(57)【要約】【課題】発光効率を改善することが可能な有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】  画素電極と、前記画素電極に対向する位置に配置された対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に配置され、第１有機材料及び前記第１有機材料よりも昇華する温度が高い第２有機材料を混合した第１混合層と、前記第１混合層と前記対向電極との間に配置され、前記第１混合層側及び前記対向電極側のそれぞれに前記第２有機材料及び前記第２有機材料よりも昇華する温度が低い第３有機材料を混合した第２混合層を含む発光層と、を備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子。【選択図】      図１
2011204800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極と、
前記画素電極に対向する位置に配置された対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に配置され、第１有機材料及び前記第１有機材料よりも昇華する温度が高い第２有機材料を混合した第１混合層と、
前記第１混合層と前記対向電極との間に配置され、前記第１混合層側及び前記対向電極側のそれぞれに前記第２有機材料及び前記第２有機材料よりも昇華する温度が低い第３有機材料を混合した第２混合層を含む発光層と、
を備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
画素電極と、
前記画素電極に対向する位置に配置された対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に配置され、前記対向電極側に第１有機材料及び前記第１有機材料よりも昇華する温度が高い第２有機材料を混合した第１混合層を含む発光層と、
前記第１混合層と前記対向電極との間に配置され、前記第１有機材料、及び、前記第１有機材料よりも昇華する温度が高い第３有機材料を混合した第２混合層と、
を備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記第２有機材料の濃度分布は、前記第１混合層と前記第２混合層との境界、または、前記第１混合層と前記第２混合層との境界よりも前記第１混合層側で最大とな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。
【請求項４】
画素電極を形成し、
第１有機材料及び前記第１有機材料よりも昇華する温度が高い第２有機材料を含む第１混合材料を加熱し、昇華した前記第１混合材料を蒸着して、前記第１有機材料及び前記第２有機材料を混合した第１混合層を形成し、
前記第１混合材料のうちの前記第２有機材料が昇華している間に、前記第２有機材料及び前記第２有機材料よりも昇華する温度が低い第３有機材料を含む第２混合材料を加熱し、昇華した前記第２混合材料を蒸着して、前記第２有機材料及び前記第３有機材料を混合した第２混合層を含む発光層を形成し、
対向電極を形成する、
ことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
画素電極を形成し、
第１有機材料及び前記第１有機材料よりも昇華する温度が高い第２有機材料を含む第１混合材料を加熱し、昇華した前記第１混合材料を蒸着して、前記第１有機材料及び前記第２有機材料を混合した第１混合層を含む発光層を形成し、
前記第１混合材料のうちの前記第２有機材料が昇華している間に、前記第１有機材料及び前記第１有機材料よりも昇華する温度が高い第３有機材料を含む第２混合材料を加熱し、昇華した前記第２混合材料を蒸着して、前記第１有機材料、及び、前記第３有機材料を混合した第２混合層を形成し、
対向電極を形成する、
ことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【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（ＥＬ）素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、自己発光素子であるため、視野角が広く、応答速度が速く、しかも、コントラストが高いといった特徴を有している。また、有機ＥＬ素子は、バックライトが不要であるため、薄型軽量化が可能である。これらの理由から、近年、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置に代わる表示装置として注目されている（例えば特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７２８８２８５号明細書
【特許文献２】米国特許第７２８８２８６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、発光効率を改善することが可能な有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
画素電極と、前記画素電極に対向する位置に配置された対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に配置され、第１有機材料及び前記第１有機材料よりも昇華する温度が高い第２有機材料を混合した第１混合層と、前記第１混合層と前記対向電極との間に配置され、前記第１混合層側及び前記対向電極側のそれぞれに前記第２有機材料及び前記第２有機材料よりも昇華する温度が低い第３有機材料を混合した第２混合層を含む発光層と、を備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子が提供される。
【０００６】
また、本発明の一態様によれば、
画素電極と、前記画素電極の上方に配置された対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に配置され、前記対向電極側に第１有機材料及び前記第１有機材料よりも昇華する温度が高い第２有機材料を混合した第１混合層を含む発光層と、前記第１混合層と前記対向電極との間に配置され、前記第１有機材料、及び、前記第１有機材料よりも昇華する温度が高い第３有機材料を混合した第２混合層と、を備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、
画素電極を形成し、第１有機材料及び前記第１有機材料よりも昇華する温度が高い第２有機材料を含む第１混合材料を加熱し、昇華した前記第１混合材料を蒸着して、前記第１有機材料及び前記第２有機材料を混合した第１混合層を形成し、前記第１混合材料のうちの前記第２有機材料が昇華している間に、前記第２有機材料及び前記第２有機材料よりも昇華する温度が低い第３有機材料を含む第２混合材料を加熱し、昇華した前記第２混合材料を蒸着して、前記第２有機材料及び前記第３有機材料を混合した第２混合層を含む発光層を形成し、対向電極を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の態様によれば、
画素電極を形成し、第１有機材料及び前記第１有機材料よりも昇華する温度が高い第２有機材料を含む第１混合材料を加熱し、昇華した前記第１混合材料を蒸着して、前記第１有機材料及び前記第２有機材料を混合した第１混合層を含む発光層を形成し、前記第１混合材料のうちの前記第２有機材料が昇華している間に、前記第１有機材料及び前記第１有機材料よりも昇華する温度が高い第３有機材料を含む第２混合材料を加熱し、昇華した前記第２混合材料を蒸着して、前記第１有機材料、及び、前記第３有機材料を混合した第２混合層を形成し、対向電極を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発光効率を改善することが可能な有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態の第１構成例における有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した有機ＥＬ素子を製造するための製造装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】図３は、本実施形態の第１構成例において第１混合材料及び第２混合材料が昇華する際の時間に対する昇華量のモデルを示す図である。
【図４】図４は、図３に示したモデルに基づいて製造された有機ＥＬ素子のＺ方向の位置に対する有機材料の濃度分布のモデルを示す図である。
【図５】図５は、本実施形態の第２構成例における有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す図である。
【図６】図６は、本実施形態の第２構成例において第１混合材料及び第２混合材料が昇華する際の時間に対する昇華量のモデルを示す図である。
【図７】図７は、図６に示したモデルに基づいて製造された有機ＥＬ素子のＺ方向の位置に対する有機材料の濃度分布のモデルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、本実施形態における有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの第１構成例を模式的に示す図である。
【００１３】
第１構成例の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、画素電極ＰＥ、画素電極ＰＥの上に配置されたホール輸送層ＨＴＬ、ホール輸送層ＨＴＬの上に配置された発光層ＥＭＬ、及び、発光層ＥＭＬの上に配置された対向電極ＣＥを備えて構成されている。これらの画素電極ＰＥ、ホール輸送層ＨＴＬ、発光層ＥＭＬ、及び、対向電極ＣＥは、各層の厚さ方向であるＺ方向に積層されている。
【００１４】
ホール輸送層ＨＴＬは、発光層ＥＭＬ側に形成された第１混合層ＭＸ１を含んでいる。発光層ＥＭＬは、ホール輸送層ＨＴＬ側及び対向電極ＣＥ側にそれぞれ形成された第２混合層ＭＸ２を含んでいる。なお、この発光層ＥＭＬにおいて、ホール輸送層ＨＴＬ側に形成された第２混合層ＭＸ２と対向電極ＣＥ側に形成された第２混合層ＭＸ２との境界が存在しない場合もあり得る。
【００１５】
画素電極ＰＥは、例えば陽極に相当する。このような画素電極ＰＥの構造については、特に制限はなく、反射層単層構造、透過層単層構造、あるいは、反射層の上に透過層が積層された２層構造であっても良いし、さらには、３層以上の積層構造であっても良い。反射層は、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）などの光反射性を有する導電材料によって形成可能である。透過層は、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの光透過性を有する酸化物導電材料などの導電材料によって形成可能である。このような構成の画素電極ＰＥは、図示した通り、Ｘ−Ｙ平面に形成されている。
【００１６】
ホール輸送層ＨＴＬ及び発光層ＥＭＬは、主に有機材料を用いて形成されている。ホール輸送層ＨＴＬは、ホール輸送性を有する第１有機材料を含んでいる。また、このホール輸送層ＨＴＬの少なくとも一部は、上記した第１有機材料の他にドーパント材料である第２有機材料を含んでいる。発光層ＥＭＬは、上記したドーパント材料である第２有機材料及びホスト材料である第３有機材料を含んでいる。なお、発光層ＥＭＬを形成する有機材料は、蛍光材料であっても良いし、燐光材料であっても良い。
【００１７】
第１混合層ＭＸ１は、ホール輸送層ＨＴＬのうち、第１有機材料と第２有機材料とが混合された状態の層に相当する。この第１混合層ＭＸ１は、画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとの間に電流が流れた際に発光しない、あるいは、ほとんど発光しない層である。第２混合層ＭＸ２は、発光層ＥＭＬのうち、第２有機材料と第３有機材料とが混合された状態の層に相当する。この第２混合層ＭＸ２は、画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとの間に電流が流れた際に発光する層である。ホール輸送層ＨＴＬ側に形成された第２混合層ＭＸ２は、第１混合層ＭＸ１の直上に形成されている。
【００１８】
対向電極ＣＥは、例えば、陰極に相当する。このような対向電極ＣＥの構造については、特に制限はなく、透過層単層構造、半透過層単層構造、あるいは、半透過層及び透過層が積層された２層構造であっても良い。半透過層は、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）・銀（Ａｇ）などの導電材料によって形成されている。
【００１９】
なお、第１構成例の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤにおいては、画素電極ＰＥとホール輸送層ＨＴＬとの間にさらにホール注入層を追加しても良いし、発光層ＥＭＬと対向電極ＣＥとの間に、ホールブロック層、電子輸送層、及び、電子注入層の少なくとも１層を追加しても良いし、さらに他の層を追加しても良い。
【００２０】
次に、上述した有機ＥＬ素子を製造するための製造装置について説明する。ここでは、特に、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを構成するホール輸送層ＨＴＬ及び発光層ＥＭＬを製造するための製造装置について説明する。
【００２１】
図２は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの製造装置１の構成を概略的に示す図である。
【００２２】
すなわち、製造装置１は、チャンバ２、ホルダー３、材料供給部４、加熱室５、シャッター６、バルブ７などを備えて構成されている。
【００２３】
ホルダー３は、チャンバ２の内部に処理基板ＳＵＢを取り付けるものである。材料供給部４は、ホール輸送層ＨＴＬあるいは発光層ＥＭＬを形成するための材料を加熱室５に向けて供給するものである。加熱室５は、材料供給部４から供給された材料を加熱するものであり、図示しないヒータなどを備えている。シャッター６は、材料供給部４と加熱室５との間に設けられ、材料供給部４から加熱室５への材料の供給及び供給停止を制御する。バルブ７は、加熱室５と処理基板ＳＵＢとの間に設けられ、加熱室５と処理基板ＳＵＢとの間の流路８の閉鎖及び開放を制御する。
【００２４】
このような製造装置１においては、材料供給部４から加熱室５に材料が供給されると、加熱室５において供給された材料が加熱される。これにより、加熱された材料は昇華し、処理基板ＳＵＢに向けて供給される。そして、昇華した材料は、処理基板ＳＵＢの表面に蒸着される。なお、ここに示した例では、処理基板ＳＵＢとは、少なくとも画素電極ＰＥが形成済みの基板に相当する。この処理基板ＳＵＢは、ホルダー３により画素電極ＰＥが形成された面を、昇華した材料が供給される側に向けて取り付けられる。
【００２５】
次に、上記した製造装置１における第１構成例の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの製造方法について説明する。
【００２６】
なお、以下に説明する例では、材料供給部４には、ホール輸送性を有する第１有機材料及びドーパント材料である第２有機材料を含む第１混合材料、及び、ドーパント材料である第２有機材料及びホスト材料である第３有機材料を含む第２混合材料が収容されている。第１混合材料に含まれる第２有機材料と、第２混合材料に含まれる第２有機材料とは同一材料である。
【００２７】
まず、画素電極ＰＥを形成済みの処理基板ＳＵＢをチャンバ２の内部のホルダー３に取り付ける。その後、シャッター６が開放され、材料供給部４から加熱室５に第１混合材料が供給される。加熱室５では、第１混合材料を所定温度で加熱する。加熱室５に供給された第１混合材料の第１有機材料及び第２有機材料は順次昇華し、開放された流路８を介して処理基板ＳＵＢに向けて供給される。処理基板ＳＵＢの表面、ここでは画素電極ＰＥの上面には、昇華した第１有機材料及び第２有機材料が蒸着される。これにより、ホール輸送層ＨＴＬが形成される。
【００２８】
続いて、材料供給部４から加熱室５に第２混合材料が供給される。加熱室５では、第２混合材料を所定温度で加熱する。加熱室５に供給された第２混合材料の第２有機材料及び第３有機材料は順次昇華し、開放された流路８を介して処理基板ＳＵＢに向けて供給される。ホール輸送層ＨＴＬの上面には、昇華した第２有機材料及び第３有機材料が蒸着される。これにより、発光層ＥＭＬが形成される。
【００２９】
その後、発光層ＥＭＬの上に、必要に応じて、ホールブロック層、電子輸送層、電子注入層などが形成された後、対向電極ＣＥが形成される。
【００３０】
図３は、上述した第１混合材料及び第２混合材料が昇華する際の時間に対する昇華量のモデルを示す図である。
【００３１】
なお、本実施形態においては、有機材料を加熱した際に有機材料が昇華する温度を、以下『昇華温度』と称する。すなわち、第１有機材料Ｍ１は第１昇華温度ＳＴ１を有し、第２有機材料Ｍ２は第２昇華温度ＳＴ２を有し、第３有機材料Ｍ３は第３昇華温度ＳＴ３を有している。
【００３２】
第１混合材料において、第２有機材料Ｍ２の第２昇華温度ＳＴ２は、第１有機材料Ｍ１の第１昇華温度ＳＴ１よりも高い。また、第２混合材料において、第２有機材料Ｍ２の第２昇華温度ＳＴ２は、第３有機材料Ｍ３の第３昇華温度ＳＴ３よりも高い。例えば、第２有機材料Ｍ２の第２昇華温度ＳＴ２は、第３有機材料Ｍ３の第３昇華温度ＳＴ３よりも１００℃以上高い。
【００３３】
第１混合材料を所定温度で加熱した場合、第１有機材料Ｍ１の第１昇華温度ＳＴ１と第２有機材料Ｍ２の第２昇華温度ＳＴ２との差などにより、第１有機材料Ｍ１の昇華開始のタイミングと第２有機材料Ｍ２の昇華開始のタイミングとがずれる。ここに示したモデルでは、第１有機材料Ｍ１の第１昇華温度ＳＴ１が第２有機材料Ｍ２の第２昇華温度ＳＴ２よりも低い。このため、第１有機材料Ｍ１の昇華が第２有機材料Ｍ２の昇華よりも先行して開始される。
【００３４】
したがって、ホール輸送層ＨＴＬを形成するために第１混合材料を加熱室５に供給し加熱を開始した直後のタイミングでは、第１有機材料Ｍ１のみが昇華し、その後、第１有機材料Ｍ１とともに第２有機材料Ｍ２が混ざって昇華する。さらに、図示した例のように、第１有機材料Ｍ１の昇華が終了した後には第２有機材料Ｍ２のみが昇華する。
【００３５】
第２混合材料を所定温度で加熱した場合にも、第１混合材料を加熱した場合と同様に、第２有機材料Ｍ２の昇華開始のタイミングと第３有機材料Ｍ３の昇華開始のタイミングとがずれる。ここに示したモデルでは、第３有機材料Ｍ３の第３昇華温度ＳＴ３が第２有機材料Ｍ２の第２昇華温度ＳＴ２よりも低いため、第３有機材料Ｍ３の昇華が第２有機材料Ｍ２の昇華よりも先行して開始される。
【００３６】
したがって、発光層ＥＭＬを形成するために第２混合材料を加熱室５に供給し加熱を開始した直後のタイミングでは、第３有機材料Ｍ３のみが昇華し、その後、第３有機材料Ｍ３とともに第２有機材料Ｍ２が混ざって昇華する。さらに、図示した例のように、第３有機材料Ｍ３の昇華が終了した後には第２有機材料Ｍ２のみが昇華する。
【００３７】
本実施形態においては、第１混合材料の第２有機材料Ｍ２が昇華している間に第２混合材料の供給及び加熱を開始する。このため、第１混合材料の第２有機材料Ｍ２のみが昇華している期間の少なくとも一部と、第２混合材料の第３有機材料Ｍ３のみが昇華している期間の少なくとも一部とが重複している。
【００３８】
図示した例について、時間を追って各有機材料の昇華量の推移を見ると、まず、第１混合材料の供給及び加熱を開始した直後の第１期間Ｔ１では、第１混合材料の第１有機材料Ｍ１のみが昇華する。つまり、この第１期間Ｔ１では、第１有機材料Ｍ１のみが処理基板ＳＵＢに向けて供給される。
【００３９】
この第１期間Ｔ１に連続した第２期間Ｔ２では、第１混合材料の第１有機材料Ｍ１及び第２有機材料Ｍ２が同時に昇華する。つまり、この第２期間Ｔ２では、第１有機材料Ｍ１及び第２有機材料Ｍ２が混ざった状態で処理基板ＳＵＢに向けて供給される。第２期間Ｔ２の後には、第１混合材料のうちの第２有機材料Ｍ２のみが昇華している期間がある。第２混合材料の供給及び加熱は、第１混合材料のうちの第２有機材料Ｍ２が昇華している期間内に開始される。
【００４０】
そして、第２混合材料の供給及び加熱を開始した直後の第３期間Ｔ３では、第１混合材料の第２有機材料Ｍ２と、第２混合材料の第３有機材料Ｍ３とが同時に昇華する。つまり、この第３期間Ｔ３では、第２有機材料Ｍ２及び第３有機材料Ｍ３が混ざった状態で処理基板ＳＵＢに向けて供給される。
【００４１】
なお、図示した例では、第１混合材料の第１有機材料Ｍ１の昇華が終了してから時間をおいて第２混合材料の第３有機材料Ｍ３の昇華が開始されており、第２期間Ｔ２と第３期間Ｔ３との間には、第２有機材料Ｍ２のみが昇華している期間がある。しかしながら、第２期間Ｔ２と第２期間Ｔ３とが連続し第２有機材料Ｍ２のみが昇華する期間が存在しない場合もあり得る。また、第２期間Ｔ２の一部と第３期間Ｔ３の一部とが重複する場合もあり得る。
【００４２】
そして、第３期間Ｔ３の後の第４期間Ｔ４では、第２混合材料の第３有機材料Ｍ３及び第２有機材料Ｍ２が同時に昇華する。つまり、この第４期間Ｔ４では、第３有機材料Ｍ３及び第２有機材料Ｍ２が混ざった状態で処理基板ＳＵＢに向けて供給される。
【００４３】
なお、図示した例では、第１混合材料の第２有機材料Ｍ２の昇華が終了してから時間をおいて第２混合材料の第２有機材料Ｍ２の昇華が開始されており、第３期間Ｔ３と第４期間Ｔ４との間には、第３有機材料Ｍ３のみが昇華している期間がある。しかしながら、第３期間Ｔ３と第４期間Ｔ４とが連続し第３有機材料Ｍ３のみが昇華する期間が存在しない場合もあり得る。また、第３期間Ｔ３の一部と第４期間Ｔ４の一部とが重複する場合もあり得る。
【００４４】
図４は、上述した手法によって製造された有機ＥＬ素子のＺ方向の位置に対する各有機材料の濃度分布のモデルを示す図である。
【００４５】
このようなモデルによれば、ホール輸送層ＨＴＬにおいて、画素電極ＰＥの側から対向電極ＣＥの側に向かうにしたがって、第１有機材料Ｍ１中の第２有機材料Ｍ２の濃度分布が増加している。これらの第１有機材料Ｍ１と第２有機材料Ｍ２とが混合した層は、第１混合層ＭＸ１に相当する。
【００４６】
すなわち、画素電極ＰＥの近傍では、主として第１有機材料Ｍ１からなる層が形成されている。これは、上述した第１期間Ｔ１において第１有機材料Ｍ１のみが昇華されている状態で形成されたものである。発光層ＥＭＬの近傍に形成された第１混合層ＭＸ１は、上述した第２期間Ｔ２において第１有機材料Ｍ１及び第２有機材料Ｍ２がともに昇華されている状態で形成されたものである。
【００４７】
また、このモデルによれば、発光層ＥＭＬにおいて、ホール輸送層ＨＴＬに隣接した位置から対向電極ＣＥの側に向かうにしたがって第２有機材料Ｍ２の濃度分布が低下するのに対して第３有機材料Ｍ３の濃度分布が増加している。一方で、この発光層ＥＭＬにおいて、対向電極ＣＥの側からホール輸送層ＨＴＬの側に向かうにしたがって第２有機材料Ｍ２の濃度分布が低下するのに対して第３有機材料Ｍ３の濃度分布が増加している。これらの第２有機材料Ｍ２と第３有機材料Ｍ３とが混合した層は、第２混合層ＭＸ２に相当する。
【００４８】
すなわち、ホール輸送層ＨＴＬの近傍に形成された第２混合層ＭＸ２は、上述した第３期間Ｔ３において第２有機材料Ｍ２及び第３有機材料Ｍ３がともに昇華されている状態で形成されたものである。対向電極ＣＥの側に形成された第２混合層ＭＸ２は、上述した第４期間Ｔ４において第２有機材料Ｍ２及び第３有機材料Ｍ３がともに昇華されている状態で形成されたものである。
【００４９】
なお、この発光層ＥＭＬにおいて、上述した第３期間Ｔ３と第４期間Ｔ４とが連続せずに第３有機材料Ｍ３のみが昇華している期間が存在する場合、図示したモデルのように、ホール輸送層ＨＴＬの近傍に形成された第２混合層ＭＸ２と、対向電極ＣＥの側に形成された第２混合層ＭＸ２とは離間し、これらの間に第３有機材料Ｍ３のみによって形成された層が介在する。
【００５０】
ホール輸送層ＨＴＬと発光層ＥＭＬとの境界、つまり、第１混合層ＭＸ１とホール輸送層ＨＴＬの近傍に形成された第２混合層ＭＸ２との境界では、第２有機材料Ｍ２の濃度分布が最大となる。同様に、発光層ＥＭＬと対向電極ＣＥとの境界でも第２有機材料Ｍ２の濃度分布が最大となる。
【００５１】
このように、発光層ＥＭＬにおいて、ドーパント材料である第２有機材料Ｍ２は、ホスト材料である第３有機材料Ｍ３に対して、ホール輸送層ＨＴＬの側及び対向電極ＣＥの側にそれぞれ分布していることがわかる。このため、発光層ＥＭＬにおいて、電子・ホールの注入量のバランスが改善され、発光効率を改善することが可能となる。
【００５２】
比較例として、第２有機材料Ｍ２を含まず第１有機材料Ｍ１のみを蒸着してホール輸送層ＨＴＬを形成した後に、上記した第２混合材料を蒸着して発光層ＥＭＬを形成した場合、発光層ＥＭＬにおいて、図４に示したようなホール輸送層ＨＴＬの側の第２混合層ＭＸ２は形成されず、対向電極ＣＥの側のみに第２混合層ＭＸ１が形成される。つまり、発光層ＥＭＬの中の第２有機材料Ｍ２は、対向電極ＣＥの側に偏って分布することになり、電子・ホールの注入量のアンバランスに起因して、上記した本実施形態の第１構成例よりも発光効率が低下した。
【００５３】
次に、本実施形態における第２構成例について説明する。
【００５４】
図５は、本実施形態における有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの第２構成例を模式的に示す図である。この第２構成例の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、上述した第１構成例と比較して、発光層ＥＭＬと対向電極ＣＥとの間にホールブロック層ＨＢＬを備え、しかも、第１混合層ＭＸ１が発光層ＥＭＬに形成され、第２混合層ＭＸ２がホールブロック層ＨＢＬに形成されている点で相違している。なお、この第２構成例において、第１構成例と同一構成については同一の参照符号を付して詳細な説明を所略する。
【００５５】
すなわち、第２構成例の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、画素電極ＰＥ、画素電極ＰＥの上に配置されたホール輸送層ＨＴＬ、ホール輸送層ＨＴＬの上に配置された発光層ＥＭＬ、発光層ＥＭＬの上に配置されたホールブロック層ＨＢＬ、ホールブロック層ＨＢＬの上に配置された電子輸送層ＥＴＬ、及び、電子輸送層ＥＴＬの上に配置された対向電極ＣＥを備えて構成されている。これらの画素電極ＰＥ、ホール輸送層ＨＴＬ、発光層ＥＭＬ、ホールブロック層ＨＢＬ、電子輸送層ＥＴＬ、及び、対向電極ＣＥは、各層の厚さ方向であるＺ方向に積層されている。
【００５６】
発光層ＥＭＬは、ホールブロック層ＨＢＬ側に形成された第１混合層ＭＸ１を含んでいる。ホールブロック層ＨＢＬは、発光層ＥＭＬ側に形成された第２混合層ＭＸ２を含んでいる。
【００５７】
ホール輸送層ＨＴＬ、発光層ＥＭＬ、ホールブロック層ＨＢＬ、及び、電子輸送層ＥＴＬは、主に有機材料を用いて形成されている。発光層ＥＭＬは、ホスト材料である第１有機材料及びドーパント材料である第２有機材料を含んでいる。なお、発光層ＥＭＬを形成する有機材料は、蛍光材料であっても良いし、燐光材料であっても良い。ホールブロック層ＨＢＬは、ホールブロック性を有する第３有機材料を含んでいる。また、このホールブロック層ＨＢＬの少なくとも一部は、上記した第３有機材料の他にホスト材料である第１有機材料を含んでおり、場合によってはさらにドーパント材料である第２有機材料を含んでいる。
【００５８】
第１混合層ＭＸ１は、発光層ＥＭＬのうち、第１有機材料と第２有機材料とが混合された状態の層に相当する。この第１混合層ＭＸ１は、画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとの間に電流が流れた際に発光する層である。第２混合層ＭＸ２は、ホールブロック層ＨＢＬのうち、第１有機材料と第３有機材料とが混合された状態の層に相当する。この第２混合層ＭＸ２には、さらに第２有機材料が混合されている場合もあり得る。この第２混合層ＭＸ２は、画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとの間に電流が流れた際に発光しない、あるいは、第２有機材料を含んでいる場合に僅かに発光する層である。第２混合層ＭＸ２は、第１混合層ＭＸ１の直上に形成されている。
【００５９】
なお、この第２構成例の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤにおいては、画素電極ＰＥとホール輸送層ＨＴＬとの間にさらにホール注入層を追加しても良いし、電子輸送層ＥＴＬと対向電極ＣＥとの間にさらに電子注入層を追加しても良い。また、この第２構成例の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤにおいては、ホール輸送層ＨＴＬや電子輸送層ＥＴＬを省略しても良い。さらに、この第２構成例の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤにおいて、ホールブロック層ＨＢＬを省略しても良いがこの場合には発光層ＥＭＬの直上に配置された有機層、例えば電子輸送層ＥＴＬに第２混合層ＭＸ２が形成される。いずれにしても、発光層ＥＭＬと対向電極ＣＥとの間には、ホールブロック層ＨＢＬ及び電子輸送層ＥＴＬの少なくとも１層の有機層が配置され、この有機層を形成する材料を第３有機材料とし、発光層ＥＭＬの直上に位置する有機層に第２混合層ＭＸ２が形成される。
【００６０】
次に、上記した製造装置１における第２構成例の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの製造方法について説明する。
【００６１】
なお、以下に説明する例では、材料供給部４には、ホスト材料である第１有機材料及びドーパント材料である第２有機材料を含む第１混合材料、及び、ホスト材料である第１有機材料及びホールブロック性を有する第３有機材料を含む第２混合材料が収容されている。第１混合材料に含まれる第１有機材料と、第２混合材料に含まれる第１有機材料とは同一材料である。
【００６２】
まず、画素電極ＰＥ及びホール輸送層ＨＴＬを形成済みの処理基板ＳＵＢをチャンバ２の内部のホルダー３に取り付ける。その後、シャッター６が開放され、材料供給部４から加熱室５に第１混合材料が供給される。加熱室５では、第１混合材料を所定温度で加熱する。加熱室５に供給された第１混合材料の第１有機材料及び第２有機材料は順次昇華し、開放された流路８を介して処理基板ＳＵＢに向けて供給される。ホール輸送層ＨＴＬの上面には、昇華した第１有機材料及び第２有機材料が蒸着される。これにより、発光層ＥＭＬが形成される。
【００６３】
続いて、材料供給部４から加熱室５に第２混合材料が供給される。加熱室５では、第２混合材料を所定温度で加熱する。加熱室５に供給された第２混合材料の第１有機材料及び第３有機材料は順次昇華し、開放された流路８を介して処理基板ＳＵＢに向けて供給される。発光層ＥＭＬの上面には、昇華した第１有機材料及び第３有機材料が蒸着される。これにより、ホールブロック層ＨＢＬが形成される。
【００６４】
その後、ホールブロック層ＨＢＬの上に、電子輸送層ＥＴＬが形成された後に、対向電極ＣＥが形成される。
【００６５】
図６は、上述した第１混合材料及び第２混合材料が昇華する際の時間に対する昇華量のモデルを示す図である。
【００６６】
第１混合材料において、第２有機材料Ｍ２の第２昇華温度ＳＴ２は、第１有機材料Ｍ１の第１昇華温度ＳＴ１よりも高い。このため、第１混合材料を所定温度で加熱した場合、第１有機材料Ｍ１の昇華開始のタイミングと第２有機材料Ｍ２の昇華開始のタイミングとの間にずれが生じ、第１有機材料Ｍ１の昇華が第２有機材料Ｍ２の昇華よりも先行して開始される。
【００６７】
したがって、発光層ＥＭＬを形成するために第１混合材料を加熱室５に供給し加熱を開始した直後のタイミングでは、第１有機材料Ｍ１のみが昇華し、その後、第１有機材料Ｍ１とともに第２有機材料Ｍ２が混ざって昇華する。さらに、図示した例のように、第１有機材料Ｍ１の昇華が終了した後には第２有機材料Ｍ２のみが昇華する。
【００６８】
第２混合材料において、第３有機材料Ｍ３の第３昇華温度ＳＴ３は、第１有機材料Ｍ１の第１昇華温度ＳＴ１よりも高い。このため、第２混合材料を所定温度で加熱した場合、第１有機材料Ｍ１の昇華開始のタイミングと第３有機材料Ｍ３の昇華開始のタイミングとの間にずれが生じ、第１有機材料Ｍ１の昇華が第３有機材料Ｍ３の昇華よりも先行して開始される。
【００６９】
したがって、ホールブロック層ＨＢＬを形成するために第２混合材料を加熱室５に供給し加熱を開始した直後のタイミングでは、第１有機材料Ｍ１のみが昇華し、その後、第１有機材料Ｍ１とともに第３有機材料Ｍ３が混ざって昇華する。さらに、図示した例のように、第１有機材料Ｍ１の昇華が終了した後には第３有機材料Ｍ３のみが昇華する。
【００７０】
本実施形態においては、第１混合材料の第２有機材料Ｍ２が昇華している間に第２混合材料の供給及び加熱を開始する。このため、第１混合材料の第２有機材料Ｍ２のみが昇華している期間の少なくとも一部と、第２混合材料の第１有機材料Ｍ１のみが昇華している期間の少なくとも一部とが重複している。
【００７１】
図示した例について、時間を追って各有機材料の昇華量の推移を見ると、まず、第１混合材料の供給及び加熱を開始した直後の第１期間Ｔ１では、第１混合材料の第１有機材料Ｍ１のみが昇華する。つまり、この第１期間Ｔ１では、第１有機材料Ｍ１のみが処理基板ＳＵＢに向けて供給される。
【００７２】
この第１期間Ｔ１に連続した第２期間Ｔ２では、第１混合材料の第１有機材料Ｍ１及び第２有機材料Ｍ２が同時に昇華する。つまり、この第２期間Ｔ２では、第１有機材料Ｍ１及び第２有機材料Ｍ２が混ざった状態で処理基板ＳＵＢに向けて供給される。第２期間Ｔ２の後には、第１混合材料のうちの第２有機材料Ｍ２のみが昇華している期間がある。第２混合材料の供給及び加熱は、第１混合材料のうちの第２有機材料Ｍ２が昇華している期間内に開始される。
【００７３】
そして、第２混合材料の供給及び加熱を開始した直後の第３期間Ｔ３では、第１混合材料の第２有機材料Ｍ２と、第２混合材料の第１有機材料Ｍ１とが同時に昇華する。つまり、この第３期間Ｔ３では、第１有機材料Ｍ１及び第２有機材料Ｍ２が混ざった状態で処理基板ＳＵＢに向けて供給される。
【００７４】
図示した例では、第１混合材料の第１有機材料Ｍ１の昇華が終了してから時間をおいて第２混合材料の第１有機材料Ｍ１の昇華が開始されており、第２期間Ｔ２と第３期間Ｔ３との間には、第２有機材料Ｍ２のみが昇華している期間がある。しかしながら、第２期間Ｔ２と第２期間Ｔ３とが連続し第２有機材料Ｍ２のみが昇華する期間が存在しない場合もあり得る。また、第２期間Ｔ２の一部と第３期間Ｔ３の一部とが重複する場合もあり得る。
【００７５】
第３期間Ｔ３に連続した第４期間Ｔ４では、第２混合材料の第１有機材料Ｍ１及び第３有機材料Ｍ３が同時に昇華する。つまり、この第４期間Ｔ４では、第１有機材料Ｍ１及び第３有機材料Ｍ３が混ざった状態で処理基板ＳＵＢに向けて供給される。図示した例では、この第４期間Ｔ４において、第１混合材料の第２有機材料Ｍ２の昇華が継続しており、この第４期間Ｔ４内に第２有機材料Ｍ２の昇華が終了している。つまり、図示した例では、第４期間Ｔ４において、当初は第１有機材料Ｍ１、第２有機材料Ｍ２、及び、第３有機材料Ｍ３が混ざった状態で処理基板ＳＵＢに向けて供給された後に、第１有機材料Ｍ１及び第３有機材料Ｍ３が混ざった状態で処理基板ＳＵＢに向けて供給される。
【００７６】
そして、第４期間Ｔ４に続く第５期間Ｔ５では、第２混合材料の第３有機材料Ｍ３のみが昇華する。つまり、この第５期間Ｔ５では、第３有機材料Ｍ３のみが処理基板ＳＵＢに向けて供給される。
【００７７】
図７は、上述した手法によって製造された有機ＥＬ素子のＺ方向の位置に対する各有機材料の濃度分布のモデルを示す図である。
【００７８】
このようなモデルによれば、ホール輸送層ＨＴＬの上の発光層ＥＭＬにおいて、ホール輸送層ＨＴＬの側からホールブロック層ＨＢＬの側に向かうにしたがって、第１有機材料Ｍ１中の第２有機材料Ｍ２の濃度分布が増加し、第２有機材料Ｍ２の濃度分布が最大となった後に、第２有機材料Ｍ２の濃度分布が減少している。これらの第１有機材料Ｍ１と第２有機材料Ｍ２とが混合した層は、第１混合層ＭＸ１に相当する。
【００７９】
すなわち、ホール輸送層ＨＴＬの近傍では、主として第１有機材料Ｍ１からなる層が形成されている。これは、上述した第１期間Ｔ１において第１有機材料Ｍ１のみが昇華されている状態で形成されたものである。ホールブロック層ＨＢＬに近接する側に形成された第１混合層ＭＸ１は、上述した第２期間Ｔ２及び第３期間Ｔ３において第１有機材料Ｍ１及び第２有機材料Ｍ２がともに昇華されている状態で形成されたものである。
【００８０】
また、このモデルによれば、ホールブロック層ＨＢＬにおいて、発光層ＥＭＬに隣接した位置から対向電極ＣＥの側に向かうにしたがって、第１有機材料Ｍ１の濃度分布が低下するのに対して第３有機材料Ｍ３の濃度分布が増加している。これらの第１有機材料Ｍ１及び第３有機材料Ｍ３が混合した層は、第２混合層ＭＸ２に相当する。なお、図示した例では、第２混合層ＭＸ２において、発光層ＥＭＬから対向電極ＣＥの側に向かうにしたがって、第２有機材料Ｍ２の濃度分布が減少している。
【００８１】
すなわち、発光層ＥＭＬの近傍に形成された第２混合層ＭＸ２は、上述した第４期間Ｔ４において第１有機材料及び第３有機材料Ｍ３がともに昇華されている状態で形成されたものである。対向電極ＣＥの近傍では、主として第３有機材料Ｍ３からなる層が形成されている。これは、上述した第５期間Ｔ５において第３有機材料Ｍ３のみが昇華されている状態で形成されたものである。
【００８２】
発光層ＥＭＬとホールブロック層ＨＢＬとの境界、つまり、第１混合層ＭＸ１と第２混合層ＭＸ２との境界よりも第１混合層ＭＸ１側では、第２有機材料Ｍ２の濃度分布が最大となる。
【００８３】
このように、発光層ＥＭＬにおいて、ドーパント材料である第２有機材料Ｍ２は、ホスト材料である第３有機材料Ｍ３に対して、ホールブロック層ＨＢＬの側で広範囲に分布していることがわかる。このため、発光層ＥＭＬにおいて、電子・ホールの注入量のバランスが改善され、発光効率を改善することが可能となる。
【００８４】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００８５】
本実施形態は、有機ＥＬ装置として、有機ＥＬ表示装置、有機ＥＬ照明や有機ＥＬプリンターヘッドなどに利用可能である。
【００８６】
また、本実施形態は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが反射層を含むトップエミッションタイプであっても良いし、反射層を含まないボトムエミッションタイプであっても良い。
【００８７】
さらに、本実施形態では、発光層ＥＭＬを形成するための第２混合材料が１種類のドーパント材料を含む場合について説明したが、第２混合材料は２種類以上のドーパント材料を含んでいても良い。
【符号の説明】
【００８８】
ＯＬＥＤ…有機ＥＬ素子
ＰＥ…画素電極  ＥＭＬ…発光層  ＣＥ…対向電極
ＨＴＬ…ホール輸送層
ＨＢＬ…ホールブロック層
ＥＴＬ…電子輸送層
ＭＸ１…第１混合層
ＭＸ２…第２混合層
【図１】
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【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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