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電極と、第２電極と、キャリア輸送層及び発光層を含み、第１電極及び第２電極間に介在された有機膜と、を具備した有機発光素子であり、該発光層及び該キャリア輸送層に存在する材料が同じである有機発光素子である。
【解決手段】第１電極と、第２電極と、キャリア輸送層及び発光層を含み、第１電極及び第２電極間に介在された有機膜と、を具備した有機発光素子であり、該発光層及び該キャリア輸送層に存在する材料が同じであ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、有機発光素子に係り、さらに詳細には、第１電極と、第２電極と、該第１電極及び第２電極間に介在された有機膜として、キャリア輸送層及び発光層と、を含む有機発光素子であり、該発光層及び前記キャリア輸送層に存在する材料が同じである有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）は、ディスプレイや照明への応用の観点から、活発に研究されている開発対象である。有機発光素子は、カソードから注入された電子と、アノードから注入された正孔とが発光層で再結合して発光する注入型発光素子である。従って、素子構造は、注入された電子と正孔とが再結合しやすい構造を有する。すなわち、例えば、アノード上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、カソードが積層される構造を有し、各層の機能は分離されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の一側面は、発光効率が向上し、かつ駆動電圧が低い有機発光素子を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一側面によって、第１電極と、第２電極と、前記第１電極及び第２電極間に介在された有機膜として、キャリア輸送層及び発光層と、を含む有機発光素子であり、前記発光層に存在する比率が最も大きい材料と、前記発光層に隣接し、前記発光層と界面を有する前記キャリア輸送層に存在する比率が最も大きい材料とが同じである有機発光素子が提供される。
【０００５】
本発明の一具現例によれば、前記同じ材料は、金属錯体でありうる。
【０００６】
本発明の一具現例によれば、前記同じ材料は、金属錯体であり、中心金属元素は、ベリリウム、アルミニウムまたは亜鉛でありうる。
【０００７】
本発明の一具現例によれば、前記同じ材料は、ビス（１０−ベンゾキノレート）ベリリウムでありうる。
【０００８】
本発明の一具現例によれば、前記同じ材料は、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（パラ−フェニルフェノラート）アルミニウム（ＩＩＩ）（ＢＡｌｑ）でありうる。
【０００９】
本発明の一具現例によれば、前記同じ材料は、ビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾレート）亜鉛（ＺｎＢＴＺ）でありうる。
【００１０】
本発明の一具現例によれば、前記同じ材料は、ビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾキサゾレート）亜鉛（ＺｎＰＢＯ）でありうる。
【００１１】
本発明の一具現例によれば、前記素子は、第１電極／正孔注入層／発光層／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／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、第１電極／正孔注入層／電荷発生層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極、または第１電極／正孔注入層／電荷発生層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一具現例による有機発光素子では、電子輸送層と発光層のホストとを同じ材料にすることによって、界面でのエネルギー障壁を低くすることができ、良好な特性の素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一具現例による有機発光素子の構造を示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１５】
本発明の一具現例による有機発光素子は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極及び第２電極間に介在された有機膜として、キャリア輸送層及び発光層と、を含み、前記発光層に存在する比率が最も大きい材料と、前記発光層に隣接し、前記発光層と界面を有する前記キャリア輸送層に存在する比率が最も大きい材料とが同一である。
【００１６】
有機発光素子の積層構造は、すぐれた有機材料と、その材料の配置とを最適化するように積層することにより、発光効率の向上、駆動電圧の低減を達成し、すぐれた特性を有したパネルを具現するための手段になる。
【００１７】
現在、市場において、ＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）との特性競争が激烈になっており、産業面において有機発光素子を発展させるために、さらなる特性の改善が要求されている状況である。このような要求に応えるためには、すぐれた有機材料をサーチングし、かつ素子構造を最適化することが必須である。
【００１８】
有機発光素子の積層構造は、機能面から見て、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）のように分かれている。大別すれば、発光層と、キャリア輸送層（正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層）とすることができる。このように、各層に機能を分離するのは、カソードに近い層、またはアノードに近い層において、有機層内の多数キャリアが異なるためである。すなわち、カソードに近い層では、電子が豊富であり、アノードに近い層では、正孔が豊富である。従って、それに対応するように、アノードに近い層（正孔注入層、正孔輸送層）では、正孔移動度が高い材料、カソードに近い層（電子注入層、電子輸送層）では、電子移動度が高い材料が利用される。また、アノードとカソードとの中間に位置する発光層には、バイポーラの材料が使われる。
【００１９】
有機層の各層は、カソード側であるか、あるいはアノード側であるかによって、そしてキャリアに対する要求性能が異なるために、単一材料をもってしては、ほとんど素子を構成できない。従って、各キャリア層に係わる性能によって、複数の異なる材料が選択され、それが最適場所に配されるように、素子構造が設計される。
【００２０】
しかし、性質が異なる複数の材料によって各層が構成されていることは、当然のこととして、そこに複数の界面が存在することになる。性質が異なる材料では、各材料のエネルギー準位（ＨＯＭＯ（ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）、ＬＵＭＯ（ｌｏｗｅｓｔ ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ））が異なる。従って、隣接する各層のＨＯＭＯとＬＵＭＯとの位置がずれ、それが各キャリアが次の層に注入されることを阻害する要因になる。このようなことが、駆動電圧を上昇させ、発光効率を低減させ、素子寿命を短縮させることによって、有機発光素子に好ましくない影響を与えている。
【００２１】
本発明の一具現例による有機発光素子は、このような点を考慮し、同じ材料でもって、隣接する層を構成することを特徴とする。それにより、各層間のキャリア移動に対する障害が発生せず、すぐれた特性を示す有機発光素子を得ることができる。
【００２２】
本発明の一具現例によれば、このような同じ材料は、金属錯体でありうる。
【００２３】
本発明の他の具現例によれば、前記同じ材料は、金属錯体であり、中心金属元素は、ベリリウム、アルミニウムまたは亜鉛でありうる。
【００２４】
本発明の一具現例によれば、前記同じ材料は、さらに具体的には、ビス（１０−ベンゾキノレート）ベリリウム（ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（パラ−フェニルフェノラート）アルミニウム（ＩＩＩ）（ＢＡｌｑ）、ビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾレート）亜鉛（ＺｎＢＴＺ）またはビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾキサゾレート）亜鉛（ＺｎＰＢＯ）でありうる（ただし、前記材料がトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）である場合は除く）。
【００２５】
【化１】
【００２６】
一方、前記第１電極はアノードであり、前記第２電極はカソードであり、これとは反対極性になることも可能である。
【００２７】
前述のような有機発光素子は、必要に応じて、前記有機膜が、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のうち１層以上の層をさらに具備することが可能であり、必要に応じて、前記有機膜の各層は、２層に形成することも可能である。
【００２８】
例えば、本発明の一具現例による有機発光素子は、第１電極／正孔注入層／発光層／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／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、第１電極／正孔注入層／電荷発生層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極、または第１電極／正孔注入層／電荷発生層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有することができる。または前記有機発光素子は、第１電極／正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する単一膜／発光層／電子輸送層／第２電極、または第１電極／正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する単一膜／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有することができる。
【００２９】
本発明の一具現例による有機発光素子は、前面発光型、背面発光型などの多様な構造に適用可能である。
【００３０】
以下、本発明による有機発光素子の製造方法について、図１に図示された有機発光素子を参照しつつ、述べることとする。図１の有機発光素子は、基板、第１電極（アノード）、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層及び第２電極（カソード）を具備している。
【００３１】
まず、基板上部に、大きい仕事関数を有する第１電極用物質を、蒸着法またはスパッタリング法などによって形成し、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、一般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すぐれるガラス基板または透明プラスチック基板が望ましい。第１電極用物質としては、伝導性にすぐれ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）、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇなどを利用でき、透明電極または反射電極として形成されうる。
【００３２】
次に、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（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法などの多様な方法を利用し、正孔注入層を形成できる。
【００３３】
真空蒸着法によって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の範囲で適切に選択することが望ましい。
【００３４】
スピン・コーティング法によって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２，０００ｒｐｍないし５，０００ｒｐｍのコーティング速度、コーティング後の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することが望ましい。
【００３５】
前記正孔注入層物質としては、公知の正孔注入材料を使用できるが、例えば、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物、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）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）、４，４’，４”−トリス｛Ｎ，Ｎジフェニルアミノ｝トリフェニルアミン（ＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（２−ＴＮＡＴＡ）、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）、またはポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホネート）（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ）などを使用できるが、これらに限定されるものではない。
【００３６】
【化２】
【００３７】
前記正孔注入層の厚みは、約１００Åないし１０，０００Å、望ましくは、１００Åないし１，０００Åでありうる。前記正孔注入層の厚みが前記範囲を満足する場合、駆動電圧の上昇なしに、優秀な正孔注入特性を得ることができる。
【００３８】
次に、前記正孔注入層の上部に、真空蒸着法、スピン・コーティング法、キャスト法、ＬＢ法などの多様な方法を利用し、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って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で選択される。
【００３９】
前記正孔輸送層物質は、公知の正孔輸送層物質を利用できるが、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のようなカルバゾール誘導体；Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（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）などの芳香族縮合環を有するアミン誘導体などを使用できる。例えば、（４，４−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン）（ＴＣＴＡ）の場合、正孔輸送の役割以外にも、発光層から励起子が拡散することを防止する役割を行うことができる。
【００４０】
【化３】
【００４１】
前記正孔輸送層の厚みは、約５０Åないし１，０００Å、望ましくは、１００Åないし６００Åでありうる。前記正孔輸送層の厚みが前述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な正孔輸送特性を得ることができる。
【００４２】
次に、前記正孔輸送層の上部に、真空蒸着法、スピン・コーティング法、キャスト法、ＬＢ法などの方法を利用し、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って発光層を形成する場合、その蒸着条件は、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で選択される。
【００４３】
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できる。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リン光ドーパントをいずれも使用できる。
【００４４】
例えば、ホストとしては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン（ＡＤＮ）またはジスチリルアリーレン（ＤＳＡ）などを使用できるが、これらに限定されるものではない。
【００４５】
一方、公知の赤色ドーパントとして、ＰｔＯＥＰ、Ｉｒ（ｐｉｑ）３、Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）、４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−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）などを利用できるが、これらに限定されるものではない。
【００４６】
【化４】
【００４７】
また、公知の緑色ドーパントとして、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（ｐｐｙ＝フェニルピリジン）、Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｍｐｙｐ）３、１０−（２−ベンゾチアゾリル）−２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−（１）ベンゾピロピラノ（６，７−８−ｉ，ｊ）キノリジン−１１−オン（Ｃ５４５Ｔ）などを利用できるが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
【化５】
【００４９】
一方、公知の青色ドーパントとして、Ｆ２Ｉｒｐｉｃ、（Ｆ２ｐｐｙ）２Ｉｒ（ｔｍｄ）、Ｉｒ（ｄｆｐｐｚ）３、ｔｅｒ−フルオレン、４，４’−ビス（４−ジフェニルアミノスチリル）ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（ＴＢＰ）などを利用できるが、これらに限定されるものではない。
【００５０】
【化６】
【００５１】
前記ドーパントの含有量は、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は、１００重量部である）を基準として、０．１ないし２０重量部、特に０．５〜１２重量部であることが望ましい。ドーパントの含有量が前記範囲を満足するならば、濃度消光現象が実質的に防止されうる。
【００５２】
前記発光層の厚みは、約１００Åないし１，０００Å、望ましくは、２００Åないし６００Åでありうる。前記発光層の厚み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、優秀な発光特性を得ることができる。
【００５３】
発光層がリン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（図１には図示せず）。このときに使用できる正孔阻止層物質は、特別に制限されるものではなく、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、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）のようなフェナントロリン誘導体、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（ｐ−フェニルフェノラート）−アルミニウム（ＢＡｌｑ）などを利用できる。
【００５４】
前記正孔阻止層の厚みは、約５０Åないし１，０００Å、望ましくは、１００Åないし３００Åでありうる。前記正孔阻止層の厚みが５０Å未満である場合、正孔阻止特性が低下し、前記正孔阻止層の厚みが１，０００Åを超える場合、駆動電圧が上昇しうるのである。
【００５５】
次に、電子輸送層を、真空蒸着法またはスピン・コーティング法、キャスト法などの多様な方法を利用して形成する。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で選択される。
【００５６】
前記電子輸送層物質は、公知の電子輸送層の形成材料のうちから任意に選択されうる。例えば、その例としては、Ａｌｑ３、ＢＡｌｑのようなキノリン誘導体；１，２，４−トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）のような公知の材料を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【００５７】
【化７】
【００５８】
前記電子輸送層の厚みは、約１００Åないし１，０００Å、望ましくは、１００Åないし５００Åでありうる。前記電子輸送層の厚みが前述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な電子輸送特性を得ることができる。
【００５９】
また、電子輸送層の上部に、カソードからの電子の注入を容易にする機能を有する物質である電子注入層が積層されうる。
【００６０】
電子注入層物質としてはＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯのような電子注入層の形成材料として公知の任意の物質を利用できる。前記電子注入層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で選択される。
【００６１】
前記電子注入層の厚みは、約１Åないし１００Å、望ましくは、５Åないし９０Åでありうる。前記電子注入層の厚みが前述の範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な電子注入特性を得ることができる。
【００６２】
最後に、電子注入層の上部に、真空蒸着法やスパッタリング法などの方法を利用し、第２電極を形成できる。前記第２電極は、アノードまたはカソードとして使われうる。前記第２電極形成用物質としては、小さい仕事関数を有する金属、合金、導電性化合物及びそれらの混合物を使用することができる。具体的な例として、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）等を挙げることができる。また、前面発光素子を得るために、ＩＴＯ、ＩＺＯを使用した透明アノードを使用することもできる。
【００６３】
前述の有機発光素子の製造方法において、発光層と、該発光層と接するキャリア輸送層（例えば、電子輸送層または正孔輸送層）とに存在する比率が最も大きい材料が同一であるということはいうまでもない。
【００６４】
以下、本発明の実施例を具体的に例示するが、本発明が下記の実施例に限定されるということを意味するものではない。
【００６５】
実施例１
ＩＴＯ／ＮＰＢ（７００Å）／ヘキサアザトリフェニレン ヘキサカルボニトリル（ＨＡＴ−ＣＮ６）（５０Å）／ＮＰＢ（１，５５０Å）／ＢｅＢｑ２＋２％Ｉｒ（ｐｉｑ）３（４００Å）／ＢｅＢｑ２（３００Å）／Ｌｉｑ（５Å）／ＭｇＡｇ（１５０Å）
【００６６】
アノードは、コーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ）１５Ωｃｍ２（１，２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切り、イソプロピルアルコールと純水とを利用し、それぞれ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、真空蒸着装置に該ガラス基板を載置する。
【００６７】
前記基板上部に、まず正孔注入層として公知の物質である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）を真空蒸着し、７００Å厚に形成した後、次に電荷発生性化合物として、公知の物質であるＨＡＴ−ＣＮ６を５０Å厚に真空蒸着した後、続けてＮＰＢを１，５５０Å厚に真空蒸着して正孔輸送層を形成する。
【００６８】
前記正孔輸送層の上部に、ＢｅＢｑ２及びＩｒ（ｐｉｑ）３を、重量比９８：２で同時蒸着し、４００Å厚に発光層を形成する。
【００６９】
次に、前記発光層の上部に、電子輸送層として、ＢｅＢｑ２を３００Å厚に蒸着した後、該電子輸送層の上部に、ハロゲン化アルカリ金属であるＬｉｑを電子注入層として、５Å厚に蒸着し、ＭｇＡｇを１５０Å（カソード電極）厚に真空蒸着して電極を形成することによって、有機発光素子を製造する。
【００７０】
該素子は、電流密度４．９ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧４．２Ｖを示し、色座標は（０．６６７，０．３３９）であり、発光効率は２９．６ｃｄ／Ａであった。
【００７１】
実施例２
ＩＴＯ／ＮＰＢ（７００Å）／ＨＡＴ−ＣＮ６（５０Å）／ＮＰＢ（１，５５０Å）／ＢＡｌｑ＋３５％Ｉｒ（ｐｉｑ）３（２００Å）／ＢＡｌｑ（３００Å）／Ｌｉｑ（５Å）／ＭｇＡｇ（１５０Å）
【００７２】
発光層の形成時に、ＢｅＢｑ２及びＩｒ（ｐｉｑ）３の代わりに、ＢＡｌｑ及びＩｒ（ｐｉｑ）３を重量比６５：３５で同時蒸着し、電子輸送層としてＢｅＢｑ２の代わりに、ＢＡｌｑを蒸着させたことを除いては、実施例１と同一に行って有機発光素子を製作する。
【００７３】
該素子は、電流密度５．２ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧４．８Ｖを示し、色座標は（０．６６５，０．３３４）であり、発光効率は２５．５ｃｄ／Ａであった。
【００７４】
実施例３
ＩＴＯ／ＮＰＢ（７５０Å）／ＮＰＢ（１，１００Å）／ＺｎＢＴＺ＋Ｃｏｕｍａｒｉｎ Ｃ−５４５ ５％（２００Å）／ＺｎＢＴＺ＋Ｌｉｑ４０％（３００Å）／Ｌｉｑ（５Å）／ＭｇＡｇ（１５０Å）
【００７５】
発光層の形成時に、ＢｅＢｑ２及びＩｒ（ｐｉｑ）３の代わりに、ＺｎＢＴＺ及びＣｏｕｍａｒｉｎ Ｃ−５４５を重量比９５：５で同時蒸着し、電子輸送層としてＢｅＢｑ２の代わりに、ＺｎＢＴＺ及びＬｉｑを重量比６０：４０で同時蒸着させ、正孔注入層としてＮＰＢを７５０Å厚に形成し、正孔輸送層としてＮＰＢを１，１００Å厚に形成し、ＨＡＴ−ＣＮ６を蒸着しないことを除いては、実施例１と同じ方式で有機発光素子を製作する。
【００７６】
該素子は、電流密度５．０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧４．５Ｖを示し、蛍光ｇｒｅｅｎの色座標は（０．３１４，０．６６２）であり、発光効率は２５．１ｃｄ／Ａであった。
【００７７】
実施例４
ＩＴＯ／ＮＰＢ（７００Å）／ＨＡＴ−ＣＮ６（５０Å）／ＮＰＢ（８５０Å）／ＺｎＰＢＯ＋ペリレンＴＢＰ３％（２００Å）／ＺｎＰＢＯ（３００Å）／Ｌｉｑ（５Å）／ＭｇＡｇ（１５０Å）
【００７８】
発光層の形成時に、ＢｅＢｑ２及びＩｒ（ｐｉｑ）３の代わりに、ＺｎＰＢＯ及びペリレンＴＢＰを、重量比９７：３で同時蒸着し、電子輸送層としてＢｅＢｑ２の代わりに、ＺｎＰＢＯを蒸着させたことを除いては、実施例１と同一に行って有機発光素子を製作する。
【００７９】
該素子は、電流密度１６．６ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧４．９Ｖを示し、色座標は（０．１４，０．０６）であり、発光効率は２．９ｃｄ／Ａであった。
【００８０】
比較例
ＩＴＯ／ＮＰＢ（７００Å）／ＨＡＴ−ＣＮ６（５０Å）／ＮＰＢ（１，５５０Å）／ＢｅＢｑ２＋２％Ｉｒ（ｐｉｑ）３（４００Å）／ＴＡＺ（３００Å）／Ｌｉｑ（５Å）／ＭｇＡｇ（１５０Å）
【００８１】
アノードは、コーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ）１５Ωｃｍ２（１，２００Å）のＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切り、イソプロピルアルコールと純水とを利用し、それぞれ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、真空蒸着装置に該ガラス基板を載置する。
【００８２】
前記基板上部に、まず正孔注入層として公知の物質であるＮＰＢを真空蒸着し、７００Å厚に形成した後、次に電荷発生性化合物として、公知の物質であるＨＡＴ−ＣＮ６を５０Å厚に真空蒸着した後、続けてＮＰＢを１，５５０Å厚に真空蒸着し、正孔輸送層を形成する。
【００８３】
次に、前記発光層の上部に、電子輸送層としてＴＡＺを３００Å厚に蒸着した後、該電子輸送層の上部に、Ｌｉｑを電子注入層として５Å厚に蒸着し、ＭｇＡｇを１５０Å厚に真空蒸着してカソード電極を形成することによって、有機発光素子を製造する。
【００８４】
該素子は、電流密度６．７ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧７．２Ｖを示し、色座標は（０．６６６，０．３３８）であり、発光効率は１９．２ｃｄ／Ａであった。
【００８５】
実施例１ないし４及び比較例の有機発光素子の駆動電圧、色座標及び発光効率を、下記表１に示した。
【００８６】
【表１】
【００８７】
前記表１を参照すれば、実施例１ないし４の有機発光素子が、比較例の有機発光素子よりすぐれているということが分かる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子に係り、さらに詳細には、第１電極と、第２電極と、該第１電極及び第２電極間に介在された有機膜として、キャリア輸送層及び発光層と、を含む有機発光素子であり、該発光層及び前記キャリア輸送層に存在する材料が同じである有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）は、ディスプレイや照明への応用の観点から、活発に研究されている開発対象である。有機発光素子は、カソードから注入された電子と、アノードから注入された正孔とが発光層で再結合して発光する注入型発光素子である。従って、素子構造は、注入された電子と正孔とが再結合しやすい構造を有する。すなわち、例えば、アノード上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、カソードが積層される構造を有し、各層の機能は分離されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の一側面は、発光効率が向上し、かつ駆動電圧が低い有機発光素子を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一側面によって、第１電極と、第２電極と、前記第１電極及び第２電極間に介在された有機膜として、キャリア輸送層及び発光層と、を含む有機発光素子であり、前記発光層に存在する比率が最も大きい材料と、前記発光層に隣接し、前記発光層と界面を有する前記キャリア輸送層に存在する比率が最も大きい材料とが同じである有機発光素子が提供される。
【０００５】
本発明の一具現例によれば、前記同じ材料は、金属錯体でありうる。
【０００６】
本発明の一具現例によれば、前記同じ材料は、金属錯体であり、中心金属元素は、ベリリウム、アルミニウムまたは亜鉛でありうる。
【０００７】
本発明の一具現例によれば、前記同じ材料は、ビス（１０−ベンゾキノレート）ベリリウムでありうる。
【０００８】
本発明の一具現例によれば、前記同じ材料は、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（パラ−フェニルフェノラート）アルミニウム（ＩＩＩ）（ＢＡｌｑ）でありうる。
【０００９】
本発明の一具現例によれば、前記同じ材料は、ビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾレート）亜鉛（ＺｎＢＴＺ）でありうる。
【００１０】
本発明の一具現例によれば、前記同じ材料は、ビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾキサゾレート）亜鉛（ＺｎＰＢＯ）でありうる。
【００１１】
本発明の一具現例によれば、前記素子は、第１電極／正孔注入層／発光層／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／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、第１電極／正孔注入層／電荷発生層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極、または第１電極／正孔注入層／電荷発生層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一具現例による有機発光素子では、電子輸送層と発光層のホストとを同じ材料にすることによって、界面でのエネルギー障壁を低くすることができ、良好な特性の素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一具現例による有機発光素子の構造を示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１５】
本発明の一具現例による有機発光素子は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極及び第２電極間に介在された有機膜として、キャリア輸送層及び発光層と、を含み、前記発光層に存在する比率が最も大きい材料と、前記発光層に隣接し、前記発光層と界面を有する前記キャリア輸送層に存在する比率が最も大きい材料とが同一である。
【００１６】
有機発光素子の積層構造は、すぐれた有機材料と、その材料の配置とを最適化するように積層することにより、発光効率の向上、駆動電圧の低減を達成し、すぐれた特性を有したパネルを具現するための手段になる。
【００１７】
現在、市場において、ＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）との特性競争が激烈になっており、産業面において有機発光素子を発展させるために、さらなる特性の改善が要求されている状況である。このような要求に応えるためには、すぐれた有機材料をサーチングし、かつ素子構造を最適化することが必須である。
【００１８】
有機発光素子の積層構造は、機能面から見て、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）のように分かれている。大別すれば、発光層と、キャリア輸送層（正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層）とすることができる。このように、各層に機能を分離するのは、カソードに近い層、またはアノードに近い層において、有機層内の多数キャリアが異なるためである。すなわち、カソードに近い層では、電子が豊富であり、アノードに近い層では、正孔が豊富である。従って、それに対応するように、アノードに近い層（正孔注入層、正孔輸送層）では、正孔移動度が高い材料、カソードに近い層（電子注入層、電子輸送層）では、電子移動度が高い材料が利用される。また、アノードとカソードとの中間に位置する発光層には、バイポーラの材料が使われる。
【００１９】
有機層の各層は、カソード側であるか、あるいはアノード側であるかによって、そしてキャリアに対する要求性能が異なるために、単一材料をもってしては、ほとんど素子を構成できない。従って、各キャリア層に係わる性能によって、複数の異なる材料が選択され、それが最適場所に配されるように、素子構造が設計される。
【００２０】
しかし、性質が異なる複数の材料によって各層が構成されていることは、当然のこととして、そこに複数の界面が存在することになる。性質が異なる材料では、各材料のエネルギー準位（ＨＯＭＯ（ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）、ＬＵＭＯ（ｌｏｗｅｓｔ ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ））が異なる。従って、隣接する各層のＨＯＭＯとＬＵＭＯとの位置がずれ、それが各キャリアが次の層に注入されることを阻害する要因になる。このようなことが、駆動電圧を上昇させ、発光効率を低減させ、素子寿命を短縮させることによって、有機発光素子に好ましくない影響を与えている。
【００２１】
本発明の一具現例による有機発光素子は、このような点を考慮し、同じ材料でもって、隣接する層を構成することを特徴とする。それにより、各層間のキャリア移動に対する障害が発生せず、すぐれた特性を示す有機発光素子を得ることができる。
【００２２】
本発明の一具現例によれば、このような同じ材料は、金属錯体でありうる。
【００２３】
本発明の他の具現例によれば、前記同じ材料は、金属錯体であり、中心金属元素は、ベリリウム、アルミニウムまたは亜鉛でありうる。
【００２４】
本発明の一具現例によれば、前記同じ材料は、さらに具体的には、ビス（１０−ベンゾキノレート）ベリリウム（ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（パラ−フェニルフェノラート）アルミニウム（ＩＩＩ）（ＢＡｌｑ）、ビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾレート）亜鉛（ＺｎＢＴＺ）またはビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾキサゾレート）亜鉛（ＺｎＰＢＯ）でありうる（ただし、前記材料がトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）である場合は除く）。
【００２５】
【化１】
【００２６】
一方、前記第１電極はアノードであり、前記第２電極はカソードであり、これとは反対極性になることも可能である。
【００２７】
前述のような有機発光素子は、必要に応じて、前記有機膜が、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のうち１層以上の層をさらに具備することが可能であり、必要に応じて、前記有機膜の各層は、２層に形成することも可能である。
【００２８】
例えば、本発明の一具現例による有機発光素子は、第１電極／正孔注入層／発光層／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／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、第１電極／正孔注入層／電荷発生層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極、または第１電極／正孔注入層／電荷発生層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有することができる。または前記有機発光素子は、第１電極／正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する単一膜／発光層／電子輸送層／第２電極、または第１電極／正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する単一膜／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有することができる。
【００２９】
本発明の一具現例による有機発光素子は、前面発光型、背面発光型などの多様な構造に適用可能である。
【００３０】
以下、本発明による有機発光素子の製造方法について、図１に図示された有機発光素子を参照しつつ、述べることとする。図１の有機発光素子は、基板、第１電極（アノード）、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層及び第２電極（カソード）を具備している。
【００３１】
まず、基板上部に、大きい仕事関数を有する第１電極用物質を、蒸着法またはスパッタリング法などによって形成し、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、一般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すぐれるガラス基板または透明プラスチック基板が望ましい。第１電極用物質としては、伝導性にすぐれ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）、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇなどを利用でき、透明電極または反射電極として形成されうる。
【００３２】
次に、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（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法などの多様な方法を利用し、正孔注入層を形成できる。
【００３３】
真空蒸着法によって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の範囲で適切に選択することが望ましい。
【００３４】
スピン・コーティング法によって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２，０００ｒｐｍないし５，０００ｒｐｍのコーティング速度、コーティング後の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することが望ましい。
【００３５】
前記正孔注入層物質としては、公知の正孔注入材料を使用できるが、例えば、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物、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）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）、４，４’，４”−トリス｛Ｎ，Ｎジフェニルアミノ｝トリフェニルアミン（ＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（２−ＴＮＡＴＡ）、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）、またはポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホネート）（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ）などを使用できるが、これらに限定されるものではない。
【００３６】
【化２】
【００３７】
前記正孔注入層の厚みは、約１００Åないし１０，０００Å、望ましくは、１００Åないし１，０００Åでありうる。前記正孔注入層の厚みが前記範囲を満足する場合、駆動電圧の上昇なしに、優秀な正孔注入特性を得ることができる。
【００３８】
次に、前記正孔注入層の上部に、真空蒸着法、スピン・コーティング法、キャスト法、ＬＢ法などの多様な方法を利用し、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って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で選択される。
【００３９】
前記正孔輸送層物質は、公知の正孔輸送層物質を利用できるが、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のようなカルバゾール誘導体；Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（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）などの芳香族縮合環を有するアミン誘導体などを使用できる。例えば、（４，４−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン）（ＴＣＴＡ）の場合、正孔輸送の役割以外にも、発光層から励起子が拡散することを防止する役割を行うことができる。
【００４０】
【化３】
【００４１】
前記正孔輸送層の厚みは、約５０Åないし１，０００Å、望ましくは、１００Åないし６００Åでありうる。前記正孔輸送層の厚みが前述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な正孔輸送特性を得ることができる。
【００４２】
次に、前記正孔輸送層の上部に、真空蒸着法、スピン・コーティング法、キャスト法、ＬＢ法などの方法を利用し、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って発光層を形成する場合、その蒸着条件は、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で選択される。
【００４３】
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できる。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リン光ドーパントをいずれも使用できる。
【００４４】
例えば、ホストとしては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン（ＡＤＮ）またはジスチリルアリーレン（ＤＳＡ）などを使用できるが、これらに限定されるものではない。
【００４５】
一方、公知の赤色ドーパントとして、ＰｔＯＥＰ、Ｉｒ（ｐｉｑ）３、Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）、４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−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）などを利用できるが、これらに限定されるものではない。
【００４６】
【化４】
【００４７】
また、公知の緑色ドーパントとして、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（ｐｐｙ＝フェニルピリジン）、Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｍｐｙｐ）３、１０−（２−ベンゾチアゾリル）−２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−（１）ベンゾピロピラノ（６，７−８−ｉ，ｊ）キノリジン−１１−オン（Ｃ５４５Ｔ）などを利用できるが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
【化５】
【００４９】
一方、公知の青色ドーパントとして、Ｆ２Ｉｒｐｉｃ、（Ｆ２ｐｐｙ）２Ｉｒ（ｔｍｄ）、Ｉｒ（ｄｆｐｐｚ）３、ｔｅｒ−フルオレン、４，４’−ビス（４−ジフェニルアミノスチリル）ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（ＴＢＰ）などを利用できるが、これらに限定されるものではない。
【００５０】
【化６】
【００５１】
前記ドーパントの含有量は、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は、１００重量部である）を基準として、０．１ないし２０重量部、特に０．５〜１２重量部であることが望ましい。ドーパントの含有量が前記範囲を満足するならば、濃度消光現象が実質的に防止されうる。
【００５２】
前記発光層の厚みは、約１００Åないし１，０００Å、望ましくは、２００Åないし６００Åでありうる。前記発光層の厚み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、優秀な発光特性を得ることができる。
【００５３】
発光層がリン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（図１には図示せず）。このときに使用できる正孔阻止層物質は、特別に制限されるものではなく、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、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）のようなフェナントロリン誘導体、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（ｐ−フェニルフェノラート）−アルミニウム（ＢＡｌｑ）などを利用できる。
【００５４】
前記正孔阻止層の厚みは、約５０Åないし１，０００Å、望ましくは、１００Åないし３００Åでありうる。前記正孔阻止層の厚みが５０Å未満である場合、正孔阻止特性が低下し、前記正孔阻止層の厚みが１，０００Åを超える場合、駆動電圧が上昇しうるのである。
【００５５】
次に、電子輸送層を、真空蒸着法またはスピン・コーティング法、キャスト法などの多様な方法を利用して形成する。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で選択される。
【００５６】
前記電子輸送層物質は、公知の電子輸送層の形成材料のうちから任意に選択されうる。例えば、その例としては、Ａｌｑ３、ＢＡｌｑのようなキノリン誘導体；１，２，４−トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）のような公知の材料を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【００５７】
【化７】
【００５８】
前記電子輸送層の厚みは、約１００Åないし１，０００Å、望ましくは、１００Åないし５００Åでありうる。前記電子輸送層の厚みが前述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な電子輸送特性を得ることができる。
【００５９】
また、電子輸送層の上部に、カソードからの電子の注入を容易にする機能を有する物質である電子注入層が積層されうる。
【００６０】
電子注入層物質としてはＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯのような電子注入層の形成材料として公知の任意の物質を利用できる。前記電子注入層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で選択される。
【００６１】
前記電子注入層の厚みは、約１Åないし１００Å、望ましくは、５Åないし９０Åでありうる。前記電子注入層の厚みが前述の範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な電子注入特性を得ることができる。
【００６２】
最後に、電子注入層の上部に、真空蒸着法やスパッタリング法などの方法を利用し、第２電極を形成できる。前記第２電極は、アノードまたはカソードとして使われうる。前記第２電極形成用物質としては、小さい仕事関数を有する金属、合金、導電性化合物及びそれらの混合物を使用することができる。具体的な例として、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）等を挙げることができる。また、前面発光素子を得るために、ＩＴＯ、ＩＺＯを使用した透明アノードを使用することもできる。
【００６３】
前述の有機発光素子の製造方法において、発光層と、該発光層と接するキャリア輸送層（例えば、電子輸送層または正孔輸送層）とに存在する比率が最も大きい材料が同一であるということはいうまでもない。
【００６４】
以下、本発明の実施例を具体的に例示するが、本発明が下記の実施例に限定されるということを意味するものではない。
【００６５】
実施例１
ＩＴＯ／ＮＰＢ（７００Å）／ヘキサアザトリフェニレン ヘキサカルボニトリル（ＨＡＴ−ＣＮ６）（５０Å）／ＮＰＢ（１，５５０Å）／ＢｅＢｑ２＋２％Ｉｒ（ｐｉｑ）３（４００Å）／ＢｅＢｑ２（３００Å）／Ｌｉｑ（５Å）／ＭｇＡｇ（１５０Å）
【００６６】
アノードは、コーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ）１５Ωｃｍ２（１，２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切り、イソプロピルアルコールと純水とを利用し、それぞれ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、真空蒸着装置に該ガラス基板を載置する。
【００６７】
前記基板上部に、まず正孔注入層として公知の物質である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）を真空蒸着し、７００Å厚に形成した後、次に電荷発生性化合物として、公知の物質であるＨＡＴ−ＣＮ６を５０Å厚に真空蒸着した後、続けてＮＰＢを１，５５０Å厚に真空蒸着して正孔輸送層を形成する。
【００６８】
前記正孔輸送層の上部に、ＢｅＢｑ２及びＩｒ（ｐｉｑ）３を、重量比９８：２で同時蒸着し、４００Å厚に発光層を形成する。
【００６９】
次に、前記発光層の上部に、電子輸送層として、ＢｅＢｑ２を３００Å厚に蒸着した後、該電子輸送層の上部に、ハロゲン化アルカリ金属であるＬｉｑを電子注入層として、５Å厚に蒸着し、ＭｇＡｇを１５０Å（カソード電極）厚に真空蒸着して電極を形成することによって、有機発光素子を製造する。
【００７０】
該素子は、電流密度４．９ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧４．２Ｖを示し、色座標は（０．６６７，０．３３９）であり、発光効率は２９．６ｃｄ／Ａであった。
【００７１】
実施例２
ＩＴＯ／ＮＰＢ（７００Å）／ＨＡＴ−ＣＮ６（５０Å）／ＮＰＢ（１，５５０Å）／ＢＡｌｑ＋３５％Ｉｒ（ｐｉｑ）３（２００Å）／ＢＡｌｑ（３００Å）／Ｌｉｑ（５Å）／ＭｇＡｇ（１５０Å）
【００７２】
発光層の形成時に、ＢｅＢｑ２及びＩｒ（ｐｉｑ）３の代わりに、ＢＡｌｑ及びＩｒ（ｐｉｑ）３を重量比６５：３５で同時蒸着し、電子輸送層としてＢｅＢｑ２の代わりに、ＢＡｌｑを蒸着させたことを除いては、実施例１と同一に行って有機発光素子を製作する。
【００７３】
該素子は、電流密度５．２ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧４．８Ｖを示し、色座標は（０．６６５，０．３３４）であり、発光効率は２５．５ｃｄ／Ａであった。
【００７４】
実施例３
ＩＴＯ／ＮＰＢ（７５０Å）／ＮＰＢ（１，１００Å）／ＺｎＢＴＺ＋Ｃｏｕｍａｒｉｎ Ｃ−５４５ ５％（２００Å）／ＺｎＢＴＺ＋Ｌｉｑ４０％（３００Å）／Ｌｉｑ（５Å）／ＭｇＡｇ（１５０Å）
【００７５】
発光層の形成時に、ＢｅＢｑ２及びＩｒ（ｐｉｑ）３の代わりに、ＺｎＢＴＺ及びＣｏｕｍａｒｉｎ Ｃ−５４５を重量比９５：５で同時蒸着し、電子輸送層としてＢｅＢｑ２の代わりに、ＺｎＢＴＺ及びＬｉｑを重量比６０：４０で同時蒸着させ、正孔注入層としてＮＰＢを７５０Å厚に形成し、正孔輸送層としてＮＰＢを１，１００Å厚に形成し、ＨＡＴ−ＣＮ６を蒸着しないことを除いては、実施例１と同じ方式で有機発光素子を製作する。
【００７６】
該素子は、電流密度５．０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧４．５Ｖを示し、蛍光ｇｒｅｅｎの色座標は（０．３１４，０．６６２）であり、発光効率は２５．１ｃｄ／Ａであった。
【００７７】
実施例４
ＩＴＯ／ＮＰＢ（７００Å）／ＨＡＴ−ＣＮ６（５０Å）／ＮＰＢ（８５０Å）／ＺｎＰＢＯ＋ペリレンＴＢＰ３％（２００Å）／ＺｎＰＢＯ（３００Å）／Ｌｉｑ（５Å）／ＭｇＡｇ（１５０Å）
【００７８】
発光層の形成時に、ＢｅＢｑ２及びＩｒ（ｐｉｑ）３の代わりに、ＺｎＰＢＯ及びペリレンＴＢＰを、重量比９７：３で同時蒸着し、電子輸送層としてＢｅＢｑ２の代わりに、ＺｎＰＢＯを蒸着させたことを除いては、実施例１と同一に行って有機発光素子を製作する。
【００７９】
該素子は、電流密度１６．６ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧４．９Ｖを示し、色座標は（０．１４，０．０６）であり、発光効率は２．９ｃｄ／Ａであった。
【００８０】
比較例
ＩＴＯ／ＮＰＢ（７００Å）／ＨＡＴ−ＣＮ６（５０Å）／ＮＰＢ（１，５５０Å）／ＢｅＢｑ２＋２％Ｉｒ（ｐｉｑ）３（４００Å）／ＴＡＺ（３００Å）／Ｌｉｑ（５Å）／ＭｇＡｇ（１５０Å）
【００８１】
アノードは、コーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ）１５Ωｃｍ２（１，２００Å）のＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切り、イソプロピルアルコールと純水とを利用し、それぞれ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、真空蒸着装置に該ガラス基板を載置する。
【００８２】
前記基板上部に、まず正孔注入層として公知の物質であるＮＰＢを真空蒸着し、７００Å厚に形成した後、次に電荷発生性化合物として、公知の物質であるＨＡＴ−ＣＮ６を５０Å厚に真空蒸着した後、続けてＮＰＢを１，５５０Å厚に真空蒸着し、正孔輸送層を形成する。
【００８３】
次に、前記発光層の上部に、電子輸送層としてＴＡＺを３００Å厚に蒸着した後、該電子輸送層の上部に、Ｌｉｑを電子注入層として５Å厚に蒸着し、ＭｇＡｇを１５０Å厚に真空蒸着してカソード電極を形成することによって、有機発光素子を製造する。
【００８４】
該素子は、電流密度６．７ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧７．２Ｖを示し、色座標は（０．６６６，０．３３８）であり、発光効率は１９．２ｃｄ／Ａであった。
【００８５】
実施例１ないし４及び比較例の有機発光素子の駆動電圧、色座標及び発光効率を、下記表１に示した。
【００８６】
【表１】
【００８７】
前記表１を参照すれば、実施例１ないし４の有機発光素子が、比較例の有機発光素子よりすぐれているということが分かる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極及び第２電極間に介在された有機膜として、キャリア輸送層及び発光層と、を含む有機発光素子であり、
前記発光層に存在する比率が最も大きい材料と、前記発光層に隣接し、前記発光層と界面を有する前記キャリア輸送層に存在する比率が最も大きい材料とが同じである有機発光素子。
【請求項２】
前記同じ材料が金属錯体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】
前記同じ材料が金属錯体であり、中心金属元素が、ベリリウム、アルミニウムまたは亜鉛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】
前記同じ材料が、ビス（１０−ベンゾキノレート）ベリリウム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】
前記同じ材料が、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（パラ−フェニルフェノラート）アルミニウム（ＩＩＩ）（ＢＡｌｑ）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】
前記同じ材料が、ビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾレート）亜鉛（ＺｎＢＴＺ）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】
前記同じ材料が、ビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾキサゾレート）亜鉛（ＺｎＰＢＯ）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】
前記素子が第１電極／正孔注入層／発光層／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／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、第１電極／正孔注入層／電荷発生層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極、または第１電極／正孔注入層／電荷発生層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有す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１】
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極及び第２電極間に介在された有機膜として、キャリア輸送層及び発光層と、を含む有機発光素子であり、
前記発光層に存在する比率が最も大きい材料と、前記発光層に隣接し、前記発光層と界面を有する前記キャリア輸送層に存在する比率が最も大きい材料とが同じである有機発光素子。
【請求項２】
前記同じ材料が金属錯体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】
前記同じ材料が金属錯体であり、中心金属元素が、ベリリウム、アルミニウムまたは亜鉛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】
前記同じ材料が、ビス（１０−ベンゾキノレート）ベリリウム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】
前記同じ材料が、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（パラ−フェニルフェノラート）アルミニウム（ＩＩＩ）（ＢＡｌｑ）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】
前記同じ材料が、ビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾレート）亜鉛（ＺｎＢＴＺ）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】
前記同じ材料が、ビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾキサゾレート）亜鉛（ＺｎＰＢＯ）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】
前記素子が第１電極／正孔注入層／発光層／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／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、第１電極／正孔注入層／電荷発生層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極、または第１電極／正孔注入層／電荷発生層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有することを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−２２８６４０（Ｐ２０１１−２２８６４０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３０６３３（Ｐ２０１１−３０６３３）
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【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２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【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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