WO2013111459A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法、評価装置、評価プログラム、記録媒体および製造方法 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法、評価装置、評価プログラム、記録媒体および製造方法 Download PDF

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WO2013111459A1
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organic
impedance spectroscopy
organic electroluminescence
light emitting
evaluation
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PCT/JP2012/081595
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鍋田　博之
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コニカミノルタ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance
    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/44—Testing lamps
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/70—Testing, e.g. accelerated lifetime tests

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence element evaluation method, an evaluation apparatus, an evaluation program, a recording medium, and a manufacturing method.
  • organic electroluminescence element organic electroluminescence element
  • Patent Document 1 a test voltage is applied to an organic EL element for inspection formed on a substrate to emit light, and the voltage when the organic EL element for inspection emits light with a predetermined luminance is measured and measured.
  • an organic EL element evaluation method for determining whether or not an organic EL element has good light emission characteristics by comparing the measured voltage with a preset threshold voltage.
  • this evaluation method a strict evaluation including the durability of the organic EL element cannot be performed, and even if the same evaluation result as the evaluation method of a normal organic EL element is obtained, a driving durability test is performed. There is a problem that the evaluation results are different.
  • the IS method is a measurement method in which a minute sine wave voltage signal is applied to an organic EL element, impedance is calculated from the amplitude and phase of the response current signal, and an impedance spectrum is obtained as a function of the frequency of the applied voltage signal.
  • a display of the obtained impedance (Z) on the complex plane with the frequency of the applied voltage signal as a parameter is called a Cole-Cole plot.
  • the basic transfer function, ie, modulus (M), admittance (Y), and dielectric constant ( ⁇ ) can be obtained from this impedance.
  • the modulus is obtained by the following equation (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • M j ⁇ Z
  • a transfer function suitable for the purpose of analysis can be selected as appropriate.
  • M plots in which the modulus is plotted on a complex plane are often used. For example, when a voltage equal to or lower than the emission start voltage is applied to the organic EL element and the number of arcs in the M plot measured by the IS method is m, the number of organic layers is n, and n> m is satisfied, the evaluation target An evaluation method for determining that the organic EL element is good is disclosed (see Patent Document 2).
  • Patent Documents 2 and 3 an organic EL element having a small light emitting element area is used. Further, in order to obtain an arc-shaped M plot corresponding to each organic layer, the organic EL element is set at a light emission start voltage or lower. It is thought that it is driven. As described above, it has been revealed that the evaluation method using the M plot is insufficient for the evaluation of a large-area organic EL element for the purpose of illumination.
  • a main object of the present invention is to provide a method capable of evaluating the device performance of a large area organic electroluminescence device, and in particular, a method capable of strictly evaluating the durability.
  • An evaluation method of an organic electroluminescence device having at least a light emitting layer between an anode and a cathode and having a light emitting device area of 100 mm 2 or more and 1 m 2 or less, Applying a direct-current voltage equal to or higher than the light emission starting voltage to the organic electroluminescent element, and measuring impedance spectroscopy of the organic electroluminescent element; Calculating the capacitance from the impedance spectroscopy; Determining whether the capacitance value is positive or negative;
  • a method for evaluating an organic electroluminescence device characterized by comprising:
  • the present invention it is possible to provide a method capable of evaluating the device performance of a large-area organic electroluminescence device, and particularly capable of strictly evaluating the durability.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an electric capacity-frequency plot (Cf plot) of the organic EL panel 2-1. It is a figure which shows roughly the Cf plot of the organic electroluminescent panel 2-2.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a Cf plot of an organic EL panel 2-3. It is a figure which shows roughly the Cf plot of the organic electroluminescent panel 2-4.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a Cf plot of an organic EL panel 2-5. It is a figure which shows roughly the M plot in a large area organic EL element.
  • Organic EL element >> (1) Configuration of Organic EL Element
  • the organic EL element according to the present invention includes a support base (substrate), electrodes, organic layers having various functions, and the like. Specific examples of preferred configurations are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • carrier control layer refers to electrons and holes
  • carrier transport layer is a layer made of a carrier transport material, but is preferably composed of a p-type or n-type semiconductor layer.
  • the “p-type or n-type semiconductor layer” refers to an organic layer that contains an electron-accepting compound or an electron-donating compound and exhibits semiconductivity.
  • the light emitting layer unit according to the present invention is a structural unit having a plurality of light emitting layers or a single light emitting layer.
  • the light emitting layer unit refers to an organic layer laminated from the light emitting layer closest to the anode side to the light emitting layer closest to the cathode side. That is, each light emitting layer is composed of an organic layer containing a light emitting compound having a different emission color.
  • the unit may have a non-light emitting intermediate layer between the light emitting layers.
  • the light emitting layer according to the present invention is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrode, the electron transport layer, or the hole transport layer, and the light emitting portion is within the layer of the light emitting layer. Even the interface between the light emitting layer and the adjacent layer may be used.
  • the total thickness of the light emitting layer according to the present invention is not particularly limited, but the layer homogeneity, the application of unnecessary high voltage during light emission is prevented, and the stability of the emission color with respect to the driving current is improved. In view of the above, it is preferable to adjust to the range of 10 to 100 nm, and more preferably in the range of 20 to 50 nm.
  • the discontinuous light emitting layer according to the present invention is formed by a vacuum deposition method, it is necessary to appropriately control the deposition rate and the deposition amount of the host compound, the luminescent dopant, and the like.
  • a preferable deposition rate is 0.05 nm / second or less, particularly preferably 0.03 nm / second. By making the deposition rate relatively slow, the host compound and the luminescent dopant can be selectively deposited on a specific site.
  • a preferable deposition amount can be adjusted according to a desired layer thickness or discontinuity. It is also preferable to use a mask corresponding to the deposition pattern in order to limit the deposition site.
  • the order of stacking the blue, green, yellow and red light emitting layers is not particularly limited, but the blue light emitting layer is preferably provided on the most cathode side of the light emitting layers.
  • the host compound contained in the light-emitting layer of the organic EL device according to the present invention transfers the energy of excitons generated by the recombination of carriers on the compound to the light-emitting dopant.
  • the host compound itself should have a lower light emitting ability, for example, a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission at room temperature (25 ° C.) of less than 0.1, preferably less than 0.01.
  • the ratio of the host compound in the compound contained in a light emitting layer is 20 mass% or more.
  • known host compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • the organic EL element can be made highly efficient.
  • the organic compound of each layer constituting the organic EL device according to the present invention preferably contains at least 80% by mass or more of the material having a glass transition temperature (Tg) of 100 ° C. or higher.
  • the glass transition temperature (Tg) is a value obtained by a method based on JIS-K-7121 using DSC (Differential Scanning Colorimetry).
  • the light emitting layer or the light emitting layer unit of the organic EL device according to the present invention contains the above-mentioned host compound and simultaneously phosphorescent light emitting from the viewpoint of obtaining an organic EL device with higher luminous efficiency. It is preferable to contain a dopant.
  • a phosphorescent dopant is a compound in which light emission from an excited triplet is observed. Specifically, it is a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.) and has a phosphorescence quantum yield of room temperature (25 ° C.). The compound is 0.01 or more, preferably 0.1 or more.
  • the phosphorescence quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescence emission dopant according to the present invention achieves the above phosphorescence quantum yield (0.01 or more) in any solvent. Just do it.
  • phosphorescent dopants There are two types of emission of phosphorescent dopants in principle. One is the recombination of carriers on the host compound to which carriers are transported to generate an excited state of the host compound, and this energy is used as the phosphorescent dopant. Energy transfer type to obtain light emission from the phosphorescent dopant, and the other is that the phosphorescent dopant becomes a carrier trap, and carrier recombination occurs on the phosphorescent dopant, resulting from the phosphorescent dopant. Although it is a carrier trap type in which light emission is obtained, in any case, the excited state energy of the phosphorescent light emitting dopant is required to be lower than the excited state energy of the host compound.
  • the phosphorescent light emitting dopant can be appropriately selected from known materials used for the light emitting layer of the organic EL device.
  • a complex compound containing a group 8-10 metal in the periodic table of elements is preferable, more preferably an iridium compound, an osmium compound, a platinum compound (platinum complex compound), or a rare earth complex.
  • iridium compounds particularly preferred are iridium compounds.
  • the following conventionally known compounds can be used in combination.
  • organic compound thin films such as hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer, hole blocking layer, electron transport layer, etc.
  • spin coating method ink jet method
  • spray A coating method such as a printing method or a printing method may be used.
  • a known compound material can be used as an organic EL element material suitable for the coating method, and specifically, compounds described in JP 2010-272286 A can be used.
  • examples of the liquid medium for dissolving or dispersing the organic EL element material when preparing the coating liquid include, for example, ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, and fatty acid esters such as ethyl acetate.
  • Use halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, mesitylene, and cyclohexylbenzene, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, decalin, and dodecane, and organic solvents such as DMF and DMSO.
  • the organic EL element material can be dispersed by a dispersion method such as ultrasonic wave, high shearing force dispersion or media dispersion.
  • a thin film made of a cathode material is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 ⁇ m or less, preferably in the range of 50 to 200 nm, and a cathode is provided.
  • a desired organic EL element can be obtained.
  • the organic EL element of the present invention can be used as a display device, a display, and various light sources.
  • lighting devices home lighting, interior lighting
  • clock and liquid crystal backlights billboard advertisements, traffic lights, light sources of optical storage media, light sources of electrophotographic copying machines, light sources of optical communication processors, light Examples include, but are not limited to, a light source of a sensor.
  • the light source can be effectively used for a backlight of a liquid crystal display device and a light source for illumination.
  • patterning may be performed by a metal mask, an ink jet printing method, or the like as needed during film formation. In the case of patterning, only the electrode may be patterned, the electrode and the light emitting layer may be patterned, or the entire layer of the element may be patterned, and a conventionally known method may be used in the fabrication of the element. it can.
  • an impedance spectrometer 1 As an example of an evaluation apparatus for an organic EL element, an impedance spectrometer 1 is used as shown in FIG.
  • the impedance spectroscopic measurement apparatus 1 mainly includes a control unit 10, a measurement unit 20, a storage unit 30, an input unit 40, and an output unit 50.
  • the control unit 10 is mainly composed of a CPU 12 and a RAM 14.
  • the CPU 12 performs centralized control of each part of the impedance spectrometer 1.
  • the CPU 12 develops a program specified from the system program and various application programs stored in the storage unit 30 in the RAM 14 and executes various processes in cooperation with the program expanded in the RAM 14.
  • the CPU 12 functions as a data creation unit and a determination unit by executing a measurement process described later in cooperation with a program.
  • the RAM 14 has a program development area that is developed when the CPU 12 executes a program, a work area that temporarily stores input data input from the input unit 40, various processing results, and the like.
  • the measurement unit 20 mainly includes an impedance analyzer 22 and a potentiostat 24.
  • the potentiostat 24 applies an alternating current (frequency range: 0.1 Hz to 10 MHz) of 30 to 100 mVrms to the organic EL element in a superimposed manner.
  • the impedance analyzer 22 receives a response current signal from the organic EL element to which a voltage is applied, and transmits the signal to the control unit 10.
  • a measurement system using an impedance analyzer 22 for example, Solartron 1260 type impedance analyzer
  • a dielectric interface for example, Solartron 1296 type dielectric interface
  • the device specification of the maximum DC current is 100 mA
  • the device specification of the maximum DC current is 2A.
  • the current for obtaining a luminance of 100 cd / m 2 is about 10 ⁇ A, but the drive current increases in proportion to the area of the light emitting element.
  • an impedance measurement system including the potentiostat 24 as described above is preferable.
  • a 1260 type impedance analyzer manufactured by Solartron can be used as the impedance analyzer 22.
  • a 1287 type potentiostat manufactured by Solartron can be used.
  • a current of 2 A or more is required, for example, a PBi250 type power booster manufactured by Toyo Technica can be used to measure up to 25 A.
  • the “light emitting element area” means the total area of the portions that emit light by voltage application in the entire organic EL element, and the shape of the light emitting portion may be any shape such as a square, a rectangle, a circle, an ellipse, Moreover, the state formed from the circuit which wired each light-emitting part in parallel or in series may be sufficient.
  • the equivalent circuit of the organic EL element is estimated from the locus of the Cole-Cole plot, and the locus of the Cole-Cole plot calculated from the equivalent circuit is matched with the measurement data to determine the equivalent circuit.
  • Zview manufactured by Scribner Associates can be used for the equivalent circuit analysis.
  • the storage unit 30 is configured by a read-only semiconductor memory such as a ROM (Read Only Memory) 32, and is a memory that stores programs and data for realizing various functions of the impedance spectrometer 1.
  • the storage unit 30 has a recording medium (not shown) in which programs and data are stored in advance, and this recording medium can be fixedly or detachably mounted on the storage unit 30.
  • Each program is stored in the form of a readable program code, and the CPU 12 sequentially executes operations according to the program code.
  • the storage unit 30 may be configured with an HDD or the like.
  • the input unit 40 is a device for inputting commands (commands), data, and the like to the impedance spectrometer 1 from the outside, and includes, for example, a touch panel and a keyboard.
  • the output unit 50 is a device for outputting the command and data input from the input unit 40, the calculation result of the control unit 10, and the like.
  • a display such as an LCD (Liquid Crystal Display) or an ELD (Electro Luminescence Display) and the like
  • a printing device such as a printer;
  • the output part 50 is good also as an aspect which comprises a touch panel integrally with the input part 40.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the measurement process in which the control unit 10 reads the evaluation program P1 from the storage unit 30 and executes it.
  • the evaluation program P1 is stored in the recording medium and executes steps S1 to S7 described later.
  • the evaluation method using the evaluation program P1 can be applied to an organic EL element having a light emitting element area of 100 mm 2 to 1 m 2 .
  • step S1 when a power switch (not shown) is turned on, the impedance spectroscopic measurement apparatus 1 is activated, and the control unit 10 initializes each necessary part.
  • step S ⁇ b> 2 when the control unit 10 receives a command for instructing measurement start from the input unit 40, the control unit 10 instructs the measurement unit 20 to start measurement of impedance spectroscopy of the organic EL element that is the measurement target.
  • a direct current voltage equal to or higher than the emission start voltage obtained in advance from the voltage-luminance characteristics is applied to the organic EL element.
  • a voltage at which the light emission luminance of the organic EL element is 1 cd / m 2 or more.
  • the measurement frequency range of impedance spectroscopy is preferably 1 ⁇ Hz to 10 MHz.
  • a frequency of 1 ⁇ Hz or less and a frequency of 10 MHz or more are not preferable because they are out of the measurement frequency range of the impedance spectrometer 1 that can be used practically.
  • a more preferable measurement frequency range is 10 mHz to 10 kHz. At a frequency of 10 kHz or higher, the influence of the electrode becomes large and is not suitable for the evaluation of the light emitting layer. A frequency of 10 mHz or less is not suitable for practical use because the measurement time becomes remarkably long.
  • step S3 the control unit 10 calculates an impedance based on the amplitude and phase of the response current signal obtained by the measurement unit 20, and calculates an electric capacity (C) from the impedance.
  • the electric capacity is obtained by the following formula.
  • step S ⁇ b> 4 an electric capacity-frequency plot (Cf plot) having the electric capacity on the vertical axis and the frequency on the horizontal axis is output to the output unit 50.
  • the Cf plot is an electrical characteristic obtained from impedance spectroscopy as in the Cole-Cole plot.
  • step S5 the control unit 10 determines whether or not the electric capacity is a positive value in all frequency ranges in the Cf plot. When it is determined that the electric capacity is a positive value in all frequency ranges (C> 0) (step S5: YES), the organic EL element is determined to be good and is output to the output unit 50 (step S6). ) And the present process is terminated. If it is determined that the electric capacity is not a positive value in all frequency ranges (C ⁇ 0) (step S5: NO), the organic EL element is determined to be defective and output to the output unit 50 (step S5). At the same time as S7), this process is terminated. For example, as shown in FIG.
  • the organic EL element is determined to be good when the electric capacitance values are all positive in the measurement frequency range.
  • FIG. 3B when a region where the capacitance value is negative is observed in the measurement frequency range, the organic EL element is determined to be defective.
  • that an organic EL element is favorable means that the performance including luminous efficiency and durability is high.
  • that the organic EL element is defective means that the emission lifetime is 10% or more shorter than the reference organic EL element.
  • the value of the charge capacity in the Cf characteristic may be a positive value, but is preferably in the range of 0.01% to 10 6 % of the geometric capacity C 0 of the organic EL element.
  • the geometric capacity C0 is obtained by the following equation.
  • ⁇ 0 the dielectric constant of vacuum
  • S the light emitting element area
  • d the film thickness of the organic EL element
  • the durability of a large area organic EL panel having a light emitting element area of 100 mm 2 to 1 m 2 can be strictly evaluated.
  • the conventional evaluation method using the M plot there is no difference in the shape of the M plot of each large area organic EL panel with different durability, and a different result is obtained when a driving deterioration test is performed. I could not.
  • the shape of the Cf plot of each large-area organic EL panel having different durability differs depending on the durability, and light emission Strict durability evaluation can be performed with efficiency.
  • the impedance spectroscopy measurement method may be performed under the following conditions (refer to the modification).
  • the DC voltage applied to the organic EL element in the measurement unit 20 is preferably a voltage at which the light emission luminance of the organic EL element is 1 cd / m 2 to 500 cd / m 2 .
  • the measurement frequency range of impedance spectroscopy is 1 Hz to 10 kHz.
  • the evaluation method using the evaluation program P1 can be applied to an organic EL element having a light emitting element area of 100 mm 2 to 1 m 2 , but preferably has a small light emitting element area among large area elements.
  • the present invention can be applied to an organic EL element, specifically, an organic EL element having a light emitting element area of 100 mm 2 to 10,000 mm 2 .
  • the second embodiment is different from the first embodiment mainly in the following points.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the measurement process in which the control unit 10 reads out and executes the evaluation program P2 from the storage unit 30.
  • the evaluation program P2 is stored in the recording medium and executes steps S1 to S5 and S10 to 12.
  • the evaluation method using the evaluation program P2 can be applied to an organic EL element having a light emitting element area of 100 mm 2 to 1 m 2 , but preferably an organic EL having a large light emitting element area among large area elements.
  • the present invention can be applied to an element, specifically, an organic EL element having a light emitting element area of 10,000 mm 2 to 1 m 2 .
  • step S ⁇ b> 2 when the control unit 10 receives a command for instructing measurement start from the input unit 40, the control unit 10 instructs the measurement unit 20 to start measurement of impedance spectroscopy of the organic EL element that is the measurement target.
  • a direct current voltage equal to or higher than the emission start voltage obtained in advance from the voltage-luminance characteristics is applied to the organic EL element.
  • a voltage to the light emission luminance of the organic EL element is 10cd / m 2 ⁇ 5000cd / m 2.
  • the measurement frequency range of impedance spectroscopy is 1 Hz to 10 kHz.
  • step S5 the control unit 10 determines whether or not the electric capacity is a positive value in all frequency ranges in the Cf plot. When it is determined that the electric capacity is a positive value in all frequency ranges (C> 0) (step S5: YES), the organic EL element is determined to be good and output to the output unit 50 (step S10). ) And the present process is terminated. If it is determined in step S5 that the electric capacity is not a positive value in all frequency ranges (C ⁇ 0) (step S5: NO), the control unit performs the process of step S11.
  • step S11 when the threshold frequency f th satisfies the condition of the expression (1) (step S11: YES), the organic EL element is determined to be good and is output to the output unit 50 (step S10). This process is terminated.
  • the threshold frequency f th is a lower limit frequency in a range where the electric capacitance shows a positive value (see FIG. 5).
  • A represents the light emitting element area (mm 2 ).
  • step S11 NO
  • the threshold frequency f th does not satisfy the condition of the expression (1) (step S11: NO)
  • the threshold frequency f th is smaller than 0.01 ⁇ A (curve C1 in FIG. 5)
  • the threshold frequency When f th is larger than 0.01 ⁇ A (curve C2 in FIG. 5) the organic EL element is determined to be defective.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, unlike the first embodiment, even when a negative electric capacity is observed, it is possible to evaluate a large-area organic EL panel having excellent durability based on the threshold frequency.
  • Non-Patent Document 1 clarifies that there is a relationship between the negative electric capacity and the light emission efficiency of the organic EL element. It is thought that the cause of the negative electric capacity is that one of the carriers is excessive above the emission start voltage at which double injection of holes and electrons occurs, that is, the carrier balance is lost.
  • the electric capacitance is a positive value within the measurement frequency range, it is possible to evaluate that the large-area organic EL panel to be evaluated has good luminous efficiency and durability.
  • a negative electric capacity is observed, it is not possible to accurately determine whether the product is good or bad. Therefore, in the present embodiment, even when a negative electric capacity is observed, an accurate durability evaluation of a large-area organic EL panel can be performed by satisfying a predetermined threshold frequency condition. Is found.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • transparent support substrates glass substrates
  • 0.4 mm a thickness of 0.4 mm so that the ITO area becomes 10 mm ⁇ 10 mm.
  • the transparent support substrate on which the ITO transparent electrode was coated was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and subjected to UV ozone cleaning for 5 minutes.
  • This transparent support substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus, and a mask was set so that the area of the light emitting element was 10 mm ⁇ 10 mm.
  • CuPc copper phthalocyanine
  • NPD Fir (pic)
  • DPVBi CBP
  • Ir (ppy) 3 Ir (piq) 3
  • BAlq Alq
  • LiF LiF
  • the evaporation crucible used was made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten.
  • the deposition crucible containing CuPc was heated by energization, and CuPc was deposited on the ITO electrode side of the transparent support substrate at a deposition rate of 0.1 nm / second.
  • a 15 nm hole injection layer was provided.
  • NPD was deposited on the hole injection layer at a deposition rate of 0.1 nm / second at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide a 25 nm hole transport layer.
  • Fir (pic) was 3 mass%
  • DPVBi was used as a host, and co-evaporated on the hole transport layer at a total deposition rate of 0.1 nm / second to provide a blue light emitting layer having a thickness of 15 nm.
  • CBP was deposited as an intermediate layer on the blue light emitting layer at a deposition rate of 0.1 nm / sec.
  • Ir (ppy) 3 was set to 5 mass%, CBP was used as a host, and co-evaporated on the intermediate layer at a total deposition rate of 0.1 nm / second to provide a green light emitting layer having a thickness of 10 nm.
  • CBP was deposited as an intermediate layer at a deposition rate of 0.1 nm / second on green light emission at a thickness of 5 nm.
  • Ir (piq) 3 was 8 mass%, CBP was used as a host, and the red light emitting layer having a thickness of 10 nm was provided by co-evaporation on the intermediate layer at a total deposition rate of 0.1 nm / second.
  • BAlq was deposited as a hole blocking layer on the red light emitting layer at a deposition rate of 0.1 nm / second for 15 nm.
  • Alq was deposited as an electron transport layer on the hole blocking layer at a deposition rate of 0.1 nm / second for 30 nm.
  • LiF was deposited as an electron injection layer on the electron transport layer by 1 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second.
  • aluminum 110nm was vapor-deposited, the cathode was formed, and the organic EL element which has a light emitting element area of 10 mm x 10 mm was produced.
  • the vapor deposition surface side of the organic EL element is covered with a glass case, and the organic EL panel shown in FIG. 6A 1-1 and 1-2 were produced.
  • an organic layer 506 and a cathode 505 are formed on a glass substrate 507 with a transparent electrode.
  • the glass cover 502 is filled with nitrogen gas 508 and a desiccant agent (water capturing agent) 509 is provided.
  • sample (1.1) Preparation of organic EL panel 3-1
  • an ITO film was formed to a thickness of 100 nm on a glass substrate of 100 mm ⁇ 100 mm and a thickness of 1.1 mm, and the ITO area was 50 mm.
  • the substrate provided with the ITO transparent electrode was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and UV ozone cleaned for 5 minutes.
  • a solution obtained by diluting poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -polystyrene sulfonate PEDOT / PSS, Bayer, Baytron P AI 4083
  • PEDOT / PSS polystyrene sulfonate
  • the film was dried at 180 ° C. for 30 minutes to provide a hole injection layer having a thickness of 30 nm.
  • the substrate was transferred to a nitrogen atmosphere, and a solution of 20 mg of compound 4-16 dissolved in 4 ml of toluene was formed into a film by spin coating at 1500 rpm for 30 seconds, and then dried at 80 ° C. for 30 minutes.
  • a UV lamp with an output of 35 mW / cm 2 was irradiated for 30 seconds to be polymerized and crosslinked to form a 20 nm-thick hole transport layer.
  • HA 87.5 parts by mass
  • Ir-A (12.0 parts by mass
  • Ir-1 (0.25 parts by mass
  • Ir-14 (0.25 parts by mass)
  • toluene (8000 parts by mass) Part) was formed by spin coating at 1500 rpm for 30 seconds, and then dried at 80 ° C. for 30 minutes to form a light emitting layer having a thickness of 50 nm.
  • the substrate was attached to a vacuum deposition apparatus without being exposed to the atmosphere.
  • a molybdenum resistance heating boat containing ET-A and CsF is attached to a vacuum evaporation system, and after the vacuum chamber is depressurized to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, the boat is energized and heated to heat the ET-A.
  • a 20 nm-thick electron transport layer was formed by co-evaporation on the light emitting layer at a deposition rate of 0.2 nm / second and CsF at 0.03 nm / second.
  • Example 2 An organic EL panel 3-1 was produced in the same manner as in Example 1 using a white light-emitting organic EL element.
  • the present invention can be suitably used for strictly evaluating the device performance, particularly durability, of a large-area organic electroluminescence device.

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Abstract

　陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有し、１００ｍｍ２以上１ｍ２以下の発光素子面積を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法は、有機エレクトロルミネッセンス素子に発光開始電圧以上の直流電圧を印加し、有機エレクトロルミネッセンス素子のインピーダンス分光を測定する工程と、インピーダンス分光から電気容量を算出する工程と、前記電気容量の値が正または負のいずれであるのかを判定する工程と、を有する。

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法、評価装置、評価プログラム、記録媒体および製造方法
　本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法、評価装置、評価プログラム、記録媒体および製造方法に関する。
　従来、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の性能評価は、実際に有機ＥＬ素子を作製して、電圧－電流特性、電圧－輝度特性、電流－輝度特性等の評価方法に基づいて行われていた。
　また、特許文献１では、基板上に形成された検査用有機ＥＬ素子に検査用電圧を印加して発光させ、その検査用有機ＥＬ素子が所定の輝度で発光するときの電圧を測定し、測定された電圧と予め設定されたしきい電圧とを比較することで、良好な発光特性を有する有機ＥＬ素子であるか否かを判定する有機ＥＬ素子の評価方法が提案されている。
　しかし、この評価方法では、有機ＥＬ素子の耐久性を含めた厳密な評価ができておらず、通常の有機ＥＬ素子の評価方法と同じ評価結果が得られたとしても、駆動耐久性試験を行うと評価結果が異なってしまうという問題がある。
　このため、有機ＥＬ素子の耐久性まで含めた厳密な性能を簡便かつ短時間で非破壊検査でき、安定した素子性能の有機ＥＬ素子を大量に安定供給が可能となる有機ＥＬ素子の評価方法が求められていた。
　このような要求を満たす評価方法として、インピーダンス分光（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ＩＳ）法による有機ＥＬ素子の評価方法がある。
　ＩＳ法は、微小な正弦波電圧信号を有機ＥＬ素子に印加し、その応答電流信号の振幅と位相からインピーダンスを算出し、印加電圧信号の周波数の関数としてインピーダンススペクトルを得る測定方法である。
　印加電圧信号の周波数をパラメータとし、得られたインピーダンス（Ｚ）を複素平面上に表示したものをＣｏｌｅ－Ｃｏｌｅプロットと呼ぶ。さらに、このインピーダンスから、基本的な伝達関数であるモジュラス（Ｍ）、アドミタンス（Ｙ）、誘電率（ε）を得ることができる。例えば、モジュラスは、次式により求められる（例えば、非特許文献１参照）。
　Ｍ＝ｊωＺ
　式中、ｊは虚数単位、ω＝２πｆ（ｆは周波数）を表している。
　これら４つの伝達関数から、解析目的に適した伝達関数を適宜選択することができるが、有機ＥＬ素子の評価においては、モジュラスを複素平面上にプロットしたＭプロットが多く用いられている。
　例えば、有機ＥＬ素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、ＩＳ法により測定したＭプロットにおける円弧部の数をｍ、有機層の層数をｎとし、ｎ＞ｍを満たす場合には評価対象の有機ＥＬ素子が良好であると判定する評価方法が開示されている（特許文献２参照）。
　また、基準の有機ＥＬ素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、ＩＳ法により測定したＭプロットの形状と、検査対象の有機ＥＬ素子のＭプロットの形状とを比較し、±５％以内であれば良好であると判定する評価方法が開示されている（特許文献３参照）。
特開２００４－１９２９２５号公報 特開２０１１－３４８０５号公報 特開２０１１－３４８１１号公報
Ｙ．Ｔｅｒａｏ，Ｋ．Ｋａｗａｇｕｃｈｉ，Ｍ．Ｎｉｓｈｉｕｒａ，Ｈ．Ｋｉｍｕｒａ，Ｔ．Ｓａｉｔｏ，Ｍ．Ｉｃｈｉｋａｗａ，Ｔ．Ｏｋａｃｈｉ　ａｎｄ　Ｈ．Ｎａｉｔｏ:　ＩＤＷ　２００８　ｐ．９７９
　ところが、１００ｍｍ２以上の大きな発光素子面積（２５００ｍｍ２）を有する有機ＥＬ素子について、インピーダンス分光測定を行いＭプロットの解析を行ったところ、図１７のような単一の半円と接触抵抗以外の成分は観測されなかった。発光素子面積の異なる、同じ素子構成の大面積有機ＥＬ素子を幾つかＭプロット解析しても同様の結果となり、Ｍプロットを用いた有機ＥＬ素子の評価方法では、各有機ＥＬ素子間の相違を確認することはできなかった。さらに、同じ有機ＥＬ素子群の駆動劣化試験を行ったところ、有機ＥＬ素子により発光寿命の違いが見られた。
　原因として、特許文献２，３においては、発光素子面積の小さい有機ＥＬ素子が用いられており、さらに各有機層に対応した円弧状のＭプロットを得るため、有機ＥＬ素子を発光開始電圧以下で駆動しているためと考えられる。
　上記のように、Ｍプロットを用いた評価方法では、照明用途などを目的とした大面積有機ＥＬ素子の評価には不十分であることが明らかになった。
　したがって、本発明の主な目的は、大面積有機エレクトロルミネッセンス素子の素子性能を評価できる方法であって、特に耐久性を厳密に評価できる方法を提供することである。
　上記課題を解決するため、本発明によれば、
　陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有し、１００ｍｍ２以上１ｍ２以下の発光素子面積を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法であって、
　前記有機エレクトロルミネッセンス素子に発光開始電圧以上の直流電圧を印加し、前記有機エレクトロルミネッセンス素子のインピーダンス分光を測定する工程と、
　前記インピーダンス分光から電気容量を算出する工程と、
　前記電気容量の値が正または負のいずれであるのかを判定する工程と、
　を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法が提供される。
　本発明によれば、大面積有機エレクトロルミネッセンス素子の素子性能を評価できる方法であって、特に耐久性を厳密に評価できる方法を提供することができる。
評価装置の概略構成を示すブロック図である。 評価装置の動作を説明するためのフローチャートである。 Ｃ－ｆプロットを概略的に示す図である。 Ｃ－ｆプロットを概略的に示す図である。 評価装置の動作を説明するためのフローチャートである。 電気容量－周波数プロットにおけるしきい値周波数を説明するための図である。 有機ＥＬパネルの概略構成を示す斜視図である。 有機ＥＬパネルの概略構成を示す断面図である。 有機ＥＬパネル１－１のＭプロットを概略的に示す図である。 有機ＥＬパネル１－２のＭプロットを概略的に示す図である。 有機ＥＬパネル１－３のＭプロットを概略的に示す図である。 有機ＥＬパネル１－４のＭプロットを概略的に示す図である。 有機ＥＬパネル１－５のＭプロットを概略的に示す図である。 有機ＥＬパネル２－１の電気容量－周波数プロット（Ｃ－ｆプロット）を概略的に示す図である。 有機ＥＬパネル２－２のＣ－ｆプロットを概略的に示す図である。 有機ＥＬパネル２－３のＣ－ｆプロットを概略的に示す図である。 有機ＥＬパネル２－４のＣ－ｆプロットを概略的に示す図である。 有機ＥＬパネル２－５のＣ－ｆプロットを概略的に示す図である。 大面積有機ＥＬ素子におけるＭプロットを概略的に示す図である。
［第１の実施形態］
　以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
《有機ＥＬ素子》
（１）有機ＥＬ素子の構成
　本発明に係る有機ＥＬ素子は、支持基盤（基板）、電極、種々の機能を有する有機層等によって構成されている。好ましい構成の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
　（ｉ）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層ユニット／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
　（ｉｉ）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層ユニット／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
　（ｉｉｉ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／電子阻止層／発光層ユニット／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
　（ｉｖ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／電子阻止層／発光層ユニット／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
　上記の正孔輸送層、電子阻止層、正孔阻止層、電子輸送層及び後述する中間層は、総称して「キャリア制御層」と呼ばれる。
　「キャリア」とは電子及び正孔をいい、「キャリア輸送層」はキャリア輸送材料からなる層であるが、ｐ型又はｎ型半導体層から構成されることが好ましい。ここで、「ｐ型又はｎ型半導体層」とは、各々電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含有し半導性を示す有機層をいう。
（２）発光層ユニット
　本発明に係る発光層ユニットは、複数または単一の発光層を有する構成単位である。
　複数の発光層を有する場合、発光層ユニットとは最も陽極側の発光層から最も陰極側の発光層まで積層された有機層を指す。すなわち、各発光層は異なる発光色の発光性化合物を含有する有機層からなる。なお、当該ユニットは、各発光層間に非発光性の中間層を有してもよい。
　また、本発明に係る発光層は、電極、電子輸送層、又は正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
　本発明に係る発光層の層厚の総和は特に制限はないが、層の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、１０～１００ｎｍの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは２０～５０ｎｍの範囲である。
　本発明に係る不連続発光層を真空蒸着方法により形成する際は、ホスト化合物や発光性ドーパント等の蒸着速度や蒸着量を適切に制御することが必要である。好ましい蒸着速度は、０．０５ｎｍ／秒以下、特に好ましくは０．０３ｎｍ／秒である。蒸着速度を比較的遅くすることにより、ホスト化合物や発光性ドーパントを特定サイトに選択的に蒸着させることができる。好ましい蒸着量は所望の層厚や不連続性に応じて調製することができる。
　また、蒸着サイトを限定するために蒸着パターンに応じたマスクを利用することも好ましい。
　複数の発光層を有する場合、青、緑、黄、赤の各発光層の積層順については特に制限はないが、青色発光層は発光層の中で最も陰極側に設けることが好ましい。
　次に、発光層に含まれるホスト化合物及び発光性ドーパントについて説明する。
（２－１）ホスト化合物
　本発明に係る有機ＥＬ素子の発光層に含まれるホスト化合物とは、その化合物上のキャリアの再結合によって生成した励起子のエネルギーを発光性ドーパントに移動し、その結果、当該発光性ドーパントを発光させる化合物、及び当該ホスト化合物上のキャリアを発光性ドーパントにトラップさせ、当該発光性ドーパント上で励起子を生成させ、その結果、当該発光性ドーパントを発光させる化合物をいう。したがって、ホスト化合物自体の発光能は低い程良く、例えば、室温（２５℃）におけるリン光発光のリン光量子収率が、０．１未満、好ましくは０．０１未満である化合物である。
　また、発光層に含有される化合物の中で、そのホスト化合物の比率は２０質量％以上であることが好ましい。
　ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子を高効率化することができる。
　また、後述する発光性ドーパントとして用いられるリン光性化合物等を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。リン光性化合物の種類、ドープ量を調整することが可能であり、照明、バックライトへの応用もできる。
（２－２）ガラス転移温度：Ｔｇ
　本発明に係る有機ＥＬ素子を構成する各層の有機化合物は、１００℃以上のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する材料を、各々の層の少なくとも８０質量％以上含有することが好ましい。
　ここで、ガラス転移温度（Ｔｇ）とは、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：示差走査熱量法）を用いて、ＪＩＳ－Ｋ－７１２１に準拠した方法により求められる値である。上記のような同一の物理的特性を有するホスト化合物を用いること、さらに好ましくは、同一の分子構造を有するホスト化合物を用いることにより、有機ＥＬ素子の有機化合物層全体に渡って均質な膜性状が得られる。また、ホスト化合物のリン光発光エネルギーを２．９ｅＶ以上になるように調整することにより、ドーパントからのエネルギー移動を効率的に抑制し、高輝度を得ることが出来る。
（２－３）リン光発光ドーパント
　本発明に係る有機ＥＬ素子の発光層や発光層ユニットには、より発光効率の高い有機ＥＬ素子を得る観点から、上記のホスト化合物を含有すると同時にリン光発光ドーパントを含有することが好ましい。
　リン光発光ドーパントは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温（２５℃）にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が室温（２５℃）において０．０１以上、好ましくは０．１以上の化合物である。
　リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光ＩＩの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光発光ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率（０．０１以上）が達成されればよい。
　リン光発光ドーパントの発光は原理としては２種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光発光ドーパントに移動させることでリン光発光ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光発光ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光発光ドーパント上でキャリアの再結合が起こりリン光発光ドーパントからの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、リン光発光ドーパントの励起状態のエネルギーは、ホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
　リン光発光ドーパントは、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
　リン光発光ドーパントとしては、例えば、元素の周期表で８～１０族の金属を含有する錯体系化合物が好ましく、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、特に好ましくはイリジウム化合物である。
　また、リン光発光ドーパントしては、下記に示す従来公知の化合物を併用することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
（３）塗布による成膜
　正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層等の有機化合物薄膜（有機層）の形成には、スピンコート法、インクジェット法、スプレー法、印刷法等の塗布法を用いてもよい。
　塗布法に適した有機ＥＬ素子材料として公知の化合物材料を用いることができ、具体的には特開２０１０－２７２２８６号などに記載されている化合物などを用いることができる。
　本発明においては、塗布液調製（分散液調製の場合もある）時の有機ＥＬ素子材料を溶解または分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ等の有機溶媒を用いることができる。
　有機ＥＬ素子材料の分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散することができる。
　これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは５０～２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより所望の有機ＥＬ素子が得られる。
（４）用途
　本発明の有機ＥＬ素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。発光光源として、例えば、照明装置（家庭用照明、車内照明）、時計や液晶用バックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられ、これらに限定するものではないが、特に液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
　本発明の有機ＥＬ素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては従来公知の方法を用いることができる。
《評価装置》
　有機ＥＬ素子の評価装置の一例としては、図１に示すように、インピーダンス分光測定装置１が使用される。
　インピーダンス分光測定装置１は、主に、制御部１０と、測定部２０と、記憶部３０と、入力部４０と、出力部５０とから構成されている。
　制御部１０は、主に、ＣＰＵ１２と、ＲＡＭ１４とから構成されている。
　ＣＰＵ１２は、インピーダンス分光測定装置１の各部を集中制御する。ＣＰＵ１２は、記憶部３０に記憶されているシステムプログラム及び各種アプリケーションプログラムの中から指定されたプログラムをＲＡＭ１４に展開し、ＲＡＭ１４に展開されたプログラムとの協働で、各種処理を実行する。例えば、ＣＰＵ１２は、プログラムとの協働により、後述する測定処理を実行することにより、データ作成手段、判定手段として機能する。
　ＲＡＭ１４は、ＣＰＵ１２がプログラムを実行する際に展開するプログラム展開エリア、入力部４０から入力される入力データ、各種処理結果等を一時的に記憶するワークエリアを有している。
　測定部２０は、主に、インピーダンスアナライザー２２及びポテンショスタット２４から構成されている。
　ポテンショスタット２４は、有機ＥＬ素子に対し、直流電圧に３０～１００ｍＶｒｍｓの交流（周波数範囲は０．１Ｈｚ～１０ＭＨｚ）を重畳して印加する。
　インピーダンスアナライザー２２は、電圧印加された有機ＥＬ素子からの応答電流信号を受信し、当該信号を制御部１０に送信する。
　従来、ＩＳ法では、インピーダンスアナライザー２２（例えば、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ社製１２６０型インピーダンスアナライザ）及び誘電体インターフェイス（例えば、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ社製１２９６型誘電体インターフェイス）を用いた測定システムが広く用いられていた。
　インピーダンスアナライザー２２及び誘電体インターフェイスを用いた測定システムでは、最大直流電流の装置スペックは１００ｍＡであり、インピーダンスアナライザー２２及びポテンショスタット２４を用いた測定システムでは、最大直流電流の装置スペックは２Ａである。
　２ｍｍ×２ｍｍ程度の発光素子面積を有する有機ＥＬ素子において、１００ｃｄ／ｍ２の輝度を得るための電流は１０μＡ程度であるが、駆動電流は発光素子面積に比例して大きくなるため、照明用途で実用的な５０×５０ｍｍの発光素子面積では、同じく１００ｃｄ／ｍ２の輝度を得るための電流は５ｍＡ以上に達する。
　このため、大電流（１ｍＡ以上の直流電流）に重畳させた微小な交流信号を精度良く測定するためには、上記のようなポテンショスタット２４を含むインピーダンス測定システムが好ましい。
　インピーダンスアナライザー２２としては、具体的には、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ社製１２６０型インピーダンスアナライザを用いることができる。
　ポテンショスタット２４としては、具体的には、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ社製１２８７型ポテンショスタットを用いることができる。
　２Ａ以上の電流が必要な場合は、例えば、東陽テクニカ社製ＰＢｉ２５０型パワーブースターを用いれば２５Ａまでの測定が可能となる。
　なお、「発光素子面積」とは有機ＥＬ素子全体のうち電圧印加により発光する部分の面積の総和を意味し、発光する部分の形状は、正方形、長方形、円形、楕円形など如何なる形状でも良く、また、各々独立した発光部分を、並列あるいは直列で配線した回路から形成された状態であってもよい。
　また、ＩＳ法の解析ではＣｏｌｅ－Ｃｏｌｅプロットの軌跡から有機ＥＬ素子の等価回路を推定し、その等価回路から計算したＣｏｌｅ－Ｃｏｌｅプロットの軌跡と測定データを一致させ、等価回路を決定する。等価回路解析には、例えば、Ｓｃｒｉｂｎｅｒ　Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社製のＺｖｉｅｗを用いることができる。
　記憶部３０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）３２等の読み出し専用の半導体メモリにより構成され、インピーダンス分光測定装置１の各種機能を実現するためのプログラムやデータを記憶するメモリである。
　記憶部３０は、プログラムやデータが予め記憶された記録媒体（図示略）を有しており、この記録媒体は、記憶部３０に固定的に、または着脱自在に装着することができる。各プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、ＣＰＵ１２は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
　また、記憶部３０はＨＤＤ等により構成してもよい。
　入力部４０は、外部からインピーダンス分光測定装置１にコマンド（命令）やデータ等を入力するための装置であり、例えば、タッチパネルやキーボード等で構成されている。
　出力部５０は、入力部４０から入力されたコマンドやデータおよび制御部１０の演算結果等を出力するための装置であり、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）やＥＬＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　Ｄｉｓｐｌａｙ）等のディスプレイおよびプリンター等の印刷装置等である。
　また、出力部５０は、入力部４０と一体的にタッチパネルを構成する態様としてもよい。
《評価方法》
　図２は、制御部１０が記憶部３０から評価プログラムＰ１を読み出して実行する測定処理の流れを示すフローチャートである。評価プログラムＰ１は、記録媒体に格納され、後述するステップＳ１～Ｓ７を実行する。
　なお、当該評価プログラムＰ１を用いた評価方法は、１００ｍｍ２～１ｍ２の発光素子面積を有する有機ＥＬ素子に適用することができる。
　ステップＳ１では、電源スイッチ（図示略）がオン状態にされると、インピーダンス分光測定装置１が起動され、制御部１０によって必要な各部の初期化が行われる。
　ステップＳ２では、制御部１０が入力部４０から測定開始を指示するコマンドを受け付けると、制御部１０は測定部２０に指示をして、測定対象物である有機ＥＬ素子のインピーダンス分光の測定を開始する。
　具体的には、予め電圧－輝度特性により求めた発光開始電圧以上の直流電圧を有機ＥＬ素子に印加する。このとき、有機ＥＬ素子の発光輝度が１ｃｄ／ｍ２以上となる電圧を印加するのが好ましい。
　また、インピーダンス分光の測定周波数範囲は１μＨｚ～１０ＭＨｚが好ましい。１μＨｚ以下と１０ＭＨｚ以上の周波数は、実用上利用可能なインピーダンス分光測定装置１の測定周波数範囲を外れるため好ましくない。さらに好ましい測定周波数範囲は１０ｍＨｚ～１０ｋＨｚである。１０ｋＨｚ以上の周波数では、電極の影響が大きくなり発光層の評価には適していない。１０ｍＨｚ以下の周波数は、測定時間が著しく長くなるため実用上適していない。
　ステップＳ３では、制御部１０が、測定部２０で得られた応答電流信号の振幅、位相に基づき、インピーダンスを算出し、当該インピーダンスから電気容量（Ｃ）を算出する。
　電気容量は、下記式により求められる。
　Ｃ＝（１／ω）（－ＩｍＺ／（Ｒｅ２Ｚ+Ｉｍ２Ｚ））
　ここで、ω＝２πｆ（ｆは周波数）、Ｚはインピーダンス、ＲｅＺはインピーダンスの実数部、ＩｍＺはインピーダンスの虚数部を表している。
　ステップＳ４では、縦軸を電気容量、横軸を周波数とする電気容量―周波数プロット（Ｃ－ｆプロット）を、出力部５０に出力する。
　なお、Ｃ－ｆプロットとは、Ｃｏｌｅ－Ｃｏｌｅプロットと同様に、インピーダンス分光から得られる電気特性である。
　ステップＳ５では、制御部１０が、上記Ｃ－ｆプロットにおいて、すべての周波数域で電気容量が正の値であるか否かを判断する。すべての周波数域で電気容量が正の値である（Ｃ＞０）と判断したときは（ステップＳ５：ＹＥＳ）、有機ＥＬ素子を良好であると判定し、出力部５０に出力する（ステップＳ６）とともに、本処理を終了させる。
　すべての周波数域で電気容量が正の値ではない（Ｃ＜０）と判断した場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、有機ＥＬ素子を不良であると判定し、出力部５０に出力する（ステップＳ７）とともに、本処理を終了させる。
　例えば、図３Ａに示すように、測定周波数範囲において、電気容量の値がすべて正のときには有機ＥＬ素子を良好と判定する。図３Ｂに示すように、測定周波数範囲において、電気容量の値が負を示す領域が観測された場合には、有機ＥＬ素子を不良であると判定する。
　なお、本実施形態において有機ＥＬ素子が良好であるとは、発光効率および耐久性を含む性能が高いことを意味する。また、有機ＥＬ素子が不良であるとは、基準となる有機ＥＬ素子に対して、発光寿命が１０％以上短いことを意味している。
　Ｃ－ｆ特性における電荷容量の値は、正の値であれば良いが、好ましくは有機ＥＬ素子の幾何容量Ｃ０の０．０１％以上１０６％以下の範囲である。
　幾何容量Ｃ０は下記式により求められる。
　Ｃ０＝ε０Ｓ／ｄ
　ここで、ε０は真空の誘電率、Ｓは発光素子面積、ｄは有機ＥＬ素子の膜厚を表している。
　以上の本実施形態によれば、発光素子面積が１００ｍｍ２～１ｍ２の大面積有機ＥＬパネルの耐久性を厳密に評価することができる。
　従来のＭプロットを用いた評価方法では、耐久性の異なる各大面積有機ＥＬパネルのＭプロットの形状に相違が見られず、駆動劣化試験を行うと異なる結果が得られ、厳密な耐久性評価ができなかった。
　しかし、本実施形態のようにＣ－ｆプロットを用いた評価方法では、耐久性の異なる各大面積有機ＥＬパネルのＣ－ｆプロットの形状が、その耐久性に対応して異なっており、発光効率とともに厳密な耐久性評価を行うことができる。
　さらに、上記インピーダンス分光測定方法は、下記の条件下で行ってもよい（変形例参照）。
［変形例］
　測定部２０において有機ＥＬ素子に印加する直流電圧は、有機ＥＬ素子の発光輝度が１ｃｄ／ｍ２～５００ｃｄ／ｍ２となる電圧であることが好ましい。
　また、インピーダンス分光の測定周波数範囲は１Ｈｚ～１０ｋＨｚである。
　本変形例において、評価プログラムＰ１を用いた評価方法は、１００ｍｍ２～１ｍ２の発光素子面積を有する有機ＥＬ素子に適用することができるが、好ましくは大面積素子の中でも小さい発光素子面積を有する有機ＥＬ素子、具体的には発光素子面積１００ｍｍ２～１００００ｍｍ２の有機ＥＬ素子に適用することができる。
［第２の実施形態］
　第２の実施形態は、主に下記の点で、第１の実施形態と異なっている。
　図４は、制御部１０が記憶部３０から評価プログラムＰ２を読み出して実行する測定処理の流れを示すフローチャートである。評価プログラムＰ２は、記録媒体に格納され、ステップＳ１～Ｓ５，Ｓ１０～１２を実行する。
　なお、当該評価プログラムＰ２を用いた評価方法は、１００ｍｍ２～１ｍ２の発光素子面積を有する有機ＥＬ素子に適用することができるが、好ましくは大面積素子の中でも大きい発光素子面積を有する有機ＥＬ素子、具体的には発光素子面積１００００ｍｍ２～１ｍ２の有機ＥＬ素子に適用することができる。
　ステップＳ２では、制御部１０が入力部４０から測定開始を指示するコマンドを受け付けると、制御部１０は測定部２０に指示をして、測定対象物である有機ＥＬ素子のインピーダンス分光の測定を開始する。
　具体的には、予め電圧－輝度特性により求めた発光開始電圧以上の直流電圧を有機ＥＬ素子に印加する。このとき、有機ＥＬ素子の発光輝度が１０ｃｄ／ｍ２～５０００ｃｄ／ｍ２となる電圧を印加するのが好ましい。
　インピーダンス分光の測定周波数範囲は１Ｈｚ～１０ｋＨｚである。
　ステップＳ５では、制御部１０が、上記Ｃ－ｆプロットにおいて、すべての周波数域で電気容量が正の値であるか否かを判断する。すべての周波数域で電気容量が正の値である（Ｃ＞０）と判断したときは（ステップＳ５：ＹＥＳ）、有機ＥＬ素子を良好であると判定し、出力部５０に出力する（ステップＳ１０）とともに、本処理を終了させる。
　ステップＳ５において、すべての周波数域で電気容量が正の値ではない（Ｃ＜０）と判断した場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、制御部はステップＳ１１の処理を行う。
　ステップＳ１１では、しきい値周波数ｆｔｈが式（１）の条件を満たすとき（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、有機ＥＬ素子を良好であると判定し、出力部５０に出力する（ステップＳ１０）ともに、本処理を終了させる。ここで、しきい値周波数ｆｔｈとは、電気容量が正の値を示す範囲における下限の周波数である（図５参照）。
　ｆｔｈ＜０．０１×Ａ・・・（１）
　ここで、Ａは発光素子面積（ｍｍ２）を表している。
　しきい値周波数ｆｔｈが式（１）の条件を満たさない場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、有機ＥＬ素子を不良であると判定し、出力部５０に出力する（ステップＳ１２）とともに、本処理を終了させる。
　例えば、図５に示すように、しきい値周波数ｆｔｈが０．０１×Ａより小さい場合には（図５中、曲線Ｃ１）、有機ＥＬ素子を良好であると判定し、しきい値周波数ｆｔｈが０．０１×Ａより大きい場合には（図５中、曲線Ｃ２）、有機ＥＬ素子を不良であると判定する。
　以上の本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　また、第１の実施形態と異なり、負の電気容量が観測された場合であっても、しきい値周波数により耐久性に優れた大面積有機ＥＬパネルの評価を行うことができる。
　一般に、無機半導体では電気容量は常に正であるが、有機ＥＬ素子においては低周波数（およそ１００Ｈｚ以下）で負の値を取り得ることが知られている。これは負の電気容量（Ｎｅｇａｔｉｖｅ　Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）と呼ばれ、低分子系・高分子系を問わず多数報告されている（図３Ｂ参照）。
　例えば、非特許文献１によれば、負の電気容量と有機ＥＬ素子の発光効率の間に関係があることを明らかにしている。
　負の電気容量が生じる原因として、正孔と電子の複注入が起こる発光開始電圧以上でどちらかのキャリアが過剰となっている、つまりキャリアバランスが崩れているためと考えられている。他の原因として、再結合確率が低くキャリア寿命が長い場合には、過剰なキャリアが陽極と陰極の間を交流電圧により走行、到達すること等が挙げられる。
　また、発光素子面積が大きくなった場合、素子全体の直流電流が大きくなるため、負の電荷容量も現れやすくなる場合がある。例えば、１０～５０００ｃｄ／ｍ２の輝度を得るための直流電流は大きな値となるため、負の電気容量が表れやすい。
　我々が開発した材料、層構成を用いた発光効率の高い大面積有機ＥＬ素子では、負の電気容量が観測できる場合と観測できない場合とがあることが確認され、さらに、負の電気容量の有無と、実際に有機ＥＬ素子を駆動し続けて劣化させた場合の寿命との間に関係があることがわかった。
　負の電気容量が観測されない原因は、有機ＥＬ素子の発光効率が高いので、再結合が効率よく、またキャリアバランスも一致しており過剰キャリアが少ないためと考えられる。
　つまり、第１の実施形態では、測定周波数範囲内において少なくとも電気容量がすべて正の値であれば、評価対象の大面積有機ＥＬパネルは発光効率・耐久性ともに良好であると評価することができるが、負の電気容量が観測された場合には、正確な良・不良の判定をすることができない。
　そこで、本実施形態では、負の電気容量が観測された場合であっても、しきい値周波数が所定の条件を満たすことにより、大面積有機ＥＬパネルの正確な耐久性評価を行うことができることを見出したものである。
（１）サンプルの作製
（１．１）有機ＥＬパネル１－１，２－１の作製
　有機ＥＬパネル１－１，２－１の作製は同時に行った。
　陽極として、１５ｍｍ×１５ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの２枚のガラス基板（透明支持基板）上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を膜厚１５０ｎｍで成膜し、ＩＴＯ面積が１０ｍｍ×１０ｍｍとなるようにマスクしてパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極が塗設された透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
　この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに各々固定し、発光素子面積が１０ｍｍ×１０ｍｍとなるようにマスクを設置した。真空蒸着装置内の蒸着用るつぼに、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）、ＮＰＤ、Ｆｉｒ（ｐｉｃ）、ＤＰＶＢｉ、ＣＢＰ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３、Ｉｒ（ｐｉｑ）３、ＢＡｌｑ、Ａｌｑ、ＬｉＦを素子作製に最適な量で充填した。蒸着用るつぼはモリブデン製またはタングステン製抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。
　次いで、真空度４×１０－４Ｐａまで減圧した後、ＣｕＰｃの入った前記蒸着用るつぼに通電して加熱し、ＣｕＰｃを蒸着速度０．１ｎｍ／秒で透明支持基板のＩＴＯ電極側に蒸着し、１５ｎｍの正孔注入層を設けた。
　次いで、ＮＰＤを蒸着速度０．１ｎｍ／秒で正孔注入層上に蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着し、２５ｎｍの正孔輸送層を設けた。
　次いで、Ｆｉｒ（ｐｉｃ）を３質量％として、ＤＰＶＢｉをホストとして、合計の蒸着速度０．１ｎｍ／秒で正孔輸送層上に共蒸着して、膜厚１５ｎｍの青色発光層を設けた。
　次いで、中間層としてＣＢＰを蒸着速度０．１ｎｍ／秒で青色発光層上に５ｎｍ蒸着した。
　次いで、Ｉｒ（ｐｐｙ）３を５質量％として、ＣＢＰをホストとして、合計の蒸着速度０．１ｎｍ／秒で中間層上に共蒸着して、膜厚１０ｎｍの緑色発光層を設けた。
　次いで、中間層としてＣＢＰを蒸着速度０．１ｎｍ／秒で緑色発光上に５ｎｍ蒸着した。
　次いで、Ｉｒ（ｐｉｑ）３を８質量％として、ＣＢＰをホストとして、合計の蒸着速度０．１ｎｍ／秒で中間層上に共蒸着して、膜厚１０ｎｍの赤色発光層を設けた。
　次いで、赤色発光層の上に正孔阻止層としてＢＡｌｑを蒸着速度０．１ｎｍ／秒で１５ｎｍ蒸着した。
　次いで、正孔阻止層の上に電子輸送層としてＡｌｑを蒸着速度０．１ｎｍ／秒で３０ｎｍ蒸着した。
　次いで、電子注入層としてＬｉＦを電子輸送層上に蒸着速度０．１ｎｍ／秒で１ｎｍ蒸着した。
　次いで、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、発光素子面積１０ｍｍ×１０ｍｍを有する有機ＥＬ素子を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　最後に、窒素雰囲気下のグローブボックス（純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下）内で、上記有機ＥＬ素子の蒸着面側をガラスケースで覆い、図６Ａに示される有機ＥＬパネル１－１，１－２を作製した。
　図６Ｂに示すとおり、有機層５０６および陰極５０５が透明電極付きガラス基板５０７上に形成されている。ガラスカバー５０２内には窒素ガス５０８が充填され、デシカント剤（捕水剤）５０９が設けられている。
（１．２）有機ＥＬパネル１－２～１－５、２－２～２－５の作製
　有機ＥＬパネル１－１、２－１と同様にして、同時に２個ずつのパネルを作製した。
　なお、製造条件は下記の通りとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
（２）有機ＥＬパネル１－１～１－５の評価
（２．１）初期性能評価
　有機ＥＬパネル１－１～１－５について、特許文献１に記載の評価方法で発光輝度を測定した。具体的には、１０Ｖ直流電圧を印加した時の発光輝度（ｃｄ／ｍ２）を測定した。発光輝度は有機ＥＬパネル１－１を１００とした時の相対値で表した。
　発光輝度は、分光放射輝度計ＣＳ１０００（コニカミノルタセンシング社製）を用いて測定した。
　その結果を表２に示す。
（２．２）初期落ち時間
　作製した有機ＥＬパネルを１０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で定電流駆動させた際に、発光輝度が初期の輝度の９０％になる時間（＝輝度が初期の輝度から１０％落ちる時間）を測定し、有機ＥＬパネル１－１を１００として相対値で示した。
　発光輝度は、分光放射輝度計ＣＳ１０００（コニカミノルタセンシング製）により測定した。
　その結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
（２．３）インピーダンス分光法によるＭプロットの測定
　有機ＥＬパネル１－１～１－５について、インピーダンス分光法によりＭプロットを作成した。
　インピーダンス分光法による測定は、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ社製１２６０型インピーダンスアナライザ及び１２９６型誘電体インターフェイスを用いて行った。印加電圧はＤＣバイアス＋ＡＣ１００ｍＶ、周波数範囲は０．１ｍＨｚ～１ＭＨｚとした。等価回路解析には、Ｓｃｒｉｂｎｅｒ　Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社製のＺＶｉｅｗを用いた。
　その結果を図７～１１に示す。
　なお、図８～１１中、点線で示されるグラフは有機ＥＬパネル１－１のＭプロットである。
　図７～１１に示されるように、特許文献２に記載の評価方法（Ｍプロット）では、すべての有機ＥＬパネルでＭプロットの形状に相違が見られず良好と判定され、初期落ち時間が著しく短い有機ＥＬパネル１－２，１－５を識別できず、大面積素子の評価には不十分であることが確認された。
（３）有機ＥＬパネル２－１～２－５の評価
（３．１）初期性能評価
　有機ＥＬパネル２－１～２－５について、直流電源を用いて１～１０Ｖまで０．５Ｖずつ電圧を上げて印加したときの電流値と、発光輝度を分光放射輝度計ＣＳ１０００（コニカミノルタセンシング製）により測定した。
　さらに、１０Ｖ直流電圧を印加した時の発光輝度（ｃｄ／ｍ２）を測定し、有機ＥＬパネル２－１を１００とした時の相対値で表した。
　その結果を表３に示す。
（３．２）駆動寿命評価
　有機ＥＬパネル２－１～２－５について、正面輝度１０００ｃｄ／ｍ２を初期輝度として与える電流密度の直流電流を印加して、連続駆動させたときの輝度変動を追跡し、輝度が５０％に到達する時間ｔを半減寿命として評価した。半減寿命は有機ＥＬパネル２－１を１００（基準）とした時の相対値で表し、基準に対して半減寿命が２０％以上短いものを「不良」であると評価した。
　その結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
（３．３）インピーダンス分光法によるＣ－ｆプロットの測定
　有機ＥＬパネル２－１～２－５について、インピーダンス分光法によりＣ－ｆプロットを作成した。
　インピーダンス分光法による測定は、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ社製１２６０型インピーダンスアナライザ及び１２８７型ポテンショスタットを用いて行った。印加電圧は上記初期性能評価の結果から、１００ｃｄ／ｍ２の輝度を与える時の電圧をＤＣバイアスとして印加し、更にＡＣ１００ｍＶを加えた。周波数範囲は１Ｈｚ～１００ｋＨｚとした。等価回路解析には、Ｓｃｒｉｂｎｅｒ　Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社製のＺＶｉｅｗを用いた。
　その結果を図１２～１６に示す。
　表３，図１２～１６に示されるように、Ｃ－ｆプロットを用いた評価方法では、Ｃ－ｆプロットの形状に相違があり、これに対応して、Ｍプロットでは検出できなかった有機ＥＬパネルの寿命の優劣が確認され、Ｃ－ｆプロットを用いた評価方法では有機ＥＬパネルの駆動劣化前に寿命を予測できることがわかる。
（１）サンプルの作製
（１．１）有機ＥＬパネル３－１の作製
　陽極として、１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯを膜厚１００ｎｍで成膜し、ＩＴＯ面積が５０ｍｍ×５０ｍｍとなるようにマスクをしてパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
　この透明支持基板上に、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）－ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、Ｂａｙｅｒ製、Ｂａｙｔｒｏｎ　Ｐ　ＡＩ　４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により成膜した後、１８０℃にて３０分乾燥し、膜厚３０ｎｍの正孔注入層を設けた。
　この基板を窒素雰囲気下に移し、２０ｍｇの化合物４－１６を４ｍｌのトルエンに溶解した溶液を１５００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により成膜した後、８０℃で３０分間乾燥した。次に出力３５ｍＷ／ｃｍ２のＵＶランプを３０秒照射して、重合・架橋し、膜厚２０ｎｍの正孔輸送層とした。
　さらに、Ｈ－Ａ（８７．５質量部）、Ｉｒ－Ａ（１２．０質量部）、Ｉｒ－１（０．２５質量部）、Ｉｒ－１４（０．２５質量部）、トルエン（８０００質量部）からなる発光層組成物を１５００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により成膜した後、８０℃で３０分間乾燥して膜厚５０ｎｍの発光層を形成した。
　続いて、基板を大気に曝露することなく真空蒸着装置へ取り付けた。また、モリブデン製抵抗加熱ボートにＥＴ－ＡとＣｓＦをそれぞれ入れたものを真空蒸着装置に取り付け、真空槽を４×１０－４Ｐａまで減圧した後、ボートに通電し加熱してＥＴ－Ａを蒸着速度０．２ｎｍ／秒、ＣｓＦを０．０３ｎｍ／秒で発光層上に共蒸着して、膜厚２０ｎｍの電子輸送層を形成した。引き続き、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、発光素子面積５０ｍｍ×５０ｍｍを有する白色発光有機ＥＬ素子を作製した。
　最後に、白色発光有機ＥＬ素子を用いて、実施例１と同様にして有機ＥＬパネル３－１を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
（１．２）有機ＥＬパネル３－２～３－５の作製
　有機ＥＬパネル３－１と同様にして、有機ＥＬパネル３－２～３－５を作製した。
　なお、製造条件は下記の通りとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
（２）有機ＥＬパネル３－２～３－５の評価
（２．１）初期性能評価
　有機ＥＬパネル３－１～３－５について、直流電源を用いて１～１０Ｖまで０．５Ｖずつ電圧を上げて印加したときの電流値と、発光輝度を分光放射輝度計ＣＳ１０００（コニカミノルタセンシング製）により測定した。
　さらに１０Ｖ直流電圧を印加した時の発光輝度（ｃｄ／ｍ２）を測定し、有機ＥＬパネル３－１を１００とした時の相対値で表した。
　その結果を表５に示す。
（２．２）駆動寿命評価
　有機ＥＬパネル３－１～３－５について、正面輝度１０００ｃｄ／ｍ２を初期輝度として与える電流密度の直流電流を印加して、連続駆動させたときの輝度変動を追跡し、輝度が５０％に到達する時間ｔを半減寿命として評価した。半減寿命は有機ＥＬパネル３－１を１００（基準）とした時の相対値で表し、基準に対して半減寿命が２０％以上短いものを「不良」であると評価した。
　その結果を表５に示す。
（２．３）インピーダンス分光法によるＣ－ｆプロットの測定
　有機ＥＬパネル３－１～３－５について、インピーダンス分光法によりＣ－ｆプロットを作成した。
　インピーダンス分光法による測定は、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ社製１２６０型インピーダンスアナライザ及び１２８７型ポテンショスタットを用いて行った。印加電圧は初期性能評価の結果から、１００ｃｄ／ｍ２の輝度を与える時の電圧をＤＣバイアスとして印加し、更にＡＣ１００ｍＶを加えた。周波数範囲は１Ｈｚ～１００ｋＨｚである。等価回路解析には、Ｓｃｒｉｂｎｅｒ　Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社製のＺＶｉｅｗを用いた。Ｃ－ｆプロットから負の電気容量の有無を判定した。
　その結果を表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　表５に示されるように、有機ＥＬ素子材料が変わっても、測定周波数範囲内での電気容量の正負により寿命の優劣が駆動劣化前に予測できることがわかる。
（１）有機ＥＬパネル４－１～４－５の作製
　ガラス基板のサイズを２５０ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍ、発光素子面積を２００ｍｍ×２００ｍｍに変更した以外は実施例２と同様にして有機ＥＬパネル４－１～４－５を作製した。
（２）有機ＥＬパネル４－１～４－５の評価
（２．１）初期性能評価
　実施例２と同様にして初期性能の評価を行った。
　その結果を表６に示す。
　なお、初期性能評価は有機ＥＬパネル４－１を１００とした時の相対値で表した。
（２．２）駆動寿命評価
　実施例２と同様にして駆動寿命の評価を行った。
　その結果を表６に示す。
　なお、半減寿命は有機ＥＬパネル４－１を１００（基準）とした時の相対値で表した。
（２．３）インピーダンス分光法によるＣ－ｆプロットの測定
　有機ＥＬパネル４－１～４－５について、インピーダンス分光法によりＣ－ｆプロットを作成した。
　インピーダンス分光法による測定は、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ社製１２６０型インピーダンスアナライザ及び１２８７型ポテンショスタットを用いて行った。印加電圧は初期性能評価の結果から、１０００ｃｄ／ｍ２の輝度を与える時の電圧をＤＣバイアスとして印加し、さらにＡＣ１００ｍＶを加えた。周波数範囲は１Ｈｚ～１００ｋＨｚとした。等価回路解析には、Ｓｃｒｉｂｎｅｒ　Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社製のＺＶｉｅｗを用いた。Ｃ－ｆプロットから電気容量が正から負に変わるしきい値周波数を求めた。
　その結果を表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
　表６に示されるように、負の電気容量が観測された場合であっても、しきい値周波数が所定の条件を満たす場合には（＜４００Ｈｚ＝０．０１×４００００）、大面積有機ＥＬパネルの寿命の優劣を駆動劣化前に予測できることがわかる。
　本発明は、大面積有機エレクトロルミネッセンス素子の素子性能、特に耐久性を厳密に評価するのに好適に利用することができる。
１　インピーダンス分光測定装置
１０　制御部
１２　ＣＰＵ
１４　ＲＡＭ
２０　測定部
２２　インピーダンスアナライザー
２４　ポテンショスタット
３０　記憶部
３２　ＲＯＭ
４０　入力部
５０　出力部
５０１　有機ＥＬ素子
５０２　ガラスカバー
５０５　陰極
５０６　有機層
５０７　透明電極付きガラス基板
５０８　窒素ガス
５０９　デシカント剤
Ｐ１，Ｐ２　評価プログラム
Ｃ１，Ｃ２　曲線

Claims (13)

  1. 　陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有し、１００ｍｍ２以上１ｍ２以下の発光素子面積を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法であって、
    　前記有機エレクトロルミネッセンス素子に発光開始電圧以上の直流電圧を印加し、前記有機エレクトロルミネッセンス素子のインピーダンス分光を測定する工程と、
    　前記インピーダンス分光から電気容量を算出する工程と、
    　前記電気容量の値が正または負のいずれであるのかを判定する工程と、
    　を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法。
  2. 　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評価方法において、
    　前記インピーダンス分光を測定する工程では、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を１Ｈｚ～１０ｋＨｚの範囲とするとともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が１～５００ｃｄ／ｍ２となる直流電圧を印加することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法。
  3. 　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評価方法において、
    　前記インピーダンス分光を測定する工程では、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を１Ｈｚ～１０ｋＨｚの範囲とするとともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が１０～５０００ｃｄ／ｍ２となる直流電圧を印加し、
    　前記電気容量の値の正負を判定する工程では、前記電気容量の値が負と判定した場合に、前記電気容量の値の正負の境界となる測定周波数をしきい値周波数ｆｔｈとして、前記しきい値周波数ｆｔｈが式（１）の条件を満たすかどうかをさらに判定することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法。
    　ｆｔｈ（Ｈｚ）＜０．０１×Ａ・・・（１）
    　（式（１）中、ｆｔｈはしきい値周波数、Ａは発光素子面積（ｍｍ２）を表している。）
  4. 　陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有し、１００ｍｍ２以上１ｍ２以下の発光素子面積を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置であって、
    　前記有機エレクトロルミネッセンス素子に発光開始電圧以上の直流電圧を印加し、前記有機エレクトロルミネッセンス素子のインピーダンス分光を測定する測定部と、
    　前記インピーダンス分光から電気容量を算出するとともに、前記電気容量の値が正または負のいずれであるのかを判定する制御部と、
    　を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置。
  5. 　請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置において、
    　前記測定部が、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を１Ｈｚ～１０ｋＨｚの範囲とするともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が１～５００ｃｄ／ｍ２となる直流電圧を印加することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置。
  6. 　請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置において、
    　前記測定部が、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を１Ｈｚ～１０ｋＨｚの範囲とするともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が１０～５０００ｃｄ／ｍ２となる直流電圧を印加し、
    　前記制御部が、前記電気容量の値が負と判定した場合に、前記電気容量の値の正負の境界となる測定周波数をしきい値周波数ｆｔｈとして、前記しきい値周波数ｆｔｈが式（１）の条件を満たすかどうかをさらに判定することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置。
    　ｆｔｈ（Ｈｚ）＜０．０１×Ａ・・・（１）
    　（式（１）中、ｆｔｈはしきい値周波数、Ａは発光素子面積（ｍｍ２）を表している。）
  7. 　陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有し、１００ｍｍ２以上１ｍ２以下の発光素子面積を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置としてのコンピューターに、
    　前記有機エレクトロルミネッセンス素子に発光開始電圧以上の直流電圧を印加し、前記有機エレクトロルミネッセンス素子のインピーダンス分光を測定する機能と、
    　前記インピーダンス分光から電気容量を算出するとともに、前記電気容量の値が正または負のいずれであるのかを判定する機能と、
    　を実現させることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラム。
  8. 　請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラムにおいて、
    　前記インピーダンス分光を測定する機能が、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を１Ｈｚ～１０ｋＨｚの範囲とするともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が１～５００ｃｄ／ｍ２となる直流電圧を印加する機能を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラム。
  9. 　請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラムにおいて、
    　前記インピーダンス分光を測定する機能が、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を１Ｈｚ～１０ｋＨｚの範囲とするともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が１０～５０００ｃｄ／ｍ２となる直流電圧を印加する機能を有し、
    　前記電気容量の値の正負を判定する機能が、前記電気容量の値が負と判定した場合に、前記電気容量の値の正負の境界となる測定周波数をしきい値周波数ｆｔｈとして、前記しきい値周波数ｆｔｈが式（１）の条件を満たすかどうかをさらに判定する機能を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラム。
    　ｆｔｈ（Ｈｚ）＜０．０１×Ａ・・・（１）
    　（式（１）中、ｆｔｈはしきい値周波数、Ａは発光素子面積（ｍｍ２）を表している。）
  10. 　陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有し、１００ｍｍ２以上１ｍ２以下の発光素子面積を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置としてのコンピューターに、
    　前記有機エレクトロルミネッセンス素子に発光開始電圧以上の直流電圧を印加し、前記有機エレクトロルミネッセンス素子のインピーダンス分光を測定する機能と、
    　前記インピーダンス分光から電気容量を算出するとともに、前記電気容量の値が正または負のいずれであるのかを判定する機能と、
    　を実現させるための有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体。
  11. 　請求項１０に記載の記録媒体において、
    　前記インピーダンス分光を測定する機能が、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を１Ｈｚ～１０ｋＨｚの範囲とするともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が１～５００ｃｄ／ｍ２となる直流電圧を印加する機能を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体。
  12. 　請求項１０に記載の記録媒体において、
    　前記インピーダンス分光を測定する機能が、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を１Ｈｚ～１０ｋＨｚの範囲とするともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が１０～５０００ｃｄ／ｍ２となる直流電圧を印加する機能を有し、
    　前記電気容量の値の正負を判定する機能が、前記電気容量の値が負と判定した場合に、前記電気容量の値の正負の境界となる測定周波数をしきい値周波数ｆｔｈとして、前記しきい値周波数ｆｔｈが式（１）の条件を満たすかどうかをさらに判定する機能を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体。
    　ｆｔｈ（Ｈｚ）＜０．０１×Ａ・・・（１）
    　（式（１）中、ｆｔｈはしきい値周波数、Ａは発光素子面積（ｍｍ２）を表している。）
  13. 　陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有し、１００ｍｍ２以上１ｍ２以下の発光素子面積を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
    　前記有機エレクトロルミネッセンス素子に発光開始電圧以上の直流電圧を印加し、前記有機エレクトロルミネッセンス素子のインピーダンス分光を測定する工程と、
    　前記インピーダンス分光から電気容量を算出する工程と、
    　前記電気容量の値が正または負のいずれであるのかを判定する工程と、
    　を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
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