JP2007507894A - 正孔輸送領域内の金属副層 - Google Patents

Abstract

有機電場発光デバイスは、アノードと、アノードの上に配置され、少なくとも１つの正孔輸送材料を含む正孔輸送領域と、正孔輸送領域内に配置され、元素の周期律表の４族〜１６族から選択された少なくとも１つの金属を含み、選択された金属が４．０ｅＶより高い仕事関数を有する金属副層と、正孔輸送領域に接触して形成され、正孔−電子の再結合に応答して光を生じる発光層と、発光層の上に配置された電子輸送層と、電子輸送層の上に配置されたカソードとを含む。

Description

本発明は、有機電場発光（ＥＬ）デバイスの性能の改善に関し、特に、ＥＬデバイスの発光効率の改善に関する。

有機電場発光（ＥＬ）デバイスまたは有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）は、印加された電位に応答して光を放射する電子デバイスである。ＯＬＥＤの構造は、順に、アノードと、有機ＥＬ媒体と、カソードとを備える。アノードとカソードとの間に配置された有機ＥＬ媒体は一般に、有機正孔輸送層（ＨＴＬ）と有機電子輸送層（ＥＴＬ）とから構成される。正孔と電子は再結合し、ＨＴＬ／ＥＴＬの境界面の近くのＥＴＬ中で光を放射する。タン（Ｔａｎｇ）他は、「有機電場発光ダイオード（“Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅｓ”）」、応用物理通信（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、５１、９１３（１９８７）及び同じ譲受人に譲受された米国特許第４，７６９，２９２号で、こうした層構造を使用した効率の高いＯＬＥＤを実証した。それ以来、代替層構造を有する非常に多くのＯＬＥＤが開示されている。例えば、安達（Ａｄａｃｈｉ）他、「３層構造を備えた有機膜における電場発光（“Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ Ｔｈｒｅｅ−Ｌａｙｅｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”）」、日本応用物理学会紀要（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、２７、Ｌ２６９（１９８８）、及びタン（Ｔａｎｇ）他、「ドープ有機薄膜の電場発光（“Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｏｆ Ｄｏｐｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ”）」、応用物理紀要（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、６５、３６１０（１９８９）によって開示されたもののような、ＨＴＬとＥＴＬとの間の有機発光層（ＬＥＬ）を含む３層ＯＬＥＤが存在する。ＬＥＬは一般に、ゲスト材料でドープしたホスト材料からなる。さらに、デバイス中に正孔注入層（ＨＩＬ）、及び／または電子注入層（ＥＩＬ）、及び／または電子阻止層（ＥＢＬ）、及び／または正孔阻止層（ＨＢＬ）といった追加の機能層を含む他の多層ＯＬＥＤが存在する。同時に、多くの様々な種類のＥＬ材料も合成され、ＯＬＥＤで使用されている。こうした新しい構造及び新しい材料によって、デバイスの性能はさらに改善した。

発光効率を改善する１つの方法は、ＯＬＥＤ中の正孔輸送領域（ＨＴＲ）を修正することである。従来のＯＬＥＤ構造を図１Ａに示すが、そこではＯＬＥＤ１００は、アノード１２０、ＨＴＲ１３１、ＬＥＬ１３４、ＥＴＬ１３８、及びカソード１４０を示す。このデバイスは、導電体１６０を通じて外部で電源１５０に接続される。このデバイスはＨＴＲ中に１つだけＨＴＬを有するが、普通ＬＥＬへの不平衡なキャリア注入のため高い発光効率を生じることはできない。高い発光効率を得るため、ＯＬＥＤ中で１つより多いＨＴＬを使用する試みがなされている。図２Ｂに、先行技術で開示された別の種類のＯＬＥＤを示すが、そこではＯＬＥＤ２００のＨＴＲ１３１は、１つより多いＨＴＬ、すなわちＨＴＬ１、．．．ＨＴＬｎ、（ｎ＞１、整数）を含む。図面では、ＨＴＬ１をＨＴＬ１３１．１として示し、ＨＴＬ２をＨＴＬ１３１．２として示し、ＨＴＬｎをＨＴＬ１３１．ｎとして示す。城田（Ｓｈｉｒｏｔａ）他は、「正孔輸送材料として新しいスターバースト分子、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミンを使用する多層有機電場発光デバイス（“Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｎｏｖｅｌ Ｓｔａｒｂｕｒｓｔ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ，４，４’，４”−Ｔｒｉｓ（３−ＭｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌＰｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）Ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ，ａｓ ａ Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｍａｔｅｒｉａｌ”）、応用物理通信（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、６５、８０７（１９９４）で、二重のＨＴＬを備えるＯＬＥＤは効率と寿命を増大できることを報告している。デバイス中のＨＴＬとして二重のＨＴＬ、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＴＤＡＴＡ）／４，４’−ビス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）ビフェニル（ＴＰＤ）を使用する場合、単一のＴＰＤ層を使用する場合よりも高い効率と長い寿命が達成された。江草（Ｅｇｕｓａ）他は、米国特許第５，３４３，０５０号で、２つより多い正孔輸送層を含むＯＬＥＤ構造を示している。さらに、ＯＬＥＤの発光効率を改善するため、ＨＴＲ中でドープＨＴＬ（またはドープＨＩＬ）が使用されている。例えば、ツォウ（Ｚｈｏｕ）他は、「ｐ型ドープアモルファス正孔注入層を使用する超低動作電圧有機発光ダイオード（“Ｖｅｒｙ−Ｌｏｗ−Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ−Ｖｏｌｔａｇｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ Ｕｓｉｎｇ ａ ｐ−Ｄｏｐｅｄ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ”）」、応用物理通信（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、７８、４１０（２００１）で、アノード及びＨＴＬの両方に接触する、テトラフルオロ−テトラシアノ−キノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）をドープした４，４’，４”−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）トリフェニルアミン（ＴＤＡＴＡ）を備えるＨＴＬを有するＯＬＥＤで、高い輝度効率と低い駆動電圧を達成できることを報告している。

上記の方法を使用して、ＯＬＥＤの発光効率を有効に向上することができる。しかし、多数のＨＴＬ構造は、実質上デバイスの寿命を改善することはできない。その代わり、普通デバイスの寿命を短縮する。図１Ｂ及び図２Ｂは、それぞれ図１Ａ及び図２Ａの概略電子エネルギーバンド図である。周知のように、最も一般的に使用されるアノードである、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）は、何らかの適切な表面処理によって約５．０ｅＶの仕事関数を有することができ、ＴＰＤ層は、約５．６ｅＶのイオン化電位（Ｉｐ）を有する。ＯＬＥＤ中のＩＴＯに隣接するＨＴＬとして単一のＴＰＤ層を使用する場合、単一のＴＰＤ層は、ＩＴＯ／ＴＰＤの境界面での正孔注入のため０．６ｅＶより高いエネルギー障壁を発生し、この高いエネルギー障壁は動作中境界面の損傷を速めるので、結果として動作寿命が短くなる。城田の論文では、ＩＴＯ及びＴＰＤ層の間の別のＨＴＬとしてｍ−ＴＤＡＴＡ層を使用する。ｍ−ＴＤＡＴＡ層は約５．１ｅＶのＩｐを有するので、ＩＴＯ／ｍ−ＴＤＡＴＡの境界面で約０．１ｅＶのエネルギー障壁を形成する。この低い正孔注入障壁は、動作中容易には境界面の損傷を発生しない。従って、二重のＨＴＬとしてｍ−ＴＤＡＴＡ／ＴＰＤ層を使用するＯＬＥＤのブライトネス半減寿命は、初期輝度が３００ｃｄ／ｍ²の場合１５０時間から３００時間に増大する。その上、ｍ−ＴＤＡＴＡ／ＴＰＤの境界面で、約０．５ｅＶの別のエネルギー障壁が形成される。この障壁は正孔を蓄積しＬＥＬへの正孔の輸送を減速し、その結果高い発光効率を生じるが、この障壁はデバイスの寿命のさらなる改善を制限することにもなる。単一のＨＴＬとしてのＮ，Ｎ’−ビス（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（ＮＰＢ）層と、ＥＴＬとしてのトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ）層とを有する従来のＯＬＥＤは普通、初期輝度が３００ｃｄ／ｍ²の場合５，０００時間より長いブライトネス半減寿命を有する。この寿命の大きな増大は、主としてＮＰＢが約５．４ｅＶのＩｐを有し、ＩＴＯ／ＴＰＤと比較してＩＴＯ／ＮＰＢの境界面で低いエネルギー障壁を形成するという事実によると共に、ＮＰＢのガラス転移温度がＴＰＤより高いことによる。ＮＰＢ ＨＴＬを二重のＨＴＬによって置き換える場合、デバイスの寿命は実際に減少することがある。ＯＬＥＤ中で２つより多いＨＴＬを使用し、正孔注入障壁がＨＴＲ中の各境界面での境界面損傷を減少させる十分に低いものでないならば、ＯＬＥＤの寿命は改善されないことがある。その上、Ｆ４−ＴＣＮＱはホスト層中では熱的に安定ではなく、ホスト層からＬＥＬ中に拡散して輝度を消滅させ、デバイスの寿命を短縮することがある。さらに、多数のＨＴＬまたはドープＨＴＬ（またはドープＨＩＬ）の製造には気化チャンバ内でより多くの材料源が必要であり、特に２つより多いＨＴＬを製造する場合必要なデバイス製造時間が長くなる。

従って、本発明の目的は、ＯＬＥＤの発光効率を改善することである。

本発明の別の目的は、ＯＬＥＤの層構造を単純化することである。

本発明のまた別の目的は、ＯＬＥＤの製造のために必要な材料源の数を減らすことである。

これらの目的は、有機電場発光デバイスであって、
ａ）アノードと、
ｂ）アノードの上に配置され、少なくとも１つの正孔輸送材料を含む正孔輸送領域と、
ｃ）正孔輸送領域内に配置され、元素の周期律表の第４族〜第１６族から選択された少なくとも１つの金属を含み、該選択された金属が４．０ｅＶより高い仕事関数を有する金属副層と、
ｄ）正孔輸送領域に接触して形成され、正孔−電子の再結合に応答して光を生じる発光層と、
ｅ）発光層の上に配置された電子輸送層と、
ｆ）電子輸送層の上に配置されたカソードとを備える有機電場発光デバイスによって達成される。

本発明は、ＨＴＲ中の金属副層を利用し、その際金属副層は、４．０ｅＶより高い仕事関数を有する金属を含む。この配置によって、ＯＬＥＤは、動作寿命を損なうことなく、従来のＯＬＥＤと比較して高い発光効率を有することができる。また、このＯＬＥＤを製造するのに必要な材料源は、多層ＨＴＬを有するＯＬＥＤを製造する場合より少ない。また、この金属副層は、デバイス中の金属拡散の問題を発生しないことも予想外に判明している。

層の厚さといったデバイスの特徴的な寸法はマイクロメータ未満のものが多いため、図１Ａ〜図３Ｂの図面の縮尺は寸法精度より視覚化の容易さを考慮したものになっている。

図３は、本発明に係るＯＬＥＤ３００を示す。ＯＬＥＤ３００はアノード１２０とカソード１４０とを有し、その少なくとも１つは透明である。アノード１２０とカソード１４０との間には少なくともＨＴＲ１３１、ＬＥＬ１３４、及びＥＴＬ１３８が配置され、その際ＨＴＲ１３１は、少なくとも金属副層３３２、ＨＴＬ１３１．１（ＨＴＬ１）、及びＨＴＬ１３１．２（ＨＴＬ２）を含む。このデバイスは導電体１６０を通じて外部で電源１５０に接続される。

正孔輸送領域中の金属副層
上記のように、多層ＨＴＬまたはドープＨＴＬ（またはドープＨＩＬ）は実質上発光効率を改善することができるが、デバイス寿命を劣化させることがある。しかし、ＨＴＲ内に高仕事関数金属（高仕事関数とは、仕事関数が４．０ｅＶより高いことを意味する）の単一層を挿入することによって、安定動作を損なうことなく発光効率を改善できることが判明した。金属をＨＴＬ上に蒸着する場合、有機層と金属層との両方で電荷移動が発生することがあると考える。この電荷移動の結果、表面領域上の有機層の（真空エネルギーレベルから離れる）Ｉｐのダウンシフトが生じる。次のＨＴＬを表面上の金属層の単一層を有する以前のＨＴＬの上部に蒸着すると、それに応じて２つのＨＴＬの間に正孔注入障壁が形成される。この正孔注入障壁の高さは、２つのＨＴＬの間の金属の仕事関数と、ＨＴＬ中の有機材料の電子構造とに応じて、１ｅＶを越える値から０．１ｅＶ未満の値の範囲内をとりうる。高仕事関数金属の単一層を２つのＨＴＬの間に蒸着すると、０．４ｅＶ未満の障壁高さの正孔注入障壁を形成することができる。同じ正孔輸送材料を有する２つのＨＴＬの間に０．４ｅＶ未満の正孔注入障壁を形成することによって、デバイスの安定動作を損なうことなく、正孔注入を減速し発光効率を増大することができる。図３Ｂに、図３ＡのＨＴＲ中に金属副層を有するＯＬＥＤの対応する電子エネルギーバンド図を示す。

正孔輸送領域内に配置されたこの金属副層は、元素の周期表の４族〜１６族から選択される少なくとも１つの金属を含み、選択される金属は４．０ｅＶより高い仕事関数を有する。金属副層は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、ＡｕまたはＰｂを含む少なくとも１つの金属を含む。好適には、金属副層は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＰｔまたはＡｕを含む少なくとも１つの金属を含む。さらに好適には、金属副層は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、またはＡｕから選択される金属の１つを含む。製造の観点から、材料源の数を減らし製造工程を単純化するため、金属副層は、ＯＬＥＤ中の電極を形成するため通常使用される高仕事関数金属を使用して形成してもよい。例えば、蒸着チャンバ内にＬｉＦ／Ａｌカソードを形成するために使用するＡｌ源が存在するならば、Ａｌ金属を使用してＨＴＲ中に金属副層を形成してもよく、蒸着チャンバ内にＭｇ：Ａｇ合金カソードを形成するために使用するＡｇ源が存在するならば、Ａｇ金属を使用してＨＴＲ中に金属副層を形成してもよい。

この金属副層は厚さ１０ｎｍ未満でよい。好適には、これは１ｎｍ未満でよい。実際には、金属副層は０．０５ｎｍ程度の薄いものでも有用である。金属副層と発光層との間の距離は２ｎｍ〜３０ｎｍの範囲内である。好適には、この距離は５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内である。別言すれば、第２のＨＴＬの厚さは２ｎｍ〜３０ｎｍの範囲内であり、好適には、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内である。

金属副層は２つのＨＴＬの間に挿入し、その際各ＨＴＬは、芳香族第三級アミンから選択されるか、または多環式芳香族化合物から選択される少なくとも１つの正孔輸送材料を含む。好適には、各ＨＴＬは、ＮＰＢ、またはＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（ナフサ−２−イル）−ベンジジン（ＴＮＢ）から選択される正孔輸送材料を含む。製造の観点から、金属副層は２つのＨＴＬの間に挿入され、その際２つのＨＴＬは同じ正孔輸送材料を含む。

基板
本発明のＯＬＥＤは通常支持基板の上に提供され、そこではカソードまたはアノードの何れが基板に接触してもよい。基板に接触する電極を従来ボトム電極と呼ぶ。従来、ボトム電極はアノードであるが、本発明はその構成に制限されない。基板は、光放射の目指す方向に応じて光透過性または不透明の何れかでよい。光透過特性は、基板を通じてＥＬ放射を見るため望ましい。透明なガラスまたはプラスチックは一般にこうした場合に利用する。トップ電極を通じてＥＬ放射を見る適用業務の場合、ボトム支持体の透過特性は重要でないので、光透過性、光吸収性または光反射性でよい。この場合使用する電極は、ガラス、プラスチック、半導体材料、シリコン、セラミックス、及び回路基板材料を含むが、これらに制限されない。もちろん、こうしたデバイス構成では、光透過性トップ電極を提供することが必要である。

アノード
ＥＬ放射をアノード１２０を通じて見る場合、アノードは対象放射に対して透明または実質上透明であるべきである。本発明で使用する一般的な透明アノード材料はインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）及びスズ酸化物であるが、アルミニウムまたはインジウムでドープした亜鉛酸化物、マグネシウム−インジウム酸化物、及びニッケル−タングステン酸化物を含むがこれらに制限されない他の金属酸化物も使用できる。こうした酸化物に加えて、窒化ガリウムのような金属窒化物、セレン化亜鉛のような金属セレン化物、及び硫化亜鉛のような金属硫化物をアノードとして使用してもよい。ＥＬ放射をカソード電極だけを通じて見る適用業務では、アノードの透過特性は重要でないので、透明、不透明または反射性であるかにかかわらず、任意の導電性材料を使用してよい。この適用業務のための導体の例は、金、イリジウム、モリブデン、パラジウム、及びプラチナを含むが、これらに制限されない。透過性または他の、通常のアノード材料は、４．０ｅＶより高いエネルギーで機能する用途を有する。望ましいアノード材料は一般に、気化、スパッタリング、化学蒸着、または電気化学手段といった何らかの適切な手段によって蒸着する。アノードは周知のフォトリソグラフィ処理を使用してパターン化してもよい。必要に応じて、他の層を蒸着する前にアノードを研磨し、表面粗度を減らして電気的短絡を最小化し又は反射率を向上してもよい。

正孔輸送層（ＨＴＬ）
ＨＴＲ１３１中には少なくとも２つのＨＴＬが存在する。好適には、２つのＨＴＬは同じ正孔輸送材料を含む。各ＨＴＬは、芳香族第三級アミンのような少なくとも１つの正孔輸送化合物を含むが、ここで芳香族第三級アミンとは、少なくとも１つが芳香環の要素である炭素原子にだけ結合する少なくとも１つの三価窒素原子を含む化合物であると理解されている。１つの形態では、芳香族第三級アミンは、モノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリールアミン、またはポリマーアリールアミンといったアリールアミンでもよい。モノマートリアリールアミンの例は、米国特許第３，１８０，７３０号で、クリュプフェル（Ｋｌｕｐｆｅｌ）他によって例示されている。１つかそれ以上のビニル基によって置換され、かつ／または少なくとも１つの活性水素を含む基を備える他の適切なトリアリールアミンは、米国特許３，５６７，４５０号及び第３，６５８，５２０号でブラントリー（Ｂｒａｎｔｌｙ）他によって開示されている。

芳香族第三級アミンのさらに好適な種類は、米国特許第４，７２０，４３２号及び第５，０６１，５６９号で開示されているような少なくとも２つの芳香族第三級アミンモイエティを含むものである。ＨＴＬは単一の芳香族第三級アミン化合物またはその混合物から形成してもよい。有用な芳香族第三級アミンの例は以下である。
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
４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クアドリフェニル
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−ｐ−トリル−４−４’−ジアミノビフェニル
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−１−ナフチル−４，４’−ジアミノビフェニル
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−２−ナフチル−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−（２−ナフチル）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−テルフェニル
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−アンスリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４”−ビス［Ｎ−（１−アンスリル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ｐ−テルフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−フェナンスリル）−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−ナフタセニル）−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−コロレニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
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
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（２−ナフチル）−４−４”−ジアミノ−ｐ−テルフェニル
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）アミン］フルオレン
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’，４”−トリス［（３−メチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアニン

有用な正孔輸送材料の別の種類は、欧州特許第１ ００９ ０４１号に記載の多環式芳香族化合物を含む。オリゴマー材料を含む、２つより多いアミン基を有する第三級芳香族アミンを使用してもよい。さらに、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、及びＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとも呼ばれるポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホネート）のような共重合体といったポリマー正孔輸送材料を使用してもよい。

発光層（ＬＥＬ）
米国特許第４，７６９，２９２号及び第５，９３５，７２１号にさらに十分に記載されているように、ＯＬＥＤ３００中のＬＥＬ１３４は、この領域での電子−正孔の再結合の結果として電場発光が生じる発光または蛍光材料を含む。ＬＥＬは単一の材料から構成してよいが、より一般的には、光放射が主としてドーパントから生じ任意の色でよい、ゲスト化合物（単数または複数）でドープしたホスト材料からなる。ＬＥＬ中のホスト材料は、電子輸送材料、正孔輸送材料、または正孔−電子の再結合をサポートする別の材料または材料の組み合わせでもよい。ドーパントは普通高蛍光性染料から選択するが、例えば、国際公開第９８／５５５６１号、第００／１８８５１号、第００／５７６７６号、及び第００／７０６５５号に記載のような遷移金属複合体のような燐光材料も有用である。通常、ホスト材料中に０．０１〜１０重量％のドーパントをコーティングする。例えばポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ＰＰＶのようなポリフルオレン及びポリビニルアリーレンといったポリマー材料をホスト材料として使用してもよい。この場合、分子の小さいドーパントをポリマーのホスト中に分子分散してもよく、また少ない方の成分をホストのポリマー中に共重合することによってドーパントを追加してもよい。

ドーパントとして染料を選択するための重要な関係は電子エネルギーバンドギャップの比較である。ホストからドーパント分子への効率的なエネルギー移動のためには、必要な条件は、ドーパントのバンドギャップがホスト材料のバンドギャップより小さいことである。また、燐光発光体の場合、ホストのトリプレットエネルギーレベルがホストからドーパントへのエネルギー移動を可能にするよう十分に高いことも重要である。

使用できることが知られているホスト及び発光分子は、米国特許第４，７６８，２９２号、第５，１４１，６７１号、第５，１５０，００６号、第５，１５１，６２９号、第５，４０５，７０９号、第５，４８４，９２２号、第５，５９３，７８８号、第５，６４５，９４８号、第５，６８３，８２３号、第５，７５５，９９９号、第５，９２８，８０２号、第５，９３５，７２０号、第５，０３５，７２１号、及び第６，０２０，０７８号で開示されたものを含むが、これらに制限されない。

８−ヒドロキシキノリン（オキシン）及び同様の誘導体の金属複合体は、電場発光をサポートできる有用なホスト化合物の１つの種類を構成する。有用なキレート化オキシノイド化合物の例は以下である。
ＣＯ−１：アルミニウムトリスオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）］
ＣＯ−２：マグネシウムビスオキシン［別名、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム（ＩＩ）］
ＣＯ−３：ビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト］亜鉛（ＩＩ）
ＣＯ−４：ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）−μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）
ＣＯ−５：インジウムトリスオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）インジウム］
ＣＯ−６：アルミニウムトリス（５−メチルオキシン）［別名、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）］
ＣＯ−７：リチウムオキシン［別名、（８−キノリノラト）リチウム（Ｉ）］
ＣＯ−８：ガリウムオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）ガリウム（ＩＩＩ）］
ＣＯ−９：ジルコニウムオキシン［別名、テトラ（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）］

他の種類の有用なホスト材料は、２−（１，１−ジメチエチル）−９，１０−ビス（２−ナフタレニル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）、及び米国特許第５，９３５，７２１号に記載の誘導体といったアントラセンの誘導体、米国特許第５，１２１，０２９号に記載のジスチリルアリーレン誘導体、例えば２，２’，２”−（１，３，５−フェニレン）トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンジミダゾール］といったベンザゾール誘導体、及び、例えばビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（Ｂ−Ａｌｑ）といった青色放射キレート化オキノイド化合物を含むが、これらに制限されない。カルバゾール誘導体は燐光発光体のための特に有用なホストである。

有用な蛍光ドーパントは、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ルブレン、クマリン、ローダミン、及びキナクリドン、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウム及びチアピリリウム化合物、フルオレン誘導体、ペリフランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、ビス（アジニル）アミンボロン化合物、ビス（アジニル）メタン化合物及びカルボスチリル化合物の誘導体を含むが、これらに制限されない。

電子輸送層（ＥＴＬ）
本発明のＯＬＥＤ中のＥＴＬを形成する際使用する好適な薄膜形成材料は、一般に８−キノリノールまたは８−ヒドロキシキノリンとも呼ばれる、オキシン自体のキレートを含む金属キレート化オキシノイド化合物である。こうした化合物は電子の注入及び輸送を助け、高いレベルの性能を示し、容易に蒸着して薄膜を形成する。オキノイド化合物の例は以下である。
ＣＯ−１：アルミニウムトリスオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）］
ＣＯ−２：マグネシウムビスオキシン［別名、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム（ＩＩ）］
ＣＯ−３：ビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）
ＣＯ−４：ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）−μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）
ＣＯ−５：インジウムトリスオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）インジウム］
ＣＯ−６：アルミニウムトリス（５−メチルオキシン）［別名、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）］
ＣＯ−７：リチウムオキシン［別名、（８−キノリノラト）リチウム（Ｉ）］
ＣＯ−８：ガリウムオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）ガリウム（ＩＩＩ）］
ＣＯ−９：ジルコニウムオキシン［別名、テトラ（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）］

他の電子輸送材料は、米国特許第４，３５６，４２９号に記載の様々なブタジエン誘導体及び米国特許第４，５３９，５０７号に記載の様々な複素環式蛍光増白剤を含む。ベンザゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、ピリジンチアジアゾール、トリアジン、及び一部のシロール誘導体も有用な電子輸送材料である。

電子注入層（ＥＩＬ）
必ずしも必要ではないが、カソード１４０に接触するＥＩＬを提供するのが有用であることが多い。米国特許第６，０１３，３８４号に記載のように、ＥＩＬは、ＥＴＬへの電子の注入を促進し、導電率を増大する役目を果たすことができ、結果としてＯＬＥＤの駆動電圧を下げることができる。ＥＩＬ中で使用する適切な材料は、強還元剤をドーパントとして有するか、または低仕事関数金属（＜３．０ｅＶ）をドーパントとして有し、ｎ型ドープ有機層を形成する上記のＥＴＬである。ｎ型ドープ有機層とは、層が導電性であり、電荷担体が主として電子であることを意味する。ドーパント材料からホスト材料への電子移動の結果である電荷移動錯体の形成によって導電性が提供される。代替無機電子注入材料もＯＬＥＤ中のＥＩＬを形成するため有用なことがある。無機ＥＩＬは好適には、米国特許第５，６７７，５７２号に記載のような０．５〜１ｎｍのＬｉＦ層といった低仕事関数金属または金属塩を含む。

カソード
光放射をアノードを通じてだけ見る場合、本発明で使用するカソード１４０はほぼあらゆる導電性材料から構成されるものでよい。望ましい材料は下にある有機層との良好な接触を保証する良好な膜形成特性を有し、低電圧での電子の注入を促進し、良好な安定性を有する。有用なカソード材料は低仕事関数金属（＜４．０ｅＶ）または金属合金を含むことが多い。米国特許第４，８８５，２２１号に記載のように、１つの好適なカソード材料はＭｇ：Ａｇ合金から構成され、その際銀の割合は、米国特許第４，８８５，２２１号に記載のように１〜２０％の範囲内である。カソード材料の別の適切な種類は、導電性金属の厚い層で上部を覆った有機層（例えば、ＥＴＬ）に接触する（上記のような）薄い無機ＥＩＬを備える二重層を含む。無機ＥＩＬが好適には低仕事関数金属または金属塩を含む場合、厚い方の覆いとなる層は低仕事関数を有する必要はない。１つのこうしたカソードは、米国特許５，６７７，５７２号に記載のような、ＬｉＦの薄い層にＡｌの厚い層が続くものを含む。他の有用なカソード材料の組み合わせは、米国特許第５，０５９，８６１号、第５，０５９，８６２号、及び第６，１４０，７６３号に記載のものを含むが、これらに制限されない。

光放射をカソードを通じて見る場合、カソードは透明またはほぼ透明でなければならない。こうした適用業務の場合、金属は薄くなければならないか、また透明な導電性酸化物、またはそれらの材料の組み合わせを使用しなければならない。光学的に透明なカソードは、米国特許第４，８８５，２１１号、第５，２４７，１９０号、第５，７０３，４３６号、第５，６０８，２８７号、第５，８３７，３９１号、第５，６７７，５７２号、第５，７７６，６２２号、第５，７７６，６２３号、第５，７１４，８３８号、第５，９６９，４７４号、第５，７３９，５４５号、第５，９８１，３０６号、第６，１３７，２２３号、第６，１４０，７６３号、第６，１７２，４５９号、第６，２７８，２３６号、第６，２８４，３９３号、日本国特許第３，２３４，９６３号、及び欧州特許第１ ０７６ ３６８号にさらに詳細に記載されている。カソード材料は通常熱気化、電子ビーム気化、イオンスパッタリング、または化学蒸着によって蒸着する。必要な場合、スルーマスク蒸着、例えば米国特許第５，２７６，３８０号及び欧州特許第０ ７３２ ８６８号に記載のもののような一体型シャドーマスキング、レーザーアブレーション、及び選択的化学蒸着を含むが、これらに制限されない多くの周知の方法を通じてパターン化を達成してもよい。

代替層
場合によっては、有機ＥＬユニット中のＬＥＬ及びＥＴＬを必要に応じて、発光及び電子輸送の両方をサポートする機能を果たす単一層に一体化してもよく、有機ＥＩＬを、電子注入及び電子輸送の両方をサポートする機能を果たすＥＴＬと呼んでもよい。また、当業技術分野では、放射ドーパントをＨＴＬに追加してもよく、このＨＴＬはホストの役目を果たしてもよいことが知られている。例えば、青色及び黄色の放射材料、シアン及び赤色の放射材料、または赤色、緑色、及び青色の放射材料を結合することによって白色放射ＯＬＥＤを形成するため、多数のドーパントを１つかそれ以上の層に追加してもよい。白色放射デバイスは、例えば、米国特許出願第２００２／００２５４１９Ａ１号、米国特許第５，６８３，８２３号、米国特許第５，５０３，９１０号、第５，４０５，７０９号、第５，２８３，１８２号、欧州特許第１ １８７ ２３５号、及び第１ １８２ ２４４号に記載されている。

当業技術分野で教示されるような電子または正孔阻止層といった追加層を本発明のデバイスで利用してもよい。正孔阻止層は一般に、例えば米国特許出願公開第２００２／００１５８５９Ａ１号の場合のように、燐光発光体デバイスの効率を改善するために使用する。

有機層の蒸着
上記で言及した有機材料は熱気化のような気相法を通じて適切に蒸着されるが、膜形成を改善するため、例えば必要に応じてバインダを加えた溶剤のような流体から蒸着してもよい。材料がポリマーである場合、溶剤蒸着は有用であるが、スパッタリングまたはドナーシートからの熱転写といった他の方法を使用してもよい。熱気化によって蒸着される材料は、例えば米国特許第６，２３７，５２９号に記載のようなタンタル材料から構成されることの多い気化「ボート」から気化してもよく、またまずドナーシートにコーティングしてから基板の近くで昇華させてもよい。材料が混合物である層は別個の気化ボートを利用してもよく、また材料を予備混合して単一のボートまたはドナーシートからコーティングしてもよい。フルカラーディスプレイの場合、ＬＥＬの画素化が必要なことがある。このＬＥＬの画素化蒸着は、シャドーマスク、一体型シャドーマスク（米国特許第５，２９４，８７０号）、ドナーシートからの空間的に定義された熱染料転写（米国特許第５，６８８，５５１号、第５，８５１，７０９号、及び第６，０６６，３５７号）、及びインクジェット法（米国特許第６，０６６，３５７号）を使用して達成してもよい。

カプセル化
大部分のＯＬＥＤは湿気または酸素、またはそれらの両方の影響を受けやすいので、一般に、アルミナ、ボーキサイト、硫酸カルシウム、粘土、シリカゲル、ゼオライト、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、硫化物、または金属ハロゲン化物、及び過塩素酸塩といった乾燥剤と共に、窒素またはアルゴンといった不活性雰囲気中に密閉する。カプセル化及び乾燥の方法は、米国特許第６，２２６，８９０号に記載のものを含むが、これらに制限されない。さらに、カプセル化のためのＳｉＯｘ、テフロン（登録商標）、及び交互の無機／ポリマー層といった障壁層も当業技術分野で周知である。

光学的最適化
本発明のＯＬＥＤデバイスは、望ましい場合その特性を向上するため様々な周知の光学作用を利用してもよい。これは、光透過を最大にするため層厚さを最適化すること、誘電体ミラー構造を提供すること、反射性電極を光吸収性電極によって置き換えること、ディスプレイの上に防眩性または反射防止性コーティングを提供すること、ディスプレイの上に偏光媒体を提供すること、またはディスプレイの上に着色、中性、または色変換フィルタを提供することを含む。フィルタ、偏光体、及び防眩性または反射防止性コーティングは特に、カバーの上またはカバーの一部として提供してもよい。

本発明は、大部分のＯＬＥＤ構成で利用してよい。こうした構成は、単一のアノード及びカソードを備える非常に簡単な構造から、画素を形成するアノード及びカソードの直交アレイから構成されるパッシブマトリックスディスプレイ、及び、各画素が独立して制御され、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えるアクティブマトリックスディスプレイといったより複雑なデバイスまでを含む。

本発明及びその利点は、以下の本発明の例及び比較例によってよりよく認識できる。簡潔にするため、形成される材料及び層を以下のように略記する。
ＩＴＯ：インジウム−スズ酸化物：ガラス基板上に透明なアノードを形成する際使用する。
ＣＦｘ：ポリマー化フルオロカーボン層：ＩＴＯの上部に正孔注入層を形成する際使用する。
ＣｕＰｃ：銅フタロシアニン：正孔輸送領域で正孔輸送層（または正孔注入層と呼ぶ）を形成する際使用する。
ＮＰＢ：Ｎ，Ｎ’−ビス（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：正孔輸送層を形成する際使用する。
ＴＰＤ：４，４’−ビス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）ビフェニル：正孔輸送層を形成する際使用する。
Ａｌｑ：トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（ＩＩＩ）：電子輸送層を形成する際、または正孔輸送領域中の有機副層を形成する際使用する。
ＴＢＡＤＮ：２−（１，１−ジメチエチル）−９，１０−ビス（２−ナフタレニル）アントラセン：発光層を形成する際ホスト材料として使用する、また正孔輸送領域中の有機副層を形成する際使用する。
ＴＢＰ：２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン：発光層中のドーパント材料として使用する。
Ｌｉ：リチウム：正孔輸送領域中の金属副層を形成する際使用する、また電子輸送特性を改善するためＥＴＬ中のドーパントとして使用する。
Ａｇ：銀：ＨＴＲ中の金属副層を形成する際またはマグネシウムを備えるカソードを形成する際使用する。
Ｍｇ：Ａｇ：体積比１０：０．５のマグネシウム：銀：カソードを形成する際使用する。

以下の例では、有機層の厚さ及びドーピング濃度は、較正膜厚モニタ（ＩＮＦＩＣＯＮ ＩＣ／５蒸着制御装置）を使用して現場で制御及び測定した。製造した全てのデバイスの電場発光特性は、室温で定電流源（ＫＥＩＴＨＬＥＹ ２４００ ＳｏｕｒｃｅＭｅｔｅｒ）及び光度計（ＰＨＯＴＯ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＳｐｅｃｔｒａＳｃａｎ ＰＲ ６５０）を使用して評価した。色は国際照明委員会（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ，ＣＩＥ）座標を使用して報告することになる。いくつかの有機薄膜のイオン化電位（Ｉｐ）は、紫外光電子分光法システム（ＴＨＥＲＭＯ ＶＧ ＴＨＥＲＭＡＬ ＥＳＣＡＬＡＢ−２５０）での光電子分光法を使用して測定した。安定動作の試験の際、試験対象のいくつかのデバイスは７０℃のオーブン（ＶＷＲ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）内で２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動し、いくつかの他のデバイスは室温条件下で２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動した。

例１（ＯＬＥＤ−比較例）
従来のＯＬＥＤの準備は以下の通りである。透明なＩＴＯ導電層でコーティングした〜１．１ｍｍ厚のガラス基板を市販のガラス洗浄工具を使用して清掃及び乾燥した。ＩＴＯの厚さは約４２ｎｍであり、ＩＴＯのシート抵抗は約６８Ω／スクエアである。次いで、ＩＴＯの表面を酸化性プラズマで処理し、表面をアノードとして調整した。ＲＦプラズマ処理チャンバ内でＣＨＦ₃ガスを分解することによって、１ｎｍ厚のＣＦｘの層を、清掃したＩＴＯの表面にＨＩＬとして蒸着した。そして、基板を真空蒸着チャンバ（ＴＲＯＶＡＴＯ ＭＦＧ．ＩＮＣ）内に移動し、基板の上部に他の全ての層を蒸着した。約１０^-6トールの真空下で加熱したボートから気化することによって、以下の層を以下の順序で蒸着した。
（１）ＨＴＲ、７５ｎｍ厚、ＮＰＢからなる１つのみのＨＴＬを有する。
（２）ＬＥＬ、２０ｎｍ厚、Ａｌｑからなる。
（３）ＥＴＬ、４０ｎｍ厚、同様にＡｌｑからなる。
（４）カソード、約２１０ｎｍ厚、Ｍｇ：Ａｇからなる。

これらの層を蒸着した後、カプセル化のためデバイスを蒸着チャンバからドライボックス（ＶＡＣ Ｖａｃｕｕｍ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙ）内に移動した。完成したデバイス構造をＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（９０）／Ａｌｑ（２０）／Ａｌｑ（４０）／Ｍｇ：Ａｇとして示す。表１に、デバイスを２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で測定した時のデバイスのＥＬ性能、すなわち駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＣＩＥｘ、ＣＩＥｙ、及び７０％輝度残存時間（輝度が初期値の７０％残っている時点の動作時間、これを本発明ではＴ₇₀（７０℃）として示す）を示す。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示す。

例２（比較例）
ＯＬＥＤを、７５ｎｍ厚のＨＴＲが、１つが３７．５ｎｍ厚のＮＰＢ層からなるＨＴＬ１であり、もう１つが３７．５ｎｍ厚のＴＰＤ層からなるＨＴＬ２である２つのＨＴＬによって置き換えられるステップ１以外は例１に記載した方法で構成した。完成したデバイス構造をＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（３７．５）／ＴＰＤ（３７．５）／Ａｌｑ（２０）／Ａｌｑ（４０）／Ｍｇ：Ａｇとして示す。表１に、デバイスを２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で測定した時のデバイスのＥＬ性能、すなわち駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＣＩＥｘ、ＣＩＥｙ、及びＴ₇₀（７０℃）を示す。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示す。

例３（比較例）
ＯＬＥＤを、７５ｎｍ厚のＨＴＲが、１つが２５ｎｍのＣｕＰｃ層からなるＨＴＬ１であり、１つが２５ｎｍ厚のＮＰＢ層からなるＨＴＬ２であり、もう１つが２５ｎｍ厚のＴＰＤ層からなるＨＴＬ３である３つのＨＴＬによって置き換えられるステップ１以外は例１に記載した方法で構成した。完成したデバイス構造をＩＴＯ／ＣＦｘ／ＣｕＰｃ（２５）ＮＰＢ（２５）／ＴＰＤ（２５）／Ａｌｑ（２０）／Ａｌｑ（４０）／Ｍｇ：Ａｇとして示す。表１に、デバイスを２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で測定した時のデバイスのＥＬ性能、すなわち駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＣＩＥｘ、ＣＩＥｙ、及びＴ₇₀（７０℃）を示す。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示す。

表１に示すデータから、多層ＨＴＬはＥＬ性能を改善できないことがあるのが分かる。７０℃での７０％輝度残存時間によって示される安定動作は、ＨＴＬの数が増大するに従って低下する。

例４（ＯＬＥＤ−比較例）
ＯＬＥＤを、ＨＴＲの厚さが７５ｎｍから１００ｎｍに変更されるステップ１と、ＬＥＬが２容量％のＴＢＰでドープした２０ｎｍ厚のＴＢＡＤＮによって置き換えられるステップ２以外は例１に記載した方法で構成した。このデバイスは、電気的に駆動されると青色を放射する。完成したデバイス構造をＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（１００）／ＴＢＡＤＮ：ＴＢＰ（２０）／Ａｌｑ（４０）／Ｍｇ：Ａｇとして示す。表２に、デバイスを２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で測定した時のデバイスのＥＬ性能、すなわち駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＣＩＥｘ、ＣＩＥｙ、及びＴ₇₀（７０℃）を示す。正規化輝度と動作時間との関係を図５に示す。

例５（比較例）
ＯＬＥＤを、１００ｎｍ厚のＨＴＲが、１つが５０ｎｍ厚のＮＰＢ層からなるＨＴＬ１であり、１つが２ｎｍ厚のＴＢＤＡＮ層からなる有機副層であり、もう１つが５０ｎｍ厚のＮＰＢ層からなるＨＴＬ２である３つの層によって置き換えられるステップ１以外は例１に記載した方法で構成した。別言すれば、２ｎｍ厚のＴＢＡＤＮ有機副層をＮＰＢ材料からなるＨＴＲ中に挿入した。完成したデバイス構造をＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（５０）／ＴＢＡＤＮ（２）／ＮＰＢ（５０）／ＴＢＡＤＮ：ＴＢＰ（２０）／Ａｌｑ（４０）／Ｍｇ：Ａｇとして示す。表２に、デバイスを２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で測定した時のデバイスのＥＬ性能、すなわち駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＣＩＥｘ、ＣＩＥｙ、及びＴ₇₀（７０℃）を示す。正規化輝度と動作時間との関係を図５に示す。

例６（比較例）
ＯＬＥＤを、１００ｎｍ厚のＨＴＲが、１つが５０ｎｍ厚のＮＰＢ層からなるＨＴＬ１であり、１つが２ｎｍ厚のＡｌｑ層からなる有機副層であり、もう１つが５０ｎｍ厚のＮＰＢ層からなるＨＴＬ２である３つの層によって置き換えられるステップ１以外は例１に記載した方法で構成した。別言すれば、２ｎｍ厚のＡｌｑ有機副層をＮＰＢ材料からなるＨＴＲ中に挿入した。完成したデバイス構造をＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（５０）／Ａｌｑ（２）／ＮＰＢ（５０）／ＴＢＡＤＮ：ＴＢＰ（２０）／Ａｌｑ（４０）／Ｍｇ：Ａｇとして示す。表２に、デバイスを２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で測定した時のデバイスのＥＬ性能、すなわち駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＣＩＥｘ、ＣＩＥｙ、及びＴ₇₀（７０℃）を示す。正規化輝度と動作時間との関係を図５に示す。

表２に示すデータから、有機副層は発光効率を改善できるが、安定動作を大きく損なうことが分かる。

例７（ＯＬＥＤ−比較例）
別の従来のＯＬＥＤを例１に記載の方法で構成した。完成したデバイス構造をＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（７５）／Ａｌｑ（２０）／Ａｌｑ（４０）／Ｍｇ：Ａｇとして示す。表３に、デバイスを２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で測定した時のデバイスのＥＬ性能、すなわち駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＣＩＥｘ、ＣＩＥｙ、及びＴ₉₀（ＲＴ）（室温で試験した９０％輝度残存時間）を示す。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示す。

例８（比較例）
ＯＬＥＤを、７５ｎｍ厚のＨＴＲが、１つが５５ｎｍ厚のＮＰＢ層からなるＨＴＬ１であり、１つが０．０５ｎｍ厚のＬｉからなる金属副層であり、もう１つが２０ｎｍ厚のＮＰＢ層からなるＨＴＬ２である３つの層によって置き換えられるステップ１以外は例１に記載した方法で構成した。別言すれば、０．０５ｎｍ厚のＬｉ副層をＮＰＢ材料からなるＨＴＲ中に挿入した。完成したデバイス構造をＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（５５）／Ｌｉ（０．０５）／ＮＰＢ（２０）／Ａｌｑ（４０）／Ｍｇ：Ａｇとして示す。表３に、デバイスを２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で測定した時のデバイスのＥＬ性能、すなわち駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＣＩＥｘ、ＣＩＥｙ、及びＴ₉₀（ＲＴ）を示す。正規化輝度と動作時間との関係を図６に示す。

例９（発明例）
ＯＬＥＤを、７５ｎｍ厚のＨＴＲが、１つが５５ｎｍ厚のＮＰＢ層からなるＨＴＬ１であり、１つが０．０５ｎｍ厚のＡｇからなる金属副層であり、もう１つが２０ｎｍ厚のＮＰＢ層からなるＨＴＬ２である３つの層によって置き換えられるステップ１以外は例１に記載した方法で構成した。別言すれば、０．０５ｎｍ厚のＡｇ副層をＮＰＢ材料からなるＨＴＲ中に挿入した。完成したデバイス構造をＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（５５）／Ａｇ（０．０５）／ＮＰＢ（２０）／Ａｌｑ（４０）／Ｍｇ：Ａｇとして示す。表３に、デバイスを２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で測定した時のデバイスのＥＬ性能、すなわち駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＣＩＥｘ、ＣＩＥｙ、及びＴ₉₀（ＲＴ）を示す。正規化輝度と動作時間との関係を図６に示す。

表３に示すデータから、金属副層は発光効率を改善できることが分かる。しかし、金属副層が低仕事関数金属からなる場合、安定動作を大きく損なう。高仕事関数金属からなる金属副層は、発光効率を改善しつつ、安定動作を維持できる。

例１０（ＯＬＥＤ−比較例）
ＯＬＥＤを、ＬＥＬの厚さが２０ｎｍから２５ｎｍに変更されるステップ２と、ＥＴＬが、導電率を改善するため１．２容量％のＬｉでドープした３５ｎｍ厚のＡｌｑによって置き換えられるステップ３以外は例７に記載した方法で構成した。完成したデバイス構造をＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（７５）／Ａｌｑ（２５）／Ａｌｑ：Ｌｉ（３５）／Ｍｇ：Ａｇとして示す。表４に、デバイスを２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で測定した時のデバイスのＥＬ性能、すなわち駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＣＩＥｘ、ＣＩＥｙ、及びＴ₉₀（ＲＴ）（室温で試験した９０％輝度残存時間）を示す。正規化輝度と動作時間との関係を図７に示す。

例１１（発明例）
ＯＬＥＤを、７５ｎｍ厚のＨＴＲが、１つが７０ｎｍ厚のＮＰＢ層からなるＨＴＬ１であり、１つが０．０５ｎｍ厚のＡｇからなる金属副層であり、もう１つが５ｎｍ厚のＮＰＢ層からなるＨＴＬ２である３つの層によって置き換えられるステップ１以外は例１０に記載した方法で構成した。完成したデバイス構造をＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（７０）／Ａｇ（０．０５）／ＮＰＢ（５）／Ａｌｑ（２５）／Ａｌｑ：Ｌｉ（３５）／Ｍｇ：Ａｇとして示す。表４に、デバイスを２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で測定した時のデバイスのＥＬ性能、すなわち駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＣＩＥｘ、ＣＩＥｙ、及びＴ₉₀（ＲＴ）を示す。正規化輝度と動作時間との関係を図７に示す。

例１２（発明例）
ＯＬＥＤを、７５ｎｍ厚のＨＴＲが、１つが６５ｎｍ厚のＮＰＢ層からなるＨＴＬ１であり、１つが０．０５ｎｍ厚のＡｇからなる金属副層であり、もう１つが１０ｎｍ厚のＮＰＢ層からなるＨＴＬ２である３つの層によって置き換えられるステップ１以外は例１０に記載した方法で構成した。完成したデバイス構造をＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（６５）／Ａｇ（０．０５）／ＮＰＢ（１０）／Ａｌｑ（４０）／Ｍｇ：Ａｇとして示す。表４に、デバイスを２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で測定した時のデバイスのＥＬ性能、すなわち駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＣＩＥｘ、ＣＩＥｙ、及びＴ₉₀（ＲＴ）を示す。正規化輝度と動作時間との関係を図７に示す。

表４に示すデータと図７の重なり合う安定性曲線から、ＨＴＲ中の高仕事関数金属副層をＬＥＬに近づけて配置すると、金属拡散の問題なしに同じ安定動作を維持しつつ、さらに発光効率を改善できることが分かる。

先行技術のＯＬＥＤの断面図を示す。 図１Ａの先行技術のＯＬＥＤの対応するエネルギーバンド図を示す。 ＨＴＲ中の多層ＨＴＬを有する別の先行技術のＯＬＥＤの断面図を示す。 図２ＡのＨＴＲ中の多層ＨＴＬを有する別の先行技術のＯＬＥＤの対応するエネルギーバンド図を示す。 ＨＴＲ中の金属副層を有する本発明に係るＯＬＥＤの断面図を示す。 図３Ａの構造の対応するエネルギーバンド図を示す。 ＨＴＲ中の多数のＨＴＬを有する先行技術によって製造したＯＬＥＤの安定動作を実証する正規化輝度対動作時間を示すグラフである。 ＨＴＲ内の有機副層を有する先行技術によって製造したＯＬＥＤの安定動作を実証する正規化輝度対動作時間を示すグラフである。 本発明及び先行技術によって製造したＯＬＥＤの安定動作を実証する正規化輝度対動作時間を示すグラフである。 本発明及び先行技術によって製造した他のＯＬＥＤの安定動作を実証する正規化輝度対動作時間を示すグラフである。

符号の説明

１００ ＯＬＥＤ（先行技術）
２００ 多層ＨＴＬを有するＯＬＥＤ（先行技術）
３００ ＯＬＥＤ（本発明）
１２０ アノード
１３１ 正孔輸送領域、ＨＴＲ
１３１．１ 第１の正孔輸送層、ＨＴＬ１
１３１．２ 第２の正孔輸送層、ＨＴＬ２
１３１．ｎ 第ｎの正孔輸送層、ＨＴＬｎ
１３４ 発光層、ＬＥＬ
１３８ 電子輸送層、ＥＴＬ
１４０ カソード
３３２ 金属副層

Claims (11)

1. 有機電場発光デバイスであって、
   ａ）アノードと、
   ｂ）前記アノードの上に配置され、少なくとも１つの正孔輸送材料を含む正孔輸送領域と、
   ｃ）前記正孔輸送領域内に配置され、元素の周期律表の第４族〜第１６族から選択された少なくとも１つの金属を含み、該選択された金属が４．０ｅＶより高い仕事関数を有する金属副層と、
   ｄ）前記正孔輸送領域に接触して形成され、正孔−電子の再結合に応答して光を生じる発光層と、
   ｅ）前記発光層の上に配置された電子輸送層と、
   ｆ）前記電子輸送層の上に配置されたカソードとを備える有機電場発光デバイス。
2. 前記金属副層の厚さが１０ｎｍ未満である、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
3. 前記金属副層の厚さが１ｎｍ未満である、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
4. 前記金属副層と前記発光層との間の距離が２ｎｍ〜３０ｎｍの範囲内である、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
5. 前記金属副層と前記発光層との間の距離が５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内である、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
6. 前記金属副層が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、ＡｕまたはＰｂを含む少なくとも１つの金属を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
7. 前記金属副層が、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＰｔまたはＡｕを含む少なくとも１つの金属を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
8. 前記金属副層が、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、またはＡｕを含む少なくとも１つの金属を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
9. 前記正孔輸送領域が、芳香族第三級アミンを含む少なくとも１つの正孔輸送材料を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
10. 前記正孔輸送領域が、多環式芳香族化合物を含む少なくとも１つの正孔輸送材料を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
11. 前記正孔輸送領域が、ＮＰＢまたはＴＮＢから選択される少なくとも１つの正孔輸送材料を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。

Images