JP2007173827A - 有機発光デバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】白色有機発光デバイスを提供すること。
【解決手段】前記デバイスは、アノード；カソード；ならびに、赤色を発光する１種または複数の燐光材料、緑色を発光する１種または複数の燐光材料、および青色を発光する１種または複数の蛍光材料を含む発光部分を備える。
【選択図】図１

Description

本発明はオプトエレクトロニクス・デバイス、より具体的には、有機発光デバイス（有機ＥＬデバイス）に関する。より詳細には、本発明は効率的な白色有機ＥＬデバイスに関する。
有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）デバイスまたはＯＬＥＤは、通常、透明な導体（例えば、インジウム・スズ・酸化物）で構成されるアノードと、通常、仕事関数の小さい金属（例えばマグネシウム、カルシウム、アルミニウム、または他の金属とこれらの合金）で構成されるカノードとの間に挟まれた有機ルミネセンス材料の層で構成され得る。このＥＬデバイスは、電場の下で正電荷（正孔）と負電荷（電子）がそれぞれアノードおよびカソードからルミネセンス材料に注入され、再結合を経て励起子状態を生成し、次いでこの状態が発光するという基本原理で機能する。多数の有機ＥＬデバイスが有機ルミネセンス材料と反対極性の電極との積層から調製されており、これらのデバイスは、例えば米国特許第３５３０３２５号（この開示は参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に記載されているように、ルミネセンス物質として単結晶アントラセンのような単結晶材料を含む。これらのタイプのデバイスは、１００ボルト程度またはそれ以上の励起電圧を必要とすると考えられている。
多層構造をもつ有機ＥＬデバイスは、アノードに隣接し正孔輸送を支える１つの有機層と、カソードに隣接し電子輸送を支えデバイスの有機ルミネセンス・ゾーンとして働く別の有機層を備え得る。これらのデバイスの例は、米国特許第４３５６４２９号、米国特許第４５３９５０７号、米国特許第４７２０４３２号、および米国特許第４７６９２９２号（これらの開示は参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に開示されている。米国特許第４７６９２９２号（この開示は参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）において、有機ＥＬデバイスは、独立した３つの層である正孔輸送層、ルミネセンス層、および電子輸送層を備え、これらの層は順次積層され、アノードとカソードとの間に挟まれており、このデバイスでは蛍光ドーパント材料が発光ゾーンまたは層に添加されることにより、電荷の再結合により蛍光材料が励起する。例えば米国特許第４７２０４３２号（この開示は参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に記載されている有機発光デバイスのような、これらの多層構造のいくつかにおいて、有機発光デバイスは、正孔輸送層とアノードとの間に置かれる緩衝層をさらに備える。正孔輸送層と緩衝層の組合せは２層正孔輸送部分を形作る：参考文献、Ｓ．Ａ．Ｖａｎ Ｓｌｙｋｅ ｅｔ ａｌ．，“Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，”Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６９，ｐｐ．２１６０−２１６２，１９９６（この開示は参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に記載されている。
また、例えば、Ｋｉｄｏ ｅｔ ａｌ．，“Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｂａｓｅｄ Ｏｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，”Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６１，ｐｐ．７６１−７６３，１９９２；Ｓ．Ｎａｋａ ｅｔ ａｌ．，“Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｍｉｘｅｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｌａｙｅｒ，”Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３３，ｐｐ．Ｌ１７７２−Ｌ１７７４，１９９４；Ｗ．Ｗｅｎ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７１，１３０２（１９９７）；および、Ｃ．Ｗｕ ｅｔ ａｌ．，“Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｌａｙｅｒ Ｄｏｐｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ａｂｉｌｉｔｉｅｓ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ４４，ｐｐ．１２６９−１２８１，１９９７、におけるように、混合層、例えば、正孔輸送材料と発光電子輸送材料の両方が１つの層に一緒に混合された層を含む有機発光デバイスからエレクトロルミネセンスを得ようとする試みもある。多くのこれらのデバイスにおいて、電子輸送材料および発光材料は同じであり得る、あるいは、混合層はドーパントとして発光材料をさらに含み得る。正孔輸送材料および電子輸送材料を含む１つの有機層で形作られた有機発光デバイスの他の例を、例えば、米国特許第５８５３９０５号、米国特許第５９２５９８０号、米国特許第６１１４０５５号、および米国特許第６１３０００１号（これらの開示は参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に見出すことができる。
有機ＥＬ研究における最近の進歩により広範な用途に対する有機ＥＬデバイスの可能性が高められたが、現在入手可能なデバイスの使用安定性は、いくつかの事例において、予想を下回ることがある。知られている多数の有機発光デバイスでは、それらの輝度が初期値のあるパーセンテージにまで低下する前の使用寿命が比較的短い。例えば、Ｓ．Ａ．Ｖａｎ Ｓｌｙｋｅ ｅｔ ａｌ．，“Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，”Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６９，ｐｐ．２１６０−２１６２，１９９６、に記載されているような境界層の付与、および、例えば、Ｙ．Ｈａｍａｄａ ｅｔ ａｌ．，“Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｉｔｅ ｏｎ ｔｈｅ Ｒｕｎｎｉｎｇ Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３４，ｐｐ．Ｌ８２４−Ｌ８２６，１９９５、に記載されているドーピングは、室温使用での有機発光デバイス使用寿命を延ばすかもしれないが、これらの有機発光デバイスの有効性は高温使用では低下する。
特に、フルカラー・ディスプレイを実現するために、可視スペクトルの赤色、緑色および青色領域において発光するＯＬＥＤの開発が必要である。最近の進歩により、商業的用途において向上した性能を有する緑色および赤色発光ＯＬＥＤの開発に至ったが、青色発光ＯＬＥＤの使用安定性は、依然として、特に不十分である。
米国特許第３５３０３２５号 米国特許第４３５６４２９号 米国特許第４５３９５０７号 米国特許第４７２０４３２号 米国特許第４７６９２９２号 Ｓ．Ａ．Ｖａｎ Ｓｌｙｋｅ ｅｔ ａｌ．，"Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，"Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６９，ｐｐ．２１６０−２１６２，１９９６ Ｋｉｄｏ ｅｔ ａｌ．，"Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｂａｓｅｄ Ｏｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，"Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６１，ｐｐ．７６１−７６３，１９９２ Ｓ．Ｎａｋａ ｅｔ ａｌ．，"Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｍｉｘｅｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｌａｙｅｒ，"Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３３，ｐｐ．Ｌ１７７２−Ｌ１７７４，１９９４ Ｗ．Ｗｅｎ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７１，１３０２（１９９７） Ｃ．Ｗｕ ｅｔ ａｌ．，"Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｌａｙｅｒ Ｄｏｐｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ａｂｉｌｉｔｉｅｓ"，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ４４，ｐｐ．１２６９−１２８１，１９９７ 米国特許第５８５３９０５号 米国特許第５９２５９８０号 米国特許第６１１４０５５号 米国特許第６１３０００１号 Ｙ．Ｈａｍａｄａ ｅｔ ａｌ．，"Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｉｔｅ ｏｎ ｔｈｅ Ｒｕｎｎｉｎｇ Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ"，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３４，ｐｐ．Ｌ８２４−Ｌ８２６，１９９５ Ｂａｌｄｏ，Ｍ．Ａ．，Ｏ’Ｂｒｉｅｎ，Ｄ．Ｆ．，Ｙｏｕ，Ｙ．，Ｓｈｏｕｓｔｉｋｏｖ，Ａ．，Ｓｉｂｌｅｙ，Ｓ．，Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｍ．Ｅ．，ａｎｄ Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ｓ．Ｒ．，Ｎａｔｕｒｅ（Ｌｏｎｄｏｎ），３９５，１５１−１５４（１９９８） Ｂａｌｄｏ，Ｍ．Ａ．，Ｌａｍａｎｓｋｙ，Ｓ．，Ｂｕｒｒｏｗｓ，Ｐ．Ｅ．，Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｍ．Ｅ．，ａｎｄ Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ｓ．Ｒ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７５，４−６（１９９９） Ａｄａｃｈｉ，Ｃ．，ＢａＩｄｏ，Ｍ．Ａ．，ａｎｄ Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ｓ．Ｒ．，Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７７，９０４−９０６，（２０００） Ａｄａｃｈｉ，Ｃ．，Ｌａｍａｎｓｋｙ，Ｓ．，Ｂａｌｄｏ，Ｍ．Ａ．，Ｋｗｏｎｇ，Ｒ．Ｃ．，Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｍ．Ｅ．，ａｎｄ Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ｓ．Ｒ．，Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７８，１６２２−１６２４（２００１） Ａｄａｃｈｉ，Ｃ．，Ｂａｌｄｏ，Ｍ．Ａ．，Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｍ．Ｅ．，ａｎｄ Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ｓ．Ｒ．，Ｂｕｌｌ．Ａｍ．Ｐｈｙｓ．Ｓｏｃ．，４６，８６３（２００１） Ｂａｌｄｏ，Ｍ．Ａ．，Ｏ’Ｂｒｉｅｎ，Ｄ．Ｆ．，Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｍ．Ｅ．，ａｎｄ Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ｓ．Ｒ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．，Ｂ６０，１４４２２−１４４２８（１９９９） Ｆｒｉｅｎｄ，Ｒ．Ｈ．，Ｇｙｍｅｒ，Ｒ．Ｗ．，Ｈｏｌｍｅｓ，Ａ．Ｂ．，Ｂｕｒｒｏｕｇｈｅｓ，Ｊ．Ｈ．，Ｍａｒｋｓ，Ｒ．Ｎ．，Ｔａｌｉａｎｉ，Ｃ．，Ｂｒａｄｌｅｙ，Ｄ．Ｄ．Ｃ．，Ｄｏｓ Ｓａｎｔｏｓ，Ｄ．Ａ．，Ｂｒｅｄａｓ，Ｊ．Ｌ．，Ｌｏｇｄｌｕｎｄ，Ｍ．，Ｓａｌａｎｅｃｋ，Ｗ．Ｒ．，Ｎａｔｕｒｅ（Ｌｏｎｄｏｎ），３９７，１２１−１２８（１９９９） Ｃａｏ，Ｙ．，Ｐａｒｋｅｒ，Ｉ．Ｄ．，Ｙｕ，Ｇ．，Ｚｈａｎｇ，Ｃ．，ａｎｄ Ｈｅｅｇｅｒ，Ａ．Ｊ．，Ｎａｔｕｒｅ（Ｌｏｎｄｏｎ），３９７，４１４−４１７（１９９９） 米国特許第４８８５２１１号 米国特許第５２４７１９０号 Ｂｅｒｎｉｕｓ ｅｔ ａｌ．，"Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ＩＩＩ，"Ｄｅｎｖｅｒ，Ｃｏｌｏ．，Ｊｕｌｙ １９９９，Ｖｏｌ．３７９７，ｐ．１２９ 米国特許第５１５１６２９号 米国特許第５１５０００６号 米国特許第５１４１６７１号 米国特許第５８４６６６６号 米国特許第５５１６５７７号 米国特許出願第０８／８２９３９８号 米国特許第６０５７０４８号 米国特許出願第０９／４８９１４４号 米国特許第５２２７２５２号 米国特許第５２７６３８１号 米国特許第５５９３７８８号 米国特許第３１７２８６２号 米国特許第５６０１９０３号 米国特許第５９３５７２０号 Ｋｉｄｏ ｅｔ ａｌ．，"Ｗｈｉｔｅ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｓｉｎｇ Ｌａｎｔｈａｎｉｄｅ Ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ，"Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３５，ｐｐ．Ｌ３９４−Ｌ３９６（１９９６） Ｂａｌｄｏ ｅｔ．ａｌ．，"Ｈｉｇｈｌｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ，"Ｌｅｔｔｅｒｓ ｔｏ Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏｌ．３９５，ｐｐ １５１−１５４（１９９８） 米国特許第６４７９１７２号 米国特許第６５６２４８５号 米国特許第６４６５１１５号 米国特許第６５６５９９６号 米国特許第６２２９０１２号 米国特許出願第１０／７７４５７７号 米国特許第５７２８８０１号 米国特許第５９４２３４０号 米国特許第５９５２１１５号 米国特許第５４２９８８４号 米国特許出願第１０／９０９６９１号 米国特許出願第１０／９０９６８９号 米国特許出願第１０／３７２５４７号 米国特許出願第１０／７０２８５７号 米国特許出願第１０／４０１２３８号 米国特許出願第１１／００６０００号 米国特許出願第１１／１３３９７７号 米国特許出願第１１／１３３９７８号 米国特許出願第１１／１３３９７５号 米国特許出願第１１／１３３７５２号 米国特許出願第１１／１２２２９０号 米国特許出願第１１／１２２２８８号 米国特許出願第１１／１３３７５３号 米国特許出願第１１／１８４７７５号 米国特許出願第１１／１８４７７６号
１種または複数の色の発光材料を用いる白色ＯＬＥＤは、効率および安定性に関して単色発光ＯＬＥＤと同じ欠点に支配されている。
白色有機発光デバイスの例示的実施形態は、アノード；カソード；ならびに、赤色を発光する１種または複数の燐光材料、緑色を発光する１種または複数の燐光材料、および青色を発光する１種または複数の蛍光材料を含む発光部分を備える。別の実施形態において、発光部分は、黄色を発光する１種または複数の燐光材料、および青色を発光する１種または複数の蛍光材料を含む。
本発明の好ましい実施形態が図を参照して以下に詳細に記載される。
本発明は、向上した効率および安定性を含めて、向上した性能を有する有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）を提供する。
本発明による発光デバイスの例図的実施形態は、アノード、カソード、およびアノードとカソードの間の発光ゾーンを備える。発光ゾーンは、広範な様々な有機発光材料を含み得る。
本発明の範囲を理解する上での混乱を避けるために、以下の指針を用いることができる：
「層」という用語は、隣接層の組成と異なる組成を一般に有する１つのコーティングを示す；
「部分」という用語は、１つの層、複数の層（例えば、２層、３層またはこれを超える層数）を表す；
発光ゾーンと言われる場合に使用される「ゾーン」という用語は、１つの層、複数の層、１つの層における１つの機能領域、１つの層における複数の機能領域、あるいは１つまたは複数の部分を表わす；
一般に、２つの電極の間にあるか、またはディスプレイ・デバイスを作動させるのに必要とされる電荷伝導過程に関与する、ディスプレイ・デバイスの部分および層の全ては、カソード、ルミネセンス・ゾーン、またはアノードのどれかの一部であると考えられている。
一般に、ディスプレイ・デバイスの電荷伝導過程に関与せず、また、２つの電極の外側にあると見なすことができる層（例えば基板）は、電極の一部とは考えられていないが、このような層（例えば基板）は、やはり、ディスプレイ・デバイスの一部であると考えられている；また
「発光ゾーン」、および「ルミネセンス・ゾーン」は互換性をもって使用されている。
ＯＬＥＤからの発光は通常、蛍光によっていたが、最近、燐光によるＯＬＥＤ発光が示された。本明細書では、「燐光」という用語は有機分子の励起３重項状態からの発光を表し、「蛍光」という用語は有機分子の励起１重項状態からの発光を表す。ルミネセンスという用語は蛍光発光または燐光発光のどちらかを表す。
燐光の１つの利点は、正孔と電子の再結合によって１重項または３重項励起状態のどちらかとして生成される励起子の潜在的には全てが、ルミネセンスに関与し得るということである。これは、有機分子の最低励起１重項状態は通常、最低励起３重項状態より僅かに高いエネルギーにあるためである。例えば、典型的な燐光有機金属化合物では、最低励起１重項状態は最低励起３重項状態に急速に落ち、その状態から燐光が生じ得る。対照的に、蛍光デバイスにおいては小さなパーセンテージ（約２５％）の励起子だけが、励起１重項状態から得られる蛍光ルミネセンスを生じ得る。蛍光デバイスにおける残りの励起子（最低励起３重項状態として生成される）は、通常、より高いエネルギーの励起１重項状態（この状態から蛍光が生成する）に変換され得ない。こうして、このエネルギーは、可視光を発するよりデバイスを加熱する減衰過程で失われる。
通常、有機分子からの燐光発光は蛍光発光ほど一般的ではない。しかし、適切な１組の条件下に有機分子からの燐光を観察できる。しばしば、ランタニド元素に配位した有機分子はランタニド金属に局在化した励起状態から発光する。このような放射発光は励起３重項状態からではない。さらに、このような発光が、予想されるＯＬＥＤの用途において実用的な価値があるだけの十分に大きな効率を生じ得るということは示されていない。ユウロピウム・ジケトナト錯体は１群のこれらのタイプの化学種の例である。
有機燐光は、非共有電子対を有するヘテロ原子を含む分子で観察されることがあるが、通常、非常に低温でだけ観察される。ベンゾフェノンおよび２，２’−ビピリジンはこのような分子である。燐光は、大きな原子番号の原子のごく近傍に有機分子を、好ましくは結合を通じて、閉じ込めることによって、室温で、蛍光を超えて強めることができる。この現象は重原子効果と呼ばれ、スピン−軌道カップリングとして知られている機構により生じる。関連する燐光遷移は、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）のような分子において観察される、金属→配位子・電荷移動（ｍｅｔａｌ−ｔｏ−ｌｉｇａｎｄ ｃｈａｒｇｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ、ＭＬＣＴ）である。
最近、１重項および３重項の励起子の両方が用いられるので内部量子効率が１００％に近い高効率の緑色および赤色有機燐光デバイスが示された。以下を参照：Ｂａｌｄｏ，Ｍ．Ａ．，Ｏ’Ｂｒｉｅｎ，Ｄ．Ｆ．，Ｙｏｕ，Ｙ．，Ｓｈｏｕｓｔｉｋｏｖ，Ａ．，Ｓｉｂｌｅｙ，Ｓ．，Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｍ．Ｅ．，ａｎｄ Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ｓ．Ｒ．，Ｎａｔｕｒｅ（Ｌｏｎｄｏｎ），３９５，１５１−１５４（１９９８）；Ｂａｌｄｏ，Ｍ．Ａ．，Ｌａｍａｎｓｋｙ，Ｓ．，Ｂｕｒｒｏｗｓ，Ｐ．Ｅ．，Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｍ．Ｅ．，ａｎｄ Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ｓ．Ｒ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７５，４−６（１９９９）；Ａｄａｃｈｉ，Ｃ．，ＢａＩｄｏ，Ｍ．Ａ．，ａｎｄ Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ｓ．Ｒ．，Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７７，９０４−９０６，（２０００）；Ａｄａｃｈｉ，Ｃ．，Ｌａｍａｎｓｋｙ，Ｓ．，Ｂａｌｄｏ，Ｍ．Ａ．，Ｋｗｏｎｇ，Ｒ．Ｃ．，Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｍ．Ｅ．，ａｎｄ Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ｓ．Ｒ．，Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７８，１６２２−１６２４（２００１）；および、Ａｄａｃｈｉ，Ｃ．，Ｂａｌｄｏ，Ｍ．Ａ．，Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｍ．Ｅ．，ａｎｄ Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ｓ．Ｒ．，Ｂｕｌｌ．Ａｍ．Ｐｈｙｓ．Ｓｏｃ．，４６，８６３（２００１）。緑色燐光材料、特に、ｆａｃトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）を用いて、内部量子効率＞８５％に相当する、（１７．６±０．５）％の外部量子効率が、エネルギー・ギャップの広いホスト材料である、３−フェニル−４−（１’−ナフチル）−５−フェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）を用いて実現された。Ａｄａｃｈｉ，Ｃ．，Ｂａｌｄｏ，Ｍ．Ａ．，Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｍ．Ｅ．，ａｎｄ Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ｓ．Ｒ．，Ｂｕｌｌ．Ａｍ．Ｐｈｙｓ．Ｓｏｃ．，４６，８６３（２００１）、を参照。より最近になって、高効率（外部量子効率＝（７．０±０．５）％）赤色燐光が、ビス（２−（２’−ベンゾ［４，５−ａ］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３）イリジウム（アセチルアセトナト）［Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）］を用いて示された。Ａｄａｃｈｉ，Ｃ．，Ｌａｍａｎｓｋｙ，Ｓ．，Ｂａｌｄｏ，Ｍ．Ａ．，Ｋｗｏｎｇ，Ｒ．Ｃ．，Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｍ．Ｅ．，ａｎｄ Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ｓ．Ｒ．，Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７８，１６２２−１６２４（２００１）、を参照。
これらの後者の場合の各々において、ホストの１重項および３重項状態の両方からの燐光体３重項へのエネルギー移動によって、あるいは燐光材料に電荷を直接捕捉することによって、１００％に達する励起状態が用いられ、高効率が得られる。これは、低分子または高分子の有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）の何れかにおいて、蛍光を用いた場合に予想され得るものを超える相当な改善である。以下を参照：Ｂａｌｄｏ，Ｍ．Ａ．，Ｏ’Ｂｒｉｅｎ，Ｄ．Ｆ．，Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｍ．Ｅ．，ａｎｄ Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ｓ．Ｒ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．，Ｂ６０，１４４２２−１４４２８（１９９９）；Ｆｒｉｅｎｄ，Ｒ．Ｈ．，Ｇｙｍｅｒ，Ｒ．Ｗ．，Ｈｏｌｍｅｓ，Ａ．Ｂ．，Ｂｕｒｒｏｕｇｈｅｓ，Ｊ．Ｈ．，Ｍａｒｋｓ，Ｒ．Ｎ．，Ｔａｌｉａｎｉ，Ｃ．，Ｂｒａｄｌｅｙ，Ｄ．Ｄ．Ｃ．，Ｄｏｓ Ｓａｎｔｏｓ，Ｄ．Ａ．，Ｂｒｅｄａｓ，Ｊ．Ｌ．，Ｌｏｇｄｌｕｎｄ，Ｍ．，Ｓａｌａｎｅｃｋ，Ｗ．Ｒ．，Ｎａｔｕｒｅ（Ｌｏｎｄｏｎ），３９７，１２１−１２８（１９９９）；および、Ｃａｏ，Ｙ．，Ｐａｒｋｅｒ，Ｉ．Ｄ．，Ｙｕ，Ｇ．，Ｚｈａｎｇ，Ｃ．，ａｎｄ Ｈｅｅｇｅｒ，Ａ．Ｊ．，Ｎａｔｕｒｅ（Ｌｏｎｄｏｎ），３９７，４１４−４１７（１９９９）。
白色照明光源の性質は簡単な１組のパラメータによって完全に記述できる。光源の色は、その国際照明委員会（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ‘Ｅｃｌａｉｒａｇｅ、ＣＩＥ）色度座標、ｘおよびｙにより記述される。ＣＩＥ座標は通常２次元図上で表される。単色は、下側左の青色から始まって、スペクトルの色を時計回りに経過して、下側右の赤色まで動く馬蹄形曲線の外辺上にある。所定のエネルギーおよびスペクトル形状の光源のＣＩＥ座標は、曲線で囲まれた領域内にある。全ての波長の光を均一に合計すると白色または中性点が得られ、図の中央に見出される（ＣＩＥ ｘ，ｙ−座標、０．３３，０．３３）。２つ以上の光源からの光を混ぜると、その色が、独立した光源のＣＩＥ座標の強度加重平均により表される光が得られる。こうして、２つ以上の光源からの光を混ぜることを、白色光を生成させるのに用いることができる。２成分および３成分白色光源は観察者には同じに見えるであろうが（ＣＩＥ ｘ，ｙ−座標、０．３２，０．３２）、それらは等価な照明光源ではない。これらの白色光源を照明に用いることを考える場合、光源のＣＩＥ座標以外に、ＣＩＥ演色係数（ｃｏｌｏｒ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｉｎｄｅｘ、ＣＲＩ）を考慮する必要がある。ＣＲＩは、それが照らす対象を光源が如何によく演色するかの指標を与える。ある光源の標準照明への完全な一致は１００のＣＲＩを与える。少なくとも７０のＣＲＩ値は特定の用途には受け入れられるかもしれないが、好ましい白色光源は、約８０以上のＣＲＩを有する。
こうして、ＯＬＥＤは白色光源として特に適している。白色を含めて、任意の所望の色を発光するように、発光性の蛍光または燐光添加剤の構造を適合させることができる。２つ以上の光源からの光を混ぜると、ＣＩＥ座標の加重平均によって色が決まる光が得られる。実際に、白色の如何なる明暗または白色光の如何なる温度もＯＬＥＤにおいて生成できる。白色光は、１つまたは複数の層において、異なる色を発光する２種以上の異なる染料または高分子を混ぜることにより生み出すことができる。白色光を生み出す他の方法には、基本色を発光する、水平にひと固まりにした狭いバンドまたはピクセルを用いること、モノマー−刺激体（ｅｘｃｉｔｉｍｅｒ）錯体を用いること、ならびに効率的な青色発光体および下方変換（ｄｏｗｎ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）燐光体を用いることが含まれる。
白色光を生じる発光ゾーンは、例えば、２つ以上の層を備えることができ、少なくとも１つの層が青色の発光を生じ、少なくとも１つの層が黄色、緑色、オレンジ色または赤色の発光を生じる。青色の発光を生じる１つまたは複数の層は、例えば、本明細書に記載されている青色エルクトロルミネセンス材料の１種または複数を含むことができ、緑色、黄色またはオレンジ色または赤色の発光を生じる１つまたは複数の層は、所望の色領域で発光できるか、あるいは、本明細書に記載されているもののようなルミネセンス・ドーパントを適切なエレクトロルミネセンス材料に添加することによって発光できる何らかのエレクトロルミネセンス材料を含むことができる。別法として、白色光を生成する白色発光ゾーンまたは部分は、緑色、黄色、オレンジ色、または赤色ルミネセンス・ドーパントをさらに含む、青色エルクトロルミネセンス材料の１つの層を備えていてもよく、ドーパントは青色エレクトロルミネセンス材料からの青色発光が部分的に維持されることを許容し、青色発光が、ドーパントからの緑色、黄色、オレンジ色、または赤色発光成分と一緒になったときに白色発光が得られる。ドーパントが蛍光材料である場合、その濃度は、例えば、０．０１体積％から５体積％であってよく、より特定すると、その濃度は０．２体積％から２体積％であり得る。ドーパントが燐光材料である場合、その濃度は、例えば、０．０１体積％から２５体積％であってよく、より特定すると、その濃度は３体積％〜１５体積％であり得る。
図１は、本発明による有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）１の例示的実施形態である。有機発光デバイス１は、基板１００；基板１００に隣接するアノード１１０；アノード１１０に隣接する正孔輸送部分１２０；電子輸送部分１３０；電子輸送部分１３０に隣接するカソード１４０；ならびに１種または複数の電子および正孔輸送材料を含むルミネセンス部分１２５を備える。ルミネセンス部分１２５は、赤色、緑色、および青色を発光する１つまたは複数の層であり得る。一実施形態において、赤色、緑色、および青色発光体分子はホスト材料にドープされている。任意選択で、青色および黄色発光体分子はホスト材料にドープされている。
基板１００は図１においてアノード１１０に隣接しているように示されているが、基板１００はカソード１４０に隣接する位置にあってもよい。
図２に例示されている別の例示的実施形態に示されるように、ルミネセンス部分１２５は、赤色および緑色を発光する１つまたは複数の層１２６と、青色を発光する１つまたは複数の層１２７とによって形作られる。任意選択で、層１２６は黄色を発光する。
図３に例示されている別の例示的実施形態に示されるように、ルミネセンス部分１２５は、赤色を発光する１つまたは複数の層１２８、緑色を発光する１つまたは複数の層１２９、および青色を発光する１つまたは複数の層１２７によって形作られる。
一般に、下でより詳細に記載されるように、本発明は、青色発光には蛍光発光体、緑色、赤色、および黄色発光には燐光発光体を用いる。
例示的実施形態において、蛍光発光体および燐光発光体は、発光色を支える適切なマトリックスまたはホスト材料へのドーパントである。この様に、本発明によるＯＬＥＤは、長寿命の青色蛍光発光体と、緑色、赤色、および黄色燐光発光体において示される高効率および長寿命との利点を併せ持つことができる。さらに、青色燐光発光体の比較的短い寿命を避けながら、同時に、蛍光発光体だけを用いる白色デバイスに比べてのＯＬＥＤの全体としての効率を向上させることができる。蛍光および燐光発光体の例、ならびに一般的な発光性の、正孔輸送および注入材料と電子輸送および注入材料の例は、下でさらに詳細に記載される。
一般的に、正孔輸送部分１２０、電子輸送部分１３０、およびルミネセンス部分１２５は、全体として、発光ゾーンまたはルミネセンス・ゾーンと呼ばれる。動作中に、加えられた電場により、正電荷（正孔）および負電荷（電子）がそれぞれ、アノード１１０およびカソード１４０から発光ゾーンに注入されて再結合することにより、発光ゾーンにおいて発光を生じる。
発光ゾーンは有機発光材料を含む。適切な有機発光材料の例は、例えば、金属オキシノイド（ｏｘｉｎｏｉｄ）化合物、スチルベン化合物、アントラシン（ａｎｔｈｒａｃｉｎｅ）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ならびにこれらの誘導体および混合物から選択され得る。適切な他の有機発光材料は下で記載される。
正孔輸送部分１２０は、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級芳香族アミン、およびインドールカルバゾール化合物ならびに他の材料のような正孔輸送材料、ならびに、例えば、金属オキシノイド、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、ポリフルオレン類および他の材料のような適切な電子輸送材料を含み得る。
様々な発光材料、正孔輸送材料および電子輸送材料が当技術分野において知られており、また、所望の色の発光を実現するためのそれらの組合せ選択も知られている。さらに、所望の色の発光を得るためのこのような材料の選択は、慣例化した実験を用いて、当業者により容易に実施され得る。
有機発光デバイスの実施形態は、交流（ＡＣ）および／または直流（ＤＣ）駆動条件の下で作動され得る。ＡＣ駆動条件により、使用寿命が延長され得る。
本発明による有機発光デバイスの様々な部分がこれからより詳細に説明される。
基板１００には、適切な任意の材料が含まれ得る。例えば、基板１００には、高分子成分、ガラス、石英などが含まれ得る。適切な高分子成分には、これらに限らないが、ＭＹＬＡＲ（商標）のようなポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリスルホンなどが含まれる。これらの様々な材料の混合物もまた使用できる。他の基板材料も、それらの材料が他の層を効果的に支えることができ、デバイスの機能達成を妨げなければ使用できる。基板１００は光透過性材料からなり得る。
基板１００の厚さは、有機発光デバイスの構造上の要求およびその意図される用途による以外は、特に制限されない。基板の厚さは通常、例えば、約２５μｍから少なくとも約１，０００μｍまでであり得る。
基板１００上に形作られるアノード１１０には、知られているか、または将来開発される適切な任意の材料が含まれ得る。例えば、インジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ）、スズ酸化物、金および白金のような正電荷注入電極を用いることができる。アノードとして適切な他の材料には、これらに限らないが、例えば少なくとも約４ｅＶ、好ましくは約４ｅＶから約６ｅＶの仕事関数を有する、導電性カーボン、π共役高分子（例えば、ポリアニリン、ポリピロールなど）が含まれる。
アノード１１０は適切な任意の構造を有し得る。薄い導電層が、例えば、透明または実質的に透明なガラス板またはプラスチック・フィルムのような光透過性基板上にコートされてもよい。本発明による有機発光デバイスの実施形態は、ガラス板上にコートされたスズ酸化物またはインジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ）により形作られた光透過性アノードを備え得る。また、例えば約２００Å未満で、好ましくは約７５Åから約１５０Åの厚さを有する非常に薄い、光に対して透明な金属アノードを使用することもできる。これらの薄いアノードには、金、パラジウムなどの金属が含まれ得る。さらに、導電性カーボンまたは前記の共役高分子の、例えば５０Åから約１７５Åの厚さを有する透明または反透明の薄い層をアノードとして用いることもできる。アノード１１０の適切なさらなる形態（および、下でより詳細に記載されるカソード１４０）は、米国特許第４８８５２１１号（参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に開示されている。
アノード１１０の厚さは、約１ｎｍから約５００ｎｍの範囲であり得るが、この例示的な厚さの範囲はアノード材料の光学定数に応じて変わる。アノードの厚さの１つの例示的範囲は、約３０ｎｍから約３００ｎｍである。言うまでもなく、この範囲外の厚さもまた用いることができる。
発光ゾーンは、有機発光材料を含めて、知られているか、または将来開発される適切な任意の１種または複数の材料を含み得る。発光ゾーンに使用され得る適切な有機発光材料には、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）（ＰＤＭｅＯＰＶ）のようなポリフェニレンビニレン類、および米国特許第５２４７１９０号（参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に開示されている他の材料が含まれる。
発光ゾーンに使用され得る他の適切な有機発光材料には、例えば、ポリ（ｐ−フェニレン）（ＰＰＰ）、ラダー型ポリ−パラ−フェニレン（ＬＰＰＰ）のようなポリフェニレン類、およびポリ（テトラヒドロピレン）（ＰＴＨＰ）が含まれる。
発光ゾーンに使用され得るさらに別の適切な例示的有機発光材料は、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）のようなポリフルオレン類、さらには、例えば、Ｂｅｒｎｉｕｓ ｅｔ ａｌ．，“Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ＩＩＩ，”Ｄｅｎｖｅｒ，Ｃｏｌｏ．，Ｊｕｌｙ １９９９，Ｖｏｌ．３７９７，ｐ．１２９（参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に記載されているフルオレン−アミンのコポリマーのようなフルオレンを含むコポリマーである。
発光ゾーンに使用され得る有機発光材料の例示的種類には、これらに限らないが、米国特許第４５３９５０７号、米国特許第５１５１６２９号、米国特許第５１５０００６号、米国特許第５１４１６７１号、および米国特許第５８４６６６６号（これらの特許はそれぞれ参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に開示されている金属オキシノイド化合物が含まれる。実例には、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム（ＡＩＱ３）（代表例の１つである）、およびビス（８−ヒドロキシキノラト）−（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＢＡｌＱ）（別の例である）が含まれる。この種類の材料の他の例には、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）マグネシウム、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）亜鉛、トリス（５−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（７−プロピル−８−キノリノラト）アルミニウム、ビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリナート］亜鉛、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウムなどと、米国特許第５８４６６６６号に開示されている金属チオキシノイド（ｔｈｉｏｘｉｎｏｉｄ）化合物、例えば、ビス（８−キノリンチオラト）亜鉛、ビス（８−キノリンチオラト）カドミウム、トリス（８−キノリンチオラト）ガリウム、トリス（８−キノリンチオラト）インジウム、ビス（５−メチルキノリンチオラト）亜鉛、トリス（５−メチルキノリンチオラト）ガリウム、トリス（５−メチルキノリンチオラト）インジウム、ビス（５−メチルキノリンチオラト）カドミウム、ビス（３−メチルキノリンチオラト）カドミウム、ビス（５−メチルキノリンチオラト）亜鉛、ビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリンチオラト］亜鉛、ビス［３−メチルベンゾ｛ｆ｝−８−キノリンチオラト］亜鉛、ビス［３，７−ジメチルベンゾ｛ｆ｝−８−キノリンチオラト］亜鉛などの金属チオキシノイド化合物が含まれる。代表的な材料は、ビス（８−キノリンチオラト）亜鉛、ビス（８−キノリンチオラト）カドミウム、トリス（８−キノリンチオラト）ガリウム、トリス（８−キノリンチオラト）インジウムおよびビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリンチオラト］亜鉛である。
発光ゾーンに使用され得る有機発光材料の別の例示的種類には、米国特許第５５１６５７７号（参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に開示されているもののようなスチルベン誘導体が含まれる。例示的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。
発光ゾーンを生成するための適切な有機発光材料の別の種類は、１９９７年３月３１日に出願された同時係属の米国特許出願第０８／８２９３９８号（参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に開示されているオキサジアゾール金属キレートである。これらの材料には、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−オキサジアゾラト］ベリリウム；ビス（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−オキサジアゾラト］ベリリウム；ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−２−（２−ヒドロキシフェニル）−１，３，４−オキサジアゾラト］亜鉛；ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−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−チアジアゾラト］ベリリウムなどが含まれる。
発光ゾーンに使用され得る適切な有機発光材料の別の種類は、米国特許第６０５７０４８号、および２０００年１月２１日に出願された同時係属の米国特許出願第０９／４８９１４４号（これらの特許はそれぞれ参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に開示されているトリアジン類である。
発光ゾーンに使用され得る適切な有機発光材料の別の種類はアントラセン類である。
発光ゾーンに使用され得る適切な有機発光材料の他の種類は、例えば、クマリン、ジシアノメチレンピラン類、ポリメチン、オキサベンゾアントラン（ｏｘａｂｅｎｚａｎｔｈｒａｎｅ）、キサンテン、ピリリウム、カルボスチル（ｃａｒｂｏｓｔｙｌ）、ペリレンなどのような蛍光材料である。蛍光材料の別の特に例示的な種類はキナクリドン染料である。キナクリドン染料の実例には、米国特許第５２２７２５２号、米国特許第５２７６３８１号、および米国特許第５５９３７８８号（これらの特許はそれぞれ参照を通じて全体として本明細書に組み込まれる）に開示されている、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−メチルキナクロドン、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含まれる。蛍光材料の別の例示的な種類は縮合環蛍光染料である。縮合環蛍光染料の例には、米国特許第３１７２８６２号（参照を通じて全体として本明細書に組み込まれる）に例示されている、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（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｅｃｅｎｅ）、ピレンなどが含まれる。また、蛍光材料には、米国特許第４３５６４２９号および米国特許第５５１６５７７号（これらの特許はそれぞれ参照を通じて全体として本明細書に組み込まれる）に開示されている、１，４−ジフェニルブタジエンおよびテトラフェニルブタジエンのようなブタジエン類、スチルベン類が含まれる。使用され得る他の例示的蛍光材料は、米国特許第５６０１９０３号（参照を通じて全体として本明細書に組み込まれる）に開示されている。
発光ゾーンに使用され得る有機発光材料の別の例示的種類は、米国特許第５９３５７２０号（参照を通じて全体として本明細書に組み込まれる）に開示されている蛍光染料である。例示的材料には、例えば、４−（ジシアノメチレン）−２−１−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）が含まれる。
発光ゾーンに使用され得る有機発光材料の別の例示的種類は、Ｋｉｄｏ ｅｔ ａｌ．，“Ｗｈｉｔｅ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｓｉｎｇ Ｌａｎｔｈａｎｉｄｅ Ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ，”Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３５，ｐｐ．Ｌ３９４−Ｌ３９６（１９９６）（参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に開示されている、例えば、トリス（アセチルアセトナト）（フェナントロリン）テルビウム、トリス（アセチルアセトナト）（フェナントロリン）ユウロピウム、およびトリス（テノイルトリフルオロアセトナト）（フェナントロリン）ユウロピウムのようなランタニド金属キレート錯体である。
発光ゾーンに使用され得る有機発光材料の別の例示的種類は、Ｂａｌｄｏ ｅｔ．ａｌ．，“Ｈｉｇｈｌｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ，”Ｌｅｔｔｅｒｓ ｔｏ Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏｌ．３９５，ｐｐ １５１−１５４（１９９８）に開示されている化合物のような、例えば、強いスピン−軌道カップリングに繋がる重金属原子を含む有機金属化合物のような燐光材料である。例には、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）（ＰｔＯＥＰ）およびｆａｃトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）が含まれる。
本明細書において記載されている有機発光材料の有用性についての限定なしに、青色有機発光材料は、例えば、９，１０−ジフェニルアントラセン（「ＤＰＡ」）、９，１０−ビス［４−２，２−ジフェニルエテニル］フェニル］アントラセン（「ＡＤＮ」）、および、ｔｅｒｔ−ブチルで置換された９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルエテニル）フェニル］アントラセン（「ＴＢＡＤＮ」、時に「ＢＨ２」という頭字語も与えられる）などの、例えば、米国特許第６４７９１７２号、米国特許第６５６２４８５号、米国特許第６４６５１１５号、および米国特許第６５６５９９６号に記載されているもののような、ポリフルオレン、アントラセン誘導体；前記のようなスチルベン誘導体；米国特許第６２２９０１２号に記載されているもののようなトリアジン誘導体；ビスカルバゾール誘導体が含まれるカルバゾール誘導体；あるいは、２００４年２月１０日に出願された米国特許出願第１０／７７４５７７号に記載されているもののようなビナフチル誘導体であり得る。引用特許および出願のこれらの開示は参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる。
本明細書において記載されている有機発光材料の有用性についての限定なしに、赤色有機発光材料は、例えば、前記のようなポリフルオレン、ＭｅＨＰＰＶのようなポリフェニレンビニレン、あるいは本明細書に記載されている他のものであり得る。例示的な実施形態において、特定の赤色発光デバイスは、それ自体では緑色または青色を発光するであろうが、１種または複数の赤色ルミネセンス材料によりドープされているエレクトロルミネセンス材料を使用する。
本明細書において記載されている有機発光材料の有用性についての限定なしに、緑色有機発光材料は、前記のもののようなポリフルオレン、本明細書に記載されているもののようなポリフェニレンビニレン、またはＡｌＱ３のような金属キレート、あるいは本明細書に記載されている他のものである。例示的な実施形態において、特定の緑色発光デバイスは、それ自体では青色を発光するであろうが、１種または複数の緑色ルミネセンス材料によりドープされているエレクトロルミネセンス材料を利用する。
本発明において使用され得る正孔輸送材料は、知られているか、または将来開発される適切な任意の材料であり得る。
例示的な正孔輸送材料には、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（これらは、米国特許第５７２８８０１号に開示されており、この特許は参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）およびこれらの誘導体と、知られている有機半導体材料；米国特許第４３５６４２９号（参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に開示されている、１，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン銅（ＩＩ）のようなポルフィリン誘導体；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含まれる。
使用され得る正孔輸送材料の例示的な種類は、米国特許第４５３９５０７号（参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に開示されている芳香族第３級アミンである。適切な例示的芳香族第３級アミンには、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含まれる。
使用され得る芳香族第３級アミンの別の種類は多核芳香族アミンである。このような多核芳香族アミンの例には、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含まれる。
使用され得る正孔輸送材料の別の種類は、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’−ビフェニルなどのような、４，４’−ビス（９−カルバゾリル）−１，１’−ビフェニル化合物からなる。
使用され得る正孔輸送材料の例示的な種類は、米国特許第５９４２３４０号および米国特許第５９５２１１５号（これらの特許は参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる）に開示されているもののようなインドロカルバゾール類である。
使用され得る正孔輸送材料の別の例示的な種類は、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラアリールベンジジン類（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得る）からなる。Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラアリールベンジジンの実例は、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（これはより代表的である）、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’−ジアミンなどである。
使用され得る例示的な正孔輸送材料は、ナフチル置換ベンジジン誘導体である。
使用され得る電子輸送材料の例は、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、およびスチルベン化合物（これらの例は上に記載されている）から選択され得る。
使用され得る電子輸送材料の別の例は、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）のようなポリフルオレン類、および、フルオレン−アミンコポリマーのようなフルオレンを含むコポリマーである。例えば、Ｂｅｒｎｉｕｓ ｅｔ ａｌ．，“Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｉｌｌ，”Ｄｅｎｖｅｒ，Ｃｏｌｏ．，Ｊｕｌｙ １９９９，Ｖｏｌ．３７９７，ｐ．１２９を参照。
ルミネセンス部分は、正孔輸送層および電子輸送層を形作るのに用いられる材料を含めて、本明細書に記載されている適切で例示的な正孔輸送材料および電子輸送材料の任意の材料の混合物を用いて形作られ得る。
発光ゾーンを構成する１つまたは複数の層は、知られているか、または将来開発される適切な何らかの方法によって前記の材料の１種を薄膜に成形することにより調製され得る。この目的にとって適切な方法には、例えば、蒸着法およびスピン・コーティング法が含まれる。
発光ゾーンの厚さは、約１０ｎｍから約１０００ｎｍの範囲であり得る。好ましくは、この厚さは約５０ｎｍから約２５０ｎｍである。発光部分が１つまたは複数の隣接層で構成される実施形態において、個々の層の厚さは少なくとも約５ｎｍであり得る。
カソード１４０には、例えば約４．０ｅＶから約６．０ｅＶの仕事関数を有する、大きな仕事関数の成分、または、例えば約２．５ｅＶから約４．０ｅＶの仕事関数を有する金属のような小さな仕事関数の成分を含めて、適切な任意の金属が含まれ得る。カソードは、仕事関数の小さい（約４ｅＶ未満）金属および少なくとも１種の他の金属の組合せを含み得る。第２または他の金属に対する、仕事関数の小さい金属の効果的な割合は、約０．１ｗｔ％未満から約９９．９ｗｔ％である。仕事関数の小さい金属の実例には、これらに限らないが、アルカリ金属、例えば、リチウムまたはナトリウム；２Ａ族またはアルカリ土類金属、例えばベリリウム、マグネシウム、カルシウムまたはバリウム；および、希土類金属およびアクチニド群金属が含まれるＩＩＩ族金属、例えば、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、ユウロピウム、テルビウムまたはアクチニウムが含まれる。リチウム、マグネシウムおよびカルシウムが代表的な仕事関数の小さい金属である。
米国特許第４８８５２１１号のＭｇ−Ａｇの合金カソードは例示的なカソード構成である。別の例示的なカソード構成が米国特許第５４２９８８４号に記載されており、それらのカソードは、アルミニウムやインジウムのような仕事関数が大きい他の金属とのリチウム合金から形作られる。これらの特許は参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる。
カソード１４０の厚さは、例えば、約１０ｎｍから約５００ｎｍの範囲であり得る。言うまでもなく、この範囲外の厚さもまた用いることができる。
発光および電子輸送材料として使用される蛍光分子および金属錯体の例が下に列挙されている。
Figure 2007173827
燐光ドーパントの例が下に列挙されている。
Figure 2007173827
蛍光ドーパントの例が下に列挙されている。
Figure 2007173827
本発明の譲受人により全て所有される次の米国特許出願は本発明に利用でき、参照を通じて本明細書に全体として組み込まれる：１０／９０９６９１、１０／９０９６８９、１０／３７２５４７、１０／７０２８５７、１０／４０１２３８、１１／００６０００、１０／７７４５７７、１１／１３３９７７、１１／１３３９７８、１１／１３３９７５、１１／１３３７５２、１１／１２２２９０、１１／１２２２８８、１１／１３３７５３、１１／１８４７７５、および、１１／１８４７７６。
さらに、前記特許の各々、論説、および本明細書において挙げられた参考文献は、参照を通じて全体として組み込まれる。
本発明が前記の具体的な実施形態に関連させて説明されたが、多くの代替、修正および変形が当業者には容易に認められることは明白である。したがって、上に記載された本発明の好ましい実施形態は例示のためであり、限定しようとするものではない。本発明の精神および範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ得る。
本発明による有機発光デバイスの例示的実施形態を示す図である。 本発明による有機発光デバイスの別の例示的実施形態を示す図である。 本発明による有機発光デバイスの別の例示的実施形態を示す図である。

Claims (11)

  1. アノード；
    カソード；ならびに、
    赤色を発光する１種または複数の燐光材料、緑色を発光する１種または複数の燐光材料、および青色を発光する１種または複数の蛍光材料を含む発光部分
    を備える白色有機発光デバイス。
  2. 赤色を発光する前記の１種または複数の燐光材料、および緑色を発光する前記の１種または複数の燐光材料が前記発光部分の１つの層にある請求項１に記載のデバイス。
  3. 青色を発光する前記の１種または複数の蛍光材料が前記発光部分の１つの層にある請求項１に記載のデバイス。
  4. 赤色を発光する前記の１種または複数の燐光材料、緑色を発光する前記の１種または複数の燐光材料、および青色を発光する前記の１種または複数の蛍光材料が前記発光部分の１つの層にある請求項１に記載のデバイス。
  5. 赤色を発光する前記の１種または複数の燐光材料、および緑色を発光する前記の１種または複数の燐光材料が前記発光部分の１つの層にあり、青色を発光する前記の１種または複数の蛍光材料が前記発光部分の別の１つの層にある請求項１に記載のデバイス。
  6. 赤色を発光する前記の１種または複数の燐光材料が第１層にあり、緑色を発光する前記の１種または複数の燐光材料が前記発光部分の第２層にあり、青色を発光する前記の１種または複数の蛍光材料が前記発光部分の第３層にある、請求項１に記載のデバイス。
  7. 赤色を発光する前記の１種または複数の燐光材料、緑色を発光する前記の１種または複数の燐光材料、および青色を発光する前記の１種または複数の蛍光材料がドーパントである請求項１に記載のデバイス。
  8. アノード；
    カソード；ならびに、
    黄色を発光する１種または複数の燐光材料、および青色を発光する１種または複数の蛍光材料を含む発光部分
    を備える白色有機発光デバイス。
  9. 黄色を発光する前記の１種または複数の燐光材料が第１層にあり、青色を発光する前記の１種または複数の蛍光材料が前記発光部分の第２層にある請求項８に記載のデバイス。
  10. 黄色を発光する前記の１種または複数の燐光材料、および青色を発光する前記の１種または複数の蛍光材料が前記発光部分の１つの層にある請求項９に記載のデバイス。
  11. 黄色を発光する前記の１種または複数の燐光材料、および青色を発光する前記の１種または複数の蛍光材料がドーパントである請求項８に記載のデバイス。
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