JP2019530199A - 有機発光ダイオード及びそれを備えた表示パネルと表示装置、並びに該有機発光ダイオードの製造方法 - Google Patents
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Abstract
本願は、発光層と、前記発光層上に位置し、かつ第１電子輸送材料を含む第１電子輸送層と、前記第１電子輸送層の、前記発光層から遠位側に位置し、かつ正孔除去材料を含む正孔除去層と、前記正孔除去層の、前記第１電子輸送層から遠位側に位置し、かつ第２電子輸送材料を含む第２電子輸送層と、を備え、前記正孔除去材料は、前記第１電子輸送層または前記第２電子輸送層中の過剰な正孔によって生じた励起子を、放射減衰によって基底状態へ遷移させることができる第１発光材料を含む、有機発光ダイオードを開示する。
Description
本発明は、表示技術に関し、より詳細には、有機発光ダイオード及びそれを備えた表示パネルと表示装置、並び該有機発光ダイオードの製造方法に関する。
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は通常、陰極と、陽極と、陰極と陽極との間に配置される発光手段とを含んでいる。ＯＬＥＤは、単一ユニットのＯＬＥＤであってもよいし、タンデム式ＯＬＥＤであってもよい。単一ユニットのＯＬＥＤは、正孔注入層と、正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層とを含む発光手段を１つだけ備える。ＯＬＥＤにおいて、陽極と陰極との間に電界を印加することによって、陰極から電子を発光層に注入するとともに、陽極から正孔を発光層に注入する。その後、電子及び正孔は発光層において再結合し、励起子を発生させる。励起子が基底状態に戻ると、そのエネルギーが光として放出される。
一態様において、本発明は、発光層と、前記発光層上に位置し、かつ第１電子輸送材料を含む第１電子輸送層と、前記第１電子輸送層の、前記発光層から遠位側に位置し、かつ正孔除去材料を含む正孔除去層と、前記正孔除去層の、前記第１電子輸送層から遠位側に位置し、かつ第２電子輸送材料を含む第２電子輸送層と、を備える有機発光ダイオードであって、前記正孔除去材料は、前記第１電子輸送層または前記第２電子輸送層中の過剰な正孔によって生じた励起子を、放射減衰によって基底状態へ遷移させることができる第１発光材料発光材を含む、有機発光ダイオードを提供する。
必要に応じて、前記正孔除去層の厚みは、約１ｎｍ〜約５ｎｍである。
必要に応じて、前記正孔除去材料は、ホスト材料と、発光ゲスト材料とを含む。
必要に応じて、前記発光ゲスト材料の前記ホスト材料に対する比は、約１重量％〜約３重量％である。
必要に応じて、前記有機発光ダイオードは、前記第２電子輸送層の、前記正孔除去層から遠位側に位置し、かつ電子注入材料を含む電子注入層をさらに備え、前記発光層は第２発光材料を含み、前記ホスト材料の最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーレベルは、前記第２発光材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと前記電子注入材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの間にある。
必要に応じて、前記第１電子輸送材料と前記第２電子輸送材料は、異なるＬＵＭＯエネルギーレベルを有する２種類の異なる電子輸送材料であり、前記ホスト材料のＬＵＭＯエネルギーレベルは、前記第１電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと前記第２電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの間にある。
必要に応じて、前記ホスト材料のＬＵＭＯエネルギーレベルは、前記第１電子のＬＵＭＯエネルギーレベルの約７５％〜約１２５％であり、前記ホスト材料のＬＵＭＯエネルギーレベルは、前記第２電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルの約７５％〜約１２５％である。
必要に応じて、前記ホスト材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと前記第１電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、約−０．６ｅV〜約０．６ｅVであり、前記ホスト材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと前記第２電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、約−０．６ｅV〜約０．６ｅVである。
必要に応じて、前記発光層は第２発光材料を含み、前記第１発光材料と前記第２発光材料は、同じ発光材料を含む。
必要に応じて、前記発光層は第２発光材料を含み、前記第１発光材料と前記第２発光材料は、異なる発光材料である。
必要に応じて、前記第２発光材料は青色発光材料であり、前記第１発光材料は緑色燐光発光材料である。
必要に応じて、前記第１発光材料は、燐光発光ゲスト材料である。
必要に応じて、前記第１発光材料は、黄色燐光発光材料である。
必要に応じて、前記第１発光材料は、蛍光発光材料である。
必要に応じて、前記第１発光材料のＬＵＭＯエネルギーレベルは、前記第１電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルの約７５％〜約１２５％であり、前記第１発光材料のＬＵＭＯエネルギーレベルは、前記第２電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルの約７５％〜約１２５％である。
必要に応じて、前記第１発光材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと前記第１電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、約−０．６ｅV〜約０．６ｅVであり、前記第１発光材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと前記第２電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、約−０．６ｅV〜約０．６ｅVである。
必要に応じて、前記第１電子輸送層と前記第２電子輸送層は、同じ電子輸送材料で製造される。
他の一態様において、本発明は、発光層を形成することと、前記発光層上に、第１電子輸送材料を含む第１電子輸送層を形成することと、前記第１電子輸送層の、前記発光層から遠位側に、正孔除去材料を含む正孔除去層を形成することと、前記正孔除去層の、前記第１電子輸送層から遠位側に、第２電子輸送材料を含む第２電子輸送層を形成することと、を含み、前記正孔除去材料は、前記第１電子輸送層または前記第２電子輸送層中の過剰な正孔によって生じた励起子を、放射減衰によって基底状態へ遷移させることができる第１発光材料を含む、有機発光ダイオードの製造方法を提供する。
更に他の一態様において、本発明は、本明細書に記述した有機発光ダイオード、または本明細書に記述した方法により製造された有機発光ダイオードを備えた表示パネルを提供する。
更に他の一態様において、本発明は、本明細書に記述した表示パネルを備えた表示装置を提供する。
下記の図面は、開示された各実施形態に基づいて説明するための例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するためのものではない。
以下、下記の実施形態を参照し、本発明についてさらに具体的に説明する。なお、本明細書に示された幾つかの実施形態に関する下記の記述は、例示及び説明のためのものに過ぎない。網羅的であることや、開示した特定の形式に限定するように意図するものではない。
図１は、従来の有機発光ダイオードの構造及び従来の有機発光ダイオードにおける励起子の無放射減衰経路を示す図である。図１を参照すると、従来のＯＬＥＤは、左から右に向かって、正孔注入層（ＨＩＬ）と、正孔輸送層（ＨＴＬ）と、発光層（ＥＭＬ）と、電子輸送層（ＥＴＬ）と、を備える。該ＯＬＥＤは、電子注入層（ＥＩＬ）と、陰極と、陽極とをさらに備えていてもよい。発光層において、電子は有機材料の伝導帯に注入され、正孔は有機材料の価電子帯に注入される。電子と正孔は、有機材料を横切って拡散し、相互に再結合して励起子を形成する。励起子が放射的に減衰することによって画像表示用の光放射が発生する。幾つかの実施形態において、正孔輸送層によって正孔が再結合サイトに輸送され、電子輸送層によって電子が再結合サイトに輸送される。
図１に示すように、発光層に輸送注入された正孔が、発光層に輸送注入された電子を超過すると、正孔漏れ電流が発生する。正孔漏れ電流は、発光層から電子輸送層に輸送される。過剰な正孔が電子輸送層中の電子と再結合することによって、電子輸送層において励起子が形成される。電子輸送層内の量子効率は極めて低いので、電子輸送層中の励起子は無放射減衰経路により基底状態へ遷移する。無放射減衰プロセスで発生した熱によって、電子輸送層が不安定になり、ＯＬＥＤの寿命が縮むことになる。
したがって、本発明は、有機発光ダイオード、該有機発光ダイオードを備えた表示パネルと表示装置、並びに該有機発光ダイオードの製造方法に注力されたものであり、従来技術の制限や欠陥による１つまたは複数の問題を実質的に解消する。一態様において、本発明は、有機発光ダイオードを提供する。幾つかの実施形態において、本発明の有機発光ダイオードは、発光層と、発光層上に位置し、かつ第１電子輸送材料を含む第１電子輸送層と、第１電子輸送層の、発光層から遠位側に位置し、かつ正孔除去材料を含む正孔除去層と、正孔除去層の、第１電子輸送層から遠位側に位置し、かつ第２電子輸送材料を含む第２電子輸送層と、を備えた有機発光ダイオードを含む。正孔除去材料は、第１または第２電子輸送層中の過剰な正孔によって生じた励起子を、放射減衰によって基底状態へ遷移させることができる材料である。
図２は、幾つかの実施形態における有機発光ダイオードの構造を示す図である。図２を参照すると、有機発光ダイオードは、第１電子輸送層６と、第２電子輸送層８と、第１電子輸送層６と第２電子輸送層８との間に位置する正孔除去層７と、を備える。具体的には、図２に示すように、この実施形態における有機発光ダイオードは、ベース基板１と、ベース基板１上に位置する第１電極層２と、第１電極層２の、ベース基板１から遠位側に位置する正孔注入層３と、正孔注入層３の、第１電極層２から遠位側に位置する正孔輸送層４と、正孔輸送層４の、正孔注入層３から遠位側に位置する発光層５と、発光層５の、正孔輸送層４から遠位側に位置する第１電子輸送層６と、第１電子輸送層６の、発光層５から遠位側に位置する正孔除去層７と、正孔除去層７の、第１電子輸送層６から遠位側に位置する第２電子輸送層８と、第２電子輸送層８の、正孔除去層７から遠位側に位置する電子注入層９と、電子注入層９の、第２電子輸送層８から遠位側に位置する第２電極層１０と、を備える。必要に応じて、第１電極層２は陽極、第２電極層１０は陰極である。
図３は、 幾つかの実施形態における有機発光ダイオードの構造及び該有機発光ダイオードにおける励起子の放射減衰経路を示す図である。図３を参照すると、この実施形態における有機発光ダイオードは、左から右に向かって、正孔注入層（ＨＩＬ）と、正孔輸送層（ＨＴＬ）と、発光層（ＥＭＬ）と、第１電子輸送層（ＥＴＬ１）と、正孔除去層（ＨＳＬ）と、第２電子輸送層（ＥＴＬ２）と、を備える。発光層ＥＭＬに輸送注入された正孔は、発光層ＥＭＬに輸送注入された電子を超過する。過剰な正孔は、発光層ＥＭＬから第１電子輸送層ＥＴＬ１に輸送されて、正孔除去層ＨＳＬにたどり着く。正孔除去層ＨＳＬにおいて過剰な正孔が電子と再結合することによって、正孔除去層ＨＳＬにおいて励起子が形成される。正孔除去層ＨＳＬ中の励起子は、放射減衰経路により基底状態へ遷移する。エネルギーは、無放射減衰によって熱量として放出されるのではなく、放射減衰によって放出されるので、従来の有機発光ダイオードの無放射減衰による電子輸送層ＥＴＬ１とＥＴＬ２の熱劣化が解消される。本発明の有機発光ダイオードによれば、より長い寿命が実現される。
正孔除去層は、各種の適切な正孔除去材料により製造することができる。適切な正孔除去材料としては、蛍光発光材料及び燐光発光材料が挙げられるが、これらに限定されない。必要に応じて、蛍光発光材料は、ホスト材料と、蛍光を発光するためのゲスト材料とを含む。必要に応じて、燐光発光材料は、ホスト材料と、燐光を発光するためのゲスト材料とを含む。
幾つかの実施形態において、正孔除去材料は、燐光発光材料である。必要に応じて、燐光発光材料は、同じ副画素中の発光層から発光した光と同色の光を発光できるものである。例えば、副画素が赤色副画素である場合、燐光発光材料は赤色燐光発光材料とすることができる。副画素が緑色副画素である場合、燐光発光材料は緑色燐光発光材料とすることができる。副画素が青色副画素である場合、燐光発光材料は青色燐光発光材料とすることができる。場合により、燐光発光材料は、同じ副画素における発光層から発光した光と異なる色の光を発光できるものとしてもよい。例えば、副画素が青色副画素である場合、燐光発光材料は、緑色光（例えば薄緑色の光）を発光するものであってもよい。別の例においては、燐光発光材料は、黄光を発光するものであってもよい。黄色燐光発光材料で製造された正孔除去層は、例えば、赤色の副画素、緑色の副画素、及び青色の副画素に用いられる。
幾つかの実施形態において、正孔除去層製造用の発光材料は、ホスト材料と、ゲスト材料とを含む。正孔除去層は、放射減衰経路によって電子輸送層における過剰な正孔による励起子を、基底状態へ遷移させる役割を果たすため、比較的低いドーパント濃度で充分である。必要に応じて、該ドーパント濃度（即ちゲスト材料濃度）は、同じ副画素中の発光層のドーパント濃度よりも低くする。例えば、該ドーパント濃度（即ち正孔除去層中のゲスト材料濃度）は、約１重量％〜約５重量％であってもよく、例えば、約１重量％〜約２重量％、約２重量％〜約３重量％、約３重量％〜約４重量％、約１重量％〜約３重量％、約３重量％〜約５重量％である。
幾つかの実施形態において、正孔除去材料は、蛍光発光材料である。必要に応じて、蛍光発光材料は、同じ副画素における発光層から発光した光と同色の光を発光できるものである。例えば、副画素が赤色副画素である場合、蛍光発光材料は赤色蛍光発光材料とすることができる。副画素が緑色副画素である場合、蛍光発光材料は緑色蛍光発光材料とすることができる。副画素が青色副画素である場合、蛍光発光材料は青色蛍光発光材料とすることができる。場合により、蛍光発光材料は、同じ副画素中の発光層から発光した光と異なる色の光を発光できるものであってもよい。
幾つかの実施形態において、蛍光発光材料は、ホスト材料と、蛍光を発光するゲスト材料とを含む。必要に応じて、ドーパント濃度（即ちゲスト材料濃度）は、同じ副画素中の発光層のドーパント濃度よりも低くする。例えば、ドーパント濃度（即ち正孔除去層中のゲスト材料濃度）は、約１重量％〜約５重量％であってもよく、例えば、約１重量％〜約２重量％、約２重量％〜約３重量％、約３重量％〜約４重量％、約１重量％〜約３重量％、約３重量％〜約５重量％である。
正孔除去材料と電子輸送材料との間で良好なエネルギーレベルマッチングを実現できるように、正孔除去材料を選ぶことができる。具体的には、正孔除去材料の最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーレベルが、電子輸送層中の電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとおおよそマッチするように、正孔除去材料（例えば発光材料および/またはホスト材料）を選ぶことができる。正孔除去材料がホスト材料とゲスト材料とを含む場合、ホスト材料のＬＵＭＯエネルギーレベルが電子輸送層中の電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとおおよそマッチするように、ホスト材料を選ぶことができる。したがって、幾つかの実施形態において、正孔除去材料（例えば発光材料および/またはホスト材料）のＬＵＭＯエネルギーレベルは、発光層のＬＵＭＯエネルギーレベルと電子注入層のＬＵＭＯエネルギーレベルとの間にある。
幾つかの実施形態において、正孔除去材料（例えば正孔除去材料のホスト材料）のＬＵＭＯエネルギーレベルと電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、０．６ｅV以内（例えば、０．５ｅV以内、０．４ｅV以内、０．３ｅV以内、０．２ｅV以内）である。幾つかの実施形態において、正孔除去材料（例えば正孔除去材料のホスト材料）のＬＵＭＯエネルギーレベルは、電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルの約７５％〜約１２５％であり、例えば、電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルの約８０％〜約１２０％、約８５％〜約１１５％、約９０％〜約１１０％、約９５％〜約１０５％、または、約９９％〜約１０１％である。
幾つかの実施形態において、電子輸送材料と正孔除去材料との間で良好なエネルギーレベルマッチングを実現できるように、電子輸送材料（第１電子輸送材料および/または第２電子輸送材料）を選ぶことができる。具体的には、電子輸送材料の最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーレベルが正孔除去材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとおおよそマッチするように、電子輸送材料を選ぶことができる。正孔除去材料がホスト材料とゲスト材料とを含む場合、電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルが正孔除去材料中のホスト材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとおおよそマッチするように、電子輸送材料を選ぶことができる。
例えば、電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルは、典型的には約２．０〜約３．５ｅVである。必要に応じて、比較的低いＬＵＭＯエネルギーレベルを有する電子輸送材料を選ぶことができる。必要に応じて、電子輸送材料は、約２．０ｅV〜約２．５ｅVのＬＵＭＯエネルギーレベルを有する。必要に応じて、電子輸送材料は、約２．５ｅV〜約３．０ｅVのＬＵＭＯエネルギーレベルを有する。必要に応じて、電子輸送材料は、約３．０ｅV〜約３．５ｅVのＬＵＭＯエネルギーレベルを有する。必要に応じて、電子輸送材料と正孔除去材料（例えば正孔除去材料のホスト材料）とは、両者ともに約２．０ｅV〜約２．５ｅVのＬＵＭＯエネルギーレベルを有する。必要に応じて、電子輸送材料と正孔除去材料（例えば正孔除去材料のホスト材料）とは、両者ともに約２．５ｅV〜約３．０ｅVのＬＵＭＯエネルギーレベルを有する。必要に応じて、電子輸送材料と正孔除去材料（例えば正孔除去材料のホスト材料）とは、両者ともに約３．０ｅV〜約３．５ｅVのＬＵＭＯエネルギーレベルを有する。
幾つかの実施形態において、第１電子輸送層と第２電子輸送層は、同じ電子輸送材料で製造されている。必要に応じて、正孔除去材料（例えば正孔除去材料のホスト材料）のＬＵＭＯエネルギーレベルと該同じ電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、０．６ｅV以内（例えば、０．５ｅV以内、０．４ｅV以内、０．３ｅV以内、０．２ｅV以内）である。必要に応じて、正孔除去材料（例えば正孔除去材料のホスト材料）のＬＵＭＯエネルギーレベルは、該同じ電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルの約７５％〜約１２５％であり、例えば、該同じ電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルの約８０％〜約１２０％、約８５％〜約１１５％、約９０％〜約１１０％、約９５％〜約１０５％、または、約９９％〜約１０１％である。
幾つかの実施形態において、第１電子輸送層と第２電子輸送層は、異なる電子輸送材料で製造されている。例えば、第１電子輸送層は、第１電子輸送材料で製造され、第２電子輸送層は、第２電子輸送材料で製造されている。必要に応じて、正孔除去材料（例えば正孔除去材料のホスト材料）のＬＵＭＯエネルギーレベルと第１電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、０．６ｅV以内（例えば、０．５ｅV以内、０．４ｅV以内、０．３ｅV以内、０．２ｅV以内）である。必要に応じて、正孔除去材料（例えば正孔除去材料のホスト材料）のＬＵＭＯエネルギーレベルと第２電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、０．６ｅV以内（例えば、０．５ｅV以内、０．４ｅV以内、０．３ｅV以内、０．２ｅV以内）である。必要に応じて、正孔除去材料（例えば正孔除去材料のホスト材料）のＬＵＭＯエネルギーレベルは、第１電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルの約７５％〜約１２５％であり、例えば、第１電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルの約８０％〜約１２０％、約８５％〜約１１５％、約９０％〜約１１０％、約９５％〜約１０５％、または、約９９％〜約１０１％である。必要に応じて、正孔除去材料（例えば正孔除去材料のホスト材料）のＬＵＭＯエネルギーレベルは、第２電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルの約７５％〜約１２５％であり、例えば、第２電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルの約８０％〜約１２０％、約８５％〜約１１５％、約９０％〜約１１０％、約９５％〜約１０５％、または、約９９％〜約１０１％である。必要に応じて、正孔除去材料（例えば正孔除去材料のホスト材料）のＬＵＭＯエネルギーレベルは、第１電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと第２電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの間にある。
正孔除去層は、任意の適切な厚みに製造することができる。幾つかの実施形態において、正孔除去層の厚みは、約１ｎｍ〜約５ｎｍであり、例えば、約１ｎｍ〜約２ｎｍ、約２ｎｍ〜約３ｎｍ、約３ｎｍ〜約４ｎｍ、約４ｎｍ〜約５ｎｍである。正孔除去材料から発光した光が、同じ副画素中の発光層から発光した光と同じ色を有するように、正孔除去材料を選ぶ場合、正孔除去層は、比較的大きな厚みを有していてよい。正孔除去材料から発光した光が、同じ副画素中の発光層から発光した光と異なる色を有するように、正孔除去材料を選ぶ場合、正孔除去層は、比較的小さな厚みを有していてよい。必要に応じて、電子輸送層の厚みは、約１０ｎｍ〜約４０ｎｍであり、例えば、約１０ｎｍ〜約２０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約３０ｎｍ、約３０ｎｍ〜約４０ｎｍである。場合により、第１電子輸送層と第２電子輸送層の合計の厚みは、約１０ｎｍ〜約４０ｎｍであり、例えば、約１０ｎｍ〜約２０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約３０ｎｍ、約３０ｎｍ〜約４０ｎｍである。必要に応じて、第１電子輸送層の厚みは、約５ｎｍ〜約２５ｎｍであり、例えば、約５ｎｍ〜約１０ｎｍ、約１０ｎｍ〜約１５ｎｍ、約１５ｎｍ〜約２０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約２５ｎｍである。必要に応じて、第２電子輸送層の厚みは、約５ｎｍ〜約２５ｎｍであり、例えば、約５ｎｍ〜約１０ｎｍ、約１０ｎｍ〜約１５ｎｍ、約１５ｎｍ〜約２０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約２５ｎｍである。必要に応じて、第１電子輸送層の厚みは、約５ｎｍ〜約２５ｎｍであり、第２電子輸送層の厚みは、約３５ｎｍ〜約１５ｎｍである。
電子輸送層は、各種の適切な電子輸送材料を用いて製造することができる。適切な電子輸送材料の例としては、４，７−ジフェニル−１,１０−フェナントロリン、２,９−ビス（ナフタレン−２−イル）−４，７−ジフェニル−1,１０−フェナントロリン、２,９−ジメチル−４，７−ジフェニル−1,１０−フェナントロリン、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム、８−ヒドロキシキノリン リチウム、ビス（８−ヒドロキシ−２−メチルキノリン）−（４−フェニルフェノキシ） アルミニウム、トリス（８−キノリノラト） アルミニウム、３−（ビフェニル−４−イル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−４Ｈ−１,２,４−トリアゾール、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト） ベリリウム、及び１,３,５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼンが挙げられるが、これらに限定されない。
正孔除去層は、各種の正孔除去材料により製造することができる。幾つかの実施形態において、正孔除去材料は、赤色発光材料を含む。必要に応じて、正孔除去材料は、赤色発光材料（ゲスト材料）用のホスト材料をさらに含む。必要に応じて、赤色発光材料は、赤色蛍光発光材料である。必要に応じて、赤色発光材料は、赤色燐光発光材料である。必要に応じて、ホスト材料は、赤色蛍光発光材料用のホスト材料である。必要に応じて、ホスト材料は、赤色燐光発光材料用のホスト材料である。
正孔除去層の製造に用いる赤色蛍光発光材料の例としては、ペリレン誘導体、ユーロピウム錯体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、ポルフィリン誘導体、ナイルレッド、２−（１，１−ジメチルエチル）−６−（２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ（ｉｊ）キノリジン−９−イル）エテニル）−４Ｈ−ピラン−４Ｈ−イリデン）プロパンジニトリル（ＤＣＪＴＢ）、及び４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）が挙げられるが、これらに限定されない。
正孔除去層の製造に用いる赤色燐光発光材料の例としては、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウムなどの金属の金属錯体が挙げられるが、これらに限定されない。これら金属錯体において、それらの配位子のうち少なくとも１つは、例えばフェニルピリジン骨格、ビピリジル骨格、またはポルフィリン骨格を持つことができる。具体的には、トリス（１−フェニルイソキノリン） イリジウム、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］ イリジウム （アセチルアセトネート）（ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−１２Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン−白金（ＩＩ）、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］ イリジウム、及びビス（２−フェニルピリジン） イリジウム （アセチルアセトネート）が挙げられる。
幾つかの実施形態において、正孔除去材料は、緑色発光材料を含む。必要に応じて、正孔除去材料は、緑色発光材料（ゲスト材料）用のホスト材料をさらに含む。必要に応じて、緑色発光材料は、緑色蛍光発光材料である。必要に応じて、緑色発光材料は、緑色燐光発光材料である。必要に応じて、ホスト材料は、緑色蛍光発光材料用のホスト材料である。必要に応じて、ホスト材料は、緑色燐光発光材料用のホスト材料である。
正孔除去層の製造に用いる緑色蛍光発光材料の例としては、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、９，１０−ビス［（９−エチル−３−カルバゾール）−ビニレニル］−アントラセン、ポリ（９，９−ジヘキシル−２，７−ビニレンフルオレニレン）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（１，４−ジフェニレン−ビニレン−２−メトキシ−５−｛２−エチルヘキシルオキシ｝ベンゼン）］、及びポリ［（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニレン）−ａｌｔ−ｃｏ−（２−メトキシ−５−（２−エトキシルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン）］が挙げられるが、これらに限定されない。
正孔除去層の製造に用いる緑色燐光発光材料の例としては、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウムなどの金属の金属錯体が挙げられるが、これらに限定されない。これら金属錯体において、それらの配位子のうち少なくとも１つが、例えばフェニルピリジン骨格、ビピリジル骨格、またはポルフィリン骨格を持つことが好ましい。具体的は、ｆａｃ−トリス（２−フェニルピリジン） イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’） イリジウム （アセチルアセトネート）、及びｆａｃ−トリス［５−フルオロ−２−（５−トリフルオロメチル−２−ピリジン）フェニル−Ｃ，Ｎ］ イリジウムが挙げられる。
幾つかの実施形態において、正孔除去材料は、青色発光材料を含む。必要に応じて、正孔除去材料は、青色発光材料（ゲスト材料）用のホスト材料をさらに含む。必要に応じて、青色発光材料は、青色蛍光発光材料である。必要に応じて、青色発光材料は、青色燐光発光材料である。必要に応じて、ホスト材料は、青色蛍光発光材料用のホスト材料である。必要に応じて、ホスト材料は、青色燐光発光材料用のホスト材料である。
正孔除去層の製造に用いる青色蛍光発光材料の例としては、ジスチリル誘導体、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、ペリレンおよびその誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン、４，４’−ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１，１’−ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，５−ジメトキシベンゼン−１，４−ジイル）］、ポリ［（９，９−ジヘキシルオキシフルオレン−２，７−ジイル）−ａｌｔ−ｃｏ−（２−メトキシ−５−｛２−エトキシヘキシルオキシ｝フェニレン−１，４−ジイル）］、及びポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（エチニルベンゼン）］が挙げられるが、これらに限定されない。
正孔除去層の製造に用いる青色燐光発光材料の例としては、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウムなどの金属の金属錯体が挙げられるが、これらに限定されない。具体的には、ビス［４，６−ジフルオロフェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］−ピコリネート−イリジウム、トリス［２−（２，４−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］ イリジウム、ビス［２−（３，５−トリフルオロメチル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］−ピコリネート−イリジウム、及びビス（４，６−ジフルオロフェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’） イリジウム （アセチルアセトネート）が挙げられる。
正孔除去層の製造に用いる蛍光発光材料（例えば赤色、緑色または青色の蛍光発光材料）用のホスト材料の例としては、ジスチリルアリーレン誘導体、ナフタセン誘導体、ペリレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）等のキノリノラト系金属錯体、トリフェニルアミンの４量体等のトリアリールアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、シロール誘導体、ジカルバゾール誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ベンゾピラン誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、キノリン誘導体、及び４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）が挙げられるが、これらに限定されない。
正孔除去層の製造に用いる燐光発光材料（例えば赤色、緑色または青色の燐光発光材料）用のホスト材料の例としては、３−フェニル−４−（１’−ナフチル）−５−フェニルカルバゾール、及び４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体が挙げられるが、これらに限定されない。
幾つかの実施形態において、有機発光ダイオードは、第１発光材料を有する正孔除去層と、第２発光材料を有する発光層と、を含む。発光層は、正孔除去層と同じ材料により製造することができ、例えば、第１発光材料と第２発光材料は同じである。必要に応じて、第１発光材料と第２発光材料は、異なる発光材料である。必要に応じて、正孔除去層製造用の第１発光材料は、燐光発光材料である。
必要に応じて、第１発光材料は赤色発光材料であり、かつ第２発光材料も赤色発光材料である。必要に応じて、第１発光材料は緑色発光材料であり、かつ第２発光材料も緑色発光材料である。必要に応じて、第１発光材料は青色発光材料であり、かつ第２発光材料も青色発光材料である。必要に応じて、第１発光材料は白色発光材料であり、かつ第２発光材料も白色発光材料である。必要に応じて、第２発光材料は、燐光発光材料である。
必要に応じて、正孔除去層の製造に用いる第１発光材料は黄色発光材料であり、かつ発光層の製造に用いる第２発光材料は、赤色発光材料、緑色発光材料、青色発光材料から選ばれた任意の１種であってもよい。必要に応じて、第１発光材料は、黄色燐光発光材料である。
必要に応じて、発光層の製造に用いる第２発光材料は青色発光材料であり、かつ正孔除去層の製造に用いる第１発光材料は緑色発光材料（例えば薄緑色の光を発光できる発光材料）である。必要に応じて、第１発光材料は、緑色燐光発光材料である。
発光層は、各種の適切な発光材料により製造することができる。例えば、正孔除去材料に関して検討した各種の発光材料は、発光層の製造に用いることができる。幾つかの実施形態において、発光層の製造に用いる第２発光材料は、ホスト材料と、ゲスト材料とを含む。発光層の機能が発光であるため、正孔除去層のドーパント濃度に比べて比較的高いドーパント濃度を用いることができる。必要に応じて、発光層用のドーパント濃度（即ちゲスト材料濃度）は、約１重量％〜約１０重量％であり、例えば、約１重量％〜約５重量％、約５重量％〜約１０重量％である。
電子注入層は、各種の適切な電子注入材料により製造することができる。適切な電子注入材料の例としては、フッ化リチウム、８−ヒドロキシキノリン リチウムが挙げられるが、これらに限定されない。
正孔輸送層は、各種の適切な正孔輸送材料により製造することができる。適切な正孔輸送材料の例としては、各種ｐ型の高分子材料や、各種ｐ型の低分子材料、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、及びポリ−３,４−エチレンジオキシチオフェンとポリ（ｐ-スチレンスルホン酸ナトリウム）とを含む混合物が挙げられるが、これらに制限されない。
正孔注入層は、各種の適切な正孔注入材料により製造することができる。適切な正孔注入材料の例としては、ポリ（３,４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、銅フタロシアニン、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ‐フェニル‐３‐メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）が挙げられるが、これらに限定されない。
他の一態様において、本発明は、有機発光ダイオードの製造方法を提供する。幾つかの実施形態において、該方法は、発光層を形成することと、発光層上に、第１電子輸送材料を含む第１電子輸送層を形成することと、第１電子輸送層の、発光層から遠位側に、正孔除去材料を含む正孔除去層を形成することと、正孔除去層の、第１電子輸送層から遠位側に、第２電子輸送材料を含む第２電子輸送層を形成することと、を含む。正孔除去材料は、第１または第２電子輸送層中の過剰な正孔によって生じた励起子を、放射減衰によって基底状態へ遷移させることができる材料である。正孔除去材料のＬＵＭＯエネルギーレベルは、第１電子輸送材料および第２輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとおおよそマッチしている。
本発明の有機発光ダイオードは、各種の適切な方法により製造することができる。幾つかの実施形態において、正孔除去層は、気相堆積プロセスにより形成される。例えば、正孔除去層は、第１電子輸送層の、ベース基板から遠位側に、正孔除去材料を気相堆積することによって形成することができる。必要に応じて、気相堆積は成膜チャンバー内で行われる。堆積時間、圧力、および堆積速度を調整することによって、正孔除去層は特定の厚みまたは他の特性を達成する。気相堆積は、必要に応じて、成膜チャンバー内において、５×１０−４Ｐａ未満の圧力で行われる。
幾つかの実施形態において、正孔除去層は、溶液に基づくプロセスにより形成される。例えば、正孔除去層は、第１電子輸送層の、ベース基板から遠位側に正孔除去材料を塗布して、塗布された基板を製造し、該塗布された基板を乾燥させることによって形成することができる。
幾つかの実施形態において、該方法は、ベース基板上に第１電極層を形成する工程と、第１電極層の、ベース基板から遠位側に正孔注入層を形成する工程と、正孔注入層の、第１電極層から遠位側に正孔輸送層を形成する工程と、正孔輸送層の、正孔注入層から遠位側に発光層を形成する工程と、第２電子輸送層の、正孔除去層から遠位側に電子注入層を形成する工程と、電子注入層の、第２電子輸送層から遠位側に第２電極層を形成する工程のうちの１つまたは複数をさらに含む。必要に応じて、第１電極層は陽極であり、第２電極層は陰極である。
１つの例示において、該方法は、ベース基板上に第１電極層を形成することと、第１電極層の、ベース基板から遠位側に、正孔注入層を形成することと、正孔注入層の、第１電極層から遠位側に、正孔輸送層を形成することと、正孔輸送層の、正孔注入層から遠位側に、発光層を形成することと、発光層の、正孔輸送層から遠位側に、第１電子輸送層を形成することと、第１電子輸送層の、発光層から遠位側に、正孔除去層を形成することと、正孔除去層の、第１電子輸送層から遠位側に、第２電子輸送層を形成することと、第２電子輸送層の、正孔除去層から遠位側に、電子注入層を形成することと、電子注入層の、第２電子輸送層から遠位側に、第２電極層を形成することと、を含む。
正孔除去層は、任意の適切な厚みを有するように形成することができる。幾つかの実施形態において、正孔除去層は、厚みが約１ｎｍ〜約５ｎｍとなるように形成され、例えば、約１ｎｍ〜約２ｎｍ、約２ｎｍ〜約３ｎｍ、約３ｎｍ〜約４ｎｍ、約４ｎｍ〜約５ｎｍである。必要に応じて、電子輸送層は、厚みが約１０ｎｍ〜約４０ｎｍとなるように形成され、例えば、約１０ｎｍ〜約２０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約３０ｎｍ、約３０ｎｍ〜約４０ｎｍである。必要に応じて、第１電子輸送層は、厚みが約５ｎｍ〜約２５ｎｍとなるように形成され、例えば、約５ｎｍ〜約１０ｎｍ、約１０ｎｍ〜約１５ｎｍ、約１５ｎｍ〜約２０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約２５ｎｍである。必要に応じて、第２電子輸送層は、厚みが約５ｎｍ〜約２５ｎｍとなるように形成され、例えば、約５ｎｍ〜約１０ｎｍ、約１０ｎｍ〜約１５ｎｍ、約１５ｎｍ〜約２０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約２５ｎｍである。必要に応じて、第１電子輸送層の厚みは、約５ｎｍ〜約２５ｎｍであり、第２電子輸送層の厚みは、約３５ｎｍ〜約１５ｎｍである。
必要に応じて、第１電子輸送層と第２電子輸送層は、同じ電子輸送材料で製造される。
幾つかの実施形態において、正孔除去材料は、ホスト材料と、ゲスト発光材料とを含む。正孔除去層は、気相堆積プロセスにより形成することができる。例えば、堆積プロセスはチャンバー内で行うことができる。ホスト材料とゲスト発光材料はそれぞれ堆積材料容器内に入れられると同時に、チャンバー内に導入される。堆積プロセスにおいて、共堆積プロセスが実行され、例えば、一つの堆積プロセスにおいて、ホスト材料とゲスト発光材料が並行してまたは同時に堆積される。
他の一態様において、本発明は、本明細書に記述した有機発光ダイオード、または本発明に記述した方法により製造された有機発光ダイオードを備えた表示パネルを提供する。更に他の一態様において、本発明は、本明細書に記述した表示パネルを備えた表示装置を提供する。適切な表示装置としては、電子ペーパー、携帯電話、タブレットコンピュータ、テレビ、モニタ、ノートブックコンピュータ、デジタルアルバム、ＧＰＳなどが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の実施形態について、説明及び記述の目的から上記の記述を提供した。それは、網羅的に列挙することや、開示した特定の形式または例示的な実施形態に本発明を限定するように意図するものではない。したがって、上記の記述は、限定的なものではなく、説明的なものであると理解されるべきである。当業者にとっては、多くの修正や変形が自明的であることは、明らかである。これらの実施形態は、本発明の原理及びその最適な形態の実際の適用を説明するために選択及び記述されたものであり、これらにより当業者は、本発明の各実施形態、および特定の用途または意図された実用に適した各種修正を理解できる。本発明の範囲は、添付された請求の範囲及びそれらの均等物によって定義されることが意図されており、特に説明がない限り、全ての用語はその最も広い合理的な意味で解釈される。したがって、「発明」、「本発明」などの用語は、特許請求の範囲を必ずしも具体的な実施形態に限定するものではなく、本発明の実施形態への例示的な参照は、本発明を限定する趣旨ではなく、そのような限定は推測されない。本発明は、添付された請求項の思想及び範囲によってのみ限定される。また、これら請求項は、名詞または要素を伴う「第１」や「第２」などの用語が使用することがある。このような用語は、特定の数字が与えられない限り、命名法の１種として理解されるべきであり、このような命名法によって修飾された要素の数を限定するためのものとして解釈されるべきではない。記述した長所や利点は、何れも本発明の全ての実施形態に適用されるとは限らない。なお、当業者は、添付された請求の範囲によって限定された本発明の範囲から逸脱することなく、記述した実施形態について変更を行うことができる。また、本発明中の全ての要素やコンポーネントは、添付された請求の範囲において明確に記載されているか否かを問わず、公衆に貢献するためのものではない。
Claims (20)
- 発光層と、
前記発光層上に位置し、かつ第１電子輸送材料を含む、第１電子輸送層と、
前記第１電子輸送層の、前記発光層から遠位側に位置し、かつ正孔除去材料を含む、正孔除去層と、
前記正孔除去層の、前記第１電子輸送層から遠位側に位置し、かつ第２電子輸送材料を含む、第２電子輸送層と、
を備え、
前記正孔除去材料は、前記第１電子輸送層または前記第２電子輸送層中の過剰な正孔によって生じた励起子を、放射減衰によって基底状態へ遷移させることができる第１発光材料を含む、
有機発光ダイオード。 - 前記正孔除去層の厚みは、約１ｎｍ〜約５ｎｍである、
請求項１に記載の有機発光ダイオード。 - 前記正孔除去材料は、ホスト材料と、発光ゲスト材料とを含む、
請求項１に記載の有機発光ダイオード。 - 前記発光ゲスト材料の前記ホスト材料に対する比は、約１重量％〜約３重量％である、
請求項３に記載の有機発光ダイオード。 - 前記第２電子輸送層の、前記正孔除去層から遠位側に位置し、かつ電子注入材料を含む電子注入層をさらに備え、
前記発光層は、第２発光材料を含み、
前記ホスト材料の最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーレベルは、前記第２発光材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと前記電子注入材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの間にある、
請求項３に記載の有機発光ダイオード。 - 前記第１電子輸送材料と前記第２電子輸送材料は、異なるＬＵＭＯエネルギーレベルを有する２種類の異なる電子輸送材料であり、
前記ホスト材料のＬＵＭＯエネルギーレベルは、前記第１電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと前記第２電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの間にある、
請求項３に記載の有機発光ダイオード。 - 前記ホスト材料のＬＵＭＯエネルギーレベルは、前記第１電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルの約７５％〜約１２５％であり、
前記ホスト材料のＬＵＭＯエネルギーレベルは、前記第２電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルの約７５％〜約１２５％である、
請求項３に記載の有機発光ダイオード。 - 前記ホスト材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと前記第１電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、約−０．６ｅV〜約０．６ｅVであり、
前記ホスト材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと前記第２電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、約−０．６ｅV〜約０．６ｅVである、
請求項３に記載の有機発光ダイオード。 - 前記発光層は、第２発光材料を含み、前記第１発光材料と前記第２発光材料は、同じ発光材料を含む、
請求項１に記載の有機発光ダイオード。 - 前記発光層は、第２発光材料を含み、前記第１発光材料と前記第２発光材料は、異なる発光材料である、
請求項１に記載の有機発光ダイオード。 - 前記第２発光材料は青色発光材料であり、前記第１発光材料は緑色燐光発光材料である、
請求項１０に記載の有機発光ダイオード。 - 前記第１発光材料は、燐光発光ゲスト材料である、
請求項１に記載の有機発光ダイオード。 - 前記第１発光材料は、黄色燐光発光材料である、
請求項１２に記載の有機発光ダイオード。 - 前記第１発光材料は、蛍光発光材料である、
請求項１に記載の有機発光ダイオード。 - 前記第１発光材料のＬＵＭＯエネルギーレベルは、前記第１電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルの約７５％〜約１２５％であり、
前記第１発光材料のＬＵＭＯエネルギーレベルは、前記第２電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルの約７５％〜約１２５％である、
請求項１に記載の有機発光ダイオード。 - 前記第１発光材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと前記第１電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、約−０．６ｅV〜約０．６ｅVであり、
前記第１発光材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと前記第２電子輸送材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、約−０．６ｅV〜約０．６ｅVである、
請求項１に記載の有機発光ダイオード。 - 前記第１電子輸送層と前記第２電子輸送層は、同じ電子輸送材料で製造される、
請求項１に記載の有機発光ダイオード。 - 請求項１〜１７のいずれか一項に記載の有機発光ダイオードを備えた、表示パネル。
- 請求項１８に記載の表示パネルを備えた表示装置。
- 発光層を形成することと、
前記発光層上に、第１電子輸送材料を含む第１電子輸送層を形成することと、
前記第１電子輸送層の、前記発光層から遠位側に、正孔除去材料を含む正孔除去層を形成することと、
前記正孔除去層の、前記第１電子輸送層から遠位側に、第２電子輸送材料を含む第２電子輸送層を形成することと、
を含み、
前記正孔除去材料は、前記第１電子輸送層または前記第２電子輸送層中の過剰な正孔によって生じた励起子を、放射減衰によって基底状態へ遷移させることができる第１発光材料を含む、
有機発光ダイオードの製造方法。
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