JP2007525023A - 有機電場発光デバイスにおける結晶化抑制材料の使用 - Google Patents

有機電場発光デバイスにおける結晶化抑制材料の使用 Download PDF

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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た正孔輸送層と、正孔輸送層の上に配置され、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を含む。また、デバイスは電子輸送層中に組み込まれた、電子輸送層が動作中結晶化するのを防止する結晶化抑制材料と、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する。より詳しく言うと、本発明は有機ＥＬデバイスにおける有機層の結晶化の抑制に関する。
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。
ＯＬＥＤでは、特にＥＴＬがデバイス中の結晶化を被るものの１つである場合、有機層の結晶化はデバイスの性能にとって有害である。デバイスの動作中、デバイス内部の温度（デバイス温度として定義する）がＯＬＥＤ中の有機層のガラス転移温度（Ｔｇ）より高い場合、有機層の膜構成はアモルファス状態から多結晶構成に変化する。この変化は膜の形態の変化の原因となるだけでなく、イオン化電位（Ｉｐ）及び／または電子エネルギーバンドギャップ（Ｅｇ）の原因となることもある。その結果、電気的短絡が発生することがあり、キャリア注入が劣化することがあり、また輝度効率が低下することがある。従って、高Ｔｇ材料、特に高Ｔｇ電子輸送材料を選択することは、ＯＬＥＤ用途の場合特に必要である。有機材料のＴｇは、示差走査測色法といった技術を使用して得ればよい。
金属キレート化オキシノイド化合物の１つであるトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ）は、タン（Ｔａｎｇ）他が、「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）で開示して以来、ＯＬＥＤにおいて一般に使用される電子輸送材料であった。Ａｌｑは適度に高いＴｇ（約１７２℃）を有する。この特性は、そのＴｇまでのデバイス温度ではＯＬＥＤの動作安定性を向上させる。しかし、Ａｌｑの電子移動度は期待されるほど良好ではない。ＯＬＥＤの電子輸送特性を改善するため、他の金属キレート化オキシノイド化合物、ブタジエン誘導体、複素環式蛍光増白剤、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といったいくつかの他の電子輸送材料の使用を試みる努力がなされている。こうした材料の中では、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）が非常に高い電子移動度を有することが判明している。
その高い電子移動度と適切なエネルギーバンド構造のため、ＯＬＥＤのＥＴＬにおける電子輸送材料としてのＢｐｈｅｎはカソードからＬＥＬに有効に電子を輸送でき、その結果高い発光効率と低い駆動電圧が得られる。残念ながら、Ｂｐｈｅｎは低いＴｇ（約６０℃）を有し、ＯＬＥＤ中の真空蒸着されたアモルファスＢｐｈｅｎ層は、動作中多結晶層に容易に変化することがあり、その結果輝度が突然低下したり駆動電圧が突然増大したりする。その動作寿命はデバイスが７０℃で動作する場合２０時間程度であり、ＯＬＥＤにおけるこの材料の有効性を実質上最小化している。
従って、本発明の目的は、ＯＬＥＤにおけるＴｇの低いＥＴＬの結晶化を抑制することである。
本発明の別の目的は、ＯＬＥＤデバイスにおいて広範な電子輸送材料を実用化することである。
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た正孔輸送層と、
ｃ）正孔輸送層の上に配置され、正孔−電子の再結合に応答して光を生じる発光層と、
ｄ）発光層の上に配置された電子輸送層と、
ｅ）電子輸送層中に組み込まれた、電子輸送層が動作中結晶化するのを防止する結晶化抑制材料と、
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、電子輸送層中の結晶化抑制材料を利用する。電子輸送材料中に結晶化抑制材料を組み込むことによって、その有効性を大幅に改善できることが発見された。この配置によって、ＥＴＬは電子輸送材料のＴｇより高い温度でアモルファス膜構成を維持することができ、ＯＬＥＤのＥＬ性能を改善することができる。
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１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１は、本発明に係るＯＬＥＤ１００の断面図である。ＯＬＥＤ１００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。アノードとカソードとの間には少なくともＨＴＬ１３２、ＬＥＬ１３４、及びＥＴＬ１３８が配置される。このデバイスは導電体１６０を通じて外部で電圧／電流源１５０に接続される。
本発明のデバイスの特徴は、デバイス中のＥＴＬ１３８が電子輸送材料と結晶化抑制材料との両方を含むことである。結晶化抑制材料は、未使用の固体膜のＴｇより高い温度といったある条件で膜の結晶化を防止できるように固体膜に組み込まれた材料として定義する。
周知のように、いくつかの電子輸送材料は非常に良好な電子移動度を有し、場合によってはＯＬＥＤにおいて有用である。しかし、こうした材料は普通低い分子量と小さい分子の大きさを有するためＴｇが低くなる。低Ｔｇ材料を含む固体薄膜は、高い温度、またはある種の電界下、またはある種の環境条件下では、アモルファスから多結晶に容易に変化することがある。膜の熱特性を改善する方法の１つは膜中の材料の分子構造を修正することである。しかし、代替的な方法として、本発明は膜中に結晶化抑制材料を組み込み、その熱特性を改善し、膜構成を安定化する。
結晶化抑制材料として、材料は非常に良好な熱特性を有するべきである。従って、結晶化抑制材料は、７０℃より高いＴｇを有する有機材料から選択する。有機材料は電子輸送材料または正孔輸送材料でよい。好適には、結晶化抑制材料は電子輸送材料であるが、これは熱安定性を改善するだけでなくＥＴＬの同等の電子輸送特性を保持するからである。電子輸送材料に対する結晶化抑制材料の分子比が０．３より大きい場合、結晶化抑制材料のＴｇまでの温度、また場合によっては結晶化抑制材料のＴｇより高い温度でも、結晶化抑制材料は結晶化の過程を有効に停止することができる。実際の蒸着の観点からは、結晶化抑制材料が電子輸送材料である場合、電子輸送層中のその濃度は広い範囲を有してもよい。例えば、濃度は１０体積パーセントから６０体積パーセントまでの範囲でもよい。好適には、電子輸送層中の結晶化抑制材料の濃度は２０〜５０体積パーセントの範囲内である。
結晶化抑制材料は、金属キレート化オキシノイド化合物、アントラセン誘導体、様々なブタジエン誘導体、様々な複素環式蛍光増白剤、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を含むがこれらに制限されない。例えば、結晶化抑制材料は、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ）、２−（１，１−ジメチルエチル）−９，１０−ビス（２−ナフタレニル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）、及び９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）を含む。
結晶化抑制材料は、ＥＴＬ中に組み込まれた後、重大な光吸収の原因になってはならない。従って、結晶化抑制材料は、１．５ｅＶより広い光エネルギーバンドギャップを有する。好適には、結晶化抑制材料は電子輸送材料の光エネルギーバンドギャップより広い光エネルギーバンドギャップを有する。
また、結晶化抑制材料は１００℃より高い融点を有する無機材料から選択してもよい。無機材料は、当該材料がＥＴＬ中に組み込まれた際にＥＴＬ膜の結晶化を防止できるものである限り、任意の金属または金属化合物を含む。この場合、電子輸送材料に対する結晶化抑制材料の分子比は０．３〜５の範囲内である。好適には、電子輸送材料に対する結晶化抑制材料の分子比は０．３〜２の範囲内である。
結晶化抑制材料は、結晶化抑制材料と電子輸送材料との両方を同時に蒸発させることによってＥＴＬ中に組み込むことができる。また、「Ａ」が電子輸送材料の副層を意味し「Ｂ」が結晶化抑制材料の副層を意味する時、望ましいＥＴＬの厚さに達するまでＡ／Ｂ／Ａ／Ｂ／．．．Ａという順序によるなどして電子輸送材料と結晶化抑制材料の副層を交互に形成することによって、結晶化抑制材料をＥＴＬ中に組み込んでもよい。蒸発中または蒸発後、これらの副層の間で相互拡散が起こる。従って、この方法を使用して結晶化抑制材料を実際にＥＴＬ中に組み込むことができる。
本発明のＯＬＥＤは通常支持基板上に提供され、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便宜上ボトム電極と呼ぶ。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又は不透明の何れでもよい。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放射を見る用途の場合、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。この場合使用する基板は、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。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。
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より高い仕事関数を有する。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方法によって蒸着する。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反射率を向上してもよい。
必ずしも必要ではないが、アノード１２０に接触するＨＩＬを提供するのが有用であることが多い。ＨＩＬは、後続の有機層の膜形成特性を改善すると共にＨＴＬへの正孔の注入を促進しＯＬＥＤの駆動電圧を下げる役目を果たすことができる。ＨＩＬ中で使用する適切な材料は、米国特許第４，７２０，４３２号に記載のポルフィリン化合物、米国特許第６，２０８，０７５号に記載のプラズマ蒸着フルオロカーボンポリマー、及び例えばｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−トリス［（３−エチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアミン）のようないくつかの芳香族アミンを含むが、これらに制限されない。有機ＥＬデバイスにおいて有用であると伝えられる代替正孔注入材料は、第ＥＰ ０ ８９１ １２１ Ａ１号及び第ＥＰ １ ０２９ ９０９ Ａ１号に記載されている。
米国特許第６，４２３，４２９Ｂ２号に記載のように、ｐ型ドープ有機層もＨＩＬのため有用である。ｐ型ドープ有機層とは、層が導電性であり、電荷キャリアが主として正孔であることを意味する。ホスト材料からドーパン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。
ＯＬＥＤ中のＨＴＬ１３２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、第ＥＰ 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。
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、ＯＬＥＤ１００中のＬＥＬ１３４は、この領域での電子−正孔対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もよいが、より一般的には、ゲスト化合物（単数または複数）によってドープしたホスト材料を含んでもよく、発光は主としてドーパントから生じ任意の色でよい。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、高度蛍光染料から選択するが、第ＷＯ９８／５５５６１号、第ＷＯ００／１８８５１号、第ＷＯ００／５７６７６号、及び第ＷＯ００／７０６５５号に記載の遷移金属複合体のような燐光性化合物も有用である。通常、０．０１〜１０重量％のドーパントをホスト材料中にコーティングする。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−フェニルフェノラート）アルミニウム（Ｂ−Ａｌｑ）といった青色放射キレート化オキシ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、ペリレン、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。
ＯＬＥＤ１００中のＥＴＬ１３８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。
ＥＴＬ中に結晶化抑制材料が存在するため、材料の選択範囲を拡大することができる。４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）、及びそれらの誘導体といった、Ｔｇが７０℃未満、またさらには５０℃程度の電子輸送材料も、この場合ＥＴＬ中で使用してもよい。２，２’−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジイルビス（４，６−（ｐ−トリル）−１，３，５−トリアジン）（ＴＲＡＺ）といった高いＴｇ（７０℃より高い）を有するＥＴＬ中に結晶化抑制材料を組み込む場合、ＥＴＬの膜形成及び電子輸送特性が改善することもある。
米国特許第６，０１３，３８４号に記載のように、ｎ型ドープ有機層もＥＴＬのため有用である。ｎ型ドープ有機層とは、層が導電性であり、電荷キャリア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。この場合、ＥＴＬは、電子輸送材料、結晶化抑制材料、及びｎ−型ドーパント材料を含む。ｎ−型ドーパント材料は、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、またはＣｓである。
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）に接触する薄い無機ＥＩＬを備える二重層を含む。ここでは、無機ＥＩＬは好適には低仕事関数金属または金属塩を含み、その場合、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。こうした用途の場合、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を使用しなければならないか、またはこうした材料を含む。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ＪＰ３，２３４，９６３号、及び欧州特許第ＥＰ 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ＥＰ 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。
場合によっては、有機ＥＩＬは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ので必要に応じてＥＴＬと呼んでもよく、有機ＨＩＬは正孔注入及び正孔輸送の両方をサポートする機能を果たすので必要に応じてＨＴＬ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、青色及び黄色の発光材料、シアン及び赤色の発光材料、または赤色、緑色、及び青色の発光材料を結合することによって白色発光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。白色発光デバイスは、例えば、米国特許出願公開第２００２／００２５４１９Ａ１号、米国特許第５，６８３，８２３号、第５，５０３，９１０号、第５，４０５，７０９号、第５，２８３，１８２号、欧州特許第ＥＰ １ １８７ ２３５号、及び第ＥＰ 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。
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、シャドウマスク、一体型シャドウマスク（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色素転写（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。
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。
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。
本明細書中で引用した特許及び他の刊行物の全体を引用によって本明細書の記載に援用する。
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：重合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。
ＮＰＢ：Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−ｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン：正孔輸送層を形成する際使用する。
ＴＢＡＤＮ：２−（１，１−ジメチルエチル）−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。
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。
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使用し、また電子輸送層中の結晶化抑制材料として使用する。
Ｂｐｈｅｎ：４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン：電子輸送層を形成する際使用する。
ＴＲＡＺ：２，２’−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジイルビス（４，６−（ｐ−トリル）−１，３，５−トリアジン）：電子輸送層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。動作寿命の試験の際、試験対象のデバイスは７０℃のオーブン（ＶＷＲ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）内で２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で駆動した。
例１（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）ＨＴＬ、９０ｎｍ厚、ＮＰＢを含む。
（２）ＬＥＬ、２０ｎｍ厚、Ａｌｑを含む。
（３）ＥＴＬ、４０ｎｍ厚、やはりＡｌｑを含む。
（４）カソード、約２１０ｎｍ厚、ＭｇＡｇを含む。
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。２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定したデバイスのＥＬ性能を表１に示し、駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＥＬピーク、及びＴ70（７０℃）（７０℃で動作した後輝度が初期値の７０％残っている時点）を記載する。正規化輝度と動作時間との関係を図２に示す。
例２（比較例）
ＯＬＥＤを、４０ｎｍ厚のＡｌｑ ＥＴＬが４０ｎｍ厚のＢｐｈｅｎ ＥＴＬによって置き換えられるステップ（３）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（９０）／Ａｌｑ（２０）／Ｂｐｈｅｎ（４０）／ＭｇＡｇとして示す。２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定したデバイスのＥＬ性能を表１に示し、駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＥＬピーク、及びＴ70（７０℃）を記載する。正規化輝度と動作時間との関係を図２に示す。
例３（発明例）
ＯＬＥＤを、４０ｎｍ厚のＡｌｑ ＥＴＬが、結晶化抑制材料として１０体積％のＡｌｑを含む４０ｎｍ厚のＢｐｈｅｎ ＥＴＬによって置き換えられるステップ（３）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（９０）／Ａｌｑ（２０）／Ｂｐｈｅｎ：Ａｌｑ（１０％）（４０）／ＭｇＡｇとして示す。２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定したデバイスのＥＬ性能を表１に示し、駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＥＬピーク、及びＴ70（７０℃）を記載する。正規化輝度と動作時間との関係を図２に示す。
例４（発明例）
ＯＬＥＤを、４０ｎｍ厚のＡｌｑ ＥＴＬが、結晶化抑制材料として２０体積％のＡｌｑを含む４０ｎｍ厚のＢｐｈｅｎ ＥＴＬによって置き換えられるステップ（３）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（９０）／Ａｌｑ（２０）／Ｂｐｈｅｎ：Ａｌｑ（２０％）（４０）／ＭｇＡｇとして示す。２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定したデバイスのＥＬ性能を表１に示し、駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＥＬピーク、及びＴ70（７０℃）を記載する。正規化輝度と動作時間との関係を図２に示す。
例５（発明例）
ＯＬＥＤを、４０ｎｍ厚のＡｌｑ ＥＴＬが、結晶化抑制材料として３０体積％のＡｌｑを含む４０ｎｍ厚のＢｐｈｅｎ ＥＴＬによって置き換えられるステップ（３）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（９０）／Ａｌｑ（２０）／Ｂｐｈｅｎ：Ａｌｑ（３０％）（４０）／ＭｇＡｇとして示す。２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定したデバイスのＥＬ性能を表１に示し、駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＥＬピーク、及びＴ70（７０℃）を記載する。正規化輝度と動作時間との関係を図２に示す。
Figure 2007525023
表１及び図２の両方に示すデータから、純粋なＢｐｈｅｎ ＥＴＬを含むＯＬＥＤ（例２）は純粋なＡｌｑ ＥＴＬを含むデバイス（例１）より高い発光効率と高い電力効率を有するが、Ｔ70（７０℃）が１時間未満であることから動作安定性は非常に劣っていることが分かる。しかし、Ｂｐｈｅｎ ＥＴＬ中に組み込む結晶化抑制材料としてＡｌｑを使用する場合、Ａｌｑの濃度が増大するに連れてデバイスの動作安定性が改善される。Ｂｐｈｅｎ ＥＴＬ中のＡｌｑの濃度が３０体積％に達する場合（例５）、デバイスの動作安定性は例１のデバイスのものと同等である。その上、例１と比較して、例５のデバイスは低い駆動電圧と高い発光効率を有し、その電力効率は約３０％増大している。
例６（比較例）
青色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）ＨＴＬ、９０ｎｍ厚、ＮＰＢを含む。
（２）ＬＥＬ、２０ｎｍ厚、１．５体積％のＴＢＰでドープしたＴＢＡＤＮを含む。
（３）ＥＴＬ、３５ｎｍ厚、Ａｌｑを含む。
（４）カソード、約２１０ｎｍ厚、ＭｇＡｇを含む。
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）／ＴＢＡＤＮ：ＴＢＰ（１．５％）（２０）／Ａｌｑ（３５）／Ｍｇ：Ａｇとして示す。２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定したデバイスのＥＬ性能を表２に示し、駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＥＬピーク、及びＴ70（７０℃）を記載する。正規化輝度と動作時間との関係を図３に示す。
例７（比較例）
青色ＯＬＥＤを、３５ｎｍ厚のＡｌｑ ＥＴＬが３５ｎｍ厚のＴＲＡＺ ＥＴＬによって置き換えられるステップ（３）以外は例６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（９０）／ＴＢＡＤＮ：ＴＢＰ（１．５％）（２０）／ＴＲＡＺ（３５）／ＭｇＡｇとして示す。２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定したデバイスのＥＬ性能を表２に示し、駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＥＬピーク、及びＴ70（７０℃）を記載する。正規化輝度と動作時間との関係を図３に示す。
例８（発明例）
青色ＯＬＥＤを、３５ｎｍ厚のＡｌｑ ＥＴＬが、結晶化抑制材料として３０体積％のＡｌｑを含む３５ｎｍ厚のＴＲＡＺ ＥＴＬによって置き換えられるステップ（３）以外は例６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（９０）／ＴＢＡＤＮ：ＴＢＰ（１．５％）（２０）／ＴＲＡＺ：Ａｌｑ（３０％）（３５）／ＭｇＡｇとして示す。２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定したデバイスのＥＬ性能を表２に示し、駆動電圧、輝度、発光効率、電力効率、ＥＬピーク、及びＴ70（７０℃）を記載する。正規化輝度と動作時間との関係を図３に示す。
Figure 2007525023
ＴＲＡＺは７０℃より高いＴｇを有するが、ＴＲＡＺをＥＴＬとして利用したＯＬＥＤ（例７）を７０℃で動作させる場合まだ安定性の問題を有している。Ａｌｑ（３０体積％）を結晶化抑制材料としてＴＲＡＺ ＥＴＬに組み込んだ場合（例８）、デバイスの動作安定性はＡｌｑをＥＴＬとして利用したデバイス（例６）と同程度である。例６と比較して、例８のデバイスの電力効率は増大し、駆動電圧は低下している。
電子輸送層中に組み込まれた結晶化抑制材料を有する本発明の断面図を示す。 本発明及び先行技術によって製造されたＯＬＥＤの動作安定性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された他のＯＬＥＤの動作安定性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
１２０ アノード
１３２ 正孔輸送層、ＨＴＬ
１３４ 発光層、ＬＥＬ
１３８ 電子輸送層、ＥＴＬ
１４０ カソード
１５０ 電源
１６０ 導電体

Claims (19)

  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た正孔輸送層と、
    ｃ）前記正孔輸送層の上に配置され、正孔−電子の再結合に応答して光を生じる発光層と、
    ｄ）前記発光層の上に配置された電子輸送層と、
    ｅ）前記電子輸送層中に組み込まれた、前記電子輸送層が動作中結晶化するのを防止する結晶化抑制材料と、
    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. 前記電子輸送層が５０℃より高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
  3. 前記結晶化抑制材料が、７０℃より高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有する有機材料を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
  4. 前記結晶化抑制材料が１．５ｅＶより広い光エネルギーバンドギャップを有する、請求項３に記載の有機電場発光デバイス。
  5. 前記電子輸送層中の前記結晶化抑制材料の濃度が、前記電子輸送層の１０体積パーセント〜６０体積パーセントの範囲内である、請求項３に記載の有機電場発光デバイス。
  6. 前記電子輸送層中の前記結晶化抑制材料の濃度が、前記電子輸送層の２０体積パーセント〜５０体積パーセントの範囲内である、請求項３に記載の有機電場発光デバイス。
  7. 前記結晶化抑制材料が金属キレート化オキシノイド化合物を含む、請求項３に記載の有機電場発光デバイス。
  8. 前記結晶化抑制材料がトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ）を含む、請求項３に記載の有機電場発光デバイス。
  9. 前記結晶化抑制材料がアントラセン誘導体を含む、請求項３に記載の有機電場発光デバイス。
  10. 前記結晶化抑制材料が２−（１，１−ジメチルエチル）−９，１０−ビス（２−ナフタレニル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）または９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）を含む、請求項３に記載の有機電場発光デバイス。
  11. 前記結晶化抑制材料がブタジエン誘導体、複素環式蛍光増白剤、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、及びシロール誘導体を含む、請求項３に記載の有機電場発光デバイス。
  12. 前記結晶化抑制材料が、１００℃より高い融点を有する無機材料を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
  13. 前記電子輸送層中の前記電子輸送材料に対する前記結晶化抑制材料の分子比が０．３〜５の範囲内である、請求項１２に記載の有機電場発光デバイス。
  14. 前記結晶化抑制材料が金属または金属化合物を含む、請求項１２に記載の有機電場発光デバイス。
  15. 前記電子輸送層が４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）、または他のフェナントロリン誘導体を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
  16. 前記電子輸送層が２，２’−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジイルビス（４，６−（ｐ−トリル）−１，３，５−トリアジン）（ＴＲＡＺ）を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
  17. 前記電子輸送層が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、またはＣｓでドープしたホスト電子輸送材料を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
  18. 有機電場発光デバイスを製造する方法であって、
    ａ）アノードと、前記アノードの上に配置された正孔輸送層と、前記正孔輸送層の上に配置され正孔−電子の再結合に応答して光を生じる発光層とを提供するステップと、
    ｂ）前記発光層の上に配置された電子輸送層を提供するステップと、
    ｃ）結晶化抑制材料と前記電子輸送材料との両方を同時蒸着することによって、前記電子輸送層中に組み込まれた、前記電子輸送層が動作中結晶化するのを防止する前記結晶化抑制材料を提供するステップと、
    ｄ）前記電子輸送層の上に配置されたカソードを提供するステップとを含む方法。
  19. ａ）アノードと、前記アノードの上に配置された正孔輸送層と、前記正孔輸送層の上に配置され正孔−電子の再結合に応答して光を生じる発光層とを提供するステップと、
    ｂ）前記発光層の上に配置された電子輸送層と、前記電子輸送層中に組み込まれた、前記電子輸送層が動作中結晶化するのを防止する結晶化抑制材料とを提供するステップであって、前記電子輸送層が電子輸送材料と結晶化抑制材料との交互の層を形成することによって形成され、その際前記結晶化抑制材料が前記電子輸送材料中に拡散するステップと、
    ｃ）前記電子輸送層の上に配置されたカソードを提供するステップとを含む方法。
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