(57)【要約】【課題】本発明は発光ダイオードの陽極の反射層の材料及びその応用に関するものである。【解決手段】上記の材料としてのＡｇ−Ａｌ合金には、Ａｌを１４〜９８重量％含んで、好ましくは２０〜６０重量％で；Ａｇを２〜８６重量％含んで、好ましくは４０〜８０重量％である。本発明が提供した発光ダイオードの陽極反射層の合金材料は陽極反射層の金屬材料の組成の比例及び構成を調整することにより、材料のコストを下げて、電極電位差を除去して、良好の表面反射効果（表面腐食はなくなる）を実現でき、ＩＴＯあるいはＩＺＯと同じような良好のエッチング効果も実現できる。本発明はＡｇの含有量を多く減少させ、コストを明らかに低くして、かつ、反射膜の反射率は９０％以上になって、９７％以上に達することもあって、反射効果はとてもいい。表面の粗さもとても低い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードの陽極の反射層材料であって、該発光ダイオードの陽極の反射層材料はＡｇ−Ａｌ合金を基体材料とし、該Ａｇ−Ａｌ合金はＡｌを１４〜９８重量％含み、Ａｇを２〜８６重量％含むことを特徴とする発光ダイオードの陽極の反射層材料。
【請求項２】
前記Ａｇ−Ａｌ合金にレアアース元素をドーピングすることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの陽極の反射層材料。
【請求項３】
発光ダイオードの陽極であって、該発光ダイオードの陽極は少なくとも一つの陽極の主体及び一つの反射層を含み、該陽極の主体は前記反射層の少なくとも一部分の表面上に位置し、前記反射層はＡｇ−Ａｌ合金を基体材料として作られるものであり、前記Ａｇ−Ａｌ合金は、Ａｌを１４〜９８重量％含み、Ａｇを２〜８６重量％含むことを特徴とする発光ダイオードの陽極。
【請求項４】
前記陽極の主体の材料は、金属、合金、金属の酸化物及び導電性高分子材料のうちいずれか一種であるかあるいは複数の種類で構成される組成物であることを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオードの陽極。
【請求項５】
前記陽極の主体の材料は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯのうちいずれか一種であるかあるいは複数の種類で構成される組成物であることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオードの陽極。
【請求項６】
発光ダイオードであって、一つの陽極と、一つの発光層と、一つの正孔の伝送層と／あるいは一つの電子の伝送層と、一つの陰極とを含み、
前記陽極は陽極の主体と反射層とを含み、前記陽極主体は前記反射層の少なく一部分の表面に位置し、前記反射層はＡｇ−Ａｌ合金を基体材料とする発光ダイオードの陽極の反射層電極材料で構成され、前記Ａｇ−Ａｌ合金は、Ａｌを１４〜９８重量％含み、Ａｇを２〜８６重量％含むことを特徴とする発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合金材料及びこの材料を発光ダイオードの陽極反射層に応用することに関し、特にＡＭＯＬＥＤ陽極反射層用合金材料、上記の陽極反射層を含むＡＭＯＬＥＤ陽極及びＡＭＯＬＥＤデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡＭＯＬＥＤ（Active−Matrix  Organic  Light  Emitting  Diode、アクティブマトリックス有機発光ダイオード）は、アクティブマトリックス有機発光ダイオードのパネルである。既存の液晶パネルと比較してみると、ＡＭＯＬＥＤは、反応速度が速く、コントラストが高く、視野角が広いという利点などを有し、新世代の表示パネルとされているので、韓国のサムスン電子等のような色々なメーカの重視を集めている。例えば、サムスン電子の特許ＫＲ１０−０８２６５０８Ｂ１、米国のＵＳ２００８１９１９７７Ａ１には、アクティブマトリックス有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）をデジタル的に駆動する方法と装置が公開されており、ＥＰ２４２３７９２Ａ２とＫＲ１０−２０１２−００１８５８９ＡにはＡＭＯＬＥＤ発光ダイオードの構成が公開されている。
【０００３】
ＯＬＥＤの一種として、ＡＭＯＬＥＤの発光の原理は、ＩＴＯ或はＩＺＯなどの透明電極と金属電極をそれぞれデバイスの陽極と陰極にし、これらに電圧をかけるとき、電子の正孔が、陰極と陽極とから電子と正孔の伝送層に注入され、かつ該伝送層を経由して発光層に遷移するとともに発光層と遭遇することにより励起子が形成され、かつ励起子に励起された分子が放射緩和を通過することにより可視光を発光することにある。
【０００４】
銀が良好な伝導率と反射性を有するため、光電デバイスの電極の反射層への応用は広がっているが、Ａｇの耐食性が悪いため、別の金属成分を添加して合金を作る必要がある。いままでのＡＭＯＬＥＤデバイスの陽極反射層は、主にＡｇ−Ｐｄ（４〜８重量％）−Ｃｕ（１重量％）合金材料を使ってきたが、貴金属を多く使うため、材料のコストが高くなるおそれがある。パネルのメーカではコストを低減するため新しい合金成分を検討してきたが、新しい成分を使うことによってこの性能が悪くなることを分かった。また、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕと透明な導電膜との間に電極電位差があるので、ＩＴＯあるいはＩＺＯ金属導電層を接続させるとき、電極電位腐食（図１Ａに示すように）を発生しやすく、製造するときの表面の反射効果が悪くなるおそれがある。また、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕのエッチング液の成分比例とＡｌのエッチング液の成分比例が相違しているので、Ａｇ−Ｐｄ−ＣｕとＩＴＯに対する湿式エッチングを一緒に行うことができない。エッチングを一緒に行う場合、エッチング後、図１Ｂに示すように、部分的な残留が残される。まだエッチングをしていない部分と比較してみると、湿式エッチング後の反射層には顕著な残留マークが残される。
【０００５】
米国の特許ＵＳ６０１４１９６にはＡｇとＡｕ、Ｐｄ又はＰｔとで構成される合金が公開されているが、この合金は、コストが高く、実用性が小さい欠点を有している。また、米国の特許ＵＳ２００６２５５７２７Ａ１にはＡｇを９９．９〜９０原子％含む合金が公開されている。その合金は、適用性が広い利点を有しているが、依然としてコストが高い欠点を有している。
【０００６】
そのため、コストが低く、よりよい性能を有する新しい陽極反射層材料を探すことは、ＡＭＯＬＥＤデバイスに対して非常に重要な課題になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国特許第ＫＲ１０−０８２６５０８Ｂ１号公報
【特許文献２】米国特開第ＵＳ２００８１９１９７７Ａ１号公報
【特許文献３】欧州特開第ＥＰ２４２３７９２Ａ２号公報
【特許文献４】韓国特開第ＫＲ１０−２０１２−００１８５８９Ａ号公報
【特許文献５】米国特許第ＵＳ６０１４１９６号公報
【特許文献６】米国特開第ＵＳ２００６２５５７２７Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のＡＭＯＬＥＤ陽極反射層の電極材料は、コストが高く、ＩＴＯあるいはＩＺＯ金属導電層を接続させるとき、電極電位腐食が発生しやすく、エッチング残留が残されやすい欠点を有しているので、本発明の目的は、新しいＡＭＯＬＥＤの陽極反射層用の材料と、上記の陽極反射層の材料を含むＡＭＯＬＥＤ陽極と、ＡＭＯＬＥＤデバイスとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第一態様は、発光ダイオードの陽極反射層の電極材料に関するものである。この発光ダイオードの陽極反射層の材料はＡｇ−Ａｌ合金を基体材料とし、該Ａｇ−Ａｌ合金は、Ａｌを１４〜９８重量％を含み、このましくはＡｌを１４〜９０重量％含む。もっとこのましくは１４〜８０重量％、１５〜７０重量％、１５〜６０重量％、２０〜６０重量％、２０〜５０重量％、２０〜４０重量％、２０〜３５重量％、２０〜３０重量％又は２５〜３０重量％含む。
【００１０】
Ａｇを２〜８６重量％含み、好ましくはＡｇを１０〜８６重量％含む。もっと好ましくは２０〜８６重量％、３０〜８５重量％、４０〜８５重量％、４０〜８０重量％、５０〜８０重量％、６０〜８０重量％、６５〜８０重量％、７０〜８０重量％又は７０〜７５重量％含む。
【００１１】
前記発光ダイオードは、無機発光ダイオードと／あるいは有機発光ダイオードであり、好ましくは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）である。パッシブマトリックス有機発光ダイオード（ＰＭＯＬＥＤ）あるいはアクティブマトリックス有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）であることもできるが、好ましくはＡＭＯＬＥＤである。
【００１２】
本発明の第一態様に係る前記発光ダイオードの陽極反射層の電極材料の好ましい実施例において、前記反射層の電極材料が前記Ａｇ〜Ａｌ合金のみを含むことが好ましい。
【００１３】
本発明の第一態様に係る前記発光ダイオードの陽極反射層の電極材料のもう一つの好ましい実施例において、前記Ａｇ〜Ａｌ合金にレアアース元素を添加することにより、陽極反射層の薄膜の平坦性と／あるいは反射率を向上させることができるが、レアアース元素を必ず添加しなければならないことはない。
【００１４】
本発明の第二態様は、発光ダイオードの陽極に関するものであり、好ましくは有機発光ダイオードの陽極に関するものである。この陽極は、少なくとも一つの陽極主体及び反射層を含む。前記少なくとも一つの陽極主体は前記反射層の少なくとも一部分の表面に位置し、前記反射層は、本発明第一態様に係る前記Ａｇ−Ａｌ合金を基体材料とする発光ダイオードの陽極反射層の電極材料で構成される。前記Ａｇ−Ａｌ合金は、Ａｌを１４〜９８重量％含み、好ましくは１４〜９０重量％含む。もっと好ましくは１４〜８０重量％、１５〜７０重量％、１５〜６０重量％、２０〜６０重量％、２０〜５０重量％、２０〜４０重量％、２０〜３５重量％、２０〜３０重量％又は２５〜３０重量％含む。
【００１５】
Ａｇを２〜８６重量％含み、好ましくは１０〜８６重量％含む。もっと好ましくは２０〜８６重量％、３０〜８５重量％、４０〜８５重量％、４０〜８０重量％、５０〜８０重量％、６０〜８０重量％、６５〜８０重量％、７０〜８０重量％又は７０〜７５重量％含む。
【００１６】
前記陽極主体が薄膜であることが好ましい。
【００１７】
本発明の第二態様に係る前記発光ダイオードの陽極の好ましい実施例において、前記反射層の電極材料が前記Ａｇ−Ａｌ合金のみを含むことが好ましい。
【００１８】
本発明の第二態様に係る前記発光ダイオード陽極のもう一つの好ましい実施例において、前記Ａｇ−Ａｌ合金にレアアース元素を添加することにより、陽極の反射層の薄膜の平坦性と／或は反射率を向上させることができる。
【００１９】
前記陽極主体の材料は、有機発光ダイオードの陽極として使えるいずれかの導電性ガラスである。
【００２０】
前記導電性ガラスは少なくとも、金屬、合金、金屬酸化物、導電性高分子材料のうちいずれか一種あるいはそれらの組成物を含む。例えば、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ａｕ、Ｐｔ、ＣａＳ、ＣｄＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＬａＢ６などを含む。前記陽極主体の材料は、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）、ＩＺＯ（酸化亜鉛にインジウムをドーピングする）、ＡＺＯ（酸化亜鉛にアルミをドーピングするもの、すなわち酸化亜鉛アルミ）、ＦＴＯ（二酸化スズにフッ素をドーピングする）、ＡＴＯ（酸化スズにアンチモンをドーピングするもの、すなわち、酸化スズアンチモン）などのうちいずれか一種或は複数種で構成される組成物であることが好ましい。
【００２１】
前記陽極主体の材料は、可視光に対して透光性を有することがもっと好ましい。
【００２２】
本発明の第三態様は、発光ダイオードに関するものであり、この発光ダイオードは、陽極と、発光層と、正孔の伝送層と／或は電子の伝送層と、陰極とを含む。
【００２３】
前記陽極は、少なくとも一つの陽極主体と反射層とを含み、該少なくとも一つの陽極主体は前記反射層の少なくとも一部分の表面に位置し、前記反射層は本発明の第二態様に記載の上記のＡｇ−Ａｌ合金を基体材料とする発光ダイオードの陽極の反射層電極材料で構成される。
【００２４】
前記陽極主体が薄膜であることが好ましい。
【００２５】
前記Ａｇ−Ａｌ合金は、Ａｌを１４〜９８重量％含み、好ましい含有量は１４〜９０重量％である。もっと好ましい含有量は、１４〜８０重量％、１５〜７０重量％、１５〜６０重量％、２０〜６０重量％、２０〜５０重量％、２０〜４０重量％、２０〜３５重量％、２０〜３０重量％又は２５〜３０重量％である。
【００２６】
Ａｇを２〜８６重量％含み、好ましい含有量は１０〜８６重量％である。もっと好ましい含有量は、２０〜８６重量％、３０〜８５重量％、４０〜８５重量％、４０〜８０重量％、５０〜８０重量％、６０〜８０重量％、６５〜８０重量％、７０〜８０重量％又は７０〜７５重量％である。
【００２７】
本発明の第三態様に係る前記発光ダイオードの一つの好ましい実施例において、前記反射層の電極材料は前記Ａｇ−Ａｌ合金のみを含むことが好ましい。
【００２８】
本発明の第一態様に係る前記発光ダイオードのもう一つの好ましい実施例において、前記Ａｇ−Ａｌ合金にレアアース元素を添加することにより、陽極反射層の薄膜の平坦性と／或は反射率を向上させることができる。
【００２９】
前記発光ダイオードは、無機発光ダイオードと／あるいは有機発光ダイオードであり、好ましくは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）である。パッシブマトリックス有機発光ダイオード（ＰＭＯＬＥＤ）あるいはアクティブマトリックス有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）であることもできるが、好ましくはＡＭＯＬＥＤである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明が提供する発光ダイオードの陽極反射層の合金材料は、陽極反射層の金屬材料の組成の比例及び構成を調整することにより、材料のコストを低減し、電極電位差を除去することができる。したがって、良好の表面反射効果（表面腐食はなくなる）を奏し、ＩＴＯあるいはＩＺＯと同じような良好のエッチング効果も奏することができる。本発明は、Ａｇの含有量を多く減少させることにより、コストを有効に低減することができる。また、反射膜の反射率が９０％以上又は９７％以上まで達することができるので、反射効果がとてもよく、表面の粗さもとても低い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】従来技術のＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ陽極反射層の上面のＩＴＯが腐食された状況を示す写真である。
【図１Ｂ】エッチングの残留を示す写真である。
【図２】Ａｇ−Ａｌ相図である。
【図３Ａ】Ａｌ含有量が違う場合の薄膜の表面の粗さを示す写真である。
【図３Ｂ】Ａｌ含有量が違う場合の薄膜の表面の粗さを示す写真である。
【図３Ｃ】Ａｌ含有量が違う場合の薄膜の表面の粗さを示す写真である。
【図４Ａ】本発明の実施例のＡｇ−Ａｌ合金の組成が違う場合の粗さを示す図である。
【図４Ｂ】薄膜の反射率を示す曲線（Ｂ）である。
【図５】本発明の一つの実施例におけるＡｇ−Ａｌ合金反射層＋ＩＴＯの表面反射効果を示す写真である。
【図６】本発明の一つの実施例におけるＡｇ−Ａｌ合金反射層＋ＩＴＯのエッチングされた後の効果を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図２は本発明のＡｇ−Ａｌ合金の相図である。この相図によると、Ａｇ−Ａｌ合金のプロセスウインドウが広く、Ａｌの含有量が１４重量％〜９８重量％の範囲内に入るとき、ＡｇとＡｌの固溶体構成が発生することを見出すことができる。そのため、この比例範囲内のＡｇ−Ａｌ合金はいずれも、発光ダイオード陽極の反射層電極材料として使うことができる。
【００３３】
（実施例１）
Ａｌ  ２０重量％
Ａｇ  ８０重量％
上記の比例でＡｌとＡｇを熔解させ、冷却することによって固溶体合金を作る。この合金材料で薄膜を形成する場合、図３Ａに示すように、この薄膜の粗さが非常に小さい。
【００３４】
（実施例２）
Ａｌ  ３０重量％
Ａｇ  ７０重量％
この場合、図３Ｂに示すように、Ａｇ−Ａｌ合金の薄膜の粗さが比較的に小さい。
【００３５】
（実施例３）
Ａｌ  ４０重量％
Ａｇ  ６０重量％
この比率で薄膜反射層を作る。
この場合、図３Ｃに示すように、Ａｇ−Ａｌ合金の薄膜の粗さが比較的に小さい。
【００３６】
（実施例４）
Ａｌ  ５０重量％
Ａｇ  ５０重量％
この比率で薄膜反射層を作る。
【００３７】
（実施例５）
Ａｌ  ６０重量％
Ａｇ  ４０重量％
この比率で薄膜反射層を作る。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１、図４Ａ〜図４Ｂから、以下のようなことを見出すことができる。
【００４０】
本発明が提供するＡｇ−Ａｌ合金は、表面の粗さが比較的に小さく、この数値が１ｎｍ以下である。特にＡｌの含有量が１４〜３５重量％範囲内に入る場合、粗さは０．４ｎｍ以下まで低下することができる（図４Ａ）。
【００４１】
本発明が提供するＡｇ−Ａｌ合金の薄膜は、５５０ｎｍ可視光に対しての反射率が９０％以上である。特にＡｌ含有量が１４〜５０重量％範囲内の薄膜は、５５０ｎｍの可視光に対しての反射率が高く、９５％以上まで達することができる（図４Ｂ）。
【００４２】
上記の実験のとおり、本発明のＡｇ−Ａｌ合金は、Ａｌの含有量を調整することにより、反射性能を変更せずに、Ａｇの使用量を大幅に減少させ、かつ反射層のコストを大幅に低減することができる。
【００４３】
コストと、薄膜の反射率と、粗さとを総合的に考慮すると、Ａｌの含有量が１５〜５０重量％であることが好ましい。もっと好ましくは、２０〜４０重量％または２０〜３５重量％である。Ａｌの含有量が３０重量％であることを例とし、Ａｇ−Ａｌ合金の薄膜の表面にＩＴＯ薄膜をメッキすることによって陽極を作る場合、後続の工程で電極の腐食が発生しにくい。図５に示すように、Ａｇ−Ａｌ合金の反射層＋ＩＴＯ表面の反射効果がよく、溶液による電極腐食が発生していない。アルミエッチング液（燐酸７０ｖｏｌ．％、酢酸１０ｖｏｌ．％、硝酸１．９ｖｏｌ．％からなる）でエッチングする場合、図６に示すように、エッチング後の画像のアウトラインがはっきりなり、エッチング残留が発生しない。この場合、アルミエッチング液でＩＴＯのエッチングと一緒に行うことができるので、生産工程に用いられる一つの湿式エッチング装置と湿式エッチングにかかる時間を省くことができる。
【００４４】
（実施例６）
Ａｌ  ３０重量％
Ａｇ  ７０重量％
上記のＡｇ−Ａｌ合金薄膜の表面にＩＴＯ薄膜をメッキすることにより、陽極を作る。
【００４５】
上記の陽極及び発光層と、正孔の伝送層／電子の伝送層と、陰極とを組み立てることによって発光ダイオードを作る。
【００４６】
他の実施例おいて、本発明のＡｇ−Ａｌ合金に少量のレアアースを添加することにより、薄膜の平坦性及び反射率を向上させることができる。具体的な添加量は、当業者の通常の実験により調整及び選択することができる。このような事項は、当業者が容易に想到できることである。
【００４７】
以上に本発明の具体的な実施例を詳細的に説明したが、本発明は上記の実施例に制限されるものではない。当業者に対しては、本発明に対する等価の変更と代替も本発明の範囲に属するものである。そのため、本発明の要旨と範囲内の等価的な変更と補正はみんな本発明の範圍に属する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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