有機発光素子及びその製造方法
【課題】有機発光素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板、基板上に形成された第１電極、基板上に形成され、Ａｇを含む第２電極、第１電極と第２電極との間に形成された発光層、発光層と第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層、及び第２電極上に形成されたキャッピング層を備える有機発光素子である。
【解決手段】基板、基板上に形成された第１電極、基板上に形成され、Ａｇを含む第２電極、第１電極と第２電極との間に形成された発光層、発光層と第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層、及び第２電極上に形成されたキャッピング層を備える有機発光素子である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アノード、カソード及びアノードとカソードとの間に介在された有機層を備える有機発光素子において、Ｍｇ−Ａｇの混合物で構成されたカソードは、現在広く使われており、特に前面発光有機発光装置で最も多く使われている。
【０００３】
Ｍｇは、低い仕事関数特性と、電子注入層（electron injection layer：ＥＩＬ）物質上に形成される薄膜特性とに有利であって、電子の注入及び素子の安定性に有利であり、Ａｇの場合には、反射特性に優れて、反射型アノード膜と共にマイクロキャビティーを形成して、素子の効率向上に寄与する。
【０００４】
しかし、Ｍｇ−Ａｇで構成されたカソードの場合、抵抗が非常に高い特徴があるので、パネル全面で均一な画質を具現するためには、補償回路をさらに入れなければならない。また、屈折率の高い有機物あるいは酸化物で構成された膜（capping layer：ＣＰＬ）をＭｇ−Ａｇで構成されたカソード上に蒸着しても、有機発光素子の内部で発光された光の透過率はあまり良くない。さらに、Ｍｇ−Ａｇ薄膜カソードは、単一の金属薄膜カソードに比べて光の吸収量が大きいので、有機発光素子の効率低下の原因となる。
【０００５】
これを解決するために、これまで色々な組成比のＭｇ−Ａｇ薄膜カソードが提案された。しかし、Ａｇの比率が高くなるほど、薄膜カソードで光の吸収が減り、反射に有利であり、抵抗特性が改善されるが、電子の注入には不利な構造となって、駆動電圧が上昇し、有機発光素子の効率が低下する。逆にＭｇの構成が高くなれば、Ｍｇによる光の吸収量が多くなって、有機発光素子の効率低下が発生し、抵抗が増加する。
【０００６】
従来、Ｍｇ−Ａｇ薄膜カソードの抵抗特性と透過度特性とを改善するために、Ａｇでのみ構成された薄膜カソードを有する前面有機発光素子が提案されたが、外部発光効率を向上させるために存在するキャッピング領域は、酸化物に限定され、電子注入層物質は、ＬＩＦ／Ａｌ，Ｍｇ，Ａｇ，Ｙｂ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｂａ，Ｃａ−Ａｌ，Ｍｇ−Ａｌ，Ｌｉ／Ａｌ，Ｌｉ２Ｏ／Ａｌなどの物質及びその混合物であった。かかる有機発光素子は、酸化物の特性上、高い温度で蒸着あるいはスパッタリング工程が必要であって、Ａｇ薄膜カソードの損傷が発生し、電子注入層として使用可能な物質に限界があった。
【０００７】
したがって、適切な抵抗レベルにおいて光学的特性が良好であり、かつ電子の注入を容易にするような有機発光素子の構造が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、抵抗特性及び光学的特性を改善して、効率が向上した有機発光素子を提供するところにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、前記有機発光素子の製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の一側面によって、基板、前記基板上に形成された第１電極、前記基板上に形成され、Ａｇを含む第２電極、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層、前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層、及び前記第２電極上に形成されたキャッピング層を備える有機発光素子が提供される。
【００１１】
前記アルカリ金属含有化合物は、ＬｉＦ，ＬｉＱ，ＣｓＦ，ＮａＦ，ＮａＱ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択される一つ以上を含む。
【００１２】
前記第１金属は、Ｙｂ，Ｔｂ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｐｒ，Ｃｅ，Ａｌ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上を含む。
【００１３】
前記アルカリ金属含有化合物と前記第１金属との重量比は、１０：９０ないし９０：１０でありうる。
【００１４】
前記アルカリ金属含有化合物はＬｉＱであり、前記第１金属はＹｂであり、前記ＬｉＱとＹｂとの重量比は１：１でありうる。
【００１５】
前記電子注入層の厚さは、０．１ないし３０ｎｍでありうる。
【００１６】
前記第２電極は、Ａｌ，Ｐｔ，Ｙｂ，Ｎｄ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上の第２金属をさらに含み、前記第２金属の含量は、前記Ａｇ １００重量部を基準として０．０１ないし２０重量部でありうる。
【００１７】
前記第２電極の厚さは、１ないし３０ｎｍでありうる。
【００１８】
前記キャッピング層は、有機物、無機物またはそれらの混合物を含む。
【００１９】
前記キャッピング層の屈折率は、１．２ないし５．０でありうる。
【００２０】
前記キャッピング層が無機物であり、前記無機物は、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ｙ２Ｏ３，ＷＯ３，ＭｏＯ３及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選択される一つ以上を含む。
【００２１】
前記キャッピング層が有機物であり、前記有機物は、トリアミン誘導体、アリーレンジアミン誘導体、Ａｌｑ３及びＣＢＰからなる群から選択される一つ以上を含む。
【００２２】
前記キャッピング層の厚さは、１ないし２００ｎｍでありうる。
【００２３】
前記有機発光素子は、前記第１電極と前記発光層との間に、正孔注入層、正孔輸送層または正孔注入輸送層をさらに備える。
【００２４】
実施形態の他の側面によって、基板、前記基板上に形成された第１電極、前記基板上に形成され、Ａｇを含む第２電極、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層、前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層、及び前記第２電極の前記発光層に向かう面の反対面上に形成されたキャッピング層を備える背面発光型の有機発光素子が提供される。
【００２５】
さらに実施形態の他の側面によって、基板を提供するステップ、前記基板上に第１電極を形成するステップ、前記第１電極上に正孔注入輸送層を形成するステップ、前記正孔注入輸送層上に発光層を形成するステップ、前記発光層上にアルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層を形成するステップ、前記電子注入層上にＡｇを含む第２電極を形成するステップ、及び前記第２電極上にキャッピング層を形成するステップを含む有機発光素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、有機発光素子の第２電極が安定しており、電子注入特性が改善されて光透過度が上昇する。したがって、有機発光素子の駆動電圧及び効率が改善される効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態による有機発光素子の構造を示す断面図である。
【図２】一実施形態による有機発光素子の構造の一部分として、電子注入層、第２電極及びキャッピング層を示す断面図である。
【図３】一実施形態による有機発光素子の構造を示す断面図である。
【図４】実施例１及び比較例１によって製造された有機発光素子の青色波長帯の電圧対電流密度のグラフである。
【図５】実施例１及び比較例１によって製造された有機発光素子の青色波長帯の輝度変化による発光効率のグラフである。
【図６】実施例１及び比較例１によって製造された有機発光素子の緑色波長帯の電圧対電流密度のグラフである。
【図７】実施例１及び比較例１によって製造された有機発光素子の緑色波長帯の輝度変化による発光効率のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付された図面を参照して、本発明の構成及び作用について当業者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は、色々な相異なる形態で具現され、ここで説明する実施形態に限定されない。
【００２９】
図面において、複数の層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して表した。明細書の全体を通じて類似した部分に対しては、同じ図面符号を付与した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分“上に”あるとする時、これは、他の部分の真上にある場合だけでなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。
【００３０】
一実施形態による有機発光素子は、基板、前記基板上に形成された第１電極、前記基板上に形成され、Ａｇを含む第２電極、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層、前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層、及び前記第２電極上に形成されたキャッピング層を備える。
【００３１】
図１は、一実施形態による有機発光素子１００を示す断面図である。
【００３２】
図１を参照すれば、有機発光素子１００は、基板１０及び前記基板１０上に形成された第１電極２０を備える。
【００３３】
前記基板１０は、通常的な有機発光素子で使われる基板でありうる。前記基板１０は、機械的強度、熱的安定性、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性に優れた物質で形成され、例えば、ガラス基板、金属薄膜またはプラスチック基板からなる。図１には示していないが、必要に応じて、前記基板１０と前記第１電極２０との間には、平坦化膜または絶縁膜などが形成される。
【００３４】
前記第１電極２０は、アノードまたはカソードでありうる。前記第１電極は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の副画素別にパターニングされた形態でありうる。前記第１電極は、伝導性に優れた物質で形成され、公知の第１電極用物質を含む。第１電極用物質は、例えば、Ｌｉ，Ｍｇ，Ａｌ，Ａｇ，Ａｌ−Ｌｉ，Ｃａ，Ｍｇ−Ｉｎ，Ｍｇ−Ａｇ，Ｃａ−Ａｌ，酸化インジウムスズ（ＩＴＯ），酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ），酸化亜鉛（ＺｎＯ）またはＡｌ−ＩＴＯなどであるが、これらに限定されるものではない。前記第１電極は、透明電極、半透明電極または反射電極であり、相異なる二つ以上の物質を利用して２層以上の構造を有するなど多様な変形が可能である。
【００３５】
有機発光素子１００は、前記基板１０上に形成された第２電極６０を備える。
【００３６】
前記第２電極６０は、導電性に優れたＡｇを含む。Ａｇは、低い仕事関数を有し、反射度の高い特徴を有する。前記第２電極６０は、Ａｇを含む透明電極または反射電極など多様な変形例が可能である。
【００３７】
前記第２電極６０は、Ａｇ １００重量部に対してＡｌ，Ｐｔ，Ｙｂ，Ｎｄ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上の第２金属を２０重量部の範囲内でさらに含む。Ａｇ及び前記第２金属を含む混合物で形成されることで、第２電極６０の透明度などの薄膜特性が向上する。前記第２金属の含量が前記範囲を満足する場合に、光吸収及び抵抗が適切で駆動電圧が上昇しない。
【００３８】
前記第２電極の厚さは、１ないし３０ｎｍでありうる。第２電極の厚さが前記範囲を満足する場合に、光学的性質が良好であって、透過及び反射度の調節が容易であり、光吸収が少なく、電気伝導性に優れる。
【００３９】
前記第１電極２０及び第２電極６０は、それぞれアノード及びカソードとしての役割を行え、その逆の場合も可能である。
【００４０】
有機発光素子１００は、第１電極２０と第２電極６０との間に形成された有機層を備え、前記有機層は、発光層３０及び電子注入層５０を備える。例えば、前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子抑制層、発光層３０、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層５０などを備える。正孔注入層及び正孔輸送層の代わりに、両層の機能を同時に有する正孔注入輸送層２５が使われ、電子抑制層、正孔抑制層及び電子輸送層のうちいずれか一つ以上は省略しうる。
【００４１】
有機発光素子１００は、第１電極２０と第２電極６０との間に形成された発光層３０を備える。
【００４２】
前記発光層３０は、公知の多様な発光物質を含み、前記発光物質は、例えば、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）、トリアリールアミン化合物、ビス（スチリル）アミン（ＤＰＶＢｉ，ＤＳＡ）、４，４′−ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１，１′−ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉ）、ぺリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルぺリレン（ＴＰＢｅ）、９Ｈ−カルバゾール−３，３′−（１，４−フェニレン−ジ−２，１−エテン−ジイル）ビス［９−エチル−（９Ｃ）］（ＢＣｚＶＢ）、４，４−ビス［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−［（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベン（ＤＰＡＶＢ）、４，４′−ビス［４−（ジフェニルアミノ）スチリル］ビフェニル（ＢＤＡＶＢｉ）、ビス（３，５−ジフルオロ−２−（２−ピリジル）フェニル−（２−カルボキシピリジル）イリジウムＩＩＩ）（ＦＩｒＰｉｃ）など（以上、青色）；３−（２−ベンチアゾリル）−７−（ジエチルアミノ）クマリン（Ｃｏｕｍａｒｉｎ ６）、２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７，−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−１０−（２−ベンゾチアゾリル）キノリジノ−［９，９ａ，１ｇｈ］クマリン（Ｃ５４５Ｔ）、Ｎ，Ｎ′−ジメチル−キナクリドン（ＤＭＱＡ）、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）など（以上、緑色）；テトラフェニルナフタセン（Ｒｕｂｒｅｎｅ）、トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）、ビス（２−ベンゾ［ｂ］チオフェン−２−イル−ピリジン）（アセチルアセトネート）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、トリス（ジベンゾイルメタン）フェナントロリンユーロピウム（ＩＩＩ）（Ｅｕ（ｄｂｍ）３（ｐｈｅｎ））、トリス［４，４´−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−（２，２´）−ビピリジン］ルテニウム（ＩＩＩ）錯体（Ｒｕ（ｄｔｂ−ｂｐｙ）３＊２（ＰＦ６））、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、ユーロピウム（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（ＣＪＴＢ）など（以上
、赤色）であるが、これらに限定されるものではない。また、前記発光物質は、高分子発光物質であり、例えば、フェニレン系、フェニレンビニレン系、チオフェン系、フルオレン系またはスピロフルオレン系高分子のような高分子と窒素とを含む芳香族化合物などであるが、これらに限定されるものではない。
【００４３】
場合によって、前記発光層３０は、発光ホスト及び発光ドーパントを含む。発光ドーパントは、前述した発光物質で形成され、発光ホストは、蛍光発光ホスト物質または燐光発光ホスト物質で形成される。蛍光発光ホスト物質は、トリス（８−ヒドロキシ−キノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、９，１０−ジ（ナフト−２−イル）アントラセン（ＡＮＤ）、３−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（ナフト−２−イル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）、４，４´−ビス（２，２−ジフェニル−エテン−１−イル）−４，４´−ジメチルフェニル（ＤＰＶＢｉ）、４，４´−ビス（２，２−ジフェニル−エテン−１−イル）−４，４´−ジメチルフェニル（ｐ−ＤＭＤＰＶＢｉ）、ｔｅｒｔ（９，９−ジアリールフルオレン）ｓ（ＴＤＡＦ）、２−（９，９´−スピロビフルオレン−２−イル）−９，９´−スピロビフルオレン（ＢＳＤＦ）、２，７−ビス（９，９´−スピロビフルオレン−２−イル）−９，９´−スピロビフルオレン（ＴＳＤＦ）、ビス（９，９−ジアリールフルオレン）ｓ（ＢＤＡＦ）、４，４´−ビス（２，２−ジフェニル−エテン−１−イル）−４，４´−ジ−（ｔｅｒｔ−ブチル）フェニル（ｐ−ＴＤＰＶＢｉ）などであり、燐光発光ホスト物質は、１，３−ビス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン（ｍＣＰ）、１，３，５−トリス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン（ｔＣＰ）、４，４´，４"−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（ＴｃＴａ）、４，４´−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル（ＣＢＰ）、４，４´−ビス（９−カルバゾリル）−２，２´−ジメチル−ビフェニル（ＣＢＤＰ）、４，４´−ビス（カルバゾール−９−イル）−９，９−ジメチル−フルオレン（ＤＭＦＬ−ＣＢＰ）、４，４´−ビス（カルバゾール−９−イル）−９，９−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）フルオレン（ＦＬ−４ＣＢＰ）、４，４´−ビス（カルバゾール−９−イル）−９，９−ジ−トリル−フルオレン（ＤＰＦＬ−ＣＢＰ）、９，９−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）フルオレン（ＦＬ−２ＣＢＰ）などである。
【００４４】
有機発光素子１００は、発光層３０と第２電極６０との間に電子注入層５０を備える。
【００４５】
前記電子注入層５０は、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む。前記アルカリ金属含有化合物は、ＬｉＦ，ＬｉＱ，ＣｓＦ，ＮａＦ，ＮａＱ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択される一つ以上を含み、前記第１金属は、Ｙｂ，Ｔｂ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｐｒ，Ｃｅ，Ａｌ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上を含む。かかるアルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物は、アルカリ金属含有化合物の重量比をｘとし、第１金属の重量比をｙとする場合、１０≦ｘ≦９０、１０≦ｙ≦９０及びｘ＋ｙ＝１００の関係が成立する。アルカリ金属含有化合物と第１金属との重量比が前記範囲を満足する場合、電子の注入が円滑になり、Ａｇを含む第２電極の薄膜特性に優れて、Ａｇ薄膜に光吸収が少なくなるという利益がある。
【００４６】
例えば、前記電子注入層５０は、ＬｉＱ及びＹｂの混合物を含み、ＬｉＱとＹｂとの重量比は１：１でありうる。
【００４７】
電子注入層５０の厚さは、０．１ないし３０ｎｍでありうる。電子注入層５０の厚さが前記範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに良好な電子注入特性が得られる。
【００４８】
図示していないが、有機発光素子１００は、前記発光層３０と前記電子注入層５０との間に電子輸送層をさらに備える。
【００４９】
電子輸送層は、注入された電子の輸送能力が良好な物質で形成され、公知の電子輸送物質を含む。電子輸送物質は、例えば、トリス−（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）、ビス（８−ヒドロキシ−２−メチルキノリン）−（４−フェニルフェノキシ）アルミニウム（Ｂａｌｑ）、３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（Ｂｅｂｑ２）またはその誘導体などを使用できる。また、前記電子輸送物質に金属酸化物を共に含み、前記金属酸化物は、アルカリ金属、アルカリ土金属、遷移金属などの酸化物でありうる。
【００５０】
有機発光素子１００は、発光層３０と第１電極２０との間に、正孔注入層及び正孔輸送層のうちいずれか一つ以上を備えるか、または前記正孔注入層及び前記正孔輸送層の機能を同時に有する正孔注入輸送層２５をさらに備える。
【００５１】
この場合、前記第１電極２０と接触して界面を形成する有機層は、正孔注入層であるか、または正孔注入層が省略された構成では、正孔輸送層であり、場合によって、正孔注入層と正孔輸送層との機能を同時に有する正孔注入輸送層２５でありうる。
【００５２】
前記正孔注入層は、公知の正孔注入物質を含み、正孔注入物質は、例えば、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などのフタロシアニン化合物；スターバスト型アミン誘導体類である４，４′，４″−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、４，４′，４″−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）；溶解性のある高分子であるポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸（Ｐａｎｉ／ＤＢＳＡ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／カンファースルホン酸（Ｐａｎｉ／ＣＳＡ）、ポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホネート（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ）などであるが、これらに限定されるものではない。
【化１】
【００５３】
前記正孔輸送層は、公知の正孔輸送物質を含み、代表的な正孔輸送物質は、カルバゾール誘導体や、芳香族縮合環を有するアミン誘導体などがある。前記正孔輸送物質は、例えば、Ｎ−フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、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、ｍ−ビスカルバゾリルフェニル、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′−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）、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）、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）、またはポリ（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）などであるが、これらに限定されるものではない。
【化２】
【００５４】
前記正孔注入輸送層２５は、前述した正孔注入用材料と正孔輸送用材料との混合物を含むものであるが、これに限定されるものではない。
【００５５】
有機発光素子１００は、第２電極６０上に形成されたキャッピング層７０を備える。
【００５６】
前記キャッピング層７０は、有機物、無機物またはそれらの混合物を含み、通常的に第２電極６０の上部に形成されて視野角特性を改善し、外部発光効率の向上をもたらす。また、キャッピング層７０は、外部の水分や酸素から下部の電極及び有機層の劣化を防止する役割を行える。
【００５７】
前記有機物の例としては、トリアミン誘導体、アリーレンジアミン誘導体、Ａｌｑ３及びＣＢＰからなる群から選択される一つ以上が挙げられる。
【００５８】
前記無機物の例としては、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ｙ２Ｏ３，ＷＯ３，ＭｏＯ３及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選択される一つ以上が挙げられる。
【００５９】
前記キャッピング層７０は、有機物、無機物及びそれらの混合物のうちから選択された一つの物質からなる単層構造、または屈折率が異なる物質の多層構造でありうる。
【００６０】
前記キャッピング層７０の屈折率は、空気とは異なる高い値を有し、１．２ないし５．０でありうる。屈折率が前記範囲を満足する場合、第２電極から発生する全反射を効率的に減少させて、外部の光効率が高くなるという利益がある。また、観察者の視野角による色座標変化及び発光光の変化程度を減らすことができる。キャッピング層７０の屈折率は、例えば、１．２ないし３．０でありうる。
【００６１】
前記キャッピング層７０を通過する光は、キャッピング層７０と外部空気との境界面で反射されて、再び第２電極６０の表面に向かって再反射されて、再びキャッピング層７０を経て外部に出つつ経路の差による干渉現象を起こす。これによって、全反射されて消失される光の量が減少し、透過される光の量は増加して、発光効率が向上する。赤色、緑色及び青色の画素別にそれぞれ発光する光の波長領域帯が異なるので、これに対応するキャッピング層７０の領域は、多様な厚さを有し、その範囲は、１ないし２００ｎｍでありうる。キャッピング層７０の厚さが１ｎｍ以上である場合に、外部に光を発し、その厚さが２００ｎｍ以下である場合には、キャッピング層自体の吸収が過度に大きくなく、光効率が良好である。
【００６２】
図２は、一実施形態による有機発光素子の構造の一部分として、電子注入層１５０、第２電極１６０及びキャッピング層１７０を拡大して示す断面図である。
【００６３】
図２を参照すれば、最上部には、視野角特性及び外部発光効率の向上のための有機物、無機物またはそれらの混合物を含むキャッピング層１７０が形成されている。この時、キャッピング層１７０は、有機発光素子の内部の光を外部に発するために、光学屈折率が空気と異なる物質で形成される。また、透過特性及び視野角特性を最大化するために、その厚さは、１ないし２００ｎｍでありうる。図２では、同一物質の一層と表示されたが、屈折率が異なる複数の層を積層したものであってもよい。前記キャッピング層１７０は、熱蒸着またはコーティングなどの方式で形成が可能である。
【００６４】
前記キャッピング層１７０の下部には、Ａｇを含む第２電極１６０が形成されている。第２電極１６０は、光の透過を可能にしつつ、一部の光は反射させる。前記第２電極１６０は、Ｍｇ−Ａｇのような通常的な電極に比べて光の吸収度が低く、透過度及び反射度は高い特徴を有する。
【００６５】
第２電極１６０は、その透過度及び反射度を考慮して、１ないし３０ｎｍの厚さを有する。第２電極１６０は、優れた薄膜特性を得るために、Ａｇ １００重量部に対してＡｌ，Ｐｔ，Ｙｂ，Ｎｄ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上の第２金属を２０重量部の範囲内で含む。第２電極１６０は、熱蒸着、スパッタリングなど色々な方法で形成できる。
【００６６】
第２電極１６０の下部に、電子の注入を円滑にする電子注入層１５０が形成されている。前記電子注入層１５０は、ＬｉＦ，ＬｉＱ，ＣｓＦ，ＮａＦ，ＮａＱ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択される一つ以上を含むアルカリ金属含有化合物と、Ｙｂ，Ｔｂ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｐｒ，Ｃｅ，Ａｌ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上を含む第１金属との混合物で形成される。前記アルカリ金属含有化合物と前記第１金属との重量比は、１０：９０ないし９０：１０でありうる。電子注入層１５０の厚さは、０．１ないし３０ｎｍであり、前記アルカリ金属含有化合物と前記第１金属とを共蒸着するか、または前記アルカリ金属含有化合物と前記第１金属との混合物を熱蒸着、真空蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、スピンコーティングまたはスピンキャスティングするなど色々な方法で形成できる。
【００６７】
図３は、一実施形態による有機発光素子の構造を示す断面図である。
【００６８】
図３を参照すれば、有機発光素子３００は、基板２１０、前記基板２１０上に形成された第１電極２２０、前記基板２１０上に形成され、Ａｇを含む第２電極２６０、前記第１電極２２０と前記第２電極２６０との間に形成され、Ｒ、Ｇ及びＢの画素２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃを含む発光層２３０、前記発光層２３０と前記第２電極２６０との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層２５０、前記電子注入層２５０と前記発光層２３０との間に形成される電子輸送層２４０、前記発光層２３０と前記第１電極２２０との間に形成される正孔注入輸送層２２５、及び前記第２電極２６０上に形成されるキャッピング層２７０を備える。
【００６９】
基板２１０は、有機発光素子３００の駆動のための薄膜トランジスタ、電気回路及びラインから構成されている。外部から入る信号は、基板２１０を通じて特定の電流値に変換されて、第１電極２２０に伝達される。
【００７０】
第１電極２２０は、前面発光型の有機発光素子の場合に金属反射膜材料で構成され、第２電極２６０と共に有機発光素子に電界を加える役割を行う。ここで、第１電極２２０は、アノードの役割を行う。第１電極２２０は、反射特性に優れて、発光層２３０から第１電極２２０に来る光を反射させて前面に送り、反射率の高い第２電極２６０と共にマイクロキャビティー効果を提供する。
【００７１】
前記第１電極２２０の上部には、正孔注入輸送層２２５が備えられている。正孔注入輸送層２２５は、電荷の注入及び輸送の役割を行う。
【００７２】
前記正孔注入輸送層２２５の上部には、発光層２３０が位置している。前記発光層２３０は、それぞれのサブピクセルごとにＲ、Ｇ及びＢから構成されている。
【００７３】
前記発光層２３０の上部には、電子輸送層２４０が位置する。電子輸送層２４０は、電子輸送の役割を行う。
【００７４】
前記電子輸送層２４０の上部には、電子注入層２５０が位置する。電子注入層２５０は、前述したように、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む。
【００７５】
前記電子注入層２５０の上部には、第２電極２６０が位置する。第２電極２６０は、Ａｇを含む。ここで、第２電極２６０は、カソードの役割を行う。
【００７６】
前記第２電極２６０の上部には、キャッピング層２７０が位置する。キャッピング層２７０は、有機物、無機物またはそれらの混合物を含む。
【００７７】
ここで、有機発光素子が前面発光型の有機発光素子である場合を中心に説明したが、本発明は、これに限定されず、基板、前記基板上に形成された第１電極、前記基板上に形成され、Ａｇを含む第２電極、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層、前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層、及びキャッピング層を備えるあらゆる構造の有機発光素子に対して適用可能である。例えば、背面発光型の有機発光素子である場合には、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層と、Ａｇを含む第２電極とをより厚く形成し、キャッピング層を第１電極の下部に配置して適用可能である。
【００７８】
前記有機発光素子は、キャッピング層が透明な材質で形成され、発光層の出力光がキャッピング層側に出光される前面発光型の有機発光素子でありうる。例えば、基板、前記基板上に形成され、Ａｇ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｎｄ，Ｉｒ，Ｃｒ，Ｌｉ及びＣａからなる群から選択される一つ以上の金属、及びＩＴＯ，ＩＺＯ，ＺｎＯ，ＳｎＯ２及びＩｎ２Ｏ３からなる群から選択される一つ以上の導電物質を含む反射型の第１電極；前記基板上に形成され、Ａｇを含む透明型の第２電極；前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層；前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層；前記発光層と前記第１電極との間に形成された正孔注入輸送層；前記第２電極上に形成されたキャッピング層；を備える構造でありうる。前面発光型の有機発光素子の場合に、前記第１電極の厚さは、１０ないし３００ｎｍであり、前記第２電極の厚さは、１ないし３０ｎｍであり、前記発光層の出力光が前記キャッピング層側に出光される構造でありうる。
【００７９】
例えば、有機発光素子は、基板、第１電極、正孔注入輸送層（省略可能）、発光層、ＬｉＱとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含む電子注入層、Ａｇを含む第２電極及びトリアミン誘導体を含むキャッピング層からなる構造でありうる。または、有機発光素子は、基板、第１電極、正孔注入輸送層（省略可能）、発光層、ＬｉＱとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含む電子注入層、ＡｇとＹｂとの重量比が８５：１５である混合物を含む第２電極及びトリアミン誘導体を含むキャッピング層からなる構造でありうる。または、有機発光素子は、基板、第１電極、正孔注入輸送層（省略可能）、発光層、ＬｉＦとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含む電子注入層、Ａｇを含む第２電極及びトリアミン誘導体を含むキャッピング層からなる構造でありうる。または、有機発光素子は、基板、第１電極、正孔注入輸送層（省略可能）、発光層、ＬｉＦとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含む電子注入層、ＡｇとＹｂとの重量比が８５：１５である混合物を含む第２電極及びトリアミン誘導体を含むキャッピング層からなる構造でありうる。
【００８０】
また、有機発光素子は、基板が透明な材質で形成され、発光層の出力光が基板側に出光される背面発光型の有機発光素子でありうる。例えば、透明基板、前記透明基板上に形成され、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＺｎＯ，ＳｎＯ２及びＩｎ２Ｏ３からなる群から選択される一つ以上の導電物質を含む透明型の第１電極；前記基板上に形成され、Ａｇを含む反射型の第２電極；前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層；前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層；前記発光層と前記第１電極との間に形成された正孔注入輸送層；前記第２電極の前記発光層に向かう面の反対面上に形成されたキャッピング層；を備える構造でありうる。背面発光型の有機発光素子の場合に、前記第２電極の厚さは、１ないし２００ｎｍでありうる。
【００８１】
以下、有機発光素子の一実施形態の製造方法を説明する。有機発光素子は、基板、第１電極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、第２電極及びキャッピング層を順次に備える。ここで、正孔注入層及び正孔輸送層の代わりに正孔注入輸送層を形成でき、電子輸送層は省略してもよい。
【００８２】
まず、基板の上部に第１電極を形成する。基板としては、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などを考慮して、ガラス基板またはプラスチック基板などを多様に使用できる。前記第１電極は、透明電極または反射電極で備えられるなど多様な変形が可能である。
【００８３】
次いで、前記第１電極の上部に、熱蒸着、真空蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、スピンコーティングまたはスピンキャスティングのような公知の多様な方法を利用して、正孔注入層を形成できる。
【００８４】
真空蒸着法により正孔注入層を形成する場合、その蒸着条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物、目的とする正孔注入層の構造及び熱的特性によって異なるが、一般的に、蒸着温度１００ないし５００℃、真空度１０−８ないし１０−３ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０１ないし１００Å／ｓｅｃ範囲で適切に選択できる。
【００８５】
スピンコーティング法により正孔注入層を形成する場合、そのコーティング条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物、目的とする正孔注入層の構造及び熱的特性によって異なるが、約２０００ないし５０００ｒｐｍのコーティング速度、コーティング後に溶媒除去のための熱処理温度は、約８０ないし２００℃の温度範囲で適切に選択できる。
【００８６】
前記正孔注入層をなす物質は、公知の正孔注入物質のうちから選択され、特に制限されない。前記正孔注入層の厚さは、２０ないし２００ｎｍでありうる。前記正孔注入層の厚さが２０ｎｍ以上である場合、正孔注入特性が良好であり、前記正孔注入層の厚さが２００ｎｍ以下である場合、駆動電圧が適切である。
【００８７】
次いで、前記正孔注入層の上部に、熱蒸着、真空蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、スピンコーティングまたはスピンキャスティングのような多様な方法を利用して、正孔輸送層を形成できる。真空蒸着法及びスピンコーティング法により正孔輸送層を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲のうちから選択される。
【００８８】
前記正孔輸送層をなす物質は、公知の正孔輸送物質のうちから選択され、特に制限されない。前記正孔輸送層の厚さは、１０ないし１００ｎｍでありうる。前記正孔輸送層の厚さが１０ｎｍ以上である場合、正孔輸送特性が良好であり、前記正孔輸送層の厚さが１００ｎｍ以下である場合、駆動電圧が適切である。
【００８９】
前記正孔注入層及び正孔輸送層の代わりに、正孔注入物質及び正孔輸送物質を混合して正孔注入輸送層を形成できる。正孔注入輸送層の形成方法及び厚さは、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲のうちから選択される。
【００９０】
前記正孔輸送層の上部に、熱蒸着、真空蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、スピンコーティングまたはスピンキャスティングのような多様な方法を利用して、発光層を形成できる。真空蒸着法及びスピンコーティング法により発光層を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲のうちから選択される。
【００９１】
前記発光層は、公知の多様な発光物質を利用して形成できるが、公知のホスト及びドーパントを利用して形成してもよい。前記ドーパントの場合、公知の蛍光ドーパント及び公知の燐光ドーパントをいずれも使用できる。
【００９２】
前記ドーパントの含量は、発光層形成材料１００重量部（すなわち、ホストとドーパントとの総重量を１００重量部とする）に対して、０．１ないし２０重量部でありうる。ドーパントの含量が０．１重量部以上である場合、ドーパントの付加による効果が表れ、その含量が２０重量部以下である場合、燐光や蛍光いずれも濃度クエンチングのような濃度消光が発生しなくなる。前記発光層の厚さは、約１０ないし１００ｎｍでありうる。前記発光層の厚さが１０ｎｍ以上である場合、発光特性が発現され、その厚さが１００ｎｍ以下である場合、駆動電圧が上昇しなくなる。
【００９３】
発光層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に拡散する現象を防止するために、正孔阻止層を発光層の上部に形成できる。この時、使用可能な正孔阻止層物質は、特に制限されず、公知の正孔阻止層物質のうち任意に選択して利用できる。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、ＢａｌｑまたはＢＣＰなどの公知の材料を利用できる。
【００９４】
前記発光層の上部に、熱蒸着、真空蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、スピンコーティングまたはスピンキャスティングのような多様な方法を利用して、電子輸送層を形成できる。真空蒸着法及びスピンコーティング法により電子輸送層を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲のうちから選択される。
【００９５】
前記電子輸送層の厚さは、１０ないし４０ｎｍでありうる。前記電子輸送層の厚さが１０ｎｍ以上である場合には、電子輸送速度が適切であって電荷の均衡がなされ、４０ｎｍ以下である場合には、駆動電圧が上昇しなくなる。
【００９６】
前記電子輸送層の上部に、熱蒸着、真空蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、スピンコーティングまたはスピンキャスティングのような多様な方法を利用して、電子注入層を形成できる。真空蒸着法及びスピンコーティング法により電子注入層を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲のうちから選択される。
【００９７】
前記電子注入層の形成材料としては、前述したアルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を使用できる。前記アルカリ金属含有化合物は、ＬｉＦ，ＬｉＱ，ＣｓＦ，ＮａＦ，ＮａＱ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択される一つ以上であり、前記金属は、Ｙｂ，Ｔｂ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｐｒ，Ｃｅ，Ａｌ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上である。電子注入層の形成材料は、例えば、ＬｉＱとＹｂとの重量比が１：１である混合物でありうる。
【００９８】
前記電子注入層の厚さは、０．１ないし３０ｎｍでありうる。前記電子注入層の厚さが０．１ｎｍ以上である場合には、電子の注入が効果的に行われ、その厚さが３０ｎｍ以下である場合には、駆動電圧が上昇しなくなる。
【００９９】
次いで、前記電子注入層の上部に、Ａｇを含む第２電極用物質を蒸着して第２電極を形成することで、有機発光素子が完成する。
【０１００】
前記第２電極用物質は、導電性に優れた第２金属をさらに含み、Ａｇ １００重量部に対して、Ａｌ，Ｐｔ，Ｙｂ，Ｎｄ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上の第２金属を２０重量部まで含む。前面発光型の有機発光素子である場合に、前記第２電極の厚さは、１ないし３０ｎｍでありうる。
【０１０１】
前記第１電極及び第２電極は、それぞれアノード及びカソードとしての役割を行え、その逆も可能である。
【０１０２】
以上、有機発光素子の一実施形態及びその製造方法を説明したが、前記有機発光素子の構造が図１ないし図３に示したような構造に限定されるものではないことはいうまでもない。
【０１０３】
本発明による有機発光素子は、多様な形態の平板表示装置、例えば、受動マトリックス有機発光表示装置及び能動マトリックス有機発光表示装置に備えられる。特に、能動マトリックス有機発光表示装置に備えられる場合、前記第１電極は、有機発光表示装置に備えられた薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と電気的に接続される。
【０１０４】
以下、本発明を下記実施例を挙げて説明するが、本発明が下記の実施例にのみ限定されるものではない。
【０１０５】
実施例１
基板上にＡｇを使用して２ｍｍ×２ｍｍの面積を有する第１電極を形成し、その上にＩＴＯ層を７０Åの厚さに蒸着した。それを超音波洗浄及び前処理（ＵＶ−Ｏ３処理、熱処理）した。
【０１０６】
前記前処理された第１電極上に、ＩＤＥ４０６（出光興産社製）を６５０Åの厚さに真空蒸着して、正孔注入層を形成した。前記正孔注入層の上部に、それぞれ赤色、緑色及び青色の発光層領域を形成するために、緑色発光層の下部には、ＨＴＭ０２１（メルク社製）を６００Åの厚さに、赤色発光層の下部には、ＨＴＭ０２１（メルク社製）を７００Åの厚さに真空蒸着して、補助層を形成した。前記正孔注入層及び補助層の上部に、ＩＤＥ３２０（出光興産社製）を６５０Åの厚さに共通に真空蒸着して、赤色、緑色及び青色の発光層の下部に正孔輸送層を形成した。
【０１０７】
前記正孔輸送層の上部の青色発光層領域に、ＢＨ２１５（出光興産社製）にＢＤ０５２（出光興産社製）を５重量％でドーピングした物質を２００Åの厚さに真空蒸着して、青色発光層を形成し、前記正孔輸送層の上部の緑色発光層領域に、ＴＭＭ００４（メルク社製）にＩｒ（ＰＰｙ）３を７重量％でドーピングした物質を２００Åの厚さに真空蒸着して、緑色発光層を形成し、前記正孔輸送層の上部の赤色発光層領域に、ＴＭＭ００４（メルク社製）にＴＥＲ０２１（メルク社製）を１５重量％でドーピングした物質を４００Åの厚さに真空蒸着して、赤色発光層を形成した。前記発光層の上部にＡｌｑ３を３００Åの厚さに真空蒸着して、電子輸送層を形成した。
【０１０８】
前記電子輸送層の上部に、イッテルビウム（Ｙｂ）とフッ素化リチウム（ＬｉＦ）とを１：１の重量比で２０Åの厚さに蒸着して、電子注入層を形成し、その上部にＡｇを２００Åの厚さに真空蒸着して、第２電極を形成した。
【０１０９】
前記第２電極上にＩＤＥ４０６（屈折率ｎ＝１．８）を６００Åの厚さに蒸着して、キャッピング層を形成した。
【０１１０】
実施例２
電子輸送層の上部に、Ｙｂとリチウムキノレート（ＬｉＱ）とを１：１の重量比で２０Åの厚さに蒸着して、電子注入層を形成し、その上部にＡｇとＹｂとを８５：１５の重量比で混合した金属を２００Åの厚さに真空蒸着して、第２電極を形成した。他の条件は、前記実施例１と同一である。
【０１１１】
実施例３
電子注入層の上部に、ＡｇとＹｂとを８５：１５の重量比で混合した金属を２００Åの厚さに真空蒸着して、第２電極を形成し、その上部にＩＤＥ４０６（屈折率ｎ＝１．８）を６００Åの厚さに蒸着して、キャッピング層を形成した。他の条件は、前記実施例１と同一である。
【０１１２】
比較例１
電子輸送層の上部に、ＬｉＱを１０Åの厚さに蒸着して、電子注入層を形成し、その上部に、ＭｇとＡｇとを１０：１の重量比で混合した金属を１２０Åの厚さに真空蒸着して、第２電極を形成した。他の条件は、前記実施例１と同一である。
【０１１３】
比較例２
電子輸送層の上部に、ＬｉＱを１０Åの厚さに蒸着して、電子注入層を形成した。他の条件は、前記実施例１と同一である。
【０１１４】
比較例３
電子注入層の上部に、ＭｇとＡｇとを１０：１の重量比で混合した金属を１２０Åの厚さに真空蒸着して、第２電極を形成した。他の条件は、前記実施例１と同一である。
【０１１５】
前記実施例１ないし３及び比較例１ないし３によって製造された有機発光素子に対して、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧、輝度、発光効率及び色座標を測定して、下記表１に示した。
【表１】
【０１１６】
図４及び図５は、実施例１及び比較例１によって製造された有機発光素子（青色波長帯４２０〜４８０ｎｍ）の電気的光学的特性を表す。図４を見れば、実施例１の有機発光素子と比較例１の有機発光素子とは、電子の注入及び電圧による駆動特性が同等であるということが分かる。図５は、実施例１及び比較例１の有機発光素子の発光効率グラフであって、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、発光効率が２０％以上向上したということが分かる。また、前記表１を参照すれば、実施例１ないし３の場合は、比較例１ないし３の場合と比較して、駆動電圧は同一であり、かつ発光効率が向上したということが分かる。
【０１１７】
図６及び図７は、実施例１及び比較例１によって製造された有機発光素子（緑色波長帯５００〜５６０ｎｍ）の電気的光学的特性を表す。図６は、実施例１及び比較例１によって製造された有機発光素子（緑色波長帯）の電圧による電流グラフである。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、同じ電圧でさらに多い電流が流れるということが分かる。図７を参照すれば、比較例１の有機発光素子は、発光効率が３０ｃｄ／Ａのレベルであるが、実施例１の有機発光素子は、発光効率が５０ｃｄ／Ａ以上の高い値を表すということが分かる。すなわち、実施例１の発光素子は、比較例１の発光素子に比べて青色及び緑色波長帯でいずれも発光効率及び駆動電圧が改善されるということが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、有機発光素子関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０，２１０ 基板
２０，２２０ 第１電極
２５，２２５ 正孔注入輸送層
３０，２３０ 発光層
２４０ 電子輸送層
５０，１５０，２５０ 電子注入層
６０，１６０，２６０ 第２電極
７０，１７０，２７０ キャッピング層
１００，３００ 有機発光素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アノード、カソード及びアノードとカソードとの間に介在された有機層を備える有機発光素子において、Ｍｇ−Ａｇの混合物で構成されたカソードは、現在広く使われており、特に前面発光有機発光装置で最も多く使われている。
【０００３】
Ｍｇは、低い仕事関数特性と、電子注入層（electron injection layer：ＥＩＬ）物質上に形成される薄膜特性とに有利であって、電子の注入及び素子の安定性に有利であり、Ａｇの場合には、反射特性に優れて、反射型アノード膜と共にマイクロキャビティーを形成して、素子の効率向上に寄与する。
【０００４】
しかし、Ｍｇ−Ａｇで構成されたカソードの場合、抵抗が非常に高い特徴があるので、パネル全面で均一な画質を具現するためには、補償回路をさらに入れなければならない。また、屈折率の高い有機物あるいは酸化物で構成された膜（capping layer：ＣＰＬ）をＭｇ−Ａｇで構成されたカソード上に蒸着しても、有機発光素子の内部で発光された光の透過率はあまり良くない。さらに、Ｍｇ−Ａｇ薄膜カソードは、単一の金属薄膜カソードに比べて光の吸収量が大きいので、有機発光素子の効率低下の原因となる。
【０００５】
これを解決するために、これまで色々な組成比のＭｇ−Ａｇ薄膜カソードが提案された。しかし、Ａｇの比率が高くなるほど、薄膜カソードで光の吸収が減り、反射に有利であり、抵抗特性が改善されるが、電子の注入には不利な構造となって、駆動電圧が上昇し、有機発光素子の効率が低下する。逆にＭｇの構成が高くなれば、Ｍｇによる光の吸収量が多くなって、有機発光素子の効率低下が発生し、抵抗が増加する。
【０００６】
従来、Ｍｇ−Ａｇ薄膜カソードの抵抗特性と透過度特性とを改善するために、Ａｇでのみ構成された薄膜カソードを有する前面有機発光素子が提案されたが、外部発光効率を向上させるために存在するキャッピング領域は、酸化物に限定され、電子注入層物質は、ＬＩＦ／Ａｌ，Ｍｇ，Ａｇ，Ｙｂ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｂａ，Ｃａ−Ａｌ，Ｍｇ−Ａｌ，Ｌｉ／Ａｌ，Ｌｉ２Ｏ／Ａｌなどの物質及びその混合物であった。かかる有機発光素子は、酸化物の特性上、高い温度で蒸着あるいはスパッタリング工程が必要であって、Ａｇ薄膜カソードの損傷が発生し、電子注入層として使用可能な物質に限界があった。
【０００７】
したがって、適切な抵抗レベルにおいて光学的特性が良好であり、かつ電子の注入を容易にするような有機発光素子の構造が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、抵抗特性及び光学的特性を改善して、効率が向上した有機発光素子を提供するところにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、前記有機発光素子の製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の一側面によって、基板、前記基板上に形成された第１電極、前記基板上に形成され、Ａｇを含む第２電極、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層、前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層、及び前記第２電極上に形成されたキャッピング層を備える有機発光素子が提供される。
【００１１】
前記アルカリ金属含有化合物は、ＬｉＦ，ＬｉＱ，ＣｓＦ，ＮａＦ，ＮａＱ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択される一つ以上を含む。
【００１２】
前記第１金属は、Ｙｂ，Ｔｂ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｐｒ，Ｃｅ，Ａｌ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上を含む。
【００１３】
前記アルカリ金属含有化合物と前記第１金属との重量比は、１０：９０ないし９０：１０でありうる。
【００１４】
前記アルカリ金属含有化合物はＬｉＱであり、前記第１金属はＹｂであり、前記ＬｉＱとＹｂとの重量比は１：１でありうる。
【００１５】
前記電子注入層の厚さは、０．１ないし３０ｎｍでありうる。
【００１６】
前記第２電極は、Ａｌ，Ｐｔ，Ｙｂ，Ｎｄ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上の第２金属をさらに含み、前記第２金属の含量は、前記Ａｇ １００重量部を基準として０．０１ないし２０重量部でありうる。
【００１７】
前記第２電極の厚さは、１ないし３０ｎｍでありうる。
【００１８】
前記キャッピング層は、有機物、無機物またはそれらの混合物を含む。
【００１９】
前記キャッピング層の屈折率は、１．２ないし５．０でありうる。
【００２０】
前記キャッピング層が無機物であり、前記無機物は、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ｙ２Ｏ３，ＷＯ３，ＭｏＯ３及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選択される一つ以上を含む。
【００２１】
前記キャッピング層が有機物であり、前記有機物は、トリアミン誘導体、アリーレンジアミン誘導体、Ａｌｑ３及びＣＢＰからなる群から選択される一つ以上を含む。
【００２２】
前記キャッピング層の厚さは、１ないし２００ｎｍでありうる。
【００２３】
前記有機発光素子は、前記第１電極と前記発光層との間に、正孔注入層、正孔輸送層または正孔注入輸送層をさらに備える。
【００２４】
実施形態の他の側面によって、基板、前記基板上に形成された第１電極、前記基板上に形成され、Ａｇを含む第２電極、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層、前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層、及び前記第２電極の前記発光層に向かう面の反対面上に形成されたキャッピング層を備える背面発光型の有機発光素子が提供される。
【００２５】
さらに実施形態の他の側面によって、基板を提供するステップ、前記基板上に第１電極を形成するステップ、前記第１電極上に正孔注入輸送層を形成するステップ、前記正孔注入輸送層上に発光層を形成するステップ、前記発光層上にアルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層を形成するステップ、前記電子注入層上にＡｇを含む第２電極を形成するステップ、及び前記第２電極上にキャッピング層を形成するステップを含む有機発光素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、有機発光素子の第２電極が安定しており、電子注入特性が改善されて光透過度が上昇する。したがって、有機発光素子の駆動電圧及び効率が改善される効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態による有機発光素子の構造を示す断面図である。
【図２】一実施形態による有機発光素子の構造の一部分として、電子注入層、第２電極及びキャッピング層を示す断面図である。
【図３】一実施形態による有機発光素子の構造を示す断面図である。
【図４】実施例１及び比較例１によって製造された有機発光素子の青色波長帯の電圧対電流密度のグラフである。
【図５】実施例１及び比較例１によって製造された有機発光素子の青色波長帯の輝度変化による発光効率のグラフである。
【図６】実施例１及び比較例１によって製造された有機発光素子の緑色波長帯の電圧対電流密度のグラフである。
【図７】実施例１及び比較例１によって製造された有機発光素子の緑色波長帯の輝度変化による発光効率のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付された図面を参照して、本発明の構成及び作用について当業者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は、色々な相異なる形態で具現され、ここで説明する実施形態に限定されない。
【００２９】
図面において、複数の層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して表した。明細書の全体を通じて類似した部分に対しては、同じ図面符号を付与した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分“上に”あるとする時、これは、他の部分の真上にある場合だけでなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。
【００３０】
一実施形態による有機発光素子は、基板、前記基板上に形成された第１電極、前記基板上に形成され、Ａｇを含む第２電極、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層、前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層、及び前記第２電極上に形成されたキャッピング層を備える。
【００３１】
図１は、一実施形態による有機発光素子１００を示す断面図である。
【００３２】
図１を参照すれば、有機発光素子１００は、基板１０及び前記基板１０上に形成された第１電極２０を備える。
【００３３】
前記基板１０は、通常的な有機発光素子で使われる基板でありうる。前記基板１０は、機械的強度、熱的安定性、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性に優れた物質で形成され、例えば、ガラス基板、金属薄膜またはプラスチック基板からなる。図１には示していないが、必要に応じて、前記基板１０と前記第１電極２０との間には、平坦化膜または絶縁膜などが形成される。
【００３４】
前記第１電極２０は、アノードまたはカソードでありうる。前記第１電極は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の副画素別にパターニングされた形態でありうる。前記第１電極は、伝導性に優れた物質で形成され、公知の第１電極用物質を含む。第１電極用物質は、例えば、Ｌｉ，Ｍｇ，Ａｌ，Ａｇ，Ａｌ−Ｌｉ，Ｃａ，Ｍｇ−Ｉｎ，Ｍｇ−Ａｇ，Ｃａ−Ａｌ，酸化インジウムスズ（ＩＴＯ），酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ），酸化亜鉛（ＺｎＯ）またはＡｌ−ＩＴＯなどであるが、これらに限定されるものではない。前記第１電極は、透明電極、半透明電極または反射電極であり、相異なる二つ以上の物質を利用して２層以上の構造を有するなど多様な変形が可能である。
【００３５】
有機発光素子１００は、前記基板１０上に形成された第２電極６０を備える。
【００３６】
前記第２電極６０は、導電性に優れたＡｇを含む。Ａｇは、低い仕事関数を有し、反射度の高い特徴を有する。前記第２電極６０は、Ａｇを含む透明電極または反射電極など多様な変形例が可能である。
【００３７】
前記第２電極６０は、Ａｇ １００重量部に対してＡｌ，Ｐｔ，Ｙｂ，Ｎｄ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上の第２金属を２０重量部の範囲内でさらに含む。Ａｇ及び前記第２金属を含む混合物で形成されることで、第２電極６０の透明度などの薄膜特性が向上する。前記第２金属の含量が前記範囲を満足する場合に、光吸収及び抵抗が適切で駆動電圧が上昇しない。
【００３８】
前記第２電極の厚さは、１ないし３０ｎｍでありうる。第２電極の厚さが前記範囲を満足する場合に、光学的性質が良好であって、透過及び反射度の調節が容易であり、光吸収が少なく、電気伝導性に優れる。
【００３９】
前記第１電極２０及び第２電極６０は、それぞれアノード及びカソードとしての役割を行え、その逆の場合も可能である。
【００４０】
有機発光素子１００は、第１電極２０と第２電極６０との間に形成された有機層を備え、前記有機層は、発光層３０及び電子注入層５０を備える。例えば、前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子抑制層、発光層３０、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層５０などを備える。正孔注入層及び正孔輸送層の代わりに、両層の機能を同時に有する正孔注入輸送層２５が使われ、電子抑制層、正孔抑制層及び電子輸送層のうちいずれか一つ以上は省略しうる。
【００４１】
有機発光素子１００は、第１電極２０と第２電極６０との間に形成された発光層３０を備える。
【００４２】
前記発光層３０は、公知の多様な発光物質を含み、前記発光物質は、例えば、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）、トリアリールアミン化合物、ビス（スチリル）アミン（ＤＰＶＢｉ，ＤＳＡ）、４，４′−ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１，１′−ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉ）、ぺリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルぺリレン（ＴＰＢｅ）、９Ｈ−カルバゾール−３，３′−（１，４−フェニレン−ジ−２，１−エテン−ジイル）ビス［９−エチル−（９Ｃ）］（ＢＣｚＶＢ）、４，４−ビス［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−［（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベン（ＤＰＡＶＢ）、４，４′−ビス［４−（ジフェニルアミノ）スチリル］ビフェニル（ＢＤＡＶＢｉ）、ビス（３，５−ジフルオロ−２−（２−ピリジル）フェニル−（２−カルボキシピリジル）イリジウムＩＩＩ）（ＦＩｒＰｉｃ）など（以上、青色）；３−（２−ベンチアゾリル）−７−（ジエチルアミノ）クマリン（Ｃｏｕｍａｒｉｎ ６）、２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７，−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−１０−（２−ベンゾチアゾリル）キノリジノ−［９，９ａ，１ｇｈ］クマリン（Ｃ５４５Ｔ）、Ｎ，Ｎ′−ジメチル−キナクリドン（ＤＭＱＡ）、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）など（以上、緑色）；テトラフェニルナフタセン（Ｒｕｂｒｅｎｅ）、トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）、ビス（２−ベンゾ［ｂ］チオフェン−２−イル−ピリジン）（アセチルアセトネート）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、トリス（ジベンゾイルメタン）フェナントロリンユーロピウム（ＩＩＩ）（Ｅｕ（ｄｂｍ）３（ｐｈｅｎ））、トリス［４，４´−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−（２，２´）−ビピリジン］ルテニウム（ＩＩＩ）錯体（Ｒｕ（ｄｔｂ−ｂｐｙ）３＊２（ＰＦ６））、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、ユーロピウム（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（ＣＪＴＢ）など（以上
、赤色）であるが、これらに限定されるものではない。また、前記発光物質は、高分子発光物質であり、例えば、フェニレン系、フェニレンビニレン系、チオフェン系、フルオレン系またはスピロフルオレン系高分子のような高分子と窒素とを含む芳香族化合物などであるが、これらに限定されるものではない。
【００４３】
場合によって、前記発光層３０は、発光ホスト及び発光ドーパントを含む。発光ドーパントは、前述した発光物質で形成され、発光ホストは、蛍光発光ホスト物質または燐光発光ホスト物質で形成される。蛍光発光ホスト物質は、トリス（８−ヒドロキシ−キノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、９，１０−ジ（ナフト−２−イル）アントラセン（ＡＮＤ）、３−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（ナフト−２−イル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）、４，４´−ビス（２，２−ジフェニル−エテン−１−イル）−４，４´−ジメチルフェニル（ＤＰＶＢｉ）、４，４´−ビス（２，２−ジフェニル−エテン−１−イル）−４，４´−ジメチルフェニル（ｐ−ＤＭＤＰＶＢｉ）、ｔｅｒｔ（９，９−ジアリールフルオレン）ｓ（ＴＤＡＦ）、２−（９，９´−スピロビフルオレン−２−イル）−９，９´−スピロビフルオレン（ＢＳＤＦ）、２，７−ビス（９，９´−スピロビフルオレン−２−イル）−９，９´−スピロビフルオレン（ＴＳＤＦ）、ビス（９，９−ジアリールフルオレン）ｓ（ＢＤＡＦ）、４，４´−ビス（２，２−ジフェニル−エテン−１−イル）−４，４´−ジ−（ｔｅｒｔ−ブチル）フェニル（ｐ−ＴＤＰＶＢｉ）などであり、燐光発光ホスト物質は、１，３−ビス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン（ｍＣＰ）、１，３，５−トリス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン（ｔＣＰ）、４，４´，４"−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（ＴｃＴａ）、４，４´−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル（ＣＢＰ）、４，４´−ビス（９−カルバゾリル）−２，２´−ジメチル−ビフェニル（ＣＢＤＰ）、４，４´−ビス（カルバゾール−９−イル）−９，９−ジメチル−フルオレン（ＤＭＦＬ−ＣＢＰ）、４，４´−ビス（カルバゾール−９−イル）−９，９−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）フルオレン（ＦＬ−４ＣＢＰ）、４，４´−ビス（カルバゾール−９−イル）−９，９−ジ−トリル−フルオレン（ＤＰＦＬ−ＣＢＰ）、９，９−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）フルオレン（ＦＬ−２ＣＢＰ）などである。
【００４４】
有機発光素子１００は、発光層３０と第２電極６０との間に電子注入層５０を備える。
【００４５】
前記電子注入層５０は、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む。前記アルカリ金属含有化合物は、ＬｉＦ，ＬｉＱ，ＣｓＦ，ＮａＦ，ＮａＱ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択される一つ以上を含み、前記第１金属は、Ｙｂ，Ｔｂ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｐｒ，Ｃｅ，Ａｌ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上を含む。かかるアルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物は、アルカリ金属含有化合物の重量比をｘとし、第１金属の重量比をｙとする場合、１０≦ｘ≦９０、１０≦ｙ≦９０及びｘ＋ｙ＝１００の関係が成立する。アルカリ金属含有化合物と第１金属との重量比が前記範囲を満足する場合、電子の注入が円滑になり、Ａｇを含む第２電極の薄膜特性に優れて、Ａｇ薄膜に光吸収が少なくなるという利益がある。
【００４６】
例えば、前記電子注入層５０は、ＬｉＱ及びＹｂの混合物を含み、ＬｉＱとＹｂとの重量比は１：１でありうる。
【００４７】
電子注入層５０の厚さは、０．１ないし３０ｎｍでありうる。電子注入層５０の厚さが前記範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに良好な電子注入特性が得られる。
【００４８】
図示していないが、有機発光素子１００は、前記発光層３０と前記電子注入層５０との間に電子輸送層をさらに備える。
【００４９】
電子輸送層は、注入された電子の輸送能力が良好な物質で形成され、公知の電子輸送物質を含む。電子輸送物質は、例えば、トリス−（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）、ビス（８−ヒドロキシ−２−メチルキノリン）−（４−フェニルフェノキシ）アルミニウム（Ｂａｌｑ）、３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（Ｂｅｂｑ２）またはその誘導体などを使用できる。また、前記電子輸送物質に金属酸化物を共に含み、前記金属酸化物は、アルカリ金属、アルカリ土金属、遷移金属などの酸化物でありうる。
【００５０】
有機発光素子１００は、発光層３０と第１電極２０との間に、正孔注入層及び正孔輸送層のうちいずれか一つ以上を備えるか、または前記正孔注入層及び前記正孔輸送層の機能を同時に有する正孔注入輸送層２５をさらに備える。
【００５１】
この場合、前記第１電極２０と接触して界面を形成する有機層は、正孔注入層であるか、または正孔注入層が省略された構成では、正孔輸送層であり、場合によって、正孔注入層と正孔輸送層との機能を同時に有する正孔注入輸送層２５でありうる。
【００５２】
前記正孔注入層は、公知の正孔注入物質を含み、正孔注入物質は、例えば、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などのフタロシアニン化合物；スターバスト型アミン誘導体類である４，４′，４″−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、４，４′，４″−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）；溶解性のある高分子であるポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸（Ｐａｎｉ／ＤＢＳＡ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／カンファースルホン酸（Ｐａｎｉ／ＣＳＡ）、ポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホネート（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ）などであるが、これらに限定されるものではない。
【化１】
【００５３】
前記正孔輸送層は、公知の正孔輸送物質を含み、代表的な正孔輸送物質は、カルバゾール誘導体や、芳香族縮合環を有するアミン誘導体などがある。前記正孔輸送物質は、例えば、Ｎ−フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、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、ｍ−ビスカルバゾリルフェニル、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′−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）、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）、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）、またはポリ（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）などであるが、これらに限定されるものではない。
【化２】
【００５４】
前記正孔注入輸送層２５は、前述した正孔注入用材料と正孔輸送用材料との混合物を含むものであるが、これに限定されるものではない。
【００５５】
有機発光素子１００は、第２電極６０上に形成されたキャッピング層７０を備える。
【００５６】
前記キャッピング層７０は、有機物、無機物またはそれらの混合物を含み、通常的に第２電極６０の上部に形成されて視野角特性を改善し、外部発光効率の向上をもたらす。また、キャッピング層７０は、外部の水分や酸素から下部の電極及び有機層の劣化を防止する役割を行える。
【００５７】
前記有機物の例としては、トリアミン誘導体、アリーレンジアミン誘導体、Ａｌｑ３及びＣＢＰからなる群から選択される一つ以上が挙げられる。
【００５８】
前記無機物の例としては、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ｙ２Ｏ３，ＷＯ３，ＭｏＯ３及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選択される一つ以上が挙げられる。
【００５９】
前記キャッピング層７０は、有機物、無機物及びそれらの混合物のうちから選択された一つの物質からなる単層構造、または屈折率が異なる物質の多層構造でありうる。
【００６０】
前記キャッピング層７０の屈折率は、空気とは異なる高い値を有し、１．２ないし５．０でありうる。屈折率が前記範囲を満足する場合、第２電極から発生する全反射を効率的に減少させて、外部の光効率が高くなるという利益がある。また、観察者の視野角による色座標変化及び発光光の変化程度を減らすことができる。キャッピング層７０の屈折率は、例えば、１．２ないし３．０でありうる。
【００６１】
前記キャッピング層７０を通過する光は、キャッピング層７０と外部空気との境界面で反射されて、再び第２電極６０の表面に向かって再反射されて、再びキャッピング層７０を経て外部に出つつ経路の差による干渉現象を起こす。これによって、全反射されて消失される光の量が減少し、透過される光の量は増加して、発光効率が向上する。赤色、緑色及び青色の画素別にそれぞれ発光する光の波長領域帯が異なるので、これに対応するキャッピング層７０の領域は、多様な厚さを有し、その範囲は、１ないし２００ｎｍでありうる。キャッピング層７０の厚さが１ｎｍ以上である場合に、外部に光を発し、その厚さが２００ｎｍ以下である場合には、キャッピング層自体の吸収が過度に大きくなく、光効率が良好である。
【００６２】
図２は、一実施形態による有機発光素子の構造の一部分として、電子注入層１５０、第２電極１６０及びキャッピング層１７０を拡大して示す断面図である。
【００６３】
図２を参照すれば、最上部には、視野角特性及び外部発光効率の向上のための有機物、無機物またはそれらの混合物を含むキャッピング層１７０が形成されている。この時、キャッピング層１７０は、有機発光素子の内部の光を外部に発するために、光学屈折率が空気と異なる物質で形成される。また、透過特性及び視野角特性を最大化するために、その厚さは、１ないし２００ｎｍでありうる。図２では、同一物質の一層と表示されたが、屈折率が異なる複数の層を積層したものであってもよい。前記キャッピング層１７０は、熱蒸着またはコーティングなどの方式で形成が可能である。
【００６４】
前記キャッピング層１７０の下部には、Ａｇを含む第２電極１６０が形成されている。第２電極１６０は、光の透過を可能にしつつ、一部の光は反射させる。前記第２電極１６０は、Ｍｇ−Ａｇのような通常的な電極に比べて光の吸収度が低く、透過度及び反射度は高い特徴を有する。
【００６５】
第２電極１６０は、その透過度及び反射度を考慮して、１ないし３０ｎｍの厚さを有する。第２電極１６０は、優れた薄膜特性を得るために、Ａｇ １００重量部に対してＡｌ，Ｐｔ，Ｙｂ，Ｎｄ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上の第２金属を２０重量部の範囲内で含む。第２電極１６０は、熱蒸着、スパッタリングなど色々な方法で形成できる。
【００６６】
第２電極１６０の下部に、電子の注入を円滑にする電子注入層１５０が形成されている。前記電子注入層１５０は、ＬｉＦ，ＬｉＱ，ＣｓＦ，ＮａＦ，ＮａＱ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択される一つ以上を含むアルカリ金属含有化合物と、Ｙｂ，Ｔｂ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｐｒ，Ｃｅ，Ａｌ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上を含む第１金属との混合物で形成される。前記アルカリ金属含有化合物と前記第１金属との重量比は、１０：９０ないし９０：１０でありうる。電子注入層１５０の厚さは、０．１ないし３０ｎｍであり、前記アルカリ金属含有化合物と前記第１金属とを共蒸着するか、または前記アルカリ金属含有化合物と前記第１金属との混合物を熱蒸着、真空蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、スピンコーティングまたはスピンキャスティングするなど色々な方法で形成できる。
【００６７】
図３は、一実施形態による有機発光素子の構造を示す断面図である。
【００６８】
図３を参照すれば、有機発光素子３００は、基板２１０、前記基板２１０上に形成された第１電極２２０、前記基板２１０上に形成され、Ａｇを含む第２電極２６０、前記第１電極２２０と前記第２電極２６０との間に形成され、Ｒ、Ｇ及びＢの画素２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃを含む発光層２３０、前記発光層２３０と前記第２電極２６０との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層２５０、前記電子注入層２５０と前記発光層２３０との間に形成される電子輸送層２４０、前記発光層２３０と前記第１電極２２０との間に形成される正孔注入輸送層２２５、及び前記第２電極２６０上に形成されるキャッピング層２７０を備える。
【００６９】
基板２１０は、有機発光素子３００の駆動のための薄膜トランジスタ、電気回路及びラインから構成されている。外部から入る信号は、基板２１０を通じて特定の電流値に変換されて、第１電極２２０に伝達される。
【００７０】
第１電極２２０は、前面発光型の有機発光素子の場合に金属反射膜材料で構成され、第２電極２６０と共に有機発光素子に電界を加える役割を行う。ここで、第１電極２２０は、アノードの役割を行う。第１電極２２０は、反射特性に優れて、発光層２３０から第１電極２２０に来る光を反射させて前面に送り、反射率の高い第２電極２６０と共にマイクロキャビティー効果を提供する。
【００７１】
前記第１電極２２０の上部には、正孔注入輸送層２２５が備えられている。正孔注入輸送層２２５は、電荷の注入及び輸送の役割を行う。
【００７２】
前記正孔注入輸送層２２５の上部には、発光層２３０が位置している。前記発光層２３０は、それぞれのサブピクセルごとにＲ、Ｇ及びＢから構成されている。
【００７３】
前記発光層２３０の上部には、電子輸送層２４０が位置する。電子輸送層２４０は、電子輸送の役割を行う。
【００７４】
前記電子輸送層２４０の上部には、電子注入層２５０が位置する。電子注入層２５０は、前述したように、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む。
【００７５】
前記電子注入層２５０の上部には、第２電極２６０が位置する。第２電極２６０は、Ａｇを含む。ここで、第２電極２６０は、カソードの役割を行う。
【００７６】
前記第２電極２６０の上部には、キャッピング層２７０が位置する。キャッピング層２７０は、有機物、無機物またはそれらの混合物を含む。
【００７７】
ここで、有機発光素子が前面発光型の有機発光素子である場合を中心に説明したが、本発明は、これに限定されず、基板、前記基板上に形成された第１電極、前記基板上に形成され、Ａｇを含む第２電極、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層、前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層、及びキャッピング層を備えるあらゆる構造の有機発光素子に対して適用可能である。例えば、背面発光型の有機発光素子である場合には、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層と、Ａｇを含む第２電極とをより厚く形成し、キャッピング層を第１電極の下部に配置して適用可能である。
【００７８】
前記有機発光素子は、キャッピング層が透明な材質で形成され、発光層の出力光がキャッピング層側に出光される前面発光型の有機発光素子でありうる。例えば、基板、前記基板上に形成され、Ａｇ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｎｄ，Ｉｒ，Ｃｒ，Ｌｉ及びＣａからなる群から選択される一つ以上の金属、及びＩＴＯ，ＩＺＯ，ＺｎＯ，ＳｎＯ２及びＩｎ２Ｏ３からなる群から選択される一つ以上の導電物質を含む反射型の第１電極；前記基板上に形成され、Ａｇを含む透明型の第２電極；前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層；前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層；前記発光層と前記第１電極との間に形成された正孔注入輸送層；前記第２電極上に形成されたキャッピング層；を備える構造でありうる。前面発光型の有機発光素子の場合に、前記第１電極の厚さは、１０ないし３００ｎｍであり、前記第２電極の厚さは、１ないし３０ｎｍであり、前記発光層の出力光が前記キャッピング層側に出光される構造でありうる。
【００７９】
例えば、有機発光素子は、基板、第１電極、正孔注入輸送層（省略可能）、発光層、ＬｉＱとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含む電子注入層、Ａｇを含む第２電極及びトリアミン誘導体を含むキャッピング層からなる構造でありうる。または、有機発光素子は、基板、第１電極、正孔注入輸送層（省略可能）、発光層、ＬｉＱとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含む電子注入層、ＡｇとＹｂとの重量比が８５：１５である混合物を含む第２電極及びトリアミン誘導体を含むキャッピング層からなる構造でありうる。または、有機発光素子は、基板、第１電極、正孔注入輸送層（省略可能）、発光層、ＬｉＦとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含む電子注入層、Ａｇを含む第２電極及びトリアミン誘導体を含むキャッピング層からなる構造でありうる。または、有機発光素子は、基板、第１電極、正孔注入輸送層（省略可能）、発光層、ＬｉＦとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含む電子注入層、ＡｇとＹｂとの重量比が８５：１５である混合物を含む第２電極及びトリアミン誘導体を含むキャッピング層からなる構造でありうる。
【００８０】
また、有機発光素子は、基板が透明な材質で形成され、発光層の出力光が基板側に出光される背面発光型の有機発光素子でありうる。例えば、透明基板、前記透明基板上に形成され、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＺｎＯ，ＳｎＯ２及びＩｎ２Ｏ３からなる群から選択される一つ以上の導電物質を含む透明型の第１電極；前記基板上に形成され、Ａｇを含む反射型の第２電極；前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層；前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層；前記発光層と前記第１電極との間に形成された正孔注入輸送層；前記第２電極の前記発光層に向かう面の反対面上に形成されたキャッピング層；を備える構造でありうる。背面発光型の有機発光素子の場合に、前記第２電極の厚さは、１ないし２００ｎｍでありうる。
【００８１】
以下、有機発光素子の一実施形態の製造方法を説明する。有機発光素子は、基板、第１電極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、第２電極及びキャッピング層を順次に備える。ここで、正孔注入層及び正孔輸送層の代わりに正孔注入輸送層を形成でき、電子輸送層は省略してもよい。
【００８２】
まず、基板の上部に第１電極を形成する。基板としては、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などを考慮して、ガラス基板またはプラスチック基板などを多様に使用できる。前記第１電極は、透明電極または反射電極で備えられるなど多様な変形が可能である。
【００８３】
次いで、前記第１電極の上部に、熱蒸着、真空蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、スピンコーティングまたはスピンキャスティングのような公知の多様な方法を利用して、正孔注入層を形成できる。
【００８４】
真空蒸着法により正孔注入層を形成する場合、その蒸着条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物、目的とする正孔注入層の構造及び熱的特性によって異なるが、一般的に、蒸着温度１００ないし５００℃、真空度１０−８ないし１０−３ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０１ないし１００Å／ｓｅｃ範囲で適切に選択できる。
【００８５】
スピンコーティング法により正孔注入層を形成する場合、そのコーティング条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物、目的とする正孔注入層の構造及び熱的特性によって異なるが、約２０００ないし５０００ｒｐｍのコーティング速度、コーティング後に溶媒除去のための熱処理温度は、約８０ないし２００℃の温度範囲で適切に選択できる。
【００８６】
前記正孔注入層をなす物質は、公知の正孔注入物質のうちから選択され、特に制限されない。前記正孔注入層の厚さは、２０ないし２００ｎｍでありうる。前記正孔注入層の厚さが２０ｎｍ以上である場合、正孔注入特性が良好であり、前記正孔注入層の厚さが２００ｎｍ以下である場合、駆動電圧が適切である。
【００８７】
次いで、前記正孔注入層の上部に、熱蒸着、真空蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、スピンコーティングまたはスピンキャスティングのような多様な方法を利用して、正孔輸送層を形成できる。真空蒸着法及びスピンコーティング法により正孔輸送層を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲のうちから選択される。
【００８８】
前記正孔輸送層をなす物質は、公知の正孔輸送物質のうちから選択され、特に制限されない。前記正孔輸送層の厚さは、１０ないし１００ｎｍでありうる。前記正孔輸送層の厚さが１０ｎｍ以上である場合、正孔輸送特性が良好であり、前記正孔輸送層の厚さが１００ｎｍ以下である場合、駆動電圧が適切である。
【００８９】
前記正孔注入層及び正孔輸送層の代わりに、正孔注入物質及び正孔輸送物質を混合して正孔注入輸送層を形成できる。正孔注入輸送層の形成方法及び厚さは、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲のうちから選択される。
【００９０】
前記正孔輸送層の上部に、熱蒸着、真空蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、スピンコーティングまたはスピンキャスティングのような多様な方法を利用して、発光層を形成できる。真空蒸着法及びスピンコーティング法により発光層を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲のうちから選択される。
【００９１】
前記発光層は、公知の多様な発光物質を利用して形成できるが、公知のホスト及びドーパントを利用して形成してもよい。前記ドーパントの場合、公知の蛍光ドーパント及び公知の燐光ドーパントをいずれも使用できる。
【００９２】
前記ドーパントの含量は、発光層形成材料１００重量部（すなわち、ホストとドーパントとの総重量を１００重量部とする）に対して、０．１ないし２０重量部でありうる。ドーパントの含量が０．１重量部以上である場合、ドーパントの付加による効果が表れ、その含量が２０重量部以下である場合、燐光や蛍光いずれも濃度クエンチングのような濃度消光が発生しなくなる。前記発光層の厚さは、約１０ないし１００ｎｍでありうる。前記発光層の厚さが１０ｎｍ以上である場合、発光特性が発現され、その厚さが１００ｎｍ以下である場合、駆動電圧が上昇しなくなる。
【００９３】
発光層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に拡散する現象を防止するために、正孔阻止層を発光層の上部に形成できる。この時、使用可能な正孔阻止層物質は、特に制限されず、公知の正孔阻止層物質のうち任意に選択して利用できる。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、ＢａｌｑまたはＢＣＰなどの公知の材料を利用できる。
【００９４】
前記発光層の上部に、熱蒸着、真空蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、スピンコーティングまたはスピンキャスティングのような多様な方法を利用して、電子輸送層を形成できる。真空蒸着法及びスピンコーティング法により電子輸送層を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲のうちから選択される。
【００９５】
前記電子輸送層の厚さは、１０ないし４０ｎｍでありうる。前記電子輸送層の厚さが１０ｎｍ以上である場合には、電子輸送速度が適切であって電荷の均衡がなされ、４０ｎｍ以下である場合には、駆動電圧が上昇しなくなる。
【００９６】
前記電子輸送層の上部に、熱蒸着、真空蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、スピンコーティングまたはスピンキャスティングのような多様な方法を利用して、電子注入層を形成できる。真空蒸着法及びスピンコーティング法により電子注入層を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲のうちから選択される。
【００９７】
前記電子注入層の形成材料としては、前述したアルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を使用できる。前記アルカリ金属含有化合物は、ＬｉＦ，ＬｉＱ，ＣｓＦ，ＮａＦ，ＮａＱ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択される一つ以上であり、前記金属は、Ｙｂ，Ｔｂ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｐｒ，Ｃｅ，Ａｌ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上である。電子注入層の形成材料は、例えば、ＬｉＱとＹｂとの重量比が１：１である混合物でありうる。
【００９８】
前記電子注入層の厚さは、０．１ないし３０ｎｍでありうる。前記電子注入層の厚さが０．１ｎｍ以上である場合には、電子の注入が効果的に行われ、その厚さが３０ｎｍ以下である場合には、駆動電圧が上昇しなくなる。
【００９９】
次いで、前記電子注入層の上部に、Ａｇを含む第２電極用物質を蒸着して第２電極を形成することで、有機発光素子が完成する。
【０１００】
前記第２電極用物質は、導電性に優れた第２金属をさらに含み、Ａｇ １００重量部に対して、Ａｌ，Ｐｔ，Ｙｂ，Ｎｄ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上の第２金属を２０重量部まで含む。前面発光型の有機発光素子である場合に、前記第２電極の厚さは、１ないし３０ｎｍでありうる。
【０１０１】
前記第１電極及び第２電極は、それぞれアノード及びカソードとしての役割を行え、その逆も可能である。
【０１０２】
以上、有機発光素子の一実施形態及びその製造方法を説明したが、前記有機発光素子の構造が図１ないし図３に示したような構造に限定されるものではないことはいうまでもない。
【０１０３】
本発明による有機発光素子は、多様な形態の平板表示装置、例えば、受動マトリックス有機発光表示装置及び能動マトリックス有機発光表示装置に備えられる。特に、能動マトリックス有機発光表示装置に備えられる場合、前記第１電極は、有機発光表示装置に備えられた薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と電気的に接続される。
【０１０４】
以下、本発明を下記実施例を挙げて説明するが、本発明が下記の実施例にのみ限定されるものではない。
【０１０５】
実施例１
基板上にＡｇを使用して２ｍｍ×２ｍｍの面積を有する第１電極を形成し、その上にＩＴＯ層を７０Åの厚さに蒸着した。それを超音波洗浄及び前処理（ＵＶ−Ｏ３処理、熱処理）した。
【０１０６】
前記前処理された第１電極上に、ＩＤＥ４０６（出光興産社製）を６５０Åの厚さに真空蒸着して、正孔注入層を形成した。前記正孔注入層の上部に、それぞれ赤色、緑色及び青色の発光層領域を形成するために、緑色発光層の下部には、ＨＴＭ０２１（メルク社製）を６００Åの厚さに、赤色発光層の下部には、ＨＴＭ０２１（メルク社製）を７００Åの厚さに真空蒸着して、補助層を形成した。前記正孔注入層及び補助層の上部に、ＩＤＥ３２０（出光興産社製）を６５０Åの厚さに共通に真空蒸着して、赤色、緑色及び青色の発光層の下部に正孔輸送層を形成した。
【０１０７】
前記正孔輸送層の上部の青色発光層領域に、ＢＨ２１５（出光興産社製）にＢＤ０５２（出光興産社製）を５重量％でドーピングした物質を２００Åの厚さに真空蒸着して、青色発光層を形成し、前記正孔輸送層の上部の緑色発光層領域に、ＴＭＭ００４（メルク社製）にＩｒ（ＰＰｙ）３を７重量％でドーピングした物質を２００Åの厚さに真空蒸着して、緑色発光層を形成し、前記正孔輸送層の上部の赤色発光層領域に、ＴＭＭ００４（メルク社製）にＴＥＲ０２１（メルク社製）を１５重量％でドーピングした物質を４００Åの厚さに真空蒸着して、赤色発光層を形成した。前記発光層の上部にＡｌｑ３を３００Åの厚さに真空蒸着して、電子輸送層を形成した。
【０１０８】
前記電子輸送層の上部に、イッテルビウム（Ｙｂ）とフッ素化リチウム（ＬｉＦ）とを１：１の重量比で２０Åの厚さに蒸着して、電子注入層を形成し、その上部にＡｇを２００Åの厚さに真空蒸着して、第２電極を形成した。
【０１０９】
前記第２電極上にＩＤＥ４０６（屈折率ｎ＝１．８）を６００Åの厚さに蒸着して、キャッピング層を形成した。
【０１１０】
実施例２
電子輸送層の上部に、Ｙｂとリチウムキノレート（ＬｉＱ）とを１：１の重量比で２０Åの厚さに蒸着して、電子注入層を形成し、その上部にＡｇとＹｂとを８５：１５の重量比で混合した金属を２００Åの厚さに真空蒸着して、第２電極を形成した。他の条件は、前記実施例１と同一である。
【０１１１】
実施例３
電子注入層の上部に、ＡｇとＹｂとを８５：１５の重量比で混合した金属を２００Åの厚さに真空蒸着して、第２電極を形成し、その上部にＩＤＥ４０６（屈折率ｎ＝１．８）を６００Åの厚さに蒸着して、キャッピング層を形成した。他の条件は、前記実施例１と同一である。
【０１１２】
比較例１
電子輸送層の上部に、ＬｉＱを１０Åの厚さに蒸着して、電子注入層を形成し、その上部に、ＭｇとＡｇとを１０：１の重量比で混合した金属を１２０Åの厚さに真空蒸着して、第２電極を形成した。他の条件は、前記実施例１と同一である。
【０１１３】
比較例２
電子輸送層の上部に、ＬｉＱを１０Åの厚さに蒸着して、電子注入層を形成した。他の条件は、前記実施例１と同一である。
【０１１４】
比較例３
電子注入層の上部に、ＭｇとＡｇとを１０：１の重量比で混合した金属を１２０Åの厚さに真空蒸着して、第２電極を形成した。他の条件は、前記実施例１と同一である。
【０１１５】
前記実施例１ないし３及び比較例１ないし３によって製造された有機発光素子に対して、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧、輝度、発光効率及び色座標を測定して、下記表１に示した。
【表１】
【０１１６】
図４及び図５は、実施例１及び比較例１によって製造された有機発光素子（青色波長帯４２０〜４８０ｎｍ）の電気的光学的特性を表す。図４を見れば、実施例１の有機発光素子と比較例１の有機発光素子とは、電子の注入及び電圧による駆動特性が同等であるということが分かる。図５は、実施例１及び比較例１の有機発光素子の発光効率グラフであって、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、発光効率が２０％以上向上したということが分かる。また、前記表１を参照すれば、実施例１ないし３の場合は、比較例１ないし３の場合と比較して、駆動電圧は同一であり、かつ発光効率が向上したということが分かる。
【０１１７】
図６及び図７は、実施例１及び比較例１によって製造された有機発光素子（緑色波長帯５００〜５６０ｎｍ）の電気的光学的特性を表す。図６は、実施例１及び比較例１によって製造された有機発光素子（緑色波長帯）の電圧による電流グラフである。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、同じ電圧でさらに多い電流が流れるということが分かる。図７を参照すれば、比較例１の有機発光素子は、発光効率が３０ｃｄ／Ａのレベルであるが、実施例１の有機発光素子は、発光効率が５０ｃｄ／Ａ以上の高い値を表すということが分かる。すなわち、実施例１の発光素子は、比較例１の発光素子に比べて青色及び緑色波長帯でいずれも発光効率及び駆動電圧が改善されるということが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、有機発光素子関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０，２１０ 基板
２０，２２０ 第１電極
２５，２２５ 正孔注入輸送層
３０，２３０ 発光層
２４０ 電子輸送層
５０，１５０，２５０ 電子注入層
６０，１６０，２６０ 第２電極
７０，１７０，２７０ キャッピング層
１００，３００ 有機発光素子
【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、
前記基板上に形成され、Ａｇを含む第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層と、
前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層と、
前記第２電極上に形成されたキャッピング層と、を備える有機発光素子。
【請求項２】
前記アルカリ金属含有化合物は、ＬｉＦ，ＬｉＱ，ＣｓＦ，ＮａＦ，ＮａＱ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択される一つ以上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】
前記第１金属は、Ｙｂ，Ｔｂ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｐｒ，Ｃｅ，Ａｌ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上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】
前記アルカリ金属含有化合物と前記第１金属との重量比は、１０：９０ないし９０：１０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５】
前記アルカリ金属含有化合物がＬｉＱであり、前記第１金属がＹｂであり、前記ＬｉＱとＹｂとの重量比は１：１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】
前記電子注入層の厚さは、０．１ないし３０ｎｍ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７】
前記第２電極は、Ａｌ，Ｐｔ，Ｙｂ，Ｎｄ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上の第２金属をさらに含み、前記第２金属の含量は、前記Ａｇ １００重量部を基準として０．０１ないし２０重量部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】
前記第２電極の厚さは、１ないし３０ｎｍ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】
前記キャッピング層は、有機物、無機物またはそれらの混合物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１０】
前記キャッピング層の屈折率は、１．２ないし５．０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１１】
前記キャッピング層が無機物であり、前記無機物は、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ｙ２Ｏ３，ＷＯ３，ＭｏＯ３及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選択される一つ以上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１２】
前記キャッピング層が有機物であり、前記有機物は、トリアミン誘導体、アリーレンジアミン誘導体、Ａｌｑ３及びＣＢＰからなる群から選択される一つ以上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１３】
前記キャッピング層の厚さは、１ないし２００ｎｍ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１４】
前記第１電極と前記発光層との間に、正孔注入層、正孔輸送層または正孔注入輸送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１５】
前記電子注入層は、ＬｉＱとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含み、前記第２電極は、Ａｇを含み、前記キャッピング層は、トリアミン誘導体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１６】
前記電子注入層は、ＬｉＱとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含み、前記第２電極は、ＡｇとＹｂとの重量比が８５：１５である混合物を含み、前記キャッピング層は、トリアミン誘導体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１７】
前記電子注入層は、ＬｉＦとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含み、前記第２電極は、Ａｇを含み、前記キャッピング層は、トリアミン誘導体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１８】
前記電子注入層は、ＬｉＦとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含み、前記第２電極は、ＡｇとＹｂとの重量比が８５：１５である混合物を含み、前記キャッピング層は、トリアミン誘導体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１９】
基板と、
前記基板上に形成された第１電極と、
前記基板上に形成され、Ａｇを含む第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層と、
前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層と、
前記第２電極の前記発光層に向かう面の反対面上に形成されたキャッピング層と、を備える背面発光型の有機発光素子。
【請求項２０】
前記第２電極の厚さは、１ないし２００ｎｍであることを特徴とする請求項１９に記載の背面発光型の有機発光素子。
【請求項２１】
基板を提供するステップと、
前記基板上に第１電極を形成するステップと、
前記第１電極上に正孔注入輸送層を形成するステップと、
前記正孔注入輸送層上に発光層を形成するステップと、
前記発光層上にアルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層を形成するステップと、
前記電子注入層上にＡｇを含む第２電極を形成するステップと、
前記第２電極上にキャッピング層を形成するステップと、を含む有機発光素子の製造方法。
【請求項２２】
前記電子注入層は、前記アルカリ金属含有化合物と前記第１金属とを共蒸着するか、または前記アルカリ金属含有化合物と前記第１金属との混合物を熱蒸着、真空蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、スピンコーティングまたはスピンキャスティングして形成することを特徴とする請求項２１に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された第１電極と、
前記基板上に形成され、Ａｇを含む第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層と、
前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層と、
前記第２電極上に形成されたキャッピング層と、を備える有機発光素子。
【請求項２】
前記アルカリ金属含有化合物は、ＬｉＦ，ＬｉＱ，ＣｓＦ，ＮａＦ，ＮａＱ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択される一つ以上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】
前記第１金属は、Ｙｂ，Ｔｂ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｐｒ，Ｃｅ，Ａｌ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上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】
前記アルカリ金属含有化合物と前記第１金属との重量比は、１０：９０ないし９０：１０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５】
前記アルカリ金属含有化合物がＬｉＱであり、前記第１金属がＹｂであり、前記ＬｉＱとＹｂとの重量比は１：１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】
前記電子注入層の厚さは、０．１ないし３０ｎｍ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７】
前記第２電極は、Ａｌ，Ｐｔ，Ｙｂ，Ｎｄ及びＭｇからなる群から選択される一つ以上の第２金属をさらに含み、前記第２金属の含量は、前記Ａｇ １００重量部を基準として０．０１ないし２０重量部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】
前記第２電極の厚さは、１ないし３０ｎｍ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】
前記キャッピング層は、有機物、無機物またはそれらの混合物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１０】
前記キャッピング層の屈折率は、１．２ないし５．０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１１】
前記キャッピング層が無機物であり、前記無機物は、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ｙ２Ｏ３，ＷＯ３，ＭｏＯ３及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選択される一つ以上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１２】
前記キャッピング層が有機物であり、前記有機物は、トリアミン誘導体、アリーレンジアミン誘導体、Ａｌｑ３及びＣＢＰからなる群から選択される一つ以上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１３】
前記キャッピング層の厚さは、１ないし２００ｎｍ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１４】
前記第１電極と前記発光層との間に、正孔注入層、正孔輸送層または正孔注入輸送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１５】
前記電子注入層は、ＬｉＱとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含み、前記第２電極は、Ａｇを含み、前記キャッピング層は、トリアミン誘導体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１６】
前記電子注入層は、ＬｉＱとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含み、前記第２電極は、ＡｇとＹｂとの重量比が８５：１５である混合物を含み、前記キャッピング層は、トリアミン誘導体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１７】
前記電子注入層は、ＬｉＦとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含み、前記第２電極は、Ａｇを含み、前記キャッピング層は、トリアミン誘導体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１８】
前記電子注入層は、ＬｉＦとＹｂとの重量比が１：１である混合物を含み、前記第２電極は、ＡｇとＹｂとの重量比が８５：１５である混合物を含み、前記キャッピング層は、トリアミン誘導体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１９】
基板と、
前記基板上に形成された第１電極と、
前記基板上に形成され、Ａｇを含む第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に形成された発光層と、
前記発光層と前記第２電極との間に形成され、アルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層と、
前記第２電極の前記発光層に向かう面の反対面上に形成されたキャッピング層と、を備える背面発光型の有機発光素子。
【請求項２０】
前記第２電極の厚さは、１ないし２００ｎｍであることを特徴とする請求項１９に記載の背面発光型の有機発光素子。
【請求項２１】
基板を提供するステップと、
前記基板上に第１電極を形成するステップと、
前記第１電極上に正孔注入輸送層を形成するステップと、
前記正孔注入輸送層上に発光層を形成するステップと、
前記発光層上にアルカリ金属含有化合物と第１金属との混合物を含む電子注入層を形成するステップと、
前記電子注入層上にＡｇを含む第２電極を形成するステップと、
前記第２電極上にキャッピング層を形成するステップと、を含む有機発光素子の製造方法。
【請求項２２】
前記電子注入層は、前記アルカリ金属含有化合物と前記第１金属とを共蒸着するか、または前記アルカリ金属含有化合物と前記第１金属との混合物を熱蒸着、真空蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、スピンコーティングまたはスピンキャスティングして形成することを特徴とする請求項２１に記載の有機発光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４１１６（Ｐ２０１２−４１１６Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３１４６０（Ｐ２０１１−１３１４６０）
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（３０８０４０３５１）三星モバイルディスプレイ株式會社 (764)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｍｏｂｉｌｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】Ｓａｎ ＃２４ Ｎｏｎｇｓｅｏ−Ｄｏｎｇ，Ｇｉｈｅｕｎｇ−Ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ−Ｃｉｔｙ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−Ｄｏ ４４６−７１１ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ ＫＯＲＥＡ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（３０８０４０３５１）三星モバイルディスプレイ株式會社 (764)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｍｏｂｉｌｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】Ｓａｎ ＃２４ Ｎｏｎｇｓｅｏ−Ｄｏｎｇ，Ｇｉｈｅｕｎｇ−Ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ−Ｃｉｔｙ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−Ｄｏ ４４６−７１１ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ ＫＯＲＥＡ
【Ｆターム（参考）】
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