JP2002100473A - 有機発光素子 - Google Patents
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Abstract
率)を低下させずに素子の動作電圧を低下させる。 【解決手段】 本発明の有機発光素子10は、陽極1
4、陰極18及び陽極と陰極との間の発光領域16を含
み、有機発光素子はアニールされている。
Description
し、より詳細には有機発光素子に関する。本発明はさら
に有機発光素子のアニール方法に関する。
ルミネセンスが報告された。そのとき以来、有機発光素
子(OLED)は面積の広いディスプレイを製造する可
能性のため、非常に注目されている。
うに、有機発光素子の基本的な構造は、二つの電極及び
これらの電極の間の有機材料からなる。電子が低仕事関
数陰極から有機材料に注入され、正孔は高仕事関数陽極
から有機材料に注入される。正孔及び電子が有機材料で
結合してルミネセント励起状態を形成する。
対して将来性のある技術を呈する。これらの素子は、多
様な発光色、高いエネルギー変換効率、比較的低い動作
電圧を含む重要な利点を提供する。有機発光素子は、一
般的に10ボルト未満の動作電圧で100cd/cm2
のレベルの輝度の光を生成することができる。
よって上記の利点をもたらすことができるが、量子効率
を低下させずに素子の動作電圧をさらに低下させる必要
性が依然としてある。有機発光素子の量子効率は、素子
へと運ばれる電荷当たりの放出フォトンの数として定義
することができる。量子効率の低下を伴わない動作電圧
の低下は、有機発光素子を含む素子のエネルギー変換効
率の上昇及び電力消費の低下に直接的に結びつく。エネ
ルギー変換効率が高いと、熱の生成という形態の電力の
損失が低く、したがって素子の過熱が少なくなる。
び他の必要性のうちの少なくとも幾つかを満たすことが
できる有機発光素子を提供する。本発明の有機発光素子
の例示的な実施の形態では、動作電圧が低下している。
さらに、本発明の有機発光素子の例示的な実施の形態で
は、エネルギー変換効率が上昇している。
造後の有機発光素子からなる。本発明のアニールした有
機発光素子は、陽極、陰極、及び陽極と陰極との間の発
光領域からなる。発光領域は有機発光材料からなる。
は、発光領域に隣接する正孔輸送領域及び/又は電子輸
送領域も含むことができる。
ニールされる前と比べて性能上の特性が改良されてい
る。特に、アニールした有機発光素子では動作電圧は低
下しているが、量子効率は低下していない。そのため、
アニールした有機発光素子はエネルギー変換効率が上昇
している。
的な実施の形態では、所与の駆動電流で高い輝度レベル
の光を放出することができる。
法も提供する。この方法の例示的な実施の形態は、有機
発光素子の性能上の特性を向上させるのに有効な温度及
び時間素子を加熱することを含む。
示的な実施の形態では、アニール前の同じ特性と比べ
て、有機発光素子の動作電圧を低下させ、エネルギー変
換効率を向上させることができる。
つかの例示的な実施の形態では、アニールによって所与
の駆動電流での輝度が向上した有機発光素子を得ること
ができる。
数の有機発光素子を、異なる素子の特性がより均一にな
るように、即ち均質になるようにアニールする方法をさ
らに提供する。より一貫したデバイスの性能を提供する
ために、より均質な特性を有するアニールした素子を同
じデバイス又は任意で異なるデバイスに使用することが
できる。
を参照にして詳細に説明する。
(OLED)を提供する。また、本発明は、有機発光素
子の性能上の特性を向上させるために有機発光素子をア
ニールする方法も提供する。
的な実施の形態では、動作電圧が低下し、エネルギー変
換効率が上昇している。
は、陽極、陰極及び陽極と陰極との間の発光領域からな
る。発光領域は、広範囲にわたる異なる有機発光材料か
らなってよい。
光素子をアニールすることによって形成される。アニー
ルの結果、アニール前の素子の特性及び性能上の特性に
比べて、素子の特性及び性能上の特性を著しく向上させ
ることができる。
の例示的な実施の形態では、各素子の特性及び性能上の
特性に比べてより均一な特性及び性能上の特性を有する
アニールした有機発光素子を形成することができる。
D)10の例示的な実施の形態を示す。有機発光素子1
0は、基板12、基板12上に位置する陽極14、陽極
14上に位置する発光領域16及び発光領域16上に位
置する陰極18からなる。作動中、電界を印加すること
によって正の電荷(正孔)及び負の電荷(電子)がそれ
ぞれ陽極14及び陰極18から発光領域16へ注入され
て再結合し、これによって発光領域16で発光が起き
る。
切な有機発光材料の例を、例えば、金属オキシノイド化
合物、スチルベン化合物、アントラシン化合物、オキサ
ジアゾール金属キレート化合物、ポリフルオレン類、ポ
リフェニレンビニレン類、これらの誘導体及び混合物か
ら選択することができる。他の適切な有機発光材料を以
下に説明する。
送材料及び電子輸送材料からなる。
素子10の実施の形態は、陽極14と発光領域16との
間の正孔輸送領域及び陰極18と発光領域16との間の
電子輸送領域のうちの少なくとも一つを含むことができ
る。このような正孔輸送領域及び/又は電子輸送領域
は、適切な正孔輸送材料、例えばポリフェニレンビニレ
ン類、ポリチオフェン類、第3芳香族アミン類、インド
ロカルバゾール化合物及び他の物質並びに適切な電子輸
送材料、例えば金属オキシノイド類、トリアジン類、オ
キサジアゾール金属キレート、スチルベン類、ポリフル
オレン類及び他の物質からなることができる。
な実施の形態を図2に示す。有機発光素子100は、基
板112、基板112上に位置する陽極114、陽極1
14上に位置する発光領域116、発光領域116上に
位置する陰極118からなる。この実施の形態では、有
機発光素子100は、陽極114上に位置し正孔輸送材
料(HTM)からなる正孔輸送領域120及び正孔輸送
領域120上に位置し陰極118に隣接する、電子輸送
材料(ETM)からなる電子輸送領域122を含む。正
孔輸送領域120及び電子輸送領域122のうちの少な
くとも一方が、これら二つの領域の組成に応じて光を放
出する。正孔輸送領域120及び電子輸送領域122を
形成するのに適した材料の例を、例えば、上に説明した
材料から選択することができる。
な実施の形態を図3に示す。有機発光素子200は、基
板212、基板212上に位置する陽極214、陽極2
14上に位置する発光領域216、及び発光領域216
上に位置する陰極218からなる。
は、陽極214上に位置し正孔輸送材料からなる正孔輸
送領域220、陰極218に隣接し電子輸送材料からな
る電子輸送領域222及び正孔輸送領域220上に位置
し正孔輸送材料と電子輸送材料との混合物からなる混合
領域224からなる。
域224が発光領域の発光部分である。したがって、こ
のような実施の形態では、正孔輸送材料及び電子輸送材
料のうちの一方がエミッタである。他の実施の形態で
は、混合領域224は発光ドープ材料をさらに含む。こ
のような実施の形態では、混合領域を形成する正孔輸送
材料と電子輸送材料のうちの少なくとも一方がエミッタ
であってもよい。
な実施の形態では、正孔輸送領域220及び電子輸送領
域22のうちの少なくとも一方によって発光が任意にも
たらされ得ることが考えられる。さらに、有機発光素子
200のまた他の実施の形態では、正孔輸送領域22
0、混合領域224及び電子輸送領域222のうちの二
つ以上によって発光がもたらされ得る。正孔輸送領域2
20、電子輸送領域222及び混合領域224を形成す
るのに適した材料の例を、上に説明した材料から選択す
ることができる。混合領域224が一つ以上の発光ドー
プ材料からなる実施の形態では、適切な発光ドープ材料
を、例えば蛍光染料又はリン光材料から選択することが
できる。
示的な実施の形態では、正孔輸送領域220又は電子輸
送領域222の一つだけが混合領域224に隣接して形
成される。陽極214と混合領域224との間に正孔輸
送領域220を含むが、混合領域224と陰極218と
の間に電子輸送領域222を含まない有機発光素子20
0の実施の形態では、混合領域224は陰極218に接
触する。このような実施の形態では、正孔輸送領域22
0及び混合領域224のうちの少なくとも一方がエミッ
タである。
輸送領域222を含むが陽極214と混合領域224と
の間に正孔輸送領域220を含まない有機発光素子20
0の他の実施の形態では、混合領域224は陽極214
に接触する。このような実施の形態では、電子輸送領域
222と混合領域224のうちの少なくとも一方がエミ
ッタである。
実施の形態では、混合領域224、正孔輸送領域220
及び電子輸送領域222のうちの少なくとも一つが複数
の層からなる。有機発光素子10及び100に対しても
多層構造体を形成することもできる。
送材料と正孔輸送領域220の正孔輸送材料は同じでも
よいし、任意で異なる材料でもよい。同様に、混合領域
224の電子輸送材料と電子輸送領域222の電子輸送
材料は同じ材料でもよいし、任意で異なる材料でもよ
い。
の形態は、基板、基板上に位置する陽極、陽極上に位置
する発光領域、及び発光領域上に位置する陰極からな
る。このような実施の形態では、発光領域は、陽極上に
位置し正孔輸送材料からなる正孔輸送領域、正孔輸送領
域上に位置し有機発光材料からなる発光部分、発光部分
上且つ陰極に隣接して位置し電子輸送材料からなる電子
輸送領域からなる。したがって、本発明の有機発光素子
のこのような実施の形態の構造は、混合領域224が発
光部分に代わったことを除いて、図3に示す有機発光素
子200の構造に類似している。正孔輸送領域、発光部
分及び電子輸送領域を形成するのに適した材料の例を、
上記の材料から選択することができる。
機発光素子は、陽極ではなく陰極が基板に接触する素子
構造からなることができる。このような有機発光素子3
00の例示的な実施の形態を図4に示す。有機発光素子
300は、基板312、基板312上に位置する陰極3
18、陰極318上に位置する発光領域316及び発光
領域316上に位置する陽極314からなる。作動中、
電界を印加することによって正電荷(正孔)及び負電荷
(電子)がそれぞれ陽極314及び陰極318から発光
領域316へ注入されて再結合し、発光領域316で発
光する。
00の発光領域116又は有機発光素子200の発光領
域216と同じ構造であってもよい。
発光素子の実施の形態を製造することができる。発光材
料、正孔輸送材料及び電子輸送材料の適切な組み合わせ
及び混合物を選択することによって、約400nm〜約
700nmの波長の光を有機発光素子から放出すること
ができる。したがって、本発明の有機発光素子は、適切
な材料を選択することによって広範囲にわたる異なる色
の光を放出することができる。発光の色が多様であるた
めに、赤、緑又は青のような幾つかの特定の色の光が所
望される種々の用途で本発明の有機発光素子を使用する
ことができる。
送材料が当業界で公知であり、また、所望の色の発光を
達成するための材料の組み合わせの選択も公知である。
さらに、所望の色の発光を提供するためのこのような材
料の選択は、当業者によって通常の実験で容易に実施で
きる。
及び/又は直流(DC)駆動条件下で作動させることが
できる。以下により詳細に述べるように、作動寿命を長
くするために幾つかの実施の形態ではAC駆動条件が好
ましい。
詳細に説明する。
意の適切な材料からなってよい。例えば、基板12、1
12、212及び312は、ポリマー成分、ガラス、石
英などからなり得る。適切なポリマー成分として、マイ
ラー(登録商標:MYLAR)のようなポリエステル類、ポリ
カーボネート類、ポリアクリレート類、ポリメタクリレ
ート類、ポリスルホン類などが挙げられるが、これらに
限定しない。これらの種々の材料の混合物を使用するこ
ともできる。例えば、その材料が他の層を有効に支持で
き、素子の機能的な性能に干渉しないならば、他の基板
の材料を選択することもできる。実施の形態では、基板
12、112、212及び312は光透過材料から形成
されるのが好ましい。
さは、有機発光素子の構造的な要求及びその意図する使
用によって制限される以外、特に制限されない。基板
は、一般的に例えば約25μm〜少なくとも約1000
μmの厚さである。
16上に形成された陽極14、114、214及び31
4は、それぞれ任意の適切な公知の材料又はこれから開
発される材料からなることができる。例えば、酸化イン
ジウム錫(ITO)、酸化錫、金及びプラチナのような
正電荷注入電極を使用することができる。陽極に適した
他の材料として、例えば少なくとも約4eV、好ましく
は約4eV〜約6eVの仕事関数の導電性炭素、π−共
役ポリマー、例えばポリアニリン、ポリピロールなどが
挙げられるがこれらに限定しない。
意の適切な構造をとることができる。薄い導電層を光透
過性基板、例えば透明又は実質的に透明なガラス板又は
プラスチックフィルム上に被覆することができる。本発
明の有機発光素子の実施の形態は、ガラス板の上に被覆
され酸化錫又は酸化インジウム錫(ITO)から形成さ
れた光透過性陽極からなることができる。また、例えば
約200Å未満、好ましくは約75Å〜約150Åの厚
さの非常に薄い光透明金属陽極を使用することもでき
る。これらの薄い陽極は、金、パラジウムなどのような
金属からなることができる。さらに、導電性炭素又は上
述の共役ポリマーからなる、例えば50Å〜約175Å
の厚さの透明又は半透明の薄い層を陽極として使用する
こともできる。陽極14、114、214及び314
(以下により詳細に示すように、陰極18、118、2
18及び318)の他の適切な形態も使用できる。
さは約1nm〜約500nmで、好ましい厚さの範囲は
陽極の材料の光学定数に依る。陽極の厚さの一つの好ま
しい範囲は、約30nm〜約300nmである。もちろ
ん、この範囲外の厚さも使用できる。
は、有機発光材料を含む任意の適切な公知の又はこれか
ら開発される一つ以上の材料からなることができる。発
光領域16、116、216、316で利用できる適切
な有機発光材料として、ポリフェニレンビニレン類、例
えばポリ(p−フェニレンビニレン)(PPV)、ポリ
(2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシルオキシ)
1,4−フェニレンビニレン)(MEHPPV)、ポリ
(2,5−ジアルコキシフェニレンビニレン)(PDM
eOPV)及び他の材料が挙げられる。
利用できる他の適切な有機発光材料として、ポリフェニ
レン類、例えばポリ(p−フェニレン)(PPP)、ラ
ダー−ポリ−パラ−フェニレン(LPPP)及びポリ
(テトラヒドロピレン)(PTHP)が挙げられる。
利用できるさらに他の適切な例示的な有機発光材料とし
て、ポリフルオレン類、例えばポリ(9,9−ジ−n−
オクチルフルオレン−2,7−ジイル)、ポリ(2,8
−(6,7,12,12−テトラアルキルインデノフル
オレン)、また、例えばベルニウスら(Bernius et. a
l.)による"Proceedings of SPIE Conference on Organi
c Light Emitting Materials and Devices III", Denve
r, Colorado, July 1999, Vol. 3797, p.129に記載され
たフルオレン−アミンコポリマー類のようなフルオレン
類を含有するポリマー類も挙げられる。
利用できる有機発光材料の好ましいクラスとして、金属
オキシノイド化合物が挙げられるがこれに限定しない。
例えば、一つの好ましい例として、トリス(8−ヒドロ
キシキノリネート)アルミニウム(Alq3)が挙げら
れ、別の好ましい例として、ビス(8−ヒドロキシキノ
ラート)−(4−フェニルフェノラート)アルミニウム
(BAlq)が挙げられる。このクラスの材料の他の例
として、トリス(8−ヒドロキシキノリネート)ガリウ
ム、ビス(8−ヒドロキシキノリネート)マグネシウ
ム、ビス(8−ヒドロキシキノリネート)亜鉛、トリス
(5−メチル−8−ヒドロキシキノリネート)アルミニ
ウム、トリス(7−プロピル−8−キノリノラート)ア
ルミニウム、ビス[ベンゾ{f}−8−キノリネート]
亜鉛、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリネー
ト)ベリリウムなどが挙げられ、さらに金属チオキシノ
イド化合物、例えばビス(8−キノリンチオラート)亜
鉛、ビス(8−キノリンチオラート)カドミウム、トリ
ス(8−キノリンチオラート)ガリウム、トリス(8−
キノリンチオラート)インジウム、ビス(5−メチルキ
ノリンチオラート)亜鉛、トリス(5−メチルキノリン
チオラート)ガリウム、トリス(5−メチルキノリンチ
オラート)インジウム、ビス(5−メチルキノリンチオ
ラート)カドミウム、ビス(3−メチルキノリンチオラ
ート)カドミウム、ビス(5−メチルキノリンチオラー
ト)亜鉛、ビス[ベンゾ{f}−8−キノリンチオラー
ト]亜鉛、ビス[3−メチルベンゾ{f}−8−キノリ
ンチオラート]亜鉛、ビス[3,7−ジメチルベンゾ
{f}−8−キノリンチオラート]亜鉛などの金属チオ
キシノイド化合物が挙げられる。好ましい材料は、ビス
(8−キノリンチオラート)亜鉛、ビス(8−キノリン
チオラート)カドミウム、トリス(8−キノリンチオラ
ート)ガリウム、トリス(8−キノリンチオラート)イ
ンジウム及びビス[ベンゾ{f}−8−キノリンチオラ
ート]亜鉛である。
使用できる他の好ましいクラスの有機発光材料は、スチ
ルベン誘導体を含む。好ましいスチルベン誘導体は、
4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニ
ルである。
形成するのに適した他のクラスの有機発光材料は、オキ
サジアゾール金属キレート類である。これらの材料とし
て、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−フェ
ニル−1,3,4−オキサジアゾラート]亜鉛、ビス
[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−フェニル−
1,3,4−オキサジアゾラート]ベリリウム、ビス
[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−(1−ナフチ
ル)−1,3,4−オキサジアゾラート]亜鉛、ビス
[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−(1−ナフチ
ル)−1,3,4−オキサジアゾラート]ベリリウム、
ビス[5−ビフェニル−2−(2−ヒドロキシフェニ
ル)−1,3,4−オキサジアゾラート]亜鉛、ビス
[5−ビフェニル−2−(2−ヒドロキシフェニル)−
1,3,4−オキサジアゾラート]ベリリウム、ビス
[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−フェニル−
1,3,4−オキサジアゾラート]リチウム、ビス[2
−(2−ヒドロキシフェニル)−5−p−トリル−1,
3,4−オキサジアゾラート]亜鉛、ビス[2−(2−
ヒドロキシフェニル)−5−p−トリル−1,3,4−
オキサジアゾラート]ベリリウム、ビス[5−(p−t
−ブチルフェニル)−2−(2−ヒドロキシフェニル)
−1,3,4−オキサジアゾラート]亜鉛、ビス[5−
(p−t−ブチルフェニル)−2−(2−ヒドロキシフ
ェニル−1,3,4−オキサジアゾラート]ベリリウ
ム、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−(3
−フルオロフェニル)−1,3,4−オキサジアゾラー
ト]亜鉛、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5
−(4−フルオロフェニル)−1,3,4−オキサジア
ゾラート]亜鉛、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニ
ル)−5−(4−フルオロフェニル)−1,3,4−オ
キサジアゾラート]ベリリウム、ビス[5−(4−クロ
ロフェニル)−2−(2−ヒドロキシフェニル)−1,
3,4−オキサジアゾラート]亜鉛、ビス[2−(2−
ヒドロキシフェニル)−5−(4−メトキシフェニル)
−1,3,4−オキサジアゾラート]亜鉛、ビス[2−
(2−ヒドロキシ−4−メチルフェニル)−5−フェニ
ル−1,3,4−オキサジアゾラート]亜鉛、ビス[2
−α−(2−ヒドロキシナフチル)−5−フェニル−
1,3,4−オキサジアゾラート]亜鉛、ビス[2−
(2−ヒドロキシフェニル)−5−p−ピリジル−1,
3,4−オキサジアゾラート]亜鉛、ビス[2−(2−
ヒドロキシフェニル)−5−p−ピリジル−1,3,4
−オキサジアゾラート]ベリリウム、ビス[2−(2−
ヒドロキシフェニル)−5−(2−チオフェニル)−
1,3,4−オキサジアゾラート]亜鉛、ビス[2−
(2−ヒドロキシフェニル)−5−フェニル−1,3,
4−チアジアゾラート]亜鉛、ビス[2−(2−ヒドロ
キシフェニル)−5−フェニル−1,3,4−チアジア
ゾラート]ベリリウム、ビス[2−(2−ヒドロキシフ
ェニル)−5−(1−ナフチル)−1,3,4−チアジ
アゾラート]亜鉛、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニ
ル)−5−(1−ナフチル)−1,3,4−チアジアゾ
ラート]ベリリウムなどが挙げられる。
利用できる他のクラスの適切な有機発光材料は、トリア
ジン類である。
利用できる他のクラスの適切な有機発光材料は、アント
ラシン類である。
利用できる有機発光材料の他の好ましい例として、蛍光
材料、例えばクマリン、ジシアノメチレンピラン、ポリ
メチン、オキサベンズアントラン、キサンテン、ピリリ
ウム、カルボスチル、ペリレンなどが挙げられる。他の
特に好ましいクラスの蛍光材料は、キナクリドン染料で
ある。キナクリドン染料の例として、キナクリドン、2
−メチルキナクリドン、2,9−ジメチルキナクリド
ン、2−クロロキナクリドン、2−フルオロキナクリド
ン、1,2−ベンゾキナクリドン、N,N’−ジメチル
キナクリドン、N,N’−ジメチル−2−メチルキナク
リドン、N,N’−ジメチル−2,9−ジメチルキナク
リドン、N,N’−ジメチル−2−クロロキナクリド
ン、N,N’−ジメチル−2−フルオロキナクリドン、
N,N’−ジメチル−1,2−ベンゾキナクリドン、な
どが挙げられる。他の好ましいクラスの蛍光材料は、縮
合環蛍光染料である。縮合環蛍光染料の例として、全体
を参照として本明細書中に援用する米国特許第3,172,86
2号に示したようなペリレン、ルブレン、アントラセ
ン、コロネン、フェナントレセン、ピレンなどが挙げら
れる。また、蛍光材料として、ブタジエン類、例えば
1,4−ジフェニルブタジエン及びテトラフェニルブタ
ジエン、スチルベンなどが挙げられる。他の例示的な蛍
光材料を使用することもできる。
利用できる他の好ましいクラスの有機発光材料は蛍光染
料である。例えば、4−(ジシアノメチレン)−2−I
−プロピル−6−(1,1,7,7−テトラメチルユロ
リジル−9−エニル)−4H−ピラン(DCJTB)が
挙げられる。
利用できる他の好ましいクラスの有機発光材料は、ラン
タニド金属キレート錯体、例えばキドら(Kido et. al.)
による"White Light Emitting Organic Electrolumines
cent Device Using Lanthanide Complexes" Jpn.J.App
l.Phys., Vol. 35, pp. L394-L396 (1996)に記載された
ようなトリス(アセチルアセトナート)(フェナントロ
リン)テルビウム、トリス(アセチルアセトナート)
(フェナントロリン)ユーロピウム、トリス(テノイル
トリスフルオロアセトナート)(フェナントロリン)ユ
ーロピウムである。
利用できる他の好ましいクラスの有機発光材料は、リン
光材料、例えばバルドら(Baldo et. al.)による"Hightl
y Efficient Organic Phosphorescent Emission from O
rganic ElectroluminescentDevices", Letters to Natu
re, Vol. 395, pp. 151-154 (1998)に記載された化合物
のような、強力なスピン軌道結合を誘導する重金属原子
を含有する有機金属化合物である。好ましい例として、
2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチ
ル−21H23H−フォルピンプラチナ(II)(Pt
OEP)及びfacトリス(2−フェニルピリジン)イ
リジウム(Ir(ppy)3)が挙げられる。
0、220及び混合領域224を形成するのに利用でき
る正孔輸送材料並びに発光領域16、316、電子輸送
領域122、222及び混合領域224を形成するのに
利用できる電子輸送材料は、任意の適切な公知の材料又
はこれから開発される材料であってよい。
0、220及び混合領域224で利用できる例示的な正
孔輸送材料として、ポリピロール、ポリアニリン、ポリ
(フェニレンビニレン)、ポリチオフェン、ポリアリー
ルアミン、これらの誘導体、公知の半導体有機材料、ポ
ルフィリン誘導体、例えば1,10,15,20−テト
ラフェニル−21H,23H−ポルフィリン銅(I
I)、銅フタロシアニン、銅テトラメチルフタロシアニ
ン、亜鉛フタロシアニン、酸化チタンフタロシアニン、
マグネシウムフタロシアニンなどが挙げられる。
0、220及び混合領域224で利用できる好ましいク
ラスの正孔輸送材料は、芳香族第3アミン類である。芳
香族第3アミン類の適切な例として、例えば、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、1,1−
ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキ
サン、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニ
ル)−4−フェニルシクロヘキサン、N,N’−ジフェ
ニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,
1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン、N,N’−ジ
フェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−
1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン、N,N’
−ジフェニル−N,N’−ビス(4−メトキシフェニ
ル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン、
N,N,N’,N’−テトラ−p−トリル−1,1’−
ビフェニル−4,4’−ジアミン、N,N’−ジ−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、これらの混合物などが挙げら
れる。
0、220及び混合領域224で利用できる他のクラス
の芳香族第3アミン類は、多核性芳香族アミン類であ
る。このような多核性芳香族アミン類の例として、例え
ば、N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−m−
トリルアミノ)−4−ビフェニリル]アニリン、N,N
−ビス−[4’−(N−フェニル−N−m−トリルアミ
ノ)−4−ビフェニリル]−m−トルイジン、N,N−
ビス−[4’−(N−フェニル−N−m−トリルアミ
ノ)−4−ビフェニリル]−p−トルイジン、N,N−
ビス−[4’−(N−フェニル−N−p−トリルアミ
ノ)−4−ビフェニリル]アニリン、N,N−ビス−
[4’−(N−フェニル−N−p−トリルアミノ)−4
−ビフェニリル]−m−トルイジン、N,N−ビス−
[4’−(N−フェニル−N−p−トリルアミノ)−4
−ビフェニリル]−p−トルイジン、N,N−ビス−
[4’−(N−フェニル−N−p−クロロフェニルアミ
ノ)−4−ビフェニリル]−m−トルイジン、N,N−
ビス−[4’−(N−フェニル−N−m−クロロフェニ
ルアミノ)−4−ビフェニリル]−m−トルイジン、
N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−m−クロ
ロフェニルアミノ)−4−ビフェニリル]−p−トルイ
ジン、N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−m
−トリルアミノ)−4−ビフェニリル]−p−クロロア
ニリン、N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−
p−トリルアミノ)−4−ビフェニリル]−m−クロロ
アニリン、N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N
−m−トリルアミノ)−4−ビフェニリル]−1−アミ
ノナフタレン、これらの混合物などが挙げられる。
0、220及び混合領域224で利用できる他のクラス
の正孔輸送材料は、4,4’−ビス(9−カルバゾリ
ル)−1,1’−ビフェニル化合物、例えば4,4’−
ビス(9−カルバゾリル)−1,1’−ビフェニル、
4,4’−ビス(3−メチル−9−カルバゾリル)−
1,1’−ビフェニルなどを含む。
0、220及び混合領域224で利用できる好ましいク
ラスの正孔輸送材料は、インドロカラバゾール類であ
る。
0、220及び混合領域224で利用できる正孔輸送材
料の他の好ましいクラスはN,N,N’,N’−テトラ
アリールベンジジンからなり、アリールはフェニル、m
−トリル、p−トリル、m−メトキシフェニル、p−メ
トキシフェニル、1−ナフチル、2−ナフチルなどから
選択されてよい。N,N,N’,N’−テトラアリール
ベンジジンの例として、N,N’−ジ−1−ナフチル−
N,N’−ジフェニル−1,1’−ビフェニル−4,
4’−ジアミンがより好ましく、さらにN,N’−ビス
(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−1,
1’−ビフェニル−4−4’−ジアミン、N,N’−ビ
ス(3−メトキシフェニル)−N,N’−ジフェニル−
1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミンなどが挙げ
られる。
0、220及び混合領域224で利用できる好ましい正
孔輸送材料は、ナフチル置換ベンジジン誘導体である。
2、222及び混合領域224を形成するのに利用でき
る電子輸送材料の例を、金属オキシノイド化合物、オキ
サジアゾール金属キレート化合物、トリアジン化合物、
スチルベン化合物から選択することができ、これらの例
は上述されている。
2、222及び混合領域224を形成するのに利用でき
る電子輸送材料の他の例は、ポリフルオレン類、例えば
ポリ(9,9−ジ−n−オクチルフルオレン−2,7−
ジイル)、ポリ(2,8−(6,7,12,12−テト
ラアルキルインデノフルオレン)及びフルオレンアミン
コポリマーのようなフルオレンを含有するコポリマー類
である。例えば、ベルニウスら(Bernius et. al.)によ
る"Proceedings of SPIE Conference on Organic Light
Emitting Materials and Devices III", Denver, Colo
rado, July 1999, Vol. 3797, p.129を参照のこと。
0重量%〜約90重量%の正孔輸送材料と約90重量%
〜約10重量%の電子輸送材料からなることができる。
混合領域224は、約25重量%〜約75重量%の正孔
輸送材料と約75重量%〜約25重量%の電子輸送材料
からなることが好ましい。他の好ましい範囲は、約40
重量%〜約60重量%の正孔輸送材料と約60重量%〜
約40重量%の電子輸送材料である。
域は少なくとも一つの発光ドープ材料からなることがで
きる。このような実施の形態では、混合領域224は約
10重量%〜約90重量%の正孔輸送材料、約90重量
%〜約10重量%の電子輸送材料及び約0.1重量%〜
約25重量%の発光ドープ材料からなることができる。
混合領域224は、約25重量%〜約75重量%の正孔
輸送材料、約75重量%〜約25重量%の電子輸送材料
及び約0.1重量%〜約5重量%の発光ドープ材料から
なるのが好ましい。
送材料と電子輸送材料との混合物を使用して、混合領域
を形成することができる。
される方法によって、上記の材料のうちの一つを薄い層
に形成することによって、発光領域16、116、21
6、316を含む一つ以上の層を調製することができ
る。この目的に適した方法として、例えば、蒸着及びス
ピンコーティング技術が挙げられる。
は、約10nm〜約1000nmの厚さを有し得る。こ
の厚さは約50nm〜約250nmであるのが好まし
い。発光領域が一つ以上の隣接する層からなる実施の形
態では、各層の厚さは少なくとも約5nmである。
えば約4.0eV〜約6.0eVの仕事関数を有する高
仕事関数成分又は例えば約2.5eV〜約4.0eVの
仕事関数の金属のような低仕事関数成分を含む任意の適
切な金属からなることができる。陰極は、低仕事関数
(約4eV未満)金属と少なくとも一つの他の金属との
組み合わせからなることができる。第2の即ち他の金属
に対する低仕事関数金属の有効な割合は、約0.1重量
%未満〜約99.9重量%である。低仕事関数金属の例
として、アルカリ金属類、例えばリチウム又はナトリウ
ム、2A族即ちアルカリ土類金属、例えばベリリウム、
マグネシウム、カルシウム又はバリウム、希土類金属及
びアクチニド族金属を含むIII族の金属、例えばスカ
ンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、ユーロ
ピウム、テルビウム又はアクチニウムが挙げられるが、
これらに限定しない。リチウム、マグネシウム及びカル
シウムが、好ましい低仕事関数金属である。
の陰極は、一つの好ましい陰極の構造である。他の好ま
しい陰極の構造は米国特許第5,429,884号に記載されて
おり、ここで陰極はアルミニウム及びインジウムのよう
な他の高仕事関数金属とのリチウム合金から形成され
る。これらの特許全体を参照として本明細書中に援用す
る。
は、例えば約10nm〜約500nmの範囲であり得
る。もちろん、この範囲外の厚さも使用できる。
な実施の形態は、アニールする前の同じ素子の性能上の
特性と比較してアニールした素子の性能上の特性を向上
させるために、例示的な有機発光素子10、100、2
00又は300及び本発明によって形成された他の有機
発光素子のうちの任意の一つをアニールすることからな
る。
な実施の形態は、例えば例示的な有機発光素子10、1
00、200又は300のいずれかであり得る製造後の
有機発光素子を提供することからなる。有機発光素子
は、陽極、陰極及び陽極と陰極との間の発光領域からな
る。発光領域は、上述の発光領域16、116、21
6、316の構造又は本発明によって形成した他の構造
のうちのいずれか一つからなる。有機発光素子は、素子
の性能上の特性を向上させるのに有効なアニール温度及
び時間(アニール周期)アニールされる。
に比べて動作電圧を下げエネルギー変換効率を上げるた
めにアニールされる。本発明の有機発光素子のアニール
方法の例示的な実施の形態では、製造後の有機発光素子
をアニールすることによって、製造後の有機発光素子の
動作電圧が少なくとも約10%低下する。アニールによ
って、製造後の素子の動作電圧を少なくとも約20%低
下させるのが好ましく、少なくとも約30%低下させる
のがより好ましい。
明の有機発光素子の電力消費も低下する。アニールした
有機発光素子の電力消費は、アニールしていない素子に
比べて少なくとも約10%低い。アニールによって、製
造後の素子の電力消費が少なくとも約20%低下するの
が好ましく、少なくとも約30%低下するのがより好ま
しい。
子への電力の入力に対する光出力の比として定義でき
る。本発明の有機発光素子のアニール方法の例示的な実
施の形態では、製造後の有機発光素子をアニールするこ
とによって、製造後の有機発光素子のエネルギー変換効
率が少なくとも約10%上昇する。アニールによって製
造後の素子のエネルギー変換効率が少なくとも約25%
上昇するのが好ましく、少なくとも約40%上昇するの
がより好ましい。
形態では、製造後の有機発光素子のアニールを、発光領
域を形成する材料の溶解温度よりも低いアニール温度で
実施する。アニール温度は、発光領域を形成する材料の
うちの少なくとも一つのガラス転移温度よりも低温であ
ることが好ましい。アニール温度は、有機発光素子を形
成する全ての材料のうち最も低いガラス転移温度を有す
る材料のガラス転移温度よりも低温であることがより好
ましい。一般的には、アニール温度は、発光領域の組成
に応じて約50℃〜約150℃である。アニール温度
は、約60℃〜約100℃が好ましい。
構造上の変化が起こらないように、アニール温度を選択
するのも好ましい。例えば、実質的な構造上の変化と
は、有機発光素子の異なる層の間、例えば混合領域と混
合領域に隣接する領域との間の物質の相互拡散である。
また、アニールした素子の動作電圧がアニール前の素子
の動作電圧よりも事実上高くならないように、アニール
温度を選択する。
を十分に達成するように、有機発光素子のアニール時間
を選択する。一般にアニール温度が上昇すると、所望の
結果を得るためにアニール時間は短縮される。実施の形
態では、アニール時間は約0.1時間〜約100時間で
ある。アニール時間は約0.25時間〜約25時間であ
ることが好ましい。
いに対する性能上の特性の均質性を向上させるために、
複数の有機発光素子を処理する方法の例示的な実施の形
態も提供する。例えば、異なる有機発光素子の性能上の
特性を互いに近づける、即ち性能上の特性をより均一に
即ちより均質にするのに有効な温度及び時間、二つ以上
の有機発光素子をアニール処理する。
素子が同じアニール室で同時にアニールされる。しか
し、他の例示的な実施の形態では、異なる有機発光素子
を同じアニール室で異なる時間アニールすることもでき
るし、異なるアニール室でアニールすることもできる。
このような前者及び後者の実施の形態では、より均一な
結果を導くために、異なる有機発光素子に使用するアニ
ール条件は一般に同じアニール室でも異なるアニール室
でもほぼ等しい。
気でアニールされる。例えば、アニール雰囲気は、任意
の適切なガス、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸
化炭素もしくはこれらの混合物又は素子の性能に悪影響
を及ぼさない任意の他の適切なガスを含み得る。他の適
切なアニール環境は、湿度のない雰囲気、例えば乾燥空
気であり得る。アニール環境の他の例は、圧力が約10
-2〜約10-10mmHgより低い、好ましくは約10-3
〜約10-6mmHgより低い真空環境である。
圧に作用し、また製造後の各有機発光素子のエネルギー
変換効率に作用して異なる有機発光素子の動作電圧及び
/又はエネルギー変換効率が互いに近似する十数%未満
だけ異なるように、二つ以上の有機発光素子をアニール
することができる。例えば、実施の形態では、異なる有
機発光素子の動作電圧及び/又はエネルギー変換効率は
一般に約15%未満だけ異なる。異なる有機発光素子の
動作電圧及び/又はエネルギー変換効率は、一般に約1
0%未満だけ異なるのが好ましい。
所望のアニール温度範囲まで上昇する速度)及び冷却の
速度(即ち、アニール時間後に有機発光素子をアニール
温度から所望のより低い温度、例えば周囲温度に冷却す
る速度)は、素子が割れたりショートしたりするような
損傷を起こさないように十分に低いことが好ましい。有
機発光素子の適切な加熱速度及び冷却速度は、例えば約
0.5℃/分〜約20℃/分であり、約1℃/分〜約5
℃/分が好ましい。
の実施例を提供するが、これらは本発明の範囲を限定し
ようとするものではない。
によってエネルギー変換効率を上昇させるアニールの効
果を証明する。図3に示した構造を使用した。混合領域
224は染料ドープ剤をさらに含んだ。ドープ材料を含
有する混合領域を含む有機発光素子は、本明細書中に組
み込まれた米国出願番号第09/606,670号に記載されてい
る。ナフチル置換ベンジジン(NPB)、トリス(8−
ヒドロキシキノリン)アルミニウム(ALQ3)及びジ
メチルキナクリドン(DMQ)を、正孔輸送領域220
及び混合領域224の正孔輸送材料、電子輸送領域22
2及び混合領域224の電子輸送材料、混合領域224
の染料ドープ剤にそれぞれ使用した。陽極214を酸化
インジウム錫から形成し、陰極218をMg:Agから
形成した。
光素子の電流密度対電圧特性を示す。アニールでは、素
子を約90℃の温度で約20時間のアニール時間加熱し
た。アニール後の素子の電流密度対電圧特性がより低電
圧にシフトしたことは、ある電流密度を駆動させるため
に(つまりある輝度を得るために)に必要な動作電圧が
低下したことを証明している。
的な約250cd/m2の輝度を得るために)アニール
した有機発光素子を約4mA/cm2の電流密度で作動
させた場合、アニールの結果生じる電圧の低下は約40
%であった。素子をこの輝度で作動させると、この電圧
の低下によってエネルギー変換効率が約60%上昇し
た。
ルギー変換効率の上昇に関する製造後の有機発光素子の
アニールの効果を証明する。実施例2では、有機発光素
子は実施例1で使用したものと同じ一般的な構造であっ
たが、混合領域224の染料ドープ剤としてDMQの代
わりにナイルレッド染料を使用した。アニール条件は実
施例1で使用したものと同一であった。実施例1に非常
に類似した有機発光素子の特性の変化が実施例2で起こ
った。
トロルミネセンス量子効率を上昇させ、またエネルギー
変換効率を上昇させるアニールの効果を証明する。実施
例3では正孔輸送領域220の正孔輸送材料が実施例1
で使用したNPBの代わりにインドロカルバゾール化合
物のみからなることを除いて、実施例3の有機発光素子
の構造は実施例1と同様であった。
mA/cm2の電流密度を駆動させるために(約250
cd/m2の輝度を得るために)必要な駆動電圧は約9
%低下した。同時にこの電流密度で輝度は約10%上昇
した(即ち、量子効率が約10%上昇した)。駆動電圧
及びエレクトロルミネセンス効率両者の変化によって、
素子の全体的なエネルギー変換効率がこの輝度レベルで
約20%上昇した。
によってエネルギー変換効率を上昇させるアニールの効
果を証明する。図2に示す構造を有する有機発光素子を
試験した。この素子では、インドロカルバゾール化合物
及びトリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム
(ALQ3)を、正孔輸送領域120の正孔輸送材料及
び電子輸送領域122の電子輸送材料のそれぞれに使用
した。陽極112を酸化インジウム錫から形成し、陰極
118をMg:Agから形成した。
ールした。アニールの結果、約5mA/cm2の電流密
度を駆動させるために(約250cd/m2の輝度を得
るために)必要な駆動電圧は約15%低下した。この動
作電圧の低下は、この輝度レベルで有機発光素子のエネ
ルギー変換効率が約17%上昇したことに対応する。
ール条件を制御することの重要性を証明する。実施例1
で使用したものと同じ構造を有する有機発光素子を試験
した。有機発光素子を約100℃の温度で約140時間
アニールした。アニールの結果、約4mA/cm2の電
流密度を駆動させるために(約250cd/m2の輝度
を得るために)必要な駆動電圧は約20%上昇した。こ
の上昇は、有機発光素子のエネルギー変換効率が約17
%低下したことに対応する。
ール時間を適切に選択しないと、製造後の有機発光素子
のアニール工程が素子の性能に悪影響を及ぼし得ること
が明らかになった。
「均質化」するために熱アニールを使用することを証明
する。各々が実施例1で上述した構造を有する三つの異
なる素子A、B及びCを試験した。三つの素子の各々
を、同じ製造工程のパラメータを使用して別の真空操業
で製造した。製造後の状態の素子の評価は、三つの素子
の特性にばらつきが見られた。特に、A、B及びCの素
子のエネルギー変換効率はそれぞれ約3、3.4及び
3.6ルーメン/ワットであった。素子の特性のばらつ
きは、平均値の3.33ルーメン/ワットから約±9%
であった。このばらつきのレベルは有機発光素子では一
般的であり、製造工程の条件(例えば、真空レベル、汚
染物質レベル、蒸着速度など)の避けることのできない
わずかな差によるものである。素子をまとめて約100
℃で約24時間アニールした後、平均エネルギー変換効
率は約4.9ルーメン/ワットに上昇し、平均値からの
ばらつきは約±3%になった。したがって、実施例6で
は、素子を本発明の方法でアニールすることによって、
異なる有機発光素子の性能上の特性をより均一にできる
ことが分かった。
上の特性が上述のように向上したことによって、アニー
ルした有機発光素子を使用する種々のデバイスの性能を
向上させることができる。したがって、本発明のアニー
ルした有機発光素子を、向上した性能上の特性から利益
を得る種々の用途で使用することができる。
ルギー変換効率が上昇することで一つ以上のアニールし
た有機発光素子を含むディスプレイの電力消費を減少さ
せることができる。さらに、アニールした有機発光素子
のエネルギー変換効率が高いことは、熱の形態の電力の
損失が減少し、アニールした有機発光素子を含む素子の
過熱が減少することにも関連する。また、本発明のアニ
ールした有機発光素子によって、所与の駆動電流での輝
度を上昇させることもできる。例えば、本発明の有機発
光素子を種々のディスプレイで使用してディスプレイの
性能を向上させることができる。
上の特性を、本発明の方法の実施の形態によって均質化
することによって、重要な利益を得る。即ち、アニール
の結果、互いにより一貫した特性を有する複数の有機発
光素子を形成することができる。例えば、複数の素子が
一定のエネルギー変換効率を有することができ、これに
よって素子の性能上の均一性が重要な用途で素子を使用
することができる。より均一な性能を有する有機発光素
子をディスプレイのようなデバイスで使用することがで
き、ディスプレイにより一貫した性能を提供することが
できる。さらに、本発明の有機発光素子を異なるデバイ
ス例えば異なるディスプレイで使用して異なるディスプ
レイ間により一貫した性能を達成することができる。
途で使用することができる。例えば、上述のディスプレ
イのように発光素子を利用する種々の異なるタイプのデ
バイスで素子を使用することができる。例えば、ディス
プレイは自動車のような車両にあってもよいし、コンピ
ュータのモニター、テレビ並びに他の電子デバイス及び
システムにあってもよい。
例示する図である。
態を例示する図である。
施の形態を例示する図である。
施の形態を例示する図である。
機発光素子の電流密度対電圧特性を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 陽極と、 陰極と、 前記陽極と前記陰極との間に配置され有機発光材料を含
む発光領域と、を含む有機発光素子において、 前記有機発光素子がアニールされた状態にある、 有機発光素子。
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