JP5231188B2 - 有機エレクトロルミネッセンス装置 - Google Patents

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Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置、特に発光寿命が改善された単色光有機エレクトロルミネッセンス装置、更に発光寿命が改善された白色光有機エレクトロルミネッセンス装置に関するものである。
有機エレクトロルミネッセンス装置は形体の薄さ、面積の広さ、固形性、柔軟性などの利点で人々に注目されており、白色光有機エレクトロルミネッセンス装置も固形照明光源、液晶バックライト光源などの面での大きな潜在能力により研究のホットポイントとなっている。
五十年代には、Bernanose.Aらにより有機エレクトロルミネッセンス装置(OLED)に関する研究が始められた。最初に研究した材料はアントラセン単結晶片であった。しかし、アントラセン単結晶片が厚いという問題があり、高い駆動電圧が必要であった。1987年、米国Eastman Kodak社のC.W.TangとVanslykeにより、ITO/Diamine・Alq3/Mg:Agの構成の有機小分子エレクトロルミネッセンス装置は10ボルトの動作電圧においての輝度が1000cd/ｍ2に達し、外部量子効率が1.0％に達することが報道されてから、エレクトロルミネッセンスの研究は科学者たちに注目され、有機エレクトロルミネッセンス装置のディスプレーにおける応用の可能性が見えてきた。これから、有機エレクトロルミネッセンス装置の研究及び産業化が始まった。
有機エレクトロルミネッセンス装置の高効率、高輝度、高い発色安定性などは産業化に対して重大な意義がある。ここ数年、有機エレクトロルミネッセンス装置に燐光染料を導入することで、発光層の三重項及び一重項励起子がいずれも十分に利用することができ、装置の輝度及び効率が大幅に高められてきた。装置の作動寿命、特に青色光装置及び青色発光層の寿命は有機エレクトロルミネッセンス装置寿命を制限するボトルネックであるため、長い寿命の青色光材料の開発や、装置構成の改善などの方式で装置寿命を延長させている。構造改善においては、三洋の出願番号200510007765.9と200510007786.0の中国特許に開示された、二種類のドーパント染料を導入することで装置の寿命を高める方法、コダックの出願番号01120883.Xの中国特許に公開された、基質電子−正孔エネルギーを受容する第一ドーパント及び正孔を受容する第二ドーパントを導入することで、装置の寿命を高める方法を挙げられているが、前記ドープ発光層はいずれも単独な発光層にドープされ、装置の発光効率が良くないという短所がある。
本発明の目的は、寿命が顕著に高められた単色発光有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、寿命が顕著に高められた白色光有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することにある。
本発明の前述の目的は下記の技術方案により実現される。
基板、陽極、陰極および陽極と陰極の間に介在している有機機能層を含む単色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記有機機能層が複合単色発光層を含み、前記複合単色発光層がホストAのドープ単色光染料層とホストBのドープ単色光染料層からなる。
前記単色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、ホストAが二種類の輸送性が異なるホスト材料を混合して得られ、ホストの一方が正孔輸送性材料であり、他方が電子輸送性材料である。
前記単色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、複合単色発光層が青色発光層、緑発光層、赤色発光層或いは黄色発光層のいずれか一種である。
前記単色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、正孔輸送性材料はトリアリールアミン類、カルバゾール誘導体またはピラゾリン誘導体のいずれか一種である。
前記単色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、正孔輸送性材料が下記式(1)〜(3)で表されるものである。
前記単色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、電子輸送性材料がアントラセン類、オキサゾール誘導体、金属キレートまたは多環共役芳香族化合物のいずれかの一種である。
前記単色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、電子輸送性材料が下記式(4)〜(7)で表されるものである。
前記単色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、ホストAのホストの一方及びドーパントがホストB及びそのドーパントと同じである。
前記単色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、ホストAが単一のダブルキャリア輸送性材料であってもよく、例えば下記式（14）で表されるCBPが挙げられる。
前記単色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、ホストAのドープ単色光染料層に補助剤がドープされることができ、この補助剤が別の単色光染料であってもよい。
前記単色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、単色光発光層が青色発光層で、その青色染料が下記式(8)〜(13)で表されるものである。
前記単色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、有機機能層が正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層及び電子輸送層の一層または復数層を含むことができる。
基板、陽極、陰極および陽極と陰極の間に介在している有機機能層を含む白色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記有機機能層が少なくとも一つの複合単色発光層を含み、前記複合単色発光層がホストAのドープ単色光染料層及びホストBのドープ単色光染料層からなる。
前記白色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、ホストAが二種類の輸送性が異なるホスト材料を混合して得られ、ホストの一方が正孔輸送性材料であり、他方が電子輸送性材料である。
前記白色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、複合単色発光層が青色発光層、緑発光層、赤色発光層または黄色発光層のいずれか一種である。
前記白色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、正孔輸送性材料はトリアリールアミン類、カルバゾール誘導体またはピラゾリン誘導体のいずれか一種である。
前記白色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、正孔輸送性材料は下記式(1)〜(3)で表されるものである。
前記白色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、電子輸送性材料はアントラセン類、オキサゾール誘導体、金属キレートまたは多環共役芳香族化合物のいずれか一種である。
前記白色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、電子輸送性材料は下記式(4)〜(7)で表されるものである。
前記白色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、ホストAのホストの一方及びドーパントはホストB及びそのドーパントと同じである。
前記白色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、ホストAが単一のダブルキャリア輸送性材料であってもよく、例えば前記式(14)で表されるCBPが挙げられる。
前記白色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、有機機能層が青色複合発光層、緑色発光層及び赤色発光層を含む。
前記白色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、有機機能層が青色複合発光層及び黄色発光層を含む。
前記白色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、有機機能層が緑色複合発光層、青色発光層及び赤色発光層を含む。
本発明が提供する有機エレクトロルミネッセンス装置の基本構成の模式図は図1に示すように、01が基板であり、ガラスまたはフレキシブル基板であってもよく、フレキシブル基板はポリエステル類、ポリイミド類化合物のいずれか一種の材料が採用される；02が陽極層であり、無機材料または有機導電性ポリマーを採用することができ、無機材料は一般的にITO、酸化亜鉛、酸化錫亜鉛などの金属酸化物或いは金、銅、銀など仕事関数の大きい金属であり、ITOが好ましく、有機導電性ポリマーはポリチオフェン/ポリビニルフェニルスルホン酸ナトリウム(以下「PEDOTPSS」と略す。)、ポリアニリン(以下「PANI」と略す。)のいずれかの材料が好ましく；03が陰極層であり、一般的にリチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、アルミニウム、インジウムなど仕事関数が比較的に小さい金属或いはこれらと銅、金、銀との合金、或いは金属と金属フッ化物と交替形成した電極層が採用され、本発明では、順番にLiF層、Al層が好ましい。
図1の04は正孔注入層HIL(必須ではない)であり、その基材は銅フタロシアニン(CuPc)を採用することができ、ドープされる無機材料は金属ビスマスのハロゲン化物または金属ビスマスの酸化物を採用することができ；05は正孔輸送層HTLであり、その基材はアリールアミン類及び分枝ポリマー族類低分子材料を採用することができ、NPBが好ましく、ドープされる無機材料は金属ビスマスのハロゲン化物或いは金属ビスマスの酸化物を採用することができ；09発光層EMLは一般的に小分子材料が採用され、蛍光材料であってもよく、例えば金属の有機錯体(例えばAlq3、Gaq3、Al(Saph-q)或いはGa(Saph-q))類化合物が挙げられ、当該小分子材料には染料がドープされてもよく、ドープ濃度は小分子材料の0.01wt％〜20wt％であり、染料は一般的に多環芳香族炭化水素類(例えばルブレン(rubrene))、クマリン類(例えばDMQA、C545T)或いはビスピラン類(例えばDCJTB、DCM)化合物のいずれかの材料であり、発光層材料はカルバゾール誘導物、例えばCBP, ポリビニルカルバゾール(PVK)が採用されてもよく、当該材料に燐光染料、例えばトリス（2-フェニルピリジン）インジウム(Ir(ppy)3)、 ジ(2−フェニルピリジン)(アセチルアセトン)インジウム(Ir(ppy)2(acac))、白金オクタエチルポルフィリン(PtOEP)などがドープされていてもよく；08は電子輸送層であり、使用する材料も小分子電子輸送材料であり、一般的に金属有機錯体(例えばAlq3、Gaq3、Al(Saph-q)、BAlq或いはGa(Saph-q))、多環芳香族炭化水素類(例えばペンタセン、ペリレン)或いはo- フェナントロリン類(例えばBphen、BCP)化合物である。
以下、幾つの実施例と図面を結合して本発明の技術案を具体的に解釈する。以下の実施例は本発明を理解するためのものであり、本発明に対する制限ではないことに注意すべきである。
［実施例１］
実施例1は本発明の一つの青色発光装置であり、図1に示すように、発光層09が複合青色発光層を含み、複合青色発光層が06、07二層を含み、青色発光層1(06)はホストAドープ青色染料からなり、ホストAが二種類の輸送性が異なるホスト材料を混合して得られ、即ちホストの一方が式(4)で表される電子輸送性材料である(BH1と略す)。
他方のホストは式(1)で表される正孔輸送性材料である(NPBと略す)：
ドープされる青色染料は式(8)で表されるものである(BD1と略す)：
青色発光層2(07)はホストBのドープ青色染料からなり、ホストBは電子輸送性材料BH1であり、青色染料BD1がドープされ、本実施例の装置の構成は下記のとおりである：
ITO/NPB/BH1:NPB:BD1/BH1:BD1/ Alq3/LiF/Al (1)
前記構成式(1)を有する有機エレクトロルミネッセンス装置の具体的な製造方法は下記のとおりである：
(1)沸とうした洗剤の超音波及び脱イオン水の超音波の方法でガラス基片を洗浄し、赤外線ランプで乾燥させ、ガラスの上に陽極材料を蒸着させた。膜厚は180nmとした。
(2)前記陽極付きのガラス片を真空腔に置き、1×10-5Paまで真空排気し、前記陽極膜の上に引き続き正孔輸送層を蒸着させ、NPB膜を蒸着させた。蒸着速度は0.1nm/sとし、蒸着膜の厚さは20nmとした。
(3)正孔輸送層の上に青色発光層1を蒸着させた。三つの蒸着源による共蒸着法で行い、NPBとBD1の重量濃度比をそれぞれ20％と3％とし、蒸着膜の厚さは10nmとした。
(4)青色発光層1の上に青色発光層2を蒸着させた。二つの蒸着源による共蒸着法で行い、BH1の蒸着速度を0.2nm/sとし、BD1のドープ重量濃度比を3％、蒸着膜の厚さを20nmとした。
(5)青色発光層の上に、続いてAlq3材料を蒸着させ、電子輸送層とした。蒸着速度は0.2nm/sとし、蒸着膜の厚さを50nmとした。
(6)最後に、前記発光層の上に、順番にLiF層とAl層を蒸着させ、装置の陰極層とした。LiF層の蒸着速度は0.01〜0.02 nm/sとし、厚さを0.7 nmとし、Al層の蒸着速度は2.0 nm/sとし、厚さが150nmとした。
［比較例１］
装置の構成は下記のとおりである：
ITO/NPB/BH1:BD1/ Alq3/LiF/Al （2）
前記構成（2）を有する有機エレクトロルミネッセンス装置の具体的な製造方法は下記のとおりである：ステップ(1)、(2)、(4)、(5)及び(6)は実施例1と同じであり、相違はステップ(3)における青色発光層1の作製を省略したことである。
［比較例２］
装置の構成は下記のとおりである：
ITO/NPB/BH1:NPB:BD1/ Alq3/LiF/Al （3）
前記構成（3）を有する有機エレクトロルミネッセンス装置の具体的な製造方法は下記のとおりである：ステップ(1)、(2)、(3)、(5)及び(6)は実施例1と同じであり、相違はステップ(4)における青色発光層2の製造を省略したことである。
前記実施例1と比較例1、2のOLED装置構成の性能を下記表1に示す。相応する性能は図5を参照のこと。
表1及び図5により、本発明の実施例における複合青色発光層の装置構成は、単独のホストAのドープ青色発光層1或いはホストBのドープ青色発光層2と比べて、その装置寿命が顕著に高められ、しかも、装置の発光効率が影響されず、ひいては、単独の青色発光層のみを含む装置より効率がよいことがわかる。
［実施例２］
装置の構成は下記のとおりである。
ITO/NPB/BH1:NPB(X%)：BD1(Ynm)/BH1:BD1/ Alq3/LiF/Al (4)
前記構成(4)を有する有機エレクトロルミネッセンス装置の具体的な製造方法は下記のとおりである：
ステップ(1)、(2)、(4)、(5)及び(6)は実施例1と同じであり、ステップ(3)におけるホストAのドープ青色発光層1の製作において、三つの蒸着源による共蒸着法で行い、NPBとBD1の質量濃度はそれぞれX%と3％とし、蒸着膜の厚さはYnmとした。
青色発光層1のドープ濃度と厚さが異なる装置構成の性能データーを下記表2に示す：
表2のデータにより、青色発光層1におけるNPBの重量濃度比が20％であり、BD1の重量濃度比を3％とし、青色発光層1の厚さを10nmとした場合に、装置は最も長い寿命を有することがわかる。
前記実施例の複合青色発光層には、ホストAのドープ青色光染料層及びホストBのドープ青色光染料層二つの青色発光層が含まれ、青色光装置の寿命が有効に高められたことは、主に以下のいくつかの原因に基づくと考えられる：
1)電子、正孔複合区域の拡大は装置の寿命を高める。例えば普通の単発光層の青色光装置において、ポテンシャルバリアーの制限により、大部分のキャリアが発光層に隣接する界面HTL/BH1:BD(HTLは正孔輸送層を表し、BH1が青色ホスト材料を表し、BDが青色ドープ染料を表す)に複合集中するが、本発明では複合青色発光層を導入し、ホストAのドープ青色発光層１における二種類の輸送性の異なるホスト材料が正孔及び電子を青色発光層1と青色発光層2の界面BH1：BH2:BD/BH1:BDに輸送することができ、そうすると、正孔と電子の複合がそれぞれHTL/BH1:BH2:BD及びBH1:BH2:BD/BH1:BD(HTLは正孔輸送層を表し、BH1は電子輸送性青色ホスト材料を表し、BH2は正孔輸送性青色ホスト材料を表し、BDは青色ドープ染料を表す)二つの界面にあり、複合界面の拡大が装置寿命を有効に高めている。同時に、青色発光層1におけるドープ濃度が高く、ドープ濃度が高いと、連続エネルギー準位が形成され、キャリアの輸送が有効に促進されるので、これも装置寿命及び効率をある程度高めている。
2)通常の有機エレクトロルミネッセンス装置において、もし複合していない正孔が電子輸送層(Alq3)に入り込むと、不安定なAlq3 +を形成して、装置の発光安定性に影響する。しかし、本発明では、ホスト材料が電子輸送性材料である青色発光層2が、青色発光層1と電子輸送層との間に挿入されるので、正孔が電子輸送層に入り込むことを阻害することができ、同時に、正孔が当該層で電子と有効に複合して発光するため、極めて少ない正孔が輸送層に入り込むので、装置の発光安定性及び効率が高められている。
3)補助発光層により装置寿命が改善されている。通常の有機装置においては、青色染料の寿命が他の色の染料よりきわめて短いが、実施例で青色発光層1を導入することで、装置の青色光はそれぞれ青色発光層1と青色発光層2から来るので、装置の使用寿命を高めることができる。
4)ガラス転移温度の上昇、二つのホスト材料の導入により、即ち、青色発光層1におけるガラス転移温度のより低い材料、例えばNPBを他の材料とドープすることで、そのガラス転移温度が高められ、熱安定性が増強されることにより、装置全体の熱安定性を改善することができる。
［実施例３］
実施例3は本発明の異なる発光材料を使用するもう一種の青色発光装置であり、この装置構成図は実施例1と同じで、図1に示すとおりである。実施例における青色発光層1は同じく二つのホスト材料ドープ青色染料を使用し、ホストの一方の電子輸送性材料がビス(2-メチル-8-キノリノラト)4−ビフェニルフェノラト-アルミニウム(BAlqと略す)であり、前記式(5)で示すように、他方の正孔輸送性材料がNPBであり、ドープされる青色染料がテトラ（t−ブチル）ペリレン(TBPeと略す)であり、青色発光層2が電子輸送性材料BAlqで、ドープされる青色染料がTBPeであり、本実施例の装置構成は下記のとおりである：
ITO/NPB/BAlq:NPB：TBPe/ BAlq: TBPe / Alq3/LiF/Al (5)
装置の製造方法は実施例1と同じである。
［比較例３］
装置構成は下記のとおりである：
ITO/NPB/ BAlq: TBPe / Alq3/LiF/Al (6)
製造方法のステップ(1)、(2)、(4)、(5)及び(6)は実施例2と同じであり、相違がステップ(3)における青色発光層1の作製を省略したことである。
［比較例４］
装置構成は下記のとおりである：
ITO/NPB/ BAlq:NPB:TBPe/ Alq3/LiF/Al (7)
製造方法のステップ(1)、(2)、(3)、(5)及び(6)は実施例2と同じであり、相違はステップ(4)の青色発光層2の製造を省略したことである。
前記実施例3と比較例3、4のOLED装置構成性能を下記表3に示す。相応する性能は図6を参照のこと：
表3及び図6により、本発明実施例における複合青色発光層の装置構成は、単独の青色発光層1或いは青色発光層2より、その動作寿命が顕著に高められ、しかも、装置の発光効率が影響されていないことがわかる。
［実施例４］
実施例4は本発明の緑色発光装置の一種であり、図2に示すように、発光層09が複合緑色発光層を含み、該当複合緑色発光層が10、11の二層を含み、その緑色発光層1(10)がホストAのドープ緑色光染料からなり、ホストAが輸送性の異なる二種類の材料を混合し、緑色光染料をドープしてなり、即ち、ホストの一方が電子輸送性材料BAlqであり、他方が正孔輸送性材料NPBであり、ドープされる緑色光染料が10−(2−ベンゾチアゾール)‐1，1，7，7-テトラメチル-2，3，6，7−テトラヒドロ−１H，5H，11H-[1]ベンゾピロピラノ[6,7,8-ij]キノリジン(C545Tと略す)、緑色発光層2(11)が電子輸送性材料BAlqに緑色光染料をドープしてなり、本実施例の装置構成は下記のとおりである：
ITO/NPB/BAlq:NPB：C545T/BAlq:C545T/ Alq3/LiF/Al (8)
装置の製造方法は実施例1と同じである。
［比較例５］
装置構成は下記のとおりである：
ITO/NPB/ BAlq: C545T / Alq3/LiF/Al (9)
製造方法のステップ(1)、(2)、(4)、(5)及び(6)は実施例3と同じであり、相違はステップ(3)における緑色発光層1の製造を省略したことである。
［比較例６］
装置構成は下記のとおりである：
ITO/NPB/ BAlq:NPB：C545T / Alq3/LiF/Al (10)
製造方法のステップ(1)、(2)、(3)、(5)及び(6)は実施例3と同じであり、相違はステップ(4)における緑色発光層2の製造を省略したことである。
前記実施例4と比較例5、6のOLED装置構成性能を下記表4に示す。相応する性能は図7を参照のこと。
表4及び図７により、本発明実施例の複合緑色発光層の装置構成は、単独の緑色発光層1或いは緑色発光層2より、その動作寿命が顕著に高められ、しかも、装置の発光効率が影響されず、ひいては、単独の青色発光層のみを含む装置より効率がよいことがわかる。
［実施例５］
実施例5は二発光中心の白色光装置であり、図3に示すように、発光層09が黄色発光層12、青色発光層1(06)及び青色発光層2(07)を含み、その黄色発光層12は正孔輸送性ホスト材料、例えばNPBを採用することができ、黄色染料、例えば5，6，11，12-テトラフェニルテトラセン(rubreneと略す)がドープされ、青色発光層2においては電子輸送性ホストBH1が採用され、青色染料BD1がドープされ、青色発光層1が二種類の輸送性の異なるホスト材料に青色染料をドープしてなり、本実施例では二つのホスト材料に青色染料がドープされるものを採用し、即ち、ホストの一方が電子輸送性材料BH1であり、他方が正孔輸送性材料NPBであり、本実施例においては下記のような装置構成が好ましい：
ITO/NPB/ NPB：rubrene/BH1:NPB:BD1/BH1:BD1/ Alq3/LiF/Al (11)
前記構成式(11)を有する白色光装置の具体的な製造方法は下記のとおりである：
(1)沸とうした洗剤の超音波及び脱イオン水の超音波の方法でガラス基片を洗浄し、赤外線ランプで乾燥させ、ガラスの上に陽極材料を蒸着させ、膜の厚さが180nmである；
(2)前記陽極付きのガラス基片を真空腔に置き、1×10-5Paまで真空排気し、前記陽極膜の上に引き続き正孔輸送層を蒸着させ、NPB膜を蒸着させた。蒸着速度は0.1nm/sであり、蒸着膜の厚さを20nmとした。また、二つの蒸着源による共蒸着法で黄色発光層の蒸着、ドープを行った。NPBの蒸着速度を0.2nm/sとし、NPBにおけるrubreneのドープ濃度を2ｗｔ％、該層の蒸着膜の厚さを15nmとした。
(3)黄色発光層の上に青色発光層1を蒸着させた。三つの蒸着源による共蒸着法で行い、NPBとBD1の重量濃度比がそれぞれ20％と3％であり、蒸着膜の厚さを10nmとした。
(4)青色発光層1の上に青色発光層2を蒸着させた。二つの蒸着源による共蒸着法で行い、BH1の蒸着速度を0.2nm/sとし、BD1のドープ重量濃度比を3％、蒸着膜の厚さを20nmとした。
(5)青色発光層の上に、引き続きAlq3材料を蒸着させ、電子輸送層とした。蒸着速度を0.2nm/sとし、蒸着膜の厚さを50nmとした。
(6)最後に、前記発光層の上に、順番にLiF層とAl層を蒸着させ、装置の陰極層とした。LiF層の蒸着速度を0.01〜0.02 nm/sとし、厚さを0.7 nmとした、Al層の蒸着速度は2.0 nm/sとし、厚さを150nmとした。
［比較例７］
装置の構成は下記のとおりである：
ITO/NPB/NPB:rubrene/BH1:BD1/ Alq3/LiF/Al （12）
前記構成（12）を有する白色光装置の具体的な製造方法は下記のとおりである：ステップ(1)、(2)、(4)、(5)及び(6)は実施例5と同じであり、相違はステップ(3)における青色発光層1の製造を省略したことである。
［比較例８］
装置の構成は下記のとおりである：
ITO/NPB/NPB:rubrene/BH1:NPB:BD1/ Alq3/LiF/Al （13）
前記構成（13）を有する白色光装置の具体的な製造方法は下記のとおりである：ステップ(1)、(2)、(3)、(5)及び(6)は実施例5と同じであり、相違はステップ(4)における青色発光層2の製造を省略したことである。
前記実施例5と比較例7、8のOLED装置構成の性能を下記表5に示す。相応する性能は図8を参照のこと。
［実施例６］
装置の構成が下記のとおりである:
ITO/NPB/NPB:DCM/BAlq:NPB(X%):TBPe(Ynm)/BAlq:TBPe/Alq3/LiF/Al (14)
前記構成(14)を有する白色光装置の具体的な製造方法は下記のとおりである：
ステップ(1)、(2)、(4)、(5)及び(6)は実施例1と同じであり、ステップ(3)青色発光層1の製造において、三つの蒸着源による共蒸着法で行い、NPBとTBPeの質量濃度をそれぞれX%と3％とし、蒸着膜の厚さをYnmとした。
青色発光層1のドープ濃度と厚さが異なる装置構成の性能データを下記表6に示す：
表６のデーターにより、青色発光層1のNPBの重量濃度比を20％とし、TBPeの重量濃度比を3％とし、青色発光層1の厚さを10nmとした場合には、白色光装置は最も長い寿命を有することがわかる。
［実施例７］
実施例7は三発光中心の白色光装置であり、図4に示すように、発光層09は緑色発光層11、青色発光層1(06)、青色発光層2(07)及び赤色発光層13を含み、その緑色発光層11は正孔輸送性ホスト材料、例えばNPBを緑色光染料トリス（2-フェニルピリジン）インジウム(Ir(ppy)3と略す)をドープしてなり、青色発光層2は電子輸送性ホストBAlqに青色染料TBPeをドープしてなり、青色発光層1は二つのホスト材料に青色染料をドープしてなり、ホストの一方が電子輸送性材料であり、他方が正孔輸送性材料であり、赤色発光層がトリ(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq3)に赤色光染料4，4-ジシアノメチレン-2-ｔ−ブチル-6-(1，1，7，7−テトラメチル−ジュロリジン-9-ビニル)-4H−ピラン(DCJTBと略す)或いはIr(piq)2(acac)をドープしてなり、本実施例では下記のような装置構成が好ましい：
ITO/NPB/NPB:C545T/BAlq:NPB:TBPe/BAlq:TBPe/ Alq3:Ir(piq)2(acac)/ Alq3/LiF/Al
(15)
前記構成式(15)を有する有機エレクトロルミネッセンス装置の具体的な製造方法は下記のとおりである：
(1)沸とうした洗剤の超音波及び脱イオン水の超音波の方法でガラス基片を洗浄し、赤外線ランプで乾燥させ、ガラスの上に陽極材料を蒸着させた。膜の厚さを180nmとした。
(2)前記陽極付きのガラス基片を真空腔に置き、1×10-5Paまで真空排気し、前記陽極膜の上に引き続き正孔輸送層を蒸着させ、NPB膜を蒸着させた。蒸着速度を0.1nm/s、蒸着膜の厚さを20nmとした。また、二つの蒸着源による共蒸着法で緑色発光層の蒸着、ドープを行った。NPBにおける545Tのドープ濃度を2ｗｔ％、蒸着膜の厚さを15nmとした。
(3)緑色発光層の上に青色発光層1を蒸着させた。三つの蒸着源による共蒸着法で行い、NPBとBD1の重量濃度比がそれぞれ20％と3％とし、蒸着膜の厚さを10nmとした。
(4)青色発光層1の上に青色発光層2を蒸着させた。二つの蒸着源による共蒸着法で行った。TBPeのドープ重量濃度比を3％とし、蒸着膜の厚さを20nmとした。
(5)青色発光層の上に、引き続き二つの蒸着源による共蒸着法で赤色発光層を蒸着させた。Ir(piq)2(acac)ドープ濃度比を5％とし、蒸着膜の厚さを10nmとした。
(5)青色発光層の上に、引き続きAlq3材料を蒸着させ、電子輸送層とした。蒸着速度は0.2nm/sとし、蒸着膜の厚さを50nmとした。
(6)赤色発光層の上に、引き続きAlq3材料を電子輸送層として蒸着させた。蒸着速度を0.2nm/sとし、蒸着膜の厚さを50nmとした。
(7)最後に、前記発光層の上に、順番にLiF層とAl層を装置の陰極層として蒸着させた。LiF層の蒸着速度を0.01〜0.02 nm/sとし、厚さを0.7 nmとした。Al層の蒸着速度は2.0 nm/sとし、厚さを150nmとした。
［比較例９］
装置の構成は下記のとおりである：
ITO/NPB/NPB:C545T/BAlq:TBPe/ Alq3:Ir(piq)2(acac)/ Alq3/LiF/Al （16）
前記構成（16）を有する有機エレクトロルミネッセンス装置の具体的な製造法は下記のとおりである：ステップ(1)、(2)、(4)、(5)、(6)及び(7)は実施例7と同じであり、相違はステップ(3)における青色発光層1の製造を省略したことである。
［比較例１０］
装置の構成は下記のとおりである：
ITO/NPB/NPB:C545T/BAlq:NPB: TBPe / Alq3:Ir(piq)2(acac)/ Alq3/LiF/Al（17）
前記構成を有する(17)有機エレクトロルミネッセンス装置の具体的な製造方法は下記のとおりである：ステップ(1)、(2)、(3)、(5)、(6)及び(7)は実施例7と同じであり、相違はステップ(4)における青色発光層2の製造を省略したことである。
前記実施例7と比較例9、10のOLED装置構成の性能を下記表7に示す。相応する性能は図9を参照のこと。
表7及び図9により、本発明実施例における青色発光層1と青色発光層2からなる複合発光層の装置構成は、単独の青色発光層1或いは青色発光層2より、その動作寿命が顕著に高められ、しかも、装置の発光効率が影響されず、ひいては、単独の青色発光層のみを含む装置より効率がよいことがわかる。
［実施例８］
実施例8は二発光中心の白色光装置であり、発光層が黄色発光層、青色発光層1及び青色発光層2を含み、その青色発光層1は単一ホストがドープされ、即ちホスト材料が正孔輸送性も有し、電子輸送性も有し、ダブルキャリア輸送性のホスト材料である。装置構成が下記のようなものが好ましい：
ITO/NPB/NPB:rubrene/CBP:TBPe/BAlq:TBPe/Alq3/LiF/Al (18)
前記構成(18)を有する白色光装置の具体的な製造方法は下記のとおりである：
ステップ(1)、(2)、(4)、(5)及び(6)は実施例5と同じであり、ステップ(3)の青色発光層1の製造において、二つの蒸着源よる共蒸着法で行った。CBPの蒸着速度を0.1nm/sとし、TBPeの重量濃度比を3％とし、蒸着膜の厚さをそれぞれ10 nm と20nmとした。
同時に下記二つの装置構成の白色光装置を比較例として製造した。製造方法は実施例5と同じである：
ITO/NPB/NPB:rubrene/ BAlq: TBPe/ Alq3/LiF/Al (19)
ITO/NPB/NPB:rubrene/CBP: TBPe/ Alq3/LiF/Al (20)
前記実施例8と比較例のOLED装置構成の性能を下記表8に示す：
表8により、本発明の実施例におけるダブルキャリア輸送性の単一ホストがドープされた青色発光層1と青色発光層2からなる装置構成は、単独の青色発光層1或いは青色発光層2より、その動作寿命も顕著に高められ、しかも、装置の発光効率が影響されず、ひいては、単独の青色発光層のみを含む装置より効率がよいことがわかる。また、ドーパントTBPeの重量濃度比が3％であり、青色発光層1の厚さが10nｍである場合には、装置の動作寿命が最も長いことがわかる。
また、本発明において、青色発光層のドープ染料はBCzVBi、BCzVB、DPAVBi、DPAVB、BDAVBi或いはN-BDAVBiのいずれかの一つを使用してもよい。
［実施例９］（白色装置）
実施例9は白色光装置であり、発光層は複合青色発光層を含み、複合青色発光層は青色発光層1及び青色発光層2からなる。青色発光層1及び青色発光層2にはそれぞれ補助剤としての黄色染料がドープされ、装置の発光色が白色である。青色発光層1は二つのホストに青色染料をドープしてなり、ホストの一方が正孔輸送性材料であり、他方が電子輸送性材料である。青色発光層2は電子輸送性材料のホスト材料に青色染料をドープしてなる。本実施例において装置構成が下記のようなものが好ましい：
ITO/NPB/BH1:NPB:BD1:rubrene/ BH1: BD1:rubrene / Alq3/LiF/Al (21)
前記構成(21)を有する白色光装置の具体的な製造方法は下記のとおりである：
具体的な製造ステップは前記実施例と同じであり、相違は青色発光層1の製造が四つの蒸着源よる共蒸着法で行われ、蒸着膜の厚さを10 nmとして、青色発光層2の製作が三つの蒸着源よる共蒸着法で行われ、蒸着膜の厚さを15nmとしたこと。
同時に下記二組の装置構成の白色光装置を比較例として製作し、製造方法は前記実施例と同じである：
ITO/NPB/BH1:BD1:rubrene/ Alq3/LiF/Al (22)
ITO/NPB/BH1:NPB:BD1:rubrene/ Alq3/LiF/Al (23)
前記実施例9と比較例のOLED装置構成の性能を下記表9に示す。相応する性能図は図10を参照のこと。
本発明の青色発光装置構成を示す模式図である。01基板、02陽極、03陰極、04正孔注入層、05正孔輸送層、06青色発光層1(ホストAのドープ)、07青色発光層2(ホストBドープ)、08電子輸送層、09発光層 本発明の緑色発光装置構成を示す模式図である。01基板、02陽極、03陰極、04正孔注入層、05正孔輸送層、10緑色発光層1(ホストAドープ)、11緑色発光層2(ホストBドープ)、08電子輸送層、09発光層 本発明の二発光中心の白色光装置の構成を示す模式図である。01基板、02陽極、03陰極、04正孔注入層、05正孔輸送層、12黄色発光層、06青色発光層1、07青色発光層2、08電子輸送層、09発光層 本発明の三発光中心の白色光装置の構成を示す模式図である。01基板、02陽極、03陰極、04正孔注入層、05正孔輸送層、11緑色発光層、06青色発光層1、07青色発光層2、13赤色発光層、08電子輸送層、09発光層 本発明の実施例1における装置寿命の比較図である。 本発明の実施例3における装置寿命の比較図である。 本発明の実施例4における装置寿命の比較図である。 本発明の実施例5における装置寿命の比較図である。 本発明の実施例7における装置寿命の比較図である。 本発明の実施例9における装置寿命の比較図である。

Claims (16)

  1. 基板、陽極、陰極、および陽極と陰極の間に介在している有機機能層を含む単色光有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記有機機能層が少なくとも一つの複合単色発光層を含み、前記複合単色発光層がホストＡのドープ単色光染料層とホストＢのドープ単色光染料層からなり、前記ホストＡが正孔輸送性と電子輸送性を有し、前記ホストＢが単一輸送性を有し、前記ホストＡにドープされた単色光染料が前記ホストＢにドープされた単色光染料と同じであることを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス装置。
  2. 前記有機エレクトロルミネッセンス装置が単色光有機エレクトロルミネッセンス装置であることを特徴とする、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  3. 前記有機エレクトロルミネッセンス装置が白色光有機エレクトロルミネッセンス装置であることを特徴とする、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  4. 前記ホストＡは二種類の輸送性が異なるホスト材料を混合して得られ、ホストの一方は正孔輸送性材料であり、他方は電子輸送性材料であることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  5. 前記複合単色発光層が青色発光層、緑色発光層、赤色発光層あるいは黄色発光層のいずれか一種であることを特徴とする、請求項１、２、３または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  6. 前記正孔輸送性材料はトリアリールアミン類、カルバゾール誘導体またはピラゾリン誘導体であることを特徴とする、請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  7. 前記正孔輸送性材料が下記式（１）〜（３）：
    で表されるものであることを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  8. 前記電子輸送性材料がアントラセン類、オキサゾール誘導体、金属キレートまたは多環共役芳香族化合物であることを特徴とする、請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  9. 前記電子輸送性材料が下記式（４）〜（７）：
    で表されるものであることを特徴とする請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  10. 前記ホストＡはホストの一方が前記ホストＢと同じであることを特徴とする、請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  11. 前記ホストＡが単一のダブルキャリア輸送性材料であることを特徴とする、請求１、２又は３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  12. 前記ホストＡドープ単色光染料層には補助剤がドープされていることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  13. 前記複合単色光発光層が青色発光層で、青色染料が下記式（８）〜（１３）：
    で表されるものであることを特徴とする、請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  14. 前記有機機能層が青色複合発光層、緑色発光層及び赤色発光層を含むことを特徴とする、請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  15. 前述有機機能層が青色複合発光層及び黄色発光層を含むことを特徴とする、請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  16. 前記有機機能層が緑色複合発光層、青色発光層及び赤色発光層を含むことを特徴とする、請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
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