JP2019204811A

JP2019204811A - 発光装置及び発光装置の製造方法

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Publication number: JP2019204811A
Application number: JP2018096827A
Authority: JP
Inventors: 平沢　明; Akira Hirasawa; 明平沢
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2019-11-28

Abstract

【課題】異物によるＯＬＥＤの不具合を抑えつつＯＬＥＤの高輝度を実現する。【解決手段】第１電極１１０は、基板１００上に位置している。第１層１２２は、第１電極１１０上に位置している。第１層１２２は、第１有機材料及び第１金属酸化物を含んでいる。第１金属酸化物は、第１有機材料にドープされている。第２層１２４は、第１層１２２上に位置している。第２層１２４は、第１有機材料を含んでいる。第２層１２４における第１金属酸化物の濃度は、第１層１２２における第１金属酸化物の濃度より低くなっている。有機発光層１２６は、第２層１２４上に位置している。第２電極１３０は、有機発光層１２６上に位置している。第１層１２２の厚さは、第２層１２４の厚さより薄くなっている。【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置及び発光装置の製造方法に関する。

近年、発光装置として、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）が開発されている。ＯＬＥＤは、基板、第１電極、有機層及び第２電極を含んでいる。有機層は、第１電極と第２電極の間の電圧によって有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）により発光可能な発光層（ＥＭＬ）を含んでいる。有機層は、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）及び電子注入層（ＥＩＬ）を適宜含んでいてもよい。ＯＬＥＤの製造プロセスにおいては、有機層の各層が順次積層される。

特許文献１に記載されているように、ＯＬＥＤの製造プロセスにおいては、第１電極上に異物が存在すると、第１電極上に堆積された層が異物の周辺において分断され、様々な不具合（例えば、異物の近傍における電界集中又は異物の近傍における短絡）が引き起こされ得る。特許文献１では、基板をこの層のガラス転移点以上融点以下に加熱して、この層が異物を埋め込むようにしている。

特許文献２には、第１電極、正孔輸送性を有する第１層及び正孔輸送性を有する第２層を順に含むＯＬＥＤが記載されている。第１層は、酸化物半導体及び金属酸化物の中から選ばれた１つの化合物を含んでいる。第２層は、芳香族アミン系の化合物を含んでいる。

特開２０００−９１０６７号公報特開２００６−１１４５２１号公報

特許文献１に記載されているように、第１電極上の異物によるＯＬＥＤの不具合を抑えるべく、第１電極上の特定の層の加熱を実施することがある。本発明者は、この層の構造に依存してＯＬＥＤの輝度が変化し得ることを新規に見出した。

本発明が解決しようとする課題としては、異物によるＯＬＥＤの不具合を抑えつつＯＬＥＤの高輝度を実現することが一例として挙げられる。

請求項１に記載の発明は、
基板と、
前記基板上に位置する第１電極と、
前記第１電極上に位置し、第１有機材料と、前記第１有機材料にドープされた第１金属酸化物と、を含む第１層と、
前記第１層上に位置し、前記第１有機材料を含み、前記第１層よりも前記第１金属酸化物の濃度が低い第２層と、
前記第２層上に位置する有機発光層と、
前記有機発光層上に位置する第２電極と、
を含み、
前記第１層の厚さは、前記第２層の厚さより薄い、発光装置である。

請求項５に記載の発明は、
基板上に第１電極を形成する工程と、
第１有機材料と、前記第１有機材料にドープされた金属酸化物と、を含む第１層を前記第１電極上に形成する工程と、
前記第１有機材料を含み、金属酸化物を実質的に含まない第２層を前記第１層上に形成する工程と、
前記第１層及び前記第２層を前記第１有機材料のガラス転移点以上融点未満の温度に加熱する工程と、
前記第２層上に有機発光層を形成する工程と、
前記有機発光層上に第２電極を形成する工程と、
を含み、
前記第１層の厚さは、前記第２層の厚さより薄い、発光装置の製造方法である。

実施形態に係る発光装置の断面図である。図１に示した発光装置の製造方法の第１例を説明するための図である。図１に示した発光装置の製造方法の第１例を説明するための図である。図１に示した発光装置の製造方法の第１例を説明するための図である。図１に示した発光装置の製造方法の第２例を説明するための図である。図１に示した発光装置の製造方法の第２例を説明するための図である。第１層の厚さ及び第２層の厚さの合計に対する第１層の厚さの割合に応じた輝度の変化を示すグラフである。発光装置を高温（１１０℃）下に保存した場合の駆動電圧の変化を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、実施形態に係る発光装置１０の断面図である。

図１を用いて、発光装置１０の概要を説明する。発光装置１０は、基板１００、第１電極１１０、第１層１２２、第２層１２４、有機発光層１２６及び第２電極１３０を含んでいる。第１電極１１０は、基板１００上に位置している。第１層１２２は、第１電極１１０上に位置している。第１層１２２は、第１有機材料及び第１金属酸化物を含んでいる。第１金属酸化物は、第１有機材料にドープされている。第２層１２４は、第１層１２２上に位置している。第２層１２４は、第１有機材料を含んでいる。第２層１２４における第１金属酸化物の濃度は、第１層１２２における第１金属酸化物の濃度より低くなっている。有機発光層１２６は、第２層１２４上に位置している。第２電極１３０は、有機発光層１２６上に位置している。第１層１２２の厚さは、第２層１２４の厚さより薄くなっている。

上述した構成によれば、異物による発光装置１０の不具合を抑えつつ発光装置１０の高輝度を実現することができる。具体的には、上述した構成においては、発光装置１０は、第１層１２２及び第２層１２４を含んでいる。したがって、第１層１２２及び第２層１２４を第１有機材料のガラス転移点以上融点未満の温度で加熱することで第１電極１１０上の異物を第１層１２２又は第２層１２４によって埋め込むことができる。したがって、異物による発光装置１０の不具合を抑えることができる。さらに、上述した構成においては、第１層１２２の厚さは、第２層１２４の厚さより薄くなっている。本発明者は、第１層１２２の厚さ及び第２層１２４の厚さの合計に対する第１層１２２の厚さの割合が小さいほど発光装置１０の輝度が増加する傾向があることを新規に見出し、特に、第１層１２２の厚さが第２層１２４の厚さより薄い場合に発光装置１０の高輝度が実現されることを見出した。

さらに、本発明者は、第１層１２２の厚さに依存して発光装置１０の耐熱性が変化することを見出した。特に、本発明者は、第１層１２２の厚さが５ｎｍ以下の場合に発光装置１０の耐熱性が低下することを見出した。したがって、発光装置１０の耐熱性の観点から、第１層１２２の厚さは、５ｎｍ超であることが好ましい。

図１を用いて、発光装置１０の詳細を説明する。

発光装置１０は、基板１００、第１電極１１０、有機層１２０及び第２電極１３０を含んでいる。有機層１２０は、第１層１２２、第２層１２４及び有機発光層１２６を含んでいる。

基板１００は、第１面１０２及び第２面１０４を有している。第１電極１１０、有機層１２０及び第２電極１３０は、基板１００の第１面１０２側に位置している。第２面１０４は、第１面１０２の反対側にある。

基板１００は、例えば、ガラス又は樹脂からなっている。基板１００は、可撓性を有していてもよいし、又は有していなくてもよい。基板１００は、透光性を有していてもよいし、又は有していなくてもよい。

第１電極１１０は、陽極として機能している。第１電極１１０は、透光性を有していてもよいし、又は透光性を有していなくてもよい。

第１層１２２は、正孔注入層（ＨＩＬ）として機能している。第１層１２２は、第１有機材料を主成分として含んでおり、第１金属酸化物をさらに含んでいる。第１有機材料は、正孔輸送材料である。一例において、正孔輸送材料は、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（α−ＮＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（ＴＰＤ）及び１，３，５−トリス（４−ピリジル）−２，４，６−トリアジン（ＴＰＴ１）からなる群から選択される少なくとも１つである。金属酸化物は、第１有機材料にドープされている。一例において、金属酸化物は、モリブデン酸化物（ＭｏＯ_ｘ）、タングステン酸化物（ＷＯ_ｘ）、バナジウム酸化物（ＶＯ_ｘ）及びルテニウム酸化物（ＲｕＯ_ｘ）からなる群から選択される少なくとも１つである。

第１層１２２には、三酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）がドープされていてもよい。一例において、第１層１２２における三酸化モリブデンのドープ濃度（三酸化モリブデン及び他の材料の合計に対する三酸化モリブデンの割合）は、１％以上２０％以下にすることができる。当該ドープ濃度が１％以上であることで、発光装置１０の駆動電圧を抑えることができ、当該ドープ濃度が２０％以下であることで、逆方向のリーク電流を抑えることができる。

第２層１２４は、正孔輸送層（ＨＴＬ）として機能している。第２層１２４は、上述した第１有機材料を主成分として含んでいる。つまり、第１層１２２及び第２層１２４は、共通の有機材料を主成分として含んでいる。第２層１２４における第１金属酸化物の濃度は、第１層１２２における第１金属酸化物の濃度より低くなっており、第２層１２４は、第１金属酸化物を実質的に含んでいなくてもよい。一例において、第２層１２４が第１金属酸化物を実質的に含まないとは、金属酸化物を検出するための方法によって第１金属酸化物が検出されないことを意味し、詳細には、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）によって第１金属酸化物の金属成分が検出されないことを意味する。

第２層１２４は、第１層１２２に接触している。言い換えると、第１層１２２と第２層１２４の間には、第１層１２２及び第２層１２４以外の層が設けられていない。

有機発光層１２６は、発光層（ＥＭＬ）として機能している。有機発光層１２６は、発光材料を含んでいる。一例において、発光材料は、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ_３）、クマリン６、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３、ＦＩｒＰｉｃ、ＦＩｒ６、ＤＣＪＴＢ、Ｉｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ）である。

一例において、有機層１２０は、有機発光層１２６と第２電極１３０の間に、電子輸送層（ＨＴＬ）及び電子注入層（ＥＩＬ）の少なくとも一方を適宜含んでいてもよい。他の例において、有機層１２０は、有機発光層１２６と第２電極１３０の間に電荷発生層（ＣＧＬ）をさらに含んでいてもよく、ＣＧＬと第２電極１３０の間に、有機発光層１２６とは異なる発光層をさらに含んでいてもよい。

第２電極１３０は、陰極として機能している。第２電極１３０は、透光性を有していてもよいし、又は透光性を有していなくてもよい。

一例において、第１電極１１０が透光性を有し、第２電極１３０が遮光性、特に光反射性を有していてもよい。この例において、有機層１２０から発せられた光は、第１電極１１０及び基板１００を透過して基板１００の第２面１０４から出射される。

他の例において、第１電極１１０が遮光性を有し、第２電極１３０が透光性、特に光反射性を有していてもよい。この例において、有機層１２０から発せられた光は、第２電極１３０を透過して基板１００の第２面１０４の反対側から出射される。

さらに他の例において、第１電極１１０及び第２電極１３０の双方が透光性を有していてもよい。この例において、有機層１２０から発せられた光の一部は、第１電極１１０及び基板１００を透過して基板１００の第２面１０４から出射され、有機層１２０から発せられた光の他の一部は、第２電極１３０を透過して基板１００の第２面１０４の反対側から出射される。

一例において、第１電極１１０が透光性導電材料を含む場合、第１電極１１０は、透光性を有することができる。透明導電材料は、例えば、金属酸化物（例えば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、ＩＷＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｕｎｇｓｔｅｎＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（ＺｉｎｃＯｘｉｄｅ））又はＩＧＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＧａｌｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、カーボンナノチューブ又は導電性高分子（例えば、ＰＥＤＯＴ）である。他の例において、第１電極１１０が金属薄膜（例えば、Ａｇ）又は合金薄膜（例えば、ＡｇＭｇ）からなる場合、第１電極１１０は、透光性を有することができる。第２電極１３０についても同様である。

一例において、第１電極１１０が遮光性導電材料、特に光反射性導電材料を含む場合、第１電極１１０は、遮光性、特に光反射性を有することができる。一例において、遮光性導電材料は、金属又は合金であり、より具体的には、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＩｎからなる群の中から選択される少なくとも１つの金属又はこの群から選択される金属の合金である。第２電極１３０についても同様である。

図２から図４は、図１に示した発光装置１０の製造方法の第１例を説明するための図である。この例において、発光装置１０は、以下のようにして製造される。

まず、図２に示すように、基板１００の第１面１０２上に第１電極１１０を形成する。次いで、第１電極１１０上に第１層１２２を形成する。図２に示す例では、第１層１２２を形成する前に第１電極１１０を大気に曝しており、大気内に存在した異物Ｐが第１電極１１０に付着している。第１層１２２は、蒸着プロセスによって形成される。一例において、第１有機材料及び第１金属酸化物は、真空内において共蒸着させることができる。この例において、第１有機材料及び第１金属酸化物は、抵抗加熱によって加熱させることができる。

一般に、蒸着プロセスによって形成された層は、段差被覆性にあまり優れていない。したがって、図２に示すように、第１層１２２は、異物Ｐから異物Ｐの周囲にかけて連続的に形成されず、異物Ｐの周辺において分断されることがある。第１層１２２が分断されたまま第１層１２２上に層（例えば、有機発光層１２６及び第２電極１３０）を形成すると、発光装置１０に様々な不具合（例えば、異物Ｐの近傍における電界集中又は異物Ｐの近傍における短絡）が引き起こされ得る。したがって、後述する図４に示すように、第１層１２２を加熱する必要がある。

次いで、図３に示すように、第２層１２４を第１層１２２上に形成する。第２層１２４は、蒸着プロセスによって形成される。一例において、第１有機材料は、真空内において蒸着させることができる。この例において、第１有機材料は、抵抗加熱によって加熱させることができる。さらに、この例において、第１金属酸化物は蒸着させない。したがって、第２層１２４における第１金属酸化物の濃度は、第１層１２２における第１金属酸化物の濃度より低くなり、第２層１２４は、第１金属酸化物を含まないようにすることができる。

図３に示す例において、第２層１２４も、第１層１２２と同様にして、異物Ｐの周辺において分断されている。

次いで、図４に示すように、第１層１２２及び第２層１２４を第１有機材料のガラス転移点以上融点未満の温度に加熱する。加熱によって第１層１２２及び第２層１２４が流動状態に遷移し、異物Ｐを第１層１２２及び第２層１２４に埋め込むことができる。

次いで、第２層１２４上に有機発光層１２６を形成する。有機発光層１２６は、蒸着プロセスにより形成されてもよいし、又は塗布プロセスにより形成されてもよい。次いで、有機発光層１２６上に第２電極１３０を形成する。

このようにして、発光装置１０が製造される。

図２から図４に示す例では、発光装置１０は、第１層１２２に埋め込まれた異物（異物Ｐ）を含むことになる。言い換えると、異物Ｐの全周に亘って、第１層１２２が異物Ｐに接触している。当然のことながら、発光装置１０は、異物を含まなくてもよく、第１電極１１０を形成した後に異物が第１電極１１０に付着しない場合、発光装置１０は、第１層１２２に埋め込まれた異物を含まない。

図５及び図６は、図１に示した発光装置１０の製造方法の第２例を説明するための図である。図５は、図３に示した工程と同一の工程を示しており、図６は、図４に示した工程と同一の工程を示している。図５及び図６に示す例は、以下の点を除いて、図２から図４に示した例と同様である。

図５に示す例では、第１層１２２を形成した後第２層１２４を形成する前に第１層１２２を大気に曝しており、大気内に存在した異物Ｐが第１層１２２に付着している。したがって、第２層１２４は、異物Ｐの周辺において分断されている。

図６に示す例では、図４に示した例と同様にして、第１層１２２及び第２層１２４を第１有機材料のガラス転移点以上融点未満の温度に加熱する。加熱によって第１層１２２及び第２層１２４が流動状態に遷移し、異物Ｐを第２層１２４に埋め込むことができる。

図５及び図６に示す例では、発光装置１０は、第２層１２４に埋め込まれた異物（異物Ｐ）を含むことになる。言い換えると、異物Ｐの全周に亘って、第２層１２４が異物Ｐに接触している。当然のことながら、発光装置１０は、異物を含まなくてもよく、第１層１２２を形成した後に異物が第１層１２２に付着しない場合、発光装置１０は、第２層１２４に埋め込まれた異物を含まない。

以上、本実施形態によれば、異物による発光装置１０の不具合を抑えつつ発光装置１０の高輝度を実現することができる。

図７は、第１層１２２の厚さ及び第２層１２４の厚さの合計に対する第１層１２２の厚さの割合に応じた輝度の変化を示すグラフである。

図７に示す例では、図１に示した発光装置１０についてサンプルＳ１からＳ５までを作製した。いずれのサンプルも、第１層１２２の厚さ及び第２層１２４の厚さの合計は、４５ｎｍである。各サンプルの第１層１２２の厚さは、以下のとおりである。なお、サンプルＳ５においては、第２層１２４の厚さはゼロである（つまり、サンプルＳ５は第２層１２４を含まない。）。
サンプルＳ１：５ｎｍ
サンプルＳ２：１０ｎｍ
サンプルＳ３：１５ｎｍ
サンプルＳ４：２５ｎｍ
サンプルＳ５：４５ｎｍ

各サンプルのその他の条件は、以下のとおりである。
第１金属酸化物：三酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）

図７に示すように、第１層１２２の厚さが第１層１２２の厚さ及び第２層１２４の厚さの合計に対する第１層１２２の厚さの割合が小さいほど発光装置１０の輝度が増加する傾向があるといえる。特に、第１層１２２の厚さが第２層１２４の厚さより薄い場合に発光装置１０の高輝度が実現されている。

図８は、発光装置１０を高温（１１０℃）下に保存した場合の駆動電圧の変化を示すグラフである。

図８に示すように、第１層１２２の厚さがある程度厚い場合（サンプルＳ２からＳ５）、発光装置１０の駆動電圧はほぼ一定を維持したのに対し、第１層１２２の厚さがある程度薄い場合（サンプルＳ１）、発光装置１０の駆動電圧が増加した。この結果は、第１層１２２の厚さが５ｎｍ以下の場合に発光装置１０の耐熱性が低下することを示唆している。したがって、発光装置１０の耐熱性の観点から、第１層１２２の厚さは、５ｎｍ超であることが好ましい。

以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０発光装置
１００基板
１０２第１面
１０４第２面
１１０第１電極
１２０有機層
１２２第１層
１２４第２層
１２６有機発光層
１３０第２電極

Claims

基板と、
前記基板上に位置する第１電極と、
前記第１電極上に位置し、第１有機材料と、前記第１有機材料にドープされた第１金属酸化物と、を含む第１層と、
前記第１層上に位置し、前記第１有機材料を含み、前記第１層よりも前記第１金属酸化物の濃度が低い第２層と、
前記第２層上に位置する有機発光層と、
前記有機発光層上に位置する第２電極と、
を含み、
前記第１層の厚さは、前記第２層の厚さより薄い、発光装置。
請求項１に記載の発光装置において、
前記第１層の厚さは、５ｎｍ超である、発光装置。
請求項１又は２に記載の発光装置において、
前記第１電極上に存在し、前記第１層又は前記第２層に埋め込まれた異物をさらに含む発光装置。
請求項１から３までのいずれか一項に記載の発光装置において、
前記第１層及び前記第２層は、前記第１有機材料を前記第１有機材料のガラス転移点以上融点未満の温度に加熱することを経ている、発光装置。
基板上に第１電極を形成する工程と、
第１有機材料と、前記第１有機材料にドープされた金属酸化物と、を含む第１層を前記第１電極上に形成する工程と、
前記第１有機材料を含み、金属酸化物を実質的に含まない第２層を前記第１層上に形成する工程と、
前記第１層及び前記第２層を前記第１有機材料のガラス転移点以上融点未満の温度に加熱する工程と、
前記第２層上に有機発光層を形成する工程と、
前記有機発光層上に第２電極を形成する工程と、
を含み、
前記第１層の厚さは、前記第２層の厚さより薄い、発光装置の製造方法。
請求項５に記載の発光装置の製造方法において、
前記第１層の厚さは、５ｎｍ超である、発光装置の製造方法。
請求項５又は６に記載の発光装置の製造方法において、
前記第１層を形成する前に前記第１電極を大気に曝す工程をさらに含む、発光装置の製造方法。