同２００２−５０４８４号公報、同２００２−３３２２９２号公報、同２００２−８３６８４号公報、特表２００２−５４０５７２号公報、特開２００２−１１７９７８号公報、同２００２−３３８５８８号公報、同２００２−１７０６８４号公報、同２００２−３５２９６０号公報、国際公開第０１／９３６４２号パンフレット、特開２００２−５０４８３号公報、同２００２−１００４７６号公報、同２００２−１７３６７４号公報、同２００２−３５９０８２号公報、同２００２−１７５８８４号公報、同２００２−３６３５５２号公報、同２００２−１８４５８２号公報、同２００３−７４６９号公報、特表２００２−５２５８０８号公報、特開２００３−７４７１号公報、特表２００２−５２５８３３号公報、特開２００３−３１３６６号公報、同２００２−２２６４９５号公報、同２００２−２３４８９４号公報、同２００２−２３５０７６号公報、同２００２−２４１７５１号公報、同２００１−３１９７７９号公報、同２００１−３１９７８０号公報、同２００２−６２８２４号公報、同２００２−１００４７４号公報、同２００２−２０３６７９号公報、同２００２−３４３５７２号公報、同２００２−２０３６７８号公報等に記載されている化合物を用いることができる。

また、これら例示されている化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，４０巻、１７０４〜１７１１に記載の方法に準じて合成することができる。

（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。

本発明に係る有機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。

本発明に係る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。

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。

従来公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が好適である。例えば、特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−３０８８５５号公報、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−３１９４９１号公報、同２００１−３５７９７７号公報、同２００２−３３４７８６号公報、同２００２−８８６０号公報、同２００２−３３４７８７号公報、同２００２−１５８７１号公報、同２００２−３３４７８８号公報、同２００２−４３０５６号公報、同２００２−３３４７８９号公報、同２００２−７５６４５号公報、同２００２−３３８５７９号公報、同２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−３５２９５７号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７号公報、同２００２−２３１４５３号公報、同２００３−３１６５号公報、同２００２−２３４８８８号公報、同２００３−２７０４８号公報、同２００２−２５５９３４号公報、同２００２−２６０８６１号公報、同２００２−２８０１８３号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０５０８３号公報、同２００２−３０５０８４号公報、同２００２−３０８８３７号公報等が挙げられる。

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。

本発明に係る有機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。

次いで、本発明に係る有機ＥＬ素子の発光層以外のその他の構成層について説明する。

〔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）の構成としては、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、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。また、特表２００３−５１９４３２号公報に記載される材料を使用した層も好ましい。

陰極バッファー層（電子注入層）としては、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にその詳細が記載されており、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、本発明に係る有機ＥＬ素子の基本構成層である発光層の他に、必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平１１−２０４２５８号公報、同１１−２０４３５９号公報、及び「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。

本発明に係る有機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、電子輸送層の膜厚としては、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や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。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。

正孔輸送材料としては、上記の化合物を使用することができるが、更には、ポルフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第３級アミン化合物を用いることが好ましい。

芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−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）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、更には、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４′，４″−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。

更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。

また、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、特開２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８０（２００２），ｐ．１３９）、特表２００３−５１９４３２号公報に記載されているような、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を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることから、これらの材料を用いることが好ましい。

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（ラングミュアーブロジェット法）、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々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。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や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、及び電子輸送層を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していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。更に、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。

また、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）等、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣ等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。

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。

また、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を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、特開平１０−２７０１７２号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、特開２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）などに記載されたものが挙げられる。

本発明においては、このようなｎ型半導体的性質を有するとされる電子輸送材料を用いることもより低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。

〔基板〕
本発明に係る有機ＥＬ素子に適用する基板（以下、基体、支持基板、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。基板側から光を取り出す場合には、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／ｍ^２・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／ｍ^２／ｄａｙ以下、水蒸気透過度が、１０^−３ｇ／ｍ^２／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／ｍ^２／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、クラスターイオンビーム法、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。

不透明な基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板・フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。

〔封止〕
本発明に係る有機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。

封止部材としては、有機ＥＬ素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また、透明性、電気絶縁性は特に限定されない。

具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウムおよびタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。

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／ｍ^２／ｄａｙ以下、水蒸気透過度１０^−３ｇ／ｍ^２／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／ｍ^２／ｄａｙ以下であることが、更に好ましい。

封止部材を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。接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化および熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステルなどの湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系などの熱および化学硬化型（二液混合）を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂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。封止部分への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。

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、クラスターイオンビーム法、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素子の表示領域との間隙には、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。

吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物（例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等）、硫酸塩（例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等）、金属ハロゲン化物（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等）、過塩素酸類（例えば過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等）等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物および過塩素酸類においては、無水塩であることが好適である。

〔保護膜、保護板〕
有機層を挟み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、有機ＥＬ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、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量かつ薄膜化ということからポリマー板・フィルムを用いることが好ましい。

〔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）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ_２Ｏ_３−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（Ａｌ_２Ｏ_３）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（Ａｌ_２Ｏ_３）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。

《有機ＥＬ素子の作製方法》
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（本発明の有機ＥＬ素子の製造方法に準じて形成）／正孔阻止層／電子輸送層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。

まず適当な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、次いで本発明の有機ＥＬ素子の製造方法に準じて発光層を形成し、更に正孔阻止層、電子輸送層の有機化合物薄膜を形成させる。

この発光層を除く有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記の如く蒸着法、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（ラングミュアーブロジェット法）、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法）等があるが、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。製膜に蒸着法を採用する場合、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、一般にボート加熱温度５０℃〜４５０℃、真空度１０^−６Ｐａ〜１０^−２Ｐａ、蒸着速度０．０１ｎｍ／秒〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０℃〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。これらの層を形成後、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製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。

有機エレクトロルミネッセンス素子は、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、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法（例えば、米国特許第４７７４４３５号明細書）、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法（例えば、特開昭６３−３１４７９５号公報）、素子の側面等に反射面を形成する方法（例えば、特開平１−２２０３９４号公報）、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法（例えば、特開昭６２−１７２６９１号公報）、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（例えば、特開２００１−２０２８２７号公報）、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（特開平１１−２８３７５１号公報）などが挙げられる。

本発明においては、これらの方法を本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子と組み合わせて用いることができるが、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。

透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質を光の波長よりも長い厚みで形成すると、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど、外部への取り出し効率が高くなる。

低屈折率層としては、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマーなどが挙げられる。透明基板の屈折率は一般に１．５〜１．７程度であるので、低屈折率層は、屈折率がおよそ１．５以下であることが好ましい。またさらに１．３５以下であることが好ましい。

また、低屈折率媒質の厚みは、媒質中の波長の２倍以上となるのが望ましい。これは、低屈折率媒質の厚みが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。

全反射を起こす界面または、いずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。この方法は、回折格子が１次の回折や、２次の回折といった、いわゆるブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち、層間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間もしくは、媒質中（透明基板内や透明電極内）に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。

導入する回折格子は、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは、発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な１次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。

しかしながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。

回折格子を導入する位置としては、いずれかの層間、もしくは媒質中（透明基板内や透明電極内）でも良いが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。このとき、回折格子の周期は、媒質中の光の波長の約１／２〜３倍程度が好ましい。回折格子の配列は、正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状など、２次元的に配列が繰り返されることが好ましい。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、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上の構造を設けるように加工したり、あるいは、所謂集光シートと組み合わせたりすることにより、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。

マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が３０μｍでその頂角が９０度となるような四角錐を２次元に配列する。一辺は１０μｍ〜１００μｍが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付く、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。

集光シートとしては、例えば液晶表示装置のＬＥＤバックライトで実用化されているものを用いることが可能である。このようなシートとして例えば、住友スリーエム社製輝度上昇フィルム（ＢＥＦ）などを用いることができる。プリズムシートの形状としては、例えば基材に頂角９０度、ピッチ５０μｍの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であっても良い。

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。例えば、（株）きもと製拡散フィルム（ライトアップ）などを用いることができる。

《照明装置》
本発明に係る有機ＥＬ素子を適用した照明装置について説明する。

本発明に係る有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は、単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。

本発明に用いられる白色有機エレクトロルミネッセンス素子においては、必要に応じ製膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよい。発光層に用いる発光ドーパントとしては特に制限はなく、例えば、液晶表示素子におけるバックライトであれば、ＣＦ（カラーフィルタ）特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係る白金錯体、また公知の発光ドーパントの中から任意のものを選択して組み合わせて、また本発明係る光取り出し及び／または集光シートと組み合わせて、白色化すればよい。

このように、本発明の白色の有機ＥＬ素子は、ＣＦ（カラーフィルタ）と組み合わせて、また、ＣＦ（カラーフィルタ）パターンに合わせ素子及び駆動トランジスタ回路を配置することで、請求項７に記載されるように有機エレクトロルミネッセンス素子から取り出される白色光をバックライトとして、青色フィルタ、緑色フィルタ、赤色フィルタを介して青色光、緑色光、赤色光を得ることで、低駆動電圧で長寿命のフルカラーの有機エレクトロルミネッセンスディスプレイができ、好ましい。

《本発明に係る有機ＥＬ素子を適用した産業分野》
本発明に係る有機ＥＬ素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。発光光源として、例えば、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特にカラーフィルタや光拡散板、光取り出しフィルムなどと組み合わせた各種表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。

本発明に係る有機ＥＬ素子の特徴を活かして、商品展示・ディスプレイ用照明、インテリア・家具・建築材料用の組み込み照明、自動車用照明、発光表示体、公共交通機関（電車、地下鉄、バス、航空機、船舶など）における車内の照明や表示体、ＯＡ機器用光源、産業用検査システム（例えば、画像センサ用に使用される照明光源、バックライト等）、農産物栽培用光源、避難用照明、撮影用照明、家電製品（ミシン、電子レンジ、食器洗浄乾燥機、冷蔵庫、ＡＶ機器などの光源）、遊技施設、イルミネーション用照明、持ち物・衣服につける照明、通信用光源、医療用光源等のほかに、特開２００１−２６９１０５号公報に示されるような害虫防除装置として、特開２００１−２８６３７３号公報に示されるような鏡用の照明として、特開２００３−２８８９９５号公報に示されるような浴室照明システムとして、特開２００４−３２１０７４号公報に示される植物育成用人工光源として、特開２００４−３５４２３２号公報に示されるような水質汚れ測定装置の発光体として、特開２００４−３５８０６３号公報に示されるような光感受性薬剤を用いた治療用被着体として、特開２００５−３２２６０２号公報に示されるような医療用無影灯として、有用である。

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。なお、実施例において「部」あるいは「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量％」を表す。

《有機ＥＬ素子》
〔有機ＥＬ素子１の作製〕
（陽極の形成）
陽極として３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に、ＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１１０ｎｍの厚さで成膜し、基板にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を付けた透明支持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、この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。

（正孔注入層の形成）
次いで、真空度１×１０^−４Ｐａまで減圧した後、ｍ−ＭＴＤＡＴＡの入ったモリブデン製の蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で透明支持基板に蒸着し、２０ｎｍの正孔注入層を設けた。

（正孔輸送層の形成）
次いで、真空度１×１０^−４Ｐａで、α−ＮＰＤの入ったモリブデン製の蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着し、３０ｎｍの正孔輸送層を設けた。

（発光層の形成方法１）
図２に記載の構成からなる蒸着源を１基のみ使用し、正孔輸送層を設けた基板と蒸着源との配置を図７のｄ）で示す構成とし、図８のａ）−１に示すように発光層全層にわたり、青色発光ドーパントが３５質量％の均一濃度で構成されている発光層１を形成した。この方法を発光層の形成方法１という。

詳しくは、図２に記載の青色発光ドーパントを保持するホルダーＢＤの原料パレット７に青色発光ドーパントとしてＦＩｒｐｉｃ（化合物Ｂ）を装填し、緑色発光ドーパントを保持するホルダーＧＤの原料パレット７に緑色発光ドーパントとしてＩｒ（ｐｐｙ）_３（化合物Ｇ）を、赤色発光ドーパントを保持するホルダーＲＤの原料パレット７に赤色発光ドーパントとしてＩｒ（ｐｉｑ）_３（化合物Ｒ）を、ホスト化合物を保持するホルダーＨｏｓｔの原料パレット７にホスト化合物としてＣＢＰ（化合物Ｈ）をそれぞれ装填した。

次いで、各ホルダーに装着した加熱部材Ｈにより原料パレット７内の各化合物を気化させた後、導管９の端部より不活性ガスＧとしてアルゴンガスを供給しながら、ヒーター８による加熱温度及び各ホルダーの制御弁（ニードルバルブ）１０を適宜調整し、青色発光ドーパント（化合物Ｂ）を３５質量％、緑色発光ドーパント（化合物Ｂ）を０．２質量％、赤色発光ドーパント（化合物Ｒ）を０．２質量％、ホスト化合物（化合物Ｈ）を６４．６質量％含有する発光層形成用ガスを調製し、各化合物を含む発光層形成用ガスを蒸着用ヘッド２に導入し、ノズル３より正孔輸送層を設けた基板を搬送しながら、蒸着速度０．０００２ｎｍ／秒で出射して、図８のａ）−１に示す青色発光ドーパント濃度プロファイル（３５質量％の均一含有量）を有する厚さ７０ｎｍの発光層１を形成した。

なお、発光層１における緑色発光ドーパント（化合物Ｂ）及び赤色発光ドーパントは、全域で０．２質量％の均一濃度分布である。

（電子輸送層の形成）
発光層１上に、化合物Ｍ−１を膜厚３０ｎｍとなるように蒸着して電子輸送層を形成し、更にＫＦを厚さ２ｎｍに形成した。

（陰極の形成）
電子輸送層上に、アルミニウム薄膜を１１０ｎｍ蒸着し、陰極を形成した。

（有機ＥＬ素子の作製）
次いで、上記素子の非発光面をガラスケースで覆い、図１に示す構成からなる有機ＥＬ素子１を作製した。

〔有機ＥＬ素子２の作製〕
上記有機ＥＬ素子１の作製において、発光層の形成方法１に代えて、下記発光層の形成方法２に変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子２を作製した。

（発光層の形成方法２）
上記発光層の形成方法１において、ヒーター８による加熱温度及び各ホルダーの制御弁（ニードルバルブ）１０を適宜調整し、発光層形成用ガスにおける青色発光ドーパント（化合物Ｂ）の含有濃度を５質量％、ホスト化合物（化合物Ｈ）の含有濃度を９４．６質量％に変更した以外は同様にして、正孔輸送層を設けた基板と蒸着源との配置を図７のｄ）で示す構成にし、図８のａ）−２に示す青色発光ドーパント濃度プロファイル（５質量％の均一含有量）を有する厚さ７０ｎｍの発光層２を形成した。この方法を発光層の形成方法２という。

なお、発光層２における緑色発光ドーパント（化合物Ｂ）及び赤色発光ドーパントは、全域で０．２質量％の均一濃度分布である。

〔有機ＥＬ素子３の作製〕
上記有機ＥＬ素子１の作製において、発光層の形成方法１に代えて、下記発光層の形成方法３に変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子３を作製した。

（発光層の形成方法３）
上記発光層１の形成において、ヒーター８による加熱温度及び各ホルダーの制御弁（ニードルバルブ）１０を適宜調整し、発光層形成用ガスにおける青色発光ドーパント（化合物Ｂ）の含有濃度を２０質量％、ホスト化合物（化合物Ｈ）の含有濃度を７９．６質量％に変更した以外は同様にして、正孔輸送層を設けた基板と蒸着源との配置を図７のｄ）で示す構成とし、図８のａ）−３に示す青色発光ドーパント濃度プロファイル（２０質量％の均一含有量）を有する厚さ７０ｎｍの発光層３を形成した。この方法を発光層の形成方法３という。

なお、発光層３における緑色発光ドーパント（化合物Ｂ）及び赤色発光ドーパントは、全域で０．２質量％の均一濃度分布である。

〔有機ＥＬ素子４の作製〕
上記有機ＥＬ素子１の作製において、発光層の形成方法１に代えて、下記発光層の形成方法４に変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子４を作製した。

（発光層の形成方法４）
図２に記載の構成からなる蒸着源を２基使用し、基板と蒸着源との配置を図７のｂ）で示す構成とし、基板面に対して蒸着源面を１５度傾斜させた配置とし、図８のｂ）に示すように、発光層形成時の青色発光ドーパント濃度を２５質量％、発光層形成完了時（発光層最表面部）で１５質量％となるように、発光層全域で２５質量％から１５質量％に変化する青色発光ドーパントの傾斜濃度を有する発光層４を形成した。この方法を発光層の形成方法４という。形成方法４で形成した発光層４は、全域が図５で示すエリアIIであり、エリアＩ及びエリアIIIは存在しない構成である。

以下に、第１の蒸発源２Ａと第２の蒸発源２Ｂの詳細な条件を示す。

〈第１の蒸発源〉
図２に記載の青色発光ドーパントを保持するホルダーＢＤの原料パレット７に青色発光ドーパントとしてＦＩｒｐｉｃ（化合物Ｂ）を装填し、緑色発光ドーパントを保持するホルダーＧＤの原料パレット７に緑色発光ドーパントとしてＩｒ（ｐｐｙ）_３（化合物Ｇ）を、赤色発光ドーパントを保持するホルダーＲＤの原料パレット７に赤色発光ドーパントとしてＩｒ（ｐｉｑ）_３（化合物Ｒ）を、ホスト化合物を保持するホルダーＨｏｓｔの原料パレット７にホスト化合物としてＣＢＰ（化合物Ｈ）をそれぞれ装填した。

次いで、各ホルダーに装着した加熱部材Ｈにより原料パレット７内の各化合物を気化させた後、導管９の端部より不活性ガスＧとしてアルゴンガスを供給しながら、ヒーター８による加熱温度及び各ホルダーの制御弁（ニードルバルブ）１０を適宜調整し、青色発光ドーパント（化合物Ｂ）を２５質量％、緑色発光ドーパント（化合物Ｂ）を０．２質量％、赤色発光ドーパント（化合物Ｒ）を０．２質量％、ホスト化合物（化合物Ｈ）を７４．６質量％含有する発光層形成用ガス４Ａを調製し、各化合物を含む発光層形成用ガス４Ａを蒸着用ヘッド２に導入し、ノズル３より正孔輸送層を設けた基板を搬送しながら、蒸着速度０．０００２ｎｍ／秒で出射した。

〈第２の蒸発源〉
上記第１の蒸着源において、発光層形成用ガス４Ａに代えて、青色発光ドーパント（化合物Ｂ）を１５質量％、緑色発光ドーパント（化合物Ｂ）を０．２質量％、赤色発光ドーパント（化合物Ｒ）を０．２質量％、ホスト化合物（化合物Ｈ）を８４．６質量％に変更した発光層形成用ガス４Ｂを用いた。

〈発光層の形成〉
図７のｂ）に示すように第１の蒸発源２Ａが形成するエリア１１と、第２の蒸着源２Ｂが形成する蒸着エリア１２とが全域でオーバーラップしている構成で、図８のｂ）に示す青色発光ドーパント濃度プロファイルを有する厚さ７０ｎｍの発光層４を形成した。

なお、発光層４における緑色発光ドーパント（化合物Ｂ）及び赤色発光ドーパントは、全域で０．２質量％の均一濃度分布である。

〔有機ＥＬ素子５の作製〕
上記有機ＥＬ素子４の作製において、発光層の形成方法４に代えて、下記発光層の形成方法５に変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子５を作製した。

（発光層の形成方法５）
〈第１の蒸発源〉
青色発光ドーパント（化合物Ｂ）を３５質量％、緑色発光ドーパント（化合物Ｂ）を０．２質量％、赤色発光ドーパント（化合物Ｒ）を０．２質量％、ホスト化合物（化合物Ｈ）を６４．６質量％含有する発光層形成用ガス５Ａを調製し、これを用いた。

〈第２の蒸発源〉
青色発光ドーパント（化合物Ｂ）を５質量％、緑色発光ドーパント（化合物Ｂ）を０．２質量％、赤色発光ドーパント（化合物Ｒ）を０．２質量％、ホスト化合物（化合物Ｈ）を９４．６質量％含有する発光層形成用ガス５Ａを調製し、これを用いた。

〈発光層の形成〉
図２に記載の構成からなる蒸着源を２基使用し、図７のｂ）で示す基板と蒸着源の配置で、基板面に対して蒸着源面を１５度傾斜させた配置とし、図８のｃ）に示すように、発光層形成時の青色発光ドーパント濃度を３５質量％、発光層形成完了時（発光層最表面部）で５質量％となるように、発光層全域で３５質量％から５質量％に変化する青色発光ドーパントの傾斜濃度を有する発光層５を形成した。この方法を発光層の形成方法５という。形成方法５で形成した発光層５は、全域が図５で示すエリアIIであり、エリアＩ及びエリアIIIは存在しない構成である。

なお、発光層５における緑色発光ドーパント（化合物Ｂ）及び赤色発光ドーパントは、全域で０．２質量％の均一濃度分布である。

〔有機ＥＬ素子６の作製〕
上記有機ＥＬ素子４の作製において、発光層の形成方法４に代えて、下記発光層の形成方法６に変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子６を作製した。

（発光層の形成方法６）
第１の蒸発源２Ａで用いる発光層形成用ガス（青色発光ドーパント：２５質量％）、第２の蒸発源２Ｂで用いる発光層形成用ガス（青色発光ドーパント：１５質量％）の組成はそれぞれ発光層の形成方法４と同様にした。

〈発光層の形成〉
図２に記載の構成からなる蒸着源を２基使用し、図３で示す基板と蒸着源の配置で、基板面に対して蒸着源面を１５度傾斜させた配置とし、第１の蒸着源２Ａのみで形成されるエリアＩと、第１の蒸着源２Ａと第２の蒸着源２ＢとがオーバーラップしているエリアIIと、第２の蒸着源２Ｂのみで形成されるエリアIIIを形成し、図８のｄ）に示すように、発光層の膜厚で形成開始から総膜厚の１０％までが青色発光ドーパントが２５質量％の均一濃度域であるエリアＩ、総膜厚の１０％以上、９０％までを、青色発光ドーパント濃度が２５％から１５％まで傾斜的に濃度が変化するエリアII、９０％から１００％までを青色発光ドーパントが１５質量％の均一濃度域であるエリアIIIとした発光層６を形成した。この方法を発光層の形成方法６という。なお、発光層６における緑色発光ドーパント（化合物Ｂ）及び赤色発光ドーパントは、全域で０．２質量％の均一濃度分布である。

〔有機ＥＬ素子７〜１１の作製〕
上記有機ＥＬ素子６の作製において、発光層形成時の第１の蒸発源２Ａにおける青色発光ドーパント及びホスト化合物濃度、第２の蒸発源２Ｂにおける青色発光ドーパント及びホスト化合物濃度と、エリアIIの比率を、表１に記載の条件に変更した以外は同様にして、それぞれ発光層の形成方法７〜１１として有機ＥＬ素子７〜１１の作製を作製した。

なお、発光層の形成方法７〜１１における青色発光ドーパント濃度プロファイルは、以下の通りである。

発光層の形成方法７：図９のａ）に示す青色発光ドーパント濃度プロファイル
発光層の形成方法８：図９のｂ）に示す青色発光ドーパント濃度プロファイル
発光層の形成方法９：図９のｃ）に示す青色発光ドーパント濃度プロファイル
発光層の形成方法１０：図９のｄ）に示す青色発光ドーパント濃度プロファイル
発光層の形成方法１１：図１０のａ）に示す青色発光ドーパント濃度プロファイル
なお、発光層７〜１１における緑色発光ドーパント（化合物Ｂ）及び赤色発光ドーパントは、全域で０．２質量％の均一濃度分布である。

〔有機ＥＬ素子１２の作製〕
上記有機ＥＬ素子６の作製において、発光層の形成方法６に代えて、下記発光層の形成方法１２を用いた以外は同様にして、有機ＥＬ素子１２を作製した。

（発光層の形成方法１２）
前記発光層の形成方法６に対し、図７のｃ）に示すように基板と各蒸着源面を平行に配置し、かつ第１の蒸発源２Ａが形成する蒸着エリア１１と、第２の蒸着源２Ｂが形成する蒸着エリア１２とが全くオーバーラップしない構成とし、これを発光層の形成方法１２とした。形成した発光層の青色発光ドーパント濃度プロファイルを、図１０のｂ）に示す。発光層の形成方法１２により形成された発光層は、エリアＩとエリアIIIのみで構成されている。

なお、発光層１２における緑色発光ドーパント（化合物Ｂ）及び赤色発光ドーパントは、全域で０．２質量％の均一濃度分布である。

〔有機ＥＬ素子１３の作製〕
上記有機ＥＬ素子７の作製において、発光層の形成方法７に代えて、下記発光層の形成方法１３を用いた以外は同様にして、有機ＥＬ素子１３を作製した。

（発光層の形成方法１３）
前記発光層の形成方法７に対し、図７のｃ）に示すように基板と各蒸着源面を平行に配置し、かつ第１の蒸発源２Ａが形成する蒸着エリア１１と、第２の蒸着源２Ｂが形成する蒸着エリア１２とが全くオーバーラップしない構成とし、これを発光層の形成方法１２とした。形成した発光層の青色発光ドーパント濃度プロファイルを、図１０のｃ）に示す。発光層の形成方法１３により形成された発光層は、エリアＩとエリアIIIのみで構成されている。

なお、発光層１３における緑色発光ドーパント（化合物Ｂ）及び赤色発光ドーパントは、全域で０．２質量％の均一濃度分布である。

〔有機ＥＬ素子１４の作製〕
上記有機ＥＬ素子６の作製において、発光層の形成方法６に代えて、下記発光層の形成方法１４を用いた以外は同様にして、有機ＥＬ素子１４を作製した。

（発光層の形成方法１４）
前記発光層の形成方法６に対し、図７のａ）に示すように基板と各蒸着源面を平行に配置した構成とした以外は同様にして発光層を形成し、これを発光層の形成方法１４とした。形成した発光層の青色発光ドーパント濃度プロファイルを、図１０のｄ）に示す。

なお、発光層１４における緑色発光ドーパント（化合物Ｂ）及び赤色発光ドーパントは、全域で０．２質量％の均一濃度分布である。

《有機ＥＬ素子の評価》
（ＴＯＦ−ＳＩＭＳによる濃度評価）
ＴＯＦ−ＳＩＭＳによる青色発光ドーパントの濃度測定は、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、発光層の陽極側端部から陰極側端部までの各材料の濃度を測定した。得られた結果を、図８〜図１０に示す。

（電力効率の測定）
分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング社製）を用いて、各有機ＥＬ素子の正面輝度及び輝度角度依存性を測定し、正面輝度１０００ｃｄ／ｍ^２における電力効率を求めた。なお、表２には、有機ＥＬ素子３の電力効率を１００とした際の相対値で表示した。

（駆動寿命の測定）
正面輝度１００００ｃｄ／ｍ^２を初期輝度として連続駆動時の輝度変動を測定し、その輝度半減時間を駆動寿命として求めた。なお、表２には、有機ＥＬ素子３の駆動寿命を１００とした際の相対値で表示した。

得られた結果を表２に示す。

表２に記載の結果より明らかなように、本発明で規定する構成からなる発光層を有する有機ＥＬ素子は、比較の有機ＥＬ素子１〜３、１２、１３に対し、電力効率及び駆動寿命に優れていることが分かる。

１ 蒸着源
２、２Ａ、２Ｂ 蒸着用ヘッド
３、３Ａ、３Ｂ ノズル
５、９ 導管
１０ 制御弁
１１、１２ 蒸着エリア
Ｇ ガス
Ｈ 加熱部材
Ｐ 基板
１０１ 有機ＥＬ素子
１０２ ガラスカバー
１０５ 陰極
１０６ 有機ＥＬ層
１０７ 透明電極付きガラス基板
１０８ 窒素ガス
１０９ 捕水剤

Claims (9)

1. 所定の一方向に移動する基板上に、有機化合物が充填された複数の蒸着源から該有機化合物を蒸着させて有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層を形成する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）該複数の蒸着源は、いずれもホスト化合物とドーパント化合物が充填されており、各ホスト化合物と各ドーパントをそれぞれ個別に加熱蒸発させることにより、気体状で混合され、
   ２）該複数の蒸着源は、お互いにホスト化合物に対するドーパント化合物の質量比率が異なっており、
   ３）該基板上における該複数の蒸着源の蒸着エリアが重なり合う領域が、全蒸着エリアの１０％以上であること、
   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. 前記基板上における前記複数の蒸着源の蒸着エリアが重なり合う領域が、全蒸着エリアの１０％以上９０％以下であ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. 前記複数の蒸着源に充填された前記ドーパント化合物が、全て同一であることを特徴とする請求項１または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. 前記複数の蒸着源に充填された前記ホスト化合物が、全て同一であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１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. 前記蒸着源の少なくとも一つが、複数のドーパント化合物を含有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１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. 前記ドーパント化合物が、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であり、前記複数の蒸着源における該青色発光ドーパントの濃度が異なり、前記発光層中で青色発光ドーパントが厚さ方向で傾斜濃度を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１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。
7. 前記ドーパント化合物が、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であり、前記複数の蒸着源における該緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントの濃度が等しく、前記発光層中で該緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントの濃度が厚さ方向で均一であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１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。
8. 前記蒸着源の吐出法線に対する面が、基板面と非平行であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１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。
9. 前記複数の蒸着源の吐出法線と、基板面とが交差する基板上での交差点が異なっていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１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。

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