有機電子装置

著者らは特許

H01L - 半導体装置,他に属さない電気的固体装置(測定のための半導体装置の使用G01;抵抗一般H01C;磁石,インダクタ,トランスH01F;コンデンサー一般H01G;電解装置H01G9/00;電池,蓄電池H01M;導波管,導波管の共振器または線路H01P;電線接続器,集電装置H01R;誘導放出装置H01S;電気機械共振器H03H;スピーカー,マイクロフォン,蓄音機ピックアップまたは類似の音響電気機械変換器H04R;電気的光源一般H05B;印刷回路,ハイブリッド回路,電気装置の箱体または構造的細部,電気部品の組立体の製造H05K;特別な応用をする回路への半導体装置の使用は,応用サブクラスを参照)
H01L51/00 - 能動部分として有機材料を用い,または能動部分として有機材料と他の材料との組み合わせを用いる固体装置;このような装置またはその部品の製造または処理に特に適用される方法または装置(1つの共通基板内または上に形成された複数の構成部品からなる装置H01L27/28;有機材料を使用した熱電装置H01L35/00,H01L37/00;有機材料を使用した圧電素子,電歪素子,または磁歪素子H01L41/00)
H01L51/52 - 装置の細部

の所有者の特許 JP2016528702:

エルジー・ケム・リミテッド

 

本発明は有機電子装置およびその用途に関するものである。本発明によれば、優秀な光抽出効率および耐久性を表す有機電子装置、例えば、フレキシブル素子を提供することができる。このような有機電子装置は照明またはディスプレイ用光源などに適用することができる。

 

 

本発明は、有機電子装置およびその用途に関するものである。
有機電子装置(OED;Organic electronic Device)は、電流の伝導ができる有機材料の層を一つ以上含む素子である。有機電子装置の種類には有機発光素子(OLED)、有機太陽電池、有機感光体(OPC)または有機トランジスターなどが含まれる。
代表的な有機電子素子である有機発光素子は、通常、基板、透明電極層、有機層および反射電極層をこの順に含めている。いわゆる下部発光型素子(bottom emitting device)と称される構造においては、透明電極層が透明電極層で形成され、反射電極層が反射電極層で形成され得る。また、いわゆる上部発光型素子(top emitting device)と称される構造においては透明電極層が反射電極層で形成され、反射電極層が透明電極層で形成されることもある。電極層によって注入された電子(electron)と正孔(hole)とが有機層に存在する発光ユニットで再結合(recombination)されて光が生成されることもある。光は基板側または反射電極層側に放出され得る。有機発光素子の構造で透明電極層に一般的に用いられるITO(Indium Tin Oxide)、有機層および基板間の屈折率の差によって発光ユニットで生成された光は、有機層と透明電極層の界面または基板内で全反射(total internal reflection)現象などによってトラップ(trap)され、ごく少量の光だけが放出される問題がある。そのため、これを解決するためのいくつかの方法が提案されているが、これまで提案された方式はいわゆるリジッド(rigid)基板であるガラス基板を用いた構造に関するものであって、フレキシブル素子の構造についてはそれほど研究がなされていない。
有機電子素子で考慮されるべき重要な問題としては耐久性も存在する。有機層や電極などは水分や酸素などの外来物質に非常に酸化しやすいものであるため、環境的要因に対する耐久性の確保が重要である。このために例えば、特許文献1〜4等は外来物質の浸透を遮断できる構造を提案している。このような耐久性と関連した問題も、通常、ガラスに比べてバリア性が劣る基材を使用するフレキシブル構造においてより問題となる可能性がある。
米国特許第6,226,890号 米国特許第6,808,828号 日本公開特許第2000-145627号 日本公開特許第2001-252505号
本発明は、有機電子装置およびその用途を提供する。本発明においては、例えば、フレキシブル有機発光装置として作用する時に優秀な耐久性と光抽出効率などを持つ有機電子装置およびその用途を提供することを一つの主要な目的とする。
例示的な有機電子装置は、図1に示した通り、上部方向に順次存在するバリアフィルム101、散乱性粘着剤層102、基材フィルム103、透明電極層104、有機層105および反射電極層を含むことができる。前記各層は隣接する層との間に他の層が存在しない状態で直接積層されているか、あるいは他の層を媒介として積層されていることもあり得る。
図1に示したように、前記有機電子装置は、基材フィルム103と前記基材フィルム103の下部に散乱性粘着剤層102により付着されているバリアフィルム101を含むことができる。前記において、粘着剤層102は粘着バインダー1021と散乱粒子1022とを含むことができ、前記散乱粒子は前記バインダーに比べて高い屈折率を持つことができる。本明細書において特に規定しない限り、屈折率は約550nm波長の光に対する屈折率である。
本明細書において用語、上部方向とは、特に規定しない限り、透明電極層から反射電極層へ向かう方向を意味し、用語、下部方向とは、特に規定しない限り、反射電極層から透明電極層に向かう方向を意味する。
以下、明細書においては、説明の便宜を図るために前記構造において透明電極層の下部に存在するすべての要素(透明電極層を除く)を含む領域を基板領域と称し、透明電極層と反射電極層およびその間に存在するすべての要素を含む領域を素子領域と称し、反射電極層の上部に存在するすべての要素(反射電極層を除く)を含む領域を上部領域と称する。
有機電子装置に含まれ得る基材フィルムの種類は特に制限されない。例えば、基材フィルムとして、通常、業界でフレキシブル素子の実現に使用できるものとして知られているものを用いることができる。このような基材フィルムの代表的な例としては、薄膜ガラスフィルムや高分子フィルムなどがある。ガラスフィルムとしては、ソーダ石灰ガラス、バリウム/ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、硼ケイ酸ガラス、バリウム硼ケイ酸ガラスまたは石英などで形成されたフィルムが挙げられ、高分子フィルムとしては、PI(polyimide)、PEN(Polyethylene naphthalate)、PC(polycarbonate)、アクリル樹脂、PET(poly(ethylene terephthatle))、PES(poly(ether sulfide))またはPS(polysulfone)等を含むフィルムが挙げられるが、これに制限されるものではない。
基材フィルムとしては、透光性フィルムを用いることができる。本明細書において用語、透光性フィルムは、例えば、可視光領域のうちいずれか一つの光または全可視光領域の光に対する透過率が50%以上、60%以上、70%以上または80%以上であるフィルムを意味することがある。基材フィルムは、駆動用TFT(Thin Film Transistor)が存在するTFT基材フィルムであってもよい。
基材フィルムは、熱膨張係数(CTE)の範囲が約5ppm/℃〜70ppm/℃内であり得る。このような範囲は有機層と無機物層とが混在されている構造で発生し得る層間剥離などの欠陥の防止に有利である。
基材フィルムはガラス転移温度が約200℃以上であり得る。このようなガラス転移温度は基材フィルム自体のガラス転移温度であるか、後述するバッファー層が形成されている基材フィルムのガラス転移温度であり得る。このような範囲は有機電子装置の製造過程における蒸着またはパターンのための高温工程に適合し得る。ガラス転移温度は、他の例示においては約210℃以上、約220℃以上、約230℃以上、約240℃以上または約250℃以上であり得る。ガラス転移温度の上限は特に制限されるものではなく、例えば、400℃、350℃または300℃程度であり得る。
基材フィルムは表面粗さ(RMS、Root Mean Square)を約0.1nm〜5nmの範囲内に調節できる。このような表面粗さは、基材フィルム自体の表面に対するものであるか、後述するバッファー層が形成されている基材フィルムの前記バッファー層の表面に対するものであり得る。このような表面粗さの範囲は、上部に形成される層の性能改善に有利である。例えば、前記第1無機物層がバリア性を持つように形成される場合に、前記範囲の表面粗さを持つ表面に前記第1無機物層を形成すると、より優れた水分遮断性などを持つ層を形成することができる。表面粗さは、他の例示においては約4nm以下、約3nm以下、約2.5nm以下または約2nm以下であり得る。
基材フィルムは、屈折率が約1.5以上、約1.6以上、約1.7以上または約1.75以上であり得る。本明細書において用語、屈折率は、特に規定しない限り、約550nm波長の光に対して測定した屈折率である。有機電子装置が有機発光装置の場合、基材フィルムの前記屈折率の範囲は装置の光効率を高めるときに有利である。基材フィルムの屈折率の上限は特に制限されるものではなく、例えば、約2.0程度であり得る。
基材フィルムの厚さは特に制限されず、目的とする性能、例えば、可撓性や光抽出効率またはバリア性を考慮して適正範囲に選択できる。例えば、基材フィルムの厚さは約10μm〜約50μmの範囲内または約20μm〜約30μmの範囲内であり得る。
基材フィルムの下部にはバリアフィルムが散乱性粘着剤層によって付着されている。前記で使用できるバリアフィルムの種類は特に制限されず、例えば、プラスチックフィルムなどのように、基材にケイ素などの酸化物、窒化物または酸窒化物(oxynitride)のように水分などを遮断できるものと知られている層が形成されているフィルムなどを用いることができる。一実施例において、前記バリアフィルムは、高分子基材層および前記基材層の一面または両面に形成される無機物層を含む構造を持つことができる。前記バリアフィルムに含まれる高分子基材層としては、前述した基材フィルム(図1の103の基材フィルム)の中で適切な種類を用いることができる。したがって、前記高分子基材層は、前述した基材フィルムの透過率、熱膨張係数、ガラス転移温度、表面粗さおよび屈折率のうち、一つ以上の物性を同様に持つことができる。一方、前記無機物層としては、例えば、後述する基板領域に含まれる第1無機物層と同じ無機物層を用いることができる。
前記バリアフィルムは散乱性粘着剤層によって基材フィルムの下部に付着されていることもある。本発明において用語、散乱性粘着剤層とは、入射光を散乱させることができるように形成された粘着剤層を意味することもある。前記散乱性粘着剤層は、例えば、ヘイズが40%以上、45%以上、または50%以上であり得る。このような範囲のヘイズを持つ粘着剤層を通じて有機電子装置の光抽出効率を改善することができる。前記ヘイズの範囲の上限は特に制限されないが、前記ヘイズは90%以下、85%以下、80%以下、75%以下または70%以下であり得る。本発明において粘着剤層のヘイズは実施例に記載された方式で測定する範囲である。
散乱性粘着剤は、粘着バインダーに散乱粒子を配合して製造することができる。本明細書において用語、散乱粒子とは、例えば、前記粘着バインダーなどのような周囲物質とは異なる屈折率を有し、また適切な大きさを持って入射する光を散乱、屈折または回折させることができるすべての種類の粒子を意味することもある。
粘着バインダーとしては、特に制限されず、業界において光学的に透明なものと公知されたすべての種類のバインダーを用いることができる。粘着バインダーとしては、非架橋型バインダーを用いるか、または架橋型バインダーを用いることができ、架橋型バインダーの使用時にその架橋の類型は熱硬化型、湿気硬化型、常温硬化型または活性エネルギー線(ex.紫外線または電子線など)硬化型粘着バインダーを用いることができる。
光学的に透明な粘着バインダーとして代表的に知られているものは、アクリル粘着バインダー、オレフィン系粘着バインダーまたはゴム系粘着バインダーなどがあり、このようなバインダーはずべて本発明において使用することができる。入手および適用の容易性などの側面、そして後述する散乱粒子との屈折率の関係調節の容易性などの観点からアクリル系粘着バインダーを用いることができる。アクリル系粘着バインダーとしては、通常の種類、例えば、(メタ)アクリル酸エステル単量体を主要単位で含み、必要な場合に多様な架橋性官能基が導入されているものを用いることができる。また、粘着剤層のヘイズの調節と後述する散乱粒子との屈折率の関係の調節などの側面から前記粘着バインダーとしては屈折率が約1.2〜1.5または約1.2〜1.45の範囲内にあるものを用いることができる。
粘着剤層に含まれる散乱粒子としては、前記粘着バインダーとは異なる屈折率を持つ粒子を用いることができるが、粘着剤層が含まれる位置に応じた適切な光抽出効率を考慮して、前記粘着バインダーに比べて高い屈折率を持つものを用いることができる。本発明の有機電子装置の構造において粘着剤層が粘着バインダー対比高い屈折率の散乱粒子を含む場合、前記粘着剤層が粘着バインダー対比低い屈折率の散乱粒子を含む場合と比べて、同一ヘイズ範囲であっても顕著に優秀な光抽出効率を示すことができる。一実施例において、前記散乱粒子の屈折率(A)と前記粘着バインダーの屈折率(B)の差(A-B)は約0.05以上、約0.1以上、約0.3以上または約0.5以上であり得る。また、前記屈折率の差の上限は特に制限されないが、約1.5以下、約1.3以下または約1以下であり得る。このような範囲で粘着剤層のヘイズを適正範囲に規定することができるとともに類似水準のヘイズ範囲であっても顕著に優秀な光抽出効率が確保できる。
散乱粒子の大きさは適切に調節することができ、特に制限されるものではない。ただし、入射光の波長対比過度に小さい大きさを持つ場合、散乱効果の確保が容易でないこともあり得るので、前記散乱粒子は、例えば、平均粒径が50nm以上、100nm以上、500nm以上または1,000nm以上であり得る。散乱粒子の平均粒径は、例えば、10,000nm以下であり得る。
このような散乱粒子としては、アルミナ、アルミノシリケート、酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどが挙げられるが、前記言及した条件を満足する限り具体的な種類は特に制限されない。高い屈折率を容易に確保できるものとしては、ルチル型酸化チタンが挙げられ、このような粒子も本発明で用いることができる。
粘着剤層内で散乱粒子の比率は、前述したヘイズを達成することができ、粘着バインダーの粘着性能を害しない範囲に調節されるのであれば、特に制限されない。
粘着剤層は前記成分の他にも、例えば、前記粘着バインダーを架橋させている熱架橋剤または光架橋剤などの架橋剤などのような他の追加的な成分を含むことができる。
粘着剤層に含まれ得る他の成分として、水分遮断素材を例示することができる。本明細書において用語、水分遮断素材とは、物理的または化学的反応等を通して、外部から流入する水分または湿気などを吸着または除去できる成分を総称する意味で使用され得る。粘着層に配合できる水分遮断素材の具体的な種類は特に制限されず、例えば、金属酸化物、有機金属酸化物、金属塩または五酸化燐(PO)等の一種または2種以上の混合物が挙げられる。前記金属酸化物の具体的な例としては、酸化リチウム(LiO)、酸化ナトリウム(NaO)、酸化バリウム(BaO)、酸化カルシウム(CaO)または酸化マグネシウム(MgO)等が挙げられ、金属塩の例としては、硫酸リチウム(LiSO)、硫酸ナトリウム(NaSO)、硫酸カルシウム(CaSO)、硫酸マグネシウム(MgSO)、硫酸コバルト(CoSO)、硫酸ガリウム(Ga(SO))、硫酸チタン(Ti(SO))または硫酸ニッケル(NiSO)などのような硫酸塩、塩化カルシウム(CaCl)、塩化マグネシウム(MgCl)、塩化ストロンチウム(SrCl)、塩化イットリウム(YCl)、塩化銅(CuCl)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化タンタリウム(TaF)、フッ化ニオブ(NbF)、臭化リチウム(LiBr)、臭化カルシウム(CaBr)、臭化セシウム(CeBr)、臭化セレニウム(SeBr4)、臭化バナジウム(VBr)、臭化マグネシウム(MgBr)、ヨード化バリウム(BaI)またはヨード化マグネシウム(MgI)などのような金属ハロゲン化物;または過塩素酸バリウム(Ba(ClO))または過塩素酸マグネシウム(Mg(ClO))などのような金属塩素酸塩などが挙げられるが、これに制限されるものではない。
また、前記水分遮断素材の比率も特に制限されず、目的とする水分遮断性を確保することができ、散乱性と粘着性などを害しない範囲で調節することができる。
本発明の有機電子装置の基板領域は追加的な構成であって、前記基材フィルムの上部に形成されている無機物層を含むことができる。前述した通り、以下、無機物層に対する構成は、前述したバリアフィルムの無機物層にも適用することができる。また、後述する反射電極層の上部に形成され得る無機物層と区別するために、以下では基板領域に含まれる無機物層は第1無機物層と称されることがある。
本明細書において用語、無機物層とは、例えば、重量を基準として無機物を50%以上または60%含む層であり得る。無機物層は、無機物のみを含むか、前記範囲内に無機物を含むのであれば、有機物のような他の成分を含むこともできる。第1無機物層は、例えば、バリア層であり得る。本明細書において用語、バリア層は、水分または湿気のように有機層などの素子の性能に悪い影響を与え得る外部因子の浸透を遮断、抑制または緩和することができる層であり得る。例えば、バリア層は、WVTR(water vapor transmission rate、WVTR)が10-4g/m/day以下である層であり得る。本明細書においてWVTRは、40℃および90%相対湿度条件で測定器(例えば、PERMATRAN-W3/31、MOCON、Inc.)を使用して測定される数値であり得る。
バリア層は水分および酸素などの外部因子の浸透を緩和、防止または抑制できるものと知られている素材を用いて形成することができる。このような素材としては、In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Al、TiおよびNiなどの金属;TiO、TiO、TiO、AlO、MgO、SiO、SiO、GeO、NiO、CaO、BaO、FeO、YO、ZrO、NbOおよび、CeOおよびなどの金属酸化物;SiNなどの金属窒化物;SiONなどの金属酸窒化物;またはMgF、LiF、AlFおよびCaF等の金属フッ化物などやその他、吸収率が1%以上である吸水性材料や吸収係数0.1%以下の防湿性材料などと知られた材料を含むことができる。
第1無機物層は断層構造であるか多層構造であり得る。多層構造は、同種または異種の無機物層が積層された構造であるか、あるいは無機物層と有機層とが積層された構造を含むことができる。例えば、第1無機物層をバリア層として多層構造とする場合に、必ずしも各層がすべてバリア性を持つ材料で形成されなくてもよく、最終的に形成された多層構造が目的とするバリア性を表すことができるのであれば、多層構造のうち一部の層はバリア性がない層で形成することもできる。無機物層の形成過程で発生し得るピンホール(pin hole)などのような欠陥(defect)の増殖(propargation)を防止する側面から無機物層を多層構造にした方が有利である。また、多層構造のバリア層は、後述する屈折率が確保されるバリア層の形成にも有利である。
第1無機物層は前記基材フィルムとの屈折率の差ができる限り小さい方が適切である。例えば、第1無機物層と基材フィルムとの屈折率の差の絶対値は、約1以下、約0.7以下、約0.5以下または約0.3以下であり得る。したがって、基材フィルムが前述したような高い屈折率を持つ場合には無機物層にもそれと同等な水準の屈折率が確保できる。例えば、無機物層の屈折率は、約1.5以上、約1.6以上、約1.7以上または約1.75以上であり得る。有機電子装置が有機発光装置の場合、基材フィルムの前記屈折率の範囲は装置の光効率を高めるときに有利である。無機物層の屈折率の上限は特に制限されず、例えば、約2.0程度であり得る。
第1無機物層は、例えば、第1サブ層と第2サブ層の積層構造を含むことができる。前記積層構造は2回以上繰り返され得る。
一実施例において、前記第1サブ層は第1屈折率を有し、第2サブ層は第2屈折率を有することができる。このような層を積層すると、デカップリング(decoupling)効果を確保しつつ無機物層の屈折率を前記言及した範囲に調節することに有利である。前記第1屈折率と第2屈折率の差の絶対値は、例えば、0.1〜1.2の範囲内であり得る。第1および第2屈折率のそれぞれの範囲は前記屈折率の範囲が確保されるのであれば特に制限されないが、例えば第1サブ層の屈折率は、1.4〜1.9の範囲内、第2サブ層の屈折率は2.0〜2.6の範囲内であり得る。第1および第2サブ層は、それぞれ金属酸化物層であり得る。例えば、前記のような屈折率を持つ第1サブ層に適合する素材としてはAlO等があり、第2サブ層に適合する素材としてはTiO等があるが、それぞれ前述した屈折率を有しつつ、最終的な積層構造がバリア性を有することができるのであれば、この他にも多様な素材を適用することができる。
他の例示においては、前記第1サブ層は、金属層で、第2サブ層は有機シリコン層であり得る。本明細書において用語、金属層とは、金属を重量を基準として40%以上、50%以上または60%以上含む層であり、このような金属は単独で含まれるか、金属酸化物または合金の形態で含まれ得る。このような積層構造により、適切なデカップリング効果を確保し、目的とする性能、例えばバリア性が優秀な層を形成することができる。前記金属層は、例えば、金属酸化物層であり、屈折率は、例えば、約1.4〜2.6の範囲内であり得る。一実施例において、金属層は、前記言及したバリア層の素材として用いられる金属酸化物、例えば、AlO、またはTiO等の素材で形成することができる。
有機シリコン層は、例えば、下記の化学式1の化合物または化学式2の化合物を含むか、その化合物の重合単位を含む高分子を含むことができる。
[化学式1]
R(RSiO)nR

化学式1でRはそれぞれ独立的に水素、ヒドロキシ基、エポキシ基、アルコキシ基または1価炭化水素基であり、nは1〜10、1〜8、1〜6または1〜4の範囲内の数であり得る。
化学式2でRdおよびReはそれぞれ独立的に水素、ヒドロキシ基、エポキシ基、アルコキシ基または1価炭化水素基であり、oは3〜10、3〜8、3〜6または3〜4の範囲内の数であり得る。
本明細書において用語、「1価炭化水素基」とは、特に規定しない限り、炭素と水素からなる化合物またはそのような化合物の誘導体から誘導される1価残基を意味することもある。例えば、前記1価炭化水素基は、1個〜25個の炭素原子を含むことができる。1価炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアリール基などが挙げられる。
本明細書において用語、「アルキル基」とは、特に規定しない限り、炭素数1〜20、炭素数1〜16、炭素数1〜12、炭素数1〜8または炭素数1〜4のアルキル基を意味することがある。前記アルキル基は直鎖型、分枝鎖型または環型であり得る。また、前記アルキル基は任意的に一つ以上の置換基で置換されていることがある。
本明細書において用語、「アルコキシ基」とは、特に規定しない限り、炭素数1〜20、炭素数1〜16、炭素数1〜12、炭素数1〜8または炭素数1〜4のアルコキシ基を意味することもある。前記アルコキシ基は直鎖型、分枝鎖型または環型であり得る。また、前記アルコキシ基は任意的に一つ以上の置換基で置換されていることがある。
本明細書において用語、「アルケニル基」とは、特に規定しない限り、炭素数2〜20、炭素数2〜16、炭素数2〜12、炭素数2〜8または炭素数2〜4のアルケニル基を意味することもある。前記アルケニル基は直鎖型、分枝鎖型または環型であり、任意的に一つ以上の置換基で置換されていることがある。
本明細書において用語、「アルキニル基」とは、特に規定しない限り、炭素数2〜20、炭素数2〜16、炭素数2〜12、炭素数2〜8または炭素数2〜4のアルキニル基を意味することもある。前記アルキニル基は直鎖型、分枝鎖型または環型であり、任意的に一つ以上の置換基で置換されていることがある。
本明細書において用語、「アリール基」とは、特に規定しない限り、ベンゼン環または2個以上のベンゼン環が縮合または結合した構造を含む化合物またはその誘導体から由来する1価残基を意味することもある。アリール基の範囲には通常、アリール基と称される官能基はもちろん、いわゆるアラルキル基(aralkyl group)またはアリールアルキル基なども含まれ得る。アリール基は、例えば、炭素数6〜25、炭素数6〜21、炭素数6〜18または炭素数6〜12のアリール基であり得る。アリール基としては、フェニル基、ジクロロフェニル、クロロフェニル、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、ベンジル基、トリル基、キシリル基(xylyl group)またはナフチル基などが挙げられる。
本明細書において用語、エポキシ基は、特に規定しない限り、3つの環構成原子を有する環状エーテル(cyclic ether)または前記環状エーテルを含む化合物から誘導された1価残基を意味することもある。エポキシ基としては、グリシジル基、エポキシアルキル基、グリシドキシアルキル基または脂環式エポキシ基などが挙げられる。前記で脂環式エポキシ基は、脂肪族炭化水素環構造を含み、前記脂肪族炭化水素環を形成している2個の炭素原子がまたエポキシ基を形成している構造を含む化合物から由来する1価残基を意味することもある。脂環式エポキシ基としては、6〜12個の炭素原子を有する脂環式エポキシ基が挙げられ、例えば、3、4-エポキシシクロヘキシルエチル基などが挙げられる。
エポキシ基、アルコキシ基または1価炭化水素基に任意的に置換されている置換基としては、塩素またはフッ素などのハロゲン、グリシジル基、エポキシアルキル基、グリシドキシアルキル基または脂環式エポキシ基などのエポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、イソシアネート基、チオール基または1価炭化水素基などが挙げられるが、これに制限されるものではない。
化学式1または2の化合物としては、トリビニルトリメチルシクロシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、1、3、5-トリビニル-1、1、3、5、5-ペンタメチルトリシロキサンなどが挙げられるが、これに制限されるものではない。
第1無機物層の厚さは特に限定されず、意図した用途に応じて適合に選択できる。例えば、無機物層の厚さは約5nm〜約60nmの範囲内または約10nm〜約55nmの範囲内であり得る。多層構造である場合、多層構造内の各サブ層の厚さの範囲は、例えば約0.5nm〜約10nmまたは約0.5nm〜約5nmの範囲内であり得る。
目的とする性能、例えば、優秀なバリア性や屈折率の達成のために無機物層を形成する条件を調節できる。例えば、無機物層は、平坦面、例えば、表面粗さ(RMS、Root Mean Square)が5nm以下、4.5nm以下、4.0nm以下、3.5nm以下、3.0nm以下、2.5nm以下、2.0nm以下、1.5nm以下、1.0nm以下または0.5nm以下の面に形成することができる。このような平坦面に無機物層を形成すると形成される層の膜質がより改善され得る。前記表面粗さは、それ自体の平坦度が優秀な素材を使って調節するか、あるいは後述するようにバッファー層等を通して調節することができる。目的とする性能、例えばバリア性を確保する他の方式としては、無機物層の形成過程での温度を調節する方式がある。一般に、無機物層は、物理的または化学的蒸着方式を用いて形成することができるが、この過程において蒸着温度を高温、例えば、200℃以上の水準に調節した場合に優秀なバリア性が確保できる。
無機物層は、スパッタリング(sputtering)、PLD(Pulsed Laser Deposition)、電子ビーム蒸着(Electron beam evaporation)、熱蒸着(thermal evaporation)またはL-MBE(Laser Molecular Beam Epitaxy)などのようなPVD(physical Vapor Deposition)またはMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)、HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)、iCVD(initiated chemical vapor deposition)、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)またはALD(Atomic Layer Deposition)等のCVD(Chemical Vapor Deposition)等の方式で形成することができる。前記方式のうち、使用素材に応じて適切な方式を選択することによって無機物層の性能を極大化することができる。前記本発明で記述した材料を使った層の形成にはCVD方式を適用することができ、特にALDまたはiCVD方式を適用することができる。例えば、前記金属または金属酸化物から形成される層は、ALD方式で形成することができ、有機シリコン層などはiCVD方式で形成することができる。以下、本明細書において用語、ALD層とはALD方式で形成された層を示し、iCVD層とはiCVD方式で形成された層を示す。
前記のような構成を含む基板領域は、ヘイズが3%〜90%、3%〜85%、3%〜50%または3%〜30%の範囲内であり得る。このようなヘイズ範囲は、例えば、光抽出効率を高めるときに有利である。基板領域のヘイズを調節するために、基板領域の前記散乱性粘着剤層のヘイズを調節したり、それ以外に必要であれば基材フィルムのヘイズを調節したり、散乱層などをさらに適用することもできる。
例えば、基板領域のヘイズの調節のために、前述した基材フィルムとしてはヘイズ(haze)があるものを用いることができる。ただし、散乱性粘着剤層などのみによっても基板領域のヘイズを確保できる場合には、必ずしも基材フィルムがヘイズを持たなくてもよい。ヘイズを有する場合に基材フィルムのヘイズは3%〜90%の範囲内であり得る。ヘイズの他の下限は、例えば、5%または10%程度であり得る。また、ヘイズの他の上限は、例えば、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%または30%程度であり得る。基板にヘイズを持たせるようにする方法は特に制限されず、ヘイズを発生させるために通常適用している方式を適用することができる。例えば、高分子フィルムの場合、周辺の高分子マトリックスとは異なる屈折率を有し、適切な平均粒径を有する散乱粒子を添加する方式や、高分子自体にヘイズを表せるようにする単量体、例えば、高分子の主鎖とは異なる範囲の屈折率を表す単量体を重合させ、このような高分子を用いてフィルムを形成する方法などを適用することができる。
基板領域は、追加の層としてバッファー層を含むことができる。バッファー層は、層間密着性を確保したり、前述した基材フィルムの表面粗さの調節のために形成することができる。バッファー層は、例えば、基材フィルムの上部、散乱層が形成される場合にその上部または第1無機物層と透明電極層の間などに形成することができるが、これに制限されるものではない。後述するように、必要な場合には上部領域にもバッファー層を形成することができ、本明細書においては、区別の便宜を図るために基板領域に形成されるバッファー層を第1バッファー層、上部領域に形成されるバッファー層を第2バッファー層と称することもある。
バッファー層は高屈折層で形成し得る。本明細書において用語、高屈折層とは、屈折率が約1.6以上、約1.65以上、約1.7以上または約1.75以上である層を意味することもある。高屈折層の屈折率の上限は特に制限されず、例えば、約2.5または約2.0程度であり得る。このような屈折率は、例えば光抽出効率を改善するときに有利である。
バッファー層は、効率的な形成が可能で、層間密着性や平坦度を適切に確保することができる素材であれば特に制限されず、適切な素材を用いて形成することができる。バッファー層は、例えば、Alなどの金属、SiOx、SiOxNv、SiNx、AlOx、ZnSnOx、ITO、ZnO、IZO、ZnS、MgOまたはSnOxなどの無機素材、ポリイミド、フルオレン環を持つカルド系樹脂(caldo resin)、ウレタン、エポキシド、ポリエステル、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリエチレンイミン、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリチオール、ポリ((メタ)アクリレート)または有機シリコンなどのような有機素材などを用いて形成することができる。前記有機シリコンとしては、前記無機物層の項目で言及した化合物またはそれを重合単位で含む高分子が挙げられる。他の例示においてバッファー層は、ジルコニウム、チタンまたはセリウムなどの金属のアルコキシドまたはアシレート(acylate)等の化合物をカルボキシル基またはヒドロキシ基などの極性基を持つバインダーと配合した素材を用いて形成することもできる。前記アルコキシドまたはアシレートなどの化合物はバインダーにある極性基と縮合反応して、バインダーの骨格内に前記金属を含ませて高屈折率を実現することができる。前記アルコキシドまたはアシレート化合物の例としては、テトラ-n-ブトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラ-n-プロポキシチタンまたはテトラエトキシチタンなどのチタンアルコキシド、チタンステアレート(stearate)等のチタンアシレート、チタンキレート類、テトラ-n-ブトキシジルコニウム、テトラ-n-プロポキシジルコニウム、テトライソプロポキシジルコニウムまたはテトラエトキシジルコニウムなどのジルコニウムアルコキシド、ジルコニウムトリブトキシステアレートなどのジルコニウムアシレート、ジルコニウムキレート類などが挙げられる。
バッファー層を前述した素材の中で適切な素材を選択して形成することができる。バッファー層が高い屈折率を持つことが求められる場合に、前述した素材の中でそれ自体の屈折率が高い素材を選択するか、あるいは前記で選択された適切な素材と高屈折粒子を配合し、あるいは素材中にTi前駆体(Ti precursor)などのような高屈折物質を導入した素材を用いることができる。本明細書において用語、「高屈折粒子」とは、例えば、屈折率が1.5以上、2.0以上2.5以上、2.6以上または2.7以上である粒子を意味することもある。高屈折粒子の屈折率の上限は、例えば、目的とする屈折率を満足させることができる範囲で選択できる。高屈折粒子は、例えば、1nm〜100nm、10nm〜90nm、10nm〜80nm、10nm〜70nm、10nm〜60nm、10nm〜50nmまたは10nm〜45nm程度の平均粒径を持つことができる。高屈折粒子としては、アルミナ、アルミノシリケート、酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどが挙げられる。高屈折粒子としては、例えば、屈折率が2.5以上である粒子として、ルチル型酸化チタンを用いることができる。ルチル型の酸化チタンは他の粒子に比べて高い屈折率を持っており、したがって相対的に少ない比率であっても目的とする屈折率への調節が可能である。
バッファー層を形成する方式は特に制限されず、例えば、前述したPVDまたはCVD中で適切な方式を適用でき、特にiCVD方式が適合である。他の例示においてバッファー層は、チタンアルコキシドまたはジルコニウムアルコキシドなどの金属アルコキシドおよびアルコールまたは水などの溶媒を配合してコーティング液を製造して、これを塗布した後に適正の温度で焼成するゾルゲルコート方式などを含む多様な湿式または乾式コート方式で形成することもできる。
バッファー層の厚さは特に制限されず、バッファー層が形成される位置およびその要求機能などを考慮して適切に選択できる。例えば、バッファー層が平坦面を確保するために散乱層上に形成される場合には、平坦面の確保のために基材フィルム上に形成される場合に比べて多少厚い厚さが要求されることもある。
基板領域の適切なヘイズの確保のために、基板領域は散乱層をさらに含むことができる。本明細書において用語、散乱層は、例えば、その層に入射する光を散乱、屈折または回折させることができるように形成されるすべての種類の層を意味することもある。散乱層は前記のような機能が示されるように具現される限り、具現形態は特に制限されない。
基板領域に存在できる他の層としては、前記基材フィルムまたは前記バリアフィルムの下部に一時的または永久的に付着していることができるキャリア基板が挙げられる。通常キャリア基板としてはガラス基板のような剛性基板を適用することができる。
基板領域の上部に存在する素子領域は透明電極層と反射電極層を含み、前記透明および反射電極層の間に存在する有機層をさらに含むことができる。透明および反射電極層は、有機電子装置で通常用いられる正孔注入性または電子注入性電極層であり得る。透明および反射電極層中のいずれか一つは正孔注入性電極層から形成し、他の一つは電子注入性電極層から形成することができる。
正孔注入性である電極層は、例えば、相対的に高い仕事関数(work function)を持つ材料を用いて形成することができ、必要な場合に透明または反射材料を用いて形成することができる。例えば、正孔注入性電極層は、仕事関数が約4.0eV以上の金属、合金、電気伝導性化合物または前記のうち2種以上の混合物を含むことができる。このような材料としては、金などの金属、CuI、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ZTO(Zinc Tin Oxide)、アルミニウムまたはインジウムがドープされた亜鉛オキシド、マグネシウムインジウムオキシド、ニッケルタングステンオキシド、ZnO、SnOまたはInO等の酸化物材料や、ガリウムニトライドのような金属ニトライド、亜鉛セレニドなどのような金属セレニド、亜鉛スルフィドのような金属スルフィドなどが挙げられる。透明な正孔注入性電極層は、また、Au、AgまたはCuなどの金属薄膜とZnS、TiOまたはITOなどのような高屈折の透明物質の積層体などを使っても形成することができる。
正孔注入性電極層は、蒸着、スパッタリング、化学蒸着または電気化学的手段などの任意の手段で形成することができる。また、必要に応じて形成された電極層は公知されたフォトリソグラフィやシャドーマスクなどを用いた工程を通じてパターン化することもできる。
電子注入性電極層は、例えば、相対的に小さい仕事関数を持つ材料を用いて形成することができ、例えば、前記正孔注入性電極層の形成のために使われる素材の中で適切な透明または反射素材を用いて形成することができるが、これに制限されるものではない。電子注入性電極層も、例えば、蒸着法またはスパッタリング法などを用いて形成することができ、必要な場合に適切にパターニングされ得る。
電極層の厚さは、例えば、約90nm〜200nm、90nm〜180nmまたは約90nm〜150nm程度の厚さを持つように形成することができる。
透明および反射電極層の間には有機層が存在する。前記有機層は少なくとも2個の発光ユニットを含むことができる。このような構造において、発光ユニットから発生した光は反射電極層によって反射される過程などを経て透明電極層側に放出され得る。
有機層は、一つ以上の発光ユニットを含むことができる。有機層は必要な場合、2個、すなわち第1発光中心波長を持つ第1発光ユニットと第2発光中心波長を持つ第2発光ユニットを含むことができ、場合によっては3つ以上の発光ユニットも含むことができる。前記第1発光中心波長は第2発光中心波長と異なる範囲にあることもある。例えば、第1発光中心波長は第2発光中心波長より長波長であり得る。例えば、第1発光中心波長(λ1)と第2発光中心波長(λ2)の比率(λ1/λ2)は1.1〜2の範囲内であり得る。このような範囲で各発光ユニットの発光の混合を通じて目的とするカラーを実現することができる。前記比率(λ1/λ2)は、他の例示においては1.2以上、1.3以上または1.4以上であり得る。また、前記比率(λ1/λ2)は、他の例示においては1.9以下または1.85以下であり得る。光抽出効率を考慮して前記各発光ユニットと反射電極層の間隔は調節され得る。例えば、前記第1発光ユニットと前記反射電極層(例えば、前記反射電極層)間の間隔(L1)と前記第2発光ユニットと前記反射電極層間の間隔(L2)の比率(L1/L2)は、約1.5〜20の範囲内であり得る。前記比率(L1/L2)は、他の例示においては約2以上または約2.5以上であり得る。また、他の例示においては前記比率(L1/L2)は約15以下であり得る。例えば、このように調節された間隔と各発光中心波長を持つ各発光ユニットを含む有機層が前記記述したヘイズを持つ基板領域上に形成されて有機電子装置の光抽出効率を改善することができる。
各発光ユニットの発光中心波長と反射電極層との間隔は前記比率を満足するように調節される限り、具体的な範囲は特に制限されない。例えば、第1発光中心波長は、約500〜700nmの範囲内であり、第2発光中心波長は約380〜500nmの範囲内であり得る。また、第1発光ユニットと反射電極層間の間隔は150nm〜200nmの範囲内であり、第2発光ユニットと反射電極層間の間隔は20nm〜80nmの範囲内であり得る。
適切な発光のために第1発光ユニットと第2発光ユニットの間に中間電極層または電荷発生層がさらに存在し得る。したがって各発光ユニットは電荷発生特性を持つ中間電極層や電荷発生層(CGL;Charge Generating Layer)等によって分割されている構造を持つこともできる。
発光ユニットを構成する材料は特に制限されない。業界では多様な発光中心波長を持つ蛍光または燐光有機材料が公知されており、このような公知材料の中で適切な種類を選択して前記発光ユニットを形成することができる。発光ユニットの材料としては、トリス(4-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)(tris(4-methyl-8-quinolinolate)aluminum(III))(Alg3)、4-MAlq3またはGaq3等のAlq系列の材料、C-545T(C26H26NOS)、DSA-アミン、TBSA、BTP、PAP-NPA、スピロ-FPA、PhSi(PhTDAOXD)、PPCP(1、2、3、4、5-pentaphenyl-1、3-cyclopentadiene)などのようなシクロペナジエン(cyclopenadiene)誘導体、DPVBi(4、4'-bis(2、2'-diphenylyinyl)-1、1'-biphenyl)、ジスチリルベンゼンまたはその誘導体またはDCJTB(4-(Dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1、1、7、7、-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran)、DDP、AAAP、NPAMLI、;またはFirpic、m-Firpic、N-Firpic、bonIr(acac)、(C)Ir(acac)、btIr(acac)、dpIr(acac)、bzqIr(acac)、boIr(acac)、FIr(bpy)、FIr(acac)、opIr(acac)、ppyIr(acac)、tpyIr(acac)、FIrppy(fac-tris[2-(4、5'-difluorophenyl)pyridine-C'2、N]iridium(III))またはBtpIr(acac)(bis(2-(2'-benzo[4、5-a]thienyl)pyridinato-N、C3')iridium(acetylactonate))などのような燐光材料などが挙げられるが、これに制限されるものではない。発光ユニットは、前記材料をホスト(host)として含み、またペリレン(perylene)、ジスチリルビフェニル(distyrylbiphenyl)、DPT、キナクリドン(quinacridone)、ルブレン(rubrene)、BTX、ABTXまたはDCJTBなどをドーパントで含むホスト-ドーパントシステム(Host-Dopant system)を持つこともできる。
発光ユニットはさらに後述する電子受容性有機化合物または電子供与性有機化合物の中で発光特性を表す種類を適切に採用して形成することもできる。
有機層は、発光ユニットを含む限り、この分野に公知された他の多様な機能性層をさらに含む多様な構造で形成され得る。有機層に含まれ得る層としては、電子注入層、正孔阻止層、電子輸送層、正孔輸送層および正孔注入層などが挙げられる。
電子注入層または電子輸送層は、例えば、電子受容性有機化合物(electron accepting organic compound)を用いて形成することができる。前記電子受容性有機化合物としては、特に制限することなく、公知された任意の化合物を用いることができる。このような有機化合物としては、p-ターフェニル(p-terphenyl)またはクオターフェニル(quaterphenyl)などのような多環化合物またはその誘導体、ナフタレン(naphthalene)、テトラセン(tetracene)、ピレン(pyrene)、コロネン(coronene)、クリセン(chrysene)、アントラセン(anthracene)、ジフェニルアントラセン(diphenylanthracene)、ナフタセン(naphthacene)またはフェナントレン(phenanthrene)などのような多環炭化水素化合物またはその誘導体、フェナントロリン(phenanthroline)、バソフェナントロリン(bathophenanthroline)、フェナントリジン(phenanthridine)、アクリジン(acridine)、キノリン(quinoline)、キノキサリン(quinoxaline)またはフェナジン(phenazine)等の複素還化合物またはその誘導体などが挙げられる。また、フルオレセイン(fluoroceine)、ペリレン(perylene)、フタロペリレン(phthaloperylene)、ナフタロペリレン(naphthaloperylene)、ペリノン(perynone)、フタロペリノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン(diphenylbutadiene)、テトラフェニルブタジエン(tetraphenylbutadiene)、オキサジアゾール(oxadiazole)、アルダジン(aldazine)、ビスベンゾオキサゾリン(bisbenzoxazoline)、ピススチリル(bisstyryl)、ピラジン(pyrazine)、シクロペンタジエン(cyclopentadiene)、オキシン(oxine)、アミノキノリン(aminoquinoline)、イミン(imine)、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミノカルバゾール(diaminocarbazole)、ピラン(pyrane)、チオピラン(thiopyrane)、ポリメチン(polymethine)、メロシアニン(merocyanine)、キナクリドン(quinacridone)またはルブレン(rubrene)等やその誘導体、日本特許公開第1988-295695号、日本特許公開第1996-22557号、日本特許公開第1996-81472号、日本特許公開第1993-009470号または日本特許公開第1993-017764号などの公報に開示される金属キレート錯体化合物、例えば、金属キレート化オキサノイド化合物であるトリス(8-キノリノラト)アルミニウム[tris(8-quinolinolato)aluminium]、ビス(8-キノリノラト)マグネシウム、ビス[ベンゾ(エフ)-8-キノリノラト]亜鉛{bis[benzo(f)-8-quinolinolato]zinc}、ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム、トリス(8-キノリノラト)インジウム[tris(8-quinolinolato)indium]、トリス(5-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム、8-キノリノラトリチウム、トリス(5-クロロ-8-キノリノラト)ガリウム、ビス(5-クロロ-8-キノリノラト)カルシウムなどの8-キノリノラトまたはその誘導体をコーディネーターとして一つ以上持つ金属錯体、日本特許公開第1993-202011号、日本特許公開第1995-179394号、日本特許公開第1995-278124号または日本特許公開第1995-228579号などの公報に開示されたオキサジアゾール(oxadiazole)化合物、日本特許公開第1995-157473号公報などに開示されたトリアジン(triazine)化合物、日本特許公開第1994-203963号公報などに開示されたスチルベン(stilbene)誘導体や、ジスチリルアリーレン(distyrylarylene)誘導体、日本特許公開第1994-132080号または日本特許公開第1994-88072号公報などに開示されたスチリル誘導体、日本特許公開第1994-100857号や日本特許公開第1994-207170号公報などに開示されたジオレフィン誘導体;ベンゾオキサソール(benzooxazole)化合物、ベンゾチアゾール(benzothiazole)化合物ま
たはベンゾイミダゾール(benzoimidazole)化合物などの蛍光増白剤;1、4-ビス(2-メチルスチリル)ベンゼン、1、4-ビス(3-メチルスチリル)ベンゼン、1、4-ビス(4-メチルスチリル)ベンゼン、ジスチリルベンゼン、1、4-ビス(2-エチルスチリル)ベンジル、1、4-ビス(3-エチルスチリル)ベンゼン、1、4-ビス(2-メチルスチリル)-2-メチルベンゼンまたは1、4-ビス(2-メチルスチリル)-2-エチルベンゼンなどのようなジスチリルベンゼン(distyrylbenzene)化合物;2、5-ビス(4-メチルスチリル)ピラジン、2、5-ビス(4-エチルスチリル)ピラジン、2、5-ビス[2-(1-ナフチル)ビニル]ピラジン、2、5-ビス(4-メトキシスチリル)ピラジン、2、5-ビス[2-(4-ビフェニル)ビニル]ピラジンまたは2、5-ビス[2-(1-ピレニル)ビニル]ピラジンなどのジスチリルピラジン(distyrylpyrazine)化合物、1、4-フェニレンジメチルリジン、4、4'-フェニレンジメチルリジン、2、5-キシレンジメチルリジン、2、6-ナフチレンジメチルリジン、1、4-ビフェニレンジメチルリジン、1、4-パラ-ターフェニレンジメチルリジン、9、10-アントラセンジイルジメチルリジン(9、10-anthracenediyldimethylidine)または4、4'-(2、2-ジ-ティ-ブチルフェニルビニル)ビフェニル、4、4'-(2、2-ジフェニルビニル)ビフェニルなどのようなジメチルリジン(dimethylidine)化合物またはその誘導体、日本特許公開第1994-49079号または日本特許公開第1994-293778号公報などに開示されたシラナミン(silanamine)誘導体、日本特許公開第1994-279322号または日本特許公開第1994-279323号公報などに開示された多官能スチリル化合物、日本特許公開第1994-107648号または日本特許公開第1994-092947号公報などに開示されているオキサジアゾール誘導体、日本特許公開第1994-206865号公報などに開示されたアントラセン化合物、日本特許公開第1994-145146号公報などに開示されたオキシネート(oxynate)誘導体、日本特許公開第1992-96990号公報などに開示されたテトラフェニルブタジエン化合物、日本特許公開第1991-296595号公報などに開示された有機3官能化合物、日本特許公開第1990-191694号公報などに開示されたクマリン(coumarin)誘導体、日本特許公開第1990-196885号公報などに開示されたペリレン(perylene)誘導体、日本特許公開第1990-255789号公報などに開示されたナフタレン誘導体、日本特許公開第1990-289676号や日本特許公開第1990-88689号公報などに開示されたフタロペリノン(phthaloperynone)誘導体または日本特許公開第1990-250292号公報などに開示されたスチリルアミン誘導体なども低屈折層に含まれる電子受容性有機化合物として用いることができる。また、前記電子注入層は、例えば、LiFまたはCsFなどのような材料を用いて形成することもできる。
正孔阻止層は、注入された正孔が発光ユニットを通って電子注入性電極層へ進入するのを防止して素子の寿命と効率を向上させることができる層であり、必要な場合には公知の材料を使って発光ユニットと電子注入性電極層の間の適切な部分に形成することができる。
正孔注入層または正孔輸送層は、例えば、電子供与性有機化合物(electron donating organic compound)を含むことができる。電子供与性有機化合物としては、N、N'、N'-テトラフェニル-4、4'-ジアミノフェニル、N、N'-ジフェニル-N、N'-ジ(3-メチルフェニル)-4、4'-ジアミノビフェニル、2、2-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)プロパン、N、N、N'、N'-テトラ-p-トリル-4、4'-ジアミノビフェニル、ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)フェニルメタン、N、N'-ジフェニル-N、N'-ジ(4-メトキシフェニル)-4、4'-ジアミノビフェニル、N、N、N'、N'-テトラフェニル-4、4'-ジアミノジフェニルエーテル、4、4'-ビス(ジフェニルアミノ)クアドリフェニル[4、4'-bis(diphenylamino)quadriphenyl]、4-N、N-ジフェニルアミノ-(2-ジフェニルビニル)ベンゼン、3-メトキシ-4'-N、N-ジフェニルアミノスチルベンゼン、N-フェニルカルバゾール、1、1-ビス(4-ジ-p-トリアミノフェニル)シクロヘキサン、1、1-ビス(4-ジ-p-トリアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン、ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)フェニルメタン、N、N、N-トリ(p-トリル)アミン、4-(ジ-p-トリルアミノ)-4'-[4-(ジ-p-トリルアミノ)スチリル]スチルベン、N、N、N'、N'-テトラフェニル-4、4'-ジアミノビフェニルN-フェニルカルバゾール、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'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]p-ターフェニル、4、4'-ビス[N-(2-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル、4、4'-ビス[N-(3-アセナフテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル、1、5-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ナフタレン、4、4'-ビス[N-(9-アントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニルフェニルアミノ]ビフェニル、4、4'-ビス[N-(1-アントリル)-N-フェニルアミノ]-p-ターフェニル、4、4'-ビス[N-(2-フェナントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル、4、4'-ビス
[N-(8-フルオランテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル、4、4'-ビス[N-(2-ピレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル、4、4'-ビス[N-(2-ペリレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル、4、4'-ビス[N-(1-コロネニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(4、4'-bis[N-(1-coronenyl)-N-phenylamino]biphenyl)、2、6-ビス(ジ-p-トリルアミノ)ナフタレン、2、6-ビス[ジ-(1-ナフチル)アミノ]ナフタレン、2、6-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ナフタレン、4、4'-ビス[N、N-ジ(2-ナフチル)アミノ]ターフェニル、4、4'-ビス{N-フェニル-N-[4-(1-ナフチル)フェニル]アミノ}ビフェニル、4、4'-ビス[N-フェニル-N-(2-ピレニル)アミノ]ビフェニル、2、6-ビス[N、N-ジ-(2-ナフチル)アミノ]フルオレンまたは4、4'-ビス(N、N-ジ-p-トリルアミノ)ターフェニル、およびビス(N-1-ナフチル)(N-2-ナフチル)アミンなどのようなアリールアミン化合物が代表的に挙げられるが、これに制限されるものではない。
正孔注入層や正孔輸送層は、有機化合物を高分子中に分散させるか、前記有機化合物から由来した高分子を用いて形成することもできる。また、ポリパラフェニレンビニレンおよびその誘導体などのようにいわゆるπ-共役高分子(π-conjugated polymers)、ポリ(N-ピニルカルバゾール)等の正孔輸送性非共役高分子またはポリシランのσ-共役高分子なども使われることができる。
正孔注入層は、銅フタロシアニンのような金属フタロシアニンや非金属フタロシアニン、カーボン膜およびポリアニリンなどの電気的に伝導性の高分子を用いて形成するか、前記アリールアミン化合物を酸化剤としてルイス酸(Lewis acid)と反応させて形成することもできる。
有機層の具体的な構造は特に制限されない。この分野においては正孔または電子注入電極層と有機層、例えば、発光ユニット、電子注入または輸送層、正孔注入または輸送層を形成するための多様な素材およびその形成方法が公知されており、前記有機電子装置の製造には前記のような方式をすべて適用することができる。
有機電子装置の上部領域は上部方向に順次形成された第2無機物層とカバーフィルムを含むことができる。
第2無機物層は、外部物質の浸透を遮断、抑制または緩和して耐久性を確保するために存在し、具体的な素材および形成方式は前記第1無機物層の項目で言及したものと類似し得る。ただし、光が基板領域側に放出されるように設計される場合は、第2無機物層を第1無機物層のように高い屈折率を持たせて形成する必要はない。
第2無機物層の上部に存在するカバーフィルムは、有機電子装置を保護する構造であって、例えば、公知のバリアフィルム、金属シートまたは伝導性フィルムなどであるか、前記のうち2種以上の積層構造であり得る。上部領域でカバーフィルムは、接着層、例えば、前述した遮断性接着層を通じて第2無機物層の上部に付着していることもある。
上部領域も必要な場合に一つ以上のバッファー層、すなわち第2バッファー層が存在してもよい。上部領域でバッファー層が存在できる位置は反射電極層と第2無機物層の間を例示することができる。他の例示においては、上部領域は第2バッファー層および第2バリア層をそれぞれ2個以上含み、前記が交互に繰返されて積層されている構造を含むこともできる。このようなバッファー層は、上部領域の構造で発生する応力(strss)を緩和する役割、第2無機物層の上部にカバーフィルムが形成される時に素子が押されることなどを防止する役割および/または第2無機物層が形成される温度の制限を減らし、また、適切な平坦面を提供して第2無機物層が優秀な効果を発揮できるようにする役割などをすることができる。第2バッファー層の具体的な素材および形成方式は前記第1バッファー層の項目で言及したものと類似し得る。ただし、光が基板領域側に放出されるように設計される場合は、第2バッファー層を必ずしも第1無機物層のように高い屈折率を持たせて形成する必要はない。
第2バッファー層が適切な性能を発揮し、また、全体的な素子の構造内で目的とする作用を遂行させるようにするために、第2バッファー層は、iCVD方式で形成されたiCVD層であり得る。
第2バッファー層は、例えば、ポリ((メタ)アクリレート)または有機シリコンなどを含むことができる。
ポリ((メタ)アクリレート)は、例えば、下記の化学式3の化合物の重合単位を含むことができる。本明細書において用語、ある化合物の重合単位とは、その化合物が重合されて高分子に含まれている形態を意味することもある。ポリ((メタ)アクリレート)は下記の化学式3の化合物の単独重合体であるか、下記の化学式3の化合物とともに他の共単量体を含む共重合体であり得る。

化学式3でRは水素または炭素数1〜4のアルキル基で、Aはエポキシ基含有基または脂環式1価炭化水素基であり得る。
前記エポキシ基含有基としては、グリシジル基、グリシジルオキシ基、グリシジルアルキル基、グリシドキシアルキル基または脂環式エポキシ基などが挙げられる。また、前記で脂環式1価炭化水素基は、炭素原子が環状に結合している化合物であって、芳香族化合物ではない化合物またはその化合物の誘導体から由来する1価の残基を意味する。前記脂環式1価炭化水素基は炭素数3〜20、炭素数5〜15または炭素数5〜12の脂環式1価炭化水素基であって、例えば、イソボルニル基(isobornyl)、シクロヘキシル基、ノルボルナニル基(norbornanyl)、ノルボルネニル基(norbornenyl)、ジシクロペンタジエニル基、エチニルシクロヘキサン基、エチニルシクロヘキセン基またはエチニルデカヒドロナフタレン基などを含むことができるが、これに制限されるものではない。
一方、有機シリコンとしては、前記基板領域のバッファー層の項目で記述した素材を用いることができる。
前記のような素材を用いて、例えば、iCVD方式で形成される第2バッファー層は、全体的な素子の構造内で優秀な機能を遂行することができる。第2バッファー層は、目的とする機能を考慮して適切な厚さに形成することができ、例えば、約200nm〜1,000nmまたは約200nm〜500nmの範囲内の厚さを持つことができる。
本発明はまた、前記有機電子装置、例えば、有機発光装置の用途に関するものである。前記有機発光装置は、例えば、液晶表示装置(LCD;Liquid Crystal Display)のバックライト、照明、各種センサー、プリンタ、コピー機などの光源、車両用計器の光源、信号灯、表示灯、表示装置、面状発光体の光源、ディスプレイ、装飾または各種ライトなどに効果的に適用され得る。一実施例において、本発明は、前記有機発光素子を含む照明装置に関するものである。前記照明装置またはその他の用途に前記有機発光素子が適用される場合に、前記装置などを構成する他の部品やその装置の構成方法は特に制限されず、前記有機発光素子が用いられる限り、該当分野に公知されている任意の材料や方式をすべて採用することができる。
本発明によれば、優秀な光抽出効率および耐久性を表す有機電子装置、例えば、フレキシブル素子を提供することができる。このような有機電子装置は照明またはディスプレイ用光源などに適用することができる。
例示的な有機電子装置を示す模式図。
以下、本発明による実施例および本発明によらない比較例を通じて本発明をより具体的に説明するが、本発明の範囲は下記提示された実施例によって制限されるものではない。
1.粘着剤層ヘイズの評価方法
実施例または比較例において適用された粘着剤層のヘイズはHaze Meter HM-150を使ってASTMD1003に従って評価した。
2.量子効率の評価方法
実施例または比較例により製造された有機電子装置の量子効率は積分球または積分半球を利用する通常の方式により評価した。
実施例1.
下記の方式で有機電子装置を製造した。基材フィルムとしては、屈折率が約1.7程度であるPI(polyimide)フィルムを使用した。キャリア基板であるガラス基板上に前記PIフィルムを位置させて、前記PIフィルム上に公知の方式にしたがってITO(Indium Tin Oxide)を含む陽極層(anode)(透明電極層)、アルファ-NPD(N、N'-Di-[(1-naphthyl)-N、N'-diphenyl]-1、1'-biphenyl)-4、4'-diamine)を含む正孔注入層および発光ユニット(4、4'、4''-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine(TCTA):Firpic、TCTA:Fir6)を順次形成した。引き続き、前記発光ユニットの上部に電子輸送性化合物であるTCTA(4、4'、4''-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine)および低屈折材料であるLiF(屈折率:約1.39)を全体層の屈折率が1.66程度となるように真空蒸着して低屈折有機層を約70nmの厚さに形成した。引き続き、電子注入性反射電極としてアルミニウム(Al)電極を真空蒸着方式で前記低屈折有機層の上部に形成した。その後、キャリア基板を剥離して、PIフィルムの下部に散乱粘着剤層を使ってバリアフィルムを付着することによって素子を製造した。散乱粘着剤としては、公知の透明アクリル系列の粘着剤として屈折率が約1.47程度である粘着剤に散乱粒子として屈折率が約1.9で、平均粒径が約200nm程度である酸化チタン粒子を前記粘着剤層が約52%程度のヘイズを表す量で配合して製造された粘着剤を用いた。バリアフィルムの付着時に粘着剤層の厚さは約30μm程度に調節した。
実施例2.
実施例1で適用したものと同一の公知の透明アクリル系列の粘着剤(屈折率:約1.47)に実施例1と同一の酸化チタン粒子を前記粘着剤層が約64%程度のヘイズを表す量で配合して製造された粘着剤層を使用したことを除いては実施例1と同様にして有機電子装置を製造した。
比較例1.
実施例1で適用したものと同一の公知の透明アクリル系列の粘着剤(屈折率:約1.47)に散乱粒子(ルチル型酸化チタン粒子)を配合せずに使用したことを除いては実施例1と同様にして有機電子装置を製造した。
比較例2.
実施例1で適用したものと同一の公知の透明アクリル系列の粘着剤(屈折率:約1.47)に屈折率が約1.4程度で、平均粒径が約200nm程度であるシリカ粒子を、粘着剤層が約60%程度のヘイズを表す量で配合して製造された粘着剤層を使用したことを除いては実施例1と同様にして有機電子装置を製造した。
比較例3.
実施例1で適用したものと同一の公知の透明アクリル系列の粘着剤(屈折率:約1.47)に屈折率が約1.4程度で、平均粒径が約200nm程度であるシリカ粒子を、粘着剤層が約70%程度のヘイズを表す量で配合して製造された粘着剤層を使用したことを除いては実施例1と同様にして有機電子装置を製造した。
量子効率の評価
前記実施例および比較例によりそれぞれ製造された有機電子装置に対して量子効率を評価してその結果を下記の表1に整理した。

表1から確認されるように、本発明に係る散乱粘着剤が適用された有機電子素子は、散乱性がない粘着剤が適用された場合に比べて優秀な効果を示した。特に、比較例2および3との対比から粘着剤層内の粒子の屈折率が粘着バインダーに比べて大きい場合に、反対の場合と同一水準あるいはそれより低い水準のヘイズを持つ場合にも優秀な量子効率が導き出されたことを確認した。
101:バリアフィルム
102:散乱性粘着剤層
1021:粘着バインダー
1022:散乱粒子
103:基材フィルム
104:透明電極層
105:有機層
106:反射電極層



  1. 基材フィルムと前記基材フィルムの下部に散乱性粘着剤層により付着されているバリアフィルムを含み、前記粘着剤層は、粘着バインダーと前記粘着バインダーに比べて高い屈折率を持つ散乱粒子を含む基板領域;および前記基板領域の上部に順次存在する透明電極層、発光ユニットを持つ有機層および反射電極層を含む素子領域を持つ、有機電子装置。

  2. 基材フィルムは、屈折率が1.5以上である、請求項1に記載の有機電子装置。

  3. 基材フィルムはヘイズが10%〜40%の範囲内にある、請求項1に記載の有機電子装置。

  4. 粘着剤層はヘイズが40%以上である、請求項1に記載の有機電子装置。

  5. 散乱粒子と粘着バインダーの屈折率の差が0.05以上である、請求項1に記載の有機電子装置。

  6. 粘着バインダーは550nmの波長の光に対する屈折率が1.2〜1.5の範囲内にある、請求項1に記載の有機電子装置。

  7. 粘着バインダーはアクリル系粘着バインダー、オレフィン系粘着バインダーまたはゴム系粘着バインダーである、請求項1に記載の有機電子装置。

  8. 散乱粒子は屈折率が1.55以上である、請求項1に記載の有機電子装置。

  9. 散乱粒子はアルミナ、アルミノシリケート、酸化チタンまたは酸化ジルコニウムである、請求項1に記載の有機電子装置。

  10. 粘着剤層は水分遮断素材をさらに含む、請求項1に記載の有機電子装置。

  11. 基材フィルムと透明電極層との間に、前記基材フィルムとの屈折率の差の絶対値が1以下である無機物層がさらに含まれている、請求項1に記載の有機電子装置。

  12. 第1無機物層は、第1屈折率を持つ第1サブ層と第2屈折率を持つ第2サブ層の積層構造を含み、前記第1屈折率と第2屈折率の差の絶対値は0.1〜1.2の範囲内にある、請求項11に記載の有機電子装置。

  13. 第1サブ層の屈折率は1.4〜1.9の範囲内にあって、第2サブ層の屈折率は2.0〜2.6の範囲内にある、請求項12に記載の有機電子装置。

  14. 請求項1に記載された有機電子装置を含む、ディスプレイ用光源。

  15. 請求項1に記載された有機電子装置を含む、照明機構。

 

 

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