JP2010278003A - 有機発光素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機発光素子を提供する。
【解決手段】アノード、カソード及びアノードとカソードとの間に介在する発光層を具備し、カソードが、多層の金属層の構造を含む有機発光素子である。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】アノード、カソード及びアノードとカソードとの間に介在する発光層を具備し、カソードが、多層の金属層の構造を含む有機発光素子である。
【選択図】図１Ａ
Description
本発明は、アノード、カソード及びアノードとカソードとの間に介在する発光層を具備し、該カソードが多層の金属層の構造を含む有機発光素子に関する。
２１世紀に入り、情報化社会への動きがさらに加速化し、これによって、情報をいつ、どこででもやり取りできることが必要とされており、情報ディスプレイは、既存のＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ ｔｕｂｅ）ディスプレイから平板ディスプレイにその比重が順次移っている趨勢である。このうち、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）は、軽く、かつ電力消耗が少ないという長所があって、平板ディスプレイとして、現在最も多用されているが、自発光素子ではなく、受発光素子であるために、明るさ、コントラスト比、視野角、大面積化などに技術的限界があって、このような短所を克服できる新しい平板ディスプレイを開発しようとする努力が全世界的に活発に展開されている。このような新しい平板ディスプレイのうちの一つが、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）であり、前記有機発光ダイオードは、低電圧駆動が可能であり、光視野角と速い応答速度とを有するだけではなく、自発光型として軽量薄型が可能であるために、最近日本や韓国そして米国でも、その実用化に拍車がかかっている。
現在、モバイルディスプレイに適用されているＡＭＯＬＥＤ（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）のカソード電極は、Ｍｇ：Ａｇの形態で蒸着されているが、１４インチ以上の大型ディスプレイに用いられる場合、低抵抗が要求されるため、現在使用されているＭｇ：Ａｇの場合、ＩＲドロップ（ＩＲ ｄｒｏｐ）現象が現れ、適用し難い状況である。
本発明の一側面は、アノード、カソード及びアノードとカソードとの間に介在する発光層を具備し、前記カソードが第１金属層／第２金属層の構造、または第１金属層／第２金属層／酸化物層，窒化物層または窒酸化物層（ｎｉｔｒｉｃ ｏｘｉｄｅ ｌａｙｅｒ）の構造であり、低抵抗を有する有機発光素子を提供することである。
本発明の一側面によって、アノード、カソード及びアノードとカソードとの間に介在する発光層を具備し、前記カソードが、第１金属層／第２金属層の構造、または第１金属層／第２金属層／酸化物層，窒化物層または窒酸化物層の構造を有する有機発光素子が提供される。
本発明の一具現例によれば、前記第２金属層は、０．１ないし１０ｏｈｍ／ｓｑの抵抗を有する金属（ｂ）からなり、前記第１金属層は、仕事関数が約３．５ないし約４．５ｅＶである金属（ａ）及びＡｇの合金からなりうる。
本発明の一具現例によれば、前記第２金属層は、例えば０．５ないし３ｏｈｍ／ｓｑの抵抗を有する金属（ｂ）からなり、前記第１金属層は、仕事関数が、例えば約３．５ないし約４．０ｅＶである金属（ａ）及びＡｇの合金からなりうる。
本発明の一具現例によれば、前記第２金属層の金属（ｂ）は、Ａｇ、Ａｌ、ＣｕまたはＣｒであり、前記第１金属層は、Ｙｂ、Ｓｍ、Ｓｒ、Ｃｓ、Ｒｕ、Ｂａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｐａ、Ｕ、Ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ、Ｂｋ、Ｃｆ、Ｅｓ、Ｆｍ、Ｍｄ及びＮｏからなる群から選択された金属（ａ）及びＡｇの合金からなりうる。
本発明の一具現例によれば、前記第２金属層の金属（ｂ）は、例えばＡｇ、またはＡｌであり、前記第１金属層は、例えばＹｂ、Ｌａ、Ｙ、Ｓｍ、ＢａまたはＳｒの金属（ａ）及びＡｇの合金からなりうる。
本発明の一具現例によれば、前記第２金属層の金属（ｂ）は、Ａｇであり、前記第１金属層は、金属（ａ）のＹｂ及びＡｇの合金からなりうる。
本発明の一具現例によれば、前記第１金属層で、金属（ａ）：Ａｇの重量比は、０．１〜１５：１でありうる。
本発明の一具現例によれば、前記第１金属層で、金属（ａ）：Ａｇの重量比は、４〜１０：１でありうる。
本発明の一具現例によれば、前記第１金属層は、約３０Åないし約３００Åの厚さを有することができる。
本発明の一具現例によれば、前記第１金属層は、例えば約６０Åないし約１００Åの厚さを有することができる。
本発明の一具現例によれば、前記第２金属層は、約５０Åないし約５００Åの厚さを有することができる。
本発明の一具現例によれば、前記第２金属層は、例えば約１００Åないし約３００Åの厚さを有することができる。
本発明の一具現例によれば、前記酸化物層，窒化物層または窒酸化物層の屈折率が、約１．５ないし２．５の値を有することができる。
本発明の一具現例によれば、前記酸化物層，窒化物層または窒酸化物層の屈折率が、例えば約１．７ないし２．２の値を有することができる。
本発明の一具現例によれば、前記酸化物層，窒化物層または窒酸化物層は、約１００Åないし約１，５００Åの厚さを有することができる。
本発明の一具現例によれば、前記酸化物層，窒化物層または窒酸化物層は、例えば約３００Åないし約７００Åの厚さを有することができる。
本発明の一具現例によれば、前記酸化物層がＭｏＯｘ（ｘ＝２〜４）、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＢａＯ、ＣｄＯ、ＣａＯ、Ｃｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＤｙＯ、ＧｄＯ、ＨｆＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＮｂＯ、ＮｂＯ、ＮｉＯ、Ｎｄ２Ｏ３、ＰｄＯ、Ｓｍ２Ｏ３、ＳｃＯ、ＳｉＯ２、ＳｒＯ、Ｔａ２Ｏ３、ＴｉＯ、ＷＯ３、ＶＯ２、ＹｂＯ、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯまたはＺｒＯからなる群から選択された一つ以上からなりうる。
本発明の一具現例によれば、前記窒化物層が、ＡｌＮ、ＢＮ、ＮｂＮ、ＳｉＮ、ＴａＮ、ＴｉＮ、ＶＮ、ＹｂＮまたはＺｒＮからなる群から選択された一つ以上からなりうる。
本発明の一具現例によれば、前記窒酸化物層が、ＳｉＯＮまたはＡｌＯＮからなりうる。
本発明の一具現例による有機発光素子のカソードは、透過率、抵抗値などにすぐれ、大面積ディスプレイに適用した場合に、視野角問題などを改善できる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の一側面によって、アノード、カソード及びアノードとカソードとの間に介在する発光層を具備し、前記カソードが、第１金属層／第２金属層の構造、または第１金属層／第２金属層／酸化物層，窒化物層若しくは窒酸化物層の構造を有する有機発光素子が提供される。
図１Ａは、本発明の一実施例による有機発光素子の構造を概略的に示した図面である。
現在適用されているディスプレイのうちでも、モバイル・ディスプレイに適用されているＯＬＥＤ（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）カソード電極には、Ｍｇ：Ａｇ電極が使用されており、その大きさは、現在２インチ〜３インチと小さく、ＩＲドロップや視野角などが問題視されていないが、今後１４インチ以上の大面積ディスプレイに適用される場合、現在使用されているＭｇ：Ａｇ電極の場合、抵抗が高く（約４０ｏｈｍ／ｓｑ）、ＩＲドロップや視野角などの問題が発生し、長波長になるにつれて透過度グラフが下方曲線を示すので、ｒｅｄ視野角補正が要求される。これを補正するためのアイデアとして、Ｍｇ：Ａｇ／Ａｇのように抵抗を補充するために、第２の層としてＡｇを蒸着した場合もある。この場合において、Ｍｇ：Ａｇで、２つの材料の比率変化による特性評価、及びＭｇ：Ａｇ／Ａｇで、２層の厚さ変化による特性評価をいずれも進めたが、Ｍｇ：Ａｇ層の厚さが薄すぎて、工程マージン（ｍａｒｇｉｎ）と膜均一度との問題を解決できなかった。
図１Ａを参照すれば、本発明の一実施例による有機発光素子は、アノード、カソード及びアノードとカソードとの間に介在する発光層を具備し、前記カソードは、第１金属層／第２金属層の構造を有する。
本発明の一具現例によれば、前記第２金属層は、０．１ないし１０ｏｈｍ／ｓｑの抵抗を有する金属（ｂ）からなり、前記第１金属層は、仕事関数が約３．５ないし約４．５ｅＶである金属（ａ）及びＡｇの合金からなりうる。
発光層上に位置する第１金属層が、仕事関数が約３．５ないし約４．５ｅＶである金属（ａ）及びＡｇの合金からなる場合、発光（ｅｍｉｓｓｉｏｎ）に大きな影響がなく、可視光領域で透過度が良好であり、透過グラフで、透過度の偏差が少なく、グラフ形態が一直線状に示されるので、その後の赤色補正が必要ない。
前記第１金属層上に位置する第２金属層は、０．１ないし１０ｏｈｍ／ｓｑの低抵抗を有するので、第１金属層で不足した抵抗値を補充する役割を行う。
このような構造のカソードで、第１金属層は、放出（ｅｍｉｓｓｉｏｎ）の役割を行い、第２金属層は、抵抗を下げる役割を行うことによって、全体的に低抵抗カソードになりうる。
金属（ａ）の仕事関数が４．５ｅＶを超える場合、駆動電圧が上昇し、効率が低下するという問題点がありうる。
一方、金属（ｂ）の抵抗が１０ｏｈｍ／ｓｑを超える場合、駆動電圧が上昇し、効率が低下するという問題点がありうる。
本発明の一具現例によれば、さらに具体的には、前記第２金属層は、例えば０．５ないし３ｏｈｍ／ｓｑの抵抗を有する金属（ｂ）からなり、前記第１金属層は、仕事関数が、例えば約３．５ないし約４．０ｅＶである金属（ａ）及びＡｇの合金からなりうる。
本発明の一具現例によれば、前記第２金属層の金属（ｂ）は、Ａｇ、Ａｌ、ＣｕまたはＣｒであり、前記第１金属層は、Ｙｂ、Ｓｍ、Ｓｒ、Ｃｓ、Ｒｕ、Ｂａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｐａ、Ｕ、Ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ、Ｂｋ、Ｃｆ、Ｅｓ、Ｆｍ、Ｍｄ及びＮｏからなる群から選択された金属（ａ）及びＡｇの合金からなりうる。
本発明の一具現例によれば、さらに具体的には、前記第２金属層の金属（ｂ）は、例えばＡｇ、またはＡｌであり、前記第１金属層は、例えばＹｂ、Ｌａ、Ｙ、Ｓｍ、ＢａまたはＳｒの金属（ａ）及びＡｇの合金からなりうる。
本発明の一具現例によれば、前記第２金属層の金属（ｂ）は、Ａｇであり、前記第１金属層は、金属（ａ）のＹｂ及びＡｇの合金からなりうる。
本発明の一具現例によれば、前記第１金属層で、金属 （ａ）：Ａｇの重量比は、０．１〜１５：１であり、さらに具体的には、例えば４〜１０：１でありうる。
第１金属層で、Ａｇに対する金属（ａ）の重量比が１５：１より大きい場合、透過度が低下して駆動電圧が上昇し、効率が低下するという問題点がありうる。
本発明の一具現例によれば、前記第１金属層は、約３０ないし約３００Åの厚さを有することができる。
第１金属層の厚さが３０Å未満である場合、駆動電圧が上昇し、３００Åを超える場合、透過度低下によって効率が低くなるという問題点がありうる。
本発明の一具現例によれば、さらに具体的には、前記第１金属層は、例えば約６０Åないし約１００Åの厚さを有することができる。
本発明の一具現例によれば、前記第２金属層は、約５０Åないし約５００Åの厚さを有することができる。
第２金属層の厚さが５０Å未満である場合、駆動電圧が上昇し、５００Åを超える場合、透過度低下によって効率が低下するという問題点がありうる。
本発明の一具現例によれば、さらに具体的には、前記第２金属層は、例えば約１００Åないし約３００Åの厚さを有することができる。
図１Ｂは、本発明の他の一実施例による有機発光素子の構造を概略的に示した図面である。
図１Ｂを参照すれば、本発明の一実施例による有機発光素子は、アノード、カソード及びアノードとカソードとの間に介在する発光層を具備し、前記カソードは、第１金属層／第２金属層／酸化物層，窒化物層または窒酸化物層の構造を有する。
前記酸化物層，窒化物層または窒酸化物層は、第２金属層上に形成されるキャッピング層であり、透過度を確保して光学的特性を向上させる。
本発明の一具現例によれば、前記酸化物層，窒化物層または窒酸化物層の屈折率が、約１．５ないし２．５の値を有することができる。
前記酸化物層，窒化物層または窒酸化物層の屈折率が１．５未満である場合、キャッピング層の厚さが増大し、透過度が低くなるという問題点がありうる。
本発明の一具現例によれば、さらに具体的には、前記酸化物層，窒化物層または窒酸化物層の屈折率が、例えば約１．７ないし２．２の値を有することができる。
本発明の一具現例によれば、前記酸化物層，窒化物層または窒酸化物層は、約１００Åないし約１，５００Åの厚さを有することができる。
前記酸化物層，窒化物層または窒酸化物層の厚さが１００Å未満である場合、透過度が低下して効率が落ちるという問題点があり、１，５００Åを超える場合も、透過度が低下して効率が落ちるという問題点がありうる。
本発明の一具現例によれば、さらに具体的には、前記酸化物層，窒化物層または窒酸化物層は、例えば約３００Åないし約７００Åの厚さを有することができる。
本発明の一具現例によれば、前記酸化物層は、ＭｏＯｘ（ｘ＝２〜４）、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＢａＯ、ＣｄＯ、ＣａＯ、Ｃｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＤｙＯ、ＧｄＯ、ＨｆＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＮｂＯ、ＮｉＯ、Ｎｄ２Ｏ３、ＰｄＯ、Ｓｍ２Ｏ３、ＳｃＯ、ＳｉＯ２、ＳｒＯ、Ｔａ２Ｏ３、ＴｉＯ、ＷＯ３、ＶＯ２、ＹｂＯ、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯまたはＺｒＯからなる群から選択された一つ以上からなりうる。さらに具体的には、前記酸化物層は、例えばＭｏＯｘ（ｘ＝２〜４）、ＷＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＮｂＯ、ＴｉＯまたはＹｂＯでありうる。
本発明の一具現例によれば、前記窒化物層は、ＡｌＮ、ＢＮ、ＮｂＮ、ＳｉＮ、ＴａＮ、ＴｉＮ、ＶＮ、ＹｂＮまたはＺｒＮからなる群から選択された一つ以上からなりうる。
本発明の一具現例によれば、前記窒酸化物層は、ＳｉＯＮまたはＡｌＯＮからなりうる。
以下、本発明で使用される一般的な有機発光素子の構造について説明する。
本発明で使用される有機発光素子の構造は、一般的なものであって非常に多様である。第１電極と第２電極との間に、有機膜として、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択された１層以上の層を有機膜としてさらに含むことができる。
本発明で使用される有機発光素子は、例えば、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電極の構造、または第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有する。
以下、前述の積層構造を有する有機発光素子の製造方法について述べる。
まず、基板上部に、大きな仕事関数を有するアノード電極用物質を蒸着法またはスパッタリングによって形成し、第１電極であるアノードとして使用する。ここで、基板としては、一般的な有機発光素子に用いる基板を使用するが、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性にすぐれた有機基板、または透明プラスチック基板が望ましい。そして、アノード電極用物質としては、透明であって伝導性にすぐれた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）などを使用する。
前記アノード電極上部に、正孔注入層物質を真空熱蒸着またはスピンコーティングする。前記正孔注入層物質としては、例えば、ＣｕＰｃ、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物；スターバースト型アミン誘導体類である（４，４−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン）（ＴＣＴＡ）、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）、１，３，５−トリス［４−（３−メチルフェニルフェニルアミノ）フェニル］ベンゼン（ｍ−ＭＴＤＡＰＢ）；溶解性がある伝導性高分子であるポリアニリン／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）（ＰＡＮＩ／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。
正孔注入層の上部に、正孔輸送層物質を真空熱蒸着またはスピンコーティングし、正孔輸送層を形成する。前記正孔輸送層物質は、例えば、１，３，５−トリカルバゾリルベンゼン、４，４’−ビスカルバゾリルビフェニル、ポリビニルカルバゾール、ｍ−ビスカルバゾリルフェニル、４，４’−ビスカルバゾリル−２，２’−ジメチルビフェニル、４，４’，４”−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン、１，３，５−トリ（２−カルバゾリルフェニル）ベンゼン、１，３，５−トリス（２−カルバゾリル−５−メトキシフェニル）ベンゼン、ビス（４−カルバゾリルフェニル）シラン、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）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−Ｎ−（４−ブチルフェニル）ジフェニルアミン）（ＴＦＢ）、またはポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン（ＰＦＢ）などを含むことができるが、これらに限定されるものではない。
次に、正孔輸送層の上部に発光層が形成され、発光層材料は、特別に制限されずに、４，４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ）、テトラシアノボレート（ＴＣＢ）、ＴＣＴＡ、ＳＤＩ−ＢＨ−１８、ＳＤＩ−ＢＨ−１９、ＳＤＩ−ＢＨ−２２、ＳＤＩ−ＢＨ−２３、ｄｍＣＢＰ、Ｌｉｑ、２，２’，２”−（１，３，５−ベンゼネトリール）トリス−［１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール］（ＴＰＢＩ）、ビス−（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノラート）アルミニウム（ＢＡｌｑ）、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）などをホストとして使用でき、ドーパントの場合、蛍光ドーパントとしては、出光社から購入可能なＩＤＥ１０２、ＩＤＥ１０５、リン光ドーパントとしては、公知の緑色リン光ドーパントであるＩｒ（ｐｐｙ）３、青色リン光ドーパントである（４，６−Ｆ２ｐｐｙ）２Ｉｒｐｉｃなどがホストとともに真空熱蒸着されうる。
ドーピング濃度は、特別に制限されるものではないが、一般的に０．５〜１２重量％のものを使用する。発光層上に、電子輸送層の薄膜が真空蒸着方法、またはスピンコーティング方法により形成されることが可能である。
一方、発光層にリン光ドーパントを共に使用する場合、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、さらに正孔阻止物質を真空熱蒸着して正孔阻止層を形成できる。このときに使用できる正孔阻止層材料は、特別に制限されるものではないが、電子輸送能を有しつつ、発光化合物より高いイオン化ポテンシャルを有せねばならないので、代表的なものとしてＢａｌｑ、ＢＣＰなどがある。
正孔阻止層上に、電子輸送層の薄膜が真空蒸着方法またはスピンコーティング方法により形成されることが可能である。
前記電子輸送層材料は、例えば公知の材料であるトリス（８−キノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などを利用できる。
また、電子輸送層上に、電子注入層が積層されうる。前記電子注入層の材料は、例えば、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯなどを含むことができるが、これらに限定されるものではない。
そして、電子注入層の上部に、本発明の一実施例による第１金属層／第２金属層の構造、または第１金属層／第２金属層／酸化物層，窒化物層若しくは窒酸化物層の構造のカソード電極を形成する。
以下、本発明による有機発光素子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ものではない。
＜実施例＞
＜実施例１（第１金属層特性の比較）＞
第１金属層の透過率比較のために、ガラス基板にＹｂ：Ａｇを、重量比１０：１、５：１、１：１の比でそれぞれ真空蒸着する。
＜実施例１（第１金属層特性の比較）＞
第１金属層の透過率比較のために、ガラス基板にＹｂ：Ａｇを、重量比１０：１、５：１、１：１の比でそれぞれ真空蒸着する。
ガラス基板にＭｇ：Ａｇを、重量比１０：１で１７０Å厚に真空蒸着し、比較対象とする。
同じ１７０Å厚で、Ｍｇ：ＡｇとＹｂ：Ａｇとの透過度結果を比較して図２に示した。図２を参照すれば、Ｙｂ：Ａｇで、Ｙｂの含有量を１〜１０まで変化させた場合、５３０ｎｍである波長を基準として、Ｍｇ：Ａｇの場合に３０％透過率を示し、Ｙｂ：Ａｇ（５：１）の場合に５０％の結果を示した。このときの抵抗を比較してみれば、Ｍｇ：Ａｇは、４０ｏｈｍ／ｓｑであり、Ｙｂ：Ａｇは、１２ｏｈｍ／ｓｑであった。
従来技術の多くが、Ｍｇ：Ａｇ膜に関するものであり、またはＭｇ：Ａｇ膜にバッファ層（ｂｕｆｆｅｒ ｌａｙｅｒ）を追加して注入特性を向上させたものであることを勘案すれば、前記結果は、本発明の一実施例が、従来技術とは質的に異なる内容の発明であるということを立証するといえる。
＜実施例２（カソード透過率の比較）＞
カソードの透過率比較のために、ガラス基板上にＹｂ：Ａｇを、５：１の重量比で１００Å厚に真空蒸着し、続けてＡｇを１５０Å厚に真空蒸着し、Ｙｂ：Ａｇ／Ａｇ構造のカソードを製造する。
カソードの透過率比較のために、ガラス基板上にＹｂ：Ａｇを、５：１の重量比で１００Å厚に真空蒸着し、続けてＡｇを１５０Å厚に真空蒸着し、Ｙｂ：Ａｇ／Ａｇ構造のカソードを製造する。
次に、同じガラス基板上にＭｇ：Ａｇを、５：１の重量比で１００Å厚に真空蒸着し、続けてＡｇを１５０Å厚に真空蒸着し、比較対象としてＭｇ：Ａｇ／Ａｇ構造のカソードを製造する。
同じ厚さで、Ｍｇ：Ａｇ／ＡｇとＹｂ：Ａｇ／Ａｇとの透過度結果を比較し、図３に示した。図３を参照すれば、５５０ｎｍである波長を基準として、Ｍｇ：Ａｇ／Ａｇの場合に２２％透過率を示し、Ｙｂ：Ａｇ／Ａｇの場合に３４％の結果を示した。可視光前領域での透過度変化に注目すれば、Ｙｂ：Ａｇ／Ａｇの場合、８％と低い一方、Ｍｇ：Ａｇ／Ａｇの場合は、２５％と高い値を示す。かようなＹｂ：Ａｇ／Ａｇの低い透過度変化幅は、従来問題視されていた視野角問題を解決できるものと予想される。
＜実施例３（カソード特性の比較）＞
Ｙｂ：Ａｇの比率を５：１に固定した後、Ｙｂ：Ａｇ／Ａｇの２層の厚さ変化による透過度及び抵抗の変化を測定する。
Ｙｂ：Ａｇの比率を５：１に固定した後、Ｙｂ：Ａｇ／Ａｇの２層の厚さ変化による透過度及び抵抗の変化を測定する。
ガラス基板上に、Ｙｂ：Ａｇの比率を５：１に固定し、Ｙｂ：Ａｇ／Ａｇ層をそれぞれ、１１０Å／１８０Å、１１０Å／２００Å、９０Å／１８０Å、９０Å／２００Å厚に真空蒸着する。
同じガラス基板上に、Ｍｇ：Ａｇを５：１として１７０Åに真空蒸着し、比較対象とする。
それぞれのカソードに対して透過度を測定し、その結果を図４に示した。
図４を参照すれば、いずれの場合においても、Ａｇの厚さが増大するにつれて、透過度が低下する傾向にあることが示され、Ｙｂ：Ａｇ厚９０Å、Ａｇ厚１８０Åで、全波長領域でＭｇ：Ａｇ対比の透過度が高いということが分かる。
それぞれのカソードについて抵抗を測定し、その結果を下記表１に示した。
表１を参照すれば、Ｙｂ：Ａｇ厚が薄く、Ａｇ厚が厚いほど抵抗特性が良好であることが分かる。特に、Ｙｂ：Ａｇ厚が９０Å、Ａｇ厚が２００Åである場合の抵抗は１．６ｏｈｍ／ｓｑであることに注目する。
＜実施例４（酸化物層厚変化による透過度の比較）＞
ガラス基板上にＹｂ：Ａｇの比率を５：１として、６５Åに真空蒸着した後、Ａｇをそれぞれ１８０Å、２５０Å厚に真空蒸着し、Ｙｂ：Ａｇ（５：１，６５Å）／Ａｇ（１８０Å）、Ｙｂ：Ａｇ（５：１，６５Å）／Ａｇ（２５０Å）の構造を製作し、次にＭｏＯｘを真空蒸着し、Ｙｂ：Ａｇ（５：１，６５Å）／Ａｇ（１８０Å）、Ｙｂ：Ａｇ（５：１，６５Å）／Ａｇ（２５０Å）／ＭｏＯｘ（３５０Å）、Ｙｂ：Ａｇ（５：１，６５Å）／Ａｇ（１８０Å）／ＭｏＯｘ（６５０Å）の構造を完成する（ｘ＝２〜４）。
ガラス基板上にＹｂ：Ａｇの比率を５：１として、６５Åに真空蒸着した後、Ａｇをそれぞれ１８０Å、２５０Å厚に真空蒸着し、Ｙｂ：Ａｇ（５：１，６５Å）／Ａｇ（１８０Å）、Ｙｂ：Ａｇ（５：１，６５Å）／Ａｇ（２５０Å）の構造を製作し、次にＭｏＯｘを真空蒸着し、Ｙｂ：Ａｇ（５：１，６５Å）／Ａｇ（１８０Å）、Ｙｂ：Ａｇ（５：１，６５Å）／Ａｇ（２５０Å）／ＭｏＯｘ（３５０Å）、Ｙｂ：Ａｇ（５：１，６５Å）／Ａｇ（１８０Å）／ＭｏＯｘ（６５０Å）の構造を完成する（ｘ＝２〜４）。
同じガラス基板上にＭｇ：Ａｇを５：１として、１８０Åに真空蒸着し、次にＭｏＯｘを真空蒸着し、Ｍｇ：Ａｇ（５：１，１８０Å）、Ｍｇ：Ａｇ（５：１，１８０Å）／ＭｏＯｘ（６００Å）の構造を完成して比較対象とする（ｘ＝２〜４）。
Ｍｇ：Ａｇ（５：１，１８０Å）、Ｍｇ：Ａｇ（５：１，１８０Å）／ＭｏＯｘ（６００Å）、Ｙｂ：Ａｇ（５：１，６５Å）／Ａｇ（１８０Å）、Ｙｂ：Ａｇ（５：１，６５Å）／Ａｇ（２５０Å）／ＭｏＯｘ（３５０Å）、Ｙｂ：Ａｇ（５：１，６５Å）／Ａｇ（１８０Å）／ＭｏＯｘ（６５０Å）構造に対して透過度を測定し、その結果を図５に示した。
図５を参照すれば、ＭｏＯｘの厚さが３５０Åである場合、透過度の変化幅が大きい一方、６５０Åに蒸着した場合、全波長領域で３０〜４０％の透過率を示すということが分かる。
＜実施例５（第１金属層Ｙｂ：Ａｇ／第２金属層Ａｇ）＞
ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯ／正孔注入層（ＨＩＬ）／正孔輸送層（ＨＴＬ）／ｂｌｕｅ発光層（ＥＭＬ）／電子輸送層（ＥＴＬ）／電子注入層（ＥＩＬ）／Ｙｂ：Ａｇ（５：１，１００Å）／Ａｇ（２００Å）／ＭｏＯｘ（５００Å）（ｘ＝２〜４）。
ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯ／正孔注入層（ＨＩＬ）／正孔輸送層（ＨＴＬ）／ｂｌｕｅ発光層（ＥＭＬ）／電子輸送層（ＥＴＬ）／電子注入層（ＥＩＬ）／Ｙｂ：Ａｇ（５：１，１００Å）／Ａｇ（２００Å）／ＭｏＯｘ（５００Å）（ｘ＝２〜４）。
アノードは、コーニング（ｃｏｒｎｉｎｇ）１５Ω／ｃｍ２（１，２００Å）ＩＴＯガラス基板を、５０ｍｍｘ５０ｍｍｘ０．７ｍｍサイズに切断し、イソプロピルアルコールと純水との中で、それぞれ５分間超音波洗浄を行った後、３０分間ＵＶオゾン洗浄して使用する。前記基板上部に、ｍ−ＭＴＤＡＴＡを真空蒸着し、正孔注入層を７５０Å厚に形成する。次に、前記正孔注入層の上部に、α−ＮＰＤを１５０Å厚に真空蒸着し、正孔輸送層を形成する。正孔輸送層を形成した後、この正孔輸送層の上部に、ジスチリルアリーレン（ＤＳＡ）をホストとし、ドーパントとしてテトラ（ｔ−ブチル）ペリレン（ＴＢＰｅ）を３％使用し、これを真空蒸着し、３００Å厚に発光層を形成する。その後、前記発光層の上部に、Ａｌｑ３を真空蒸着し、２００Å厚の電子輸送層を形成する。この電子輸送層の上部に、ＬｉＦ ８０Å（電子注入層）を真空蒸着する。
次に、Ｙｂ：Ａｇ（５：１，１００Å）／Ａｇ（２００Å）／ＭｏＯｘ（５００Å）（ｘ＝２〜４）の構造を有するカソードを真空蒸着し、有機発光素子を完成する。
＜実施例６（第１金属層Ｙ：Ａｇ／第２金属層Ａｌ／キャッピング層ＷＯ３）＞
第１金属層として、Ｙｂ：Ａｇの代わりにＹ：Ａｇを使用し、第２金属層として、Ａｇの代わりにＡｌを使用し、キャッピング層として、ＷＯ３を使用したことを除いては、実施例５と同一に有機発光素子を提供する。
第１金属層として、Ｙｂ：Ａｇの代わりにＹ：Ａｇを使用し、第２金属層として、Ａｇの代わりにＡｌを使用し、キャッピング層として、ＷＯ３を使用したことを除いては、実施例５と同一に有機発光素子を提供する。
＜実施例７（第１金属層Ｙ：Ａｇ／第２金属層Ｃｕ／キャッピング層ＷＯ３）＞
第１金属層として、Ｙｂ：Ａｇの代わりに、Ｙ：Ａｇを使用し、第２金属層として、Ａｇの代わりにＣｕを使用し、キャッピング層として、ＷＯ３を使用したことを除いては、実施例５と同一に有機発光素子を提供する。
第１金属層として、Ｙｂ：Ａｇの代わりに、Ｙ：Ａｇを使用し、第２金属層として、Ａｇの代わりにＣｕを使用し、キャッピング層として、ＷＯ３を使用したことを除いては、実施例５と同一に有機発光素子を提供する。
＜実施例８（第１金属層Ｙ：Ａｇ／第２金属層Ｃｒ／キャッピング層ＷＯ３）＞
第１金属層として、Ｙｂ：Ａｇの代わりに、Ｙ：Ａｇを使用し、第２金属層として、Ａｇの代わりに、Ｃｒを使用し、キャッピング層として、ＷＯ３を使用したことを除いては、実施例５と同一に有機発光素子を提供する。
第１金属層として、Ｙｂ：Ａｇの代わりに、Ｙ：Ａｇを使用し、第２金属層として、Ａｇの代わりに、Ｃｒを使用し、キャッピング層として、ＷＯ３を使用したことを除いては、実施例５と同一に有機発光素子を提供する。
＜比較例＞
カソードとして、Ｍｇ：Ａｇ（５：１，１８０Å）／Ａｌｑ３（６００Å）を使用したことを除いては、実施例５と同一に有機発光素子を完成する。
カソードとして、Ｍｇ：Ａｇ（５：１，１８０Å）／Ａｌｑ３（６００Å）を使用したことを除いては、実施例５と同一に有機発光素子を完成する。
＜素子特性の比較＞
実施例５及び比較例の素子に対し、電流密度−電圧を測定し、その結果を図６に示した。
実施例５及び比較例の素子に対し、電流密度−電圧を測定し、その結果を図６に示した。
図６を参照すれば、実施例５及び比較例の素子は、ほぼ同じ電流−電圧特性を示すということが分かる。効率を測定した結果、要求される輝度が得られる５０ｍＡ／ｃｍ２周辺で、実施例５の素子は、比較例（Ｍｇ：Ａｇ）と類似した効率特性を示し、特に、高い電流密度下でも、高い効率を維持することを確認した。このような結果から、比較例である従来の電極構造に対し、本発明の一実施例による低抵抗カソードが高い薄膜安定性を有していることが分かる。
一方、本発明の実施例５によるカソードの抵抗は、１．８ｏｈｍ／ｓｑと測定された。
また、実施例６ないし８の素子に対し、電流密度−電圧を測定した結果、比較例の素子とほぼ同じ電流−電圧特性を示すということが確認された。
Claims (19)
- アノードと、
カソードと、
前記アノードと前記カソードとの間に介在する発光層とを具備し、
前記カソードが、第１金属層／第２金属層の構造、または第１金属層／第２金属層／酸化物層，窒化物層若しくは窒酸化物層の構造を有する有機発光素子。 - 前記第２金属層は、０．１ないし１０ｏｈｍ／ｓｑの抵抗を有する金属（ｂ）からなり、
前記第１金属層は、仕事関数が３．５ないし４．５ｅＶである金属（ａ）及びＡｇの合金からなることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。 - 前記第２金属層は、０．５ないし３ｏｈｍ／ｓｑの抵抗を有する金属（ｂ）からなり、
前記第１金属層は、仕事関数が３．５ないし４．０ｅＶである金属（ａ）及びＡｇの合金からなることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。 - 前記第２金属層の金属（ｂ）は、Ａｇ、Ａｌ、ＣｕまたはＣｒであり、
前記第１金属層は、Ｙｂ、Ｓｍ、Ｓｒ、Ｃｓ、Ｒｕ、Ｂａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｐａ、Ｕ、Ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ、Ｂｋ、Ｃｆ、Ｅｓ、Ｆｍ、Ｍｄ及びＮｏからなる群から選択された金属（ａ）及びＡｇの合金からなることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。 - 前記第２金属層の金属（ｂ）は、ＡｇまたはＡｌであり、
前記第１金属層は、金属（ａ）として、Ｙｂ、Ｌａ、Ｙ、Ｓｍ、ＢａまたはＳｒ及びＡｇの合金からなることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。 - 前記第２金属層の金属（ｂ）は、Ａｇであり、
前記第１金属層は、金属（ａ）として、Ｙｂ及びＡｇの合金からなることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。 - 前記第１金属層は、金属（ａ）及びＡｇの合金からなり、
前記金属（ａ）：Ａｇの重量比が０．１〜１５：１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。 - 前記第１金属層は、金属（ａ）及びＡｇの合金からなり、
前記金属（ａ）：Ａｇの重量比が、４〜１０：１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。 - 前記第１金属層は、３０Åないし３００Åの厚さ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。
- 前記第１金属層は、６０Åないし１００Åの厚さ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。
- 前記第２金属層は、５０Åないし５００Åの厚さ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。
- 前記第２金属層は、１００Åないし３００Åの厚さ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。
- 前記酸化物層，窒化物層または窒酸化物層の屈折率が、１．５ないし２．５の値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。
- 前記酸化物層，窒化物層または窒酸化物層の屈折率が、１．７ないし２．２の値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。
- 前記酸化物層，窒化物層または窒酸化物層の厚さが、１００Åないし１，５００Åの厚さ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。
- 前記酸化物層，窒化物層または窒酸化物層の厚さが、３００Åないし７００Åの厚さ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。
- 前記酸化物層が、ＭｏＯｘ（ｘ＝２〜４）、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＢａＯ、ＣｄＯ、ＣａＯ、Ｃｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＤｙＯ、ＧｄＯ、ＨｆＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＮｂＯ、ＮｂＯ、ＮｉＯ、Ｎｄ２Ｏ３、ＰｄＯ、Ｓｍ２Ｏ３、ＳｃＯ、ＳｉＯ２、ＳｒＯ、Ｔａ２Ｏ３、ＴｉＯ、ＷＯ３、ＶＯ２、ＹｂＯ、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯまたはＺｒＯからなる群から選択された一つ以上からなることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
- 前記窒化物層が、ＡｌＮ、ＢＮ，ＮｂＮ、ＳｉＮ、ＴａＮ、ＴｉＮ、ＶＮ、ＹｂＮまたはＺｒＮからなる群から選択された一つ以上からなることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
- 前記窒酸化物層が、ＳｉＯＮまたはＡｌＯＮからなることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
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