(57)【要約】【課題】製造効率に優れる有機発光ディスプレイ、及び、有機発光ディスプレイの陰極複合層の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、有機発光ディスプレイ、及び、その陰極複合層の製造方法を提供する。有機発光ディスプレイは、基板と、基板上に設置された陽極と、陽極上に設置された少なくとも一つの有機発光層と、有機発光層上に設置されたバッファ層と、バッファ層上に形成され、第一陰極層、第二陰極層、第三陰極層からなる陰極と、からなり、第一陰極層は導電材料を有し、第二陰極層は電子伝導材料を有し、第三陰極層は導電材料を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機発光ディスプレイであって、
基板と、
前記基板上に設置された陽極と、
前記陽極上に設置された少なくとも一つの有機発光層と、
前記有機発光層上に設置され導電材料を有する第一陰極層、前記第一陰極層上に位置し、且つ、電子伝導材料を有する第二陰極層、前記第二陰極層上に位置し、且つ、導電材料を有する第三陰極層、からなる陰極複合層と、
からなる有機発光ディスプレイ。
【請求項２】
更に、有機発光層上に設置されたバッファ層を有する請求項１に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項３】
第一陰極層は、金属を有する請求項１又は請求項２に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項４】
第一陰極層は、アルミ、マグネシウム、又は、カルシウムからなる請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項５】
第一陰極層の厚さは、０より大きく６００Åを超えない請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項６】
第一陰極層の厚さは、５０〜６００Åである請求項５に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項７】
第二陰極層は、１５個以上のπ結合を有する高共役有機材料を少なくとも一つ有する請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項８】
高共役有機材料は、メタルフタロシアニン（ｍｅｔａｌ  ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、トリアリールアミン（ｔｒｉａｒｙｌａｍｉｎｅ）、ポリアリル（ｐｏｌｙａｒｙｌ）、Ｃ６０、及び、ポリパラフェニレンビニレン（ｐｏｌｙｐａｒａｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ：ＰＰＶ）から選択される請求項７に記載の有機発光ディスプレイ。  
【請求項９】
メタルフタロシアニンは、銅フタロシアニンである請求項８に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１０】
第三陰極層は、アルカリ金属合金を含む請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１１】
アルカリ金属合金が含むアルカリ金属の成分比は、０．１〜１０％である請求項１０に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１２】
第三陰極層は、リチウム金属合金を含む請求項１０に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１３】
更に、陽極上に設置されたホール注入層と、ホール注入層上の有機発光層の下に設置されるホール伝送層と、を含む請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１４】
有機発光ディスプレイの陰極複合層の製造方法であって、
導電材料を有する第一陰極層を、有機発光ディスプレイのバッファ層上に形成する工程と、
電子伝送材料を有する第二陰極層を、前記第一陰極層上に形成する工程と、
導電材料を有する第三陰極層を、前記第二陰極層上に形成する工程と、
からなる有機発光ディスプレイの陰極複合層の製造方法。
【請求項１５】
第一陰極層は金属を含む請求項１４に記載の有機発光ディスプレイの陰極複合層の製造方法。
【請求項１６】
第一陰極層は、アルミ、マグネシウム、又は、カルシウムから構成される請求項１５に記載の有機発光ディスプレイの陰極複合層の製造方法。
【請求項１７】
第一陰極層は、物理的気相成長法により形成される請求項１４〜請求項１６のいずれか１項に記載の有機発光ディスプレイの陰極複合層の製造方法。
【請求項１８】
第一陰極層は、熱蒸着、或いは、電子ビーム蒸着法により形成される請求項１７に記載の有機発光ディスプレイの陰極複合層の製造方法。
【請求項１９】
第二陰極層は、１５個以上のπ結合を有する高共役有機材料を少なくとも一つ有する請求項１４〜請求項１８のいずれか１項に記載の有機発光ディスプレイの陰極複合層の製造方法。
【請求項２０】
高共役有機材料は、メタルフタロシアニン（ｍｅｔａｌ  ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、トリアリールアミン（ｔｒｉａｒｙｌａｍｉｎｅ）、ポリアリル（ｐｏｌｙａｒｙｌ）、Ｃ６０、及び、ポリパラフェニレンビニレン（ｐｏｌｙｐａｒａｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ：ＰＰＶ）から選択される請求項１９に記載の有機発光ディスプレイの陰極複合層の製造方法。
【請求項２１】
第三陰極層は、アルカリ金属合金を含む請求項１４〜請求項２０のいずれか１項に記載の有機発光ディスプレイの陰極複合層の製造方法。
【請求項２２】
第三陰極層は、スパッタリング法により形成される請求項１４〜請求項２１のいずれか１項に記載の有機発光ディスプレイの陰極複合層の製造方法。
【請求項２３】
第三陰極層は、スパッタリング法により形成され、スパッタリング速度を１０Å／秒とする請求項２２に記載の有機発光ディスプレイの陰極複合層の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ディスプレイ素子に関するものであって、特に、多層陰極構造を有する有機発光ディスプレイ素子、及び、有機発光ディスプレイ素子の陰極複合層の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機発光ディスプレイ素子、例えば、有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）ディスプレイは、フラットディスプレイの分野で幅広く応用されている。有機発光素子を用いたフラットディスプレイは、液晶ディスプレイ等と異なり、自発光の特性を有するため、高輝度であり、且つ、バックライトシステムが不要である。また、有機発光素子は、異なる有機材料を使用することにより、赤、緑、青色のカラー光を高効率で放出できる。また、有機発光素子は、低駆動電圧の操作条件下で作動し、高い傾斜視角下ではっきりと識別できる。
【０００３】
有機発光素子は、通常、多層構造で、陽極と陰極間に挟置された少なくとも一つの有機発光層からなる。有機発光素子の基本操作原理は、電圧が、陽極と陰極間に発生したとき、電子とホールが有機発光層中に移動し、電子とホールとが結合することで発光する。
【０００４】
特許文献１〜３に、有機発光ダイオードディスプレイに対する詳細が開示されている。これらによれば、通常、陽極は、例えば、インジウムスズ酸化物からなる透明の導電材料からなり、陰極は、金属から構成される。陰極の形成方法中、使用が好ましいのは、熱蒸着（ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、及び、電子ビーム蒸着（e−ｂｅａｍ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）であるが、これらの方法が好ましいのは、有機発光層を損壊しないからである。しかし、これらの工程は、非常に効率が悪い。一方、スパッタリング法は、好ましい付着性を有する薄膜を短時間で形成でき、また、材料の使用量を低減させ経済性を向上させることができる等、多くの長所を有するが、有機発光層の電気特性を破壊するおそれがある。従って、有機発光層を破壊しないように、スパッタリングにより陰極が形成できることができるものが求められている。
【特許文献１】米国特許第６１３７２２３号明細書
【特許文献２】米国特許第６５７９６２９号明細書
【特許文献３】米国特許第６０１３３８４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の有機発光ダイオードディスプレイの問題を改善するため、多層陰極構造を有する有機発光ディスプレイ素子を提供することを目的とし、スパッタリングにより形成可能であり、製造期間が短縮され、薄膜付着性、経済性が改善されたものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、有機発光ダイオードディスプレイを提供し、基板と、基板上に設置された陽極と、陽極上に設置された少なくとも一つの有機発光層と、有機発光層上に設置されたバッファ層と、バッファ層上に形成され、第一陰極層、第二陰極層、第三陰極層からなる陰極と、からなり、第一陰極層は導電層を有し、第二陰極層は電子伝導層を有し、第三陰極層は導電層を有する。
【０００７】
本発明に係る方法は、有機発光ディスプレイ素子の陰極複合層の製造方法を提供し、導電材料を有する第一陰極層を、有機発光ディスプレイのバッファ層上に形成する工程と、電子伝送材料を有する第二陰極層を、第一陰極層上に形成する工程と、導電材料を有する第三陰極層を、第二陰極層上に形成する工程と、からなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、有機発光層を損傷しない、素子の電気特性と発光効率を改善するという長所が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の具体例による有機発光素子１００を示す図である。有機発光素子１００は、基板１１０、陽極１２０、有機発光層１３０、バッファ層１４０、陰極１８０、からなる。陰極１８０は、第一陰極層１５０、第二陰極層１６０、第三陰極層１７０からなる。
【００１０】
基板１１０は、ガラス、石英、或いは、透明高分子材料からなり、例えば、プラスチックからなる。陽極１２０は、基板１１０上に設置され、透明導電材料、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）からなる。有機発光層１３０は、陽極１２０上に設置され、少なくとも一つの発光ドープ材料を有する。発光ドープ材料は、赤、緑、青光の発光ドープ材料である。赤光発光ドープ材料は、有機材料ＤＣＪＴＢである。緑光発光ドープ材料は、有機材料Ｃ５４５Ｔである。青光発光ドープ材料は、有機材料ＴＢＰである。当事者なら分かるように、多層スタックされた有機発光層を、陽極１２０上に設置してもよい。有機発光層１３０上に設置されたバッファ層１４０は、アルカリ金属ハロゲン化物、例えば、ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣｓＩ、ＫＩ、及び、ＮａＣｌからなる。
【００１１】
陰極１８０はバッファ層１４０上に設置され、且つ、第一陰極層１５０、第二陰極層１６０、第三陰極層１７０からなる。第一陰極層１５０はバッファ層１４０上に設置され、その材質は金属、例えば、アルミ、マグネシウム、カルシウム等である。第一陰極層１５０の厚さは、０より大きいが、６００Åを超えない。好ましくは、５０〜６００Åである。第一陰極層１５０は、例えば、熱蒸着法、及び、電子ビーム蒸着法等の、物理的気相成長法（ＰＶＤ）により形成される。
【００１２】
第一陰極層１５０の存在により、有機発光層１３０に注入する電子が増加し、素子の電気特性と発光効率を改善する。また、第一陰極層１５０は、第三陰極層１７０の形成過程で、有機発光層１３０がイオン衝撃による損傷を受けるのを防止する。これにより、第三陰極層１７０を、スパッタリング法により形成することができ、その蒸着速度を公知の単一陰極層の蒸着速度よりも速くすることができる。更に、第一陰極層１５０は、有機発光層１３０から散発する光を反射し、第二陰極層１６０により吸収されるのを回避し、素子の輝度の低下を防止することができる。
【００１３】
第二陰極層１６０は、好ましくは、少なくとも一つの、１５個以上のπ結合を有する高共役有機材料を有し、例えば、フタロシアニン（ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ：ＰＣ）、トリアリールアミン（ｔｒｉａｒｙｌａｍｉｎｅ）、ポリアリル（ｐｏｌｙａｒｙｌ）、Ｃ６０、或いは、ポリパラフェニレンビニレン（ｐｏｌｙｐａｒａｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ：ＰＰＶ）である。フタロシアニン（ＰＣ）は、銅フタロシアニン等の金属フタロシアニンである。トリアリールアミンは、Ｎ，Ｎ−ビス（カルバゾリル）−４，４’−ビフェニル（Ｎ，Ｎ−ｂｉｓ（ｃａｒｂｏｚｏｌｙｌ）−４，４’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ（ＣＢＰ））、及び、Ｎ，Ｎ−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（Ｎ，Ｎ−ｂｉｓ（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ（ＮＰＢ））である。ポリアリルは、ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ  ｐｅｒｙｌｅｎｅ（ＴＢＡＤＮ））である。
【００１４】
本発明の実施例中、銅フタロシアニン等の金属フタロシアニンは、第二陰極層１６０を形成するのに用いられる。第三陰極層１７０は、好ましくは、アルカリ金属合金、例えば、リチウム金属を含む合金で、アルカリ金属合金が含むアルカリ金属成分比例は、０．１〜１０％である。第三陰極層１７０は、スパッタリングにより形成される。第一陰極層１５０が提供する保護により、第三陰極層１７０は、スパッタリング速度が１０Å／秒の条件で形成され、有機発光層１３０を損傷しない。
【００１５】
図２は、本発明の有機発光素子２００の実施例を示す図で、基板２００は、ガラスである。陽極２２０は、インジウムスズ酸化物を有し、厚さは約６００Åである。第一有機発光層２３０は、ＮＰＢ（４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル）（４，４’−ｂｉｓ［Ｎ−（１−ｎａｐｈｔｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙ−ａｍｉｎｏ］ｂｉｐｈｅｎｙｌ）を有し、その厚さは、約２００Åである。第二有機発光層２３２は、Ａ１Ｑ３（トリス−（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａ１Ｑ３（ｔｒｉｓ−（８−ｈｙｄｒｏｙｑｕｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ））、Ｃ５４５Ｔ（１０−（２−ベンゾチアゾリル）−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−［１］ベンゾ−ピラノ［６，７，８−ｉｊ］キノリジン−１１−ｏｎｅ）(Ｃ５４５Ｔ（１０−（２−ｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌｙｌ）−１，１，７，７−ｔｅｔｒａｍｅｔｙｌ−２，３，６，７−ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏ−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−［１］ｂｅｎｚｏ−ｐｙｒａｎｏ［６，７，８−ｉｊ］ｑｕｉｎｏｌｉｚｉｎ−１１−ｏｎｅ）)を有し、その厚さは、約３００Åである。第三有機発光層２３４は、Ａ１Ｑを有し、その厚さは、約４００Åである。バッファ層２４０は、ＬｉＦを有し、厚さは、約１０Åである。第一陰極層２６０は、ＣｕＰｃを有し、厚さは、約２００Åである。第三陰極層２７０は、Ｌｉ:Ａｌを有し、厚さは、約１０００Åである。
【００１６】
図３を参照すると、第一陰極層２５０は、物理的気相成長法により、真空チャンバ３００中に形成される。アルミ錠３２０は、真空チャンバ３００内のタングステンボート３１０中に置かれる。基板３４０には、その上にＬｉＦバッファ層２４０が形成されており（図２で示される）、アルミ錠３２０の相対する側に設置されている。真空システム３５０により、真空チャンバ３００内の真空は、少なくとも２．４×１０−６Ｐａとする。タングステンボート３１０は、加熱器３３０により、アルミの昇華温度以上、例えば、６６０℃に加熱され、圧力が約２．４×１０−６Paとなるとき、アルミが昇華すると共に、基板３４０上に堆積して、第一陰極層２５０を形成する。
【００１７】
図４を参照すると、第三陰極層２７０は、スパッタリングにより形成される。Ｌｉ:Ａｌターゲット４２０を、近接する電極４３０に設置する。基板４１０は、その上に、第二陰極層２６０を既に形成すると共に、近接する電極４４０のターゲット４２０に対向して設置し、５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で移動する。アルゴンガス（Ａｒ）４５０気体の流速は、５０ｓｃｃｍ／ｓｅｃである。直流ＤＣスパッタリングのパワーは、２００Ｗである。上述の条件により、第三陰極層２７０は、６２．５Å／ｍｉｎの堆積速度で成長する。
【００１８】
公知技術と比較すると、第一陰極層２５０により、本発明の有機発光素子は、好ましい発光効率、高電流密度、及び、高輝度を有する。例えば、陽極２２０と第三陰極層２７０間に施圧される電圧の差が７ボルトである時、公知技術の有機発光素子と比べると、発光効率は、公知技術の７．６ｃｄ／Ａから１０．４ｃｄ／Ａに増加し、電流密度は、公知の８５ｍＡ／ｃｍ２から、１３０ｍＡ／ｃｍ２に増加し、且つ、輝度は、６２００ｃｄ／ｍ２から１４０００ｃｄ／ｍ２に増加する。全体的にみて、本発明の実施例は、少なくとも公知技術より電気特性が３０％増加する。
【００１９】
図５は、本発明の他の実施例による有機発光素子５００を示す図である。有機発光素子５００は、基板５１０、陽極５２０、ホール注入層５３０、ホール伝送層５４０、有機発光層５５０、バッファ層５６０、第一陰極層５７０、第二陰極層５８０、及び、第三陰極層５９０、からなる。ホール注入層５３０は、フタロシアニン（ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、例えば、ＣｕＰｕ（ｃｏｐｐｅｒ  ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）で、陽極５２０から注入されるホール数と、有機発光層５５０に流向するホール数を増加させる。本実施例によると、ホール注入層５３０は、熱蒸着法により形成され、厚さは、約２００Åである。ホール伝送層５４０はＮＰＢを有し、陽極５２０から注入するホールが伝送しやすく、ホール注入層５３０のホールを有機発光層５５０に伝送しやすい。ホール伝送層５４０は、熱蒸着法により形成され、厚さは、約２００Åである。
【００２０】
本発明は、多層（例えば、三層）を有する陰極複合層を備える有機発光素子をであり、スパッタリング法により陰極が形成されても有機発光層の損傷がない。第一陰極層は、有機発光層の電子を注入することにより、素子の電気特性と発光効率を改善する。この他、第一陰極層は、第三陰極層の形成過程中に、有機発光層がイオン衝撃により損傷するのを回避する。その結果、第三陰極層は、スパッタリング法により形成可能であり、その成膜速度は公知の単一の陰極層より速い。更に、第一陰極層は、有機発光層から散発する光を反射して、第二陰極層に吸収されるのを防止し、素子の輝度が低下するのを防ぐ。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の具体例による多層陰極の有機発光素子の断面図である。
【図２】本発明のもう一つの具体例による多層陰極の有機発光素子の断面図である。
【図３】本発明の具体例による第一陰極層が、物理的気相成長法により、真空チャンバに形成される装置を示す図である。
【図４】本発明の具体例による第三陰極層が、スパッタリングにより形成される装置を示す図である。
【図５】本発明の更にもう一つの具体例による有機発光素子の断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１００  有機発光素子
１１０  基板
１２０  陽極
１３０  有機発光層
１４０  バッファ層
１５０  第一陰極層
１６０  第二陰極層
１７０  第三陰極層
１８０  陰極
２００  有機発光素子
２１０  基板（ガラス）
２２０  陽極（ＩＴＯ）
２３０  第一有機発光層（ＮＰＢ）
２３２  第二有機発光層（Ａ１Ｑ３:ｃ５４５Ｔ）
２３４  第三有機発光層（Ａ１Ｑ）
２４０  バッファ層（ＬｉＦ）
２５０  第一陰極層（Ａｌ）
２６０  第二陰極層（ＣｕＰｃ）
２７０  第三陰極層（Ｌｉ:Ａｌ）
３００  真空チャンバ
３１０  タングステンボート
３２０  アルミ錠
３３０  加熱器
３４０  基板
３５０  真空システム
４２０  Ａｌ:Ｌｉターゲット
４３０、４４０  電極
４５０  アルゴンガス
５００  有機発光素子
５１０  基板
５２０  陽極
５３０  ホール注入層
５４０  ホール伝送層
５５０  有機発光層
５６０  バッファ層
５７０  第一陰極層
５８０  第二陰極層
５９０  第三陰極層
【図１】
2005322640.tif 000003
【図２】
2005322640.tif 000004
【図３】
2005322640.tif 000005
【図４】
2005322640.tif 000006
【図５】
2005322640.tif 000007