有機発光素子
【課題】有機発光素子を提供する。
【解決手段】第１電極、第２電極、第１電極と第２電極との間に位置した発光層、第１電極と発光層との間に位置した正孔注入層を備える有機発光素子であり、正孔注入層は、Ｍｏ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＢからなる群から選択された元素と、Ｏ、Ｆ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択された元素とからなる第１化合物、及び正孔注入層形成用有機化合物である第２化合物を含むことを特徴とする有機発光素子。本発明での正孔注入層材料は優秀な電気的特性を持ち、赤色、緑色、青色、白色などのあらゆるカラーの蛍光及び燐光素子に適した正孔注入材料であり、これを利用して高効率、低電圧、高輝度、長寿命の有機発光素子を製作できる。
【解決手段】第１電極、第２電極、第１電極と第２電極との間に位置した発光層、第１電極と発光層との間に位置した正孔注入層を備える有機発光素子であり、正孔注入層は、Ｍｏ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＢからなる群から選択された元素と、Ｏ、Ｆ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択された元素とからなる第１化合物、及び正孔注入層形成用有機化合物である第２化合物を含むことを特徴とする有機発光素子。本発明での正孔注入層材料は優秀な電気的特性を持ち、赤色、緑色、青色、白色などのあらゆるカラーの蛍光及び燐光素子に適した正孔注入材料であり、これを利用して高効率、低電圧、高輝度、長寿命の有機発光素子を製作できる。
【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、より詳細には発光効率、寿命などの特性が改善された有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、高品位有機発光素子の開発のための必須先行技術に係り、有機発光素子の消費電力低減及び寿命改善に関する。
【０００３】
有機発光素子とは、図１Ａないし図１Ｃに示したように、二つの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、有機発光素子は、高画質、早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の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、現在有機発光素子は携帯電話だけではなくその他の高品位の情報表示装置にまでその応用領域が拡張されつつある。
【０００４】
このような有機発光素子の急成長によって、学術的側面だけではなく、産業技術的側面でＴＦＴ−ＬＣＤのようなその他の情報表示素子との競争が不回避になり、既存の有機発光素子は、量的かつ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、寿命向上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状況である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来技術の問題点を解決するために、本発明が解決しようとする技術的課題は、優秀な電気的特性を持つ赤色、緑色、青色、白色などのあらゆる色の蛍光及び燐光素子に適した正孔注入層材料を含む有機膜を採用した高効率、低電圧、高輝度、長寿命の有機器発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記技術的課題を解決するために、本発明では、第１電極、第２電極、前記第１電極と前記第２電極との間に位置した発光層、前記第１電極と前記発光層との間に位置した正孔注入層を備える有機発光素子であり、前記正孔注入層は、Ｍｏ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＢからなる群から選択された元素と、Ｏ、Ｆ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択された元素とからなる第１化合物及び正孔注入層形成用有機化合物である第２化合物を含むことを特徴とする有機発光素子を提供する。
【０００７】
望ましくは、前記第１化合物及び前記第２化合物の混合比は１：１ないし３：１である。
【０００８】
また望ましくは、前記第１化合物及び第２化合物を含む正孔注入層以外にさらに他の正孔注入層をさらに含むことができる。
【０００９】
望ましくは、前記第１化合物及び第２化合物を含む第１正孔注入層と前記第２正孔注入層との厚さの比は１：９９ないし１：９である。
【００１０】
本発明による正孔注入層材料は優秀な電気的特性を持ち、赤色、緑色、青色、白色などのあらゆる色の蛍光及び燐光素子に適した正孔注入層材料であり、これを用いて高効率、低電圧、高輝度、長寿名義有機発光素子を製作できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明での正孔注入層材料は優秀な電気的特性を持ち、赤色、緑色、青色、白色などのあらゆるカラーの蛍光及び燐光素子に適した正孔注入材料であり、これを利用して高効率、低電圧、高輝度、長寿命の有機発光素子を製作できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１３】
本発明は、第１電極、第２電極、前記第１電極と前記第２電極との間に位置した発光層、前記第１電極と前記発光層との間に位置した正孔注入層を備える有機発光素子であり、前記正孔注入層は第１化合物及び第２化合物を含むが、第１化合物は、Ｍｏ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＢからなる群から選択された元素及びＯ、Ｆ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択された元素からなり、第２化合物は、通例的に使われうる正孔注入層形成用有機化合物である。
【００１４】
前記第１化合物は新規の正孔注入層形成用材料であり、本発明による有機発光素子は、前記第１化合物と前記第２化合物との混合物を含む正孔注入層を備える。
【００１５】
望ましくは、前記第１化合物は、モリブデン酸化物、マグネシウムフッ化物、マグネシウム酸化物、リチウムフッ化物、ナトリウムフッ化物、カルシウム酸化物、セシウムフッ化物、ホウ素酸化物、ストロンチウム酸化物、バリウム酸化物などである。
【００１６】
前記第２化合物としては、前述したように当業界で公知の正孔注入層形成用有機化合物が使われてよく、その例としては、銅フタロシアニン、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（ＴＣＴＡ）、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、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−イル）−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）、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）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン（ＰＦＢ）などを挙げることができる。
【００１７】
望ましくは、前記第１化合物及び前記第２化合物の混合比は、１：１ないし３：１である。第１化合物及び第２化合物の混合比が１：１未満と相対的に第１化合物の含有量比が低くて第２化合物の含有量比が高い場合、注入電圧が高くなる問題点があり、３：１を超過して相対的に第１化合物の含有量比がはるかに高くて第２化合物の含有量比が小さい場合、伝導特性が急激が向上して漏れ電流を起こすという問題点がある。
【００１８】
一般的に正孔注入障壁を少なくするために使われる物質には、純粋有機物質が使われ、この場合、電極と有機物質とのエネルギーギャップを最大限狭める目的で設計される。しかし、本発明での第１化合物を電極界面に使用すれば、Ｍｏ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＢからなる群から選択された元素の金属特性を利用でき、その場合、接触抵抗を低めて半導体化合物で使われる電極界面の特性であるオーム接触に近い特性を得ることができ、第２化合物の電気陰性度によってダイポール特性を持つか、電荷伝達を通じた電荷移動錯体（Ｃｈａｒｇｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｍｐｌｅｘ、Ｃ．Ｔ．ｃｏｍｐｌｅｘ）を形成して電気伝導度を高めることができる。
【００１９】
その結果、本発明による前記のような正孔注入層を備える有機発光素子は、デジタル駆動（定電圧駆動）時に寿命低下が最小化し、電流効率が極大化する利点を持つ。
【００２０】
図２Ａは、前記のような本発明の一具現例による有機発光素子の層のＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとの差を概略的に示すエネルギーバンドダイヤグラムである。
【００２１】
かかる構造による本発明による有機発光素子は電荷注入障壁を低めることができ、また界面の接触抵抗を減らして駆動時寿命がさらに延びうる。
【００２２】
望ましくは、本発明による有機発光素子は、前記第１化合物及び第２化合物を含む正孔注入層を第１正孔注入層とすれば、第１正孔注入層以外にさらに他の第２正孔注入層をさらに含む。
【００２３】
前記第２正孔注入層は、通例的に使われうる正孔注入層形成用有機化合物を使用して形成できる。かかる正孔注入層形成用有機化合物の例には、銅フタロシアニン、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（ＴＣＴＡ）、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、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−イル）−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）、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）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン（ＰＦＢ）などを挙げることができ、これら化合物からなる群から選択された一つ以上で第２正孔注入層を形成できる。
【００２４】
前記のように本発明の有機発光素子で正孔注入層を、第１正孔注入層及び第２正孔注入層の２層で形成する場合、前記のような効果がさらに明確に改善される。第１正孔注入層に第２正孔注入層があれば、第２正孔注入層により第１正孔注入層の注入障壁をさらに低める効果がある。このような理由は、第１正孔注入層の障壁低減は、その次の層のエネルギーレベル（ＨＯＭＯ）により決定されるためである。
【００２５】
さらに望ましくは、前記第１正孔注入層と前記第２正孔注入層との厚さの比が１：９９ないし１：９である。第１正孔注入層と第２正孔注入層の厚さとの比が１：９９未満であって、第１正孔注入層の厚さが第２正孔注入層に比べて相対的にあまりにも薄くなれば注入電圧が高くなるという問題点があり、１：９を超過して第１正孔注入層の厚さが第２正孔注入層に比べて比較的厚くなれば、伝導特性が急激に増大して漏れ電流を起こすという問題点がある。
【００２６】
図２Ｂは、前記のような本発明の他の具現例による有機発光素子として正孔注入層が２層で形成される場合の、各層のＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとの差を概略的に示すエネルギーバンドダイヤグラムである。
【００２７】
前記第１化合物は公知の多様な方法を利用して製造可能であり、これは当業者ならば容易に認識できる。
【００２８】
本発明による有機発光素子の構造は非常に多様である。
【００２９】
本発明の有機発光素子は、図１Ａないし図１Ｃに示したアノード、ホール注入層（ＨＩＬ）、ホール輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、ホール障壁層（ＨＢＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）、カソード構造の有機発光素子だけではなく、多様な構造の有機発光素子の構造が可能であり、必要に応じて１層または２層の中間層をさらに形成することも可能である。
【００３０】
以下、本発明による有機発光素子の製造方法を、図１Ａないし図１Ｃに示した有機発光素子を参照して説明する。
【００３１】
まず基板の上部に高い仕事関数を持つ第１電極用物質を蒸着法またはスパッタリング法により形成して第１電極を形成する。前記第１電極はアノードでありうる。ここで、基板としては、通例的な有機発光素子で使われる基板を使用するが、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、第１電極用物質としては、透明で伝導性の優秀な酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などを使用する。
【００３２】
次いで、前記第１電極の上部に真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような多様な方法を利用して正孔注入層（ＨＩＬ）を形成できる。例えば、前記正孔注入層物質である第１化合物及び第２化合物を共蒸着することができる。
【００３３】
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などによって異なるが、一般的に蒸着温度５０ないし５００℃、真空度１０−７ないし１０−３ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０１ないし１００Å／ｓｅｃ、膜厚さは通常１０Åないし５μｍの範囲で適切に選択することが望ましい。
【００３４】
前記正孔輸送層物質は、正孔輸送層に使われている公知の物質から任意のものを選択して使用できる。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などのカルバゾール誘導体、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（α−ＮＰＤ）などの芳香族縮合環を持つ通例的なアミン誘導体などが使われる。
【００３５】
前記正孔注入層及び正孔輸送層の上部には各色別発光層を形成できる。前記発光層材料は特別に制限されず、公知の材料、公知のホスト材料及びドーパント材料から任意に選択された物質を発光層材料として使用できる。
【００３６】
赤色発光層には、例えば、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、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）などが使われうる。一方、Ａｌｑ３にＤＣＪＴＢのようなドーパントをドーピングするか、Ａｌｑ３とルブレンとを共蒸着してドーパントをドーピングして形成することもでき、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）にＢＴＰＩｒまたはＲＤ ６１のようなドーパントをドーピングすることもできるなど、多様な変形例が可能である。
【００３７】
緑色発光層には、例えば、クマリン６、Ｃ５４５Ｔ、キナクリドン、Ｉｒ（ｐｐｙ）３などが使われうる。一方、ＣＢＰにドーパントとしてＩｒ（ｐｐｙ）３を使用するか、ホストとして機能するＡｌｑ３にドーパントとして機能するクマリン系物質を使用できるなど、多様な変形例が可能である。前記クマリン系ドーパントの具体的な例として、Ｃ３１４Ｓ、Ｃ３４３Ｓ、Ｃ７、Ｃ７Ｓ、Ｃ６、Ｃ６Ｓ、Ｃ３１４Ｔ、Ｃ５４５Ｔがある。
【００３８】
青色発光層には、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）、化合物（Ａ）Ｆｌｒｐｉｃ、ＣｚＴＴ、アントラセン、ＴＰＢ、ＰＰＣＰ、ＤＳＴ、ＴＰＡ、ＯＸＤ−４、ＢＢＯＴ、ＡＺＭ−ＺＮ，ナフタレン部分を含有している芳香族炭化水素化合物であるＢＨ−０１３Ｘ（出光社製）などが多様に使われうる。一方、ＩＤＥ１４０（商品名、出光社製）にドーパントとしてＩＤＥ１０５（商品名、出光社製）を使用できるなど、多様な変形例が可能である。
【００３９】
前記発光層の厚さは、２００Åないし５００Å、望ましくは３００Åないし４００Åであることが望ましい。一方、Ｒ、Ｇ、Ｂ領域のそれぞれの発光層の厚さは互いに同一または異なる。もし、発光層の厚さが２００Å未満である場合には寿命が短縮され、５００Åを超過する場合には駆動電圧上昇幅が高くなって望ましくない。
【００４０】
発光層は、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような公知の多様な方法を利用して形成でき、真空蒸着法及びスピンコーティング法によって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内で選択される。
【００４１】
前記発光層上に正孔抑制用物質を真空蒸着、またはスピンコーティングして正孔抑制層（図示せず）を選択的に形成できる。この時に使用する正孔抑制層用物質は特別に制限されないが、電子輸送能を持って発光化合物より高いイオン化ポテンシャルを持たねばらならず、代表的にビス（２−メチル−８−キノラート）−（ｐ−フェニルフェノラート）−アルミニウム（Ｂａｌｑ）、バソクプロイン（ＢＣＰ）、トリス（Ｎ−アリールベンズイミダゾール）（ＴＰＢＩ）などが使われる。
【００４２】
正孔抑制層の厚さは３０Åないし６０Å、望ましくは４０Åないし５０Åであることが望ましい。正孔抑制層の厚さが３０Å未満である場合には正孔抑制特性をよく具現できず、６０Åを超過する場合には駆動電圧が上昇するという問題点があるためである。
【００４３】
正孔抑制層は、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような公知の多様な方法を利用して形成でき、真空蒸着法及びスピンコーティング法によって正孔抑制層を形成する場合、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中で選択される。
【００４４】
前記発光層または正孔抑制層の上部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を選択的に形成する。電子輸送物質は特別に制限されず、Ａｌｑ３などを利用できる。
【００４５】
前記電子輸送層の厚さは１００Åないし４００Å、望ましくは２５０Åないし３５０Åでありうる。前記電子輸送層の厚さが１００Å未満の場合には、電子輸送速度が速過ぎて電荷均衡が崩れ、４００Åを超過する場合には駆動電圧が上昇するという問題点があるためである。
【００４６】
電子輸送層は真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような公知の多様な方法を利用して形成でき、真空蒸着法及びスピンコーティング法によって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中から選択される。
【００４７】
前記発光層、正孔抑制層または電子輸送層の上部に電子注入層を真空蒸着法またはスピンコーティング法を利用して形成できる。前記電子注入層の形成材料としては、ＢａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、Ｌｉｑなどの物質を利用できるが、これに限定されるものではない。
【００４８】
前記電子注入層の厚さは２Åないし１０Å、望ましくは２Åないし５Åでありうる。このうち、２Åないし４Åが特に適した厚さである。前記電子注入層の厚さが２Å未満の場合には効果的な電子注入層としての役割を行えず、前記電子注入層の厚さが１０Åを超過する場合には駆動電圧が高くなるという問題点があるためである。
【００４９】
前記電子注入層は、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような公知の多様な方法を利用して形成でき、真空蒸着法及びスピンコーティング法によって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中から選択される。
【００５０】
次いで、前記電子注入層の上部に第２電極用物質を蒸着して第２電極を形成することによって有機発光素子が完成される。
【００５１】
前記第２電極用物質としては、導電性の優秀な透明な金属酸化物である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが使われうる。または、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）、カルシウム（Ｃａ）−アルミニウム（Ａｌ）などを薄膜として形成することによって、反射型電極、半透明電極、または透明電極に多様に形成できる。前記第２電極をなす物質は、前記例示された金属及び金属の組み合わせに限定されるものではないということは言うまでもない。
【００５２】
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、その反対の役割ももちろん可能である。
【００５３】
以下で、前記本発明による実施例を具体的に例示するが、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
【００５４】
［実施例］
アノードは、コーニング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とを利用して各５分間超音波洗浄した後、３０分間紫外線を照射してオゾンに露出させて洗浄し、真空蒸着装置にこのガラス基板を設置した。
【００５５】
前記基板の上部に先ず第１正孔注入層として酸化モリブデンとＮＰＢとを共蒸着して５０Å厚に形成した。次いで、前記第１正孔注入層の上部にＴＣＴＡを利用して第２正孔注入層を形成した。
【００５６】
次いで、正孔輸送性化合物として４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（以下、ＮＰＢ）を３００Åの厚さに真空蒸着して正孔輸送層を形成した。
【００５７】
前記正孔輸送層の上部に公知のブルー蛍光発光体であるＤＰＶＢｉを蒸着して２００Åの厚さに発光層を形成した。
【００５８】
次いで、前記発光層の上部に電子輸送層としてＡｌｑ３を３００Åの厚さに蒸着した後、この電子輸送層の上部にハロゲン化アルカリ金属である電子注入層としてＬｉＦを１０Åの厚さに蒸着し、Ａｌを３０００Å（カソード）の厚さに真空蒸着してＬｉＦ／Ａｌ電極を形成することによって有機発光素子を製造した。
【００５９】
［比較例］
正孔注入層をＩＤＥ４０６（出光社製）を利用して一層に形成したことを除いては、実施例１と同一にして有機発光素子を製作した。
【００６０】
［評価例］
前記実施例及び比較例に対して電流−電圧特性及び輝度−電圧を評価した。図３及び４は、それぞれに対してグラフで示したものである。図５は、経時的な輝度特性に対する評価結果である。前記効率特性評価にはＰＲ６５０（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｃ．）を使用し、電流−電圧評価にはｋｅｉｔｈｌｙ２３６を使用した。
【００６１】
本発明による正孔注入層の形成材料を使用した結果、電荷の注入能力が向上して同一電流値で駆動電圧が低くなり、電流効率値が向上してこれによる輝度値が増加し、また寿命延長も確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、ディスプレイ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】
【００６３】
【図１Ａ】本発明の具現例による有機発光素子の構造を簡略に示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明の具現例による有機発光素子の構造を簡略に示す断面図である。
【図１Ｃ】本発明の具現例による有機発光素子の構造を簡略に示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の他の具現例による有機発光素子の層のＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとの差を概略的に示すエネルギーバンドダイヤグラムである。
【図２Ｂ】本発明のさらに他の具現例による有機発光素子の層のＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとの差を概略的に示すエネルギーバンドダイヤグラムである。
【図３】本発明の一具現例及び従来の有機発光素子の効率特性を測定したグラフである。
【図４】本発明の一具現例及び従来有機発光素子の電圧による輝度を測定したグラフである。
【図５】経時的な輝度特性を測定して示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機発光素子に係り、より詳細には発光効率、寿命などの特性が改善された有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、高品位有機発光素子の開発のための必須先行技術に係り、有機発光素子の消費電力低減及び寿命改善に関する。
【０００３】
有機発光素子とは、図１Ａないし図１Ｃに示したように、二つの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、有機発光素子は、高画質、早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の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、現在有機発光素子は携帯電話だけではなくその他の高品位の情報表示装置にまでその応用領域が拡張されつつある。
【０００４】
このような有機発光素子の急成長によって、学術的側面だけではなく、産業技術的側面でＴＦＴ−ＬＣＤのようなその他の情報表示素子との競争が不回避になり、既存の有機発光素子は、量的かつ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、寿命向上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状況である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来技術の問題点を解決するために、本発明が解決しようとする技術的課題は、優秀な電気的特性を持つ赤色、緑色、青色、白色などのあらゆる色の蛍光及び燐光素子に適した正孔注入層材料を含む有機膜を採用した高効率、低電圧、高輝度、長寿命の有機器発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記技術的課題を解決するために、本発明では、第１電極、第２電極、前記第１電極と前記第２電極との間に位置した発光層、前記第１電極と前記発光層との間に位置した正孔注入層を備える有機発光素子であり、前記正孔注入層は、Ｍｏ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＢからなる群から選択された元素と、Ｏ、Ｆ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択された元素とからなる第１化合物及び正孔注入層形成用有機化合物である第２化合物を含むことを特徴とする有機発光素子を提供する。
【０００７】
望ましくは、前記第１化合物及び前記第２化合物の混合比は１：１ないし３：１である。
【０００８】
また望ましくは、前記第１化合物及び第２化合物を含む正孔注入層以外にさらに他の正孔注入層をさらに含むことができる。
【０００９】
望ましくは、前記第１化合物及び第２化合物を含む第１正孔注入層と前記第２正孔注入層との厚さの比は１：９９ないし１：９である。
【００１０】
本発明による正孔注入層材料は優秀な電気的特性を持ち、赤色、緑色、青色、白色などのあらゆる色の蛍光及び燐光素子に適した正孔注入層材料であり、これを用いて高効率、低電圧、高輝度、長寿名義有機発光素子を製作できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明での正孔注入層材料は優秀な電気的特性を持ち、赤色、緑色、青色、白色などのあらゆるカラーの蛍光及び燐光素子に適した正孔注入材料であり、これを利用して高効率、低電圧、高輝度、長寿命の有機発光素子を製作できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１３】
本発明は、第１電極、第２電極、前記第１電極と前記第２電極との間に位置した発光層、前記第１電極と前記発光層との間に位置した正孔注入層を備える有機発光素子であり、前記正孔注入層は第１化合物及び第２化合物を含むが、第１化合物は、Ｍｏ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＢからなる群から選択された元素及びＯ、Ｆ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択された元素からなり、第２化合物は、通例的に使われうる正孔注入層形成用有機化合物である。
【００１４】
前記第１化合物は新規の正孔注入層形成用材料であり、本発明による有機発光素子は、前記第１化合物と前記第２化合物との混合物を含む正孔注入層を備える。
【００１５】
望ましくは、前記第１化合物は、モリブデン酸化物、マグネシウムフッ化物、マグネシウム酸化物、リチウムフッ化物、ナトリウムフッ化物、カルシウム酸化物、セシウムフッ化物、ホウ素酸化物、ストロンチウム酸化物、バリウム酸化物などである。
【００１６】
前記第２化合物としては、前述したように当業界で公知の正孔注入層形成用有機化合物が使われてよく、その例としては、銅フタロシアニン、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（ＴＣＴＡ）、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、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−イル）−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）、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）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン（ＰＦＢ）などを挙げることができる。
【００１７】
望ましくは、前記第１化合物及び前記第２化合物の混合比は、１：１ないし３：１である。第１化合物及び第２化合物の混合比が１：１未満と相対的に第１化合物の含有量比が低くて第２化合物の含有量比が高い場合、注入電圧が高くなる問題点があり、３：１を超過して相対的に第１化合物の含有量比がはるかに高くて第２化合物の含有量比が小さい場合、伝導特性が急激が向上して漏れ電流を起こすという問題点がある。
【００１８】
一般的に正孔注入障壁を少なくするために使われる物質には、純粋有機物質が使われ、この場合、電極と有機物質とのエネルギーギャップを最大限狭める目的で設計される。しかし、本発明での第１化合物を電極界面に使用すれば、Ｍｏ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＢからなる群から選択された元素の金属特性を利用でき、その場合、接触抵抗を低めて半導体化合物で使われる電極界面の特性であるオーム接触に近い特性を得ることができ、第２化合物の電気陰性度によってダイポール特性を持つか、電荷伝達を通じた電荷移動錯体（Ｃｈａｒｇｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｍｐｌｅｘ、Ｃ．Ｔ．ｃｏｍｐｌｅｘ）を形成して電気伝導度を高めることができる。
【００１９】
その結果、本発明による前記のような正孔注入層を備える有機発光素子は、デジタル駆動（定電圧駆動）時に寿命低下が最小化し、電流効率が極大化する利点を持つ。
【００２０】
図２Ａは、前記のような本発明の一具現例による有機発光素子の層のＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとの差を概略的に示すエネルギーバンドダイヤグラムである。
【００２１】
かかる構造による本発明による有機発光素子は電荷注入障壁を低めることができ、また界面の接触抵抗を減らして駆動時寿命がさらに延びうる。
【００２２】
望ましくは、本発明による有機発光素子は、前記第１化合物及び第２化合物を含む正孔注入層を第１正孔注入層とすれば、第１正孔注入層以外にさらに他の第２正孔注入層をさらに含む。
【００２３】
前記第２正孔注入層は、通例的に使われうる正孔注入層形成用有機化合物を使用して形成できる。かかる正孔注入層形成用有機化合物の例には、銅フタロシアニン、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（ＴＣＴＡ）、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、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−イル）−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）、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）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン（ＰＦＢ）などを挙げることができ、これら化合物からなる群から選択された一つ以上で第２正孔注入層を形成できる。
【００２４】
前記のように本発明の有機発光素子で正孔注入層を、第１正孔注入層及び第２正孔注入層の２層で形成する場合、前記のような効果がさらに明確に改善される。第１正孔注入層に第２正孔注入層があれば、第２正孔注入層により第１正孔注入層の注入障壁をさらに低める効果がある。このような理由は、第１正孔注入層の障壁低減は、その次の層のエネルギーレベル（ＨＯＭＯ）により決定されるためである。
【００２５】
さらに望ましくは、前記第１正孔注入層と前記第２正孔注入層との厚さの比が１：９９ないし１：９である。第１正孔注入層と第２正孔注入層の厚さとの比が１：９９未満であって、第１正孔注入層の厚さが第２正孔注入層に比べて相対的にあまりにも薄くなれば注入電圧が高くなるという問題点があり、１：９を超過して第１正孔注入層の厚さが第２正孔注入層に比べて比較的厚くなれば、伝導特性が急激に増大して漏れ電流を起こすという問題点がある。
【００２６】
図２Ｂは、前記のような本発明の他の具現例による有機発光素子として正孔注入層が２層で形成される場合の、各層のＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとの差を概略的に示すエネルギーバンドダイヤグラムである。
【００２７】
前記第１化合物は公知の多様な方法を利用して製造可能であり、これは当業者ならば容易に認識できる。
【００２８】
本発明による有機発光素子の構造は非常に多様である。
【００２９】
本発明の有機発光素子は、図１Ａないし図１Ｃに示したアノード、ホール注入層（ＨＩＬ）、ホール輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、ホール障壁層（ＨＢＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）、カソード構造の有機発光素子だけではなく、多様な構造の有機発光素子の構造が可能であり、必要に応じて１層または２層の中間層をさらに形成することも可能である。
【００３０】
以下、本発明による有機発光素子の製造方法を、図１Ａないし図１Ｃに示した有機発光素子を参照して説明する。
【００３１】
まず基板の上部に高い仕事関数を持つ第１電極用物質を蒸着法またはスパッタリング法により形成して第１電極を形成する。前記第１電極はアノードでありうる。ここで、基板としては、通例的な有機発光素子で使われる基板を使用するが、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、第１電極用物質としては、透明で伝導性の優秀な酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などを使用する。
【００３２】
次いで、前記第１電極の上部に真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような多様な方法を利用して正孔注入層（ＨＩＬ）を形成できる。例えば、前記正孔注入層物質である第１化合物及び第２化合物を共蒸着することができる。
【００３３】
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などによって異なるが、一般的に蒸着温度５０ないし５００℃、真空度１０−７ないし１０−３ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０１ないし１００Å／ｓｅｃ、膜厚さは通常１０Åないし５μｍの範囲で適切に選択することが望ましい。
【００３４】
前記正孔輸送層物質は、正孔輸送層に使われている公知の物質から任意のものを選択して使用できる。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などのカルバゾール誘導体、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（α−ＮＰＤ）などの芳香族縮合環を持つ通例的なアミン誘導体などが使われる。
【００３５】
前記正孔注入層及び正孔輸送層の上部には各色別発光層を形成できる。前記発光層材料は特別に制限されず、公知の材料、公知のホスト材料及びドーパント材料から任意に選択された物質を発光層材料として使用できる。
【００３６】
赤色発光層には、例えば、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、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）などが使われうる。一方、Ａｌｑ３にＤＣＪＴＢのようなドーパントをドーピングするか、Ａｌｑ３とルブレンとを共蒸着してドーパントをドーピングして形成することもでき、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）にＢＴＰＩｒまたはＲＤ ６１のようなドーパントをドーピングすることもできるなど、多様な変形例が可能である。
【００３７】
緑色発光層には、例えば、クマリン６、Ｃ５４５Ｔ、キナクリドン、Ｉｒ（ｐｐｙ）３などが使われうる。一方、ＣＢＰにドーパントとしてＩｒ（ｐｐｙ）３を使用するか、ホストとして機能するＡｌｑ３にドーパントとして機能するクマリン系物質を使用できるなど、多様な変形例が可能である。前記クマリン系ドーパントの具体的な例として、Ｃ３１４Ｓ、Ｃ３４３Ｓ、Ｃ７、Ｃ７Ｓ、Ｃ６、Ｃ６Ｓ、Ｃ３１４Ｔ、Ｃ５４５Ｔがある。
【００３８】
青色発光層には、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）、化合物（Ａ）Ｆｌｒｐｉｃ、ＣｚＴＴ、アントラセン、ＴＰＢ、ＰＰＣＰ、ＤＳＴ、ＴＰＡ、ＯＸＤ−４、ＢＢＯＴ、ＡＺＭ−ＺＮ，ナフタレン部分を含有している芳香族炭化水素化合物であるＢＨ−０１３Ｘ（出光社製）などが多様に使われうる。一方、ＩＤＥ１４０（商品名、出光社製）にドーパントとしてＩＤＥ１０５（商品名、出光社製）を使用できるなど、多様な変形例が可能である。
【００３９】
前記発光層の厚さは、２００Åないし５００Å、望ましくは３００Åないし４００Åであることが望ましい。一方、Ｒ、Ｇ、Ｂ領域のそれぞれの発光層の厚さは互いに同一または異なる。もし、発光層の厚さが２００Å未満である場合には寿命が短縮され、５００Åを超過する場合には駆動電圧上昇幅が高くなって望ましくない。
【００４０】
発光層は、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような公知の多様な方法を利用して形成でき、真空蒸着法及びスピンコーティング法によって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内で選択される。
【００４１】
前記発光層上に正孔抑制用物質を真空蒸着、またはスピンコーティングして正孔抑制層（図示せず）を選択的に形成できる。この時に使用する正孔抑制層用物質は特別に制限されないが、電子輸送能を持って発光化合物より高いイオン化ポテンシャルを持たねばらならず、代表的にビス（２−メチル−８−キノラート）−（ｐ−フェニルフェノラート）−アルミニウム（Ｂａｌｑ）、バソクプロイン（ＢＣＰ）、トリス（Ｎ−アリールベンズイミダゾール）（ＴＰＢＩ）などが使われる。
【００４２】
正孔抑制層の厚さは３０Åないし６０Å、望ましくは４０Åないし５０Åであることが望ましい。正孔抑制層の厚さが３０Å未満である場合には正孔抑制特性をよく具現できず、６０Åを超過する場合には駆動電圧が上昇するという問題点があるためである。
【００４３】
正孔抑制層は、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような公知の多様な方法を利用して形成でき、真空蒸着法及びスピンコーティング法によって正孔抑制層を形成する場合、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中で選択される。
【００４４】
前記発光層または正孔抑制層の上部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を選択的に形成する。電子輸送物質は特別に制限されず、Ａｌｑ３などを利用できる。
【００４５】
前記電子輸送層の厚さは１００Åないし４００Å、望ましくは２５０Åないし３５０Åでありうる。前記電子輸送層の厚さが１００Å未満の場合には、電子輸送速度が速過ぎて電荷均衡が崩れ、４００Åを超過する場合には駆動電圧が上昇するという問題点があるためである。
【００４６】
電子輸送層は真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような公知の多様な方法を利用して形成でき、真空蒸着法及びスピンコーティング法によって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中から選択される。
【００４７】
前記発光層、正孔抑制層または電子輸送層の上部に電子注入層を真空蒸着法またはスピンコーティング法を利用して形成できる。前記電子注入層の形成材料としては、ＢａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、Ｌｉｑなどの物質を利用できるが、これに限定されるものではない。
【００４８】
前記電子注入層の厚さは２Åないし１０Å、望ましくは２Åないし５Åでありうる。このうち、２Åないし４Åが特に適した厚さである。前記電子注入層の厚さが２Å未満の場合には効果的な電子注入層としての役割を行えず、前記電子注入層の厚さが１０Åを超過する場合には駆動電圧が高くなるという問題点があるためである。
【００４９】
前記電子注入層は、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような公知の多様な方法を利用して形成でき、真空蒸着法及びスピンコーティング法によって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中から選択される。
【００５０】
次いで、前記電子注入層の上部に第２電極用物質を蒸着して第２電極を形成することによって有機発光素子が完成される。
【００５１】
前記第２電極用物質としては、導電性の優秀な透明な金属酸化物である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが使われうる。または、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）、カルシウム（Ｃａ）−アルミニウム（Ａｌ）などを薄膜として形成することによって、反射型電極、半透明電極、または透明電極に多様に形成できる。前記第２電極をなす物質は、前記例示された金属及び金属の組み合わせに限定されるものではないということは言うまでもない。
【００５２】
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、その反対の役割ももちろん可能である。
【００５３】
以下で、前記本発明による実施例を具体的に例示するが、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
【００５４】
［実施例］
アノードは、コーニング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とを利用して各５分間超音波洗浄した後、３０分間紫外線を照射してオゾンに露出させて洗浄し、真空蒸着装置にこのガラス基板を設置した。
【００５５】
前記基板の上部に先ず第１正孔注入層として酸化モリブデンとＮＰＢとを共蒸着して５０Å厚に形成した。次いで、前記第１正孔注入層の上部にＴＣＴＡを利用して第２正孔注入層を形成した。
【００５６】
次いで、正孔輸送性化合物として４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（以下、ＮＰＢ）を３００Åの厚さに真空蒸着して正孔輸送層を形成した。
【００５７】
前記正孔輸送層の上部に公知のブルー蛍光発光体であるＤＰＶＢｉを蒸着して２００Åの厚さに発光層を形成した。
【００５８】
次いで、前記発光層の上部に電子輸送層としてＡｌｑ３を３００Åの厚さに蒸着した後、この電子輸送層の上部にハロゲン化アルカリ金属である電子注入層としてＬｉＦを１０Åの厚さに蒸着し、Ａｌを３０００Å（カソード）の厚さに真空蒸着してＬｉＦ／Ａｌ電極を形成することによって有機発光素子を製造した。
【００５９】
［比較例］
正孔注入層をＩＤＥ４０６（出光社製）を利用して一層に形成したことを除いては、実施例１と同一にして有機発光素子を製作した。
【００６０】
［評価例］
前記実施例及び比較例に対して電流−電圧特性及び輝度−電圧を評価した。図３及び４は、それぞれに対してグラフで示したものである。図５は、経時的な輝度特性に対する評価結果である。前記効率特性評価にはＰＲ６５０（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｃ．）を使用し、電流−電圧評価にはｋｅｉｔｈｌｙ２３６を使用した。
【００６１】
本発明による正孔注入層の形成材料を使用した結果、電荷の注入能力が向上して同一電流値で駆動電圧が低くなり、電流効率値が向上してこれによる輝度値が増加し、また寿命延長も確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、ディスプレイ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】
【００６３】
【図１Ａ】本発明の具現例による有機発光素子の構造を簡略に示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明の具現例による有機発光素子の構造を簡略に示す断面図である。
【図１Ｃ】本発明の具現例による有機発光素子の構造を簡略に示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の他の具現例による有機発光素子の層のＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとの差を概略的に示すエネルギーバンドダイヤグラムである。
【図２Ｂ】本発明のさらに他の具現例による有機発光素子の層のＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとの差を概略的に示すエネルギーバンドダイヤグラムである。
【図３】本発明の一具現例及び従来の有機発光素子の効率特性を測定したグラフである。
【図４】本発明の一具現例及び従来有機発光素子の電圧による輝度を測定したグラフである。
【図５】経時的な輝度特性を測定して示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極、第２電極、前記第１電極と前記第２電極との間に位置した発光層、前記第１電極と前記発光層との間に位置した正孔注入層を備える有機発光素子であり、前記正孔注入層は、Ｍｏ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＢからなる群から選択された元素と、Ｏ、Ｆ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択された元素とからなる第１化合物、及び正孔注入層形成用有機化合物である第２化合物を含むことを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】
前記第２化合物は、銅フタロシアニン、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（ＴＣＴＡ）、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、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−イル）−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）、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−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン（ＰＦＢ）からなる群から選択された一つ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３】
前記第１化合物及び前記第２化合物の混合比が１：１ないし３：１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４】
前記第１化合物として表示される化合物はモリブデン酸化物、マグネシウムフッ化物、マグネシウム酸化物、リチウムフッ化物、ナトリウムフッ化物、カルシウム酸化物、セシウムフッ化物、ホウ素酸化物、ストロンチウム酸化物及びバリウム酸化物からなる群から選択された一つ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】
前記第１化合物及び第２化合物を含む正孔注入層を第１正孔注入層に含め、また第１正孔注入層以外に他の第２正孔注入層をさらに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６】
前記第１化合物及び第２化合物を含む第１正孔注入層と前記第２正孔注入層との厚さの比が１：９９ないし１：９であることを特徴とする請求項５に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記第２正孔注入層は、銅フタロシアニン、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（ＴＣＴＡ）、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、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−イル）−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）、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−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン（ＰＦＢ）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５に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記素子は、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、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をさらに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９】
前記素子は、第１電極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極、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電極または第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造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１】
第１電極、第２電極、前記第１電極と前記第２電極との間に位置した発光層、前記第１電極と前記発光層との間に位置した正孔注入層を備える有機発光素子であり、前記正孔注入層は、Ｍｏ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＢからなる群から選択された元素と、Ｏ、Ｆ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択された元素とからなる第１化合物、及び正孔注入層形成用有機化合物である第２化合物を含むことを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】
前記第２化合物は、銅フタロシアニン、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（ＴＣＴＡ）、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、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−イル）−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）、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−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン（ＰＦＢ）からなる群から選択された一つ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３】
前記第１化合物及び前記第２化合物の混合比が１：１ないし３：１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４】
前記第１化合物として表示される化合物はモリブデン酸化物、マグネシウムフッ化物、マグネシウム酸化物、リチウムフッ化物、ナトリウムフッ化物、カルシウム酸化物、セシウムフッ化物、ホウ素酸化物、ストロンチウム酸化物及びバリウム酸化物からなる群から選択された一つ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】
前記第１化合物及び第２化合物を含む正孔注入層を第１正孔注入層に含め、また第１正孔注入層以外に他の第２正孔注入層をさらに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６】
前記第１化合物及び第２化合物を含む第１正孔注入層と前記第２正孔注入層との厚さの比が１：９９ないし１：９であることを特徴とする請求項５に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記第２正孔注入層は、銅フタロシアニン、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（ＴＣＴＡ）、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、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−イル）−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）、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−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン（ＰＦＢ）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５に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記素子は、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、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をさらに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９】
前記素子は、第１電極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極、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電極または第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造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。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−８８５２５（Ｐ２００９−８８５２５Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４９２０４（Ｐ２００８−２４９２０４）
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【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４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]