有機電界発光素子
【課題】正孔注入を円滑にし、電子の注入を抑制することによって、電流注入特性を向上させることができ、素子の寿命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。
【解決手段】本発明は、有機電界発光素子を提供する。前記有機電界発光素子は、アノード電極上に形成され、フラーレン系物質からなるバッファ層と、前記バッファ層上に形成され、前記フラーレン系物質がドープされた正孔注入層及び／または正孔輸送層と、を備える。これにより、駆動電圧を低減し、素子の寿命を向上させることができる。
【解決手段】本発明は、有機電界発光素子を提供する。前記有機電界発光素子は、アノード電極上に形成され、フラーレン系物質からなるバッファ層と、前記バッファ層上に形成され、前記フラーレン系物質がドープされた正孔注入層及び／または正孔輸送層と、を備える。これにより、駆動電圧を低減し、素子の寿命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、より詳細には、フラーレン（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）系物質からなる層、又はフラーレン系物質がドープされた層を備えた有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来技術に係る有機電界発光素子を示す断面図である。
【０００３】
図１を参照すれば、従来技術に係る有機電界発光素子１００は、大きく、アノード電極１１０、有機機能膜１２０及びカソード電極１３０で構成される。
【０００４】
基板１０上にアノード電極１１０が位置する。前記基板１０は、前記アノード電極１１０に接続する少なくとも１つの薄膜トランジスタ（図示せず）を備えることができる。
【０００５】
前記アノード電極１１０上に、有機発光層１２３を含む有機機能膜１２０が位置する。前記有機機能膜１２０は、その機能によっていろいろな層で構成されることができ、一般的に、正孔注入層１２１、正孔輸送層１２２、有機発光層１２３、電子輸送層１２４及び電子注入層１２５などで構成される。
【０００６】
前記有機機能膜１２０上にカソード電極１３０が位置する。
【０００７】
前記アノード電極１１０と前記カソード電極１３０との間に電圧を印加すれば、正孔は、前記アノード電極から前記正孔注入層１２１に注入される。注入された正孔は、前記正孔輸送層１２２を介して前記有機発光層１２３内に輸送される。
【０００８】
また、電子は、前記カソード電極１３０から前記電子注入層１２５に注入され、注入された電子は、前記電子輸送層１２４を介して前記有機発光層１２３内に輸送される。
【０００９】
前記有機発光層１２３内に輸送された正孔と電子は、前記有機発光層１２３で結合して励起子（エキシトン）を生成し、このような励起子が励起状態から基底状態に転移しながら光を放出する。
【００１０】
この時、前記正孔輸送層１２２は、正孔注入を容易にしなければならないし、正孔輸送性に優れていることが求められる。また、電子の移動を防止しなければならないし、温度変化に対して安定なように、高いガラス転移温度Ｔｇを有しなければならない。
【００１１】
また、有機電界発光素子の最大の短所である、短い寿命を向上させるために、前記正孔輸送層１２２から、または正孔輸送層１２２を介して酸素、イオン物質または低分子物質が拡散されることを防止する必要がある。このために、高いガラス転移温度を有し且つ緻密な構造を有する薄膜を形成することによって、前記正孔輸送層による寿命低下が最小化するようにしている。
【００１２】
前述したような前記正孔輸送層１２２の改善により有機電界発光素子の寿命を向上させる方法として、特許文献１及び特許文献２には、前記正孔輸送層１２２に蛍光発光体をドープする方法が開示されており、特許文献３には、前記正孔輸送層１２２及び有機発光層１２３に蛍光発光体をドープする方法が開示されている。
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６，３９２，３３９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３９２，２５０号明細書
【特許文献３】米国特許第５，７７３，９２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、本発明の目的は、正孔注入を円滑にし、電子の注入を抑制することによって、電流注入特性を向上させることができ、素子の寿命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ある。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、駆動電圧を低減することができると共に、効率を低下させることなく、素子の寿命を向上させることができる有機電界発光素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明の一態様に係る有機電界発光素子は、基板と、前記基板上に形成されたアノード電極と、前記アノード電極上に形成され、フラーレン系物質からなるバッファ層と、前記バッファ層上に形成され、少なくとも有機発光層を含む有機機能膜と、前記有機機能膜上に形成されたカソード電極と、を備える。これにより、駆動電圧を低減することができ、素子の寿命を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の他の態様に係る有機電界発光素子は、基板と、前記基板上に形成されたアノード電極と、前記アノード電極上に形成され、フラーレン系物質からなるバッファ層と、前記バッファ層上に形成され、前記フラーレン系物質がドープされた正孔注入層及び／または正孔輸送層と、前記正孔注入層及び／または正孔輸送層上に形成された有機発光層と、前記有機発光層上に形成されたカソード電極と、を備える。
【００１８】
前記フラーレン系物質は、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４及びＣ９６よりなる群から選ばれるいずれか１つの物質であることができる。
【００１９】
前記バッファ層の厚みは、１ｎｍ乃至５ｎｍで形成することができ、特に、５ｎｍであることが好ましい。
【００２０】
前記正孔注入層または正孔輸送層は、複数の層からなることができる。
【００２１】
前記正孔注入層は、ＣｕＰｃ（ｃｏｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＴＮＡＴＡ、ＴＣＴＡ、ＴＤＡＰＢ、ＴＤＡＴＡ、ＰＡＮＩ（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）及びＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ（３，４）−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）よりなる群から選ばれるいずれか１つの物質で構成されることができ、前記正孔注入層にドープされたフラーレン系物質は、１乃至３０重量％程度にドープすることができる。
【００２２】
前記正孔輸送層は、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−Ｂｉｓ−（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ−（ｐｈｅｎｙｌ）−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ｓ−ＴＡＤ、ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−Ｔｒｉｓ（Ｎ−３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−ａｍｉｎｏ）−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）及びＰＶＫよりなる群から選ばれるいずれか１つの物質で形成されることができ、前記正孔輸送層にドープされたフラーレン系物質は、２重量％以下、好ましくは２重量％程度にドープすることができる。
【００２３】
前記正孔輸送層の正孔輸送物質のＬＵＭＯ（最低空軌道；Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）は、前記フラーレン系物質のＬＵＭＯより小さいことが好ましい。
【００２４】
前記有機電界発光素子は、前記有機発光層上に、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層よりなる群から選ばれる少なくとも１層をさらに備えることができる。
【００２５】
前記バッファ層は、真空蒸着法を用いて形成することができ、前記フラーレン系物質がドープされた正孔注入層及び／または正孔輸送層は、真空蒸着法、スピンコート法及びインクジェット法（ｉｎｋ−ｊｅｔ）よりなる群から選ばれるいずれか１つの方法を用いて形成することができる。
【００２６】
前記有機発光層は、８−ｔｒｉｓｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ（Ａｌｑ３）で形成されることができ、前記有機発光層の厚みは、２０乃至３０ｎｍ、好ましくは、２５ｎｍで形成することができる。
【００２７】
前記カソード電極は、ＬｉＦ及びＡｌからなることができ、前記カソード電極の厚みは、２５０乃至３５０ｎｍ、好ましくは、３００ｎｍで形成することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、正孔注入を円滑にし、電子の注入を抑制するために、フラーレン系物質を使用する。これにより、電流注入特性を向上させることができ、有機電界発光素子の寿命を向上させることができるという効果を奏する。
【００２９】
また、駆動電圧を低減することができると共に、効率を低下させることなく、有機電界発光素子の寿命を向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。しかしながら、本発明は、下記の実施例に限らず、様々な変形が可能である。なお、図面において、層が他の層上に又は基板上に位置すると記述されている場合、他の層上に又は基板上に直接に形成されることができ、又はそれらの間に第３の層が介在されることもできる。
【００３１】
図２は、本発明に係る有機電界発光素子を示す断面図である。
図２を参照すれば、本発明に係る有機電界発光素子２００は、基板２０上に形成された、アノード電極２１０、有機機能膜２２０及びカソード電極２３０で構成され、前記アノード電極２１０と有機機能膜２２０との間に介在されたバッファ層２４０を備える。
【００３２】
詳細に説明すれば、基板２０上にアノード電極２１０が位置する。前記基板２０は、前記アノード電極２１０に接続する少なくとも１つの薄膜トランジスタ（図示せず）を備えることができる。
【００３３】
前記アノード電極２１０は、透明電極または反射電極であってもよい。前記アノード電極２１０が透明電極である場合、前記アノード電極２１０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）膜、ＴＯ（Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜またはＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）膜であってもよい。前記アノード電極２１０が反射電極である場合、前記アノード電極２１０は、銀（Ａｇ）膜、アルミニウム（Ａｌ）膜、ニッケル（Ｎｉ）膜、白金（Ｐｔ）膜、パラジウム（Ｐｄ）膜、或いは、これらの合金膜、またはこれらの合金膜上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＴＯまたはＺｎＯの透過型酸化膜が積層された構造であってもよい。
【００３４】
前記アノード電極２１０を形成することは、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法及び蒸発（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）法のような気相蒸着（ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、イオンビーム蒸着（ｉｏｎ ｂｅａｍ ｄｅｏｐｓｉｔｉｏｎ）法、電子ビーム蒸着（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、またはレーザアブレーション（ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ）法を用いて行うことができる。
【００３５】
前記アノード電極２１０上にバッファ層２４０が位置する。この時、前記バッファ層２４０は、フラーレン系物質からなる。前記フラーレンとは、人工的でなく、自然的に作ることができるサッカーボールのような模型を有する炭素だけで構成された有機物を言い、バッキーボール（Ｂｕｃｋｙｂａｌｌ）とも言う。前記フラーレン物質は、非常に小さい物質を閉じ込めることができ、強く且つ滑らかな性質を有し、また、他の物質を挿入することができるように開口（オープン）されたり、又は、チューブのように連なることができる。
【００３６】
前記フラーレン系物質として、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４及びＣ９６よりなる群から選ばれるいずれか１つの物質を利用することができる。
【００３７】
前記フラーレン系物質のうち、Ｃ６０は、炭素原子６０個からなるサッカーボール形状の分子構造を有する物質である。前記フラーレン系物質は、強い電子アクセプタ（ａｃｃｅｐｔｏｒ）として作用し、トンネル効果及びｐ−ドーピング効果によって後述する正孔注入層２２１への正孔伝達を円滑にする。フラーレン系物質からなる前記バッファ層２４０は、その厚みが５ｎｍ以上である場合には、絶縁層として作用し、駆動電圧を上昇させる原因となり、１ｎｍ以下に形成される場合には、正孔伝達向上効果が得られない。したがって、その厚みを１乃至５ｎｍに形成することによって、駆動電圧を低減することができ、特に、その厚みが５ｎｍであることが好ましい。
【００３８】
前記バッファ層２４０は、真空蒸着法を用いて形成することができる。
【００３９】
前記バッファ層２４０上に有機機能膜２２０が位置する。前記有機機能膜２２０は、少なくとも有機発光層２２３を含む。本発明に係る実施例では、前記有機機能膜２２０は、正孔注入層２２１、正孔輸送層２２２、有機発光層２２３、電子輸送層２２４及び電子注入層２２５が順次に積層された構造を例示している。しかしながら、必ずしもこれに限らず、正孔注入層２２１、正孔輸送層２２２、電子輸送層２２４及び電子注入層２２５のうち一部を省略して形成したり、複数層で形成するなど、必要に応じて多様な積層構造を形成することができる。
【００４０】
前記バッファ層２４０上に正孔注入層２２１が位置する。前記正孔注入層２２１は、前記有機発光層２２３への正孔の注入を容易にする層であって、ＣｕＰｃ（ｃｏｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＴＮＡＴＡ、ＴＣＴＡ、ＴＤＡＰＢ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡのような低分子材料またはＰＡＮＩ（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）、ＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ（３，４）−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）のような高分子材料を使用して形成することができる。
【００４１】
前記正孔注入層２２１上に正孔輸送層２２２が位置する。前記正孔輸送層２２２は、前記有機発光層２２３への正孔の輸送を容易にする層であって、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−Ｂｉｓ−（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ−（ｐｈｅｎｙｌ）−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ｓ−ＴＡＤ、ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−Ｔｒｉｓ（Ｎ−３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−ａｍｉｎｏ）−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）のような低分子材料、又はＰＶＫのような高分子材料を使用して形成することができる。
【００４２】
この時、前記正孔注入層２２１及び正孔輸送層２２２にフラーレン系物質をドープする。前記フラーレン系物質、すなわちドーパント（ｄｏｐａｎｔ）２４５として、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４及びＣ９６よりなる群から選ばれるいずれか１つの物質を利用することができる。
【００４３】
前記フラーレン系物質がドープされた正孔注入層２２１及び正孔輸送層２２２は、真空蒸着法、スピンコート法及びインクジェット法よりなる群から選ばれるいずれか１つの方法を用いて形成することができる。
【００４４】
前記正孔注入層２２１にドープされるドーパント２４５は、前記バッファ層２４０の機能を補助するために形成する。すなわち、正孔伝達を円滑にする。
【００４５】
前記正孔注入層２２１にドープされるドーパント２４５は、前記正孔注入層２２１を構成する物質と比較して１乃至３０重量％程度の濃度を有するようにドープする。
【００４６】
１重量％未満の濃度では、ドーピング効果が得られなく、３０重量％超過の濃度条件では、電流注入が低下するため、好ましくない。
【００４７】
前記正孔輸送層２２２にドープされるドーパント２４５は、前記有機発光層２２３から注入される電子が発生する場合、該電子を受け入れて正孔輸送物質の特性が前記電子により低下することを抑制する役目をする。
【００４８】
したがって、前記正孔輸送層２２２の正孔輸送物質のＬＵＭＯ（最低空軌道；Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）は、前記フラーレン系物質、すなわち、ドーパント２４５のＬＵＭＯより小さいことが好ましい。前記ＬＵＭＯは、電子が満ちていない軌道（オービタル）のうちエネルギー準位が最も低い軌道をいう。したがって、前記有機発光層２２３から注入される電子が発生する場合、前記ドーパント２４５のエネルギー準位が高くて、その電子を前記ドーパント２４５が受け入れることによって、正孔輸送物質の特性が低下することを防止することができる。
【００４９】
前記正孔輸送層２２２にドーピングされるドーパント２４５は、前記正孔輸送層２２２を構成する物質と比較して２重量％以下の濃度を有するようにドーピングする。好ましくは、２重量％の濃度を有するようにドープする。前記正孔輸送層２２２にドープされる前記ドーパント２４５の濃度が２重量％を超過すれば、効率が低下するため、好ましくない。
【００５０】
本実施例では、前記正孔注入層２２１及び正孔輸送層２２２を、各々１つの層だけで形成することを例示したが、前記正孔注入層２２１または正孔輸送層２２２のうちいずれか１層を省略することができ、前記正孔注入層２２１または正孔輸送層２２２を複数層で形成することができる。
【００５１】
前記正孔輸送層２２２上に有機発光層２２３が位置する。前記有機発光層２２３は、燐光発光層または蛍光発光層であってもよい。前記有機発光層２２３が蛍光発光層である場合、前記有機発光層２２３は、Ａｌｑ３（８−ｔｒｉｓｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ）、ジスチリルアリレン（ｄｉｓｔｙｒｙｌａｒｙｌｅｎｅ；ＤＳＡ）、ジスチリルアリレン誘導体、ジスチリルベンゼン（ｄｉｓｔｙｒｙｌｂｅｎｚｅｎｅ；ＤＳＢ）、ジスチリルベンゼン誘導体、ＤＰＶＢｉ（４、４’−ｂｉｓ２、２’−ｄｉｐｈｅｎｙｌｖｉｎｙｌ−１、１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）、ＤＰＶＢｉ誘導体、スピロ−ＤＰＶＢｉ及びスピロ−６Ｐ（ｓｐｉｒｏ−ｓｅｘｙｐｈｅｎｙｌ）よりなる群から選ばれる１つの物質を含むことができる。さらに、前記有機発光層２２３は、スチルアミン（ｓｔｙｒｙｌａｍｉｎｅ）系、フェリレン（ｐｈｅｒｙｌｅｎｅ）系及びＤＳＢＰ（ｄｉｓｔｙｒｙｌｂｉｐｈｅｎｙｌ）系よりなる群から選ばれる１つのドーパント物質をさらに含むことができる。
【００５２】
これとは異なって、前記有機発光層２２３が燐光発光層である場合、前記有機発光層２２３は、ホスト物質として、アリールアミン系、カルバゾール系及びスピロ系よりなる群から選ばれる１つの物質を含むことができる。好ましくは、前記ホスト物質は、ＣＢＰ（４，４−Ｎ，Ｎ ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）、ＣＢＰ誘導体、ｍＣＰ（Ｎ、Ｎ−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｙｌ−３，５−ｂｅｎｚｅｎｅ）、ｍＣＰ誘導体及びスピロ系誘導体よりなる群から選ばれる１つの物質である。これに加えて、前記有機発光層２２３は、ドーパント物質として、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｂ、及びＥｕよりなる群から選ばれる１つの中心金属を有する燐光有機金属錯体を含むことができる。さらに、前記燐光有機金属錯体は、ＰＱＩｒ、ＰＱＩｒ（ａｃａｃ）、ＰＱ２Ｉｒ（ａｃａｃ）、ＰＩＱＩｒ（ａｃａｃ）及びＰｔＯＥＰよりなる群から選ばれる１つであることができる。
【００５３】
フルカラー有機電界発光素子の場合、前記有機発光層２２３を形成することは、高精細マスクを用いた真空蒸着法、インクジェットプリント法またはレーザー熱転写法を使用して行うことができる。
【００５４】
前記有機発光層２２３は、その厚みが１５乃至４０ｎｍ、好ましくは、３０ｎｍとなるように形成する。１５ｎｍ未満では、効率が低下するため、問題があり、４０ｎｍを超過すれば、駆動電圧が上昇する問題がある。
【００５５】
前記有機発光層２２３上に正孔阻止層（ｈｏｌｅ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｌａｙｅｒ、ＨＢＬ）が位置することができる。しかし、前記正孔阻止層は、前記有機発光層２２３が蛍光発光層である場合には省略することができる。前記正孔阻止層は、有機電界発光素子の駆動過程において前記有機発光層２２３で生成された励起子が拡散されることを抑制する役目をする。このような正孔阻止層は、Ｂａｌｑ、ＢＣＰ、ＣＦ−Ｘ、ＴＡＺまたはスピロ−ＴＡＺを使用して形成することができる。
【００５６】
前記有機発光層２２３上に電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ、ＥＴＬ）２２４と電子注入層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ、ＨＴＬ）２２５が順に位置する。前記電子輸送層２２４は、前記有機発光層２２３への電子の輸送を容易にする層であって、例えば、ＰＢＤ、ＴＡＺ、スピロ−ＰＢＤのような高分子材料、またはＡｌｑ３、ＢＡｌｑ、ＳＡｌｑのような低分子材料を使用して形成することができる。前記電子注入層２２５は、前記有機発光層２２３への電子の注入を容易にする層であって、例えば、Ａｌｑ３（ｔｒｉｓ（８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）、ＬｉＦ（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ガリウム混合物（Ｇａｃｏｍｐｌｅｘ）、ＰＢＤを使用して形成することができる。
【００５７】
一方、前記電子輸送層２２４と前記電子注入層２２５を形成することは、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェットプリント法またはレーザー熱転写法を使用して行うことができる。
【００５８】
かくして、フラーレン物質がドープされた正孔注入層２２１、正孔輸送層２２２、有機発光層２２３、電子輸送層２２４及び電子注入層２２５は、有機機能膜２２０を形成する。
【００５９】
前記有機機能膜２２０上にカソード電極２３０が位置する。前記カソード電極２３０は、ＬｉＦ及びＡｌを用いて形成することができる。その結果、前記有機発光層２２３を備えた有機機能膜２２０は、前記アノード電極２１０と前記カソード電極２３０との間に介在される。
【００６０】
前記カソード電極２３０は、２５０乃至３５０ｎｍの厚み、好ましくは、３００ｎｍの厚みで形成することができる。
【００６１】
その後、メタルカン及び酸化バリウム（ｂａｒｉｕｍ ｏｘｉｄｅ）を用いて封止し、有機電界発光素子２００を完成する。
【００６２】
以下、本発明に係る好適な実験例を提示する。但し、後述する実験例は、本発明の理解を助けるために提示するものに過ぎず、本発明がこれらの実験例に限定されるものではない。
【００６３】
＜実験例１乃至３＞
有機電界発光素子のバッファ層としてＣ６０を１ｎｍの厚みに形成し、正孔輸送層としてＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）だけを真空蒸着した。有機発光層として８−ｔｒｉｓｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ（Ａｌｑ３）を２５ｎｍの厚みに蒸着した。前記有機発光層上に電子輸送層を形成し、カソード電極としてＬｉＦ／Ａｌを３００ｎｍの厚みに蒸着した。その後、メタルカン及びバリウムオキサイドを用いて封止し、有機電界発光素子を製作した。実験例２では、前記バッファ層の厚みを３ｎｍにし、実験例３では、前記バッファ層の厚みを５ｎｍにしたことを除いて、実験例１と同様に有機電界発光素子を製作した。
【００６４】
＜実験例４乃至６＞
実験例４では、前記実験例１において正孔輸送層としてＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）及びＣ６０を１：０.０２（Ｃ６０ ２重量％）の割合で真空蒸着したことを除いて、実験例１と同様に有機電界発光素子を製作した。実験例５では、実験例４においてバッファ層の厚みを３ｎｍにし、実験例では、前記バッファ層の厚みを５ｎｍにしたことを除いて、前記実験例４と同様に有機電界発光素子を製作した。
【００６５】
＜比較例＞
前記実験例１でバッファ層を形成しないことを除いて、実験例１と同様に有機電界発光素子を製作した。
【００６６】
前記実験例１乃至６及び比較例で製作された有機電界発光素子の駆動電圧及び効率特性を評価し、表１に記載した。
【００６７】
表１を参照すれば、前記実験例１乃至６の場合、駆動電圧が７.５乃至８.６Ｖであって、比較例の駆動電圧である９Ｖより優れていることが分かる。特に、実験例４乃至６のように、正孔輸送層にフラーレンをドーパントとして２重量％を含有している場合には、フラーレンをドープせずに、ＮＰＤだけを使用した実験例１乃至３の有機電界発光素子より駆動電圧特性が約０.３乃至１.１Ｖより低いことが分かる。但し、効率特性においては、実験例１乃至６と比較例の有機電界発光素子との間においてほぼ同じ特性を示した。
【００６８】
【表１】
【００６９】
また、前記実験例１乃至６の有機電界発光素子を輝度９００ｃｄ／ｍ２で駆動した時、輝度５０％までの半減寿命が５００時間以上を示した。これは、フラーレンからなるバッファ層を形成せず、また、フラーレンをドープしない正孔輸送層を備えた比較例の有機電界発光素子の５０％までの半減寿命である１００時間に比べてその寿命が５倍以上向上したことが分かる。
【００７０】
以上において説明した本発明は、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】従来技術に係る有機電界発光素子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を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
２０ 基板
２００ 有機電界発光素子
２１０ アノード電極
２２１ 正孔注入層
２２２ 正孔輸送層
２２３ 有機発光層
２２４ 電子輸送層
２２５ 電子注入層
２２０ 有機機能膜
２３０ カソード電極
２４０ バッファ層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界発光素子に関し、より詳細には、フラーレン（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）系物質からなる層、又はフラーレン系物質がドープされた層を備えた有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来技術に係る有機電界発光素子を示す断面図である。
【０００３】
図１を参照すれば、従来技術に係る有機電界発光素子１００は、大きく、アノード電極１１０、有機機能膜１２０及びカソード電極１３０で構成される。
【０００４】
基板１０上にアノード電極１１０が位置する。前記基板１０は、前記アノード電極１１０に接続する少なくとも１つの薄膜トランジスタ（図示せず）を備えることができる。
【０００５】
前記アノード電極１１０上に、有機発光層１２３を含む有機機能膜１２０が位置する。前記有機機能膜１２０は、その機能によっていろいろな層で構成されることができ、一般的に、正孔注入層１２１、正孔輸送層１２２、有機発光層１２３、電子輸送層１２４及び電子注入層１２５などで構成される。
【０００６】
前記有機機能膜１２０上にカソード電極１３０が位置する。
【０００７】
前記アノード電極１１０と前記カソード電極１３０との間に電圧を印加すれば、正孔は、前記アノード電極から前記正孔注入層１２１に注入される。注入された正孔は、前記正孔輸送層１２２を介して前記有機発光層１２３内に輸送される。
【０００８】
また、電子は、前記カソード電極１３０から前記電子注入層１２５に注入され、注入された電子は、前記電子輸送層１２４を介して前記有機発光層１２３内に輸送される。
【０００９】
前記有機発光層１２３内に輸送された正孔と電子は、前記有機発光層１２３で結合して励起子（エキシトン）を生成し、このような励起子が励起状態から基底状態に転移しながら光を放出する。
【００１０】
この時、前記正孔輸送層１２２は、正孔注入を容易にしなければならないし、正孔輸送性に優れていることが求められる。また、電子の移動を防止しなければならないし、温度変化に対して安定なように、高いガラス転移温度Ｔｇを有しなければならない。
【００１１】
また、有機電界発光素子の最大の短所である、短い寿命を向上させるために、前記正孔輸送層１２２から、または正孔輸送層１２２を介して酸素、イオン物質または低分子物質が拡散されることを防止する必要がある。このために、高いガラス転移温度を有し且つ緻密な構造を有する薄膜を形成することによって、前記正孔輸送層による寿命低下が最小化するようにしている。
【００１２】
前述したような前記正孔輸送層１２２の改善により有機電界発光素子の寿命を向上させる方法として、特許文献１及び特許文献２には、前記正孔輸送層１２２に蛍光発光体をドープする方法が開示されており、特許文献３には、前記正孔輸送層１２２及び有機発光層１２３に蛍光発光体をドープする方法が開示されている。
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６，３９２，３３９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３９２，２５０号明細書
【特許文献３】米国特許第５，７７３，９２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、本発明の目的は、正孔注入を円滑にし、電子の注入を抑制することによって、電流注入特性を向上させることができ、素子の寿命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ある。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、駆動電圧を低減することができると共に、効率を低下させることなく、素子の寿命を向上させることができる有機電界発光素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明の一態様に係る有機電界発光素子は、基板と、前記基板上に形成されたアノード電極と、前記アノード電極上に形成され、フラーレン系物質からなるバッファ層と、前記バッファ層上に形成され、少なくとも有機発光層を含む有機機能膜と、前記有機機能膜上に形成されたカソード電極と、を備える。これにより、駆動電圧を低減することができ、素子の寿命を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の他の態様に係る有機電界発光素子は、基板と、前記基板上に形成されたアノード電極と、前記アノード電極上に形成され、フラーレン系物質からなるバッファ層と、前記バッファ層上に形成され、前記フラーレン系物質がドープされた正孔注入層及び／または正孔輸送層と、前記正孔注入層及び／または正孔輸送層上に形成された有機発光層と、前記有機発光層上に形成されたカソード電極と、を備える。
【００１８】
前記フラーレン系物質は、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４及びＣ９６よりなる群から選ばれるいずれか１つの物質であることができる。
【００１９】
前記バッファ層の厚みは、１ｎｍ乃至５ｎｍで形成することができ、特に、５ｎｍであることが好ましい。
【００２０】
前記正孔注入層または正孔輸送層は、複数の層からなることができる。
【００２１】
前記正孔注入層は、ＣｕＰｃ（ｃｏｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＴＮＡＴＡ、ＴＣＴＡ、ＴＤＡＰＢ、ＴＤＡＴＡ、ＰＡＮＩ（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）及びＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ（３，４）−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）よりなる群から選ばれるいずれか１つの物質で構成されることができ、前記正孔注入層にドープされたフラーレン系物質は、１乃至３０重量％程度にドープすることができる。
【００２２】
前記正孔輸送層は、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−Ｂｉｓ−（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ−（ｐｈｅｎｙｌ）−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ｓ−ＴＡＤ、ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−Ｔｒｉｓ（Ｎ−３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−ａｍｉｎｏ）−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）及びＰＶＫよりなる群から選ばれるいずれか１つの物質で形成されることができ、前記正孔輸送層にドープされたフラーレン系物質は、２重量％以下、好ましくは２重量％程度にドープすることができる。
【００２３】
前記正孔輸送層の正孔輸送物質のＬＵＭＯ（最低空軌道；Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）は、前記フラーレン系物質のＬＵＭＯより小さいことが好ましい。
【００２４】
前記有機電界発光素子は、前記有機発光層上に、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層よりなる群から選ばれる少なくとも１層をさらに備えることができる。
【００２５】
前記バッファ層は、真空蒸着法を用いて形成することができ、前記フラーレン系物質がドープされた正孔注入層及び／または正孔輸送層は、真空蒸着法、スピンコート法及びインクジェット法（ｉｎｋ−ｊｅｔ）よりなる群から選ばれるいずれか１つの方法を用いて形成することができる。
【００２６】
前記有機発光層は、８−ｔｒｉｓｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ（Ａｌｑ３）で形成されることができ、前記有機発光層の厚みは、２０乃至３０ｎｍ、好ましくは、２５ｎｍで形成することができる。
【００２７】
前記カソード電極は、ＬｉＦ及びＡｌからなることができ、前記カソード電極の厚みは、２５０乃至３５０ｎｍ、好ましくは、３００ｎｍで形成することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、正孔注入を円滑にし、電子の注入を抑制するために、フラーレン系物質を使用する。これにより、電流注入特性を向上させることができ、有機電界発光素子の寿命を向上させることができるという効果を奏する。
【００２９】
また、駆動電圧を低減することができると共に、効率を低下させることなく、有機電界発光素子の寿命を向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。しかしながら、本発明は、下記の実施例に限らず、様々な変形が可能である。なお、図面において、層が他の層上に又は基板上に位置すると記述されている場合、他の層上に又は基板上に直接に形成されることができ、又はそれらの間に第３の層が介在されることもできる。
【００３１】
図２は、本発明に係る有機電界発光素子を示す断面図である。
図２を参照すれば、本発明に係る有機電界発光素子２００は、基板２０上に形成された、アノード電極２１０、有機機能膜２２０及びカソード電極２３０で構成され、前記アノード電極２１０と有機機能膜２２０との間に介在されたバッファ層２４０を備える。
【００３２】
詳細に説明すれば、基板２０上にアノード電極２１０が位置する。前記基板２０は、前記アノード電極２１０に接続する少なくとも１つの薄膜トランジスタ（図示せず）を備えることができる。
【００３３】
前記アノード電極２１０は、透明電極または反射電極であってもよい。前記アノード電極２１０が透明電極である場合、前記アノード電極２１０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）膜、ＴＯ（Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜またはＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）膜であってもよい。前記アノード電極２１０が反射電極である場合、前記アノード電極２１０は、銀（Ａｇ）膜、アルミニウム（Ａｌ）膜、ニッケル（Ｎｉ）膜、白金（Ｐｔ）膜、パラジウム（Ｐｄ）膜、或いは、これらの合金膜、またはこれらの合金膜上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＴＯまたはＺｎＯの透過型酸化膜が積層された構造であってもよい。
【００３４】
前記アノード電極２１０を形成することは、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法及び蒸発（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）法のような気相蒸着（ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、イオンビーム蒸着（ｉｏｎ ｂｅａｍ ｄｅｏｐｓｉｔｉｏｎ）法、電子ビーム蒸着（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、またはレーザアブレーション（ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ）法を用いて行うことができる。
【００３５】
前記アノード電極２１０上にバッファ層２４０が位置する。この時、前記バッファ層２４０は、フラーレン系物質からなる。前記フラーレンとは、人工的でなく、自然的に作ることができるサッカーボールのような模型を有する炭素だけで構成された有機物を言い、バッキーボール（Ｂｕｃｋｙｂａｌｌ）とも言う。前記フラーレン物質は、非常に小さい物質を閉じ込めることができ、強く且つ滑らかな性質を有し、また、他の物質を挿入することができるように開口（オープン）されたり、又は、チューブのように連なることができる。
【００３６】
前記フラーレン系物質として、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４及びＣ９６よりなる群から選ばれるいずれか１つの物質を利用することができる。
【００３７】
前記フラーレン系物質のうち、Ｃ６０は、炭素原子６０個からなるサッカーボール形状の分子構造を有する物質である。前記フラーレン系物質は、強い電子アクセプタ（ａｃｃｅｐｔｏｒ）として作用し、トンネル効果及びｐ−ドーピング効果によって後述する正孔注入層２２１への正孔伝達を円滑にする。フラーレン系物質からなる前記バッファ層２４０は、その厚みが５ｎｍ以上である場合には、絶縁層として作用し、駆動電圧を上昇させる原因となり、１ｎｍ以下に形成される場合には、正孔伝達向上効果が得られない。したがって、その厚みを１乃至５ｎｍに形成することによって、駆動電圧を低減することができ、特に、その厚みが５ｎｍであることが好ましい。
【００３８】
前記バッファ層２４０は、真空蒸着法を用いて形成することができる。
【００３９】
前記バッファ層２４０上に有機機能膜２２０が位置する。前記有機機能膜２２０は、少なくとも有機発光層２２３を含む。本発明に係る実施例では、前記有機機能膜２２０は、正孔注入層２２１、正孔輸送層２２２、有機発光層２２３、電子輸送層２２４及び電子注入層２２５が順次に積層された構造を例示している。しかしながら、必ずしもこれに限らず、正孔注入層２２１、正孔輸送層２２２、電子輸送層２２４及び電子注入層２２５のうち一部を省略して形成したり、複数層で形成するなど、必要に応じて多様な積層構造を形成することができる。
【００４０】
前記バッファ層２４０上に正孔注入層２２１が位置する。前記正孔注入層２２１は、前記有機発光層２２３への正孔の注入を容易にする層であって、ＣｕＰｃ（ｃｏｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＴＮＡＴＡ、ＴＣＴＡ、ＴＤＡＰＢ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡのような低分子材料またはＰＡＮＩ（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）、ＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ（３，４）−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）のような高分子材料を使用して形成することができる。
【００４１】
前記正孔注入層２２１上に正孔輸送層２２２が位置する。前記正孔輸送層２２２は、前記有機発光層２２３への正孔の輸送を容易にする層であって、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−Ｂｉｓ−（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ−（ｐｈｅｎｙｌ）−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ｓ−ＴＡＤ、ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−Ｔｒｉｓ（Ｎ−３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−ａｍｉｎｏ）−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）のような低分子材料、又はＰＶＫのような高分子材料を使用して形成することができる。
【００４２】
この時、前記正孔注入層２２１及び正孔輸送層２２２にフラーレン系物質をドープする。前記フラーレン系物質、すなわちドーパント（ｄｏｐａｎｔ）２４５として、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４及びＣ９６よりなる群から選ばれるいずれか１つの物質を利用することができる。
【００４３】
前記フラーレン系物質がドープされた正孔注入層２２１及び正孔輸送層２２２は、真空蒸着法、スピンコート法及びインクジェット法よりなる群から選ばれるいずれか１つの方法を用いて形成することができる。
【００４４】
前記正孔注入層２２１にドープされるドーパント２４５は、前記バッファ層２４０の機能を補助するために形成する。すなわち、正孔伝達を円滑にする。
【００４５】
前記正孔注入層２２１にドープされるドーパント２４５は、前記正孔注入層２２１を構成する物質と比較して１乃至３０重量％程度の濃度を有するようにドープする。
【００４６】
１重量％未満の濃度では、ドーピング効果が得られなく、３０重量％超過の濃度条件では、電流注入が低下するため、好ましくない。
【００４７】
前記正孔輸送層２２２にドープされるドーパント２４５は、前記有機発光層２２３から注入される電子が発生する場合、該電子を受け入れて正孔輸送物質の特性が前記電子により低下することを抑制する役目をする。
【００４８】
したがって、前記正孔輸送層２２２の正孔輸送物質のＬＵＭＯ（最低空軌道；Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）は、前記フラーレン系物質、すなわち、ドーパント２４５のＬＵＭＯより小さいことが好ましい。前記ＬＵＭＯは、電子が満ちていない軌道（オービタル）のうちエネルギー準位が最も低い軌道をいう。したがって、前記有機発光層２２３から注入される電子が発生する場合、前記ドーパント２４５のエネルギー準位が高くて、その電子を前記ドーパント２４５が受け入れることによって、正孔輸送物質の特性が低下することを防止することができる。
【００４９】
前記正孔輸送層２２２にドーピングされるドーパント２４５は、前記正孔輸送層２２２を構成する物質と比較して２重量％以下の濃度を有するようにドーピングする。好ましくは、２重量％の濃度を有するようにドープする。前記正孔輸送層２２２にドープされる前記ドーパント２４５の濃度が２重量％を超過すれば、効率が低下するため、好ましくない。
【００５０】
本実施例では、前記正孔注入層２２１及び正孔輸送層２２２を、各々１つの層だけで形成することを例示したが、前記正孔注入層２２１または正孔輸送層２２２のうちいずれか１層を省略することができ、前記正孔注入層２２１または正孔輸送層２２２を複数層で形成することができる。
【００５１】
前記正孔輸送層２２２上に有機発光層２２３が位置する。前記有機発光層２２３は、燐光発光層または蛍光発光層であってもよい。前記有機発光層２２３が蛍光発光層である場合、前記有機発光層２２３は、Ａｌｑ３（８−ｔｒｉｓｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ）、ジスチリルアリレン（ｄｉｓｔｙｒｙｌａｒｙｌｅｎｅ；ＤＳＡ）、ジスチリルアリレン誘導体、ジスチリルベンゼン（ｄｉｓｔｙｒｙｌｂｅｎｚｅｎｅ；ＤＳＢ）、ジスチリルベンゼン誘導体、ＤＰＶＢｉ（４、４’−ｂｉｓ２、２’−ｄｉｐｈｅｎｙｌｖｉｎｙｌ−１、１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）、ＤＰＶＢｉ誘導体、スピロ−ＤＰＶＢｉ及びスピロ−６Ｐ（ｓｐｉｒｏ−ｓｅｘｙｐｈｅｎｙｌ）よりなる群から選ばれる１つの物質を含むことができる。さらに、前記有機発光層２２３は、スチルアミン（ｓｔｙｒｙｌａｍｉｎｅ）系、フェリレン（ｐｈｅｒｙｌｅｎｅ）系及びＤＳＢＰ（ｄｉｓｔｙｒｙｌｂｉｐｈｅｎｙｌ）系よりなる群から選ばれる１つのドーパント物質をさらに含むことができる。
【００５２】
これとは異なって、前記有機発光層２２３が燐光発光層である場合、前記有機発光層２２３は、ホスト物質として、アリールアミン系、カルバゾール系及びスピロ系よりなる群から選ばれる１つの物質を含むことができる。好ましくは、前記ホスト物質は、ＣＢＰ（４，４−Ｎ，Ｎ ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）、ＣＢＰ誘導体、ｍＣＰ（Ｎ、Ｎ−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｙｌ−３，５−ｂｅｎｚｅｎｅ）、ｍＣＰ誘導体及びスピロ系誘導体よりなる群から選ばれる１つの物質である。これに加えて、前記有機発光層２２３は、ドーパント物質として、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｂ、及びＥｕよりなる群から選ばれる１つの中心金属を有する燐光有機金属錯体を含むことができる。さらに、前記燐光有機金属錯体は、ＰＱＩｒ、ＰＱＩｒ（ａｃａｃ）、ＰＱ２Ｉｒ（ａｃａｃ）、ＰＩＱＩｒ（ａｃａｃ）及びＰｔＯＥＰよりなる群から選ばれる１つであることができる。
【００５３】
フルカラー有機電界発光素子の場合、前記有機発光層２２３を形成することは、高精細マスクを用いた真空蒸着法、インクジェットプリント法またはレーザー熱転写法を使用して行うことができる。
【００５４】
前記有機発光層２２３は、その厚みが１５乃至４０ｎｍ、好ましくは、３０ｎｍとなるように形成する。１５ｎｍ未満では、効率が低下するため、問題があり、４０ｎｍを超過すれば、駆動電圧が上昇する問題がある。
【００５５】
前記有機発光層２２３上に正孔阻止層（ｈｏｌｅ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｌａｙｅｒ、ＨＢＬ）が位置することができる。しかし、前記正孔阻止層は、前記有機発光層２２３が蛍光発光層である場合には省略することができる。前記正孔阻止層は、有機電界発光素子の駆動過程において前記有機発光層２２３で生成された励起子が拡散されることを抑制する役目をする。このような正孔阻止層は、Ｂａｌｑ、ＢＣＰ、ＣＦ−Ｘ、ＴＡＺまたはスピロ−ＴＡＺを使用して形成することができる。
【００５６】
前記有機発光層２２３上に電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ、ＥＴＬ）２２４と電子注入層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ、ＨＴＬ）２２５が順に位置する。前記電子輸送層２２４は、前記有機発光層２２３への電子の輸送を容易にする層であって、例えば、ＰＢＤ、ＴＡＺ、スピロ−ＰＢＤのような高分子材料、またはＡｌｑ３、ＢＡｌｑ、ＳＡｌｑのような低分子材料を使用して形成することができる。前記電子注入層２２５は、前記有機発光層２２３への電子の注入を容易にする層であって、例えば、Ａｌｑ３（ｔｒｉｓ（８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）、ＬｉＦ（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ガリウム混合物（Ｇａｃｏｍｐｌｅｘ）、ＰＢＤを使用して形成することができる。
【００５７】
一方、前記電子輸送層２２４と前記電子注入層２２５を形成することは、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェットプリント法またはレーザー熱転写法を使用して行うことができる。
【００５８】
かくして、フラーレン物質がドープされた正孔注入層２２１、正孔輸送層２２２、有機発光層２２３、電子輸送層２２４及び電子注入層２２５は、有機機能膜２２０を形成する。
【００５９】
前記有機機能膜２２０上にカソード電極２３０が位置する。前記カソード電極２３０は、ＬｉＦ及びＡｌを用いて形成することができる。その結果、前記有機発光層２２３を備えた有機機能膜２２０は、前記アノード電極２１０と前記カソード電極２３０との間に介在される。
【００６０】
前記カソード電極２３０は、２５０乃至３５０ｎｍの厚み、好ましくは、３００ｎｍの厚みで形成することができる。
【００６１】
その後、メタルカン及び酸化バリウム（ｂａｒｉｕｍ ｏｘｉｄｅ）を用いて封止し、有機電界発光素子２００を完成する。
【００６２】
以下、本発明に係る好適な実験例を提示する。但し、後述する実験例は、本発明の理解を助けるために提示するものに過ぎず、本発明がこれらの実験例に限定されるものではない。
【００６３】
＜実験例１乃至３＞
有機電界発光素子のバッファ層としてＣ６０を１ｎｍの厚みに形成し、正孔輸送層としてＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）だけを真空蒸着した。有機発光層として８−ｔｒｉｓｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ（Ａｌｑ３）を２５ｎｍの厚みに蒸着した。前記有機発光層上に電子輸送層を形成し、カソード電極としてＬｉＦ／Ａｌを３００ｎｍの厚みに蒸着した。その後、メタルカン及びバリウムオキサイドを用いて封止し、有機電界発光素子を製作した。実験例２では、前記バッファ層の厚みを３ｎｍにし、実験例３では、前記バッファ層の厚みを５ｎｍにしたことを除いて、実験例１と同様に有機電界発光素子を製作した。
【００６４】
＜実験例４乃至６＞
実験例４では、前記実験例１において正孔輸送層としてＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）及びＣ６０を１：０.０２（Ｃ６０ ２重量％）の割合で真空蒸着したことを除いて、実験例１と同様に有機電界発光素子を製作した。実験例５では、実験例４においてバッファ層の厚みを３ｎｍにし、実験例では、前記バッファ層の厚みを５ｎｍにしたことを除いて、前記実験例４と同様に有機電界発光素子を製作した。
【００６５】
＜比較例＞
前記実験例１でバッファ層を形成しないことを除いて、実験例１と同様に有機電界発光素子を製作した。
【００６６】
前記実験例１乃至６及び比較例で製作された有機電界発光素子の駆動電圧及び効率特性を評価し、表１に記載した。
【００６７】
表１を参照すれば、前記実験例１乃至６の場合、駆動電圧が７.５乃至８.６Ｖであって、比較例の駆動電圧である９Ｖより優れていることが分かる。特に、実験例４乃至６のように、正孔輸送層にフラーレンをドーパントとして２重量％を含有している場合には、フラーレンをドープせずに、ＮＰＤだけを使用した実験例１乃至３の有機電界発光素子より駆動電圧特性が約０.３乃至１.１Ｖより低いことが分かる。但し、効率特性においては、実験例１乃至６と比較例の有機電界発光素子との間においてほぼ同じ特性を示した。
【００６８】
【表１】
【００６９】
また、前記実験例１乃至６の有機電界発光素子を輝度９００ｃｄ／ｍ２で駆動した時、輝度５０％までの半減寿命が５００時間以上を示した。これは、フラーレンからなるバッファ層を形成せず、また、フラーレンをドープしない正孔輸送層を備えた比較例の有機電界発光素子の５０％までの半減寿命である１００時間に比べてその寿命が５倍以上向上したことが分かる。
【００７０】
以上において説明した本発明は、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】従来技術に係る有機電界発光素子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を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
２０ 基板
２００ 有機電界発光素子
２１０ アノード電極
２２１ 正孔注入層
２２２ 正孔輸送層
２２３ 有機発光層
２２４ 電子輸送層
２２５ 電子注入層
２２０ 有機機能膜
２３０ カソード電極
２４０ バッファ層
【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アノード電極と、
前記アノード電極上に形成され、フラーレン系物質からなるバッファ層と、
前記バッファ層上に形成され、少なくとも有機発光層を含む有機機能膜と、
前記有機機能膜上に形成されたカソード電極と、を備えることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
前記フラーレン系物質は、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４及びＣ９６よりなる群から選ばれるいずれか１つの物質であ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３】
前記バッファ層の厚みは、１ｎｍ乃至５ｎｍであ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４】
前記バッファ層の厚みは、５ｎｍであることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記バッファ層は、真空蒸着法を用いて形成す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】
基板と、
前記基板上に形成されたアノード電極と、
前記アノード電極上に形成され、フラーレン系物質からなるバッファ層と、
前記バッファ層上に形成され、前記フラーレン系物質がドープされた正孔注入層及び／または正孔輸送層と、
前記正孔注入層及び／または正孔輸送層上に形成された有機発光層と、
前記有機発光層上に形成されたカソード電極と、を備えることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項７】
前記フラーレン系物質は、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４及びＣ９６よりなる群から選ばれるいずれか１つの物質であることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記バッファ層の厚みは、１ｎｍ乃至５ｎｍであることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記バッファ層の厚みは、５ｎｍであることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記バッファ層は、真空蒸着法を用いて形成することを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記正孔注入層は、ＣｕＰｃ（ｃｏｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＴＮＡＴＡ、ＴＣＴＡ、ＴＤＡＰＢ、ＴＤＡＴＡ、ＰＡＮＩ（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）及びＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ（３，４）−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）よりなる群から選ばれるいずれか１つの物質で形成されることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
前記正孔注入層にドープされたフラーレン系物質が、１乃至３０重量％ドープされていることを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１３】
前記正孔輸送層は、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−Ｂｉｓ−（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ−（ｐｈｅｎｙｌ）−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ｓ−ＴＡＤ、ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−Ｔｒｉｓ（Ｎ−３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−ａｍｉｎｏ）−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）及びＰＶＫよりなる群から選ばれるいずれか１つの物質で形成されることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
前記正孔輸送層にドープされたフラーレン系物質は、２重量％以下にドープされていることを特徴とする請求項１３に記載の有機電界発光素子。
【請求項１５】
前記正孔輸送層にドープされたフラーレン系物質は、２重量％ドープされていることを特徴とする請求項１４に記載の有機電界発光素子。
【請求項１６】
前記正孔輸送層の正孔輸送物質のＬＵＭＯ（最低空軌道；Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）は、前記フラーレン系物質のＬＵＭＯより小さいことを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項１７】
前記フラーレン系物質がドープされた正孔注入層及び／または正孔輸送層は、真空蒸着法、スピンコート法及びインクジェット法よりなる群から選ばれるいずれか１つの方法を用いて形成することを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項１８】
前記正孔注入層または正孔輸送層は、複数の層からなることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項１９】
前記有機電界発光素子は、前記有機発光層上に正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層よりなる群から選ばれる少なくとも１層をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されたアノード電極と、
前記アノード電極上に形成され、フラーレン系物質からなるバッファ層と、
前記バッファ層上に形成され、少なくとも有機発光層を含む有機機能膜と、
前記有機機能膜上に形成されたカソード電極と、を備えることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
前記フラーレン系物質は、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４及びＣ９６よりなる群から選ばれるいずれか１つの物質であ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３】
前記バッファ層の厚みは、１ｎｍ乃至５ｎｍであ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４】
前記バッファ層の厚みは、５ｎｍであることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記バッファ層は、真空蒸着法を用いて形成す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】
基板と、
前記基板上に形成されたアノード電極と、
前記アノード電極上に形成され、フラーレン系物質からなるバッファ層と、
前記バッファ層上に形成され、前記フラーレン系物質がドープされた正孔注入層及び／または正孔輸送層と、
前記正孔注入層及び／または正孔輸送層上に形成された有機発光層と、
前記有機発光層上に形成されたカソード電極と、を備えることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項７】
前記フラーレン系物質は、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４及びＣ９６よりなる群から選ばれるいずれか１つの物質であることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記バッファ層の厚みは、１ｎｍ乃至５ｎｍであることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記バッファ層の厚みは、５ｎｍであることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記バッファ層は、真空蒸着法を用いて形成することを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記正孔注入層は、ＣｕＰｃ（ｃｏｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＴＮＡＴＡ、ＴＣＴＡ、ＴＤＡＰＢ、ＴＤＡＴＡ、ＰＡＮＩ（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）及びＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ（３，４）−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）よりなる群から選ばれるいずれか１つの物質で形成されることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
前記正孔注入層にドープされたフラーレン系物質が、１乃至３０重量％ドープされていることを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１３】
前記正孔輸送層は、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−Ｂｉｓ−（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ−（ｐｈｅｎｙｌ）−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ｓ−ＴＡＤ、ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−Ｔｒｉｓ（Ｎ−３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−ａｍｉｎｏ）−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）及びＰＶＫよりなる群から選ばれるいずれか１つの物質で形成されることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
前記正孔輸送層にドープされたフラーレン系物質は、２重量％以下にドープされていることを特徴とする請求項１３に記載の有機電界発光素子。
【請求項１５】
前記正孔輸送層にドープされたフラーレン系物質は、２重量％ドープされていることを特徴とする請求項１４に記載の有機電界発光素子。
【請求項１６】
前記正孔輸送層の正孔輸送物質のＬＵＭＯ（最低空軌道；Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）は、前記フラーレン系物質のＬＵＭＯより小さいことを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項１７】
前記フラーレン系物質がドープされた正孔注入層及び／または正孔輸送層は、真空蒸着法、スピンコート法及びインクジェット法よりなる群から選ばれるいずれか１つの方法を用いて形成することを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項１８】
前記正孔注入層または正孔輸送層は、複数の層からなることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【請求項１９】
前記有機電界発光素子は、前記有機発光層上に正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層よりなる群から選ばれる少なくとも１層をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−２９５１６３（Ｐ２００６−２９５１６３Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０３５３０（Ｐ２００６−１０３５３０）
【出願日】平成１８年４月４日（２００６．４．４）
【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１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月４日（２００６．４．４）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
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