白色有機発光素子及びその製造方法
【課題】白色発光層の構造を共振構造に適するように変更して色純度及び白色の発光効率を改善することが可能な白色有機発光素子及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】第１電極と，上記第１電極上端に形成された正孔輸送部と，上記正孔輸送部上端に形成された青色発光層と，上記青色発光層上端に形成された緑色発光層と，上記緑色発光層上端に形成された赤色発光層と，上記赤色発光層上端に形成された第２電極と，を含み，上記第１電極及び第２電極の間に介在されたそれぞれの発光層から発散された光が共振効果によって白色を表示してＸが０．２７〜０．３９，Ｙが０．２７〜０．３９の色座標であるように正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層が所定の厚さを備える。
【解決手段】第１電極と，上記第１電極上端に形成された正孔輸送部と，上記正孔輸送部上端に形成された青色発光層と，上記青色発光層上端に形成された緑色発光層と，上記緑色発光層上端に形成された赤色発光層と，上記赤色発光層上端に形成された第２電極と，を含み，上記第１電極及び第２電極の間に介在されたそれぞれの発光層から発散された光が共振効果によって白色を表示してＸが０．２７〜０．３９，Ｙが０．２７〜０．３９の色座標であるように正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層が所定の厚さを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，白色有機発光素子及びその製造方法に関し，より詳細には，白色発光層の構造を共振構造に適するように変更して色純度及び白色の発光効率を改善させた白色有機発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子ＯＬＥＤは，一般的に基板，アノード，発光層を含む有機層，及びカソードを含む。上記ＯＬＥＤ素子は，発光層で電子と正孔が結合しながら光が発生する現象を利用した自発光型ディスプレイ装置であり，低い駆動電圧，高画質，早い応答速度及び広視野角の特性を有する軽量薄型の情報表示装置の実現が可能とするという長所を有する。このような有機発光素子は携帯電話のみならず，その他の高品位の情報表示装置に至るまで応用領域が拡張されている。
【０００３】
効果的に白色光を生成するＯＬＥＤ素子は，ＬＣＤディスプレイのバックライト，自動車内燈，及び事務室などの照明燈として広く使用することができ，赤色，青色，緑色の三原色カラーフィルターを組み合わせて製造するようになれば，カラー平板ディスプレイとして使用することもできる。
【０００４】
白色有機発光素子は，多様な方法によって得ることができるが，大きく二つに分けることができる。すなわち，一番目の方法では，発光層の構造を黄色及び青色または赤色，緑色及び青色を放出する物質で構成された多層にすることである。二番目の方法では，発光ホスト物質に有機発光色素をドーピングしたり，混合したりすることである。
【０００５】
一方，上記従来の白色有機発光素子及びその製造方法に関する技術を記載した文献としては，下記特許文献１等がある。
【特許文献１】米国特許第６，７２０，０９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし，従来の前面発光素子によれば，特に発光層の構造を多層にする場合，二つの電極の間の共振効果によって白色を得ることができず，厚さの条件によって白色から脱する色特性を得るようになるという問題がある。
【０００７】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的は，色純度が優秀で，かつ白色の発光効率を向上させることが可能な，新規かつ改良された白色有機発光素子及びそ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】
【０００８】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，第１電極と；上記第１電極上に形成された正孔輸送部と；上記正孔輸送部上に形成された青色発光層と；上記青色発光層上に形成された緑色発光層と；上記緑色発光層上に形成された赤色発光層と；上記赤色発光層上に形成された第２電極と；を備え，上記第１電極及び上記第２電極の間に介在されたそれぞれの発光層から発散された光が共振効果によって白色を表示して，Ｘが０．２７〜０．３９，Ｙが０．２７〜０．３９の色座標であるように上記正孔輸送部，上記青色発光層及び上記緑色発光層が所定の厚さを備えることを特徴とする白色有機発光素子が提供される。
【０００９】
また，上記正孔輸送部の厚さである上記第１電極の上端部から上記青色発光層の下部面間の距離が，１５〜４０ｎｍであり，上記正孔輸送部と上記青色発光層の総厚さである上記第１電極の上端部から上記緑色発光層の下部面間の距離が３０〜５０ｎｍであり，上記正孔輸送部，上記青色発光層及び上記緑色発光層の総厚さである上記第１電極の上端部から上記赤色発光層の下部面間の距離が４０〜６０ｎｍであってもよい。
【００１０】
また，上記正孔輸送部の厚さである上記第１電極の上端部から上記青色発光層の下部面間の距離が，１２０〜１６０ｎｍであり，上記正孔輸送部と上記青色発光層の総厚さである上記第１電極の上端部から上記緑色発光層の下部面間の距離が１６０〜２００ｎｍであり，上記正孔輸送部，上記青色発光層及び上記緑色発光層の総厚さである上記第１電極の上端部から上記赤色発光層の下部面間の距離が２００〜２４０ｎｍであってもよい。
【００１１】
また，上記第１電極は，アノードであり，上記第２電極はカソードであってもよい。
【００１２】
また，上記アノードは，反射電極であってもよい。
【００１３】
また，上記正孔輸送部は，正孔注入層のいずれか一方または双方であってもよい。
【００１４】
また，上記赤色発光層と上記第２電極の間には，正孔抑制層，電子注入層及び電子輸送層からなる群より選択される１種以上の層がさらに含まれてもよい。
【００１５】
また，上記赤色発光層の厚さは，１５〜４０ｎｍであってもよい。
【００１６】
また，上記赤色発光層の厚さは，２０〜５０ｎｍであってもよい。
【００１７】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，基板上部に第１電極を形成する段階と；上記第１電極上部に正孔輸送部を形成する段階と；上記正孔輸送部上部に青色発光層を形成する段階と；上記青色発光層上部に緑色発光層を形成する段階と；上記緑色発光層上部に赤色発光層を形成する段階と；上記赤色発光層上部に第２電極を形成する段階と；を備え，上記第１電極及び上記第２電極の間に介在されたそれぞれの発光層から発散された光が共振効果によって白色を表示して，Ｘが０．２７〜０．３９，Ｙが０．２７〜０．３９の色座標を有するように上記正孔輸送部，上記青色発光層及び上記緑色発光層が所定の厚さに形成されることを特徴とする白色有機発光素子の製造方法が提供される。
【００１８】
また，上記正孔輸送部の厚さは１５〜４０ｎｍで形成され，上記正孔輸送部及び上記青色発光層の総厚さは３０〜５０ｎｍで形成され，上記正孔輸送部，上記青色発光層及び上記緑色発光層の総厚さは４０〜６０ｎｍで形成されてもよい。
【００１９】
また，上記正孔輸送部の厚さは１２０〜１６０ｎｍで形成され，上記正孔輸送部及び上記青色発光層の総厚さは１６０〜２００ｎｍで形成され，上記正孔輸送部，上記青色発光層及び上記緑色発光層の総厚さは２００〜２４０ｎｍで形成されてもよい。
【００２０】
また，上記第１電極上部に反射膜を形成する段階をさらに含んでもよい。
【００２１】
また，上記正孔輸送部は，正孔注入層のいずれか一方または双方であってもよい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように，本発明によれば，白色を表示する青色及び黄色発光層の光学距離をすべて共振構造に適するように調節することにより，色純度を優秀にさせ，白色の発光効率を改善させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に，添付した図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する発明特定事項については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
本実施形態による白色有機発光素子は，第１電極と第２電極の間に正孔輸送部と発光層を順次含み，ここで発光層は，白色を表示するように青色発光層，緑色発光層及び赤色発光層で構成され，上記青色発光層，緑色発光層及び赤色発光層の発散する光が共振効果によって純度の優秀な白色を表示するように光学距離を共振構造に適するように調節することで，すなわち，第１電極の上端部から青色発光層の下部面までの距離（正孔輸送部の厚さ），第１電極の上端部から緑色発光層の下部面までの距離（正孔輸送部及び青色発光層の総厚さ）及び第１電極の上端部から赤色発光層の下部面までの距離（正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の総厚さ）を調節することで白色を表示する。
【００２５】
具体的には，第１電極の上端部から青色発光層の下部面までの距離は，１５〜４０ｎｍで，第１電極の上端部から緑色発光層の下部面までの距離は，３０〜５０ｎｍで，第１電極の上端部から赤色発光層の下部面までの距離は，４０〜６０ｎｍであることが好ましい。
【００２６】
または，第１電極の上端部から青色発光層の下部面までの距離は，１２０〜１６０ｎｍで，第１電極の上端部から緑色発光層の下部面までの距離は，１６０〜２００ｎｍで，第１電極の上端部から赤色発光層の下部面までの距離は，２００〜２４０ｎｍであることが好ましい。
【００２７】
本実施形態による白色有機発光素子において，上記第１電極はアノードで，第２電極はカソードであり，前面発光の場合，上記アノードは反射電極であってもよい。
【００２８】
本実施形態による白色有機発光素子において，上記正孔輸送部は，正孔注入層または正孔輸送層がそれぞれ単独で構成することができ，また，正孔注入層と正孔輸送層が順に積層することができる。このような正孔輸送部には，層間界面特性を改善させるための中問層がさらに挿入されうる。
【００２９】
本実施形態による白色有機発光素子において，正孔輸送部の厚さは，結局第１電極の上端部から青色発光層下部面間の距離（青色発光層の光学距離）と一致し，したがって，上記正孔輸送部の厚さは，１５〜４０ｎｍまたは１２０〜１６０ｎｍであることが好ましい。
【００３０】
本実施形態による白色有機発光素子において，正孔輸送部と青色発光層の総厚さは，第１電極の上端部から緑色発光層下部面間の距離（緑色発光層の光学距離）と一致し，また，正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の厚さは，第１電極の上端部から赤色発光層下部面間の距離（赤色発光層の光学距離）と一致する。
【００３１】
したがって，正孔輸送部の厚さが１５〜４０ｎｍである場合，正孔輸送部と青色発光層の総厚さは３０〜５０ｎｍで，正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の総厚さは，４０〜６０ｎｍであることが好ましく，正孔輸送部の厚さが１２０〜１６０ｎｍである場合，正孔輸送部と青色発光層の総厚さは，１６０〜２００ｎｍで，正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の総厚さは，２００〜２４０ｎｍであることが好ましい。
【００３２】
上記正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の厚さは，白色特性を得ることができる共振構造に適するように設定されて色純度の優秀な白色，すなわち，Ｘの範囲が０．２７〜０．３９で，Ｙの範囲が０．２７〜０．３９である色座標を得ることができる。
【００３３】
一方，赤色発光層の厚さは，正孔輸送部，青色及び緑色発光層の厚さによって変更することができ，好ましくは，正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の総厚さが４０〜６０ｎｍである場合，赤色発光層の厚さは，１５〜４０ｎｍであり，総厚さが２００〜２４０ｎｍである場合，赤色発光層の厚さは，２０〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００３４】
上記範囲を脱する場合，共振効果による光学距離が範囲から脱するようになって，白色の色座標が変わるようになるという問題がある。
【００３５】
また，本実施形態による白色有機発光素子において，発光層と第２電極の間には，正孔抑制層，電子輸送層及び／または電子注入層が順次積層されている構造であることも可能である。それ以外にも層間界面特性を改善させるために中問層をさらに挿入することができる。
【００３６】
図１〜図４は，本発明の第１〜第４実施形態にかかる白色有機発光素子の積層構造を概略的にあらわした断面図である。
【００３７】
図１は，本発明の第１の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。図１を参照すれば，基板１０上部に第１電極２０が積層され，上記第１電極２０上部に正孔注入層３０ａ，青色発光層４０ａ，緑色発光層４０ｂ，赤色発光層４０ｃ及び第２電極７０が順次積層されている白色有機発光素子である。
【００３８】
図２は，本発明の第２の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。図２を参照すれば，基板１０上部に第１電極２０が積層され，上記第１電極２０上部に正孔輸送層３０ｂ，青色発光層４０ａ，緑色発光層４０ｂ，赤色発光層４０ｃ及び第２電極７０が順次積層されている白色有機発光素子である。
【００３９】
図３は，本発明の第３の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。図３を参照すれば，基板１０上部に第１電極２０が積層され，上記第１電極２０上部に正孔注入層３０ａ，正孔輸送層３０ｂ，青色発光層４０ａ，緑色発光層４０ｂ，赤色発光層４０ｃ及び第２電極７０が順次積層されている白色有機発光素子である。
【００４０】
図４は，本発明の第４の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。図４を参照すれば，基板１０上部に第１電極２０が積層され，上記第１電極２０上部に正孔注入層３０ａ，正孔輸送層３０ｂ，青色発光層４０ａ，緑色発光層４０ｂ，赤色発光層４０ｃ，電子輸送層５０，電子注入層６０及び第２電極７０が順次積層されている白色有機発光素子である。
【００４１】
これ以外にも図面には図示されていないが，正孔抑制層がさらに含まれることがあり，また，電子輸送層または電子注入層は選択的に省略可能であり，その外にも層間の界面特性を改善するための中問層をさらに形成することも可能である。
【００４２】
以下，本実施形態による白色有機発光素子の製造方法を，便宜上図４における積層構造を有する白色有機発光素子を参照して説明する。
【００４３】
まず，基板１０上部にパターニングされた第１電極２０を形成する。ここで，上記基板１０は，通常的に有機発光素子に使われる基板を使うが，透明性，表面平滑性，取り扱いの容易性及び防水性の優秀な硝子基板または透明プラスチック基板が好ましい。そして，上記基板の厚さは，０．３〜１．１ｍｍであることが好ましい。
【００４４】
上記第１電極２０の形成材料では，正孔注入の容易な伝導性金属またはその酸化物からなり，具体的な例として，ＩＴＯ（Ｉｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ），ＩＺＯ（Ｉｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ），ニッケル，白金，金，イリジウムなどを使う。
【００４５】
前面発光のために，上記第１電極２０を反射電極として使う場合，第１電極上部にＡｇまたはＡｌを利用して反射膜を形成する方法を利用することができ，また，上記反射膜は必要に応じてパターニングすることができる。
【００４６】
上記第１電極２０が形成された基板を洗浄した後，ＵＶ／オゾン処理を実施する。この時，洗浄方法としては，イソプロパノール（ＩＰＡ），アセトンなどの有機溶媒を利用する。また，洗浄されたＩＴＯ基板を真空下でプラズマ処理することが好ましい。
【００４７】
洗浄された基板１０の第１電極２０上部に正孔注入物質を真空熱蒸着，またはスピンコーティングして正孔注入層３０ａを形成することができる。このように，正孔注入層３０を形成すれば，第１電極２０と発光層４０の接触抵抗を減少させると同時に，発光層４０に対する第１電極２０の正孔輸送能力が向上して素子の駆動電圧と寿命特性が全般的に改善されるような効果を得ることができる。
【００４８】
上記正孔注入物質としては，特別に制限されないが，下記式に示すように銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）またはスターバースト（Ｓｔａｒｂｕｒｓｔ）型アミン類である（ＴＣＴＡ，ｍ−ＭＴＤＡＴＡ，ＩＤＥ４０６（出光社材料）などを使用することができる。
【化１】
【００４９】
次に，上記正孔注入層３０ａ上部に，また，正孔輸送物質を真空熱蒸着，またはスピンコーティングして正孔輸送層３０ｂを形成することができる。上記正孔輸送物質は，特別に制限されず，下記式に示すように，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），ＩＤＥ３２０（出光社材料）などが使われる。
【化２】
【００５０】
上記正孔注入層３０ａ及び正孔輸送層３０ｂは，それぞれ単独で使われた場合，１５〜４０ｎｍまたは１２０〜１６０ｎｍの厚さを有することが好ましく，正孔注入層３０ａ及び正孔輸送層３０ｂを合わせた厚さも１５〜４０ｎｍ，または１２０〜１６０ｎｍの厚さを有することが好ましい。
【００５１】
つまり，上記に示す厚さは，青色発光層の光学距離，すなわち，第１電極の上端部から青色発光層４０ａ下部面までの距離ｄ１を意味する。
【００５２】
次に，上記正孔輸送層３０ｂ上部に真空熱蒸着またはスピンコーティングのような方法によって発光層４０を形成する。
【００５３】
上記発光層４０は，白色を表示することができるように，青色発光層４０ａ，緑色発光層４０ｂ及び赤色発光層４０ｃが順に形成されてもよい。この場合，青色発光層４０ａを構成する材料は，この分野において一般的なものを使うことができ，例えば，ＤＰＶＢｉ，スピロ−ＤＰＶＢｉ，スピロ−６Ｐ，ジスチルベンゼンＤＳＢ，ジスチリルアリルレン（ＤＳＡ）などの低分子物質と，ＰＦＯ係高分子，ＰＰＶ係高分子などを使うことができる。
【００５４】
また，緑色発光層４０ｂを構成する材料は，この分野において一般的なものを使うことができ，例えば，Ｃ５４５Ｔ，Ｉｒｐｐｙ３，ＰＦＯ係高分子，ＰＰＶ係高分子などを使うことができる。
【００５５】
また，赤色発光層４０ｃを構成する材料は，この分野において一般的なものを使うことができ，例えば，ルブレン（ｒｕｂｒｅｎｅ），ＤＣＪＴＢ，トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムなどを使うことができる。
【００５６】
一方，緑色発光層の光学距離は，上記正孔輸送部３０及び青色発光層の総厚さ，すなわち，第１電極の上端部から緑色発光層４０ｂの下部面までの距離ｄ２である。よって，青色発光層の厚さは，第１電極の上端部から緑色発光層４０ｂの下部面までの距離ｄ２から第１電極の上端部から青色発光層４０ａの下部面までの距離ｄ１を差し引いた値と一致する。
【００５７】
赤色発光層の光学距離は，上記正孔輸送部３０，青色発光層４０ａ及び緑色発光層４０ｂの総厚さ，すなわち，第１電極の上端部から赤色発光層４０ｃの下部面までの距離ｄ３である。よって，緑色発光層４０ｂの厚さは，第１電極の上端部から赤色発光層４０ｃの下部面までの距離ｄ３から第１電極の上端部から緑色発光層４０ｂの下部面までの距離ｄ２を差し引いた値と一致する。
【００５８】
したがって，正孔輸送部の厚さｄ１が１５〜４０ｎｍ，正孔輸送部と青色発光層の総厚さｄ２が３０〜５０ｎｍ，正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の厚さｄ３が４０〜６０ｎｍでまたは，正孔輸送部の厚さｄ１が１２０〜１６０ｎｍで，正孔輸送部と青色発光層の総厚さｄ２が１６０〜２００ｎｍで，正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の厚さｄ３が２００〜２４０ｎｍで色純度の優秀な白色を得ることができる。
【００５９】
また，緑色発光層４０ｂの上部に形成される赤色発光層４０ｃの厚さは，上記正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の総厚さｄ３によって変わることがあり，好ましくは，総厚さｄ３が４０〜６０ｎｍである場合，１５〜４０ｎｍで，総厚さｄ３が２００〜２４０ｎｍである場合，２０〜５０ｎｍである。
【００６０】
また，図面に図示されなかったが，上記発光層４０上に正孔抑制物質を真空蒸着，またはスピンコーティングして正孔抑制層を選択的に形成することができる。この時，使う正孔抑制物質は特別に制限されないが，電子輸送能力を持ちながら発光化合物より高いイオン化ポテンシャルを持たなければならない。代表的には，下記式に示すようにＢａｌｑ，ＢＣＰ，ＴＰＢＩなどが使われる。
【００６１】
正孔抑制層の厚さは，３〜７ｎｍであることが好ましい。もし，正孔抑制層の厚さが３ｎｍ未満の場合には，良好な正孔抑制特性が得られず，７ｎｍを超過する場合には駆動電圧上昇のため，好ましくない。
【００６２】
【化３】
【００６３】
【化４】
【００６４】
上記発光層４０または正孔抑制層上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５０を形成する。電子輸送物質は特別に制限されず，Ａｌｑ３を利用することができる。
【００６５】
上記電子輸送層５０の厚さは，１５〜６０ｎｍであることが好ましい。もし，電子輸送層５０の厚さが１５ｎｍ未満の場合には，電子輸送能力が低下され，６０ｎｍを超過する場合には駆動電圧上昇のため，好ましくない。
【００６６】
また上記電子輸送層５０上に電子注入層６０を積層することができる。電子注入層６０の形成材料としては，ＬｉＦ，ＮａＣｌ，ＣｓＦ，Ｌｉ２Ｏ，ＢａＯ，Ｌｉｑなどの物質を利用することができる。上記電子注入層６０の厚さは，０．５〜２ｎｍであることが好ましい。もし，電子注入層６０の厚さが０．５ｎｍ未満の場合には，効果的な電子注入層としての役割ができず，２ｎｍを超過する場合には，駆動電圧が高くて好ましくない。
【００６７】
【化５】
【００６８】
次に，上記電子注入層６０上部に第２電極７０であるカソード用金属を真空熱蒸着して第２電極７０であるカソードを形成することで白色有機発光素子が完成される。
【００６９】
上記カソード金属ではリチウム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などが利用される。
【００７０】
以下，本実施形態を下記実施例で説明するが，本実施形態は実施例に限定されない。
【００７１】
（実施例１）
用意した有機基板上にＩＴＯを電気蒸着してアノードを１０ｎｍで形成した後，さらにＡｇを利用して反射膜を１００ｎｍの厚さで形成した。
【００７２】
上記アノード上部にＮＰＤを１０−６ｔｏｒｒの真空下で蒸着して１５ｎｍの厚さで正孔輸送層を形成した。
【００７３】
上記正孔輸送層上部にＤＰＶＢＩを利用して青色発光層を１５ｎｍの厚さで形成し，Ａｌｑ３を利用して緑色発光層を２０ｎｍの厚さで形成した後，ルブレンを利用して赤色発光層を４０ｎｍの厚さで形成した。
【００７４】
次に，上記赤色発光層上部に電子輸送物質であるＡｌｑ３を１０−６ｔｏｒｒの真空下で蒸着して３０ｎｍの厚さの電子輸送層を形成し，上記電子輸送層上部にＬｉＦ０．５ｎｍ（電子注入層）とＭｇ：Ａｇ２０ｎｍ（カソード）を順次真空熱蒸着してＬｉＦ／Ｍｇ：Ａｇ電極を形成して有機発光素子を製造した。
【００７５】
（実施例２）
青色発光層の厚さ，緑色発光層及び赤色発光層の厚さをそれぞれ２５ｎｍ，２０ｎｍ及び４０ｎｍで形成したことを除いて実施例１と同様に有機発光素子を製造した。
【００７６】
（実施例３）
用意した有機基板上にＩＴＯを電気蒸着してアノードを１０ｎｍで形成した後，さらにＡｇを利用して反射膜を１００ｎｍの厚さで形成した。
【００７７】
上記アノード上部にＩＤＥ４０６（出光社）を１０−６ｔｏｒｒの真空下で蒸着して正孔注入層を１５０ｎｍの厚さで形成した。
【００７８】
次に，上記正孔注入層上部にＮＰＤを１０−６ｔｏｒｒの真空下で蒸着して１０ｎｍの厚さで正孔輸送層を形成した。
【００７９】
上記正孔輸送層上部にＤＰＶＢＩを利用して青色発光層を３０ｎｍの厚さで形成し，Ａｌｑ３：Ｃ５４５Ｔを利用して緑色発光層を２０ｎｍの厚さで形成した後，Ａｌｑ３：ＤＣＪＴＢを利用して赤色発光層を４０ｎｍの厚さで形成した。
【００８０】
次に，上記赤色発光層上部に電子輸送物質であるＡｌｑ３を１０−６ｔｏｒｒの真空下で蒸着して３０ｎｍの厚さの電子輸送層を形成し，上記電子輸送層上部にＬｉＦ０．５ｎｍ（電子注入層）とＭｇ：Ａｇ２０ｎｍ（カソード）を順次真空蒸着してＬｉＦ／Ｍｇ：Ａｇ電極を形成して有機発光素子を製造した。
【００８１】
（実施例４）
正孔注入層の厚さ及び正孔輸送層の厚さをそれぞれ１３０ｎｍ及び２０ｎｍで形成したことを除いて実施例３と同様に有機発光素子を製造した。
【００８２】
（比較例１）
正孔輸送層の厚さを１０ｎｍで形成し，青色発光層の厚さ，緑色発光層の厚さ及び赤色発光層の厚さをそれぞれ１５ｎｍ，１０ｎｍ，４０ｎｍで形成したことを除いて実施例１と同様に有機発光素子を製造した。
【００８３】
（比較例２）
正孔輸送層の厚さを５０ｎｍで形成し，青色発光層の厚さ，緑色発光層の厚さ及び赤色発光層の厚さをそれぞれ１５ｎｍ，１０ｎｍ及び４０ｎｍで形成したことを除いて実施例１と同様に有機発光素子を製造した。
【００８４】
（比較例３）
正孔注入層の厚さ及び正孔輸送層の厚さをそれぞれ８０ｎｍ及び２０ｎｍで形成し，青色発光層の厚さ，緑色発光層の厚さ及び赤色発光層の厚さをそれぞれ３０ｎｍ，２０ｎｍ及び４０ｎｍで形成したことを除いて実施例３と同様に有機発光素子を製造した。
【００８５】
（比較例４）
正孔注入層の厚さ及び正孔輸送層の厚さをそれぞれ１８０ｎｍ及び２０ｎｍで形成し，青色発光層の厚さ，緑色発光層及び赤色発光層の厚さをそれぞれ３０ｎｍ，２０ｎｍ及び４０ｎｍで形成したことを除いて実施例３と同様に有機発光素子を製造した。
【００８６】
（試験例１）
上記実施例１〜６及び比較例１〜４によって製造された白色有機発光素子の駆動電圧，効率（電流密度）及び色座標を下記の方法によって調査し，その結果を下記表１に示した。
輝度 ： ＢＭ５Ａ（Ｔｏｐｃｏｎ社）で測定する。
駆動電圧 ： Ｋｅｉｔｈｌｅｙの２３８ＨＩＧＨ ＣＵＲＲＥＮＴ ＳＯＵＲＣＥ ＭＥＡＳＵＲＥ ＵＮＩＴで測定する。
電流密度： 直流（ＤＣ）１０〜１００ｍＡ／ｃｍ２まで１０ｍＡ／ｃｍ２ずつ向上させながら進行し，同じ素子構造から９個以上のポイントで評価した。
色座標 ： ＰＲ６５０スペトロメータで色座標を確認した。
【００８７】
【表１】
【００８８】
上記表１から分かるように，実施例１〜４の発光素子の色座標は白色の色座標（０．２７〜０．３９，０．２７〜０．３９）と同じ色座標を有する反面，比較例１〜４の発光素子の色座標は，白色の色座標とは違う色座標を有することが確認された。
【００８９】
このように，多層構造の発光層を有する白色有機発光素子において，発光層を構成する各層の光学距離をすべて共振構造に適するように調節する場合，色純度が優秀で，かつ白色の発光効率が向上された白色有機発光素子が得られる。
【００９０】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は，白色有機発光素子及びその製造方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 基板
２０ 第１電極
３０ａ 正孔注入層
３０ｂ 正孔輸送層
４０ａ 青色発光層
４０ｂ 緑色発光層
４０ｃ 赤色発光層
５０ 電子輸送層
６０ 電子注入層
７０ 第２電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は，白色有機発光素子及びその製造方法に関し，より詳細には，白色発光層の構造を共振構造に適するように変更して色純度及び白色の発光効率を改善させた白色有機発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子ＯＬＥＤは，一般的に基板，アノード，発光層を含む有機層，及びカソードを含む。上記ＯＬＥＤ素子は，発光層で電子と正孔が結合しながら光が発生する現象を利用した自発光型ディスプレイ装置であり，低い駆動電圧，高画質，早い応答速度及び広視野角の特性を有する軽量薄型の情報表示装置の実現が可能とするという長所を有する。このような有機発光素子は携帯電話のみならず，その他の高品位の情報表示装置に至るまで応用領域が拡張されている。
【０００３】
効果的に白色光を生成するＯＬＥＤ素子は，ＬＣＤディスプレイのバックライト，自動車内燈，及び事務室などの照明燈として広く使用することができ，赤色，青色，緑色の三原色カラーフィルターを組み合わせて製造するようになれば，カラー平板ディスプレイとして使用することもできる。
【０００４】
白色有機発光素子は，多様な方法によって得ることができるが，大きく二つに分けることができる。すなわち，一番目の方法では，発光層の構造を黄色及び青色または赤色，緑色及び青色を放出する物質で構成された多層にすることである。二番目の方法では，発光ホスト物質に有機発光色素をドーピングしたり，混合したりすることである。
【０００５】
一方，上記従来の白色有機発光素子及びその製造方法に関する技術を記載した文献としては，下記特許文献１等がある。
【特許文献１】米国特許第６，７２０，０９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし，従来の前面発光素子によれば，特に発光層の構造を多層にする場合，二つの電極の間の共振効果によって白色を得ることができず，厚さの条件によって白色から脱する色特性を得るようになるという問題がある。
【０００７】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的は，色純度が優秀で，かつ白色の発光効率を向上させることが可能な，新規かつ改良された白色有機発光素子及びそ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】
【０００８】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，第１電極と；上記第１電極上に形成された正孔輸送部と；上記正孔輸送部上に形成された青色発光層と；上記青色発光層上に形成された緑色発光層と；上記緑色発光層上に形成された赤色発光層と；上記赤色発光層上に形成された第２電極と；を備え，上記第１電極及び上記第２電極の間に介在されたそれぞれの発光層から発散された光が共振効果によって白色を表示して，Ｘが０．２７〜０．３９，Ｙが０．２７〜０．３９の色座標であるように上記正孔輸送部，上記青色発光層及び上記緑色発光層が所定の厚さを備えることを特徴とする白色有機発光素子が提供される。
【０００９】
また，上記正孔輸送部の厚さである上記第１電極の上端部から上記青色発光層の下部面間の距離が，１５〜４０ｎｍであり，上記正孔輸送部と上記青色発光層の総厚さである上記第１電極の上端部から上記緑色発光層の下部面間の距離が３０〜５０ｎｍであり，上記正孔輸送部，上記青色発光層及び上記緑色発光層の総厚さである上記第１電極の上端部から上記赤色発光層の下部面間の距離が４０〜６０ｎｍであってもよい。
【００１０】
また，上記正孔輸送部の厚さである上記第１電極の上端部から上記青色発光層の下部面間の距離が，１２０〜１６０ｎｍであり，上記正孔輸送部と上記青色発光層の総厚さである上記第１電極の上端部から上記緑色発光層の下部面間の距離が１６０〜２００ｎｍであり，上記正孔輸送部，上記青色発光層及び上記緑色発光層の総厚さである上記第１電極の上端部から上記赤色発光層の下部面間の距離が２００〜２４０ｎｍであってもよい。
【００１１】
また，上記第１電極は，アノードであり，上記第２電極はカソードであってもよい。
【００１２】
また，上記アノードは，反射電極であってもよい。
【００１３】
また，上記正孔輸送部は，正孔注入層のいずれか一方または双方であってもよい。
【００１４】
また，上記赤色発光層と上記第２電極の間には，正孔抑制層，電子注入層及び電子輸送層からなる群より選択される１種以上の層がさらに含まれてもよい。
【００１５】
また，上記赤色発光層の厚さは，１５〜４０ｎｍであってもよい。
【００１６】
また，上記赤色発光層の厚さは，２０〜５０ｎｍであってもよい。
【００１７】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，基板上部に第１電極を形成する段階と；上記第１電極上部に正孔輸送部を形成する段階と；上記正孔輸送部上部に青色発光層を形成する段階と；上記青色発光層上部に緑色発光層を形成する段階と；上記緑色発光層上部に赤色発光層を形成する段階と；上記赤色発光層上部に第２電極を形成する段階と；を備え，上記第１電極及び上記第２電極の間に介在されたそれぞれの発光層から発散された光が共振効果によって白色を表示して，Ｘが０．２７〜０．３９，Ｙが０．２７〜０．３９の色座標を有するように上記正孔輸送部，上記青色発光層及び上記緑色発光層が所定の厚さに形成されることを特徴とする白色有機発光素子の製造方法が提供される。
【００１８】
また，上記正孔輸送部の厚さは１５〜４０ｎｍで形成され，上記正孔輸送部及び上記青色発光層の総厚さは３０〜５０ｎｍで形成され，上記正孔輸送部，上記青色発光層及び上記緑色発光層の総厚さは４０〜６０ｎｍで形成されてもよい。
【００１９】
また，上記正孔輸送部の厚さは１２０〜１６０ｎｍで形成され，上記正孔輸送部及び上記青色発光層の総厚さは１６０〜２００ｎｍで形成され，上記正孔輸送部，上記青色発光層及び上記緑色発光層の総厚さは２００〜２４０ｎｍで形成されてもよい。
【００２０】
また，上記第１電極上部に反射膜を形成する段階をさらに含んでもよい。
【００２１】
また，上記正孔輸送部は，正孔注入層のいずれか一方または双方であってもよい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように，本発明によれば，白色を表示する青色及び黄色発光層の光学距離をすべて共振構造に適するように調節することにより，色純度を優秀にさせ，白色の発光効率を改善させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に，添付した図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する発明特定事項については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
本実施形態による白色有機発光素子は，第１電極と第２電極の間に正孔輸送部と発光層を順次含み，ここで発光層は，白色を表示するように青色発光層，緑色発光層及び赤色発光層で構成され，上記青色発光層，緑色発光層及び赤色発光層の発散する光が共振効果によって純度の優秀な白色を表示するように光学距離を共振構造に適するように調節することで，すなわち，第１電極の上端部から青色発光層の下部面までの距離（正孔輸送部の厚さ），第１電極の上端部から緑色発光層の下部面までの距離（正孔輸送部及び青色発光層の総厚さ）及び第１電極の上端部から赤色発光層の下部面までの距離（正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の総厚さ）を調節することで白色を表示する。
【００２５】
具体的には，第１電極の上端部から青色発光層の下部面までの距離は，１５〜４０ｎｍで，第１電極の上端部から緑色発光層の下部面までの距離は，３０〜５０ｎｍで，第１電極の上端部から赤色発光層の下部面までの距離は，４０〜６０ｎｍであることが好ましい。
【００２６】
または，第１電極の上端部から青色発光層の下部面までの距離は，１２０〜１６０ｎｍで，第１電極の上端部から緑色発光層の下部面までの距離は，１６０〜２００ｎｍで，第１電極の上端部から赤色発光層の下部面までの距離は，２００〜２４０ｎｍであることが好ましい。
【００２７】
本実施形態による白色有機発光素子において，上記第１電極はアノードで，第２電極はカソードであり，前面発光の場合，上記アノードは反射電極であってもよい。
【００２８】
本実施形態による白色有機発光素子において，上記正孔輸送部は，正孔注入層または正孔輸送層がそれぞれ単独で構成することができ，また，正孔注入層と正孔輸送層が順に積層することができる。このような正孔輸送部には，層間界面特性を改善させるための中問層がさらに挿入されうる。
【００２９】
本実施形態による白色有機発光素子において，正孔輸送部の厚さは，結局第１電極の上端部から青色発光層下部面間の距離（青色発光層の光学距離）と一致し，したがって，上記正孔輸送部の厚さは，１５〜４０ｎｍまたは１２０〜１６０ｎｍであることが好ましい。
【００３０】
本実施形態による白色有機発光素子において，正孔輸送部と青色発光層の総厚さは，第１電極の上端部から緑色発光層下部面間の距離（緑色発光層の光学距離）と一致し，また，正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の厚さは，第１電極の上端部から赤色発光層下部面間の距離（赤色発光層の光学距離）と一致する。
【００３１】
したがって，正孔輸送部の厚さが１５〜４０ｎｍである場合，正孔輸送部と青色発光層の総厚さは３０〜５０ｎｍで，正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の総厚さは，４０〜６０ｎｍであることが好ましく，正孔輸送部の厚さが１２０〜１６０ｎｍである場合，正孔輸送部と青色発光層の総厚さは，１６０〜２００ｎｍで，正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の総厚さは，２００〜２４０ｎｍであることが好ましい。
【００３２】
上記正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の厚さは，白色特性を得ることができる共振構造に適するように設定されて色純度の優秀な白色，すなわち，Ｘの範囲が０．２７〜０．３９で，Ｙの範囲が０．２７〜０．３９である色座標を得ることができる。
【００３３】
一方，赤色発光層の厚さは，正孔輸送部，青色及び緑色発光層の厚さによって変更することができ，好ましくは，正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の総厚さが４０〜６０ｎｍである場合，赤色発光層の厚さは，１５〜４０ｎｍであり，総厚さが２００〜２４０ｎｍである場合，赤色発光層の厚さは，２０〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００３４】
上記範囲を脱する場合，共振効果による光学距離が範囲から脱するようになって，白色の色座標が変わるようになるという問題がある。
【００３５】
また，本実施形態による白色有機発光素子において，発光層と第２電極の間には，正孔抑制層，電子輸送層及び／または電子注入層が順次積層されている構造であることも可能である。それ以外にも層間界面特性を改善させるために中問層をさらに挿入することができる。
【００３６】
図１〜図４は，本発明の第１〜第４実施形態にかかる白色有機発光素子の積層構造を概略的にあらわした断面図である。
【００３７】
図１は，本発明の第１の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。図１を参照すれば，基板１０上部に第１電極２０が積層され，上記第１電極２０上部に正孔注入層３０ａ，青色発光層４０ａ，緑色発光層４０ｂ，赤色発光層４０ｃ及び第２電極７０が順次積層されている白色有機発光素子である。
【００３８】
図２は，本発明の第２の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。図２を参照すれば，基板１０上部に第１電極２０が積層され，上記第１電極２０上部に正孔輸送層３０ｂ，青色発光層４０ａ，緑色発光層４０ｂ，赤色発光層４０ｃ及び第２電極７０が順次積層されている白色有機発光素子である。
【００３９】
図３は，本発明の第３の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。図３を参照すれば，基板１０上部に第１電極２０が積層され，上記第１電極２０上部に正孔注入層３０ａ，正孔輸送層３０ｂ，青色発光層４０ａ，緑色発光層４０ｂ，赤色発光層４０ｃ及び第２電極７０が順次積層されている白色有機発光素子である。
【００４０】
図４は，本発明の第４の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。図４を参照すれば，基板１０上部に第１電極２０が積層され，上記第１電極２０上部に正孔注入層３０ａ，正孔輸送層３０ｂ，青色発光層４０ａ，緑色発光層４０ｂ，赤色発光層４０ｃ，電子輸送層５０，電子注入層６０及び第２電極７０が順次積層されている白色有機発光素子である。
【００４１】
これ以外にも図面には図示されていないが，正孔抑制層がさらに含まれることがあり，また，電子輸送層または電子注入層は選択的に省略可能であり，その外にも層間の界面特性を改善するための中問層をさらに形成することも可能である。
【００４２】
以下，本実施形態による白色有機発光素子の製造方法を，便宜上図４における積層構造を有する白色有機発光素子を参照して説明する。
【００４３】
まず，基板１０上部にパターニングされた第１電極２０を形成する。ここで，上記基板１０は，通常的に有機発光素子に使われる基板を使うが，透明性，表面平滑性，取り扱いの容易性及び防水性の優秀な硝子基板または透明プラスチック基板が好ましい。そして，上記基板の厚さは，０．３〜１．１ｍｍであることが好ましい。
【００４４】
上記第１電極２０の形成材料では，正孔注入の容易な伝導性金属またはその酸化物からなり，具体的な例として，ＩＴＯ（Ｉｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ），ＩＺＯ（Ｉｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ），ニッケル，白金，金，イリジウムなどを使う。
【００４５】
前面発光のために，上記第１電極２０を反射電極として使う場合，第１電極上部にＡｇまたはＡｌを利用して反射膜を形成する方法を利用することができ，また，上記反射膜は必要に応じてパターニングすることができる。
【００４６】
上記第１電極２０が形成された基板を洗浄した後，ＵＶ／オゾン処理を実施する。この時，洗浄方法としては，イソプロパノール（ＩＰＡ），アセトンなどの有機溶媒を利用する。また，洗浄されたＩＴＯ基板を真空下でプラズマ処理することが好ましい。
【００４７】
洗浄された基板１０の第１電極２０上部に正孔注入物質を真空熱蒸着，またはスピンコーティングして正孔注入層３０ａを形成することができる。このように，正孔注入層３０を形成すれば，第１電極２０と発光層４０の接触抵抗を減少させると同時に，発光層４０に対する第１電極２０の正孔輸送能力が向上して素子の駆動電圧と寿命特性が全般的に改善されるような効果を得ることができる。
【００４８】
上記正孔注入物質としては，特別に制限されないが，下記式に示すように銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）またはスターバースト（Ｓｔａｒｂｕｒｓｔ）型アミン類である（ＴＣＴＡ，ｍ−ＭＴＤＡＴＡ，ＩＤＥ４０６（出光社材料）などを使用することができる。
【化１】
【００４９】
次に，上記正孔注入層３０ａ上部に，また，正孔輸送物質を真空熱蒸着，またはスピンコーティングして正孔輸送層３０ｂを形成することができる。上記正孔輸送物質は，特別に制限されず，下記式に示すように，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），ＩＤＥ３２０（出光社材料）などが使われる。
【化２】
【００５０】
上記正孔注入層３０ａ及び正孔輸送層３０ｂは，それぞれ単独で使われた場合，１５〜４０ｎｍまたは１２０〜１６０ｎｍの厚さを有することが好ましく，正孔注入層３０ａ及び正孔輸送層３０ｂを合わせた厚さも１５〜４０ｎｍ，または１２０〜１６０ｎｍの厚さを有することが好ましい。
【００５１】
つまり，上記に示す厚さは，青色発光層の光学距離，すなわち，第１電極の上端部から青色発光層４０ａ下部面までの距離ｄ１を意味する。
【００５２】
次に，上記正孔輸送層３０ｂ上部に真空熱蒸着またはスピンコーティングのような方法によって発光層４０を形成する。
【００５３】
上記発光層４０は，白色を表示することができるように，青色発光層４０ａ，緑色発光層４０ｂ及び赤色発光層４０ｃが順に形成されてもよい。この場合，青色発光層４０ａを構成する材料は，この分野において一般的なものを使うことができ，例えば，ＤＰＶＢｉ，スピロ−ＤＰＶＢｉ，スピロ−６Ｐ，ジスチルベンゼンＤＳＢ，ジスチリルアリルレン（ＤＳＡ）などの低分子物質と，ＰＦＯ係高分子，ＰＰＶ係高分子などを使うことができる。
【００５４】
また，緑色発光層４０ｂを構成する材料は，この分野において一般的なものを使うことができ，例えば，Ｃ５４５Ｔ，Ｉｒｐｐｙ３，ＰＦＯ係高分子，ＰＰＶ係高分子などを使うことができる。
【００５５】
また，赤色発光層４０ｃを構成する材料は，この分野において一般的なものを使うことができ，例えば，ルブレン（ｒｕｂｒｅｎｅ），ＤＣＪＴＢ，トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムなどを使うことができる。
【００５６】
一方，緑色発光層の光学距離は，上記正孔輸送部３０及び青色発光層の総厚さ，すなわち，第１電極の上端部から緑色発光層４０ｂの下部面までの距離ｄ２である。よって，青色発光層の厚さは，第１電極の上端部から緑色発光層４０ｂの下部面までの距離ｄ２から第１電極の上端部から青色発光層４０ａの下部面までの距離ｄ１を差し引いた値と一致する。
【００５７】
赤色発光層の光学距離は，上記正孔輸送部３０，青色発光層４０ａ及び緑色発光層４０ｂの総厚さ，すなわち，第１電極の上端部から赤色発光層４０ｃの下部面までの距離ｄ３である。よって，緑色発光層４０ｂの厚さは，第１電極の上端部から赤色発光層４０ｃの下部面までの距離ｄ３から第１電極の上端部から緑色発光層４０ｂの下部面までの距離ｄ２を差し引いた値と一致する。
【００５８】
したがって，正孔輸送部の厚さｄ１が１５〜４０ｎｍ，正孔輸送部と青色発光層の総厚さｄ２が３０〜５０ｎｍ，正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の厚さｄ３が４０〜６０ｎｍでまたは，正孔輸送部の厚さｄ１が１２０〜１６０ｎｍで，正孔輸送部と青色発光層の総厚さｄ２が１６０〜２００ｎｍで，正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の厚さｄ３が２００〜２４０ｎｍで色純度の優秀な白色を得ることができる。
【００５９】
また，緑色発光層４０ｂの上部に形成される赤色発光層４０ｃの厚さは，上記正孔輸送部，青色発光層及び緑色発光層の総厚さｄ３によって変わることがあり，好ましくは，総厚さｄ３が４０〜６０ｎｍである場合，１５〜４０ｎｍで，総厚さｄ３が２００〜２４０ｎｍである場合，２０〜５０ｎｍである。
【００６０】
また，図面に図示されなかったが，上記発光層４０上に正孔抑制物質を真空蒸着，またはスピンコーティングして正孔抑制層を選択的に形成することができる。この時，使う正孔抑制物質は特別に制限されないが，電子輸送能力を持ちながら発光化合物より高いイオン化ポテンシャルを持たなければならない。代表的には，下記式に示すようにＢａｌｑ，ＢＣＰ，ＴＰＢＩなどが使われる。
【００６１】
正孔抑制層の厚さは，３〜７ｎｍであることが好ましい。もし，正孔抑制層の厚さが３ｎｍ未満の場合には，良好な正孔抑制特性が得られず，７ｎｍを超過する場合には駆動電圧上昇のため，好ましくない。
【００６２】
【化３】
【００６３】
【化４】
【００６４】
上記発光層４０または正孔抑制層上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５０を形成する。電子輸送物質は特別に制限されず，Ａｌｑ３を利用することができる。
【００６５】
上記電子輸送層５０の厚さは，１５〜６０ｎｍであることが好ましい。もし，電子輸送層５０の厚さが１５ｎｍ未満の場合には，電子輸送能力が低下され，６０ｎｍを超過する場合には駆動電圧上昇のため，好ましくない。
【００６６】
また上記電子輸送層５０上に電子注入層６０を積層することができる。電子注入層６０の形成材料としては，ＬｉＦ，ＮａＣｌ，ＣｓＦ，Ｌｉ２Ｏ，ＢａＯ，Ｌｉｑなどの物質を利用することができる。上記電子注入層６０の厚さは，０．５〜２ｎｍであることが好ましい。もし，電子注入層６０の厚さが０．５ｎｍ未満の場合には，効果的な電子注入層としての役割ができず，２ｎｍを超過する場合には，駆動電圧が高くて好ましくない。
【００６７】
【化５】
【００６８】
次に，上記電子注入層６０上部に第２電極７０であるカソード用金属を真空熱蒸着して第２電極７０であるカソードを形成することで白色有機発光素子が完成される。
【００６９】
上記カソード金属ではリチウム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などが利用される。
【００７０】
以下，本実施形態を下記実施例で説明するが，本実施形態は実施例に限定されない。
【００７１】
（実施例１）
用意した有機基板上にＩＴＯを電気蒸着してアノードを１０ｎｍで形成した後，さらにＡｇを利用して反射膜を１００ｎｍの厚さで形成した。
【００７２】
上記アノード上部にＮＰＤを１０−６ｔｏｒｒの真空下で蒸着して１５ｎｍの厚さで正孔輸送層を形成した。
【００７３】
上記正孔輸送層上部にＤＰＶＢＩを利用して青色発光層を１５ｎｍの厚さで形成し，Ａｌｑ３を利用して緑色発光層を２０ｎｍの厚さで形成した後，ルブレンを利用して赤色発光層を４０ｎｍの厚さで形成した。
【００７４】
次に，上記赤色発光層上部に電子輸送物質であるＡｌｑ３を１０−６ｔｏｒｒの真空下で蒸着して３０ｎｍの厚さの電子輸送層を形成し，上記電子輸送層上部にＬｉＦ０．５ｎｍ（電子注入層）とＭｇ：Ａｇ２０ｎｍ（カソード）を順次真空熱蒸着してＬｉＦ／Ｍｇ：Ａｇ電極を形成して有機発光素子を製造した。
【００７５】
（実施例２）
青色発光層の厚さ，緑色発光層及び赤色発光層の厚さをそれぞれ２５ｎｍ，２０ｎｍ及び４０ｎｍで形成したことを除いて実施例１と同様に有機発光素子を製造した。
【００７６】
（実施例３）
用意した有機基板上にＩＴＯを電気蒸着してアノードを１０ｎｍで形成した後，さらにＡｇを利用して反射膜を１００ｎｍの厚さで形成した。
【００７７】
上記アノード上部にＩＤＥ４０６（出光社）を１０−６ｔｏｒｒの真空下で蒸着して正孔注入層を１５０ｎｍの厚さで形成した。
【００７８】
次に，上記正孔注入層上部にＮＰＤを１０−６ｔｏｒｒの真空下で蒸着して１０ｎｍの厚さで正孔輸送層を形成した。
【００７９】
上記正孔輸送層上部にＤＰＶＢＩを利用して青色発光層を３０ｎｍの厚さで形成し，Ａｌｑ３：Ｃ５４５Ｔを利用して緑色発光層を２０ｎｍの厚さで形成した後，Ａｌｑ３：ＤＣＪＴＢを利用して赤色発光層を４０ｎｍの厚さで形成した。
【００８０】
次に，上記赤色発光層上部に電子輸送物質であるＡｌｑ３を１０−６ｔｏｒｒの真空下で蒸着して３０ｎｍの厚さの電子輸送層を形成し，上記電子輸送層上部にＬｉＦ０．５ｎｍ（電子注入層）とＭｇ：Ａｇ２０ｎｍ（カソード）を順次真空蒸着してＬｉＦ／Ｍｇ：Ａｇ電極を形成して有機発光素子を製造した。
【００８１】
（実施例４）
正孔注入層の厚さ及び正孔輸送層の厚さをそれぞれ１３０ｎｍ及び２０ｎｍで形成したことを除いて実施例３と同様に有機発光素子を製造した。
【００８２】
（比較例１）
正孔輸送層の厚さを１０ｎｍで形成し，青色発光層の厚さ，緑色発光層の厚さ及び赤色発光層の厚さをそれぞれ１５ｎｍ，１０ｎｍ，４０ｎｍで形成したことを除いて実施例１と同様に有機発光素子を製造した。
【００８３】
（比較例２）
正孔輸送層の厚さを５０ｎｍで形成し，青色発光層の厚さ，緑色発光層の厚さ及び赤色発光層の厚さをそれぞれ１５ｎｍ，１０ｎｍ及び４０ｎｍで形成したことを除いて実施例１と同様に有機発光素子を製造した。
【００８４】
（比較例３）
正孔注入層の厚さ及び正孔輸送層の厚さをそれぞれ８０ｎｍ及び２０ｎｍで形成し，青色発光層の厚さ，緑色発光層の厚さ及び赤色発光層の厚さをそれぞれ３０ｎｍ，２０ｎｍ及び４０ｎｍで形成したことを除いて実施例３と同様に有機発光素子を製造した。
【００８５】
（比較例４）
正孔注入層の厚さ及び正孔輸送層の厚さをそれぞれ１８０ｎｍ及び２０ｎｍで形成し，青色発光層の厚さ，緑色発光層及び赤色発光層の厚さをそれぞれ３０ｎｍ，２０ｎｍ及び４０ｎｍで形成したことを除いて実施例３と同様に有機発光素子を製造した。
【００８６】
（試験例１）
上記実施例１〜６及び比較例１〜４によって製造された白色有機発光素子の駆動電圧，効率（電流密度）及び色座標を下記の方法によって調査し，その結果を下記表１に示した。
輝度 ： ＢＭ５Ａ（Ｔｏｐｃｏｎ社）で測定する。
駆動電圧 ： Ｋｅｉｔｈｌｅｙの２３８ＨＩＧＨ ＣＵＲＲＥＮＴ ＳＯＵＲＣＥ ＭＥＡＳＵＲＥ ＵＮＩＴで測定する。
電流密度： 直流（ＤＣ）１０〜１００ｍＡ／ｃｍ２まで１０ｍＡ／ｃｍ２ずつ向上させながら進行し，同じ素子構造から９個以上のポイントで評価した。
色座標 ： ＰＲ６５０スペトロメータで色座標を確認した。
【００８７】
【表１】
【００８８】
上記表１から分かるように，実施例１〜４の発光素子の色座標は白色の色座標（０．２７〜０．３９，０．２７〜０．３９）と同じ色座標を有する反面，比較例１〜４の発光素子の色座標は，白色の色座標とは違う色座標を有することが確認された。
【００８９】
このように，多層構造の発光層を有する白色有機発光素子において，発光層を構成する各層の光学距離をすべて共振構造に適するように調節する場合，色純度が優秀で，かつ白色の発光効率が向上された白色有機発光素子が得られる。
【００９０】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は，白色有機発光素子及びその製造方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態にかかる白色有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 基板
２０ 第１電極
３０ａ 正孔注入層
３０ｂ 正孔輸送層
４０ａ 青色発光層
４０ｂ 緑色発光層
４０ｃ 赤色発光層
５０ 電子輸送層
６０ 電子注入層
７０ 第２電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と；
前記第１電極上に形成された正孔輸送部と；
前記正孔輸送部上に形成された青色発光層と；
前記青色発光層上に形成された緑色発光層と；
前記緑色発光層上に形成された赤色発光層と；
前記赤色発光層上に形成された第２電極と；を備え，
前記第１電極及び前記第２電極の間に介在されたそれぞれの発光層から発散された光が，Ｘが０．２７〜０．３９，Ｙが０．２７〜０．３９の色座標を有する白色光になるように前記正孔輸送部，前記青色発光層及び前記緑色発光層が所定の厚さを備えることを特徴とする白色有機発光素子。
【請求項２】
前記正孔輸送部の厚さが，１５〜４０ｎｍであり，
前記正孔輸送部と前記青色発光層の総厚さが，３０〜５０ｎｍであり，
前記正孔輸送部，前記青色発光層及び前記緑色発光層の総厚さが，４０〜６０ｎｍであることを特徴とする，請求項１に記載の白色有機発光素子。
【請求項３】
前記正孔輸送部の厚さが，１２０〜１６０ｎｍであり，
前記正孔輸送部と前記青色発光層の総厚さが，１６０〜２００ｎｍであり，
前記正孔輸送部，前記青色発光層及び前記緑色発光層の総厚さが，２００〜２４０ｎｍであることを特徴とする，請求項１に記載の白色有機発光素子。
【請求項４】
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ることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の白色有機発光素子。
【請求項５】
前記アノードは，反射電極であることを特徴とする，請求項４に記載の白色有機発光素子。
【請求項６】
前記正孔輸送部は，正孔注入層，正孔輸送層のいずれか一方または双方であることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の白色有機発光素子。
【請求項７】
前記赤色発光層と前記第２電極の間には，正孔抑制層，電子注入層及び電子輸送層からなる群より選択される１種以上の層がさらに含まれることを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記赤色発光層の厚さは，１５〜４０ｎｍであることを特徴とする，請求項２に記載の白色有機発光素子。
【請求項９】
前記赤色発光層の厚さは，２０〜５０ｎｍであることを特徴とする，請求項３に記載の白色有機発光素子。
【請求項１０】
基板上部に第１電極を形成する段階と；
前記第１電極上部に正孔輸送部を形成する段階と；
前記正孔輸送部上部に青色発光層を形成する段階と；
前記青色発光層上部に緑色発光層を形成する段階と；
前記緑色発光層上部に赤色発光層を形成する段階と；
前記赤色発光層上部に第２電極を形成する段階と；を備え，
前記第１電極及び前記第２電極の間に介在されたそれぞれの発光層から発散された光が，Ｘが０．２７〜０．３９，Ｙが０．２７〜０．３９の色座標を有する白色光になるように前記正孔輸送部，前記青色発光層及び前記緑色発光層が所定の厚さに形成されることを特徴とする白色有機発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記正孔輸送部の厚さは１５〜４０ｎｍで形成され，
前記正孔輸送部及び前記青色発光層の総厚さは３０〜５０ｎｍで形成され，
前記正孔輸送部，前記青色発光層及び前記緑色発光層の総厚さは４０〜６０ｎｍで形成されることを特徴とする，請求項１０に記載の白色有機発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記正孔輸送部の厚さは１２０〜１６０ｎｍで形成され，
前記正孔輸送部及び前記青色発光層の総厚さは１６０〜２００ｎｍで形成され，
前記正孔輸送部，前記青色発光層及び前記緑色発光層の総厚さは２００〜２４０ｎｍで形成されることを特徴とする，請求項１０に記載の白色有機発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第１電極上部に反射膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする，請求項１０〜１２のいずれかに記載の白色有機発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記正孔輸送部は，正孔注入層，正孔輸送層のいずれか一方または双方であることを特徴とする，請求項１０〜１３のいずれかに記載の白色有機発光素子の製造方法。
【請求項１】
第１電極と；
前記第１電極上に形成された正孔輸送部と；
前記正孔輸送部上に形成された青色発光層と；
前記青色発光層上に形成された緑色発光層と；
前記緑色発光層上に形成された赤色発光層と；
前記赤色発光層上に形成された第２電極と；を備え，
前記第１電極及び前記第２電極の間に介在されたそれぞれの発光層から発散された光が，Ｘが０．２７〜０．３９，Ｙが０．２７〜０．３９の色座標を有する白色光になるように前記正孔輸送部，前記青色発光層及び前記緑色発光層が所定の厚さを備えることを特徴とする白色有機発光素子。
【請求項２】
前記正孔輸送部の厚さが，１５〜４０ｎｍであり，
前記正孔輸送部と前記青色発光層の総厚さが，３０〜５０ｎｍであり，
前記正孔輸送部，前記青色発光層及び前記緑色発光層の総厚さが，４０〜６０ｎｍであることを特徴とする，請求項１に記載の白色有機発光素子。
【請求項３】
前記正孔輸送部の厚さが，１２０〜１６０ｎｍであり，
前記正孔輸送部と前記青色発光層の総厚さが，１６０〜２００ｎｍであり，
前記正孔輸送部，前記青色発光層及び前記緑色発光層の総厚さが，２００〜２４０ｎｍであることを特徴とする，請求項１に記載の白色有機発光素子。
【請求項４】
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ることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の白色有機発光素子。
【請求項５】
前記アノードは，反射電極であることを特徴とする，請求項４に記載の白色有機発光素子。
【請求項６】
前記正孔輸送部は，正孔注入層，正孔輸送層のいずれか一方または双方であることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の白色有機発光素子。
【請求項７】
前記赤色発光層と前記第２電極の間には，正孔抑制層，電子注入層及び電子輸送層からなる群より選択される１種以上の層がさらに含まれることを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記赤色発光層の厚さは，１５〜４０ｎｍであることを特徴とする，請求項２に記載の白色有機発光素子。
【請求項９】
前記赤色発光層の厚さは，２０〜５０ｎｍであることを特徴とする，請求項３に記載の白色有機発光素子。
【請求項１０】
基板上部に第１電極を形成する段階と；
前記第１電極上部に正孔輸送部を形成する段階と；
前記正孔輸送部上部に青色発光層を形成する段階と；
前記青色発光層上部に緑色発光層を形成する段階と；
前記緑色発光層上部に赤色発光層を形成する段階と；
前記赤色発光層上部に第２電極を形成する段階と；を備え，
前記第１電極及び前記第２電極の間に介在されたそれぞれの発光層から発散された光が，Ｘが０．２７〜０．３９，Ｙが０．２７〜０．３９の色座標を有する白色光になるように前記正孔輸送部，前記青色発光層及び前記緑色発光層が所定の厚さに形成されることを特徴とする白色有機発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記正孔輸送部の厚さは１５〜４０ｎｍで形成され，
前記正孔輸送部及び前記青色発光層の総厚さは３０〜５０ｎｍで形成され，
前記正孔輸送部，前記青色発光層及び前記緑色発光層の総厚さは４０〜６０ｎｍで形成されることを特徴とする，請求項１０に記載の白色有機発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記正孔輸送部の厚さは１２０〜１６０ｎｍで形成され，
前記正孔輸送部及び前記青色発光層の総厚さは１６０〜２００ｎｍで形成され，
前記正孔輸送部，前記青色発光層及び前記緑色発光層の総厚さは２００〜２４０ｎｍで形成されることを特徴とする，請求項１０に記載の白色有機発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第１電極上部に反射膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする，請求項１０〜１２のいずれかに記載の白色有機発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記正孔輸送部は，正孔注入層，正孔輸送層のいずれか一方または双方であることを特徴とする，請求項１０〜１３のいずれかに記載の白色有機発光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−５３０９０（Ｐ２００７−５３０９０Ａ）
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２０４６７（Ｐ２００６−２２０４６７）
【出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【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１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【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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