有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法
【課題】 電気的特性に優れた有機ＥＬ素子を比較的安価に製造できる方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、第１有機層及び第２有機層の少なくとも２つの有機層と、前記第１有機層と第２有機層の間に両層の形成材料が混在した混合層と、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方法において、前記第１有機層の形成材料を含む第１蒸着源７２１と、前記第２有機層の形成材料を含む第２蒸着源７２２と、を備える蒸着装置７を用い、前記第１蒸着源７２１から気化された第１有機層の形成材料を基板７３の被処理面に衝突させて基板７３の被処理面に第１有機層を形成した後、前記第１有機層の形成材料がマイグレーション状態中に、前記第２蒸着源７２２から気化された第２有機層の形成材料を前記第１有機層へと衝突させて蒸着する。
【解決手段】 本発明は、第１有機層及び第２有機層の少なくとも２つの有機層と、前記第１有機層と第２有機層の間に両層の形成材料が混在した混合層と、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方法において、前記第１有機層の形成材料を含む第１蒸着源７２１と、前記第２有機層の形成材料を含む第２蒸着源７２２と、を備える蒸着装置７を用い、前記第１蒸着源７２１から気化された第１有機層の形成材料を基板７３の被処理面に衝突させて基板７３の被処理面に第１有機層を形成した後、前記第１有機層の形成材料がマイグレーション状態中に、前記第２蒸着源７２２から気化された第２有機層の形成材料を前記第１有機層へと衝突させて蒸着する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に設けられた発光層を含む有機エレクトロルミネッセンス層と、を有する。以下、有機エレクトロルミネッセンスを「有機ＥＬ」と記す。
有機ＥＬ素子においては、電極から発光層に注入された電子及び正孔が再結合することにより、励起子（エキシトン）を生じる。この励起子が基底状態に戻るときに発光する。
【０００３】
前記有機ＥＬ層は、例えば、陽極側に設けられる正孔注入層及び正孔輸送層と、陰極側に設けられる電子注入層及び電子輸送層と、正孔輸送層と電子輸送層の間に設けられる発光層と、を有する。前記正孔輸送層は、発光層に正孔を注入する機能を有し、前記電子輸送層は、発光層に電子を注入する機能を有する。
特許文献１には、正孔及び電子を発光層にスムースに移動させるために、正孔輸送層と発光層の間、又は、発光層と電子輸送層の間の少なくとも何れか一方の間に、両層の形成材料が混じった混合層を形成した有機ＥＬ素子が開示されている。
このような有機ＥＬ素子は、例えば、第１の蒸着装置を用いて電極を有する基板の電極面に正孔輸送層を蒸着し、次に、第２の蒸着装置を用いて正孔輸送層の表面に混合層を共蒸着し、さらに、第３の蒸着装置を用いて混合層の表面に発光層を蒸着することにより、製造できる。
【０００４】
しかしながら、上記製造方法にあっては、混合層を有する有機ＥＬ層を形成するために、独立した３つの蒸着装置（つまり、独立した３つの蒸着チャンバー）が必要となる。
このため、有機ＥＬ層を製造するための設備コストが上がり、結果的に、有機ＥＬ素子のコストダウンを図れない。
また、基板を独立した３つの蒸着チャンバー間に移動させなければならず、蒸着処理に比較的時間を要する。特に、ロールツーロール方式で基板に有機ＥＬ層を形成する場合には、製造効率が悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１９００８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、電気的特性に優れた有機ＥＬ素子を比較的安価に製造できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記問題点に鑑みて、１つの蒸着装置で、２つの有機層の間に、両層の形成材料が混在した混合層を形成することに着目した。
具体的には、１つの蒸着装置のチャンバー内に、２つの有機層の形成材料をそれぞれ収納した２つの蒸着源を並設し、１つの有機層の形成材料を基板に蒸着して蒸着膜を形成した後、その蒸着膜の表面にもう１つの有機層の形成材料を蒸着するという方法である。
しかしながら、単に、２つの有機層の形成材料を順に蒸着させても、２つの有機層の間に混合層を形成できず、又、混合層を形成できたとしても電気的特性に劣る有機ＥＬ素子しか得られない。
本発明者らは、さらに、試行錯誤を繰り返し、鋭意研究した結果、本発明を創作した。
【０００８】
本発明は、第１有機層及び第２有機層の少なくとも２つの有機層と、前記第１有機層と第２有機層の間に両層の形成材料が混在した混合層と、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方法において、前記第１有機層の形成材料を含む第１蒸着源と、前記第２有機層の形成材料を含む第２蒸着源と、を備える蒸着装置を用い、前記第１蒸着源から気化された第１有機層の形成材料を基板の被処理面に衝突させて前記基板の被処理面に第１有機層を形成した後、前記第１有機層の形成材料がマイグレーション状態中に、前記第２蒸着源から気化された第２有機層の形成材料を前記第１有機層へと衝突させて混合層を形成する。
【０００９】
本発明の好ましい製造方法は、前記第２蒸着源が、気化された第２有機層の形成材料の出口となる吐出口を備え、前記第２蒸着源の吐出口と前記基板の被処理面との間隔が、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとされている。
【００１０】
本発明の好ましい製造方法は、前記第１蒸着源が、気化された第１有機層の形成材料の出口となる吐出口を備え、前記第１蒸着源の吐出口と前記基板の被処理面との間隔が、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとされている。
【００１１】
本発明の好ましい製造方法は、前記第１有機層を形成した後、０．３秒〜３．０秒の間に、前記気化させた第２有機層の形成材料を前記第１有機層に衝突させる。
【００１２】
本発明の好ましい製造方法は、前記第２有機層の形成材料の蒸着速度が、それぞれ４０ｎｍ／秒〜５００ｎｍ／秒である。
【００１３】
本発明の好ましい製造方法は、前記第１蒸着源及び第２蒸着源と前記基板とを相対移動させながら前記第１有機層の形成材料及び第２有機層の形成材料を順に衝突させる。
【００１４】
本発明の好ましい製造方法は、前記第１蒸着源及び第２蒸着源が、蒸着装置の１つのチャンバー内に並設されており、前記チャンバー内においてロールツーロール方式でシート状の基板を移動させながら、前記第１有機層の形成材料及び第２有機層の形成材料を順に衝突させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の製造方法によれば、２つの有機層の間に混合層を有する有機ＥＬ層を、１つの蒸着装置のチャンバー内で形成することができるので、比較的安価に有機ＥＬ素子を製造できる。また、本発明の製造方法によれば、２つの有機層の間に適切な混合層を形成できるので、電気的特性に優れた有機ＥＬ素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の１つの実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断面図。
【図２】本発明の他の実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断面図。
【図３】本発明の他の実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断面図。
【図４】本発明の他の実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断面図。
【図５】本発明の製造方法に使用される有機ＥＬ層を形成するための蒸着装置の概念図。
【図６】本発明の１つの実施形態に係る蒸着装置の概略断面図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る蒸着装置の概略断面図。
【図８】実施例１乃至４及び比較例１の有機ＥＬ素子の、エッチング深さとＡｌｑ３の濃度の測定結果のグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［本発明の製造方法で得られる有機ＥＬ素子］
本発明の製造方法で得られる有機ＥＬ素子は、２つの電極の間に有機ＥＬ層を有する。
前記有機ＥＬ層は、第１有機層及び第２有機層の少なくとも２つの有機層と、前記２つの有機層の間に介在し且つ両層の形成材料が混在した混合層と、を有する。
具体的には、本発明の有機ＥＬ素子は、第１電極と、第２電極と、第１電極と第２電極の間に設けられた有機ＥＬ層と、を有し、前記有機ＥＬ層が、第１有機層と混合層と第２有機層との積層構造部を少なくとも１つ有する。
なお、本明細書において、用語の接頭語として、第１、第２などを付す場合があるが、この接頭語は、用語を区別するためだけに付加されたものであり、順序や優劣などの特別な意味を持たない。
【００１８】
前記有機ＥＬ層は、第１電極と第２電極の間に１つ設けられていてもよいし、或いは、その間に２つ以上設けられていてもよい。有機ＥＬ層が２つ以上設けられる場合には、各有機ＥＬ層の間に、分離層が設けられることが好ましい。
また、前記有機層は、少なくとも２つ存在していればよく、有機層は、例えば、３つ以上でもよい。
さらに、有機層が３つ以上設けられる場合、全ての有機層の間に、それぞれ混合層が設けられていてもよいし、３つ以上の有機層の中から選ばれる隣接する２つの有機層の間にのみ、１つの混合層が設けられていてもよい。
【００１９】
前記有機ＥＬ層としては、例えば、（Ａ）正孔輸送層、発光層及び電子輸送層の、３つの有機層からなる構造（以下、この構造のものを「Ａタイプの有機ＥＬ層」という）、（Ｂ）正孔輸送層及び発光層の、２つの有機層からなる構造（以下、この構造のものを「Ｂタイプの有機ＥＬ層」という）、（Ｃ）発光層及び電子輸送層、の２つの有機層からなる構造（以下、この構造のものを「Ｃタイプの有機ＥＬ層」という）、などが挙げられる。
前記Ｂタイプの有機ＥＬ層は、発光層が電子輸送層を兼用している。前記Ｃタイプの有機ＥＬ層は、発光層が正孔輸送層を兼用している。
【００２０】
本発明の好ましい有機ＥＬ層は、前記正孔輸送層と発光層の間に、又は、前記発光層と電子輸送層の間の少なくとも何れか一方の間に、両層の形成材料が混在した混合層を有する。
例えば、前記Ａタイプの有機ＥＬ層は、正孔輸送層と発光層の間に、正孔輸送層の形成材料と発光層の形成材料が混在した混合層（以下、正孔輸送層の形成材料と発光層の形成材料が混在した混合層を「正孔輸送混合層」という）を有する、又は、発光層と電子輸送層の間に、発光層の形成材料と電子輸送層の形成材料が混在した混合層（以下、発光層の形成材料と電子輸送層の形成材料が混在した混合層を「電子輸送混合層」という）を有する。或いは、前記Ａタイプの有機ＥＬ層は、正孔輸送層と発光層の間に正孔輸送混合層を有し且つ発光層と電子輸送層の間に電子輸送混合層を有する。
【００２１】
図１は、本発明のＡタイプの有機ＥＬ層４ａを有する有機ＥＬ素子１０ａの１つの構成例を示す参考図である。
図１において、有機ＥＬ素子１０ａは、下から順に、基板２ａと、基板２ａに積層された第１電極３ａと、第１電極３ａに積層された正孔輸送層４１ａと、正孔輸送層４１ａに積層された発光層４２ａと、発光層４２ａに積層された電子輸送層４３ａと、電子輸送層４３ａに積層された第２電極５ａと、を有する。前記正孔輸送層４１ａと発光層４２ａの間には、正孔輸送混合層４１２ａが設けられており、前記発光層４２ａと電子輸送層４３ａの間には、電子輸送混合層４２３ａが設けられている。
【００２２】
図２は、本発明のＡタイプの有機ＥＬ層４ａを有する有機ＥＬ素子１１ａの他の構成例を示す参考図である。
図２の有機ＥＬ素子１１ａは、前記発光層４２ａと電子輸送層４３ａの間に電子輸送混合層が存在していないことを除いて、図１の有機ＥＬ素子１０ａと同様である。
【００２３】
図３は、本発明のＢタイプの有機ＥＬ層４ｂを有する有機ＥＬ素子１０ｂの１つの構成例を示す参考図である。
図３において、有機ＥＬ素子１０ｂは、下から順に、基板２ｂと、基板２ｂに積層された第１電極３ｂと、第１電極３ｂに積層された正孔輸送層４１ｂと、正孔輸送層４１ｂに積層された発光層４２ｂと、発光層４２ｂに積層された第２電極５ｂと、を有する。前記正孔輸送層４１ｂと発光層４２ｂの間には、正孔輸送混合層４１２ｂが設けられている。
【００２４】
図４は、本発明のＣタイプの有機ＥＬ層４ｃを有する有機ＥＬ素子１０ｃの１つの構成例を示す参考図である。
図４において、有機ＥＬ素子１０ｃは、下から順に、基板２ｃと、基板２ｃに積層された第１電極３ｃと、第１電極３ｃに積層された発光層４２ｃと、発光層４２ｃに積層された電子輸送層４３ｃと、電子輸送層４３ｃに積層された第２電極５ｃと、を有する。前記発光層４２ｃと電子輸送層４３ｃの間には、電子輸送混合層４２３ｃが設けられている。
【００２５】
図１乃至図４の各有機ＥＬ素子１０ａ，１１ａ，１０ｂ，１０ｃにおいては、第１電極３ａ，３ｂ，３ｃが基板２ａ，２ｂ，２ｃに設けられているが、これに代えて、第２電極５ａ，５ｂ，５ｃが基板２ａ，２ｂ，２ｃに設けられていてもよいし、或いは、第１電極３ａ，３ｂ，３ｃ及び第２電極５ａ，５ｂ，５ｃがそれぞれ別個の基板（図示せず）に設けられていてもよい。
また、図１乃至図４の各有機ＥＬ素子１０ａ，１１ａ，１０ｂ，１０ｃにおいて、必要に応じて、第１電極３ａ，３ｂ，３ｃと正孔輸送層４２ａ，４２ｂ，４２ｃの間に正孔注入層（図示せず）が設けられてもよいし、或いは、電子輸送層４３ａ，４３ｂ，４３ｃと第２電極５ａ，５ｂ，５ｃの間に電子注入層（図示せず）が設けられていてもよい。
正孔注入層が設けられる場合、正孔輸送層４２ａ，４２ｂ，４２ｃと正孔注入層の間に、両層の形成材料が混在した混合層（図示せず）が設けられていてもよい。電子注入層が設けられる場合、電子輸送層４３ａ，４３ｂ，４３ｃと電子注入層の間に、両層の形成材料が混在した混合層（図示せず）が設けられていてもよい。
【００２６】
ただし、図１乃至図４は、第１電極３ａ，３ｂ，３ｃを陽極とし且つ第２電極５ａ，５ｂ，５ｃを陰極とする場合の有機ＥＬ素子の構成例をそれぞれ示している。
第１電極３ａ，３ｂ，３ｃを陰極とし且つ第２電極５ａ，５ｂ，５ｃを陽極とする場合には、それに応じて、有機ＥＬ層４ａ，４ｂ，４ｃを構成する各層の順序が変更される。
なお、図１乃至図４に表示された各層の厚み比は、実際とは異なっていることに留意されたい。
また、本明細書において、「ＡＡＡ〜ＢＢＢ］という表記は、「ＡＡＡ以上ＢＢＢ以下」を意味する。
【００２７】
（基板）
上述の基板は、特に限定されず、例えば、ガラス板；セラミック板；合成樹脂製フィルム；ステンレス、銅、チタン、アルミニウムなどの金属板；などが挙げられる。発光層の光を基板を通じて外部に出射させる場合には、透光性を有する基板が用いられる。透光性を有する基板としては、ガラス板、透明な合成樹脂製フィルムなどが挙げられる。また、基板上に絶縁層が設けられていてもよい。
なお、基板の表面には、有機ＥＬ素子を駆動させるための各種配線、駆動回路、及び／又はスイッチング素子などが設けられていてもよい。
【００２８】
（電極）
上述の第１電極及び第２電極は、それぞれ導電性を有する膜からなる。
第１電極及び第２電極の各形成材料は、それぞれ特に限定されない。
いずれか一方の電極を陽極として使用する場合、その形成材料としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）；酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）；金；白金；ニッケル；タングステン；銅；銀；アルミニウム；などが挙げられる。
いずれか他方の電極を陰極として使用する場合、その形成材料としては、アルミニウム；リチウムやセシウムのようなアルカリ金属；マグネシウムやカルシウムのようなアルカリ土類金属；イッテルビウムのような希土類金属；アルミニウム−リチウム合金やマグネシウム−銀合金のような合金；などが挙げられる。
【００２９】
なお、発光層からの光を外部に出射させるために、第１電極及び第２電極の一方又は両方は、透光性を有する必要がある。従って、第１電極及び第２電極のうち少なくとも一方は、例えば、透光性を有する形成材料からなる導電膜；透光性を有するように非常に薄い導電膜（例えば、厚み数ｎｍ〜数十ｎｍ程度）；などから形成される。透光性を有する電極の形成材料としては、例えば、ＩＴＯや酸化亜鉛のような金属酸化物が挙げられる。
第１電極及び第２電極の形成方法は、特に限定されず、例えば、蒸着法、スパッタ法、インクジェット法などが挙げられる。
【００３０】
（正孔輸送層及び正孔注入層）
上述の正孔輸送層は、陽極（電極）から注入された正孔を発光層へ輸送する機能を有する層である。上述の正孔注入層は、前記陽極から正孔輸送層へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。正孔輸送層及び正孔注入層は、必ずしも必要ではない。もっとも、有機ＥＬ素子には、少なくとも正孔輸送層が設けられていることが好ましく、正孔輸送層及び正孔注入層の双方が設けられていることがより好ましい。
正孔輸送層を設けることによって、正孔が発光層へ注入され易くなり、更に、発光層からの光が電極の金属によって消光することを防止できる。
【００３１】
前記正孔輸送層の形成材料は、正孔輸送機能を有する材料であれば特に限定されない。正孔輸送層の形成材料としては、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（ＮＰＢ）や４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＴＰＤ）のような芳香族アミン化合物；１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼンのようなカルバゾール誘導体；などが挙げられる。正孔輸送層の形成材料は、１種単独で又は２種以上を併用してもよい。
【００３２】
前記正孔注入層の形成材料は、特に限定されず、例えば、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物やタンタル酸化物のような金属酸化物；フタロシアニンのようなフタロシアニン化合物；３，４−エチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の混合物（略称：ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）のような高分子化合物；上記正孔輸送層の形成材料；などが挙げられる。正孔注入層の形成材料は、１種単独で又は２種以上を併用してもよい。
本発明において、有機ＥＬ層を構成する正孔輸送層及び正孔注入層は、蒸着法によって形成される。
【００３３】
（発光層）
上述の発光層の形成材料は、発光性を有する材料であれば特に限定されない。発光層の形成材料としては、例えば、低分子蛍光発光材料、又は、低分子燐光発光材料を用いることができる。
【００３４】
低分子発光材料としては、例えば、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）などの芳香族ジメチリデン化合物；５−メチル−２−［２−［４−（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）フェニル］ビニル］ベンゾオキサゾールなどのオキサジアゾール化合物；３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）などのトリアゾール誘導体；１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼンなどのスチリルベンゼン化合物；ベンゾキノン誘導体；ナフトキノン誘導体；アントラキノン誘導体；フルオレノン誘導体；アゾメチン亜鉛錯体やトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などの有機金属錯体；など挙げられる。
【００３５】
また、発光層の形成材料として、ホスト材料中に発光性のドーパント材料をドープしたものを用いてもよい。
前記ホスト材料としては、例えば、上述の低分子発光材料を用いることができ、これ以外に、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（ｍＣＰ）、４，４’−ビス［９−ジカルバゾリル］−２，２’−ビフェニル（ＣＢＰ）、２，６−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ピリジン、９，９−ジ（４−ジカルバゾール−ベンジル）フルオレン（ＣＰＦ）などのカルバゾール誘導体などを用いることができる。
【００３６】
前記ドーパント材料としては、例えば、スチリル誘導体；ペリレン誘導体；トリス（２−フェニルピリジル）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）やトリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）などの有機イリジウム錯体などの燐光発光性金属錯体；などを用いることができる。
さらに、発光層の形成材料には、上述の正孔輸送層の形成材料、後述の電子輸送層の形成材料、各種添加剤などが含まれていてもよい。
本発明において、有機ＥＬ層を構成する発光層は、蒸着法によって形成される。
【００３７】
（電子輸送層及び電子注入層）
上述の電子輸送層は、陰極（電極）から注入された電子を発光層へ輸送する機能を有する層である。上述の電子注入層は、前記陰極から電子輸送層へ電子の注入を補助する機能を有する層である。電子輸送層及び電子注入層は、必ずしも必要ではない。もっとも、有機ＥＬ素子には、少なくとも電子輸送層が設けられていることが好ましく、電子輸送層及び電子注入層の双方が設けられていることがより好ましい。
電子輸送層を設けることによって、電子が発光層へ注入され易くなり、更に、発光層からの光が電極の金属によって消光することを防止できる。
【００３８】
前記電子輸送層の形成材料は、電子輸送機能を有する材料であれば特に限定されない。電子輸送層の形成材料としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）やビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＢＡｌｑ）のような有機金属錯体；２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）や１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（ＯＸＤ−７）のような複素芳香族化合物；などが挙げられる。電子輸送層の形成材料は、１種単独で又は２種以上を併用してもよい。
【００３９】
前記電子注入層の形成材料は、特に限定されず、例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）やフッ化セシウム（ＣｓＦ）のようなアルカリ金属化合物；フッ化カルシウム（ＣａＦ２）のようなアルカリ土類金属化合物；上記電子輸送層の形成材料；などが挙げられる。電子注入層の形成材料は、１種単独で又は２種以上を併用してもよい。
本発明において、有機ＥＬ層を構成する電子注入層及び電子輸送層は、蒸着法によって形成される。
【００４０】
上記有機ＥＬ素子の電極に電圧を印加すると、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔とが発光層において再結合する。発光層の有機化合物が、励起状態から基底状態に戻るときに発光する。
上記有機ＥＬ層は、正孔輸送混合層、又は／及び、電子輸送混合層を有するので、正孔輸送層と発光層の間、又は／及び、電子輸送層と発光層の間における正孔及び電子の移動障壁が緩和される。このため、発光層内へ正孔又は／及び電子をスムースに注入できる。かかる有機ＥＬ層を有する本発明の有機ＥＬ素子は、発光効率に優れている。
【００４１】
［有機ＥＬ素子の製造方法］
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、有機ＥＬ層の形成において特徴があり、この有機ＥＬ層は、第１有機層及び第２有機層の少なくとも２つの有機層と、前記第１有機層と第２有機層の間に両層の形成材料が混在した混合層と、を有する。かかる有機ＥＬ層は、２つの電極の間に設けられる。
すなわち、本発明の製造方法は、前記有機ＥＬ層を形成するにあたって、第１有機層の形成材料（以下、「第１形成材料」という場合がある）を含む第１蒸着源と、第２有機層の形成材料（以下、「第２形成材料」という場合がある）を含む第２蒸着源と、を備える蒸着装置を用い、前記第１蒸着源から気化された第１形成材料を基板の被処理面に衝突させて基板の被処理面に第１有機層を形成した後、前記第１形成材料がマイグレーション状態中に、前記第２蒸着源から気化させた第２形成材料を前記第１有機層へと衝突させて混合層を形成すると同時に第２有機層を形成する。
【００４２】
ここで、本発明において、前記第１形成材料がマイグレーション状態とは、第１有機層（蒸着膜）となった第１形成材料が完全に固化しておらず、その第１形成材料の分子が、気化された第２形成材料の分子の衝突によって移動し得る状態を意味する。
また、気化とは、固相−液相−気相に変化して気体化する場合、及び、固相−気相に変化（昇華）して気体化する場合などを含む意味である。
本発明の製造方法は、蒸着膜となって付着した第１形成材料がマイグレーション状態のときに、気化された第２形成材料を衝突させることにより、第１形成材料（蒸着膜である第１有機層）中に第２形成材料が入り込んでいく。このため、第１有機層（蒸着膜）の表面に第１形成材料と第２形成材料が混在した領域（混合層）が生じ、その領域の上に、第２有機層（第２形成材料からなる蒸着膜）が生じる。前記領域は、通常、その厚み方向において、第１有機層に近づくに従って第１形成材料の重量％が増し、第２有機層に近づくに従って第２形成材料の重量％が増すというグラデーションを有する。そのため、第１有機層と第２有機層の間に実質的に界面を有しない有機ＥＬ層を形成できる。
以下、各工程を分説しながら、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法を具体的に説明する。
【００４３】
本発明の有機ＥＬ素子の製造は、時系列的には、基板に第１電極を形成する工程、前記第１電極に有機ＥＬ層を形成する工程、有機ＥＬ層に第２電極を形成する工程、に大別できる。
【００４４】
（第１電極の形成工程）
本工程は、基板の一方面に第１電極を形成する工程である。
基板は、上記例示の中から適宜選択して使用できる。特に、ロールツーロール方式によって有機ＥＬ素子を製造できることから、長尺状で且つシート状の基板であって、可とう性を有する基板を用いることが好ましい。なお、長尺状とは、縦方向（幅方向と直交する方向）の長さが幅方向の長さに対して十分に長い帯形状をいい、例えば、縦方向の長さが幅方向の長さの１０倍以上、好ましくは３０倍以上である。
【００４５】
前記基板の一方面に、インジウム錫酸化物などの電極の形成材料を積層することにより、基板に第１電極を形成できる。
第１電極は、従来公知の方法で形成できる。第１電極の形成方法としては、例えば、スパッタ法、蒸着法、インクジェット法などが挙げられる。
なお、基板が第１電極の機能を有する場合には、本工程を必ずしも行う必要はなく、その基板そのものを第１電極として利用してもよい。
【００４６】
（有機ＥＬ層の形成工程）
本工程は、第１有機層及び第２有機層の少なくとも２つの有機層と、前記第１有機層と第２有機層の間に両層の形成材料が混在した混合層と、を有する有機ＥＬ層を形成する工程である。
前記有機層を３層以上設ける場合には、その中から選ばれる２つの隣接した有機層の間に混合層を有していることを条件として、他の有機層の間にも混合層が設けられていてもよいし、或いは、その他の有機層の間に混合層が設けられていなくてもよい。
【００４７】
有機ＥＬ層を構成する各有機層は、蒸着法によって形成される。
蒸着には、前記第１有機層の形成材料を含む第１蒸着源と、前記第２有機層の形成材料を含む第２蒸着源と、を備える蒸着装置が用いられる。
なお、上述のように、有機層を３層以上設ける場合には、さらに、第３有機層の形成材料（以下、「第３形成材料」という場合がある）を含む第３蒸着源などを備える蒸着装置が用いられる。つまり、蒸着装置は、第１蒸着源及び第２蒸着源の少なくとも２つの蒸着源を備えている。好ましくは、それらの蒸着源は１つのチャンバー内に配置される。
【００４８】
図５は、有機ＥＬ層を形成する蒸着装置の概念図である。
図５において、蒸着装置７は、内部が真空とされたチャンバー７１と、前記チャンバー７１内に配置された第１蒸着源７２１及び第２蒸着源７２２と、を有する。第１蒸着源７２１及び第２蒸着源７２２は、気化された第１形成材料及び第２形成材料の出口となる吐出口７２１ｅ，７２２ｅを備えている。
また、第１蒸着源７２１及び第２蒸着源７２２は、１つのチャンバー７１内に並べて配置されている。これらの蒸着源７２１，７２２を１つのチャンバー７１内に配置することにより、設備のコストダウンを図ることができる。
【００４９】
第１蒸着源７２１及び第２蒸着源７２２は、気化された各形成材料が基板７３の被処理面に対して略直交する方向に衝突するように、吐出口７２１ｅ，７２２ｅをそれぞれ基板７３の被処理面に対向させて配置されている。
本発明の蒸着装置７においては、第２蒸着源７２２の吐出口７２２ｅと基板７３の被処理面との間隔Ｄ２を、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとすることが重要である。他方、第１蒸着源７２１の吐出口７２１ｅと基板７３の被処理面との間隔Ｄ１は、特に限定されないが、この間隔Ｄ１も０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとすることが好ましい。
なお、前記間隔Ｄ１，Ｄ２は、基板の被処理面に対して略直交する方向における被処理面と吐出口の直線長さである。
【００５０】
また、蒸着装置７には、チャンバー７３内において各蒸着源７２１，７２２と基板７３とを相対移動させるための搬送装置が具備されている。前記相対移動の速度は、蒸着中において、一定であることが好ましい。
搬送装置は、各蒸着源の吐出口と基板との間隔を保ちながら各蒸着源のみを移動させる、若しくは、同様に保ちながら基板のみを移動させる、又は、同様に保ちながら各蒸着源と基板とをそれぞれ反対方向に移動させる、のいずれでもよい。
簡易に装置を構成できることから、搬送装置は、各蒸着源をチャンバーの所定位置に固定し、前記吐出口と基板との間隔を保ちながら基板のみを移動させるように構成されていることが好ましい。図示例は、ロールツーロール方式の基板７３であるので、シート状の基板７３を一方向に送出及び巻取るローラ７４が搬送装置として用いられている。
前記第１蒸着源７２１は、前記基板７３の搬送方向の上流側に配置され、第２蒸着源７２２は、その下流側に配置されている。
【００５１】
また、併設された第１蒸着源７２１と第２蒸着源７２２との間には、防着壁７５が設けられている。防着壁７５により、気化された第１形成材料が第２蒸着源７２２内に進入すること、及び／又は、気化された第２形成材料が第１蒸着源７２１内に進入することを防止できる（つまり、各蒸着源の汚染を防止できる）。
【００５２】
上記蒸着装置７を用いて、有機ＥＬ層を形成する場合、まず、第１電極を有する基板７３を、搬送装置７４によって、真空状態のチャンバー７１内に導入する。なお、前記真空は、真空度１０−１Ｐａ以下を意味する。
第１蒸着源７２１を加熱して、第１形成材料を気化させ、その気化された第１形成材料を吐出口７２１ｅから放出させる。吐出口７２１ｅからチャンバー７１内に出た第１形成材料は、前記基板７３の被処理面（第１電極の表面）に衝突し付着する。そして、基板７３の被処理面に、第１形成材料からなる蒸着膜である、第１有機層が形成される。
【００５３】
続いて、第２蒸着源７２２を加熱して、第２形成材料を気化させ、その気化された第２形成材料を吐出口７２２ｅから放出させる。吐出口７２２ｅからチャンバー７１内に出た第２形成材料は、前記第１形成材料からなる蒸着膜である第１有機層の表面に衝突し付着する。
気化された第２形成材料は、前記蒸着膜となった第１形成材料がマイグレーション状態の間に衝突させる。第１形成材料がマイグレーション状態のときに、気化された第２形成材料を衝突させることにより、第１形成材料と第２形成材料が混在した領域である、混合層を形成できる。
【００５４】
第１形成材料及び第２形成材料の各蒸着速度は、特に限定されないが、第２形成材料の蒸着速度は、４０ｎｍ／秒〜５００ｎｍ／秒であることが好ましく、さらに、第１形成材料及び第２形成材料の各蒸着速度が、いずれも４０ｎｍ／秒〜５００ｎｍ／秒であることがより好ましい。
また、第１蒸着源７２１及び第２蒸着源７２２の加熱温度は、第１形成材料及び第２形成材料を気化させるに十分な温度であればよい。
このようにして、第１形成材料の蒸着膜（第１有機層）と、第１形成材料と第２形成材料が混在した領域（混合層）と、第２形成材料の蒸着膜（第２有機層）が一体となった有機ＥＬ層を形成できる。
得られた有機ＥＬ層を備える有機ＥＬ素子は、電気的特性に優れている。
【００５５】
本発明者らは、本発明の製法によって電気的特性に優れた有機ＥＬ素子が得られる理由を下記のように推定している。
第１形成材料を蒸着して蒸着膜を形成した直後は、その蒸着膜は安定的でなく、第１形成材料が動き得る状態にある。この第１形成材料が移動し得る状態のときに、第２形成材料を衝突させることにより、蒸着膜を構成する第１形成材料中に第２形成材料が入り込んでいく。このため、前記蒸着膜の表面に、第１形成材料と第２形成材料が段階的に混じった領域が生じる。よって、得られた有機ＥＬ素子は、２つの有機層の間に、両形成材料のグラデーションが良好な混合層が存在しているので、優れた電気的特性を有する。
【００５６】
第２蒸着源の吐出口と基板の被処理面との間隔を０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとすると、グラデーションが特に良好な混合層を形成できる。
前記間隔が０．１ｍｍ未満では、第２蒸着源から気化された第２形成材料が、第１有機層に強く衝突し過ぎる。このため、前記第１有機層の厚み方向に第２形成材料が深く入り込み過ぎる、又は、気化された第２形成材料が第１形成材料を基板から弾き飛ばす。よって、前記間隔が０．１ｍｍ未満では、良好な混合層を有する有機ＥＬ層を形成できないおそれがある。
他方、前記間隔が５．０ｍｍを越えると、第２形成材料を所定の蒸着速度で蒸着することが困難となり（第２形成材料からなる蒸着膜である第２有機層を、所定の厚みに形成するために時間がかかり）、第１有機層に対する第２形成材料の入り込み量が少なくなる。よって、前記間隔が５．０を越えると、良好な混合層を有する有機ＥＬ層を形成できないおそれがある。
【００５７】
また、第１蒸着源の吐出口と基板の被処理面との間隔を０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとすると、所定の厚みを有する第１有機層を形成できる。
前記間隔が０．１ｍｍ未満では、第１蒸着源から気化された第１形成材料が、基板の被処理面に強く衝突し過ぎる。このため、気化された第１形成材料が前記被処理面上で弾けて、所定の厚みを有する第１有機層を形成することが困難となる。
他方、前記間隔が５．０ｍｍを越えると、第１形成材料を所定の蒸着速度で蒸着することが困難となる。つまり、第１形成材料からなる蒸着膜である第１有機層を、所定の厚みに形成するために時間がかかる。
【００５８】
本発明者らの検証によれば、第１有機層を形成した後、０．３秒〜３．０秒の間に、気化させた第２形成材料を前記第１有機層に衝突させることが好ましい。
前記第１有機層を形成した後、０．３秒未満の間は、前記第１有機層中の第１形成材料の動きの自由度が大きすぎる。このため、前記０．３秒未満の間に、第２形成材料を前記第１有機層に衝突させると、第１有機層の厚み方向に第２形成材料が深く入り込み過ぎる、又は、気化された第２形成材料が第１形成材料を基板から弾き飛ばす。よって、良好な混合層を有する有機ＥＬ層を形成できないおそれがある。
前記第１有機層を形成した後、３．０秒を越えた後は、前記第１有機層中の第１形成材料の動きの自由度が小さくなっている。このため、前記３．０秒を越えた後に、第２形成材料を前記第１有機層に衝突させると、第１有機層に対する第２形成材料の入り込み量が少なくなるおそれがある。よって、良好な混合層を有する有機ＥＬ層を形成できないおそれがある。
【００５９】
また、上述のように、第２形成材料の蒸着速度は、４０ｎｍ／秒〜５００ｎｍ／秒であることが好ましい。
第２形成材料の蒸着速度が４０ｎｍ／秒未満であると、気化された第２形成材料が第１有機層に入り込むほどの衝突エネルギーを有さない。このため、良好な混合層を有する有機ＥＬ層を形成できないおそれがある。
第２形成材料の蒸着速度が５００ｎｍ／秒を越えると、気化された第２形成材料の衝突エネルギーが強すぎて、良好な混合層を有する有機ＥＬ層を形成できないおそれがある。
【００６０】
図６は、上記Ａタイプの有機ＥＬ層を形成するための蒸着装置の１つの構成例を示す参考図である。
図６において、蒸着装置８は、内部が真空とされたチャンバー８１と、前記チャンバー８１内に設けられた各蒸着源８２１，８２２，８２３と、前記チャンバー８１内に基板８３を搬送する搬送装置８４と、を有する。
【００６１】
図６においては、蒸着源として、第１形成材料８６１を気化させる第１蒸着源８２１と、第２形成材料８６２を気化させる第２蒸着源８２２と、第３形成材料８６３を気化させる第３蒸着源８２３と、が設けられている。
第１蒸着源８２１、第２蒸着源８２２及び第３蒸着源８２３は、基板８３の搬送方向に順に並べられ、１つのチャンバー８１内に固定されている。
【００６２】
第１蒸着源８２１と第２蒸着源８２２との間隔及び第２蒸着源８２２と第３蒸着源８２３との間隔は、蒸着速度及び基板８３の搬送速度などを考慮して適宜設定される。具体的には、上述のように、１つの蒸着膜を形成した後、０．３秒〜３．０秒の間に、その蒸着膜に次の形成材料を衝突させることが好ましい。連続的に蒸着が行われるロールツーロール方式にあっては、各蒸着源８２１，８２２，８２３の配置間隔及び／又は基板８３の搬送速度を適宜調整することにより、前記０．３秒〜３．０秒の間に、次の形成材料を衝突させることができるようになる。
なお、第１蒸着源８２１と第２蒸着源８２２との間隔及び第２蒸着源８２２と第３蒸着源８２３との間隔は、基板の搬送方向における各蒸着源の吐出口の中心間の直線長さに相当する。
【００６３】
第１蒸着源８２１、第２蒸着源８２２及び第３蒸着源８２３は、第１形成材料８６１、第２形成材料８６２及び第３形成材料８６３をそれぞれ収納する耐熱性容器８２１ｆ，８２２ｆ，８２３ｆと、耐熱性容器８２１ｆ，８２２ｆ，８２３ｆの先端部に設けられ且つ気化された各形成材料の出口となる吐出口８２１ｅ，８２２ｅ，８２３ｅと、耐熱性容器８２１ｆ，８２２ｆ，８２３ｆを加熱する熱源（図示せず）と、をそれぞれ有する。
各耐熱性容器８２１ｆ，８２２ｆ，８２３ｆは、気化された各形成材料が漏れない気密性及び熱源によって溶融しない耐熱性を有するものが用いられる。
【００６４】
各吐出口８２１ｅ，８２２ｅ，８２３ｅの開口形状は、特に限定されず、円形状、楕円形状、長方形又は正方形などの矩形状、その他の多角形状などが挙げられる。
各吐出口８２１ｅ，８２２ｅ，８２３ｅの開口面積は、特に限定されず、基板の幅、蒸着速度、搬送速度などに応じて設定できる。各吐出口の開口幅は、蒸着膜の幅よりも小さいことが好ましい。また、各吐出口の長手方向（搬送方向）の開口長さは、０．５〜１００ｍｍの長さが好ましい。各吐出口の開口面積がこれより小さいと、各形成材料が詰まるおそれがある。一方、各吐出口の開口面積がこれより大きいと、装置そのものが大きくなる可能性がある。更に、各吐出口には、膜厚分布を補正するための膜厚補正手段が設けられていてもよい。
なお、有機層を３層以上設ける場合には、前記蒸着装置には、第３有機層の形成材料（以下、「第３形成材料」という場合がある）を含む第３蒸着源８２３などが具備される。
【００６５】
第１蒸着源８２１、第２蒸着源８２２及び第３蒸着源８２３は、上述のように、各吐出口８２１ｅ，８２２ｅ，８２３ｅと基板８３との間隔がそれぞれ０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとなるように配置されている。
このように各蒸着源８２１，８２２，８２３と基板８３との間隔が０．１ｍｍ〜５．０ｍｍのように短いので、比較的容量の小さいチャンバー８１を用いることができる。このため、本発明の蒸着装置はコンパクトでもある。
前記各蒸着源８２１，８２２，８２３の加熱方法（熱源）は、特に限定されず、耐熱性容器に直接通電して耐熱性容器を加熱してもよいし、或いは、別途のヒーター（赤外線ランプなど）を用いて耐熱性容器を加熱してもよい。
【００６６】
また、第１蒸着源８２１と第２蒸着源８２２の間、及び、第１蒸着源８２１と第２蒸着源８２２の間には、それぞれ防着壁８５が設けられている。この防着壁８５の先端は、各蒸着源８２１，８２２，８２３の吐出口８２１ｅ，８２２ｅ，８２３ｅよりも突出しているが、基板８３には接触していない。
【００６７】
図６の蒸着装置において、例えば、第１形成材料８６１として正孔輸送層の形成材料を第１蒸着源８２１に充填し、第２形成材料８６２として発光層の形成材料を第２蒸着源８２２に充填し、第３形成材料８６３として電子輸送層の形成材料を第３蒸着源８２３に充填する。
そして、基板８３を搬送方向に搬送し、第１蒸着源８２１を加熱して、第１形成材料（正孔輸送層の形成材料）を気化させ、基板８３に第１形成材料からなる蒸着膜（第１有機層）を形成する。さらに、基板８３を搬送すると、搬送方向の下流側に配置された第２蒸着源８２２から気化された第２形成材料（発光層の形成材料）が、前記第１形成材料がマイグレーション状態中に、前記第１有機層に衝突し、第１形成材料及び第２形成材料が混在した混合層と第２形成材料からなる蒸着膜（第２有機層）とが形成される。さらに、基板８３を搬送すると、搬送方向の下流側に配置された第３蒸着源８２３から気化された第３形成材料（電子輸送層の形成材料）が、前記第２形成材料がマイグレーション状態中に、前記第２有機層に衝突し、第２形成材料及び第３形成材料が混在した混合層と第３形成材料からなる蒸着膜（第３有機層）とが形成される。
このようにして、図１に示すような、第１電極３ａの上に、正孔輸送層４１ａ、正孔輸送混合層４１２ａ、発光層４２ａ、電子輸送混合層４２３ａ、電子輸送層４３ａが順に積層された有機ＥＬ層４を形成できる。
【００６８】
なお、図２に示すような、前記発光層４２ａと電子輸送層４３ａの間に電子輸送混合層が存在しない有機ＥＬ層は、例えば、蒸着装置を設計する際に、上記第３蒸着源８２３を第２蒸着源８２２から更に下流側に離して配置する、第３蒸着源８２３と基板８３の間隔を５．０ｍｍを越えるように第３蒸着源８２３を配置する、などの方法が挙げられる。
【００６９】
図７は、正孔注入層及び電子注入層が設けられた上記Ａタイプの有機ＥＬ層を形成するための蒸着装置の１つの構成例を示す参考図である。
図７の蒸着装置９は、第４蒸着源８２４及び第５蒸着源８２５がさらに設けられていることを除いて、上記図６の蒸着装置８と同様である。このため、図７の蒸着装置の説明において、図６の蒸着装置と同様の構成については説明を省略し、用語及び図番をそのまま援用する。
【００７０】
図７の蒸着装置９は、チャンバー８１内に、上記と同様な構成の第１乃至第５蒸着源８２１，８２２，８２３，８２４，８２５が順に配置されている。この第４蒸着源８２４及び第５蒸着源８２５は、第３蒸着源８２３の下流側に並んで配置されている。第４及び第５蒸着源８２４，８２５の各吐出口８２４ｅ，８２５ｅと基板８３との間隔は、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとされていてもよい、或いは、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲外であってもよい。
第１乃至第５蒸着源８２１，８２２，８２３，８２４，８２５の少なくとも１つの蒸着源と基板８３との間隔が、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとされていればよい。
【００７１】
図７の蒸着装置９において、例えば、正孔注入層の形成材料を第１蒸着源８２１に充填し、正孔輸送層の形成材料を第２蒸着源８２２に充填し、発光層の形成材料を第３蒸着源８２３に充填し、電子輸送層の形成材料を第４蒸着源８２４に充填し、電子注入層の形成材料を第５蒸着源８２５に充填し、蒸着を行う。
この場合、各形成材料で順次形成されていく蒸着膜がマイグレーション状態で次の形成材料を衝突させることにより、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層の各層の間に、それぞれの形成材料が混在した混合層を形成できる。
また、上述のように、蒸着装置の設計を適宜変更することにより、混合層の形成の有無を任意に選択できる。
【００７２】
図７の蒸着装置９の第１乃至第５蒸着源８２１，８２２，８２３，８２４，８２５に充填する形成材料は、適宜選択できる。例えば、発光層の形成材料が電子輸送機能を有する場合には、正孔注入層の形成材料を第１蒸着源８２１に充填し、正孔輸送層の形成材料を第２蒸着源８２２に充填し、発光層の形成材料を第３蒸着源８２３に充填し、電子注入層の形成材料を第４蒸着源８２４に充填し、第２電極の形成材料を第５蒸着源８２５に充填し、蒸着を行ってもよい。この場合、後述する第２電極の形成工程と、有機ＥＬ層の形成工程を１つのチャンバーで同時に行うことができる。
また、上記Ｂタイプの有機ＥＬ層は、図６又は図７の蒸着装置を用いて形成することもできるし、特に図示しないが、第１蒸着源及び第２蒸着源の２つの蒸着源がチャンバー内に配置された蒸着装置を用いて形成することもできる。
【００７３】
（第２電極の形成工程）
本工程は、有機ＥＬ層の一方面に第２電極を形成する工程である。
第２電極は、従来公知の方法で形成できる。第２電極層の形成方法としては、例えば、スパッタ法、蒸着法、インクジェット法などが挙げられる。
以上の工程を経て、本発明の有機ＥＬ素子が得られる。
ただし、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、上記各工程以外に、他の工程を有していてもよい。
【実施例】
【００７４】
以下、本発明の実施例及び比較例を示し、本発明をさらに詳述する。ただし、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
【００７５】
［実施例１］
陽極として厚み１００ｎｍのインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）がパターニングされたガラス製の基板（厚み０．１ｍｍ）を準備した。
蒸着装置は、ロールツーロール真空蒸着装置を用いた。この真空蒸着装置は、図７に示すような、第１乃至第５蒸着源が真空チャンバー内に順に配置されており、第１乃至第５蒸着源に、ＣｕＰｃ、ＮＰＢ、Ａｌｑ３、ＬｉＦ及びＡｌを、この順でそれぞれ充填した。なお、前記真空蒸着装置において、ＣｕＰｃを充填する第１蒸着源とＮＰＢを充填する第２蒸着源との間隔及び前記第２蒸着源とＡｌｑ３を充填する第３蒸着源との間隔は、いずれも１００ｍｍに設定した。また、前記真空蒸着装置において、ＮＰＢを充填する第２蒸着源及びＡｌｑ３を充填する第３蒸着源は、いずれも、それらの吐出口と基板との間隔を１．０ｍｍに設定した。
【００７６】
所定の搬送速度で基板をチャンバーに導入し、各蒸着源を所定温度に加熱しながら、この基板のＩＴＯ層の表面に、順に、正孔注入層として厚み２５ｎｍの銅フタロシアニン膜（ＣｕＰｃ膜）、正孔輸送層として厚み６０ｎｍの４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル膜（ＮＰＢ膜）、電子輸送層を兼ねる発光層として厚み６０ｎｍのトリス（８−キノリノラト）アルミニウム膜（Ａｌｑ３膜）、電子注入層として厚み０．５ｎｍのフッ化リチウム膜（ＬｉＦ膜）、陰極として厚み１００ｎｍのアルミニウム膜（Ａｌ膜）を、それぞれ蒸着した。
基板の搬送速度は、ＮＰＢ膜を形成後、２．３秒後に、そのＮＰＢ膜の表面に気化されたＡｌｑ３が当たるように設計した。具体的には、基板の搬送速度を、１．８ｍ／分に設定した。
【００７７】
表１に、第２蒸着源の吐出口と基板との間隔、第３蒸着源の吐出口と基板との間隔、ＮＰＢ及びＡｌｑ３の各蒸着速度、並びに、ＮＰＢ膜を形成した後、その膜の表面に気化されたＡｌｑ３が衝突するまでの時間、をそれぞれ示している。
【００７８】
［実施例２乃至実施例５及び比較例１乃至比較例３］
第２蒸着源の吐出口と基板との間隔、第３蒸着源の吐出口と基板との間隔、ＮＰＢ及びＡｌｑ３の各蒸着速度、並びに、ＮＰＢ膜を形成した後、その膜の表面に気化されたＡｌｑ３が当たるまでの時間を、それぞれ表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、蒸着を行った。
【００７９】
【表１】
【００８０】
［混合層の測定］
実施例１乃至実施例５及び比較例１乃至比較例３で作製した各有機ＥＬ素子について、ＮＰＢ膜及びＡｌｑ３膜の間に、ＮＰＢ膜とＡｌｑ３が混在した混合層の有無を評価した。
測定方法は、Ａｌｑ３膜の表面側からＡｒイオンでエッチングを行いながらＥＳＣＡ（Ｘ線光電子分光法）で組成分析を行うことによって、デプスプロファイルの測定を行った。Ａｌｑ３膜を構成するアルミニウムをインジケーターとし、アルミニウム元素の有無で混合層の状態を評価した。この際、比較例１では、ＮＰＢ膜とＡｌｑ３膜の間に２０ｎｍの組成変化が確認され、この２０ｎｍの組成変化では混合層が形成されていないと評価した。
その結果を表１に示す。また、エッチング深さとＡｌｑ３の濃度の測定結果の相関グラフを図８に示す。
表１及び図８から、実施例１乃至実施例５の有機ＥＬ素子は、ＮＰＢ膜とＡｌｑ３膜の間に、段階的にＡｌｑ３の濃度が下がった混合層が形成されていることが判る。
比較例１乃至比較例３の有機ＥＬ素子は、混合層が形成されていないと評価された。
【００８１】
［電気的特性の測定］
実施例１乃至実施例５及び比較例１乃至比較例３で作製した各有機ＥＬ素子について、電流効率を測定した。
電流効率は、定電流密度駆動時（電流密度７．５ｍＡ／ｃｍ２の時）、有機ＥＬ発光特性評価装置（プレサイスゲージ株式会社製、製品名「ＥＬ１００３」）を用いて測定した。
その結果を表１に示す。
表１から、実施例１乃至実施例５の有機ＥＬ素子は、比較例１乃至比較例３の有機ＥＬ素子に比して、電流効率に優れていることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の製造方法によって製造された有機ＥＬ素子は、ディスプレイ装置、照明装置などとして利用できる。
【符号の説明】
【００８３】
７…蒸着装置、７１…チャンバー、７２１，７２２，７２３…第１乃至第３蒸着源、７２１ｅ，７２２ｅ，７２３ｅ…第１乃至第３蒸着源の吐出口、７３…基板、７４…搬送装置
【技術分野】
【０００１】
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に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に設けられた発光層を含む有機エレクトロルミネッセンス層と、を有する。以下、有機エレクトロルミネッセンスを「有機ＥＬ」と記す。
有機ＥＬ素子においては、電極から発光層に注入された電子及び正孔が再結合することにより、励起子（エキシトン）を生じる。この励起子が基底状態に戻るときに発光する。
【０００３】
前記有機ＥＬ層は、例えば、陽極側に設けられる正孔注入層及び正孔輸送層と、陰極側に設けられる電子注入層及び電子輸送層と、正孔輸送層と電子輸送層の間に設けられる発光層と、を有する。前記正孔輸送層は、発光層に正孔を注入する機能を有し、前記電子輸送層は、発光層に電子を注入する機能を有する。
特許文献１には、正孔及び電子を発光層にスムースに移動させるために、正孔輸送層と発光層の間、又は、発光層と電子輸送層の間の少なくとも何れか一方の間に、両層の形成材料が混じった混合層を形成した有機ＥＬ素子が開示されている。
このような有機ＥＬ素子は、例えば、第１の蒸着装置を用いて電極を有する基板の電極面に正孔輸送層を蒸着し、次に、第２の蒸着装置を用いて正孔輸送層の表面に混合層を共蒸着し、さらに、第３の蒸着装置を用いて混合層の表面に発光層を蒸着することにより、製造できる。
【０００４】
しかしながら、上記製造方法にあっては、混合層を有する有機ＥＬ層を形成するために、独立した３つの蒸着装置（つまり、独立した３つの蒸着チャンバー）が必要となる。
このため、有機ＥＬ層を製造するための設備コストが上がり、結果的に、有機ＥＬ素子のコストダウンを図れない。
また、基板を独立した３つの蒸着チャンバー間に移動させなければならず、蒸着処理に比較的時間を要する。特に、ロールツーロール方式で基板に有機ＥＬ層を形成する場合には、製造効率が悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１９００８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、電気的特性に優れた有機ＥＬ素子を比較的安価に製造できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記問題点に鑑みて、１つの蒸着装置で、２つの有機層の間に、両層の形成材料が混在した混合層を形成することに着目した。
具体的には、１つの蒸着装置のチャンバー内に、２つの有機層の形成材料をそれぞれ収納した２つの蒸着源を並設し、１つの有機層の形成材料を基板に蒸着して蒸着膜を形成した後、その蒸着膜の表面にもう１つの有機層の形成材料を蒸着するという方法である。
しかしながら、単に、２つの有機層の形成材料を順に蒸着させても、２つの有機層の間に混合層を形成できず、又、混合層を形成できたとしても電気的特性に劣る有機ＥＬ素子しか得られない。
本発明者らは、さらに、試行錯誤を繰り返し、鋭意研究した結果、本発明を創作した。
【０００８】
本発明は、第１有機層及び第２有機層の少なくとも２つの有機層と、前記第１有機層と第２有機層の間に両層の形成材料が混在した混合層と、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方法において、前記第１有機層の形成材料を含む第１蒸着源と、前記第２有機層の形成材料を含む第２蒸着源と、を備える蒸着装置を用い、前記第１蒸着源から気化された第１有機層の形成材料を基板の被処理面に衝突させて前記基板の被処理面に第１有機層を形成した後、前記第１有機層の形成材料がマイグレーション状態中に、前記第２蒸着源から気化された第２有機層の形成材料を前記第１有機層へと衝突させて混合層を形成する。
【０００９】
本発明の好ましい製造方法は、前記第２蒸着源が、気化された第２有機層の形成材料の出口となる吐出口を備え、前記第２蒸着源の吐出口と前記基板の被処理面との間隔が、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとされている。
【００１０】
本発明の好ましい製造方法は、前記第１蒸着源が、気化された第１有機層の形成材料の出口となる吐出口を備え、前記第１蒸着源の吐出口と前記基板の被処理面との間隔が、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとされている。
【００１１】
本発明の好ましい製造方法は、前記第１有機層を形成した後、０．３秒〜３．０秒の間に、前記気化させた第２有機層の形成材料を前記第１有機層に衝突させる。
【００１２】
本発明の好ましい製造方法は、前記第２有機層の形成材料の蒸着速度が、それぞれ４０ｎｍ／秒〜５００ｎｍ／秒である。
【００１３】
本発明の好ましい製造方法は、前記第１蒸着源及び第２蒸着源と前記基板とを相対移動させながら前記第１有機層の形成材料及び第２有機層の形成材料を順に衝突させる。
【００１４】
本発明の好ましい製造方法は、前記第１蒸着源及び第２蒸着源が、蒸着装置の１つのチャンバー内に並設されており、前記チャンバー内においてロールツーロール方式でシート状の基板を移動させながら、前記第１有機層の形成材料及び第２有機層の形成材料を順に衝突させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の製造方法によれば、２つの有機層の間に混合層を有する有機ＥＬ層を、１つの蒸着装置のチャンバー内で形成することができるので、比較的安価に有機ＥＬ素子を製造できる。また、本発明の製造方法によれば、２つの有機層の間に適切な混合層を形成できるので、電気的特性に優れた有機ＥＬ素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の１つの実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断面図。
【図２】本発明の他の実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断面図。
【図３】本発明の他の実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断面図。
【図４】本発明の他の実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断面図。
【図５】本発明の製造方法に使用される有機ＥＬ層を形成するための蒸着装置の概念図。
【図６】本発明の１つの実施形態に係る蒸着装置の概略断面図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る蒸着装置の概略断面図。
【図８】実施例１乃至４及び比較例１の有機ＥＬ素子の、エッチング深さとＡｌｑ３の濃度の測定結果のグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［本発明の製造方法で得られる有機ＥＬ素子］
本発明の製造方法で得られる有機ＥＬ素子は、２つの電極の間に有機ＥＬ層を有する。
前記有機ＥＬ層は、第１有機層及び第２有機層の少なくとも２つの有機層と、前記２つの有機層の間に介在し且つ両層の形成材料が混在した混合層と、を有する。
具体的には、本発明の有機ＥＬ素子は、第１電極と、第２電極と、第１電極と第２電極の間に設けられた有機ＥＬ層と、を有し、前記有機ＥＬ層が、第１有機層と混合層と第２有機層との積層構造部を少なくとも１つ有する。
なお、本明細書において、用語の接頭語として、第１、第２などを付す場合があるが、この接頭語は、用語を区別するためだけに付加されたものであり、順序や優劣などの特別な意味を持たない。
【００１８】
前記有機ＥＬ層は、第１電極と第２電極の間に１つ設けられていてもよいし、或いは、その間に２つ以上設けられていてもよい。有機ＥＬ層が２つ以上設けられる場合には、各有機ＥＬ層の間に、分離層が設けられることが好ましい。
また、前記有機層は、少なくとも２つ存在していればよく、有機層は、例えば、３つ以上でもよい。
さらに、有機層が３つ以上設けられる場合、全ての有機層の間に、それぞれ混合層が設けられていてもよいし、３つ以上の有機層の中から選ばれる隣接する２つの有機層の間にのみ、１つの混合層が設けられていてもよい。
【００１９】
前記有機ＥＬ層としては、例えば、（Ａ）正孔輸送層、発光層及び電子輸送層の、３つの有機層からなる構造（以下、この構造のものを「Ａタイプの有機ＥＬ層」という）、（Ｂ）正孔輸送層及び発光層の、２つの有機層からなる構造（以下、この構造のものを「Ｂタイプの有機ＥＬ層」という）、（Ｃ）発光層及び電子輸送層、の２つの有機層からなる構造（以下、この構造のものを「Ｃタイプの有機ＥＬ層」という）、などが挙げられる。
前記Ｂタイプの有機ＥＬ層は、発光層が電子輸送層を兼用している。前記Ｃタイプの有機ＥＬ層は、発光層が正孔輸送層を兼用している。
【００２０】
本発明の好ましい有機ＥＬ層は、前記正孔輸送層と発光層の間に、又は、前記発光層と電子輸送層の間の少なくとも何れか一方の間に、両層の形成材料が混在した混合層を有する。
例えば、前記Ａタイプの有機ＥＬ層は、正孔輸送層と発光層の間に、正孔輸送層の形成材料と発光層の形成材料が混在した混合層（以下、正孔輸送層の形成材料と発光層の形成材料が混在した混合層を「正孔輸送混合層」という）を有する、又は、発光層と電子輸送層の間に、発光層の形成材料と電子輸送層の形成材料が混在した混合層（以下、発光層の形成材料と電子輸送層の形成材料が混在した混合層を「電子輸送混合層」という）を有する。或いは、前記Ａタイプの有機ＥＬ層は、正孔輸送層と発光層の間に正孔輸送混合層を有し且つ発光層と電子輸送層の間に電子輸送混合層を有する。
【００２１】
図１は、本発明のＡタイプの有機ＥＬ層４ａを有する有機ＥＬ素子１０ａの１つの構成例を示す参考図である。
図１において、有機ＥＬ素子１０ａは、下から順に、基板２ａと、基板２ａに積層された第１電極３ａと、第１電極３ａに積層された正孔輸送層４１ａと、正孔輸送層４１ａに積層された発光層４２ａと、発光層４２ａに積層された電子輸送層４３ａと、電子輸送層４３ａに積層された第２電極５ａと、を有する。前記正孔輸送層４１ａと発光層４２ａの間には、正孔輸送混合層４１２ａが設けられており、前記発光層４２ａと電子輸送層４３ａの間には、電子輸送混合層４２３ａが設けられている。
【００２２】
図２は、本発明のＡタイプの有機ＥＬ層４ａを有する有機ＥＬ素子１１ａの他の構成例を示す参考図である。
図２の有機ＥＬ素子１１ａは、前記発光層４２ａと電子輸送層４３ａの間に電子輸送混合層が存在していないことを除いて、図１の有機ＥＬ素子１０ａと同様である。
【００２３】
図３は、本発明のＢタイプの有機ＥＬ層４ｂを有する有機ＥＬ素子１０ｂの１つの構成例を示す参考図である。
図３において、有機ＥＬ素子１０ｂは、下から順に、基板２ｂと、基板２ｂに積層された第１電極３ｂと、第１電極３ｂに積層された正孔輸送層４１ｂと、正孔輸送層４１ｂに積層された発光層４２ｂと、発光層４２ｂに積層された第２電極５ｂと、を有する。前記正孔輸送層４１ｂと発光層４２ｂの間には、正孔輸送混合層４１２ｂが設けられている。
【００２４】
図４は、本発明のＣタイプの有機ＥＬ層４ｃを有する有機ＥＬ素子１０ｃの１つの構成例を示す参考図である。
図４において、有機ＥＬ素子１０ｃは、下から順に、基板２ｃと、基板２ｃに積層された第１電極３ｃと、第１電極３ｃに積層された発光層４２ｃと、発光層４２ｃに積層された電子輸送層４３ｃと、電子輸送層４３ｃに積層された第２電極５ｃと、を有する。前記発光層４２ｃと電子輸送層４３ｃの間には、電子輸送混合層４２３ｃが設けられている。
【００２５】
図１乃至図４の各有機ＥＬ素子１０ａ，１１ａ，１０ｂ，１０ｃにおいては、第１電極３ａ，３ｂ，３ｃが基板２ａ，２ｂ，２ｃに設けられているが、これに代えて、第２電極５ａ，５ｂ，５ｃが基板２ａ，２ｂ，２ｃに設けられていてもよいし、或いは、第１電極３ａ，３ｂ，３ｃ及び第２電極５ａ，５ｂ，５ｃがそれぞれ別個の基板（図示せず）に設けられていてもよい。
また、図１乃至図４の各有機ＥＬ素子１０ａ，１１ａ，１０ｂ，１０ｃにおいて、必要に応じて、第１電極３ａ，３ｂ，３ｃと正孔輸送層４２ａ，４２ｂ，４２ｃの間に正孔注入層（図示せず）が設けられてもよいし、或いは、電子輸送層４３ａ，４３ｂ，４３ｃと第２電極５ａ，５ｂ，５ｃの間に電子注入層（図示せず）が設けられていてもよい。
正孔注入層が設けられる場合、正孔輸送層４２ａ，４２ｂ，４２ｃと正孔注入層の間に、両層の形成材料が混在した混合層（図示せず）が設けられていてもよい。電子注入層が設けられる場合、電子輸送層４３ａ，４３ｂ，４３ｃと電子注入層の間に、両層の形成材料が混在した混合層（図示せず）が設けられていてもよい。
【００２６】
ただし、図１乃至図４は、第１電極３ａ，３ｂ，３ｃを陽極とし且つ第２電極５ａ，５ｂ，５ｃを陰極とする場合の有機ＥＬ素子の構成例をそれぞれ示している。
第１電極３ａ，３ｂ，３ｃを陰極とし且つ第２電極５ａ，５ｂ，５ｃを陽極とする場合には、それに応じて、有機ＥＬ層４ａ，４ｂ，４ｃを構成する各層の順序が変更される。
なお、図１乃至図４に表示された各層の厚み比は、実際とは異なっていることに留意されたい。
また、本明細書において、「ＡＡＡ〜ＢＢＢ］という表記は、「ＡＡＡ以上ＢＢＢ以下」を意味する。
【００２７】
（基板）
上述の基板は、特に限定されず、例えば、ガラス板；セラミック板；合成樹脂製フィルム；ステンレス、銅、チタン、アルミニウムなどの金属板；などが挙げられる。発光層の光を基板を通じて外部に出射させる場合には、透光性を有する基板が用いられる。透光性を有する基板としては、ガラス板、透明な合成樹脂製フィルムなどが挙げられる。また、基板上に絶縁層が設けられていてもよい。
なお、基板の表面には、有機ＥＬ素子を駆動させるための各種配線、駆動回路、及び／又はスイッチング素子などが設けられていてもよい。
【００２８】
（電極）
上述の第１電極及び第２電極は、それぞれ導電性を有する膜からなる。
第１電極及び第２電極の各形成材料は、それぞれ特に限定されない。
いずれか一方の電極を陽極として使用する場合、その形成材料としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）；酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）；金；白金；ニッケル；タングステン；銅；銀；アルミニウム；などが挙げられる。
いずれか他方の電極を陰極として使用する場合、その形成材料としては、アルミニウム；リチウムやセシウムのようなアルカリ金属；マグネシウムやカルシウムのようなアルカリ土類金属；イッテルビウムのような希土類金属；アルミニウム−リチウム合金やマグネシウム−銀合金のような合金；などが挙げられる。
【００２９】
なお、発光層からの光を外部に出射させるために、第１電極及び第２電極の一方又は両方は、透光性を有する必要がある。従って、第１電極及び第２電極のうち少なくとも一方は、例えば、透光性を有する形成材料からなる導電膜；透光性を有するように非常に薄い導電膜（例えば、厚み数ｎｍ〜数十ｎｍ程度）；などから形成される。透光性を有する電極の形成材料としては、例えば、ＩＴＯや酸化亜鉛のような金属酸化物が挙げられる。
第１電極及び第２電極の形成方法は、特に限定されず、例えば、蒸着法、スパッタ法、インクジェット法などが挙げられる。
【００３０】
（正孔輸送層及び正孔注入層）
上述の正孔輸送層は、陽極（電極）から注入された正孔を発光層へ輸送する機能を有する層である。上述の正孔注入層は、前記陽極から正孔輸送層へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。正孔輸送層及び正孔注入層は、必ずしも必要ではない。もっとも、有機ＥＬ素子には、少なくとも正孔輸送層が設けられていることが好ましく、正孔輸送層及び正孔注入層の双方が設けられていることがより好ましい。
正孔輸送層を設けることによって、正孔が発光層へ注入され易くなり、更に、発光層からの光が電極の金属によって消光することを防止できる。
【００３１】
前記正孔輸送層の形成材料は、正孔輸送機能を有する材料であれば特に限定されない。正孔輸送層の形成材料としては、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（ＮＰＢ）や４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＴＰＤ）のような芳香族アミン化合物；１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼンのようなカルバゾール誘導体；などが挙げられる。正孔輸送層の形成材料は、１種単独で又は２種以上を併用してもよい。
【００３２】
前記正孔注入層の形成材料は、特に限定されず、例えば、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物やタンタル酸化物のような金属酸化物；フタロシアニンのようなフタロシアニン化合物；３，４−エチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の混合物（略称：ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）のような高分子化合物；上記正孔輸送層の形成材料；などが挙げられる。正孔注入層の形成材料は、１種単独で又は２種以上を併用してもよい。
本発明において、有機ＥＬ層を構成する正孔輸送層及び正孔注入層は、蒸着法によって形成される。
【００３３】
（発光層）
上述の発光層の形成材料は、発光性を有する材料であれば特に限定されない。発光層の形成材料としては、例えば、低分子蛍光発光材料、又は、低分子燐光発光材料を用いることができる。
【００３４】
低分子発光材料としては、例えば、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）などの芳香族ジメチリデン化合物；５−メチル−２−［２−［４−（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）フェニル］ビニル］ベンゾオキサゾールなどのオキサジアゾール化合物；３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）などのトリアゾール誘導体；１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼンなどのスチリルベンゼン化合物；ベンゾキノン誘導体；ナフトキノン誘導体；アントラキノン誘導体；フルオレノン誘導体；アゾメチン亜鉛錯体やトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などの有機金属錯体；など挙げられる。
【００３５】
また、発光層の形成材料として、ホスト材料中に発光性のドーパント材料をドープしたものを用いてもよい。
前記ホスト材料としては、例えば、上述の低分子発光材料を用いることができ、これ以外に、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（ｍＣＰ）、４，４’−ビス［９−ジカルバゾリル］−２，２’−ビフェニル（ＣＢＰ）、２，６−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ピリジン、９，９−ジ（４−ジカルバゾール−ベンジル）フルオレン（ＣＰＦ）などのカルバゾール誘導体などを用いることができる。
【００３６】
前記ドーパント材料としては、例えば、スチリル誘導体；ペリレン誘導体；トリス（２−フェニルピリジル）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）やトリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）などの有機イリジウム錯体などの燐光発光性金属錯体；などを用いることができる。
さらに、発光層の形成材料には、上述の正孔輸送層の形成材料、後述の電子輸送層の形成材料、各種添加剤などが含まれていてもよい。
本発明において、有機ＥＬ層を構成する発光層は、蒸着法によって形成される。
【００３７】
（電子輸送層及び電子注入層）
上述の電子輸送層は、陰極（電極）から注入された電子を発光層へ輸送する機能を有する層である。上述の電子注入層は、前記陰極から電子輸送層へ電子の注入を補助する機能を有する層である。電子輸送層及び電子注入層は、必ずしも必要ではない。もっとも、有機ＥＬ素子には、少なくとも電子輸送層が設けられていることが好ましく、電子輸送層及び電子注入層の双方が設けられていることがより好ましい。
電子輸送層を設けることによって、電子が発光層へ注入され易くなり、更に、発光層からの光が電極の金属によって消光することを防止できる。
【００３８】
前記電子輸送層の形成材料は、電子輸送機能を有する材料であれば特に限定されない。電子輸送層の形成材料としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）やビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＢＡｌｑ）のような有機金属錯体；２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）や１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（ＯＸＤ−７）のような複素芳香族化合物；などが挙げられる。電子輸送層の形成材料は、１種単独で又は２種以上を併用してもよい。
【００３９】
前記電子注入層の形成材料は、特に限定されず、例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）やフッ化セシウム（ＣｓＦ）のようなアルカリ金属化合物；フッ化カルシウム（ＣａＦ２）のようなアルカリ土類金属化合物；上記電子輸送層の形成材料；などが挙げられる。電子注入層の形成材料は、１種単独で又は２種以上を併用してもよい。
本発明において、有機ＥＬ層を構成する電子注入層及び電子輸送層は、蒸着法によって形成される。
【００４０】
上記有機ＥＬ素子の電極に電圧を印加すると、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔とが発光層において再結合する。発光層の有機化合物が、励起状態から基底状態に戻るときに発光する。
上記有機ＥＬ層は、正孔輸送混合層、又は／及び、電子輸送混合層を有するので、正孔輸送層と発光層の間、又は／及び、電子輸送層と発光層の間における正孔及び電子の移動障壁が緩和される。このため、発光層内へ正孔又は／及び電子をスムースに注入できる。かかる有機ＥＬ層を有する本発明の有機ＥＬ素子は、発光効率に優れている。
【００４１】
［有機ＥＬ素子の製造方法］
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、有機ＥＬ層の形成において特徴があり、この有機ＥＬ層は、第１有機層及び第２有機層の少なくとも２つの有機層と、前記第１有機層と第２有機層の間に両層の形成材料が混在した混合層と、を有する。かかる有機ＥＬ層は、２つの電極の間に設けられる。
すなわち、本発明の製造方法は、前記有機ＥＬ層を形成するにあたって、第１有機層の形成材料（以下、「第１形成材料」という場合がある）を含む第１蒸着源と、第２有機層の形成材料（以下、「第２形成材料」という場合がある）を含む第２蒸着源と、を備える蒸着装置を用い、前記第１蒸着源から気化された第１形成材料を基板の被処理面に衝突させて基板の被処理面に第１有機層を形成した後、前記第１形成材料がマイグレーション状態中に、前記第２蒸着源から気化させた第２形成材料を前記第１有機層へと衝突させて混合層を形成すると同時に第２有機層を形成する。
【００４２】
ここで、本発明において、前記第１形成材料がマイグレーション状態とは、第１有機層（蒸着膜）となった第１形成材料が完全に固化しておらず、その第１形成材料の分子が、気化された第２形成材料の分子の衝突によって移動し得る状態を意味する。
また、気化とは、固相−液相−気相に変化して気体化する場合、及び、固相−気相に変化（昇華）して気体化する場合などを含む意味である。
本発明の製造方法は、蒸着膜となって付着した第１形成材料がマイグレーション状態のときに、気化された第２形成材料を衝突させることにより、第１形成材料（蒸着膜である第１有機層）中に第２形成材料が入り込んでいく。このため、第１有機層（蒸着膜）の表面に第１形成材料と第２形成材料が混在した領域（混合層）が生じ、その領域の上に、第２有機層（第２形成材料からなる蒸着膜）が生じる。前記領域は、通常、その厚み方向において、第１有機層に近づくに従って第１形成材料の重量％が増し、第２有機層に近づくに従って第２形成材料の重量％が増すというグラデーションを有する。そのため、第１有機層と第２有機層の間に実質的に界面を有しない有機ＥＬ層を形成できる。
以下、各工程を分説しながら、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法を具体的に説明する。
【００４３】
本発明の有機ＥＬ素子の製造は、時系列的には、基板に第１電極を形成する工程、前記第１電極に有機ＥＬ層を形成する工程、有機ＥＬ層に第２電極を形成する工程、に大別できる。
【００４４】
（第１電極の形成工程）
本工程は、基板の一方面に第１電極を形成する工程である。
基板は、上記例示の中から適宜選択して使用できる。特に、ロールツーロール方式によって有機ＥＬ素子を製造できることから、長尺状で且つシート状の基板であって、可とう性を有する基板を用いることが好ましい。なお、長尺状とは、縦方向（幅方向と直交する方向）の長さが幅方向の長さに対して十分に長い帯形状をいい、例えば、縦方向の長さが幅方向の長さの１０倍以上、好ましくは３０倍以上である。
【００４５】
前記基板の一方面に、インジウム錫酸化物などの電極の形成材料を積層することにより、基板に第１電極を形成できる。
第１電極は、従来公知の方法で形成できる。第１電極の形成方法としては、例えば、スパッタ法、蒸着法、インクジェット法などが挙げられる。
なお、基板が第１電極の機能を有する場合には、本工程を必ずしも行う必要はなく、その基板そのものを第１電極として利用してもよい。
【００４６】
（有機ＥＬ層の形成工程）
本工程は、第１有機層及び第２有機層の少なくとも２つの有機層と、前記第１有機層と第２有機層の間に両層の形成材料が混在した混合層と、を有する有機ＥＬ層を形成する工程である。
前記有機層を３層以上設ける場合には、その中から選ばれる２つの隣接した有機層の間に混合層を有していることを条件として、他の有機層の間にも混合層が設けられていてもよいし、或いは、その他の有機層の間に混合層が設けられていなくてもよい。
【００４７】
有機ＥＬ層を構成する各有機層は、蒸着法によって形成される。
蒸着には、前記第１有機層の形成材料を含む第１蒸着源と、前記第２有機層の形成材料を含む第２蒸着源と、を備える蒸着装置が用いられる。
なお、上述のように、有機層を３層以上設ける場合には、さらに、第３有機層の形成材料（以下、「第３形成材料」という場合がある）を含む第３蒸着源などを備える蒸着装置が用いられる。つまり、蒸着装置は、第１蒸着源及び第２蒸着源の少なくとも２つの蒸着源を備えている。好ましくは、それらの蒸着源は１つのチャンバー内に配置される。
【００４８】
図５は、有機ＥＬ層を形成する蒸着装置の概念図である。
図５において、蒸着装置７は、内部が真空とされたチャンバー７１と、前記チャンバー７１内に配置された第１蒸着源７２１及び第２蒸着源７２２と、を有する。第１蒸着源７２１及び第２蒸着源７２２は、気化された第１形成材料及び第２形成材料の出口となる吐出口７２１ｅ，７２２ｅを備えている。
また、第１蒸着源７２１及び第２蒸着源７２２は、１つのチャンバー７１内に並べて配置されている。これらの蒸着源７２１，７２２を１つのチャンバー７１内に配置することにより、設備のコストダウンを図ることができる。
【００４９】
第１蒸着源７２１及び第２蒸着源７２２は、気化された各形成材料が基板７３の被処理面に対して略直交する方向に衝突するように、吐出口７２１ｅ，７２２ｅをそれぞれ基板７３の被処理面に対向させて配置されている。
本発明の蒸着装置７においては、第２蒸着源７２２の吐出口７２２ｅと基板７３の被処理面との間隔Ｄ２を、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとすることが重要である。他方、第１蒸着源７２１の吐出口７２１ｅと基板７３の被処理面との間隔Ｄ１は、特に限定されないが、この間隔Ｄ１も０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとすることが好ましい。
なお、前記間隔Ｄ１，Ｄ２は、基板の被処理面に対して略直交する方向における被処理面と吐出口の直線長さである。
【００５０】
また、蒸着装置７には、チャンバー７３内において各蒸着源７２１，７２２と基板７３とを相対移動させるための搬送装置が具備されている。前記相対移動の速度は、蒸着中において、一定であることが好ましい。
搬送装置は、各蒸着源の吐出口と基板との間隔を保ちながら各蒸着源のみを移動させる、若しくは、同様に保ちながら基板のみを移動させる、又は、同様に保ちながら各蒸着源と基板とをそれぞれ反対方向に移動させる、のいずれでもよい。
簡易に装置を構成できることから、搬送装置は、各蒸着源をチャンバーの所定位置に固定し、前記吐出口と基板との間隔を保ちながら基板のみを移動させるように構成されていることが好ましい。図示例は、ロールツーロール方式の基板７３であるので、シート状の基板７３を一方向に送出及び巻取るローラ７４が搬送装置として用いられている。
前記第１蒸着源７２１は、前記基板７３の搬送方向の上流側に配置され、第２蒸着源７２２は、その下流側に配置されている。
【００５１】
また、併設された第１蒸着源７２１と第２蒸着源７２２との間には、防着壁７５が設けられている。防着壁７５により、気化された第１形成材料が第２蒸着源７２２内に進入すること、及び／又は、気化された第２形成材料が第１蒸着源７２１内に進入することを防止できる（つまり、各蒸着源の汚染を防止できる）。
【００５２】
上記蒸着装置７を用いて、有機ＥＬ層を形成する場合、まず、第１電極を有する基板７３を、搬送装置７４によって、真空状態のチャンバー７１内に導入する。なお、前記真空は、真空度１０−１Ｐａ以下を意味する。
第１蒸着源７２１を加熱して、第１形成材料を気化させ、その気化された第１形成材料を吐出口７２１ｅから放出させる。吐出口７２１ｅからチャンバー７１内に出た第１形成材料は、前記基板７３の被処理面（第１電極の表面）に衝突し付着する。そして、基板７３の被処理面に、第１形成材料からなる蒸着膜である、第１有機層が形成される。
【００５３】
続いて、第２蒸着源７２２を加熱して、第２形成材料を気化させ、その気化された第２形成材料を吐出口７２２ｅから放出させる。吐出口７２２ｅからチャンバー７１内に出た第２形成材料は、前記第１形成材料からなる蒸着膜である第１有機層の表面に衝突し付着する。
気化された第２形成材料は、前記蒸着膜となった第１形成材料がマイグレーション状態の間に衝突させる。第１形成材料がマイグレーション状態のときに、気化された第２形成材料を衝突させることにより、第１形成材料と第２形成材料が混在した領域である、混合層を形成できる。
【００５４】
第１形成材料及び第２形成材料の各蒸着速度は、特に限定されないが、第２形成材料の蒸着速度は、４０ｎｍ／秒〜５００ｎｍ／秒であることが好ましく、さらに、第１形成材料及び第２形成材料の各蒸着速度が、いずれも４０ｎｍ／秒〜５００ｎｍ／秒であることがより好ましい。
また、第１蒸着源７２１及び第２蒸着源７２２の加熱温度は、第１形成材料及び第２形成材料を気化させるに十分な温度であればよい。
このようにして、第１形成材料の蒸着膜（第１有機層）と、第１形成材料と第２形成材料が混在した領域（混合層）と、第２形成材料の蒸着膜（第２有機層）が一体となった有機ＥＬ層を形成できる。
得られた有機ＥＬ層を備える有機ＥＬ素子は、電気的特性に優れている。
【００５５】
本発明者らは、本発明の製法によって電気的特性に優れた有機ＥＬ素子が得られる理由を下記のように推定している。
第１形成材料を蒸着して蒸着膜を形成した直後は、その蒸着膜は安定的でなく、第１形成材料が動き得る状態にある。この第１形成材料が移動し得る状態のときに、第２形成材料を衝突させることにより、蒸着膜を構成する第１形成材料中に第２形成材料が入り込んでいく。このため、前記蒸着膜の表面に、第１形成材料と第２形成材料が段階的に混じった領域が生じる。よって、得られた有機ＥＬ素子は、２つの有機層の間に、両形成材料のグラデーションが良好な混合層が存在しているので、優れた電気的特性を有する。
【００５６】
第２蒸着源の吐出口と基板の被処理面との間隔を０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとすると、グラデーションが特に良好な混合層を形成できる。
前記間隔が０．１ｍｍ未満では、第２蒸着源から気化された第２形成材料が、第１有機層に強く衝突し過ぎる。このため、前記第１有機層の厚み方向に第２形成材料が深く入り込み過ぎる、又は、気化された第２形成材料が第１形成材料を基板から弾き飛ばす。よって、前記間隔が０．１ｍｍ未満では、良好な混合層を有する有機ＥＬ層を形成できないおそれがある。
他方、前記間隔が５．０ｍｍを越えると、第２形成材料を所定の蒸着速度で蒸着することが困難となり（第２形成材料からなる蒸着膜である第２有機層を、所定の厚みに形成するために時間がかかり）、第１有機層に対する第２形成材料の入り込み量が少なくなる。よって、前記間隔が５．０を越えると、良好な混合層を有する有機ＥＬ層を形成できないおそれがある。
【００５７】
また、第１蒸着源の吐出口と基板の被処理面との間隔を０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとすると、所定の厚みを有する第１有機層を形成できる。
前記間隔が０．１ｍｍ未満では、第１蒸着源から気化された第１形成材料が、基板の被処理面に強く衝突し過ぎる。このため、気化された第１形成材料が前記被処理面上で弾けて、所定の厚みを有する第１有機層を形成することが困難となる。
他方、前記間隔が５．０ｍｍを越えると、第１形成材料を所定の蒸着速度で蒸着することが困難となる。つまり、第１形成材料からなる蒸着膜である第１有機層を、所定の厚みに形成するために時間がかかる。
【００５８】
本発明者らの検証によれば、第１有機層を形成した後、０．３秒〜３．０秒の間に、気化させた第２形成材料を前記第１有機層に衝突させることが好ましい。
前記第１有機層を形成した後、０．３秒未満の間は、前記第１有機層中の第１形成材料の動きの自由度が大きすぎる。このため、前記０．３秒未満の間に、第２形成材料を前記第１有機層に衝突させると、第１有機層の厚み方向に第２形成材料が深く入り込み過ぎる、又は、気化された第２形成材料が第１形成材料を基板から弾き飛ばす。よって、良好な混合層を有する有機ＥＬ層を形成できないおそれがある。
前記第１有機層を形成した後、３．０秒を越えた後は、前記第１有機層中の第１形成材料の動きの自由度が小さくなっている。このため、前記３．０秒を越えた後に、第２形成材料を前記第１有機層に衝突させると、第１有機層に対する第２形成材料の入り込み量が少なくなるおそれがある。よって、良好な混合層を有する有機ＥＬ層を形成できないおそれがある。
【００５９】
また、上述のように、第２形成材料の蒸着速度は、４０ｎｍ／秒〜５００ｎｍ／秒であることが好ましい。
第２形成材料の蒸着速度が４０ｎｍ／秒未満であると、気化された第２形成材料が第１有機層に入り込むほどの衝突エネルギーを有さない。このため、良好な混合層を有する有機ＥＬ層を形成できないおそれがある。
第２形成材料の蒸着速度が５００ｎｍ／秒を越えると、気化された第２形成材料の衝突エネルギーが強すぎて、良好な混合層を有する有機ＥＬ層を形成できないおそれがある。
【００６０】
図６は、上記Ａタイプの有機ＥＬ層を形成するための蒸着装置の１つの構成例を示す参考図である。
図６において、蒸着装置８は、内部が真空とされたチャンバー８１と、前記チャンバー８１内に設けられた各蒸着源８２１，８２２，８２３と、前記チャンバー８１内に基板８３を搬送する搬送装置８４と、を有する。
【００６１】
図６においては、蒸着源として、第１形成材料８６１を気化させる第１蒸着源８２１と、第２形成材料８６２を気化させる第２蒸着源８２２と、第３形成材料８６３を気化させる第３蒸着源８２３と、が設けられている。
第１蒸着源８２１、第２蒸着源８２２及び第３蒸着源８２３は、基板８３の搬送方向に順に並べられ、１つのチャンバー８１内に固定されている。
【００６２】
第１蒸着源８２１と第２蒸着源８２２との間隔及び第２蒸着源８２２と第３蒸着源８２３との間隔は、蒸着速度及び基板８３の搬送速度などを考慮して適宜設定される。具体的には、上述のように、１つの蒸着膜を形成した後、０．３秒〜３．０秒の間に、その蒸着膜に次の形成材料を衝突させることが好ましい。連続的に蒸着が行われるロールツーロール方式にあっては、各蒸着源８２１，８２２，８２３の配置間隔及び／又は基板８３の搬送速度を適宜調整することにより、前記０．３秒〜３．０秒の間に、次の形成材料を衝突させることができるようになる。
なお、第１蒸着源８２１と第２蒸着源８２２との間隔及び第２蒸着源８２２と第３蒸着源８２３との間隔は、基板の搬送方向における各蒸着源の吐出口の中心間の直線長さに相当する。
【００６３】
第１蒸着源８２１、第２蒸着源８２２及び第３蒸着源８２３は、第１形成材料８６１、第２形成材料８６２及び第３形成材料８６３をそれぞれ収納する耐熱性容器８２１ｆ，８２２ｆ，８２３ｆと、耐熱性容器８２１ｆ，８２２ｆ，８２３ｆの先端部に設けられ且つ気化された各形成材料の出口となる吐出口８２１ｅ，８２２ｅ，８２３ｅと、耐熱性容器８２１ｆ，８２２ｆ，８２３ｆを加熱する熱源（図示せず）と、をそれぞれ有する。
各耐熱性容器８２１ｆ，８２２ｆ，８２３ｆは、気化された各形成材料が漏れない気密性及び熱源によって溶融しない耐熱性を有するものが用いられる。
【００６４】
各吐出口８２１ｅ，８２２ｅ，８２３ｅの開口形状は、特に限定されず、円形状、楕円形状、長方形又は正方形などの矩形状、その他の多角形状などが挙げられる。
各吐出口８２１ｅ，８２２ｅ，８２３ｅの開口面積は、特に限定されず、基板の幅、蒸着速度、搬送速度などに応じて設定できる。各吐出口の開口幅は、蒸着膜の幅よりも小さいことが好ましい。また、各吐出口の長手方向（搬送方向）の開口長さは、０．５〜１００ｍｍの長さが好ましい。各吐出口の開口面積がこれより小さいと、各形成材料が詰まるおそれがある。一方、各吐出口の開口面積がこれより大きいと、装置そのものが大きくなる可能性がある。更に、各吐出口には、膜厚分布を補正するための膜厚補正手段が設けられていてもよい。
なお、有機層を３層以上設ける場合には、前記蒸着装置には、第３有機層の形成材料（以下、「第３形成材料」という場合がある）を含む第３蒸着源８２３などが具備される。
【００６５】
第１蒸着源８２１、第２蒸着源８２２及び第３蒸着源８２３は、上述のように、各吐出口８２１ｅ，８２２ｅ，８２３ｅと基板８３との間隔がそれぞれ０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとなるように配置されている。
このように各蒸着源８２１，８２２，８２３と基板８３との間隔が０．１ｍｍ〜５．０ｍｍのように短いので、比較的容量の小さいチャンバー８１を用いることができる。このため、本発明の蒸着装置はコンパクトでもある。
前記各蒸着源８２１，８２２，８２３の加熱方法（熱源）は、特に限定されず、耐熱性容器に直接通電して耐熱性容器を加熱してもよいし、或いは、別途のヒーター（赤外線ランプなど）を用いて耐熱性容器を加熱してもよい。
【００６６】
また、第１蒸着源８２１と第２蒸着源８２２の間、及び、第１蒸着源８２１と第２蒸着源８２２の間には、それぞれ防着壁８５が設けられている。この防着壁８５の先端は、各蒸着源８２１，８２２，８２３の吐出口８２１ｅ，８２２ｅ，８２３ｅよりも突出しているが、基板８３には接触していない。
【００６７】
図６の蒸着装置において、例えば、第１形成材料８６１として正孔輸送層の形成材料を第１蒸着源８２１に充填し、第２形成材料８６２として発光層の形成材料を第２蒸着源８２２に充填し、第３形成材料８６３として電子輸送層の形成材料を第３蒸着源８２３に充填する。
そして、基板８３を搬送方向に搬送し、第１蒸着源８２１を加熱して、第１形成材料（正孔輸送層の形成材料）を気化させ、基板８３に第１形成材料からなる蒸着膜（第１有機層）を形成する。さらに、基板８３を搬送すると、搬送方向の下流側に配置された第２蒸着源８２２から気化された第２形成材料（発光層の形成材料）が、前記第１形成材料がマイグレーション状態中に、前記第１有機層に衝突し、第１形成材料及び第２形成材料が混在した混合層と第２形成材料からなる蒸着膜（第２有機層）とが形成される。さらに、基板８３を搬送すると、搬送方向の下流側に配置された第３蒸着源８２３から気化された第３形成材料（電子輸送層の形成材料）が、前記第２形成材料がマイグレーション状態中に、前記第２有機層に衝突し、第２形成材料及び第３形成材料が混在した混合層と第３形成材料からなる蒸着膜（第３有機層）とが形成される。
このようにして、図１に示すような、第１電極３ａの上に、正孔輸送層４１ａ、正孔輸送混合層４１２ａ、発光層４２ａ、電子輸送混合層４２３ａ、電子輸送層４３ａが順に積層された有機ＥＬ層４を形成できる。
【００６８】
なお、図２に示すような、前記発光層４２ａと電子輸送層４３ａの間に電子輸送混合層が存在しない有機ＥＬ層は、例えば、蒸着装置を設計する際に、上記第３蒸着源８２３を第２蒸着源８２２から更に下流側に離して配置する、第３蒸着源８２３と基板８３の間隔を５．０ｍｍを越えるように第３蒸着源８２３を配置する、などの方法が挙げられる。
【００６９】
図７は、正孔注入層及び電子注入層が設けられた上記Ａタイプの有機ＥＬ層を形成するための蒸着装置の１つの構成例を示す参考図である。
図７の蒸着装置９は、第４蒸着源８２４及び第５蒸着源８２５がさらに設けられていることを除いて、上記図６の蒸着装置８と同様である。このため、図７の蒸着装置の説明において、図６の蒸着装置と同様の構成については説明を省略し、用語及び図番をそのまま援用する。
【００７０】
図７の蒸着装置９は、チャンバー８１内に、上記と同様な構成の第１乃至第５蒸着源８２１，８２２，８２３，８２４，８２５が順に配置されている。この第４蒸着源８２４及び第５蒸着源８２５は、第３蒸着源８２３の下流側に並んで配置されている。第４及び第５蒸着源８２４，８２５の各吐出口８２４ｅ，８２５ｅと基板８３との間隔は、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとされていてもよい、或いは、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲外であってもよい。
第１乃至第５蒸着源８２１，８２２，８２３，８２４，８２５の少なくとも１つの蒸着源と基板８３との間隔が、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとされていればよい。
【００７１】
図７の蒸着装置９において、例えば、正孔注入層の形成材料を第１蒸着源８２１に充填し、正孔輸送層の形成材料を第２蒸着源８２２に充填し、発光層の形成材料を第３蒸着源８２３に充填し、電子輸送層の形成材料を第４蒸着源８２４に充填し、電子注入層の形成材料を第５蒸着源８２５に充填し、蒸着を行う。
この場合、各形成材料で順次形成されていく蒸着膜がマイグレーション状態で次の形成材料を衝突させることにより、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層の各層の間に、それぞれの形成材料が混在した混合層を形成できる。
また、上述のように、蒸着装置の設計を適宜変更することにより、混合層の形成の有無を任意に選択できる。
【００７２】
図７の蒸着装置９の第１乃至第５蒸着源８２１，８２２，８２３，８２４，８２５に充填する形成材料は、適宜選択できる。例えば、発光層の形成材料が電子輸送機能を有する場合には、正孔注入層の形成材料を第１蒸着源８２１に充填し、正孔輸送層の形成材料を第２蒸着源８２２に充填し、発光層の形成材料を第３蒸着源８２３に充填し、電子注入層の形成材料を第４蒸着源８２４に充填し、第２電極の形成材料を第５蒸着源８２５に充填し、蒸着を行ってもよい。この場合、後述する第２電極の形成工程と、有機ＥＬ層の形成工程を１つのチャンバーで同時に行うことができる。
また、上記Ｂタイプの有機ＥＬ層は、図６又は図７の蒸着装置を用いて形成することもできるし、特に図示しないが、第１蒸着源及び第２蒸着源の２つの蒸着源がチャンバー内に配置された蒸着装置を用いて形成することもできる。
【００７３】
（第２電極の形成工程）
本工程は、有機ＥＬ層の一方面に第２電極を形成する工程である。
第２電極は、従来公知の方法で形成できる。第２電極層の形成方法としては、例えば、スパッタ法、蒸着法、インクジェット法などが挙げられる。
以上の工程を経て、本発明の有機ＥＬ素子が得られる。
ただし、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、上記各工程以外に、他の工程を有していてもよい。
【実施例】
【００７４】
以下、本発明の実施例及び比較例を示し、本発明をさらに詳述する。ただし、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
【００７５】
［実施例１］
陽極として厚み１００ｎｍのインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）がパターニングされたガラス製の基板（厚み０．１ｍｍ）を準備した。
蒸着装置は、ロールツーロール真空蒸着装置を用いた。この真空蒸着装置は、図７に示すような、第１乃至第５蒸着源が真空チャンバー内に順に配置されており、第１乃至第５蒸着源に、ＣｕＰｃ、ＮＰＢ、Ａｌｑ３、ＬｉＦ及びＡｌを、この順でそれぞれ充填した。なお、前記真空蒸着装置において、ＣｕＰｃを充填する第１蒸着源とＮＰＢを充填する第２蒸着源との間隔及び前記第２蒸着源とＡｌｑ３を充填する第３蒸着源との間隔は、いずれも１００ｍｍに設定した。また、前記真空蒸着装置において、ＮＰＢを充填する第２蒸着源及びＡｌｑ３を充填する第３蒸着源は、いずれも、それらの吐出口と基板との間隔を１．０ｍｍに設定した。
【００７６】
所定の搬送速度で基板をチャンバーに導入し、各蒸着源を所定温度に加熱しながら、この基板のＩＴＯ層の表面に、順に、正孔注入層として厚み２５ｎｍの銅フタロシアニン膜（ＣｕＰｃ膜）、正孔輸送層として厚み６０ｎｍの４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル膜（ＮＰＢ膜）、電子輸送層を兼ねる発光層として厚み６０ｎｍのトリス（８−キノリノラト）アルミニウム膜（Ａｌｑ３膜）、電子注入層として厚み０．５ｎｍのフッ化リチウム膜（ＬｉＦ膜）、陰極として厚み１００ｎｍのアルミニウム膜（Ａｌ膜）を、それぞれ蒸着した。
基板の搬送速度は、ＮＰＢ膜を形成後、２．３秒後に、そのＮＰＢ膜の表面に気化されたＡｌｑ３が当たるように設計した。具体的には、基板の搬送速度を、１．８ｍ／分に設定した。
【００７７】
表１に、第２蒸着源の吐出口と基板との間隔、第３蒸着源の吐出口と基板との間隔、ＮＰＢ及びＡｌｑ３の各蒸着速度、並びに、ＮＰＢ膜を形成した後、その膜の表面に気化されたＡｌｑ３が衝突するまでの時間、をそれぞれ示している。
【００７８】
［実施例２乃至実施例５及び比較例１乃至比較例３］
第２蒸着源の吐出口と基板との間隔、第３蒸着源の吐出口と基板との間隔、ＮＰＢ及びＡｌｑ３の各蒸着速度、並びに、ＮＰＢ膜を形成した後、その膜の表面に気化されたＡｌｑ３が当たるまでの時間を、それぞれ表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、蒸着を行った。
【００７９】
【表１】
【００８０】
［混合層の測定］
実施例１乃至実施例５及び比較例１乃至比較例３で作製した各有機ＥＬ素子について、ＮＰＢ膜及びＡｌｑ３膜の間に、ＮＰＢ膜とＡｌｑ３が混在した混合層の有無を評価した。
測定方法は、Ａｌｑ３膜の表面側からＡｒイオンでエッチングを行いながらＥＳＣＡ（Ｘ線光電子分光法）で組成分析を行うことによって、デプスプロファイルの測定を行った。Ａｌｑ３膜を構成するアルミニウムをインジケーターとし、アルミニウム元素の有無で混合層の状態を評価した。この際、比較例１では、ＮＰＢ膜とＡｌｑ３膜の間に２０ｎｍの組成変化が確認され、この２０ｎｍの組成変化では混合層が形成されていないと評価した。
その結果を表１に示す。また、エッチング深さとＡｌｑ３の濃度の測定結果の相関グラフを図８に示す。
表１及び図８から、実施例１乃至実施例５の有機ＥＬ素子は、ＮＰＢ膜とＡｌｑ３膜の間に、段階的にＡｌｑ３の濃度が下がった混合層が形成されていることが判る。
比較例１乃至比較例３の有機ＥＬ素子は、混合層が形成されていないと評価された。
【００８１】
［電気的特性の測定］
実施例１乃至実施例５及び比較例１乃至比較例３で作製した各有機ＥＬ素子について、電流効率を測定した。
電流効率は、定電流密度駆動時（電流密度７．５ｍＡ／ｃｍ２の時）、有機ＥＬ発光特性評価装置（プレサイスゲージ株式会社製、製品名「ＥＬ１００３」）を用いて測定した。
その結果を表１に示す。
表１から、実施例１乃至実施例５の有機ＥＬ素子は、比較例１乃至比較例３の有機ＥＬ素子に比して、電流効率に優れていることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の製造方法によって製造された有機ＥＬ素子は、ディスプレイ装置、照明装置などとして利用できる。
【符号の説明】
【００８３】
７…蒸着装置、７１…チャンバー、７２１，７２２，７２３…第１乃至第３蒸着源、７２１ｅ，７２２ｅ，７２３ｅ…第１乃至第３蒸着源の吐出口、７３…基板、７４…搬送装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１有機層及び第２有機層の少なくとも２つの有機層と、前記第１有機層と第２有機層の間に両層の形成材料が混在した混合層と、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方法において、
前記第１有機層の形成材料を含む第１蒸着源と、前記第２有機層の形成材料を含む第２蒸着源と、を備える蒸着装置を用い、
前記第１蒸着源から気化された第１有機層の形成材料を基板の被処理面に衝突させて前記基板の被処理面に第１有機層を形成した後、
前記第１有機層の形成材料がマイグレーション状態中に、前記第２蒸着源から気化された第２有機層の形成材料を前記第１有機層へと衝突させて混合層を形成する、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項２】
前記第２蒸着源が、気化された第２有機層の形成材料の出口となる吐出口を備え、
前記第２蒸着源の吐出口と前記基板の被処理面との間隔が、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとされている、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。
【請求項３】
前記第１蒸着源が、気化された第１有機層の形成材料の出口となる吐出口を備え、
前記第１蒸着源の吐出口と前記基板の被処理面との間隔が、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとされている、請求項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。
【請求項４】
前記第１有機層を形成した後、０．３秒〜３．０秒の間に、前記気化させた第２有機層の形成材料を前記第１有機層に衝突させる、請求項１乃至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。
【請求項５】
前記第２有機層の形成材料の蒸着速度が、４０ｎｍ／秒〜５００ｎｍ／秒である、請求項１乃至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。
【請求項６】
前記第１蒸着源及び第２蒸着源と前記基板とを相対移動させながら前記第１有機層の形成材料及び第２有機層の形成材料を順に衝突させる、請求項１乃至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。
【請求項７】
前記第１蒸着源及び第２蒸着源が、蒸着装置の１つのチャンバー内に並設されており、
前記チャンバー内においてロールツーロール方式でシート状の基板を移動させながら、前記第１有機層の形成材料及び第２有機層の形成材料を順に衝突させる、請求項１乃至６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。
【請求項１】
第１有機層及び第２有機層の少なくとも２つの有機層と、前記第１有機層と第２有機層の間に両層の形成材料が混在した混合層と、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方法において、
前記第１有機層の形成材料を含む第１蒸着源と、前記第２有機層の形成材料を含む第２蒸着源と、を備える蒸着装置を用い、
前記第１蒸着源から気化された第１有機層の形成材料を基板の被処理面に衝突させて前記基板の被処理面に第１有機層を形成した後、
前記第１有機層の形成材料がマイグレーション状態中に、前記第２蒸着源から気化された第２有機層の形成材料を前記第１有機層へと衝突させて混合層を形成する、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項２】
前記第２蒸着源が、気化された第２有機層の形成材料の出口となる吐出口を備え、
前記第２蒸着源の吐出口と前記基板の被処理面との間隔が、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとされている、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。
【請求項３】
前記第１蒸着源が、気化された第１有機層の形成材料の出口となる吐出口を備え、
前記第１蒸着源の吐出口と前記基板の被処理面との間隔が、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとされている、請求項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。
【請求項４】
前記第１有機層を形成した後、０．３秒〜３．０秒の間に、前記気化させた第２有機層の形成材料を前記第１有機層に衝突させる、請求項１乃至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。
【請求項５】
前記第２有機層の形成材料の蒸着速度が、４０ｎｍ／秒〜５００ｎｍ／秒である、請求項１乃至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。
【請求項６】
前記第１蒸着源及び第２蒸着源と前記基板とを相対移動させながら前記第１有機層の形成材料及び第２有機層の形成材料を順に衝突させる、請求項１乃至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。
【請求項７】
前記第１蒸着源及び第２蒸着源が、蒸着装置の１つのチャンバー内に並設されており、
前記チャンバー内においてロールツーロール方式でシート状の基板を移動させながら、前記第１有機層の形成材料及び第２有機層の形成材料を順に衝突させる、請求項１乃至６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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−８４４９１（Ｐ２０１３−８４４９１Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４５１８（Ｐ２０１１−２２４５１８）
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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