JP2007529868A - 安定性が改善された有機発光デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
このような複雑さを導入することなしに効率を高めるためのアプローチは、反射性電極を含むデバイスの構造にマイクロキャビティの構成を施すことである。Sony Corporation(欧州特許出願公開第1 154 676号明細書)は、任意の緩衝/正孔注入層(HIL)との関連において、光反射性材料、例えばPt、Au、Cr、W、又はおそらくは他の高仕事関数材料から形成されたアノードを開示している。Sonyはまた、反射層上に形成された透明の導電性膜、例えばITOから成るアノードを報告した(欧州特許出願公開第1 102 317号明細書)。上側電極は、光が出現する際に通るカソードとして役立つMgAg又はAl:Li合金の半透明反射層であった。Lu他が報告した上側発光型高効率OLEDは、アノード構造、燐光放出層、Ir(ppy)3、及び半透明化合物カソードにおいて反射性金属を使用した(“High-efficiency top-emitting organic light-emitting devices”, M.-H. Lu, M. S. Weaver, T. X. Zhou, M. Rothman, R. C. Kwong, M. Hack,及びJ. J. Brown, Appl. Phys. Lett. 81, 3921 (2002))。Riel他が示した高効率上側エミッターも、Ir(ppy)3発光層、高仕事関数金属アノード、及び半透明カソードを使用し、そしてさらに、改善された光カップリングのために、半透明化合物カソード上にZnSe層を採用する(“Phosphorescent top-emitting organic light-emitting devices with improved light outcoupling”, H. Riel, S. Karg, T. Beierlein, B. Rushtaller,及びW. Rieb, Appl. Phys. Lett. 82, 466 (2003))。これらの上側エミッターは、同等の下側発光型非マイクロキャビティ・デバイスよりも高い効率を実証した。Raychaudhuri他が報告した上側及び下側発光型マイクロキャビティ・デバイスは、最適化された底部発光型非マイクロキャビティ・デバイスの2倍の効率を有する(“Performance enhancement of bottom- and top-emitting organic light-emitting devices using microcavity structure”, P. K. Raychaudhuri*, J. K. Madathil, Joel D. Shore及びSteven A. Van Slyke, Procceedings of the 23rd International Display Research Conference, Phoenix, Arizona, 2003年9月16〜18日、第10頁)。
2 Σ(nidi)/λ - (Φ1 + Φ2)/360° = m
によって表され、上記式中、m = 0, 1, 2,..., λは、厚さdi及び屈折率niの層から成るキャビティから出現する光のピーク波長であり、そしてΦ1及びΦ2は、2つの反射性電極から反射したときの、光の位相シフト度である。量nidiは材料中の「光路長」と従来呼ばれ、従ってΣ(nidi)は、マイクロキャビティ内の総光路長である。マイクロキャビティの光路長が一定である場合、この発光の強度(及びさほどの程度ではないがその波長)も、キャビティ内部の発光ゾーンの位置によって影響される。カソードとHTL/ETL界面との間に妥当な距離が選択されている場合には、HTL厚を変化させることにより、マイクロキャビティの光路長を変化させることができる。最大輝度はHTL厚に対応して発生するので、マイクロキャビティの共振波長は、特定のドーパント-ホスト材料の固有の発光スペクトル内のピークと良好に整合される。最初の最大値は、m=0に相当するHTL厚で発生し、そして後続の最大値は、m=1, 2などに相当するHTL厚で発生する。
(a)金属もしくは合金又はその両方を含む反射性且つ導電性の二層アノードと、
(b)該反射性且つ導電性の二層アノード上に形成された正孔注入構造体と、
(c)該正孔注入構造体上に形成された1つ以上の有機層とを含み、
(d)該反射性且つ導電性の二層アノードが、駆動電圧の安定性を改善するように構成されていること
を特徴とするOLEDデバイスにおいて達成される。
Ar、Ar1、Ar2及びAr3は独立して、フェニル、ビフェニル、及びナフチル部分から選択され;
Lは二価ナフチレン部分又はdnであり;
dはフェニレン部分であり;
nは整数1〜4であり;そして
Ar、Ar1、Ar2及びAr3のうちの1つ以上は、ナフチル部分である。
選択された有用な(縮合芳香環を含む)芳香族第三アミンは下記の通りである:
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(NPB)
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
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-(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
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
従来技術の上側発光型デバイスOLED 1A、及び本発明の上側発光型デバイスOLED 1Bを同じ作業の流れにおいて形成した。従来技術のデバイスは、60 nm厚の純Agアノードを有するガラス基板上で製作したのに対して、本発明のOLEDは二層アノードである。二層アノードは、60 nm厚の純Agベース層と、6 nm厚のAg Mo合金スキン層とを含んだ。スキン層内のMo濃度は20容積%である。基板のそれぞれに、共通のCFx HIL、NPB HTL、Alq EML/ETL、及び半透明の上側カソードを設けた。カソードは合金MgAgであり、半透明であり、そして14 nm厚である。カソード層内のAg濃度は10容積%である。OLED構造を、不透明、全反射性及び単層の純Agアノードに基づいて選択し、そして上側発光が最大化されるように最適化した。デバイスは、下記層構造:
OLED 1A:ガラス(1.1 mm)/Ag(60 nm)/CFx(1 nm)/NPB(45 nm)/Alq(60 nm)/MgAg(14 nm)
OLED 1B:ガラス(1.1 mm)/Ag(60 nm)/AgMo(6 nm)/ CFx(1 nm)/ NPB(45 nm)/Alq(60 nm)/MgAg(14 nm)
を有する。
ダイオードの層構造及び性能を表2に示す:
従来技術の下側発光型デバイスOLED 2A、及び本発明の下側発光型デバイスOLED 2Bを同じコーティング作業の流れにおいて形成した。従来技術のOLEDは、半透明で20 nm厚の純Agアノードを有するガラス基板上で製作したのに対して、本発明のOLEDは二層アノードである。二層アノードは、15 nm厚の純Agベース層と、6 nm厚のAgMo合金スキン層とを含んだ。スキン層内のMo濃度は20容積%である。基板のそれぞれに、共通のCFx HIL、NPB HTL、Alq EML/ETL、及び全反射性の上側カソードを設けた。カソードは合金MgAgであり、不透明であり、そして220 nm厚である。カソード層内のAg濃度は10容積%である。OLED構造を、半透明、反射性及び単層の純Agアノードに基づいて選択し、そして下側発光が最大化されるように最適化した。デバイスは、下記層構造:
OLED 2A:ガラス(1.1 mm)/Ag(20 nm)/CFx(1 nm)/NPB(45 nm)/Alq(60 nm)/MgAg(220 nm)
OLED 2B:ガラス(1.1 mm)/Ag(15 nm)/AgMo(6 nm)/ CFx(1 nm)/ NPB(45 nm)/Alq(60 nm)/MgAg(220 nm)
を有する。
ダイオードの層構造及び性能を表3に示す:
従来技術の下側発光型デバイスOLED 3A、及び本発明の上側発光型デバイスOLED 3Bを同じコーティング作業の流れにおいて形成した。従来技術のOLEDは、半透明で20 nm厚の純Agアノードを有するガラス基板上で製作したのに対して、本発明のOLEDは二層アノードである。本発明のOLEDの二層アノードは、不透明であり、そして75 nm厚の純Agベース層と、10 nm厚のAgMo合金スキン層とを含んだ。スキン層内のMo濃度は50容積%である。基板のそれぞれに、共通のMoOx HIL、NPB HTL、及びAlq EML/ETLを設けた。従来のデバイス3Aのためのカソードは、全反射性LiF/Al層であり、100 nm厚である。デバイス3Bのカソードは、半透明で14 nm厚の合金MgAgである。カソード層内のAg濃度は10容積%である。デバイスは、下記層構造:
OLED 3A:ガラス(1.1 mm)/Ag(20 nm)/MoOx(2 nm)/NPB(200 nm)/Alq(60 nm)/LiF(0.5 nm)/Al(100 nm)
OLED 3B:ガラス(1.1 mm)/Ag(75 nm)/AgMg(10 nm)/ MoOx(2 nm)/ NPB(45 nm)/Alq(60 nm)/LiF(0.5 nm)/MgAg(14 nm)
を有する。
ダイオードの層構造及び性能を表4に示す:
従来技術の上側発光型デバイスOLED 4A、及び本発明の上側発光型デバイスOLED 4Bを同じ作業の流れにおいて形成した。従来技術のデバイスは、80 nm厚の純Agアノードを有するガラス基板上で製作したのに対して、本発明のOLEDは二層アノードである。二層アノードは、80 nm厚の純Agベース層と、5 nm厚のAgAl合金スキン層とを含んだ。スキン層内のAl濃度は50容積%である。基板のそれぞれに、共通のMoOx HIL、NPB HTL、Alq EML/ETL、及び半透明の上側カソードを設けた。カソードは、半透明で15 nm厚のMgとAgとの合金であり、ETLとMgAg層との間に0.5 nmのLiFから成る界面層を有する。カソード層内のAg濃度は10容積%である。OLED構造を、不透明、全反射性及び単層の純Agアノードに基づいて選択し、そして上側発光が最大化されるように最適化した。デバイスは、下記層構造:
OLED 4A:ガラス(1.1 mm)/Ag(80 nm)/MoOx(2 nm)/NPB(45 nm)/Alq(60 nm)/LiF(0.5 nm)/MgAg(15 nm)
OLED 4B:ガラス(1.1 mm)/Ag(80 nm)/AgAl(5 nm)/ MoOx(2 nm)/ NPB(45 nm)/Alq(60 nm)/LiF(0.5 nm)/MgAg(15 nm)
を有する。
ダイオードの層構造及び性能を表5に示す:
従来技術の上側発光型デバイスOLED 5A、及び本発明の上側発光型デバイスOLED 5Bを同じコーティング作業の流れにおいて形成した。従来技術のOLEDは、不透明で80 nm厚の純Agアノードを有するガラス基板上で製作したのに対して、本発明のOLEDは二層アノードである。二層アノードも不透明であり、そして80 nm厚の純Agベース層と、5 nm厚のAgPd合金スキン層とを含んだ。スキン層内のPd濃度は50容積%である。基板のそれぞれに、共通のMoOx HIL、NPB HTL、Alq EML/ETL、及び半透明の上側カソードを設けた。カソードは、半透明で15 nm厚のMgとAgとの合金であり、ETLとMgAg層との間に0.5 nmのLiFから成る界面層を有する。カソード層内のAg濃度は10容積%である。OLED構造を、不透明、全反射性及び単層の純Agアノードに基づいて選択し、そして上側発光が最大化されるように最適化した。デバイスは、下記層構造:
OLED 5A:ガラス(1.1 mm)/Ag(80 nm)/MoOx(2 nm)/NPB(50 nm)/Alq(60 nm)/LiF(0.5 nm)/MgAg(15 nm)
OLED 5B:ガラス(1.1 mm)/Ag(80 nm)/AgPd(5 nm)/ MoOx(2 nm)/ NPB(50 nm)/Alq(60 nm)/LiF(0.5 nm)/MgAg(15 nm)
を有する。
ダイオードの層構造及び性能を表6に示す:
本発明の上側発光型デバイスOLED 6B、及びデバイスOLED 6Cを同じコーティング作業の流れにおいて形成した。これらのOLEDは、金属アノードを有するガラス基板上で製作した。本発明のOLED 6Bの二層アノードは不透明であり、そして75 nm厚の純Agベース層と、10 nm厚のAgZn合金スキン層とを含んだ。スキン層内のZn濃度は50容積%である。OLED 6Cの二層アノードのスキン層は、10 nm厚の純Zn層である。基板のそれぞれに、共通のMoOx HIL、NPB HTL、Alq EML/ETL、及び半透明の上側カソードを設けた。カソードは、半透明で15 nm厚のMgとAgとの合金であり、ETLとMgAg層との間に0.5 nmのLiFから成る界面層を有する。カソード層内のAg濃度は10容積%である。OLED構造を、不透明、全反射性及び単層の純Agアノードに基づいて選択し、そして上側発光が最大化されるように最適化した。デバイスは、下記層構造:
OLED 6B:ガラス(1.1 mm)/Ag(75 nm)/AgZn(10 nm)/MoOx(2 nm)/NPB(45 nm)/Alq(60 nm)/LiF(0.5 nm)/MgAg(15 nm)
OLED 6C:ガラス(1.1 mm)/Ag(75 nm)/Zn(10 nm)/ MoOx(2 nm)/ NPB(45 nm)/Alq(60 nm)/LiF(0.5 nm)/MgAg(15 nm)
を有する。
ダイオードの層構造及び性能を表7に示す:
301 透明又は不透明の基板
302 反射性、不透明且つ導電性のアノード
303 正孔注入層
304 正孔輸送層
305 発光層
306 電子輸送層
307 反射性、半透明且つ導電性のカソード
400 上側発光型有機発光ダイオード
4021 反射性、不透明且つ導電性のベース層
4022 半透明且つ導電性のスキン層
500 上側発光型有機発光ダイオード
501 透過増強層
600 下側発光型有機発光ダイオード
601 透明の基板
602 反射性、半透明且つ導電性のアノード
603 正孔注入層
604 正孔輸送層
605 発光層
606 電子輸送層
607 反射性、不透明且つ導電性のカソード
700 下側発光型有機発光ダイオード
7021 反射性、半透明且つ導電性のベース層
7022 半透明且つ導電性のスキン層
800 下側発光型有機発光ダイオード
801 透過増強層
Claims (21)
- OLEDデバイスであって、
(a)金属もしくは合金又はその両方を含む反射性且つ導電性の二層アノードと、
(b)該反射性且つ導電性の二層アノード上に形成された正孔注入構造体と、
(c)該正孔注入構造体上に形成された1つ以上の有機層とを含み、
(d)該反射性且つ導電性の二層アノードが、駆動電圧の安定性を改善するように構成されていること
を特徴とするOLEDデバイス。 - 該1つ以上の有機層が発光層及び電子輸送層を含む、請求項1に記載のOLEDデバイス。
- さらに、反射性且つ導電性のカソードを含み、そして該反射性且つ導電性の二層アノードの反射率及び透過率、並びに該1つ以上の有機層及び該カソードの厚さが、光の内部反射を変化させ、これにより発光を改善するように選択されている、請求項1に記載のOLEDデバイス。
- さらに電子輸送層を含み、そして金属もしくは合金又はその両方を含む反射性且つ導電性のカソードが該電子輸送層上に設けられている、請求項3に記載のOLEDデバイス。
- 該反射性且つ導電性の二層アノードが、高反射性金属から成るベース層と、該正孔注入構造体と接触した、該ベース層の合金又は異なる高反射性金属の合金を含む薄い表面層とを含む、請求項1に記載のOLEDデバイス。
- 該高反射性金属が、Ag、Au、Cu、Al、Mg、Zn、Rh、RuもしくはIr又はこれらの組み合わせである、請求項5に記載のOLEDデバイス。
- 該薄い表面層内の該高反射性金属と合金化された金属が、Ag、Au、Cu、Al、Mg、Zn、Rh、Ru、Ir、Pd、Ni、Cr、Pt、Co、TeもしくはMo、又はこれらの組み合わせである、請求項5に記載のOLEDデバイス。
- 該正孔注入構造体が、1つ又は2つ以上の正孔注入層を含む、請求項1に記載のOLEDデバイス。
- 該正孔注入構造体が、CFx、ITO、IZO、Pr2O3、TeO2、CuPc、SiO2、VOx、MoOx、又はこれらの混合物を含む、請求項1に記載のOLEDデバイス。
- 該反射性且つ導電性のカソードが、約4.0 eV以下であるように選択された仕事関数を有する金属又は合金を含む、請求項3に記載のOLEDデバイス。
- 該金属又は合金が、Ag又はAlと、Mg、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はMnとの合金を含む、請求項10に記載のOLEDデバイス。
- 該デバイスが、該反射性且つ導電性の二層アノードを通して光を放出する、請求項1に記載のOLEDデバイス。
- さらに透過性カソードを含み、そして該デバイスは該透過性カソードを通して光を放出する、請求項3に記載のOLEDデバイス。
- 該反射性且つ導電性の二層アノードが半透明である、請求項1に記載のOLEDデバイス。
- 該反射性且つ導電性のカソードが不透明である、請求項3に記載のOLEDデバイス。
- さらに透過増強層を有する透明基板を含み、該透過増強層が、該透明基板と、該反射性、導電性且つ半透明の二層アノードとの間に位置する、請求項14に記載のOLEDデバイス。
- さらに該透過性カソード上に透過増強層を含む、請求項13に記載のOLEDデバイス。
- 該透過増強層が、ITO、MgO、MoOx、SnO2、TiO2、Al2O3、SiO2、ZnO、ZrO2、Alq、NPB、SiN、AlN、TiN、SiC、Al4C3、又はこれらの混合物を含む、請求項16に記載のOLEDデバイス。
- 該透過増強層が、ITO、MgO、MoOx、SnO2、TiO2、Al2O3、SiO2、ZnO、ZrO2、Alq、NPB、SiN、AlN、TiN、SiC、Al4C3、又はこれらの混合物を含む、請求項17に記載のOLEDデバイス。
- 該透過増強層の厚さが20 nm〜150 nmである、請求項16に記載のOLEDデバイス。
- 該透過増強層の厚さが20 nm〜150 nmである、請求項17に記載のOLEDデバイス。
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