(57)【要約】【課題】発光特性を容易に制御することの可能な有機電界発光素子、有機電界発光装置、電子機器、および有機電界発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】本開示の一実施形態の有機電界発光素子は、第１電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第２電極とをこの順に備えている。有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含んでおり、有機発光層に含まれる全てのドーパント材料の濃度が正孔輸送層側で高く、電子輸送層側で低くなっている。【選択図】図２
2018190804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第２電極とをこの順に備え、
前記有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含み、
前記有機発光層に含まれる全ての前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなっている
有機電界発光素子。
【請求項２】
前記有機発光層は、当該有機発光層内の前記電子輸送層側に発光領域を有する
請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記ドーパント材料は、前記発光領域の位置が前記有機発光層において前記電子輸送層側となるような濃度分布を有する
請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記有機発光層において、前記ホスト材料および前記ドーパント材料は以下の関係を満たす
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
Ｅ１−Ｅ２＞０．４ｅＶ
Ｅ１：前記ホスト材料のＨＯＭＯエネルギー準位
Ｅ２：前記ドーパント材料のＨＯＭＯエネルギー準位
【請求項５】
複数の有機電界発光素子を備え、
前記複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも１つは、
第１電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第２電極とをこの順に有し、
前記有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含み、
前記有機発光層において、前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなっている
有機電界発光装置。
【請求項６】
複数の有機電界発光素子を有する有機電界発光装置を備え、
前記複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも１つは、
第１電極と、
塗布膜で構成された正孔輸送層と、
塗布膜で構成された有機発光層と、
電子輸送層と、
第２電極と
をこの順に有し、
前記有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含み、
前記有機発光層において、前記ホスト材料および前記ドーパント材料は以下の関係を満たす
電子機器。
【請求項７】
第１電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第２電極とをこの順に備え、前記有機発光層がホスト材料およびドーパント材料を含む有機電界発光素子の製造方法であって、
前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなるように蒸発源を調整した蒸着により前記有機発光層を形成する工程を含む
有機電界発光素子の製造方法。
【請求項８】
第１電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第２電極とをこの順に備え、前記有機発光層がホスト材料およびドーパント材料を含む有機電界発光素子の製造方法であって、
塗布により前記有機発光層を形成するとともに、前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなるように調整された乾燥速度で、前記有機発光層を形成する工程を含む
有機電界発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、有機電界発光素子、有機電界発光装置、電子機器および、有機電界発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電界発光素子を用いた有機電界発光装置（有機電界発光ディスプレイ）として、種々のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１５７７９９号公報
【特許文献２】特開２０１１−００９２０５号公報
【特許文献３】特開２０１４−２２５７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、有機電界発光装置では、有機電界発光素子の発光特性を制御することが容易ではなかった。そのため、発光特性を容易に制御することの可能な有機電界発光素子、有機電界発光装置、電子機器、および有機電界発光素子の製造方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一実施形態の有機電界発光素子は、第１電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第２電極とをこの順に備えている。有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含んでおり、有機発光層に含まれる全てのドーパント材料の濃度が正孔輸送層側で高く、電子輸送層側で低くなっている。
【０００６】
本開示の一実施形態の有機電界発光装置は、複数の有機電界発光素子を備えている。この有機電界発光装置において、複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも１つは、上記の有機電界発光素子と同一の構成要素を有している。
【０００７】
本開示の一実施形態の電子機器は、有機電界発光装置を備えている。この電子機器における有機電界発光装置は、上記の有機電界発光装置と同一の構成要素を有している。
【０００８】
本開示の一実施形態の第１の有機電界発光素子の製造方法は、第１電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第２電極とをこの順に備え、有機発光層がホスト材料およびドーパント材料を含む有機電界発光素子の製造方法である。この製造方法は、ドーパント材料の濃度が正孔輸送層側で高く、電子輸送層側で低くなるように、複数回の蒸着により有機発光層を形成する工程を含む。
【０００９】
本開示の一実施形態の第２の有機電界発光素子の製造方法は、第１電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第２電極とをこの順に備え、有機発光層がホスト材料およびドーパント材料を含む有機電界発光素子の製造方法である。この製造方法は、塗布により有機発光層を形成するとともに、ドーパント材料の濃度が正孔輸送層側で高く、電子輸送層側で低くなるように調整された乾燥速度で、有機発光層を形成する工程を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の一実施形態の有機電界発光素子、有機電界発光装置、電子機器、第１の有機電界発光素子の製造方法および第２の有機電界発光素子の製造方法によれば、有機発光層に含まれる全てのドーパント材料の濃度が正孔輸送層側で高く、電子輸送層側で低くなるようにしたので、有機電界発光素子の発光特性を容易に制御することができる。なお、上記内容は本開示の一例である。本開示の効果は、上述したものに限らず、他の異なる効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面構成の一例を表す図である。
【図２】図１の発光層内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置の一例を表す図である。
【図３】比較例に係る有機電界発光素子の発光層内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置の一例を表す図である。
【図４】比較例に係る有機電界発光素子の発光層内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置の一例を表す図である。
【図５】図１の発光層の製造手順の一例を表す図である。
【図６】図１の発光層内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置の一例を表す図である。
【図７】図６の発光層の製造手順の一例を表す図である。
【図８】本開示の第２の実施の形態に係る有機電界発光装置の概略構成の一例を表す図である。
【図９】図８の画素の回路構成の一例を表す図である。
【図１０】本開示の有機電界発光装置を備えた電子機器の外観の一例を斜視的に表す図である。
【図１１】本開示の有機電界発光素子を備えた照明装置の外観の一例を斜視的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（有機電界発光素子）
２．第２の実施の形態（有機電界発光装置）
３．適用例（電子機器、照明装置）
【００１３】
＜１．第１の実施の形態＞
[構成]
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る有機電界発光素子１の断面構成の一例を表したものである。有機電界発光素子１は、例えば、基板１０上に設けられたものである。有機電界発光素子１は、例えば、発光層１３と、発光層１３を挟み込むように配置された、正孔輸送層１２および電子輸送層１４とを備えている。正孔輸送層１２は、発光層１３の正孔注入側に設けられており、電子輸送層１４は、発光層１３の電子注入側に設けられている。有機電界発光素子１は、例えば、陽極１１、正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４および陰極１５を基板１０側からこの順に含んで構成された素子構造となっている。有機電界発光素子１において、他の機能層（例えば、正孔注入層や電子注入層など）が含まれていてもよい。
【００１４】
基板１０は、例えば、透明基板等の光透過性を有する透光基板であり、例えば、ガラス材からなるガラス基板である。なお、基板１０は、ガラス基板に限るものではなく、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の透光性樹脂材料からなる透光性樹脂基板や、有機ＥＬ表示装置のバックプレーンであるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板であってもよい。
【００１５】
陽極１１は、例えば、基板１０の上に形成される。陽極１１は、透光性を有する透明電極であって、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）又はＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電性材料からなる透明導電膜が用いられる。なお、陽極１１は、透明電極に限るものではなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウムもしくは銀の合金等、または、反射性を有する反射電極であってもよい。陽極１１は、反射電極と透明電極とが積層されたものであってもよい。
【００１６】
正孔輸送層１２は、陽極１１から注入された正孔を発光層１３へ輸送する機能を有する。正孔輸送層１２は塗布膜であり、例えば、正孔輸送性材料１２Ｍを溶質とする溶液を塗布および乾燥することにより形成されている。すなわち、正孔輸送層１２は、正孔輸送性材料１２Ｍを含んで構成されている。また、溶質である正孔輸送性材料１２Ｍは、不溶化する機能を有している。不溶化する機能とは、架橋性基又は熱解離可溶性基などの不溶化基が、熱あるいは紫外光等の照射もしくはその組み合わせにより、化学変化し、有機溶媒や水に対し不溶化する機能のことをいう。従って、正孔輸送層１２は、不溶化された正孔輸送層である。
【００１７】
正孔輸送層１２は、不溶化する機能を有する正孔輸送性材料１２Ｍで構成されている。正孔輸送層１２の原料（材料）である正孔輸送性材料１２Ｍは、例えば、アリールアミン誘導体、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、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンジン誘導体等、または、これらの組み合わせからなる材料である。正孔輸送性材料１２Ｍは、さらに、例えば、溶解性および不溶化の機能のために、その分子構造中に、可溶性基や架橋性基、又は、熱解離可溶性基などを有している。
【００１８】
発光層１３は、正孔と電子との再結合により、所定の色の光を発する機能を有する。発光層１３は、塗布膜であり、例えば、有機発光材料１３Ｍを溶質とする溶液の塗布および乾燥により形成されている。有機発光材料１３Ｍを溶質とする溶液は、例えば、有機発光材料１３Ｍと溶媒とを含んで構成されている。発光層１３は、陽極１１から注入された正孔と、陰極１５から注入された電子とが、発光層１３内で再結合することで励起子が生成されて発光する層である。発光層１３は、例えば、青色有機発光材料によって構成された青色発光層である。発光層１３の原料（材料）である有機発光材料１３Ｍは、ホスト材料およびドーパント材料を含んでいる。ホスト材料は、主に電子又は正孔の電荷輸送の機能を担っており、ドーパント材料は、発光の機能を担っている。有機発光材料１３Ｍに含まれるホスト材料およびドーパント材料は、それぞれ、１種類のみに限られるものではなく、２種類以上の組み合わせであってもよい。
【００１９】
発光層１３のホスト材料としては、例えば、アミン化合物、縮合多環芳香族化合物、ヘテロ環化合物が用いられる。アミン化合物としては、例えば、モノアミン誘導体、ジアミン誘導体、トリアミン誘導体、テトラアミン誘導体が用いられる。縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン誘導体、ナフタレン誘導体、ナフタセン誘導体、フェナントレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、トリフェニレン誘導体、ペンタセン誘導体、または、ペリレン誘導体等が挙げられる。ヘテロ環化合物としては、例えば、カルバゾール誘導体、フラン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロール誘導体、インドール誘導体、アザインドール誘導体、アザカルバゾール、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、または、フタロシアニン誘導体等が挙げられる。
【００２０】
また、発光層１３のドーパント材料としては、例えば、ピレン誘導体、フルオランテン誘導体、アリールアセチレン誘導体、フルオレン誘導体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アントラセン誘導体、または、クリセン誘導体が用いられる。また、発光層１３のドーパント材料としては、金属錯体が用いられてもよい。金属錯体としては、例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、オスミウム（Ｏｓ）、金（Ａｕ）、レニウム（Ｒｅ）、もしくは、ルテニウム（Ｒｕ）等の金属原子と配位子とを有するものが挙げられる。
【００２１】
発光層１３は、正孔移動度が電子移動度よりも大きな有機発光材料によって構成されている。つまり、発光層１３は、正孔輸送性の高い材料によって構成された層であり、かつ、正孔移動度が電子移動度よりも大きな層である。正孔輸送層１２および電子輸送層１４を構成する材料は、発光層１３を構成する材料に応じた材料によって構成されている。
【００２２】
電子輸送層１４は、陰極１５から注入された電子を発光層１３へ輸送する機能を有する。電子輸送層１４は、蒸着膜である。電子輸送層１４は、例えば、電子輸送性を有する有機材料（以下、「電子輸送性材料１４Ｍ」と称する。）によって構成されている。電子輸送層１４は、正孔ブロック性および励起子失活を防ぐのに適した、広いエネルギーギャップを有する有機材料によって構成されている。電子輸送層１４は、電子輸送層１４のエネルギーギャップが発光層１３のエネルギーギャップよりも大きい有機材料によって構成されている。
【００２３】
エネルギーギャップとは、ＨＯＭＯ(最高被占準位，Highest occupied molecular orbital)エネルギー準位と、ＬＵＭＯ(最低空準位，Lowest unoccupied molecular orbital) エネルギー準位とのエネルギー差を指す。エネルギーギャップは、バンドギャップとも言う。ＨＯＭＯ準位の測定法としては、例えば、大気中光電子分光法、電気化学的手法（サイクリックボルタメトリー）、又は、光電子分光法（ＰＥＳ）等が挙げられる。一方、ＬＵＭＯ準位の測定法としては、例えば、逆光電子分光法（ＩＰＥＳ）、又は、光吸収分光法により吸収端から求めたエネルギーギャップとＨＯＭＯ準位とから算出する方法等が挙げられる。また、それぞれの準位を、分子起動法計算を用いて、ＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位順位を算出する手法を用いてもよい。
【００２４】
電子輸送層１４は、発光層１３と陰極１５との間に介在し、陰極１５から注入された電子を発光層１３へ輸送する機能を有する。なお、電子輸送層１４は、さらに、発光層１３から陰極１５への電荷（本実施の形態では正孔）の突き抜けを抑制する電荷ブロック機能や、発光層１３の励起状態の消光を抑制する機能等を有していることが好ましい。電子輸送層１４の原料（材料）である電子輸送性材料１４Ｍは、例えば、分子内にヘテロ原子を１個以上含有する芳香族ヘテロ環化合物である。芳香族ヘテロ環化合物としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環、ベンズイミダゾール環、フェナントロリン環、キナゾリン環等を骨格に含む化合物が挙げられる。また、電子輸送層１４は、電子輸送性を有する金属を含んでもよい。電子輸送層１４は、電子輸送性を有する金属を含むことで、電子輸送層１４の電子輸送性を向上できる。電子輸送層１４に含まれる金属としては、例えば、バリウム（Ｂａ）、リチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）、ナトリウム（Ｎａ）、ルビジウム（Ｒｂ）等を用いることができる。
【００２５】
陰極１５は、光反射性を有する反射電極であり、例えば反射性を有する金属材料を用いて形成された金属電極である。陰極１５の材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等が用いられる。なお、陰極１５は、反射電極に限るものではなく、陽極１１と同様に、ＩＴＯ膜等の透明電極であってもよい。本実施の形態では、基板１０及び陽極１１が透光性を有し、陰極１５が反射性を有するので、有機電界発光素子１は、基板１０側から光が放出するボトムエミッション構造である。なお、有機電界発光素子１は、ボトムエミッション構造に限るものではなく、トップエミッション構造であってもよい。
【００２６】
次に、本実施の形態に係る有機電界発光素子１の特徴について、比較例も交えて説明する。図２は、発光層１３内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置の一例を表したものである。発光層１３内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置は、図２に限定されるものではない。図３、図４は、比較例に係る有機電界発光素子の発光層内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置の一例を表したものである。
【００２７】
発光領域とは、発光層内で生成された励起子の、発光層内での分布を指している。図２〜図４では、発光層が真ん中で分けられており、正孔輸送層が配置されている側の領域と、電子輸送層が配置されている側の領域に二等分されている。図２では、発光層１３に含まれる全てのドーパント材料の濃度が正孔輸送層１２側で高く、電子輸送層１４側で低くなっている。図３、図４では、発光層１３に含まれる全てのドーパント材料の濃度が発光層１３内の位置に依らず一定となっている。
【００２８】
また、図２では、発光層１３は、発光層１３内の電子輸送層１４側に発光領域を有している。また、図２では、発光層１３に含まれる全てのドーパント材料は、発光領域の位置が発光層１３において電子輸送層１４側となるような濃度分布を有している。図３では、比較例に係る発光層は、発光層内の正孔輸送層側に発光領域を有している。図４では、比較例に係る発光層は、発光層内の電子輸送層側に発光領域を有している。
【００２９】
「発光領域が電子輸送層側にある」とは、例えば、発光層内の発光領域の５０％以上が、電子輸送層が配置されている側の領域に存在していることを指している。つまり、「発光領域が電子輸送層側にある」とは、「発光領域が電子輸送層との界面付近に位置する」ことも含む。「発光領域が正孔輸送層側にある」とは、例えば、発光層内の発光領域の５０％以上が、正孔輸送層が配置されている側の領域に存在していることを指している。つまり、「発光領域が正孔輸送層側にある」とは、「発光領域が電子輸送層との界面付近に位置する」ことも含む。なお、図２においては、発光領域のピークは発光層１３の界面に位置している場合もあり得るし、発光層１３内に位置している場合もあり得る。
【００３０】
図２〜図４中のΔＥは、発光層１３における、ドーパント材料のＨＯＭＯエネルギー準位Ｅ１と、ホスト材料のＨＯＭＯエネルギー準位Ｅ２との差分を指している。本実施の形態および比較例のいずれにおいても、ΔＥは０．４ｅＶよりも大きな値（例えば、０．６ｅＶ以上）となっている。ΔＥが０．４ｅＶよりも大きな値となっている場合、発光層１３内のドーパント材料は、発光層１３におけるキャリア再結合領域（発光領域）においてホールをトラップさせる機能を有している。
【００３１】
図２〜図４中のＤｃは、発光層内のドーパント材料がキャリア輸送能を示す、ドーパント材料のホスト材料に対する濃度の最小値（例えば、１０％よりも大きな値）を指している。ドーパント材料のホスト材料に対する濃度がＤｃ以上となっている領域では、発光層内のドーパント材料がキャリア輸送能を示す。従って、ドーパント材料のホスト材料に対する濃度がＤｃ未満となっている領域では、発光層内のドーパント材料がキャリア輸送能を示さない。このとき、ΔＥが０．４ｅＶよりも大きな値となっている場合、ドーパント材料のホスト材料に対する濃度がＤｃ未満となっている領域が、発光領域となる。
【００３２】
図２では、発光層１３の、正孔輸送層１２側の領域全体において、全てのドーパント材料のホスト材料に対する濃度Ｄｄ１がＤｃ以上の大きさとなっている。また、図２では、発光層１３の、電子輸送層１４側の領域のうち、少なくとも電子輸送層１４との境界部分において、全てのドーパント材料のホスト材料に対する濃度Ｄｄ２がＤｃ未満の大きさとなっている。従って、図２では、発光層１３の、電子輸送層１４側の領域のうち、少なくとも電子輸送層１４との境界部分が発光領域となっている。なお、本実施の形態では、発光層１３の、電子輸送層１４側の領域のうち、少なくとも一部分において、全てのドーパント材料のホスト材料に対する濃度Ｄｄ２がＤｃ未満の大きさとなっていてもよい。
【００３３】
図３では、発光層内の全ての領域において、全てのドーパント材料のホスト材料に対する濃度ＤｄがＤｃ未満の大きさとなっている。そのため、図３では、発光層内のドーパント材料がキャリア輸送能を示さないので、発光層の、正孔輸送層側の領域が発光領域となる。また、図４では、発光層内の全ての領域において、全てのドーパント材料のホスト材料に対する濃度ＤｄがＤｃ以上の大きさとなっている。そのため、図４では、発光層内のドーパント材料がキャリア輸送能を示すので、ホールが発光層内のドーパント材料によってトラップされず、発光層の、電子輸送層側の境界が発光領域となる。
【００３４】
図２〜図４中のＤｑは、濃度消光を起こすときのドーパント材料のホスト材料に対する濃度の最小値（Ｄｃも大きな値）を指している。ドーパント材料のホスト材料に対する濃度がＤｑ以上となっている領域では、濃度消光が発生する。従って、ドーパント材料のホスト材料に対する濃度がＤｑ未満となっている領域では、濃度消光が発生しない。なお、図２では、ドーパント材料のホスト材料に対する濃度がＤｑ以上となっている領域には発光領域が存在しないので、濃度消光は発生しない。また、図３、図４では、ドーパント材料のホスト材料に対する濃度がＤｑ以上となっている領域が存在しないので、濃度消光は発生しない。
【００３５】
[製造方法]
次に、本実施の形態の有機電界発光素子１の発光層１３の製造方法について説明する。図５は、発光層１３の製造手順の一例を表したものである。正孔輸送層１２上に、有機発光材料１３Ｍを溶質とする溶液を用いて、塗布法により発光層１３’を形成する（ステップＳ１０１）。次に、所定の乾燥速度で発光層１３’を乾燥させて、所定の濃度分布を持つ発光層１３を形成する（ステップＳ１０２）。ここで、所定の乾燥速度とは、発光層１３内の全てのドーパント材料の濃度が正孔輸送層１２側で高く、電子輸送層１４側で低くなるように調整された乾燥速度を指している。
【００３６】
[効果]
次に、本実施の形態の有機電界発光素子１の効果について説明する。
【００３７】
近年、製造工程が簡易で、大面積化が容易な塗布によって有機発光層等を形成することが注目されている。塗布で有機発光層等を形成する際には、例えば、下地層を不溶化させることが必要である。下地層としての正孔輸送層も塗布で形成する場合には、例えば、正孔輸送層を構成する材料として、不溶化する機能を有する材料を用いる方法がある。しかし、正孔輸送層に溶解性および不溶化の機能を付与させた材料を用いた場合、溶解性および不溶化の機能を付与させた材料は、その分子構造中に、可溶性基や架橋基・熱解離可溶性基などを分子構造に組み込んでいるため、共役が広がり、エネルギーギャップが狭くなっている。そのため、特に青色有機電界発光素子では、素子性能が低下してしまうという課題があった。
【００３８】
一方、本実施の形態では、発光層１３に含まれる全てのドーパント材料の濃度が正孔輸送層１２側で高く、電子輸送層１４側で低くなっている。これにより、発光層１３内の発光領域が電子輸送層１４側となるので、正孔輸送層１２による失活が生じ難い。従って、塗布膜である正孔輸送層１２と、塗布膜である発光層１３とを形成した塗布型有機電界発光素子であっても、素子性能の低下を抑制することができる。
【００３９】
また、本実施の形態では、発光層１３に含まれる全てのドーパント材料が、発光領域でホールトラップとして機能し、発光領域以外の領域でホール輸送として機能する。そのため、これらの機能を同一の材料で実現することができるので、簡易な層構成で発光層１３を構成することができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、発光層１３に含まれる全てのドーパント材料の濃度の高い領域が発光領域以外の領域にある。これにより、発光領域における消光が起こらないので、発光効率を高めることができる。
【００４１】
また、本実施の形態では、例えば、塗布法において乾燥速度を調整することで、発光層１３に含まれる全てのドーパント材料の濃度を正孔輸送層１２側で高く、電子輸送層１４側で低くすることができる。従って、有機電界発光素子１の発光特性を容易に制御することができる。
【００４２】
また、本実施の形態では、発光層１３は、発光層１３内の電子輸送層１４側に発光領域を有している。これにより、正孔輸送層１２による失活が生じ難い。従って、塗布膜である正孔輸送層１２と、塗布膜である発光層１３とを形成した塗布型有機電界発光素子であっても、素子性能の低下を抑制することができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、発光層１３内の全てのドーパント材料が発光領域の位置が発光層１３において電子輸送層１４側となるような濃度分布を有している。このような濃度分布は、例えば、塗布法において乾燥速度を調整することで実現することができる。従って、有機電界発光素子１の発光特性を容易に制御することができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、ΔＥが０．４ｅＶよりも大きな値となっている。これにより、発光層１３内のドーパント材料は、発光領域においてホールをトラップさせる機能を有するので、発光層１３内の電子輸送層１４側で発光させることができる。その結果、正孔輸送層１２による失活が生じ難い。従って、塗布膜である正孔輸送層１２と、塗布膜である発光層１３とを形成した塗布型有機電界発光素子であっても、素子性能の低下を抑制することができる。
【００４５】
＜２．第１の実施の形態の変形例＞
上記実施の形態では、塗布法を用いて発光層１３が形成されていた。しかし、例えば、上記実施の形態において、蒸着法を用いて発光層１３が形成されていてもよい。
【００４６】
図６は、本変形例に係る発光層１３内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置の一例を表したものである。本変形例に係る発光層１３内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置は、図６に限定されるものではない。図６に記載の発光層１３では、図２に記載の発光層１３と比べて、濃度分布の変化が急峻になっている。図６に記載の発光層１３は、濃度分布の変化が急峻になっている箇所を境界とする２つの蒸着層１３ａ，１３ｂによって構成されている。ここで、蒸着層１３ａが発光層１３内の正孔輸送層１２側にあり、蒸着層１３ｂが発光層１３内の電子輸送層１４側にある。
【００４７】
[製造方法]
次に、本変形例に係る発光層１３の製造方法について説明する。図７は、本変形例に係る発光層１３の製造手順の一例を表したものである。発光層１３内の全てのドーパント材料の濃度が正孔輸送層１２側で高く、電子輸送層１４側で低くなるように蒸発源を調整した蒸着により発光層１３を形成する。具体的には、まず、正孔輸送層１２上に、発光層１３内の全てのドーパント材料の濃度が相対的に高くなるように蒸発源の制御板を調整して、蒸着法により発光層１３ａを形成する（ステップＳ２０１）。次に、発光層１３ａ上に、発光層１３内の全てのドーパント材料の濃度が相対的に低くなるように蒸発源の制御板を調整して、蒸着法により発光層１３ｂを形成する（ステップＳ２０２）。
【００４８】
[効果]
次に、本変形例に係る有機電界発光素子１の効果について説明する。本変形例では、例えば、蒸着法において蒸発源の制御板を調整することで、発光層１３に含まれる全てのドーパント材料の濃度を正孔輸送層１２側で高く、電子輸送層１４側で低くすることができる。従って、有機電界発光素子１の発光特性を容易に制御することができる。
【００４９】
＜３．第２の実施の形態＞
[構成]
図８は、本開示の第２の実施の形態に係る有機電界発光装置２の概略構成の一例を表したものである。図９は、有機電界発光装置２に設けられた各画素２１の回路構成の一例を表したものである。有機電界発光装置２は、例えば、表示パネル２０、コントローラ３０およびドライバ４０を備えている。ドライバ４０は、表示パネル２０の外縁部分に実装されている。表示パネル２０は、行列状に配置された複数の画素２１を有している。コントローラ３０およびドライバ４０は、外部から入力された映像信号Ｄｉｎおよび同期信号Ｔｉｎに基づいて、表示パネル２０を駆動する。
【００５０】
（表示パネル２０）
表示パネル２０は、コントローラ３０およびドライバ４０によって各画素２１がアクティブマトリクス駆動されることにより、外部から入力された映像信号Ｄｉｎおよび同期信号Ｔｉｎに基づく画像を表示する。表示パネル２０は、行方向に延在する複数の走査線ＷＳＬと、列方向に延在する複数の信号線ＤＴＬおよび複数の電源線ＤＳＬと、行列状に配置された複数の画素２１とを有している。
【００５１】
走査線ＷＳＬは、各画素２１の選択に用いられるものであり、各画素２１を所定の単位（例えば画素行）ごとに選択する選択パルスを各画素２１に供給するものである。信号線ＤＴＬは、映像信号Ｄｉｎに応じた信号電圧Ｖｓｉｇの、各画素２１への供給に用いられるものであり、信号電圧Ｖｓｉｇを含むデータパルスを各画素２１に供給するものである。電源線ＤＳＬは、各画素２１に電力を供給するものである。
【００５２】
複数の画素２１は、例えば、赤色光を発する複数の画素２１、緑色光を発する複数の画素２１および青色光を発する複数の画素２１で構成されている。なお、複数の画素２１は、例えば、さらに、他の色（例えば、白色や、黄色など）を発する複数の画素２１を含んで構成されていてもよい。
【００５３】
各信号線ＤＴＬは、後述の水平セレクタ４１の出力端に接続されている。各画素列には、例えば、複数の信号線ＤＴＬが１本ずつ、割り当てられている。各走査線ＷＳＬは、後述のライトスキャナ４２の出力端に接続されている。各画素行には、例えば、複数の走査線ＷＳＬが１本ずつ、割り当てられている。各電源線ＤＳＬは、電源の出力端に接続されている。各画素行には、例えば、複数の電源線ＤＳＬが１本ずつ、割り当てられている。
【００５４】
各画素２１は、例えば、画素回路２１Ａと、有機電界発光素子２１Ｂとを有している。有機電界発光素子２１Ｂは、例えば、上記実施の形態の有機電界発光素子１である。表示パネル２０に含まれる複数の画素２１のうち、少なくとも１つは、上記実施の形態の有機電界発光素子１を有している。つまり、表示パネル２０に含まれる複数の有機電界発光素子２１Ｂのうち、少なくとも１つは、上記実施の形態の有機電界発光素子１で構成されている。
【００５５】
例えば、青色光を発する各画素２１が、有機電界発光素子２１Ｂとして、上記実施の形態の有機電界発光素子１を有している。例えば、赤色光を発する各画素２１や、緑色光を発する各画素２１は、有機電界発光素子２１Ｂとして、上記実施の形態の有機電界発光素子１において、発光層１３の代わりに有機発光層１１３が設けられたものを有していてもよい。
【００５６】
画素回路２１Ａは、有機電界発光素子２１Ｂの発光・消光を制御する。画素回路２１Ａは、後述の書込走査によって各画素２１に書き込んだ電圧を保持する機能を有している。画素回路２１Ａは、例えば、駆動トランジスタＴｒ１、書込トランジスタＴｒ２および保持容量Ｃｓを含んで構成されている。
【００５７】
書込トランジスタＴｒ２は、駆動トランジスタＴｒ１のゲートに対する、映像信号Ｄｉｎに対応した信号電圧Ｖｓｉｇの印加を制御する。具体的には、書込トランジスタＴｒ２は、信号線ＤＴＬの電圧をサンプリングするとともに、サンプリングにより得られた電圧を駆動トランジスタＴｒ１のゲートに書き込む。駆動トランジスタＴｒ１は、有機電界発光素子２１Ｂに直列に接続されている。駆動トランジスタＴｒ１は、有機電界発光素子２１Ｂを駆動する。駆動トランジスタＴｒ１は、書込トランジスタＴｒ２によってサンプリングされた電圧の大きさに応じて有機電界発光素子２１Ｂに流れる電流を制御する。保持容量Ｃｓは、駆動トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間に所定の電圧を保持するものである。保持容量Ｃｓは、所定の期間中に駆動トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓを一定に保持する役割を有する。なお、画素回路２１Ａは、上述の２Ｔｒ１Ｃの回路に対して各種容量やトランジスタを付加した回路構成となっていてもよいし、上述の２Ｔｒ１Ｃの回路構成とは異なる回路構成となっていてもよい。
【００５８】
各信号線ＤＴＬは、後述の水平セレクタ４１の出力端と、書込トランジスタＴｒ２のソースまたはドレインとに接続されている。各走査線ＷＳＬは、後述のライトスキャナ４２の出力端と、書込トランジスタＴｒ２のゲートとに接続されている。各電源線ＤＳＬは、電源回路３３の出力端と、駆動トランジスタＴｒ１のソースまたはドレインに接続されている。
【００５９】
書込トランジスタＴｒ２のゲートは、走査線ＷＳＬに接続されている。書込トランジスタＴｒ２のソースまたはドレインが信号線ＤＴＬに接続されている。書込トランジスタＴｒ２のソースおよびドレインのうち信号線ＤＴＬに未接続の端子が駆動トランジスタＴｒ１のゲートに接続されている。駆動トランジスタＴｒ１のソースまたはドレインが電源線ＤＳＬに接続されている。駆動トランジスタＴｒ１のソースおよびドレインのうち電源線ＤＳＬに未接続の端子が有機電界発光素子２１Ｂの陽極１１に接続されている。保持容量Ｃｓの一端が駆動トランジスタＴｒ１のゲートに接続されている。保持容量Ｃｓの他端が駆動トランジスタＴｒ１のソースおよびドレインのうち有機電界発光素子２１Ｂ側の端子に接続されている。
【００６０】
（ドライバ４０）
ドライバ４０は、例えば、水平セレクタ４１およびライトスキャナ４２を有している。水平セレクタ４１は、例えば、制御信号の入力に応じて（同期して）、コントローラ３０から入力されたアナログの信号電圧Ｖｓｉｇを、各信号線ＤＴＬに印加する。ライトスキャナ４２は、複数の画素２１を所定の単位ごとに走査する。
【００６１】
（コントローラ３０）
次に、コントローラ３０について説明する。コントローラ３０は、例えば、外部から入力されたデジタルの映像信号Ｄｉｎに対して所定の補正を行い、それにより得られた映像信号に基づいて、信号電圧Ｖｓｉｇを生成する。コントローラ３０は、例えば、生成した信号電圧Ｖｓｉｇを水平セレクタ４１に出力する。コントローラ３０は、例えば、外部から入力された同期信号Ｔｉｎに応じて（同期して）、ドライバ４０内の各回路に対して制御信号を出力する。
【００６２】
[効果]
本実施の形態では、表示パネル２０に含まれる複数の有機電界発光素子２１Ｂのうち、少なくとも１つは、上記実施の形態の有機電界発光素子１で構成されている。従って、発光効率の高い有機電界発光装置２を実現することができる。
【００６３】
＜３．適用例＞
[適用例その１]
以下では、上記第２の実施の形態で説明した有機電界発光装置２の適用例について説明する。有機電界発光装置２は、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、シート状のパーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
【００６４】
図１０は、本適用例に係る電子機器３の外観を斜視的に表したものである。電子機器３は、例えば、筐体３１０の主面に表示面３２０を備えたシート状のパーソナルコンピュータである。電子機器３は、電子機器３の表示面３２０に、有機電界発光装置２を備えている。有機電界発光装置２は、表示パネル２０が外側を向くように配置されている。本適用例では、有機電界発光装置２が表示面３２０に設けられているので、発光効率の高い電子機器３を実現することができる。
【００６５】
[適用例その２]
以下では、上記第１の実施の形態で説明した有機電界発光素子１の適用例について説明する。有機電界発光素子１は、卓上用もしくは床置き用の照明装置、または、室内用の照明装置など、あらゆる分野の照明装置の光源に適用することが可能である。
【００６６】
図１１は、有機電界発光素子１が適用される室内用の照明装置の外観を表したものである。この照明装置は、例えば、１または複数の有機電界発光素子１を含んで構成された照明部４１０を有している。照明部４１０は、建造物の天井４２０に適宜の個数および間隔で配置されている。なお、照明部４１０は、用途に応じて、天井４２０に限らず、壁４３０または床（図示せず）など任意の場所に設置することが可能である。
【００６７】
これらの照明装置では、有機電界発光素子１からの光により、照明が行われる。これにより、発光効率の高い照明装置を実現することができる。
【００６８】
以上、実施の形態および適用例を挙げて本開示を説明したが、本開示は実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
【００６９】
また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）
第１電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第２電極とをこの順に備え、
前記有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含み、
前記有機発光層に含まれる全ての前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなっている
有機電界発光素子。
（２）
前記有機発光層は、当該有機発光層内の前記電子輸送層側に発光領域を有する
（１）に記載の有機電界発光素子。
（３）
前記ドーパント材料は、前記発光領域の位置が前記有機発光層において前記電子輸送層側となるような濃度分布を有する
（２）に記載の有機電界発光素子。
（４）
前記有機発光層において、前記ホスト材料および前記ドーパント材料は以下の関係を満たす
（１）ないし（３）のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
Ｅ１−Ｅ２＞０．４ｅＶ
Ｅ１：前記ホスト材料のＨＯＭＯエネルギー準位
Ｅ２：前記ドーパント材料のＨＯＭＯエネルギー準位
（５）
複数の有機電界発光素子を備え、
前記複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも１つは、
第１電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第２電極とをこの順に有し、
前記有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含み、
前記有機発光層において、前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなっている
有機電界発光装置。
（６）
複数の有機電界発光素子を有する有機電界発光装置を備え、
前記複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも１つは、
第１電極と、
塗布膜で構成された正孔輸送層と、
塗布膜で構成された有機発光層と、
電子輸送層と、
第２電極と
をこの順に有し、
前記有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含み、
前記有機発光層において、前記ホスト材料および前記ドーパント材料は以下の関係を満たす
電子機器。
（７）
第１電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第２電極とをこの順に備え、前記有機発光層がホスト材料およびドーパント材料を含む有機電界発光素子の製造方法であって、
前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなるように蒸発源を調整した蒸着により前記有機発光層を形成する工程を含む
有機電界発光素子の製造方法。
（８）
第１電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第２電極とをこの順に備え、前記有機発光層がホスト材料およびドーパント材料を含む有機電界発光素子の製造方法であって、
塗布により前記有機発光層を形成するとともに、前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなるように調整された乾燥速度で、前記有機発光層を形成する工程を含む
有機電界発光素子の製造方法。
【符号の説明】
【００７０】
１…有機電界発光素子、２…有機電界発光装置、３…電子機器、１０…基板、１１…陽極、１２，１１２…正孔輸送層、１２Ｍ…正孔輸送性材料、１３，１１３…発光層、１３Ａ，１１３Ａ…発光領域、１３Ｍ…有機発光材料、１４，１１４…電子輸送層、１４Ｍ…電子輸送性材料、１５…陰極、２０…表示パネル、２１…画素、２１Ａ…画素回路、２１Ｂ…有機電界発光素子、３０…コントローラ、４０…ドライバ、４１…水平セレクタ、４２…ライトスキャナ、３１０…筐体、３２０…表示面、４１０…照明部、４２０…天井、４３０…壁、Ｃｓ…保持容量、ＤＴＬ…信号線、ＤＳＬ…電源線、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ１３，Ｅ１４…エネルギー準位、Ｔｒ１…駆動トランジスタ、Ｔｒ２…書込トランジスタ、Ｖｇｓ…ゲート−ソース間電圧、Ｖｓｉｇ…信号電圧、ＷＳＬ…走査線，ΔＥ，ΔＥ’…エネルギーギャップ。
【図１】
2018190804.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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