(57)【要約】 【課題】ナノドットを有する有機発光ダイオード装置とその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のナノドットを有する有機発光ダイオード装置は、基板、第１導電層、第１補助発光層、発光層、第２補助発光層と、第２導電層とを含む。その製造方法は、表面官能基を有するナノドットで、装置の発光層、第１補助発光層または第２補助発光層にて、ドーピングし、層状発光構造を組成する。ナノドットをドーピングして使用するのは、装置の性能を強化できる。【選択図】  図１２
2010103534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成する第１導電層と、
前記第１導電層の上方に形成する第１補助発光層と、
前記第１補助発光層の上方に形成する発光層と、
前記発光層の上方に形成する第２補助発光層と、
前記第２補助発光層の上方に形成する第２導電層と、
を含む、ナノドットを有する有機発光ダイオード装置において、
表面官能基を持つナノドットで、前記ナノドットを有する有機発光ダイオード装置の前記発光層、前記第１補助発光層または、前記第２補助発光層にて、ドーピングされることを特徴とするナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
【請求項２】
前記ナノドットの化学式は、ＭｘＯｙＲｚであることを特徴とする請求項1に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
（式中、Ｍは、金属、遷移金属、半金属または金属合金であり、Ｏは、酸素原子であり、Ｒは、有機物質である。）
【請求項３】
前記金属は、アルミ（Ａｌ）、錫（Ｓｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）と、カルシウム（Ｃａ）から構成するグループのいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
【請求項４】
前記遷移金属は、チタニウム（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、と鉄（Ｆｅ）から構成するグループのいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
【請求項５】
前記半金属はシリコン（Ｓｉ）であることを特徴とする請求項２に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
【請求項６】
前記有機物質は、アミン基（Ａｍｉｎｅ）、アルキル基（Ａｌｋｙｌ）、アルケン基（Ａｌｋｅｎｅ）と、ヒドロキシ基（Ｈｙｄｏｒｘｙ）より組成されるグループのいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
【請求項７】
電気泳動光散乱（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ  ｌｉｇｈｔ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）で測定したところ、前記ナノドットの表面電荷は＋１〜＋２００ｍＶであることを特徴とする請求項１に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
【請求項８】
電気泳動光散乱で測定したところ、前記ナノドットの表面電荷は−１〜−２００ｍＶであることを特徴とする請求項１に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
【請求項９】
前記ナノドットのドーパントの重量パーセント濃度は０．１〜１５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
【請求項１０】
前記ナノドットの粒径の範囲は１〜３０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
【請求項１１】
前記基板は、透明基板であることを特徴とする請求項１に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
【請求項１２】
前記透明基板は、ガラス基板または高分子基板であることを特徴とする請求項１１に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
【請求項１３】
前記発光層は、蛍光または燐光発光材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
【請求項１４】
前記発光層は、蛍光または燐光発光材料を同時に使用できることを特徴とする請求項１に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
【請求項１５】
前記第１補助発光層は、キャリア注入層、キャリア輸送層、キャリアブロック層、または励起子局限層を含むことを特徴とする請求項１に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
【請求項１６】
前記第２補助発光層は、キャリア注入層、キャリア輸送層、キャリアブロック層、または励起子局限層を含むことを特徴とする請求項１に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置。
【請求項１７】
基板を提供するステップと、
第１導電層を前記基板の上方に形成するステップと、
第１補助発光層を前記第１導電層の上方に形成するステップと、
発光層を前記第１補助発光層の上方に形成するステップと、
第２補助発光層を前記発光層の上方に形成するステップと、
第２導電層を前記第２補助発光層の上方に形成して組成するステップと、
を含む、ナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法において、
前記ナノドットドーパントの有機発光ダイオード装置の前記発光層、前記第１補助発光層または前記第２補助発光層において、表面官能基を持つナノドットをドーピングされることを特徴とするナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項１８】
前記ナノドットの化学式は、ＭｘＯｙＲｚであることを特徴とする請求項１７に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
（式中、Ｍは、金属、遷移金属、半金属または金属合金であり、Ｏは、酸素原子であり、Ｒは、有機物質である。）
【請求項１９】
前記金属は、アルミ（Ａｌ）、錫（Ｓｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）と、カルシウム（Ｃａ）から構成するグループのいずれかであることを特徴とする請求項１８に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項２０】
前記遷移金属は、チタニウム（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、と鉄（Ｆｅ）から構成するグループのいずれかであることを特徴とする請求項１８に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項２１】
前記半金属はシリコン（Ｓｉ）であることを特徴とする請求項１８に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項２２】
前記有機物質は、アミン基（Ａｍｉｎｅ）、アルキル基（Ａｌｋｙｌ）、アルケン基（Ａｌｋｅｎｅ）と、ヒドロキシ基（Ｈｙｄｏｒｘｙ）より組成されるグループのいずれかであることを特徴とする請求項１８に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項２３】
電気泳動光散乱（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ  ｌｉｇｈｔ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）で測定したところ、前記ナノドットの表面電荷は＋１〜＋２００ｍＶであることを特徴とする請求項１７に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項２４】
電気泳動光散乱で測定したところ、前記ナノドットの表面電荷は−１〜−２００ｍＶであることを特徴とする請求項１７に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項２５】
前記ナノドットのドーパントの重量パーセント濃度は０．１〜１５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１７に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項２６】
前記ナノドットの粒径の範囲は１〜３０ｎｍであることを特徴とする請求項１７に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項２７】
前記基板は、透明基板であることを特徴とする請求項１７に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項２８】
前記透明基板は、ガラス基板または高分子基板であることを特徴とする請求項２７に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項２９】
前記発光層は、蛍光または燐光発光材料を含むことを特徴とする請求項１７に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項３０】
前記発光層は、蛍光または燐光発光材料を同時に使用できることを特徴とする請求項１７に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項３１】
前記第１補助発光層は、キャリア注入層、キャリア輸送層、キャリアブロック層、または励起子局限層を含むことを特徴とする請求項１７に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項３２】
前記第２補助発光層は、キャリア注入層、キャリア輸送層、キャリアブロック層、または励起子局限層を含むことを特徴とする請求項１７に記載のナノドットを有する有機発光ダイオード装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種のナノドットを有する有機発光ダイオード装置とその製造方法に関し、特に、表面官能基を有するナノドットで、装置の発光層、第１補助発光層、または第２補助発光層にドーピングすることにより、層状発光構造を組成するナノドットを有する有機発光ダイオード装置とその製造方法に関する。ナノドットを使用してドーピングする手段により、この装置の性能を強化できる。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネセンスディスプレイ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ，  Ｏｒｇａｎｉｃ  ＥＬ  Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ，ＯＬＥＤ）とも称するものは、１９８７年にコダック（Ｋｏｄａｋ）社のＣ．  Ｗ．  Ｔａｎｇ氏とＳ．Ａ．  ＶａｎＳｌｙｋらによって、真空蒸着法を使用する製造法が発明された。正孔輸送材料及び電子輸送材料を、それぞれ透明の酸化インジウム錫（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ，ＩＴＯと略する）付きガラスに蒸着して被覆し、その後、一つの金属電極を蒸着して自発光型のＯＬＥＤ装置が形成される。高輝度、速い応答速度、軽薄短小、フルカラー、広い視野角、液晶ディスプレイ用背光板が不要で、また低消費灯源と消費電量であることから、新世代の表示装置となっている。
【０００３】
図１は、公知技術に係るＯＬＥＤ装置の構造断面図である。この図を参照し、開示されるＯＬＥＤ装置の構造は、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｋｏｄａｋ  ＣｏｍｐａｎｙのＳｔｅｖｅｎ  Ａ．  Ｖａｎｓｌｙｋｅらが１９９１年に、米国特許第５０６１５６９号（特許文献１）に開示されている。この実施例において、ＯＬＥＤ装置の構造は、下から上の順に、透明基板１１、透明の陽極１２（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ，ＩＴＯ）、正孔輸送層１３（Ｈｏｌｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ  Ｌａｙｅｒ，  ＨＴＬ）、有機発光層１４（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｙｅｒ，  ＥＬ）、電子輸送層１５（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ  Ｌａｙｅｒ，  ＥＴＬ）、電子注入層１６（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ，  ＥＩＬ）と、金属陰極１７とを含む。順方向バイアスの電圧を印加すると、陽極１２より正孔１３０１が注入され、陰極１７より電子１５０１が注入される。印加電界の電位差によって、電子１５０１と正孔１３０１が薄膜内部に移動し、有機発光層１４において再結合（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）する。一部の電子と正孔が結合することによって放出されたエネルギーは、有機発光層１４の発光分子を励起し、励起状態となる。発光分子は励起状態から基底状態に減衰となる際に、一定比例のエネルギーが光子の形式に変換され、発光する。その放出された光が有機エレクトロルミネセンスである。
【０００４】
なお、図２は、Ｃ．  Ｈ．  ＣｈｅｎらがＡｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ第８５巻、第３３０１頁（２００４）（非特許文献１）にて、ドーピング式ＯＬＥＤ装置が開示されている。このＯＬＥＤ装置の構造において、下から上の順に、透明基板１８、透明陽極１９（第１導電層）、正孔注入層２０、正孔輸送層２１、染料ドーパントを有する発光層２２、電子輸送層２３、電子注入層２４と、金属陰極２５（第２導電層）からなる構造も有機エレクトロルミネセンスを放出できる。
【０００５】
また、図３は、公知技術に係るＯＬＥＤ装置の構造断面図である。この図を参照し、この構造はコダック（Ｋｏｄａｋ）社のＰｒａｎａｂ  Ｋ．  Ｒａｙｃｈａｕｄｈｕｒｉが２００２年に、台湾特許第４９７２８３号（特許文献２）にて、開示されている。この実施例において、ＯＬＥＤ装置の構造は、下から上の順に、透明基板２６、透明陽極２７（第１導電層）、正孔注入層２８、正孔輸送層２９、発光層３０、電子輸送層３１、バッファー層イ３２、バッファー層ロ３３と、金属陰極３４（第２導電層）とを含む。なお、バッファー層イはアルカリ性のハロゲン化合物であり、バッファー層ロは、フタロシアニンである。順方向バイアスの電圧を印加すると、正孔と電子が発光層３０にて、再結合することによって、有機エレクトロルミネセンスを放出できる。
【０００６】
さらに、図４は、公知技術に係る別のＯＬＥＤ装置の構造断面図である。この図を参照し、この構造は、ＡＧＦＡ  Ｇｅｖａｅｒｔ社のＨｉｅｒｏｎｙｍｕｓ  Ａｎｄｒｉｅｓｓｅｎらが２００３年に、米国特許第６６０２７３１号（特許文献３）にて、開示されている。この実施例において、ＯＬＥＤ装置の構造は、下から上の順に、透明基板３５、透明陽極３６（第１導電層）、発光層３７と、金属陰極３８（第２導電層）とを含む。また、発光層は無機量子ドットＣｕＳとＺｎＳとの組成で、エレクトロルミネセンスを放出できる。順方向バイアスの電圧を印加すると、正孔と電子が発光層３７にて、再結合することによって、エレクトロルミネセンスを放出できる。
【０００７】
さらに、図５は、公知技術に係るさらに別のＯＬＥＤ装置の構造断面図である。この図を参照し、この構造は、Ｄｉｅｔｒｉｃｈ  Ｂｅｒｔｒａｍらが２００６年に、米国特許出願公開第２００６／０１７０３３１  Ａ１号明細書（特許文献４）にて、開示されている。この実施例において、ＯＬＥＤ装置の構造は、下から上の順に、透明基板３９、透明陽極４０（第１導電層）、発光層４１と、金属陰極４２（第２導電層）とを含む。なお、発光層は無機複合量子ドットＣｄＳｅ／ＣｄＳから組成し、ＣｄＳは量子ドットの中核となり、ＣｄＳｅはその周りの包囲層となる。順方向バイアスの電圧を印加すると、正孔と電子が発光層４１にて、再結合することによって、エレクトロルミネセンスを放出できる。
【０００８】
図６は、公知技術に係るＯＬＥＤ装置の構造断面図である。この図を参照し、この構造は、ゼネラルエレクトリック（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ）社のＡｎｉｌ  Ｒａｊ  Ｄｕｇｇａｌらが２００４年に、米国特許第６７７７７２４号（特許文献５）にて、開示されている。この実施例において、ＯＬＥＤ装置の構造は、下から上の順に、透明基板４３、透明陽極４４（第１導電層）、発光層４５と、金属陰極４６（第２導電層）とを含む。また、発光層は有機と無機の複合量子ドットとを有し、有機材料への均整に分散させる。各有機と無機の複合量子ドットは、（Ｙ１−ｘ−ｙＧｄｘＣｅｙ）Ａｌ５Ｏ１２、（Ｙ１−ｘＧｅｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）Ｏ１２、（Ｙ１−ｘ−ｙＧｄｘＣｅｙ）３（Ａｌ５−ｚＧａｚ）Ｏ１２または（Ｇｄ１−ｘＣｅｘ）Ｓｃ２Ａｌ３Ｏ１２とを含む。上記において、０?ｘ?１、０?ｙ?１、０?ｚ?５であり、かつｘ＋ｙ?１である。順方向バイアスの電圧を印加すると、正孔と電子が発光層４５にて、再結合することによって、エレクトロルミネセンスを放出できる。
【０００９】
図７は、公知技術に係るＯＬＥＤ装置の構造断面図である。この図を参照し、この構造は、Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ  Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社のＲａｆａｔ  Ａｔａ  Ｍｕｓｔａｆａ  Ｈｉｋｍｅｔらが２００４年に、米国特許出願公開第２００７／００７７５９４Ａ１号明細書（特許文献６）にて、開示されている。この実施例において、ＯＬＥＤ装置の構造は、下から上の順に、透明基板４７、透明陽極４８（第１導電層）、発光層４９と、金属陰極５０（第２導電層）とを含む。また、発光層は無機複合量子ドットを有し、高分子材料へ均整に分散させる。各無機複合量子ドットは、II−VI族半導体材料よりIII−V族半導体材料を被覆して組成する。順方向バイアスの電圧を印加すると、正孔と電子が発光層４９にて、再結合することによって、エレクトロルミネセンスを放出できる。
【００１０】
図８は、公知技術に係る別のＯＬＥＤ装置の構造断面図である。この図を参照し、この構造は、ザ・リージェンツ・オブ・ザ・ユニバーシティー・オブ・カリフォルニア（Ｔｈｅ  Ｒｅｇｅｎｔｓ  ｏｆ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）のＭｉｈｒｉ  Ｏｚｋａｎらが２００６年に、米国特許第７１３２７８７号（特許文献７）にて、開示されている。この実施例において、ＯＬＥＤ装置の構造は、下から上の順に、透明基板５１、透明陽極５２（第１導電層）、正孔輸送層５３、発光層５４と、電子輸送層５５と、金属陰極５６（第２導電層）とを含む。なお、発光層は無機量子ドットＣｄＳｅより組成し、エレクトロルミネセンスを放出できる。順方向バイアスの電圧を印加すると、正孔と電子が発光層５４にて、再結合することによって、エレクトロルミネセンスを放出できる。
【００１１】
図９は、公知技術に係るＯＬＥＤ装置の構造断面図である。この図を参照し、この構造は、Ｔ．  Ｈ．  Ｌｉｕらが２００６年に、台湾特許出願公開第２００６１８６６４号（特許文献８）にて、開示されている。このＯＬＥＤ装置の構造は、下から上の順に、透明基板５７、透明陽極５８（第１導電層）、正孔輸送層５９、発光層６０、電子輸送層６１、無機層６２と、金属陰極６３（第２導電層）とを含み、エレクトロルミネセンスを放出できる。
【００１２】
図１０は、公知技術に係る別のＯＬＥＤ装置の構造断面図である。この図を参照し、この構造は、国立清華大学のＪ．  Ｈ．  Ｊｏｕが２００６年に、台湾特許出願公開第２００６０８６１４号（特許文献９）にて、開示されている。この実施例において、このＯＬＥＤ装置の構造は、下から上の順に、透明基板６４、透明陽極６５（第１導電層）、正孔輸送層６６と、発光層６７と、電子輸送層６８と、金属陰極６９（第２導電層）とを含む。また、この発光層６７において、複数の有機と無機の複合量子ドットを有し、高分子材料へ均整に分散させる。さらに、各有機と無機の複合量子ドットにおいては、ＺｎＸ（Ｘは、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅおよびその組合せ物質より組み合わせたグループから選択できるものである。）量子ドットと有機分子とを含み、この有機分子によって、量子ドットの表面を被覆する。順方向バイアスの電圧を印加すると、陽極６５より正孔が注入され、陰極６９より電子が注入される。印加電場の電位差によって、電子と正孔が薄膜内部に移動し、有機発光層６７において再結合する。発光層における量子ドットは、電子と正孔の結合率を向上できるほか、エレクトロルミネセンスも放出することができる。
【００１３】
図１１は、公知技術に係るさらに別のＯＬＥＤ装置の構造断面図である。この図を参照し、この装置は、国立清華大学のＪ．  Ｈ．  Ｊｏｕが２００７年に、台湾特許出願公開第２００８５００４２号（特許文献１０）にて、開示されている。このＯＬＥＤ装置の構造は、下から上の順に、透明基板７０、透明陽極７１（第１導電層）、正孔輸送層７２、発光層７３、電子輸送層７４と、金属陰極７５（第２導電層）とを含む。また、正孔輸送層は、ナノドットを含み、正孔輸送材料へ均整に分散させ、またこのナノドットはゾルゲル法により合成する。その化学式は、ＭｘＯｙであり、その式において、Ｍは、金属でチタニウム（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）と、無機半金属のシリコン（Ｓｉ）であってもよい、Ｏは、酸素原子である。上記の製造手段は、有機発光ダイオード装置の効率が大幅に向上できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５０６１５６９号
【特許文献２】台湾特許第４９７２８３号
【特許文献３】米国特許第６６０２７３１号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００６／０１７０３３１  Ａ１号明細書
【特許文献５】米国特許第６７７７７２４号
【特許文献６】米国特許出願公開第２００７／００７７５９４Ａ１号明細書
【特許文献７】米国特許第７１３２７８７号
【特許文献８】台湾特許出願公開第２００６１８６６４号
【特許文献９】台湾特許出願公開第２００６０８６１４号
【特許文献１０】台湾特許出願公開第２００８５００４２号
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Ｃ．  Ｈ．  Ｃｈｅｎ，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ第８５巻、第３３０１頁（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明者は長年にわたる鋭意研究と数多くの実務経験に基づき、各方面の研究設計と課題研究を重ねた結果、本発明において、一種のゾルゲル法でナノドットを合成し、高性能の有機発光ダイオード装置とその製造方法を提供することによって、前述した期望の実現方式と根拠とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を鑑み、本発明の目的は、一種のナノドットを有する有機発光ダイオード装置とその製造方法を提供する。この有機発光ダイオード装置は、基板、第１導電層、第１補助発光層、発光層と、第２補助発光層と第２導電層とを含む。その製造方法は、表面官能基を有するナノドットで、装置の発光層、第１補助発光層または第２補助発光層にドーピングすることによって、層状発光構造を組成する。ナノドットをドーピングする手段により、装置の性能を強化できる。
【００１８】
前述した本発明の技術内容、特長および効果については、以下の参考図面に沿って実施例の詳細説明により明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】公知技術に係るＯＬＥＤ装置の構造断面図である。
【図２】公知技術に係る別のＯＬＥＤ装置の構造断面図である。
【図３】公知技術に係るＯＬＥＤ装置の構造断面図である。
【図４】公知技術に係る別のＯＬＥＤ装置の構造断面図である。
【図５】公知技術に係るさらに別のＯＬＥＤ装置の構造断面図である。
【図６】公知技術に係るＯＬＥＤ装置の構造断面図である。
【図７】公知技術に係るＯＬＥＤ装置の構造断面図である。
【図８】公知技術に係る別のＯＬＥＤ装置の構造断面図である。
【図９】公知技術に係るＯＬＥＤ装置の構造断面図である。
【図１０】公知技術に係る別のＯＬＥＤ装置の構造断面図である。
【図１１】公知技術に係るさらに別のＯＬＥＤ装置の構造断面図である。
【図１２】本発明に係るＯＬＥＤ装置の構造断面図およびそのエネルギー準位態様図。
【図１３】本発明に係るＯＬＥＤ装置の製造方法の流れ図である。
【図１４】本発明の好ましい実施形態に係るＯＬＥＤ装置の構造断面図およびそのエネルギー準位態様図。
【図１５】本発明の好ましい実施形態に係るＯＬＥＤ装置のエネルギー準位図。
【図１６】本発明の好ましい実施形態に係る別のＯＬＥＤ装置の構造断面図およびそのエネルギー準位態様図。
【図１７】本発明の好ましい実施形態に係る別のＯＬＥＤ装置のエネルギー準位図。
【図１８】従来技術による比較例に係るＯＬＥＤ装置の構造断面図およびそのエネルギー準位態様図。
【図１９】従来技術による比較例に係るＯＬＥＤ装置のエネルギー準位図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
前述した本発明の技術内容、特長および効果について、よりわかりやすくためには、以下本発明に係るナノドットを有する有機発光ダイオード装置とその製造方法に基づき、好ましい実施形態および実施例を挙げることにより、参考図面に沿って実施例の詳細説明により明らかになろう。なお、図面の説明において同一素子には同じ符号を付す。
【００２１】
図１２は、本発明の好ましい実施形態に係るＯＬＥＤ装置の構造断面図である。この図を参照し、このＯＬＥＤ構造は、下から上の順に、基板７６、第１導電層７７、ナノドットでドーピングされた第１補助発光層７８、染料ドーパントを有する発光層７９、第２補助発光層８０と、第２導電層８１とを含む。なお、第１導電層７７は、基板７６の上方に形成し、ナノドットでドーピングされた第１補助発光層７８を第１導電層７７の上方に形成する。発光層７９をナノドットでドーピングされた第１補助発光層７８の上方に形成し、第２補助発光層８０は発光層７９の上方に形成する。第２導電層８１は第２補助発光層８０の上方に形成する。
【００２２】
上述したとおり、染料ドーパントを有する発光層７９は、ホスト材料と一種以上のゲスト材料とを含み、これらの材料は、蛍光または燐光発光材料であってもよい。さらに、ナノドットでドーピングされた第１補助発光層７８は、表面官能基を有する高分子ナノドット（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｎａｎｏ−ｄｏｔ）と正孔輸送材料ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ(ポリ（３，４‐エチレンジオキシチオフェン）‐ポリ‐（スチレンスルホナート）)の複合物である。また、ナノドットの化学式はＭｘＯｙＲｚであり、その式において、Ｍは、金属、遷移金属、半金属または金属合金であり、Ｏは、酸素原子であり、Ｒは、有機物質である。金属は、アルミ（Ａｌ）、錫（Ｓｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）と、カルシウム（Ｃａ）より組成されるグループの中から選択できる。遷移金属は、チタニウム（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）と、鉄（Ｆｅ）より組成されるグループの中から選択できる。半金属は、シリコン（Ｓｉ）である。有機物質は、アミン基（Ａｍｉｎｅ）、アルキル基（Ａｌｋｙｌ）、アルケン基（Ａｌｋｅｎｅ）と、ヒドロキシ基（Ｈｙｄｏｒｘｙ）より組成されるグループの中から選択できる。このほか、電気泳動光散乱（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ  ｌｉｇｈｔ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）で測定したところ、ナノドットの表面電荷は＋１〜＋２００ｍＶまたは−１〜−２００ ｍＶの結果が得られており、ドーパントの重量パーセント濃度は０．１〜１５ ｗｔ％であり、粒径の範囲は１〜３０ ｎｍである。第２補助発光層８０は、電子輸送料と、電子注入材料とを含み、１，３，５−トリス（Ｎ−フェニル−ベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン（１，３，  ５−ｔｒｉｓ（Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌ−２−ｙｌ）ｂｅｎｚｅｎｅ  ，ＴＰＢｉ）、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙ  ｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ，Ａｌｑ３）などの電子輸送材料と、フッ化リチウム（Ｌｉｔｈｉｕｍ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ（ＬｉＦ））、フッ化セシウム（Ｃｅｓｉｕｍ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ  （ＣｓＦ））などの電子注入材料である。第２導電層８１は、通常、アルミ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ（Ａｌ））、銀（Ｓｉｌｖｅｒ （Ａｇ））などの導電材料である。基板７６は、通常、ガラス基板、プラスチック基板または金属基板である。第１導電層７７は、通常、酸化インジウム錫（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ，  ＩＴＯ）層または酸化インジウム亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ，  ＩＺＯ）層である。
【００２３】
本実施形態において、第１補助発光層は、キャリア注入層、キャリア輸送層、キャリアブロック層、または励起子局限層のいずれかである。
【００２４】
本実施形態において、第２補助発光層は、キャリア注入層、キャリア輸送層、キャリアブロック層、または励起子局限層のいずれかである。
【００２５】
図１３は、本発明に係るＯＬＥＤ装置の製造方法の流れ図である。この図を参照し、ＯＬＥＤ装置の製造方法は、以下のステップを含む。
【００２６】
ステップＳ８２：基板を提供する。
【００２７】
ステップＳ８３：第１導電層を基板の上方に形成する。
【００２８】
ステップＳ８４：ナノドットでドーピングされた第１補助発光層を第１導電層の上方に形成する。
【００２９】
ステップＳ８５：染料ドーパントを有する発光層をナノドットでドーピングされた第１補助発光層の上方に形成する。
【００３０】
ステップＳ８６：第２補助発光層を発光層の上方に形成する。
【００３１】
ステップＳ８７：第２導電層を第２補助発光層の上方に形成する。
【００３２】
なお、発光層の組成は、ホスト材料と一種以上のゲスト材とを含み、これらの材料は蛍光または燐光発光材料であってもよい。さらに、ナノドットでドーピングされた第１補助発光層は、表面官能基を有する高分子ナノドット（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｎｏｎｏｄｏｔ）と、正孔輸送材料ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの複合物を含む。なお、ナノドットの化学式はＭｘＯｙＲｚで示し、Ｍは、金属、遷移金属、半金属または金属合金であっでもよい。Ｏは、酸素原子であり、Ｒは、有機物質である。さらに、金属はアルミ（Ａｌ）、錫（Ｓｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）と、カルシウム（Ｃａ）より組成されるグループの中から選択できる。遷移金属は、チタニウム（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）と、鉄（Ｆｅ）より組成されるグループの中から選択できる。半金属は、シリコン（Ｓｉ）である。有機物質はアミン基（Ａｍｉｎｅ）、アルキル基（Ａｌｋｙｌ）、アルケン基（Ａｌｋｅｎｅ）と、ヒドロキシ基（Ｈｙｄｏｒｘｙ）より組成されるグループの中から選択できる。このほか、電気泳動光散乱（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ  ｌｉｇｈｔ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）で測定したところ、ナノドット表面電荷は＋１〜＋２００ｍＶまたは−１〜−２００ ｍＶの結果が得られており、ドーパントの重量パーセント濃度は０．１〜１５ ｗｔ％、粒径の範囲は１〜３０ ｎｍである。第２補助発光層は、電子輸送材料と電子注入材料であり、そのなか、ＴＰＢｉとＡｌｑ３などは電子輸送材料とし、ＬｉＦ、ＣｅＦなどでは電子注入材料とする。第２導電層は、ＡｌとＡｇなどの導電材料であり、基板は、ガラス基板、プラスチック基板または金属基板である。
【００３３】
以下の表１は、本発明に係わる実施例と比較例との発光効率の対照表であり、この表１を参照して説明する。
【実施例１】
【００３４】
実施例1は、本発明に基づき、作製されたＯＬＥＤ装置であり、この装置の構造は、図１４に示すようなものを参照して、そのエネルギー準位態様図は、図１５を参照する。この装置の製造過程は、以下の通りである。まず、ＩＴＯ透明の導電ガラスを洗浄剤、脱イオン水、アセトンとイソプロパノールの順に超音波振動洗浄を行い、オゾン処理する。それから、沸かした過酸化水素に置入して表面処理を行う。最後に、窒素流れで表面を乾燥させ、窒素グローブボックス（ｇｌｏｖｅ  ｂｏｘ）に置入して、スピンコートする。
【００３５】
表面官能基に陽電荷を帯びているナノドットでドーピングされた第１補助発光層９０と青色発光層９１ともスピンコート手段により、まず、3５ｎｍの厚さまでＩＴＯ透明の導電ガラス上に作製する。引き続きに、真空室に置入し、真空圧が１０−５トルに達した後に、熱蒸着方式により、３２ｎｍのＴＰＢｉと０．７ｎｍのＬｉＦの第２補助発光層９２及び１５０ ｎｍのアルミ電極９３(第２導電層)を順におって、ＩＴＯ透明の導電ガラスの上方に形成する。
【００３６】
ナノドットでドーピングされた第１補助発光層の材料選択に関しては、略１０ｎｍ大きさの表面官能基に陽電荷を帯びているナノドットに、適当な濃度の水相ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳをドーピングして補助発光材料とする。発光層においては、トルエンを溶剤とし、４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル（ＣＢＰ）を発光材料のホスト材料とし、１６ ｗｔ％の青色染料である（ビス（３，５−ジフルオロ−２−（２−ピリジル）−フェニル−（２−カルボキシピリジル）インジウムIII（ＦＩｒｐｉｃ）をドーピングして、発光層溶液を作製する。
【００３７】
表面官能基に陽電荷を帯びているナノドットでドーピングされた第１補助発光層を介して、正孔を有効にブロッキング（ｂｌｏｃｋｉｎｇ）し、電子−正孔の注入バランスと結合率を増加させ、さらに、装置の発光効率も大幅に向上できる。輝度が１００ ｃｄ／ｍ２である場合、ナノドットが適当にドーピングされた装置のエネルギー変換効率は、ドーピングされていないの１８ｌｍ／Ｗから３７ｌｍ／Ｗまでに増加し、増加率が１０５％となる。この青色発光装置において、ＣＩＥ色座標は（０．１８，０．３５）である。
【実施例２】
【００３８】
実施例２は、本発明に基づき、作製されたＯＬＥＤ装置であり、この装置の構造は、図１６に示すようなものを参照して、そのエネルギー準位態様図は、図１７を参照する。このＯＬＥＤ構造の表面官能基に陰電荷を帯びているナノドットでドーピングされた第１補助発光層９６において、略１０ｎｍ大きさの表面官能基に陰電荷を帯びているナノドットに、適当な濃度の水相ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳをドーピングして補助発光材料とする。
【００３９】
表面官能基に陰電荷を帯びているナノドットでドーピングされた第１補助発光層を介して、正孔を有効に捕獲（ｔｒａｐｐｉｎｇ）し、電子−正孔の注入バランスと結合率を増加させ、さらに、装置の発光効率も大幅に向上できる。輝度が１００ｃｄ／ｍ２である場合、ナノドットが適当にドーピングされた装置のエネルギー変換効率は、ドーピングされていないときの１８ｌｍ／Ｗから３１ｌｍ／Ｗまでに増加し、増加率が７２％となる。この青色発光装置において、ＣＩＥ色座標は（０．１８，０．３４）である。
【比較例】
【００４０】
比較例は従来技術に基づき、作製されたＯＬＥＤ装置であり、この装置の構造は、図１８に示すようなものを参照して。そのＯＬＥＤ装置の構造の第１補助発光層１０２の材料はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳである。この装置のエネルギー準位態様図は、図１９を参照する。本発明を応用された実施例１と比べれば、比較例で作製されたＯＬＥＤ装置の電子と正孔注入バランスと結合率とも完備性を欠くことから、表１に示す通りに、発光効率が大幅に低下されている。
【表１】
2010103534.tif 000003
【００４１】
本実施例において、第１補助発光層は、キャリア注入層、キャリア輸送層、キャリアブロック層、または励起子局限層のいずれかであること。
【００４２】
本実施例において、第２補助発光層は、キャリア注入層、キャリア輸送層、キャリアブロック層、または励起子局限層のいずれかであること。
【００４３】
以上は、本発明の好ましい実施形態および実施例であり、本発明の権利範囲に制限を加わるものではない。よって、本発明の権利範囲および明細書の内容による効果等の変化や変更はなお本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４４】
１１、１８、２６、３５、３９、４３、４７、５１、５７、６４、７０、７６、８８、９４、１００…基板。１２…陽極、１３、２１、２９、５３、５９、６６、７２…正孔輸送層、１４…有機発光層、１５、２３、３１、５５、６１、６８、７４…電子輸送層、１６、２４…電子注入層、１７…陰極、１９、２７、３６、４０、４４、４８、５２、５８、６５、７１、７７、８９、９５、１０１…第１導電層、２０、２８…正孔注入層、２２…染料ドーパントを有する発光層、２５、３４、３８、４２、４６、５０、５６、６３、６９、７５、８１、９３、９９、１０５…第２導電層、３０、３７、４１、４５、４９、５４、６０、６７、７３、７９、９１、９７、１０３…発光層、３２…バッファー層イ、３３…バッファー層ロ、６２…無機層、７８…ナノドットでドーピングされた第１補助発光層、１０２…ナノドットでドーピングされた第１補助発光層、８０、９２、９８、１０４…第２補助発光層、Ｓ８２〜Ｓ８７…各ステップ、９０…表面官能基に陽電荷を帯びているナノドットでドーピングされた第１補助発光層、９６…表面官能基に陰電荷を帯びているナノドットでドーピングされた第１補助発光層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010103534.tif 000013
【図１１】
2010103534.tif 000014
【図１２】
2010103534.tif 000015
【図１３】
2010103534.tif 000016
【図１４】
2010103534.tif 000017
【図１５】
2010103534.tif 000018
【図１６】
2010103534.tif 000019
【図１７】
2010103534.tif 000020
【図１８】
2010103534.tif 000021
【図１９】
2010103534.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月28日(2009.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
図６は、公知技術に係るＯＬＥＤ装置の構造断面図である。この図を参照し、この構造は、ゼネラルエレクトリック（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ）社のＡｎｉｌ  Ｒａｊ  Ｄｕｇｇａｌらが２００４年に、米国特許第６７７７７２４号（特許文献５）にて、開示されている。この実施例において、ＯＬＥＤ装置の構造は、下から上の順に、透明基板４３、透明陽極４４（第１導電層）、発光層４５と、金属陰極４６（第２導電層）とを含む。また、発光層は有機と無機の複合量子ドットとを有し、有機材料への均整に分散させる。各有機と無機の複合量子ドットは、（Ｙ１−ｘ−ｙＧｄｘＣｅｙ）Ａｌ５Ｏ１２、（Ｙ１−ｘＧｅｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）Ｏ１２、（Ｙ１−ｘ−ｙＧｄｘＣｅｙ）３（Ａｌ５−ｚＧａｚ）Ｏ１２または（Ｇｄ１−ｘＣｅｘ）Ｓｃ２Ａｌ３Ｏ１２とを含む。上記において、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦５であり、かつｘ＋ｙ≦１である。順方向バイアスの電圧を印加すると、正孔と電子が発光層４５にて、再結合することによって、エレクトロルミネセンスを放出できる。