JP2007533104A - 短絡が減少したoledデバイス - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/861—Repairing
Abstract
Description
(a)基板と;
(b)この基板の上に配置された第1の電極層と;
(c)この第1の電極層の上に配置された無機短絡低減層と;
(d)この無機短絡低減層の上に配置された電荷注入層と;
(e)この電荷注入層の上に配置された有機EL素子と;
(f)この有機EL素子の上に配置された第2の電極層を備えていて、上記短絡低減層が、短絡に起因する漏れ電流と、それに付随する発光効率の損失とを減らすのに十分な厚さと抵抗率を持つように選択されているOLEDデバイスによって達成される。
短絡低減層の選択の一例として、画素化された高解像度OLEDディスプレイの単一の画素に短絡が与える影響を分析する。この分析では、あるサイズの1つの短絡が画素内に存在していると仮定する。その代わりにより小さな短絡(例えば基板または第1の電極層の凹凸によって起こる欠陥)がいくつか存在していて単一の欠陥と全面積が同じである場合には、分析の結果は同じであろう。画素のサイズは0.1mm×0.1mmであると仮定し、欠陥のサイズは、ダスト粒子の典型的なサイズである1μm×1μmであると仮定する。
例2では、欠陥のサイズがSRLの選択に及ぼす効果を調べる。例2で用いるどのパラメータも例1のパラメータと同じであるが、短絡の面積を変えた点が異なっている。表2には、漏れ電流を顕著に減らすのに必要なSRLの厚さ方向抵抗率の計算結果と、デバイスの直列抵抗を顕著に増大させることが予想されるSRLの厚さ方向抵抗率の計算結果を示してある。
OLEDデバイスの効率を大きくするための多大な努力がこれまでになされてきたため、例3では、デバイスの効率がSRLの選択に及ぼす効果を調べる。例3で用いるどのパラメータも例1のパラメータと同じであるが、デバイスの効率を変えた点が異なっている。表3には、デバイスの直列抵抗を顕著に大きくすることが予想されるSRLの厚さ方向抵抗率の計算結果が示してある。
この実施例では、動作電圧がSRLの選択に及ぼす効果を調べる。動作電圧はOLEDデバイスの電力効率と直接関係しているため、動作電圧を小さくするための多大な努力がこれまでになされてきた。例4で用いるどのパラメータも例1のパラメータと同じであるが、デバイスの動作電圧を変えた点が異なっている。式3を利用し、漏れ電流を顕著に減らすのに必要なSRLの厚さ方向抵抗率と、デバイスの直列抵抗を顕著に大きくすることが予想される厚さ方向抵抗率を計算した。表4に計算の結果を示してある。
例5では、OLEDデバイスのサイズがSRLの選択に及ぼす効果を調べる。ここで検討している実施例では、単一の画素がOLEDデバイスである。例5で用いるどのパラメータも例1のパラメータと同じであるが、デバイスのサイズを変えた点が異なっている。式3を利用し、漏れを顕著に減らすのに必要なSRLの厚さ方向抵抗率と、デバイスの直列抵抗を顕著に大きくすることが予想される厚さ方向抵抗率を計算した。表5に計算の結果を示してある。
例6では、1つ以上の大きな発光区画を有するOLEDデバイスのための短絡低減層の設計について調べる。この用途では、大きな発光区画は、面積が0.1cm2以上の区画である。このようなデバイスの一例は、画素のサイズが0.1cm2以上である大面積パッシブ・マトリックスOLEDデバイスである。別の一例は、アメリカ合衆国特許第6,693,296号に記載されているような、発光区画が0.1cm2以上である分割されたモノリシック直列接続構造を有するOLED照明デバイスまたはOLEDイルミネーション・デバイスである。通常は、このデバイスは、輝度レベルが限られた範囲でしか動作しない。式3はこうしたOLEDデバイスにも適用され、この式から、厚さ方向抵抗率の値に関する条件は、高解像度ディスプレイに必要とされる値に関する条件とは非常に異なることがわかる。この実施例では、イルミネーション用の大きな発光区画を有するOLEDデバイスを調べる。OLEDデバイスは、市販されているコンパクトな蛍光灯に匹敵するよう、約2000cd/m2で動作しているときの電力効率が約40 lm/Wでなくてはならない。このような高レベルの電力効率は、駆動電圧の低下と電流効率の増大を通じて実現される可能性が最も高い。駆動電圧が白色発光デバイスの理論的限界値に近い3ボルトまで下がるのであれば、デバイスの電流効率は約40cd/Aになる必要がある。というのも、OLEDデバイスは発光パターンがランバート方式に近いからである。全面積が約10-8cm2である短絡に起因する漏れ損失がここでも10%であることを許容すると、厚さ20nmの短絡低減層に対する抵抗率の条件を計算することができる。その結果を表6に示してある。
ITOでコーティングしたガラス基板の上に一連のOLEDデバイスを作った。ITOアノード層の厚さは約42nmであり、そのITO層の上に短絡低減層(SRL)と、HTL層として機能する15nmのN,N'-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン(NPB)層と、ETLおよびLELとして機能する15nmのトリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム(III)(Alq)層と、EILとして機能する厚さ1nmのLi層と、カソード層として機能する厚さ100nmのAgを堆積させた。ITOはガラス上にすでにコーティングされたものを販売者から購入したが、そのITOを除くどの層も、チェンバー内の真空度を約10-6トルにした真空蒸着によってコーティングした。熱で蒸発させたMoO3層をSRLとして使用した。MoO3層は、Taボートから約0.1nm/秒の速度で2nm〜30nmの厚さに蒸着した。供給源の材料は、純度99.9998%のMoO3粉末であった。膜の組成は調べなかったが、MoO3の組成からわずかにずれている可能性がある。膜は可視光に対して透明で透過率が約90%であり、電気的抵抗率は約105Ωcmであった。これらの層を堆積させた後、デバイスを蒸着チェンバーからドライ・ボックスに移して封入した。完成したデバイスの構造は、ガラス/ITO(42)/MoO3(さまざまな値)/NPB(15)/AlQ(15)/Li(0.1)/Ag(100)と表記される。括弧内の数値は、ナノメートルを単位として表記した厚さである。
短絡低減層の有効性をさらに証明するため、別の一連のOLEDデバイスを作った。製造条件とこれらデバイスの層構造は実施例1と同様であるが、この実施例ではMoO3短絡低減層とNPBからなるHTL層を合計した厚さが75nmという一定値に維持されるようにした点が異なっている。5枚の基板を利用し、それぞれの基板上に4つのOLEDデバイスを作った。その結果、0.1cm2のOLEDデバイスが全部で20個得られた。図5には、短絡していないデバイスの数をMoO3短絡低減層の厚さに対してプロットしてある。ここでも、MoO3層が厚くなるにつれて短絡していないデバイスの数が増えることが明らかである。この場合には、MoO3が厚くなるにつれて有機EL層の厚さが実際には薄くなり、そのことによって短絡の確率が大きくなったはずであることを指摘しておかねばならない。実際のデータで見られた逆の傾向は、短絡低減層の利点が、有機層の厚さ低下に起因する短絡確率の増加に打ち勝ったことを示している。
110、210、310 基板
120、220、320 第1の電極層
130、230 有機EL層
140、240、340 第2の電極層
150、250 短絡
260 短絡低減層
280 電荷注入層
331、332、333 有機発光デバイス
331a、332a、333a 電子輸送層
331b、332b、333b 発光層
331c、332c、333c 正孔輸送層
360 短絡低減層
371、372 コネクタ
Claims (28)
- (a)基板と;
(b)この基板の上に配置された第1の電極層と;
(c)この第1の電極層の上に配置された無機短絡低減層と;
(d)この無機短絡低減層の上に配置された電荷注入層と;
(e)この電荷注入層の上に配置された有機EL素子と;
(f)この有機EL素子の上に配置された第2の電極層を備えていて、上記短絡低減層が、短絡に起因する漏れ電流と、それに付随する発光効率の損失とを減らすのに十分な厚さと抵抗率を持つように選択されているOLEDデバイス。 - 上記第1の電極層がアノードである、請求項1に記載のOLEDデバイス。
- 上記短絡低減層が、インジウム酸化物、ガリウム酸化物、亜鉛酸化物、スズ酸化物、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、アンチモン酸化物、ビスマス酸化物、レニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、ニオブ酸化物、ニッケル酸化物の中から選択されている、請求項1に記載のOLEDデバイス。
- 上記短絡低減層が、上記酸化物のうちの少なくとも2つの混合物である、請求項3に記載のOLEDデバイス。
- 上記短絡低減層が、上記酸化物のうちの少なくとも1つと、絶縁性の酸化物材料、フッ化物材料、窒化物材料、硫化物材料いずれかとの混合物である、請求項3に記載のOLEDデバイス。
- 上記2つの電極層のうちの一方が透明な導電性酸化物層であり、他方の電極層が金属である、請求項1に記載のOLEDデバイス。
- 上記2つの電極層の両方が金属であり、その一方が、発生する光に対して半透明である、請求項1に記載のOLEDデバイス。
- 上記短絡低減層の厚さが10nm以上である、請求項1に記載のOLEDデバイス。
- 上記短絡低減層の厚さが20nm〜200nmである、請求項1に記載のOLEDデバイス。
- (a)基板と;
(b)この基板の上に配置された第1の電極層と;
(c)この第1の電極層の上に配置された有機EL素子と;
(d)この有機EL素子の上に配置された電荷注入層と;
(e)この電荷注入層の上に配置された無機短絡低減層と;
(f)この無機短絡低減層の上に配置された第2の電極層を備えていて、上記短絡低減層が、短絡に起因する漏れ電流と、それに付随する発光効率の損失とを減らすのに十分な厚さと抵抗率を持つように選択されているOLEDデバイス。 - (a)基板と;
(b)この基板の上に配置された第1の電極層と;
(c)この第1の電極層の上に配置された無機短絡低減層と;
(d)この無機短絡低減層の上に配置された有機EL素子と;
(e)この有機EL素子の上に配置された第2の電極層を備えていて、上記短絡低減層が、10Ωcm2〜1500Ωcm2という厚さ方向抵抗率を持つように選択されている、画素化された高解像度OLEDディスプレイ。 - 電荷注入層が、上記無機短絡低減層と上記有機EL素子の間に配置されている、請求項11に記載のOLEDディスプレイ。
- 上記短絡低減層が、インジウム酸化物、ガリウム酸化物、亜鉛酸化物、スズ酸化物、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、アンチモン酸化物、ビスマス酸化物、レニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、ニオブ酸化物、ニッケル酸化物の中から選択されている、請求項11に記載のOLEDディスプレイ。
- 上記短絡低減層が、上記酸化物のうちの少なくとも2つの混合物である、請求項13に記載のOLEDディスプレイ。
- 上記短絡低減層が、上記酸化物のうちの少なくとも1つと、絶縁性の酸化物材料、フッ化物材料、窒化物材料、硫化物材料いずれかとの混合物である、請求項13に記載のOLEDディスプレイ。
- 上記2つの電極層のうちの一方が透明な導電性酸化物層であり、他方の電極層が金属である、請求項11に記載のOLEDディスプレイ。
- 上記2つの電極層の両方が金属であり、その一方が、発生する光に対して半透明である、請求項11に記載のOLEDディスプレイ。
- 上記短絡低減層の厚さが10nm以上である、請求項11に記載のOLEDディスプレイ。
- 上記短絡低減層の厚さが20nm〜200nmである、請求項11に記載のOLEDディスプレイ。
- (a)基板と;
(b)この基板の上に配置された第1の電極層と;
(c)この第1の電極層の上に配置された無機短絡低減層と;
(d)この無機短絡低減層の上に配置された有機EL素子と;
(e)この有機EL素子の上に配置された第2の電極層を備えていて、上記短絡低減層が、10-2Ωcm2〜10-7Ωcm2という厚さ方向抵抗率を持つように選択されている、1つ以上の大きな発光区画を有するOLEDデバイス。 - 電荷注入層が、上記無機短絡低減層と上記有機EL素子の間に配置されている、請求項20に記載のOLEDデバイス。
- 上記短絡低減層が、インジウム酸化物、ガリウム酸化物、亜鉛酸化物、スズ酸化物、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、アンチモン酸化物、ビスマス酸化物、レニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、ニオブ酸化物、ニッケル酸化物の中から選択されている、請求項20に記載のOLEDデバイス。
- 上記短絡低減層が、上記酸化物のうちの少なくとも2つの混合物である、請求項22に記載のOLEDデバイス。
- 上記短絡低減層が、上記酸化物のうちの少なくとも1つと、絶縁性の酸化物材料、フッ化物材料、窒化物材料、硫化物材料いずれかとの混合物である、請求項22に記載のOLEDデバイス。
- 上記2つの電極層のうちの一方が透明な導電性酸化物層であり、他方の電極層が金属である、請求項20に記載のOLEDデバイス。
- 上記2つの電極層の両方が金属であり、その一方が、発生する光に対して半透明である、請求項20に記載のOLEDデバイス。
- 上記短絡低減層の厚さが10nm以上である、請求項20に記載のOLEDデバイス。
- 上記短絡低減層の厚さが20nm〜200nmである、請求項20に記載のOLEDデバイス。
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