説明

有機電界発光素子およびその製造方法

【課題】透明カソードの光透過率を改善した有機電界発光素子及びその製造方法が開示される。
【解決手段】本発明の有機電界発光素子は、 基板、基板上に形成される第1電極、第1電極上に形成される有機物層、有機物層上に形成される第2電極、及び有機物層と第2電極との間および第2電極の上部のうち少なくともいずれか1つに形成され、酸化物系、窒化物系、塩類およびこれらの複合物のうちいずれか1つを含む透光層を含むことができる。これにより、本発明は、カソード電極に透光層を形成して光透過率の増大及び抵抗の減少を実現することにより、製品の電気的性能を向上させることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機電界発光素子に関し、特に、透明カソードの光透過率を改善した有機電界発光素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に有機電界発光素子(Organic Light Emitting Diode:OLED)は、基板、基板上に積層される下部電極、下部電極上に積層される有機物層、および有機物層上に積層される上部電極を含む。
【0003】
このような有機電界発光素子は、下部電極として用いられるアノード(anode)と上部電極として用いられるカソード(cathode)との間の通電により発光する。即ち、有機電界発光素子の発光は、上部電極の電子および下部電極の正孔により上部電極と下部電極との間に介した有機物層で起こる。
【0004】
ここで、有機電界発光素子は、発光方式により上部電極および下部電極を通じて発光する両面発光有機電界発光素子(transparent OLED)、上部電極を通じて発光する前面発光有機電界発光素子(top OLED)および下部電極を通じて発光する背面発光有機電界発光素子(bottom OLED)に分けられる。
【0005】
有機電界発光素子の発光方式は、上部電極および下部電極のうち透過性を有する電極によりなされる。両面発光方式の場合、上部電極および下部電極は透過性を有していなければならない。一般に、下部電極は、透過性のある燐−錫酸化物電極(indium−tin oxide:ITO)が用いられる。上部電極は、透過性のある金属薄膜を用い、このような金属薄膜の厚さを減少させると透過率が増加する。
【0006】
ところが、上部電極の透過率を増加させるための上部電極の厚さの減少は、上部電極の面抵抗の増加をもたらす。即ち、上部電極の透過率を高めるためにその厚さを減少させると、これにより抵抗が高くなって全体的な有機電界発光素子の性能低下を招くという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、カソード電極の透過率を向上させることができる有機電界発光素子を提供することにその目的がある。
【0008】
本発明の他の目的は、カソード電極の透過率の増加による抵抗の増加を阻むことができるように、構造が改善された有機電界発光素子を提供することにある。
本発明の又他の目的は、上記のような有機電界発光素子の製造方法を提供することにある。
【0009】
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されていない又他の目的は下記の記載から当業者が明確に理解するであろう。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するための本発明の望ましい実施例による有機電界発光素子は、基板、上記基板上に形成される第1電極、上記第1電極上に形成される有機物層、上記有機物層上に形成される第2電極、および上記有機物層と上記第2電極との間および上記第2電極の上部のうち少なくともいずれか1つに形成され、酸化物系、窒化物系、塩類およびこれらの複合物のうちいずれか1つを含む透光層を含むことができる。
【0011】
ここで、上記酸化物系は、MoO、ITO、IZO、IO、ZnO、TO、TiO、SiO、WO、Al、Cr、TeO、及びSrOのうちいずれか1つを含むことができる。
【0012】
なお、上記窒化物系は、Si、AINのうちいずれか1つを含むことができる。
【0013】
なお、上記塩類は、CsCO、LiCO、KCO、NaCO、LiF、CsF、及びZnSeのうちいずれか1つを含むことができる。
【0014】
なお、上記透光層の厚さは0.1nm以上100nm未満に形成されることが望ましい。
【0015】
なお、上記有機物層は、上記第2電極からの電子注入を円滑にするために、仕事関数が低い金属類およびこれらの複合物のうちいずれか1つをドープして形成した電子輸送層を含むことができる。
【0016】
ここで、上記仕事関数の低い金属類は、Cs、Li、Na、K、及びCaのうちいずれか1つを含むことができる。
【0017】
なお、上記のこれらの複合物は、Li−Al、LiF、CsF、及びCsCOのうちいずれか1つを含むことができる。
【0018】
なお、本発明による有機電界発光素子は波長(nm)によって70〜99%の透過率を示すことができる。
【0019】
上記の目的を達成するための本発明の望ましい実施例による有機電界発光素子の製造方法は、基板上に第1電極を形成する段階、上記第1電極上に有機物層を形成する段階、上記有機物層上に第2電極を形成する段階、および上記有機物層と上記第2電極との間および上記第2電極の上部のうち少なくともいずれか1つに酸化物系、窒化物系、塩類およびこれらの複合物のうちいずれか1つを含む透光層を形成する段階を含むことができる。
【0020】
その他の実施例の具体的な事項は詳細な説明および図面に含まれている。
【発明の効果】
【0021】
上述のような本発明の有機電界発光素子およびその製造方法は、酸化物系、窒化物系、塩類およびこれらの複合物のうちいずれか1つを含む透光層を有機物層と第2電極(カソード電極)との間および第2電極の上部のうち少なくともいずれか1つに形成することにより、両面発光を実現すると同時に透過率を向上させることができる。
【0022】
なお、透光層を酸化物系、窒化物系、塩類およびこれらの複合物のうちいずれか1つを含む物質から構成することにより、第2電極の内部抵抗の増加を阻むことができ、製品の電気的性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の望ましい実施例による有機電界発光素子の構成を示す断面図である。
【図2】本発明に係る有機電界発光素子の透光層による透過率グラフである。
【図3】本発明に係る有機電界発光素子の透光層による輝度グラフである。
【図4】本発明に係る有機電界発光素子に、酸化物系と、塩類およびこれらの複合物で各々透光層を形成する時における透過率グラフである。
【図5】本発明に係る有機電界発光素子の製造方法を示す手順図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。明細書全体に亘って同一な構成要素には同一な符号を付す。
【0025】
以下、添付の図面を参照して本発明の望ましい実施例による有機電界発光素子およびその製造方法を詳しく説明する。参考までに、本発明の説明において、関連公知の機能あるいは構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不明確にさせると判断された場合、その詳細な説明は省略する。
【0026】
図1に示すように、本発明の有機電界発光素子1は、基板10、第1電極30、第2電極50、有機物層70および透光層90などを含むことができる。
【0027】
基板10は、第1電極30、第2電極50、有機物層70および透光層90を支持する。基板10は、発光された光が透過できるように透過性を有しているガラス材質又はプラスチック材質を用いる。
【0028】
第1電極30は、通常、下部電極と言い、基板10上に形成される。第1電極30は、陽極(+)のアノード(anode)であり、スパッタ(sputtering)法、イオンプレーティング(ion plating)法および電子銃(e−gun)などを用いた熱蒸着法により基板10上に形成される。ここで、本発明の実施例による第1電極30は、透過性を有する燐−錫酸化物(indium tin−oxide)電極を用いるが、透過性を有する燐−亜鉛酸化物(indium zin−oxide)電極を用いても良い。
【0029】
第2電極50は、通常、第1電極30と対向される上部電極と言い、有機物層70上に形成される。第2電極50は、陽極(+)の第1電極30とは反対の陰極(−)のカソード(cathode)である。第2電極50は、透過性を有する金属の銀(Ag)、アルミニウム(Al)およびマグネシウム−銀(Mg:Ag)合金のうちいずれか1つを選んで用いる。
【0030】
有機物層70は、第1電極30と第2電極50との間に介して、第1電極30と第2電極50との間の通電により発光する。有機物層70は、第1電極30と第2電極50との間の通電により発光するように正孔注入層(hole injection layer:HIL)72、正孔輸送層(hole transporting layer:HTL)74、発光層(emissive layer:EML)76、電子輸送層(electron transporting layer:ETL)78および電子注入層(electron injection layer:EIL)79から形成される。
【0031】
ここで、有機物層70は、スピンコート(spin coating)法、熱蒸着(thermal evaporation)法、スピンキャスティング(spin casting)法、スパッタ法、電子ビーム蒸着(e−beam evaporation)法および化学気相蒸着(chemical vapor deposition:CVD)法などにより第1電極30と第2電極50との間に介する。
【0032】
正孔注入層72は、第1電極30からの正孔を注入する役割をし、正孔輸送層74は、正孔注入層72から注入された正孔が第2電極50の電子と出会うための正孔の移動路の役割をする。
【0033】
電子注入層79は、第2電極50からの電子を注入する役割をし、電子輸送層78は、電子注入層79から注入された電子が、正孔輸送層74から移動する正孔と発光層76で出会うための電子の移動路の役割をする。
【0034】
電子輸送層78には、第2電極50からの電子注入を円滑にするために、仕事関数が低い金属類およびこれらの複合物のうちいずれか1つをドープして形成でき、これは電子注入層79の有無に関係なく全て適用することができる。
【0035】
ここで、上記仕事関数の低い金属類は、Cs、Li、Na、K、およびCaなどを、上記のこれらの複合物はLi−Al、LiF、CsF、およびCsCOなどを含むことができる。
【0036】
一方、発光層76は、正孔輸送層74と電子輸送層78との間に介して正孔輸送層74からの正孔と電子輸送層78からの電子により発光する。即ち、発光層76は、各々正孔輸送層74および電子輸送層78との界面で出会う正孔と電子によって発光するのである。
【0037】
透光層90は、有機物層70と第2電極50との間および第2電極50の上部のうち少なくともいずれか1つに形成することができる。例えば、透光層90は、第2電極50の上面と下面ともに形成されても、第2電極50の下面および上面のいずれか片面にだけ形成されても良い。
【0038】
以下、本実施例では、透光層90が第2電極50を挟んで上面と下面に形成される構成を例示するが、これに限定されず、第2電極50の下面および上面のいずれか片面にだけ形成される構成も同様に適用できることは勿論である。
【0039】
透光層90は、有機物層70と第2電極50との間に形成される第1透光層91と、第2電極50の上部に形成される第2透光層92とを含むことができる。
【0040】
望ましくは、第1透光層91は、有機物層70中の電子注入層79と第2電極50との間に形成されても、電子注入層79自体に形成されても良い。また、第2透光層92は第1透光層91に対向する第2電極50の上面に積層されても良い。
【0041】
ここで、透光層90は、第2電極50が透過性を有すると共に、高い透過率を有するように機能をする。そして、透光層90は、薄膜から形成され、第2電極50の面抵抗を減少させることにより、有機電界発光素子1の性能低下を防ぐ。このような透光層90の特性については、後述する酸化物系、窒化物系、塩類およびこれらの複合物を説明した後に、図2〜図4を参照して詳細に説明する。
【0042】
本発明の透光層90は、酸化物系、窒化物系、塩類およびこれらの複合物のうちいずれか1つを含むことができる。
ここで、上記酸化物系は、MoO、ITO、IZO、IO、ZnO、TO、TiO、SiO、WO、Al、Cr、TeO、およびSrOなどを含むことができる。また、上記窒化物系はSi、AINなどを含むことができる。また、上記塩類はCsCO、LiCO、KCO、NaCO、LiF、CsF、およびZnSeなどを含むことができる。
【0043】
上記のように、透光層90を構成する酸化物系、窒化物系、塩類およびこれらの複合物を用いると、図2〜図4に示すように、優れた透過率と輝度効果を有するので望ましいが、上記のような物質以外にも第2電極50が透過性を有すると共に、高い透過率を有するようにする物質であれば良い。
【0044】
透光層90は、第1透光層91と第2透光層92が同一の物質で構成されるが、互いに異なる物質で構成されても良い。例えば、第1透光層91は酸化物系を含み、第2透光層92は窒化物系、塩類およびこれらの複合物を含んでも良い。又は、第1透光層91は窒化物系を含み、第2透光層92は酸化物系、塩類およびこれらの複合物を含んでも良い。又は、第1透光層91は塩類を含み、第2透光層92は酸化物系、窒化物系およびこれらの複合物を含んでも良い。
【0045】
透光層90の厚さは0.1nm以上100nm未満に形成されることが望ましい。このような透光層90の厚さ寸法の限定理由を例を挙げて説明すると、透光層90の厚さが0.1nm未満に小さくなると、透過率は増加するが、これに比例して抵抗も増加するので、有機電界発光素子1の性能が低下する。
【0046】
その反面、透光層90の厚さが100nm以上に大きくなると、抵抗が減少して性能の低下は発生しないが、透光層90厚さの増加により透過率が減少する。そして、本発明の実施例による透光層90は、熱蒸着法により形成されることが望ましい。
【0047】
次に図2〜図4に示すように、このような構成について本発明による有機電界発光素子1の特性を以下で説明する。
【0048】
図2は、本発明の有機電界発光素子1に形成された透光層90の有無による透過率グラフである。ここで、図2の‘a’は透光層90を形成した本発明による有機電界発光素子1の線図であり、‘b’は本発明と異なり透光層90がない有機電界発光素子1の線図である。
【0049】
本発明による有機電界発光素子1は波長(nm)によって70〜99%の透過率を示すことができる。例えば、図2に示すように、波長(nm)による透過率をみると、550nmで本発明による有機電界発光素子1の透過率は約80%を示し、透光層90がない有機電界発光素子1は約47%を示している。このような結果から、透光層90がある有機電界発光素子1の透過率は、透光層90がない有機電界発光素子1に比べて1.7倍がより高いことが分かる。
そして、図3は、透光層90の有無による有機電界発光素子1の輝度グラフである。図3に示す‘c’は、本発明による有機電界発光素子1の線図であり、‘d’は、透光層90がない有機電界発光素子1の線図である。
【0050】
電圧(V)10Vによる輝度をみると、透光層90がある有機電界発光素子1は約25,000を示し、透光層90がない有機電界発光素子1は約20,000を示している。透光層90の有無により輝度は1.25倍の差があることが分かる。
【0051】
次に図4の‘e’線図は MoO、ITO、IZO、IO、ZnO、TO、TiO、SiO、WO、Al、Cr、TeO、およびSrOなどの酸化物系から形成された透光層90に対する透過率であり、‘f’線図は、CsCO、LiCO、KCO、NaCO、LiF、CsF、およびZnSeなどの塩類から形成された透光層90に対する透過率である。
【0052】
図4に示すように、酸化物系から透光層90を形成する場合は、約80%の透過率を有し、塩類から透光層90を形成する場合は約75%の透過率を有する。酸化物系を含む透光層90は、塩類を含む透光層90より5%程度透過率が高いものの、その差は僅かであるから、本発明の実施例のように、酸化物系と塩類およびこれらの複合物を選択的に用いることが望ましい。
以下、このような本発明による有機電界発光素子1の製造方法を図5を参照して説明する。
【0053】
先ず、基板10上に陽極(+)の第1電極30を形成する(S10)。
【0054】
基板10上に第1電極30を形成した後、第1電極30上に有機物層70を形成する(S30)。ここで、第1電極30上に形成する有機物層70は、正孔注入層72、正孔輸送層74、発光層76、電子輸送層78および電子注入層79の順に形成する。
【0055】
有機物層70上に第1透光層91を形成する(S50)。本発明の一実施例として、第1透光層91は、酸化物系のMoO、ITO、IZO、IO、ZnO、TO、TiO、SiO、WO、Al、Cr、TeO、およびSrOなどを含むことができる。第1透光層91は、抵抗および透過率を考慮して0.1nm以上100nm未満の厚さに形成する。
【0056】
そして、第1透光層91上に第2電極50を形成する(S70)。第2電極50は陰極(−)として金属薄膜を用いる。 第2電極50として用いられる金属薄膜は、銀(Ag)、アルミニウム(Al)およびマグネシウム−銀(Mg:Ag)合金のうちいずれか1つである。
【0057】
第2電極50上に第2透光層92を再度形成する(S90)。第2透光層92は、‘S50’の段階のように酸化物系を含むことができる。しかし、第2電極50上に形成される第2透光層92は、Si、AINなどの窒化物系を含んでも、CsCO、LiCO、KCO、NaCO、LiF、CsF、およびZnSeなどの塩類、およびこれらの複合物を含んでも良い。
【0058】
これに、第2電極50を挟んで透光層90を形成することにより、両面発光を実現し、透過率を向上させることができる。
【0059】
また、透光層90を形成することにより、第2電極50の厚さを調整でき、これにより透過率および電気的性能を向上させることができる。
【符号の説明】
【0060】
1 有機電界発光素子 10基板
30 第1電極 50 第2電極
70 有機物層 72 正孔注入層
74 正孔輸送層 76 発光層
78 電子輸送層 79 電子注入層
90 透光層 91 第1透光層
92 第2透光層








【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
上記基板上に形成される第1電極と、
上記第1電極上に形成される有機物層と、
上記有機物層上に形成される第2電極と、
上記有機物層と上記第2電極との間および上記第2電極の上部のうち少なくともいずれか1つに形成され、酸化物系、窒化物系、塩類およびこれらの複合物のうちいずれか1つを含む透光層と、を含む有機電界発光素子。
【請求項2】
上記酸化物系は、MoO、ITO、IZO、IO、ZnO、TO、TiO、SiO、WO、Al、Cr、TeO、及びSrOのうちいずれか1つを含む請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項3】
上記窒化物系は、Si、AINのうちいずれか1つを含む請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項4】
上記塩類は、CsCO、LiCO、KCO、NaCO、LiF、CsF、及びZnSeのうちいずれか1つを含む請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項5】
上記透光層の厚さは0.1nm以上100nm未満に形成されることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項6】
上記有機物層は、上記第2電極からの電子注入を円滑にするために、仕事関数が低い金属類およびこれらの複合物のうちいずれか1つをドープして形成した電子輸送層を含むことを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項7】
上記仕事関数の低い金属類は、Cs、Li、Na、K、及びCaのうちいずれか1つを含む請求項6に記載の有機電界発光素子。
【請求項8】
上記のこれらの複合物は、Li−Al、LiF、CsF、及びCsCOのうちいずれか1つを含む請求項6に記載の有機電界発光素子。
【請求項9】
上記有機電界発光素子は、波長(nm)によって70〜99%の透過率を示すことを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項10】
基板上に第1電極を形成する段階と、
上記第1電極上に有機物層を形成する段階と、
上記有機物層上に第2電極を形成する段階と、
上記有機物層と上記第2電極との間および上記第2電極の上部のうち少なくともいずれか1つに酸化物系、窒化物系、塩類およびこれらの複合物のうちいずれか1つを含む透光層を形成する段階と、を含む有機電界発光素子の製造方法。
【請求項11】
上記酸化物系は、MoO、ITO、IZO、IO、ZnO、TO、TiO、SiO、WO、Al、Cr、TeO、およびSrOのうちいずれか1つを含む請求項10に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項12】
上記窒化物系は、Si、AINのうちいずれか1つを含む請求項10に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項13】
上記塩類は、CsCO、LiCO、KCO、NaCO、LiF、CsF、及びZnSeのうちいずれか1つを含む請求項10に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項14】
上記透光層を形成する段階は、上記透光層の厚さを0.1nm以上100nm未満に形成することを特徴とする請求項10に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項15】
上記有機物層は、上記第2電極からの電子注入を円滑にするために、仕事関数が低い金属類およびこれらの複合物のうちいずれか1つをドープして形成した電子輸送層を含むことを特徴とする請求項10に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項16】
上記仕事関数の低い金属類は、Cs、Li、Na、K、及びCaのうちいずれか1つを含む請求項15に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項17】
上記のこれらの複合物は、Li−Al、LiF、CsF、およびCsCOのうちいずれか1つを含む請求項15に記載の有機電界発光素子の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公表番号】特表2012−527083(P2012−527083A)
【公表日】平成24年11月1日(2012.11.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−510738(P2012−510738)
【出願日】平成22年4月29日(2010.4.29)
【国際出願番号】PCT/KR2010/002721
【国際公開番号】WO2010/131853
【国際公開日】平成22年11月18日(2010.11.18)
【出願人】(511062243)ネオビューコロン カンパニー,リミテッド (8)
【Fターム(参考)】