JP2010102983A - Organic el element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機ＥＬ素子に関する。 The present invention relates to an organic EL element.
特許文献１，２に示すように、一対の電極層で挟まれる発光層を含む有機機能層を支持基板の主面に設け、光の取り出し効率を高めるための有機キャッピング層をさらにその上に重ねて設けた有機ＥＬ素子が提案されている。特許文献１，２は、有機キャッピング層をα−ＮＰＤ、ＴＰＤ又はｍ−ＭＴＤＡＴＡで構成すること、有機キャッピング層の有機材料のガラス転移点Ｔｇを有機機能層を構成する各層の有機材料よりも低くし、有機キャッピング層の有機材料を蒸着した後に有機機能層を流動化させずに有機キャッピング層を流動化させることに言及している。 As shown in Patent Documents 1 and 2, an organic functional layer including a light emitting layer sandwiched between a pair of electrode layers is provided on the main surface of the support substrate, and an organic capping layer for further enhancing light extraction efficiency is further stacked thereon. An organic EL element provided has been proposed. In Patent Documents 1 and 2, the organic capping layer is composed of α-NPD, TPD or m-MTDATA, and the glass transition point Tg of the organic material of the organic capping layer is lower than the organic material of each layer constituting the organic functional layer. In addition, after the organic material of the organic capping layer is deposited, the organic capping layer is fluidized without fluidizing the organic functional layer.
一般的に、分子性物質の融点Ｔｍは、分子形状の対称性が低くなると小さくなる。これは、分子形状の対称性が低くなると、固体を構成する分子間の隙間が多くなり、固体を構成する分子間に働く分子間力が弱くなるからである。 In general, the melting point Tm of a molecular substance decreases as the symmetry of the molecular shape decreases. This is because when the symmetry of the molecular shape is lowered, the gaps between the molecules constituting the solid are increased, and the intermolecular force acting between the molecules constituting the solid is weakened.
このため、有機キャッピング層の有機材料の融点Ｔｍ又はガラス転移点Ｔｇを小さくしようとすると、分子形状の対称性が低くなる分子性物質すなわちモル質量が大きい分子性物質からなる有機材料を選択することになる。実際、特許文献１，２が言及しているα−ＮＰＤ、ＴＰＤ及びｍ−ＭＴＤＡＴＡのモル質量は、それぞれ、５８９ｇ／ｍｏｌ、５１７ｇ／ｍｏｌ及び６２２ｇ／ｍｏｌであり、特許文献１，２の有機ＥＬ素子では、モル質量がかなり大きい分子性物質からなる有機材料で有機キャッピング層を構成している。 For this reason, when the melting point Tm or the glass transition point Tg of the organic material of the organic capping layer is to be reduced, a molecular material having a low molecular shape symmetry, that is, an organic material having a large molar mass is selected. become. Actually, the molar masses of α-NPD, TPD, and m-MTDATA mentioned in Patent Documents 1 and 2 are 589 g / mol, 517 g / mol, and 622 g / mol, respectively. In the device, the organic capping layer is formed of an organic material made of a molecular substance having a considerably large molar mass.
しかし、モル質量が大きい分子性物質からなる有機材料で有機キャッピング層を構成する場合、有機材料を蒸着するときの回り込み性が低下するため、蒸着すべき箇所に有機材料が回り込むことができず、有機キャッピング層にピンホール等の欠陥が生じやすくなる。 However, when the organic capping layer is composed of an organic material made of a molecular substance having a large molar mass, the wraparound property when the organic material is deposited is reduced, so the organic material cannot wrap around the place to be deposited, Defects such as pinholes are likely to occur in the organic capping layer.
本発明は、この問題を解決するためになされたもので、有機キャッピング層のステップカバレッジを良好にすることができる有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide an organic EL element that can improve the step coverage of the organic capping layer.
請求項１に記載の有機ＥＬ素子は、支持基板と、前記支持基板上に形成され、電荷輸送材料を含有し、正孔と電子とを結合させて発光する有機機能層と、前記支持基板上であって、前記有機機能層と空隙を介して併設される絶縁層と、前記有機機能層上から前記空隙を介して前記絶縁層上にまで連続して形成され、モル質量が前記電荷輸送材料のモル質量よりも小さい分子性物質を含む有機キャッピング層と、を備える。 The organic EL device according to claim 1 is formed on a support substrate, an organic functional layer formed on the support substrate, containing a charge transport material, and combining holes and electrons to emit light, and on the support substrate. An insulating layer provided together with the organic functional layer via a void, and continuously formed from the organic functional layer to the insulating layer via the void, and having a molar mass of the charge transporting material An organic capping layer containing a molecular substance smaller than the molar mass of the organic capping layer.
請求項２に記載の有機ＥＬ装置は、請求項１に記載の有機ＥＬ素子において、前記分子性物質のモル質量が４２９ｇ／ｍｏｌ以下である。 The organic EL device according to claim 2 is the organic EL element according to claim 1, wherein the molecular substance has a molar mass of 429 g / mol or less.
請求項３に記載の有機ＥＬ装置は、請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ素子において、前記分子性物質がナフタレン、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オリゴフェニル誘導体、リチウム錯体及び亜鉛錯体、並びにナフタレンにさらに別の環がオルト縮合又はペリ縮合したナフタレン誘導体からなる群より選択される。 The organic EL device according to claim 3 is the organic EL element according to claim 1 or 2, wherein the molecular substance is naphthalene, an oxadiazole derivative, an oxazole derivative, an oligophenyl derivative, a lithium complex, and a zinc complex. , As well as a naphthalene derivative in which another ring is ortho-fused or peri-fused to naphthalene.
請求項４に記載の有機ＥＬ装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子において、前記有機キャッピング層が前記分子性物質を２５重量％以上含む。 The organic EL device according to claim 4 is the organic EL element according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic capping layer contains 25% by weight or more of the molecular substance.
請求項５に記載の有機ＥＬ装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の有機ＥＬ素子において、前記有機キャッピング層の融点が１７５℃以下である。 The organic EL device according to claim 5 is the organic EL element according to any one of claims 1 to 4, wherein the melting point of the organic capping layer is 175 ° C. or lower.
請求項６に記載の有機ＥＬ装置は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬ素子において、前記有機キャッピング層が混合物である。 The organic EL device according to claim 6 is the organic EL element according to any one of claims 1 to 5, wherein the organic capping layer is a mixture.
請求項７に記載の有機ＥＬ素子は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の有機ＥＬ素子において、前記有機キャッピング層の吸収ピーク波長が３２１ｎｍ以下である。 The organic EL device according to claim 7 is the organic EL device according to any one of claims 1 to 6, wherein an absorption peak wavelength of the organic capping layer is 321 nm or less.
請求項８に記載の有機ＥＬ装置は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の有機ＥＬ素子において、前記有機キャッピング層のエネルギーギャップが３．３ｅＶ以上である。 The organic EL device according to claim 8 is the organic EL element according to any one of claims 1 to 7, wherein an energy gap of the organic capping layer is 3.3 eV or more.
請求項９の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の有機ＥＬ素子において、前記有機キャッピング層が電子輸送性材料からなる。 According to a ninth aspect of the present invention, in the organic EL device according to any one of the first to eighth aspects, the organic capping layer is made of an electron transporting material.
請求項１０に記載の有機ＥＬ素子は、支持基板と、前記支持基板上に形成される第１電極層と、前記第１電極層上に形成され、電荷輸送材料を含有し、正孔と電子とを結合させて発光する有機機能層と、前記有機機能層を被覆する第２電極層と、モル質量が前記有機機能層を構成する電荷輸送材料のモル質量よりも小さい分子性物質を含む有機キャッピング層と、を備え、平面視して前記有機機能層と前記第２電極層とが重なる領域に凹部が形成され、前記有機キャッピング層が前記凹部を充填する。 The organic EL device according to claim 10, comprising a support substrate, a first electrode layer formed on the support substrate, a charge transport material formed on the first electrode layer, holes and electrons An organic functional layer that emits light by combining the organic functional layer, a second electrode layer that covers the organic functional layer, and an organic material that includes a molecular substance whose molar mass is smaller than the molar mass of the charge transport material constituting the organic functional layer A recess is formed in a region where the organic functional layer and the second electrode layer overlap in plan view, and the organic capping layer fills the recess.
本発明によれば、有機キャッピング層のステップカバレッジを良好にすることができる有機ＥＬ素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the organic EL element which can make the step coverage of an organic capping layer favorable can be provided.
＜１ 有機ＥＬ素子１０２の構造＞
（１．１）有機ＥＬ素子１０２の概略；
図１及び図２は、本発明の実施形態の有機ＥＬ素子１０２の模式図である。図１は、有機ＥＬ素子１０２の平面図、図２は、有機ＥＬ素子１０２の断面図となっている。図１及び図２に示す有機ＥＬ素子１０２は、画像を表示する画像表示装置に用いられる。
<1 Structure of the organic EL element 102>
(1.1) Outline of the organic EL element 102;
1 and 2 are schematic views of an organic EL element 102 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan view of the organic EL element 102, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the organic EL element 102. The organic EL element 102 shown in FIGS. 1 and 2 is used in an image display apparatus that displays an image.
図１及び図２に示すように、有機ＥＬ素子１０２は、支持基板１０４の上面に複数の層を備える積層体１０６を設け、積層体１０６が設けられていない周辺部において支持基板１０４の上面と封止基板１０８の下面とをシール体１１０で接合し、支持基板１０４の上面と封止基板１０８の下面との間隙に積層体１０６を収容した構造を有する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the organic EL element 102 is provided with a stacked body 106 including a plurality of layers on the upper surface of the support substrate 104, and the upper surface of the support substrate 104 in a peripheral portion where the stacked body 106 is not provided. The lower surface of the sealing substrate 108 is joined by the seal body 110, and the stacked body 106 is accommodated in the gap between the upper surface of the support substrate 104 and the lower surface of the sealing substrate 108.
（１．２）支持基板１０４及び封止基板１０８；
有機ＥＬ素子１０２は、光が封止基板１０８を透過して上方に向けて出射される上面発光型である。したがって、封止基板１０８は、少なくとも有機ＥＬ素子１０２が発光する光の波長において透明であるべきであるが、支持基板１０４は、不透明であってもよい。支持基板１０４及び封止基板１０８は、例えば、ガラス・樹脂等の材料で構成される。
(1.2) support substrate 104 and sealing substrate 108;
The organic EL element 102 is a top emission type in which light passes through the sealing substrate 108 and is emitted upward. Therefore, the sealing substrate 108 should be transparent at least at the wavelength of the light emitted from the organic EL element 102, but the support substrate 104 may be opaque. The support substrate 104 and the sealing substrate 108 are made of a material such as glass or resin, for example.
（１．３）シール体１１０；
図１に示すように、シール体１１０の平面形状は環状となっている。シール体１１０は、積層体１０６が設けられている領域を途切れなく囲む。これにより、積層体１０６が支持基板１０４、封止基板１０８及びシール体１１０によって封止され、大気中の水分等から積層体１０６が保護される。シール体１１０は、例えば、光硬化性又は熱硬化性のアクリル樹脂・エポキシ樹脂・あるいは低融点の合金・低融点ガラス等の材料で構成される。図２において、積層体１０６と封止基板１０８との間には空隙が設けられており、キセノン、クリプトン、アルゴン又はネオン等の第１８族元素、或いは酸素を除去した窒素又はフルオロカーボン・ハロゲン化炭素等の不活性なガスを充填することが好ましい。
(1.3) Seal body 110;
As shown in FIG. 1, the planar shape of the seal body 110 is annular. The seal body 110 surrounds the region where the stacked body 106 is provided without interruption. Accordingly, the stacked body 106 is sealed by the support substrate 104, the sealing substrate 108, and the seal body 110, and the stacked body 106 is protected from moisture in the atmosphere. The seal body 110 is made of, for example, a material such as a photocurable or thermosetting acrylic resin, an epoxy resin, a low melting point alloy, or a low melting point glass. In FIG. 2, a gap is provided between the laminate 106 and the sealing substrate 108, and a group 18 element such as xenon, krypton, argon or neon, or nitrogen or fluorocarbon / halogenated carbon from which oxygen is removed. It is preferable to fill with an inert gas such as.
また、この空隙に、シール体１１０と同一または異なる組成からなるアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂又はシリコン樹脂等の硬化性樹脂、或いはハイドロフルオロエーテル・フロリナート等の不活性液体を充填することが好ましい。この場合、支持基板１０４又は封止基板１０８が撓んでも積層体１０６が局所的に圧迫されることが無くなり、積層体１０６の損傷を防止できる。更に、積層体１０６の表面、或いは封止基板１０８の表面における光の屈折率の差によって生じる光の反射又は光の干渉を抑えて、光の取り出し効率を高めることができる。 In addition, it is preferable to fill this gap with an curable resin such as an acrylic resin, an epoxy resin, a urethane resin, or a silicon resin having the same or different composition as the seal body 110, or an inert liquid such as hydrofluoroether / fluorinate. . In this case, even if the support substrate 104 or the sealing substrate 108 is bent, the stacked body 106 is not locally pressed, and damage to the stacked body 106 can be prevented. Furthermore, light reflection or light interference caused by a difference in the refractive index of light on the surface of the stacked body 106 or the surface of the sealing substrate 108 can be suppressed, and light extraction efficiency can be increased.
＜２ 積層体１０６＞
（２．１）積層体１０６の概略；
図３は、支持基板１０４及び積層体１０６を拡大した模式図である。図３は、支持基板１０４及び積層体１０６の断面図となっている。なお、図３に示す積層体１０６の積層構造は一例に過ぎず、必要に応じて変形される。特に、後述する有機キャッピング層１２８と支持基板１０４との間の積層構造は、有機電界発光装置１０２の仕様に応じて変形される。
<2 Laminate 106>
(2.1) Outline of laminate 106;
FIG. 3 is an enlarged schematic view of the support substrate 104 and the laminated body 106. FIG. 3 is a cross-sectional view of the support substrate 104 and the stacked body 106. Note that the stacked structure of the stacked body 106 illustrated in FIG. 3 is merely an example, and is modified as necessary. In particular, a laminated structure between the organic capping layer 128 and the support substrate 104 described later is modified according to the specifications of the organic electroluminescent device 102.
図３に示すように、積層体１０６は、駆動信号を伝達する回路層１１２と、回路層１１２を保護する絶縁保護膜１１４と、回路層１１２及び絶縁保護膜１１４による凹凸を緩和する平坦化層１１６と、正孔を供給する陽極層１１８と、正孔を輸送する正孔輸送層１２０と、正孔と電子とを結合させて光を発する発光層１２２と、電子を輸送する電子輸送層１２４と、電子を供給する陰極層１２６と、界面における光の反射を抑制し下の層を保護する有機キャッピング層１２８と、下の層を保護する無機パッシベーション層１３０と、陽極層１１８と陰極層１２６とを絶縁する絶縁層１３２と、陰極層１２６と回路層１１２とを導通させる陰極コンタクト層１３４と、陰極層１２６を分割する隔壁１３６とを備える。 As illustrated in FIG. 3, the stacked body 106 includes a circuit layer 112 that transmits a drive signal, an insulating protective film 114 that protects the circuit layer 112, and a planarization layer that relaxes unevenness caused by the circuit layer 112 and the insulating protective film 114. 116, an anode layer 118 that supplies holes, a hole transport layer 120 that transports holes, a light-emitting layer 122 that emits light by combining holes and electrons, and an electron transport layer 124 that transports electrons. A cathode layer 126 for supplying electrons, an organic capping layer 128 for suppressing reflection of light at the interface and protecting the lower layer, an inorganic passivation layer 130 for protecting the lower layer, an anode layer 118 and a cathode layer 126. An insulating layer 132 that insulates the cathode layer 126, a cathode contact layer 134 that conducts the cathode layer 126 and the circuit layer 112, and a partition wall 136 that divides the cathode layer 126.
（２．２）回路層１１２、絶縁保護膜１１４及び平坦化層１１６；
回路層１１２、絶縁保護膜１１４及び平坦化層１１６は、支持基板１０４の上面にこの順序で下側から上側へ向かって重ねて設けられる。ただし、各画素にひとつある陰極コンタクトホール位置１８１においては、回路層１１２を露出させる開口１１４０が絶縁保護膜１１４に形成され、上面及び下面を貫通する陰極コンタクトホール１１６０が平坦化層１１６に形成される。このため、陰極コンタクトホール位置１８１においては、陰極コンタクトホール１１６０の底に回路層１１２が露出する。陰極コンタクトホール１１６０の断面形状はテーパ状となっており、陰極コンタクトホール１１６０の径は上側から下側へ向かって小さくなる。これにより、陰極コンタクトホール１１６０の内壁は、斜め上方を向く。このことは、陰極コンタクトホール１１６０の内壁への陰極コンタクト層１３４の被着を容易にする。
(2.2) circuit layer 112, insulating protective film 114, and planarization layer 116;
The circuit layer 112, the insulating protective film 114, and the planarization layer 116 are provided on the upper surface of the support substrate 104 so as to overlap in this order from the lower side to the upper side. However, at one cathode contact hole position 181 in each pixel, an opening 1140 exposing the circuit layer 112 is formed in the insulating protective film 114, and a cathode contact hole 1160 penetrating the upper and lower surfaces is formed in the planarizing layer 116. The Therefore, the circuit layer 112 is exposed at the bottom of the cathode contact hole 1160 at the cathode contact hole position 181. The cross-sectional shape of the cathode contact hole 1160 is tapered, and the diameter of the cathode contact hole 1160 decreases from the upper side to the lower side. As a result, the inner wall of the cathode contact hole 1160 faces obliquely upward. This facilitates deposition of the cathode contact layer 134 on the inner wall of the cathode contact hole 1160.
回路層１１２は、薄膜トランジスタ又はキャパシタ等の回路素子を備える。 The circuit layer 112 includes circuit elements such as thin film transistors or capacitors.
絶縁保護膜１１４は、例えば、ＳｉＮx（窒化ケイ素）、ＳｉＯx（酸化ケイ素）又はＳｉＯxＮy（酸化窒化ケイ素）等の絶縁材料で構成し、平坦化層１１６は、例えば、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂等の絶縁材料で構成する。平坦化層１１６の厚みは、例えば０．５μｍ以上１０μｍ以下に設定されている。 The insulating protective film 114 is made of an insulating material such as SiN x (silicon nitride), SiO x (silicon oxide), or SiO x N y (silicon oxynitride), and the planarization layer 116 is made of, for example, a novolac resin, It is made of an insulating material such as an epoxy resin or an acrylic resin. The thickness of the planarization layer 116 is set to, for example, not less than 0.5 μm and not more than 10 μm.
（２．３）陽極層１１８及び陰極コンタクト層１３４；
第１電極層としての陽極層１１８は、平坦化層１１６の上面に設けられる。陰極コンタクト層１３４は、陰極コンタクトホール１１６０の底に露出している回路層１１２から陰極コンタクトホール１１６０の内壁を経て平坦化層１１６の上面の陰極コンタクトホール１１６０を囲む領域までの範囲に延在する。陽極層１１８と陰極コンタクト層１３４との間には間隙がある。このため、陽極層１１８と陰極コンタクト層１３４とは絶縁される。
(2.3) Anode layer 118 and cathode contact layer 134;
The anode layer 118 as the first electrode layer is provided on the upper surface of the planarization layer 116. The cathode contact layer 134 extends from the circuit layer 112 exposed at the bottom of the cathode contact hole 1160 to the region surrounding the cathode contact hole 1160 on the upper surface of the planarization layer 116 through the inner wall of the cathode contact hole 1160. . There is a gap between the anode layer 118 and the cathode contact layer 134. For this reason, the anode layer 118 and the cathode contact layer 134 are insulated.
陽極層１１８及び陰極コンタクト層１３４は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）又はＲｈ（ロジウム）等の金属を主成分とする合金等の導電材料で構成される。陽極層１１８の可視光に対する光反射率は、例えば３０％以上１００％以下となるように設定されている。 The anode layer 118 and the cathode contact layer 134 are made of a conductive material such as an alloy mainly containing a metal such as Al (aluminum), Ag (silver), or Rh (rhodium). The light reflectance of the anode layer 118 with respect to visible light is set to be, for example, 30% or more and 100% or less.
（２．４）絶縁層１３２；
絶縁層１３２は、前述した支持基板１０４、回路層１１２、絶縁保護膜１１４、平坦化層１１６、陽極層１１８及び陰極コンタクト層１３４からなる構造体の上面に設けられる。画素として機能する発光領域１８２においては、開口１３２０が絶縁層１３２に形成され、各画素にある陰極コンタクト位置１８３においては、開口１３２２が絶縁層１３２に形成される。開口１３２０，１３２２の断面形状はテーパ状となっており、開口１３２０，１３２２の径は、上側から下側へ向かって小さくなる。これにより、開口１３２０，１３２２の内壁は、斜め上方を向く。このことは、開口１３２０から開口１３２２にかけて陰極層１２６又有機キャッピング層１２８等を容易に段切れすることなく連続して成膜することができる。絶縁層１３２は、陽極層１１８と陰極コンタクト層１３４及び陰極層１２６とを絶縁する。
(2.4) Insulating layer 132;
The insulating layer 132 is provided on the upper surface of the structure including the support substrate 104, the circuit layer 112, the insulating protective film 114, the planarization layer 116, the anode layer 118, and the cathode contact layer 134 described above. In the light emitting region 182 functioning as a pixel, an opening 1320 is formed in the insulating layer 132, and in the cathode contact position 183 in each pixel, an opening 1322 is formed in the insulating layer 132. The cross-sectional shapes of the openings 1320 and 1322 are tapered, and the diameters of the openings 1320 and 1322 decrease from the upper side to the lower side. Thereby, the inner walls of the openings 1320 and 1322 face obliquely upward. This means that the cathode layer 126, the organic capping layer 128, and the like can be continuously formed from the opening 1320 to the opening 1322 without being easily cut off. The insulating layer 132 insulates the anode layer 118 from the cathode contact layer 134 and the cathode layer 126.
（２．５）正孔輸送層１２０、発光層１２２及び電子輸送層１２４（有機機能層１３８）；
正孔輸送層１２０、発光層１２２及び電子輸送層１２４は、陽極層１１８の上面にこの順序で下側から上側へ向かって重ねて設けられる。陽極層１１８から供給された正孔は、正孔輸送材料によって構成された正孔輸送層１２０によって発光層１２２へ輸送され、陰極層１２６から供給された電子は、電子輸送材料によって構成された電子輸送層１２４によって発光層１２２へ輸送される。これにより、発光層１２２において正孔と電子とが再結合し、光を発する。
(2.5) hole transport layer 120, light emitting layer 122, and electron transport layer 124 (organic functional layer 138);
The hole transport layer 120, the light emitting layer 122, and the electron transport layer 124 are provided on the upper surface of the anode layer 118 so as to overlap in this order from the lower side to the upper side. The holes supplied from the anode layer 118 are transported to the light emitting layer 122 by the hole transport layer 120 made of a hole transport material, and the electrons supplied from the cathode layer 126 are electrons made of the electron transport material. The light is transported to the light emitting layer 122 by the transport layer 124. Accordingly, holes and electrons are recombined in the light emitting layer 122 to emit light.
正孔輸送層１２０、発光層１２２及び電子輸送層１２４からなり電子及び正孔を輸送及び再結合させる機能を有する有機機能層１３８は、開口１３２０上に形成される。理想的な状態においては、有機機能層１３８の両端は開口１３２０の内壁の上にある。これにより、陰極層１２６を設ける面の段差が小さくなり、陰極層１２６並びにその上面に重ねて設けられる領域において、有機キャッピング層１２８及び無機パッシベーション層１３０が段切れすることなく連続して成膜される。 An organic functional layer 138 including a hole transport layer 120, a light emitting layer 122, and an electron transport layer 124 and having a function of transporting and recombining electrons and holes is formed on the opening 1320. In an ideal state, both ends of the organic functional layer 138 are on the inner wall of the opening 1320. Thereby, the level difference of the surface on which the cathode layer 126 is provided is reduced, and the organic capping layer 128 and the inorganic passivation layer 130 are continuously formed without being cut off in the cathode layer 126 and the region provided on the upper surface thereof. The
正孔輸送層１２０は、例えば、α−ＮＰＤ（４，４′−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル）等の芳香族ジアミン化合物、又はポリエチレンジオキシチオフェン等の正孔輸送性の材料で構成される。 The hole transport layer 120 is formed of, for example, an aromatic diamine compound such as α-NPD (4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl), or polyethylenedioxythiophene. It is composed of a hole transporting material.
電子輸送層１２４は、例えば、Ａｌｑ3、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノラト）アルミニウム、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、テトラヒドロイミダゾール誘導体、イミダゾロン誘導体、スチルベン誘導体又はピラゾリン誘導体等の電子輸送性の材料で構成される。 The electron transport layer 124 is formed of, for example, Alq 3, bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4- (phenylphenolato) aluminum, oxazole derivative, oxadiazole derivative, triazole derivative, imidazole derivative, tetrahydroimidazole derivative, imidazolone. It is composed of an electron transporting material such as a derivative, a stilbene derivative, or a pyrazoline derivative.
発光層１２２は、例えば、Ａｌｑ3（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体）等の発光性の材料で構成される。発光効率を高めるために、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｃ２，Ｎ）（２，４−ペンタンジオナト−Ｏ，Ｏ）イリジウム、トリス（１−フェニルイソキノリナト−Ｃ２，Ｎ）イリジウム等の有機金属化合物又クマリン等の色素をドーパント材料として、正孔輸送性又は電子輸送性を有するホスト材料にドープして発光層１２２を構成してもよい。 The light emitting layer 122 is made of a light emitting material such as Alq 3 (tris (8-quinolinolato) aluminum complex). In order to increase luminous efficiency, bis (1-phenylisoquinolinato-C2, N) (2,4-pentanedionato-O, O) iridium, tris (1-phenylisoquinolinato-C2, N) iridium, etc. The light emitting layer 122 may be formed by doping a host material having a hole transporting property or an electron transporting property with a dye such as an organometallic compound or coumarin as a dopant material.
発光層１２２を構成するドーパント材料の濃度は、例えば、０．５質量％以上２０質量％以下とする。正孔輸送性を有するホスト材料の例としては、α−ＮＰＤ、ＴＰＤ又はｍ−ＭＴＤＡＴＡ等がある。電子輸送性を有するホスト材料の例としては、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノラト）アルミニウム、１，４−フェニレンビス（トリフェニルシラン）、１，３−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン、１，３，５−トリ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ベンゼン、ＣＢＰ、Ａｌｑ３又はＳＤＰＶＢｉ等がある。なお、発光層１２２の各層を構成する材料は、発する光の色に応じて、適当な材料が選択される。赤色の光を発するドーパント材料の例としては、トリス（１−フェニルイソキノリナト−Ｃ２，Ｎ）イリジウム又はＤＣＪＴＢ等がある。緑色の光を発するドーパント材料の例としては、トリス［ピリジニル−ｋＮ−フェニル−ｋＣ］イリジウム又はビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）等がある。青色の光を発するドーパント材料の例としては、ジスチリルアリーレン誘導体、ペリレン誘導体又はアゾメチン亜鉛錯体等がある。 The density | concentration of the dopant material which comprises the light emitting layer 122 shall be 0.5 mass% or more and 20 mass% or less, for example. Examples of the host material having a hole transport property include α-NPD, TPD, m-MTDATA, and the like. Examples of a host material having an electron transporting property include bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4- (phenylphenolato) aluminum, 1,4-phenylenebis (triphenylsilane), 1,3-bis ( Triphenylsilyl) benzene, 1,3,5-tri (9H-carbazol-9-yl) benzene, CBP, Alq3, or SDPVBi. Note that an appropriate material is selected as the material constituting each layer of the light emitting layer 122 according to the color of the emitted light. Examples of a dopant material that emits red light include tris (1-phenylisoquinolinato-C2, N) iridium or DCJTB. Examples of dopant materials that emit green light include tris [pyridinyl-kN-phenyl-kC] iridium or bis [2- (2-benzoxazolyl) phenolato] zinc (II). Examples of the dopant material that emits blue light include a distyrylarylene derivative, a perylene derivative, or an azomethine zinc complex.
なお、有機機能層の電荷輸送材料とは、正孔輸送性材料、電子輸送性材料又はホスト材料のことであリ、ドーパント材料とは異なる。 The charge transport material of the organic functional layer is a hole transport material, an electron transport material or a host material, and is different from a dopant material.
なお、有機機能層１３８は、少なくとも発光層１２２を備える必要はあるが、必ずしも正孔輸送層１２０、発光層１２２及び電子輸送層１２４からなる３層構造である必要はない。例えば、発光層のみからなる１層構造又は正孔輸送層と発光層とからなる若しくは発光層と電子輸送層とからなる２層構造であってもよい。また、陽極層１１８と正孔輸送層１２２との間にさらに正孔注入層を挿入してもよいし、電子輸送層１２４と陰極１２６との間にさらに電子注入層を挿入してもよい。必要があれば、さらに別の層を挿入することも許される。ここで、正孔注入層として、例えば、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム又は白金等のＶＩＩＩ族金属元素、銅又は銀等のＩＢ族金属元素、或いはレニウム等のＶＩＩ族金属元素からなる高導電性遷移金属の薄膜、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン誘導体、フッ化炭素のオリゴマー、ポリマー（ＣＦｘ）、４，４′，４″−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）又は２−ＴＮＡＴＡ等のスターバースト型芳香族アミン等を用いることができる。また、電子注入層として、例えば、フッ化リチウム又はフッ化セシウム等のアルカリ金属元素を含むイオン結合性物質を用いることができる。 Note that the organic functional layer 138 needs to include at least the light-emitting layer 122, but does not necessarily have a three-layer structure including the hole transport layer 120, the light-emitting layer 122, and the electron transport layer 124. For example, it may be a one-layer structure consisting of only a light-emitting layer, or a two-layer structure consisting of a hole transport layer and a light-emitting layer or a light-emitting layer and an electron transport layer. Further, a hole injection layer may be further inserted between the anode layer 118 and the hole transport layer 122, or an electron injection layer may be further inserted between the electron transport layer 124 and the cathode 126. It is permissible to insert additional layers if necessary. Here, as the hole injection layer, for example, a high group consisting of a Group VIII metal element such as rhodium, iridium, ruthenium, osmium, palladium or platinum, a Group IB metal element such as copper or silver, or a Group VII metal element such as rhenium. Conductive transition metal thin films, phthalocyanine derivatives such as copper phthalocyanine (CuPc), fluorocarbon oligomers, polymers (CFx), 4,4 ', 4 "-tris (N- (3-methylphenyl) N-phenylamino ) Starburst type aromatic amines such as triphenylamine (m-MTDATA) or 2-TNATA can be used, and as the electron injection layer, for example, an alkali metal element such as lithium fluoride or cesium fluoride can be used. An ion binding substance can be used.
表１は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層を構成する材料の融点Ｔｍ及びガラス転移点Ｔｇの一例を示している。 Table 1 shows an example of the melting point Tm and the glass transition point Tg of the materials constituting the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer.
（２．６）隔壁１３６；
隔壁１３６は、絶縁層１３２の上面に設けられる。隔壁１３６の断面形状はテーパ状となっており、隔壁１３６の径は、下側から上側へ向かって大きくなる。これにより、隔壁１３６の側面及び根元付近への陰極層１２６の被着が妨げられ、陰極層１２６が分割される。陰極層１２６を画素列ごとに分割する場合は、隔壁１３６の平面形状は縞状となり、陰極層１２６を画素ごとに分割する場合は、隔壁１３６の平面形状は格子状になる。陰極層１２６をどのように分割すべきかは、駆動の仕方によって異なる。陰極層１２６を共通電極とし、陽極層１１８に供給する駆動電流を制御するコモンカソード型駆動回路によって駆動する場合等において、隔壁１３６を設けないようにしてもよい。隔壁１３６を設けない場合において、蒸着マスクを用いて発光層を形成するには、蒸着マスクと発光層との間に空隙を設けることによって機械的接触を避ける目的で、突起部を設けることが好ましい。隔壁１３６は、例えば、ノボラック樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂又はアクリル樹脂等の有機絶縁材料、或いはＳｉＮx（窒化ケイ素）、ＳｉＯx（酸化ケイ素）又はＳｉＯxＮy（酸化窒化ケイ素）等の無機絶縁材料からなる。突起部は、例えば、ノボラック樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂又はアクリル樹脂等の有機絶縁材料、或いはＳｉＮx（窒化ケイ素）、ＳｉＯx（酸化ケイ素）又はＳｉＯxＮy（酸化窒化ケイ素）等の無機絶縁材料からなる。
(2.6) Septum 136;
The partition 136 is provided on the upper surface of the insulating layer 132. The cross-sectional shape of the partition wall 136 is tapered, and the diameter of the partition wall 136 increases from the lower side toward the upper side. As a result, the cathode layer 126 is prevented from being deposited on the side surface and the vicinity of the base of the partition wall 136 and the cathode layer 126 is divided. When the cathode layer 126 is divided for each pixel column, the planar shape of the partition wall 136 is striped, and when the cathode layer 126 is divided for each pixel, the planar shape of the partition wall 136 is a lattice. How to divide the cathode layer 126 differs depending on the driving method. In the case where the cathode layer 126 is used as a common electrode and driving is performed by a common cathode type driving circuit that controls a driving current supplied to the anode layer 118, the partition wall 136 may not be provided. In the case where the partition wall 136 is not provided, in order to form a light emitting layer using a vapor deposition mask, it is preferable to provide a protrusion for the purpose of avoiding mechanical contact by providing a gap between the vapor deposition mask and the light emitting layer. . The partition 136 is, for example, an organic insulating material such as novolac resin, polyimide resin, phenol resin, or acrylic resin, or inorganic such as SiN x (silicon nitride), SiO x (silicon oxide), or SiO x N y (silicon oxynitride). Made of insulating material. The protrusions are, for example, organic insulating materials such as novolac resin, polyimide resin, phenol resin or acrylic resin, or inorganic such as SiN x (silicon nitride), SiO x (silicon oxide), or SiO x N y (silicon oxynitride). Made of insulating material.
（２．７）陰極層１２６、有機キャッピング層１２８及び無機パッシベーション層１３０；
第２電極層としての陰極層１２６、有機キャッピング層１２８及び無機パッシベーション層１３０は、上述した支持基板１０４、回路層１１２、絶縁保護膜１１４、平坦化層１１６、陽極層１１８、陰極コンタクト層１３４、絶縁層１３２、隔壁１３６及び有機機能層１３８からなる構造体の上面にこの順序で下側から上側に重ねて設けられる。ただし、隔壁１３６の側面及びその根元付近以外には陰極層１２６、有機キャッピング層１２８及び無機パッシベーション層１３０が重ねて設けられる。
(2.7) Cathode layer 126, organic capping layer 128, and inorganic passivation layer 130;
The cathode layer 126, the organic capping layer 128, and the inorganic passivation layer 130 as the second electrode layer are the support substrate 104, the circuit layer 112, the insulating protective film 114, the planarization layer 116, the anode layer 118, the cathode contact layer 134, The insulating layer 132, the partition wall 136, and the organic functional layer 138 are provided on the upper surface of the structure in this order so as to overlap from the lower side to the upper side. However, the cathode layer 126, the organic capping layer 128, and the inorganic passivation layer 130 are provided so as to overlap each other than the side surface of the partition wall 136 and the vicinity of the base thereof.
陰極層１２６は、発光領域１８２において有機機能層１３８の上面に接触する。これにより、有機機能層１３８を挟んで陽極層１１８と陰極層１２６とが対向する発光体が形成される。また、陰極層１２６は、陰極コンタクト位置１８３において陰極コンタクト層１３４の上面に接触する。これにより、回路層１１２から陰極コンタクト層１３４を経て陰極層１２６へ駆動電流が供給される。 The cathode layer 126 is in contact with the upper surface of the organic functional layer 138 in the light emitting region 182. Thereby, a light emitter in which the anode layer 118 and the cathode layer 126 face each other with the organic functional layer 138 interposed therebetween is formed. The cathode layer 126 is in contact with the upper surface of the cathode contact layer 134 at the cathode contact position 183. As a result, a drive current is supplied from the circuit layer 112 to the cathode layer 126 through the cathode contact layer 134.
陰極層１２６は、例えば、酸化亜鉛含有酸化インジウム又はＩＴＯ（酸化スズドープ酸化インジウム）等の透明導電材料で構成される。又は、Ｍｇ（マグネシウム）等のアルカリ土類金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属を含む合金等の仕事関数が小さい半透明導電材料で構成される。無機パッシベーション層１３０は、例えば、ＳｉＮx（窒化ケイ素）、ＳｉＯx（酸化ケイ素）又はＳｉＯxＮy（酸化窒化ケイ素）等の無機材料で構成される。なお、無機パッシベーション層１３０の厚みは、例えば０．５μｍ以上１０μｍ以下に設定されている。 The cathode layer 126 is made of a transparent conductive material such as zinc oxide-containing indium oxide or ITO (tin oxide doped indium oxide). Alternatively, it is made of a translucent conductive material having a small work function such as an alkaline earth metal such as Mg (magnesium), an alkali metal, an alkaline earth metal, or an alloy containing a rare earth metal. The inorganic passivation layer 130 is made of, for example, an inorganic material such as SiN x (silicon nitride), SiO x (silicon oxide), or SiO x N y (silicon oxynitride). The thickness of the inorganic passivation layer 130 is set to, for example, 0.5 μm or more and 10 μm or less.
半透明導電材料で陰極層１２６を構成する場合、陰極層１２６の膜厚は、光を透過しやすくするために薄くすることが望ましく、例えば、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下に設定されている。有機キャッピング層１２８の層厚は、概ね、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下に設定されている。 When the cathode layer 126 is made of a translucent conductive material, the thickness of the cathode layer 126 is desirably thin so as to facilitate light transmission, and is set to, for example, 10 nm to 200 nm. The layer thickness of the organic capping layer 128 is generally set to 50 nm or more and 500 nm or less.
（２．８）有機キャッピング層１２８を構成する有機材料；
（ａ）モル質量；
有機キャッピング層１２８を構成する有機材料は、モル質量が有機機能層１３８を構成する電荷輸送材料のモル質量よりも小さい分子性物質を含む材料から構成されている。ここで、有機機能層１３８を構成する電荷輸送材料とは、分子性物質であって、正孔輸送層１２０を構成する正孔輸送材料、発光層１２２を構成する正孔輸送性を有するホスト材料または電子輸送性を有するホスト材料、電子輸送層１２４を構成する電子輸送材料を意味する。蒸着源から陽極層１１８に向けて気化した有機材料は、陽極層１１８上に形成される隔壁等の構造物によって遮られ、所望の領域にまで到達しないことがある。有機キャッピング層１２８として、モル質量が有機機能層１３８を構成する電荷輸送材料のモル質量よりも小さい分子性物質を用いることによって、隔壁によって遮られた領域まで有機材料の回り込む量を多くすることができる。有機キャッピング層１２８としては、特に、モル質量が４２９ｇ／ｍｏｌ以下の分子性物質を含む有機材料を好適に用いることができる。モル質量を小さくすることにより、回り込み性が向上するのは、モル質量が小さくなると気相における自由工程が長くなるからである。
(2.8) Organic material constituting the organic capping layer 128;
(A) molar mass;
The organic material constituting the organic capping layer 128 is composed of a material containing a molecular substance whose molar mass is smaller than the molar mass of the charge transport material constituting the organic functional layer 138. Here, the charge transport material constituting the organic functional layer 138 is a molecular substance, and a hole transport material constituting the hole transport layer 120 and a host material having hole transport property constituting the light emitting layer 122. Alternatively, it means a host material having an electron transport property and an electron transport material constituting the electron transport layer 124. The organic material evaporated from the evaporation source toward the anode layer 118 may be blocked by a structure such as a partition formed on the anode layer 118 and may not reach a desired region. By using a molecular substance whose molar mass is smaller than the molar mass of the charge transport material constituting the organic functional layer 138 as the organic capping layer 128, the amount of the organic material that wraps around to the region blocked by the partition wall can be increased. it can. As the organic capping layer 128, in particular, an organic material containing a molecular substance having a molar mass of 429 g / mol or less can be suitably used. The reason why the wraparound property is improved by reducing the molar mass is that the free process in the gas phase becomes longer as the molar mass decreases.
有機キャッピング層１２８の有機材料が２種類以上の物質の混合物である場合、有機キャッピング層１２８の有機材料が含む物質の全てが、モル質量が小さい分子性物質である必要はない。これは、有機キャッピング層１２８の有機材料が、モル質量が小さい分子性物質を２５重量％以上、望ましくは３４重量％以上含んでいれば、実用上十分な回り込み性が得られるからである。 When the organic material of the organic capping layer 128 is a mixture of two or more kinds of substances, it is not necessary that all of the substances contained in the organic material of the organic capping layer 128 are molecular substances having a small molar mass. This is because if the organic material of the organic capping layer 128 contains 25% by weight or more, preferably 34% by weight or more of a molecular substance having a small molar mass, a practically sufficient wraparound property can be obtained.
（ｂ）モル質量と回り込み性との関係；
図４及び図５は、それぞれ、モル質量が小さい分子性物質を含まない有機材料で有機キャッピング層９２８を構成した場合及びモル質量が小さい分子性物質を含む有機材料で有機キャッピング層１２８を構成した場合の支持基板１０４及び積層体９０６，１０６を示す模式図である。図４及び図５は、図３に相当する断面図であるが、図３に示すように有機機能層１３８の両端が開口１３２０の内壁の上にある理想的な状態ではなく、有機機能層１３８の一端が開口１３２０の内壁の上にない非理想的な状態を示している。このような非理想的な状態は、有機機能層１３８を蒸着するときに使用する蒸着マスクの位置ずれ、膨張、収縮又は変形により起こる。また、図６及び図７は、それぞれ、図４及び図５の矢印１８４が指す箇所付近の拡大図である。
(B) relationship between molar mass and wraparound;
4 and 5, the organic capping layer 928 is formed of an organic material that does not include a molecular substance having a small molar mass, and the organic capping layer 128 is configured of an organic material that includes a molecular substance having a low molar mass, respectively. It is a schematic diagram which shows the support substrate 104 and laminated body 906,106 in the case. 4 and 5 are cross-sectional views corresponding to FIG. 3, but the organic functional layer 138 is not in an ideal state where both ends of the organic functional layer 138 are on the inner wall of the opening 1320 as shown in FIG. This shows a non-ideal state where one end of is not on the inner wall of the opening 1320. Such a non-ideal state is caused by misalignment, expansion, contraction, or deformation of a deposition mask used when the organic functional layer 138 is deposited. FIGS. 6 and 7 are enlarged views of the vicinity of the portion indicated by the arrow 184 in FIGS. 4 and 5, respectively.
図４〜図７に示すように、非理想的な状態においては、有機キャッピング層９２８の有機材料を蒸着すべき面に下方に向けて深く食い込む空隙（矢印１８４が指す箇所を参照）ができ、有機キャッピング層９２８の有機材料が回り込みにくくなる。この原因としては、有機機能層１３８と絶縁層１３２との間に空隙が存在する場合、該空隙が存在することによってできた溝内にまで有機材料が被着しにくくなったり、有機材料が隔壁１３６によって遮られ、所望する箇所に有機材料が被着しにくくなったりすることによる。このとき、モル質量が小さい、分子性物質を含まない有機材料で有機キャッピング層９２８を構成すると、図４及び図６に示すように、有機材料が空隙に十分に回り込まず、有機キャッピング層９２８及びその上面に重ねて設けられる無機パッシベーション層１３０に欠陥が生じる。一方、モル質量が小さい分子性物質を含む有機材料で有機キャッピング層１２８を構成すると、図５に示すように、有機材料が空隙の内部に十分に回り込み、有機キャッピング層１２８及びその上面に重ねて設けられる無機パッシベーション層１３０に欠陥は生じない。このように、モル質量が小さく回り込み性が十分な分子性物質を含む有機材料で有機キャッピング層１２８を構成すれば、無機パッシベーション層１３０の欠陥が抑制される。このように、有機キャッピング層のステップカバレッジを良好にすることができる有機ＥＬ素子を提供することができる。 As shown in FIG. 4 to FIG. 7, in a non-ideal state, a gap (see a position indicated by an arrow 184) that deeply penetrates downward into the surface on which the organic material of the organic capping layer 928 is to be deposited can be formed. The organic material of the organic capping layer 928 becomes difficult to wrap around. This is because when an air gap exists between the organic functional layer 138 and the insulating layer 132, it becomes difficult for the organic material to adhere to the groove formed by the air gap, or the organic material is separated from the partition wall. This is because it is obstructed by 136 and the organic material is difficult to adhere to a desired location. At this time, when the organic capping layer 928 is made of an organic material having a small molar mass and containing no molecular substance, as shown in FIGS. 4 and 6, the organic material does not sufficiently enter the gap, and the organic capping layer 928 and Defects are generated in the inorganic passivation layer 130 provided on the upper surface thereof. On the other hand, when the organic capping layer 128 is composed of an organic material containing a molecular substance having a small molar mass, as shown in FIG. Defects do not occur in the provided inorganic passivation layer 130. As described above, if the organic capping layer 128 is formed of an organic material containing a molecular substance having a small molar mass and sufficient wraparound property, defects in the inorganic passivation layer 130 are suppressed. Thus, the organic EL element which can make the step coverage of an organic capping layer favorable can be provided.
なお、有機キャッピング層９２８を構成する有機材料が回り込みにくい箇所は、パーティクル等の異物が付着している周囲にも生じる。仮に、異物が、陽極層１１８上であって、平面視して発光領域１８２と重なる領域に存在する場合には、異物の周囲に蒸着材料が被着しにくい。そして、異物の周囲に蒸着材料が被着しにくい一方、異物の直上には蒸着材料が異物の周囲よりも厚く被着するため、両箇所の成膜状況の違いにより、平面視して異物の周囲には、凹部が形成される。かかる凹部にも有機キャッピング層９２８を構成する有機材料が回り込みにくい。 Note that the portion where the organic material constituting the organic capping layer 928 is difficult to go around also occurs around the area where foreign matters such as particles are attached. If the foreign matter is present on the anode layer 118 and in a region overlapping the light emitting region 182 in plan view, the vapor deposition material is difficult to adhere around the foreign matter. While the deposition material is difficult to deposit around the foreign material, the deposition material is deposited on the top of the foreign material to be thicker than the periphery of the foreign material. A recess is formed in the periphery. The organic material constituting the organic capping layer 928 is less likely to enter the recess.
（ｃ）融点Ｔｍ及びガラス転移点Ｔｇ；
有機キャッピング層１２８は、有機機能層１３８よりも低い温度で融解又は流動化することが望ましい。すなわち、有機キャッピング層１２８の有機材料の融点Ｔｍ及びガラス転移点Ｔｇは、有機機能層１３８を構成する各層の有機材料の融点Ｔｍ及びガラス転移点Ｔｇより温度が低いことが望ましい。これにより、有機キャッピング層１２８を融解又は流動化させても有機機能層１３８が融解及び流動化しないので、有機機能層１３８を熱で損傷することなく有機キャッピング層１２８を融解又は流動化させ異物の包理を行うことができる。さらには、層同士の間に加わる層間応力の緩和を行うことができる。なお、融点Ｔｍが１７５℃以下の有機材料で有機キャッピング層１２８を構成することが望まれる。このように構成することにより、有機機能層１３８を構成する各層の有機材料の融点Ｔｍより低い温度で有機キャッピング層１２８を融解又は流動化させ異物の包理を行うことができる。さらには、層同士の間に加わる層間応力の緩和を行うことができる。
(C) melting point Tm and glass transition point Tg;
The organic capping layer 128 is desirably melted or fluidized at a lower temperature than the organic functional layer 138. In other words, the melting point Tm and the glass transition point Tg of the organic material of the organic capping layer 128 are desirably lower than the melting point Tm and the glass transition point Tg of the organic material of each layer constituting the organic functional layer 138. Accordingly, even if the organic capping layer 128 is melted or fluidized, the organic functional layer 138 is not melted and fluidized. Therefore, the organic capping layer 128 is melted or fluidized without damaging the organic functional layer 138 with heat, and foreign substances are not generated. Can be included. Further, interlayer stress applied between the layers can be relaxed. Note that it is desirable to form the organic capping layer 128 with an organic material having a melting point Tm of 175 ° C. or lower. By comprising in this way, the organic capping layer 128 can be melt | dissolved or fluidized at the temperature lower than melting | fusing point Tm of the organic material of each layer which comprises the organic functional layer 138, and a foreign material can be included. Further, interlayer stress applied between the layers can be relaxed.
表１に例示する正孔注入層の材料ＨＩ−Ａ、正孔輸送層の材料ＨＴ−Ａ、赤発光層ホストの材料ＲＨ−Ｂ及び電子輸送層の材料ＥＴ−Ａを採用する場合、有機機能層１３８を構成する各層のガラス転移温度Ｔｇはいずれも１４０℃以上になる。したがって、融点Ｔｍ又はガラス転移点Ｔｇが１４０℃未満の有機材料で有機キャッピング層１２８を構成し、有機キャッピング層１２８を１４０℃未満で融解又は流動化させる。例えば、融点が１３９℃のブチルＰＢＤで有機キャッピング層１２８を構成し、有機キャッピング層１２８を１３９℃以上１４０℃未満で融解させる。ブチルＰＢＤと他の物質との混合物で有機キャッピング層１２８を構成してもよい。凝固点降下により融点Ｔｍが低下するからである。又は、融点Ｔｍが２７９℃、ガラス転移点Ｔｇが８５℃のＣＢＰ又は融点Ｔｍが２９６℃、ガラス転移点Ｔｇが１２８℃のテトラメチルＣＢＰで有機キャッピング層１２８を構成し、有機キャッピング層１２８を８５℃又は１２８℃以上１４０℃未満で流動化させる。ＣＢＰ又はテトラメチルＣＢＰ等のカルバゾール誘導体と他の物質との混合物で有機キャッピング層１２８を構成してもよい。 When the hole injection layer material HI-A, the hole transport layer material HT-A, the red light emitting layer host material RH-B, and the electron transport layer material ET-A exemplified in Table 1 are employed, the organic function The glass transition temperature Tg of each layer constituting the layer 138 is 140 ° C. or higher. Therefore, the organic capping layer 128 is made of an organic material having a melting point Tm or glass transition point Tg of less than 140 ° C., and the organic capping layer 128 is melted or fluidized at less than 140 ° C. For example, the organic capping layer 128 is made of butyl PBD having a melting point of 139 ° C., and the organic capping layer 128 is melted at 139 ° C. or more and less than 140 ° C. The organic capping layer 128 may be composed of a mixture of butyl PBD and other materials. This is because the melting point Tm decreases due to the freezing point depression. Alternatively, the organic capping layer 128 is composed of CBP having a melting point Tm of 279 ° C. and a glass transition point Tg of 85 ° C. or tetramethyl CBP having a melting point Tm of 296 ° C. and a glass transition point Tg of 128 ° C. Fluidized at ℃ or 128 ℃ to less than 140 ℃. The organic capping layer 128 may be composed of a mixture of a carbazole derivative such as CBP or tetramethyl CBP and another substance.
また、表１に例示する正孔注入層の材料ＨＩ−Ａ、正孔輸送層の材料ＨＴ−Ａ、赤発光層ホストの材料ＲＨ−Ａ及び電子輸送層の材料ＥＴ−Ａを採用する場合、有機機能層１３８を構成する各層のガラス転移温度Ｔｇはいずれも１１４℃以上になる。したがって、融点Ｔｍ又はガラス転移点Ｔｇが１１４℃未満の有機材料で有機キャッピング層１２８を構成し、有機キャッピング層１２８を１１４℃未満で融解又は流動化させる。例えば、融点Ｔｍが２７９℃、ガラス転移点Ｔｇが８５℃のＣＢＰで有機キャッピング層１２８を構成し、有機キャッピング層１２８を８５℃以上１１４℃未満で流動化させる。ＣＢＰ等のカルバゾール誘導体と他の物質との混合物で有機キャッピング層１２８を構成してもよい。 Further, when employing the hole injection layer material HI-A exemplified in Table 1, the hole transport layer material HT-A, the red light emitting layer host material RH-A, and the electron transport layer material ET-A, The glass transition temperature Tg of each layer constituting the organic functional layer 138 is 114 ° C. or higher. Therefore, the organic capping layer 128 is made of an organic material having a melting point Tm or a glass transition point Tg of less than 114 ° C., and the organic capping layer 128 is melted or fluidized at less than 114 ° C. For example, the organic capping layer 128 is made of CBP having a melting point Tm of 279 ° C. and a glass transition point Tg of 85 ° C., and the organic capping layer 128 is fluidized at 85 ° C. or higher and lower than 114 ° C. The organic capping layer 128 may be composed of a mixture of a carbazole derivative such as CBP and another substance.
（ｄ）光吸収ピーク波長及びエネルギーギャップ；
有機キャッピング層１２８は、吸収ピーク波長が３２１ｎｍ以下又はエネルギーギャップが３．３ｅＶ以上の物質からなる有機材料で構成することが望ましい。これにより、有機キャッピング層１２８による長波長紫外線の吸収が抑制されるので、有機キャッピング層１２８が黄色〜褐色に着色することによる有機キャッピング層１２８の光透過率の低下及び有機キャッピング層１２８の緻密さが失われることによる有機キャッピング層１２８の封止性能の低下並びに有機キャッピング層１２８からのアウトガスによる有機ＥＬ素子１０２の劣化が抑制される。
(D) light absorption peak wavelength and energy gap;
The organic capping layer 128 is preferably composed of an organic material made of a substance having an absorption peak wavelength of 321 nm or less or an energy gap of 3.3 eV or more. As a result, absorption of long-wavelength ultraviolet rays by the organic capping layer 128 is suppressed, so that the organic capping layer 128 is colored yellow to brown, the light transmittance of the organic capping layer 128 is reduced, and the organic capping layer 128 is dense. The deterioration of the sealing performance of the organic capping layer 128 due to the loss of the organic capping layer and the deterioration of the organic EL element 102 due to the outgas from the organic capping layer 128 are suppressed.
有機キャッピング層１２８による長波長紫外線の吸収の抑制は、有機機能層１３８を熱で損傷することを防ぐために温度の上昇を抑制しやすいプラズマＣＶＤ（化学気相蒸着）法で無機パッシベーション層１３０を形成する場合に特に意義を有する。すなわち、ＣＶＤ法で用いるプラズマは、波長が可視光に近い長波長紫外線、例えば、波長が３２５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の長波長紫外線を多く含むので、有機キャッピング層１２８による長波長紫外線の吸収を抑制すれば、無機パッシベーション層１３０をプラズマＣＶＤ法で形成するときに有機キャッピング層１２８が吸収する紫外線は、ＣＶＤ法で用いるプラズマにわずかしか含まれない波長が可視光から遠い短波長紫外線、例えば、波長が２５０ｎｍ以上３２４ｎｍ以下の短波長紫外線のみとなる。短波長紫外線の強度は、長波長紫外線の強度と比較して、通常は０．１倍未満である。従って、有機キャッピング層１２８を吸収ピーク波長が３２１ｎｍ以下の物質からなる有機材料で構成することにより、プラズマＣＶＤの工程において、有機キャッピング層１２８が強度の大きい長波長紫外線を吸収することによって引き起こされる劣化は、光吸収が弱いために軽微になる。また、プラズマＣＶＤの工程において、有機キャッピング層１２８が短波長紫外線を吸収することによって引き起こされる劣化は、短波長紫外線の強度が小さいので軽微になる。 Inhibition of absorption of long-wavelength ultraviolet rays by the organic capping layer 128 forms the inorganic passivation layer 130 by a plasma CVD (chemical vapor deposition) method that easily suppresses temperature rise in order to prevent the organic functional layer 138 from being damaged by heat. This is particularly significant when That is, the plasma used in the CVD method includes a lot of long-wavelength ultraviolet light having a wavelength close to visible light, for example, long-wavelength ultraviolet light having a wavelength of 325 nm or more and 400 nm or less. The ultraviolet light absorbed by the organic capping layer 128 when the inorganic passivation layer 130 is formed by the plasma CVD method is a short wavelength ultraviolet light having a wavelength far from visible light, for example, a wavelength of 250 nm. Only short wavelength ultraviolet rays of 324 nm or less are obtained. The intensity of short wavelength ultraviolet light is usually less than 0.1 times that of long wavelength ultraviolet light. Therefore, by forming the organic capping layer 128 with an organic material made of a substance having an absorption peak wavelength of 321 nm or less, the degradation caused by the organic capping layer 128 absorbing high-intensity long-wavelength ultraviolet rays in the plasma CVD process. Becomes minor due to weak light absorption. Further, in the plasma CVD process, the deterioration caused by the organic capping layer 128 absorbing short-wavelength ultraviolet light becomes minor because the intensity of the short-wavelength ultraviolet light is small.
（ｅ）導電型；
有機キャッピング層１２８は、電子輸送層と同様の電子輸送性の物質からなる有機材料で構成することが望ましい。これにより、有機キャッピング層１２８の有機材料が電子輸送層１２４へ拡散しても電子輸送層１２４の電子移動度を低下させたり正孔の陰極への漏洩を助長したりすることがないので、有機ＥＬ素子１０２の発光効率の低下及び駆動電圧の上昇が抑制される。このような電子輸送性の物質は、共役電子系を有する分子からなる物質に多く存在する。
(E) conductivity type;
The organic capping layer 128 is preferably composed of an organic material made of an electron transporting substance similar to the electron transport layer. Thereby, even if the organic material of the organic capping layer 128 diffuses into the electron transport layer 124, the electron mobility of the electron transport layer 124 is not lowered or the leakage of holes to the cathode is not promoted. A decrease in light emission efficiency and an increase in driving voltage of the EL element 102 are suppressed. Many of such electron transporting substances exist in substances composed of molecules having a conjugated electron system.
なお、有機機能層１３８が電子輸送層を備えない層構造を採用したとしても、発光層の陰極層寄りの部分は電子輸送性を有していなければならない。このため、有機機能層１３８が電子輸送層を備えない層構造を採用したとしても、電子輸送性の物質からなる有機材料で有機キャッピング層１２８を構成すれば、有機キャッピング層の有機材料が電子輸送性を有する部分へ拡散しても、有機ＥＬ素子１０２の発光効率の低下及び駆動電圧の上昇が抑制される。 Even if the organic functional layer 138 employs a layer structure that does not include an electron transport layer, the portion of the light emitting layer near the cathode layer must have electron transport properties. For this reason, even if the organic functional layer 138 employs a layer structure that does not include an electron transporting layer, if the organic capping layer 128 is formed of an organic material made of an electron transporting substance, the organic material of the organic capping layer is transported by electrons. Even if it diffuses to the part which has property, the fall of the luminous efficiency of the organic EL element 102 and the raise of a drive voltage are suppressed.
有機キャッピング層１２８を電子輸送性の物質からなる有機材料で構成することは、陰極層１２６の光透過性を向上するために陰極層１２６を非常に薄く、例えば、陰極層１２６の層厚を１５ｎｍ以上２０ｎｍ以下にした場合に特に意義を有する。陰極層１２６を薄くすると、有機キャッピング層の有機材料が電子輸送層１２４へ拡散しやすくなるからである。 When the organic capping layer 128 is made of an organic material made of an electron transporting substance, the cathode layer 126 is very thin in order to improve the light transmittance of the cathode layer 126. For example, the layer thickness of the cathode layer 126 is 15 nm. This is particularly significant when the thickness is 20 nm or less. This is because when the cathode layer 126 is thinned, the organic material of the organic capping layer is easily diffused into the electron transport layer 124.
（ｆ）分子形状の対称性と融点Ｔｍとの関係；
固体状態において分子間に強い分子間力が働く分子性物質は、結晶が壊れにくいため、高い融点Ｔｍを有する場合が多い。また、固体状態において分子の配列に隙間が少なくパッキングがよい分子性物質は、固体状態において分子間に強い分子間力が働くことが多い。さらに、分子形状の対称性が高い分子性物質は、固体状態における分子の配列に隙間が少なくパッキングがよい場合が多い。したがって、分子形状の対称性が高い分子性物質は、高い融点Ｔｍを有する場合が多い。
(F) Relationship between symmetry of molecular shape and melting point Tm;
A molecular substance in which a strong intermolecular force acts between molecules in a solid state often has a high melting point Tm because crystals are not easily broken. In addition, a molecular substance having a small gap in the arrangement of molecules in the solid state and good packing often has a strong intermolecular force between the molecules in the solid state. Furthermore, molecular substances having high molecular shape symmetry often have good packing in which there are few gaps in the arrangement of molecules in the solid state. Therefore, a molecular substance having high molecular shape symmetry often has a high melting point Tm.
例えば、モル質量が等しくメチル基の位置だけが異なるメタキシレン、オルトキシレン及びパラキシレンの融点Ｔｍは、それぞれ、−４８℃，−２５℃及び＋１３℃であり、分子形状の対称性が高くなるほど融点Ｔｍが高くなる。また、メタキシレン、オルトキシレン及びパラキシレンの沸点は、それぞれ、１３９℃，１４４℃及び１３８℃とほぼ同じであり、分子形状の対称性が高くなるほど融点Ｔｍが高くなるのは、固体状態における分子の配列の寄与が大きいことがわかる。 For example, the melting points Tm of meta-xylene, ortho-xylene, and para-xylene having the same molar mass and different only in the position of the methyl group are −48 ° C., −25 ° C., and + 13 ° C., respectively, and the melting point increases as the symmetry of the molecular shape increases. Tm increases. Further, the boiling points of meta-xylene, ortho-xylene and para-xylene are almost the same as 139 ° C., 144 ° C. and 138 ° C., respectively, and the higher the symmetry of the molecular shape, the higher the melting point Tm. It can be seen that the contribution of the arrangement of is large.
また、ベンゼン環数が２の縮合環化合物であるモル質量１２８．１８ｇ／ｍｏｌのナフタレンの融点Ｔｍは８０℃、沸点は２１８℃である。ベンゼン環数が２の非縮合環化合物であるモル質量が１５４．２１ｇ／ｍｏｌのビフェニルの融点Ｔｍは６９℃、沸点は２５４℃である。ベンゼン環数が３の縮合環化合物であるモル質量が１７８．２３ｇ／ｍｏｌのアントラセンの融点Ｔｍは２１８℃、沸点は３４２℃である。ベンゼン環数が３の非縮合環化合物であるモル質量が２３０．３１ｇ／ｍｏｌのｐ−テルフェニルの融点Ｔｍは２１１℃、沸点は３８９℃である。これらの物質においては、モル質量が大きくなるほど沸点が高くなる傾向があるが、ベンゼン環数が２のナフタレンとビフェニルとを対比すると、又は、ベンゼン環数が３のアントラセンとｐ−テルフェニルとを対比すると、モル質量が大きく分子形状の対称性が低いビフェニルやｐ−テルフェニルの方が融点Ｔｍは低い。このことから、分子形状の対称性が融点Ｔｍに強く影響することがわかる。 Further, the melting point Tm of naphthalene having a molar mass of 128.18 g / mol, which is a condensed ring compound having 2 benzene rings, is 80 ° C. and the boiling point is 218 ° C. Biphenyl having a molar mass of 154.21 g / mol, which is a non-condensed ring compound having 2 benzene rings, has a melting point Tm of 69 ° C. and a boiling point of 254 ° C. An anthracene having a molar mass of 178.23 g / mol, which is a condensed ring compound having 3 benzene rings, has a melting point Tm of 218 ° C. and a boiling point of 342 ° C. A p-terphenyl having a molar mass of 230.31 g / mol, which is a non-condensed ring compound having 3 benzene rings, has a melting point Tm of 211 ° C. and a boiling point of 389 ° C. In these substances, the boiling point tends to increase as the molar mass increases. However, when naphthalene having 2 benzene rings is compared with biphenyl, or anthracene having 3 benzene rings is combined with p-terphenyl. In contrast, biphenyl and p-terphenyl having a large molar mass and low molecular shape symmetry have a lower melting point Tm. This shows that the symmetry of the molecular shape strongly affects the melting point Tm.
本願発明では、このことを利用して、モル質量が小さく融点Ｔｍ又はガラス転移点Ｔｇが低い物質を見い出し、有機キャッピング層１２８を当該物質を含む有機材料で構成している。 In the present invention, utilizing this, a substance having a small molar mass and a low melting point Tm or low glass transition point Tg is found, and the organic capping layer 128 is made of an organic material containing the substance.
（ｇ）有機キャッピング層１２８の有機材料に含まれる分子性物質の望ましい例；
有機キャッピング層１２８の有機材料に含まれるモル質量が４２９ｇ／ｍｏｌ以下、融点Ｔｍが１７５℃以下で電子輸送性の分子性物質の望ましい例を説明する。
(G) Desirable examples of molecular substances contained in the organic material of the organic capping layer 128;
A desirable example of an electron-transporting molecular substance having a molar mass contained in the organic material of the organic capping layer 128 of 429 g / mol or less and a melting point Tm of 175 ° C. or less will be described.
当該分子性物質の第１の例は、オキサジアゾール誘導体である。望ましいオキサジアゾール誘導体には、化学式（１）に示す融点Ｔｍが１６８℃、モル質量が２９８．３ｇ／ｍｏｌの２−（４−ビフェニル）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール、化学式（２）に示す融点Ｔｍが１５０℃、モル質量が３６４．４ｇ／ｍｏｌの２，５−ビス（４′−ジエチルアミノフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、化学式（３）に示す融点Ｔｍが１３９℃、モル質量が２２２．２ｇ／ｍｏｌ、吸収ピーク波長２８２ｎｍの２，５−ジフェニル−１，３，４−オキサジアゾール、化学式（４）に示す融点Ｔｍが１３９℃、モル質量が３５４．４ｇ／ｍｏｌ、吸収ピーク波長３０５ｎｍの２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４−ビフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ブチルＰＢＤ）等がある。 A first example of the molecular substance is an oxadiazole derivative. Desirable oxadiazole derivatives include 2- (4-biphenyl) -5-phenyl-1,3,4-oxadiazole having a melting point Tm represented by the chemical formula (1) of 168 ° C. and a molar mass of 298.3 g / mol. 2,5-bis (4′-diethylaminophenyl) -1,3,4-oxadiazole having a melting point Tm shown in chemical formula (2) of 150 ° C. and a molar mass of 364.4 g / mol, in chemical formula (3) 2,5-diphenyl-1,3,4-oxadiazole having a melting point Tm of 139 ° C., a molar mass of 222.2 g / mol and an absorption peak wavelength of 282 nm, a melting point Tm of 139 ° C. 2- (4-tert-butylphenyl) -5- (4-biphenyl) -1,3,4-oxadiazole (butyl PBD) having a mass of 354.4 g / mol and an absorption peak wavelength of 305 nm And the like.
当該分子性物質の第２の例は、オキサゾール誘導体である。望ましいオキサゾール誘導体には、化学式（５）に示す融点Ｔｍが１０１℃、モル質量が２２２．２ｇ／ｍｏｌ、吸収ピーク波長３２１ｎｍの５−フェニル−２−（４−ピリジル）オキサゾール、化学式（６）に示す融点Ｔｍが７３℃、モル質量が２２１．２５ｇ／ｍｏｌ、吸収ピーク波長３０３ｎｍの２，５−ジフェニルオキサゾール等がある。 A second example of the molecular substance is an oxazole derivative. Desirable oxazole derivatives include 5-phenyl-2- (4-pyridyl) oxazole having a melting point Tm shown in the chemical formula (5) of 101 ° C., a molar mass of 222.2 g / mol, and an absorption peak wavelength of 321 nm, and a chemical formula (6) There are 2,5-diphenyloxazole having a melting point Tm of 73 ° C., a molar mass of 221.25 g / mol, and an absorption peak wavelength of 303 nm.
当該分子性物質の第３の例は、融点Ｔｍが８０℃、モル質量が１２８．２ｇ／ｍｏｌのナフタレンである。ナフタレンにさらに別の環がオルト縮合又はペリ縮合したナフタレン誘導体も採用しうる。オルト縮合又はペリ縮合する環は、炭素環であってもよいし複素環であってもよい。ナフタレン誘導体には、化学式（７）に示す融点Ｔｍが１００℃、モル質量が１７８．２ｇ／ｍｏｌのフェナンスレン等がある。 A third example of the molecular substance is naphthalene having a melting point Tm of 80 ° C. and a molar mass of 128.2 g / mol. A naphthalene derivative in which another ring is ortho-fused or peri-fused to naphthalene may also be employed. The ring that is ortho-fused or peri-fused may be a carbocyclic ring or a heterocyclic ring. Naphthalene derivatives include phenanthrene having a melting point Tm of 100 ° C. and a molar mass of 178.2 g / mol shown in chemical formula (7).
当該分子性物質の第４の例は、オリゴフェニル誘導体である。望ましいオリゴフェニル誘導体には、融点Ｔｍが６９℃、モル質量が１５４．２ｇ／ｍｏｌのビフェニル等がある。 A fourth example of the molecular substance is an oligophenyl derivative. Desirable oligophenyl derivatives include biphenyl having a melting point Tm of 69 ° C. and a molar mass of 154.2 g / mol.
当該分子性物質の第５の例は、リチウム錯体である。望ましいリチウム錯体には、化学式（８）に示すモル質量が１５１．１ｇ／ｍｏｌ、吸収ピーク波長２６１ｎｍの（８−ヒドロキシキノリナト）リチウム等がある。 A fifth example of the molecular substance is a lithium complex. Desirable lithium complexes include (8-hydroxyquinolinato) lithium having a molar mass of 151.1 g / mol shown in chemical formula (8) and an absorption peak wavelength of 261 nm.
当該分子性物質の第６の例は、亜鉛錯体である。望ましい亜鉛錯体には、化学式（９）に示す融点Ｔｍが１２７℃、モル質量が２６３．６ｇ／ｍｏｌのビス（２，４−ペンタンジオナト）亜鉛（ＩＩ）等がある。 A sixth example of the molecular substance is a zinc complex. Desirable zinc complexes include bis (2,4-pentanedionato) zinc (II) having a melting point Tm of 127 ° C. and a molar mass of 263.6 g / mol shown in the chemical formula (9).
有機キャッピング層１２８の有機材料は、前述した物質から選択した１種類の分子性物質からなる有機材料であってもよいし、前述した物質から選択した２種類以上の分子性物質からなる有機材料であってもよい。また、前述した分子性物質以外の物質を含んでいてもよい。 The organic material of the organic capping layer 128 may be an organic material made of one kind of molecular substance selected from the aforementioned substances, or an organic material made of two or more kinds of molecular substances selected from the aforementioned substances. There may be. Moreover, you may contain substances other than the molecular substance mentioned above.
（ｈ）結晶化しやすさ；
有機キャッピング層１２８の有機材料は、結晶化しにくい有機材料であることが望ましい。有機キャッピング層１２８の内に大きな結晶が生じると、かかる結晶中を物質が通過しやすくなるので、有機キャッピング層１２８の封止性能が低下する傾向が見られるからである。有機キャッピング層１２８の封止性能が低下すると、ＣＶＤ法で用いられるプラズマに含まれる化学的反応性の高いラジカル種又は原料ガスが、陰極層１２６、電子輸送層１２４、発光層１２２、正孔輸送層１２０又は陽極層１１８の少なくとも一部に侵入し、これらの層の機能を損なう可能性がある。また、有機ＥＬ素子１０２の使用時に、有機ＥＬ素子１０２を構成する部材からのアウトガス、水分又は酸素等が、陰極層１２６から陽極層１１８の少なくとも一部に侵入し、これらの層の機能を損なう可能性がある。また、有機キャッピング層１２８の中に大きな結晶が生じると、結晶で光が散乱し、有機キャッピング層１２８の光の透過性が低下する傾向が見られるからである。したがって、有機キャッピング層１２８の有機材料は、結晶が小さい微結晶となりやすい有機材料であることが望ましく、結晶がない非晶質となりやすい有機材料であることが望ましい。
(H) Ease of crystallization;
The organic material of the organic capping layer 128 is desirably an organic material that is difficult to crystallize. This is because when a large crystal is generated in the organic capping layer 128, a substance easily passes through the crystal, and thus the sealing performance of the organic capping layer 128 tends to be lowered. When the sealing performance of the organic capping layer 128 is lowered, radical species or source gas having high chemical reactivity contained in plasma used in the CVD method is converted into the cathode layer 126, the electron transport layer 124, the light emitting layer 122, and the hole transport. It can penetrate into at least a portion of layer 120 or anode layer 118 and impair the function of these layers. Further, when the organic EL element 102 is used, outgas, moisture, oxygen, or the like from a member constituting the organic EL element 102 penetrates into at least a part of the anode layer 118 from the cathode layer 126 and impairs the function of these layers. there is a possibility. In addition, when a large crystal is generated in the organic capping layer 128, light is scattered by the crystal, and the light transmittance of the organic capping layer 128 tends to be reduced. Therefore, the organic material of the organic capping layer 128 is desirably an organic material that tends to be microcrystals with small crystals, and is desirably an organic material that tends to be amorphous without crystals.
図８は、各種有機材料の結晶化しやすさを説明する図である。図８は、一のガラス基板の上で有機材料の粉末を融点Ｔｍまで加熱して融解させた後に一のガラス基板と他のガラス基板との空隙に融液を挟んで薄膜状態としたものを徐々に室温まで冷却し凝固させることにより得られた膜を２４時間又は２４０時間後に顕微鏡で観察したときの像を示している。図８において、試料１の有機材料はＣＢＰのみからなり、試料２の有機材料は５０重量％のブチルＰＢＤ及び５０重量％のＣＢＰからなり、試料３の有機材料はブチルＰＢＤのみからなり、試料４の有機材料は５０重量％のブチルＰＢＤ及び５０重量％のテトラメチルＣＢＰからなり、試料５の有機材料はテトラメチルＣＢＰのみからなる。ＣＢＰ及びテトラメチルＣＢＰは、それぞれ、化学式（１０）及び（１１）であらわされる。ＣＢＰ及びテトラメチルＣＢＰのガラス転移点Ｔｇは、それぞれ、８５℃及び１２８℃である。ＣＢＰ及びテトラメチルＣＢＰの融点Ｔｍは、それぞれ、２７９℃及び２９６℃である。ＣＢＰ及びテトラメチルＣＢＰは、いずれも電子輸送性の物質である。ＣＢＰ及びテトラメチルＣＢＰのモル質量は、それぞれ４８６ｇ／ｍｏｌ及び５４２ｇ／ｍｏｌである。 FIG. 8 is a diagram for explaining the ease of crystallization of various organic materials. FIG. 8 shows a state in which a powder of an organic material is heated to a melting point Tm on one glass substrate and then melted, and a thin film is formed by sandwiching a melt in a gap between one glass substrate and another glass substrate. An image obtained by observing the film obtained by gradually cooling to room temperature and solidifying it with a microscope after 24 hours or 240 hours is shown. In FIG. 8, the organic material of sample 1 consists of CBP only, the organic material of sample 2 consists of 50 wt% butyl PBD and 50 wt% CBP, the organic material of sample 3 consists of butyl PBD only, and sample 4 The organic material consists of 50% by weight of butyl PBD and 50% by weight of tetramethyl CBP, and the organic material of sample 5 consists of tetramethyl CBP only. CBP and tetramethyl CBP are represented by chemical formulas (10) and (11), respectively. The glass transition points Tg of CBP and tetramethyl CBP are 85 ° C. and 128 ° C., respectively. The melting points Tm of CBP and tetramethyl CBP are 279 ° C. and 296 ° C., respectively. CBP and tetramethyl CBP are both electron transporting substances. The molar masses of CBP and tetramethyl CBP are 486 g / mol and 542 g / mol, respectively.
有機材料がＣＢＰのみからなる試料１では、凝固させた直後には透明な膜が得られたが、図８に示すように７２時間後には有機材料が結晶化し、膜の一部が白濁した。 In Sample 1 in which the organic material was composed only of CBP, a transparent film was obtained immediately after solidification. However, as shown in FIG. 8, the organic material crystallized after 72 hours and part of the film became cloudy.
有機材料がブチルＰＢＤ及びＣＢＰからなる試料２では、ブチルＰＢＤの融点Ｔｍを超える１５０℃まで材料を加熱し、ブチルＰＢＤの融液にＣＢＰを溶解させている。試料２では、図８に示すように２４０時間後にも有機材料は非晶質のままであり、膜は透明であった。 In Sample 2 in which the organic material is butyl PBD and CBP, the material is heated to 150 ° C., which exceeds the melting point Tm of butyl PBD, and CBP is dissolved in the melt of butyl PBD. In Sample 2, as shown in FIG. 8, the organic material remained amorphous even after 240 hours, and the film was transparent.
有機材料がブチルＰＢＤのみからなる試料３では、凝固させた直後には透明な膜が得られたが、図８に示すように７２時間後には有機材料に微結晶が生じ、膜の一部が白濁した。 In the sample 3 in which the organic material is composed only of butyl PBD, a transparent film was obtained immediately after solidification. However, as shown in FIG. It became cloudy.
有機材料がブチルＰＢＤ及びテトラメチルＣＢＰからなる試料４では、ブチルＰＢＤの融点Ｔｍを超える１５０℃まで有機材料を加熱し、ブチルＰＢＤの融液にテトラメチルＣＢＰを溶解させている。試料４では、図８に示すように２４０時間後にも有機材料は非晶質のままであり、膜は透明であった。 In Sample 4 in which the organic material is butyl PBD and tetramethyl CBP, the organic material is heated to 150 ° C., which exceeds the melting point Tm of butyl PBD, and tetramethyl CBP is dissolved in the butyl PBD melt. In Sample 4, as shown in FIG. 8, the organic material remained amorphous even after 240 hours, and the film was transparent.
有機材料がテトラメチルＣＢＰのみからなる試料５では、図８に示すように７２時間後には有機材料の一部が結晶化し、膜の一部が白濁した。 In Sample 5 in which the organic material was composed only of tetramethyl CBP, as shown in FIG. 8, after 72 hours, a part of the organic material crystallized and a part of the film became cloudy.
有機材料が２種類の物質の混合物である試料２，４で特に良好な結果が得られたのは、一方の物質が他方の物質の不純物となり、結晶化が妨げられるからである。結晶化を妨げる不純物として物質を働かせるためには、その含有量が２５重量％以上であることが望ましく、３４重量％以上であることがさらに望ましい。有機材料が２種類の物質の混合物である場合は、２種類の物質の含有質量比を１：１付近とすることが特に望ましい。 Samples 2 and 4 in which the organic material is a mixture of two kinds of substances have obtained particularly good results because one substance becomes an impurity of the other substance and crystallization is hindered. In order for the substance to act as an impurity that hinders crystallization, the content is desirably 25% by weight or more, and more desirably 34% by weight or more. When the organic material is a mixture of two types of substances, it is particularly desirable that the mass ratio of the two types of substances be about 1: 1.
なお、これらの有機材料で有機キャッピング層１２８を構成した場合は、有機機能層１３８の上に有機キャッピング層１２８が設けられるので、ガラス基板の上の場合よりも結晶化しにくいが、相対的な結晶化しやすさはここで説明したのと同様である。 In the case where the organic capping layer 128 is formed of these organic materials, since the organic capping layer 128 is provided on the organic functional layer 138, it is more difficult to crystallize than on the glass substrate. The ease of conversion is the same as described here.
＜３ 有機ＥＬ素子１０２の製造＞
図９は、有機ＥＬ素子１０２の製造の流れを示すフローチャートである。なお、以下で説明する各層の形成は、公知のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法・ＣＶＤ法・スピンコート法・インクジェット法等の成膜技術及びフォトリソグラフィ法等のパターニング技術を材料に応じて適宜採用して行う。
<Manufacture of 3 organic EL elements 102>
FIG. 9 is a flowchart showing a flow of manufacturing the organic EL element 102. For the formation of each layer described below, a film forming technique such as a known PVD (Physical Vapor Deposition) method, a CVD method, a spin coating method, an ink jet method or the like and a patterning technology such as a photolithography method are appropriately employed depending on the material. And do it.
図９に示すように、有機ＥＬ素子１０２の製造にあたっては、まず、有機機能層１３８を挟んで陽極層１１８と陰極層１２６とが対向する積層構造体を支持基板１０４の上に作製する。 As shown in FIG. 9, when manufacturing the organic EL element 102, first, a laminated structure in which the anode layer 118 and the cathode layer 126 are opposed to each other with the organic functional layer 138 interposed therebetween is formed on the support substrate 104.
当該積層構造体の作製にあたっては、まず、回路層１１２、絶縁保護膜１１４及び平坦化層１１６を順次形成する（ステップＳ１０１〜Ｓ１０３）。続いて、陽極層１１８及び陰極コンタクト層１３４を形成する（ステップＳ１０４）。陽極層１１８及び陰極コンタクト層１３４を別々に形成してもよい。さらに続いて、絶縁層１３２及び隔壁１３６を順次形成する（ステップＳ１０５，Ｓ１０６）。最後に、有機機能層１３８及び陰極層１２６を順次形成する（ステップＳ１０７，１０８）。 In manufacturing the laminated structure, first, the circuit layer 112, the insulating protective film 114, and the planarization layer 116 are sequentially formed (steps S101 to S103). Subsequently, the anode layer 118 and the cathode contact layer 134 are formed (step S104). The anode layer 118 and the cathode contact layer 134 may be formed separately. Subsequently, an insulating layer 132 and a partition wall 136 are sequentially formed (Steps S105 and S106). Finally, the organic functional layer 138 and the cathode layer 126 are sequentially formed (Steps S107 and S108).
このようにして作製した積層構造体の上面に有機キャッピング層１２８の有機材料を蒸着する（ステップＳ１０９）。有機キャッピング層１２８の有機材料の融点Ｔｍが低い場合、有機材料を蒸着源から飛散させるときに有機材料を融解させることは容易である。また、有機キャッピング層１２８の有機材料の融点Ｔｍが低い場合、有機材料の飛散が固体からの昇華ではなく液体からの蒸発により行われるので、有機材料を収容するルツボの内部の温度が均一になって有機材料の突沸が抑制される。有機材料の突沸が抑制されることには、蒸着膜の膜厚にバラツキが生じることや蒸着膜にピンホールが生じることが抑制されるという利点がある。さらに、有機キャッピング層１２８の有機材料の融点Ｔｍが低い場合、有機材料の飛散が液体からの蒸発により行われるので、有機材料を収容するルツボの内部の材料の分布が均一になって、長時間連続で蒸着を行っても蒸着レートが不安定にならない。蒸着レートが安定していることには、蒸着膜の膜厚が設計からずれたり膜厚にバラツキが生じることが抑制されるという利点がある。 The organic material of the organic capping layer 128 is vapor-deposited on the upper surface of the laminated structure thus manufactured (step S109). When the melting point Tm of the organic material of the organic capping layer 128 is low, it is easy to melt the organic material when the organic material is scattered from the evaporation source. In addition, when the melting point Tm of the organic material of the organic capping layer 128 is low, the organic material is scattered not by sublimation from the solid but by evaporation from the liquid, so that the temperature inside the crucible containing the organic material becomes uniform. Thus, bumping of the organic material is suppressed. Suppressing bumping of the organic material has an advantage that variation in the film thickness of the vapor deposition film and occurrence of pinholes in the vapor deposition film are suppressed. Further, when the melting point Tm of the organic material of the organic capping layer 128 is low, the scattering of the organic material is performed by evaporation from the liquid, so that the distribution of the material inside the crucible containing the organic material becomes uniform, and the long time The deposition rate does not become unstable even if continuous deposition is performed. The stability of the vapor deposition rate has an advantage that the film thickness of the vapor deposition film is deviated from the design and variation in the film thickness is suppressed.
続いて、このようにして得られた蒸着膜を流動化又は融解させる（ステップＳ１１０）。蒸着膜を流動化又は融解させるときには、有機機能層１３８を構成する各層を流動化及び融解させないようにする。すなわち、仕掛品を、有機キャッピング層１２８の有機材料の融点Ｔｍ又はガラス転移点Ｔｇ以上の温度であって、有機機能層１３８を構成する各層の有機材料の融点Ｔｍ及びガラス転移点Ｔｇより低い温度に加熱する。これにより、有機機能層１３８を熱で損傷することなく、異物の包理や層間応力の緩和を行うことができる。このことは、有機機能層１３８の周辺にある積層構造の乱れを緩和し、発光体の内部に残留する酸素で発光体を構成する物質が酸化されて発光体を劣化することに役立つ。 Subsequently, the vapor deposition film thus obtained is fluidized or melted (step S110). When the deposited film is fluidized or melted, each layer constituting the organic functional layer 138 is prevented from fluidizing and melting. That is, the work-in-process is at a temperature equal to or higher than the melting point Tm or glass transition point Tg of the organic material of the organic capping layer 128 and lower than the melting point Tm and glass transition point Tg of the organic material of each layer constituting the organic functional layer 138. Heat to. As a result, foreign matter inclusion and interlayer stress relaxation can be performed without damaging the organic functional layer 138 with heat. This alleviates the disorder of the laminated structure around the organic functional layer 138, and helps to deteriorate the light emitter by oxidizing the substance constituting the light emitter with oxygen remaining inside the light emitter.
さらに続いて、蒸着膜を再び固化して有機キャッピング層１２８を完成する（ステップＳ１１１）。 Subsequently, the deposited film is solidified again to complete the organic capping layer 128 (step S111).
次に、無機パッシベーション層１３０を形成する（ステップＳ１１２）。無機パッシベーション層１３０は、有機機能層１３８を熱で損傷することを防ぐために、温度の上昇を抑制しやすいプラズマＣＶＤ法または触媒化学気相成長（ｃａｔ−ＣＶＤ法）で形成することが望ましい。なお、プラズマＣＶＤ法またはｃａｔ−ＣＶＤ法で無機パッシベーション層１３０を形成してもある程度の温度の上昇は起こるが、有機キャッピング層１２８の有機材料の融点Ｔｍ又はガラス転移点Ｔｇが有機機能層１３８を構成する各層の有機材料の融点Ｔｍ及びガラス転移点Ｔｇより低ければ、有機キャッピング層１２８が流動化又は融解するときに熱を吸収するので、熱による有機機能層１３８の損傷は回避される。 Next, the inorganic passivation layer 130 is formed (step S112). In order to prevent the organic functional layer 138 from being damaged by heat, the inorganic passivation layer 130 is desirably formed by a plasma CVD method or a catalytic chemical vapor deposition (cat-CVD method) that can easily suppress an increase in temperature. Although the temperature rises to some extent even when the inorganic passivation layer 130 is formed by plasma CVD or cat-CVD, the organic functional layer 138 has a melting point Tm or glass transition point Tg of the organic material of the organic capping layer 128. If it is lower than the melting point Tm and the glass transition point Tg of the organic material of each constituent layer, the organic capping layer 128 absorbs heat when fluidized or melted, so that damage to the organic functional layer 138 due to heat is avoided.
最後に、シール体１１０及び封止基板１０８で封止を行って有機ＥＬ素子１０２を完成する（ステップＳ１１３）。シール体１１０を、低融点の合金・低融点ガラス等の材料で形成する場合、有機機能層１３８の温度が高くなり、熱によって有機機能層１３８が損傷する場合がある。有機キャッピング層１２８の有機材料の融点Ｔｍ又はガラス転移点Ｔｇが有機機能層１３８を構成する各層の有機材料の融点Ｔｍ及びガラス転移点Ｔｇより低ければ、有機キャッピング層１２８が流動化又は融解するときに熱を吸収するので、熱による有機機能層１３８の損傷は回避される。 Finally, sealing is performed with the sealing body 110 and the sealing substrate 108 to complete the organic EL element 102 (step S113). When the sealing body 110 is formed of a material such as a low melting point alloy or low melting point glass, the temperature of the organic functional layer 138 increases, and the organic functional layer 138 may be damaged by heat. When the organic capping layer 128 fluidizes or melts if the melting point Tm or the glass transition point Tg of the organic material of the organic capping layer 128 is lower than the melting point Tm and the glass transition point Tg of the organic material of each layer constituting the organic functional layer 138. Therefore, damage to the organic functional layer 138 due to heat is avoided.
なお、蒸着膜の流動化又は融解（ステップＳ１１１）を無機パッシベーション層１３０の形成（ステップＳ１１２）のときに行うようにしてもよい。あるいは、蒸着膜の流動化又は融解（ステップＳ１１１）をシール体１１０の形成（ステップＳ１１３）のときに行うようにしてもよい。 Note that fluidization or melting of the deposited film (step S111) may be performed when the inorganic passivation layer 130 is formed (step S112). Alternatively, fluidization or melting of the deposited film (step S111) may be performed when the seal body 110 is formed (step S113).
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。例えば、有機ＥＬ素子１０２は、光が支持基板１０４を透過して下方に向けて出射される下面発光型であってもよい。 Although the present invention has been described in detail, the above description is illustrative in all aspects, and the present invention is not limited thereto. It is understood that countless variations that are not illustrated can be envisaged without departing from the scope of the present invention. For example, the organic EL element 102 may be a bottom emission type in which light passes through the support substrate 104 and is emitted downward.
１０２ 有機ＥＬ素子
１０４ 支持基板
１０６ 積層体
１１０ シール体
１０８ 封止基板
１２０ 陽極層
１２２ 発光層
１２６ 陰極層
１２８ 有機キャッピング層
１３０ 無機パッシベーション層
１３６ 有機機能層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 Organic EL element 104 Support substrate 106 Laminated body 110 Sealing body 108 Sealing substrate 120 Anode layer 122 Light emitting layer 126 Cathode layer 128 Organic capping layer 130 Inorganic passivation layer 136 Organic functional layer
Claims (10)
前記支持基板上に形成され、電荷輸送材料を含有し、正孔と電子とを結合させて発光する有機機能層と、
前記支持基板上であって、前記有機機能層と空隙を介して併設される絶縁層と、
前記有機機能層上から前記空隙を介して前記絶縁層上にまで連続して形成され、モル質量が前記電荷輸送材料のモル質量よりも小さい分子性物質を含む有機キャッピング層と、
を備える有機ＥＬ素子。 A support substrate;
An organic functional layer formed on the support substrate, containing a charge transport material, and emitting light by combining holes and electrons;
An insulating layer on the support substrate and provided side by side with the organic functional layer;
An organic capping layer comprising a molecular substance formed continuously from the organic functional layer to the insulating layer through the gap, the molar mass being smaller than the molar mass of the charge transport material;
An organic EL device comprising:
前記支持基板上に形成される第１電極層と、
前記第１電極層上に形成され、電荷輸送材料を含有し、正孔と電子とを結合させて発光する有機機能層と、
前記有機機能層を被覆する第２電極層と、
モル質量が前記有機機能層を構成する電荷輸送材料のモル質量よりも小さい分子性物質を含む有機キャッピング層と、
を備え、
平面視して前記有機機能層と前記第２電極層とが重なる領域に凹部が形成され、前記有機キャッピング層が前記凹部を充填する有機ＥＬ素子。 A support substrate;
A first electrode layer formed on the support substrate;
An organic functional layer that is formed on the first electrode layer, contains a charge transport material, and emits light by combining holes and electrons;
A second electrode layer covering the organic functional layer;
An organic capping layer containing a molecular substance whose molar mass is smaller than the molar mass of the charge transport material constituting the organic functional layer;
With
An organic EL element in which a concave portion is formed in a region where the organic functional layer and the second electrode layer overlap when viewed in a plan view, and the organic capping layer fills the concave portion.
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