(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極、陰極、及び前記陽極と陰極との間に設けられる発光層を備える有機ＥＬデバイスであって、
前記陰極と前記発光層との間に設けられる電子輸送層をさらに備え、前記電子輸送層の材料には有機金属キレート化合物を含み、
前記有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位は、−４．２ｅＶ〜−３．０ｅＶであり、
前記有機金属キレート化合物の最高被占軌道ＨＯＭＯのエネルギー準位が−６．０ｅＶより小さくて、前記発光層が前記電子輸送層と直接に接触しており、
前記有機金属キレート化合物は、ＺｎＰｃを備え、
前記陽極と前記発光層との間に設けられる正孔輸送層と、前記陽極と前記正孔輸送層との間に設けられる正孔注入層と、前記電子輸送層と前記陰極との間に設けられる電子注入層と、をさらに備え、
前記電子注入層が、Ｌｉｑ、ＣｓＦ、またはＣｓ２ＣＯ３を含む
ことを特徴とする有機ＥＬデバイス。
【請求項２】
前記有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位は、−３．９ｅＶ〜−３．３ｅＶであることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬデバイス。
【請求項３】
前記有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位は、前記陰極の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位より大きくて、前記発光層の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位より小さくて、且つ前記有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位と、前記陰極の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位との差の絶対値が１．２ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬデバイス。
【請求項４】
前記有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位と、前記陰極の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位との差の絶対値が０．９ｅＶ以下であることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬデバイス。
【請求項５】
前記有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位と、前記陰極の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位との差の絶対値が０．６ｅＶ以下であることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬデバイス。
【請求項６】
前記陽極は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）パターン層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機ＥＬデバイス。
【請求項７】
前記有機ＥＬデバイスは、直列積層型構造であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機ＥＬデバイス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機ＥＬデバイスを備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬデバイス及びディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬデバイス（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ、ＯＬＥＤと略称する）は、陰極、陽極、及び前記陽極と陰極との間に設けられる正孔輸送層、発光層及び電子輸送層からなる。陽極及び陰極の電圧が適当の値まで印加されるとき、陽極に生じる正孔及び陰極に生じる電子は、それぞれ正孔輸送層及び電子輸送層を通して発光層で結合し、発光層を発光させる。発光層の成分によって赤、緑及び青のＲＧＢ三原色の光を生じ、表示の基本色を構成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、電子輸送層の電子移動度が低かったり、電子が陰極から電子輸送層に注入するエネルギー準位の障壁が高すぎだったりして、有機ＥＬデバイスの発光層における電子の数が少なくなり、正孔の数が電子数より多い場合が多い。正孔の数と電子の数とがマッチしないため、有機ＥＬデバイスの発光効率が低くなることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、陽極、陰極、及び前記陽極と陰極との間に設けられる発光層を備える有機ＥＬデバイスであって、
前記陰極と前記発光層との間に設けられる電子輸送層をさらに備え、前記電子輸送層の材料には、有機金属キレート化合物を含む。
【０００５】
１つの例示では、前記有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位は、−４．２ｅＶ〜−３．０ｅＶである。
【０００６】
１つの例示では、前記有機金属キレート化合物の最高被占軌道ＨＯＭＯのエネルギー準位は、−６．０ｅＶ以上であり、前記発光層と前記電子輸送層との間に正孔阻止層がさらに設けられる。
【０００７】
１つの例示では、前記有機金属キレート化合物の最高被占軌道ＨＯＭＯのエネルギー準位が−６．０ｅＶより小さくて、前記発光層が前記電子輸送層と直接に接触する。
【０００８】
１つの例示では、前記有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位が−３．９ｅＶ〜−３．３ｅＶである。
【０００９】
１つの例示では、前記有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位が前記陰極の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位より大きくて、前記発光層の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位より小さくて、且つ前記有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位と前記陰極の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位との差の絶対値が１．２ｅＶ以下である。
【００１０】
１つの例示では、前記有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位と、前記陰極の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位との差の絶対値が０．９ｅＶ以下である。
【００１１】
１つの例示では、前記有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位と前記陰極の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位との差の絶対値が０．６ｅＶ以下である。
【００１２】
１つの例示では、前記有機金属キレート化合物は、ＣｕＰｃ又はＺｎＰｃを備える。
【００１３】
１つの例示では、前記陽極は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）パターン層である。
【００１４】
１つの例示では、該有機ＥＬデバイスは、
前記陽極と前記発光層との間に設けられる正孔輸送層と、前記陽極と前記正孔輸送層との間に設けられる正孔注入層と、前記電子輸送層と前記陰極との間に設けられる電子注入層と、を備える。
【００１５】
１つの例示では、前記有機ＥＬデバイスは直列積層型構造である。
【００１６】
本発明の他の実施例は、前記有機ＥＬデバイスを備えるディスプレイ装置を提供する。
【００１７】
本発明実施例に係る有機ＥＬデバイス及びディスプレイは、金属キレート化合物を電子輸送層の材料とすることによって、ＯＬＥＤデバイスの電子注入及び輸送の効率が明らかに向上され、発光層における正孔の数と電子の数とのバランスが取られ、デバイスの発光効率が明らかに向上された。
【００１８】
以下、本発明の実施例の技術案をさらに明確にするように、本発明実施例の図面を簡単に説明する。下記の図面は、当然ながら、本発明の実施例の一部のみに関し、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明実施例に係る有機ＥＬデバイスの断面構造を示す概略図である。
【図２】駆動電圧が異なる場合、両デバイスの電流密度−電圧−輝度の曲線を示す概略図である。
【図３】電流密度が異なる場合、両デバイスの電流効率−電流密度の曲線を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例の目的、技術案及び利点をさらに明確にするように、本発明実施例の図面を参照しながら、本発明実施例の技術案を明確で完全に説明する。下記の実施例は、当然ながら、本発明の実施例の一部であり、全ての実施例ではない。本発明の実施例に基づき、当業者が創造的活動をしない前提で得られる全ての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に入る。
【００２１】
本発明実施例は有機ＥＬデバイスを提供する。図１に示すように、前記有機ＥＬデバイスは、陽極１１、陰極１２、前記陽極１１と陰極１２との間に設けられる発光層１３、前記陽極１１と前記発光層１３との間に設けられる正孔輸送層１４、及び前記陰極１２と発光層１３との間に設けられる電子輸送層１５を備える。前記正孔輸送層１４は、陽極１１で生じる正孔を前記発光層１３に輸送するものであり、前記電子輸送層１５は、陰極１２で生じる電子を発光層１３に輸送するものである。本発明実施例では、前記電子輸送層の材料には、有機金属キレート化合物を含む。
【００２２】
本発明実施例に係る有機ＥＬデバイスは、金属キレート化合物を電子輸送層の材料とすることによって、ＯＬＥＤデバイスの電子注入及び輸送の効率を明らかに向上することができ、発光層における正孔の数及び電子の数とのバランスが取られ、デバイスの発光効率が明らかに向上される。
【００２３】
１つの例示では、前記有機金属キレート化合物は、ＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ、最低空軌道）のエネルギー準位が−４．２ｅＶ〜−３．０ｅＶであり、ＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ、最高被占軌道）のエネルギー準位が−６．０ｅＶ以上である。このとき、前記有機金属キレート化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位が正孔をよく阻止できないため、図１に示すように、前記発光層１３と前記電子輸送層１５との間に正孔阻止層１６がさらに設けられる。ここで、前記ＬＵＭＯは、電子輸送のエネルギー準位であり、前記ＨＯＭＯは、正孔輸送のエネルギー準位である。
【００２４】
１つの例示では、前記有機金属キレート化合物は、ＬＵＭＯのエネルギー準位は、−４．２ｅＶ〜−３．０ｅＶであり、ＨＯＭＯのエネルギー準位は、−６．０ｅＶ以下である。有機金属キレート化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位が−６．０ｅＶ以下である場合、電子輸送層が正孔を阻止する能力が高いため、正孔阻止層を設ける必要がなくなり、前記発光層が前記電子輸送層と直接に接触する。
【００２５】
上述した有機金属キレート化合物は、ＬＵＭＯのエネルギー準位が−４．２ｅＶ〜−３．０ｅＶである。然し、この有機金属キレート化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位は、陰極と発光層との間に適当なエネルギー差を形成するように、例えば、−３．９ｅＶ〜−３．３ｅＶであり、或いは、−３．８ｅＶ〜−３．４ｅＶであり、或いは、−３．７ｅＶ〜−３．５ｅＶであり、或いは、−３．６ｅＶである。
【００２６】
例えば、前記有機金属キレート化合物は、ＣｕＰｃ又はＺｎＰｃ等である。
【００２７】
例えば、前記陽極はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅｓ、酸化インジウムスズ）パターン層であり、陽極としてのＩＴＯがパターニング化されるため、その表面が粗くなり、元々全反射して射出できない光を、全反射しないようにしてガラスから射出させる。これによって、光の出力が強くされる。
【００２８】
図１に示すように、前記有機ＥＬデバイスは、前記陽極１１と前記正孔輸送層１４との間に設けられる正孔注入層１７と、前記電子輸送層１５と前記陰極１２との間に設けられる電子注入層１８と、をさらに備えてもよい。
【００２９】
例示的に、前記陽極１１は、ＩＴＯパターンを有するガラス基板である。前記正孔注入層１７の材料は、ＭｏＯ３又はＦ４−ＴＣＮＱ等であってもよい。前記正孔輸送層１４の材料は、ＮＰＢ又はＴＰＤ等であってもよい。前記発光層１３の材料は、有機高分子ポリマー、有機小分子蛍光材料又は燐光材料等であってもよい。前記発光層は、他の単色、混合色及び白色を混ぜ合わせない発光層であってもよいし、他の単色、混合色及び白色を混ぜ合わせる発光層であってもよい。前記正孔阻止層１６の材料は、ＢＣＰ等の、ＬＵＭＯのエネルギー準位が低い電子輸送型材料であってもよい。前記電子輸送層１５の材料は、有機金属キレート化合物、例えば、ＣｕＰｃ等であってもよい。前記電子注入層１８の材料は、ＬｉＦ、Ｌｉｑ、ＣｓＦ又はＣｓ２ＣＯ３等の通常の電子注入材料等であってもよい。前記陰極１２の材料は、Ａｌであってもよい。ここで、電子輸送層ＣｕＰｃのＨＯＭＯのエネルギー準位は、−５．２ｅＶ（−６．０ｅＶ以上）であるため、電子輸送層１５と前記発光層１３との間に正孔阻止層１６を設置して正孔の輸送を阻止する必要がある。
【００３０】
本発明の実施例では、青色を混ぜ合わせる発光層を例として説明する。青色発光層は、ドーピングされた主体がＭＡＮＤ（2-methyl-９,10-bis（naphthalene-2-yl） anthracene）であり、ドーパントがＤＳＡ−Ｐｈ（1-4-di-[4-（N、N-diphenyl）amino]styryl-benzene）である。１つの例示では、前記陽極はＩＴＯパターン層であり、厚みが１５０ｎｍである。前記正孔注入層は、材料がＭｏＯ３であり、厚みが５ｎｍである。正孔輸送層は、材料がＮＰＢであり、厚みが４０ｎｍである。青色発光層は、材料がＭＡＮＤ：ＤＳＡ−Ｐｈであり、厚みが３０ｎｍである。正孔阻止層は、材料がＢＣＰであり、厚みが１０ｎｍである。電子輸送層は、材料がＣｕＰｃであり、厚みが３５ｎｍである。電子注入層は、材料がＬｉＦであり、厚みが１ｎｍである。陰極は、材料がＡｌであり、厚みが１２０ｎｍである。
【００３１】
以下は上述した有機発光デバイスの製造方法である。ＩＴＯ（表面抵抗＜３０Ω／□）を有する透明ガラス基板をフォトエッチングしてＩＴＯパターン層を形成し、そして、超音波環境でＩＴＯガラス基板を順に脱イオン化水、アセトン及び無水アルコールで洗浄し、そして、Ｎ２で乾かせて、Ｏ２プラズマ（ｐｌａｓｍａ）処理を行う。最後に、処理された基板を蒸着チャンバに置いて、真空度が５×１０−４Ｐａより低くなると、真空熱蒸着により、ＩＴＯパターン層上に、正孔注入層ＭｏＯ３（５ｎｍ）、正孔輸送層ＮＰＢ（４０ｎｍ）、青色発光層ＭＡＮＤ：ＤＳＡ−Ｐｈ（３％）（３０ｎｍ）、正孔阻止層ＢＣＰ（１０ｎｍ）、電子輸送層ＣｕＰｃ（３５ｎｍ）、電子注入層ＬｉＦ（１ｎｍ）及び陰極Ａｌ（１２０ｎｍ）を順に堆積する。上述した蒸着では、陰極Ａｌに対して金属陰極マスク（ｍｅｔａｌ ｍａｓｋ）を用い、蒸発速度が０．３ｎｍ／ｓである以外に、他の層は、いずれもオープンマスク（ｏｐｅｎ ｍａｓｋ）を用い、蒸発速度が０．１ｎｍ／ｓである。デバイスの発光面積が３ｍｍ×３ｍｍである。
【００３２】
比較するために、比較用の有機ＥＬデバイスを提供する。このデバイスには、Ｂｐｈｅｎによって電子輸送層を形成し、且つ正孔阻止層を設けない（ＢｐｈｅｎのＨＯＭＯのエネルギー準位が−６．４ｅＶであり、−６．０ｅＶより小さくて、正孔をよく阻止することができるため、正孔阻止層を設ける必要がない）こと以外に、他の機能層が上述したＣｕＰｃによって電子輸送層を形成する有機ＥＬデバイスと同じである。上述したＣｕＰｃによって電子輸送層を形成する有機ＥＬデバイスを、比較例の、Ｂｐｈｅｎによって電子輸送層を形成する有機ＥＬデバイスと比較する。
【００３３】
比較例に係るＢｐｈｅｎによって電子輸送層を形成する有機ＥＬデバイスでは、陰極（Ａｌ）及び電子注入層（ＬｉＦ）のＬＵＭＯのエネルギー準位が約−４．２ｅＶであり、電子輸送層（Ｂｐｈｅｎ）のＬＵＭＯのエネルギー準位が約−２．９ ｅＶであり、発光層（ＭＡＮＤ：ＤＳＡ−Ｐｈ）のＬＵＭＯのエネルギー準位が約−２．５ｅＶであり、電子輸送層Ｂｐｈｅｎ（−２．９ ｅＶ）と電子注入層ＬｉＦ（−４．２ｅＶ）との間のエネルギー差が高すぎるため、大きい駆動電圧が必要になる。これに対して、本発明に係る有機ＥＬデバイスでは、陰極（Ａｌ）及び電子注入層（ＬｉＦ）のＬＵＭＯのエネルギー準位が約−４．２ｅＶであり、電子輸送層（ＣｕＰｃ）のＬＵＭＯのエネルギー準位が約−３．６ ｅＶであり、正孔阻止層（ＢＣＰ）のＬＵＭＯのエネルギー準位が約−３．２ｅＶであり、発光層（ＭＡＮＤ：ＤＳＡ−Ｐｈ）のＬＵＭＯのエネルギー準位が約−２．５ｅＶである。本発明に係る電子輸送層ＣｕＰｃ（−３．６ｅＶ）は、電子注入層（−４．２ｅＶ）と正孔阻止層（−３．２ｅＶ）との間で適当な電子輸送のエネルギー差を形成することができ、駆動電圧を効果的に低下することができる。
【００３４】
さらに重要なのは、ＣｕＰｃは、３．０×１０５Ｖ／ｃｍの電界で電子移動度が９．０４×１０−４ｃｍ２／Ｖｓまで達するのに対して、従来慣用の電子輸送材料Ｂｐｈｅｎは、３．０×１０５Ｖ／ｃｍ の電界で電子移動度が４．２×１０−４ｃｍ２／Ｖｓである。両者を比べて分かるように、ＣｕＰｃの電子輸送能力が比較的によい。即ち、ＣｕＰｃによって電子輸送層を形成する有機ＥＬデバイスは、電子注入及び輸送の効率がよりよい。
【００３５】
以下、実験によって、上述した本発明に係るデバイスと比較例に係るデバイスとを比較する。実験によって、図２及び図３が得られる。図２は、駆動電圧が異なる場合、両デバイスの電流密度−電圧−輝度の曲線図である。図３は、電流密度が異なる場合、両デバイスの電流効率−電流密度を示す曲線図である。図から分かるように、本発明に係るＣｕＰｃによって電子輸送層を形成するデバイスは、Ｂｐｈｅｎによって電子輸送層を形成するデバイスに対して、電流密度及び輝度が明らかに向上された。これは、デバイスの電子注入が明らかに向上されたことを表明する。具体的に、デバイスの最大輝度が２６７００ｃｄ／ｍ２から５６９８０ｃｄ／ｍ２に向上され、約１１３．４％向上され、最大電流効率が８．９８ｃｄ／Ａから１１．３ｃｄ／Ａまで向上され、約２６．２％向上された。これで分かるように、ＣｕＰｃによって電子輸送層を形成するデバイスは、Ｂｐｈｅｎによって電子輸送層を形成するデバイスに対して、発光性能が遥かに向上された。
【００３６】
上述した実施例では、金属キレート化合物によって電子輸送層を形成して陰極と発光層との間に適当なエネルギー差を形成することによって、電子の注入効率が向上された。上記金属キレート化合物のＬＵＭＯの数値は、用いられる陰極及び発光層のＬＵＭＯのエネルギー準位によって好ましく決められる。例えば、陰極又は電子注入層のＬＵＭＯが−４．２ｅＶであり、発光層のＬＵＭＯが−２．５ｅＶである場合、ＬＵＭＯが−４．２ｅＶ〜−３．０ｅＶである金属キレート化合物を選択することができる。然し、本発明実施例に係る陰極、電子注入層及び発光層は、上述した具体的なＬＵＭＯ数値に限らない。本発明の実施例は、以下のような有機ＥＬデバイスをさらに提供する。有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位が陰極の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位より大きくて、発光層の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位より小さくて、且つ有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位と陰極の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位との差の絶対値が１．２ｅＶ以下であり、或いは、有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位と、陰極の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位との差の絶対値が０．９ｅＶ以下であり、或いは、有機金属キレート化合物の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位と陰極の最低空軌道ＬＵＭＯのエネルギー準位との差の絶対値が０．６ｅＶ以下である。
【００３７】
例えば、本発明実施例に係る有機ＥＬデバイスは直列積層型構造であってもよい。直列積層型有機ＥＬデバイスは、陽極及び陰極を共用し、複数のデバイスを直列する。これによって、デバイスの発光効率が向上され、デバイスの寿命が延ばされる。
【００３８】
本発明実施例は、ディスプレイ装置をさらに提供する、前記ディスプレイ装置は、上述した有機ＥＬデバイスを備える。前記ディスプレイ装置は、ＯＬＥＤディスプレイ、ＯＬＥＤパネル、デジタルカメラ、携帯電話、フラットパネルコンピュータ又は電子ペーパー等の表示機能を有する製品又は部材である。
【００３９】
以上は本発明の例示的な実施例だけであり、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に基づく。
【符号の説明】
【００４０】
１１  陽極
１２  陰極
１３  発光層
１４  正孔輸送層
１５  電子輸送層
１６  正孔阻止層
１７  正孔注入層
１８  電子注入層
【図１】
0006339181.tif 000002
【図２】
0006339181.tif 000003
【図３】
0006339181.tif 000004