JP5126828B2 - 有機電界発光素子及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は可視光線波長帯域で透過率がほとんど同じであり、これにより白色光を具現することができる有機電界発光素子及びその製造方法に関するものであって、さらに詳細には透過制御膜(TCL)及び金属膜を含む有機電界発光素子及びその製造方法を提供する。
有機電界発光素子は基板、前記基板上に位置したアノード(anode)、前記アノード上に位置した発光層(emission layer:EML)、前記発光層上に位置したカソード(cathode)で構成される。このような有機電界発光素子において、前記アノードとカソード間に電圧を印加すれば正孔と電子が前記発光層内に注入されて、前記発光層内に注入された正孔と電子は前記発光層で再結合して励起子(exiton)を生成して、このような励起子が励起状態から基底状態に転移しながら光を放出するようになる。
このような有機電界発光素子のフルカラー化を推進するためにはR、G及びBそれぞれに該当する発光層を形成する方法がある。しかしこのような有機電界発光素子はそれぞれのR、G、B発光層毎に発光効率(Cd/A)が異なる。またこれによってそれぞれの発光層の輝度の差が生じて、一般的に発光層の輝度は電流値に大体比例する。したがって同一電流を印加した場合ある色は輝度が低くある色は輝度が高く、適正度の色バランスまたはホワイトバランス(white balanc)を得にくかった。例えば緑色発光層の発光効率が赤色発光層及び青色発光層に比べて3倍ないし6倍高いため、ホワイトバランスを合せるためには赤色及び青色発光層にそれだけさらに多くの電流を印加しなければならない。
これを解決するために前記単一色の光、すなわち白色光を放出する発光層を形成して、前記発光層から所定色に該当する光を抽出するためのカラーフィルター層または前記発光層から放出される光を所定色の光に変換する色変換層を形成する方法がある。
図1は従来の前面発光型有機電界発光素子を示した断面図である。
図1を参照すると、基板100を提供して、前記基板100上に反射膜を含む第1電極110を形成する。前記第1電極110と前記基板100間には薄膜トランジスタ及びキャパシタをさらに含めることができる。
前記第1電極110上に発光層を含む有機膜層120を形成する。前記発光層は単一層または多重層であってもよい。前記有機膜層120上に半透過電極である第2電極130を形成して有機電界発光素子を完成する。
しかし従来の前面発光型有機電界発光素子は半透過電極である第2電極により共振効果が発現される。一方、フルカラーを具現するために白色発光層とカラーフィルターを用いる場合には白色発光層を具現するために、レッド、グリーン及びブルー発光層の積層構造を利用するが、半透過電極による共振効果のため白色光を具現することができない問題点が生じる。また共振効果によって視野角にしたがって他の波長の光が放出される問題点も発現されうる。このような共振効果は有機膜層の厚さに多く影響を受けるので、有機膜層の厚さ分布によってフィルターリングする光の波長帯域が変わって色相及び輝度が不安定になるようになる問題点を発生させる。
特開2004−63466号公報 大韓民国特許出願公開第2006−20050号明細書 大韓民国特許出願公開第2006−49051号明細書
したがって本発明は、前記のような問題点を解決するためのものであって、可視光線波長領域でR、G、Bの3ピークの透過率がほとんど同じであり、白色光を具現することができる有機電界発光素子及びその製造方法を提供する。
前記のような目的を達成するために、本発明は、基板と;前記基板上に位置して、反射膜を含む第1電極と;前記第1電極上に位置して、白色発光層を含む有機膜層と;前記有機膜層上に位置する第2電極と;前記第2電極上に位置した透過制御膜(TCL);及び前記透過制御膜上に位置した金属膜を含むことを特徴とする有機電界発光素子を提供する。
また本発明は基板を提供して、前記基板上に反射膜を含む第1電極を形成し、前記第1電極上に白色発光層を含む有機膜層を形成し、前記第1有機膜層上に第2電極を形成し、前記第2電極上に透過制御膜(TCL)を形成し、前記透過制御膜上に金属膜を形成することを特徴とする有機電界発光素子の製造方法を提供する。
以下、本発明をさらに具体的に説明するために、本発明による望ましい実施形態を、添付した図面を参照してさらに詳細に説明する。しかし本発明は、ここで説明する実施形態に限定されず、他の形態に具体化されることができる。図面において、層が異なる層または基板“上”にあると言及される場合に、それは他の層または基板上に直接形成することができたり、またはそれらの間に第3の層が介在されることもある。明細書全体にかけて同じ参照番号は同じ構成要素を示す。
図2は本発明の一実施形態による有機電界発光素子の断面図である。
図2を参照すると、基板200を提供して、前記基板200上に反射膜を含む第1電極210を形成する。前記第1電極210は二重構造または三重構造にもできる。前記第1電極210が二重構造である場合、アルミニウム、銀またはこれらの合金で構成された反射膜及びITO、IZOまたはITZOのうちからいずれか一つで構成された透明導電膜が順次に積層された構造とすることができる。また三重構造である場合、チタン、モリブデン、ITOまたはこれらの合金のうちからいずれか一つで構成された第1金属層、アルミニウム、銀またはこれらの合金のうちからいずれか一つで構成された第2金属層、及びITO、IZOまたはITZOのうちからいずれか一つで構成された第3金属層が順次に積層された構造とすることができる。
また前記基板200と前記第1電極210間には薄膜トランジスタ及びキャパシタ等がさらに含まれうる。
前記第1電極210上に白色発光層を含む有機膜層220を形成する。前記白色発光層は単一層または多重層とすることがある。
前記白色発光層が単一層である場合、それぞれ他の色を出す発光物質とドーパント(Dopant)を添加して用いる場合とPVKというカルバゾール系分子にPBD、TPB、Coumarin6、DCM1、Nile redを適正比率で混ぜる場合を利用して白色光を得ることができる。また相異なる2種の色相の発光物質を混合した後残りの他の発光物質を追加して白色発光物質を得ることができる。例えば、レッド発光物質とグリーン発光物質を混合した後ブルー発光物質を追加して白色発光物質を得ることができる。前記レッド発光物質は高分子物質であるポリチオフェン(PT;polythiophene)及びその誘導体で構成された群から選択される一つで形成される。また前記グリーン発光物質は低分子物質であるアルミニウムキノリン複合体(Alq)、BeBq及びAlmq、高分子物質であるポリ(p−フェニレンビニレン)(PPV;poly(p−phenylenevinylene))及びその誘導体で構成された群から選択される一つで形成される。また前記ブルー発光物質は低分子物質であるZnPBO、Balq、DPVBi及びOXA−D、高分子物質であるポリフェニレン(PPP;polyphenylene)及びその誘導体で構成された群から選択される一つで形成される。
前記白色発光層が多重層である場合、相異なる波長領域の光を放出する二重層で構成することができる。一層はオレンジ−レッド領域の光を放出する発光層であって、他の一層はブルー領域の光を放出する発光層でありうる。またオレンジ−レッド領域の光を放出する発光層は燐光発光層であって、ブルー領域の光を放出する発光層は蛍光発光層でありうる。燐光発光層は同じ波長範囲の光を放出する蛍光発光層に比べて発光特性が優秀であって、蛍光発光層は燐光発光層に比べて寿命特性が優秀である。したがってオレンジ−レッド領域の光を放出する燐光発光層とブルー領域の光を放出する蛍光発光層を積層して形成した白色発光層は発光効率及び寿命特性が優秀でありうる。また二重層である白色発光層は高分子物質、低分子物質またはこれらの二重層で形成することができる。
前記白色発光層が三重層である場合レッド、グリーン及びブルー発光層の積層構造とすることができ、これらの積層順序は特別に限定されない。
前記レッド発光層はAlq(ホスト)/DCJTB(蛍光ドーパント)、Alq(ホスト)/DCM(蛍光ドーパント)、CBP(ホスト)/PtOEP(燐光有機金属錯体)等の低分子物質とPFO系高分子、PPV系高分子等の高分子物質を用いることができる。
前記グリーン発光層はAlq、Alq(ホスト)/C545t(ドーパント)、CBP(ホスト)/IrPPY(燐光有機物錯体)等の低分子物質とPFO系高分子、PPV系高分子等の高分子物質を用いることができる。
また、前記青色発光層はDPVBi、スピロ−DPVBi、スピロ−6P、ジスチリルベンゼン(DSB)、ジスチリルアリレン(DSA)等の低分子物質とPFO系高分子、PPV系高分子等の高分子物質を用いることができる。
また前記有機膜層220は正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層及び正孔抑制層のうちから選択される単一層または多重層をさらに含むことができる。
前記正孔注入層は有機電界発光素子の有機発光層に正孔注入を容易にして素子の寿命を増加させうる役割をする。前記正孔注入層はアリールアミン系化合物及びスターバスト型アミン類等で構成することができる。さらに詳細には4,4,4−トリス(3−メチルフェニルアミノ)トリフェニルアミノ(m−MTDATA)、1,3,5−トリス[4−(3−メチルフェニルアミノ)フェニル]ベンゼン(m−MTDATB)及びフタロシアニン銅(CuPc)等で構成することができる。
前記正孔輸送層はアリーレンジアミン誘導体、スターバスト型化合物、スピロ基を有するビフェニルジアミン誘導体及びラダー型化合物等で構成することができる。さらに詳細にはN,N−ジフェニル−N,N−ビス(4−メチルフェニル)−1,1−ビフェニル−4,4−ジアミン(TPD)であったり、4,4−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(NPB)でありうる。
前記正孔抑制層は有機発光層内で電子移動度より正孔移動度が大きい場合正孔が電子注入層に移動することを防止する役割をする。ここで前記正孔抑制層は2−ビフェニル−4−イル−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキシジアゾール(PBD)、スピロ−PBD及び3−(4−t−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)で構成された群から選択された一つの物質からなることができる。
前記電子輸送層は電子をよく収容できる金属化合物で構成されて、カソード電極から供給された電子を安定に輸送できる特性が優秀な8−ハイドロキノリンアルミニウム塩(Alq)で構成することができる。
前記電子注入層は1,3,4−オキシジアゾール誘導体、1,2,4−トリアゾール誘導体及びLiFで構成された群から選択される一つ以上の物質からなることができる。
また前記有機膜層220は真空蒸着法、インクジェットプリンティング法またはレーザー熱転写法のうちからいずれか一つを利用して形成することができる。
前記有機膜層220上に半透過電極である第2電極230を形成する。前記第2電極230はマグネシウム銀(MgAg)またはアルミニウム銀(AlAg)を使うことができる。ここで、前記マグネシウム銀はマグネシウムと銀の共蒸着で形成され、前記アルミニウム銀はアルミニウムと銀を順次に蒸着して積層構造で形成される。また前記第2電極230上にITOまたはIZOのような透明導電膜をさらに形成することができる。
前記第2電極230上に透過制御膜(TCL)240を形成する。前記透過制御膜240は前記第2電極230の透過率及び反射率を干渉効果を利用して制御し、これにより透過スペクトラムの波長帯域別強さを調節する役割を遂行する。具体的に説明するならば、白色光を具現する有機電界発光素子は可視光線波長帯域(そのうちでも特に450〜650nm)における透過率がほとんど等しくなる特性を必要とする。しかし光源スペクトラム自らのレッド、グリーン及びブルーの強さが相異なる可能性が大きいため前記透過制御膜240がこれを調節する役割を遂行するのである。
ここで透過スペクトラムとは、前記有機膜層220で発光した光が有機電界発光素子の外部に放出された時、波長による放出率をいう。また本願発明における干渉効果は前記透過制御膜240と後工程で形成される金属膜の境界面で反射された光が再び下部の前記第2電極230の表面で再反射されて外部に出ることを言い、このような干渉効果で最も重要な物性は屈折率である。しかし屈折率は光の波長及び透過制御膜の厚さによって他の値を有しうるので特別に限定しない。
一方、白色光を具現する有機電界発光素子が450〜650nm波長帯域で透過スペクトラムが平たくなる特性を有することを最適の設計という。このような最適の設計に対する透過率を基準透過率として設定し、透過率が可視光線波長帯域である450〜650nmで前記基準透過率の1/2以上ならば、白色光を具現する有機電界発光素子を形成することができる。このような条件を後工程で形成される金属膜250との相互作用で満足する前記透過制御膜240の光学厚さ(Optical Path Length:OPL)は520〜2140Åである。このような白色光は“光源スペクトラム×透過スペクトラム=ELスペクトラム”により確認できる。
ここで光学厚さとは前記透過制御膜240の屈折率と厚さを掛けた値であって、透過スペクトラムに該当する波長とは比例関係にある。前に言及したように屈折率は波長によって他の値を有することができて、前記透過制御膜240の厚さも物質の屈折率によって多様な値を有することができるので、屈折率と厚さを掛けたものが上述した前記透過制御膜240の光学厚さを満足するならば、屈折率と厚さは特別に限定しない。
前記透過制御膜240の物質は特別に限定しないが、吸収及び反射特性があまりに強ければ好適でないので、純粋金属や透過率が低い物質は除く。ここで前記透過制御膜240はSiNx、SiO、SiON、MgF、ZnS、ZnSe、TeO、ZrO、アリーレンジアミン(arylenediamine)誘導体、トリアミン(triamine)誘導体、CBPまたはアルミニウムキノリン(Alq)複合体で構成された物質のうちからいずれか一つを含むことが望ましい。また前記透過制御膜240は真空蒸着法またはリソグラフィ法を利用して形成することができる。
続いて前記透過制御膜240上に金属膜250を形成する。前記金属膜250は前記透過制御膜240が最大限機能を遂行することができるように補助してくれる層であって、保護膜やカラーフィルター層のような上部層から前記透過制御膜240を分離してくれる遮断膜の役割も遂行する。また前記金属膜250は前記透過制御膜240との相互作用で、前記透過制御膜240の干渉効果を維持させながら前記上部層により前記透過制御膜240の機能が相殺されることを防止し、前記上部層による影響も最小化することができるようにする。
また前記金属膜250によって光の干渉効果が発現されるので、前記金属膜250は光が金属膜により反射される特性である反射率に影響を受ける。
一方白色光を具現する有機電界発光素子が450〜650nm波長帯域で透過スペクトラムが平たくなる特性を有することを最適の設計という。このような最適の設計に対する透過率を基準透過率として設定し、透過率が可視光線波長帯域である450〜650nmで前記基準透過率の1/2以上ならば、白色光を具現する有機電界発光素子を形成することができる。このような条件を前記透過制御膜240との相互作用で満足する前記金属膜250の反射率は4.3〜48.3%である。またこのような白色光は“光源スペクトラム×透過スペクトラム=ELスペクトラム”により確認できる。
また前記金属膜250は物質の物性によって同じ厚さに対しても相異なる反射率及び透過率を有するので、4.3〜48.3%の反射率を満足する物質であれば特別に厚さを限定しない。したがって半透過金属であることを特徴とする。前記半透過金属ではマグネシウム(Mg)、銀(Ag)、カルシウム(Ca)、マグネシウム銀合金(MgAg)、マグネシウムカルシウム合金(MgCa)、アルミニウム銀合金(AlAg)またはイッテルビウム銀合金(YbAg)のうちからいずれか一つを含むことが望ましい。また前記金属膜250は真空蒸着法またはスパッタリング法を利用して形成することができる。
前記金属膜250上には保護膜(図示せず)及びカラーフィルター層(図示せず)をさらに含むことができる。前記保護膜は無機膜、有機膜または有機無機複合膜で形成することができる。望ましくは前記無機膜はITO、IZO、SiO、SiNx、Y及びAlで構成された群から選択される一つであって、前記有機膜はパリレン(parylene)またはHDPE(high density polyethylene)であり、前記有機無機複合膜はAlと有機高分子の複合膜である。
また前記カラーフィルター層は支持チェーンアクリル樹脂以外に顔料、高分子バインダー及び機能性単量体を含むことができ、色相を具現する前記顔料の種類によって赤色カラーフィルター層、緑色カラーフィルター層及び青色カラーフィルター層に区分することができる。前記赤色カラーフィルター層、前記緑色カラーフィルター層及び前記青色カラーフィルター層は前記有機膜層220から発光した光をそれぞれ赤色領域の波長、緑色領域の波長及び青色領域の波長で透過させる特性を有する。この時、前記構成物はそれぞれのR、G、Bの着色を帯びる。前記高分子バインダーは常温で液状の単量体を現像液から保護し、顔料分散の安定化及びRGBパターンの耐熱性、耐光性及び耐薬品等の信頼性を左右する。前記顔料は耐光性、耐熱性が優秀な有機物粒子で光を散乱させて粒子の大きさが小さいほど透明度が高くて優秀な分散特性を示す。また前記カラーフィルター層は真空蒸着法またはレーザー熱転写法を利用して形成することができる。
これによって本発明の一実施形態による有機電界発光素子を完成する。
以上のように、本発明は透過制御膜及び金属膜を第2電極上に順次に位置させることによって、可視光線波長帯域で透過率がほとんど同じであり、白色光を具現することができる有機電界発光素子を提供することができる。また共振効果を抑制することができ、輝度が向上された有機電界発光素子を提供することができる。
以下、本発明を下記実施形態を挙げて例示するが、本発明の範囲は下記の実施形態によって限られるものではない。
<実施形態1>
基板上に銀を1000Åの厚さに形成して、前記銀上に70Å厚さのITOを形成した。前記ITO上に正孔注入層としてIDEMITSU社のIDE406を250Åの厚さに形成して、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてIDEMITSU社のIDE320を150Åの厚さに形成した。前記正孔輸送層上にホスト物質としてIDEMITSU社のBH215、ドーパント物質としてIDEMITSU社のBD052を1%含んだブルー発光層を80Åの厚さに形成して、前記ブルー発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてUDC社のGD33を7%含んだグリーン発光層を100Åの厚さに形成した。また前記グリーン発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてコビオン(COVION)社のTER004を12%含んだレッド発光層を120Åの厚さに形成した。前記レッド発光層上に正孔抑制層としてUDC社のBalqを50Åの厚さに形成して、前記正孔抑制層上に電子輸送層としてAlqを100Åの厚さに形成した。前記電子輸送層上に電子注入層としてLiFを5Åの厚さに形成した。前記電子注入層上に第2電極であるAlを20Åの厚さに形成して、Agを70Åの厚さに形成した。前記Ag上に透過制御膜として酸化アルミニウム(Al)を900Å厚さに形成した。前記透過制御膜上に金属膜として90Åの厚さを有する銀を形成した。
<実施形態2>
基板上に銀を1000Åの厚さに形成して、前記銀上に70Å厚さのITOを形成した。前記ITO上に正孔注入層としてIDEMITSU社のIDE406を250Åの厚さに形成して、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてIDEMITSU社のIDE320を150Åの厚さに形成した。前記正孔輸送層上にホスト物質としてIDEMITSU社のBH215、ドーパント物質としてIDEMITSU社のBD052を1%含んだブルー発光層を80Åの厚さに形成して、前記ブルー発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてUDC社のGD33を7%含んだグリーン発光層を100Åの厚さに形成した。また前記グリーン発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてコビオン(COVION)社のTER004を12%含んだレッド発光層を120Åの厚さに形成した。前記レッド発光層上に正孔抑制層としてUDC社のBalqを50Åの厚さに形成して、前記正孔抑制層上に電子輸送層としてAlqを100Åの厚さに形成した。前記電子輸送層上に電子注入層としてLiFを5Åの厚さに形成した。前記電子注入層上に第2電極であるAlを20Åの厚さに形成して、Agを70Åの厚さに形成した。前記Ag上に透過制御膜として酸化アルミニウム(Al)を1000Å厚さに形成した。前記透過制御膜上に金属膜として90Åの厚さを有する銀を形成した。
<実施形態3>
基板上に銀を1000Åの厚さに形成して、前記銀上に70Å厚さのITOを形成した。前記ITO上に正孔注入層としてIDEMITSU社のIDE406を250Åの厚さに形成して、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてIDEMITSU社のIDE320を150Åの厚さに形成した。前記正孔輸送層上にホスト物質としてIDEMITSU社のBH215、ドーパント物質としてIDEMITSU社のBD052を1%含んだブルー発光層を80Åの厚さに形成して、前記ブルー発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてUDC社のGD33を7%含んだグリーン発光層を100Åの厚さに形成した。また前記グリーン発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてコビオン(COVION)社のTER004を12%含んだレッド発光層を120Åの厚さに形成した。前記レッド発光層上に正孔抑制層としてUDC社のBalqを50Åの厚さに形成して、前記正孔抑制層上に電子輸送層としてAlqを100Åの厚さに形成した。前記電子輸送層上に電子注入層としてLiFを5Åの厚さに形成した。前記電子注入層上に第2電極であるAlを20Åの厚さに形成して、Agを70Åの厚さに形成した。前記Ag上に透過制御膜として酸化アルミニウム(Al)を1100Å厚さに形成した。前記透過制御膜上に金属膜として90Åの厚さを有する銀を形成した。
<実施形態4>
基板上に銀を1000Åの厚さに形成して、前記銀上に70Å厚さのITOを形成した。前記ITO上に正孔注入層としてIDEMITSU社のIDE406を250Åの厚さに形成して、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてIDEMITSU社のIDE320を150Åの厚さに形成した。前記正孔輸送層上にホスト物質としてIDEMITSU社のBH215、ドーパント物質としてIDEMITSU社のBD052を1%含んだブルー発光層を80Åの厚さに形成して、前記ブルー発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてUDC社のGD33を7%含んだグリーン発光層を100Åの厚さに形成した。また前記グリーン発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてコビオン(COVION)社のTER004を12%含んだレッド発光層を120Åの厚さに形成した。前記レッド発光層上に正孔抑制層としてUDC社のBalqを50Åの厚さに形成して、前記正孔抑制層上に電子輸送層としてAlqを100Åの厚さに形成した。前記電子輸送層上に電子注入層としてLiFを5Åの厚さに形成した。前記電子注入層上に第2電極であるAlを20Åの厚さに形成して、Agを70Åの厚さに形成した。前記Ag上に透過制御膜として酸化アルミニウム(Al)を1000Å厚さに形成した。前記透過制御膜上に金属膜として13Åの厚さを有する銀を形成した。
<実施形態5>
基板上に銀を1000Åの厚さに形成して、前記銀上に70Å厚さのITOを形成した。前記ITO上に正孔注入層としてIDEMITSU社のIDE406を250Åの厚さに形成して、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてIDEMITSU社のIDE320を150Åの厚さに形成した。前記正孔輸送層上にホスト物質としてIDEMITSU社のBH215、ドーパント物質としてIDEMITSU社のBD052を1%含んだブルー発光層を80Åの厚さに形成して、前記ブルー発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてUDC社のGD33を7%含んだグリーン発光層を100Åの厚さに形成した。また前記グリーン発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてコビオン(COVION)社のTER004を12%含んだレッド発光層を120Åの厚さに形成した。前記レッド発光層上に正孔抑制層としてUDC社のBalqを50Åの厚さに形成して、前記正孔抑制層上に電子輸送層としてAlqを100Åの厚さに形成した。前記電子輸送層上に電子注入層としてLiFを5Åの厚さに形成した。前記電子注入層上に第2電極であるAlを20Åの厚さに形成して、Agを70Åの厚さに形成した。前記Ag上に透過制御膜として酸化アルミニウム(Al)を1000Å厚さに形成した。前記透過制御膜上に金属膜として90Åの厚さを有する銀を形成した。
<実施形態6>
基板上に銀を1000Åの厚さに形成して、前記銀上に70Å厚さのITOを形成した。前記ITO上に正孔注入層としてIDEMITSU社のIDE406を250Åの厚さに形成して、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてIDEMITSU社のIDE320を150Åの厚さに形成した。前記正孔輸送層上にホスト物質としてIDEMITSU社のBH215、ドーパント物質としてIDEMITSU社のBD052を1%含んだブルー発光層を80Åの厚さに形成して、前記ブルー発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてUDC社のGD33を7%含んだグリーン発光層を100Åの厚さに形成した。また前記グリーン発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてコビオン(COVION)社のTER004を12%含んだレッド発光層を120Åの厚さに形成した。前記レッド発光層上に正孔抑制層としてUDC社のBalqを50Åの厚さに形成して、前記正孔抑制層上に電子輸送層としてAlqを100Åの厚さに形成した。前記電子輸送層上に電子注入層としてLiFを5Åの厚さに形成した。前記電子注入層上に第2電極であるAlを20Åの厚さに形成して、Agを70Åの厚さに形成した。前記Ag上に透過制御膜として酸化アルミニウム(Al)を1000Å厚さに形成した。前記透過制御膜上に金属膜として210Åの厚さを有する銀を形成した。
<実施形態7>
基板上に銀を1000Åの厚さに形成して、前記銀上に70Å厚さのITOを形成した。前記ITO上に正孔注入層としてIDEMITSU社のIDE406を250Åの厚さに形成して、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてIDEMITSU社のIDE320を150Åの厚さに形成した。前記正孔輸送層上にホスト物質としてIDEMITSU社のBH215、ドーパント物質としてIDEMITSU社のBD052を1%含んだブルー発光層を80Åの厚さに形成して、前記ブルー発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてUDC社のGD33を7%含んだグリーン発光層を100Åの厚さに形成した。また前記グリーン発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてコビオン(COVION)社のTER004を12%含んだレッド発光層を120Åの厚さに形成した。前記レッド発光層上に正孔抑制層としてUDC社のBalqを50Åの厚さに形成して、前記正孔抑制層上に電子輸送層としてAlqを100Åの厚さに形成した。前記電子輸送層上に電子注入層としてLiFを5Åの厚さに形成した。前記電子注入層上に第2電極であるAlを20Åの厚さに形成して、Agを70Åの厚さに形成した。前記Ag上に透過制御膜としてフッ化マグネシウム(MgF)を1050Å厚さに形成した。前記透過制御膜上に金属膜として90Åの厚さを有する銀を形成した。
<実施形態8>
基板上に銀を1000Åの厚さに形成して、前記銀上に70Å厚さのITOを形成した。前記ITO上に正孔注入層としてIDEMITSU社のIDE406を250Åの厚さに形成して、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてIDEMITSU社のIDE320を150Åの厚さに形成した。前記正孔輸送層上にホスト物質としてIDEMITSU社のBH215、ドーパント物質としてIDEMITSU社のBD052を1%含んだブルー発光層を80Åの厚さに形成して、前記ブルー発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてUDC社のGD33を7%含んだグリーン発光層を100Åの厚さに形成した。また前記グリーン発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてコビオン(COVION)社のTER004を12%含んだレッド発光層を120Åの厚さに形成した。前記レッド発光層上に正孔抑制層としてUDC社のBalqを50Åの厚さに形成して、前記正孔抑制層上に電子輸送層としてAlqを100Åの厚さに形成した。前記電子輸送層上に電子注入層としてLiFを5Åの厚さに形成した。前記電子注入層上に第2電極であるAlを20Åの厚さに形成して、Agを70Åの厚さに形成した。前記Ag上に透過制御膜としてフッ化マグネシウム(MgF)を1034Å厚さに形成した。前記透過制御膜上に金属膜として90Åの厚さを有する銀を形成した。
<実施形態9>
基板上に銀を1000Åの厚さに形成して、前記銀上に70Å厚さのITOを形成した。前記ITO上に正孔注入層としてIDEMITSU社のIDE406を250Åの厚さに形成して、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてIDEMITSU社のIDE320を150Åの厚さに形成した。前記正孔輸送層上にホスト物質としてIDEMITSU社のBH215、ドーパント物質としてIDEMITSU社のBD052を1%含んだブルー発光層を80Åの厚さに形成して、前記ブルー発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてUDC社のGD33を7%含んだグリーン発光層を100Åの厚さに形成した。また前記グリーン発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてコビオン(COVION)社のTER004を12%含んだレッド発光層を120Åの厚さに形成した。前記レッド発光層上に正孔抑制層としてUDC社のBalqを50Åの厚さに形成して、前記正孔抑制層上に電子輸送層としてAlqを100Åの厚さに形成した。前記電子輸送層上に電子注入層としてLiFを5Åの厚さに形成した。前記電子注入層上に第2電極であるAlを20Åの厚さに形成して、Agを70Åの厚さに形成した。前記Ag上に透過制御膜としてフッ化マグネシウム(MgF)を1550Å厚さに形成した。前記透過制御膜上に金属膜として90Åの厚さを有する銀を形成した。
<実施形態10>
基板上に銀を1000Åの厚さに形成して、前記銀上に70Å厚さのITOを形成した。前記ITO上に正孔注入層としてIDEMITSU社のIDE406を250Åの厚さに形成して、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてIDEMITSU社のIDE320を150Åの厚さに形成した。前記正孔輸送層上にホスト物質としてIDEMITSU社のBH215、ドーパント物質としてIDEMITSU社のBD052を1%含んだブルー発光層を80Åの厚さに形成して、前記ブルー発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてUDC社のGD33を7%含んだグリーン発光層を100Åの厚さに形成した。また前記グリーン発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてコビオン(COVION)社のTER004を12%含んだレッド発光層を120Åの厚さに形成した。前記レッド発光層上に正孔抑制層としてUDC社のBalqを50Åの厚さに形成して、前記正孔抑制層上に電子輸送層としてAlqを100Åの厚さに形成した。前記電子輸送層上に電子注入層としてLiFを5Åの厚さに形成した。前記電子注入層上に第2電極であるAlを20Åの厚さに形成して、Agを70Åの厚さに形成した。前記Ag上に透過制御膜としてセレニウム亜鉛(ZnSe)を200Å厚さに形成した。前記透過制御膜上に金属膜として90Åの厚さを有する銀を形成した。
<実施形態11>
基板上に銀を1000Åの厚さに形成して、前記銀上に70Å厚さのITOを形成した。前記ITO上に正孔注入層としてIDEMITSU社のIDE406を250Åの厚さに形成して、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてIDEMITSU社のIDE320を150Åの厚さに形成した。前記正孔輸送層上にホスト物質としてIDEMITSU社のBH215、ドーパント物質としてIDEMITSU社のBD052を1%含んだブルー発光層を80Åの厚さに形成して、前記ブルー発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてUDC社のGD33を7%含んだグリーン発光層を100Åの厚さに形成した。また前記グリーン発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてコビオン(COVION)社のTER004を12%含んだレッド発光層を120Åの厚さに形成した。前記レッド発光層上に正孔抑制層としてUDC社のBalqを50Åの厚さに形成して、前記正孔抑制層上に電子輸送層としてAlqを100Åの厚さに形成した。前記電子輸送層上に電子注入層としてLiFを5Åの厚さに形成した。前記電子注入層上に第2電極であるAlを20Åの厚さに形成して、Agを70Åの厚さに形成した。前記Ag上に透過制御膜としてセレニウム亜鉛(ZnSe)を400Å厚さに形成した。前記透過制御膜上に金属膜として90Åの厚さを有する銀を形成した。
<実施形態12>
基板上に銀を1000Åの厚さに形成して、前記銀上に70Å厚さのITOを形成した。前記ITO上に正孔注入層としてIDEMITSU社のIDE406を250Åの厚さに形成して、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてIDEMITSU社のIDE320を150Åの厚さに形成した。前記正孔輸送層上にホスト物質としてIDEMITSU社のBH215、ドーパント物質としてIDEMITSU社のBD052を1%含んだブルー発光層を80Åの厚さに形成して、前記ブルー発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてUDC社のGD33を7%含んだグリーン発光層を100Åの厚さに形成した。また前記グリーン発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてコビオン(COVION)社のTER004を12%含んだレッド発光層を120Åの厚さに形成した。前記レッド発光層上に正孔抑制層としてUDC社のBalqを50Åの厚さに形成して、前記正孔抑制層上に電子輸送層としてAlqを100Åの厚さに形成した。前記電子輸送層上に電子注入層としてLiFを5Åの厚さに形成した。前記電子注入層上に第2電極であるAlを20Åの厚さに形成して、Agを70Åの厚さに形成した。前記Ag上に透過制御膜としてセレニウム亜鉛(ZnSe)を620Å厚さに形成した。前記透過制御膜上に金属膜として90Åの厚さを有する銀を形成した。
<比較例1>
基板上に銀を1000Åの厚さに形成して、前記銀上に70Å厚さのITOを形成した。前記ITO上に正孔注入層としてIDEMITSU社のIDE406を250Åの厚さに形成して、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてIDEMITSU社のIDE320を150Åの厚さに形成した。前記正孔輸送層上にホスト物質としてIDEMITSU社のBH215、ドーパント物質としてIDEMITSU社のBD052を1%含んだブルー発光層を80Åの厚さに形成して、前記ブルー発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてUDC社のGD33を7%含んだグリーン発光層を100Åの厚さに形成した。また前記グリーン発光層上にホスト物質としてUDC社のCBP、ドーパント物質としてコビオン(COVION)社のTER004を12%含んだレッド発光層を120Åの厚さに形成した。前記レッド発光層上に正孔抑制層としてUDC社のBalqを50Åの厚さに形成して、前記正孔抑制層上に電子輸送層としてAlqを100Åの厚さに形成した。前記電子輸送層上に電子注入層としてLiFを5Åの厚さに形成した。前記電子注入層上に第2電極であるAlを20Åの厚さに形成して、Agを70Åの厚さに形成した。前記Ag上に透過制御膜として酸化アルミニウム(Al)を1000Å厚さに形成した。
図3は<実施形態1>の透過スペクトラムを示したグラフであって、x軸は波長(単位:nm)、y軸は透過率(単位:%)を示す。
図3を参照すると、<実施形態1>は450nmで透過率が0.4を示しつつ上昇して550nmで0.6の透過率を示す。また550nmでは450〜500nmよりさらに上昇して600nmで最大透過率である0.7を示す。また600〜650nmで透過率が0.7から0.6に緩やかに減少する。このように<実施形態1>は可視光線波長帯域で0.4〜0.7%の透過率を示す。ここで<実施形態1>の透過制御膜の屈折率は1.75であるので、光学厚さは1575Åであって、金属膜の反射率は24.3%である。
図4は<実施形態2>の透過スペクトラムを示したグラフであって、x軸は波長(単位:nm)、y軸は透過率(単位:%)を示す。
図4を参照すると、<実施形態2>は大体470nmで透過率が大体0.65と最大を示して、470nmを起点に透過率が減少して500〜650nmでは0.6程度の透過率を示す。このように<実施形態2>は可視光線波長帯域である450〜650nmで安定的な透過率を示す。ここで<実施形態2>の透過制御膜の屈折率は1.75であるので、光学厚さは1750Åであって、金属膜の反射率は24.3%である。
図5は<実施形態3>の透過スペクトラムを示したグラフであって、x軸は波長(単位:nm)、y軸は透過率(単位:%)を示す。
図5を参照すると、450〜550nmで最大透過率である0.8を示し、550〜650nmで透過率が急激に減少して600〜650nmで透過率が0.5の透過率を示す。このように<実施形態3>の透過率は可視光線帯域で透過率が0.8から0.5に減少する変化がある。ここで<実施形態3>の透過制御膜の屈折率は1.75であるので、光学厚さは1925Åであって、金属膜の反射率は24.3%である。
このように<実施形態1>、<実施形態2>及び<実施形態3>の基準透過率は<実施形態2>で具現する0.6である。<実施形態1>及び<実施形態3>の透過率は全て0.3以上であるので、本発明の透過制御膜及び金属膜の基準に適当なことが分かる。
図6は<実施形態1>のELスペクトラムを示したグラフであって、図7は<実施形態2>のELスペクトラムを示したグラフである。また図8は<実施形態3>のELスペクトラムを示したグラフであって、図9は<比較例1>のELスペクトラムを示したグラフである。x軸は波長(単位:nm)であって、y軸は強度(a.u.:arbitrary unit)を示す。
図6を参照すると、ブルーピークは波長領域424〜468nmで最大ピークを示しており、強度は大体0.4であることが分かる。グリーンピークは波長領域512〜556nmで最大ピークを示しており、強度は大体0.8であることが分かる。またレッドピークは波長領域600〜644nmで最大ピークを示しており、強度は大体1であることが分かる。ここで<実施形態1>の透過制御膜の屈折率は1.75であるので、光学厚さは1575Åであって、金属膜の反射率は24.3%である。
図7を参照すると、ブルーピークは波長領域424〜468nmで最大ピークを示しており、強度は大体0.6であることが分かる。グリーンピークは波長領域512〜556nmで最大ピークを示しており、強度は0.9であることが分かる。またレッドピークは波長領域600〜644nmで最大ピークを示しており、強度は大体0.1を示す。ここで<実施形態2>の透過制御膜の屈折率は1.75であるので、光学厚さは1750Åであって、金属膜の反射率は24.3%である。
図8を参照すると、ブルーピークは波長領域424〜468nmで若干のショルダーが現われ、強度は大体0.45である。グリーンピークは波長領域512nmで最大ピークを示しており、強度は大体1である。またレッドピークは波長領域600〜644nmで最大ピークを示しており、強度は大体0.8である。ここで<実施形態3>の透過制御膜の屈折率は1.75であるので、光学厚さは1925Åであって、金属膜の反射率は24.3%である。
図9を参照すると、ブルーピークは波長領域424〜468nmで最大ピークを示しており、強度は大体0.3である。グリーンピークは波長領域512〜556nmで最大ピークを示しており、強度は大体1である。またレッドピークは波長領域600〜644nmで最大ピークを示しており、強度は大体0.7である。ここで<比較例1>の透過制御膜の屈折率は1.75であって、光学厚さは1075Åである。
このように<比較例1>に比べて<実施形態1>、<実施形態2>及び<実施形態3>のブルー、グリーン及びレッドピークが均一に具現されることが分かる。また<実施形態1>、<実施形態2>または<実施形態3>の中では<実施形態2>のブルー、グリーン及びレッドピークが最も均一に具現されることが分かる。
表1は<実施形態2>及び<比較例1>の色座標を比較した表である。
Figure 0005126828
表1を参照すると、<実施形態2>の色座標が<比較例1>の色座標に比べてy色座標は優秀であるが、x色座標は<比較例1>がさらに優秀である。しかし、色座標は(0.31、0.31)に近いほどホワイト特性が良いので、全体的には<実施形態2>が<比較例1>より優秀なことが分かる。
図10は<実施形態4>、<実施形態5>及び<実施形態6>の透過スペクトラムを示したグラフである。x軸は波長(単位:nm)、y軸は透過率(単位:%)を示す。
図10を参照すると、<実施形態4>の波長帯域450〜650nmで透過率が0.3〜0.9を示し、最大ピークは波長帯域500〜550nmで示し、透過率は0.9である。<実施形態5>は波長帯域450〜650nmで大体0.6内外に緩やかな透過率を有する。また<実施形態6>は波長帯域450〜650nmで0.3〜0.7の偏差がある透過率を示す。
このように<実施形態5>の透過率が大体0.6付近で透過スペクトラムが平たくなることが分かる。この時の透過率を基準透過率と言っており、この基準透過率の1/2である透過率0.3以上に<実施形態4>、<実施形態5>及び<実施形態6>の透過スペクトラムが位置することが分かる。ここで、<実施形態4>、<実施形態5>及び<実施形態6>透過制御膜の屈折率は1.75であり、光学厚さは1750Åである。また<実施形態4>の金属膜の反射率は4.3%、<実施形態5>の反射率は24.3%及び<実施形態6>の反射率は48.3%である。
図11は<実施形態7>、<実施形態8>及び<実施形態9>の透過スペクトラムを示したグラフである。x軸は波長(単位:nm)、y軸は透過率(単位:%)を示す。
図11を参照すると、<実施形態7>は波長領域450〜650nmで透過率が0.3〜0.9となって多少偏差があり、550〜600nmで最大ピークを示しており、透過率は0.9である。また<実施形態8>は波長領域450〜650nmで0.6程度の一定な透過率を示す。また<実施形態9>は波長領域450〜650nmで透過率が大体0.3〜0.9で多少偏差があって、550nmで最大ピークを示しており、透過率は0.9である。
<実施形態7>、<実施形態8>及び<実施形態9>の透過制御膜で用いたフッ化マグネシウム(MgF)は屈折率が1.38であるので、<実施形態7>の光学厚さは1450Å、<実施形態8>の光学厚さは1800Å、及び<実施形態9>の光学厚さは2140Åであることが分かる。また<実施形態7>、<実施形態8>及び<実施形態9>の金属膜の反射率は24.3%である。
また<実施形態8>の透過スペクトラムで透過率が大体0.6程度である時、平たくなって、これを基準透過率という。<実施形態8>及び<実施形態9>の透過スペクトラム基準透過率の1/2である0.3以上に透過率が位置するので、本願発明の透過制御膜及び金属膜の基準に適当なことが分かる。
図12は<実施形態10>、<実施形態11>及び<実施形態12>の透過スペクトラムを示したグラフである。x軸は波長(単位:nm)、y軸は透過率(単位:%)を示す。
図12を参照すると、<実施形態10>は波長領域450〜650nmで透過率は0.3〜0.9で多少偏差があり、550〜600nmで最大ピークを示しており、透過率は0.9である。また<実施形態11>は波長領域450〜650nmで0.6程度の一定な透過率を示す。また<実施形態12>は波長領域450〜650nmで透過率が大体0.3〜0.9で多少偏差があって、450〜500nmで最大ピークを示しており、透過率は大体1である。
<実施形態10>、<実施形態11>及び<実施形態12>の透過制御膜で用いたセレニウム亜鉛(ZnSe)は屈折率が2.6であるので、<実施形態10>の光学厚さは520Å、<実施形態11>の光学厚さは1040Å及び<実施形態12>の光学厚さは1610Åであることが分かる。また<実施形態10>、<実施形態11>及び<実施形態12>の金属膜の反射率は24.3%である。
また<実施形態11>の透過スペクトラムが透過率が大体0.6程度である時、平たくなって、これを基準透過率という。<実施形態10>及び<実施形態12>の透過スペクトラムが基準透過率の1/2である0.3以上に透過率が位置するので、本願発明の透過制御膜及び金属膜の基準に適当なことが分かる。
本発明は透過制御膜及び金属膜を第2電極上に順次に位置させることによって、可視光線波長帯域で透過率がほとんど同じであって白色光を具現することができる有機電界発光素子を提供することができる。また共振効果を抑制することができ、輝度が向上される有機電界発光素子を提供することができる。
本発明を特定の望ましい実施形態に関連して示して説明したが、本発明がそれに限定されるのではなくて、特許請求範囲により提供される本発明の精神や分野を逸脱しない限度内で本発明を多様に改造及び変化することができるということを、当業界で通常の知識を有する者は容易に理解することができる。
従来の前面発光型有機電界発光素子の断面図。 本発明の一実施形態による有機電界発光素子の断面図。 <実施形態1>の透過スペクトラムを示したグラフ。 <実施形態2>の透過スペクトラムを示したグラフ。 <実施形態3>の透過スペクトラムを示したグラフ。 <実施形態1>のELスペクトラムを示したグラフ。 <実施形態2>のELスペクトラムを示したグラフ。 <実施形態3>のELスペクトラムを示したグラフ。 <比較例1>のELスペクトラムを示したグラフ。 <実施形態4>、<実施形態5>及び<実施形態6>の透過スペクトラムを示したグラフ。 <実施形態7>、<実施形態8>及び<実施形態9>の透過スペクトラムを示したグラフ。 <実施形態10>、<実施形態11>及び<実施形態12>の透過スペクトラムを示したグラフ。
符号の説明
100、200 基板
110、210 第1電極
120、220 有機膜層
130、230 第2電極
240 透過制御膜
250 金属膜

Claims (11)

  1. 基板と;
    前記基板上に位置して、反射膜を含む第1電極と;
    前記第1電極上に位置して、白色発光層を含む有機膜層と;
    前記有機膜層上に位置する第2電極と;
    前記第2電極上に位置する透過制御膜(TCL:Transmittance Controlled Layer);及び
    前記透過制御膜上に位置する金属膜を含み、
    前記透過制御膜の光学厚さは520〜2140Åであり、
    前記金属膜の反射率は4.3〜48.3%であり、
    前記透過制御膜がAl 、MgF 、ZnS、ZnSe、TeO 、ZrO 、アリーレンジアミン(arylenediamine)誘導体、トリアミン(triamine)誘導体、CBPまたはアルミニウムキノリン(Alq )複合体で構成された物質のうちでいずれか一つを含むことを特徴とする有機電界発光素子。
  2. 前記反射膜はアルミニウム、銀またはこれらの合金のうちからいずれか一つを含むことを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
  3. 前記白色発光層は単一層または多重層であることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
  4. 前記金属膜はマグネシウム、銀、カルシウム、マグネシウム−銀合金(MgAg)、マグネシウム−カルシウム合金(MgCa)、アルミニウム−銀合金(AlAg)またはイッテルビウム−銀合金(YbAg)のうちからいずれか一つを含むことを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
  5. 前記有機電界発光素子は前記金属膜上に保護層またはカラーフィルター層をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
  6. 前記多重層はオレンジ−レッド発光層とブルー発光層を含むことを特徴とする請求項3に記載の有機電界発光素子。
  7. 前記多重層はブルー発光層、グリーン発光層及びレッド発光層を含むことを特徴とする請求項3に記載の有機電界発光素子。
  8. 基板を提供して、
    前記基板上に反射膜を含む第1電極を形成して、
    前記第1電極上に白色発光層を含む有機膜層を形成して、
    前記第1有機膜層上に第2電極を形成して、
    前記第2電極上に透過制御膜(TCL)を形成して、
    前記透過制御膜上に金属膜を形成し、
    前記透過制御膜の光学厚さは520〜2140Åであり、
    前記金属膜の反射率は4.3〜48.3%であり、
    前記透過制御膜がAl 、MgF 、ZnS、ZnSe、TeO 、ZrO 、アリーレンジアミン(arylenediamine)誘導体、トリアミン(triamine)誘導体、CBPまたはアルミニウムキノリン(Alq )複合体で構成された物質のうちでいずれか一つを含むことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
  9. 前記有機膜層は真空蒸着法、インクジェットプリンティング法またはレーザー熱転写法のうちからいずれか一つを利用して形成することを特徴とする請求項に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  10. 前記透過制御膜は真空蒸着法またはリソグラフィ法を利用して形成することを特徴とする請求項に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  11. 前記金属膜は真空蒸着法またはスパッタリング法を利用して形成することを特徴とする請求項に記載の有機電界発光素子の製造方法。
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