JP5117428B2 - 二重ドープ層燐光有機発光デバイス - Google Patents

二重ドープ層燐光有機発光デバイス Download PDF

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Description

本発明は、例えば、青色光を発することができる二重ドープ層、燐光有機発光デバイスに関する。本発明は、例えば、基材上の有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）に関し、この場合、ＯＬＥＤは、アノード、第一ホール輸送層（ＨＴＬ）、燐光物質をドープした第二ホール輸送層、燐光物質をドープした第一電子輸送層（ＥＴＬ）、第二電子輸送層、及びカソードを有する。
電流により励起した時、光を発する薄膜材料を利用した有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）は、益々フラットパネル表示技術の汎用的形態になるものと予想される。それは、ＯＬＥＤが、携帯電話、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、コンピューター・ディスプレイ、乗り物の中の情報ディスプレイ、テレビモニターのみならず、一般的照明のための光源を含めた広範な種類の潜在的用途を有するからである。それらの輝く色、視野角、フルモーションビデオとの両立性、広い温度範囲、薄くて快適な形態因子、低い消費電力、及び低コスト製造法の可能性により、ＯＬＥＤは、現在成長しつつある年間４００億ドルの電気ディスプレイ市場を席巻している陰極線管（ＣＲＴ）及び液晶表示デバイス（ＬＣＤ）に代わる将来の技術と見做されている。それらの大きな発光効率により、電気燐光ＯＬＥＤは、白熱灯、及びある種の用途のための恐らく蛍光灯、ランプに対してもそれらに置き換わる可能性を有するものと見られている。
ＯＬＥＤからの発光は、蛍光又は燐光によるのが典型的である。ここで用いる用語「燐光」とは、有機分子の三重項励起状態からの発光を指し、用語「蛍光」とは、有機分子の一重項励起状態の発光を指す。
燐光利用の成功は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスに対し有望な膨大な前途が約束されている。例えば、燐光の利点は、全ての励起子（発光層中でのホールと電子との再結合により形成される）が、一重項又は三重項のどちらの励起状態として形成されても、発光に関与することができることである。これは、有機分子の最低一重項励起状態が、最低三重項励起状態よりも僅かに高いエネルギーにあるのが典型的だからである。このことは、典型的な燐光有機金属化合物にとって、最低一重項励起状態が、最低三重項励起状態へ速やかに崩壊し、それから燐光が生ずることを意味している。これに対し、蛍光デバイスでは、励起子の僅かな％（約２５％）しか、一重項励起状態から得られる蛍光ルミネッセンスを生ずることができない。有機分子の最低三重項励起状態で生ずる蛍光デバイス中の残余の励起子は、蛍光を生ずるエネルギー的には好ましくない一層高い一重項励起状態へ転化することができないのが典型的である。従って、このエネルギーは無発光崩壊過程により失われることになり、それはデバイスを加熱する傾向を持つだけである。
結局、大きな効率のＯＬＥＤで、発光材料として燐光材料を用いることができると言う発見以来、現在まで更に一層効率的な電気燐光材料及びそのような材料を含むＯＬＥＤ構造体を見出すことに大きな関心が持たれている。
燐光ドーパント、ｆａｃトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム〔Ｉｒ（ｐｐｙ)3〕を用いた高効率有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）が、幾つかの異なった伝導性ホスト材料を用いて実証されてきている。Ｍ．Ａ．バルド(Baldo)その他、Nature， vol. 395, 151 (1998)；Ｄ．Ｆ．オブライエン(O'Brien)その他、Appl. Phys. Lett., vol. 74, 442 (1999)；Ｍ．Ａ．バルドその他、Appl. Phys. Lett., vol. 75, 4 (1999)；Ｔ．ツツイ(Tsutsui)その他、Japanese. J. Appl. Phys., Part 2, vol. 38, L1502 (1999)；Ｃ．アダチ(Adachi)その他、Appl. Phys. Lett., vol. 77, 904 (2000)；Ｍ．Ｊ．ヤング(Yang)その他、Japanese. J. Appl.Phys., Part 2, vol. 39, L828 (2000)；及びＣ．Ｌ．リー(Lee)その他、Appl. Phys. Lett., vol. 77, 2280 (2000)。緑色発光Ｉｒ（ｐｐｙ)3の金属・リガンド電荷移動状態の三重項レベルは、２．５ｅＶ〜３．０ｅＶ間にあるので、約４００ｎｍの所にピーク波長を有する深青色発蛍光団、例えば、４，４’−Ｎ, Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）は、三重項エネルギー移動及び励起子閉じ込め媒体としての候補になると思われる。ＣＢＰ中に６％〜１０％のＩｒ（ｐｐｙ)3を用いると、効率的なＩｒ（ｐｐｙ)3燐光体を与えることになる。ドーパントとホストとの間のエネルギー共鳴の外に、ホスト層中の電荷キャリヤー注入及び輸送の制御が、発光性励起子の効率的形成を達成するのに必要であると考えられる。２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−フェナントロリン（ＢＣＰ）電子輸送及び励起子ブロック層と共に、ＣＢＰ中へドープしたＩｒ（ｐｐｙ)3を用いて、大きな電気燐光効率が達成されている。Ｍ．Ａ．バルドその他、Appl. Phys. Lett., vol. 75, 4 (1999)。そのデバイスでは、ドープしたＣＢＰ層がホールを容易に輸送することが判明している。
米国特許第５，７０７，７４５号明細書 米国特許第５，７０３，４３６号明細書 米国特許第６，０１３，５３８号明細書
Ｍ．Ａ．バルド(Baldo)ら、Nature， vol. 395, 151 (1998) Ｄ．Ｆ．オブライエン(O'Brien)ら、Appl. Phys. Lett., vol. 74, 442 (1999) Ｍ．Ａ．バルドら、Appl. Phys. Lett., vol. 75, 4 (1999) Ｔ．ツツイ(Tsutsui)ら、Japanese. J. Appl. Phys., Part 2, vol. 38, L1502 (1999) Ｃ．アダチ(Adachi)ら、Appl. Phys. Lett., vol. 77, 904 (2000) Ｍ．Ｊ．ヤング(Yang)ら、Japanese. J. Appl.Phys., Part 2, vol. 39, L828 (2000) Ｃ．Ｌ．リー(Lee)ら、Appl. Phys. Lett., vol. 77, 2280 (2000) Ｍ．Ａ．バルドら、Appl. Phys. Lett., vol. 75, 4 (1999)
燐光ＯＬＥＤに現在用いられている材料を用いて、１００％に近い内部量子効率を有するデバイスを形成することができる。しかし、これらの従来のデバイスでホール輸送、再結合、及びブロック層を形成するのに用いられている材料は、スペクトルの緑色部分の発光に相当する三重項エネルギーを持つ傾向がある。青色燐光を生ずることができるドーパントを、現存する材料及び構造を利用したそのようなデバイス中に挿入すると、発光が、全くではないとしても、マトリックス材料からだけの非効率的なものになり、燐光ドーパント材料からのものではなくなる。従って、可視電磁波スペクトルの青色領域で発光することができる効率的ＯＬＥＤ構造体を見出すことは非常に重要である。
（本発明の概要）
本発明は、二重ドープ層構造を有する燐光ＯＬＥＤに関する。本発明のＯＬＥＤは、アノード、そのアノードの上の第一ホール輸送(hole transporting)層（ＨＴＬ）、前記第一ＨＴＬ上の、燐光材料をドープした第二ＨＴＬ、前記第二ＨＴＬ上の、燐光材料をドープした第一電子輸送(electron transporting)層（ＥＴＬ）、前記第一ＥＴＬの上の第二ＥＴＬ、及び前記第二ＥＴＬの上のカソードを有するのが典型的である。本発明の各態様で、ＯＬＥＤは、燐光材料が中にドープされたＨＴＬ及び同じ燐光材料が中にドープされたＥＴＬを有する。
本発明は、好ましくは可視スペクトルの青色範囲で光を発する二重ドープ層構造を有する燐光ＯＬＥＤに関する。好ましくは、本発明の燐光ＯＬＥＤは、大きな効率レベルを有する青色燐光ＯＬＥＤを含む。
図１は、（１）ＩＴＯ／Ｒ８５４（４５０Å）／ＴＡＺ：６％−Ｉｒ（４，６−Ｆ2ｐｐｙ）（ｐｉｃｏ）（２５０Å）／Ａｌｑ3（４５０Å）／ＭｇＡｇ層構造（ホスト＃１）を有するＯＬＥＤ；及び（２）ＩＴＯ／Ｒ８５４（４００Å）／Ｒ８５４：６％−Ｉｒ（４，６−Ｆ2ｐｐｙ）（ｐｉｃｏ）（２００Å）／ＴＡＺ：６％−Ｉｒ（４，６−Ｆ2ｐｐｙ）（ｐｉｃｏ）（２００Å）／Ａｌｑ3（４００Å）／ＭｇＡｇ層構造（ホスト＃２）を有するＯＬＥＤ；についての波長の関数としてエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）強度を示すグラフである。 図２は、ＩＴＯ／Ｒ８５４（４００Å）／Ｒ８５４：６％−Ｉｒ（４，６−Ｆ2ｐｐｙ）（ｐｉｃｏ）（２００Å）／ＴＡＺ：６％−Ｉｒ（４，６−Ｆ2ｐｐｙ）（ｐｉｃｏ）（２００Å）／Ａｌｑ3（４００Å）／ＭｇＡｇ層構造を有するＯＬＥＤの各々について、（１）電流密度の関数として外部量子効率（ηext）及び（２）電流密度の関数として電力効率（ηp）を示したグラフである。
（詳細な説明）
本発明は、以下の記述で例示的態様に関連して記述する。これらの態様は単に説明のための例として考えられており、本発明をそれらに限定するものではない。
本発明は、二重ドープ層構造を有する燐光有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）に関する。即ち、本発明の各態様で、ＯＬＥＤは、燐光材料が中にドープされたホール輸送層（ＨＴＬ）、同じ燐光材料がドープされた電子輸送層（ＥＴＬ）を有する。例えば、本発明のＯＬＥＤは、アノード、第一ＨＴＬ、燐光材料をドープした第二ＨＴＬ、燐光材料をドープした第一ＥＴＬ、第二ＥＴＬ、及びカソードから構成することができる。本発明に従い、ホール輸送層の燐光ドーパントは、電子輸送層の燐光ドーパントと同じ材料である。第一ＨＴＬを構成する材料は、第二ＨＴＬを構成する材料と同じである必要はなく、第一ＥＴＬを構成する材料は、第二ＥＴＬを構成する材料と同じである必要はない。ホール輸送層材料は、電荷キャリヤー輸送が、主にホールの輸送により行われる材料であり、電子輸送材料は、電荷キャリヤー輸送が、主に電子の輸送により行われる材料であることは、当業者に分かるであろう。
本発明の一つの態様として、ＯＬＥＤ構造体は、基材(substrate)、前記基材上のアノード、前記アノード上の第一ＨＴＬ、前記第一ＨＴＬの上の、燐光材料をドープした第二ＨＴＬ、前記第二ＨＴＬ上の、燐光材料をドープした第一ＥＴＬ、前記第一ＥＴＬの上の第二ＥＴＬ、及び前記第二ＥＴＬの上のカソードを有する。
本発明の別の態様として、ＯＬＥＤ構造体は、基材の上に反転したＯＬＥＤを有する。この態様では、カソードが基材の上に配置され、カソードの上に第二ＥＴＬ、第二ＥＴＬの上に第一ＥＴＬ、第一ＥＴＬの上に第二ＨＴＬ、第二ＨＴＬの上に第一ＨＴＬ、及び第一ＨＴＬの上にカソードを有する。第二ＨＴＬ及び第一ＥＴＬは、燐光材料がドープされている。別法として、更に別の態様として、反転ＯＬＥＤは、燐光材料をドープしたＨＴＬ、及び燐光材料をドープしたＥＴＬを持っていてもよい。
例えば、第一ホール輸送層は、実質的にホール注入層（ＨＩＬ）としての機能を果たしてもよい。本発明のホール注入材料は、アノードからホール注入材料へ効率的なホール注入を与えるように、アノード表面を平坦化するか又は濡らす材料として特徴付けることができる。本発明のホール注入材料は、更に、ここに記載する相対的ＩＰエネルギーによって定義するが、ＨＩＬ層の一方の側上の隣接アノード層と、ＨＩＬの他方の側上の燐光ドープホール輸送層と都合よく整合するＨＯＭＯ（最高占有分子軌道）エネルギーレベルを有するものとして特徴付けられている。
ＨＩＬ材料についての好ましい性質は、ホールがアノードからＨＩＬ材料へ効率的に注入できることである。特にＨＩＬ材料は、アノード材料のＩＰよりも約０．７ｅＶ以下大きいＩＰを有するのが好ましい。一層好ましくは、ＨＩＬ材料は、アノード材料よりも約０．５ｅＶ以下大きいＩＰを有する。
ＨＩＬ材料は、更に、ＯＬＥＤのホール輸送層で典型的に用いられている慣用的ホール輸送材料とは、そのようなＨＩＬ材料が、慣用的ホール輸送材料のホール移動度よりも実質的に小さいホール移動度を有すると言う点で、区別される。例えば、ｍ−ＭＴＤＡＴＡは、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、又は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（ＴＰＤ）からなるＨＴＬ中へＩＴＯからのホール注入を促進するのに、恐らくＨＴＬ ＨＯＮＯレベル／ＩＴＯオフセットエネルギーの減少、又はＩＴＯ表面の濡れにより、効果的であるとして確認されている。約５×１０-4ｃｍ2／Ｖ秒及び９×１０-4ｃｍ2／Ｖ秒のホール移動度を夫々有するα−ＮＰＤ又はＴＰＤのような慣用的ホール輸送材料と比較して、ＨＩＬ材料ｍ−ＭＴＤＡＴＡは、約３×１０-5ｃｍ2／Ｖ秒のホール移動度を有すると考えられている。従って、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ材料は、一般に用いられているＨＩＬ材料α−ＮＰＤ及びＴＰＤよりも一桁大きいホール移動度を有する。
二つのＨＴＬを含有する本発明のそれらの態様では、第一ＨＴＬは、良好な電荷（即ち、ホール）の輸送体として働くどのような適当な材料を含んでいてもよい。適当なホール輸送材料が当分野で知られており、第一ホール輸送層に適している材料の例は、米国特許第５，７０７，７４５号明細書（これは参照により全体を本願に援用する）に見出すことができる。第一ホール輸送層として用いるのに適した他の材料には、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）；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（ＴＰＤ）；４，４’−ビス［Ｎ，Ｎ’−（３−トリル）アミノ］−３，３’−ジメチルビフェニル（Ｍ１４）；４，４’，４’’−トリス（３０メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）；及び４，４’−ビス［Ｎ，Ｎ’−（３−トリル）アミノ］−３，３’−ジメチルビフェニル（ＨＭＴＰＤ）が含まれる。好ましい態様として、第一ホール輸送層は、次の化学式を有する３，３’−ジメチル−Ｎ4，Ｎ4，Ｎ4’，Ｎ4’−テトラ−ｐ−トリル−ビフェニル−４，４’−ジアミン（Ｒ８５４）である：
Figure 0005117428
燐光材料をドープした発光層（ＥＭＬ）である第二ＨＴＬは、良好な電荷（即ち、ホール）の輸送体として働き、高度に発光性のゲストにエネルギーを効果的に移行させるどのような適当な材料を含んでいてもよい。適当なホール輸送材料が当分野で知られており、第二ホール輸送層に適している材料の例は、米国特許第５，７０７，７４５号明細書（これは、上で示したように、参照により全体を本願に援用する）に見出すことができる。第二ホール輸送層として用いるのに適した他の材料には、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）；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（ＴＰＤ）；４，４’−ビス［Ｎ，Ｎ’−（３−トリル）アミノ］−３，３’−ジメチルビフェニル（Ｍ１４）；４，４’，４’’−トリス（３０メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）；及び４，４’−ビス［Ｎ，Ｎ’−（３−トリル）アミノ］−３，３’−ジメチルジフェニル（ＨＭＴＰＤ）が含まれる。一つの好ましい態様として、第二ホール輸送層は、次の化学式を有する３，３’−ジメチル−Ｎ4，Ｎ4，Ｎ4’，Ｎ4’−テトラ−ｐ−トリル−ビフェニル−４，４’−ジアミン（Ｒ８５４）である：
Figure 0005117428
燐光材料をドープした発光層（ＥＭＬ）である第一ＥＴＬは、良好な電荷（即ち、電子）の輸送体として働き、高度に発光性のゲストにエネルギーを効果的に移行させるどのような適当なホスト材料を含んでいてもよい。適当な電子輸送材料が当分野で知られており、第一電子輸送層に適している材料の例は、共願の２０００年８月５日に出願された米国特許出願番号Ｎｏ．０９／６２９，３３５（これは参照により全体を本願に援用する）に見出すことができる。第一電子輸送層として用いるのに適した材料の例には、例えば、１，３−ビス（Ｎ，Ｎ−ｔ−ブチル−フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＯＸＤ−７）のようなオキサジアゾール、オキサジアゾール誘導体、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（バソキュプロイン又はＢＣＰ）のようなフェナントロリン、ＢＣＰ誘導体、又は置換又は非置換ベンズオキサゾール又はベンズチアゾール化合物が含まれる。好ましい態様として、第一電子輸送層は、次の化学式を有する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）のホスト材料である：
Figure 0005117428
二つのＥＴＬを有する本発明のそれらの態様では、第二ＥＴＬは良好な電荷（即ち、電子）の移動体として働き、効果的な電子注入層（ＥＩＬ）としての機能も果たすどのような適当な材料を含んでいてもよい。適当な電子移動材料は当分野で知られており、第二ＥＴＬに適した材料の例は、米国特許第５，７０７，７４５号明細書（これは、上で示したように、参照により全体を本願に援用する）に見出すことができる。好ましい態様として、第二ＥＴＬは、電子輸送材料、トリス−（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ3）からなり、これは第一電子輸送層へ電子を輸送するのに用いられ、次の化学式を有する：
Figure 0005117428
効果的な電子注入層は、フタロシアニン化合物、例えば、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）からなっていてもよい。
電子注入層として働くことの外に、第二ＥＴＬは、ホールブロック層及び／又は励起子ブロック層としての機能も果たす。ＯＬＥＤデバイス内のホールブロック層及び／又は励起子ブロック層は、ホール及び／又は励起子の拡散を夫々実質的にブロックし、それによりホール及び／又は励起子を、夫々デバイスの発光領域内に実質的に保持し、デバイス効率を増大する。
どのような燐光発光体でも、本発明の燐光ドーパントとして用いることができる。好ましい燐光ドーパントは、２０００年８月１１日に出願された同時係属米国特許出願番号Ｎｏ．０９／６３７，７６６（これは参照により全体を本願に援用する）に開示されている有機金属化合物である。そのような好ましい燐光ドーパントの例には、白金（II）（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）（アセチルアセトネート）［Ｐｔ（ｐｐｙ）（ａｃａｃ）］、白金（II）（２−（ｐ−トリル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）（アセチルアセトネート）［Ｐｔ（ｔｐｙ）（ａｃａｃ）］、白金（II）（７，８−ベンゾキノリナト−Ｎ，Ｃ3’）（アセチルアセトネート）［Ｐｔ（ｂｚｑ）（ａｃａｃ）］、白金（II）（２−（２’−（４’，５’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ3’）（アセチルアセトネート）［Ｐｔ（ｂｔｐ）（ａｃａｃ）］、白金（II）（２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）（アセチルアセトネート）［Ｐｔ（４，６−Ｆ2ｐｐｙ）（ａｃａｃ）］、白金（II）（２−（４’，５’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）（アセチルアセトネート）［Ｐｔ（４，５−Ｆ2ｐｐｙ）（ａｃａｃ）］、及び白金（II）（２−（４’，５’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）（２−ピコリナト）［Ｐｔ（４，５−Ｆ2ｐｐｙ）（ｐｉｃｏ）］が含まれ、それらの対応する化学構造は次のように下に見ることができる：
Figure 0005117428
Figure 0005117428
別の好ましい燐光ドーパントは、イリジウム（２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）（２−ピコリナト）［Ｉｒ（４，６−Ｆ2ｐｐｙ）（ｐｉｃｏ）］であり、本明細書中後で論ずる本発明の実施例で燐光ドーパントとして用いられている。
本発明のＯＬＥＤ構造では、光はデバイスの基材側から出るか、又は別法として、デバイスの基材とは反対側から、即ち上面発光デバイスとして光を出す。上面発光デバイスは、デバイスの上面からのみ光を出し、基材を通っては出ないように、不透明及び／又は反射性基材を有するデバイスである。基材は、デバイスの底部にあるものとして言及されるのが典型的である。
本発明による基材は、不透明又は実質的に透明な堅い又は可撓性、且つ／又はプラスチック、金属、又はガラスでもよい。基材は、ここに記載された厚さ範囲に限定されるものではないが、もし可撓性プラスチック又は金属箔基材として存在するならば１０ｍｍ位の薄いものでもよく、或は堅い透明又は不透明の基材として存在するならば、又は基材が珪素から作られているならば、実質的に一層厚いものでもよい。
適当な電極（即ち、アノード及びカソード）材料には、金属接点を形成する金属、金属合金、又はＩＴＯのような伝導性材料が含まれる。電気接点の堆積は、蒸着又は他の適当な金属堆積法により達成することができる。これらの電気接点は、例えば、インジウム、マグネシウム、白金、金、銀、又はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕ、又はＭｇ／Ａｇのような組合せ物から作ることができる。
一番上の電極層（即ち、カソード又はアノード、典型的にはカソード）、即ちＯＬＥＤの基材から最も遠い側上に電極を堆積する場合、有機層への損傷を回避すべきである。例えば、有機層は、それらのガラス転移温度より高く加熱されるべきではない。一番上の電極は、基材に対し実質的に垂直な方向から堆積するのが好ましい。
好ましい態様として、カソードは、金属層のような、低仕事関数電子注入材料であるのが好ましい。カソードは、約４ｅＶより小さい仕事関数を有するのが好ましい。カソードは、約１００Å以下の厚さの金属層であるのが好ましく、約５０Å以下の厚さでもよい。接点は、マグネシウム銀、又はマグネシウムと銀との合金から作るのが好ましい。金属カソード層は、もしカソード層を不透明にするならば、実質的に一層厚くてもよい。
上面発光デバイスのためには、米国特許第５，７０３，４３６号明細書、又は同時係属米国特許出願番号Ｎｏ．０８／９６４，８６３及び０９／０５４，７０７に記載されているような透明カソードを用いてもよい。透明カソードは、ＯＬＥＤが少なくとも約５０％の光学的透過率を有するような光透過特性を有する。透明カソードは、ＯＬＥＤが少なくとも７０％、一層好ましくは少なくとも約８５％の光学的透過率を持つことができるようにする光透過特性を有するのが好ましい。
アノードは、大きな仕事関数を持つホール注入金属アノード層、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）層であるのが好ましい。ＩＴＯは透明伝導体であり、アノードとしての機能を果たす。ＩＴＯは、広帯域半導体をドープすることにより形成された縮退型半導体である。ＩＴＯのキャリヤー濃度は、１０19／ｃｍ3を超えている。ＩＴＯアノード層は、約５００Å〜約４０００Å以上の厚さでもよい。不透明又は反射性アノードを用いた上面発光デバイスの場合、Ａｕのような高仕事関数金属を用いてもよい。
本発明のＯＬＥＤは、三つの原色、赤、緑、及び青の一つに相当する選択されたスペクトル範囲に近く中心を持つ比較的狭い帯域でエレクトロルミネッセンス発光を与える材料を用いて製造し、それらをＯＬＥＤ中の着色層として用いることができるようにするのが望ましい。そのような化合物は、真空蒸着された有機材料から全体的に製造されるＯＬＥＤ中へ容易に組込むことができるように、真空蒸着法を用いて薄い層として容易に蒸着することができることも望ましい。
本発明のＯＬＥＤ及びＯＬＥＤ構造体は、場合により、保護層（製造工程中、或る材料を保護するため）、絶縁層、或る方向へ波を導くための反射性層、及び環境からそれらの層を保護するために電極及び有機層を覆う保護キャップのような、希望の効果により付加的材料又は層を含んでいる。絶縁層及び保護キャップについての記述は、例えば、米国特許第６，０１３，５３８号明細書（これは参照により全体を本願に援用する）に含まれている。
反転順序のＯＬＥＤ層が存在するか否か、ＯＬＥＤが好ましいスペクトル範囲中で発光するように考えられているか否か、又は更に別の設計変更が用いられているか否かにより、存在する層の種類、数、厚さ、及び順序に実質的な変動があるであろう。
本発明を、その或る特定の代表的態様を如何に作ることができるかを示すことに関連して次に詳細に記述するが、材料、デバイス、及び処理工程は、単に説明することを目的とした例として理解されるべきである。特に、本発明は、ここに特別に記載した方法、材料、条件、工程パラメーター、デバイス等に限定されるものではない。
〔例１〕
ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）被覆ガラス基材上に第一ＨＴＬを先ず堆積した。第一ＨＴＬは、約４００ÅのＲ８５４からなっている。第二ＨＴＬは約２００ÅのＲ８５４からなっており、第一ＨＴＬ上に堆積されている。第二ＨＴＬはＩｒ（４，６−Ｆ2ｐｐｙ）（ｐｉｃｏ）で約６％ドープされている。第一ＥＴＬは、約２００ÅのＴＡＺからなり、第二ＨＴＬ上に堆積されている。第一ＥＴＬは、Ｉｒ（４，６−Ｆ2ｐｐｙ）（ｐｉｃｏ）で約６％ドープされている。約４００Åの厚さを有するＡｌｑ3の第二ＥＴＬを、第一ＥＴＬ上に堆積する。第二ＥＴＬ上にＭｇ／Ａｇ電極を堆積することにより、デバイスを完成した。このＭｇ／Ａｇ電極は約１００ｎｍの厚さを持っていた。堆積は全て５×１０-5トールよりも低い真空度で行なった。デバイスはパッケージすることなく、空気中で試験した。
図１は、二つの異なったＯＬＥＤについて波長の関数としてＥＬ強度を描いたグラフを示している。第一ＯＬＥＤ（ホスト＃１）は、ＩＴＯ／Ｒ８５４（４５０Å）／ＴＡＺ：６％−Ｉｒ（４，６−Ｆ2ｐｐｙ）（ｐｉｃｏ）（２５０Å）／Ａｌｑ3（４５０Å）／ＭｇＡｇ層構造を有し、第二ＯＬＥＤ（ホスト＃２）は、上の例１による構造を有する。即ち、第一ＯＬＥＤ及び第二ＯＬＥＤは、構造が似ており、但し、第一ＯＬＥＤは、例１の代表である第二ＯＬＥＤには存在する燐光材料をドープした第二ホール輸送層を欠いている。図１から分かるように、両方のＯＬＥＤは約４７２ｎｍの所でピークＥＬ強度を示しているが、第一ＯＬＥＤ（燐光材料をドープした第二ＨＴＬを欠いている）は、約４００ｎｍの所に別のピーク強度を有する。この別のピークを除くことは、全デバイス効率を増大するのに役立つ。更に、隣接した燐光ドープ層を使用することも、エキシプレックスの形成を除くことによりデバイス効率を増大するのに役立つと考えられる。
図２は、６％−Ｉｒ（４，６−Ｆ2ｐｐｙ）（ｐｉｃｏ）ドープＲ８５４／６％−Ｉｒ（４，６−Ｆ2ｐｐｙ）（ｐｉｃｏ）ドープＴＡＺデバイスの外部量子効率（ηext）を示している。約２％の最大ηextが、約０．１〜１．０ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で得られており、ＣＩＥの値はＸ＝０．１４及びＹ＝０．３２である。
これは、スペクトルの青色領域で電気燐光の存在を証明した最初の報告であると考えられる。更に、２％の外部量子効率は、ここで青色電気燐光を生ずるとして記載した材料及びデバイス構造を用いて、最終的に更に大きな量子効率を達成することができるであろうことを示している。
図２は、６％−Ｉｒ（４，６−Ｆ2ｐｐｙ）（ｐｉｃｏ）ドープＲ８５４／６％−Ｉｒ（４，６−Ｆ2ｐｐｙ）（ｐｉｃｏ）ドープＴＡＺデバイスの電力効率（ηp）を示している。約２．５ｌｍ／Ｗの最大ηpが、約０．１ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で得られている。
本発明の構造は、例えば、実質的にどんな種類のデバイスにも用いることができ、それらデバイスには、一つ以上のＯＬＥＤを含む掲示板及び標識、コンピューターモニター、乗り物、電気通信デバイス、電話、印刷機、テレビ、大画面壁掛けスクリーン、劇場スクリーン及びスタジアムスクリーンが含まれる。
本発明を特定の実施例及び好ましい態様に関連して記述してきたが、本発明は、これらの実施例及び態様に限定されるものではないことは分かるであろう。特に、本発明は、極めて多種類の電気デバイスに適用することができる。従って、特許請求される本発明には、ここに記載する特定の実施例及び好ましい態様を変更したものが含まれることは、当業者に明らかであろう。

Claims (4)

  1. 基材、
    前記基材の上のアノード、
    前記アノードの上の第一ホール輸送層、
    前記第一ホール輸送層の上の第二ホール輸送層で、有機分子の三重項励起状態から発光をする燐光材料をドープした第二ホール輸送層、
    前記第二ホール輸送層の上の第一電子輸送層で、有機分子の三重項励起状態から発光をする前記燐光材料をドープした第一電子輸送層、
    前記第一電子輸送の上の第二電子輸送層、及び
    前記第二電子輸送層の上のカソード、
    を有する有機発光デバイス。
  2. 有機発光デバイスが、可視スペクトルの青色範囲内の光を発する、請求項１に記載の有機発光デバイス。
  3. 第一ホール輸送層が、アノードのＩＰエネルギーよりも０．７ｅＶ以下大きいＩＰエネルギーを有する、請求項１または２に記載の有機発光デバイス。
  4. 第一ホール輸送層が、アノードのＩＰエネルギーよりも０．５ｅＶ以下大きいＩＰエネルギーを有する、請求項３に記載の有機発光デバイス。
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