JP4718643B2 - 有機発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
従って、本発明の目的は、有機発光構造体の上に有機陰極バッファー層を提供することであり、このバッファー層はこの層の上に陰極を高エネルギー堆積するときのダメージに対する保護層である。
a)基板、
b)前記基板上に配置された陽極、
c)前記陽極上に配置された有機発光構造体、
d)前記有機発光構造体上に配置され、陰極の高エネルギー堆積を可能にするように選ばれた物質からなる陰極バッファー層、
e)前記バッファー層上に配置された陰極、及び
f)前記陰極バッファー層と前記陰極との間に配置され、前記有機発光構造体と前記陰極バッファー層との間の界面に界面電子注入層を提供するように前記バッファー層を横切って拡散する電子注入ドーパントを有するドーパント層
を含んでなる有機発光素子によって達成する。
陰極の高エネルギー堆積、例えば、スパッタ蒸着は陰極の有機層への接着を高める。また、スパッタ蒸着は、横方向に間隔を開けた複数の陽極と横方向に間隔を開けた交差する複数の陰極によって形成される発光ピクセルのアレイを有する有機発光素子に存在することができる、下に位置する位相機構の上方に適合する陰極(複数でもよい)を提供する。
本発明では、有機発光構造体の上に形成される有機陰極バッファー層は安定であり、陰極スパッタ蒸着時のダメージから発光構造体を保護する。陰極バッファー層上の低仕事関数(<4.0eV)のドーパント層から拡散するドーパントは、陰極バッファー層と発光構造体との間の界面に電子注入界面層を形成するので、素子性能を改善する。
図1において、有機発光素子100は、光透過性陽極104を上に配置した光透過性基板102を有する。陽極の104と陰極110の間に、有機発光構造体120が形成されている。有機発光構造体122は、順に、正孔輸送層122、有機発光層124、及び有機電子輸送層126を含んでなる。陽極104と陰極110との間に、陰極110に対して陽極104がより正の電位となるように電位差(示されてない)を印加すると、陰極110は界面128のところで電子輸送層126に電子を注入し、電子は電子輸送層126及び発光層(これも、電子を透過することができる)124を通り抜ける。
ATA−1:4,4’−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル
ATA−2:4,4”−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕−p−ターフェニル
ATA−3:4,4’−ビス〔N−(2−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル
ATA−4:4,4’−ビス〔N−(3−アセナフテニル)−N−フェニル−アミノ〕ビフェニル
ATA−5:1,5−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ナフタレン
ATA−7:4,4”−ビス〔N−(1−アントリル)−N−フェニルアミノ〕−p−ターフェニル
ATA−8:4,4’−ビス〔N−(2−フェナントリル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル
ATA−9:4,4’−ビス〔N−(8−フルオランテニル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル
ATA−10:4,4’−ビス〔N−(2−ピレニル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル
ATA−12:4,4’−ビス〔N−(2−ペリレニル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル
ATA−13:4,4’−ビス〔N−(1−コロネニル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル
ATA−14:2,6−ビス(ジ−p−トリルアミノ)ナフタレンATA−15:2,6−ビス〔ジ−(1−ナフチル)アミノ〕ナフタレン
ATA−17:N,N,N’,N’−テトラ−(2−ナフチル)−4,4”−ジアミノ−p−ターフェニル
ATA−18:4,4’−ビス{N−フェニル−N−〔4−(1−ナフチル)フェニル〕アミノ}ビフェニル
ATA−19:4,4’−ビス〔N−フェニル−N−(2−ピレニル)アミノ〕ビフェニル
ATA−20:2,6−ビス〔N,N−ジ(2−ナフチル)アミン〕フルオレン
ATA−21:1,5−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ナフタレン
上記のことから明らかなように、この金属は、一価、二価又は三価の金属となることができる。この金属は、例えば、リチウム、ナトリウムもしくはカリウム等のアルカリ金属;マグネシウムもしくはカルシウム等のアルカリ土類金属、又はホウ素もしくはアルミニウム等の土類金属となることができる。一般的には、有用なキレート金属であることが知られている一価、二価又は三価のいずれの金属も用いることができる。
CO−1:アルミニウムトリソキシン、〔トリス(8−キノリノール)アルミニウムとも称される〕
CO−2:マグネシウムビスオキシン、〔ビス(8−キノリノール)マグネシウムとも称される〕
CO−3:ビス〔ベンゾ{f}−8−キノリノール〕亜鉛CO−4:アルミニウムトリス(5−メチルオキシン)、〔トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウムとも称される〕
CO−5:インジウムトリスオキシン、〔トリス(8−キノリノール)インジウムとも称される〕
CO−6:リチウムオキシン、〔8−キノリノールリチウムとも称される〕
CO−7:ガリウムトリス(5−クロロオキシン)、〔トリス(5−クロロ−8−キノリノール)ガリウムとも称される〕
CO−8:カルシウムビス(5−クロロオキシン)、〔ビス(5−クロロ−8−キノリノール)カルシウムとも称される〕
CO−9:ポリ〔亜鉛(II)−ビス(8−ヒドロキシ−5−キノリニル)メタン〕
CO−10:ジリチウムエピンドリジオン
バッファー層、及び形成される陰極が20〜80℃の温度となる高エネルギー陰極堆積のとき、有機陰極バッファー層530(630)を横切ってドーパント層532(632)から前述のドーパントの少なくとも一部分が拡散する。現実に測定される温度は、例えば、蒸着電力、蒸着速度、蒸着時間等の陰極蒸着条件を含むいくつかの因子、並びに陰極蒸着時の温度制御基板取付手段の有無に依存する。いずれの速度においても、バッファー層530(630)、及び形成される陰極510(610)は、界面電子注入層540(640)を提供するように、陰極バッファー層530(630)を横切ってドーパント層532(632)からドーパントの少なくとも一部を拡散するのに十分な温度に、陰極蒸着中は維持される。
Qは−N=又は−C(R)=であり、
Mは金属、金属酸化物又は金属ハロゲン化物であり、
Rは水素、アルキル、アラルキル、アリール又はアルカリールであり、
T1 及びT2 は、水素を表すか、もしくは一緒になって不飽和6員環を完成するが、この不飽和6員環は例えばアルキルかハロゲン等の置換基を含んでいてもよい。好ましい6員環は、炭素、イオウ、及び窒素環原子から形成されるものである。アルキル部分は炭素数が約1〜6であることが好ましく、フェニルが好ましいアリール部分を構成する。
PC−1:ポルフィン
PC−2:1,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン銅(II)
PC−3:1,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン亜鉛(II)
PC−4:5,10,15,20−テトラキス(ペンタフルオロフェニル)21H,23H−ポルフィン
PC−5:シリコンフタロシアニン酸化物
PC−7:フタロシアニン(金属を含まない)
PC−8:ジリチウムフタロシアニン
PC−9:銅テトラメチルフタロシアニン
PC−10:銅フタロシアニン
PC−11:クロムフタロシアニンフッ化物
PC−12:亜鉛フタロシアニン
PC−13:鉛フタロシアニン
PC−14:チタンフタロシアニン酸化物
PC−15:マグネシウムフタロシアニン
PC−16:銅オクタメチルフタロシアニン
フタロシアニン、特に金属含有フタロシアニン、具体的には、銅フタロシアニンは、約250nmの厚さのバッファー層、即ち、5〜100nmの範囲の好ましいバッファー層厚よりも非常に厚くても、実質的に光透過性である。
ITO:インジウムスズ酸化物(陽極)
CuPc:銅フタロシアニン(陰極バッファー層;及び陽極の上に配置される正孔注入層)
NPB:4,4’−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(正孔輸送層)
Alq:トリス(8−キノリノラート−N1,08)−アルミニウム(電子輸送層;ここでは組合せた発光層と電子輸送層として機能する)
MgAg:容積比10:1のマグネシウム:銀(陰極)
Ag:銀(陰極)
Al:アルミニウム(陰極)
Li:リチウム(陰極バッファー層の上に配置される電子注入ドーパント層)
有機発光構造体を次のように構築した。
a)ITOコートガラスの光透過性陽極を市販の洗剤で超音波洗浄し、脱イオン水内ですすぎ、トルエン蒸気中で脱脂して、強酸化剤に接触させた;
b)15nm厚のCuPc正孔注入層を、通常の熱蒸着によって陽極上に蒸着した;
c)65nm厚のNPB正孔輸送層を、通常の熱蒸着によってCuPc層上に蒸着した;
d)75nm厚のAlq電子輸送層及び発光層を、通常の熱蒸着によってNPB層上に蒸着した。
上記構造体は以下の例の各ベース構成としてはたらき、次のように略号で表す。
ITO/CuPc(15)/NPB(65)/Alq(75)
有機発光素子を次のように構築した:
MgAg陰極を、二つのソース(Mg、Ag)から通常の熱共蒸着によって、ベース構成のAlq(75)の上に、従来技術の陰極を提供するように約200nmの厚みまで蒸着した。
例B
有機発光素子を次のように構築した:
CuPc陰極バッファー層を通常の熱蒸着によって、ベース構成のAlq(75)層の上に15nmの厚みまで蒸着した。MgAg陰極を例Aの蒸着によってCuPc陰極バッファー層上に蒸着した。
有機発光素子を次のように構築した:
CuPc陰極バッファー層を例Bのようにベース構成のAlq(75)層の上に蒸着した。1nm(10オングストローム)厚のLi層を通常の熱蒸着によってCuPc陰極バッファー層上に蒸着した。MgAg陰極を例Aの蒸着によってLi層上に蒸着した。
MgAg陰極を、通常の熱蒸着によって100nm厚までLi層上に形成されたAl陰極によって置き換えた以外は、例Cと同じように有機発光素子を構築した。
例E
MgAg陰極を、通常の熱蒸着によって30nm厚までLi層上に形成されたAg陰極によって置き換えた以外は、例Cと同じように有機発光素子を構築した。
有機発光素子を次のように構築した:
15nm厚CuPc陰極バッファー層を例Bのようにベース構成のAlq(75)層の上に蒸着した。100nm厚のAl陰極を電子ビーム(e−ビーム)蒸着によってCuPcバッファー層上に蒸着した。
有機発光素子を次のように構築した:
15nm厚CuPc陰極バッファー層を例Bのようにベース構成のAlq(75)層の上に蒸着した。1nm厚のLi層を通常の熱蒸着によってCuPc層上に蒸着した。100nm厚のAl陰極を通常の熱蒸着によってLi層上に蒸着した。
例H
本発明の要件を満たす有機発光素子を次のように構築した:
15nm厚CuPc陰極バッファー層を例Bのようにベース構成のAlq(75)層の上に蒸着した。1nm厚のLi層を通常の熱蒸着によってCuPc層上に蒸着した。100nm厚のAl陰極を電子ビーム(e−ビーム)蒸着によってLi層上に蒸着した。
本発明の要件を満たす有機発光素子を次のように構築した:
15nm厚CuPc陰極バッファー層を例Bのようにベース構成のAlq(75)層の上に蒸着した。1nm厚のLi層を通常の熱蒸着によってCuPc層上に蒸着した。200nm厚のMgAg陰極を抵抗加熱によってLi層上に連続して蒸着した。
本発明の要件を満たす有機発光素子を次のように構築した:
15nm厚CuPc陰極バッファー層を例Bのようにベース構成のAlq(75)層の上に蒸着した。1nm厚のLi層を通常の熱蒸着によってCuPc層上に蒸着した。100nm厚のITO陰極を、真空を解除しないでスパッタリングによってLi層上に連続して蒸着した。
本発明をその好ましい特定の態様を引用して詳細に記載したが、本発明の精神及び範囲内で種々の変更及び改造が可能であることは、理解されるであろう。
11 チャンバー
12 ベースプレート
15 ポンプ
17 スパッタガス
19 支持プレート
37 ガスイオン
100 有機発光素子
102 光透過性基板
104 光透過性陽極
110 不透明陰極
120 発光構造体
122 正孔輸送層
123 接合部
124 発光層
126 電子輸送層
128 界面
180 放出された光
200 有機発光素子
220 有機発光構造体
532 ドーパント層
540 界面電子注入ドーパント層
632 ドーパント層
Claims (4)
- a)基板、
b)前記基板上に配置された陽極、
c)前記陽極上に配置された有機発光構造体、
d)前記有機発光構造体上に配置され、陰極のスパッタ蒸着又は電子ビーム蒸着を可能にするように選ばれた物質からなる、銅、鉛及び白金から成る群より選ばれる金属を有する金属含有フタロシアニンを含む陰極バッファー層、
e)前記陰極バッファー層上に配置された陰極、及び
f)前記陰極バッファー層と前記陰極との間に配置され、前記有機発光構造体と前記陰極バッファー層との間の界面に界面電子注入層を提供するように前記陰極バッファー層を横切って拡散する電子注入ドーパントを有する、0.5〜2.0nmの厚みのドーパント層
を含んでなる有機発光素子。 - 前記ドーパント層が4.0eV未満の仕事関数を有するように選ばれる電子注入ドーパントを有する請求項1記載の有機発光素子。
- 前記電子注入ドーパントが周期律表のIA族及びIIA族から選ばれる請求項2記載の有機発光素子。
- (a)基板を設けること、
(b)前記基板上に陽極を配置すること、
(c)前記陽極上に有機発光構造体を形成すること、
(d)前記有機発光構造体上にあり、陰極のスパッタ蒸着又は電子ビーム蒸着を可能にするように選ばれた物質からなる、銅、鉛及び白金から成る群より選ばれる金属を有する金属含有フタロシアニンを含む陰極バッファー層を設けること、
(e)前記陰極バッファー層の上にあり、そして前記有機発光構造体と前記陰極バッファー層との間の界面に界面電子注入層を提供するように前記陰極バッファー層を横切って拡散することができる電子注入ドーパントを有するドーパント層を形成すること、
(f)前記ドーパント層の上にスパッタ蒸着又は電子ビーム蒸着により陰極を形成すること、そして
(g)前記界面のところに界面電子注入層を提供するようにドーパント層から少なくとも一部のドーパントを拡散すること
の各工程を含んでなる有機発光素子の形成方法。
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