(57)【要約】【課題】セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオード及びその製造方法の提供。【解決手段】基板の上にカソード金属層を形成し、さらにカソード金属層の上に浸漬或いは蒸着により分極を具えたセルフアライン分子薄膜を形成し、該セルフアライン分子薄膜を電子注入層となし、さらに電子輸送層、発光層、正孔輸送層を蒸着し、最後に導電薄膜をスパッタしてアノード層となし、セルフアライン分子の分極性を利用し、且つドナーとカソード金属の結合により、セルフアライン分子の形成する分極方向により電子注入効率を高め、有機発光ダイオード装置の発光効率を高めると共に、有機発光ダイオード装置のスレショルド電圧を低くする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードにおいて、
基板（１０）と、
該基板（１０）の上に位置するカソード金属層（２０）と、
該カソード金属層（２０）の上に位置し分極を具えたセルフアライン分子薄膜（３０）とされて、このセルフアライン分子の酸基根がドナーとされ且つカソード金属層（２０）と結合し、該セルフアライン分子薄膜（３０）が電子注入層とされる、上記セルフアライン分子薄膜（３０）と、
該電子注入層の上に位置する電子輸送層（４０）と、
該電子輸送層（４０）の上に位置する発光層（５０）と、
該発光層（５０）の上に位置する正孔輸送層（６０）と、
該正孔輸送層（６０）の上に位置するアノード層（７０）と、
を具え、セルフアライン分子の形成する分極方向が電子注入効率向上を助け、有機発光ダイオードの発光効率を高め、有機発光ダイオードのスレショルド電圧を低くすることを特徴とする、セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオード。
【請求項２】
請求項１に記載のセルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードにおいて、カソード金属層（２０）がアルカリ金属或いはアルカリ土類金属とアルミニウム或いは銀の形成する複合材料、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物のいずれかとされたことを特徴とする、セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオード。
【請求項３】
請求項１に記載のセルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードにおいて、セルフアライン分子の分極方向が酸基根でカソード金属層（２０）と結合されたことを特徴とする、セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオード。
【請求項４】
請求項１に記載のセルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードにおいて、セルフアライン分子が浸漬法でカソード金属層（２０）の表面に付着させられたことを特徴とする、セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオード。
【請求項５】
請求項１に記載のセルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードにおいて、セルフアライン分子が蒸着法でカソード金属層（２０）の表面に付着させられたことを特徴とする、セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオード。
【請求項６】
セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードの製造方法において、
ａ．基板（１０）を洗浄し並びにパターン化し、カソード金属層（２０）を形成する工程、
ｂ．浸漬法或いは蒸着法で分極を具えたセルフアライン分子薄膜（３０）を電子注入層として、カソード金属層（２０）の表面に付着するように形成する工程、
ｃ．該電子注入層の上に電子輸送層（４０）を蒸着により形成する工程、
ｄ．該電子輸送層（４０）の上に発光層（５０）を蒸着により形成する工程、
ｅ．該発光層（５０）の上に正孔輸送層（６０）を蒸着により形成する工程、
ｆ．該正孔輸送層（６０）の上に導電薄膜をスパッタで形成し、該導電薄膜をアノード層（７０）とする工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一種のセルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオード及びその製造方法にかかり、特にセルフアライン分子の分極性により電子の注入能力と輸送効率を高めた有機発光ダイオード及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機発光ダイオードは自発光、薄い厚さ、反応速度の速さ、視角の広さ、良好な解析度、高輝度、フレキシブルパネルに使用できること、使用温度範囲が広いこと等の多くの長所があり、薄膜液晶ディスプレイの次世代のフラットディスプレイ技術と見なされている。該有機発光ダイオードの発光原理は、材料の特性を利用し、電子と正孔を発光層で結合させて、発生するエネルギーにより発光分子を基本状態から励起状態となし、電子が励起状態から基本状態に戻る時に、そのエネルギーを波の形式で放出させる、というもので、これにより異なる波長の発光装置が開発されている。
【０００３】
そのうちアノードはＩＴＯ導電ガラス膜とされ、スパッタ或いは蒸着の方式で、ガラス或いは透明プラスチック基板に付着させられ、カソードはＭｇ、Ａｌ、Ｌｉ等の金属とされ、二つの電極間が複数の有機薄膜で形成された発光領域とされ、それは正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層及び電子輸送層を具えている。実際に量産される時は、必要により更に他の異なる薄膜を有するものとされる。
【０００４】
有機発光ダイオードには多くの長所があるが、発光効率を高めるためにはスレショルド電圧を下げる必要があり、このため電子、正孔の注入を増加しなければならず、ゆえにカソード層の材料には通常、低仕事関数の金属、例えばマグネシウム或いはカルシウムが選択され、電子の注入に有利とされる。しかし低仕事関数の金属は活性も大きく、水分と酸化を発生してカソードの破壊を形成しやすいため、複合金属カソード（例えばマグネシウムに銀を加えたもの、アルミニウムにリチウムを加えたもの）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺｎＯ）が採用されうる。別の方法は、カソードと有機層の間に極めて薄いフッ化リチウムを加えることで、フッ化リチウムは有効に電子のカソードから有機層への注入のエネルギー障壁を低くする。
【０００５】
即ち、周知の有機発光ダイオードの製造工程はアノード導電薄膜に有機発光材料を蒸着し、最後にカソード金属で被覆し、その発生する正孔のアノードから有機発光層の間のエネルギーレベルが比較的一致し、カソード金属と有機発光層のエネルギーレベルの差が大きく、このため電子注入に必要なエネルギー障壁を克服するのが難しく、周知の技術ではアルカリ金属或いはアルカリ土金属材料と安定性の高いアルミニウム或いは銀で形成した複合材料、ＩＴＯ、ＩＺｎＯｗｏ利用することにより、電子注入能力を向上している。しかし、現在電子注入層として使用されているフッ化リチウムはその産業上の問題を有している。すなわち、フッ化リチウムの膜厚は２ナノメータ内に制御されなければならず、ゆえに工程安定度と再現性の問題は克服が難しい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主要な目的は、上述の欠点を解決し、欠点の存在を無くすことにありり、本発明はセルフアライン分子の分極方向特性を利用し、セルフアライン分子を有機発光ダイオードの電子注入層とすることにより、電子注入層を工程安定度が高く、再現性を有する材料で形成できるようにすると共に電子注入層の電子注入能力を高め、これにより発光効率を高め、スレショルド電圧を低くする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードにおいて、
基板（１０）と、
該基板（１０）の上に位置するカソード金属層（２０）と、
該カソード金属層（２０）の上に位置し分極を具えたセルフアライン分子薄膜（３０）とされて、このセルフアライン分子の酸基根がドナーとされ且つカソード金属層（２０）と結合し、該セルフアライン分子薄膜（３０）が電子注入層とされる、上記セルフアライン分子薄膜（３０）と、
該電子注入層の上に位置する電子輸送層（４０）と、
該電子輸送層（４０）の上に位置する発光層（５０）と、
該発光層（５０）の上に位置する正孔輸送層（６０）と、
該正孔輸送層（６０）の上に位置するアノード層（７０）と、
を具え、セルフアライン分子の形成する分極方向が電子注入効率向上を助け、有機発光ダイオードの発光効率を高め、有機発光ダイオードのスレショルド電圧を低くすることを特徴とする、セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードとしている。
請求項２の発明は、請求項１に記載のセルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードにおいて、カソード金属層（２０）がアルカリ金属或いはアルカリ土類金属とアルミニウム或いは銀の形成する複合材料、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物のいずれかとされたことを特徴とする、セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードとしている。
請求項３の発明は、請求項１に記載のセルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードにおいて、セルフアライン分子の分極方向が酸基根でカソード金属層（２０）と結合されたことを特徴とする、セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードとしている。
請求項４の発明は、請求項１に記載のセルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードにおいて、セルフアライン分子が浸漬法でカソード金属層（２０）の表面に付着させられたことを特徴とする、セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードとしている。
請求項５の発明は、請求項１に記載のセルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードにおいて、セルフアライン分子が蒸着法でカソード金属層（２０）の表面に付着させられたことを特徴とする、セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードとしている。
請求項６の発明は、セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードの製造方法において、
ａ．基板（１０）を洗浄し並びにパターン化し、カソード金属層（２０）を形成する工程、
ｂ．浸漬法或いは蒸着法で分極を具えたセルフアライン分子薄膜（３０）を電子注入層として、カソード金属層（２０）の表面に付着するように形成する工程、
ｃ．該電子注入層の上に電子輸送層（４０）を蒸着により形成する工程、
ｄ．該電子輸送層（４０）の上に発光層（５０）を蒸着により形成する工程、
ｅ．該発光層（５０）の上に正孔輸送層（６０）を蒸着により形成する工程、
ｆ．該正孔輸送層（６０）の上に導電薄膜をスパッタで形成し、該導電薄膜をアノード層（７０）とする工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、セルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードの製造方法としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のセルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオードは、基板の上にカソード金属層を形成し、さらにカソード金属層の上に浸漬或いは蒸着により分極を具えたセルフアライン分子薄膜を形成し、該セルフアライン分子薄膜を電子注入層となし、さらに電子輸送層、発光層、正孔輸送層を蒸着し、最後に導電薄膜をスパッタしてアノード層となし、セルフアライン分子の分極性を利用し、且つドナーとカソード金属の結合により、セルフアライン分子の形成する分極方向により電子注入効率を高め、有機発光ダイオード装置の発光効率を高めると共に、有機発光ダイオード装置のスレショルド電圧を低くするようにして形成される。
【０００９】
【実施例】
図１は本発明の構造表示図である。図示されるように、本発明は有機発光ダイオードの基板（１０）の上にカソード金属層（２０）が形成され、該カソード金属層（２０）はアルカリ金属或いはアルカリ土金属材料とアルミニウムあるいは銀で形成された複合材料、ＩＴＯ、ＩＺｎＯのいずれかとされ、さらに浸漬法或いは蒸着法によりカソード金属層（２０）の表面に分極を具えたセルフアライン分子薄膜（３０）が形成され、現在あるセルフアライン分子は、アミノメチルホスホン酸（ａｍｉｎｏｍｅｔｈｙｌ  ｐｈｏｓｐｈｏｎｉｃ  ａｃｉｄ；ＡＭＰＡ）とされ、この薄膜は有機発光ダイオード装置の電子注入層とされ、さらに該電子注入層の上に蒸着により電子輸送層（４０）、発光層（５０）、正孔輸送層（６０）を形成し、最後にスパッタにより導電薄膜を形成してアノード層（７０）となす。
【００１０】
一般に分子中には酸基根によりアクセプタ（ａｃｃｅｐｔｏｒ）が形成されやすく、アルカリ基根はすなわちドナー（ｄｏｎｏｒ）とされ、また酸基根は金属表面と結合しやすく、分極方向が電子注入に不利となる。しかし、ある条件下では酸基根がドナーを形成し、もう一辺のアルカリ基根がアクセプタを形成し、例えばアミノメチルホスホン酸はこの特性を有し、セルフアライン分子であるアミノメチルホスホン酸の分極性と、酸基根のドナーのカソード金属との結合により、セルフアライン分子のアミノメチルホスホン酸が形成する分極方向が電子注入効率を高めるのに役立つ。
【００１１】
図２は本発明のセルフアライン分子アミノメチルホスホン酸分極方向表示図である。図示されるように、分極を有するセルフアライン分子薄膜（３０）が電子注入層とされ、セルフアライン分子のリン酸根（ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）がカソード金属層（２０）と結合し、これにより酸基根のドナーがカソード金属層（２０）と結合し、アルカリ基根のアクセプタが電子輸送層（４０）と結合する状態が形成され、特定方向の分極が形成される。
【００１２】
図３は本発明の製造フローチャートであり、その詳細な工程は以下のとおりである。
ａ．基板（１０）を洗浄し並びにパターン化し、有機発光ダイオード装置のカソード金属層（２０）を形成する工程。このカソード金属層（２０）はアルカリ金属或いはアルカリ土金属材料とアルミニウムあるいは銀で形成された複合材料、ＩＴＯ、ＩＺｎＯのいずれかとされる。
ｂ．浸漬法或いは蒸着法で分極を具えたセルフアライン分子薄膜（３０）を電子注入層として、カソード金属層（２０）の表面に付着するように形成する工程。このセルフアライン分子は酸基根をドナーとし、且つセルフアライン分子の分極方向は酸基根でカソード金属層（２０）と結合することにより形成される。
ｃ．該電子注入層の上に電子輸送層（４０）を蒸着により形成する工程、
ｄ．該電子輸送層（４０）の上に発光層（５０）を蒸着により形成する工程、
ｅ．該発光層（５０）の上に正孔輸送層（６０）を蒸着により形成する工程、
ｆ．該正孔輸送層（６０）の上に導電薄膜をスパッタで形成し、該導電薄膜をアノード層（７０）とする工程。
【００１３】
分極の物理的意義は、二つの相互に等しいが符号が反対であり、有限距離を以て分離された電荷がいわゆる分極と称される。電荷の大きさと相対距離の乗積はいわゆる分極モーメントと称され、それは大きさと方向を有する物理量とされ、化学結合は分極モーメントを有するため、多原子分子の分極モーメントは各部分の結合の分極モーメントのベクトルの和とされ、且つ電子に対しては、ポテンシャルエネルギーの大きさが分極モーメントの方向と一体し、これにより電子は容易に負の分極位置より正の分極位置に輸送されるが、反対に電子を正の分極より負の分極に輸送しようとすれば、エネルギー障壁を克服しなければならず、これにより有機発光ダイオード装置のカソード層の電子を発光層（５０）に注入する場合には、セルフアライン分子のドナー（負の分極の位置）をカソード金属と結合させなければならず、これによりセルフアライン分子の形成する分極方向により電子のカソード金属層から発光層（５０）への輸送を助けることができる。
【００１４】
本発明は電子のカソード金属層より発光層（５０）への注入を加速するため、図２に示されるように、セルフアライン分子アミノメチルホスホン酸の分極性により、セルフアライン分子アミノメチルホスホン酸の酸基根をドナーとしてカソード金属と結合させることにより、もとのカソード金属層と発光層（５０）の間のエネルギー障壁を低くし、これにより有機発光ダイオード装置のスレショルド電圧を低くし、また、電子注入能力を高め、これにより電子と正孔の発光層（５０）での結合の効率を高め、発光効率を高めている。
【００１５】
以上は本発明の好ましい実施例の説明であり、本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、上述の欠点を解決し、欠点の存在を無くすセルフアライン分子を電子注入層とした有機発光ダイオード及びその製造方法を提供し、それは、セルフアライン分子の分極方向特性を利用し、セルフアライン分子を有機発光ダイオードの電子注入層とすることにより、電子注入層を工程安定度が高く、再現性を有する材料で形成できるようにすると共に電子注入層の電子注入能力を高め、これにより発光効率を高め、スレショルド電圧を低くする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構造表示図である。
【図２】本発明のセルフアライン分子の分極方向表示図である。
【図３】本発明の製造方法のフローチャートである。
【符号の説明】
１０  基板
２０  カソード金属層
３０  セルフアライン分子薄膜
４０  電子輸送層
５０  発光層
６０  正孔輸送層
７０  アノード層
【図１】
2004265641.tif 000003
【図２】
2004265641.tif 000004
【図３】
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