有機発光素子
【課題】画像を形成する光がカソードの方向に発光される場合に、共振構造を必要とせずに高い発光効率を有するトップエミッション型有機発光素子を提供する。
【解決手段】正孔を注入するアノード物質を含むアノード２と、アノード上に形成された発光層を備える有機層３と、有機層３上に形成されて有機層の発光層から発光された光が透過するカソード４と、を備え、カソード４は、金属酸化物からなる金属酸化物層４２、アノード物質より仕事関数の絶対値の小さな金属からなる金属層４１及びバッファ層４３を備える、有機発光素子。
【解決手段】正孔を注入するアノード物質を含むアノード２と、アノード上に形成された発光層を備える有機層３と、有機層３上に形成されて有機層の発光層から発光された光が透過するカソード４と、を備え、カソード４は、金属酸化物からなる金属酸化物層４２、アノード物質より仕事関数の絶対値の小さな金属からなる金属層４１及びバッファ層４３を備える、有機発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子に係り、より詳細には、画像を形成する光がカソードの方向に発光されるトップエミッション型発光構造において、すぐれた発光効率を有するカソードを備えた有機発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は自己発光素子であり、液晶表示素子に比べて高い輝度を持ち、バックライトユニットを使用しないために薄型化が可能な長所がある。
【０００３】
このような有機発光素子は、ピクセル回路が形成されている基板上にアノード、有機層及びカソードを順次に積層した構造を持ち、たとえば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）として具現することができる。有機発光素子は、発光方向によってトップエミッション型とバックエミッション型とに大別できる。トップエミッション型有機発光素子の場合は、有機発光素子が配置されている基板から離れる方向、すなわち、カソードの方向に画像形成されるように発光される。このため、基板の方向に画像が形成されるように発光されるバックエミッション型有機発光素子に比べて、トップエミッション型有機発光素子は開口率を大きくとることができ、これにより発光効率が高い。しかし、有機発光素子の上部に形成されるカソードを透明にする必要があるが、カソードの透明性の改善には限界がある。すなわち、カソードはアノードより低い仕事関数を持つ必要があるが、金属のように低い仕事関数を持つ物質は、一般に、光透過率が低い。
【０００４】
従来の透明型カソードは、仕事関数の低い金属の薄膜で形成されている。しかしながら、前記の金属は低い光透過率を有するので、発光効率の改善には限界がある。
【０００５】
このようなトップエミッション型発光構造の光透過率改善の限界のために、発光層で発光した光を増幅させるマイクロキャビティが提案されたことがある。しかし、色が異なればマイクロキャビティを起こす理想的な厚さが異なるために、アノードとカソードとの間に介在する有機層の厚さを変化させる必要がある。すなわち、有機発光層においては、アノードから注入される正孔と、カソードから注入される電子が再結合してエキシトンが形成されることによって発光がなされるので、各色別にエキシトンとの距離及び共振の理想的厚さを調節するために、有機層、特に、正孔または電子の注入層あるいは正孔または電子の輸送層の厚さを変化させる方法が試みられてきた。この方法によると、蒸着した有機層の厚さを変化させるためには、それぞれの色に対して独立したマスクが必要となる。このような独立した蒸着は、製造工程に関して、工程を複雑にし、かつ高コストを発生させるという短所がある。
【０００６】
またディスプレー装置の解像度が高くなるほど、マスクを微細ピッチパターンの形成が難しくなり、大面積ディスプレー装置に独立した蒸着を適用することが難しくなる。
【０００７】
また、正孔層や電子層の厚さが変ると、素子の電気的特性が悪くなる恐れがあるので、このような有機層の厚さは単純に光学的効率だけでは決定できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前述したような問題点を解決するために、画像を形成する光がカソードの方向に発光される場合に、共振構造の必要がない高い発光効率を有するトップエミッション型有機発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面によると、正孔を注入するアノード物質を含むアノードと、前記アノード上に形成された発光層を備える有機層と、前記有機層上に形成された前記有機層の発光層から発光された光が透過するカソードと、を備え、前記カソードは、金属酸化物からなる金属酸化物層、前記アノード物質より仕事関数の絶対値の小さな金属からなる金属層及びバッファ層を備える有機発光素子を提供する。
【００１０】
前記金属酸化物層は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ＳｎＯ２、ＡＺＯ及びＣａ１２Ａｌ７ＯＸからなる群から選択された物質を含む。
【００１１】
前記金属層は、１ないし４．５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ金属を含む。このとき、前記金属層は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃａ及びＩｎからなる群から選択された一つ以上の金属を含む。一方、前記金属層の厚さは、５０Åないし１５０Åの範囲にある。
【００１２】
前記バッファ層は、有機双極子物質を含む。
【００１３】
前記バッファ層は、フラーレン、金属含有フラーレン系錯体、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト、カルビン、ＭｇＣ６０、ＳｒＣ６０、ＣａＣ６０、Ｃ６０、Ｃ７０、ＭｇＯ及びＹｂＯからなる群から選択された一つ以上の物質を含む。
【００１４】
前記バッファ層の厚さは、２０Å以下である。
【００１５】
前記カソードは、８５％以上の光透過率を持つ。
【００１６】
前記カソードは、０．００１Ω／□ないし１０００Ω／□の範囲の抵抗を持つ。
【００１７】
前記カソードは、１ｅＶないし６ｅＶの範囲の仕事関数を持つ。
【００１８】
前記有機発光素子のバッファ層と金属層との間に電子注入層をさらに備える。このとき、前記電子注入層は、ＢａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＣａＦ２、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ及びＬｉｑからなる群から選択された一つ以上を含む。前記電子注入層の厚さは、１０Å以下である。
【００１９】
前記有機発光素子は、前記金属層と前記金属酸化物層との間に中間層をさらに備える。このとき、前記中間層は、１ないし５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ金属または２つ以上の金属からなる合金を含む。前記中間層は、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上の金属を含む。一方、前記中間層の厚さは、１Åないし２００Åの範囲にある。
【００２０】
前記アノードは、反射層をさらに備える。このとき、前記反射層は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ及びＣｒからなる群から選択された一つ以上を含む。一方、前記アノード物質は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物及びインジウム亜鉛酸化物からなる群から選択された物質を含む。
【００２１】
本発明の他の側面によると、本発明は、正孔を注入するアノード物質を含むアノードと、前記アノード上に形成された有機発光層と、前記有機発光層上に形成されたバッファ層と、前記バッファ層上に形成された、前記アノード物質より仕事関数の絶対値の小さな金属からなる金属層と、前記金属層上に形成された金属酸化物からなる金属酸化物層と、を備える有機発光素子を提供する。各層についての詳細な説明は上記の通りである。
【００２２】
本発明のさらに他の側面によると、本発明は、正孔を注入するアノード物質を含むアノードと、前記アノード上に形成された発行層を備える有機層と、前記有機層上に形成された前記有機層の発光層から発光された光が透過するカソードと、を備え、前記カソードは、金属酸化物からなる金属酸化物層と、前記アノード物質より仕事関数の絶対値の小さな金属とバッファ物質を含む複合層と、を備える有機発光素子を提供する。各層についての詳細な説明は上記の通りである。
【００２３】
前記複合層の厚さは、６０Åないし１７０Åの範囲とすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の発光装置によれば、トップエミッション型発光構造において、マイクロキャビティ構造を採用せずとも光取出効率を増大させ、駆動電圧を低めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態による有機発光素子の概略的断面図である。
【００２７】
図１から分かるように、本発明の一実施形態による有機発光素子は、基板１上に順次に積層されたアノード２、有機層３及びカソード４を含む。
【００２８】
このような有機発光素子においては、アノード２から注入された正孔と、カソード４から注入された電子が有機層３中で再結合して光が発生する。有機層３で発生した光は、カソード４の方向、すなわち、図1の矢印の方向に発光されてカソード４の上方に画像が形成される。これを以下ではトップエミッション型構造という。
【００２９】
前記のようなトップエミッション型構造では、前記カソード４は、前記有機層３上に順次積層された、バッファ層４３、金属層４１及び金属酸化物層４２を含む。
【００３０】
前記基板１は、ガラス材料、プラスチック材料、または金属材料から作製することができる。この基板１には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とキャパシタを組み合わせたピクセル回路を配置することができる。
【００３１】
前記基板１上に形成された前記アノード２は、外部電源に接続されて前記有機層３に正孔を提供する。前記アノード２は、仕事関数の絶対値が十分に大きいインジウム酸化物（ＩｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）及びインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）といった絶対値が大きな仕事関数を持つ物質を含むことができる。
【００３２】
前記カソード４は外部電源に接続されて前記有機層３に電子を提供する。前記カソード４は前記アノード２を形成する物質より仕事関数の絶対値の小さな金属からなる金属層４１を含むことができる。例えば、前記金属層４１をなす金属の仕事関数は１ｅＶないし４．５ｅＶの範囲、望ましくは、２ｅＶないし４．２ｅＶの範囲であるができるが、これに限定されるものではない。仕事関数は、前記アノード２を基にして選ぶことができる。さらに具体的には、前記金属層４１はＡｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃａ及びＩｎからなる群から選択された一つ以上を含むことができるが、これに限定されるものではない。前記金属層４１は、前記アノード２に対して、仕事関数を調節する層として機能する。
【００３３】
ところが、図１に示したように、画像を形成する光がカソード４に向かって有機相３から発光される時、光はカソード４を容易に透過することが要求される。このために、前記金属層４１の厚さは最小にしなければならない。例えば、前記金属層４１の厚さは５０Åないし１５０Åの範囲、望ましくは、６０Åないし８０Åの範囲であるが、これに限定されるものではない。前記金属層４１の厚さはカソード４の光透過率及び抵抗特性を考慮して前記の範囲で調整することができる。
【００３４】
しかし、有機発光素子の全ピクセルにわたって前記金属層４１が前記のように薄膜として形成される場合、面抵抗またはライン抵抗による電力損失が顕著になる。この問題を補償するために、補助電極として前記金属酸化物層４２が前記金属層４１上に形成される。前記金属酸化物層４２を形成する物質は、電子が容易に注入されるように非常に高い仕事関数を持つことができる。例えば、２ｅＶないし４．５ｅＶの範囲の仕事関数、望ましくは、２．５ｅＶないし４．５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ物質を利用できるが、これに限定されるものではない。
【００３５】
前記金属酸化物層４２としては、高い透過率と導電率を持つインジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ＳｎＯ２、ＡＺＯ、Ｃａ１２Ａｌ７ＯＸ、またはこのうち２つ以上の組み合わせを含むことができる。
【００３６】
前記金属酸化物層４２の厚さは約１００Åないし３０００Åの範囲とすることができる。
【００３７】
ところが、前記金属層４１及び前記金属酸化物層４２から形成されたカソード４は、背景技術で述べたように光取出効率が悪くなって、従来はマイクロキャビティ構造を用いた光共鳴が利用されてきた。
【００３８】
しかし、電子注入効率は、バッファ物質を含むバッファ層４３を有機層３と金属層４１との間に介在させて増大させることができる。前記バッファ層４３は双極子物質から形成することができる。さらに具体的には、有機双極子物質から形成された前記バッファ層４３は、電子を引き寄せる。すなわち、前記カソード４、特に金属層４１に電界をかけると、バッファ層４３の分子が、一端は正の極性、他端は負の極性を帯びるので、電子をスムーズに注入することができる。これにより、正孔と電子との結合を促進することができる。この結果、マイクロキャビティ構造を使用しなくても発光効率を高めることができる。したがって、画像を形成するとともに、光効率を改善することができる。
【００３９】
本発明によれば、トップエミッション型発光構造を製作する工程は、バッファ層４３を形成することにより、単純化することができる。
【００４０】
前記バッファ層４３は、カーボン系化合物を含むことができる。さらに具体的には、前記バッファ層４３は、フラーレン、金属含有フラーレン系錯体、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト、カルビン、ＭｇＣ６０、ＳｒＣ６０、ＣａＣ６０、Ｃ６０、Ｃ７０、ＭｇＯ及びＹｂＯからなる群から選択された一つ以上を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【００４１】
前記バッファ層４３の厚さは２０Å以下、望ましくは、５Åないし２０Åの範囲とすることができる。前記バッファ層４３がこの範囲の厚さを有する場合、カソード４の光透過率及び抵抗特性が効果的に向上できる。
【００４２】
前記カソード４は８５％以上、望ましくは９０％以上の光透過率を持つことができる。これにより、前記カソード４を備えた電気素子はすぐれた外部発光効率を持つことができる。
【００４３】
また、前述したようなカソード４は、０．００１Ω／□ないし１０００Ω／□の範囲の抵抗、望ましくは０．００１Ω／□ないし１００Ω／□の範囲の抵抗を持つことができる。これにより、前記カソード４はすぐれた導電性を持つことができる。また、前記カソード４は、１．０ｅＶないし６．０ｅＶの範囲の仕事関数、望ましくは２．０ｅＶないし５．０ｅＶの範囲の仕事関数を持つことができる。これにより、前記カソード４は優秀な電子注入性能を持つことができる。したがって、前記カソード４を備えた有機発光素子はすぐれた内部発光効率を持つことができる。
【００４４】
図２は、図１の有機発光素子の有機層３をさらに詳細に示したものである。
【００４５】
前記有機層３は発光層３２を備える。この発光層３２とアノード２との間に正孔注入輸送層３１が介在させられ、発光層３２とカソード４との間に電子注入輸送層３３が介在させられる。
【００４６】
発光層を形成するために通常使われる物質を、発光層３２を形成するために使うことができる。また、公知のホスト及びドーパントを使用できる。例えば、前記発光層３２は、Ａｌｑ３、ＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル）、ＰＶＫ（ポリ（ｎ−ビニルカルバゾール））、ＤＳＡ（ジスチリルアリーレン）といったホスト；オキサジアゾールダイマー染料（Ｂｉｓ−ＤＡＰＯＸＰ））、スピロ化合物（Ｓｐｉｒｏ−ＤＰＶＢｉ，Ｓｐｉｒｏ−６Ｐ）、ビス（スチリル）アミン（ＤＰＶＢｉ，ＤＳＡ）、Ｆ２Ｉｒｐｉｃ、（Ｆ２ｐｐｙ）２Ｉｒ（ｔｍｄ）、Ｉｒ（ｄｆｐｐｚ）３、ｔｅｒ−フルオレン、ＴＢＰｅといった青色ドーパント；クマリン６、Ｃ５４５Ｔ、キナクリドン、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（ｐｐｙ＝フェニルピリジン）、Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｍｐｙｐ）３といった緑色ドーパント；ＰｔＯＥＰ、Ｉｒ（ｐｉｑ）３、Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）、Ｅｕ（テノイルトリフルオロアセトン）３（Ｅｕ（ＴＴＡ）３、ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）｛ＤＣＪＴＢ｝といった赤色ドーパントを含むことができる。
【００４７】
前記ドーパントの量は、発光層形成材料１００重量部（すなわち、ホストとドーパントの総重量は１００重量部とする）を基準として０．１ないし２０重量部の範囲、好ましくは０．５〜１２重量部の範囲にあることができる。ドーパントの量が前述したような範囲にある場合、濃度消光を実質的に防止することができる。
【化１】
【化２】
【００４８】
または、前記発光層３２は、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系高分子及びその誘導体、ポリフェニレン（ＰＰＰ）系高分子及びその誘導体、ポリチオフェン（ＰＴ）系高分子及びその誘導体、ポリフルオレン（ＰＦ）系高分子及びその誘導体及びポリスピロフルオレン（ＰＳＦ）系高分子及びその誘導体からなる群から選択された一つ以上を含むことができる。
【００４９】
正孔注入輸送層３１は、アノード２上に正孔注入層（ＨＩＬ）３１１、正孔輸送層（ＨＴＬ）３１２が積層された構造を持つことができる。図２は両方の相を備えた構造を示しているが、このうちいずれか１層のみ備えてもよい。この時に使われる材料は、公知の正孔注入材料及び／または正孔輸送材料が適用される。
【００５０】
前記正孔注入層３１１を形成する物質には制限はなく、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、ＴＣＴＡやｍ−ＭＴＤＡＴＡのような星形アミン誘導体、Ｐａｎｉ／ＤＢＳＡ（ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸）またはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホン酸塩））、Ｐａｎｉ／ＣＳＡ（ポリアニリン／キャンパースルホン酸）またはＰＡＮＩ／ＰＳＳ（ポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホン酸塩））などの可溶性かつ導電性ポリマーを使用できる。
【化３】
【００５１】
前記正孔注入層（ＨＩＬ）３１１の厚さは、１００Åないし１００００Åの範囲、望ましくは１００Åないし１０００Åの範囲でありうる。前記ＨＩＬ３１１の厚さが前述したような範囲を満たす場合、すぐれた正孔注入特性を得ることができ、駆動電圧上昇を実質的に防止することができる。
【００５２】
前記正孔輸送層３１２を形成する物質は制限はなく、正孔を輸送するカルバゾール基及び／またはアリールアミン基を持つ化合物、フタロシアニン系化合物及びトリフェニレン誘導体からなる群から選択された一つ以上を含む物質からなりうる。さらに具体的には、前記正孔輸送層３１２は、１，３，５−トリカルバゾリルベンゼン、４，４’−ビスカルバゾリルビフェニル、ポリビニルカルバゾール、ｍ−ビスカルバゾリルベンゼン、４，４’−ビスカルバゾリル−２，２’−ジメチルビフェニル、４，４’，４”−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン、１，３，５−トリ（２−カルバゾリルフェニル）ベンゼン、１，３，５−トリス（２−カルバゾリル−５−メトキシフェニル）ベンゼン、ビス（４−カルバゾリルフェニル）シラン、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’ジアミン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−日）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−（１、１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）、ＩＤＥ３２０（出光社製）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−Ｎ−（４−ブチルフェニル）ジフェニルアミン）（ＴＦＢ）及びポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビス−（４−ブチルフェニル−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１、４−フェニレンジアミン）（ＰＦＢ）及びポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビス−Ｎ，Ｎ−（４−ブチルフェニル）−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニルベンジジン）（ＢＦＥ）からなる化合物のうち一つ以上からなりうるが、これに限定されるものではない。
【化４】
【００５３】
前記ＨＴＬ３１２の厚さは５０Åないし１０００Åの範囲、望ましくは１００Åないし６００Åの範囲でありうる。前記ＨＴＬ３１２の厚さが前述したような範囲を満たす場合、すぐれた正孔輸送特性を得ることができ、駆動電圧の上昇を実質的に防止することができる。
【００５４】
前記正孔注入輸送層３１は電子ブロック層（ＥＢＬ）をさらに備えて寿命をさらに伸ばすことができる。
【００５５】
一方、図２には示されていないが、発光層３２が燐光ドーパントを含む場合、三重項励起子または正孔が電子輸送層３３１へ拡散するのを防止するために、正孔ブロック層（ＨＢＬ）を発光層３２上に形成できる。この時に使用できる正孔ブロック層物質は制限はなく、公知の正孔ブロック層物質でよい。例えば、オキサジアゾール誘導体やトリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、またはＪＰ１１−３２９７３４（Ａ１）に開示されている正孔ブロック材料、Ｂａｌｑ、ＢＣＰなどを利用できる。
【００５６】
前記正孔抑制層の厚さは約５０Åないし１０００Åの範囲、望ましくは１００Åないし３００Åの範囲でありうる。前記正孔ブロック層の厚さが前述した範囲を満たす場合、すぐれた正孔ブロック特性を得ることができ、駆動電圧上昇を実質的に防止することができる。
【００５７】
一方、前記電子注入輸送層３３は、電子注入層（ＥＩＬ）３３２、電子輸送層（ＥＴＬ）３３１を備えることができるが、図２に示したように、これら両方の層が積層された構造であってもよく、そのうちいずれか１層のみ備えた構造であってもよい。この時、有機発光素子の電子注入輸送層として通常使われる材料を用いることができる。
【００５８】
前記ＥＴＬ３３１の厚さは、約１００Åないし１０００Åの範囲、望ましくは１００Åないし５００Åの範囲でありうる。前記ＥＴＬ３３１の厚さが前述したような範囲を満たす場合、すぐれた電子輸送特性を得ることができ、駆動電圧の上昇を実質的に防止できる。
【００５９】
前記ＥＴＬ３３１は、発光層３２上に電子輸送物質を真空蒸着またはスピンコーティングしてＥＴＬを形成するのに用いられる物質から成る。この物質は制限はなく、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）、ＴＡＺ、Ｂｅｂｑ２（ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウム）のような公知の材料を含むことができる。
【００６０】
電子注入層３３２は電子輸送層３３１上に、真空蒸着法またはスピンコーティング法などを利用して形成できる。前記電子注入層３３２の形成物質としては、ＢａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＣａＦ２、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、Ｌｉｑなどを利用できるが、これに限定されるものではない。
【００６１】
一方、バッファ層４３を備える場合、図３から分かるように、電子注入輸送層が電子輸送層３３１のみ備え、電子注入層がない場合、同等レベルの発光効率を得ることができるので構造が単純になりうる。
【００６２】
図４は、本発明のさらに他の実施形態による概略的断面図を示したものである。
【００６３】
前述した一実施形態と同様に、基板１上にアノード２が形成され、このアノード２上に正孔注入層３１１及び正孔輸送層３１２を備える正孔注入輸送層３１が形成されている。そして、正孔注入輸送層３１上に発光層３２が形成され、発光層３２上に電子輸送層３３１が形成されている。
【００６４】
この電子輸送層３３１上にバッファ層４３が形成され、バッファ層４３上に電子注入層３３２が形成される。そして、電子注入層３３２上に金属層４１と金属酸化物層４２とが順に形成される。
【００６５】
前記電子注入層３３２の厚さは１０Å以下、望ましくは３Åないし１０Åの範囲でありうる。前記電子注入層３３２の厚さが前述したような範囲を満たす場合、カソード４の光透過率及び抵抗特性が効果的に向上できる。
【００６６】
ここで、カソードの仕事関数に対するアノードの仕事関数の比は金属層４１によって調整され、金属酸化物層４２は金属層４１の導電性を補償する。この時、前記バッファ層４３が電子注入層３３２と電子輸送層３３１との間に介在されているので、前述したようにマイクロキャビティ構造を利用しなくても発光効率を増大させることができる。
【００６７】
一方、図１及び２には図示されていないが、金属層４１と金属酸化物層４２との間にはさらに中間層介在することができる。前記中間層は、金属層４１と金属酸化物層４２との間のオーミックコンタクトを改善することができる。
【００６８】
そのために、前記中間層は１．０ｅＶないし５．０ｅＶの範囲の仕事関数、望ましくは２．０ｅＶないし３．５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ物質を含むことができる。
【００６９】
例えば、前記中間層はＩｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【００７０】
前記中間層の厚さは１Åないし２００Åの範囲、望ましくは、４０Åないし１００Åの範囲でありうる。前記中間層の厚さが前述したような範囲を満たす場合、カソード４の光透過率及び抵抗特性は効果的に改善することができる。
【００７１】
図５は、本発明のさらに他の実施形態を図示したものである。
【００７２】
本実施形態も前述した一実施形態と同様に、基板１上にアノード２が形成され、このアノード２上に正孔注入層３１１及び正孔輸送層３１２を備える正孔注入輸送層３１が形成されている。そして、正孔注入輸送層３１上に発光層３２が形成され、発光層３２上に電子輸送層３３１及び電子注入層３３２を備える電子注入輸送層３３が形成されている。
【００７３】
この電子注入輸送層３３上にバッファ物質と金属とを含む複合層４４が形成される。この複合層４４はように備えられ、これらを共蒸着して形成できる。バッファ物質は、前述したようなバッファ層４３をなす物質と同一であり、金属は前述したような金属層４１をなす物質と同一である。
【００７４】
前記複合層４４の厚さは６０Åないし１２０Åの範囲でありうる。前述したような厚さ範囲を満たす場合、カソード４の光透過率及び抵抗特性が効果的に向上できて、発光効率が増加する。
【００７５】
このように複合層４４が含まれる場合、図６から分かるように、電子注入層３３２は含まれなくてもよい。
【００７６】
一方、図５には図示されていないが、金属酸化物層４２と複合層４４との間にはさらに中間層が介在されうる。前記中間層は、金属酸化物層４２と複合層４４との間のオーミックコンタクトを改善することができる。
【００７７】
そのために、前記中間層は１．０ｅＶないし５．０ｅＶの範囲の仕事関数、望ましくは２．０ｅＶないし３．５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ物質を含むことができる。
【００７８】
例えば、前記中間層はＩｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【００７９】
前記中間層の厚さは１Åないし２００Åの範囲、望ましくは、４０Åないし１００Åの範囲でありうる。前記中間層の厚さが前述したような範囲を満たす場合、カソード４はすぐれた光透過率及び抵抗特性を効果的に改善することができる。
【００８０】
一方、アノード２は、図７から分かるように、基板１上に形成された反射層２２と、この反射層２２上に形成されて正孔注入輸送層３１に正孔を提供するアノード物質層２１とで備えることができる。
【００８１】
前記アノード物質層２１としては、前述したように仕事関数の絶対値が十分に大きいインジウム酸化物（ＩｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）及びインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）からなる群から選択された物質を含むことができる。
【００８２】
そして、反射層２２には、光反射率の良いＡｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、及びこれらの化合物からなる群から選択された物質を含ませることができる。
【００８３】
一方、このようなアノード２の構造は、図８から分かるように、アノード物質層２１と同じ物質からなる層２３を反射層２２の下に配置して、サンドウィッチ構造を作ってもよい。
【００８４】
前記のような構造は、図９のようなパッシブマトリックス型（ＰＭ）のトップエミッション有機発光表示装置や、図１０のようなアクティブマトリックス型（ＡＭ）のトップエミッション有機発光表示装置に適用できる。図９及び図１０の実施形態は、図１の一実施形態を適用したものであり、従って、図２ないし図８の実施形態も適用することができる。
【００８５】
まず、図９を参照すれば、パッシブマトリックス型有機発光表示装置において、基板１上にアノード２がストライプパターンで形成されており、このアノード２上に内部絶縁層２４が形成されている。そして、内部絶縁膜２４上には有機層３及びカソード４のパターニングのために、アノード２に直交するようにセパレータ２５が形成される。このセパレータ２５により、有機層３及びカソード４はアノード２と交差するようにパターニングされる。前記アノード２上には密封部材（図示せず）が備えられて、有機発光素子を外気から遮断する。前記セパレータ２５なしにパターニングされたマスクにより有機層３及びカソード４をパターニングしてもよい。
【００８６】
パッシブマトリック型有機発光表示装置の場合にも、マイクロキャビティ構造を使わずに効果的に光取出効率を高めることができ、これにより適正レベルの発光効率が得られる。
【００８７】
一方、図１０を参照すれば、アクティブマトリックス型有機発光表示装置においては、基板１上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えるピクセル回路（図示せず）が形成されている。このピクセルは少なくとも一つのＴＦＴを備えており、ＴＦＴは有機発光素子に電気的に結合される。
【００８８】
具体的には、前記基板１上にバッファ層１１が形成され、バッファ層１１上に所定パターンの半導体活性層１２が備えられる。前記活性層１２上にはＳｉＯ２、ＳｉＮｘなどで形成されるゲート絶縁膜１３が形成され、ゲート絶縁膜１３の上部の所定領域にはゲート電極１４が形成される。前記ゲート電極１４は、ＴＦＴオン／オフ信号を印加するゲートライン（図示せず）と結合されている。前記ゲート電極１４上には層間絶縁膜１５が形成され、コンタクトホールを通じてソース電極１６ａ及びドレイン電極１６ｂがそれぞれ活性層１２のソース／ドレイン領域に接するように形成される。
【００８９】
前記のように形成されたＴＦＴは平坦化層１７で覆われて保護されるが、この平坦化層１７は、その上面にアノード２が容易に形成されるように、上面を平坦に形成させることができる。
【００９０】
この平坦化層１７上にアノード２が形成され、これを覆うように絶縁物で画素定義層１８が形成される。この画素定義層１８に所定の開口を形成し、この開口を通じてアノード２を露出させる。露出されたアノード２の上には有機層３を蒸着し、カソード４を蒸着する。有機層３及びカソード４の物質及び構成は、前述した実施形態で説明した通りである。
【００９１】
このようなアクティブマトリックス型有機発光ディスプレー装置においても、マイクロキャビティ構造を使用せずに効果的に光取出効率を高めることができ、これにより適正なレベルの発光効率を引出すことができる。
【００９２】
以下、実施例を通じて本発明をさらに詳細に説明する。
【実施例】
【００９３】
＜製造例１＞
次の構造を持つ〃電子のみ〃素子を製作した：基準電極（ＭｇＡｇ層（１８ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ））／Ｂｅｂｑ２電子輸送層（６０ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ）／ＭｇＡｇ層（１８ｎｍ））
前記〃電子のみ〃素子は電子のみ流れる素子であって、前記構造を持つ素子の各層を、真空蒸着法を利用して順次ガラス基板上に蒸着することによって形成される。ＭｇＡｇ層はＭｇ：Ａｇを１０：１の比で共蒸着して形成される。
【００９４】
＜製造例２＞
次の構造を持つ〃電子のみ〃素子を製作した：電極１（ＩｎＯ金属酸化物層（１００ｎｍ）／Ｍｇ金属層（５ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ））／Ｂｅｂｑ２電子輸送層（３０ｎｍ）／基準電極（ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ）／ＭｇＡｇ層（１８ｎｍ））
前記〃電子のみ〃素子は電子のみ流れる素子であり、前記構造を持つ素子の各層を、真空蒸着法を利用して順次ガラス基板上に蒸着することによって、形成される。ＭｇＡｇ層はＭｇ：Ａｇを１０：１の比で共蒸着して形成される。
【００９５】
＜製造例３＞
次の構造を持つ〃電子のみ〃素子を製作した：電極２（ＩｎＯ金属酸化物層（１００ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ）／Ｃ６０バッファ層（３ｎｍ））／Ｂｅｂｑ２電子輸送層（３０ｎｍ）／基準電極（ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ）／ＭｇＡｇ層（１８ｎｍ））
前記〃電子のみ〃素子は、電子のみ流れる素子であり、前記構造を持つ素子の各層を真空蒸着法を利用して順次ガラス基板上に蒸着することによって、形成される。一方、ＭｇＡｇ層はＭｇ：Ａｇを１０：１で共蒸着して形成される。
【００９６】
＜製造例４＞
次の構造を持つ〃電子のみ〃素子を製作した：電極３（ＩｎＯ金属酸化物層（１００ｎｍ）／Ｍｇ金属層（５ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ））／Ｃ６０バッファ層（３ｎｍ））／Ｂｅｂｑ２電子輸送層（３０ｎｍ）／基準電極（ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ）／ＭｇＡｇ層（１８ｎｍ））
前記〃電子のみ〃素子は電子のみ流れる素子であり、前記構造を持つ素子の各層を、真空蒸着法を利用して順次ガラス基板上に蒸着することによって、形成される。ＭｇＡｇ層はＭｇ：Ａｇを１０：１で共蒸着して形成される。
【００９７】
＜評価例１＞
前記製造例１ないし４から得た有機発光素子の電流−電圧特性を標準電圧電流発生器（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２３８ ｓｏｕｒｃｅ−ｍｅａｓｕｒｅ ｕｎｉｔ）を利用して評価して、結果を図１１に示した。図１１によれば、製造例４によって製作した、ＩｎＯ金属酸化物層（１００ｎｍ）／Ｍｇ金属層（５ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ））／Ｃ６０バッファ層（３ｎｍ）の構造を持つ本発明の電極３を備えたの有機発光素子が最もすぐれた電流密度特性を持つ。これにより、本発明による電極３はすぐれた電子注入特性を持つことがわかる。
【００９８】
＜比較例１＞
次のような構造を持つ有機発光素子を製作した：ＩＴＯアノード／ＣｕＰｃ正孔注入層（６０ｎｍ）／ＮＰＤ正孔輸送層（３０ｎｍ）／ＤＳＡ＋３ｗｔ％ＴＢＰｅ青色発光層（２５ｎｍ）／Ｂａｌｑ正孔抑制層（５ｎｍ）／Ｂｅｂｑ電子輸送層（２０ｎｍ）／カソード（ＬｉＦ電子注入層（１ｎｍ）／ＭｇＡｇ層（１００ｎｍ））
まず、１５Ω／ｃｍ２（１０００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切ってアセトンイソプロピルアルコールと純水の中で各１５分間超音波洗浄した後、これらを３０分間ＵＶオゾン洗浄してＩＴＯアノードが備えられた基板を製作した。
【００９９】
前記ＩＴＯアノードの上に正孔注入物質であるＣｕＰｃを６０ｎｍ厚さに蒸着させて正孔注入層を形成した。前記正孔注入層の上部に正孔輸送物質であるＮＰＤを３０ｎｍ厚さに蒸着させて正孔輸送層を形成した。
【０１００】
前記正孔輸送層の上部にＤＳＡ（サムソン エス ディー アイ（Ｓａｍｓｕｎｇ ＳＤＩ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．）自体が合成）及びＴＢＰｅ（サムソン エス ディー アイ（Ｓａｍｓｕｎｇ ＳＤＩ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．）自体が合成）を２５ｎｍ厚さに蒸着（この時、ＤＳＡ １００重量部当りＴＢＰｅ３重量部を含ませる）させて青色発光層を形成した後、前記青色発光層の上にＢａｌｑを５ｎｍ厚さに蒸着させての正孔ブロック層を形成した。この後、前記正孔ブロック層の上にＡｌｑ３を２０ｎｍ厚さに蒸着させての電子輸送層を形成した後、前記正孔輸送層の上にＬｉＦを１ｎｍ厚さに蒸着させての電子注入層を形成した。Ｍｇ：Ａｇを１０：１の比で１００ｎｍ厚さに共蒸着してＭｇＡｇ層を形成することによってカソードを製作した。
【０１０１】
＜実施例１＞
カソードとして、ＬｉＦ電子注入層（１ｎｍ）／ＭｇＡｇ層（１００ｎｍ）の構造を持つ電極の代わりに、Ｃ６０バッファ層（３ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（１ｎｍ）／Ｍｇ金属層（５ｎｍ）／ＩｎＯ金属酸化物層（１００ｎｍ）の構造を持つ電極を形成したという点を除いては、前記比較例１と同じ方法で次のような構造を持つ有機発光素子を製作した：ＩＴＯアノード／ＣｕＰｃ正孔注入層（６０ｎｍ）／ＮＰＤ正孔輸送層（３０ｎｍ）／ＤＳＡ＋３ｗｔ％ＴＢＰｅ青色発光層（２５ｎｍ）／Ｂａｌｑ正孔抑制層（５ｎｍ）／Ｂｅｂｑ２電子輸送層（２０ｎｍ）／カソード（Ｃ６０バッファ層（３ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（１ｎｍ）／Ｍｇ金属層（５ｎｍ）／ＩｎＯ金属酸化物層（１００ｎｍ））
＜評価例２＞
前記比較例１及び実施例１の有機発光素子の電流−電圧特性を、標準電圧電流発生器（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２３８ ｓｏｕｒｃｅ−ｍｅａｓｕｒｅ ｕｎｉｔ）を利用して評価し、その結果を図１２に示した。図１２によれば、本発明の実施例１の有機発光素子が比較例１の有機発光素子に比べて、すぐれた電流密度特性及び効率特性を持つ。
【０１０２】
一方、実施例１の有機発光素子の電流効率は約６．５ｃｄ／Ａであり、この有機発光素子はすぐれた電気的特性を持つ。
【０１０３】
本発明は実施形態を参考として具体的に図示し、説明してきたが、当業者ならば、請求項で定義される本発明の精神および範囲から外れることなく、形態及び詳細の多様な変形が可能であるという点を理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、有機発光素子関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の一実施形態による有機発光素子の概略的断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態による有機発光素子の概略的断面図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態による有機発光素子の概略的断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態による有機発光素子の概略的断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態による有機発光素子の概略的断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態による有機発光素子の概略的断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による有機発光素子のアノードの断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態による有機発光素子のアノードの断面図である。
【図９】図１の有機発光素子が適用されたパッシブマトリックス型有機発光ディスプレー装置の概略的断面図である。
【図１０】図１の有機発光素子が適用されたアクティブマトリックス型有機発光ディスプレー装置の概略的断面図である。
【図１１】製造例１ないし４で作製された有機発光素子の電流密度特性を示すグラフである。
【図１２】比較例１及び実施例１で作製された有機発光素子の電流密度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０６】
１ 基板
２ アノード
３ 有機層
４ カソード
４１ 金属層
４２ 金属酸化物層
４３ バッファ層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子に係り、より詳細には、画像を形成する光がカソードの方向に発光されるトップエミッション型発光構造において、すぐれた発光効率を有するカソードを備えた有機発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は自己発光素子であり、液晶表示素子に比べて高い輝度を持ち、バックライトユニットを使用しないために薄型化が可能な長所がある。
【０００３】
このような有機発光素子は、ピクセル回路が形成されている基板上にアノード、有機層及びカソードを順次に積層した構造を持ち、たとえば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）として具現することができる。有機発光素子は、発光方向によってトップエミッション型とバックエミッション型とに大別できる。トップエミッション型有機発光素子の場合は、有機発光素子が配置されている基板から離れる方向、すなわち、カソードの方向に画像形成されるように発光される。このため、基板の方向に画像が形成されるように発光されるバックエミッション型有機発光素子に比べて、トップエミッション型有機発光素子は開口率を大きくとることができ、これにより発光効率が高い。しかし、有機発光素子の上部に形成されるカソードを透明にする必要があるが、カソードの透明性の改善には限界がある。すなわち、カソードはアノードより低い仕事関数を持つ必要があるが、金属のように低い仕事関数を持つ物質は、一般に、光透過率が低い。
【０００４】
従来の透明型カソードは、仕事関数の低い金属の薄膜で形成されている。しかしながら、前記の金属は低い光透過率を有するので、発光効率の改善には限界がある。
【０００５】
このようなトップエミッション型発光構造の光透過率改善の限界のために、発光層で発光した光を増幅させるマイクロキャビティが提案されたことがある。しかし、色が異なればマイクロキャビティを起こす理想的な厚さが異なるために、アノードとカソードとの間に介在する有機層の厚さを変化させる必要がある。すなわち、有機発光層においては、アノードから注入される正孔と、カソードから注入される電子が再結合してエキシトンが形成されることによって発光がなされるので、各色別にエキシトンとの距離及び共振の理想的厚さを調節するために、有機層、特に、正孔または電子の注入層あるいは正孔または電子の輸送層の厚さを変化させる方法が試みられてきた。この方法によると、蒸着した有機層の厚さを変化させるためには、それぞれの色に対して独立したマスクが必要となる。このような独立した蒸着は、製造工程に関して、工程を複雑にし、かつ高コストを発生させるという短所がある。
【０００６】
またディスプレー装置の解像度が高くなるほど、マスクを微細ピッチパターンの形成が難しくなり、大面積ディスプレー装置に独立した蒸着を適用することが難しくなる。
【０００７】
また、正孔層や電子層の厚さが変ると、素子の電気的特性が悪くなる恐れがあるので、このような有機層の厚さは単純に光学的効率だけでは決定できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前述したような問題点を解決するために、画像を形成する光がカソードの方向に発光される場合に、共振構造の必要がない高い発光効率を有するトップエミッション型有機発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面によると、正孔を注入するアノード物質を含むアノードと、前記アノード上に形成された発光層を備える有機層と、前記有機層上に形成された前記有機層の発光層から発光された光が透過するカソードと、を備え、前記カソードは、金属酸化物からなる金属酸化物層、前記アノード物質より仕事関数の絶対値の小さな金属からなる金属層及びバッファ層を備える有機発光素子を提供する。
【００１０】
前記金属酸化物層は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ＳｎＯ２、ＡＺＯ及びＣａ１２Ａｌ７ＯＸからなる群から選択された物質を含む。
【００１１】
前記金属層は、１ないし４．５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ金属を含む。このとき、前記金属層は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃａ及びＩｎからなる群から選択された一つ以上の金属を含む。一方、前記金属層の厚さは、５０Åないし１５０Åの範囲にある。
【００１２】
前記バッファ層は、有機双極子物質を含む。
【００１３】
前記バッファ層は、フラーレン、金属含有フラーレン系錯体、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト、カルビン、ＭｇＣ６０、ＳｒＣ６０、ＣａＣ６０、Ｃ６０、Ｃ７０、ＭｇＯ及びＹｂＯからなる群から選択された一つ以上の物質を含む。
【００１４】
前記バッファ層の厚さは、２０Å以下である。
【００１５】
前記カソードは、８５％以上の光透過率を持つ。
【００１６】
前記カソードは、０．００１Ω／□ないし１０００Ω／□の範囲の抵抗を持つ。
【００１７】
前記カソードは、１ｅＶないし６ｅＶの範囲の仕事関数を持つ。
【００１８】
前記有機発光素子のバッファ層と金属層との間に電子注入層をさらに備える。このとき、前記電子注入層は、ＢａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＣａＦ２、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ及びＬｉｑからなる群から選択された一つ以上を含む。前記電子注入層の厚さは、１０Å以下である。
【００１９】
前記有機発光素子は、前記金属層と前記金属酸化物層との間に中間層をさらに備える。このとき、前記中間層は、１ないし５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ金属または２つ以上の金属からなる合金を含む。前記中間層は、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上の金属を含む。一方、前記中間層の厚さは、１Åないし２００Åの範囲にある。
【００２０】
前記アノードは、反射層をさらに備える。このとき、前記反射層は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ及びＣｒからなる群から選択された一つ以上を含む。一方、前記アノード物質は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物及びインジウム亜鉛酸化物からなる群から選択された物質を含む。
【００２１】
本発明の他の側面によると、本発明は、正孔を注入するアノード物質を含むアノードと、前記アノード上に形成された有機発光層と、前記有機発光層上に形成されたバッファ層と、前記バッファ層上に形成された、前記アノード物質より仕事関数の絶対値の小さな金属からなる金属層と、前記金属層上に形成された金属酸化物からなる金属酸化物層と、を備える有機発光素子を提供する。各層についての詳細な説明は上記の通りである。
【００２２】
本発明のさらに他の側面によると、本発明は、正孔を注入するアノード物質を含むアノードと、前記アノード上に形成された発行層を備える有機層と、前記有機層上に形成された前記有機層の発光層から発光された光が透過するカソードと、を備え、前記カソードは、金属酸化物からなる金属酸化物層と、前記アノード物質より仕事関数の絶対値の小さな金属とバッファ物質を含む複合層と、を備える有機発光素子を提供する。各層についての詳細な説明は上記の通りである。
【００２３】
前記複合層の厚さは、６０Åないし１７０Åの範囲とすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の発光装置によれば、トップエミッション型発光構造において、マイクロキャビティ構造を採用せずとも光取出効率を増大させ、駆動電圧を低めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態による有機発光素子の概略的断面図である。
【００２７】
図１から分かるように、本発明の一実施形態による有機発光素子は、基板１上に順次に積層されたアノード２、有機層３及びカソード４を含む。
【００２８】
このような有機発光素子においては、アノード２から注入された正孔と、カソード４から注入された電子が有機層３中で再結合して光が発生する。有機層３で発生した光は、カソード４の方向、すなわち、図1の矢印の方向に発光されてカソード４の上方に画像が形成される。これを以下ではトップエミッション型構造という。
【００２９】
前記のようなトップエミッション型構造では、前記カソード４は、前記有機層３上に順次積層された、バッファ層４３、金属層４１及び金属酸化物層４２を含む。
【００３０】
前記基板１は、ガラス材料、プラスチック材料、または金属材料から作製することができる。この基板１には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とキャパシタを組み合わせたピクセル回路を配置することができる。
【００３１】
前記基板１上に形成された前記アノード２は、外部電源に接続されて前記有機層３に正孔を提供する。前記アノード２は、仕事関数の絶対値が十分に大きいインジウム酸化物（ＩｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）及びインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）といった絶対値が大きな仕事関数を持つ物質を含むことができる。
【００３２】
前記カソード４は外部電源に接続されて前記有機層３に電子を提供する。前記カソード４は前記アノード２を形成する物質より仕事関数の絶対値の小さな金属からなる金属層４１を含むことができる。例えば、前記金属層４１をなす金属の仕事関数は１ｅＶないし４．５ｅＶの範囲、望ましくは、２ｅＶないし４．２ｅＶの範囲であるができるが、これに限定されるものではない。仕事関数は、前記アノード２を基にして選ぶことができる。さらに具体的には、前記金属層４１はＡｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃａ及びＩｎからなる群から選択された一つ以上を含むことができるが、これに限定されるものではない。前記金属層４１は、前記アノード２に対して、仕事関数を調節する層として機能する。
【００３３】
ところが、図１に示したように、画像を形成する光がカソード４に向かって有機相３から発光される時、光はカソード４を容易に透過することが要求される。このために、前記金属層４１の厚さは最小にしなければならない。例えば、前記金属層４１の厚さは５０Åないし１５０Åの範囲、望ましくは、６０Åないし８０Åの範囲であるが、これに限定されるものではない。前記金属層４１の厚さはカソード４の光透過率及び抵抗特性を考慮して前記の範囲で調整することができる。
【００３４】
しかし、有機発光素子の全ピクセルにわたって前記金属層４１が前記のように薄膜として形成される場合、面抵抗またはライン抵抗による電力損失が顕著になる。この問題を補償するために、補助電極として前記金属酸化物層４２が前記金属層４１上に形成される。前記金属酸化物層４２を形成する物質は、電子が容易に注入されるように非常に高い仕事関数を持つことができる。例えば、２ｅＶないし４．５ｅＶの範囲の仕事関数、望ましくは、２．５ｅＶないし４．５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ物質を利用できるが、これに限定されるものではない。
【００３５】
前記金属酸化物層４２としては、高い透過率と導電率を持つインジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ＳｎＯ２、ＡＺＯ、Ｃａ１２Ａｌ７ＯＸ、またはこのうち２つ以上の組み合わせを含むことができる。
【００３６】
前記金属酸化物層４２の厚さは約１００Åないし３０００Åの範囲とすることができる。
【００３７】
ところが、前記金属層４１及び前記金属酸化物層４２から形成されたカソード４は、背景技術で述べたように光取出効率が悪くなって、従来はマイクロキャビティ構造を用いた光共鳴が利用されてきた。
【００３８】
しかし、電子注入効率は、バッファ物質を含むバッファ層４３を有機層３と金属層４１との間に介在させて増大させることができる。前記バッファ層４３は双極子物質から形成することができる。さらに具体的には、有機双極子物質から形成された前記バッファ層４３は、電子を引き寄せる。すなわち、前記カソード４、特に金属層４１に電界をかけると、バッファ層４３の分子が、一端は正の極性、他端は負の極性を帯びるので、電子をスムーズに注入することができる。これにより、正孔と電子との結合を促進することができる。この結果、マイクロキャビティ構造を使用しなくても発光効率を高めることができる。したがって、画像を形成するとともに、光効率を改善することができる。
【００３９】
本発明によれば、トップエミッション型発光構造を製作する工程は、バッファ層４３を形成することにより、単純化することができる。
【００４０】
前記バッファ層４３は、カーボン系化合物を含むことができる。さらに具体的には、前記バッファ層４３は、フラーレン、金属含有フラーレン系錯体、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト、カルビン、ＭｇＣ６０、ＳｒＣ６０、ＣａＣ６０、Ｃ６０、Ｃ７０、ＭｇＯ及びＹｂＯからなる群から選択された一つ以上を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【００４１】
前記バッファ層４３の厚さは２０Å以下、望ましくは、５Åないし２０Åの範囲とすることができる。前記バッファ層４３がこの範囲の厚さを有する場合、カソード４の光透過率及び抵抗特性が効果的に向上できる。
【００４２】
前記カソード４は８５％以上、望ましくは９０％以上の光透過率を持つことができる。これにより、前記カソード４を備えた電気素子はすぐれた外部発光効率を持つことができる。
【００４３】
また、前述したようなカソード４は、０．００１Ω／□ないし１０００Ω／□の範囲の抵抗、望ましくは０．００１Ω／□ないし１００Ω／□の範囲の抵抗を持つことができる。これにより、前記カソード４はすぐれた導電性を持つことができる。また、前記カソード４は、１．０ｅＶないし６．０ｅＶの範囲の仕事関数、望ましくは２．０ｅＶないし５．０ｅＶの範囲の仕事関数を持つことができる。これにより、前記カソード４は優秀な電子注入性能を持つことができる。したがって、前記カソード４を備えた有機発光素子はすぐれた内部発光効率を持つことができる。
【００４４】
図２は、図１の有機発光素子の有機層３をさらに詳細に示したものである。
【００４５】
前記有機層３は発光層３２を備える。この発光層３２とアノード２との間に正孔注入輸送層３１が介在させられ、発光層３２とカソード４との間に電子注入輸送層３３が介在させられる。
【００４６】
発光層を形成するために通常使われる物質を、発光層３２を形成するために使うことができる。また、公知のホスト及びドーパントを使用できる。例えば、前記発光層３２は、Ａｌｑ３、ＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル）、ＰＶＫ（ポリ（ｎ−ビニルカルバゾール））、ＤＳＡ（ジスチリルアリーレン）といったホスト；オキサジアゾールダイマー染料（Ｂｉｓ−ＤＡＰＯＸＰ））、スピロ化合物（Ｓｐｉｒｏ−ＤＰＶＢｉ，Ｓｐｉｒｏ−６Ｐ）、ビス（スチリル）アミン（ＤＰＶＢｉ，ＤＳＡ）、Ｆ２Ｉｒｐｉｃ、（Ｆ２ｐｐｙ）２Ｉｒ（ｔｍｄ）、Ｉｒ（ｄｆｐｐｚ）３、ｔｅｒ−フルオレン、ＴＢＰｅといった青色ドーパント；クマリン６、Ｃ５４５Ｔ、キナクリドン、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（ｐｐｙ＝フェニルピリジン）、Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｍｐｙｐ）３といった緑色ドーパント；ＰｔＯＥＰ、Ｉｒ（ｐｉｑ）３、Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）、Ｅｕ（テノイルトリフルオロアセトン）３（Ｅｕ（ＴＴＡ）３、ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）｛ＤＣＪＴＢ｝といった赤色ドーパントを含むことができる。
【００４７】
前記ドーパントの量は、発光層形成材料１００重量部（すなわち、ホストとドーパントの総重量は１００重量部とする）を基準として０．１ないし２０重量部の範囲、好ましくは０．５〜１２重量部の範囲にあることができる。ドーパントの量が前述したような範囲にある場合、濃度消光を実質的に防止することができる。
【化１】
【化２】
【００４８】
または、前記発光層３２は、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系高分子及びその誘導体、ポリフェニレン（ＰＰＰ）系高分子及びその誘導体、ポリチオフェン（ＰＴ）系高分子及びその誘導体、ポリフルオレン（ＰＦ）系高分子及びその誘導体及びポリスピロフルオレン（ＰＳＦ）系高分子及びその誘導体からなる群から選択された一つ以上を含むことができる。
【００４９】
正孔注入輸送層３１は、アノード２上に正孔注入層（ＨＩＬ）３１１、正孔輸送層（ＨＴＬ）３１２が積層された構造を持つことができる。図２は両方の相を備えた構造を示しているが、このうちいずれか１層のみ備えてもよい。この時に使われる材料は、公知の正孔注入材料及び／または正孔輸送材料が適用される。
【００５０】
前記正孔注入層３１１を形成する物質には制限はなく、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、ＴＣＴＡやｍ−ＭＴＤＡＴＡのような星形アミン誘導体、Ｐａｎｉ／ＤＢＳＡ（ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸）またはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホン酸塩））、Ｐａｎｉ／ＣＳＡ（ポリアニリン／キャンパースルホン酸）またはＰＡＮＩ／ＰＳＳ（ポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホン酸塩））などの可溶性かつ導電性ポリマーを使用できる。
【化３】
【００５１】
前記正孔注入層（ＨＩＬ）３１１の厚さは、１００Åないし１００００Åの範囲、望ましくは１００Åないし１０００Åの範囲でありうる。前記ＨＩＬ３１１の厚さが前述したような範囲を満たす場合、すぐれた正孔注入特性を得ることができ、駆動電圧上昇を実質的に防止することができる。
【００５２】
前記正孔輸送層３１２を形成する物質は制限はなく、正孔を輸送するカルバゾール基及び／またはアリールアミン基を持つ化合物、フタロシアニン系化合物及びトリフェニレン誘導体からなる群から選択された一つ以上を含む物質からなりうる。さらに具体的には、前記正孔輸送層３１２は、１，３，５−トリカルバゾリルベンゼン、４，４’−ビスカルバゾリルビフェニル、ポリビニルカルバゾール、ｍ−ビスカルバゾリルベンゼン、４，４’−ビスカルバゾリル−２，２’−ジメチルビフェニル、４，４’，４”−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン、１，３，５−トリ（２−カルバゾリルフェニル）ベンゼン、１，３，５−トリス（２−カルバゾリル−５−メトキシフェニル）ベンゼン、ビス（４−カルバゾリルフェニル）シラン、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’ジアミン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−日）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−（１、１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）、ＩＤＥ３２０（出光社製）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−Ｎ−（４−ブチルフェニル）ジフェニルアミン）（ＴＦＢ）及びポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビス−（４−ブチルフェニル−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１、４−フェニレンジアミン）（ＰＦＢ）及びポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビス−Ｎ，Ｎ−（４−ブチルフェニル）−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニルベンジジン）（ＢＦＥ）からなる化合物のうち一つ以上からなりうるが、これに限定されるものではない。
【化４】
【００５３】
前記ＨＴＬ３１２の厚さは５０Åないし１０００Åの範囲、望ましくは１００Åないし６００Åの範囲でありうる。前記ＨＴＬ３１２の厚さが前述したような範囲を満たす場合、すぐれた正孔輸送特性を得ることができ、駆動電圧の上昇を実質的に防止することができる。
【００５４】
前記正孔注入輸送層３１は電子ブロック層（ＥＢＬ）をさらに備えて寿命をさらに伸ばすことができる。
【００５５】
一方、図２には示されていないが、発光層３２が燐光ドーパントを含む場合、三重項励起子または正孔が電子輸送層３３１へ拡散するのを防止するために、正孔ブロック層（ＨＢＬ）を発光層３２上に形成できる。この時に使用できる正孔ブロック層物質は制限はなく、公知の正孔ブロック層物質でよい。例えば、オキサジアゾール誘導体やトリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、またはＪＰ１１−３２９７３４（Ａ１）に開示されている正孔ブロック材料、Ｂａｌｑ、ＢＣＰなどを利用できる。
【００５６】
前記正孔抑制層の厚さは約５０Åないし１０００Åの範囲、望ましくは１００Åないし３００Åの範囲でありうる。前記正孔ブロック層の厚さが前述した範囲を満たす場合、すぐれた正孔ブロック特性を得ることができ、駆動電圧上昇を実質的に防止することができる。
【００５７】
一方、前記電子注入輸送層３３は、電子注入層（ＥＩＬ）３３２、電子輸送層（ＥＴＬ）３３１を備えることができるが、図２に示したように、これら両方の層が積層された構造であってもよく、そのうちいずれか１層のみ備えた構造であってもよい。この時、有機発光素子の電子注入輸送層として通常使われる材料を用いることができる。
【００５８】
前記ＥＴＬ３３１の厚さは、約１００Åないし１０００Åの範囲、望ましくは１００Åないし５００Åの範囲でありうる。前記ＥＴＬ３３１の厚さが前述したような範囲を満たす場合、すぐれた電子輸送特性を得ることができ、駆動電圧の上昇を実質的に防止できる。
【００５９】
前記ＥＴＬ３３１は、発光層３２上に電子輸送物質を真空蒸着またはスピンコーティングしてＥＴＬを形成するのに用いられる物質から成る。この物質は制限はなく、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）、ＴＡＺ、Ｂｅｂｑ２（ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウム）のような公知の材料を含むことができる。
【００６０】
電子注入層３３２は電子輸送層３３１上に、真空蒸着法またはスピンコーティング法などを利用して形成できる。前記電子注入層３３２の形成物質としては、ＢａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＣａＦ２、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、Ｌｉｑなどを利用できるが、これに限定されるものではない。
【００６１】
一方、バッファ層４３を備える場合、図３から分かるように、電子注入輸送層が電子輸送層３３１のみ備え、電子注入層がない場合、同等レベルの発光効率を得ることができるので構造が単純になりうる。
【００６２】
図４は、本発明のさらに他の実施形態による概略的断面図を示したものである。
【００６３】
前述した一実施形態と同様に、基板１上にアノード２が形成され、このアノード２上に正孔注入層３１１及び正孔輸送層３１２を備える正孔注入輸送層３１が形成されている。そして、正孔注入輸送層３１上に発光層３２が形成され、発光層３２上に電子輸送層３３１が形成されている。
【００６４】
この電子輸送層３３１上にバッファ層４３が形成され、バッファ層４３上に電子注入層３３２が形成される。そして、電子注入層３３２上に金属層４１と金属酸化物層４２とが順に形成される。
【００６５】
前記電子注入層３３２の厚さは１０Å以下、望ましくは３Åないし１０Åの範囲でありうる。前記電子注入層３３２の厚さが前述したような範囲を満たす場合、カソード４の光透過率及び抵抗特性が効果的に向上できる。
【００６６】
ここで、カソードの仕事関数に対するアノードの仕事関数の比は金属層４１によって調整され、金属酸化物層４２は金属層４１の導電性を補償する。この時、前記バッファ層４３が電子注入層３３２と電子輸送層３３１との間に介在されているので、前述したようにマイクロキャビティ構造を利用しなくても発光効率を増大させることができる。
【００６７】
一方、図１及び２には図示されていないが、金属層４１と金属酸化物層４２との間にはさらに中間層介在することができる。前記中間層は、金属層４１と金属酸化物層４２との間のオーミックコンタクトを改善することができる。
【００６８】
そのために、前記中間層は１．０ｅＶないし５．０ｅＶの範囲の仕事関数、望ましくは２．０ｅＶないし３．５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ物質を含むことができる。
【００６９】
例えば、前記中間層はＩｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【００７０】
前記中間層の厚さは１Åないし２００Åの範囲、望ましくは、４０Åないし１００Åの範囲でありうる。前記中間層の厚さが前述したような範囲を満たす場合、カソード４の光透過率及び抵抗特性は効果的に改善することができる。
【００７１】
図５は、本発明のさらに他の実施形態を図示したものである。
【００７２】
本実施形態も前述した一実施形態と同様に、基板１上にアノード２が形成され、このアノード２上に正孔注入層３１１及び正孔輸送層３１２を備える正孔注入輸送層３１が形成されている。そして、正孔注入輸送層３１上に発光層３２が形成され、発光層３２上に電子輸送層３３１及び電子注入層３３２を備える電子注入輸送層３３が形成されている。
【００７３】
この電子注入輸送層３３上にバッファ物質と金属とを含む複合層４４が形成される。この複合層４４はように備えられ、これらを共蒸着して形成できる。バッファ物質は、前述したようなバッファ層４３をなす物質と同一であり、金属は前述したような金属層４１をなす物質と同一である。
【００７４】
前記複合層４４の厚さは６０Åないし１２０Åの範囲でありうる。前述したような厚さ範囲を満たす場合、カソード４の光透過率及び抵抗特性が効果的に向上できて、発光効率が増加する。
【００７５】
このように複合層４４が含まれる場合、図６から分かるように、電子注入層３３２は含まれなくてもよい。
【００７６】
一方、図５には図示されていないが、金属酸化物層４２と複合層４４との間にはさらに中間層が介在されうる。前記中間層は、金属酸化物層４２と複合層４４との間のオーミックコンタクトを改善することができる。
【００７７】
そのために、前記中間層は１．０ｅＶないし５．０ｅＶの範囲の仕事関数、望ましくは２．０ｅＶないし３．５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ物質を含むことができる。
【００７８】
例えば、前記中間層はＩｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【００７９】
前記中間層の厚さは１Åないし２００Åの範囲、望ましくは、４０Åないし１００Åの範囲でありうる。前記中間層の厚さが前述したような範囲を満たす場合、カソード４はすぐれた光透過率及び抵抗特性を効果的に改善することができる。
【００８０】
一方、アノード２は、図７から分かるように、基板１上に形成された反射層２２と、この反射層２２上に形成されて正孔注入輸送層３１に正孔を提供するアノード物質層２１とで備えることができる。
【００８１】
前記アノード物質層２１としては、前述したように仕事関数の絶対値が十分に大きいインジウム酸化物（ＩｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）及びインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）からなる群から選択された物質を含むことができる。
【００８２】
そして、反射層２２には、光反射率の良いＡｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、及びこれらの化合物からなる群から選択された物質を含ませることができる。
【００８３】
一方、このようなアノード２の構造は、図８から分かるように、アノード物質層２１と同じ物質からなる層２３を反射層２２の下に配置して、サンドウィッチ構造を作ってもよい。
【００８４】
前記のような構造は、図９のようなパッシブマトリックス型（ＰＭ）のトップエミッション有機発光表示装置や、図１０のようなアクティブマトリックス型（ＡＭ）のトップエミッション有機発光表示装置に適用できる。図９及び図１０の実施形態は、図１の一実施形態を適用したものであり、従って、図２ないし図８の実施形態も適用することができる。
【００８５】
まず、図９を参照すれば、パッシブマトリックス型有機発光表示装置において、基板１上にアノード２がストライプパターンで形成されており、このアノード２上に内部絶縁層２４が形成されている。そして、内部絶縁膜２４上には有機層３及びカソード４のパターニングのために、アノード２に直交するようにセパレータ２５が形成される。このセパレータ２５により、有機層３及びカソード４はアノード２と交差するようにパターニングされる。前記アノード２上には密封部材（図示せず）が備えられて、有機発光素子を外気から遮断する。前記セパレータ２５なしにパターニングされたマスクにより有機層３及びカソード４をパターニングしてもよい。
【００８６】
パッシブマトリック型有機発光表示装置の場合にも、マイクロキャビティ構造を使わずに効果的に光取出効率を高めることができ、これにより適正レベルの発光効率が得られる。
【００８７】
一方、図１０を参照すれば、アクティブマトリックス型有機発光表示装置においては、基板１上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えるピクセル回路（図示せず）が形成されている。このピクセルは少なくとも一つのＴＦＴを備えており、ＴＦＴは有機発光素子に電気的に結合される。
【００８８】
具体的には、前記基板１上にバッファ層１１が形成され、バッファ層１１上に所定パターンの半導体活性層１２が備えられる。前記活性層１２上にはＳｉＯ２、ＳｉＮｘなどで形成されるゲート絶縁膜１３が形成され、ゲート絶縁膜１３の上部の所定領域にはゲート電極１４が形成される。前記ゲート電極１４は、ＴＦＴオン／オフ信号を印加するゲートライン（図示せず）と結合されている。前記ゲート電極１４上には層間絶縁膜１５が形成され、コンタクトホールを通じてソース電極１６ａ及びドレイン電極１６ｂがそれぞれ活性層１２のソース／ドレイン領域に接するように形成される。
【００８９】
前記のように形成されたＴＦＴは平坦化層１７で覆われて保護されるが、この平坦化層１７は、その上面にアノード２が容易に形成されるように、上面を平坦に形成させることができる。
【００９０】
この平坦化層１７上にアノード２が形成され、これを覆うように絶縁物で画素定義層１８が形成される。この画素定義層１８に所定の開口を形成し、この開口を通じてアノード２を露出させる。露出されたアノード２の上には有機層３を蒸着し、カソード４を蒸着する。有機層３及びカソード４の物質及び構成は、前述した実施形態で説明した通りである。
【００９１】
このようなアクティブマトリックス型有機発光ディスプレー装置においても、マイクロキャビティ構造を使用せずに効果的に光取出効率を高めることができ、これにより適正なレベルの発光効率を引出すことができる。
【００９２】
以下、実施例を通じて本発明をさらに詳細に説明する。
【実施例】
【００９３】
＜製造例１＞
次の構造を持つ〃電子のみ〃素子を製作した：基準電極（ＭｇＡｇ層（１８ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ））／Ｂｅｂｑ２電子輸送層（６０ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ）／ＭｇＡｇ層（１８ｎｍ））
前記〃電子のみ〃素子は電子のみ流れる素子であって、前記構造を持つ素子の各層を、真空蒸着法を利用して順次ガラス基板上に蒸着することによって形成される。ＭｇＡｇ層はＭｇ：Ａｇを１０：１の比で共蒸着して形成される。
【００９４】
＜製造例２＞
次の構造を持つ〃電子のみ〃素子を製作した：電極１（ＩｎＯ金属酸化物層（１００ｎｍ）／Ｍｇ金属層（５ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ））／Ｂｅｂｑ２電子輸送層（３０ｎｍ）／基準電極（ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ）／ＭｇＡｇ層（１８ｎｍ））
前記〃電子のみ〃素子は電子のみ流れる素子であり、前記構造を持つ素子の各層を、真空蒸着法を利用して順次ガラス基板上に蒸着することによって、形成される。ＭｇＡｇ層はＭｇ：Ａｇを１０：１の比で共蒸着して形成される。
【００９５】
＜製造例３＞
次の構造を持つ〃電子のみ〃素子を製作した：電極２（ＩｎＯ金属酸化物層（１００ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ）／Ｃ６０バッファ層（３ｎｍ））／Ｂｅｂｑ２電子輸送層（３０ｎｍ）／基準電極（ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ）／ＭｇＡｇ層（１８ｎｍ））
前記〃電子のみ〃素子は、電子のみ流れる素子であり、前記構造を持つ素子の各層を真空蒸着法を利用して順次ガラス基板上に蒸着することによって、形成される。一方、ＭｇＡｇ層はＭｇ：Ａｇを１０：１で共蒸着して形成される。
【００９６】
＜製造例４＞
次の構造を持つ〃電子のみ〃素子を製作した：電極３（ＩｎＯ金属酸化物層（１００ｎｍ）／Ｍｇ金属層（５ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ））／Ｃ６０バッファ層（３ｎｍ））／Ｂｅｂｑ２電子輸送層（３０ｎｍ）／基準電極（ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ）／ＭｇＡｇ層（１８ｎｍ））
前記〃電子のみ〃素子は電子のみ流れる素子であり、前記構造を持つ素子の各層を、真空蒸着法を利用して順次ガラス基板上に蒸着することによって、形成される。ＭｇＡｇ層はＭｇ：Ａｇを１０：１で共蒸着して形成される。
【００９７】
＜評価例１＞
前記製造例１ないし４から得た有機発光素子の電流−電圧特性を標準電圧電流発生器（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２３８ ｓｏｕｒｃｅ−ｍｅａｓｕｒｅ ｕｎｉｔ）を利用して評価して、結果を図１１に示した。図１１によれば、製造例４によって製作した、ＩｎＯ金属酸化物層（１００ｎｍ）／Ｍｇ金属層（５ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（０．５ｎｍ））／Ｃ６０バッファ層（３ｎｍ）の構造を持つ本発明の電極３を備えたの有機発光素子が最もすぐれた電流密度特性を持つ。これにより、本発明による電極３はすぐれた電子注入特性を持つことがわかる。
【００９８】
＜比較例１＞
次のような構造を持つ有機発光素子を製作した：ＩＴＯアノード／ＣｕＰｃ正孔注入層（６０ｎｍ）／ＮＰＤ正孔輸送層（３０ｎｍ）／ＤＳＡ＋３ｗｔ％ＴＢＰｅ青色発光層（２５ｎｍ）／Ｂａｌｑ正孔抑制層（５ｎｍ）／Ｂｅｂｑ電子輸送層（２０ｎｍ）／カソード（ＬｉＦ電子注入層（１ｎｍ）／ＭｇＡｇ層（１００ｎｍ））
まず、１５Ω／ｃｍ２（１０００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切ってアセトンイソプロピルアルコールと純水の中で各１５分間超音波洗浄した後、これらを３０分間ＵＶオゾン洗浄してＩＴＯアノードが備えられた基板を製作した。
【００９９】
前記ＩＴＯアノードの上に正孔注入物質であるＣｕＰｃを６０ｎｍ厚さに蒸着させて正孔注入層を形成した。前記正孔注入層の上部に正孔輸送物質であるＮＰＤを３０ｎｍ厚さに蒸着させて正孔輸送層を形成した。
【０１００】
前記正孔輸送層の上部にＤＳＡ（サムソン エス ディー アイ（Ｓａｍｓｕｎｇ ＳＤＩ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．）自体が合成）及びＴＢＰｅ（サムソン エス ディー アイ（Ｓａｍｓｕｎｇ ＳＤＩ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．）自体が合成）を２５ｎｍ厚さに蒸着（この時、ＤＳＡ １００重量部当りＴＢＰｅ３重量部を含ませる）させて青色発光層を形成した後、前記青色発光層の上にＢａｌｑを５ｎｍ厚さに蒸着させての正孔ブロック層を形成した。この後、前記正孔ブロック層の上にＡｌｑ３を２０ｎｍ厚さに蒸着させての電子輸送層を形成した後、前記正孔輸送層の上にＬｉＦを１ｎｍ厚さに蒸着させての電子注入層を形成した。Ｍｇ：Ａｇを１０：１の比で１００ｎｍ厚さに共蒸着してＭｇＡｇ層を形成することによってカソードを製作した。
【０１０１】
＜実施例１＞
カソードとして、ＬｉＦ電子注入層（１ｎｍ）／ＭｇＡｇ層（１００ｎｍ）の構造を持つ電極の代わりに、Ｃ６０バッファ層（３ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（１ｎｍ）／Ｍｇ金属層（５ｎｍ）／ＩｎＯ金属酸化物層（１００ｎｍ）の構造を持つ電極を形成したという点を除いては、前記比較例１と同じ方法で次のような構造を持つ有機発光素子を製作した：ＩＴＯアノード／ＣｕＰｃ正孔注入層（６０ｎｍ）／ＮＰＤ正孔輸送層（３０ｎｍ）／ＤＳＡ＋３ｗｔ％ＴＢＰｅ青色発光層（２５ｎｍ）／Ｂａｌｑ正孔抑制層（５ｎｍ）／Ｂｅｂｑ２電子輸送層（２０ｎｍ）／カソード（Ｃ６０バッファ層（３ｎｍ）／ＬｉＦ電子注入層（１ｎｍ）／Ｍｇ金属層（５ｎｍ）／ＩｎＯ金属酸化物層（１００ｎｍ））
＜評価例２＞
前記比較例１及び実施例１の有機発光素子の電流−電圧特性を、標準電圧電流発生器（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２３８ ｓｏｕｒｃｅ−ｍｅａｓｕｒｅ ｕｎｉｔ）を利用して評価し、その結果を図１２に示した。図１２によれば、本発明の実施例１の有機発光素子が比較例１の有機発光素子に比べて、すぐれた電流密度特性及び効率特性を持つ。
【０１０２】
一方、実施例１の有機発光素子の電流効率は約６．５ｃｄ／Ａであり、この有機発光素子はすぐれた電気的特性を持つ。
【０１０３】
本発明は実施形態を参考として具体的に図示し、説明してきたが、当業者ならば、請求項で定義される本発明の精神および範囲から外れることなく、形態及び詳細の多様な変形が可能であるという点を理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、有機発光素子関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の一実施形態による有機発光素子の概略的断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態による有機発光素子の概略的断面図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態による有機発光素子の概略的断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態による有機発光素子の概略的断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態による有機発光素子の概略的断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態による有機発光素子の概略的断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による有機発光素子のアノードの断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態による有機発光素子のアノードの断面図である。
【図９】図１の有機発光素子が適用されたパッシブマトリックス型有機発光ディスプレー装置の概略的断面図である。
【図１０】図１の有機発光素子が適用されたアクティブマトリックス型有機発光ディスプレー装置の概略的断面図である。
【図１１】製造例１ないし４で作製された有機発光素子の電流密度特性を示すグラフである。
【図１２】比較例１及び実施例１で作製された有機発光素子の電流密度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０６】
１ 基板
２ アノード
３ 有機層
４ カソード
４１ 金属層
４２ 金属酸化物層
４３ バッファ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正孔を注入するアノード物質を含むアノードと、
前記アノード上に形成された発光層を備える有機層と、
前記有機層上に形成された前記有機層の発光層から発光された光が透過するカソードと、を備え、
前記カソードは、金属酸化物からなる金属酸化物層、前記アノード物質より仕事関数の絶対値の小さな金属からなる金属層及びバッファ層を備える、
有機発光素子。
【請求項２】
前記金属酸化物層は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ＳｎＯ２、ＡＺＯ及びＣａ１２Ａｌ７ＯＸからなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記金属層は、１ないし４．５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記金属層は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃａ及びＩｎからなる群から選択された一つ以上の金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記金属層の厚さは、５０Åないし１５０Åの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記バッファ層は、有機双極子物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記バッファ層がフラーレン、金属含有フラーレン系錯体、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト、カルビン、ＭｇＣ６０、ＳｒＣ６０、ＣａＣ６０、Ｃ６０、Ｃ７０、ＭｇＯ及びＹｂＯからなる群から選択された一つ以上の物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記バッファ層の厚さは、２０Å以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記カソードは、８５％以上の光透過率を持つことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記カソードは、０．００１Ω／□ないし１０００Ω／□の範囲の抵抗を持つことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
前記カソードは、１ｅＶないし６ｅＶの範囲の仕事関数を持つことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
前記バッファ層と前記金属層との間に電子注入層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１３】
前記電子注入層は、ＢａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＣａＦ２、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ及びＬｉｑからなる群から選択された一つ以上を含むことを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子。
【請求項１４】
前記電子注入層の厚さは、１０Å以下であることを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子。
【請求項１５】
前記金属層と前記金属酸化物層との間に中間層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１６】
前記中間層は、１ないし５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ金属、または２つ以上の前記金属からなる合金を含むことを特徴とする請求項１５に記載の有機発光素子。
【請求項１７】
前記中間層は、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上の金属を含むことを特徴とする請求項１５に記載の有機発光素子。
【請求項１８】
前記中間層の厚さは、１Åないし２００Åの範囲にあることを特徴とする請求項１５に記載の有機発光素子。
【請求項１９】
前記アノードは、反射層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項２０】
前記反射層は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ及びＣｒからなる群から選択された一つ以上を含むことを特徴とする請求項１９に記載の有機発光素子。
【請求項２１】
前記アノード物質は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物及びインジウム亜鉛酸化物からなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項２２】
正孔を注入するアノード物質を含むアノードと、
前記アノード上に形成された有機発光層と、
前記有機発光層上に形成されたバッファ層と、
前記バッファ層上に形成された、前記アノード物質より仕事関数の絶対値の小さな金属からなる金属層と、
前記金属層上に形成された金属酸化物からなる金属酸化物層と、
を備えることを特徴とする有機発光素子。
【請求項２３】
前記金属酸化物層は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ＳｎＯ２、ＡＺＯ及びＣａ１２Ａｌ７ＯＸからなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項２４】
前記金属層は、１ないし４．５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ金属を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項２５】
前記金属層は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃａ及びＩｎからなる群から選択された一つ以上の金属を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項２６】
前記金属層の厚さは、６０Åないし１５０Åの範囲にあることを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項２７】
前記バッファ層は、有機双極子物質を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項２８】
前記バッファ層は、フラーレン、金属含有フラーレン系錯体、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト、カルビン、ＭｇＣ６０、ＳｒＣ６０、ＣａＣ６０、Ｃ６０、Ｃ７０、ＭｇＯ及びＹｂＯからなる群から選択された一つ以上の物質を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項２９】
前記バッファ層の厚さは、２０Å以下であることを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項３０】
前記バッファ層と前記金属層との間に電子注入層をさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項３１】
前記電子注入層は、ＢａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＣａＦ２、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ及びＬｉｑからなる群から選択された一つ以上を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項３２】
前記電子注入層の厚さは、１０Å以下であることを特徴とする請求項３０に記載の有機発光素子。
【請求項３３】
前記金属層と前記金属酸化物層との間に中間層をさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項３４】
前記中間層は、１ないし５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ金属または２つ以上の前記金属からなる合金を含むことを特徴とする請求項３３に記載の有機発光素子。
【請求項３５】
前記中間層は、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上の金属を含むことを特徴とする請求項３３に記載の有機発光素子。
【請求項３６】
前記中間層の厚さは、１Åないし２００Åの範囲にあることを特徴とする請求項３３に記載の有機発光素子。
【請求項３７】
前記アノードは、反射層をさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項３８】
前記反射層は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ及びＣｒからなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項３７に記載の有機発光素子。
【請求項３９】
前記アノード物質は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物及びインジウム亜鉛酸化物からなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項４０】
正孔を注入するアノード物質を含むアノードと、
前記アノード上に形成された発光層を備える有機層と、
前記有機層上に形成された前記有機層の発光層から発光された光が透過するカソードと、を備え、
前記カソードは、
金属酸化物からなる金属酸化物層と、
前記アノード物質より仕事関数の絶対値の小さな金属とバッファ物質を含む複合層と、
を備える有機発光素子。
【請求項４１】
前記金属酸化物層は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ＳｎＯ２、ＡＺＯ及びＣａ１２Ａｌ７ＯＸからなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項４２】
前記金属は、１ないし４．５ｅＶの仕事関数を持つことを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項４３】
前記金属は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃａ及びＩｎからなる群から選択されたことを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項４４】
前記バッファ物質は、有機双極子物質を含むことを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項４５】
前記バッファ物質は、フラーレン、金属含有フラーレン系錯化合物、炭素ナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンブラック、黒鉛、カルビン、ＭｇＣ６０、ＳｒＣ６０、ＣａＣ６０、Ｃ６０、Ｃ７０、ＭｇＯ及びＹｂＯからなる群から選択された一つ以上を含むことを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項４６】
前記複合層の厚さは、６０Åないし１７０Åの範囲にあることを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項４７】
前記複合層と前記金属酸化物層との間に中間層をさらに備えることを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項４８】
前記中間層は、１ないし５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ金属または２つ以上の前記金属からなる合金を含むことを特徴とする請求項４７に記載の有機発光素子。
【請求項４９】
前記中間層は、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上を含むことを特徴とする請求項４７に記載の有機発光素子。
【請求項５０】
前記中間層の厚さは、１Åないし２００Åの範囲にあることを特徴とする請求項４７に記載の有機発光素子。
【請求項５１】
前記アノードは、反射層をさらに備えることを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項５２】
前記反射層は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、及びこれらの化合物からなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項５１に記載の有機発光素子。
【請求項５３】
前記アノード物質は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物及びインジウム亜鉛酸化物からなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項１】
正孔を注入するアノード物質を含むアノードと、
前記アノード上に形成された発光層を備える有機層と、
前記有機層上に形成された前記有機層の発光層から発光された光が透過するカソードと、を備え、
前記カソードは、金属酸化物からなる金属酸化物層、前記アノード物質より仕事関数の絶対値の小さな金属からなる金属層及びバッファ層を備える、
有機発光素子。
【請求項２】
前記金属酸化物層は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ＳｎＯ２、ＡＺＯ及びＣａ１２Ａｌ７ＯＸからなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記金属層は、１ないし４．５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記金属層は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃａ及びＩｎからなる群から選択された一つ以上の金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記金属層の厚さは、５０Åないし１５０Åの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記バッファ層は、有機双極子物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記バッファ層がフラーレン、金属含有フラーレン系錯体、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト、カルビン、ＭｇＣ６０、ＳｒＣ６０、ＣａＣ６０、Ｃ６０、Ｃ７０、ＭｇＯ及びＹｂＯからなる群から選択された一つ以上の物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記バッファ層の厚さは、２０Å以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記カソードは、８５％以上の光透過率を持つことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記カソードは、０．００１Ω／□ないし１０００Ω／□の範囲の抵抗を持つことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
前記カソードは、１ｅＶないし６ｅＶの範囲の仕事関数を持つことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
前記バッファ層と前記金属層との間に電子注入層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１３】
前記電子注入層は、ＢａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＣａＦ２、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ及びＬｉｑからなる群から選択された一つ以上を含むことを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子。
【請求項１４】
前記電子注入層の厚さは、１０Å以下であることを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子。
【請求項１５】
前記金属層と前記金属酸化物層との間に中間層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１６】
前記中間層は、１ないし５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ金属、または２つ以上の前記金属からなる合金を含むことを特徴とする請求項１５に記載の有機発光素子。
【請求項１７】
前記中間層は、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上の金属を含むことを特徴とする請求項１５に記載の有機発光素子。
【請求項１８】
前記中間層の厚さは、１Åないし２００Åの範囲にあることを特徴とする請求項１５に記載の有機発光素子。
【請求項１９】
前記アノードは、反射層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項２０】
前記反射層は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ及びＣｒからなる群から選択された一つ以上を含むことを特徴とする請求項１９に記載の有機発光素子。
【請求項２１】
前記アノード物質は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物及びインジウム亜鉛酸化物からなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項２２】
正孔を注入するアノード物質を含むアノードと、
前記アノード上に形成された有機発光層と、
前記有機発光層上に形成されたバッファ層と、
前記バッファ層上に形成された、前記アノード物質より仕事関数の絶対値の小さな金属からなる金属層と、
前記金属層上に形成された金属酸化物からなる金属酸化物層と、
を備えることを特徴とする有機発光素子。
【請求項２３】
前記金属酸化物層は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ＳｎＯ２、ＡＺＯ及びＣａ１２Ａｌ７ＯＸからなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項２４】
前記金属層は、１ないし４．５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ金属を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項２５】
前記金属層は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃａ及びＩｎからなる群から選択された一つ以上の金属を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項２６】
前記金属層の厚さは、６０Åないし１５０Åの範囲にあることを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項２７】
前記バッファ層は、有機双極子物質を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項２８】
前記バッファ層は、フラーレン、金属含有フラーレン系錯体、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト、カルビン、ＭｇＣ６０、ＳｒＣ６０、ＣａＣ６０、Ｃ６０、Ｃ７０、ＭｇＯ及びＹｂＯからなる群から選択された一つ以上の物質を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項２９】
前記バッファ層の厚さは、２０Å以下であることを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項３０】
前記バッファ層と前記金属層との間に電子注入層をさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項３１】
前記電子注入層は、ＢａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＣａＦ２、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ及びＬｉｑからなる群から選択された一つ以上を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項３２】
前記電子注入層の厚さは、１０Å以下であることを特徴とする請求項３０に記載の有機発光素子。
【請求項３３】
前記金属層と前記金属酸化物層との間に中間層をさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項３４】
前記中間層は、１ないし５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ金属または２つ以上の前記金属からなる合金を含むことを特徴とする請求項３３に記載の有機発光素子。
【請求項３５】
前記中間層は、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上の金属を含むことを特徴とする請求項３３に記載の有機発光素子。
【請求項３６】
前記中間層の厚さは、１Åないし２００Åの範囲にあることを特徴とする請求項３３に記載の有機発光素子。
【請求項３７】
前記アノードは、反射層をさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項３８】
前記反射層は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ及びＣｒからなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項３７に記載の有機発光素子。
【請求項３９】
前記アノード物質は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物及びインジウム亜鉛酸化物からなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機発光素子。
【請求項４０】
正孔を注入するアノード物質を含むアノードと、
前記アノード上に形成された発光層を備える有機層と、
前記有機層上に形成された前記有機層の発光層から発光された光が透過するカソードと、を備え、
前記カソードは、
金属酸化物からなる金属酸化物層と、
前記アノード物質より仕事関数の絶対値の小さな金属とバッファ物質を含む複合層と、
を備える有機発光素子。
【請求項４１】
前記金属酸化物層は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ＳｎＯ２、ＡＺＯ及びＣａ１２Ａｌ７ＯＸからなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項４２】
前記金属は、１ないし４．５ｅＶの仕事関数を持つことを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項４３】
前記金属は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃａ及びＩｎからなる群から選択されたことを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項４４】
前記バッファ物質は、有機双極子物質を含むことを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項４５】
前記バッファ物質は、フラーレン、金属含有フラーレン系錯化合物、炭素ナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンブラック、黒鉛、カルビン、ＭｇＣ６０、ＳｒＣ６０、ＣａＣ６０、Ｃ６０、Ｃ７０、ＭｇＯ及びＹｂＯからなる群から選択された一つ以上を含むことを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項４６】
前記複合層の厚さは、６０Åないし１７０Åの範囲にあることを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項４７】
前記複合層と前記金属酸化物層との間に中間層をさらに備えることを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項４８】
前記中間層は、１ないし５ｅＶの範囲の仕事関数を持つ金属または２つ以上の前記金属からなる合金を含むことを特徴とする請求項４７に記載の有機発光素子。
【請求項４９】
前記中間層は、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上を含むことを特徴とする請求項４７に記載の有機発光素子。
【請求項５０】
前記中間層の厚さは、１Åないし２００Åの範囲にあることを特徴とする請求項４７に記載の有機発光素子。
【請求項５１】
前記アノードは、反射層をさらに備えることを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【請求項５２】
前記反射層は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、及びこれらの化合物からなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項５１に記載の有機発光素子。
【請求項５３】
前記アノード物質は、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物及びインジウム亜鉛酸化物からなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項４０に記載の有機発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１６３３２（Ｐ２００９−１６３３２Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０１９０７（Ｐ２００７−３０１９０７）
【出願日】平成１９年１１月２１日（２００７．１１．２１）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００７年５月２３日〜２５日 情報ディスプレイ学会主催の「２００７年国際シンポジウム」に文書をもって発表
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２１日（２００７．１１．２１）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００７年５月２３日〜２５日 情報ディスプレイ学会主催の「２００７年国際シンポジウム」に文書をもって発表
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
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