JP2003517183A - Oledデバイスの品質向上のために改善された透明電極材料 - Google Patents
Oledデバイスの品質向上のために改善された透明電極材料Info
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Abstract
Description
詳述すれば、本発明は、OLEDデバイスに使用するための改善された透明電極
材料に関する。
ー(FPDs)を形成させるために使用される。ディスプレーは、多数の異なる
製品、例えばポケットベル、携帯電話およびパーソナルオーガナイザー(person
al organizers)に使用されている。典型的には、OLEDは、2個の電極間に
挟まれた1個以上の有機官能層を有する。電荷キャリヤーは、電極によって注入
され、官能層中に再結合され、それによって可視放射を放つ。
形成されている。透明な導電性材料は、適当な性能を有するOLEDデバイスを
製造するために、低い固有抵抗、光の高い透過率および適当な仕事関数を有する
べきである。
高い透過率のためにインジウム−酸化錫(ITO)である。ITOは、液晶ディ
スプレー(LCD)の用途に通常使用されている。しかし、LCD用途に使用さ
れるITOの固有抵抗および仕事関数は、OLED用途の要件に適合していない
。これは、OLEDデバイスにおいて低い性能をまねき、電池で作動される携帯
の用途を非実用的なものにする。
は不適当である。典型的に、LCDの用途には、ポリイミド被覆の付着を促進さ
せるためにITOの表面を荒くすることが必要とされる。荒いITO表面は、O
LEDにとって不利になりうる高い電界を生じる。例えば、高い電界は、短絡を
誘発しうる。それというのも、電極は、約100〜200nm(有機官能層のス
タックの通常の厚さ)の距離で分離されているにすぎないからである。
性層を提供することが望ましい。
基板のデバイス領域内にOLEDスタックを含む。OLEDスタックは、少なく
とも1つの有機官能層によって分離された第1の導電性電極と第2の導電性電極
を有する。両電極の一方は、透明な導電性材料から形成されている。本発明によ
れば、透明な導電性材料は、高いキャリヤー濃度で達成される望ましい固有抵抗
を有する。高いキャリヤー濃度で達成される望ましい固有抵抗を有する透明な導
電性材料を提供することにより、デバイスの性能が改善されることが見い出され
た。1つの実施態様において、透明な導電性層のキャリヤー濃度は、少なくとも
7×1020cm−3である。
イスの性能を向上させる透明な導電性材料を提供する。1つの実施態様において
、透明な導電性材料は、インジウム−酸化錫(ITO)を有する。透明な導電性
材料の他の型、例えばインジウム−酸化亜鉛、酸化亜鉛、酸化錫は、有用である
。
OLEDデバイスの性能に強い影響を与えうることが見い出された。透明な導電
性材料中の電荷キャリヤーの濃度は、OLEDデバイスの性能に直接的な関連を
有している。1つの実施態様において、透明な導電性材料は、高い電荷キャリヤ
ー濃度を有し、OLEDデバイスの性能を改善する。好ましくは、透明な導電性
材料は、できるだけ高い電荷キャリヤー濃度を有する。
EDデバイスは、基板101上に形成された第1の電極105と第2の電極11
5との間に1つ以上の有機官能層110を備えている。1つの実施態様において
、基板は、透明な材料である。両電極は、例えば複数のOLEDセルを形成させ
るためにパターン化され、ピクセル化されたOLEDデバイスを形成させること
ができる。第1の電極と第2の電極に結合されている結合パッド150は、OL
EDセルへの電気接続を可能にするために備えられている。キャップ160は、
デバイスをカプセル封入するために備えられている。
板101上にある第1の電極は、透明である。1つの実施態様において、透明な
導電性材料は、ITOを有する。ITO中の固有抵抗は、OLEDの用途のため
の要件を満足させるのに十分な低さである。1つの実施態様において、ITOの
固有抵抗は、約4×10−4Ωcm以下である。固有抵抗は、材料のキャリヤー
移動度およびキャリヤー濃度に関連している。
れる。1つの実施態様において、ITOのキャリヤー濃度は、少なくとも約7×
1020cm−3である。高いキャリヤー濃度は、OLEDデバイスにおける性
能を改善することが見い出された。この結果、低い出力消費が生じ、携帯への適
用のためにOLED用途をよりいっそう実行可能なものにする。
す。図2に関連して、その上に単数または複数のセルが形成されている基板20
1が提供される。1つの実施態様において、透明な基板が提供される。基板は、
通常、ソーダライムまたは硼珪酸塩ガラスを有する。基板として使用するために
、ガラス材料の他の型が使用されてもよい。典型的に、基板は、約0.4〜1.
1mmの厚さである。また、よりいっそう薄手、例えば約20〜300μmの基
板の使用も可能である。
いて、透明な導電性材料は、ITOを有する。他の透明な導電性材料、例えばイ
ンジウム−酸化錫、酸化亜鉛、酸化錫も有用である。ITOの厚さは、典型的に
は約40〜400nmである。加工処理の問題は、ITOが厚すぎる場合に起こ
りうる。1つの実施態様において、ITOは、150nm以下の厚さである。好
ましくは、ITO層は、約120〜150nmの厚さである。ITOの固有抵抗
は、約4×10−4Ωcm以下である。
ング工具を用いて基板上にスパッタリングされる。付着パラメーター、例えば温
度、圧力、プロセスガス混合物および付着速度は、付着されたITO層の固有抵
抗が高いキャリヤー濃度で達成される程度に制御される。1つの実施態様におい
て、ITOの電荷キャリヤー濃度は、少なくとも約7×1020cm−3である
。好ましくは、ITOは、できるだけ高い電荷キャリヤー濃度を有する。高いキ
ャリヤー濃度により正孔注入は改善され、エレクトロルミネセンス効率が増加す
る。
スパッタリングされる。ターゲット中のIn2O3およびSnO2の質量比は、
約9:1である。また、ターゲットの他の組成および型が使用されてもよい。ス
パッタリング法の付着パラメーターは、次の通りである: 基板の温度:300〜400℃ 加工処理圧:10−3〜10−5トル 加工処理ガス混合物:Ar、H2 付着速度:1〜10nm/分;好ましくは1〜2nm/分 選択的な付着技術、例えば化学蒸着(CVD)、プラズマ強化CVDまたはレ
ーザー融蝕は、ITO層の付着に有用であることができる。
EDの用途の要件を満足させる。1つの実施態様において、ITOは、85%を
上廻る可視光線波長の範囲内で光の透過率を有する。ITOの仕事関数は、その
後に形成された有機官能層のイオン化電位に密接に適合している。1つの実施態
様において、ITOは、約4.8〜5.2eVの仕事関数を有する。
存在を減少させる。1つの実施態様において、ITO表面の平方二乗平均(RM
S)荒さは、約2nm未満であり、強力な電界によって引き起こされる短絡の可
能性を減少させる。
しいようにパターン化され、基板の一部分356を露出させる。パターン化され
た導電性層は、例えばOLEDセルのための陽極として役立つ。1つの実施態様
において、導電性層は、パターン化され、ピクセル化されたOLEDデバイスの
陽極に役立つストリップを形成させる。また、パターン化法は、結合パッドのた
めの接続を形成させてもよい。
よび導電性層を被覆する。官能性有機層は、例えば共役ポリマーまたはAlq3 を有する。官能性有機層の他の型も有用である。有機相の厚さは、典型的に約2
〜200nmである。
接続のために、領域470で下層を露出させる。有機層の選択的な除去は、ポリ
ッシング法によって達成されることができる。他の技術、例えばエッチング、引
掻きまたはレーザー融蝕が使用されてもよく、有機層の一部分を選択的に除去す
ることもできる。
層は、例えばCa、Mg、Ba、Ag、Alまたはその混合物もしくはその合金
を有する。他の導電性材料、特に低い仕事関数を有する導電性材料は、第2の導
電性層を形成させるために使用されてもよい。1つの実施態様において、第2の
導電性層は、パターン化され、ピクセル化されたOLEDデバイスのための陰極
として役立つ電極ストリップを形成する。また、結合パッドのための接続は、パ
ターン化処理の間に形成されることができる。
合パッドの接続を形成させる。導電性層の選択的な付着は、例えばマスク層を用
いて達成されることができる。陰極ストリップは、典型的には陽極ストリップと
交叉している。陽極ストリップに対して斜めとなっている陰極ストリップを形成
させることも有用である。上面電極ストリップと底面電極ストリップとの交わり
により、有機LEDピクセルが形成される。
セル封入する。キャップ層は、例えば金属またはガラスを有する。活性成分を環
境から保護する他の型のキャップ、例えばセラミック箔または金属箔も有用であ
る。キャップ層の取付けのために種々の技術を使用することができる。1つの実
施態様において、接着剤は、キャップ層の取付けのために使用される。接着剤、
例えば自硬化接着剤、UV硬化性接着剤もしくは熱硬化性接着剤またはホットメ
ルト接着剤は、有用である。また、低温ロウ材料を使用する端縁シールの技術、
超音波結合またはインダクタンスもしくはレーザー溶接を用いる溶接技術も有用
である。キャップは、取り付けた場合には、キャップとOLEDセルとの分離を
提供するキャビティー645を形成する。結合パッド650は、OLEDセルへ
の電気的アクセスを提供するための形成される。
二次加工した。有機官能性材料を透明な導電性陽極と金属陰極との間に挟んだ。
金属陰極は、200nmの厚さのAg層によって被覆された50nmの厚さのC
a層から形成されていた。透明な導電性陽極は、2.7×10−4Ωcmの固有
抵抗および9×1020cm−3の電荷キャリヤー濃度を有するITOから形成
されていた。
ラス基板上に付着させた。9:1の質量比を有するIn2O3およびSnO2を
用いて酸化されたターゲットを使用した。系のベース圧力は、約5.0×10− 8 トルであった。スパッタリングガス混合物の全圧力を、付着の間、3.0×1
0−3トルに調節した。水素分圧は、約7〜9×10−5トルであった。ITO
を約300〜400℃の温度で付着させた。
LEDデバイスと同一であるが、しかし、ITOは、3.2×10−4Ωcmの
固有抵抗および5×1020cm−3の電荷キャリヤー濃度を有していた。この
ITOフィルムをスパッタリング処理の間にアルゴンだけを用いて製造した。付
着パラメーターの残りは、第1のOLEDデバイスの製造に使用されたパラメー
ターと同じものであった。
LED電流ならびに輝度を同時に監視しながら、線形バイアスランプをデバイス
に印加した。デバイスの効率を輝度と電流密度を除することによって測定した。
9×1020cm−3の高い電荷キャリヤー濃度を有する第1のデバイスは、4
.14cd/Aの最大の効率を達成した。これは、5×1020cm−3の低い
電荷キャリヤー濃度を有する第2のデバイスで達成される最大効率よりも1.5
倍高かった。
、当業者であれば、本発明の精神および範囲を逸脱することなく本発明の変更お
よび変法を作成することができることが認められるであろう。それ故、本発明の
範囲は、上記記載に関連して定められるのではなく、等価の全範囲に沿って係属
された請求項の記載に関連して定められるべきである。
を示す略図。
を示す略図。
を示す略図。
を示す略図。
を示す略図。
0 有機官能層、 115 第2の電極、 150 結合パッド、 160 キ
ャップ、 201 基板、 205 透明な導電性層、 310 官能性有機層
、 356 基板の一部分、 470 領域、 515 第2の導電性層、 6
45 キャビティー、 650 結合パッド、 660 キャップ
Claims (36)
- 【請求項1】 デバイス領域を備えた基板;および デバイス領域中のOLEDスタックからなる有機LED(OLED)デバイスに
おいて、このOLEDスタックが 第1の電極として役立つ透明な導電性層、この場合この透明な導電性層は、高い
キャリヤー濃度で達成された固有抵抗を有し、 第2の電極として役立つ導電性層および 第1の電極と第2の電極を分離する少なくとも1つの有機官能層を備えているこ
とを特徴とする、有機LED(OLED)デバイス。 - 【請求項2】 透明な導電性層の固有抵抗が約4×10−4Ωcm以下であ
る、請求項1記載のデバイス。 - 【請求項3】 透明な導電性層がインジウム−酸化錫を有する、請求項2記
載のデバイス。 - 【請求項4】 透明な導電性層がインジウム−酸化錫、酸化亜鉛または酸化
錫からなる群から選択された材料を有する、請求項2記載のデバイス。 - 【請求項5】 キャリヤー濃度が少なくとも約7×1020cm−3である
、請求項1から4までのいずれか1項に記載のデバイス。 - 【請求項6】 透明な導電性層が85%を上廻る可視光線波長の範囲内の光
の透過率を有する、請求項5記載のデバイス。 - 【請求項7】 透明な導電性層が有機官能層のイオン化電位に密接に適合し
た仕事関数を有する、請求項5記載のデバイス。 - 【請求項8】 透明な導電性層の表面が2nm未満のRMS表面荒さを有す
る、請求項5記載のデバイス。 - 【請求項9】 透明な導電性層が85%を上廻る可視光線波長の範囲内の光
の透過率、有機官能層のイオン化電位に密接に適合した仕事関数、2nm未満の
RMS表面荒さを有する、請求項5記載のデバイス。 - 【請求項10】 キャリヤー濃度が約7×1020cm−3〜約9×102 0 cm−3である、請求項1から4までのいずれか1項に記載のデバイス。
- 【請求項11】 透明な導電性層が85%を上廻る可視光線波長の範囲内の
光の透過率を有する、請求項10記載のデバイス。 - 【請求項12】 透明な導電性層が有機官能層のイオン化電位に密接に適合
した仕事関数を有する、請求項10記載のデバイス。 - 【請求項13】 透明な導電性層の表面が2nm未満のRMS表面荒さを有
する、請求項10記載のデバイス。 - 【請求項14】 透明な導電性層が85%を上廻る可視光線波長の範囲内の
光の透過率、有機官能層のイオン化電位に密接に適合した仕事関数、2nm未満
のRMS表面荒さを有する、請求項10記載のデバイス。 - 【請求項15】 基板を準備し; 透明な導電性層を基板上に付着させることにより、有機LED(OLED)デバ
イスを製造する方法において、透明な導電性層が高いキャリヤー濃度で達成され
た固有抵抗を有し; 基板を加工処理し、OLEDデバイスを形成させることを特徴とする、有機LE
D(OLED)デバイスを製造する方法。 - 【請求項16】 加工処理により 第1の電極として使用するために透明な導電性層を付着してパターン化し; 官能性有機層を第1の電極上に付着し; 導電性層を有機官能層上に付着し; 導電性層をパターン化し、第2の電極を形成し、その際パターン化された第1の
電極と第2の電極との間の官能性有機層は、OLEDセルを形成し; キャップを基板上に取り付け、OLEDデバイスをカプセル封入する、請求項1
5記載のデバイス。 - 【請求項17】 透明な導電性層の固有抵抗が約4×10−4Ωcm以下で
ある、請求項16記載のデバイス。 - 【請求項18】 透明な導電性層がインジウム−酸化錫を有する、請求項1
7記載のデバイス。 - 【請求項19】 透明な導電性層がインジウム−酸化錫、酸化亜鉛または酸
化錫からなる群から選択された材料を有する、請求項17記載のデバイス。 - 【請求項20】 透明な導電性層の固有抵抗が約4×10−4Ωcm以下で
ある、請求項15記載のデバイス。 - 【請求項21】 透明な導電性層がインジウム−酸化錫を有する、請求項2
0記載のデバイス。 - 【請求項22】 透明な導電性層がインジウム−酸化錫、酸化亜鉛または酸
化錫からなる群から選択された材料を有する、請求項20記載のデバイス。 - 【請求項23】 透明な導電性層がインジウム−酸化錫を有する、請求項1
5記載のデバイス。 - 【請求項24】 透明な導電性層がインジウム−酸化錫、酸化亜鉛または酸
化錫からなる群から選択された材料を有する、請求項15記載のデバイス。 - 【請求項25】 キャリヤー濃度が少なくとも約7×1020cm−3であ
る、請求項15から24までのいずれか1項に記載のデバイス。 - 【請求項26】 透明な導電性層の付着が透明な導電性層を基板上にスパッ
タリングすることからなる、請求項25記載の方法。 - 【請求項27】 透明な導電性層が85%を上廻る可視光線波長の範囲内の
光の透過率を有する、請求項26記載の方法。 - 【請求項28】 透明な導電性層が有機官能層のイオン化電位に密接に適合
した仕事関数を有する、請求項26記載の方法。 - 【請求項29】 透明な導電性層の表面が2nm未満のRMS表面荒さを有
する、請求項26記載の方法。 - 【請求項30】 透明な導電性層が85%を上廻る可視光線波長の範囲内の
光の透過率、有機官能層のイオン化電位に密接に適合した仕事関数、2nm未満
のRMS表面荒さを有する、請求項26記載の方法。 - 【請求項31】 キャリヤー濃度が約7×1020cm−3〜約9×102 0 cm−3である、請求項15から24までのいずれか1項に記載の方法。
- 【請求項32】 透明な導電性層を付着することが透明な導電性層を基板上
にスパッタリングすることからなる、請求項31記載の方法。 - 【請求項33】 透明な導電性層が85%を上廻る可視光線波長の範囲内の
光の透過率を有する、請求項32記載の方法。 - 【請求項34】 透明な導電性層が有機官能層のイオン化電位に密接に適合
した仕事関数を有する、請求項32記載の方法。 - 【請求項35】 透明な導電性層の表面が2nm未満のRMS表面荒さを有
する、請求項32記載の方法。 - 【請求項36】 透明な導電性層が85%を上廻る可視光線波長の範囲内の
光の透過率、有機官能層のイオン化電位に密接に適合した仕事関数、2nm未満
のRMS表面荒さを有する、請求項32記載の方法。
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