(57)【要約】  本願は、有機エレクトロルミネッセンス素子及びその作製方法、並びに表示装置を開示するものである。有機エレクトロルミネッセンス素子は、第一の電極と、第一のキャリア輸送層と、有機発光層と、第二のキャリア輸送層と、第二の電極と、第一の電極と有機発光層との間に位置する光取り出し層とを備える。光取り出し層は、第一のキャリア輸送材料より形成される。有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し側であって、第一の電極と有機発光層との間に、第一のキャリア輸送材料より光取り出し層を形成することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率を向上させる。光取り出し層は、第一のキャリア輸送層としても機能するので、有機エレクトロルミネッセンス素子の構成を簡素化し、作製が便利でコストを効果的にコントロールできる。
2018536961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の電極と、有機発光層と、第二のキャリア輸送層と、第二の電極と、を備え、
さらに、前記第一の電極と前記有機発光層との間に位置する光取り出し層を備え、
前記光取り出し層は、第一のキャリア輸送材料より形成される有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記光取り出し層は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子のうち光取り出しに近い側に配置される、
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記光取り出し層の表面は、周期構造を有する、
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記周期構造は、断面が三角形若しくは弧状の一次元角柱、又はマトリックス状に配列された周期的なパターンである、
請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記光取り出し層は、ポリマーキャリア輸送材料より形成される、
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記有機発光層と前記光取り出し層との間に位置する第一のキャリア輸送層をさらに備える、
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記第一の電極と前記光取り出し層との間に位置する電極改質層をさらに備える、
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記電極改質層は、Ａｌ２Ｏ３又はＺｎＯより形成され、その厚さが１〜３ｎｍの程度である、
請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記第一の電極が陰極で、前記第一のキャリア輸送層が電子輸送層で、前記第二のキャリア輸送層  が正孔輸送層で、前記第二の電極が反射性陽極である、
請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記第一の電極の材料は、インジウムスズ酸化物を含む、
請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記電子輸送層と前記陰極との間に配置されるｎドープ電子輸送層をさらに備える、
請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える、表示装置。
【請求項１３】
基板に第一の電極を形成するステップと、
前記第一の電極に第一のキャリア輸送層を形成することで、光取り出し層を形成するステップと、
前記光取り出し層に順次に有機発光層、第二のキャリア輸送層及び第二の電極を形成するステップと、を含む、
有機エレクトロルミネッセンス素子を作製する方法。
【請求項１４】
前記光取り出し層の形成は、前記第一のキャリア輸送層をパターニングし、周期構造を有する光取り出し層を形成することを含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第一のキャリア輸送材料をパターニングすることは、ナノインプリント型により前記第一のキャリア輸送材料をナノインプリントすることを含む、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第一の電極の上に前記第一のキャリア輸送材料を使うことは、前記第一の電極に厚さが５０〜６０ｎｍ程度のポリマーキャリア輸送材料をスピンコートすることを含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第一の電極を形成した後且つ前記光取り出し層を形成する前に、さらに、
前記第一の電極に電極改質材料における有機溶剤の懸濁液をスピンコートすることと、
前記懸濁液をスピンコートした有機エレクトロルミネッセンス素子をアニールし、電極改質層を形成することと、を含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記電極改質層の材料は、Ａｌ２Ｏ３又はＺｎＯを含む、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第一の電極が陰極で、前記第一のキャリア輸送層が電子輸送層で、前記第二のキャリア輸送層が正孔輸送層で、前記第二の電極が陽極であり、且つ前記方法は反射性材料より前記第二の電極を形成することを含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
基板に前記第一の電極を形成することは、
前記基板にインジウムスズ酸化物を堆積することと、
インジウムスズ酸化物にＵＶオゾン処理を行い、前記第一の電極を形成することと、を含む、
請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示の技術分野に関するものであり、具体的には、有機エレクトロルミネッセンス素子（ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ，  ＯＬＥＤ）及びその作製方法、並びに当該有機エレクトロルミネッセンス素子を備える表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子は、有機固体状態の半導体を発光材料とする発光素子であり、その製造プロセスが簡単で、低コスト、省電力、高輝度、動作温度範囲が広いなどの利点があるので、幅広い用途に適用可能である。有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率の向上は、現在早く解決すべき課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本願発明は、上記の問題点の一つ又はいくつかを低減又は解決することを目的とする。具体的には、本願発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率を効果的に向上できる有機エレクトロルミネッセンス素子及びその作製方法、並びに当該有機エレクトロルミネッセンス素子を備える表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第一の面では、第一の電極と、有機発光層と、第二のキャリア輸送層と、第二の電極と、前記第一の電極と前記有機発光層との間にある光取り出し層とを備え、前記光取り出し層は、第一のキャリア輸送材料より形成される有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
【０００５】
この実施形態によれば、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し側であって、第一の電極と有機発光層との間に光取り出し層を形成することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率を向上させる。前記光取り出し層は、第一のキャリア輸送層としても機能するので、有機エレクトロルミネッセンス素子の構成を簡素化し、作製が便利でコストを効果的にコントロールできる。
【０００６】
当該有機エレクトロルミネッセンス素子の例示的な実施形態において、前記光取り出し層は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子のうち光取り出しに近い側に配置される。
【０００７】
当該有機エレクトロルミネッセンス素子の例示的な実施形態において、前記光取り出し層の表面は、周期構造を有する。
【０００８】
この実施形態によれば、前記光取り出し層の表面が周期構造を有するので、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率の向上に有利である。
【０００９】
当該有機エレクトロルミネッセンス素子の例示的な実施形態において、前記周期構造は、断面が三角形又は弧状の一次元角柱、或いはマトリックス状に配列された周期的なパターンである。
【００１０】
この実施形態によれば、一次元角柱とマトリックス状に配列された周期的なパターンは、作製が便利である。マトリックス状に配列された周期的なパターンは、マトリックス状に配列されたマイクロレンズ等を含む。
【００１１】
当該有機エレクトロルミネッセンス素子の例示的な実施形態において、前記光取り出し層は、ポリマーキャリア輸送材料より形成される。
【００１２】
この実施形態によれば、光取り出し層は、ポリマーキャリア輸送材料より形成される。ポリマー材料は、スピンコートにより第一の電極の上に使われ、且つナノインプリントでパターニングし周期構造を形成することが便利である。また、ポリマー材料が緻密なので、形成された光取り出し層は、有機層発光層を外から隔てて、湿気等の外部要因による有機発光層の有機材料の損害を避けて、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を延長させる。
【００１３】
当該有機エレクトロルミネッセンス素子の例示的な実施形態において、前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記有機発光層と前記光取り出し層との間に位置する第一のキャリア輸送層をさらに備える。
【００１４】
この実施形態によれば、従来の技術に比べて、第一のキャリア輸送層と第一の電極との間に第一のキャリア輸送材料より形成される光取り出し層を追加した。第一のキャリア輸送材料より形成される光取り出し層は、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率を改善する。前記光取り出し層が第一のキャリア輸送材料より形成され、当該光取り出し層の形成プロセスが既存の有機エレクトロルミネッセンス素子の作製プロセス、特に第一のキャリア輸送層の形成プロセスと競合しないので、作製が便利でコストを効果的にコントロールできる。
【００１５】
当該有機エレクトロルミネッセンス素子の例示的な実施形態において、前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記第一の電極と前記光取り出し層との間に位置する電極改質層をさらに備える。
【００１６】
この実施形態によれば、前記第一の電極と前記光取り出し層との間に位置する電極改質層は、第一の電極と有機発光層の有機材料との間の界面障壁を低減させ、キャリアの効果的な注入を実現することで、有機エレクトロルミネッセンス素子の性能を向上させる。また、第一の電極と有機材料との間の界面障壁が低減するので、有機エレクトロルミネッセンス素子の稼動する時に生じたジュール熱が減って、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命の延長に有利である。
【００１７】
当該有機エレクトロルミネッセンス素子の例示的な実施形態において、前記電極改質層は、Ａｌ２Ｏ３又はＺｎＯより形成され、その厚さが１〜３ｎｍの程度である。
【００１８】
この実施形態によれば、電極改質材料がＡｌ２Ｏ３又はＺｎＯであるので、陰極と有機材料との間の界面障壁を低減させ、電子注入効率を向上する。電極改質層の厚さは、通常１〜３ｎｍの程度であり、例えば１．５ｎｍ又は２ｎｍである。電極改質層が厚すぎると、絶縁層となり、有機エレクトロルミネッセンス素子の電気性能を低減させる。また、前記電極改質層は、スピンコートしてアニールすることで形成されたＡｌ２Ｏ３又はＺｎＯ膜である。緻密な電極改質層は、有機層発光層を外から隔てて、湿気等の外部要因による有機発光層の有機材料の損害を避けて、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を延長させる。
【００１９】
当該有機エレクトロルミネッセンス素子の例示的な実施形態において、前記第一の電極が陰極で、前記第一のキャリア輸送層が電子輸送層で、前記第二のキャリア輸送層が正孔輸送層で、前記第二の電極が反射性陽極である。
【００２０】
この実施形態によれば、当該有機エレクトロルミネッセンス素子は、転置構造であり、かつ光を陰極側から出力する。前記光取り出し層は、光取り出し側に配置され、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率の向上に有利である。
【００２１】
当該有機エレクトロルミネッセンス素子の例示的な実施形態において、前記第一の電極の材料は、インジウムスズ酸化物を含む。
【００２２】
この実施形態によれば、当該有機エレクトロルミネッセンス素子は、転置ものである。当該有機エレクトロルミネッセンス素子の底部は、インジウムスズ酸化物より形成される陰極であるので、ｎ型ＴＦＴのドレインと直接に接続し、両者の集積が便利で表示素子の安定性を向上できる。インジウムスズ酸化物陰極の仕事関数が高くて、電子輸送材料との間に大きな電子注入障壁が存在することで、電子注入が困難である。上記電極改質層は、電子の注入障壁の低減に資するので、当該問題点を解決した。
【００２３】
当該有機エレクトロルミネッセンス素子の例示的な実施形態において、前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記電子輸送層と前記陰極との間に配置されるｎドープ電子輸送層をさらに備える。
【００２４】
この実施形態によれば、ｎドープ電子輸送層は、前記電子輸送層の前記陰極に向かう側に配置される。例えば、前記ｎドープ電子注入材料のドープ剤は、Ｃｅ又はＬｉである。当該ｎドープ電子輸送層は、当該有機エレクトロルミネッセンス素子の電子注入障壁を低減させ、電子キャリアの注入に資する。
【００２５】
第二の面では、本願の実施形態は、上記のような有機エレクトロルミネッセンス素子を備える表示装置を提供する。
【００２６】
本願の実施形態にかかる表示装置は、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子と同じ又は類似の効果を有するので、ここで説明を省略する。
【００２７】
第三の面では、本願の実施形態は、基板に第一の電極を形成するステップと、前記第一の電極に第一のキャリア輸送層を形成することで、光取り出し層を形成するステップと、前記光取り出し層に順次に有機発光層、第二のキャリア輸送層及び第二の電極を形成するステップと、を含む有機エレクトロルミネッセンス素子を作製する方法を提供する。
【００２８】
この実施形態によれば、第一の電極と有機発光層との間に光取り出し層を形成されることで、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率を向上させる。この実施形態によれば、第一のキャリア輸送層をパターニングすることで、有機エレクトロルミネッセンス素子内部に配置される光取り出し層を形成される。これは、既存の有機エレクトロルミネッセンス素子と競合しないだけでなく、有機エレクトロルミネッセンス素子の作製プロセスを簡素化する。
【００２９】
当該方法の例示的な実施形態において、前記光取り出し層の形成は、前記第一のキャリア輸送層をパターニングし、周期構造を有する光取り出し層を形成することを含む。
【００３０】
当該方法の例示的な実施形態において、前記第一のキャリア輸送材料をパターニングすることは、ナノインプリント型により前記第一のキャリア輸送材料をナノインプリントすることを含む。
【００３１】
この実施形態によれば、ナノインプリントにより容易に第一のキャリア輸送材料に光取り出しパターンを形成する。
【００３２】
当該方法の例示的な実施形態において、前記第一の電極の上に前記第一のキャリア輸送材料を使うことは、前記第一の電極に厚さが５０〜６０ｎｍ程度のポリマーキャリア輸送材料をスピンコートすることを含む。
【００３３】
この実施形態によれば、光取り出し層は、ポリマーキャリア輸送材料より形成される。ポリマー材料は、スピンコートにより第一の電極の上に使われ、ナノインプリントでパターニングし周期構造を形成することに便利です。ポリマーキャリア輸送材料の厚さは、５０〜６０ｎｍの程度であり、例えば５５ｎｍである。
【００３４】
当該方法の例示的な実施形態において、前記方法は、前記第一の電極を形成した後且つ前記光取り出し層を形成する前に、さらに、前記第一の電極に電極改質材料の懸濁液をスピンコートすることと、前記懸濁液をスピンコートした有機エレクトロルミネッセンス素子をアニールし、電極改質層を形成することと、を含む。
【００３５】
この実施形態によれば、電極改質層は、第一の電極と有機発光層の有機材料との間の界面障壁を低減でき、キャリアの効果的な注入を実現するので、有機エレクトロルミネッセンス素子の性能を向上させる。
【００３６】
当該方法の例示的な実施形態において、前記電極改質層の材料は、Ａｌ２Ｏ３又はＺｎＯを含む。
【００３７】
この実施形態によれば、電極改質材料がＡｌ２Ｏ３又はＺｎＯである場合、有機溶剤を用いてＡｌ２Ｏ３又はＺｎＯの懸濁液を形成し、スピンコートで前記Ａｌ２Ｏ３又はＺｎＯの懸濁液を前記第一の電極の上に使う。
【００３８】
当該方法の例示的な実施形態において、前記第一の電極が陰極で、前記第一のキャリア輸送層が電子輸送層で、前記第二のキャリア輸送層が正孔輸送層で、前記第二の電極が陽極であり、且つ前記方法は反射性材料より前記第二の電極を形成することを含む。
【００３９】
この実施形態によれば、当該有機エレクトロルミネッセンス素子は、転置構造であり、かつ光が陰極側から出力する。前記光取り出し層が有機エレクトロルミネッセンス素子のうち光取り出しに近い側に配置されることで、光は前記光取り出し層を通って有機エレクトロルミネッセンス素子から射出する。これは、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率の向上に有利である。
【００４０】
当該方法の例示的な実施形態において、基板に前記第一の電極を形成することは、前記基板にインジウムスズ酸化物を堆積することと、インジウムスズ酸化物にＵＶオゾン処理を行い、前記第一の電極を形成することと、を含む。
【００４１】
この実施形態によれば、当該有機エレクトロルミネッセンス素子は、転置ものである。当該有機エレクトロルミネッセンス素子の底部は、インジウムスズ酸化物より形成される陰極であるので、ｎ型ＴＦＴのドレインと直接に接続し、両者の集積が便利で表示素子の安定性を向上できる。インジウムスズ酸化物陰極の仕事関数が高くて、電子輸送材料との間に大きな電子注入障壁が存在することで、電子注入が困難である。上記電極改質層は、電子の注入障壁の低減に資するので、当該問題点を解決した。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】本願の一実施例にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子の模式的な断面図である。
【図１Ｂ】本願の一実施例にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子の模式的な断面図である。
【図２Ａ】本願実施例における転置有機エレクトロルミネッセンス素子の模式的な断面図である。
【図２Ｂ】本願実施例における転置有機エレクトロルミネッセンス素子の模式的な断面図である。
【図２Ｃ】本願実施例における転置有機エレクトロルミネッセンス素子の模式的な断面図である。
【図３Ａ】本願の一実施例にかかる光取り出し層の模式的な断面図である。
【図３Ｂ】本願の一実施例にかかる光取り出し層の模式的な断面図である。
【図４】本願の一実施例にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子の作製方法のフローの図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、図面を参照しながら、本願の実施例にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子及びその作製方法、並びに表示装置の具体的な実施形態について、詳しく説明する。本願の実施例にかかる図面では、発明のポイントに関わる構成、部分及び／又はステップを模式的に描くがが、発明のポイントに関わらない構成、部分及び／又はステップについて、描かないか一部のみを描く。
【００４４】
本願の一実施例によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。図１Ａに示すような実施例では、当該有機エレクトロルミネッセンス素子が、基板１００の上にある第一の電極１０２と、第一のキャリア輸送層１０４と、有機発光層１０６と、第二のキャリア輸送層１０８と、第二の電極１１２とを備える。前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記第一の電極１０２と前記第一のキャリア輸送層１０４との間に位置する光取り出し層１２０をさらに備える。前記光取り出し層１２０は、第一のキャリア輸送材料より形成される。
【００４５】
図１Ａに示す実施例において、当該有機エレクトロルミネッセンス素子は、ボトムエミッションタイプである。従って、基板１００は、透明材料より形成されることで、有機発光層１０６で発生した光を出力する。当該光取り出し層１２０は、当該有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し側に設けられることで、光取り出し効率を向上させる。
【００４６】
なお、当該有機エレクトロルミネッセンス素子は、第二のキャリア輸送層１０８と第二の電極１１２との間に位置する第二のキャリア注入層１１０を備えてもよい。
【００４７】
また、当該有機エレクトロルミネッセンス素子は、トップエミッションタイプであってもよい。例えば、図１Ｂに示すような実施例では、当該有機エレクトロルミネッセンス素子が、基板１００の上にある第一の電極１０２と、第一のキャリア輸送層１０４と、有機発光層１０６と、第二のキャリア輸送層１０８と、第二の電極１１２とを備える。前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記第二の電極１１２と前記第二のキャリア輸送層１０８との間に位置する光取り出し層１２２をさらに備える。前記有機エレクトロルミネッセンス素子が第二のキャリア輸送層１０８の基板１００から離れた側に配置される第二のキャリア注入層１１０を備える場合、前記光取り出し層１２２は、前記第二の電極１１２と前記第二のキャリア注入層１１０との間に設置される。前記光取り出し層１２２は、第二のキャリア輸送材料より形成される。
【００４８】
図１Ｂに示す実施例において、当該有機エレクトロルミネッセンス素子は、トップエミッションタイプである。当該光取り出し層１２２は、当該有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し側に設置されることで、光取り出し効率を向上させる。
【００４９】
図１Ａと図１Ｂに示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し側に、対応するキャリア輸送材料からなる光取り出し層が形成されることにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率を効果的に向上させることができる。光取り出し層が対応するキャリア輸送材料より形成されることで、当該前記光取り出し層の形成プロセスは、既存の有機エレクトロルミネッセンス素子の作製プロセス、特に対応するキャリア輸送層の形成プロセスと競合しないので、簡単に作製できるとともに作製コストを効果的にコントロールできる。
【００５０】
例示として、光取り出し層１２０、１２２は、ポリマーキャリア輸送材料より形成される。この場合、電極の上にスピンコートでポリマー材料を使い、さらにナノインプリントでパターニングすることにより、周期構造とする。ポリマー材料より形成された光取り出し層は緻密で、有機発光層を外から隔てて、湿気等の外部要因による有機発光層の有機材料の損害を避けて、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を延長させる。
【００５１】
光取り出し層１２０、１２２の表面は、断面が三角形又は弧状の一次元角柱、或いはマトリックス状に配列された周期的なパターンである周期構造を有する。表面に当該周期構造を有する光取り出し層は、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率の向上に資する。また、一次元角柱とマトリックス状に配列された周期的なパターンは、作製が便利である。ただし、これに限定されなく、例えば、光取り出し層の表面は、準周期構造或いは非周期構造を有することもあり、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率の向上に役立つとよい。
【００５２】
光取り出し層１２０、１２２は、知られているキャリア輸送材料のいずれかを用いる。図１Ａに示す実施例では、光取り出し層１２０の材料が第一のキャリア輸送層１０４の材料と同じである。図１Ｂに示す実施例では、光取り出し層１２２の材料が第二のキャリア輸送層１０８又は第二のキャリア注入層１１０の材料と同じである。例えば、第一の電極１０２がインジウムスズ酸化物より形成された陰極である場合、光取り出し層１２０は、知られている電子輸送材料のいずれか、例えばポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を用いる。
【００５３】
図１Ａに示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第一の電極１０２と光取り出し層１２０との間に位置する電極改質層１３０をさらに備える。当該電極改質層１３０は、第一の電極１０２と有機発光層１０６の有機材料との間の界面障壁を低減し、第一のキャリアの効果的な注入を実現することで、有機エレクトロルミネッセンス素子の性能を向上させる。当該第一の電極１０２が陰極である場合、電極改質層１２０は、Ａｌ２Ｏ３又はＺｎＯより形成される。当該電極改質層１２０の厚さは、１〜３ｎｍの程度である。
【００５４】
同様に、図１Ｂに示す実施例では、有機エレクトロルミネッセンス素子が、光取り出し層１２２と第二の電極１１２との間に位置する電極改質層１３２を備える。当該電極改質層１３２は、第二の電極１１２からの第二のキャリアの注入に資する。
【００５５】
図１Ａと図１Ｂに示す実施例では、第一のキャリアが電子で、第二のキャリアが正孔である。従って、第一の電極１０２が陰極で、第一のキャリア輸送層１０４が電子輸送層で、第二のキャリア輸送層１０８が正孔輸送層で、第二のキャリア注入層１１０が正孔注入層で、第二の電極１１２が陽極である。
【００５６】
図１Ａに示す実施例では、当該有機エレクトロルミネッセンス素子が転置構造であり、基板１００を透明な基板とし、光が第一の電極１０２側（即ち、基板１００側）から出力される。例示として、当該第二の電極１１２は、反射材料、例えば反射金属層より形成されることにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率をより向上する。例示として、第一の電極１０２が陰極である場合、当該第一の電極１０２は、インジウムスズ酸化物より形成される。
【００５７】
以下、図２Ａ、２Ｂ及び２Ｃを参照し、本願の実施例にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子を説明する。具体的には、当該有機エレクトロルミネッセンス素子は転置有機エレクトロルミネッセンス素子（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ  ＯＬＥＤ，  ＩＯＬＥＤ）である。
【００５８】
図２Ａに、本願の一実施例にかかる転置有機エレクトロルミネッセンス素子を示す。図２Ａに示すように、当該有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板２００に順次に配置される陰極２０２と、電子輸送層２０４と、有機発光層２０６と、正孔輸送層２０８と、陽極２１２とを備える。なお、当該有機エレクトロルミネッセンス素子は、正孔輸送層２０８と陽極２１２との間に位置する正孔注入層２１０をさらに備えてもよい。電子輸送層２０４は、通常、未ドープの電子輸送材料より形成されるが、これに限定されない。当該有機エレクトロルミネッセンス素子は、光取り出し側の光取り出し層２２０及び陰極２０２に配置される電極改質層２３０をさらに備える。図２Ａに示す光取り出し層２２０及び電極改質層２３０は、図１Ａに示す光取り出し層１２０及び電極改質層１３０に相当し、説明を省略する。
【００５９】
図２Ａに示すように、当該有機エレクトロルミネッセンス素子は、例えば、電子輸送層２０４の陰極２０２に向かう側に配置されるｎドープ電子輸送層２４０をさらに備える。当該ｎドープ電子輸送層は、ｎ型ドープ剤をドープした電子輸送材料より形成される。例えば、当該ｎ型ドープ剤は、Ｃｅ又はＬｉである。ｎドープ電子輸送層２４０は、電子注入障壁を低下させ、電子注入効率を向上し、さらに有機エレクトロルミネッセンス素子の性能を向上させる。
【００６０】
ところで、有機エレクトロルミネッセンス素子は、電子ブロック層や正孔ブロック層のような他の機能層も備える。これらの機能層は、当業者の知っているものであるから、ここで詳しく説明しない。
【００６１】
伝統的な正置有機エレクトロルミネッセンス素子より、転置有機エレクトロルミネッセンス素子の方が、ｎ型薄膜ランジスタ（ＴＦＴ）に集積しやすい。今まで酸化インジウムガリウム亜鉛（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ，  ＩＧＺＯ）をアクティブ層とする薄膜ランジスタと転置有機エレクトロルミネッセンス素子の方が適する。転置有機エレクトロルミネッセンス素子は、インジウムスズ酸化物を透明陰極とする場合、有機エレクトロルミネッセンス素子がｎ型ＴＦＴのドレインと直接に接続し、両者の集積が便利で表示素子の安定性を向上できる。この場合、図２Ａの基板２００は、ｎ型薄膜ランジスタである。しかし、インジウムスズ酸化物の仕事関数が高いことで、電子の注入障壁が高くなり、電子注入効率が低くなる。よって、有機エレクトロルミネッセンス素子の性能に影響を及ぼす。この実施例によれば、陰極２０２に電極改質層２３０が形成され、効果的に電子の注入障壁を低下させることにより、転置有機エレクトロルミネッセンス素子がｎ型薄膜ランジスタと集積した時存在する上記問題点を解決する。
【００６２】
当該電極改質層２３０は、Ａｌ２Ｏ３又はＺｎＯを含むことで、陰極２０２の表面仕事関数を効果的に低下させ、電子注入能力を向上する。当該電極改質層２３０の厚さは、通常１〜３ｎｍの程度であり、例えば１．５ｎｍ又は２ｎｍである。電極改質層２３０が厚すぎると、絶縁層となり、転置有機エレクトロルミネッセンス素子の電気性能に不利になる。当該電極改質層２３０がＡｌ２Ｏ３又はＺｎＯを含む場合、当該電極改質層２３０は、Ａｌ２Ｏ３又はＺｎＯにおける有機溶剤の懸濁液をスピンコートしてから、有機エレクトロルミネッセンス素子をアニールし、緻密なＡｌ２Ｏ３又はＺｎＯ膜を形成させる。緻密な電極改質層２３０は、有機層発光層２０６を外から隔てて、湿気等の外部要因による有機発光層の有機材料の損害を避けて、転置有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命に有利である。
【００６３】
図１Ａに示す実施例と同様に、当該転置有機エレクトロルミネッセンス素子は、例えば、陰極２０２と電子輸送層２０４との間に配置される光取り出し層２２０をさらに備える。なお、図２Ａに示すように、光取り出し層２２０は、電極改質層２３０とｎドープ電子輸送層２４０との間に配置されてもよい。
【００６４】
当該光取り出し層２２０は、当該転置有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し側に設置されることにより、光取り出し効率を向上する。当該光取り出し層２２０は、電子輸送材料より形成されることで、当該転置有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率を効果的に向上し、電子の注入と輸送に何も悪影響がない。例示として、光取り出し層２２０は、ポリマーキャリア輸送材料より形成され、スピンコート法で陰極２０２の上に使われ、且つナノインプリントで周期構造を形成する。例示として、光取り出し層２２０の表面の周期構造は、断面が三角形又は弧状の一次元角柱、或いはマトリックス状に配列された周期的なパターンであることで、当該転置有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率の向上に有利である。
【００６５】
図２Ｂに、本願のもう一つの実施例にかかる転置有機エレクトロルミネッセンス素子を示す。図２Ｂに示すように、当該転置有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板２００に順次に配置された陰極２０２と、電極改質層２３０と、ｎドープ電子輸送層２４２と、光取り出し層２２２と、電子輸送層２０４と、有機発光層２０６と、正孔輸送層２０８と、正孔注入層２１０と、陽極２１２とを備える。図２Ａに示す実施例と比べて、図２Ｂに示す実施例では、光取り出し層２２２がｎドープ電子輸送層２４２と電子輸送層２０４との間に配置される。
【００６６】
図２Ｃに、本願のさらにもう一つの実施例にかかる転置有機エレクトロルミネッセンス素子を示す。図２Ｃに示すように、当該転置有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板２００に順次に配置された陰極２０２と、電極改質層２３０と、ｎドープ電子輸送層２４４と、光取り出し層２２４と、有機発光層２０６と、正孔輸送層２０８と、正孔注入層２１０と、陽極２１２とを備える。図２Ｂに示す実施例と比べて、図２Ｃに示す転置有機エレクトロルミネッセンス素子は、単一の電子輸送層を備えていない。光取り出し層２２４は、ｎドープ電子輸送層２４４と有機発光層２０６との間に配置される。例示として、光取り出し層２２４は、未ドープの電子輸送材料より形成される。この実施例では、光取り出し層２２４は、光取り出し効率の増加だけでなく、転置有機エレクトロルミネッセンス素子において電子輸送層としても機能する。
【００６７】
図３Ａと図３Ｂに、本願の実施例にかかる光取り出し層の異なる実施例を示す。
【００６８】
図３Ａの断面図に示すように、陰極２０２に電極改質層２３０を形成した後、スピンコートで電極改質層２３０にポリマーキャリア輸送材料の膜を形成する。例示として、当該膜の厚さは、５０〜６０ｎｍの程度であり、例えば５５ｎｍである。そして、転写型３５０よりポリマーキャリア輸送材料の膜にナノインプリントし、転写型３５０のパターンがポリマーキャリア輸送材料の膜に転写されることで、光取り出し層３２０が形成される。図３Ａに示すように、当該光取り出し層３２０は、断面が三角形の一次元角柱を有する。
【００６９】
図３Ｂの断面図に示すように、陰極２０２に電極改質層２３０を形成した後、スピンコートで電極改質層２３０にポリマーキャリア輸送材料の膜を形成する。そして、転写型３５２よりポリマーキャリア輸送材料の膜にナノインプリントし、転写型３５２のパターンがポリマーキャリア輸送材料の膜に転写されることで、光取り出し層３２２が形成される。図３Ｂに示すように、当該光取り出し層３２０は、断面が弧状（波形）の一次元角柱を有する。
【００７０】
図３Ａと図３Ｂに示す実施例では、光取り出し層３２０、３２２の表面の周期構造は、断面が三角形又は弧状の一次元角柱である。しかし、これに限定されない。光取り出し層はマトリックス状に配列された周期的なパターンを有することもある。また、表面が準周期構造或いは非周期構造を有する光取り出し層でも可能であり、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率の向上に有利であればよい。
【００７１】
上記転写型３５０、３５２は、電子ビーム蒸着、レーザー直接描画、化学合成、セルフアセンブリ等の方法で、転写基板（図に示されていない）に特定なパターンを生成することにより形成される。当該特定なパターンは、光取り出し層の表面に形成しようとするパターンと相補する。
【００７２】
ところで、図３Ａ及び３Ｂに示す光取り出し層３２０、３２２は、図１Ａ〜１Ｂ、２Ａ〜２Ｃに示す有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し層１２０、１２２、２２０、２２２、２２４に適用される。図を簡素化するため、図１Ａ〜１Ｂ、２Ａ〜２Ｃには、光取り出し層１２０、１２２、２２０、２２２、２２４の表面の様子が示されていない。
【００７３】
また、有機エレクトロルミネッセンス素子に上記のような光取り出し層を形成した時、有機エレクトロルミネッセンス素子における各機能層、例えば電子輸送層、有機発光層、正孔輸送層、正孔注入層及び陽極は、光取り出し層に順次に形成されるとともに、光取り出し層の表面形態に従う。つまり、光取り出し層に形成された各機能層も、光取り出し層と同じ周期構造を有することで、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率の更なる向上に有利である。本願の一実施例によれば、上記のような有機エレクトロルミネッセンス素子を備える表示装置を提供する。当該表示装置は、表示機能を有するいずれの製品又は部品であり、例えば携帯電話、タブレット型コンピュータ、テレビ、モニター、ノートパソコン、デジタルフォトフレームやカーナビである。当業者が知っているように、当該表示装置は、当該有機エレクトロルミネッセンス素子のほか、駆動回路などの部品も備える。これらの部品は、当業者の知っているものだから、ここで詳しく説明しない。
【００７４】
本願の一実施例によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子を作製する方法を提供する。図４に示すように、当該方法は、
基板に第一の電極を形成するステップＳ１００と、
前記第一の電極の上に第一のキャリア輸送材料を使い、前記第一のキャリア輸送材料をパターニングすることで、周期構造を有する光取り出し層を形成するステップＳ２００と、
前記光取り出し層に順次に有機発光層、第二のキャリア輸送層及び第二の電極を形成するステップＳ３００と、を含む。
【００７５】
例示として、前記第一のキャリア輸送材料のパターニングは、ナノインプリント型により前記第一のキャリア輸送材料にナノインプリントすることを含む。
【００７６】
例示として、前記第一の電極の上に前記第一のキャリア輸送材料を使うことは、前記第一の電極の上に厚さが５０〜６０ｎｍ程度のポリマーキャリア輸送材料をスピンコートすることを含む。
【００７７】
例示として、前記方法は、前記第一の電極を形成した後且つ前記光取り出し層が形成される前に、さらに、前記第一の電極に電極改質材料における有機溶剤の懸濁液をスピンコートすることと、前記懸濁液がスピンコートされた有機エレクトロルミネッセンス素子をアニールし、電極改質層を形成することと、を含む。
【００７８】
例示として、前記電極改質層の材料は、Ａｌ２Ｏ３又はＺｎＯを含む。
【００７９】
例示として、前記第一の電極が陰極で、前記第一のキャリア輸送層が電子輸送層で、前記第二のキャリア輸送層が正孔輸送層で、前記第二の電極が陽極であり、且つ前記方法は反射性材料より前記第二の電極を形成することを含む。
【００８０】
例示として、基板に前記第一の電極を形成することは、前記基板にインジウムスズ酸化物を堆積することと、インジウムスズ酸化物にＵＶオゾン処理を行い、前記第一の電極を形成することと、を含む。
【００８１】
例示的な実施例の一つでは、当該方法が下記ステップを含む。
【００８２】
基板２００にインジウムスズ酸化物より形成される陰極２０２を形成し、陰極２０２の表面にＵＶオゾン処理を行う。正置有機エレクトロルミネッセンス素子では、通常、インジウムスズ酸化物陰極にＵＶオゾン処理を行う必要がない。しかし、転置有機エレクトロルミネッセンス素子では、通常、インジウムスズ酸化物を堆積した後、陰極の仕事関数を低減させるためにＵＶオゾン処理を行う。
【００８３】
陰極２０２にインジウムスズ酸化物の表面を改質する酸化物前駆体懸濁液をスピンコートする。当該酸化物は、例えばＡｌ２Ｏ３又はＺｎＯであることで、インジウムスズ酸化物の仕事関数を低減させ、電子注入能力を向上する。そして、当該酸化物前駆体懸濁液をスピンコートした有機エレクトロルミネッセンス素子をアニールし、緻密な酸化物膜、即ち電極改質層２３０を形成する。なお、アニール前に、当該酸化物前駆体懸濁液に対して乾燥処理をしてもよい。例示として、当該電極改質層２３０の厚さは、１〜３ｎｍの程度であり、例えば１．５ｎｍ又は２ｎｍである。
【００８４】
当該電極改質層２３０に、ポリマー電子輸送材料の膜をスピンコートする。例示として、当該膜の厚さは、５０〜６０ｎｍの程度であり、例えば５５ｎｍである。予め用意した転写型より当該膜をナノインプリントし、周期構造を形成して、光取り出し層２２０を形成する。
【００８５】
前のステップで得た構成を真空蒸着チャンバー内に移し、周期構造を有する光取り出し層２２０に順次にｎドープ電子輸送層２４０、（未ドープ）電子輸送層２０４、有機発光層２０６、正孔輸送層２０８、正孔注入層２１０及び反射陽極２１２を蒸着する。
【００８６】
上記ステップにより、図２Ａに示すような光取り出し効率が向上される転置有機エレクトロルミネッセンス素子を得る。
【００８７】
以上、図２Ａに示す転置有機エレクトロルミネッセンス素子の作製フローを具体的に説明した。本願の開示内容に基づいて、当業者は図２Ｂ〜２Ｃ及び図１Ａ〜１Ｂに示す有機エレクトロルミネッセンス素子の作製フローを想到できるので、ここで説明しない。
【００８８】
本願の実施例によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子において、第一の電極と有機発光層との間に第一のキャリア輸送材料より光取り出し層を形成することで、有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し効率を向上させる。前記光取り出し層は、第一のキャリア輸送層としても機能するので、有機エレクトロルミネッセンス素子の構成を簡素化し、作製が便利でコストを効果的にコントロールできる。
【００８９】
単に図示および説明の目的で、本願の実施例への上記説明を提示したが、本願の内容をすべて挙げるか限定する趣旨ではない。したがって、当業者は多くの変更及び変形を容易に想到でき、これらの変更及び変形は、本願の技術的範囲内に属する。要するに、本願の技術的範囲は添付の特許請求の範囲によって定義される。
【符号の説明】
【００９０】
１００、２００  基板
１０２  第一の電極
１０４  第一のキャリア輸送層
１０６  有機発光層
１０８  第二のキャリア輸送層
１１０  第二のキャリア注入層
１１２  第二の電極
１２０、１２２、２２０、２２２、２２４、３２０、３２２  光取り出し層
１３０、１３２、２３０  電極改質層
２０２  陰極
２０４  電子輸送層
２０６  有機発光層
２０８  正孔輸送層
２１０  正孔注入層
２１２  陽極
２４０、２４２、２４４  ｎドープ電子輸送層
３５０、３５２  転写型
【図１Ａ】
2018536961.tif 000003
【図１Ｂ】
2018536961.tif 000004
【図２Ａ】
2018536961.tif 000005
【図２Ｂ】
2018536961.tif 000006
【図２Ｃ】
2018536961.tif 000007
【図３Ａ】
2018536961.tif 000008
【図３Ｂ】
2018536961.tif 000009
【図４】
2018536961.tif 000010
【国際調査報告】
2018536961.tif 000011
2018536961.tif 000012
2018536961.tif 000013
2018536961.tif 000014