有機ＥＬ素子の製造方法
【課題】濃度消光を起こすことなく、連続駆動を行った後にも光路設計通りの最良な発光をなさせることができる有機ＥＬ素子を液体プロセスを用いて製造可能な有機ＥＬ素子の製造方法を提供する。
【解決手段】陽極１０上にホスト材料を含む第１の液状体を配置し、第１の液状体を乾燥してホスト層２２を形成する工程と、ホスト層２２を第１の温度で加熱処理する工程と、ホスト層２２上にホスト材料とゲスト材料とを含む第２の液状体を配置し、第２の液状体を乾燥して発光層２３を形成する工程と、発光層２３を第２の温度で加熱処理する工程と、発光層２３上に陰極３０を形成する工程と、を有し、ホスト層２２を加熱処理する第１の温度が発光層２３を加熱処理する第２の温度よりも高い温度であることを特徴とする。
【解決手段】陽極１０上にホスト材料を含む第１の液状体を配置し、第１の液状体を乾燥してホスト層２２を形成する工程と、ホスト層２２を第１の温度で加熱処理する工程と、ホスト層２２上にホスト材料とゲスト材料とを含む第２の液状体を配置し、第２の液状体を乾燥して発光層２３を形成する工程と、発光層２３を第２の温度で加熱処理する工程と、発光層２３上に陰極３０を形成する工程と、を有し、ホスト層２２を加熱処理する第１の温度が発光層２３を加熱処理する第２の温度よりも高い温度であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ-Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）素子を複数備えて構成される有機ＥＬ装置は、次世代ディスプレイ装置として数多くのメーカーで研究・開発がなされている。現在、有機ＥＬ装置は、携帯電話への搭載や有機ＥＬテレビなど、小型・中型ディスプレイ分野で量産化が可能なレベルまで技術が確立されている。
しかしながら、ディスプレイ分野においては、現在でも小型・大型を問わずＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）が主流である。有機ＥＬ装置がＬＣＤに代わるためには、例えば長寿命化や発光特性の向上など、いくつかの課題を解決しなければならない。
【０００３】
そこで、従来、長寿命化や発光特性の向上を図るべく、例えば以下のような手法を用いている。
有機ＥＬ素子を点灯させるためには、発光層を含む機能層に電流を流さなければならない。しかし、基本的に電気を流しにくい性質の機能層に電流を大量に流すためには、機能層をナノオーダーにまで薄膜化する必要がある。すなわち、このような薄膜の機能層に電圧を印加することにより、必要な電流値を確保している。また、機能層を、例えば正孔注入・輸送層、発光層、電子注入・輸送層に機能分類して積層することにより、有機ＥＬ素子の特性を大きく改善している。
【０００４】
ところで、有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との二つの電極で機能層を挟持した構造になっており、陽極から正孔を、陰極から電子をそれぞれ機能層に注入し、発光層中で正孔と電子とを再結合させることにより、発光する。すなわち、発光層中で正孔と電子とを再結合させることで励起子を生成し、励起状態から基底状態に戻るためのエネルギーを放出させ、放出したエネルギーの一部を光として取り出すことにより、発光させている。
【０００５】
このような有機ＥＬ素子においては、正孔と電子とを再結合させる発光層を、キャリア輸送を担うホスト材料にゲスト材料としての蛍光色素をドープしたホスト−ゲスト材料を用いて形成することにより、特性が向上することが分かっている。
そして、特許文献１では、蒸着法によって正孔輸送層と発光層との間にゲスト材料からなるゲスト分子層を設けることで、連続駆動時にゲスト材料が陰極側に移動することによる輝度低下を軽減し、長寿命化を図っている。すなわち、ゲスト材料は陽極からの＋（正）のチャージを受けることによって陰極側に移動するため、ゲスト分子層を陽極側に配設しておくことにより、ゲスト分子が陰極側に移動しても、発光層中に留まることで発光に寄与できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−６１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の有機ＥＬ素子にあっても、ゲスト材料の移動という根本の解決には至っておらず、したがってより良好な輝度特性を得るには未だ不十分である。すなわち、連続駆動によるゲスト材料の移動に伴って発光層は、正孔と電子との再結合領域（再結合位置）、つまり光取り出し領域（光取り出し位置）が陰極側に移動する。しかし、有機ＥＬ素子は通常、予め設定した光取り出し領域に基づいて各有機層や電極の厚さなどが設定され、最良の発光が得られるように光路設計がなされている。つまり、光取り出し領域が移動すると、光路設計がずれることによって得られる光の色味が変わるなど輝度変化が起こり、設定した最良の発光が得られなくなってしまうのである。また、ゲスト材料の移動に伴ってゲスト材料が濃縮され、設定以上の濃度になると、濃度消光によって輝度が低下してしまう場合がある。
【０００８】
また、特許文献１の有機ＥＬ素子の製造方法では、ホスト−ゲスト材料を用いた発光層を蒸着プロセスによって作製しているが、将来的には、コスト面や大面積化への対応などから、このような発光層をインクジェット法やスピンコート法等の液体プロセスによって作製することが望まれている。しかしながら、液体プロセスを用いた有機ＥＬ素子は、蒸着プロセスを用いた有機ＥＬ素子に比べて発光寿命が短いという問題があり、このような問題を解決することが、液体プロセスを実用化する上で大きな課題となっている。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、濃度消光を起こすことなく、連続駆動を行った後にも光路設計通りの最良な発光をなさせることができる有機ＥＬ素子を液体プロセスを用いて製造可能な有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、陽極上にホスト材料を含む第１の液状体を配置し、前記第１の液状体を乾燥してホスト層を形成する工程と、前記ホスト層を第１の温度で加熱処理する工程と、前記ホスト層上にホスト材料とゲスト材料とを含む第２の液状体を配置し、前記第２の液状体を乾燥して発光層を形成する工程と、前記発光層を第２の温度で加熱処理する工程と、前記発光層上に陰極を形成する工程と、を有し、前記ホスト層を加熱処理する第１の温度が前記発光層を加熱処理する第２の温度よりも高い温度であることを特徴とする。
【００１１】
この製造方法により製造された有機ＥＬ素子によれば、ホスト材料中にゲスト材料が分散されてなる発光層が、ホスト層上で陰極側に配設されているので、連続駆動時にゲスト材料が陰極側に移動しようとしても、既に陰極側に配置されていることによってほとんど移動が起こらず、したがって光取り出し領域の移動もほとんど起こらない。よって、光取り出し領域（位置）の経時変化がなく、光路設計がずれることがないため、常に光路設計通りの最良な発光が得られるようになる。また、ゲスト材料の移動が起こらず、したがってゲスト材料が設定以上に過度に濃縮されないため、濃度消光が防止される。
【００１２】
また、陽極と発光層との間に中間層としてキャリア輸送を担うホスト層が形成されるので、陽極と発光層との間の界面におけるキャリア輸送の不安定さが改善され、正孔が発光層にスムーズに注入される。このように陽極と発光層との間の界面におけるキャリアバランスの乱れが改善されることにより、有機ＥＬ素子の経時的な輝度低下を低減し長寿命化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法においては、ホスト層形成工程において、ホスト層が発光層の加熱温度よりも高い温度で加熱されるので、有機ＥＬ素子の連続駆動時の発熱に対するホスト層の耐性を高めることができる。すなわち、連続駆動時の発光輝度の低下は、発光層の熱的劣化によるものと、ホスト層の熱的劣化によるものが考えられるが、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法においては、ホスト層を初期劣化させ、ホスト層に熱的な安定性を付与しているので、連続駆動時の発熱による陽極と発光層との間の界面のキャリアバランスの変化が抑制される。
【００１４】
連続駆動時の発熱による影響を抑制する方法としては、発光層を高温で加熱する方法も考えられるが、発光層の加熱温度を高温にしすぎると、材料の持つ発光能力が下がったり、キャリアバランスの不均一さを生じたりするなどの問題が生じる。そのため、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法では、ホスト層を高温で加熱し、連続駆動時の発熱の影響を最小限に抑えるようにしている。この方法によれば、発光層の発光能力を損なうことなく、連続駆動時による特性の不安定性を最小限に抑えることができる。
【００１５】
また、本製造方法においては、前記ホスト層を形成する工程において、前記ホスト層を、該ホスト層の下地層のガラス転移温度よりも低い温度で加熱処理することが望ましい。
【００１６】
この製造方法によれば、ホスト層形成工程において、ホスト層が下地層（例えば正孔注入・輸送層）のガラス転移温度よりも低い温度で加熱されるので、下地層が加熱の影響によって変形してしまうことが抑制され、ホスト層の土台としての機能を保持することができる。このため、陽極と発光層との間にキャリア輸送を担うホスト層を選択的に形成することができ、陽極と発光層との間の界面におけるキャリアバランスの乱れが確実に改善される。したがって、有機ＥＬ素子の連続駆動時における輝度低下を確実に抑制し、長寿命化を確実に図ることが可能となる。
【００１７】
また、本製造方法においては、前記第２の液状体として、ホスト材料とゲスト材料とを溶媒に溶解させ飽和状態に調整された液状体を用いることが望ましい。
【００１８】
この製造方法によれば、発光層形成工程において、飽和状態に調整された液状体がホスト層上に塗布されるので、ホスト層が溶解して発光層中に浸透してしまうことがない。このため、陽極と発光層との間にキャリア輸送を担うホスト層を選択的に形成することができ、陽極と発光層との間の界面におけるキャリアバランスの乱れが確実に改善される。したがって、有機ＥＬ素子の連続駆動時における輝度低下を確実に抑制し、長寿命化を確実に図ることが可能となる。
【００１９】
また、本製造方法においては、前記発光層を形成する工程と前記陰極を形成する工程との間に、ホールブロック層を前記発光層上に形成する工程を有し、さらに電子輸送層を前記ホールブロック層上に形成する工程を有することが望ましい。
【００２０】
この製造方法によれば、発光層と陰極との間にホールブロック層が形成されることにより、＋（正）にチャージされたゲスト材料の陰極側への移動が確実に抑えられ、したがってゲスト材料が電子輸送層にまで移動し、ここで発光をなさせるといった不都合が回避される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の電極と機能層との構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明に係る有機ＥＬ素子の製造工程を示す図である。
【図３】駆動時間と輝度との関係を示すグラフである。
【図４】他の形態の有機ＥＬ素子の電極と機能層との構成を模式的に示す図である。
【図５】電子機器の一例である携帯電話の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態における有機ＥＬ素子１の電極と機能層との構成を模式的に示す図である。図１に示すように、有機ＥＬ素子１は、陽極１０と、機能層２０と、陰極３０と、を備えて構成されている。機能層２０は、陽極１０側から順に、正孔注入・輸送層２１、ホスト層２２、発光層２３、ホールブロック層２４、電子輸送層２５を積層したものである。機能層２０は、電子輸送層２５上に陰極３０が設けられたことにより、陽極１０と陰極３０との間に配設され、挟持されたものとなっている。なお、この有機ＥＬ素子１は、発光層２３で発光した光を陽極１０側から射出するボトムエミッション構造でも、発光層２３で発光した光を陰極３０側から射出するトップエミッション構造でも、どちらでもよい。
【００２４】
陽極１０は、素子基板９（図２参照）上に形成されている。素子基板９は、例えばガラス等の透光性材料からなり、その表面には薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下ＴＦＴと称する。）等からなる駆動素子や、各種配線が形成されている。陽極１０は、これら駆動素子や各種配線に接続するように形成されている。陽極１０の形成材料としては、仕事関数が５ｅＶ以上の正孔注入効果の高い材料が好適に用いられる。このような正孔注入効果の高い材料としては、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）等の金属酸化物を挙げることができる。本実施形態ではＩＴＯを用いる。
【００２５】
正孔注入・輸送層２１は、陽極１０上に形成されている。正孔注入・輸送層２１の形成材料は、例えば３，４−ポリエチレンジオシチオフェン−ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）の分散液を用いることができる。具体的には、分散液としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液を好適に用いることができる。また、これ以外にも従来公知の正孔注入・輸送性材料を用いることができる。正孔注入・輸送層２１は、その内部において正孔を輸送する機能を有するとともに、正孔を発光層２３側に注入・輸送する機能をも有している。
【００２６】
ホスト層２２は、正孔注入・輸送層２１上に形成されている。ホスト層２２はホスト材料を含んで形成されるものであり、ホスト材料としては、例えばＣＢＰ（4,4’-bis(9-dicarbazolyl)-2,2’-biphenyl）を用いることができる。また、これ以外にもＢＡｌｑ(Bis-(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolate)aluminium)、ｍＣＰ（N,N-dicarbazolyl-3,5-benzene：ＣＢＰ誘導体）、ＣＤＢＰ（4,4'-bis(9-carbazolyl) -2,2'-dimethyl-biphenyl）、ＤＣＢ（N,N’-Dicarbazolyl-1,4-dimethene-benzene）、Ｐ０６（2,7-bis(diphenylphosphine oxide)-9,9-dimethylfluorene）、ＳｉｍＣＰ（3,5-bis(9-carbazolyl)tetraphenylsilane）、ＵＧＨ３（W-bis(triphenylsilyl)benzene）を用いることができる。
【００２７】
発光層２３は、ホスト層２２上に形成されている。発光層２３の形成材料は、ホスト材料とゲスト材料とを含んで構成されている。ホスト材料としては、上述のホスト層２２の形成材料と同様に、例えばＣＢＰ、ＢＡｌｑ、ｍＣＰ、ＣＤＢＰ、ＤＣＢ、Ｐ０６、ＳｉｍＣＰ、ＵＧＨ３を用いることができる。
【００２８】
ゲスト材料としては、蛍光材料と燐光材料とがある。蛍光材料としては、例えばアメリカンダイソース社製のＡＤＳ１０９ＧＥ、ＡＤＳ１１１ＲＥ、ＡＤＳ１３６ＢＥを用いることができる。また、燐光材料としては、例えばＩｒ（ｐｐｙ）３（Fac-tris(2-phenypyridine)iridium）、ｐｐｙ２Ｉｒ（ａｃａｃ）（Bis(2- phenyl-pyridinato-N,C2)iridium(acetylacetone)）、ｂｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ）（Bis(2-phenylbenxothiozolato-N,C2’)iridium(III) (acetylacetonate)）、ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）（Bis(2-2'-benzothienyl)-pyridinato-N,C3）Iridium(acetylacetonate)）、ＦＩｒｐｉｃ（Iridium-bis(4,6difluorophenyl-pyridinato-N,C.2.)-picolinate）、Ｉｒ（ｐｍｂ）３（Iridium-tris(1-phenyl-3-methylbenzimidazolin-2-ylidene-C,C(2)')）、ＦＩｒＮ４（((Iridium (III) bis(4,6-difluorophenylpyridinato)(5-(pyridin-2-yl)-
tetrazolate)）、Ｆｉｒｔａｚ（(Iridium(III) bis(4,6-difluorophenylpyridinato)
(5-(pyridine-2-yl)-1,2,4-triazo-late)）、(F2MeOppy)2Ir(acac)を用いることができる。なお、発光層２３の形成材料は、ホスト材料とゲスト材料から構成されているものに限らず、これら以外にも従来公知の発光層形成材料を用いることができる。
【００２９】
ホールブロック層２４は、発光層２３上に形成されている。ホールブロック層２４の形成材料は、例えばＢＡｌｑを用いることができる。このホールブロック層２４は、発光層２３中のゲスト材料が＋（正）にチャージされ、陰極３０に移動するべく、ホールブロック層２４から抜け出て電子輸送層２５側に移動するのを抑制するものである。
【００３０】
電子輸送層２５は、ホールブロック層２４上に形成されている。電子輸送層２５の形成材料は、例えばＡｌｑ３を用いることができる。この電子輸送層２５は、陰極３０から注入された電子を発光層２３側に輸送するものである。
【００３１】
陰極３０は、電子輸送層２５上に形成されている。陰極３０は、例えばフッ化リチウム（ＬｉＦ）が厚さ５ｎｍ程度に形成され、その上にアルミニウム（Ａｌ）が厚さ３００ｎｍ程度に形成された積層構造の電極を用いることができる。なお、陰極３０についても透明な材料を用いれば、発光した光を陰極側からも出射させることができる。透明な材料としては、例えばＩＴＯ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、もしくはＰｄを用いることができる。膜厚としては、透明性を確保する上で、７５ｎｍ程度が好ましく、さらにこの膜厚よりも薄くするのが好ましい。
【００３２】
ここで、機能層２０を構成する各層や陽極１０、陰極３０などの厚さは、予め設定した光取り出し領域、すなわち発光層２３の位置に基づいて設計（設定）され、これによって最良の光が得られるように光路設計がなされている。また、陰極３０上には、接着層を介して封止基板（図示略）が貼り合わされ固定されている。
【００３３】
以上の構成により、ホスト材料とゲスト材料とを含んで構成される発光層２３が、ホスト層２２上で陰極３０側に配置されているので、連続駆動時にゲスト材料が陰極３０側に移動しようとしても、既に陰極３０側に配置されていることによってほとんど移動が起こらない。したがって、光取り出し領域（光取り出し位置）の移動もほとんど起こらない。よって、光取り出し領域の経時変化がなく、光路設計がずれることがないため、常に光路設計通りの最適な発光が得られるようになる。また、ゲスト材料の移動が起こらず、したがってゲスト材料が設定以上に過度に濃縮されないため、濃度消光が防止される。
【００３４】
また、正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間に中間層としてキャリア輸送を担うホスト層２２が形成されているので、正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間の界面におけるキャリア輸送の不安定さが改善され、正孔が発光層２３にスムーズに注入されるようになっている。このように正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間の界面におけるキャリアバランスの乱れが改善されることにより、有機ＥＬ素子１の経時的な輝度低下を低減し長寿命化を図ることができる。
【００３５】
（有機ＥＬ素子の製造方法）
次に、本実施形態における有機ＥＬ素子１の製造方法を説明する。図２は、有機ＥＬ素子１の製造プロセスを順を追って示す工程図である。有機ＥＬ素子１を作製する際は、先ず、図２（ａ）に示すように、従来と同様の手法により作製された素子基板９を用意する。すなわち、この素子基板９上には、予めＴＦＴ等の駆動素子や各種配線が形成されている。
【００３６】
次に、素子基板９上に陽極１０を形成する。具体的には、インクジェット法（液滴吐出法）、ディスペンス法、スピンコート法を用いて塗布し、素子基板９の全面を覆うように陽極１０となる透明導電膜を形成する。次に、この透明導電膜をパターニングすることにより、陽極１０を形成する。
【００３７】
次に、図２（ｂ）に示すように、陽極１０が形成された素子基板９上に、正孔注入・輸送層２１を形成する。具体的には、上述した正孔注入・輸送層２１の形成材料を溶媒に溶解または分散させた液状体を、インクジェット法を用いて塗布する。次に、減圧乾燥、不活性雰囲気内でベイクを行うことにより、正孔注入・輸送層２１を形成する。
【００３８】
次に、図２（ｃ）に示すように、正孔注入・輸送層２１上にホスト層２２を形成する。具体的には、上述したホスト材料を溶媒に溶解または分散させた液状体（第１の液状体）を、インクジェット法を用いて塗布する。次に、減圧乾燥、不活性雰囲気内でベイクを行うことにより、ホスト層２２を形成する。
【００３９】
ホスト材料を溶解させる溶媒としては沸点が比較的高い溶媒が用いられ、具体的には、ベンゼン、トリメチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼンなどの、沸点が１５０℃〜３００℃程度の高沸点溶媒が用いられる。本実施形態では、ホスト材料としてＣＢＰを用い、溶媒としてシクロヘキシルベンゼン（沸点；２３５〜２３６℃）を用いている。
【００４０】
ホスト層形成工程におけるベイクは、ホスト層２２の下地層となる正孔注入・輸送層２１のガラス転移温度よりも低い温度で行う。これにより、正孔注入・輸送層２１がベイクの影響によって変形してしまうことが抑制され、ホスト層２２の土台としての機能を保持することができる。
【００４１】
次に、図２（ｄ）に示すように、ホスト層２２上に発光層２３を形成する。具体的には、上述した発光層２３の形成材料を溶媒に溶解または分散させた液状体（第２の液状体）を、インクジェット法を用いて塗布する。次に、減圧乾燥、不活性雰囲気内でベイクを行うことにより、発光層２３を形成する。
【００４２】
発光層形成工程において塗布する液状体は、ホスト材料とゲスト材料とを溶媒に溶解させ飽和状態に調整された液状体を用いる。これにより、飽和状態に調整された液状体がホスト層上に塗布されるので、ホスト層２２が溶解して発光層２３中に浸透してしまうことがない。このため、正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間にキャリア輸送を担うホスト層２２を選択的に形成することができる。
【００４３】
次に、図２（ｅ）に示すように、発光層２３上にホールブロック層２４を形成する。具体的には、上述したホールブロック層２４の形成材料を蒸着を用いて配置することによりホールブロック層２４を形成する。
【００４４】
次に、図２（ｆ）に示すように、ホールブロック層２４上に電子輸送層２５を形成する。具体的には、上述した電子輸送層２５の形成材料を蒸着を用いて配置することにより電子輸送層２５を形成する。このようにして、陽極１０上に、正孔注入・輸送層２１、ホスト層２２、発光層２３、ホールブロック層２４、電子輸送層２５がこの順に積層した機能層２０が形成される。
【００４５】
次に、図２（ｇ）に示すように、電子輸送層２５上に陰極３０を形成する。具体的には、電子輸送層２５上に、蒸着を用いて上記ＬｉＦ層、Ａｌ層をこの順に形成し、陰極３０を形成する。最後に、接着層によって封止基板（図示略）を接着し、封止を行う。以上の工程により、本実施形態の有機ＥＬ素子１を製造することができる。
【００４６】
ところで、本発明の有機ＥＬ素子１の製造方法では、上述したホスト層形成工程におけるベイク温度（第１の温度）は、発光層形成工程におけるベイク温度（第２の温度）よりも高い温度で行うのが望ましい。具体的には、ホスト層２２のベイク温度が例えば２００℃に設定されているときは、発光層２３のベイク温度を例えば１００℃に設定するのがよい。
【００４７】
本願発明者は、従来の有機ＥＬ素子と本発明の有機ＥＬ素子（ホスト層形成工程におけるベイク温度を発光層形成工程におけるベイク温度よりも高い温度で行ったもの）とについて、駆動時間における輝度の変化を調べるための実験を行った。以下、本願発明者が行った実験により得られた従来の有機ＥＬ素子と本発明の有機ＥＬ素子についての駆動時間と輝度との関係を説明する。
【００４８】
図３は、従来の有機ＥＬ素子と本発明の有機ＥＬ素子についての駆動時間と輝度との関係を示すグラフである。図３は、横軸に駆動時間、縦軸に輝度を示したグラフである。図３において、符号Ｌ１は従来の有機ＥＬ素子の輝度変化を示す曲線、符号Ｌ２は本発明の有機ＥＬ素子（例えばホスト層形成工程におけるベイク温度を２００℃、発光層形成工程におけるベイク温度を１００℃で行ったもの）の輝度変化を示す曲線である。また、符号Ｔ１は従来の有機ＥＬ素子の輝度半減時間、符号Ｔ２は本発明の有機ＥＬ素子の輝度半減時間である。
【００４９】
図３に示すように、駆動時間における従来の有機ＥＬ素子の輝度変化Ｌ１と本発明の有機ＥＬ素子の輝度変化Ｌ２を見ると、駆動時間０〜５００ｈｒの間で、Ｌ１及びＬ２のいずれも初期状態の輝度（駆動時間０における輝度）２０００ｃｄ／ｍ２から半分の１０００ｃｄ／ｍ２（半減値）まで減少している。ここで、輝度が半減値に至るまでの駆動時間を見ると、本発明の有機ＥＬ素子の輝度半減時間Ｔ２のほうが従来の有機ＥＬ素子の輝度半減時間Ｔ１よりも長くなっている（Ｔ２＞Ｔ１）。つまり、駆動時間が同じ条件においては、本発明の有機ＥＬ素子のほうが従来の有機ＥＬ素子よりも輝度の変化率が小さいことがわかる。
【００５０】
これにより、本発明の有機ＥＬ素子（ホスト層形成工程におけるベイクを発光層形成工程におけるベイク温度よりも高い温度で行ったもの）は、従来の有機ＥＬ素子に対して、連続駆動時における輝度低下を抑制し、長寿命化を図れることが確認される。これは、ホスト層形成工程において、ホスト層２２が発光層形成工程におけるベイク温度よりも高い温度で加熱処理されるので、有機ＥＬ素子１の連続駆動時の発熱に対するホスト層２２の耐性を高めることができることによる。すなわち、連続駆動時の発光輝度の低下は、発光層２３の熱的劣化によるものと、ホスト層２２の熱的劣化によるものが考えられるが、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法においては、ホスト層２２を初期劣化させ、ホスト層２２に熱的な安定性が付与しているので、連続駆動時の発熱による正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間の界面のキャリアバランスの変化が抑制されることによる。
【００５１】
この製造方法により製造された有機ＥＬ素子１によれば、ホスト材料中にゲスト材料が分散されてなる発光層２３が、ホスト層２２上で陰極３０側に配設されているので、連続駆動時にゲスト材料が陰極３０側に移動しようとしても、既に陰極３０側に配置されていることによってほとんど移動が起こらず、したがって光取り出し領域の移動もほとんど起こらない。よって、光取り出し領域（位置）の経時変化がなく、光路設計がずれることがないため、常に光路設計通りの最良な発光が得られるようになる。また、ゲスト材料の移動が起こらず、したがってゲスト材料が設定以上に過度に濃縮されないため、濃度消光が防止される。
【００５２】
また、陽極１０と発光層２３との間に中間層としてキャリア輸送を担うホスト層２２が形成されるので、陽極１０と発光層２３との間の界面におけるキャリア輸送の不安定さが改善され、正孔が発光層２３にスムーズに注入される。このように陽極１０と発光層２３との間の界面におけるキャリアバランスの乱れが改善されることにより、有機ＥＬ素子１の経時的な輝度低下を低減し長寿命化を図ることができる。
【００５３】
また、本発明の有機ＥＬ素子１の製造方法においては、ホスト層形成工程において、ホスト層２２が発光層２３の加熱温度よりも高い温度で加熱されるので、有機ＥＬ素子１の連続駆動時の発熱に対するホスト層２２の耐性を高めることができる。すなわち、連続駆動時の発光輝度の低下は、発光層２３の熱的劣化によるものと、ホスト層２２の熱的劣化によるものが考えられるが、本発明の有機ＥＬ素子１の製造方法においては、ホスト層２２を初期劣化させ、ホスト層２２に熱的な安定性を付与しているので、連続駆動時の発熱による陽極１０と発光層２３との間の界面のキャリアバランスの変化が抑制される。
【００５４】
連続駆動時の発熱による影響を抑制する方法としては、発光層２３を高温で加熱する方法も考えられるが、発光層２３の加熱温度を高温にしすぎると、材料の持つ発光能力が下がったり、キャリアバランスの不均一さを生じたりするなどの問題が生じる。そのため、本発明の有機ＥＬ素子１の製造方法では、ホスト層２２を高温で加熱し、連続駆動時の発熱の影響を最小限に抑えるようにしている。この方法によれば、発光層２３の発光能力を損なうことなく、連続駆動時による特性の不安定性を最小限に抑えることができる。
【００５５】
また、本製造方法によれば、ホスト層形成工程において、ホスト層２２が下地層となる正孔注入・輸送層２１のガラス転移温度よりも低い温度で加熱されるので、正孔注入・輸送層２１が加熱の影響によって変形してしまうことが抑制され、ホスト層２２の土台としての機能を保持することができる。このため、正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間にキャリア輸送を担うホスト層２２を選択的に形成することができ、正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間の界面におけるキャリアバランスの乱れが確実に改善される。したがって、有機ＥＬ素子１の連続駆動時における輝度低下を確実に抑制し、長寿命化を確実に図ることが可能となる。
【００５６】
また、本製造方法によれば、発光層形成工程において、飽和状態に調整された液状体がホスト層２２上に塗布されるので、ホスト層２２が溶解して発光層２３中に浸透してしまうことがない。このため、正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間にキャリア輸送を担うホスト層２２を選択的に形成することができ、正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間の界面におけるキャリアバランスの乱れが確実に改善される。したがって、有機ＥＬ素子１の連続駆動時における輝度低下を確実に抑制し、長寿命化を確実に図ることが可能となる。
【００５７】
また、本製造方法によれば、発光層形成工程と陰極形成工程との間に、ホールブロック層２４を発光層２３上に形成する工程を有し、さらに電子輸送層２５をホールブロック層２４上に形成する工程を有している。このため、発光層２３と陰極３０との間にホールブロック層２４が形成されることにより、＋（正）にチャージされたゲスト材料の陰極３０側への移動が確実に抑えられ、したがってゲスト材料が電子輸送層２５にまで移動し、ここで発光をなさせるといった不都合が回避される。
【００５８】
なお、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１は、陽極１０、正孔注入・輸送層２１、ホスト層２２、発光層２３、ホールブロック層２４、電子輸送層２５、陰極３０、を積層して構成されているが、これに限らない。図４は、上述した有機ＥＬ素子１と異なる形態の有機ＥＬ素子１Ａの構成を示した図である。図４に示すように、有機ＥＬ素子１Ａは、機能層２０Ａが、上述した有機ＥＬ素子１の機能層２０と異なり、正孔注入・輸送層２１と、ホスト層２２と、発光層２３とから構成されている。このように、有機ＥＬ素子１Ａは、例えば、陽極１０、正孔注入・輸送層２１、ホスト層２２、発光層２３、陰極３０、を積層して構成されていてもよい。すなわち、有機ＥＬ素子は、陽極１０と陰極３０との間の機能層に少なくともホスト層２２と発光層２３とが含まれて構成されていればよい。
【００５９】
（電子機器）
次に、本発明に係る電子機器について、携帯電話を例に挙げて説明する。図５は、携帯電話６００の全体構成を示す斜視図である。携帯電話６００は、筺体６０１、複数の操作ボタンが設けられた操作部６０２、画像や動画、文字等を表示する表示部６０３を有する。表示部６０３には、本発明に係る有機ＥＬ素子１が備えられている。
このように、連続駆動時における輝度低下を抑制し、長寿命化を図ることが可能な有機ＥＬ素子１を備えているので、高信頼性かつ高性能な電子機器（携帯電話）６００を得ることができる。
【００６０】
なお、電子機器としては、上記携帯電話６００以外にも、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、およびエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどを挙げることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１，１Ａ…有機ＥＬ素子、１０…陽極、２１…正孔注入・輸送層（下地層）、２２…ホスト層、２３…発光層、２４…ホールブロック層、２５…電子輸送層、３０…陰極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ-Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）素子を複数備えて構成される有機ＥＬ装置は、次世代ディスプレイ装置として数多くのメーカーで研究・開発がなされている。現在、有機ＥＬ装置は、携帯電話への搭載や有機ＥＬテレビなど、小型・中型ディスプレイ分野で量産化が可能なレベルまで技術が確立されている。
しかしながら、ディスプレイ分野においては、現在でも小型・大型を問わずＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）が主流である。有機ＥＬ装置がＬＣＤに代わるためには、例えば長寿命化や発光特性の向上など、いくつかの課題を解決しなければならない。
【０００３】
そこで、従来、長寿命化や発光特性の向上を図るべく、例えば以下のような手法を用いている。
有機ＥＬ素子を点灯させるためには、発光層を含む機能層に電流を流さなければならない。しかし、基本的に電気を流しにくい性質の機能層に電流を大量に流すためには、機能層をナノオーダーにまで薄膜化する必要がある。すなわち、このような薄膜の機能層に電圧を印加することにより、必要な電流値を確保している。また、機能層を、例えば正孔注入・輸送層、発光層、電子注入・輸送層に機能分類して積層することにより、有機ＥＬ素子の特性を大きく改善している。
【０００４】
ところで、有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との二つの電極で機能層を挟持した構造になっており、陽極から正孔を、陰極から電子をそれぞれ機能層に注入し、発光層中で正孔と電子とを再結合させることにより、発光する。すなわち、発光層中で正孔と電子とを再結合させることで励起子を生成し、励起状態から基底状態に戻るためのエネルギーを放出させ、放出したエネルギーの一部を光として取り出すことにより、発光させている。
【０００５】
このような有機ＥＬ素子においては、正孔と電子とを再結合させる発光層を、キャリア輸送を担うホスト材料にゲスト材料としての蛍光色素をドープしたホスト−ゲスト材料を用いて形成することにより、特性が向上することが分かっている。
そして、特許文献１では、蒸着法によって正孔輸送層と発光層との間にゲスト材料からなるゲスト分子層を設けることで、連続駆動時にゲスト材料が陰極側に移動することによる輝度低下を軽減し、長寿命化を図っている。すなわち、ゲスト材料は陽極からの＋（正）のチャージを受けることによって陰極側に移動するため、ゲスト分子層を陽極側に配設しておくことにより、ゲスト分子が陰極側に移動しても、発光層中に留まることで発光に寄与できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−６１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の有機ＥＬ素子にあっても、ゲスト材料の移動という根本の解決には至っておらず、したがってより良好な輝度特性を得るには未だ不十分である。すなわち、連続駆動によるゲスト材料の移動に伴って発光層は、正孔と電子との再結合領域（再結合位置）、つまり光取り出し領域（光取り出し位置）が陰極側に移動する。しかし、有機ＥＬ素子は通常、予め設定した光取り出し領域に基づいて各有機層や電極の厚さなどが設定され、最良の発光が得られるように光路設計がなされている。つまり、光取り出し領域が移動すると、光路設計がずれることによって得られる光の色味が変わるなど輝度変化が起こり、設定した最良の発光が得られなくなってしまうのである。また、ゲスト材料の移動に伴ってゲスト材料が濃縮され、設定以上の濃度になると、濃度消光によって輝度が低下してしまう場合がある。
【０００８】
また、特許文献１の有機ＥＬ素子の製造方法では、ホスト−ゲスト材料を用いた発光層を蒸着プロセスによって作製しているが、将来的には、コスト面や大面積化への対応などから、このような発光層をインクジェット法やスピンコート法等の液体プロセスによって作製することが望まれている。しかしながら、液体プロセスを用いた有機ＥＬ素子は、蒸着プロセスを用いた有機ＥＬ素子に比べて発光寿命が短いという問題があり、このような問題を解決することが、液体プロセスを実用化する上で大きな課題となっている。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、濃度消光を起こすことなく、連続駆動を行った後にも光路設計通りの最良な発光をなさせることができる有機ＥＬ素子を液体プロセスを用いて製造可能な有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、陽極上にホスト材料を含む第１の液状体を配置し、前記第１の液状体を乾燥してホスト層を形成する工程と、前記ホスト層を第１の温度で加熱処理する工程と、前記ホスト層上にホスト材料とゲスト材料とを含む第２の液状体を配置し、前記第２の液状体を乾燥して発光層を形成する工程と、前記発光層を第２の温度で加熱処理する工程と、前記発光層上に陰極を形成する工程と、を有し、前記ホスト層を加熱処理する第１の温度が前記発光層を加熱処理する第２の温度よりも高い温度であることを特徴とする。
【００１１】
この製造方法により製造された有機ＥＬ素子によれば、ホスト材料中にゲスト材料が分散されてなる発光層が、ホスト層上で陰極側に配設されているので、連続駆動時にゲスト材料が陰極側に移動しようとしても、既に陰極側に配置されていることによってほとんど移動が起こらず、したがって光取り出し領域の移動もほとんど起こらない。よって、光取り出し領域（位置）の経時変化がなく、光路設計がずれることがないため、常に光路設計通りの最良な発光が得られるようになる。また、ゲスト材料の移動が起こらず、したがってゲスト材料が設定以上に過度に濃縮されないため、濃度消光が防止される。
【００１２】
また、陽極と発光層との間に中間層としてキャリア輸送を担うホスト層が形成されるので、陽極と発光層との間の界面におけるキャリア輸送の不安定さが改善され、正孔が発光層にスムーズに注入される。このように陽極と発光層との間の界面におけるキャリアバランスの乱れが改善されることにより、有機ＥＬ素子の経時的な輝度低下を低減し長寿命化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法においては、ホスト層形成工程において、ホスト層が発光層の加熱温度よりも高い温度で加熱されるので、有機ＥＬ素子の連続駆動時の発熱に対するホスト層の耐性を高めることができる。すなわち、連続駆動時の発光輝度の低下は、発光層の熱的劣化によるものと、ホスト層の熱的劣化によるものが考えられるが、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法においては、ホスト層を初期劣化させ、ホスト層に熱的な安定性を付与しているので、連続駆動時の発熱による陽極と発光層との間の界面のキャリアバランスの変化が抑制される。
【００１４】
連続駆動時の発熱による影響を抑制する方法としては、発光層を高温で加熱する方法も考えられるが、発光層の加熱温度を高温にしすぎると、材料の持つ発光能力が下がったり、キャリアバランスの不均一さを生じたりするなどの問題が生じる。そのため、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法では、ホスト層を高温で加熱し、連続駆動時の発熱の影響を最小限に抑えるようにしている。この方法によれば、発光層の発光能力を損なうことなく、連続駆動時による特性の不安定性を最小限に抑えることができる。
【００１５】
また、本製造方法においては、前記ホスト層を形成する工程において、前記ホスト層を、該ホスト層の下地層のガラス転移温度よりも低い温度で加熱処理することが望ましい。
【００１６】
この製造方法によれば、ホスト層形成工程において、ホスト層が下地層（例えば正孔注入・輸送層）のガラス転移温度よりも低い温度で加熱されるので、下地層が加熱の影響によって変形してしまうことが抑制され、ホスト層の土台としての機能を保持することができる。このため、陽極と発光層との間にキャリア輸送を担うホスト層を選択的に形成することができ、陽極と発光層との間の界面におけるキャリアバランスの乱れが確実に改善される。したがって、有機ＥＬ素子の連続駆動時における輝度低下を確実に抑制し、長寿命化を確実に図ることが可能となる。
【００１７】
また、本製造方法においては、前記第２の液状体として、ホスト材料とゲスト材料とを溶媒に溶解させ飽和状態に調整された液状体を用いることが望ましい。
【００１８】
この製造方法によれば、発光層形成工程において、飽和状態に調整された液状体がホスト層上に塗布されるので、ホスト層が溶解して発光層中に浸透してしまうことがない。このため、陽極と発光層との間にキャリア輸送を担うホスト層を選択的に形成することができ、陽極と発光層との間の界面におけるキャリアバランスの乱れが確実に改善される。したがって、有機ＥＬ素子の連続駆動時における輝度低下を確実に抑制し、長寿命化を確実に図ることが可能となる。
【００１９】
また、本製造方法においては、前記発光層を形成する工程と前記陰極を形成する工程との間に、ホールブロック層を前記発光層上に形成する工程を有し、さらに電子輸送層を前記ホールブロック層上に形成する工程を有することが望ましい。
【００２０】
この製造方法によれば、発光層と陰極との間にホールブロック層が形成されることにより、＋（正）にチャージされたゲスト材料の陰極側への移動が確実に抑えられ、したがってゲスト材料が電子輸送層にまで移動し、ここで発光をなさせるといった不都合が回避される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の電極と機能層との構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明に係る有機ＥＬ素子の製造工程を示す図である。
【図３】駆動時間と輝度との関係を示すグラフである。
【図４】他の形態の有機ＥＬ素子の電極と機能層との構成を模式的に示す図である。
【図５】電子機器の一例である携帯電話の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態における有機ＥＬ素子１の電極と機能層との構成を模式的に示す図である。図１に示すように、有機ＥＬ素子１は、陽極１０と、機能層２０と、陰極３０と、を備えて構成されている。機能層２０は、陽極１０側から順に、正孔注入・輸送層２１、ホスト層２２、発光層２３、ホールブロック層２４、電子輸送層２５を積層したものである。機能層２０は、電子輸送層２５上に陰極３０が設けられたことにより、陽極１０と陰極３０との間に配設され、挟持されたものとなっている。なお、この有機ＥＬ素子１は、発光層２３で発光した光を陽極１０側から射出するボトムエミッション構造でも、発光層２３で発光した光を陰極３０側から射出するトップエミッション構造でも、どちらでもよい。
【００２４】
陽極１０は、素子基板９（図２参照）上に形成されている。素子基板９は、例えばガラス等の透光性材料からなり、その表面には薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下ＴＦＴと称する。）等からなる駆動素子や、各種配線が形成されている。陽極１０は、これら駆動素子や各種配線に接続するように形成されている。陽極１０の形成材料としては、仕事関数が５ｅＶ以上の正孔注入効果の高い材料が好適に用いられる。このような正孔注入効果の高い材料としては、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）等の金属酸化物を挙げることができる。本実施形態ではＩＴＯを用いる。
【００２５】
正孔注入・輸送層２１は、陽極１０上に形成されている。正孔注入・輸送層２１の形成材料は、例えば３，４−ポリエチレンジオシチオフェン−ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）の分散液を用いることができる。具体的には、分散液としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液を好適に用いることができる。また、これ以外にも従来公知の正孔注入・輸送性材料を用いることができる。正孔注入・輸送層２１は、その内部において正孔を輸送する機能を有するとともに、正孔を発光層２３側に注入・輸送する機能をも有している。
【００２６】
ホスト層２２は、正孔注入・輸送層２１上に形成されている。ホスト層２２はホスト材料を含んで形成されるものであり、ホスト材料としては、例えばＣＢＰ（4,4’-bis(9-dicarbazolyl)-2,2’-biphenyl）を用いることができる。また、これ以外にもＢＡｌｑ(Bis-(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolate)aluminium)、ｍＣＰ（N,N-dicarbazolyl-3,5-benzene：ＣＢＰ誘導体）、ＣＤＢＰ（4,4'-bis(9-carbazolyl) -2,2'-dimethyl-biphenyl）、ＤＣＢ（N,N’-Dicarbazolyl-1,4-dimethene-benzene）、Ｐ０６（2,7-bis(diphenylphosphine oxide)-9,9-dimethylfluorene）、ＳｉｍＣＰ（3,5-bis(9-carbazolyl)tetraphenylsilane）、ＵＧＨ３（W-bis(triphenylsilyl)benzene）を用いることができる。
【００２７】
発光層２３は、ホスト層２２上に形成されている。発光層２３の形成材料は、ホスト材料とゲスト材料とを含んで構成されている。ホスト材料としては、上述のホスト層２２の形成材料と同様に、例えばＣＢＰ、ＢＡｌｑ、ｍＣＰ、ＣＤＢＰ、ＤＣＢ、Ｐ０６、ＳｉｍＣＰ、ＵＧＨ３を用いることができる。
【００２８】
ゲスト材料としては、蛍光材料と燐光材料とがある。蛍光材料としては、例えばアメリカンダイソース社製のＡＤＳ１０９ＧＥ、ＡＤＳ１１１ＲＥ、ＡＤＳ１３６ＢＥを用いることができる。また、燐光材料としては、例えばＩｒ（ｐｐｙ）３（Fac-tris(2-phenypyridine)iridium）、ｐｐｙ２Ｉｒ（ａｃａｃ）（Bis(2- phenyl-pyridinato-N,C2)iridium(acetylacetone)）、ｂｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ）（Bis(2-phenylbenxothiozolato-N,C2’)iridium(III) (acetylacetonate)）、ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）（Bis(2-2'-benzothienyl)-pyridinato-N,C3）Iridium(acetylacetonate)）、ＦＩｒｐｉｃ（Iridium-bis(4,6difluorophenyl-pyridinato-N,C.2.)-picolinate）、Ｉｒ（ｐｍｂ）３（Iridium-tris(1-phenyl-3-methylbenzimidazolin-2-ylidene-C,C(2)')）、ＦＩｒＮ４（((Iridium (III) bis(4,6-difluorophenylpyridinato)(5-(pyridin-2-yl)-
tetrazolate)）、Ｆｉｒｔａｚ（(Iridium(III) bis(4,6-difluorophenylpyridinato)
(5-(pyridine-2-yl)-1,2,4-triazo-late)）、(F2MeOppy)2Ir(acac)を用いることができる。なお、発光層２３の形成材料は、ホスト材料とゲスト材料から構成されているものに限らず、これら以外にも従来公知の発光層形成材料を用いることができる。
【００２９】
ホールブロック層２４は、発光層２３上に形成されている。ホールブロック層２４の形成材料は、例えばＢＡｌｑを用いることができる。このホールブロック層２４は、発光層２３中のゲスト材料が＋（正）にチャージされ、陰極３０に移動するべく、ホールブロック層２４から抜け出て電子輸送層２５側に移動するのを抑制するものである。
【００３０】
電子輸送層２５は、ホールブロック層２４上に形成されている。電子輸送層２５の形成材料は、例えばＡｌｑ３を用いることができる。この電子輸送層２５は、陰極３０から注入された電子を発光層２３側に輸送するものである。
【００３１】
陰極３０は、電子輸送層２５上に形成されている。陰極３０は、例えばフッ化リチウム（ＬｉＦ）が厚さ５ｎｍ程度に形成され、その上にアルミニウム（Ａｌ）が厚さ３００ｎｍ程度に形成された積層構造の電極を用いることができる。なお、陰極３０についても透明な材料を用いれば、発光した光を陰極側からも出射させることができる。透明な材料としては、例えばＩＴＯ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、もしくはＰｄを用いることができる。膜厚としては、透明性を確保する上で、７５ｎｍ程度が好ましく、さらにこの膜厚よりも薄くするのが好ましい。
【００３２】
ここで、機能層２０を構成する各層や陽極１０、陰極３０などの厚さは、予め設定した光取り出し領域、すなわち発光層２３の位置に基づいて設計（設定）され、これによって最良の光が得られるように光路設計がなされている。また、陰極３０上には、接着層を介して封止基板（図示略）が貼り合わされ固定されている。
【００３３】
以上の構成により、ホスト材料とゲスト材料とを含んで構成される発光層２３が、ホスト層２２上で陰極３０側に配置されているので、連続駆動時にゲスト材料が陰極３０側に移動しようとしても、既に陰極３０側に配置されていることによってほとんど移動が起こらない。したがって、光取り出し領域（光取り出し位置）の移動もほとんど起こらない。よって、光取り出し領域の経時変化がなく、光路設計がずれることがないため、常に光路設計通りの最適な発光が得られるようになる。また、ゲスト材料の移動が起こらず、したがってゲスト材料が設定以上に過度に濃縮されないため、濃度消光が防止される。
【００３４】
また、正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間に中間層としてキャリア輸送を担うホスト層２２が形成されているので、正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間の界面におけるキャリア輸送の不安定さが改善され、正孔が発光層２３にスムーズに注入されるようになっている。このように正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間の界面におけるキャリアバランスの乱れが改善されることにより、有機ＥＬ素子１の経時的な輝度低下を低減し長寿命化を図ることができる。
【００３５】
（有機ＥＬ素子の製造方法）
次に、本実施形態における有機ＥＬ素子１の製造方法を説明する。図２は、有機ＥＬ素子１の製造プロセスを順を追って示す工程図である。有機ＥＬ素子１を作製する際は、先ず、図２（ａ）に示すように、従来と同様の手法により作製された素子基板９を用意する。すなわち、この素子基板９上には、予めＴＦＴ等の駆動素子や各種配線が形成されている。
【００３６】
次に、素子基板９上に陽極１０を形成する。具体的には、インクジェット法（液滴吐出法）、ディスペンス法、スピンコート法を用いて塗布し、素子基板９の全面を覆うように陽極１０となる透明導電膜を形成する。次に、この透明導電膜をパターニングすることにより、陽極１０を形成する。
【００３７】
次に、図２（ｂ）に示すように、陽極１０が形成された素子基板９上に、正孔注入・輸送層２１を形成する。具体的には、上述した正孔注入・輸送層２１の形成材料を溶媒に溶解または分散させた液状体を、インクジェット法を用いて塗布する。次に、減圧乾燥、不活性雰囲気内でベイクを行うことにより、正孔注入・輸送層２１を形成する。
【００３８】
次に、図２（ｃ）に示すように、正孔注入・輸送層２１上にホスト層２２を形成する。具体的には、上述したホスト材料を溶媒に溶解または分散させた液状体（第１の液状体）を、インクジェット法を用いて塗布する。次に、減圧乾燥、不活性雰囲気内でベイクを行うことにより、ホスト層２２を形成する。
【００３９】
ホスト材料を溶解させる溶媒としては沸点が比較的高い溶媒が用いられ、具体的には、ベンゼン、トリメチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼンなどの、沸点が１５０℃〜３００℃程度の高沸点溶媒が用いられる。本実施形態では、ホスト材料としてＣＢＰを用い、溶媒としてシクロヘキシルベンゼン（沸点；２３５〜２３６℃）を用いている。
【００４０】
ホスト層形成工程におけるベイクは、ホスト層２２の下地層となる正孔注入・輸送層２１のガラス転移温度よりも低い温度で行う。これにより、正孔注入・輸送層２１がベイクの影響によって変形してしまうことが抑制され、ホスト層２２の土台としての機能を保持することができる。
【００４１】
次に、図２（ｄ）に示すように、ホスト層２２上に発光層２３を形成する。具体的には、上述した発光層２３の形成材料を溶媒に溶解または分散させた液状体（第２の液状体）を、インクジェット法を用いて塗布する。次に、減圧乾燥、不活性雰囲気内でベイクを行うことにより、発光層２３を形成する。
【００４２】
発光層形成工程において塗布する液状体は、ホスト材料とゲスト材料とを溶媒に溶解させ飽和状態に調整された液状体を用いる。これにより、飽和状態に調整された液状体がホスト層上に塗布されるので、ホスト層２２が溶解して発光層２３中に浸透してしまうことがない。このため、正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間にキャリア輸送を担うホスト層２２を選択的に形成することができる。
【００４３】
次に、図２（ｅ）に示すように、発光層２３上にホールブロック層２４を形成する。具体的には、上述したホールブロック層２４の形成材料を蒸着を用いて配置することによりホールブロック層２４を形成する。
【００４４】
次に、図２（ｆ）に示すように、ホールブロック層２４上に電子輸送層２５を形成する。具体的には、上述した電子輸送層２５の形成材料を蒸着を用いて配置することにより電子輸送層２５を形成する。このようにして、陽極１０上に、正孔注入・輸送層２１、ホスト層２２、発光層２３、ホールブロック層２４、電子輸送層２５がこの順に積層した機能層２０が形成される。
【００４５】
次に、図２（ｇ）に示すように、電子輸送層２５上に陰極３０を形成する。具体的には、電子輸送層２５上に、蒸着を用いて上記ＬｉＦ層、Ａｌ層をこの順に形成し、陰極３０を形成する。最後に、接着層によって封止基板（図示略）を接着し、封止を行う。以上の工程により、本実施形態の有機ＥＬ素子１を製造することができる。
【００４６】
ところで、本発明の有機ＥＬ素子１の製造方法では、上述したホスト層形成工程におけるベイク温度（第１の温度）は、発光層形成工程におけるベイク温度（第２の温度）よりも高い温度で行うのが望ましい。具体的には、ホスト層２２のベイク温度が例えば２００℃に設定されているときは、発光層２３のベイク温度を例えば１００℃に設定するのがよい。
【００４７】
本願発明者は、従来の有機ＥＬ素子と本発明の有機ＥＬ素子（ホスト層形成工程におけるベイク温度を発光層形成工程におけるベイク温度よりも高い温度で行ったもの）とについて、駆動時間における輝度の変化を調べるための実験を行った。以下、本願発明者が行った実験により得られた従来の有機ＥＬ素子と本発明の有機ＥＬ素子についての駆動時間と輝度との関係を説明する。
【００４８】
図３は、従来の有機ＥＬ素子と本発明の有機ＥＬ素子についての駆動時間と輝度との関係を示すグラフである。図３は、横軸に駆動時間、縦軸に輝度を示したグラフである。図３において、符号Ｌ１は従来の有機ＥＬ素子の輝度変化を示す曲線、符号Ｌ２は本発明の有機ＥＬ素子（例えばホスト層形成工程におけるベイク温度を２００℃、発光層形成工程におけるベイク温度を１００℃で行ったもの）の輝度変化を示す曲線である。また、符号Ｔ１は従来の有機ＥＬ素子の輝度半減時間、符号Ｔ２は本発明の有機ＥＬ素子の輝度半減時間である。
【００４９】
図３に示すように、駆動時間における従来の有機ＥＬ素子の輝度変化Ｌ１と本発明の有機ＥＬ素子の輝度変化Ｌ２を見ると、駆動時間０〜５００ｈｒの間で、Ｌ１及びＬ２のいずれも初期状態の輝度（駆動時間０における輝度）２０００ｃｄ／ｍ２から半分の１０００ｃｄ／ｍ２（半減値）まで減少している。ここで、輝度が半減値に至るまでの駆動時間を見ると、本発明の有機ＥＬ素子の輝度半減時間Ｔ２のほうが従来の有機ＥＬ素子の輝度半減時間Ｔ１よりも長くなっている（Ｔ２＞Ｔ１）。つまり、駆動時間が同じ条件においては、本発明の有機ＥＬ素子のほうが従来の有機ＥＬ素子よりも輝度の変化率が小さいことがわかる。
【００５０】
これにより、本発明の有機ＥＬ素子（ホスト層形成工程におけるベイクを発光層形成工程におけるベイク温度よりも高い温度で行ったもの）は、従来の有機ＥＬ素子に対して、連続駆動時における輝度低下を抑制し、長寿命化を図れることが確認される。これは、ホスト層形成工程において、ホスト層２２が発光層形成工程におけるベイク温度よりも高い温度で加熱処理されるので、有機ＥＬ素子１の連続駆動時の発熱に対するホスト層２２の耐性を高めることができることによる。すなわち、連続駆動時の発光輝度の低下は、発光層２３の熱的劣化によるものと、ホスト層２２の熱的劣化によるものが考えられるが、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法においては、ホスト層２２を初期劣化させ、ホスト層２２に熱的な安定性が付与しているので、連続駆動時の発熱による正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間の界面のキャリアバランスの変化が抑制されることによる。
【００５１】
この製造方法により製造された有機ＥＬ素子１によれば、ホスト材料中にゲスト材料が分散されてなる発光層２３が、ホスト層２２上で陰極３０側に配設されているので、連続駆動時にゲスト材料が陰極３０側に移動しようとしても、既に陰極３０側に配置されていることによってほとんど移動が起こらず、したがって光取り出し領域の移動もほとんど起こらない。よって、光取り出し領域（位置）の経時変化がなく、光路設計がずれることがないため、常に光路設計通りの最良な発光が得られるようになる。また、ゲスト材料の移動が起こらず、したがってゲスト材料が設定以上に過度に濃縮されないため、濃度消光が防止される。
【００５２】
また、陽極１０と発光層２３との間に中間層としてキャリア輸送を担うホスト層２２が形成されるので、陽極１０と発光層２３との間の界面におけるキャリア輸送の不安定さが改善され、正孔が発光層２３にスムーズに注入される。このように陽極１０と発光層２３との間の界面におけるキャリアバランスの乱れが改善されることにより、有機ＥＬ素子１の経時的な輝度低下を低減し長寿命化を図ることができる。
【００５３】
また、本発明の有機ＥＬ素子１の製造方法においては、ホスト層形成工程において、ホスト層２２が発光層２３の加熱温度よりも高い温度で加熱されるので、有機ＥＬ素子１の連続駆動時の発熱に対するホスト層２２の耐性を高めることができる。すなわち、連続駆動時の発光輝度の低下は、発光層２３の熱的劣化によるものと、ホスト層２２の熱的劣化によるものが考えられるが、本発明の有機ＥＬ素子１の製造方法においては、ホスト層２２を初期劣化させ、ホスト層２２に熱的な安定性を付与しているので、連続駆動時の発熱による陽極１０と発光層２３との間の界面のキャリアバランスの変化が抑制される。
【００５４】
連続駆動時の発熱による影響を抑制する方法としては、発光層２３を高温で加熱する方法も考えられるが、発光層２３の加熱温度を高温にしすぎると、材料の持つ発光能力が下がったり、キャリアバランスの不均一さを生じたりするなどの問題が生じる。そのため、本発明の有機ＥＬ素子１の製造方法では、ホスト層２２を高温で加熱し、連続駆動時の発熱の影響を最小限に抑えるようにしている。この方法によれば、発光層２３の発光能力を損なうことなく、連続駆動時による特性の不安定性を最小限に抑えることができる。
【００５５】
また、本製造方法によれば、ホスト層形成工程において、ホスト層２２が下地層となる正孔注入・輸送層２１のガラス転移温度よりも低い温度で加熱されるので、正孔注入・輸送層２１が加熱の影響によって変形してしまうことが抑制され、ホスト層２２の土台としての機能を保持することができる。このため、正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間にキャリア輸送を担うホスト層２２を選択的に形成することができ、正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間の界面におけるキャリアバランスの乱れが確実に改善される。したがって、有機ＥＬ素子１の連続駆動時における輝度低下を確実に抑制し、長寿命化を確実に図ることが可能となる。
【００５６】
また、本製造方法によれば、発光層形成工程において、飽和状態に調整された液状体がホスト層２２上に塗布されるので、ホスト層２２が溶解して発光層２３中に浸透してしまうことがない。このため、正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間にキャリア輸送を担うホスト層２２を選択的に形成することができ、正孔注入・輸送層２１と発光層２３との間の界面におけるキャリアバランスの乱れが確実に改善される。したがって、有機ＥＬ素子１の連続駆動時における輝度低下を確実に抑制し、長寿命化を確実に図ることが可能となる。
【００５７】
また、本製造方法によれば、発光層形成工程と陰極形成工程との間に、ホールブロック層２４を発光層２３上に形成する工程を有し、さらに電子輸送層２５をホールブロック層２４上に形成する工程を有している。このため、発光層２３と陰極３０との間にホールブロック層２４が形成されることにより、＋（正）にチャージされたゲスト材料の陰極３０側への移動が確実に抑えられ、したがってゲスト材料が電子輸送層２５にまで移動し、ここで発光をなさせるといった不都合が回避される。
【００５８】
なお、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１は、陽極１０、正孔注入・輸送層２１、ホスト層２２、発光層２３、ホールブロック層２４、電子輸送層２５、陰極３０、を積層して構成されているが、これに限らない。図４は、上述した有機ＥＬ素子１と異なる形態の有機ＥＬ素子１Ａの構成を示した図である。図４に示すように、有機ＥＬ素子１Ａは、機能層２０Ａが、上述した有機ＥＬ素子１の機能層２０と異なり、正孔注入・輸送層２１と、ホスト層２２と、発光層２３とから構成されている。このように、有機ＥＬ素子１Ａは、例えば、陽極１０、正孔注入・輸送層２１、ホスト層２２、発光層２３、陰極３０、を積層して構成されていてもよい。すなわち、有機ＥＬ素子は、陽極１０と陰極３０との間の機能層に少なくともホスト層２２と発光層２３とが含まれて構成されていればよい。
【００５９】
（電子機器）
次に、本発明に係る電子機器について、携帯電話を例に挙げて説明する。図５は、携帯電話６００の全体構成を示す斜視図である。携帯電話６００は、筺体６０１、複数の操作ボタンが設けられた操作部６０２、画像や動画、文字等を表示する表示部６０３を有する。表示部６０３には、本発明に係る有機ＥＬ素子１が備えられている。
このように、連続駆動時における輝度低下を抑制し、長寿命化を図ることが可能な有機ＥＬ素子１を備えているので、高信頼性かつ高性能な電子機器（携帯電話）６００を得ることができる。
【００６０】
なお、電子機器としては、上記携帯電話６００以外にも、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、およびエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどを挙げることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１，１Ａ…有機ＥＬ素子、１０…陽極、２１…正孔注入・輸送層（下地層）、２２…ホスト層、２３…発光層、２４…ホールブロック層、２５…電子輸送層、３０…陰極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極上にホスト材料を含む第１の液状体を配置し、前記第１の液状体を乾燥してホスト層を形成する工程と、
前記ホスト層を第１の温度で加熱処理する工程と、
前記ホスト層上にホスト材料とゲスト材料とを含む第２の液状体を配置し、前記第２の液状体を乾燥して発光層を形成する工程と、
前記発光層を第２の温度で加熱処理する工程と、
前記発光層上に陰極を形成する工程と、を有し、
前記ホスト層を加熱処理する第１の温度が前記発光層を加熱処理する第２の温度よりも高い温度であることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
前記ホスト層を形成する工程において、前記ホスト層を、該ホスト層の下地層のガラス転移温度よりも低い温度で加熱処理することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
前記第２の液状体として、ホスト材料とゲスト材料とを溶媒に溶解させ飽和状態に調整された液状体を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記発光層を形成する工程と前記陰極を形成する工程との間に、ホールブロック層を前記発光層上に形成する工程を有し、さらに電子輸送層を前記ホールブロック層上に形成する工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１】
陽極上にホスト材料を含む第１の液状体を配置し、前記第１の液状体を乾燥してホスト層を形成する工程と、
前記ホスト層を第１の温度で加熱処理する工程と、
前記ホスト層上にホスト材料とゲスト材料とを含む第２の液状体を配置し、前記第２の液状体を乾燥して発光層を形成する工程と、
前記発光層を第２の温度で加熱処理する工程と、
前記発光層上に陰極を形成する工程と、を有し、
前記ホスト層を加熱処理する第１の温度が前記発光層を加熱処理する第２の温度よりも高い温度であることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
前記ホスト層を形成する工程において、前記ホスト層を、該ホスト層の下地層のガラス転移温度よりも低い温度で加熱処理することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
前記第２の液状体として、ホスト材料とゲスト材料とを溶媒に溶解させ飽和状態に調整された液状体を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記発光層を形成する工程と前記陰極を形成する工程との間に、ホールブロック層を前記発光層上に形成する工程を有し、さらに電子輸送層を前記ホールブロック層上に形成する工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−３４７０６（Ｐ２０１１−３４７０６Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７７４２８（Ｐ２００９−１７７４２８）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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