JP2005100897A - Method of manufacturing organic el device, organic el device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光層等の機能層の厚膜化を可能にし、これによって長寿命化等の特性向上を図った有機EL素子の製造方法および有機EL素子と、電子機器に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an organic EL element, an organic EL element, and an electronic device that enable thickening of a functional layer such as a light emitting layer and thereby improve characteristics such as a long life.
近年、自発発光型ディスプレイとして、発光層に有機物を用いた有機エレクトロルミネセンス素子(以下、有機EL素子と称する)の開発が進められている。このような有機EL素子では、発光層やキャリア注入/輸送層、すなわち正孔注入/輸送層や電子注入/輸送層などの機能層を形成するための機能性材料が、得られる有機EL装置の特性等を決定するうえで重要な要素の一つとなっている。 2. Description of the Related Art In recent years, organic electroluminescent elements (hereinafter referred to as organic EL elements) using an organic substance in a light emitting layer have been developed as spontaneous emission type displays. In such an organic EL element, a functional material for forming a light emitting layer or a carrier injection / transport layer, that is, a functional layer such as a hole injection / transport layer or an electron injection / transport layer, is obtained. This is one of the important factors in determining characteristics.
このような有機EL素子としては、特に発光層を高分子系材料で形成する場合、発光層を含む機能層を発光層と正孔注入/輸送層とで構成するのが一般的である。そして、その場合に、特にこの機能層の形成にあたっては、液滴吐出法の一種であるインクジェット法を用いた方法が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4参照)。
また、低分子系材料においては、正孔注入/輸送層として、フェニルアミン誘導体を蒸着で形成することが報告されている。
As such an organic EL element, in particular, when the light emitting layer is formed of a polymer material, the functional layer including the light emitting layer is generally composed of a light emitting layer and a hole injection / transport layer. In that case, in particular, in forming this functional layer, a method using an ink jet method which is a kind of droplet discharge method is known (for example, Patent Document 1,
In low molecular weight materials, it has been reported that a phenylamine derivative is formed by vapor deposition as a hole injection / transport layer.
ところで、従来の有機EL素子においては、機能層の形成材料として高分子系材料を用いている場合はもちろん、低分子系材料を用いている場合にも、通常、形成する機能層はアモルファス構造を有している。これは、不完全な結晶はその不完全な部位に発生するリーク電流等によって素子が劣化してしまうからである。
しかし、例えば粒界が無いなど、不完全性が低く完全性が高い有機結晶薄膜を形成することができれば、電子や正孔などの移動度が上がることや、異方性を有することなどの有用な物性を利用することができ、したがって長寿命化や高輝度化などを達成することが可能になる。
このような背景のもとで、従来、結晶性薄膜を機能層として用いる有機EL素子の例としては、発光層の形成材料を一旦溶融した後固化することによって結晶化し、有機結晶からなる発光層を形成する方法が知られている(例えば、特許文献5参照)。
However, if an organic crystal thin film with low incompleteness and high integrity can be formed, for example, there is no grain boundary, the mobility of electrons, holes, etc. is increased, and it is useful to have anisotropy. Therefore, it is possible to achieve long life and high brightness.
Against this background, as an example of an organic EL element that uses a crystalline thin film as a functional layer, a light emitting layer made of an organic crystal is obtained by melting and solidifying a material for forming a light emitting layer and then solidifying it. There is known a method of forming (see, for example, Patent Document 5).
しかしながら、前記の発光層を有機結晶によって形成する方法では、毛細管現象を利用して発光層形成材料の融液を電極間の間隙に充填し、その後、これを結晶化するといった手法が採られているが、このような手法は基本的には加熱によって結晶化を行うことから、他の構成要素への熱的影響が避けられない。また、得られる発光層を所定領域毎に分割してドット表示を可能にすることが困難であり、したがってこの有機EL素子ではその表示の自由度が著しく制限されてしまうといった課題もある。 However, in the method of forming the light emitting layer with an organic crystal, a method of filling a gap between the electrodes with a melt of the light emitting layer forming material using a capillary phenomenon and then crystallizing the melt is adopted. However, since such a method basically performs crystallization by heating, thermal influence on other components is inevitable. In addition, it is difficult to divide the obtained light emitting layer into predetermined regions to enable dot display, and thus the organic EL element has a problem that the degree of freedom of display is remarkably limited.
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、加熱処理無しで結晶性薄膜からなる機能層を形成して長寿命化等を可能にし、さらには、ドット表示を可能にすることで表示の自由度を高めることのできる有機EL素子の製造方法、およびこれによって得られる有機EL素子、電子機器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to form a functional layer made of a crystalline thin film without heat treatment, thereby extending the service life, etc. It is in providing the manufacturing method of the organic EL element which can raise the freedom degree of a display, and the organic EL element obtained by this, and an electronic device.
前記目的を達成するため本発明は、第1の電極と第2の電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた少なくとも発光層を有してなる機能層とを具備した有機EL素子の製造方法において、前記機能層を構成する層を形成する工程は、前記機能層を構成する少なくとも一つの層の形成材料として、再結晶性を有した低分子系材料からなる形成材料を用意し、この形成材料を溶媒に溶解して液状体に調整し、得られた液状体を前記第1の電極上の所定位置に配置する工程と、前記液状体から、前記形成材料からなる結晶性薄膜を形成する工程と、を備えたことを特徴としている。
また、この有機EL素子の製造方法において、前記結晶性薄膜を形成する工程は、前記配置後の液状体の近傍での前記溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を、該液状体をなす溶液が過飽和状態になる第1の分圧に制御することにより、前記液状体に結晶核を生成させる工程と、前記結晶核の生成後に、この液状体近傍での前記気体の分圧を、前記結晶核が結晶成長可能となる第2の分圧に低下させることにより、前記形成材料からなる結晶性薄膜を形成する工程と、を備えているのが好ましい。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a first electrode, a second electrode, and a functional layer having at least a light emitting layer provided between the first electrode and the second electrode. In the method for manufacturing an organic EL element, the step of forming the layer constituting the functional layer is formed of a low molecular material having recrystallization as a material for forming at least one layer constituting the functional layer. Preparing a material, dissolving the forming material in a solvent to prepare a liquid, and arranging the obtained liquid at a predetermined position on the first electrode; from the liquid, from the forming material And a step of forming a crystalline thin film.
Further, in this method of manufacturing an organic EL element, the step of forming the crystalline thin film is a solution that forms a partial pressure of a gas composed of the same component as the solvent in the vicinity of the liquid after the arrangement. Controlling the first partial pressure at which the liquid is supersaturated to generate crystal nuclei in the liquid, and after generating the crystal nuclei, the partial pressure of the gas in the vicinity of the liquid is changed to the crystal. And a step of forming a crystalline thin film made of the forming material by reducing the nucleus to a second partial pressure at which crystal growth is possible.
この有機EL素子の製造方法によれば、まず、第1の分圧(例えば、飽和蒸気圧と同じかこれとほぼ同じ分圧)に制御することにより、第1の電極上に配置された直後の液状体をなす溶液が過飽和状態となることにより、結晶化に必要な結晶核が前記溶液(液状体)内に生成される。
次に、前記液状体近傍での前記気体(溶媒と同じ成分からなる気体)の分圧を、前記第1の分圧(液状体をなす溶液から溶媒が蒸発し難い高い分圧)から前記第2の分圧(既に生じた結晶核の結晶成長が、更なる結晶核の生成よりも優先的に生じる低い分圧であり、例えば、飽和蒸気圧の1/10〜1/100)となるまで低下させることにより、結晶成長が始まる。そして、これにより前記形成材料からなる結晶性薄膜が形成され、この結晶性薄膜から前記機能層を構成する層が形成される。
したがって、特に加熱処理を必要とすることなく、比較的な簡単な操作(手法)で結晶性薄膜からなる機能層を形成することが可能となり、これによって素子の長寿命化等を図ることができる。
According to this method for manufacturing an organic EL element, first, immediately after being arranged on the first electrode by controlling to a first partial pressure (for example, a partial pressure equal to or substantially the same as the saturated vapor pressure). When the solution forming the liquid is supersaturated, crystal nuclei necessary for crystallization are generated in the solution (liquid).
Next, the partial pressure of the gas (a gas composed of the same component as the solvent) in the vicinity of the liquid is changed from the first partial pressure (a high partial pressure at which the solvent hardly evaporates from the solution forming the liquid). Until the partial pressure of 2 (the crystal growth of the crystal nucleus that has already occurred is a low partial pressure that occurs preferentially over the formation of further crystal nuclei, for example, 1/10 to 1/100 of the saturated vapor pressure) Crystal growth starts by lowering. Thus, a crystalline thin film made of the forming material is formed, and a layer constituting the functional layer is formed from the crystalline thin film.
Therefore, it is possible to form a functional layer made of a crystalline thin film by a comparatively simple operation (method) without requiring any heat treatment, thereby extending the lifetime of the element. .
また、前記有機EL素子の製造方法においては、前記液状体の、前記第1の電極上の所定位置への配置を、液滴吐出法で行うのが好ましい。
このようにすれば、例えばドットパターンの結晶性薄膜を容易に形成することができ、したがってドット表示を可能にすることで、このような有機EL素子を多数備えた有機EL装置の表示の自由度を高めることが可能になる。
In the method of manufacturing the organic EL element, it is preferable that the liquid material is arranged at a predetermined position on the first electrode by a droplet discharge method.
In this way, a crystalline thin film having a dot pattern, for example, can be easily formed. Therefore, by enabling dot display, the degree of freedom of display of an organic EL device having a large number of such organic EL elements. Can be increased.
また、前記有機EL素子の製造方法においては、前記液状体の、前記第1の電極上の所定位置への配置を、予め前記所定位置を囲む隔壁を形成しておき、この隔壁内に液状体を配することで行うのが好ましい。その場合に、前記隔壁で囲まれてなる開口部の形状が略矩形であり、その各辺の長さが5μm以上30μm以下であるのが好ましい。
このようにすれば、液状体から形成される結晶性薄膜の大きさ・形状を隔壁で規定することが可能になり、したがって所望の大きさ・形状からなる結晶性薄膜を形成することが可能になる。
また、隔壁で囲まれてなる開口部の形状を略矩形とし、その各辺の長さを5μm以上30μm以下とすれば、この開口部内に配置した液状体の結晶化がより良好に起こり易くなり、したがって良好な結晶性の結晶性薄膜を形成することが可能になる。
In the method for manufacturing the organic EL element, a partition wall is formed in advance so as to place the liquid material at a predetermined position on the first electrode so as to surround the predetermined position. It is preferable to carry out by arranging. In that case, it is preferable that the shape of the opening part enclosed by the said partition is a substantially rectangular shape, and the length of each side is 5 micrometers or more and 30 micrometers or less.
In this way, the size and shape of the crystalline thin film formed from the liquid can be defined by the partition walls, and thus it is possible to form a crystalline thin film having a desired size and shape. Become.
Further, if the shape of the opening surrounded by the partition wall is substantially rectangular and the length of each side is 5 μm or more and 30 μm or less, crystallization of the liquid material disposed in the opening is more likely to occur. Therefore, it becomes possible to form a crystalline thin film with good crystallinity.
また、前記有機EL素子の製造方法においては、前記液状体に結晶核を生成させる工程において、前記気体の分圧を第1の分圧にするための制御を、前記溶媒を前記隔壁上に吐出することで行うのが好ましい。
このようにすれば、液状体が直接配置されない箇所であり、かつ液状体の配置箇所の近傍となる隔壁上に溶媒を吐出することで、配置後の液状体の近傍での気体の分圧が第1の分圧となるように、より容易に制御できるようになる。
In the method of manufacturing the organic EL element, in the step of generating crystal nuclei in the liquid material, the control for making the partial pressure of the gas the first partial pressure is performed by discharging the solvent onto the partition wall. It is preferable to do so.
In this way, by discharging the solvent onto the partition wall where the liquid material is not directly disposed and in the vicinity of the liquid material disposed portion, the partial pressure of the gas in the vicinity of the disposed liquid material is reduced. The first partial pressure can be controlled more easily.
また、前記有機EL素子の製造方法においては、前記形成材料が、機能層のうちの発光層の形成材料であってもよく、また、正孔注入/輸送層の形成材料であってもよく、さらに、電子注入/輸送層の形成材料であってもよい。
このようにすれば、機能層のうちの発光層、または正孔注入/輸送層、または電子注入/輸送層を結晶性薄膜とすることができ、したがってこの結晶性薄膜からなる機能層のキャリア(電子、正孔、または電子と正孔とが結合したエキシトン)の移動度が高くなることなどにより、長寿命化などの特性向上が図られる。
Further, in the method for manufacturing the organic EL element, the forming material may be a forming material of a light emitting layer in a functional layer, or may be a forming material of a hole injection / transport layer, Further, it may be a material for forming an electron injection / transport layer.
In this way, the light emitting layer, the hole injection / transport layer, or the electron injection / transport layer of the functional layer can be a crystalline thin film, and therefore the carrier ( By increasing the mobility of electrons, holes, or excitons in which electrons and holes are combined, characteristics such as a longer life can be improved.
本発明の有機EL素子は、前記の製造方法によって得られたことを特徴としている。
この有機EL素子によれば、特に加熱処理を必要とすることなく、比較的な簡単な操作(手法)で結晶性薄膜からなる機能層が形成されたものとなり、さらに機能層が結晶性薄膜からなることによって素子の長寿命化等が図られたものとなる。
The organic EL device of the present invention is obtained by the above-described manufacturing method.
According to this organic EL element, a functional layer made of a crystalline thin film is formed by a comparatively simple operation (method) without requiring any heat treatment, and the functional layer is made of a crystalline thin film. As a result, the lifetime of the element is increased.
また、本発明の別の有機EL素子は、第1の電極と第2の電極と、これら電極間に設けられた少なくとも発光層と正孔注入/輸送層とを有してなる機能層とを具備した有機EL素子において、前記正孔注入/輸送層が、再結晶性を有した低分子系材料からなる結晶性薄膜によって形成されていることを特徴としている。
この有機EL素子によれば、結晶性薄膜からなる正孔注入/輸送層の正孔の移動度が高くなることなどにより、特性向上が図られたものとなる。
Another organic EL device of the present invention includes a first electrode, a second electrode, and a functional layer having at least a light emitting layer and a hole injection / transport layer provided between the electrodes. In the organic EL device provided, the hole injection / transport layer is formed of a crystalline thin film made of a low molecular material having recrystallization.
According to this organic EL element, characteristics are improved by increasing the mobility of holes in the hole injection / transport layer made of a crystalline thin film.
また、本発明の別の有機EL素子は、第1の電極と第2の電極と、これら電極間に設けられた少なくとも発光層と電子注入/輸送層とを有してなる機能層とを具備した有機EL素子において、前記電子注入/輸送層が、再結晶性を有した低分子系材料からなる結晶性薄膜によって形成されていることを特徴としている。
この有機EL素子によれば、結晶性薄膜からなる電子注入/輸送層の電子の移動度が高くなることなどにより、特性向上が図られたものとなる。
Another organic EL device of the present invention includes a first electrode, a second electrode, and a functional layer having at least a light emitting layer and an electron injection / transport layer provided between the electrodes. The organic EL element is characterized in that the electron injection / transport layer is formed of a crystalline thin film made of a low molecular material having recrystallization.
According to this organic EL element, the characteristics are improved by increasing the electron mobility of the electron injection / transport layer made of a crystalline thin film.
本発明の電子機器は、前記の製造方法によって得られた有機EL素子、あるいは前記の有機EL素子を備えたことを特徴としている。
この電子機器によれば、長寿命化等が図られた有機EL素子を備えていることにより、電子機器自体も例えば有機EL素子からなる表示部の特性向上が図られたものとなる。
The electronic device of the present invention is characterized by including the organic EL element obtained by the manufacturing method or the organic EL element.
According to this electronic device, by providing the organic EL element with a long lifetime, the electronic device itself can improve the characteristics of the display unit made of, for example, the organic EL element.
以下、本発明を詳しく説明する。
まず、本発明の有機EL素子の製造方法を説明するに先立ち、この製造方法が適用される有機EL素子を多数備えた有機EL装置の一例を、図1を参照して説明する。図1は、有機EL装置における表示領域の断面構造を拡大した図であり、図1中符号1は有機EL装置、10は有機EL素子である。なお、図1では3つの有機EL素子10を示しており、これら各有機EL素子10はそれぞれが単一のドットを形成するものとなっている。
The present invention will be described in detail below.
First, prior to describing the method for manufacturing an organic EL element of the present invention, an example of an organic EL device including a large number of organic EL elements to which the manufacturing method is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an enlarged view of a cross-sectional structure of a display region in an organic EL device. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an organic EL device, and 10 denotes an organic EL element. In FIG. 1, three
有機EL装置1は、基板2上に、TFTなどの回路等が形成された回路素子部14と、機能層110が形成されたEL素子部11とが順次積層されて構成されたものである。
この有機EL装置1においては、機能層110から基板2側に発した光が、回路素子部14及び基板2を透過して基板2の下側(観測者側)に出射されるとともに、機能層110から基板2の反対側に発した光が対向電極(陰極)12により反射されて、回路素子部14及び基板2を透過して基板2の下側(観測者側)に出射されるようになっている。
なお、対向電極(陰極)12として透明な材料を用いることにより、この対向電極(陰極)12側から光を出射させることも可能である。
The organic EL device 1 is configured by sequentially laminating a
In the organic EL device 1, light emitted from the
In addition, by using a transparent material for the counter electrode (cathode) 12, light can be emitted from the counter electrode (cathode) 12 side.
回路素子部14には、基板2上にシリコン酸化膜からなる下地保護膜2cが形成され、この下地保護膜2c上には多結晶シリコンからなる島状の半導体膜141が形成されている。なお、半導体膜141には、ソース領域141a及びドレイン領域141bが高濃度Pイオン打ち込みによって形成されており、また、Pが導入されなかった部分はチャネル領域141cとなっている。
さらに、回路素子部14には、下地保護膜2c及び半導体膜141を覆う透明なゲート絶縁膜142が形成され、ゲート絶縁膜142上にはAl、Mo、Ta、Ti、W等からなるゲート電極143(走査線101)が形成され、ゲート電極143及びゲート絶縁膜142上には透明な第1層間絶縁膜144aと第2層間絶縁膜144bとが形成されている。ゲート電極143は、半導体膜141のチャネル領域141cに対応する位置に設けられている。
In the
Further, a transparent
また、第1、第2層間絶縁膜144a、144bには、半導体膜141のソース・ドレイン領域141a、141bにそれぞれ接続されるコンタクトホール145、146が形成されており、これらコンタクトホール145、146内にはそれぞれ導電材料が埋め込まれている。
そして、第2層間絶縁膜144b上には、ITO等からなる透明な画素電極(第1の電極、陽極)111が所定の形状にパターニングされて形成され、一方のコンタクトホール145がこの画素電極111に接続されている。
また、もう一方のコンタクトホール146が電源線103に接続されている。
このようにして、回路素子部14には、各画素電極111に接続された薄膜トランジスタ123が形成されている。
なお、回路素子部14には、保持容量(図示せず)や他の薄膜トランジスタ(図示せず)も形成されている。
Further, contact holes 145 and 146 connected to the source /
A transparent pixel electrode (first electrode, anode) 111 made of ITO or the like is patterned and formed in a predetermined shape on the second
The
In this manner, the
The
EL素子部11は、複数の画素電極111…上の各々に積層された機能層110と、各画素電極111及び機能層110の間に備えられて各機能層110を区画する隔壁112と、機能層110上に形成された対向電極(第2の電極、陰極)12とを主体として構成されている。
ここで、画素電極111は、透明導電性材料、例えばITOによって形成されたもので、平面視略矩形にパターニングされたものである。この各画素電極111…の間には隔壁112が設けられている。
The
Here, the
隔壁112は、基板2側にSiO2等からなる無機バンク112aと、この無機バンク112a上に形成された有機バンク112bとから構成されたものである。
無機バンク112aは、画素電極111の周縁部上に乗上げるように形成されたもので、平面視した状態で画素電極111の周囲と無機バンク112aとが平面的に重なるように配置された構造となっている。また、有機バンク112bも、平面視した状態で画素電極111の一部と重なるように配置されている。なお、有機バンク112bは、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶媒性のある材料によっって形成されている。
The
The
また、有機バンク112bには、この有機バンク112bで囲まれてなる開口部112cが形成されており、後述するようにこの開口部112c内に機能層の形成材料が配置され成膜されることにより、機能層110が形成されるようになっている。ここで、この開口部112cは、本発明において隔壁で囲まれてなる開口部となっており、その形状、すなわち平面視した状態での形状は、略矩形であり、その各辺の長さが5μm以上30μm以下となっているのが好ましい。なお、ここで言う略矩形とは、例えばその角部(隅部)が丸められて長円や楕円に近い形状となったものをも含んでいる。また、各辺の長さとは、その長辺および短辺をいい、これらの辺は、前述したようにいずれも5μm以上30μm以下の範囲内となっているのが好ましい。開口部112cをこのような形状および大きさにすれば、後述するようにこの開口部112c内に配置した液状体の結晶化をより良好に起こり易くすることができ、したがって良好な結晶性の結晶性薄膜をより容易に形成することができるようになる。
Further, the
機能層110は、前述したように本発明における機能層によって構成されたもので、画素電極(陽極、第1の電極)111と対向電極(陰極、第2の電極)12との間に配設されたことにより、これら画素電極111と対向電極12と共に有機EL素子を構成するものとなっている。ここで、本例においては、フルカラー表示をなすべく、有機EL素子10は、赤色の発光をなすドットとなるものと、緑色の発光をなすドットとなるものと、青色の発光をなすドットとなるものとをそれぞれ構成するようになっている。
The
これら有機EL素子10は、その機能層110を構成するいずれかの層、すなわち発光層150、正孔注入/輸送層151、さらには3つの有機EL素子10のうち1つのみに示した電子注入/輸送層152のうちの少なくとも一層が、結晶性薄膜によって形成されている。この結晶性薄膜は、再結晶性を有した低分子系材料からなっている。なお、再結晶性とは、結晶性物質が溶媒に溶解された後、適当な方法で再び結晶として析出し、結晶化する性質をいう。
These
ここで、正孔注入/輸送層151は、画素電極(陽極)111の正孔を発光層150に注入する機能を有し、または正孔をその内部において輸送する機能を有したものであり、一方、電子注入/輸送層152は、対向電極(陰極)12の電子を発光層150に注入する機能を有し、または電子をその内部において輸送する機能を有したものである。このような正孔注入/輸送層を画素電極111と発光層150との間に設け、さらには電子注入/輸送層を対向電極12と発光層150との間に設けることにより、発光層150の発光効率、寿命等の特性を向上させることができる。また、発光層150では、画素電極111側から注入された正孔と、対向電極(陰極)12側から注入された電子とが再結合してエキシトンが生成され、これにより発光がなされるようになっている。
Here, the hole injection /
このような有機EL素子10における各機能層110上には、対向電極(陰極)12がEL素子部11の全面に形成されている。この対向電極(陰極)12は、画素電極111と対になって機能層110に電流を流すよう機能するもので、CaとAlとの積層膜(Ca/Al)によって形成されている。ここで、Caは例えば20nm程度の厚さに形成され、Alは200nm程度の厚さに形成されている。
また、このような対向電極(陰極)12上にSiO、SiO2 、SiN等からなる酸化防止用の保護層(図示せず)を設けても良い。
そして、このように形成した有機EL素子10上に封止基板(図示せず)が配置され、さらに封止基板が封止樹脂(図示せず)によって接着されたことにより、有機EL装置1が構成されている。
On each
Further, an anti-oxidation protective layer (not shown) made of SiO, SiO 2 , SiN or the like may be provided on the counter electrode (cathode) 12.
And the sealing substrate (not shown) is arrange | positioned on the
次に、このような構成の有機EL装置1の製造方法に基づき、本発明の有機EL素子の製造方法を説明する。
(第1の実施形態)
まず、本発明の製造方法の第1の実施形態として、正孔注入/輸送層151を結晶性薄膜によって形成する場合について説明する。
前記構成の有機EL装置1を製造するには、まず、従来と同様にして図2に示すように基板2上に薄膜トランジスタ123や各種配線等を形成し、さらに層間絶縁膜や平坦化膜を形成する。
次に、この基板2上に蒸着法等によってITOを成膜し、さらにパターニングすることによって画素電極111を形成する。
Next, based on the manufacturing method of the organic EL device 1 having such a configuration, the manufacturing method of the organic EL element of the present invention will be described.
(First embodiment)
First, a case where the hole injection /
In order to manufacture the organic EL device 1 having the above-described configuration, first, as shown in FIG. 2, a
Next, an ITO film is formed on the
続いて、前記画素電極111の周囲を囲むようにして基板2上にSiO2からなる無機バンク112aを形成する。さらに、図3に示すようにこの無機バンク112a上に樹脂からなる有機バンク112bを形成し、これにより画素電極111上に開口部112cを形成する。ここで、この開口部112cについては、前述したように平面視した状態で略矩形であり、その各辺の長さが5μm以上30μm以下となるようにして形成する。なお、前記有機バンク112bに用いられる材料としては、ポリイミド、アクリル樹脂などが挙げられる。これらの材料としては、予めフッ素元素を含有したものを用いてもよい。
次いで、無機バンク112a、有機バンク112bで囲まれた開口部112cに対して酸素プラズマ-CF4プラズマの連続処理を行うことにより、基板2上の濡れ性を制御する。なお、このような基板2上の濡れ性の制御するための方法としては、例えば自己組織化膜を形成する方法を採用することもできる。
Subsequently, an
Next, the wettability on the
次いで、正孔注入/輸送層の形成材料、本実施形態では再結晶性を有した低分子系材料としてトリフェニルアミン(例えば、aldrich社製のT8160-4が使用可能)を用い、その濃度が例えば0.1重量%となるようにして溶媒(例えばドデシルベンゼン)に溶解し、液状体とする。なお、この液状体については、特に限定されることはないものの、前記形成材料(低分子系材料)の濃度として、該形成材料がその飽和濃度の1/10以上となる量を含有する濃度であるのが好ましい。 Next, triphenylamine (for example, T8160-4 manufactured by aldrich can be used) is used as a material for forming the hole injection / transport layer, in this embodiment, a low molecular weight material having recrystallization, and the concentration thereof is For example, it is dissolved in a solvent (for example, dodecylbenzene) so as to be 0.1% by weight to obtain a liquid. The liquid is not particularly limited, but the concentration of the forming material (low molecular weight material) is such that the forming material contains an amount that is 1/10 or more of the saturation concentration. Preferably there is.
そして、この液状体をインクジェット法等の液滴吐出法により、前記開口部112c内に選択的に配置する。なお、この液状体を開口部112c内に配置する操作とは別に、これの直前または直後、あるいはこの操作と並行して、開口部112c内の近傍での雰囲気における、前記液状体中の前記溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を、該液状体をなす溶液が過飽和状態になる第1の分圧に制御しておく。ここで、この第1の分圧は、具体的には飽和蒸気圧と同じかこれとほぼ同じ分圧であり、このような分圧にすることにより、前記の液状体をなす溶液から溶媒が蒸発し難くなる。
なお、前記開口部112c内の近傍での雰囲気の、前記気体の分圧を第1の分圧にするための制御としては、特に限定されることはないものの、例えば前記溶媒を前記隔壁112(有機バンク112b)上に吐出することにより、行うのが好ましい。また、これに代えて、予め基板2上に前記溶媒をスピンコート法で塗布しておいてもよく、さらには、密閉容器内に予め前記溶媒を配置しておいてもよい。ただし、これらの溶媒は、開口部112c近傍での雰囲気の調整のために配置するもので、特にスピンコート法で塗布した場合においても、基本的には液状のままで基板2上に残すことなく、蒸発させて前記雰囲気中の溶剤蒸気濃度を高めるために用いられるものである。
Then, the liquid material is selectively disposed in the
In addition, although control in order to make the partial pressure of the said gas into the 1st partial pressure of the atmosphere in the vicinity in the said
ここで、液滴吐出法による液滴吐出を行う液滴吐出装置としては、図4(a)に示すような液滴吐出ヘッド310を備えて構成されたものが好適に用いられる。液滴吐出ヘッド310は、例えばステンレス製のノズルプレート312と振動板313とを備え、両者を仕切部材(リザーバプレート)314を介して接合したものである。ノズルプレート312と振動板313との間には、仕切部材314によって複数の空間315と液溜まり316とが形成されている。各空間315と液溜まり316の内部は液状体で満たされており、各空間315と液溜まり316とは供給口317を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート312には、空間315から液状体を噴射するためのノズル孔318が一列に配列された状態で複数形成されている。一方、振動板313には、液溜まり316に液状体を供給するための孔319が形成されている。
Here, as a droplet discharge device that performs droplet discharge by the droplet discharge method, a device that includes a
また、振動板313の空間315に対向する面と反対側の面上には、図4(b)に示すように圧電素子(ピエゾ素子)320が接合されている。この圧電素子320は、一対の電極321の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子320が接合されている振動板313は、圧電素子320と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間315の容積が増大するようになっている。したがって、空間315内に増大した容積分に相当する液状体が、液溜まり316から供給口317を介して流入する。また、このような状態から圧電素子320への通電を解除すると、圧電素子320と振動板313はともに元の形状に戻る。したがって、空間315も元の容積に戻ることから、空間315内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル孔318から基板に向けて液状体の液滴322が吐出される。
なお、液滴吐出ヘッド310の構造としては、前記の圧電素子320を用いたピエゾジェットタイプ以外の、公知の方式のものを採用してもよい。
Also, a piezoelectric element (piezo element) 320 is joined to the surface of the
As the structure of the
また、このような液滴吐出ヘッド310については、例えば減圧ポンプ付きの密閉空間内に配置しておき、この密閉空間内に前記基板2を入れて液状体の配置(吐出)を行う。
すなわち、このような液滴吐出ヘッド310により、正孔注入/輸送層用の前記液状体を、1滴あたり例えば20ピコリットルで吐出し、開口部112c内に所定の量の液状体を配置する。また、前述したように、液状体の吐出とは別に、開口部112c内の近傍での雰囲気における、前記液状体中の前記溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を、該液状体をなす溶液が過飽和状態になる第1の分圧に制御しておく。すると、前記開口部112c内に配置された液状体に結晶核が生成する。
In addition, such a
That is, with such a
ここで、液状体近傍での前記気体(液状体をなす溶液の溶媒と同じ成分からなる気体)の分圧が低いと、溶媒が液状体から蒸発し易いため、液状体をなす溶液の濃度が急上昇して溶液の過飽和度も急激に高くなり、多数の結晶核が形成されて溶質が粉末化し易くなる。これに対して、前記のように吐出とその雰囲気の調整を行えば、液状体をなす溶液が比較的低い過飽和度の過飽和状態で安定する(すなわち、液状体をなす溶液の過飽和度の上昇度合いが穏やかになる)ため、少数(理想的には1個)の核だけが生成する。なお、単結晶の薄膜を形成するためには、1個の核が生成された後にこの核のみを結晶成長させ、他の核形成を生じさせないようにする必要がある。しかし、液状体配置直後の液状体近傍での前記気体の分圧が高いままであると、更なる核が生成されることになる。 Here, if the partial pressure of the gas in the vicinity of the liquid (gas consisting of the same component as the solvent of the solution forming the liquid) is low, the solvent easily evaporates from the liquid, so the concentration of the solution forming the liquid is The temperature rapidly rises and the supersaturation degree of the solution also increases rapidly, and a large number of crystal nuclei are formed, so that the solute is easily powdered. On the other hand, by adjusting the discharge and the atmosphere as described above, the liquid solution is stabilized in a supersaturated state having a relatively low supersaturation level (that is, the degree of increase in the supersaturation degree of the solution forming the liquid material). Only a few (ideally one) nuclei are generated. In order to form a single-crystal thin film, it is necessary to grow only one nucleus after one nucleus is generated and not to cause another nucleus formation. However, if the partial pressure of the gas in the vicinity of the liquid just after the liquid is arranged remains high, further nuclei are generated.
そこで、本発明では、前記結晶核の生成後に、この液状体近傍での前記気体の分圧を、前記の既に生成した結晶核が結晶成長可能となり、したがって更なる結晶核の生成よりも結晶成長が優先的に起こる第2の分圧、例えば前記溶媒の飽和蒸気圧の1/10〜1/100に低下させる。このような前記第1の分圧から第2の分圧への分圧低下処理については、前記液状体に少数(理想的には1個)の結晶核が生成した後、直ちに行う。例えば、液状体の配置を終了させる同時に前記減圧ポンプを稼働させ、密閉空間内を、前記第1の分圧(飽和蒸気圧と同じかこれとほぼ同じ分圧)から第2の分圧、例えば1.3Pa(10−2torr)にまで1〜10秒間で低下させ、この状態を例えば6時間保持する。すると、結晶成長が始まり、これによって前記形成材料からなる結晶性薄膜が形成され、この結晶性薄膜から図5に示すように正孔注入/輸送層151が形成される。
なお、正孔注入/輸送層の形成材料となる再結晶性を有した低分子系材料としては、前記のトリフェニルアミン以外にも、例えばCuPc(銅フタロシアニン)や、さらに以下の化合物1〜14等が使用可能である。
Therefore, in the present invention, after the formation of the crystal nuclei, the partial pressure of the gas in the vicinity of the liquid is made to allow the crystal nuclei that have already been generated to grow, so that the crystal growth is higher than the formation of further crystal nuclei. Is reduced to a second partial pressure that occurs preferentially, for example, 1/10 to 1/100 of the saturated vapor pressure of the solvent. Such partial pressure reduction processing from the first partial pressure to the second partial pressure is performed immediately after a small number (ideally one) crystal nucleus is generated in the liquid. For example, at the same time as the arrangement of the liquid material is finished, the pressure reducing pump is operated, and the sealed space is moved from the first partial pressure (same or substantially the same partial pressure as the saturated vapor pressure) to the second partial pressure, for example, The pressure is reduced to 1.3 Pa (10 −2 torr) in 1 to 10 seconds, and this state is maintained for 6 hours, for example. Then, crystal growth starts, thereby forming a crystalline thin film made of the forming material, and a hole injection /
In addition to the above triphenylamine, examples of the low molecular weight material having recrystallization properties used as a material for forming the hole injection / transport layer include CuPc (copper phthalocyanine) and the following compounds 1 to 14. Etc. can be used.
次いで、図6に示すように前記開口部112c内の結晶性薄膜からなる正孔注入/輸送層151上に発光層150を形成する。この発光層150の形成については、その形成材料として、例えばPPV(ポリ(パラフェニレンビニレン))またはその誘導体の前駆体が好適に用いられる。なお、このPPVまたはその誘導体の前駆体を溶解する溶媒としては、前記の正孔注入/輸送層151を再溶解させない溶媒あるいは分散媒として、特に水やメタノール、エタノール等の極性溶媒が好適に用いられる。
Next, as shown in FIG. 6, a
また、この発光層150の形成にあたっても、前記の液滴吐出法が好適に用いられる。すなわち、前記の発光層形成材料を、前記液滴吐出ヘッド310を用いて開口部112c内の正孔注入/輸送層151上に吐出配置し、その後、これを乾燥処理し、さらに焼成処理することにより、発光層150を形成する。なお、有機EL装置1がフルカラー表示をなすものである場合、各有機EL素子10はそれぞれ赤、緑、青のうちのいずれかの色の発光をなすドットとなり、これらが規則的に配置される必要がある。そこで、その場合には、予め発光層形成材料として各色用のものを3種類用意し、これらを予め設定した位置にそれぞれ選択的に吐出配置することにより、各発光層を形成する。
In forming the
このようにして機能層110を形成したら、従来と同様にして蒸着法等により機能層110および有機バンク112bを覆った状態にCa(カルシウム)を厚さ20nm程度に成膜し、さらにこの上にAl(アルミニウム)を厚さ200nm程度に成膜することにより、図7に示すようにCa/Alの積層構造からなる対向電極(陰極)12を形成する。そして、これにより画素電極(陽極)111と機能層110と対向電極(陰極)12とからなり、特に機能層110を構成する正孔注入/輸送層151が結晶性薄膜によって形成された有機EL素子10を得る。
その後、対向電極12上に保護層、封止樹脂を形成し、さらに封止基板を貼設することにより、有機EL装置1を得る。
When the
Then, the organic EL device 1 is obtained by forming a protective layer and a sealing resin on the
このようにして得られた有機EL装置1において、各ドットを構成する有機EL素子10にあっては、機能層110を構成する正孔注入/輸送層151が結晶性薄膜からなっているので、この結晶性薄膜からなる正孔注入/輸送層151での正孔の移動度が高くなる。したがって、例えばこの正孔注入/輸送層151の膜厚を従来より厚くしても、正孔の移動度が高くなっている分、正孔が注入され輸送されることによって発光層150に到達するまでの時間は変わらなくなる。一方、陽極(画素電極111)側からの不純物イオンが可動イオンとなって正孔注入/輸送層151中を発光層151側に移動するが、正孔注入/輸送層151の膜厚を従来より厚くすることにより、この不純物イオンが発光層150に到達するまでの時間を遅らせることができ、さらに、正孔注入/輸送層151中での不純物イオンの濃度を下げることもできる。したがって、この不純物イオンに起因する発光層150や正孔注入/輸送層151の機能劣化を防止することができ、これにより長寿命化などの特性向上を図ることができる。また、正孔の移動度が高くなることにより、ジュール熱などによる電気効率の低下が抑えられ、これによって表示の高輝度化、さらには高精細化等を図ることもできる。
In the organic EL device 1 thus obtained, in the
さらに、結晶性薄膜からなる正孔注入/輸送層151の形成について、特に加熱処理を必要とすることなく、比較的な簡単な操作(手法)でこれを形成することができることから、例えば粒界が無いなど完全性が高い有機結晶薄膜を形成することができ、これにより素子の長寿命化等を図ることができる。
また、液滴吐出法によって各機能層110を選択的に形成することにより、ドット表示が可能になり、したがって得られた有機EL装置1は表示の自由度が高いものとなる。
Furthermore, since the hole injection /
Further, by selectively forming each
(第2の実施形態)
次に、本発明の製造方法の第2の実施形態として、電子注入/輸送層152を結晶性薄膜によって形成する場合について説明する。
前記構成の有機EL装置1を製造するには、まず、前記第1の実施形態と同様にして基板2上に薄膜トランジスタ123や各種配線等を形成し、さらにITOを成膜してこれをパターニングすることにより、画素電極111を形成する。続いて、図3に示したように無機バンク112aを形成しさらにこの無機バンク112a上に樹脂からなる有機バンク112bを形成し、これによって画素電極111上に略矩形の開口部112cを形成する。そして、無機バンク112a、有機バンク112bで囲まれた開口部112cに対して酸素プラズマ-CF4プラズマの連続処理を行うことにより、あるいは自己組織化膜を形成することにより、基板2上の濡れ性を制御する。
(Second Embodiment)
Next, as a second embodiment of the manufacturing method of the present invention, a case where the electron injection /
In order to manufacture the organic EL device 1 having the above-described configuration, first, as in the first embodiment, a
次いで、正孔注入/輸送層の形成材料として、例えば3,4−ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とポリスチレンスルフォン酸(PSS)との混合物を主成分とし、これを水等の分散媒に分散させてなる液状体を用意する。そして、この正孔注入/輸送層形成材料を、前記液滴吐出ヘッド310を用いて開口部112c内の画素電極111上に吐出配置し、その後、これを乾燥処理し、さらに焼成処理することにより、正孔注入/輸送層151を形成する。
Next, as a material for forming the hole injection / transport layer, for example, a mixture of 3,4-polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid (PSS) is the main component, and this is dispersed in a dispersion medium such as water. Prepare a liquid material. Then, the hole injection / transport layer forming material is ejected and disposed on the
次いで、前記の第1の実施形態と同様にして、発光層形成材料を液滴吐出法によって正孔注入/輸送層151上に吐出配置し、さらに乾燥・焼成を行うことにより、図6に示したように発光層151を形成する。なお、発光層形成材料としては、前記のPPVまたはその誘導体の前駆体に代えて、ポリフルオレン系の高分子系材料を用いることができる。また、本実施形態においても、有機EL装置1がフルカラー表示をなすものである場合、発光層形成材料として赤、緑、青の各色用のものを用意し、これらを選択的に打ち分けるようにする。
Next, in the same manner as in the first embodiment, the light emitting layer forming material is discharged and disposed on the hole injection /
このようにして発光層151を形成した後、本実施形態では、第1の実施形態とは異なり、電子注入/輸送層152を形成する。まず、電子注入/輸送層の形成材料として、本実施形態では再結晶性を有した低分子系材料としてカルシウムアセチルアセトナートを用い、その濃度が例えば0.2重量%となるようにして溶媒(例えば2−ブトキシエタノール)に溶解し、液状体とする。なお、この液状体については、特に限定されることはないものの、前記形成材料(低分子系材料)の濃度として、該形成材料がその飽和濃度の1/10以上となる量を含有する濃度であるのが好ましい。
After forming the
そして、この液状体を前記液滴吐出法によって前記開口部112c内の発光層150上に選択的に配し、電子注入/輸送層152を形成する。なお、この液状体を開口部112c内に配置する操作とは別に、前記第1の実施形態における正孔注入/輸送層151の形成の際と同様にして、これの直前または直後、あるいはこの操作と並行して、開口部112c内の近傍での雰囲気における、前記液状体中の前記溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を、該液状体をなす溶液が過飽和状態になる第1の分圧に制御しておく。ここで、この第1の分圧は、具体的には飽和蒸気圧と同じかこれとほぼ同じ分圧であり、このような分圧にすることにより、前記の液状体をなす溶液から溶媒が蒸発し難くなる。
なお、前記開口部112c内の近傍での雰囲気の、前記気体の分圧を第1の分圧にするための制御としては、第1の実施形態と同様、例えば前記溶媒を前記隔壁112(有機バンク112b)上に吐出することにより、行うのが好ましい。また、これに代えて、予め基板2上に前記溶媒をスピンコート法で塗布しておいてもよく、さらには、密閉容器内に予め前記溶媒を配置しておいてもよい。
Then, the liquid is selectively disposed on the
In addition, as control for making the partial pressure of the gas the first partial pressure of the atmosphere in the vicinity of the
また、このような液状体の吐出による配置に際しても、前記第1の実施形態と同様に、液滴吐出ヘッド310を例えば減圧ポンプ付きの密閉空間内に配置しておき、この密閉空間内に前記基板2を入れて液状体の配置(吐出)を行う。
すなわち、このような液滴吐出ヘッド310により、電子注入/輸送層用の前記液状体を、1滴あたり例えば20ピコリットルで吐出し、開口部112c内に所定の量の液状体を配置する。また、前述したように、液状体の吐出とは別に、開口部112c内の近傍での雰囲気における、前記液状体中の前記溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を、該液状体をなす溶液が過飽和状態になる第1の分圧に制御しておく。すると、前記開口部112c内に配置された液状体に結晶核が生成する。
Also, in the arrangement by discharging the liquid material, similarly to the first embodiment, the
That is, with such a
ここで、液状体近傍での前記気体(液状体をなす溶液の溶媒と同じ成分からなる気体)の分圧が低いと、前述したように溶媒が液状体から蒸発し易いため、液状体をなす溶液の濃度が急上昇して溶液の過飽和度も急激に高くなり、多数の結晶核が形成されて溶質が粉末化し易くなる。これに対して、前記のように吐出とその雰囲気の調整を行えば、液状体をなす溶液が比較的低い過飽和度の過飽和状態で安定する(すなわち、液状体をなす溶液の過飽和度の上昇度合いが穏やかになる)ため、少数(理想的には1個)の核だけが生成する。なお、単結晶の薄膜を形成するためには、1個の核が生成された後にこの核のみを結晶成長させ、他の核形成を生じさせないようにする必要がある。しかし、液状体配置直後の液状体近傍での前記気体の分圧が高いままであると、更なる核が生成されることになる。 Here, if the partial pressure of the gas in the vicinity of the liquid (a gas composed of the same components as the solvent of the solution forming the liquid) is low, the solvent easily evaporates from the liquid as described above. As the concentration of the solution rises rapidly, the degree of supersaturation of the solution also rises rapidly, and a large number of crystal nuclei are formed, so that the solute is easily powdered. On the other hand, by adjusting the discharge and the atmosphere as described above, the liquid solution is stabilized in a supersaturated state having a relatively low supersaturation level (that is, the degree of increase in the supersaturation degree of the solution forming the liquid material). Only a few (ideally one) nuclei are generated. In order to form a single-crystal thin film, it is necessary to grow only one nucleus after one nucleus is generated and not to cause another nucleus formation. However, if the partial pressure of the gas in the vicinity of the liquid just after the liquid is arranged remains high, further nuclei are generated.
そこで、本実施形態においても、前記結晶核の生成後に、この液状体近傍での前記気体の分圧を、前記の既に生成した結晶核が結晶成長可能となり、したがって更なる結晶核の生成よりも結晶成長が優先的に起こる第2の分圧、例えば前記溶媒の飽和蒸気圧の1/10〜1/100に低下させる。このような前記第1の分圧から第2の分圧への分圧低下処理については、前記液状体に少数(理想的には1個)の結晶核が生成した後、直ちに行う。例えば、液状体の配置を終了させる同時に前記減圧ポンプを稼働させ、密閉空間内を、前記第1の分圧(飽和蒸気圧と同じかこれとほぼ同じ分圧)から第2の分圧、例えば1.3Pa(10−2torr)にまで1〜10秒間で低下させ、この状態を例えば6時間保持する。すると、結晶成長が始まり、これによって前記形成材料からなる結晶性薄膜が形成され、この結晶性薄膜から図8に示すように電子注入/輸送層152が形成される。
なお、電子注入/輸送層の形成材料となる再結晶性を有した低分子系材料としては、前記のカルシウムアセチルアセトナート以外にも、例えばLiキノリロールや以下の化合物15〜18等が使用可能である。
Therefore, also in the present embodiment, after the generation of the crystal nuclei, the partial pressure of the gas in the vicinity of the liquid is made to allow the crystal nuclei that have already been generated to grow crystals, and thus more than the generation of further crystal nuclei. The second partial pressure at which crystal growth occurs preferentially, for example, 1/10 to 1/100 of the saturated vapor pressure of the solvent is reduced. Such partial pressure reduction processing from the first partial pressure to the second partial pressure is performed immediately after a small number (ideally one) crystal nucleus is generated in the liquid. For example, at the same time as the arrangement of the liquid material is finished, the pressure reducing pump is operated, and the sealed space is moved from the first partial pressure (same or substantially the same partial pressure as the saturated vapor pressure) to the second partial pressure, for example, The pressure is reduced to 1.3 Pa (10 −2 torr) in 1 to 10 seconds, and this state is maintained for 6 hours, for example. Then, crystal growth starts, thereby forming a crystalline thin film made of the forming material, and an electron injection /
In addition to the above-mentioned calcium acetylacetonate, for example, Li quinololol or the following compounds 15 to 18 can be used as a low molecular weight material having recrystallization properties as a material for forming an electron injection / transport layer. is there.
このようにして電子注入/輸送層152を形成し、これにより機能層110を形成したら、第1の実施形態と同様にして蒸着法等により機能層110および有機バンク112bを覆った状態にCa(カルシウム)を成膜し、さらにこの上にAl(アルミニウム)を成膜することにより、図9に示すようにCa/Alの積層構造からなる対向電極(陰極)12を形成する。そして、これにより画素電極(陽極)111と機能層110と対向電極(陰極)12とからなり、特に機能層110を構成する電子注入/輸送層152が結晶性薄膜によって形成された有機EL素子10を得る。
その後、対向電極12上に保護層、封止樹脂を形成し、さらに封止基板を貼設することにより、有機EL装置1を得る。
After the electron injection /
Then, the organic EL device 1 is obtained by forming a protective layer and a sealing resin on the
このようにして得られた有機EL装置1において、特に機能層110を構成する電子注入/輸送層152が結晶性薄膜によって形成された有機EL素子10にあっては、この結晶性薄膜からなる電子注入/輸送層152での正孔の移動度が高くなる。したがって、例えばこの電子注入/輸送層152の膜厚を従来より厚くしても、電子の移動度が高くなっている分、電子が注入され輸送されることによって発光層150に到達するまでの時間は変わらなくなる。一方、陰極(対向電極12)側からの不純物イオンが可動イオンとなって電子注入/輸送層152中を発光層150側に移動するが、電子注入/輸送層152の膜厚を従来より厚くすることにより、この不純物イオンが発光層150に到達するまでの時間を遅らせることができ、さらに、電子注入/輸送層152中での不純物イオンの濃度を下げることもできる。したがって、この不純物イオンに起因する発光層150や電子注入/輸送層152の機能劣化を防止することができ、これにより長寿命化などの特性向上を図ることができる。また、電子の移動度が高くなることにより、ジュール熱などによる電気効率の低下が抑えられ、これによって表示の高輝度化、さらには高精細化等を図ることもできる。
In the organic EL device 1 thus obtained, in particular, in the
さらに、結晶性薄膜からなる電子注入/輸送層152の形成について、特に加熱処理を必要とすることなく、比較的な簡単な操作(手法)でこれを形成することができることから、例えば粒界が無いなど完全性が高い有機結晶薄膜を形成することができ、これにより素子の長寿命化等を図ることができる。
また、液滴吐出法によって各機能層110を選択的に形成することにより、ドット表示が可能になり、したがって得られた有機EL装置1は表示の自由度が高いものとなる。
Further, regarding the formation of the electron injection /
Further, by selectively forming each
(第3の実施形態)
次に、本発明の製造方法の第3の実施形態として、発光層150を結晶性薄膜によって形成する場合について説明する。
前記構成の有機EL装置1を製造するには、まず、前記第2の実施形態と同様にして基板2上に正孔注入/輸送層151までを形成する。
(Third embodiment)
Next, a case where the
In order to manufacture the organic EL device 1 having the above configuration, first, up to the hole injection /
次いで、発光層150を形成するが、この発光層の形成材料として、本実施形態では再結晶性を有した低分子系材料としてキノリノール−アルミニウム錯体(Alq3)を用い、その濃度が例えば0.2重量%となるようにして溶媒(例えば2,3−dihydrobenzofurane)に溶解し、液状体とする。なお、この液状体については、特に限定されることはないものの、前記形成材料(低分子系材料)の濃度として、該形成材料がその飽和濃度の1/10以上となる量を含有する濃度であるのが好ましい。
Next, the
そして、この液状体を前記液滴吐出法によって前記開口部112c内の正孔注入/輸送層151上に選択的に配し、発光層150を形成する。なお、この液状体を開口部112c内に配置する操作とは別に、前記第1の実施形態における正孔注入/輸送層151の形成の際と同様にして、これの直前または直後、あるいはこの操作と並行して、開口部112c内の近傍での雰囲気における、前記液状体中の前記溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を、該液状体をなす溶液が過飽和状態になる第1の分圧に制御しておく。ここで、この第1の分圧は、具体的には飽和蒸気圧と同じかこれとほぼ同じ分圧であり、このような分圧にすることにより、前記の液状体をなす溶液から溶媒が蒸発し難くなる。
なお、前記開口部112c内の近傍での雰囲気の、前記気体の分圧を第1の分圧にするための制御としては、第1の実施形態と同様、例えば前記溶媒を前記隔壁112(有機バンク112b)上に吐出することにより、行うのが好ましい。また、これに代えて、予め基板2上に前記溶媒をスピンコート法で塗布しておいてもよく、さらには、密閉容器内に予め前記溶媒を配置しておいてもよい。
Then, the liquid material is selectively disposed on the hole injection /
In addition, as control for making the partial pressure of the gas the first partial pressure of the atmosphere in the vicinity of the
また、このような液状体の吐出による配置に際しても、前記第1の実施形態と同様に、液滴吐出ヘッド310を例えば減圧ポンプ付きの密閉空間内に配置しておき、この密閉空間内に前記基板2を入れて液状体の配置(吐出)を行う。
すなわち、このような液滴吐出ヘッド310により、発光層用の前記液状体を、1滴あたり例えば20ピコリットルで吐出し、開口部112c内に所定の量の液状体を配置する。また、前述したように、液状体の吐出とは別に、開口部112c内の近傍での雰囲気における、前記液状体中の前記溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を、該液状体をなす溶液が過飽和状態になる第1の分圧に制御しておく。すると、前記開口部112c内に配置された液状体に結晶核が生成する。
Also, in the arrangement by discharging the liquid material, similarly to the first embodiment, the
That is, with such a
ここで、液状体近傍での前記気体(液状体をなす溶液の溶媒と同じ成分からなる気体)の分圧が低いと、前述したように溶媒が液状体から蒸発し易いため、液状体をなす溶液の濃度が急上昇して溶液の過飽和度も急激に高くなり、多数の結晶核が形成されて溶質が粉末化し易くなる。これに対して、前記のように吐出とその雰囲気の調整を行えば、液状体をなす溶液が比較的低い過飽和度の過飽和状態で安定する(すなわち、液状体をなす溶液の過飽和度の上昇度合いが穏やかになる)ため、少数(理想的には1個)の核だけが生成する。なお、単結晶の薄膜を形成するためには、1個の核が生成された後にこの核のみを結晶成長させ、他の核形成を生じさせないようにする必要がある。しかし、液状体配置直後の液状体近傍での前記気体の分圧が高いままであると、更なる核が生成されることになる。 Here, if the partial pressure of the gas in the vicinity of the liquid (a gas composed of the same components as the solvent of the solution forming the liquid) is low, the solvent easily evaporates from the liquid as described above. As the concentration of the solution rises rapidly, the degree of supersaturation of the solution also rises rapidly, and a large number of crystal nuclei are formed, so that the solute is easily powdered. On the other hand, by adjusting the discharge and the atmosphere as described above, the liquid solution is stabilized in a supersaturated state having a relatively low supersaturation level (that is, the degree of increase in the supersaturation degree of the solution forming the liquid material). Only a few (ideally one) nuclei are generated. In order to form a single-crystal thin film, it is necessary to grow only one nucleus after one nucleus is generated and not to cause another nucleus formation. However, if the partial pressure of the gas in the vicinity of the liquid just after the liquid is arranged remains high, further nuclei are generated.
そこで、本実施形態においても、前記結晶核の生成後に、この液状体近傍での前記気体の分圧を、前記の既に生成した結晶核が結晶成長可能となり、したがって更なる結晶核の生成よりも結晶成長が優先的に起こる第2の分圧、例えば前記溶媒の飽和蒸気圧の1/10〜1/100に低下させる。このような前記第1の分圧から第2の分圧への分圧低下処理については、前記液状体に少数(理想的には1個)の結晶核が生成した後、直ちに行う。例えば、液状体の配置を終了させる同時に前記減圧ポンプを稼働させ、密閉空間内を、前記第1の分圧(飽和蒸気圧と同じかこれとほぼ同じ分圧)から第2の分圧、例えば1.3Pa(10−2torr)にまで1〜10秒間で低下させ、この状態を例えば6時間保持する。すると、結晶成長が始まり、これによって前記形成材料からなる結晶性薄膜が形成され、この結晶性薄膜から図6に示したように発光層150が形成される。
なお、発光層の形成材料となる再結晶性を有した低分子系材料としては、前記のキノリノール−アルミニウム錯体以外にも、例えばp−ターフェニル等が使用可能である。
Therefore, also in the present embodiment, after the generation of the crystal nuclei, the partial pressure of the gas in the vicinity of the liquid is made to allow the crystal nuclei that have already been generated to grow crystals, and thus more than the generation of further crystal nuclei. The second partial pressure at which crystal growth occurs preferentially, for example, 1/10 to 1/100 of the saturated vapor pressure of the solvent is reduced. Such partial pressure reduction processing from the first partial pressure to the second partial pressure is performed immediately after a small number (ideally one) crystal nucleus is generated in the liquid. For example, at the same time as the arrangement of the liquid material is finished, the pressure reducing pump is operated, and the sealed space is moved from the first partial pressure (same or substantially the same partial pressure as the saturated vapor pressure) to the second partial pressure, for example, The pressure is reduced to 1.3 Pa (10 −2 torr) in 1 to 10 seconds, and this state is maintained for 6 hours, for example. Then, crystal growth starts, thereby forming a crystalline thin film made of the forming material, and a
In addition to the quinolinol-aluminum complex, p-terphenyl, for example, can be used as the low molecular weight material having recrystallizing properties for forming the light emitting layer.
このようにして発光層150を形成したら、前記第1の実施形態と同様にして蒸着法等により発光層150および有機バンク112bを覆った状態にCa(カルシウム)を成膜し、さらにこの上にAl(アルミニウム)を成膜することにより、図7に示すようにCa/Alの積層構造からなる対向電極(陰極)12を形成する。そして、これにより画素電極(陽極)111と機能層110と対向電極(陰極)12とからなり、特に機能層110を構成する発光層150が結晶性薄膜によって形成された有機EL素子10を得る。
その後、対向電極12上に保護層、封止樹脂を形成し、さらに封止基板を貼設することにより、有機EL装置1を得る。
After forming the
Then, the organic EL device 1 is obtained by forming a protective layer and a sealing resin on the
このようにして得られた有機EL装置1において、特に機能層110を構成する発光層152が結晶性薄膜により形成された有機EL素子10にあっては、この結晶性薄膜からなる発光層150での電子や正孔の移動度が高くなることから、発光層150の膜厚を従来より厚くしても、電子と正孔とが再結合することによるエキシトンの生成が低下することがない。そして、このように発光層150の膜厚を従来より厚くすると、エキシトンの移動が局部的に集中することで生じるエキシトン間の衝突が、発光層150が広くなることで起こり難くなり、したがってこの衝突に起因してエキシトンによる発光作用が打ち消されてしまうといった現象が低減し、発光効率が高まる。
In the organic EL device 1 thus obtained, particularly in the
また、陽極(画素電極111)や陰極(対向電極12)側からの不純物イオンが可動イオンとなって発光層150内に移動するが、発光層150の膜厚を従来より厚くすることにより、発光層150中での不純物イオン濃度を低くすることができ、したがってこの不純物イオンに起因する発光層150の劣化を軽減することができる。
よって、長寿命化などの特性向上を図ることができ、また、正孔や電子、さらにエキシトンの移動度が高くなることにより、ジュール熱などによる電気効率の低下が抑えられ、これによって表示の高輝度化、さらには高精細化等を図ることもできる。
Further, impurity ions from the anode (pixel electrode 111) or cathode (counter electrode 12) side become movable ions and move into the
Therefore, it is possible to improve the characteristics such as extending the life, and the mobility of holes, electrons, and excitons can be increased, so that a decrease in electrical efficiency due to Joule heat can be suppressed. Brightness and further high definition can also be achieved.
また、このように発光層150が結晶性薄膜からなることにより、これが異方性を有することによって得られる有機EL素子10が偏光性を有するものとなる。したがって、例えば偏光板を挿入した際、これによる減衰が最小限に抑えられることから、必要輝度を下げることが可能となる。よって、これからも長寿命化を図ることが可能になる。
さらに、結晶性薄膜からなる発光層150の形成について、特に加熱処理を必要とすることなく、比較的な簡単な操作(手法)でこれを形成することができることから、例えば粒界が無いなど完全性が高い有機結晶薄膜を形成することができ、これにより素子の長寿命化等を図ることができる。
また、液滴吐出法によって各機能層110を選択的に形成することにより、ドット表示が可能になり、したがって得られた有機EL装置1は表示の自由度が高いものとなる。
In addition, when the
Furthermore, since the light-emitting
Further, by selectively forming each
なお、前記実施形態では、機能層110を構成する層のうち、正孔注入/輸送層151のみを結晶性薄膜とする場合と、電子注入/輸送層152のみを結晶性薄膜とする場合と、発光層152のみを結晶性薄膜とする場合とについて説明したが、本発明はこれらに限定されることなく、機能層110を構成する層のうちのいずれか二つを結晶性薄膜としてもよく、もちろん正孔注入/輸送層151と発光層150と電子注入/輸送層152の全てを結晶性薄膜としてもよい。
In the embodiment, among the layers constituting the
次に、前記構成からなる有機EL素子10を備えた電子機器の具体例について説明する。
図10は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図10において、符号600は携帯電話本体を示し、符号601は前記の有機EL素子10を構成要素として備えた表示部を示している。
この電子機器にあっては、前記の長寿命化等の特性向上が図られた有機EL素子10を表示部の構成要素として備えているので、表示部について十分特性向上が図られたものとなる。
なお、本発明の有機EL素子は、例えばワープロ、パソコン等の携帯型情報処理装置や、腕時計型電子機器など、各種の電子機器における表示部として好適に用いることができる。
Next, a specific example of an electronic device including the
FIG. 10 is a perspective view showing an example of a mobile phone. In FIG. 10,
In this electronic apparatus, since the
The organic EL element of the present invention can be suitably used as a display unit in various electronic devices such as portable information processing devices such as word processors and personal computers, and wristwatch type electronic devices.
1…有機EL装置、10…有機EL素子、12…対向電極(陰極[第2の電極])、
110…機能層、111…画素電極(陽極[第1の電極])、
112…隔壁、112a…無機バンク、112b…有機バンク、
150…発光層、151…正孔注入/輸送層、152…電子注入/輸送層、
600…携帯電話本体(電子機器)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Organic EL apparatus, 10 ... Organic EL element, 12 ... Counter electrode (cathode [2nd electrode]),
110 ... functional layer, 111 ... pixel electrode (anode [first electrode]),
112 ... partition wall, 112a ... inorganic bank, 112b ... organic bank,
150 ... light emitting layer, 151 ... hole injection / transport layer, 152 ... electron injection / transport layer,
600 ... Mobile phone body (electronic equipment)
Claims (13)
前記機能層を構成する層を形成する工程は、
前記機能層を構成する少なくとも一つの層の形成材料として、再結晶性を有した低分子系材料からなる形成材料を用意し、この形成材料を溶媒に溶解して液状体に調整し、得られた液状体を前記第1の電極上の所定位置に配置する工程と、
前記液状体から、前記形成材料からなる結晶性薄膜を形成する工程と、を備えたことを特徴とする有機EL素子の製造方法。 In a method of manufacturing an organic EL element comprising a first electrode, a second electrode, and a functional layer having at least a light emitting layer provided between the first electrode and the second electrode,
The step of forming a layer constituting the functional layer includes:
As a forming material of at least one layer constituting the functional layer, a forming material made of a low molecular weight material having recrystallization property is prepared, and this forming material is dissolved in a solvent to prepare a liquid. Placing the liquid material at a predetermined position on the first electrode;
And a step of forming a crystalline thin film made of the forming material from the liquid material.
前記配置後の液状体の近傍での前記溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を、該液状体をなす溶液が過飽和状態になる第1の分圧に制御することにより、前記液状体に結晶核を生成させる工程と、
前記結晶核の生成後に、この液状体近傍での前記気体の分圧を、前記結晶核が結晶成長可能となる第2の分圧に低下させることにより、前記形成材料からなる結晶性薄膜を形成する工程と、を備えたことを特徴とする請求項1記載の有機EL素子の製造方法。 The step of forming the crystalline thin film includes:
By controlling the partial pressure of the gas composed of the same component as the solvent in the vicinity of the liquid after the arrangement to the first partial pressure at which the solution forming the liquid becomes supersaturated, the liquid is crystallized. Generating a nucleus; and
After the generation of the crystal nuclei, the partial pressure of the gas in the vicinity of the liquid is reduced to a second partial pressure at which the crystal nuclei can grow crystals, thereby forming a crystalline thin film made of the forming material. The method of manufacturing an organic EL element according to claim 1, further comprising:
前記正孔注入/輸送層が、再結晶性を有した低分子系材料からなる結晶性薄膜によって形成されていることを特徴とする有機EL素子。 In an organic EL element comprising a first electrode, a second electrode, and a functional layer having at least a light emitting layer and a hole injection / transport layer provided between the electrodes,
The organic EL device, wherein the hole injection / transport layer is formed of a crystalline thin film made of a low molecular material having recrystallization.
前記電子注入/輸送層が、再結晶性を有した低分子系材料からなる結晶性薄膜によって形成されていることを特徴とする有機EL素子。 In an organic EL element comprising a first electrode, a second electrode, and a functional layer having at least a light-emitting layer and an electron injection / transport layer provided between the electrodes,
An organic EL device, wherein the electron injection / transport layer is formed of a crystalline thin film made of a low molecular material having recrystallization.
An electronic apparatus comprising the organic EL element obtained by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 9, or the organic EL element according to any one of claims 10 to 12. .
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