含フッ素化合物及び炭素系化合物を含む有機発光素子
【課題】含フッ素化合物及び炭素系化合物を含む有機発光素子を提供する。
【解決手段】基板と、基板上に形成された第１電極と、第１電極上部に形成された正孔輸送層と、正孔輸送層上部に形成された発光層と、発光層上部に形成された第２電極と、を備え、第１電極と正孔輸送層との間に、フッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物と、フッ素化フラーレン（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）とからなる群から選択された一つ以上の含フッ素化合物を含む有機膜を備え、式中、ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数であることを特徴とする有機発光素子である。これにより、高効率、低電圧、高輝度及び長寿命の効果を得ることができる。
【解決手段】基板と、基板上に形成された第１電極と、第１電極上部に形成された正孔輸送層と、正孔輸送層上部に形成された発光層と、発光層上部に形成された第２電極と、を備え、第１電極と正孔輸送層との間に、フッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物と、フッ素化フラーレン（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）とからなる群から選択された一つ以上の含フッ素化合物を含む有機膜を備え、式中、ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数であることを特徴とする有機発光素子である。これにより、高効率、低電圧、高輝度及び長寿命の効果を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は輝度、寿命、消費電力特性が改善された有機発光素子に係り、より詳細には、高品位有機発光表示素子開発のための必須先行技術による、有機発光表示素子の消費電力低減及び寿命改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子とは、図１に示したように両電極間に挿入されている有機膜に電流を印加する時、有機膜で電子と正孔との結合によって光が発生する装置をいう。したがって、有機発光表示素子は、高画質、速い応答速度及び広視野角の特性を持つ軽量薄型の情報表示装置具現を可能にする長所を持つ。これは、有機発光表示素子技術の急激な成長を先導する原動力になり、現在有機発光表示素子は、携帯電話だけでなくその他の高品位の情報表示装置へまでその応用領域が拡張しつつある。
【０００３】
このような有機発光表示素子の急成長で、学術的側面だけでなく、産業技術側面でもＴＦＴ−ＬＣＤのような他の情報表示素子との競争が不回避になり、既存の有機発光表示素子は、量的、質的成長を阻害する最も大きい要因として残っている素子の効率、寿命延長及び消費電力低減という技術的限界を克服せねばならないという難局に直面している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来技術の問題点を解決するために、本発明は、有機発光素子の寿命、輝度及び消費電力の効率特性を向上させることができる有機発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記本発明の課題を解決するために、本発明は、基板と、前記基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上部に形成された正孔輸送層と、前記正孔輸送層上部に形成された発光層と、前記発光層上部に形成された第２電極と、を備え、前記第１電極と正孔輸送層との間に、フッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物と、フッ素化フラーレン（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）とからなる群から選択された一つ以上の含フッ素化合物を含む有機膜を備え、前記式中、ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数であることを特徴とする有機発光素子を提供する。
【０００６】
また本発明は、基板と、前記基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上部に形成された正孔注入層と、前記正孔注入層上部に形成された発光層と、前記発光層上部に形成された第２電極と、を備え、前記正孔注入層と発光層との間にフッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物と、フッ素化フラーレンとからなる群から選択された一つ以上の含フッ素化合物を含む有機膜を備え、前記式中、ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数であることを特徴とする有機発光素子を提供する。
【０００７】
前記含フッ素化合物を含む有機膜上に、炭素系化合物のバッファ層を前記有機膜の一面または両面にさらに備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による有機発光素子は、高効率、低電圧、高輝度及び長寿命の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１０】
本発明は、有機発光素子の界面を調節するために、アノードと正孔注入層（または正孔輸送層）との界面にフッ素含有化合物を含む薄膜を挿入して、駆動電圧降下を通じる低消費電力の有機発光素子を提供できる。
【００１１】
本発明の一態様で、有機発光素子は、基板と、前記基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上部に形成された正孔輸送層と、前記正孔輸送層上部に形成された発光層と、前記発光層上部に形成された第２電極と、を備え、前記第１電極と正孔輸送層との間に、フッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物と、フッ素化フラーレン（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）からなる群から選択された一つ以上の含フッ素化合物を含む有機膜を備え、前記式中、ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数である。
【００１２】
前記フッ素置換されたフタロシアニン誘導体は、中心部がＣｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどの２価金属フタロシアニン塩であり、一つ以上のフッ素に置換される。望ましくは、前記中心金属は銅である。
【００１３】
前記ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族フッ化炭素化合物の例として、Ｃ４Ｆ１０、Ｃ５Ｆ１２、Ｃ６Ｆ１４、Ｃ７Ｆ１６、Ｃ３Ｆ４、Ｃ４Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ１０、Ｃ６Ｆ１２、Ｃ７Ｆ１４などを挙げることができる。また、前記Ｃ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物の例として、Ｃ６Ｆ６、Ｃ１２Ｆ１０、Ｃ１８Ｆ１４、Ｃ２４Ｆ１８、Ｃ４２Ｆ３０などを挙げることができる。
【００１４】
前記フッ素化フラーレンは、一つ以上のフッ素を含むフラーレン系化合物である。フラーレンはバッキーボール（Ｂｕｃｋｙ ｂａｌｌ）とも呼ばれ、真空装置の中で強力なレーザーを黒鉛に照射する時、炭素が黒鉛表面から落ちて新たな結合をなして作られる。すなわち、前記フラーレンは炭素同素体であり、望ましくは、炭素数２０ないし５００の炭素材料でありうる。代表的には、炭素原子６０個（Ｃ６０）からなるＣ６０分子があり、それ以外にＣ７０、Ｃ７６、Ｃ８４などがある。このようなフラーレン分子とフッ素原子とを反応させてフッ素化フラーレンを合成でき、その例には、Ｃ６０Ｆ４１、Ｃ６０Ｆ４２、Ｃ６０Ｆ４３、Ｃ６００Ｆ４８、Ｃ７４Ｆ３８などがある。望ましくは、本発明で、前記フッ素化フラーレンとしてＣ６０Ｆ４２が使われる。
【００１５】
望ましくは、本発明の有機発光素子は、前記含フッ素化合物を含む有機膜上に炭素系化合物のバッファ層を前記有機膜の一面または両面にさらに形成できる。
【００１６】
望ましくは、前記炭素系化合物はフラーレン、金属を含むフラーレン系錯化合物、炭素ナノチューブ、炭素ファイバ、カーボンブラック、黒鉛、カルビン、ＭｇＣ６０、ＣａＣ６０、ＳｒＣ６０からなる群から選択された一つ以上である。
【００１７】
前記炭素系化合物は特別に制限されないが、炭素同素体であって炭素数２０ないし５００の炭素材料であり、金属を含む炭素系化合物、すなわち、炭素系錯化合物も含む。本発明で使用する炭素系化合物の例として、フラーレン、金属を含むフラーレン系錯化合物、炭素ナノチューブ、炭素ファイバ、カーボンブラック、黒鉛、カルビン、ＭｇＣ６０、ＣａＣ６０及びＳｒＣ６０からなる群から選択された一つ以上を使用し、そのうちでもフラーレンを使用することが望ましい。
【００１８】
このように本発明の有機発光素子が、前記含フッ素化合物を含む有機膜に炭素系化合物のバッファ層を共に形成すれば、駆動電圧をさらに低めて特に効率が改善され、また寿命特性をさらに改善させる。
【００１９】
本発明による有機発光素子は前記有機膜上部に、または前記有機膜上部にバッファ層がさらに形成された場合、前記炭素系化合物のバッファ層上部に正孔注入層をさらに備えることができる。
【００２０】
また、前記有機発光素子は、発光層と第２電極との間に正孔阻止層、電子注入層及び電子輸送層のうち選択された一つ以上をさらに備えることができる。
【００２１】
本発明の他の態様で、有機発光素子は、基板と、前記基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上部に形成された正孔注入層と、前記正孔注入層上部に形成された発光層と、前記発光層上部に形成された第２電極と、を備え、前記正孔注入層と発光層との間に、フッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物と、フッ素化フラーレンとからなる群から選択された一つ以上の含フッ素化合物を含む有機膜を備え、前記式中、ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数である。
【００２２】
これは、前記本発明の一態様による有機発光素子で別途の正孔注入層を備えない場合とは異なって、別途の正孔注入層を備える場合である。
【００２３】
本発明による有機発光素子は、前記正孔注入層上部、前記有機膜上部、または前記有機膜上部にバッファ層がさらに形成された場合、前記炭素系化合物のバッファ層上部に正孔輸送層をさらに備えることができる。
【００２４】
前記で使われるフッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物（ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数）と、フッ化フラーレンは前述した通りである。
【００２５】
望ましくは、前記本発明の他の具現例による有機発光素子は、前記含フッ素化合物を含む有機膜上に、炭素系化合物のバッファ層を前記有機膜の一面または両面にさらに形成できる。
【００２６】
また、前記炭素系化合物は、前記バッファ層に関して前述した通りである。
【００２７】
前記本発明の他の態様による有機発光素子は、前記有機膜、または有機膜の一面にバッファ層がさらに形成された場合、前記バッファ層上部に正孔輸送層をさらに備えることができる。
【００２８】
また、前記有機発光素子は、発光層と第２電極との間に正孔阻止層、電子注入層及び電子輸送層のうち選択された一つ以上をさらに備えることができる。
【００２９】
本発明の有機発光素子に備えられた前記有機膜は、フッ素含有化合物を含んで有機発光素子に備えられた層の蒸着及び界面特性を改善する。前記のように、フッ素含有化合物を含む有機膜を形成すれば、薄膜状態で形態変化がほとんどなく、有機発光素子の色座標特性には影響を与えない。この時、アノードに使われるＩＴＯと正孔注入層または正孔輸送層との界面エネルギーバンドギャップを変化させて、ＩＴＯから有機膜への正孔注入がさらに容易になって駆動電圧を低めることが可能になる。またアノードとして使われるＩＴＯと正孔注入層との界面に安定したバッファ層として作用して有機発光素子の長寿命化が可能になる。
【００３０】
本発明の有機発光素子において、前記フッ素含有化合物を含む有機膜を備え、または炭素化合物を含むバッファ層をさらに備えると同時に、これを構成する膜の界面特性をさらに調節するために正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電荷輸送層及び電荷注入層で形成される群から選択された一つ以上の層にフラーレンのような炭素系化合物をドーピングできる。前記炭素系化合物は、バッファ層で使われた炭素系化合物で説明した通りである。
【００３１】
この時、炭素系化合物の含有量は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電荷輸送層または電荷注入層それぞれに対して総重量１００重量部を基準として０．００５ないし９９．９５重量部の範囲である。炭素系化合物の含有量が前記範囲を外れれば、有機発光素子の特性面で望ましくない。
【００３２】
本発明の有機発光素子において、含フッ素化合物を含む有機膜の形成は、非制限的な例として蒸着法、ＬＢ（Ｌａｎｇｍｕｉｒ Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法、電子ビームまたはスパッタ蒸着法、スピンコーティングなどを使用できる。このような有機膜の厚みは、望ましくは１ないし５００Åである。前記有機膜の厚みが１Å未満である場合、厚み調節が難しく、特性再現も困難になるという問題点があり、５００Åを超過する場合、かえって駆動電圧の上昇を招く恐れがある。
【００３３】
本発明の有機発光素子において、前記炭素系化合物を含むバッファ層の形成時に非制限的な例として蒸着法などを使用できる。そして、このようなバッファ層の厚みは２０ないし１００Åであることが望ましく、さらに望ましくは２０ないし３０Åである。もし、バッファ層の厚みが２０Å未満ならば、有機発光素子の特性向上効果が微小であり、１００Åを超過すれば、寿命、コントラスト、画素ショート抑制（ＰＭの場合）など有機発光素子の特性向上側面では望ましいが、駆動電圧の降下幅は飽和されるか、電圧利得幅が減少する。
【００３４】
図１は、既存の有機発光素子の構造を示す図面である。
【００３５】
図２は、本発明の望ましい一実施形態による有機発光素子の積層構造を概略的に示す図面である。
【００３６】
図１を参照すれば、第１電極１０上部に正孔注入層１１が積層され、前記正孔注入層１１上部に正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４、電子注入層１５及び第２電極１６が順次に積層される。
【００３７】
図２の有機発光素子は、第１電極１０上部に正孔注入層１１が積層され、前記正孔注入層１１上部に正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４、電子注入層１５及び第２電極１６が順次に積層されており、この時、前記第１電極１０と正孔注入層１１との間には含フッ素化合物を含む有機膜２０が形成され、この時、前記有機膜の上部にバッファ層（図示せず）がさらに形成されうる。一方、この時、前記正孔注入層１１は省略できる。
【００３８】
それ以外にも、正孔阻止層（図示せず）がさらに積層されてもよく、それ以外にも層間の界面特性を改善するための中間層をさらに形成してもよい。また、前述したように、前記正孔注入層１１、正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４または電子注入層１５に炭素系化合物がドーピングされうる。
【００３９】
以下、本発明の有機発光素子の製造方法を説明するが、便宜のために本発明の一実施形態である図２の有機発光素子の製造方法を例として説明する。
【００４０】
まず、基板上部にパターニングされた第１電極１０を形成する。ここで前記基板は、通常的な有機発光素子で使われる基板を使用するが、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板が望ましい。そして、前記基板の厚みは０．３ないし１．１ｍｍであることが望ましい。
【００４１】
前記第１電極１０の形成材料は、正孔注入の容易な伝導性金属またはその酸化物からなり、具体的な例として、ＩＴＯ（Ｉｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）などを使用する。
【００４２】
前記第１電極１０が形成された基板を洗浄した後、ＵＶ／オゾン処理を実施する。この時、洗浄方法としては、イソプロパノール（ＩＰＡ）、アセトンなどの有機溶媒を利用する。
【００４３】
洗浄された基板の第１電極１０上部に含フッ素化合物を蒸着して、有機膜２０を１ないし５００Å厚に形成する。
【００４４】
次いで、前記有機膜２０上部に正孔注入物質を真空熱蒸着、またはスピンコーティングして正孔注入層１１を形成する。このように正孔注入層１１を形成すれば、第１電極１０と発光層１３との接触抵抗を減少させると同時に、発光層１３に対する第１電極１０の正孔輸送能力が向上して素子の駆動電圧及び寿命特性が全般的に改善される効果を得ることができる。
【００４５】
前記正孔注入層１１の厚みは３００ないし１５００Åであることが望ましい。もし、正孔注入層１１の厚みが３００Å未満である場合には寿命が短くなり、有機発光素子の信頼性が低下し、特に、ＰＭ有機発光素子の場合には画素ショートを起こす恐れがあり、１５００Åを超過する場合には駆動電圧上昇のために望ましくない。
【００４６】
前記正孔注入物質は特別に制限されず、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）またはスターバスト型アミン類であるＴＣＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＩＤＥ４０６（出光社製の材料）などを正孔注入層として使用できる。
【００４７】
【化１】
【００４８】
前記過程によって形成された正孔注入層１１上部に、正孔輸送物質を真空熱蒸着またはスピンコーティングして正孔輸送層１２を形成する。前記正孔輸送物質は特別に制限されず、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−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（α−ＮＰＤ）、ＩＤＥ３２０（出光社製材料）などが使われる。ここで、正孔輸送層１２の厚みは１００ないし４００Åであることが望ましい。もし、正孔輸送層１２の厚みが１００Å未満である場合には薄過ぎて正孔輸送能力が低下し、４００Åを超過する場合には、駆動電圧上昇のために望ましくない。
【００４９】
【化２】
【００５０】
次いで、前記正孔輸送層１２上部に発光層１３を形成する。
【００５１】
前記発光層材料は通常的に使われるものを使用し、特別に制限されず、具体的な例として、アルミニウム錯体（例：Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）−アルミニウム）、ＢＡｌｑ、ＳＡｌｑ、Ａｌｍｑ３、ガリウム錯体（例：Ｇａｑ’２ＯＰｉｖ、Ｇａｑ’２ＯＡｃ、２（Ｇａｑ’２））、フルオレン系高分子、ポリパラフェニレンビニレンまたはその誘導体、ビフェニル誘導体、スピロポリフルオレン系高分子などを利用する。
【００５２】
【化３】
【００５３】
本発明において、前記発光層１３の厚みは３００ないし５００Åであることが望ましい。もし、発光層１３の厚みは１５０ないし６００Åの場合がさらに望ましい。発光層の厚みが厚いほど駆動電圧が上昇する短所のために、６００Åを超過すれば適用し難い。
【００５４】
図２には示されていないが、前記発光層１３上に、正孔ブロッキング物質を真空蒸着、またはスピンコーティングして正孔阻止層を選択的に形成することもある。この時に使用する正孔ブロッキング物質は特別に制限されないが、電子輸送能力を持ってかつ発光化合物より高いイオン化ポテンシャルを持たねばならず、代表的にＢａｌｑ、ＢＣＰ、ＴＰＢＩなどが使われる。正孔阻止層の厚みは３０ないし７０Åであることが望ましい。もし、正孔阻止層の厚みが３０Å未満である場合には正孔ブロッキング特性をよく具現できず、７０Åを超過する場合には駆動電圧上昇で望ましくない。
【００５５】
【化４】
【００５６】
前記正孔阻止層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電子輸送層１４を形成する。電子輸送物質としては特別に制限されず、Ａｌｑ３を利用できる。
【００５７】
本発明では、第１電極１０と正孔注入層１１との間に形成された含フッ素化合物を含む有機膜２０及び／または、炭素系化合物のバッファ層と共に、前記正孔注入層１１、正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４または電子注入層１５に炭素系化合物がドーピングされうる。
【００５８】
すなわち、第１電極１０と正孔注入層１１との間に含フッ素化合物を含む有機膜２０及び／または炭素系化合物のバッファ層を形成し、正孔注入層１１、正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４及び電子注入層１５のうちいずれか一つ以上の層の形成時、前記炭素化合物を正孔注入物質及び／または正孔輸送物質などと共に真空熱蒸着法で共蒸着して形成できる。この時、炭素系化合物の含有量は、正孔注入層１１、正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４または電子注入層１５それぞれに対して総重量１００重量部を基準として０．００５ないし９９．９５重量部である。もし、炭素系化合物の含有量が０．００５重量部未満である場合には、有機発光素子の特性向上に及ぼす効果が微小で望ましくない。
【００５９】
前記電子輸送層１４の場合、厚みは１５０ないし６００Åであることが望ましい。もし電子輸送層１４の厚みが１５０Å未満である場合には電子輸送能力が低下し、６００Åを超過する場合には駆動電圧上昇で望ましくない。
【００６０】
また前記電子輸送層１４上に電子注入層１５が積層されうる。前記電子注入層の形成材料としてはＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、Ｌｉｑなどの物質を利用できる。前記電子注入層の厚みは５ないし２０Åであることが望ましい。もし、電子注入層の厚みが５Å未満である場合には効果的な電子注入層としての役割を行えず、２０Åを超過する場合には駆動電圧が高くて望ましくない。
【００６１】
【化５】
【００６２】
次いで、前記電子注入層１５上部に第２電極であるカソード用金属を真空熱蒸着して第２電極１６のカソードを形成することによって有機発光素子が完成される。
【００６３】
前記カソード金属としては、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）などが利用される。
【００６４】
本発明の有機発光素子は、アノード、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、カソードの必要に応じて一層または二層の中間層をさらに形成することもできる。その他にも必要に応じて電子阻止層を形成してもよい。
【００６５】
以下、本発明を下記実施例を挙げて説明するが、本発明が下記実施例のみに限定されるものではない。
【００６６】
［比較例］
アノードとして、コーニング社製の１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切って、イソプロピルアルコールと純水の中でそれぞれ５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ、オゾン洗浄して使用した。有機発光素子の製作時に前記洗浄過程を経たＩＴＯガラス基板は、０．１ｍｔｏｒｒ以下の真空で９分間プラズマ処理された。前記基板上部にｍ−ＭＴＤＡＴＡを真空蒸着して正孔注入層を約６００Å厚に形成した。
【００６７】
前記正孔輸送層の上部に（発光層材料）を真空熱蒸着して約３５０Åの厚みに緑色発光層を形成した。次いで、前記発光層上部に電子輸送物質であるＡｌｑ３を蒸着して電子輸送層を約２５０Åの厚みに形成した。
【００６８】
前記電子輸送層上部にＬｉＦ（電子注入層）とＡｌ（カソード）とを順次に約１０Å及び約８００Åの厚みに真空熱蒸着してＬｉＦ／Ａｌ電極を形成し、有機発光素子を製造した。その結果、図１に示す一般的な構造の緑色有機発光素子を製造した。
【００６９】
［実施例］
図２に示す素子構造として、含フッ素化合物としてＦ１６ＣｕＰｃを含む有機膜を蒸着して層をさらに形成したことを除いては、前記比較例と同じ条件で製作した。
【００７０】
Ｆ１６ＣｕＰｃの有機膜厚を５Å及び１０Åとし、それぞれの素子に対して素子の特性（効率、駆動電圧）を評価した。
【００７１】
［評価例］
有機発光素子の輝度はＴＯＰＣＯＮ社製のＢＭ−５Ａであり、駆動電圧はＫＥＩＴＨＬＥＹ社製の２３８ ＨＩＧＨ ＣＵＲＲＥＮＴ ＳＯＵＲＣＥ ＭＥＡＳＵＲＥ ＵＮＩＴで評価した。この時、有機発光素子に印加された電流は、ＤＣ １０ｍＡ／ｃｍ２から１０ｍＡ／ｃｍ２間隔で１００ｍＡ／ｃｍ２まで、同一素子構造に対してそれぞれ異なる９つ以上のデータを収集して評価した。その結果、緑色発光素子のＤＣ初期特性は下記の表１の通りである。
【００７２】
【表１】
【００７３】
前記表から、本発明による実施形態では、緑色発光表示素子いずれに対しても色座標には影響を与えず、既存の有機発光表示素子に対する駆動電圧を７５％以下に降下させたことが確認できる。
【００７４】
また、緑色有機発光素子の駆動電圧を１Ｖ以上降下させたことが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、表示装置関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】既存の有機発光素子の構造を概略的に示す図面である。
【図２】本発明の望ましい一実施形態による有機発光素子を概略的に示す図面である。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 第１電極
１１ 正孔注入層
１２ 正孔輸送層
１３ 発光層
１４ 電子輸送層
１５ 電子注入層
１６ 第２電極
２０ 含フッ素化合物を含む有機膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は輝度、寿命、消費電力特性が改善された有機発光素子に係り、より詳細には、高品位有機発光表示素子開発のための必須先行技術による、有機発光表示素子の消費電力低減及び寿命改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子とは、図１に示したように両電極間に挿入されている有機膜に電流を印加する時、有機膜で電子と正孔との結合によって光が発生する装置をいう。したがって、有機発光表示素子は、高画質、速い応答速度及び広視野角の特性を持つ軽量薄型の情報表示装置具現を可能にする長所を持つ。これは、有機発光表示素子技術の急激な成長を先導する原動力になり、現在有機発光表示素子は、携帯電話だけでなくその他の高品位の情報表示装置へまでその応用領域が拡張しつつある。
【０００３】
このような有機発光表示素子の急成長で、学術的側面だけでなく、産業技術側面でもＴＦＴ−ＬＣＤのような他の情報表示素子との競争が不回避になり、既存の有機発光表示素子は、量的、質的成長を阻害する最も大きい要因として残っている素子の効率、寿命延長及び消費電力低減という技術的限界を克服せねばならないという難局に直面している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来技術の問題点を解決するために、本発明は、有機発光素子の寿命、輝度及び消費電力の効率特性を向上させることができる有機発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記本発明の課題を解決するために、本発明は、基板と、前記基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上部に形成された正孔輸送層と、前記正孔輸送層上部に形成された発光層と、前記発光層上部に形成された第２電極と、を備え、前記第１電極と正孔輸送層との間に、フッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物と、フッ素化フラーレン（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）とからなる群から選択された一つ以上の含フッ素化合物を含む有機膜を備え、前記式中、ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数であることを特徴とする有機発光素子を提供する。
【０００６】
また本発明は、基板と、前記基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上部に形成された正孔注入層と、前記正孔注入層上部に形成された発光層と、前記発光層上部に形成された第２電極と、を備え、前記正孔注入層と発光層との間にフッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物と、フッ素化フラーレンとからなる群から選択された一つ以上の含フッ素化合物を含む有機膜を備え、前記式中、ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数であることを特徴とする有機発光素子を提供する。
【０００７】
前記含フッ素化合物を含む有機膜上に、炭素系化合物のバッファ層を前記有機膜の一面または両面にさらに備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による有機発光素子は、高効率、低電圧、高輝度及び長寿命の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１０】
本発明は、有機発光素子の界面を調節するために、アノードと正孔注入層（または正孔輸送層）との界面にフッ素含有化合物を含む薄膜を挿入して、駆動電圧降下を通じる低消費電力の有機発光素子を提供できる。
【００１１】
本発明の一態様で、有機発光素子は、基板と、前記基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上部に形成された正孔輸送層と、前記正孔輸送層上部に形成された発光層と、前記発光層上部に形成された第２電極と、を備え、前記第１電極と正孔輸送層との間に、フッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物と、フッ素化フラーレン（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）からなる群から選択された一つ以上の含フッ素化合物を含む有機膜を備え、前記式中、ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数である。
【００１２】
前記フッ素置換されたフタロシアニン誘導体は、中心部がＣｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどの２価金属フタロシアニン塩であり、一つ以上のフッ素に置換される。望ましくは、前記中心金属は銅である。
【００１３】
前記ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族フッ化炭素化合物の例として、Ｃ４Ｆ１０、Ｃ５Ｆ１２、Ｃ６Ｆ１４、Ｃ７Ｆ１６、Ｃ３Ｆ４、Ｃ４Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ１０、Ｃ６Ｆ１２、Ｃ７Ｆ１４などを挙げることができる。また、前記Ｃ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物の例として、Ｃ６Ｆ６、Ｃ１２Ｆ１０、Ｃ１８Ｆ１４、Ｃ２４Ｆ１８、Ｃ４２Ｆ３０などを挙げることができる。
【００１４】
前記フッ素化フラーレンは、一つ以上のフッ素を含むフラーレン系化合物である。フラーレンはバッキーボール（Ｂｕｃｋｙ ｂａｌｌ）とも呼ばれ、真空装置の中で強力なレーザーを黒鉛に照射する時、炭素が黒鉛表面から落ちて新たな結合をなして作られる。すなわち、前記フラーレンは炭素同素体であり、望ましくは、炭素数２０ないし５００の炭素材料でありうる。代表的には、炭素原子６０個（Ｃ６０）からなるＣ６０分子があり、それ以外にＣ７０、Ｃ７６、Ｃ８４などがある。このようなフラーレン分子とフッ素原子とを反応させてフッ素化フラーレンを合成でき、その例には、Ｃ６０Ｆ４１、Ｃ６０Ｆ４２、Ｃ６０Ｆ４３、Ｃ６００Ｆ４８、Ｃ７４Ｆ３８などがある。望ましくは、本発明で、前記フッ素化フラーレンとしてＣ６０Ｆ４２が使われる。
【００１５】
望ましくは、本発明の有機発光素子は、前記含フッ素化合物を含む有機膜上に炭素系化合物のバッファ層を前記有機膜の一面または両面にさらに形成できる。
【００１６】
望ましくは、前記炭素系化合物はフラーレン、金属を含むフラーレン系錯化合物、炭素ナノチューブ、炭素ファイバ、カーボンブラック、黒鉛、カルビン、ＭｇＣ６０、ＣａＣ６０、ＳｒＣ６０からなる群から選択された一つ以上である。
【００１７】
前記炭素系化合物は特別に制限されないが、炭素同素体であって炭素数２０ないし５００の炭素材料であり、金属を含む炭素系化合物、すなわち、炭素系錯化合物も含む。本発明で使用する炭素系化合物の例として、フラーレン、金属を含むフラーレン系錯化合物、炭素ナノチューブ、炭素ファイバ、カーボンブラック、黒鉛、カルビン、ＭｇＣ６０、ＣａＣ６０及びＳｒＣ６０からなる群から選択された一つ以上を使用し、そのうちでもフラーレンを使用することが望ましい。
【００１８】
このように本発明の有機発光素子が、前記含フッ素化合物を含む有機膜に炭素系化合物のバッファ層を共に形成すれば、駆動電圧をさらに低めて特に効率が改善され、また寿命特性をさらに改善させる。
【００１９】
本発明による有機発光素子は前記有機膜上部に、または前記有機膜上部にバッファ層がさらに形成された場合、前記炭素系化合物のバッファ層上部に正孔注入層をさらに備えることができる。
【００２０】
また、前記有機発光素子は、発光層と第２電極との間に正孔阻止層、電子注入層及び電子輸送層のうち選択された一つ以上をさらに備えることができる。
【００２１】
本発明の他の態様で、有機発光素子は、基板と、前記基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上部に形成された正孔注入層と、前記正孔注入層上部に形成された発光層と、前記発光層上部に形成された第２電極と、を備え、前記正孔注入層と発光層との間に、フッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物と、フッ素化フラーレンとからなる群から選択された一つ以上の含フッ素化合物を含む有機膜を備え、前記式中、ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数である。
【００２２】
これは、前記本発明の一態様による有機発光素子で別途の正孔注入層を備えない場合とは異なって、別途の正孔注入層を備える場合である。
【００２３】
本発明による有機発光素子は、前記正孔注入層上部、前記有機膜上部、または前記有機膜上部にバッファ層がさらに形成された場合、前記炭素系化合物のバッファ層上部に正孔輸送層をさらに備えることができる。
【００２４】
前記で使われるフッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物（ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数）と、フッ化フラーレンは前述した通りである。
【００２５】
望ましくは、前記本発明の他の具現例による有機発光素子は、前記含フッ素化合物を含む有機膜上に、炭素系化合物のバッファ層を前記有機膜の一面または両面にさらに形成できる。
【００２６】
また、前記炭素系化合物は、前記バッファ層に関して前述した通りである。
【００２７】
前記本発明の他の態様による有機発光素子は、前記有機膜、または有機膜の一面にバッファ層がさらに形成された場合、前記バッファ層上部に正孔輸送層をさらに備えることができる。
【００２８】
また、前記有機発光素子は、発光層と第２電極との間に正孔阻止層、電子注入層及び電子輸送層のうち選択された一つ以上をさらに備えることができる。
【００２９】
本発明の有機発光素子に備えられた前記有機膜は、フッ素含有化合物を含んで有機発光素子に備えられた層の蒸着及び界面特性を改善する。前記のように、フッ素含有化合物を含む有機膜を形成すれば、薄膜状態で形態変化がほとんどなく、有機発光素子の色座標特性には影響を与えない。この時、アノードに使われるＩＴＯと正孔注入層または正孔輸送層との界面エネルギーバンドギャップを変化させて、ＩＴＯから有機膜への正孔注入がさらに容易になって駆動電圧を低めることが可能になる。またアノードとして使われるＩＴＯと正孔注入層との界面に安定したバッファ層として作用して有機発光素子の長寿命化が可能になる。
【００３０】
本発明の有機発光素子において、前記フッ素含有化合物を含む有機膜を備え、または炭素化合物を含むバッファ層をさらに備えると同時に、これを構成する膜の界面特性をさらに調節するために正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電荷輸送層及び電荷注入層で形成される群から選択された一つ以上の層にフラーレンのような炭素系化合物をドーピングできる。前記炭素系化合物は、バッファ層で使われた炭素系化合物で説明した通りである。
【００３１】
この時、炭素系化合物の含有量は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電荷輸送層または電荷注入層それぞれに対して総重量１００重量部を基準として０．００５ないし９９．９５重量部の範囲である。炭素系化合物の含有量が前記範囲を外れれば、有機発光素子の特性面で望ましくない。
【００３２】
本発明の有機発光素子において、含フッ素化合物を含む有機膜の形成は、非制限的な例として蒸着法、ＬＢ（Ｌａｎｇｍｕｉｒ Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法、電子ビームまたはスパッタ蒸着法、スピンコーティングなどを使用できる。このような有機膜の厚みは、望ましくは１ないし５００Åである。前記有機膜の厚みが１Å未満である場合、厚み調節が難しく、特性再現も困難になるという問題点があり、５００Åを超過する場合、かえって駆動電圧の上昇を招く恐れがある。
【００３３】
本発明の有機発光素子において、前記炭素系化合物を含むバッファ層の形成時に非制限的な例として蒸着法などを使用できる。そして、このようなバッファ層の厚みは２０ないし１００Åであることが望ましく、さらに望ましくは２０ないし３０Åである。もし、バッファ層の厚みが２０Å未満ならば、有機発光素子の特性向上効果が微小であり、１００Åを超過すれば、寿命、コントラスト、画素ショート抑制（ＰＭの場合）など有機発光素子の特性向上側面では望ましいが、駆動電圧の降下幅は飽和されるか、電圧利得幅が減少する。
【００３４】
図１は、既存の有機発光素子の構造を示す図面である。
【００３５】
図２は、本発明の望ましい一実施形態による有機発光素子の積層構造を概略的に示す図面である。
【００３６】
図１を参照すれば、第１電極１０上部に正孔注入層１１が積層され、前記正孔注入層１１上部に正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４、電子注入層１５及び第２電極１６が順次に積層される。
【００３７】
図２の有機発光素子は、第１電極１０上部に正孔注入層１１が積層され、前記正孔注入層１１上部に正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４、電子注入層１５及び第２電極１６が順次に積層されており、この時、前記第１電極１０と正孔注入層１１との間には含フッ素化合物を含む有機膜２０が形成され、この時、前記有機膜の上部にバッファ層（図示せず）がさらに形成されうる。一方、この時、前記正孔注入層１１は省略できる。
【００３８】
それ以外にも、正孔阻止層（図示せず）がさらに積層されてもよく、それ以外にも層間の界面特性を改善するための中間層をさらに形成してもよい。また、前述したように、前記正孔注入層１１、正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４または電子注入層１５に炭素系化合物がドーピングされうる。
【００３９】
以下、本発明の有機発光素子の製造方法を説明するが、便宜のために本発明の一実施形態である図２の有機発光素子の製造方法を例として説明する。
【００４０】
まず、基板上部にパターニングされた第１電極１０を形成する。ここで前記基板は、通常的な有機発光素子で使われる基板を使用するが、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板が望ましい。そして、前記基板の厚みは０．３ないし１．１ｍｍであることが望ましい。
【００４１】
前記第１電極１０の形成材料は、正孔注入の容易な伝導性金属またはその酸化物からなり、具体的な例として、ＩＴＯ（Ｉｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）などを使用する。
【００４２】
前記第１電極１０が形成された基板を洗浄した後、ＵＶ／オゾン処理を実施する。この時、洗浄方法としては、イソプロパノール（ＩＰＡ）、アセトンなどの有機溶媒を利用する。
【００４３】
洗浄された基板の第１電極１０上部に含フッ素化合物を蒸着して、有機膜２０を１ないし５００Å厚に形成する。
【００４４】
次いで、前記有機膜２０上部に正孔注入物質を真空熱蒸着、またはスピンコーティングして正孔注入層１１を形成する。このように正孔注入層１１を形成すれば、第１電極１０と発光層１３との接触抵抗を減少させると同時に、発光層１３に対する第１電極１０の正孔輸送能力が向上して素子の駆動電圧及び寿命特性が全般的に改善される効果を得ることができる。
【００４５】
前記正孔注入層１１の厚みは３００ないし１５００Åであることが望ましい。もし、正孔注入層１１の厚みが３００Å未満である場合には寿命が短くなり、有機発光素子の信頼性が低下し、特に、ＰＭ有機発光素子の場合には画素ショートを起こす恐れがあり、１５００Åを超過する場合には駆動電圧上昇のために望ましくない。
【００４６】
前記正孔注入物質は特別に制限されず、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）またはスターバスト型アミン類であるＴＣＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＩＤＥ４０６（出光社製の材料）などを正孔注入層として使用できる。
【００４７】
【化１】
【００４８】
前記過程によって形成された正孔注入層１１上部に、正孔輸送物質を真空熱蒸着またはスピンコーティングして正孔輸送層１２を形成する。前記正孔輸送物質は特別に制限されず、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−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（α−ＮＰＤ）、ＩＤＥ３２０（出光社製材料）などが使われる。ここで、正孔輸送層１２の厚みは１００ないし４００Åであることが望ましい。もし、正孔輸送層１２の厚みが１００Å未満である場合には薄過ぎて正孔輸送能力が低下し、４００Åを超過する場合には、駆動電圧上昇のために望ましくない。
【００４９】
【化２】
【００５０】
次いで、前記正孔輸送層１２上部に発光層１３を形成する。
【００５１】
前記発光層材料は通常的に使われるものを使用し、特別に制限されず、具体的な例として、アルミニウム錯体（例：Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）−アルミニウム）、ＢＡｌｑ、ＳＡｌｑ、Ａｌｍｑ３、ガリウム錯体（例：Ｇａｑ’２ＯＰｉｖ、Ｇａｑ’２ＯＡｃ、２（Ｇａｑ’２））、フルオレン系高分子、ポリパラフェニレンビニレンまたはその誘導体、ビフェニル誘導体、スピロポリフルオレン系高分子などを利用する。
【００５２】
【化３】
【００５３】
本発明において、前記発光層１３の厚みは３００ないし５００Åであることが望ましい。もし、発光層１３の厚みは１５０ないし６００Åの場合がさらに望ましい。発光層の厚みが厚いほど駆動電圧が上昇する短所のために、６００Åを超過すれば適用し難い。
【００５４】
図２には示されていないが、前記発光層１３上に、正孔ブロッキング物質を真空蒸着、またはスピンコーティングして正孔阻止層を選択的に形成することもある。この時に使用する正孔ブロッキング物質は特別に制限されないが、電子輸送能力を持ってかつ発光化合物より高いイオン化ポテンシャルを持たねばならず、代表的にＢａｌｑ、ＢＣＰ、ＴＰＢＩなどが使われる。正孔阻止層の厚みは３０ないし７０Åであることが望ましい。もし、正孔阻止層の厚みが３０Å未満である場合には正孔ブロッキング特性をよく具現できず、７０Åを超過する場合には駆動電圧上昇で望ましくない。
【００５５】
【化４】
【００５６】
前記正孔阻止層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電子輸送層１４を形成する。電子輸送物質としては特別に制限されず、Ａｌｑ３を利用できる。
【００５７】
本発明では、第１電極１０と正孔注入層１１との間に形成された含フッ素化合物を含む有機膜２０及び／または、炭素系化合物のバッファ層と共に、前記正孔注入層１１、正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４または電子注入層１５に炭素系化合物がドーピングされうる。
【００５８】
すなわち、第１電極１０と正孔注入層１１との間に含フッ素化合物を含む有機膜２０及び／または炭素系化合物のバッファ層を形成し、正孔注入層１１、正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４及び電子注入層１５のうちいずれか一つ以上の層の形成時、前記炭素化合物を正孔注入物質及び／または正孔輸送物質などと共に真空熱蒸着法で共蒸着して形成できる。この時、炭素系化合物の含有量は、正孔注入層１１、正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４または電子注入層１５それぞれに対して総重量１００重量部を基準として０．００５ないし９９．９５重量部である。もし、炭素系化合物の含有量が０．００５重量部未満である場合には、有機発光素子の特性向上に及ぼす効果が微小で望ましくない。
【００５９】
前記電子輸送層１４の場合、厚みは１５０ないし６００Åであることが望ましい。もし電子輸送層１４の厚みが１５０Å未満である場合には電子輸送能力が低下し、６００Åを超過する場合には駆動電圧上昇で望ましくない。
【００６０】
また前記電子輸送層１４上に電子注入層１５が積層されうる。前記電子注入層の形成材料としてはＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、Ｌｉｑなどの物質を利用できる。前記電子注入層の厚みは５ないし２０Åであることが望ましい。もし、電子注入層の厚みが５Å未満である場合には効果的な電子注入層としての役割を行えず、２０Åを超過する場合には駆動電圧が高くて望ましくない。
【００６１】
【化５】
【００６２】
次いで、前記電子注入層１５上部に第２電極であるカソード用金属を真空熱蒸着して第２電極１６のカソードを形成することによって有機発光素子が完成される。
【００６３】
前記カソード金属としては、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）などが利用される。
【００６４】
本発明の有機発光素子は、アノード、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、カソードの必要に応じて一層または二層の中間層をさらに形成することもできる。その他にも必要に応じて電子阻止層を形成してもよい。
【００６５】
以下、本発明を下記実施例を挙げて説明するが、本発明が下記実施例のみに限定されるものではない。
【００６６】
［比較例］
アノードとして、コーニング社製の１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切って、イソプロピルアルコールと純水の中でそれぞれ５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ、オゾン洗浄して使用した。有機発光素子の製作時に前記洗浄過程を経たＩＴＯガラス基板は、０．１ｍｔｏｒｒ以下の真空で９分間プラズマ処理された。前記基板上部にｍ−ＭＴＤＡＴＡを真空蒸着して正孔注入層を約６００Å厚に形成した。
【００６７】
前記正孔輸送層の上部に（発光層材料）を真空熱蒸着して約３５０Åの厚みに緑色発光層を形成した。次いで、前記発光層上部に電子輸送物質であるＡｌｑ３を蒸着して電子輸送層を約２５０Åの厚みに形成した。
【００６８】
前記電子輸送層上部にＬｉＦ（電子注入層）とＡｌ（カソード）とを順次に約１０Å及び約８００Åの厚みに真空熱蒸着してＬｉＦ／Ａｌ電極を形成し、有機発光素子を製造した。その結果、図１に示す一般的な構造の緑色有機発光素子を製造した。
【００６９】
［実施例］
図２に示す素子構造として、含フッ素化合物としてＦ１６ＣｕＰｃを含む有機膜を蒸着して層をさらに形成したことを除いては、前記比較例と同じ条件で製作した。
【００７０】
Ｆ１６ＣｕＰｃの有機膜厚を５Å及び１０Åとし、それぞれの素子に対して素子の特性（効率、駆動電圧）を評価した。
【００７１】
［評価例］
有機発光素子の輝度はＴＯＰＣＯＮ社製のＢＭ−５Ａであり、駆動電圧はＫＥＩＴＨＬＥＹ社製の２３８ ＨＩＧＨ ＣＵＲＲＥＮＴ ＳＯＵＲＣＥ ＭＥＡＳＵＲＥ ＵＮＩＴで評価した。この時、有機発光素子に印加された電流は、ＤＣ １０ｍＡ／ｃｍ２から１０ｍＡ／ｃｍ２間隔で１００ｍＡ／ｃｍ２まで、同一素子構造に対してそれぞれ異なる９つ以上のデータを収集して評価した。その結果、緑色発光素子のＤＣ初期特性は下記の表１の通りである。
【００７２】
【表１】
【００７３】
前記表から、本発明による実施形態では、緑色発光表示素子いずれに対しても色座標には影響を与えず、既存の有機発光表示素子に対する駆動電圧を７５％以下に降下させたことが確認できる。
【００７４】
また、緑色有機発光素子の駆動電圧を１Ｖ以上降下させたことが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、表示装置関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】既存の有機発光素子の構造を概略的に示す図面である。
【図２】本発明の望ましい一実施形態による有機発光素子を概略的に示す図面である。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 第１電極
１１ 正孔注入層
１２ 正孔輸送層
１３ 発光層
１４ 電子輸送層
１５ 電子注入層
１６ 第２電極
２０ 含フッ素化合物を含む有機膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された第１電極と、
前記第１電極上部に形成された正孔輸送層と、
前記正孔輸送層上部に形成された発光層と、
前記発光層上部に形成された第２電極と、を備え、
前記第１電極と正孔輸送層との間に、フッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物と、フッ素化フラーレンとからなる群から選択された一つ以上の含フッ素化合物を含む有機膜を備え、前記式中、ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数であることを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】
前記含フッ素化合物を含む有機膜上に、炭素系化合物のバッファ層を前記有機膜の一面または両面に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３】
前記有機膜または前記バッファ層上部に、正孔注入層をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記発光層と第２電極との間に、正孔阻止層、電子注入層及び電子輸送層のうち選択された一つ以上がさらに備えられることを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記含フッ素化合物を含む有機膜の厚みは１ないし５００Å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６】
前記バッファ層の厚みは２０ないし１００Åであることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記含フッ素化合物は、Ｆ１６ＣｕＰｃ、Ｃ６０Ｆ４２、Ｃ６Ｆ６、Ｃ１２Ｆ１０、Ｃ１８Ｆ１４、Ｃ２４Ｆ１８、Ｃ４２Ｆ３０、Ｃ４Ｆ１０、Ｃ５Ｆ１２、Ｃ６Ｆ１４、Ｃ７Ｆ１６、Ｃ３Ｆ４、Ｃ４Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ１０、Ｃ６Ｆ１２またはＣ７Ｆ１４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８】
前記炭素系化合物は、フラーレン、金属を含むフラーレン系錯化合物、炭素ナノチューブ、炭素ファイバ、カーボンブラック、黒鉛、カルビン、ＭｇＣ６０、ＣａＣ６０及びＳｒＣ６０からなる群から選択された一つ以上であることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択された一つ以上の層が、炭素系化合物を含むことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記炭素系化合物の含有量は、各層１００重量部を基準として０．００５ないし９９．９５重量部であることを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
基板と、
前記基板上に形成された第１電極と、
前記第１電極上部に形成された正孔注入層と、
前記正孔注入層上部に形成された発光層と、
前記発光層上部に形成された第２電極と、を備え、
前記正孔注入層と発光層との間に、フッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物と、フッ素化フラーレンとからなる群から選択された一つ以上の含フッ素化合物を含む有機膜を備え、前記式中、ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数であることを特徴とする有機発光素子。
【請求項１２】
前記含フッ素化合物は、Ｆ１６ＣｕＰｃ、Ｃ６０Ｆ４２、Ｃ６Ｆ６、Ｃ１２Ｆ１０、Ｃ１８Ｆ１４、Ｃ２４Ｆ１８、Ｃ４２Ｆ３０、Ｃ４Ｆ１０、Ｃ５Ｆ１２、Ｃ６Ｆ１４、Ｃ７Ｆ１６、Ｃ３Ｆ４、Ｃ４Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ１０、Ｃ６Ｆ１２またはＣ７Ｆ１４であることを特徴とする請求項１１に記載の有機発光素子。
【請求項１３】
前記含フッ素化合物を含む有機膜上に、炭素系化合物のバッファ層を前記有機膜の一面または両面にさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の有機発光素子。
【請求項１４】
前記正孔注入層、前記有機膜または前記バッファ層上部に正孔輸送層をさらに備えることを特徴とする請求項１１ないし１３のうちいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項１５】
前記発光層と第２電極との間に正孔阻止層、電子注入層及び電子輸送層のうち選択された一つ以上がさらに備えられることを特徴とする請求項１４に記載の有機発光素子。
【請求項１６】
前記正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電荷輸送層及び電荷注入層からなる群から選択された一つ以上の層は、炭素系化合物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】
前記炭素系化合物の含有量は、各層総重量１００重量部を基準として０．００５ないし９９．９５重量部であることを特徴とする請求項１６に記載の有機発光素子。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された第１電極と、
前記第１電極上部に形成された正孔輸送層と、
前記正孔輸送層上部に形成された発光層と、
前記発光層上部に形成された第２電極と、を備え、
前記第１電極と正孔輸送層との間に、フッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物と、フッ素化フラーレンとからなる群から選択された一つ以上の含フッ素化合物を含む有機膜を備え、前記式中、ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数であることを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】
前記含フッ素化合物を含む有機膜上に、炭素系化合物のバッファ層を前記有機膜の一面または両面に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３】
前記有機膜または前記バッファ層上部に、正孔注入層をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記発光層と第２電極との間に、正孔阻止層、電子注入層及び電子輸送層のうち選択された一つ以上がさらに備えられることを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記含フッ素化合物を含む有機膜の厚みは１ないし５００Å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６】
前記バッファ層の厚みは２０ないし１００Åであることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記含フッ素化合物は、Ｆ１６ＣｕＰｃ、Ｃ６０Ｆ４２、Ｃ６Ｆ６、Ｃ１２Ｆ１０、Ｃ１８Ｆ１４、Ｃ２４Ｆ１８、Ｃ４２Ｆ３０、Ｃ４Ｆ１０、Ｃ５Ｆ１２、Ｃ６Ｆ１４、Ｃ７Ｆ１６、Ｃ３Ｆ４、Ｃ４Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ１０、Ｃ６Ｆ１２またはＣ７Ｆ１４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８】
前記炭素系化合物は、フラーレン、金属を含むフラーレン系錯化合物、炭素ナノチューブ、炭素ファイバ、カーボンブラック、黒鉛、カルビン、ＭｇＣ６０、ＣａＣ６０及びＳｒＣ６０からなる群から選択された一つ以上であることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択された一つ以上の層が、炭素系化合物を含むことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記炭素系化合物の含有量は、各層１００重量部を基準として０．００５ないし９９．９５重量部であることを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
基板と、
前記基板上に形成された第１電極と、
前記第１電極上部に形成された正孔注入層と、
前記正孔注入層上部に形成された発光層と、
前記発光層上部に形成された第２電極と、を備え、
前記正孔注入層と発光層との間に、フッ素置換されたフタロシアニン誘導体と、ＣｘＦ（２ｘ＋２）、ＣｘＦ（２ｘ−２）またはＣｘＦ２ｘで表示される脂肪族及びＣ６ｙＦ６ｙ−２ｎで表示される芳香族のフッ化炭素化合物と、フッ素化フラーレンとからなる群から選択された一つ以上の含フッ素化合物を含む有機膜を備え、前記式中、ｘは、１ないし５００の整数であり、ｙは、１ないし８０の整数であり、ｎは、０ないし８０の整数であることを特徴とする有機発光素子。
【請求項１２】
前記含フッ素化合物は、Ｆ１６ＣｕＰｃ、Ｃ６０Ｆ４２、Ｃ６Ｆ６、Ｃ１２Ｆ１０、Ｃ１８Ｆ１４、Ｃ２４Ｆ１８、Ｃ４２Ｆ３０、Ｃ４Ｆ１０、Ｃ５Ｆ１２、Ｃ６Ｆ１４、Ｃ７Ｆ１６、Ｃ３Ｆ４、Ｃ４Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ１０、Ｃ６Ｆ１２またはＣ７Ｆ１４であることを特徴とする請求項１１に記載の有機発光素子。
【請求項１３】
前記含フッ素化合物を含む有機膜上に、炭素系化合物のバッファ層を前記有機膜の一面または両面にさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の有機発光素子。
【請求項１４】
前記正孔注入層、前記有機膜または前記バッファ層上部に正孔輸送層をさらに備えることを特徴とする請求項１１ないし１３のうちいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項１５】
前記発光層と第２電極との間に正孔阻止層、電子注入層及び電子輸送層のうち選択された一つ以上がさらに備えられることを特徴とする請求項１４に記載の有機発光素子。
【請求項１６】
前記正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電荷輸送層及び電荷注入層からなる群から選択された一つ以上の層は、炭素系化合物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】
前記炭素系化合物の含有量は、各層総重量１００重量部を基準として０．００５ないし９９．９５重量部であることを特徴とする請求項１６に記載の有機発光素子。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−１８２２３７（Ｐ２００８−１８２２３７Ａ）
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２８８０（Ｐ２００８−１２８８０）
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【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２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【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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