(57)【要約】  “ダークスポット”として知られる非放射領域の形成及び成長を抑制する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、基板上に配置されたアノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層と、前記アノードと前記ＥＬ層との間に配置されるホール移動層とを含む。前記ＯＬＥＤは、１以上のＯＬＥＤの層間に配置されたいくらかの酸素／水分バリアを有する。これらのバリアは有機ポリマーから形成され、酸素及び水分による透過を阻止、且つ、金属移動を抑制するように構成される。
2005510851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板上に配置されるアノードと；
（ｂ）カソードと；
（ｃ）前記アノードと前記カソードとの間に配置されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層と；
（ｄ）前記アノードと前記ＥＬ層との間に配置されるホール移動層と；
（ｅ）
（ｉ）前記アノードと前記ホール移動層；
（ｉｉ）前記ホール移動層と前記ＥＬ層；および
（ｉｉｉ）前記ＥＬ層と前記カソード；
のうちの１つ以上の間に配置される少なくとも１つの酸素／水分バリアと；
を具備し、
前記バリアは：
（Ａ）酸素による透過阻止；
（Ｂ）水分による透過阻止；および
（Ｃ）金属移動の抑制
のうちの少なくとも１つに適合された、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）。
【請求項２】
当該ＯＬＥＤを少なくとも部分的に封止する封止層をさらに備え、前記封止層は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されている、請求項１に記載のＯＬＥＤ。
【請求項３】
前記アノードと前記ホール移動層との間に配置される誘電体層をさらに備え且つ前記少なくとも１つのバリアは：
（ｉ）前記アノードと前記誘電体層；および
（ｉｉ）前記誘電体層と前記ホール移動層；
のうちの１つ以上の間に配置される、請求項１または２に記載のＯＬＥＤ。
【請求項４】
前記ＥＬ層と前記カソードとの間に配置される電子注入層をさらに備え、且つ前記少なくとも１つのバリアは：
（ｉ）前記ＥＬ層と前記電子注入層；および
（ｉｉ）前記電子注入層と前記カソード；
のうちの１つ以上の間に配置される、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項５】
前記バリアは有機バリアである前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項６】
前記有機バリアは少なくとも部分的にポリマーから作られている、請求項５に記載のＯＬＥＤ。
【請求項７】
前記バリアの厚みは、１から２０ｎｍの範囲内に存在する、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項８】
前記バリアは：
（ｉ）スピンコート法；
（ｉｉ）真空蒸着法；または
（ｉｉｉ）化学蒸着法；
を含む従来のコーティング技術のいずれかによって被着される、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項９】
前記封止層は、有機封止層である、請求項２から８のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１０】
前記有機封止層は、少なくとも部分的にポリマーから作られる、請求項９に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１１】
前記封止層の厚みは、１ｎｍから３０μｍの範囲内に存在する、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１２】
前記封止層は：
（ｉ）スピンコート法；
（ｉｉ）真空蒸着法；または
（ｉｉｉ）化学蒸着法；
を含む従来のコーティング技術のいずれかによって被着される、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１３】
前記ポリマーは：
（ｉ）ポリイミド；
（ｉｉ）テフロン；および
（ｉｉｉ）パリレン；
から選択される、請求項６から１２のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１４】
前記基板は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されており、且つ少なくとも部分的に、プラスティックまたはガラスを含む、剛体または可撓性材料から作られる、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１５】
前記誘電体層の厚みは、トンネル現象範囲内である、請求項３から１４のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１６】
前記誘電体層は、電子注入のために有効なバリア高さを低下させ、それによってＯＬＥＤのルミネッセンス量子効率を拡大するべく適合される、請求項１５に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１７】
前記カソードおよび／または前記アノードは：
（ｉ）有機金属；
（ｉｉ）無機金属；
（ｉｉｉ）有機金属酸化物；および
（ｉｖ）無機金属酸化物；
のうちの１つ以上のカソード材料から少なくとも部分的に作られる、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１８】
前記カソード材料は、少なくとも部分的に、スパッタリングによって形成される、請求項１７に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１９】
前記カソード材料は、ほとんどまたは全くピンホールを有していない、請求項１８に記載のＯＬＥＤ。
【請求項２０】
少なくとも１つの前記バリアは、前記ＥＬ層と前記カソードとの間に配置される保護バリアであり、そしてスパッタリングプロセスの影響による損傷から前記ＥＬ層を保護すべく適合されている、請求項１８または１９に記載のＯＬＥＤ。
【請求項２１】
前記保護バリアは：
（ｉ）イオン衝撃；
（ｉｉ）放射線；および
（ｉｉｉ）金属移動；
のうちの１つ以上に起因する損傷から前記ＥＬ層を保護すべく適合されている、請求項２０に記載のＯＬＥＤ。
【請求項２２】
（ａ）基板上に配置されるアノードと；
（ｂ）カソードと；
（ｃ）前記アノードと前記カソードとの間に配置されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層と；
（ｄ）前記アノードと前記ＥＬ層との間に配置されるホール移動層と；
（ｅ）
（ｉ）前記アノードと前記ホール移動層；
（ｉｉ）前記ホール移動層と前記ＥＬ層；および
（ｉｉｉ）前記ＥＬ層と前記カソード；
のうちの１つ以上の間に配置される少なくとも１つの酸素／水分バリアと；
を具備し、
前記バリアは：
（Ａ）酸素による透過阻止；
（Ｂ）水分による透過阻止；および
（Ｃ）金属移動の抑制
のうちの少なくとも１つに適合された、
非放射領域の成長を抑制すべく適合された有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）。
【請求項２３】
当該ＯＬＥＤを少なくとも部分的に封止する封止層をさらに備え、前記封止層は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されている、請求項２２に記載のＯＬＥＤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）に、そして特に、「ダークスポット」として知られる非放射領域の形成および成長を抑制すべく適合されたＯＬＥＤに関する。
【０００２】
本発明は、特にフラットパネルディスプレイに使用されるＯＬＥＤに好適であり、そして、以下においては、この応用に関して説明される。しかしながら、本発明は、この特定の使用分野に限定されるものではないことが理解されよう。
【背景技術】
【０００３】
典型的なＯＬＥＤは、２つの電極に加えてこれら電極の間に配置される１つ以上のポリマー層からなっている。図１に示されるように、これらのデバイスは、一般に、次の順序に配列された、次の各層：
（ｉ）多くの場合プラスティックまたはガラスから作られる基板２と；
（ｉｉ）基板上に配置され、且つ一般に、有機材料またはインジウムすず酸化物（ＩＴＯ）のような無機酸化物であり得る透明な伝導性材料から作られるアノード３と；
（ｉｉｉ）アノード上に配置されるホール移動層５と；
（ｉｖ）ホール移動層上に配置されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層６と；
（ｖ）ＥＬ層上に配置されるカソードであって、カルシウムまたはマグネシウムの第１の層９および銀またはアルミニウムの第２の層１０とからなるカソード８と；
を含む。
【０００４】
アノード３は、カソードに関して、正にバイアスされている。使用においては、電子およびホールは、ＥＬ層６に注入され、そしてそこで、それらは、それらが再結合してフォトンが生成されるまで、電界内において移動する。有機層の全体の厚みは、通常は、５０から１５０ｎｍ程度であり、そしてバイアスは、約２から２０Ｖである。アノード３は、典型的には透明であり、そしてカソード材料の仕事関数は、アノードについてＨＯＭＯで且つカソードについてＬＵＭＯのポリマーのエネルギーレベルに合致すべく選定される。それゆえ、ＯＬＥＤカソードに最も広く使用されている材料は、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムおよびリチウム合金である。
【０００５】
近年、ＯＬＥＤの材料およびデバイスアーキテクチャーにおいて、かなりの改良がなされており、それは結果として、１０００００カンデラ（ｃｄ））／ｍ２を超える輝度値および４％を超過する外部量子効率を有するデバイスを生ずるに至っている。これらの新たな世代のデバイスは、大面積の照明器およびフラットパネルディスプレイにおいて有用であることが見出されている。
【０００６】
非常に安定したエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）デバイスが、不活性環境において動作することが立証されているが、そのようなデバイスの耐用年数は、「ダークスポット」として知られる非放射領域の形成および成長によって制限される。
【０００７】
いくらかの要因が、ダークスポットの形成および成長に寄与している。１つのそのような要因は、ピンホールのようなカソード欠陥である。これらのピンホールは、抵抗加熱蒸着の間にしばしば形成される。酸化されたカソードは、デバイスの電子注入効果を減弱し、そしてそれゆえ、より高い駆動バイアスが必要とされる。このことは、局所短絡の可能性を著しく増大させる。スパッタリングは、カソードの被着のために半導体産業において一般に使用される方法の１つであるが、この技術は、現在に至るまで、ＯＬＥＤには適していない。この理由は、ＯＬＥＤが極度に敏感であり、スパッタリングプロセスに含まれる放射線、荷電、加熱およびイオン衝撃によって損傷を受けるからである。スパッタリングは、ピンホールをほとんどまたは全く有していないカソードを生成するが、当該技術に起因する損傷のために、それは使用されていない。
【０００８】
ダークスポット形成および成長の他の要因は、ＯＬＥＤ材料における酸素および水分の放出、ならびに操作中におけるデバイスを通してのその浸透である。ＯＬＥＤの層を通しての水分および酸素の拡散は、カソードにおけるダークスポットの成長の重大な原因である。マグネシウムおよびカルシウムは、それらの低い仕事関数を理由としてＯＬＥＤデバイスにおけるカソード材料としてしばしば使用される。しかしながら、カルシウムおよびマグネシウムは、酸素および水蒸気に対して非常に敏感である。ダークスポットおよび欠陥の成長は、その後に種々の層および基板を通して浸透し且つ電極に反応する、ＯＬＥＤ材料の内部に生成される酸素および水分に起因している。
【０００９】
ダークスポットの成長における付加的な要因は、電気的ストレスの間における電極材料の移動である。この金属移動は、ＯＬＥＤの種々の部分において電気的短絡のピークおよび強い電界を生じさせる。
【００１０】
ダークスポットの形成に寄与するさらなる要因は、局所加熱である。この加熱は、しばしば高電流に起因する。これは材料破損を促進し、有機層の相互拡散の可能性を増大させ、そしてダークスポットの成長へと導く。
【００１１】
先行技術のＯＬＥＤによって直面されるさらなる問題は、それらが非常に良好なポリマー安定性を持たないことである。共役のポリマーにおけるより重大な劣化の仕組みの１つは、光酸化されることに見出される。そのような光酸化は、ポリマーバックボーンでのビニル二重結合の鎖の切断を誘発し、それによってカルボニル基の形成による結合長さを減縮し、結果としてより低い光ルミネッセンス効率を生じさせる。
【００１２】
近年において、ＯＬＥＤの性能は、有機材料の適切な選択によるだけでなく、電極の効果的なキャリア注入および明確な区域内でのコントロールされた電子−ホール再結合により向上されることが見出されている。電荷注入およびキャリア閉じ込めの増大に焦点を当てた研究は、デバイス性能における重大な改善に導いている。
【００１３】
図２は、多層高効率構造からなるそのような従来のＯＬＥＤの進歩した形態を示している。図１のそれらと共通の参照符号が付された層に加えて、進歩した従来のＯＬＥＤは、電子注入層１５および誘電体層１４をも含んでいる。
【００１４】
電子注入層１５は、ＥＬ層６とカソード８との間に配置され、且つホールおよび電子の注入を効果的にコントロールする。
【００１５】
誘電体層１４は、アノード３とホール移動層５との間に配置される。もし、誘電体層の厚みが、トンネル現象の厚み以内であれば、電子注入に対する有効なバリアは低下され、そして放出層へのホールの注入が、低減される。結果として、キャリア注入に対する有効なバリアのこの低下は、電子およびホールのよりバランスされた注入に導き、そしてＯＬＥＤの量子効果を増大させる。
【００１６】
このより進歩した従来のＯＬＥＤデバイスは、それゆえ、優れた発光および効率を呈する。しかしながら、これらの進歩したＯＬＥＤも、ダークスポットの形成および成長を呈するため、それらは、それゆえ、比較的短い耐用年数を持つ。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、ダークスポットの形成および成長を抑制すべく適合された改善されたＯＬＥＤが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
第１の特徴において、本発明は、
（ａ）基板上に配置されるアノードと；
（ｂ）カソードと；
（ｃ）前記アノードと前記カソードとの間に配置されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層と；
（ｄ）前記アノードと前記ＥＬ層との間に配置されるホール移動層と；
（ｅ）
（ｉ）前記アノードと前記ホール移動層；
（ｉｉ）前記ホール移動層と前記ＥＬ層；および
（ｉｉｉ）前記ＥＬ層と前記カソード；
のうちの１つ以上の間に配置される少なくとも１つの酸素／水分バリアと；
を具備し、
前記バリアは：
（Ａ）酸素による透過阻止；
（Ｂ）水分による透過阻止；および
（Ｃ）金属移動の抑制
のうちの少なくとも１つに適合された、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を提供する。
【００１９】
好ましくは、前記ＯＬＥＤは、さらに、当該ＯＬＥＤを少なくとも部分的に封止する封止層をさらに備え、前記封止層は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されている。
【００２０】
１つの形態において、前記ＯＬＥＤは、さらに、前記アノードと前記ホール移動層との間に配置される誘電体層をさらに備え且つ前記少なくとも１つのバリア層は：
（ｉ）前記アノードと前記誘電体層；および
（ｉｉ）前記誘電体層と前記ホール移動層；
のうちの１つ以上の間に配置される。
【００２１】
別の形態において、ＯＬＥＤはさらに、前記ＥＬ層と前記カソードとの間に配置される電子注入層をさらに備え、且つ前記少なくとも１つのバリア層は：
（ｉ）前記ＥＬ層と前記電子注入層；および
（ｉｉ）前記電子注入層と前記カソード；
のうちの１つ以上の間に配置される。
【００２２】
好ましくは、前記バリアは、少なくとも部分的にポリマーから作られ、１〜２０ｎｍの厚みを有する有機バリアである。さらに、好ましくは、前記バリアは、
（ｉ）スピンコート法；
（ｉｉ）真空蒸着法；または
（ｉｉｉ）化学蒸着（ＣＶＤ）法；
を含む従来のコーティング技術のいずれかによって被着される。
【００２３】
好ましくは、前記封止層は、有機封止層であり、少なくとも部分的にポリマーから作られ、１ｎｍから３０μｍの厚みを有する。さらに好ましくは、前記封止層は、
（ｉ）スピンコート法；
（ｉｉ）真空蒸着法；または
（ｉｉｉ）化学蒸着（ＣＶＤ）法；
を含む従来のコーティング技術のいずれかによって被着される。
【００２４】
好ましくは、前記ポリマーは、
（ｉ）ポリイミド；
（ｉｉ）テフロン（登録商標）；および
（ｉｉｉ）パリレン；
から選択される。
【００２５】
本発明の第２の特徴において、本発明は、
（ａ）基板上に配置されるアノードと；
（ｂ）カソードと；
（ｃ）前記アノードと前記カソードとの間に配置されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層と；
（ｄ）前記アノードと前記ＥＬ層との間に配置されるホール移動層と；
（ｅ）
（ｉ）前記アノードと前記ホール移動層；
（ｉｉ）前記ホール移動層と前記ＥＬ層；および
（ｉｉｉ）前記ＥＬ層と前記カソード；
のうちの１つ以上の間に配置される少なくとも１つの酸素／水分バリアと；
を具備し、
前記バリアは：
（Ａ）酸素による透過阻止；
（Ｂ）水分による透過阻止；および
（Ｃ）金属移動の抑制
のうちの少なくとも１つに適合された、
非放射領域の成長を抑制すべく適合された有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を提供する。
【００２６】
好ましくは、前記ＯＬＥＤは、さらに、当該ＯＬＥＤを少なくとも部分的に封止する封止層をさらに備え、前記封止層は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図面を参照すると、図３は、本発明のＯＬＥＤの第１の好ましい実施の形態の概略的な断面図を示している。当該図において見られるように、ＯＬＥＤ１は、基板２の上に配置されるいくつかの層を含んでいる。この実施の形態においては、各層は、次の順序：アノード３、第１の酸素／水分バリア４、ホール移動層５、およびエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層６、第２の酸素／水分バリア７、ならびにカソード８、で構成されている。この実施の形態においては、カソード８は、カルシウムカソード層９および銀／アルミニウムカソード層１０を含んでいる。これらの層の全ては、封止層１１によって少なくとも部分的に保護されている。
【００２８】
第１の酸素／水分バリア４は、酸素および水分による透過を阻止するように適合され、そして金属移動を抑制するようにも設計されている。この好ましい実施の形態においては、バリア４は、ポリイミド、テフロン（登録商標）およびパリレンの中から選択されたポリマーから作られた有機バリアである。それは、１ｎｍ〜２０ｎｍの間の厚みであり、スピンコート法、真空蒸着法または化学蒸着（ＣＶＤ）法のような従来の任意のコーティングプロセスを用いてアノード上に被着されている。
【００２９】
しかしながら、この好ましい実施の形態において、第１の酸素／水分バリアは、アノード３とホール移動層５との間に配置され、それがホール移動層５とＥＬ層６との間に配置されているときに効果的な結果もまた達成される。
【００３０】
この第１の酸素／水分バリア４は、３９℃、ＲＨ（相対湿度）９５％で、０．１ｇ／ｍ２／日から５０ｇ／ｍ２／日の範囲内において、水分バリア特性を有している。それは、可視波長帯域において透明であり、そして電界下において金属移動に対して抵抗する。
【００３１】
このバリアは、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されているため、アノード３からホール移動層５およびＥＬ層６への酸素の拡散を防止することができる。それは、熱バリア膜としても作用し、そしてＯＬＥＤ１の動作中におけるアノードからＥＬ層への熱移動を効果的に低減することができる。このバリア４は、ホール移動層５の効果的な被着を可能とすべく平滑な形態を提供するために、ピンホールおよび他の欠陥が無いことが好ましい。
【００３２】
このバリア４は、アノードスパイクにおいて生成される強い電界を低減させることもでき、層間にまたがる電位降下を通してバリア高さを低減することにより、キャリア注入効率を増大させるようにする。
【００３３】
第２の酸素／水分バリア７は、第１の酸素／水分バリア４と実質的に同一の構成および特性を有しているが、それはＥＬ層６とカソード８の間に配置されている。
【００３４】
その好ましい形態において、この第２のバリア７は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合され、そしてそれゆえＥＬ層６へ酸素および水分が拡散し且つカソードと反応するのを防止することができる。
【００３５】
この第２のバリア７は、カソード８の被着のための平滑な形態を提供することができるよう、ピンホールおよび他の欠陥は無いべきである。
【００３６】
先に論じたように、ＯＬＥＤ上へカソードを被着する好ましい方法は、「スパッタリング」として知られているプロセスによるものである。しかしながら、この技術は、ＥＬ層を損傷しがちであり、それゆえ当該デバイスのＥＬ効率を低下させる。この好ましい実施の形態において、第２の酸素／水分バリア７は、ＥＬ層６上に被着されているため、それはＥＬ層を保護し、スパッタリングによって、ＥＬ層の損傷なしに、カソード８が、被着されるのを可能とする。この方法において、第２のバリア７は、イオン衝撃、放射線および金属移動からＥＬ層６を保護することができる。スパッタリング技術を用いてカソードを被着することによって、ピンホールがほとんどまたは全くないカソードが生成され得る。
【００３７】
図４に移って、そこには、封止層１１を明確に示した、本発明のＯＬＥＤの好ましい実施の形態の単純化された概略的な断面図が示されている。当該図において、ＯＬＥＤ１は、基板２上に配置され且つ封止層１１によって封止されている。一対のエポキシシール１２が、ＯＬＥＤ１を閉じ込めるために基板２とカバー基板１３の間に延びている。図３および図４の両方に示された封止層１１は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されている。この好ましい実施の形態において、ポリイミド、テフロン（登録商標）およびパリレンから選択されたポリマーによって、それは少なくとも部分的に作られた有機封止層１１である。これらのポリマーのうちで、パリレン列は、それが室温で被着され得るとともにそれがＯＬＥＤの電子的パラメーターを変更しないため、最も良い結果を生ずる。それはまた優秀な段差被覆性を有し且つそれゆえＯＬＥＤ１の等角被覆性を提供する。封止層１１は、スピンコート法、真空蒸着法またはＣＶＤ法のような従来の任意のコーティングプロセスによって被着されることが好ましく、そして１ｎｍ〜３０μｍの厚み範囲に被着される。
【００３８】
封止層の優秀な酸素および水分バリア特性から、それは、重量について０．１％よりも小さい水分吸収性を示することができる。層１１は、水分透過に対する優秀なバリアを提供し、且つそれゆえ一旦それが封止されるとＯＬＥＤ１を保護する。この封止層１１は、ＯＬＥＤ１を密封でき、それによってＯＬＥＤが水分と酸素の浸透の結果として酸化されるであろう可能性は低減される。
【００３９】
この、そして以下に述べる好ましい実施の形態において、基板２も、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されており、プラスティックまたはガラスのような剛性または可撓性のある材料から少なくとも部分的に作られている。
【００４０】
加えて、カソード（および多層ＯＬＥＤアーキテクチャーにおけるアノード）は、有機金属、無機金属、有機金属酸化物および無機金属酸化物を含むカソード材料から少なくとも部分的に作られている。カソード（および多層ＯＬＥＤアーキテクチャーにおけるアノード）は、それがほとんどまたは全くピンホールを持たないように、スパッタリングとして知られる技術によってＯＬＥＤ上に被着されることが好ましい。
【００４１】
さて、図５に移り、そこには本発明のＯＬＥＤの第２の好ましい実施の形態が示されている。この実施の形態は、より進歩したＯＬＥＤにおいて使用される第１および第２の酸素／水分バリア４、７および封止層１１を示している。
【００４２】
この図に用いられている数字付けは、図３において示された第１の好ましい実施の形態を説明するために使用されたのと同様である。この第２の実施の形態は、２つの付加的な層、すなわちアノード３とホール移動層５との間に配置された誘電体層１４、およびＥＬ層６とカソード層８との間に配置された電子注入層１５、を有している。この好ましい実施の形態において、第１の酸素／水分バリア４は、アノード３と誘電体層１４との間に配置されている。第２の酸素／水分バリア７は、ＥＬ層６と電子注入層１５との間に配置されている。
【００４３】
図６に示される第３の好ましい実施の形態は、第１の酸素／水分バリア４が誘電体層１４とホール移動層５との間に配置され、そして第２の酸素／水分バリア７が電子注入層１５とカソード８との間に配置されることを除いて第２の好ましい実施の形態と同様である。第１および第２の酸素／水分バリア４、７のこれらと他の配置との組合せによる他の実施の形態も、考えられる。２つよりも多くの酸素／水分バリアを含むさらなる実施の形態も考えられる。
【００４４】
これらの好ましい実施の形態において、誘電体層の厚みは、トンネル現象の範囲内である。さらにまた、誘電体層は、電子注入のための有効なバリア高さを低下させるべく適合され、それゆえＯＬＥＤのルミネッセンス量子効率を向上させることができる。
【００４５】
前述の議論から、ＯＬＥＤ内にいくつかの酸素／水分バリアを挿入し、且つＯＬＥＤのまわりに封止層を施すことによって、ダークスポットの形成および成長が著しく低減されることがわかるであろう。結果として、フラットパネルディスプレイの商業的生産を含む多くの応用に使用され得る著しく改善された性能および耐用年数を有するＯＬＥＤが実現される。
【００４６】
本発明者らは、上述されたバリアおよび封止層を用いることによって、ＯＬＥＤ内に形成されるダークスポットの数が、１００倍も低減されることを見出した。
【００４７】
本発明は、それゆえ、ダークスポット形成および成長の原因に取り組んだものである。ピンホールのようなカソード欠陥の問題が、ＥＬ層上の保護層として作用する第２の酸素／水分バリアによって扱われ、ＥＬ層を損傷することなくスパッタリングによって、カルシウム電極が被着されることを可能としている。
【００４８】
ＯＬＥＤの層を通しての酸素および水分の拡散の問題は、第１および第２の酸素／水分バリアによって扱われる。それらは、カソードの下に存在する層からの酸素および水分の拡散を低減すべく作用し、それによって水分がＣａ電極と反応することによって生ずるガスの発生を低減させることができる。
【００４９】
バリアは、また、金属移動の問題にも取り組んでいる。それらは、金属の移動を低減し、それによって鮮鋭なスパイクが形成されるであろうようなことを低減し、ポリマーの劣化を阻止し、短絡の発生を制限する。
【００５０】
過度の加熱が確立される問題は、バリアが熱バリア膜として作用するので、ＯＬＥＤの動作の間におけるアノードからＥＬ層への熱伝導を効果的に低下させるよう取り組まれている。
【００５１】
バリアは、また、後続層の被着のためによりなめらかな面を提供し、それによってＯＬＥＤの品質を向上させる。
【００５２】
さらにまた、封止層は、水分および酸素の内在し且つ外部的な侵入からデバイスを保護させる。
【００５３】
バリアの付加的な利点は、当該デバイスにおけるポリマーのＬＵＭＯまたはＨＯＭＯに対しデバイスの金属のエネルギー仕事関数をより厳密に合わせることによってそれらがデバイスの量子効率を増大させることである。
【００５４】
広く記述された通りの本発明の範囲から逸脱せずに、特定の実施の形態に示された本発明に対し、多数の変形および／または修正がなされ得ることは、当該技術における当業者によって認められるであろう。本実施の形態は、それゆえ、全ての点において例示のものであり且つ限定するものではないと理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】単純な従来のＯＬＥＤの概略的な断面図である。
【図２】進歩した従来のＯＬＥＤの概略的な断面図である。
【図３】本発明の第１の好ましい実施の形態の概略的な断面図である。
【図４】封止層を明確に示した、本発明の第１の好ましい実施の形態の単純化された概略的な断面図である。
【図５】本発明のＯＬＥＤの第２の好ましい実施の形態の概略的な断面図である。
【図６】本発明のＯＬＥＤの第３の好ましい実施の形態の概略的な断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005510851.tif 000006
【図５】
2005510851.tif 000007
【図６】
2005510851.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年1月13日(2004.1.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板上に配置されるアノードと；
（ｂ）カソードと；
（ｃ）前記アノードと前記カソードとの間に配置されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層と；
（ｄ）前記アノードと前記ＥＬ層との間に配置されるホール移動層と；
（ｅ）
（ｉ）前記アノードと前記ホール移動層；
（ｉｉ）前記ホール移動層と前記ＥＬ層；および
（ｉｉｉ）前記ＥＬ層と前記カソード；
のうちの１つ以上の間に配置される少なくとも１つの誘電体有機バリア層と；
を具備し、
前記バリア層は：
（Ａ）酸素による透過阻止；
（Ｂ）水分による透過阻止；および
（Ｃ）金属移動の抑制
のうちの少なくとも１つに適合された、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのバリア層は、前記ＥＬ層と前記カソードとの間に配置されるバリア層を含む、請求項１に記載のＯＬＥＤ。
【請求項３】
前記少なくとも１つのバリア層は：
（ｉ）前記アノードと前記ホール移動層か；または
（ｉｉ）前記ホール移動層と前記ＥＬ層か；
のいずれかの間に配置されるバリア層を含む、請求項１に記載のＯＬＥＤ。
【請求項４】
前記少なくとも１つのバリア層は、２つのバリア層を含み、一方のバリア層は、前記ＥＬ層と前記カソードとの間に配置され、そして他方のバリア層は：
（ｉ）前記アノードと前記ホール移動層か；または
（ｉｉ）前記ホール移動層と前記ＥＬ層か；
のいずれかの間に配置される、請求項１に記載のＯＬＥＤ。
【請求項５】
前記少なくとも１つのバリア層は、可視波長帯域において実質的に透明である、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項６】
前記少なくとも１つのバリア層は、電界のもとにおいて金属イオン移動を阻止する、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項７】
前記少なくとも１つのバリア層は、約３９℃において約０．１ｇ／ｍ２／日から約５０ｇ／ｍ２／日の範囲において水分バリア特性を有する、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項８】
前記バリア層の厚みは、１から２０ｎｍの範囲内に存在する、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項９】
前記アノードと前記ホール移動層との間に配置される誘電体層をさらに備え且つ前記少なくとも１つのバリア層は：
（ｉ）前記アノードと前記誘電体層；および
（ｉｉ）前記誘電体層と前記ホール移動層；
のうちの１つ以上の間に配置される、請求項１または請求項３から８のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１０】
前記ＥＬ層と前記カソードとの間に配置される電子注入層をさらに備え、且つ前記少なくとも１つのバリア層は：
（ｉ）前記ＥＬ層と前記電子注入層；および
（ｉｉ）前記電子注入層と前記カソード；
のうちの１つ以上の間に配置される、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１１】
前記バリア層は、少なくとも部分的にポリマーから作られている、請求項１０に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１２】
前記バリア層は：
（ｉ）スピンコート法；
（ｉｉ）真空蒸着法；または
（ｉｉｉ）化学蒸着（ＣＶＤ）法；
を含む従来のコーティング技術のいずれかによって被着される、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１３】
当該ＯＬＥＤを少なくとも部分的に封止する封止層をさらに備え、前記封止層は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されている、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１４】
前記封止層は、有機封止層である、請求項１３に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１５】
前記有機封止層は、少なくとも部分的にポリマーから作られる、請求項１４に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１６】
前記封止層の厚みは、１ｎｍから３０μｍの範囲内に存在する、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１７】
前記封止層は：
（ｉ）スピンコート法；
（ｉｉ）真空蒸着法；または
（ｉｉｉ）化学蒸着（ＣＶＤ）法；
を含む従来のコーティング技術のいずれかによって被着される、請求項１３から１６のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１８】
前記ポリマーは：
（ｉ）ポリイミド；
（ｉｉ）テフロン；および
（ｉｉｉ）パリレン；
から選択される、請求項１１または１５に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１９】
前記ポリマーは、パリレンである、請求項１８に記載のＯＬＥＤ。
【請求項２０】
前記基板は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されており、且つ少なくとも部分的に剛体または可撓性材料から作られる、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項２１】
前記基板は、プラスティックまたはガラスから形成される、請求項２０に記載のＯＬＥＤ。
【請求項２２】
前記誘電体層の厚みは、トンネル現象範囲内である、請求項９から２１のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項２３】
前記誘電体層は、電子注入のために有効なバリア高さを低下させ、それによってＯＬＥＤのルミネッセンス量子効率を拡大するべく適合される、請求項２２に記載のＯＬＥＤ。
【請求項２４】
前記カソードおよび／または前記アノードは：
（ｉ）有機金属；
（ｉｉ）無機金属；
（ｉｉｉ）有機金属酸化物；および
（ｉｖ）無機金属酸化物；
のうちの１つ以上のカソード材料から少なくとも部分的に作られる、前記請求項のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項２５】
前記アノードは、インジウムすず酸化物（ＩＴＯ）から形成される、請求項２４に記載のＯＬＥＤ。
【請求項２６】
前記カソードは、カルシウム、マグネシウム、銀、アルミニウム、これらの金属の２つ以上の合金、またはリチウム合金から形成される、請求項２４または２５に記載のＯＬＥＤ。
【請求項２７】
前記カソードは、少なくとも部分的に、スパッタリングによって形成される、請求項２４から２６のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ。
【請求項２８】
前記カソードは、ほとんどまたは全くピンホールを有していない、請求項２７に記載のＯＬＥＤ。
【請求項２９】
少なくとも１つの前記バリア層は、前記ＥＬ層と前記カソードとの間に配置される保護バリア層であり、そしてスパッタリングプロセスの影響による損傷から前記ＥＬ層を保護すべく適合されている、請求項２７または２８に記載のＯＬＥＤ。
【請求項３０】
前記保護バリア層は：
（ｉ）イオン衝撃；
（ｉｉ）放射線；および
（ｉｉｉ）金属移動；
のうちの１つ以上に起因する損傷から前記ＥＬ層を保護すべく適合されている、請求項２９に記載のＯＬＥＤ。
【請求項３１】
（ａ）基板上に配置されるアノードと；
（ｂ）カソードと；
（ｃ）前記アノードと前記カソードとの間に配置されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層と；
（ｄ）前記アノードと前記ＥＬ層との間に配置されるホール移動層と；
（ｅ）前記ＥＬ層と前記カソードとの間に配置される誘電体有機バリア層と；
を具備し、
前記バリア層は：
（Ａ）酸素による透過阻止；
（Ｂ）水分による透過阻止；および
（Ｃ）金属移動の抑制
のうちの少なくとも１つに適合された、
非放射領域の形成を抑制すべく適合された有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）。
【請求項３２】
（ａ）基板上に配置されるアノードと；
（ｂ）カソードと；
（ｃ）前記アノードと前記カソードとの間に配置されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層と；
（ｄ）前記アノードと前記ＥＬ層との間に配置されるホール移動層と；
（ｅ）
（ｉ）前記アノードと前記ホール移動層か；または
（ｉｉ）前記ホール移動層と前記ＥＬ層か；
のいずれかの間に配置される誘電体有機バリア層と；
を具備し、
前記バリア層は：
（Ａ）酸素による透過阻止；
（Ｂ）水分による透過阻止；および
（Ｃ）金属移動の抑制
のうちの少なくとも１つに適合された、
非放射領域の成長を抑制すべく適合された有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）。
【請求項３３】
当該ＯＬＥＤを少なくとも部分的に封止する封止層をさらに備え、前記封止層は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されている、請求項３１または３２に記載のＯＬＥＤ。
【請求項３４】
（ａ）基板上にアノードを形成するステップと；
（ｂ）前記アノード上にホール移動層を形成するステップと；
（ｃ）前記ホール移動層上にエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層を形成するステップと；
（ｄ）前記ＥＬ層上にカソードを形成するステップと；
（ｅ）前記プロセスにおける適切なステップにおいて：
（ｉ）前記アノードと前記ホール移動層；
（ｉｉ）前記ホール移動層と前記ＥＬ層；および
（ｉｉｉ）前記ＥＬ層と前記カソード；
のうちの１つ以上の間に配置される少なくとも１つの誘電体有機バリア層を形成するステップと；
を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を製造する方法であって、
前記バリア層は：
（Ａ）酸素による透過阻止；
（Ｂ）水分による透過阻止；および
（Ｃ）金属移動の抑制
のうちの少なくとも１つに適合されている方法。
【請求項３５】
第１のバリア層が、前記ＥＬ層の形成に先立って前記ホール移動層上に形成される、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
第２のバリア層が、前記カソードの形成に先立って前記ＥＬ層上に形成される、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
第１のバリア層が、前記アノード上に形成され且つ第２のバリア層が、前記ＥＬ層上に形成される、請求項３４または３６に記載の方法。
【請求項３８】
第１のバリア層が、前記ホール移動層上に形成され且つ第２のバリア層が、前記ＥＬ層上に形成される、請求項３５または３６に記載の方法。
【請求項３９】
前記各バリア層は：
（ｉ）スピンコート法；
（ｉｉ）真空蒸着法；または
（ｉｉ）化学蒸着（ＣＶＤ）法；
を含む従来のコーティング技術のいずれかによって被着される、請求項３４から３８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
前記バリア層は、少なくとも部分的にポリマーから作られている、請求項３４から３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
前記バリア層は、約１から２０ｎｍの範囲内の厚みを有して形成される、請求項３４から４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
当該ＯＬＥＤを少なくとも部分的に封止する封止層の形成をさらに含み、前記封止層は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されている、請求項３４から４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記封止層は、少なくとも部分的にポリマーから形成される有機封止層である、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記有機封止層は、約１ｎｍから３０μｍの厚みを有して形成される、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記封止層は：
（ｉ）スピンコート法；
（ｉｉ）真空蒸着法；または
（ｉｉｉ）化学蒸着（ＣＶＤ）法；
から選択されたプロセスによって被着される、請求項４２から４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
前記カソードは、スパッタリングによって形成される、請求項３４から４５のいずれか一項に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）に、そして特に、「ダークスポット」として知られる非放射領域の形成および成長を抑制すべく適合されたＯＬＥＤに関する。
【０００２】
本発明は、特にフラットパネルディスプレイに使用されるＯＬＥＤに好適であり、そして、以下においては、この応用に関して説明される。しかしながら、本発明は、この特定の使用分野に限定されるものではないことが理解されよう。
【背景技術】
【０００３】
典型的なＯＬＥＤは、２つの電極に加えてこれら電極の間に配置される１つ以上のポリマー層からなっている。図１に示されるように、これらのデバイスは、一般に、次の順序に配列された、次の各層：
（ｉ）多くの場合プラスティックまたはガラスから作られる基板２と；
（ｉｉ）基板上に配置され、且つ一般に、有機材料またはインジウムすず酸化物（ＩＴＯ）のような無機酸化物であり得る透明な伝導性材料から作られるアノード３と；
（ｉｉｉ）アノード上に配置されるホール移動層５と；
（ｉｖ）ホール移動層上に配置されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層６と；
（ｖ）ＥＬ層上に配置されるカソードであって、カルシウムまたはマグネシウムの第１の層９および銀またはアルミニウムの第２の層１０とからなるカソード８と；
を含む。
【０００４】
アノード３は、カソードに関して、正にバイアスされている。使用においては、電子およびホールは、ＥＬ層６に注入され、そしてそこで、それらは、それらが再結合してフォトンが生成されるまで、電界内において移動する。有機層の全体の厚みは、通常は、５０から１５０ｎｍ程度であり、そしてバイアスは、約２から２０Ｖである。アノード３は、典型的には透明であり、そしてカソード材料の仕事関数は、アノードについてＨＯＭＯで且つカソードについてＬＵＭＯのポリマーのエネルギーレベルに合致すべく選定される。それゆえ、ＯＬＥＤカソードに最も広く使用されている材料は、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムおよびリチウム合金である。
【０００５】
近年、ＯＬＥＤの材料およびデバイスアーキテクチャーにおいて、かなりの改良がなされており、それは結果として、１０００００カンデラ（ｃｄ））／ｍ２を超える輝度値および４％を超過する外部量子効率を有するデバイスを生ずるに至っている。これらの新たな世代のデバイスは、大面積の照明器およびフラットパネルディスプレイにおいて有用であることが見出されている。
【０００６】
非常に安定したエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）デバイスが、不活性環境において動作することが立証されているが、そのようなデバイスの耐用年数は、「ダークスポット」として知られる非放射領域の形成および成長によって制限される。
【０００７】
いくらかの要因が、ダークスポットの形成および成長に寄与している。１つのそのような要因は、ピンホールのようなカソード欠陥である。これらのピンホールは、抵抗加熱蒸着の間にしばしば形成される。酸化されたカソードは、デバイスの電子注入効果を減弱し、そしてそれゆえ、より高い駆動バイアスが必要とされる。このことは、局所短絡の可能性を著しく増大させる。スパッタリングは、カソードの被着のために半導体産業において一般に使用される方法の１つであるが、この技術は、現在に至るまで、ＯＬＥＤには適していない。この理由は、ＯＬＥＤが極度に敏感であり、スパッタリングプロセスに含まれる放射線、荷電、加熱およびイオン衝撃によって損傷を受けるからである。スパッタリングは、ピンホールをほとんどまたは全く有していないカソードを生成するが、当該技術に起因する損傷のために、それは使用されていない。
【０００８】
ダークスポット形成および成長の他の要因は、ＯＬＥＤ材料における酸素および水分の放出、ならびに操作中におけるデバイスを通してのその浸透である。ＯＬＥＤの層を通しての水分および酸素の拡散は、カソードにおけるダークスポットの成長の重大な原因である。マグネシウムおよびカルシウムは、それらの低い仕事関数を理由としてＯＬＥＤデバイスにおけるカソード材料としてしばしば使用される。しかしながら、カルシウムおよびマグネシウムは、酸素および水蒸気に対して非常に敏感である。ダークスポットおよび欠陥の成長は、その後に種々の層および基板を通して浸透し且つ電極に反応する、ＯＬＥＤ材料の内部に生成される酸素および水分に起因している。
【０００９】
ダークスポットの成長における付加的な要因は、電気的ストレスの間における電極材料の移動である。この金属移動は、ＯＬＥＤの種々の部分において電気的短絡のピークおよび強い電界を生じさせる。
【００１０】
ダークスポットの形成に寄与するさらなる要因は、局所加熱である。この加熱は、しばしば高電流に起因する。これは材料破損を促進し、有機層の相互拡散の可能性を増大させ、そしてダークスポットの成長へと導く。
【００１１】
先行技術のＯＬＥＤによって直面されるさらなる問題は、それらが非常に良好なポリマー安定性を持たないことである。共役のポリマーにおけるより重大な劣化の仕組みの１つは、光酸化されることに見出される。そのような光酸化は、ポリマーバックボーンでのビニル二重結合の鎖の切断を誘発し、それによってカルボニル基の形成による結合長さを減縮し、結果としてより低い光ルミネッセンス効率を生じさせる。
【００１２】
近年において、ＯＬＥＤの性能は、有機材料の適切な選択によるだけでなく、電極の効果的なキャリア注入および明確な区域内でのコントロールされた電子−ホール再結合により向上されることが見出されている。電荷注入およびキャリア閉じ込めの増大に焦点を当てた研究は、デバイス性能における重大な改善に導いている。
【００１３】
図２は、多層高効率構造からなるそのような従来のＯＬＥＤの進歩した形態を示している。図１のそれらと共通の参照符号が付された層に加えて、進歩した従来のＯＬＥＤは、電子注入層１５および誘電体層１４をも含んでいる。
【００１４】
電子注入層１５は、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層６とカソード８との間に配置され、且つホールおよび電子の注入を効果的にコントロールする。
【００１５】
誘電体層１４は、アノード３とホール移動層５との間に配置される。もし、誘電体層の厚みが、トンネル現象の厚み以内であれば、電子注入に対する有効なバリアは低下され、そして放出層へのホールの注入が、低減される。結果として、キャリア注入に対する有効なバリアのこの低下は、電子およびホールのよりバランスされた注入に導き、そしてＯＬＥＤの量子効果を増大させる。
【００１６】
このより進歩した従来のＯＬＥＤデバイスは、それゆえ、優れた発光および効率を呈する。しかしながら、これらの進歩したＯＬＥＤも、ダークスポットの形成および成長を呈するため、それらは、それゆえ、比較的短い耐用年数を持つ。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、ダークスポットの形成および成長を抑制すべく適合された改善されたＯＬＥＤが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
第１の特徴において、本発明は、
（ａ）基板上に配置されるアノードと；
（ｂ）カソードと；
（ｃ）前記アノードと前記カソードとの間に配置されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層と；
（ｄ）前記アノードと前記ＥＬ層との間に配置されるホール移動層と；
（ｅ）
（ｉ）前記アノードと前記ホール移動層；
（ｉｉ）前記ホール移動層と前記ＥＬ層；および
（ｉｉｉ）前記ＥＬ層と前記カソード；
のうちの１つ以上の間に配置される少なくとも１つの誘電体有機バリア層と；
を具備し、
前記バリア層は：
（Ａ）酸素による透過阻止；
（Ｂ）水分による透過阻止；および
（Ｃ）金属移動の抑制
のうちの少なくとも１つに適合された、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を提供する。
【００１９】
好ましくは、前記ＯＬＥＤは前記ＥＬ層と前記カソードとの間に配置されたバリア層を含む。代わりにあるいは付加的に、前記ＯＬＥＤは、
（ｉ）前記アノードと前記ホール移動層か；または
（ｉｉ）前記ホール移動層と前記ＥＬ層か；
のいずれかの間に配置されるバリア層を含む。
【００２０】
好ましくは、前記ＯＬＥＤは２つのバリア層を含み、一方のバリア層は、前記ＥＬ層と前記カソードとの間に配置され、そして他方のバリア層は：
（ｉ）前記アノードと前記ホール移動層か；または
（ｉｉ）前記ホール移動層と前記ＥＬ層か；
のいずれかの間に配置される。
【００２１】
さらに好ましくは、前記少なくとも１つのバリア層の１つ以上は、可視波長帯域において実質的に透明である。
【００２２】
さらに好ましくは、前記少なくとも１つのバリア層は、電界のもとにおいて金属イオン移動を阻止するよう適合される。各バリア層は、好ましくは、さらに、約３９℃において約０．１ｇ／ｍ２／日から約５０ｇ／ｍ２／日の範囲において水分バリア特性を有する。  各バリア層の厚みは、好ましくは、約１から２０ｎｍの範囲内に存在する。
【００２３】
好ましくは、前記ＯＬＥＤは、さらに、当該ＯＬＥＤを少なくとも部分的に封止する封止層をさらに備え、前記封止層は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されている。
【００２４】
１つの形態において、前記ＯＬＥＤは、さらに、前記アノードと前記ホール移動層との間に配置される誘電体層をさらに備え且つ前記少なくとも１つのバリア層は：
（ｉ）前記アノードと前記誘電体層；および
（ｉｉ）前記誘電体層と前記ホール移動層；
のうちの１つ以上の間に配置される。
【００２５】
前記誘電体層は、好ましくは、トンネル現象範囲内である厚みを有する。前記誘電体層は、電子注入のために有効なバリア高さを低下させ、それによってＯＬＥＤのルミネッセンス量子効率を拡大するべく適合される。
【００２６】
別の形態において、ＯＬＥＤはさらに、前記ＥＬ層と前記カソードとの間に配置される電子注入層をさらに備え、且つ前記少なくとも１つのバリア層は：
（ｉ）前記ＥＬ層と前記電子注入層；および
（ｉｉ）前記電子注入層と前記カソード；
のうちの１つ以上の間に配置される。
【００２７】
この別の形態は、さらに上で言及された前記誘電体層を含んでもよい。
【００２８】
好ましくは、前記有機バリア層は少なくとも部分的にポリマーから作られ、１〜２０ｎｍの厚みを有する。さらに好ましくは、前記バリア層は、
（ｉ）スピンコート法；
（ｉｉ）真空蒸着法；または
（ｉｉｉ）化学蒸着（ＣＶＤ）法；
を含む従来のコーティング技術のいずれかによって被着される。
【００２９】
好ましくは、前記封止層は、有機封止層であり、少なくとも部分的にポリマーから作られ、１ｎｍから３０μｍの厚みを有する。さらに好ましくは、前記封止層は、
（ｉ）スピンコート法；
（ｉｉ）真空蒸着法；または
（ｉｉｉ）化学蒸着（ＣＶＤ）法；
を含む従来のコーティング技術のいずれかによって被着される。
【００３０】
好ましくは、前記バリア層及び前記封止層の前記ポリマーは、
（ｉ）ポリイミド；
（ｉｉ）テフロン（登録商標）；および
（ｉｉｉ）パリレン；
から選択される。
【００３１】
前記ポリマーとしては、特にパリレンが好ましい。
【００３２】
前記ＯＬＥＤの前記基板は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されるべきである。また、前記基板は、少なくとも部分的に、プラスティックやガラスのような、剛体または可撓性材料から作られることが好ましい。
【００３３】
前記ＯＬＥＤの前記カソードおよび／または前記アノードは：
（ｉ）有機金属；
（ｉｉ）無機金属；
（ｉｉｉ）有機金属酸化物；および
（ｉｖ）無機金属酸化物；
のうちの１つ以上のカソード材料から少なくとも部分的に作られることが好ましい。
【００３４】
前記アノードは、インジウムすず酸化物（ＩＴＯ）から形成されることが好ましい。
【００３５】
前記カソードは、カルシウム、マグネシウム、銀、アルミニウム、これらの金属の２つ以上の合金、またはリチウム合金から形成されることが好ましい。
【００３６】
さらなる特徴において、本発明は、
（ａ）基板上に配置されるアノードと；
（ｂ）カソードと；
（ｃ）前記アノードと前記カソードとの間に配置されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層と；
（ｄ）前記アノードと前記ＥＬ層との間に配置されるホール移動層と；
（ｅ）
（ｉ）前記アノードと前記ホール移動層；
（ｉｉ）前記ホール移動層と前記ＥＬ層；および
（ｉｉｉ）前記ＥＬ層と前記カソード；
のうちの１つ以上の間に配置される少なくとも１つの誘電体有機バリア層と；
を具備し、
前記バリア層は：
（Ａ）酸素による透過阻止；
（Ｂ）水分による透過阻止；および
（Ｃ）金属移動の抑制
のうちの少なくとも１つに適合された、
非放射領域の形成および／あるいは成長を抑制すべく適合された有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を提供する。
【００３７】
好ましくは、前記ＯＬＥＤは、さらに、当該ＯＬＥＤを少なくとも部分的に封止する封止層をさらに備え、前記封止層は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されている。
【００３８】
本発明のさらなる特徴に従って、
（ａ）基板上にアノードを形成するステップと；
（ｂ）前記アノード上にホール移動層を形成するステップと；
（ｃ）前記ホール移動層上にエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層を形成するステップと；
（ｄ）前記ＥＬ層上にカソードを形成するステップと；
（ｅ）前記プロセスにおける適切なステップにおいて：
（ｉ）前記アノードと前記ホール移動層；
（ｉｉ）前記ホール移動層と前記ＥＬ層；および
（ｉｉｉ）前記ＥＬ層と前記カソード；
のうちの１つ以上の間に配置される少なくとも１つの誘電体有機バリア層を形成するステップと；
を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を製造する方法であって、
前記バリア層は：
（Ａ）酸素による透過阻止；
（Ｂ）水分による透過阻止；および
（Ｃ）金属移動の抑制
のうちの少なくとも１つに適合されている方法が提供される。
【００３９】
好ましくは、第１のバリア層が、前記ＥＬ層の形成に先立って前記ホール移動層上に形成される。あるいは、第２のバリア層が、前記カソードの形成に先立って前記ＥＬ層上に形成され得る。
【００４０】
特に、第１のバリア層が、前記アノード上に形成され且つ第２のバリア層が、前記ＥＬ層上に形成されることが好ましい。さらなる代わりの実施形態において、第１のバリア層が、前記ホール移動層上に形成され且つ第２のバリア層が、前記ＥＬ層上に形成されてもよい。
【００４１】
各バリア層は：
（ｉ）スピンコート法；
（ｉｉ）真空蒸着法；または
（ｉｉ）化学蒸着（ＣＶＤ）法；
を含む従来のコーティング技術のいずれかによって被着され得る。
【００４２】
先述したように、前記バリア層は、少なくとも部分的にパリレンのようなポリマーから作られることが好ましい。好ましくは、前記バリア層は、約１〜２０ｎｍの厚みを有する。
【００４３】
前記方法は、好ましくは、さらに、当該ＯＬＥＤを少なくとも部分的に封止する封止層の形成をさらに含み、前記封止層は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合される。典型的には、前記封止層は、少なくとも部分的にポリマーから形成される有機封止層である。前記封止層は、約１ｎｍから３０μｍの厚みを有し得る。前記封止層は典型的には：
（ｉ）スピンコート法；
（ｉｉ）真空蒸着法；または
（ｉｉｉ）化学蒸着（ＣＶＤ）法；
から選択されたプロセスによって被着される。
【００４４】
バリア層が前記ＥＬ層上に形成される場合、前記バリア層がイオン衝撃から前記ＥＬ層を保護するため、前記カソードはスパッタリングによって形成され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
図面を参照すると、図３は、本発明のＯＬＥＤの第１の好ましい実施の形態の概略的な断面図を示している。当該図において見られるように、ＯＬＥＤ１は、基板２の上に配置されるいくつかの層を含んでいる。この実施の形態においては、各層は、次の順序：アノード３、第１の酸素／水分バリア４、ホール移動層５、およびエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層６、第２の酸素／水分バリア７、ならびにカソード８、で構成されている。この実施の形態においては、カソード８は、カルシウムカソード層９および銀／アルミニウムカソード層１０を含んでいる。これらの層の全ては、封止層１１によって少なくとも部分的に保護されている。
【００４６】
第１の酸素／水分バリア４は、酸素および水分による透過を阻止するように適合され、そして金属移動を抑制するようにも設計されている。この好ましい実施の形態においては、バリア４は、ポリイミド、テフロン（登録商標）およびパリレンの中から選択されたポリマーから作られた有機バリアである。それは、１ｎｍ〜２０ｎｍの間の厚みであり、スピンコート法、真空蒸着法または化学蒸着（ＣＶＤ）法のような従来の任意のコーティングプロセスを用いてアノード上に被着されている。
【００４７】
しかしながら、この好ましい実施の形態において、第１の酸素／水分バリアは、アノード３とホール移動層５との間に配置され、それがホール移動層５とＥＬ層６との間に配置されているときに効果的な結果もまた達成される。
【００４８】
この第１の酸素／水分バリア４は、３９℃、ＲＨ（相対湿度）９５％で、０．１ｇ／ｍ２／日から５０ｇ／ｍ２／日の範囲内において、水分バリア特性を有している。それは、可視波長帯域において透明であり、そして電界下において金属移動に対して抵抗する。
【００４９】
このバリアは、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されているため、アノード３からホール移動層５およびＥＬ層６への酸素の拡散を防止することができる。それは、熱バリア膜としても作用し、そしてＯＬＥＤ１の動作中におけるアノードからＥＬ層への熱移動を効果的に低減することができる。このバリア４は、ホール移動層５の効果的な被着を可能とすべく平滑な形態を提供するために、ピンホールおよび他の欠陥が無いことが好ましい。
【００５０】
このバリア４は、アノードスパイクにおいて生成される強い電界を低減させることもでき、層間にまたがる電位降下を通してバリア高さを低減することにより、キャリア注入効率を増大させるようにする。
【００５１】
第２の酸素／水分バリア７は、第１の酸素／水分バリア４と実質的に同一の構成および特性を有しているが、それはＥＬ層６とカソード８の間に配置されている。
【００５２】
その好ましい形態において、この第２のバリア７は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合され、そしてそれゆえＥＬ層６へ酸素および水分が拡散し且つカソードと反応するのを防止することができる。
【００５３】
この第２のバリア７は、カソード８の被着のための平滑な形態を提供することができるよう、ピンホールおよび他の欠陥は無いべきである。
【００５４】
先に論じたように、ＯＬＥＤ上へカソードを被着する好ましい方法は、「スパッタリング」として知られているプロセスによるものである。しかしながら、この技術は、ＥＬ層を損傷しがちであり、それゆえ当該デバイスのＥＬ効率を低下させる。この好ましい実施の形態において、第２の酸素／水分バリア７は、ＥＬ層６上に被着されているため、それはＥＬ層を保護し、スパッタリングによって、ＥＬ層の損傷なしに、カソード８が、被着されるのを可能とする。この方法において、第２のバリア７は、イオン衝撃、放射線および金属移動からＥＬ層６を保護することができる。スパッタリング技術を用いてカソードを被着することによって、ピンホールがほとんどまたは全くないカソードが生成され得る。
【００５５】
図４に移って、そこには、封止層１１を明確に示した、本発明のＯＬＥＤの好ましい実施の形態の単純化された概略的な断面図が示されている。当該図において、ＯＬＥＤ１は、基板２上に配置され且つ封止層１１によって封止されている。一対のエポキシシール１２が、ＯＬＥＤ１を閉じ込めるために基板２とカバー基板１３の間に延びている。図３および図４の両方に示された封止層１１は、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されている。この好ましい実施の形態において、ポリイミド、テフロン（登録商標）およびパリレンから選択されたポリマーによって、それは少なくとも部分的に作られた有機封止層１１である。これらのポリマーのうちで、パリレン列は、それが室温で被着され得るとともにそれがＯＬＥＤの電子的パラメーターを変更しないため、最も良い結果を生ずる。それはまた優秀な段差被覆性を有し且つそれゆえＯＬＥＤ１の等角被覆性を提供する。封止層１１は、スピンコート法、真空蒸着法またはＣＶＤ法のような従来の任意のコーティングプロセスによって被着されることが好ましく、そして１ｎｍ〜３０μｍの厚み範囲に被着される。
【００５６】
封止層の優秀な酸素および水分バリア特性から、それは、重量について０．１％よりも小さい水分吸収性を示することができる。層１１は、水分透過に対する優秀なバリアを提供し、且つそれゆえ一旦それが封止されるとＯＬＥＤ１を保護する。この封止層１１は、ＯＬＥＤ１を密封でき、それによってＯＬＥＤが水分と酸素の浸透の結果として酸化されるであろう可能性は低減される。
【００５７】
この、そして以下に述べる好ましい実施の形態において、基板２も、酸素および／または水分による透過を阻止すべく適合されており、プラスティックまたはガラスのような剛性または可撓性のある材料から少なくとも部分的に作られている。
【００５８】
加えて、カソード（および多層ＯＬＥＤアーキテクチャーにおけるアノード）は、有機金属、無機金属、有機金属酸化物および無機金属酸化物を含むカソード材料から少なくとも部分的に作られている。カソード（および多層ＯＬＥＤアーキテクチャーにおけるアノード）は、それがほとんどまたは全くピンホールを持たないように、スパッタリングとして知られる技術によってＯＬＥＤ上に被着されることが好ましい。
【００５９】
さて、図５に移り、そこには本発明のＯＬＥＤの第２の好ましい実施の形態が示されている。この実施の形態は、より進歩したＯＬＥＤにおいて使用される第１および第２の酸素／水分バリア４、７および封止層１１を示している。
【００６０】
この図に用いられている数字付けは、図３において示された第１の好ましい実施の形態を説明するために使用されたのと同様である。この第２の実施の形態は、２つの付加的な層、すなわちアノード３とホール移動層５との間に配置された誘電体層１４、およびＥＬ層６とカソード層８との間に配置された電子注入層１５、を有している。この好ましい実施の形態において、第１の酸素／水分バリア４は、アノード３と誘電体層１４との間に配置されている。第２の酸素／水分バリア７は、ＥＬ層６と電子注入層１５との間に配置されている。
【００６１】
図６に示される第３の好ましい実施の形態は、第１の酸素／水分バリア４が誘電体層１４とホール移動層５との間に配置され、そして第２の酸素／水分バリア７が電子注入層１５とカソード８との間に配置されることを除いて第２の好ましい実施の形態と同様である。第１および第２の酸素／水分バリア４、７のこれらと他の配置との組合せによる他の実施の形態も、考えられる。２つよりも多くの酸素／水分バリアを含むさらなる実施の形態も考えられる。
【００６２】
これらの好ましい実施の形態において、誘電体層の厚みは、トンネル現象の範囲内である。さらにまた、誘電体層は、電子注入のための有効なバリア高さを低下させるべく適合され、それゆえＯＬＥＤのルミネッセンス量子効率を向上させることができる。
【００６３】
前述の議論から、ＯＬＥＤ内にいくつかの酸素／水分バリアを挿入し、且つＯＬＥＤのまわりに封止層を施すことによって、ダークスポットの形成および成長が著しく低減されることがわかるであろう。結果として、フラットパネルディスプレイの商業的生産を含む多くの応用に使用され得る著しく改善された性能および耐用年数を有するＯＬＥＤが実現される。
【００６４】
本発明者らは、上述されたバリアおよび封止層を用いることによって、ＯＬＥＤ内に形成されるダークスポットの数が、１００倍も低減されることを見出した。
【００６５】
本発明は、それゆえ、ダークスポット形成および成長の原因に取り組んだものである。ピンホールのようなカソード欠陥の問題が、ＥＬ層上の保護層として作用する第２の酸素／水分バリアによって扱われ、ＥＬ層を損傷することなくスパッタリングによって、カルシウム電極が被着されることを可能としている。
【００６６】
ＯＬＥＤの層を通しての酸素および水分の拡散の問題は、第１および第２の酸素／水分バリアによって扱われる。それらは、カソードの下に存在する層からの酸素および水分の拡散を低減すべく作用し、それによって水分がＣａ電極と反応することによって生ずるガスの発生を低減させることができる。
【００６７】
バリアは、また、金属移動の問題にも取り組んでいる。それらは、金属の移動を低減し、それによって鮮鋭なスパイクが形成されるであろうようなことを低減し、ポリマーの劣化を阻止し、短絡の発生を制限する。
【００６８】
過度の加熱が確立される問題は、バリアが熱バリア膜として作用するので、ＯＬＥＤの動作の間におけるアノードからＥＬ層への熱伝導を効果的に低下させるよう取り組まれている。
【００６９】
バリアは、また、後続層の被着のためによりなめらかな面を提供し、それによってＯＬＥＤの品質を向上させる。
【００７０】
さらにまた、封止層は、水分および酸素の内在し且つ外部的な侵入からデバイスを保護させる。
【００７１】
バリアの付加的な利点は、当該デバイスにおけるポリマーのＬＵＭＯまたはＨＯＭＯに対しデバイスの金属のエネルギー仕事関数をより厳密に合わせることによってそれらがデバイスの量子効率を増大させることである。
【００７２】
広く記述された通りの本発明の範囲から逸脱せずに、特定の実施の形態に示された本発明に対し、多数の変形および／または修正がなされ得ることは、当該技術における当業者によって認められるであろう。本実施の形態は、それゆえ、全ての点において例示のものであり且つ限定するものではないと理解される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】単純な従来のＯＬＥＤの概略的な断面図である。
【図２】進歩した従来のＯＬＥＤの概略的な断面図である。
【図３】本発明の第１の好ましい実施の形態の概略的な断面図である。
【図４】封止層を明確に示した、本発明の第１の好ましい実施の形態の単純化された概略的な断面図である。
【図５】本発明のＯＬＥＤの第２の好ましい実施の形態の概略的な断面図である。
【図６】本発明のＯＬＥＤの第３の好ましい実施の形態の概略的な断面図である。
【国際調査報告】
2005510851.tif 000009
2005510851.tif 000010
2005510851.tif 000011