JP2006128108A - 有機発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】接着力の向上された銀合金を利用して画素電極を製作することによって、画素電極の生産性を向上させ、反射率の改善も可能な有機発光素子を提供する。【解決手段】 基板上に形成される有機発光素子に関する。有機発光素子は基板上に金属酸化物を含む第１電極と、第１電極上にランタン系列とアクチニウム系列の元素からなるグループから選ばれた一つ以上の金属を添加して合金化した銀を含む第２電極と、第２電極上に金属酸化物を含む第３電極を備える画素電極を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に形成される画素電極を含む有機発光素子に関し、さらに具体的には、基板との接触力を高めることができ、反射率を向上させることができる有機発光素子に関する。

有機発光素子(organic emitting light diode)は、電流が流れると発光する有機物を利用して光を発生させる発光素子で、一般的に画素電極と対向電極で構成された１対の電極と、発光層を含む。また、有機発光素子は画素電極と対向電極の間に正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層のうち、少なくとも一部を備える。

以下、図面を参照して従来の有機発光素子をさらに具体的に説明する。

図５は、従来の画素電極を含む有機発光素子の概略的な側断面図である。

図５を参照すれば、有機発光素子１００は、基板１１０、基板１１０上に形成される画素電極１２０（以下、アノードという。）、アノード１２０上に形成された発光層１５０及び対向電極１８０(以下、カソードという。)を備える。また、有機発光素子１００は、アノード１２０上に形成される正孔注入層１３０及び正孔輸送層１４０と発光層１５０上に形成される電子輸送層１６０と電子注入層１７０を備える。

ここで、画素電極１２０は高い仕事関数を有し、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）及びインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）のように透明な導電性金属酸化物で形成された―つの層からなる単一層電極である(図５のＩ参照)。

上述した構造からなる有機発光素子１００は、画素電極１２０と対向電極１８０の間に電圧が印加されると、画素電極１２０から発生された正孔は正孔注入層１３０及び正孔輸送層１４０を経由して発光層１５０に移動し、対向電極１８０から発生された電子は電子注入層１７０及び電子輸送層１６０を経由して発光層１５０に移動する。発光層１５０に移動した正孔及び電子は発光層１５０で再結合することによって、光が発生する。発光層１５０から発生された光は、透明な画素電極１２０を通じて外部に放出される。

しかし、単一層画素電極１２０は、時間が経過するほど仕事関数が減少するようになり、発光効率を低下させるため、消費者が望むほど液晶表示装置のカラー化や高精密化の達成が容易ではない。このような問題、つまり、仕事関数の減少による発光効率低下を解消するために、最近は他の金属に比べて相対的に反射率の高い銀（Ag）、または銀合金等を利用して画素電極を形成することが提案されている。銀または銀合金を利用した画素電極は相対的に反射率が高いから発光層から発生する光の明るさ(輝度)をさらに高めることができる。

しかし、銀または銀合金を利用して画素電極を製造する工程段階で、銀または銀合金が水分と接触する場合、電気的でイオン化された金属が溶けるか、或いは電飾されるという問題がある。また、銀または銀合金は、基板(例えば、ガラス基板等)との密着性がよくないため、相対的に高い反射率を持っているにもかかわらず、生産性が落ちるという問題がある。

なお、従来の多層画素電極を記載した文献としては、有機発光素子を採用した有機電界発光素子を開示した下記特許文献１、全面発光構造を有する有機発光素子およびその製造方法を開示した下記特許文献２等がある。
韓国特許公開第２００４−００００６３０号明細書 韓国特許公開第２００２−００２７９３１号明細書

したがって、本発明は前述した従来の問題を解決するために提案された発明であり、本発明の目的は接着力の向上された銀合金を利用して画素電極を製作することによって、画素電極の生産性を向上させることができ、反射率を改善させられる有機発光素子を提供することである。

前述した目的を達成するために、本発明の一実施形態によると、 基板上に形成される有機発光素子において、基板上に金属酸化物を含む第１電極と、第１電極上にランタン系列とアクチニウム系列の元素からなるグループから選ばれた一つ以上の金属を添加して合金化した銀を含む第２電極と、第２電極上に金属酸化物を含む第３電極を備える画素電極を含む有機発光素子が提供される。

より好ましくは、銀合金は、銀の属する１１族のうち、少なくとも一つの金属をさらに添加して形成される。

また、銀合金はランタン系列とアクチニウム系列から選ばれたサマリウムを含む。

また、サマリウムは0．1から0．6at%（原子百分率）までであり、銀合金に添加された１１族から選ばれた金属は、0．4から1at%までであることが好ましい。

また、銀合金は、ランタン系列とアクチニウム系列から選ばれたテルビウムをさらに含む。

また、テルビウムは0．4から1at%までであることが好ましい。

また、第１電極と第３電極各々の厚さは、第２電極厚さにに比べて薄く形成され、第１電極と第３電極の各々はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）とインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）のうち、いずれか一つからなることが好ましい。

また、画素電極上に形成される発光層と、発光層上に形成される対向電極をさらに含むことが好ましい。

上述したように本発明の多層アノードによれば、第２電極下部及び上部に導電性金属酸化物を利用して第１電極及び第３電極を蒸着することによって、サマリウム（Sm）、テルビウム（Tb）、金、銅などが添加された銀合金（以下、ＡＴＤ合金という。）を利用して蒸着された第２電極の接着力を向上することができる。

また、ＩＴＯ/ＡＴＤ/ＩＴＯ構造を利用する場合、基板と多層構造画素電極間には追加の接着物質が必要でないから、画素電極の生産性を向上させることができる。

また、反射率のよいＡＴＤ合金を利用することで、画素電極の反射率を増加させ、発光素子の輝度を向上させる効果を奏する。

以下、 添付した図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図１は本発明による多層構造の画素電極を含む有機発光素子の概略的な側断面図である。

図１を参照すれば、有機発光素子２００は、基板２１０、基板２１０上に形成される画素電極２２０(以下、アノードという。)、アノード２２０上に形成される正孔注入層２３０及び正孔輸送層２４０、発光層２５０、電子輸送層２６０及び電子注入層２７０、及び対向電極電極２８０(以下、カソードという。)を備える。説明の重複をさけるために、本発明による有機発光素子２００の発光原理は一般的な有機発光素子１００の発光原理と同様であるから省略する。

本発明の一実施形態による有機発光素子２００のアノード２２０は、基板２１０上に形成される第１電極２２１、第２電極２２２及び第３電極２２３を備える(図１のII参照)。

第１電極２２１は、基板２１０上に形成されて第２電極２２２と基板２１０との密着性を向上させ、透明導電性金属酸化物、例えば、ＩＴＯ及びＩＺＯで形成される。第２電極２２２は、第１電極２２１上に銀を含む合金(銀合金)を塗布することで形成される。第２電極２２２を構成する銀合金はランタン系列（La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu）と、アクチニウム系列（Ac、Th、Pa、U、Np、Pu、Am、Cm、Bk、Cf、Es、Fm、Md、No、Lr）の元素からなるグループから少なくとも一つの金属を選択して添加する。第２電極２２２を成す銀合金には、前述したランタン系列、アクチニウム系列元素とともに銀の属する１１族元素(例えば、金、銅、Rg)をさらに添加する。

ＡＴＤ合金を成すサマリウムは、0．1から0．6at%を添加し、テルビウム、金、及び銅は各々0．4から1at%までを添加することが好ましい。

本実施形態のＡＴＤ合金には0．3at%のサマリウムを添加することが好ましい。また、ＡＴＤ合金の厚さは１０００Å以上形成するが、設計工程で許容すれば、ＡＴＤ合金の厚さは厚いほどよい。これは、ＡＴＤ合金の厚さが厚いほど発光層２５０から発生する光の損失を防止できるので、反射率をさらに向上させることができる。

第３電極２２３は、第２電極２２２上に形成されるが、アノード２２０全体の均一性のため、第２電極２２２の表面全体に形成されることが好ましい。また、第３電極２２３は特定物質の制限せず電極として利用するのに十分な導電性物質であれば、十分に利用できるが、本実施形態では第１電極２２１と同様に導電性金属酸化物（例えば、ＩＴＯ及びＩＺＯ）を利用する。

第１電極２２１及び第３電極２２３は同一の導電性金属酸化物で形成されることも可能であり、互いに異なる導電性金属酸化物（例えば、第１電極はＩＴＯ、第３電極はＩＺＯ）で形成されることも可能である。また、 第１電極２２１及び第３電極２２３は非晶質ＩＴＯで形成されることも可能であり、そのために非晶質ＩＴＯで形成される第１電極２２１及び第３電極２２３もまた付着力及び熱的特性が優秀である。

第１電極２２１及び第３電極２２３は、発光層２５０から発生された光の固有の色相変化を防止するために、第２電極２２２の厚さに比べて相対的に薄く形成される。本実施形態では１００Å以下に形成されることが開示されている。

図２は、本発明による多層構造のアノードを形成する方法を概略的に示すブロック図である。

図２を参照すれば、本実施形態による多層構造のアノード２２０の形成方法は、ガラスまたは有機物で作られた基板２１０のを設ける段階Ｓ３１から始める。その次の段階Ｓ３２では、基板２１０上に任意の蒸着工程(例えば、スパッタリング工程)を介してＩＴＯで形成された第１電極２２１を設ける。次の段階Ｓ３３では、第１電極２２１上にＡＴＤ合金（Sm、Tb、銀、及び銅）を利用して第２電極２２２を形成する。本実施形態での第２電極２２２は反射率向上のために１０００Å程度に蒸着する。第２電極２２２が形成されたあと、次の段階Ｓ３４では、第２電極２２２上にＩＴＯを利用して第３電極２２３を設ける。本実施形態では第３電極２２３は６５Å程度に形成する。

前述した工程段階Ｓ３２〜Ｓ３４を経てアノード２２０が形成されたあと、正孔注入層２３０及び正孔輸送層２４０を形成する工程Ｓ３５、正孔注入層２３０及び正孔輸送層２４０上に発光層２５０を形成する工程Ｓ３６、発光層２５０上に電子輸送層２６０及び電子注入層２７０を形成する工程Ｓ３７及びカソードを形成する工程Ｓ４０が続く。

前述した実施形態では正孔注入層２３０、正孔輸送層２４０、電子注入層２７０及び電子輸送層２６０を全部形成することが開示されているが、このうち一部のみを形成することも可能であることは勿論である。

図３は、本発明による第２電極２２２の厚さによる透過率特性を示したグラフである。

図３には、ＡＴＤ合金構造で形成された第２電極２２２の厚さによる透過率を示す三つのグラフが示されている。

グラフ３ａは、第２電極２２２の厚さが５２０Åの時の透過率を示し、グラフ３ｂは第２電極２２２の厚さが７８０Åの時の透過率を示し、グラフ３ｃは第２電極２２２の厚さが１０００Åの時の透過率を表す。

この三つのグラフを参照すれば、ＡＴＤ合金で形成された第２電極２２２は、その厚さは厚いほど透過率が低くなるということが分かる。つまり、発光層２５０から発生された光の損失を減らすためには第２電極２２２を厚く形成することが好ましい。

図４は、本発明によるアノード２２０をなす第１電極２２１及び第３電極２２３の厚さによる反射率特性を図示グラフである。

図４には、第２電極２２２の厚さは同じであり、第１電極２２１及び第３電極２２３の厚さが異なる二つのグラフが示されている。

グラフ４ａは、第１電極２２１及び第３電極２２３各々の厚さを６５Åで蒸着したグラフであり(ＩＴＯ６５Å/ＡＴＤ１０００Å/ＩＴＯ６５Å)、グラフ４ｂは、第１電極２２１及び第３電極２２３各々の厚さを１３０Åで蒸着するグラフである(ＩＴＯ１３０Å/ＡＴＤ１０００Å/ＩＴＯ１３０Å)。

第２電極２２２の厚さが同じであるという条件の下で、多層構造アノード２２０の反射率は波長と第１電極２２１及び第３電極２２３の厚さに影響される。具体的に、グラフ５ａ及びグラフ５ｂを参照すれば、波長が大きくなるほど、また第１電極２２１及び第３電極２２３の厚さが薄くなるほど多層構造アノード２２０の反射率がよい。これによって、発光層２５０の色相変化を少なくするためには第１電極２２１及び第３電極２２３を薄く形成するのが好ましい。

以上、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で当該分野において通常の知識を有する者によって様々な変形が可能であることは勿論である。

本発明による多数の層からなる多層画素電極を含む有機発光素子の概略的な側断面図である。 本発明による多層の画素電極形成方法による概略的な制御フローチャートである。 本発明による多層のアノードを構成する第２電極の厚さによる透過率の特性を示すグラフである。 本発明による多層のアノードを構成する第１電極及び第２電極の厚さによる反射率の特性を示すグラフである。 従来の画素電極を含む有機発光素子の概略的な側断面図である。

符号の説明

１００、２００ 有機発光素子
１１０、２１０ 基板
１２０、２２０ 画素電極
２２１ 第１電極
２２２ 第２電極
２２３ 第３電極
１３０、２３０ 正孔注入層
１４０、２４０ 正孔輸送層
１５０、２５０ 発光層
１６０、２６０ 電子輸送層
１７０、２７０ 電子注入層
１８０、２８０ カソード

Claims (10)

1. 基板上に形成される有機発光素子において、
   前記基板上に金属酸化物を含む第１電極と、
   前記第１電極上にランタン系列とアクチニウム系列の元素からなるグループから選ばれた一つ以上の金属を添加して合金化した銀を含む第２電極と、
   前記第２電極上に金属酸化物を含む第３電極を備える画素電極を含むことを特徴とする有機発光素子。
2. 前記銀合金は、前記銀の属する１１族のうち、少なくとも一つの金属をさらに添加して形成されることを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
3. 前記銀合金は前記ランタン系列と前記アクチニウム系列から選ばれたサマリウムを含むことを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
4. 前記サマリウムは0．1から0．6at%（原子百分率）までであることを特徴とする請求項３記載の有機発光素子。
5. 前記銀合金に添加された前記１１族から選ばれた金属は、0．4から1at%までであることを特徴とする請求項２記載の有機発光素子。
6. 前記銀合金は、前記ランタン系列と前記アクチニウム系列から選ばれたテルビウムをさらに含むことを特徴とする請求項３記載の有機発光素子。
7. 前記テルビウムは0．4から1at%までであることを特徴とする請求項６記載の有機発光素子。
8. 前記第１電極と前記第３電極の各々の厚さは、前記第２電極厚さに比べて薄く形成されることを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
9. 前記第１電極と前記第３電極の各々はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）とインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）のうち、いずれか一つからなることを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
10. 前記画素電極上に形成される発光層と、前記発光層上に形成される対向電極をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。

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