JP2018525766A - 有機エレクトロルミネセント装置及びその製造方法 - Google Patents

有機エレクトロルミネセント装置及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

本出願は、反射電極と、反射電極上に設けられる第１発光ユニットと、第１発光ユニットの反射電極から離れた側に設けられる半透明の接続層と、半透明の接続層の第１発光ユニットから離れた側に設けられる少なくともひとつの第２発光ユニットと、少なくともひとつの第２発光ユニットの半透明の接続層から離れた側に設けられる透明電極と、を含む、タンデム有機エレクトロルミネセント装置を提供する。半透明の接続層と反射電極とはマイクロキャビティを形成する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年８月１２日に提出した中国特許出願Ｎｏ．２０１５１０４９４６０４．０の優先権を主張し、その内容が全て本出願に援用される。
技術分野
本発明は表示技術に関し、特に有機エレクトロルミネセント装置及びその製造方法に関する。
タンデム有機エレクトロルミネセント装置は、複数の個別の有機発光ユニットを垂直に積層して製造される。各有機発光ユニットは、有機発光層と、有機発光層の両側に設けられる有機層とを含む。タンデム有機エレクトロルミネセント装置の発光効率は、垂直に積層された有機発光ユニットの数に比例して増大する。従来の有機エレクトロルミネセント装置と比べ、タンデム有機エレクトロルミネセント装置は電流効率が改善され、素子寿命が長く、光度が高い。
ひとつの方面において、本発明は、反射電極と、前記反射電極上に設けられる第１発光ユニットと、前記第１発光ユニットの前記反射電極から離れた側に設けられる半透明の接続層と、前記半透明の接続層の前記第１発光ユニットから離れた側に設けられる少なくともひとつの第２発光ユニットと、前記少なくともひとつの第２発光ユニットの前記半透明の接続層から離れた側に設けられる透明電極と、を含み、前記半透明の接続層と前記反射電極とがマイクロキャビティを形成する、タンデム有機エレクトロルミネセント装置を提供する。
前記半透明の接続層と前記反射電極とは距離Ｌ±４０ｎｍにより互いに離して配置され、Ｌは２ΣｎＬ＋Ｑλ／２π＝ｍλを基に算出され、ｎは、前記第１発光ユニットにおける第１発光層の屈折率を表し、Ｑは、前記半透明の接続層及び前記反射電極の反射鏡におけるラジアンで表されるフェーズシフトの和を表し、λは、素子から発光される光線のピーク波長を表し、ｍは、非負整数を表してもよい。
前記距離は、前記第１発光ユニットの厚さにより決まるようにしてもよい。
前記第１発光ユニットはモノクロの発光ユニットであってもよい。
前記第１発光ユニットはブルーライト発光ユニットであり、前記第２発光ユニットは黄色光発光ユニットであってもよい。
前記半透明の接続層は、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム及びリチウムのいずれかひとつ又はそれらの組み合わせにより作製されてもよい。
前記半透明の接続層の厚さは１０ｎｍを超えてもよい。
前記半透明の接続層の厚さはおよそ１０ｎｍから３０ｎｍの範囲にあってもよい。
前記黄色光発光ユニットは、黄色光発光層と、前記黄色光発光層の前記半透明の接続層に近い側に設けられる第１キャリア輸送層と、前記第１キャリア輸送層の前記半透明の接続層に近い側に設けられる第１キャリア注入層と、前記黄色光発光層の前記半透明の接続層から離れた側に設けられる第２キャリア輸送層と、前記第２キャリア輸送層の前記半透明の接続層から離れた側に設けられる第２キャリア注入層と、を含み、前記第１キャリア輸送層と前記第１キャリア注入層との厚さの和はおよそ２０ｎｍからおよそ３５ｎｍの範囲にあってもよい。
厚さの和はおよそ２５ｎｍであってもよい。
前記ブルーライト発光ユニットの厚さはおよそ６０ｎｍからおよそ９０ｎｍの範囲にあってもよい。
前記ブルーライト発光ユニットは、ブルーライト発光層と、前記ブルーライト発光層の前記半透明の接続層に近い側に設けられる第３キャリア輸送層と、前記第３キャリア輸送層の前記半透明の接続層に近い側に設けられる第３キャリア注入層と、前記ブルーライト発光層の前記半透明の接続層から離れた側に設けられる第４キャリア輸送層と、前記第４キャリア輸送層の前記半透明の接続層から離れた側に設けられる第４キャリア注入層と、を含んでもよい。
前記ブルーライト発光ユニットの厚さはおよそ７０ｎｍであってもよい。
前記ブルーライト発光ユニットの厚さはおよそ１６５ｎｍからおよそ２１５ｎｍの範囲にあってもよい。
前記反射電極は、銀及びアルミニウムのいずれかひとつ又はそれらの組み合わせにより作製されてもよい。
前記反射電極の厚さはおよそ８０ｎｍからおよそ３００ｎｍの範囲にあってもよい。
前記反射電極の厚さはおよそ２００ｎｍであってもよい。
別の方面において、本発明は、ベース基板上に反射電極を形成する工程と、前記反射電極上に第１発光ユニットを形成する工程と、前記第１発光ユニットの前記反射電極から離れた側に半透明の接続層を形成する工程と、前記半透明の接続層の前記第１発光ユニットから離れた側に少なくともひとつの第２発光ユニットを形成する工程と、前記少なくともひとつの第２発光ユニットの前記半透明の接続層から離れた側に透明電極を形成する工程と、を含み、前記半透明の接続層と前記反射電極とがマイクロキャビティを形成する、タンデム有機エレクトロルミネセント装置の製造方法を提供する。
前記第１発光ユニットはブルーライト発光ユニットであり、前記第２発光ユニットは黄色光発光ユニットであってもよい。
別の方面において、本発明は、本発明で述べる、又は本発明で述べる方法により製造されるタンデム有機エレクトロルミネセント装置を含む表示装置を提供する。
以下の図面は開示された様々な実施形態の例にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
図１は、従来の有機エレクトロルミネセント装置の構造を示す模式図である。 図２は、いくつかの実施形態における有機エレクトロルミネセント装置の構造を示す模式図である。 図３は、いくつかの実施形態におけるタンデム白色有機エレクトロルミネセント装置の構造を示す模式図である。 図４は、従来の有機エレクトロルミネセント装置の様々な視野角における発光強度スペクトルを示す。 図５は、いくつかの実施形態におけるタンデム白色有機エレクトロルミネセント装置の様々な視野角での発光強度スペクトルを示す。 図６は、いくつかの実施形態におけるタンデム有機エレクトロルミネセント装置の製造方法を示すフロ−チャートである。 図７は、いくつかの実施形態における有機エレクトロルミネセント装置の構造を示す模式図である。
以下では、実施形態を参照しつつ、本開示について具体的に説明する。なお、いくつかの実施形態に関する以下の説明は例示及び説明としてのものに過ぎず、全てを網羅している訳ではなく、また、開示されるそのままの形態に本発明を限定するものでもない。
図１は、従来の有機エレクトロルミネセント装置の構造を示す模式図である。図１を参照すると、従来の有機エレクトロルミネセント装置は、第１発光ユニット及び第２発光ユニットを含む。第１及び第２発光ユニットは異なる色の光線を発光してもよい。第１及び第２発光ユニットからの光線の複合光は、有機エレクトロルミネセント装置にとって所望の光色を有する。例えば、白色有機エレクトロルミネセント装置は、ブルーライト発光ユニット及び黄色光発光ユニットを有してもよい。２つの発光ユニットからのブルーライトと黄色光とを混合することで白色光が実現される。従来の有機エレクトロルミネセント装置では、発光される白色光の色温度を上げるために、特定色の複数の追加発光ユニットをタンデムに追加して発光強度を増大させる場合がある。その結果、装置の厚さ及び発光装置を駆動するための駆動電圧が著しく増加してしまう。
本開示は、従来のタンデム有機エレクトロルミネセント装置に比べ、トゥルーカラーで、発光強度がより高く、広視野角での色ずれが大幅に低減された、優れたタンデム有機エレクトロルミネセント装置を提供する。いくつかの実施形態において、有機エレクトロルミネセント装置は、従来の白色有機エレクトロルミネセント装置に比べ、純粋な白色色温度を有し、発光強度がより高く、広視野角での色ずれが大幅に低減された、白色有機エレクトロルミネセント装置である。いくつかの実施形態において、有機エレクトロルミネセント装置は、反射電極と、反射電極上に設けられる第１発光ユニットと、第１発光ユニットの反射電極から離れた側に設けられる半透明の接続層と、半透明の接続層の第１発光ユニットから離れた側に設けられる少なくともひとつの第２発光ユニットと、を含む。半透明の接続層は、一方の側において第１発光ユニットに隣接し、他方の側において第２発光ユニットに隣接してもよい。有機エレクトロルミネセント装置は、少なくともひとつの第２発光ユニットの半透明の接続層から離れた側に透明電極をさらに含んでもよい。半透明の接続層と反射電極とは、第１発光ユニットのピーク発光波長における共鳴発光のための距離により互いに離して配置してもよい。即ち、半透明の接続層と反射電極とはマイクロキャビティを形成してもよい。
第１発光ユニットは、第１の単色の第１の光線を発光してもよい。第２発光ユニットは、第２の単色の第２の光線を発光してもよい。タンデム有機エレクトロルミネセント装置は、第１の光線と第２の光線とを含む複合光を発光する。いくつかの実施形態において、第１の光線は第２の光線と色が異なる（例えば、黄色光及びブルーライト）。第１発光ユニットはブルーライトを発光し、第２発光ユニットは黄色光を発光し、タンデム有機エレクトロルミネセント装置は白色光を発光してもよい。
図２は、いくつかの実施形態における有機エレクトロルミネセント装置の構造を示す模式図である。図２を参照すると、この実施形態における有機エレクトロルミネセント装置は、ベース基板１０１と、ベース基板１０１上に設けられる反射電極１０２と、反射電極１０２のベース基板１０１から離れた側に設けられる第１発光ユニット１０３と、第１発光ユニット１０３の反射電極１０２から離れた側に設けられる半透明の接続層１０６と、半透明の接続層１０６の第１発光ユニット１０３から離れた側に設けられる第２発光ユニット１０４と、第２発光ユニット１０４の半透明の接続層１０６から離れた側に設けられる透明電極１０５とを含む。第１発光ユニット１０３及び第２発光ユニット１０４は異なる色を発光する。有機エレクトロルミネセント装置は、半透明の接続層１０６の第１発光ユニット１０３から離れた側に、垂直に積層された複数の第２発光ユニット１０４を含んでもよい。有機エレクトロルミネセント装置は、半透明の接続層１０６の第１発光ユニット１０３から離れた側に、発光ユニット１０４をひとつのみ含んでもよい。反射電極１０２はカソードであり、透明電極１０５はアノードであってもよい。反射電極１０２はアノードであり、透明電極１０５はカソードであってもよい。
反射電極１０２の高い光反射力等の要素により、マイクロキャビティ３０を半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間に形成してもよい。第１発光層はマイクロキャビティ３０内に設けられる。マイクロキャビティ構造は、第１発光層から発光される光線の発光特性を変更する。例えば、マイクロキャビティの共鳴波長に対応する波長を有する光線の発光が促され、その他の波長を有する光線の発光は抑制される。特定波長を有する光線の強化及び発光の抑制は、半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間の距離を基に決定される。半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間の距離は、第１発光ユニット１０３の厚さを調整することで制御してもよい。半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間の距離は、他の適切な方法（例えば、半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間に追加層を設ける）により制御してもよい。
図２に示すように、半透明の接続層１０６及び反射電極１０２はマイクロキャビティ３０の２つの反射鏡として機能する。半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間の光路は、第１発光ユニット１０３から発光される光線が、マイクロキャビティ３０から出射する前に半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間を反射して行き来するような距離に設定してもよい。マイクロキャビティ効果、即ち、第１発光ユニット１０３から発光される光線の発光強度がマイクロキャビティ３０により特定波長において増大することにより、第２発光ユニット１０４から発光される光線の発光強度に影響することなく、より狭いスペクトルでより強い光線を第１発光ユニット１０３から得られる。これにより、装置の厚さ又は駆動電圧を増加せずに、第１の色の光線の発光強度を増大できる。
いくつかの実施形態において、半透明の接続層１０６と透明電極１０５は、第２（劣っているとはいえ）マイクロキャビティの２つの反射鏡を形成する。半透明の接続層１０６と透明電極１０５との間の光路は、第２発光ユニット１０４から発光される光線が、第２マイクロキャビティから出射する前に半透明の接続層１０６と透明電極１０５との間を反射して行き来するような距離に設定してもよい。このため、有機エレクトロルミネセント装置は、優れたマイクロキャビティ構造（マイクロキャビティ３０）と、劣ったマイクロキャビティ構造（第２マイクロキャビティ）とを含む。優れたマイクロキャビティ構造と第２マイクロキャビティ構造とを同一の有機エレクトロルミネセント装置に組み合わせることで相乗効果が得られ、装置の厚さ又は駆動電圧を増加せずに、発光される白色光の色温度を上げることができる。
いくつかの実施形態において、半透明の接続層１０６と反射電極１０２はマイクロキャビティ３０を形成する。半透明の接続層１０６と反射電極１０２とを、マイクロキャビティ条件を満たすのに十分な距離により互いに離して配置してもよい。半透明の接続層１０６と反射電極１０２とを、マイクロキャビティの奥行きに対応する距離により互いに離して配置し、マイクロキャビティの奥行きを、第１発光ユニット１０３のピーク発光波長における共鳴発光（即ち、共鳴波長）に合わせて構成してもよい。例えば、第１発光ユニット１０３がブルーライト発光ユニットの場合、マイクロキャビティ３０の奥行きは、ブルーライト波長の共鳴発光に合わせて構成される。ブルーライト発光ユニットのピーク発光波長は、４３０ｎｍから４８０ｎｍの波長域にあってもよい。ブルーライト発光ユニットのピーク発光波長は、４３０ｎｍから４９５ｎｍの波長域にあってもよい。ブルーライト発光ユニットのピーク発光波長は、４５０ｎｍから４９５ｎｍの波長域にあってもよい。ブルーライト発光ユニットのピーク発光波長は、４５０ｎｍから４８０ｎｍの波長域にあってもよい。ブルーライト発光ユニットのピーク発光波長は、４７０ｎｍから４８０ｎｍの波長域にあってもよい。ブルーライト発光ユニットのピーク発光波長は、およそ４７５ｎｍであってもよい。
マイクロキャビティの奥行きＬは、方程式２ΣｎＬ＋Ｑλ／２π＝ｍλをほぼ満たしてもよい。ここで、ｎは、第１発光ユニットにおける第１発光層の屈折率を表し、Ｑは、半透明の接続層及び反射電極の反射鏡におけるラジアンで表されるフェーズシフトの和を表し、λは、装置から発光される光線のピーク波長を表し、ｍは、非負整数を表す。ｍ＝１であってもよい。ｍ＝２であってもよい。
半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間の距離は、上記方程式により計算される距離Ｌであってもよい。半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間の距離は、Ｌ±１０ｎｍであってもよい。半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間の距離は、Ｌ±２０ｎｍであってもよい。半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間の距離は、Ｌ±３０ｎｍであってもよい。半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間の距離は、Ｌ±４０ｎｍであってもよい。半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間の距離は、およそ６０ｎｍからおよそ９０ｎｍの範囲にあってもよい。半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間の距離は、およそ７０ｎｍであってもよい。半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間の距離は、およそ１６５ｎｍからおよそ２１５ｎｍの範囲にあってもよい。
いくつかの実施形態において、第１発光ユニット１０３はブルーライト発光ユニットであり、第２発光ユニット１０４は黄色光発光ユニットである。図４は、従来の有機エレクトロルミネセント装置（例えば、図１に示す従来の有機エレクトロルミネセント装置）の様々な視野角における発光強度スペクトルを示す。図４における強度の低い発光ピークは４３０ｎｍから４８０ｎｍの波長域にあるブルーライトに対応し、強度の強い発光ピークは５８０ｎｍから６８０ｎｍの波長域にある黄色光に対応する。従って、従来の有機エレクトロルミネセント装置からの複合光において、ブルーライトの発光強度は黄色光の発光強度よりも低い。結果として生じる複合光は色温度の極めて低い「暖白色」光であるため、最適な画質が得られない。さらに、従来の有機エレクトロルミネセント装置では広視野角において著しい色ずれが生じ、視聴体験が心地悪いものとなってしまう。
本開示は、色温度のより高い白色光を発光する、極薄で消費電力の小さい有機エレクトロルミネセント装置を提供する。図３は、いくつかの実施形態におけるタンデム白色有機エレクトロルミネセント装置の構造を示す模式図である。図３を参照すると、第１発光ユニットはブルーライト発光ユニット２０３であり、第２発光ユニットは黄色光発光ユニット２０４である。様々な発光材料の寿命や発光効率を考慮した上で、様々な代替実施形態を実施し、異なる色の発光ユニットの様々な組み合わせを有する有機エレクトロルミネセント装置を作製し使用することができる。例えば、有機エレクトロルミネセント装置は、青色蛍光エミッタを有する優れたマイクロキャビティ構造と、黄色燐光エミッタを有する劣ったマイクロキャビティ構造とを含んでもよい。
いくつかの実施形態において、第２発光ユニット（例えば、黄色光発光ユニット）は、第２発光層（例えば、黄色光発光層）と、第２発光層の半透明の接続層に近い側に設けられる第１キャリア輸送層と、第１キャリア輸送層の半透明の接続層に近い側に設けられる第１キャリア注入層と、第２発光層の半透明の接続層から離れた側に設けられる第２キャリア輸送層と、第２キャリア輸送層の半透明の接続層から離れた側に設けられる第２キャリア注入層と、を含む。
いくつかの実施形態において、第１発光ユニット（例えば、ブルーライト発光ユニット）は、第１発光層（例えば、ブルーライト発光層）と、第１発光層の半透明の接続層に近い側に設けられる第３キャリア輸送層と、第３キャリア輸送層の半透明の接続層に近い側に設けられる第３キャリア注入層と、第１発光層の半透明の接続層から離れた側に設けられる第４キャリア輸送層と、第４キャリア輸送層の半透明の接続層から離れた側に設けられる第４キャリア注入層と、を含む。
表１は、いくつかの実施形態におけるブルーライト発光ユニット２０３及び黄色光発光ユニット２０４を有するタンデム有機エレクトロルミネセント装置の作製に用いられる寸法及び材料を示したものである。
いくつかの実施形態において、有機層は二つ以上の有機機能層を含む。例えば、有機層はひとつのキャリア輸送層とひとつのキャリア注入層を含んでもよい。キャリア輸送層は、発光層とキャリア注入層との間に（例えば、キャリア注入層の発光層に近い側に）設けられる。図７は、いくつかの実施形態における有機エレクトロルミネセント装置の構造を示す模式図である。図７を参照すると、この実施形態における有機エレクトロルミネセント装置は、第１発光ユニット、第２発光ユニット、及び第１発光ユニットと第２発光ユニットとの間に設けられる半透明の接続層を含む。図７に示すように、第１発光ユニットは、第１発光層（ＥＭＬ）と、第１発光層の半透明の接続層に近い側に設けられる正孔輸送層（ＨＴＬ）と、正孔輸送層の半透明の接続層に近い側に設けられる正孔注入層（ＨＩＬ）と、第１発光層の半透明の接続層から離れた側に設けられる電子輸送層（ＥＴＬ）と、電子輸送層の半透明の接続層から離れた側に設けられる電子注入層（ＥＩＬ）と、を含む。第２発光ユニットは、第２発光層（ＥＭＬ）と、第２発光層の半透明の接続層から離れた側に設けられる正孔輸送層（ＨＴＬ）と、正孔輸送層の半透明の接続層から離れた側に設けられる正孔注入層（ＨＩＬ）と、第２発光層の半透明の接続層に近い側に設けられる電子輸送層（ＥＴＬ）と、電子輸送層の半透明の接続層に近い側に設けられる電子注入層（ＥＩＬ）と、を含む。
タンデム有機エレクトロルミネセント装置の有機層及び発光層を作製するにあたり、様々な適切な材料を用いることができる。ブルーライトの発光材料の例には、フェニルピリジン又はフェニルイミダゾールのリガンド、ジアリールアントラセン類、ジアミノクリセン類、ジアミノピレン類及びポリフルオレンポリマーを有するＩｒ錯体が含まれるが、これらに限らない。ブルーライトの発光材料の例には、フェニルキノリン又はフェニルイソキノリンのリガンド、ペリフラテン類、フルオランテン類及びペリレン類を有するＩｒ錯体が含まれるが、これらに限らない。有機層は、正孔輸送層と、正孔注入層と、電子輸送層と、電子注入層のひとつ以上を含んでもよい。正孔注入材料の例には、フタロシアニン銅(ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン化合物、４，４’，４’’−トリス(Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン(ＴＣＴＡ）及び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）等のスターバースト型アミン誘導体類、並びにポリアニリン／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−スチレンスルホン酸塩）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／カンファースルホン酸(Ｐａｎｉ／ＣＳＡ）及びポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホン酸塩(ＰＡＮＩ／ＰＳＳ）等の可溶性高分子が含まれるが、これらに限らない。正孔輸送材料の例には、Ｎ−フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、１，３，５−トリカルバゾリルベンゼン、４，４’‐ビスカルバゾリビフェニル、ｍ‐ビスカルバゾリフェニル、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−カルバゾール）トリフェニルアミン、１，３，５−トリ(２−カルバゾリフェニル）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‐カルバゾリフェニル）シラン、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）、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）、ポリ(９，９−ジオクチフルオレン−ｃｏ−Ｎ−(４−ブチルフェニル）ジフェニルアミン(ＴＦＢ）又はポリ(９，９−ジオクチフルオレン−ｃｏ−ビス−(４−ブチルフェニル−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン(ＰＦＢ）が含まれるが、これらに限らない。電子輸送材料の例には、オキサゾールベースの化合物、イソオキサゾールベースの化合物、トリアゾールベースの化合物、イソチアゾールベースの化合物、オキサジアゾールベースの化合物、チアジアゾールベースの化合物、ペリレンベースの化合物、及び、例えば、Ａｌｑ３、ビス(２−メチル−８−キノリノラト−Ｎ１，Ｏ８）−(１，１’−ビフェニル−４−オラト）アルミニウムIII(「Ｂａｌｑ」）、ビス（２−メチル−８−キノリナト）トリフェニルシラノラートアルミニウム（III）(「Ｓａｌｑ」）、トリス(４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(ill）(「Ａｌｍｑ３」)等のアルミニウム錯体、及び、例えば、トリス(２−メチル−８−キノリノラト）(ピバレート−Ｏ）ガリウム(III）(「Ｇａｑ’２Ｏｐｉｖ」）、トリス(２−メチル−８−キノリノラト）(アセタト−Ｏ）ガリウム(III）(「Ｇａｑ’２ＯＡｃ」）、トリス(２−メチル−８−キノリノラト）ガリウム(III）(２(「Ｇａｑ’２」）等のガリウム錯体が含まれるが、これらに限らない。電子注入材料の例には、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、又は２，９−ジメチル−１，１０−フェナントロリンを有するＣｓＣＯ３が含まれるが、これらに限らない。
いくつかの実施形態において、反射電極はアノードである。第１発光ユニット１０３は、第１発光層と、第１発光層のアノードに近い側に設けられる第１正孔輸送層と、第１発光層のアノードから離れた側に設けられる第１電子輸送層とを含んでもよい。第１発光ユニット１０３は、第１正孔輸送層とアノードとの間に設けられる第１正孔注入層をさらに含んでもよい。第１発光ユニット１０３は、第１電子輸送層と半透明の接続層との間に設けられる第１電子注入層をさらに含んでもよい。第２発光ユニット１０４は、第２発光層と、第１発光層のアノードに近い側に設けられる第２正孔輸送層と、第２発光層のアノードから離れた側に設けられる第２電子輸送層とを含んでもよい。第２発光ユニット１０４は、第２正孔輸送層と半透明の接続層との間に設けられる第２正孔注入層をさらに含んでもよい。第２発光ユニット１０４は、第２電子輸送層とカソードとの間に設けられる第２電子注入層をさらに含んでもよい。カソードは透明電極であってもよい。
いくつかの実施形態において、反射電極はカソードである。第１発光ユニット１０３は、第１発光層と、第１発光層のカソードに近い側に設けられる第１電子輸送層と、第１発光層のカソードから離れた側に設けられる第１正孔輸送層とを含んでもよい。第１発光ユニット１０３は、第１電子輸送層とカソードとの間に設けられる第１電子注入層をさらに含んでもよい。第１発光ユニット１０３は、第１正孔輸送層と半透明の接続層との間に設けられる第１正孔注入層をさらに含んでもよい。第２発光ユニット１０４は、第２発光層と、第１発光層のカソードに近い側に設けられる第２電子輸送層と、第２発光層のカソードから離れた側に設けられる第２正孔輸送層とを含んでもよい。第２発光ユニット１０４は、第２電子輸送層と半透明の接続層との間に設けられる第２電子注入層をさらに含んでもよい。第２発光ユニット１０４は、第２正孔輸送層とアノードとの間に設けられる第２正孔注入層をさらに含んでもよい。アノードは透明電極であってもよい。
図３に示すように、半透明の接続層１０６及び反射電極１０２はマイクロキャビティ３０の２つの反射鏡として機能する。半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間の光路は、ブルーライト発光ユニット２０３から発光されるブルーライトが、マイクロキャビティ３０から出射する前に半透明の接続層１０６と反射電極１０２との間を繰り返して反射するような距離に設定してもよい。マイクロキャビティ効果、即ち、ブルーライト発光ユニット２０３から発光されるブルーライトの発光強度がマイクロキャビティ３０により特定波長において増大することにより、黄色光発光ユニット２０４から発光される発光強度に影響することなく、より狭いスペクトルでより強い光線をブルーライト発光ユニット２０３から得られる。その結果、タンデム有機エレクトロルミネセント装置から発光される白色光の色温度が高くなり、タンデム有機エレクトロルミネセント装置の発光効率が向上する。
図５は、いくつかの実施形態におけるタンデム白色有機エレクトロルミネセント装置の様々な視野角での発光強度スペクトルを示す。図５における強度の低い発光ピークは４３０ｎｍから４８０ｎｍの波長域にあるブルーライトに対応し、強度の強い発光ピークは５８０ｎｍから６８０ｎｍの波長域にある黄色光に対応する。図５に示すタンデム白色有機エレクトロルミネセント装置のブルーライト発光強度は、図４に示す従来の有機エレクトロルミネセント装置に比べほぼ倍増する。さらに、図５に示すタンデム白色有機エレクトロルミネセント装置の白色光発光強度は、図４に示す従来の有機エレクトロルミネセント装置に比べ３０％近く高い。例えば、図５に示すタンデム白色有機エレクトロルミネセント装置の白色光発光強度は１５６１ａ．ｕ．であるのに対し、図４に示す従来の有機エレクトロルミネセント装置の白色光発光強度は１２０５ａ．ｕ．である。
ブルーライトの発光強度が増大すると、タンデム白色有機エレクトロルミネセント装置内で生じる複合白色光の色温度が一層高くなる（表２）。その結果、本発明のタンデム白色有機エレクトロルミネセント装置により生じる白色光の色温度は、従来の有機エレクトロルミネセント装置に比べ、純粋な白色光(ＣＩＥｘ、ｙ＝０．２８、０．２９）に一層近づく。さらに、従来の有機エレクトロルミネセント装置では広視野角において著しい色ずれが生じる（表２）。色ずれの問題は、本発明のタンデム白色有機エレクトロルミネセント装置において解消又は軽減される（表２）。
様々な適切な材料を用いて半透明の接続層１０６を作製できる。半透明の接続層の材料の例には、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム、リチウム、ゴールド、白金、クロム、パラジウム、ニッケル、ネオジム、イリジウム、カルシウム、及びそれらの合金又はラミネート（例えば、銀・マグネシウム合金）が含まれるが、これらに限らない。半透明の接続層１０６は、反射率およそ５％以上、透過率およそ５０％を許容する厚さを有してもよい。半透明の接続層１０６は、マイクロキャビティ内で光線を強力に反射するのに十分な厚さを有してもよい。半透明の接続層１０６の厚さは１０ｎｍを超えてもよい。半透明の接続層１０６の厚さはおよそ１０ｎｍから３０ｎｍの範囲にあってもよい。
半透明の接続層は銀により作製され、厚さがおよそ１０ｎｍから３０ｎｍの範囲にあってもよい。
半透明の接続層の近くに設けられる黄色光発光層は、定常波を生じる黄色光を発光してもよい。発光効率が向上するように、黄色光発光層を、黄色光発光層の近くに設けられる半透明の接続層の表面を基に算出される定常波の第１アンチノードに配置してもよい。黄色光発光層と半透明の接続層との間に設けられる有機層（例えば、電子輸送層及び電子注入層を含む有機層）の厚さは、およそ２０ｎｍからおよそ３０ｎｍの範囲にあってもよい。黄色光発光層と半透明の接続層との間に設けられる有機層の厚さはおよそ２５ｎｍであってもよい。
ブルーライト発光層の厚さはおよそ６０ｎｍからおよそ９０ｎｍの範囲にあってもよい。ブルーライト発光層の厚さはおよそ７０ｎｍであってもよい。ブルーライト発光ユニットの厚さはおよそ１６５ｎｍからおよそ２１５ｎｍの範囲にあってもよい。ブルーライト発光ユニットの厚さは、ひとつのブルーライト発光層と、ブルーライト発光層の両側に設けられる２つのキャリア輸送層と、ブルーライト発光層の両側に設けられる２つのキャリア注入層との和であってもよい。
反射電極は銀又はアルミニウムにより作製されてもよい。反射電極の厚さはおよそ８０ｎｍからおよそ３００ｎｍの範囲にあってもよい。反射電極の厚さはおよそ２００ｎｍであってもよい。
いくつかの実施形態においては、薄さを実現するために、タンデム有機エレクトロルミネセント装置は、第１発光ユニットひとつのみと第２発光ユニットひとつのみとを含む。タンデム有機エレクトロルミネセント装置は、ブルーライト発光ユニットひとつのみと黄色光発光ユニットひとつのみとを含む、タンデム白色有機エレクトロルミネセント装置であってもよい。
別の方面において、本開示はタンデム有機エレクトロルミネセント装置の製造方法を提供する。図６は、いくつかの実施形態におけるタンデム有機エレクトロルミネセント装置の製造方法を示すフロ−チャートである。図６を参照すると、実施形態における方法は、ベース基板上に反射電極を形成する工程と、反射電極上に第１発光ユニットを形成する工程と、第１発光ユニットの反射電極から離れた側に半透明の接続層を形成する工程と、半透明の接続層の第１発光ユニットから離れた側に少なくともひとつの第２発光ユニットを形成する工程と、を含む。半透明の接続層と反射電極とは、第１発光ユニットのピーク発光波長における共鳴発光のための距離により互いに離して配置される。即ち、半透明の接続層と反射電極とは、第１発光ユニットの共鳴波長における共鳴発光のためにマイクロキャビティを形成する。
マイクロキャビティの奥行きＬは方程式２ΣｎＬ＋Ｑλ／２π＝ｍλをほぼ満たしてもよい。ここで、ｎは、第１発光ユニットにおける第１発光層の屈折率を表し、Ｑは、半透明の接続層及び反射電極の反射鏡におけるラジアンで表されるフェーズシフトの和を表し、λは、装置から発光される光線のピーク波長を表し、ｍは、非負整数を表す。ｍ＝１であってもよい。ｍ＝２であってもよい。
半透明の接続層と反射電極との間の距離は、上記方程式により計算される距離Ｌであってもよい。半透明の接続層と反射電極との間の距離は、Ｌ±１０ｎｍであってもよい。半透明の接続層と反射電極との間の距離は、Ｌ±２０ｎｍであってもよい。半透明の接続層と反射電極との間の距離は、Ｌ±３０ｎｍであってもよい。半透明の接続層と反射電極との間の距離は、Ｌ±４０ｎｍであってもよい。半透明の接続層と反射電極との間の距離は、およそ６０ｎｍからおよそ９０ｎｍの範囲にあってもよい。半透明の接続層と反射電極との間の距離は、およそ７０ｎｍであってもよい。半透明の接続層と反射電極との間の距離は、およそ１６５ｎｍからおよそ２１５ｎｍの範囲にあってもよい。
いくつかの実施形態において、半透明の接続層の近くに設けられる第２発光ユニットは定常波を発光する光線を生じる第２発光層を含み、第２発光層は、第２発光層の近くに設けられる半透明の接続層の表面を基に算出される定常波の第１アンチノードに形成される。
この方法は、半透明の接続層の第１発光ユニットから離れた側に第２発光ユニットをひとつのみ形成する工程を含んでもよい。即ち、タンデム有機エレクトロルミネセント装置における第２発光ユニットの合計数はひとつであってもよい。この方法は、半透明の接続層の第１発光ユニットから離れた側に第２発光ユニットを２つ形成する工程を含んでもよい。即ち、タンデム有機エレクトロルミネセント装置における第２発光ユニットの合計数は２つであってもよい。
第１発光ユニットはブルーライト発光ユニットであり、第２発光ユニットは黄色光発光ユニットであってもよい。タンデム有機エレクトロルミネセント装置は、黄色光発光ユニットをひとつ含んでもよい。タンデム有機エレクトロルミネセント装置は、黄色光発光ユニットを２つ含んでもよい。
本発明の実施形態に関する以上の記載は例示と説明を目的としており、全てを網羅している訳ではなく、また開示された形態そのものに本発明を限定するものでもない。それ故、上記記載は限定ではなく例示を目的としていると見なすべきであり、多くの変更や変形は当業者にとって明らかであろう。本発明の原理とそれが実際に適用される最良の形態を最も説明しやすいような実施形態を選択しそれについて記載することで、特定の用途又は想定される適用に適した本発明の様々な実施形態及び様々な変更を当業者に理解させることを目的としている。本開示に付した請求項及びその均等物により本発明の範囲を定義することが意図され、別途示唆しない限り、すべての用語は合理的な範囲内で最も広く解釈されるべきである。従って、「本発明」、「本開示」又はこれに類する用語は請求項の範囲を必ずしも特定の実施形態に限定せず、本発明の例示的実施形態に対する参照は本発明への限定を示唆するものではなく、かかる限定を推論すべきではない。本発明は付属する請求項の構想と範囲のみにより限定される。さらに、これらの請求項では後に名詞又は要素を伴って「第１」「第２」等という表現を用いる場合がある。特定の数量が示されない限り、このような用語は専用語であると理解すべきであり、修飾された要素の数量が上記専用語により限定されると解釈してはならない。記載した効果や利点はいずれも本発明のすべての実施形態に適用されるとは限らない。当業者であれば、以下の請求項により定義される本発明の範囲から逸脱せずに、記載した実施形態を変形できることが理解されよう。さらに、以下の請求項に明記されているか否かを問わず、本開示の要素及び部品のいずれも公衆に捧げる意図はない。

Claims (20)

  1. 反射電極と、
    前記反射電極上に設けられる第１発光ユニットと、
    前記第１発光ユニットの前記反射電極から離れた側に設けられる半透明の接続層と、
    前記半透明の接続層の前記第１発光ユニットから離れた側に設けられる少なくともひとつの第２発光ユニットと、
    前記少なくともひとつの第２発光ユニットの前記半透明の接続層から離れた側に設けられる透明電極と、を含み、
    前記半透明の接続層と前記反射電極とはマイクロキャビティを形成する、タンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  2. 前記半透明の接続層と前記反射電極とは距離Ｌ±４０ｎｍにより互いに離して配置され、Ｌは２ΣｎＬ＋Ｑλ／２π=ｍλを基に算出され、ｎは、前記第１発光ユニットにおける第１発光層の屈折率を表し、Ｑは、前記半透明の接続層及び前記反射電極の反射鏡におけるラジアンで表されるフェーズシフトの和を表し、λは、素子から発光される光線のピーク波長を表し、ｍは、非負整数を表す、請求項１に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  3. 前記距離は、前記第１発光ユニットの厚さにより決まる、請求項２に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  4. 前記第１発光ユニットは、モノクロの発光ユニットである、請求項１に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  5. 前記第１発光ユニットはブルーライト発光ユニットであり、前記第２発光ユニットは黄色光発光ユニットである、請求項１に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  6. 前記半透明の接続層は、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム及びリチウムのいずれかひとつ又はそれらの組み合わせにより作製される、請求項５に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  7. 前記半透明の接続層の厚さは１０ｎｍを超える、請求項６に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  8. 前記半透明の接続層の厚さはおよそ１０ｎｍからおよそ３０ｎｍの範囲にある、請求項７に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  9. 前記黄色光発光ユニットは、黄色光発光層と、前記黄色光発光層の前記半透明の接続層に近い側に設けられる第１キャリア輸送層と、前記第１キャリア輸送層の前記半透明の接続層に近い側に設けられる第１キャリア注入層と、前記黄色光発光層の前記半透明の接続層から離れた側に設けられる第２キャリア輸送層と、前記第２キャリア輸送層の前記半透明の接続層から離れた側に設けられる第２キャリア注入層と、を含み、前記第１キャリア輸送層と前記第１キャリア注入層との厚さの和はおよそ２０ｎｍからおよそ３５ｎｍの範囲にある、請求項８に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  10. 厚さの和はおよそ２５ｎｍである、請求項９に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  11. 前記ブルーライト発光ユニットの厚さはおよそ６０ｎｍからおよそ９０ｎｍの範囲にある、請求項５又は９に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  12. 前記ブルーライト発光ユニットは、ブルーライト発光層と、前記ブルーライト発光層の前記半透明の接続層に近い側に設けられる第３キャリア輸送層と、前記第３キャリア輸送層の前記半透明の接続層に近い側に設けられる第３キャリア注入層と、前記ブルーライト発光層の前記半透明の接続層から離れた側に設けられる第４キャリア輸送層と、前記第４キャリア輸送層の前記半透明の接続層から離れた側に設けられる第４キャリア注入層と、を含む、請求項１１に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  13. 前記ブルーライト発光ユニットの厚さはおよそ７０ｎｍである、請求項１１又は１２に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  14. 前記ブルーライト発光ユニットの厚さはおよそ１６５ｎｍからおよそ２１５ｎｍの範囲にある、請求項５又は９に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  15. 前記反射電極は、銀及びアルミニウムのいずれかひとつ又はそれらの組み合わせにより作製される、請求項１に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  16. 前記反射電極の厚さはおよそ８０ｎｍからおよそ３００ｎｍの範囲にある、請求項９又は１５に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  17. 前記反射電極の厚さはおよそ２００ｎｍである、請求項１６に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置。
  18. 請求項１から１７のいずれか一項に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置を含む、表示装置。
  19. ベース基板上に反射電極を形成する工程と、
    前記反射電極上に第１発光ユニットを形成する工程と、
    前記第１発光ユニットの前記反射電極から離れた側に半透明の接続層を形成する工程と、
    前記半透明の接続層の前記第１発光ユニットから離れた側に少なくともひとつの第２発光ユニットを形成する工程と、
    前記少なくともひとつの第２発光ユニットの前記半透明の接続層から離れた側に透明電極を形成する工程と、を含み、
    前記半透明の接続層と前記反射電極とはマイクロキャビティを形成する、タンデム有機エレクトロルミネセント装置の製造方法。
  20. 前記第１発光ユニットはブルーライト発光ユニットであり、前記第２発光ユニットは黄色光発光ユニットである、請求項１９に記載のタンデム有機エレクトロルミネセント装置の製造方法。
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