タンデム式ＯＬＥＤデバイス
タンデム式OLEDデバイスは、アノードと；カソードと；アノードとカソードの間に配置された少なくとも第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットおよび第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットと；第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットと第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットの間に配置された中間接続層とを備えている。それぞれのエレクトロルミネッセンス・ユニットは、個別に選択された少なくとも1つの有機発光層を備えており、第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットは、カソードとこの第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットの発光層の間に配置された第1の電子輸送層を備えており、この第1の電子輸送層は第1の電子輸送材料を含んでいる。中間接続層は、第1の電子輸送層と接触して配置されたn型をドープされた第1の有機層を含んでおり、そのn型をドープされた第1の有機層は、n型ドーパントと、第1の電子輸送材料とは異なる電子輸送材料とを含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の有機エレクトロルミネッセンス（EL）ユニットを用意してELの性能が向上したタンデム式有機エレクトロルミネッセンス・デバイスを形成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（EL）デバイス、または有機発光ダイオード（OLED）は、印加された電圧に応答して光を出す電子デバイスである。OLEDの構造には、アノードと、有機ELユニットと、カソードが順番に含まれる。アノードとカソードの間に配置された有機ELユニットは、一般に、有機正孔輸送層（HTL）と有機電子輸送層（ETL）からなる。ETL内のHTL/ETL界面の近くで正孔と電子が再結合して光が出る。Tangらは、「有機エレクトロルミネッセンス・ダイオード」、Applied Physics Letters、第51巻、913ページ、1987年と、譲受人に譲渡されたアメリカ合衆国特許第4,769,292号において、このような層構造を利用した高効率OLEDを提示した。そのとき以来、別の層構造を有する多数のOLEDが開示されてきた。例えばHTLとETLに挟まれた有機発光層（LEL）を含む3層OLEDが存在している。その例が、例えばAdachi他、「3層構造を有する有機膜におけるエレクトロルミネッセンス」、Japanese Journal of Applied Physics、第27巻、L269ページ、1988年や、Tang他、「ドープされた有機薄膜のエレクトロルミネッセンス」、Journal of Applied Physics、第65巻、3610ページ、1989年に開示されている。LELは、一般に、ゲスト材料をドープされたホスト材料を含んでおり、層構造はHTL/LEL/ETLと表記される。さらに、有機ELユニットの中により多くの機能層が含まれた他の多層OLEDが存在している。それと同時に、多くのタイプのEL材料も合成され、OLEDで使用されている。これらの新しいデバイス構造と新しい材料によってデバイスの性能がさらに向上した。
【０００３】
OLEDは、実際には電流駆動されるデバイスである。その輝度は電流密度に比例するが、寿命は電流密度に反比例する。非常に明るくするには、OLEDを比較的大きな電流密度で動作させねばらないが、すると動作寿命が短くなるであろう。したがって動作寿命を長くするには、OLEDの輝度効率を改善する一方で、目的とする輝度を実現できる可能な限り小さな電流密度で動作させることが極めて重要である。
【０００４】
OLEDの輝度効率を劇的に向上させるとともに寿命を延ばすため、個々のOLEDを鉛直方向にいくつか積層させて単一の電源だけで駆動するタンデム式OLED（または積層式OLED、またはカスケード式OLED）が製造されている（アメリカ合衆国特許第6,337,492号、第6,107,734号、第6,717,358号、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0170491 A1、2003/0189401 A1、日本国特開2003/045676Aを参照のこと）。N個（N>1）のELユニットを有するタンデム式OLEDでは、輝度効率を、ELユニットが1つだけの従来型OLEDのN倍にすることができる（もちろん駆動電圧も従来型OLEDのN倍になる可能性がある）。したがって長寿命を実現する1つの方法として、タンデム式OLEDは、従来型OLEDと同じ輝度を得るのに従来型OLEDで用いられている電流密度のほんの約1/N倍にしか必要としないが、寿命が従来型OLEDの約N倍になろう。高輝度を実現する別の方法として、タンデム式OLEDは、従来型OLEDのN倍の輝度を得るのに従来型OLEDで用いられているのとほぼ同じ電流密度しか必要としないが、ほぼ同じ寿命が維持される。
【０００５】
タンデム式OLEDには多くの利点があるが、1つの欠点は駆動電圧の上昇である。多くのエレクトロニクス・システム（例えばいくつかのアクティブ・マトリックス設計）では、利用できる電圧は限られている。したがってタンデム式OLEDを駆動するのに必要な電圧を下げる必要がある。タンデム式OLEDにおいて駆動電圧を下げる1つの方法は、ELユニットの間に接続層を設けることである。この接続層は、n型をドープされた有機層を含んでいる。この有機層は、仕事関数が小さな金属をドープされた電子輸送材料を一般に含んでいる。しかしドープされる金属は励起状態のクエンチングを引き起こす可能性があるため、輝度効率が低下する可能性がある。これは、n型をドープされた有機層が発光層の上に直接載っている場合や、n型をドープされた有機層のために選択した電子輸送材料が金属ドーパントと効果的に結合せず、したがって金属が発光層の中に拡散できる場合に起こる。このような状況では、OLEDデバイスの寿命も短くなる。
【０００６】
寿命と効率が改善されたOLEDを提供することが相変わらず必要とされていることに加え、OLEDデバイスをより製造しやすくすることも望ましい。製造を簡単にする1つの方法は、シャドウ・マスクを用いたパターニングを減らし、その代わりにカラー・フィルタを備える白色発光OLEDを用意することである。電力消費を最少にするには、白色発光OLEDの色度をCIE D65、すなわちCIEx=0.31、CIEy=0.33に近づけると望ましいことがしばしばある。それは特に、赤色画素、緑色画素、青色画素、白色画素を有するいわゆるRGBWディスプレイの場合である。したがって白色発光OLEDを製造するのにタンデム構造を利用する場合には、色度がCIE D65の近くに留まっていることが重要になろう。すなわち電圧を低下させるためにタンデム構造を変更しても色度がCIE D65の近くになるようにできねばならない。同様に、予想通りのものを製造できるようにするには、単一のELユニットを備える白色発光OLEDの色がタンデム構造におけるのとほぼ同じであることが有用である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の1つの目的は、駆動電圧が低く、高効率で、寿命が長いタンデム式OLEDデバイスを製造することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、駆動電圧が低く、高効率で、寿命が長く、色度が適切な広帯域または白色発光のタンデム式OLEDデバイスを製造することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、単一の広帯域発光ELユニットとほぼ同じ色の光を出す複数の広帯域発光ELユニットを備えるタンデム式OLEDデバイスを製造することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの目的は、
a）アノードと；
b）カソードと；
c）アノードとカソードの間に配置された少なくとも第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットおよび第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットと；
d）第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットと第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットの間に配置された中間接続層とを備えていて、
それぞれのエレクトロルミネッセンス・ユニットは、個別に選択された少なくとも1つの有機発光層を備えており、第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットは、カソードとこの第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットの発光層の間に配置された第1の電子輸送層を備えており、この第1の電子輸送層は第1の電子輸送材料を含んでおり；
中間接続層は、第1の電子輸送層と接触して配置されたn型をドープされた第1の有機層を含んでおり、そのn型をドープされた第1の有機層は、n型ドーパントと、第1の電子輸送材料とは異なる電子輸送材料とを含んでいるタンデム式OLEDデバイスによって実現される。
【００１１】
個々の層が薄すぎ、しかもさまざまな層の厚さの違いが大きすぎて実際のスケールで図示できないため、図1〜図3は実際のスケール通りになっていないことがわかるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の説明で使用するいくつかの用語をここに説明する。“フル・カラー”という用語は、可視スペクトルの赤、緑、青の領域における発光の色を記述するのに用いる。赤、緑、青は三原色を構成し、その三原色を適切に混合することによって他の色を作り出すことができる。広帯域発光は、可視スペクトルの複数の部分（例えば青と緑の部分）に大きな成分を有する光である。広帯域発光には、白色光を発生させるためにスペクトルの赤と緑と青の部分で光が発生する場合も含まれていてよい。白色光は、ユーザーが白色であると認識する光、またはカラー・フィルタと組み合わせて使用して実用的なフル・カラー・ディスプレイを製造するのに十分な発光スペクトルを持つ光である。白色光は強い色相を持つことができてそれでも有用だが、白色は、国際照明委員会（CIE）の色度座標がほぼCIEx=0.31±0.05、 CIEy=0.33±0.05であることが好ましい。これはD65の白色であり、WO 2004/061963に記載されているように、特に、赤色画素、緑色画素、青色画素、白色画素を有するRGBWディスプレイにとって有用である。“画素”という用語は、従来技術で使用されているように、一般に、ディスプレイ・パネルの1つ領域であって、他の領域とは独立に刺激して光を出させることのできる領域を指すのに用いる。“n型をドープされた有機層”という用語は、有機層がドーピング後に半導特性を持ち、この層を通過する電流が実質的に電子によって担われることを意味する。“p型をドープされた有機層”という用語は、有機層がドーピング後に半導特性を持ち、この層を通過する電流が実質的に正孔によって担われることを意味する。“仕事関数が大きな金属”という用語は、仕事関数が4.0eV以上の金属と定義される。同様に、“仕事関数が小さな金属”という用語は、仕事関数が4.0eV未満の金属として定義される。
【００１３】
複数のELユニットを有する本発明のタンデム式白色OLEDデバイスの構成と性能を評価するため、デバイス構造の概略を示す図1〜図6についてさらに説明する。
【００１４】
複数のELユニットを用いたタンデム式白色OLEDデバイスの構造が、Liang-Sheng Liaoらによって「複数の白色エレクトロルミネッセンス・ユニットを有する白色OLED」という名称で2004年8月20日に出願されて譲受人に譲渡されたアメリカ合衆国特許出願シリアル番号第10/922,606号に記載されている（その開示内容は参考としてこの明細書に組み込まれているものとする）。この場合、タンデム式白色OLEDデバイスが初期の白色を維持することは難しかった。
【００１５】
図1に本発明によるタンデム式OLED100を示してある。このタンデム式OLEDはアノード110とカソード170を備えており、そのうちの少なくとも一方は透明である。アノードとカソードの間には、N個のELユニットと(N-1)個の中間接続層（図面ではそのそれぞれを“中間接続層”として示してある）。ただしNは1よりも大きな整数である。積層されて直列に接続されたELユニットを120.1〜120.Nで示してある。ここに、120.1は（アノードに隣接する）1番目のELユニットであり、120.2は2番目のELユニットであり、120.(N-1)は(N-1)番目のELユニットであり、120.Nは（カソードに隣接する）N番目のELユニットである。ELユニットの間に配置された中間接続層は130.1〜130.(N-1)で示してある。ここに、130.1は、ELユニット120.1と120.2の間に配置された1番目の中間接続層；130.2は、ELユニット120.2と別のELユニット（図示せず）に接触している2番目の中間接続層；130.(N-1)は、ELユニット120.(N-1)と120.Nの間に配置された最後の中間接続層である。タンデム式OLED100は、導電線190を通じて外部の電圧／電流源180に接続されている。
【００１６】
アノード110とカソード170は導電線190を通じて外部の電圧／電流源180に接続されている。タンデム式OLED100は、アノード110とカソード170という一対の接触電極の間に電圧／電流源180からの電位を印加することによって作動する。(V×N)という順バイアス下では、外部から印加したこの電位が、N個のELユニットと(N-1)個の中間接続層に分布する。電子がN番目のELユニットから注入されると、タンデム式OLEDに印加された電位(V×N)により、その電子（負に帯電したキャリア）は（アノードの電位に対して）ポテンシャル・エネルギーeV×Nを持てるようになる。このN番目のELユニットでは、これらの電子はLELのLUMOに輸送された後、LELのHOMOで正孔（正に帯電したキャリア）と再結合して光を出す。この再結合プロセスの間を通じて電子はLELのLUMOからHOMOに落下し、フォトンを発生させることによってそのポテンシャル・エネルギーの一部を失う。1回目の再結合によって光が発生した後、電子はLELのHOMOからHTLのHOMOへと連続的に輸送され、次いで(N-1)番目の中間接続層に注入される。電子が(N-1)番目の中間接続層から(N-1)番目のELユニットに注入されたとき、その電子のポテンシャル・エネルギーはほぼeV×(N-1)に留まっている。この“注入-輸送-再結合-輸送”プロセスがそれぞれのELユニットで起こった後、電子は最終的にアノードに注入される。電子は、カソードからアノードへとN個のELユニットと(N-1)個の中間接続層を通過するエネルギーに関するカスケード式のこの“旅”をしている間、N回再結合してフォトンを発生させる。言い換えるならば、カソードから注入されたそれぞれの電子は、N個のフォトンを発生させる機会を持つことができる。
【００１７】
タンデム式OLED100に含まれる各ELユニットは、正孔の注入、正孔の輸送、電子の注入、電子の輸送、電子-正孔再結合による光の発生をサポートすることができる。各ELユニットは複数の層を含むことができる。そのような層として、正孔注入層（HIL）、正孔輸送層（HTL）、発光層（LEL）、電子輸送層（ETL）、電子注入層（EIL）、正孔阻止層（HBL）、電子阻止層（EBL）、エキシトン阻止層（XBL）や、従来技術で知られている他の層などがある。さまざまな層が多数の機能（例えばETLはHBLとしても機能する）を担うことができ、似た機能を有する複数の層が存在していてもよい（例えばLELとETLはいくつか存在することができる）。従来技術で知られている多くの有機EL多層構造を本発明のELユニットとして使用できる。いくつか例示すると、HTL/(1つまたは複数のLEL)/ETL、HTL/(1つまたは複数のLEL)/EIL、HIL/HTL/(1つまたは複数のLEL)/ETL、HIL/HTL/(1つまたは複数のLEL)/ETL/EIL、HIL/HTL/EBLまたはXBL/(1つまたは複数のLEL)/ETL/EIL、HIL/HTL/(1つまたは複数のLEL)/HBL/ETL/EILなどがある。タンデム式OLEDに含まれる各ELユニットは、他のELユニットと層構造が同じでも異なっていてもよい。ELユニットの層構造はHTL/(1つまたは複数のLEL)/ETLであることが好ましい。ただし、アノードに隣接するELユニットは、アノードとHTLの間にHILを備えており、カソードに隣接するELユニットは、カソードとETLの間に配置されたEILを有する。特定の1つのELユニットに含まれるLELの数について考えると、各ELユニットに含まれるLELの数は一般に1〜3の範囲で変えることができる。さらに、タンデム式OLEDに含まれる各ELユニットは、同じ色を発生させてもよいし、異なる色を発生させてもよい。
【００１８】
本発明は、図2に示した実施態様に、よりはっきりと示されている。タンデム式OLEDデバイス200は、中間接続層230.1によって直列に接続された1番目のELユニット220.1と2番目のELユニット220.2を備えている。この構成における1番目のELユニットは、（アノード210に隣接した）HIL221.1と、HTL222.1と、LEL223.1と、ETL224.1を備えている。中間接続層230.1は、n型をドープされた有機層231.1と、電子受容層233.1を備えている。2番目のELユニット220.2は、HTL222.2と、LEL223.2と、ETL224.2と、EIL226.2を備えている。カソード270がEIL226.2の上に設けられている。図を見やすくするため、電源と電線は図示されていない。
【００１９】
本発明の重要な1つの特徴は、n型をドープされた有機層231.1がETL224.1に隣接していて、そのETLで使用される電子輸送材料とは異なる電子輸送材料を含んでいることである。異なる電子輸送材料を用いる理由をいくつか以下に説明するが、まず最初に、さまざまな層にとって有用な材料と構造を説明する。
【００２０】
HTLは少なくとも1種類の正孔輸送材料を含んでいる。それは例えば芳香族第三級アミンである。芳香族第三級アミンは、炭素原子（そのうちの少なくとも1つは芳香族環のメンバーである）だけに結合する少なくとも1個の3価窒素原子を含んでいる化合物であると理解されている。芳香族第三級アミンの1つの形態は、アリールアミン（例えば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、ポリマー・アリールアミン）である。モノマー・トリアリールアミンの例は、Klupfelらによってアメリカ合衆国特許第3,180,730号に示されている。1個以上のビニル基で置換された他の適切なトリアリールアミン、および／または少なくとも1つの活性な水素含有基を含む他の適切なトリアリールアミンは、Brantleyらによってアメリカ合衆国特許第3,567,450号と第3,658,520号に開示されている。
【００２１】
芳香族第三級アミンのより好ましい1つのクラスは、VanSlykeらによってアメリカ合衆国特許第4,720,432号と第5,061,569号に記載されているように、少なくとも2つの芳香族第三級アミン部分を含むものである。HTLは、単一の芳香族第三級アミン化合物で形成すること、または芳香族第三級アミン化合物の混合物で形成することができる。有用な芳香族第三級アミンの代表例としては、以下のものがある。
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；
N,N,N',N'-テトラフェニル-4,4"'-ジアミノ-1,1':4',1":4",1"'-クアテルフェニル；
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；
1,4-ビス[2-[4-[N,N-ジ(p-トリル)アミノ]フェニル]ビニル]ベンゼン（BDTAPVB）；
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（NPB）；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ビフェニル（TNB）；
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-アントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(1-アントリル)-N-フェニルアミノ]-p-テルフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-フェナントリル)-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-コロネニル)-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；
2,6-ビス[N,N-ジ(2-ナフチル)アミノ]フルオレン；
4,4',4"-トリス[(3-メチルフェニル)フェニルアミノ]トリフェニルアミン（MTDATA）；
4,4'-ビス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（TPD）。
【００２２】
有用な正孔輸送材料の別のクラスとして、ヨーロッパ特許第1 009 041号に記載されている多環式芳香族化合物がある。3個以上のアミノ基を有する第三級芳香族アミン（オリゴマー材料も含む）も使用することができる。さらに、ポリマー正孔輸送材料を使用することができる。それは、例えば、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、コポリマー（例えばポリ(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)（PEDOT/PSSとも呼ばれる））などである。
【００２３】
LELは、蛍光材料またはリン光材料を含んでおり、この領域で電子-正孔対の再結合が起こる結果としてエレクトロルミネッセンスが生じる。発光層は単一の材料で構成できるが、より一般的には、1種類または複数のゲスト化合物をドープしたホスト材料を含んでいる。光は主として発光材料から発生し、任意の色が可能である。このゲスト発光材料は、発光ドーパントと呼ばれることがしばしばある。発光層内のホスト材料は、以下に示す電子輸送材料、または上記の正孔輸送材料、または正孔-電子再結合をサポートする別の単一の材料または組み合わせた材料にすることができる。発光材料は、通常は強い蛍光染料およびリン光化合物（例えば、WO 98/55561、WO 00/18851、WO 00/57676、WO 00/70655に記載されている遷移金属錯体）の中から選択される。発光材料は、一般に、0.01〜10質量％の割合でホスト材料に組み込まれる。
【００２４】
ホスト材料および発光材料としては、小さな非ポリマー分子またはポリマー材料が可能である（例えばポリフルオレン、ポリビニルアリーレン（例えばポリ(p-フェニレンビニレン)、PPV））。ポリマーの場合、小分子発光材料は、ホスト・ポリマーの中に分子として分散させること、または発光材料を微量成分とコポリマー化してホスト・ポリマーに添加することができる。
【００２５】
発光材料を選択する際の重要な1つの関係は、その分子の最高被占軌道と最低空軌道のエネルギー差として定義されるバンドギャップ・ポテンシャルの比較である。ホスト材料から発光材料にエネルギーが効率的に移動するための必要条件は、発光材料のバンドギャップがホスト材料のバンドギャップよりも小さいことである。リン光発光体（三重項励起状態から光を出す材料、すなわちいわゆる“三重項発光体”が含まれる）では、ホスト材料から発光材料にエネルギーが移動できるよう、ホストの三重項エネルギー・レベルが十分に高いことも重要である。
【００２６】
有用であることが知られているホスト材料および発光材料としては、アメリカ合衆国特許第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5,935,721号、第6,020,078号、第6,475,648号、第6,534,199号、第6,661,023号、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0127427 A1、2003/0198829 A1、2003/0203234 A1、2003/0224202 A1、2004/0001969 A1に開示されているものなどがある。
【００２７】
8-ヒドロキシキノリン（オキシン）の金属錯体と、それと同様の誘導体は、エレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト化合物の1つのクラスを形成する。有用なキレート化オキシノイド系化合物の代表例としては、以下のものがある。
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)］
【００２８】
有用なホスト材料の別のクラスとして、アメリカ合衆国特許第5,935,721号、第5,972,247号、第6,465,115号、第6,534,199号、第6,713,192号、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0048687 A1、2003/0072966 A1、WO 04/018587 A1に記載されているようなアントラセン誘導体がある。いくつか例示すると、9,10-ジ-ナフチルアントラセンと9-ナフチル-10-フェニルアントラセンの誘導体がある。有用なホスト材料の別のクラスとして、アメリカ合衆国特許第5,121,029号に記載されているジスチリルアリーレン誘導体、ベンズアゾール誘導体（例えば2,2',2"-(1,3,5-フェニレン)トリス[1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール]）などがある。
【００２９】
望ましいホスト材料は、連続膜を形成することができる。発光層は、デバイスの膜の形態、電気的特性、発光効率、寿命を改善するため、2種類以上のホスト材料を含むことができる。電子輸送材料と正孔輸送材料の混合物も有用なホストとして知られている。さらに、上記のホスト材料と正孔輸送材料または電子輸送材料との混合物も適切なホストになりうる。
【００３０】
有用な蛍光ドーパントとしては、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、キナクリドンの誘導体や、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、ピリリウム化合物、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)アミンホウ素化合物、ビス(アジニル)メタンホウ素化合物、ジスチリルベンゼンの誘導体、ジスチリルビフェニルの誘導体、カルボスチリル化合物などがある。ジスチリルベンゼンの誘導体の中では、ジアリールアミノ基で置換されたもの（非公式にはジスチリルアミンとして知られる）が特に有用である。
【００３１】
リン光発光体（三重項励起状態から光を出す材料、すなわちいわゆる“三重項発光体”が含まれる）に適したホスト材料は、三重項エキシトンがホスト材料からリン光材料に効率的に移動できるように選択せねばならない。この移動が起こるためには、リン光材料の励起状態のエネルギーが、ホストの最低三重項状態と基底状態のエネルギー差よりも小さいという条件が満たされることが非常に望ましい。しかしホストのバンド・ギャップは、OLEDの駆動電圧が許容できないほど大きくなるように選択してはならない。適切なホスト材料は、WO 00/70655 A2、WO 01/39234 A2、WO 01/93642 A1、WO 02/074015 A2、WO 02/15645 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0117662 A1に記載されている。適切なホスト材料としては、ある種のアリールアミン、トリアゾール、インドール、カルバゾール化合物などがある。望ましいホスト材料の例は、4,4'-N,N'-ジカルバゾール-ビフェニル（CBP）、2,2'-ジメチル-4,4'-N,N'-ジカルバゾール-ビフェニル、m-(N,N'-ジカルバゾール)ベンゼン、ポリ(N-ビニルカルバゾール)であり、これらの誘導体も望ましいホスト材料に含まれる。
【００３２】
本発明の発光層で使用できる有用なリン光材料の例として、WO 00/57676 A1、WO 00/70655 A1、WO 01/41512 A1、WO 02/15645 A1、WO 01/93642 A1、WO 01/39234 A2、WO 02/074015 A2、WO 02/071813 A1、アメリカ合衆国特許第6,458,475号、第6,573,651号、第6,451,455号、第6,413,656号、第6,515,298号、第6,451,415号、第6,097,147号、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0017361 A1、2002/0197511 A1、2003/0072964 A1、2003/0068528 A1、2003/0124381 A1、2003/0059646 A1、2003/0054198 A1、2002/0100906 A1、2003/0068526 A1、2003/0068535 A1、2003/0141809 A1、2003/0040627 A1、2002/0121638 A1、ヨーロッパ特許第1 239 526 A2号、ヨーロッパ特許第1 238 981 A2号、ヨーロッパ特許第1 244 155 A2号、日本国特開2003/073387A、日本国特開2003/073388A、日本国特開2003/059667A、日本国特開2003/073665Aに記載されているものなどがある。有用なリン光ドーパントとしては、遷移金属の錯体（例えばイリジウムや白金の錯体）などがある。
【００３３】
ELユニットに含まれる1つ以上のLELが広帯域光（例えば白色光）を出すと有用である場合がある。多数のドーパントを1つ以上の層に添加して白色発光OLEDを製造することができる。そのためには、例えば青色発光材料と黄色発光材料を組み合わせたり、シアン色発光材料と赤色発光材料を組み合わせたり、赤色発光材料と緑色発光材料と青色発光材料を組み合わせたりする。白色発光デバイスが記載されているのは、例えばヨーロッパ特許第1 187 235号、ヨーロッパ特許第1 182 244号、アメリカ合衆国特許第5,683,823号、第5,503,910号、第5,405,709号、第5,283,182号、第6,627,333号、第6,696,177号、第6,720,092号、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0186214 A1、2002/0025419 A1、2004/0009367 A1である。好ましい実施態様では、白色光は複数のLELから発生する。これらの系の中には、1つの発光層のためのホストが正孔輸送材料であるものがある。
【００３４】
ETLは、1種類以上の金属キレート化オキシノイド化合物を含むことができる。その中には、オキシンそのもの（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）も含まれる。このような化合物は、電子を注入して輸送するのを助け、高レベルの性能を示し、薄膜の形態にするのが容易である。オキシノイド化合物の例は、上に示したCO-1〜CO-9である。
【００３５】
他の電子輸送材料としては、アメリカ合衆国特許第4,356,429号に記載されているさまざまなブタジエン誘導体や、アメリカ合衆国特許第4,539,507号に記載されているさまざまな複素環式蛍光剤がある。ベンズアゾール、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、フェナントロリン誘導体と、いくつかのシロール誘導体も、有用な電子輸送材料である。
【００３６】
ELユニットに含まれるそれぞれの層は、小分子OLED材料、またはポリマーLED材料、またはこれらの組み合わせから形成することができる。いくつかのELユニットをポリマーにし、他のELユニットを小分子（または非ポリマー）（例えば蛍光材料やリン光材料）にすることができる。タンデム式OLEDの各ELユニットの互いに対応する層は、対応する他の層と同じ材料または異なる材料を用いて形成することができ、層の厚さは同じでも異なっていてもよい。
【００３７】
タンデム式OLEDが効率的に機能するためには、中間接続層が隣接するELユニットにキャリアを効率的に注入する必要がある。中間接続層を構成する層の光透過率ができるだけ大きくてELユニットで発生した光がデバイスの外に出られるようになっていることも好ましい。中間接続層には有用な構成がいくつかあるが、どの場合にも、中間接続層は、n型をドープされた少なくとも1つの有機層を含んでいる。
【００３８】
図3Aに示してあるように、中間接続層330は、少なくとも2つの層を含んでいる。それは例えば、n型をドープされた有機層331と電子受容層333である。電子受容層333は、n型をドープされた有機層331よりもカソードの近くに配置されている。これら2つの層は、互いに接触させること、または図3Bに図示したようにインターフェイス層332によって分離することができる。中間接続層330は、図3Cに示したように、電子受容層333の上にp型をドープされた有機層335も備えることができる。p型をドープされた有機層335は、電子受容層333よりもカソードに近い。p型をドープされた有機層335は、電子受容層333と接触していることが好ましい。中間接続層330は、図3Dに示したように、インターフェイス層332とp型をドープされた有機層335の両方を備えることができる。あるいは中間接続層は、p型をドープされた有機層に隣接するn型をドープされた有機層を含むこと（図3E）；n型をドープされた有機層とインターフェイス層を含むこと（図3F）；n型をドープされた有機層と、インターフェイス層と、p型をドープされた有機層（図3G）を含むことができる。
【００３９】
n型をドープされた有機層は、ホスト材料としての少なくとも1種類の電子輸送材料と、少なくとも1種類のn型ドーパントを含んでいる。“n型をドープされた有機層”という用語は、この層がドーピング後に半導特性を持ち、この層を流れる電流が実質的に電子によって担われることを意味する。ホスト材料は、電子の注入と電子の輸送をサポートすることができる。ETLで使用するすでに説明した電子輸送材料は、n型をドープされた有機層のためのホスト材料の有用なクラスを形成する。好ましい材料は金属キレート化オキシノイド化合物（例えばトリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム（Alq））であり、その中にはオキシンそのもの（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）のキレートも含まれる。他の材料としては、Tangらによってアメリカ合衆国特許第4,356,429号に開示されているさまざまなブタジエン誘導体や、VanSlykeらによってアメリカ合衆国特許第4,539,507号に記載されているさまざまな複素環式蛍光剤、トリアジン、ヒドロキシキノリン誘導体、ベンズアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体などがある。シロール誘導体（例えば2,5-ビス(2',2"-ビピリジン-6-イル)-1,1-ジメチル-3,4-ジフェニルシラシクロペンタジエンも有用な有機ホスト材料である。2種類以上のホストを組み合わせて適切な電荷注入特性や安定特性を得ると有用な場合がある。n型をドープされた有機層における有用なホスト材料の特別な例として、Alq、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）、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）や、これらの組み合わせがある。
【００４０】
n型をドープされた有機層のn型ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、またはこれらの組み合わせがある。“金属化合物”という用語には、有機金属錯体、金属-有機塩、無機塩、酸化物、ハロゲン化物が含まれる。金属含有n型ドーパントというクラスのうちで特に有用なのは、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Sm、Eu、Tb、Dy、Ybのいずれかと、これらの化合物である。n型をドープされた有機層においてn型ドーパントとして使用される材料としては、強力な電子供与特性を有する有機還元剤も挙げられる。“強力な電子供与特性”とは、有機ドーパントが少なくともいくつかの電荷をホストに与えてホストと電荷移動錯体を形成できねばならないことを意味する。有機分子の例としては、ビス(エチレンジチオ)-テトラチアフルバレン（BEDT-TTF）、テトラチアフルバレン（TTF）、ならびにこれらの誘導体などがある。ホストがポリマーである場合には、ドーパントは上記の任意のものが可能であり、分子として分散させた材料、または微量成分としてホストとコポリマー化した材料でもよい。n型をドープされた有機層のn型ドーパントは、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ybのいずれか、またはこれらの化合物であることが好ましい。ドープするn型ドーパントの濃度は、0.01〜20容積％の範囲であることが好ましい。n型をドープされた有機層の厚さは、一般に200nm未満であるが、100nm未満であることが好ましい。
【００４１】
中間接続層の電子受容層（使用する場合）は、1種類以上の有機材料を含んでいてその中間接続層の50容積％を超える割合を占めており、それぞれの有機材料は、電子受容特性を持ち、還元電位が飽和カロメル電極（SCE）を基準にして-0.5Vよりも大きい。電子受容層333は、還元電位がSCEを基準にして-0.1Vよりも大きい1種類以上の有機材料を含んでいることが好ましい。より好ましいのは、電子受容層333が単一の有機材料を含んでいて、その有機材料が電子受容特性を持ち、還元電位がSCEを基準にして-0.1Vよりも大きいことである。“電子受容特性”とは、有機材料が、隣接している他のタイプの材料から少なくともいくつかの電荷を受け入れる能力または傾向を持つことを意味する。
【００４２】
“還元電位”はボルトを単位として表現され、ある物質が電子に対して持っている親和性の測定値である。正の値が大きいほど親和性が大きい。ヒドロニウム・イオンを還元して水素ガスにするときの還元電位は、標準的な条件下では0.00Vであろう。ある物質の還元電位はサイクリック・ボルタンメトリー（CV）によって容易に得られ、SCEを基準にして測定される。ある物質の還元電位の測定は、以下のようにして実施できる。すなわちモデルCHI660電気化学分析装置（CHインスツルメンツ社、オースチン、テキサス州）を用いて電気化学的測定を行なう。CVとオスターヤング矩形波ボルタンメトリー（SWV）の両方を用いてその物質の酸化還元特性を明らかにすることができる。ガラス状炭素（GC）からなるディスク電極（A=0.071cm2）を作用電極として使用する。GC電極は、0.05μmのアルミナ・スラリーで研磨した後、脱イオン水の中で超音波洗浄し、次いでアセトンを用いてリンスし、再び脱イオン水の中で超音波洗浄する。電極は最終的にクリーンにされて電気化学的処理によってアクティブにされた後、使用される。白金ワイヤーを補助電極として用いることができ、SCEを準参照電極として用いて標準的な3電極電気化学的セルを完成させる。アセトニトリルとトルエンの混合物（1：1=MeCN：トルエン）または塩化メチレン（MeCl2）を有機溶媒系として用いることができる。使用するどの溶媒も、含水量が極めて少ないグレードである（水が10ppm未満）。サポート用電解質であるテトラフルオロホウ酸テトラブチルアンモニウム（TBAF）をイソプロパノールの中で2回再結晶させ、真空下で3日間にわたって乾燥させる。フェロセン（Fc）を内標準（1：1=MeCN：トルエンの中ではSCEを基準としたE還元Fcが0.50Vであり、MeCl2、0.1MのTBAFの中ではSCEを基準としたE還元Fcが0.55Vである）として用いることができる。テスト溶液を高純度窒素ガスで約15分間にわたってパージして酸素を除去し、実験中は窒素ブランケットが溶液の上部に被さった状態を維持する。すべての測定を25±1℃という周囲温度で実施する。興味の対象である化合物の溶解度が不十分である場合には、当業者なら他の溶媒を選択して用いることができよう。あるいは適切な溶媒系を特定できない場合には、電子受容材料を電極の上に堆積させ、その変化した電極の環元電位を測定するとよい。
【００４３】
電子受容層は、還元電位がSCEを基準にして-0.5Vよりも大きくて、電子受容層の中で50容積％を超える割合を占める1種類以上の有機材料を含んでおり、タンデム式OLEDにおいて、効率的なキャリアの注入と、大きな光透過率という両方の性質を持つことができる。電子受容層で用いるのに適した有機材料としては、少なくとも炭素と水素を含んでいる単純な化合物だけでなく、還元電位がSCEを基準にして-0.5Vよりも大きい金属錯体（例えば有機リガンドと有機金属化合物を含む遷移金属錯体）も挙げられる。電子受容層のための有機材料としては、小分子（蒸着によって堆積させることのできるもの）、ポリマー、デンドリマー、またはこれらの組み合わせが可能である。電子受容層の少なくとも一部が隣接する層と顕著に混合しないことも重要である。それは、このような拡散を阻止する十分に大きな分子量を持つ材料を選択することによって実現される。電子受容層の分子量は350よりも大きいことが好ましい。電子受容層の適切な電子受容特性を維持するためには、上記の1種類以上の有機材料がこの層の90容積％を超える割合を占めることが望ましい。簡単に製造できるようにするため、電子受容層では単一の化合物を用いるとよい。
【００４４】
還元電位がSCEを基準にして-0.5Vよりも大きな有機材料のうちで電子注入層の形成に使用できるもののいくつかの例として、ヘキサアザトリフェニレンの誘導体や、テトラシアノキノジメタンの誘導体などがある。電子受容層の有効な厚さは、一般に3〜100nmである。
【００４５】
“p型をドープされた有機層”という用語は、この有機層がドーピング後に半導特性を持ち、この層を流れる電流が実質的に正孔によって担われることを意味する。場合によっては存在するp型をドープされた有機層335は、本発明で使用する場合には、正孔の輸送をサポートできる少なくとも1種類の有機ホスト材料と、1種類のp型ドーパントを含んでいる。従来型OLEDデバイスで使用される正孔輸送材料は、p型をドープされた有機層のためのホスト材料の有用な1つのクラスである。好ましい材料としては、炭素原子（そのうちの少なくとも1つは芳香族環のメンバーである）だけに結合する少なくとも1個の3価の窒素原子を含む芳香族第三級アミンなどがある。芳香族第三級アミンの1つの形態は、アリールアミン（例えば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、ポリマー・アリールアミン）である。1個以上のビニル基で置換された他の適切なトリアリールアミン、および／または少なくとも1つの活性な水素含有基を含む他の適切なトリアリールアミンは、Brantleyらによってアメリカ合衆国特許第3,567,450号と第3,658,520号に開示されている。芳香族第三級アミンのより好ましいクラスは、VanSlykeらによってアメリカ合衆国特許第4,720,432号と第5,061,569号に記載されている少なくとも2つの芳香族第三級アミン部分を含むものである。例示すると、N,N'-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン（NPB）、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）、N,N,N',N'-テトラナフチルベンジジン（TNB）などがある。芳香族アミンの別の好ましいクラスは、Kevin P. Klubekらによって2003年3月18日に「カスケード式有機エレクトロルミネッセンス・デバイス」という名称で出願されて譲受人に譲渡されたアメリカ合衆国特許出願シリアル番号第10/390,973号に記載されているジヒドロフェナジン化合物である（その開示内容は、参考としてこの明細書に組み込まれているものとする）。上記の材料の組み合わせも、p型をドープされた有機層を形成するのに役立つ。より好ましいのは、p型をドープされた有機層335に含まれる有機ホスト材料が、NPB、TPD、TNB、4,4',4"-トリス(N-3-メチルフェニル-N-フェニルアミノ)-トリフェニルアミン（m-MTDATA）、4,4',4"-トリス(N,N-ジフェニル-アミノ)-トリフェニルアミン（TDATA）、ジヒドロフェナジン化合物、またはこれらの組み合わせのいずれかになっていることである。
【００４６】
p型をドープされた有機層335のp型ドーパントは、強い電子求引特性を有する酸化剤を含んでいる。“強い電子求引特性”とは、有機ドーパントがホストから何個かの電荷を受け取ってホスト材料と電荷移動錯体を形成できねばならないことを意味する。いくつか例示すると、有機化合物としては例えば2,3,5,6-テトラフルオロ-7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン（F4-TCNQ）や、7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン（TCNQ）の他の誘導体などがあり、無機酸化剤としては例えばヨウ素、FeCl3、FeF3、SbCl5、他のいくつかの金属塩化物、他のいくつかの金属フッ化物などがある。p型ドーパントの組み合わせも、p型をドープされた有機層335を形成するのに役立つ。ドープするp型ドーパントの濃度は、0.01〜20容積％の範囲であることが好ましい。p型をドープされた有機層の厚さは、一般に150nm未満であるが、約1〜100nmの範囲であることが好ましい。
【００４７】
中間接続層で用いるホスト材料は、小分子材料、またはポリマー材料、またはこれらの組み合わせを含むことができる。ホスト材料が上記の正孔輸送特性と電子輸送特性の両方を示すのであれば、同じホスト材料をn型をドープされた有機層とp型をドープされた有機層の両方で使用できる場合がある。n型をドープされた有機層またはp型をドープされた有機層のホストとして使用できる材料の例として、アメリカ合衆国特許第5,972,247号に記載されているさまざまなアントラセン誘導体、ある種のカルバゾール誘導体（例えば4,4-ビス(9-ジカルバゾリル)-ビフェニル（CPB））、アメリカ合衆国特許第5,121,029号に記載されているジスチリルアリーレン誘導体（例えば4,4'-ビス(2,2'-ジフェニルビニル)-1,1'-ビフェニル）などがある。
【００４８】
p型をドープされた有機層は、電子受容層とHTLの界面に単にHTL材料を堆積させることによって形成できる。本発明では、電子受容層とHTLのための材料は、互いにほんの少量だけが混合するように選択する。すなわち、電子受容層の少なくとも一部はHTL材料と混合しないことが重要である。
【００４９】
中間接続層330に場合によっては含まれるインターフェイス層332は、本発明で使用する場合には、主に、n型をドープされた有機層のための材料と電子受容層のための材料の間で起こる可能性のある相互拡散を阻止するのに使用される。このインターフェイス層は、金属化合物または金属にすることができる。この層は、用いる場合には、有効な状態を維持しつつできるだけ薄くし、光学的損失を減らさなくてはならない。
【００５０】
インターフェイス層332は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、亜鉛、ケイ素、ゲルマニウムいずれかの化学量論的酸化物または非化学量論的酸化物、またはこれらの組み合わせの中から選択した金属化合物を含むことができる。インターフェイス層332は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、亜鉛、ケイ素、ゲルマニウムいずれかの化学量論的硫化物または非化学量論的硫化物、またはこれらの組み合わせの中から選択した金属化合物を含むことができる。インターフェイス層332は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、亜鉛、ケイ素、ゲルマニウムいずれかの化学量論的セレン化物または非化学量論的セレン化物、またはこれらの組み合わせの中から選択した金属化合物を含むことができる。インターフェイス層332は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、亜鉛、ケイ素、ゲルマニウムいずれかの化学量論的テルル化物または非化学量論的テルル化物、またはこれらの組み合わせの中から選択した金属化合物を含むことができる。インターフェイス層332は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、亜鉛、ケイ素、ゲルマニウムいずれかの化学量論的窒化物または非化学量論的窒化物、またはこれらの組み合わせの中から選択した金属化合物を含むことができる。インターフェイス層332は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、亜鉛、ケイ素、ゲルマニウムいずれかの化学量論的炭化物または非化学量論的炭化物、またはこれらの組み合わせの中から選択した金属化合物を含むことができる。インターフェイス層332で用いるのに特に有用な金属化合物は、MoO3、NiMoO4、CuMoO4、WO3、ZnTe、Al4C3、AlF3、B2S3、CuS、GaP、InP、SnTeの中から選択することができる。金属化合物は、MoO3、NiMoO4、CuMoO4、WO3の中から選択することが好ましい。
【００５１】
金属化合物を用いる場合には、中間接続層に含まれるインターフェイス層332の厚さは、0.5nm〜20nmの範囲である。
【００５２】
あるいはインターフェイス層332は、仕事関数が大きな金属層を含むことができる。この層を形成するのに使用される仕事関数が大きな金属は仕事関数が4.0eV以上であり、例として、Ti、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Al、In、Sn、またはこれらの組み合わせが挙げられる。仕事関数が大きな金属層は、Ag、Al、Cu、Au、Zn、In、Sn、またはこれらの組み合わせを含んでいることが好ましい。仕事関数が大きな金属層は、AgまたはAlを含んでいることがより好ましい。
【００５３】
仕事関数が大きな金属層を用いる場合には、中間接続層に含まれるインターフェイス層332の厚さは、0.1nm〜5nmの範囲である。
【００５４】
ELユニットのHTLのHOMO上の電子は、隣接する電子受容層のLUMOに容易に注入することができ、次いでその電子受容層に隣接するn型をドープされた有機層のLUMOに注入することができる。n型をドープされた有機層は電子を隣接するELユニットのETLに注入し、その電子は次いでLEL（発光領域）の中に移動し、一般にそのLEL内の発光ドーパント部位で正孔と再結合して光を出す。従来の中間接続層と比較すると、本発明の中間接続層を横断したときの電位低下（または電圧低下）を小さくすることと、光の透過率を大きくすることができる。中間接続層は有機層であるため、比較的低温で容易に形成することができる。したがって各中間接続層に含まれる有機層は、熱による蒸着法を利用して形成することが好ましい。
【００５５】
中間接続層を合計した厚さは、一般に5nm〜200nmである。3つ以上の中間接続層がタンデム式OLEDに存在している場合には、中間接続層の厚さと材料の一方または両方が同じでも異なっていてもよい。
【００５６】
すでに説明したように、アノードとHTLの間に正孔注入層（HIL）を設けると有用であることがしばしばある。正孔注入材料は、あとに続く有機層の膜形成特性を向上させ、正孔輸送層に正孔を注入しやすくするのに役立つ。正孔輸送層で用いるのに適した材料としては、アメリカ合衆国特許第4,720,432号に記載されているポルフィリン化合物、アメリカ合衆国特許第6,127,004号、第6,208,075号、第6,208,077号に記載されているプラズマ堆積させたフルオロカーボン・ポリマー、いくつかの芳香族アミン（例えばm-MTDATA（4,4',4"-トリス[(3-メチルフェニル)フェニルアミノ]トリフェニルアミン））、無機酸化物（例えば酸化バナジウム（VOx）、酸化モリブデン（MoOx）、酸化ニッケル（NiOx））などがある。有機ELデバイスで有用であることが報告されている他の正孔注入材料は、ヨーロッパ特許第0 891 121 A1号および第1 029 909 A1号に記載されている。中間接続層で使用するためのすでに説明したp型をドープされた有機層も、正孔注入材料の有用な1つのクラスである。アメリカ合衆国特許第6,720,573号に記載されているように、ヘキサアザトリフェニレン誘導体も有用なHIL材料である。
【００５７】
カソードとETLの間に電子注入層（EIL）を設けると有用であることがしばしばある。中間接続層で使用するためのすでに説明したn型をドープされた有機層は、電子注入材料の有用な1つのクラスである。
【００５８】
本発明のタンデム式OLEDは、支持用基板の上に設けられて、カソードまたはアノードがその基板と接するのが一般的である。基板と接する電極は、通常、底部電極と呼ばれる。一般に底部電極はアノードであるが、本発明がこの構成に限定されることはない。基板は、どの方向に光を出したいかに応じ、透過性または不透明にすることができる。透光特性は、基板を通してEL光を見る上で望ましい。その場合には、透明なガラスまたはプラスチックが一般に用いられる。EL光を上部電極を通じて見るような用途では、底部支持体の透過特性は重要でないため、底部支持体は、光透過性、光吸収性、光反射性のいずれでもよい。この場合に用いる基板としては、ガラス、プラスチック、半導体材料、シリコン、セラミック、回路板材料などがある。もちろんこのような構成のデバイスでは、透光性のある上部電極を設ける必要がある。
【００５９】
EL光をアノード110を通して見る場合には、アノードは、興味の対象となる光に対して透明であるか、実質的に透明である必要がある。本発明で用いる透明なアノード用の一般的な材料は、インジウム-スズ-酸化物（ITO）、インジウム-亜鉛-酸化物（IZO）、スズ酸化物であるが、他の金属酸化物（例えばアルミニウムをドープした酸化亜鉛、インジウムをドープした酸化亜鉛、マグネシウム-インジウム酸化物、ニッケル-タングステン酸化物）も可能である。これら酸化物に加え、金属窒化物（例えば窒化ガリウム）、金属セレン化物（例えばセレン化亜鉛）、金属硫化物（例えば硫化亜鉛）をアノード材料として用いることができる。EL光をカソード電極だけを通して見るような用途では、アノード材料の透過特性は重要でなく、あらゆる導電性材料（透明なもの、不透明なもの、反射性のもの）を使用することができる。本発明のための導電性材料の例として、金、イリジウム、モリブデン、パラジウム、白金などがある。典型的なアノード材料は、透過性であろうとなかろうと、仕事関数が4.0eV以上である。望ましいアノード材料は、一般に適切な任意の手段（例えば蒸着、スパッタリング、化学蒸着、電気化学的手段）で堆積される。アノード材料は、よく知られているフォトリソグラフィ法を利用してパターニングすることができる。場合によっては、アノードの表面を研磨して凹凸を減らしてから他の層を堆積させることで、短絡を少なくしたり、反射率を大きくしたりすることができる。
【００６０】
アノードだけを通して発光を見る場合には、本発明で使用するカソードは、ほぼ任意の導電性材料で構成することができる。望ましい材料は優れた膜形成特性を有するため、下にある有機層との接触がよくなり、低電圧で電子の注入が促進され、優れた安定性を得ることができる。有用なカソード材料は、仕事関数が小さな（4.0eV未満）金属または合金を含んでいることがしばしばある。好ましい1つのカソード材料は、アメリカ合衆国特許第4,885,221号に記載されているように、銀が原子比で1〜20％の割合で含まれたMgAg合金からなる。適切なカソード材料の別のクラスとして、有機層（例えば有機EILまたは有機ETL）に接触する薄い無機EILを備えていて、その上により厚い導電性金属層を被せた構成の二層がある。その場合、無機EILは、仕事関数が小さな金属または金属塩を含んでいることが好ましく、そうなっている場合には、より厚い被覆層は仕事関数が小さい必要がない。このような1つのカソードは、アメリカ合衆国特許第5,677,572号に記載されているように、LiFからなる薄い層と、その上に載るより厚いAl層からなる。他の有用なカソード材料としては、アメリカ合衆国特許第5,059,861号、第5,059,862号、第6,140,763号に開示されているものがあるが、これだけに限定されるわけではない。
【００６１】
カソードを通して発光を見る場合、カソードは、透明であるか、ほぼ透明である必要がある。このような用途のためには、金属が薄いか、透明な導電性酸化物を使用するか、このような材料が含まれている必要がある。光学的に透明なカソードは、アメリカ合衆国特許第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、ヨーロッパ特許第1 076 368号に、より詳細に記載されている。カソード材料は、一般に、蒸着、電子ビーム蒸着、イオン・スパッタリング、化学蒸着いずれかの方法によって堆積させる。必要な場合には、よく知られた多数の方法でパターニングすることができる。方法としては、例えば、スルー・マスク蒸着、アメリカ合衆国特許第5,276,380号とヨーロッパ特許第0 732 868号に記載されている一体化シャドウ・マスキング、レーザー除去、選択的化学蒸着などがある。
【００６２】
図2に戻ると、本発明の重要な1つの特徴は、n型をドープされた有機層231.1がETL224.1に隣接していて、そのETLで使用される電子輸送材料とは異なる電子輸送材料を含んでいることである。ETLと、隣接するn型をドープされた有機層で異なる電子輸送材料を選択することには理由がいくつかある。
【００６３】
第1に、ETLの電子輸送材料は、n型ドーパントの拡散が、n型をドープされた有機層の電子輸送材料におけるよりも少なくなるように選択することができる。このような選択により、発光層へのn型ドーパントの拡散を減らし、そのことによって望まない励起状態のクエンチングを少なくすることができる。例えばアルカリ金属ドーパントは、フェナントロリンをベースとした電子輸送材料の中にかなり拡散する。n型をドープされた有機層231.1とETL224.1の両方が主としてフェナントロリン誘導体を含んでいると、アルカリ金属ドーパントはn型をドープされた有機層231.1からETL224.1を通ってLEL223.1へと容易に拡散することができる。しかしETL224.1が主として金属オキシノイドまたはトリアジン誘導体を含んでいると、アルカリ金属ドーパントの拡散は少なくなる。酸素原子を含む電子輸送材料がアルカリ金属のカチオンとの結合に特に有効であり、そのことによってアルカリ金属の拡散が減ると考えられる。
【００６４】
第2に、ETLの電子輸送材料は、LELとn型をドープされた有機層の電子輸送材料の中間のLUMOを持つように選択することができる。
【００６５】
第3に、ETLの電子輸送材料は、LELにおける再結合領域が変化するように選択できる。通常は、再結合はLELとHTLの界面近くで起こる。特に白色発光ELユニットでは、HTLまたはその一部にも発光ドーパントがドープされているため、HTLは第2の発光層となることができる。ETLの電子輸送材料として、（大きな電子易動度またはLUMOの相対位置のために）電子が容易にLELに注入されるようなものを選択することにより、LELまたはドープされたHTLからの相対的な発光を調節することができる。
【００６６】
好ましい一実施態様では、電子注入層が、カソードと、隣接するELユニットの電子輸送層との間に配置されている。特に好ましいこの実施態様では、このような電子注入層は、n型ドーパントを含むとともに、隣接するELユニットの電子輸送層で使用される電子輸送材料とは異なる電子輸送材料を含んでいる。
【００６７】
上記の有機材料は、気相法（例えば昇華）で堆積させることが好ましいが、流体（溶媒）から堆積させることもできる。溶媒を用いるのであれば、場合によっては結合剤も用いて膜の形成を改善する。材料がポリマーである場合には、溶媒堆積が有用であるが、他の方法（例えばスパッタリング、ドナー・シートからの熱転写）も利用することができる。昇華によって堆積させる材料は、タンタル材料からなることの多い昇華用“ボート”から気化させること（例えばアメリカ合衆国特許第6,237,529号に記載されている）や、まず最初にドナー・シートにコーティングし、次いで基板のより近くで昇華させることができる。混合材料からなる層では、別々の昇華用ボートを用いること、または材料をあらかじめ混合し、単一のボートまたはドナー・シートからコーティングすることができる。パターニングされた堆積は、シャドウ・マスク、一体化シャドウ・マスク（アメリカ合衆国特許第5,294,870号）、ドナー・シートからの空間的に限定された染料熱転写（アメリカ合衆国特許第5,688,551号、第5,851,709号、第6,066,357号）、インクジェット法（アメリカ合衆国特許第6,066,357号）を利用して実現できる。
【００６８】
たいていのOLEDデバイスは、水分と酸素の一方または両方に敏感であるため、一般に不活性雰囲気（例えば窒素やアルゴン）中で密封される。不活性な環境中でOLEDデバイスを密封する際には、有機接着剤、金属ハンダ、低融点ガラスのいずれかを用いて保護カバーを付着させることができる。一般に、ゲッターまたは乾燥剤も密封された空間に収容される。有用なゲッターおよび乾燥剤としては、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、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、硫酸塩、ハロゲン化金属、過塩素酸塩などがある。封入と乾燥のための方法としては、アメリカ合衆国特許第6,226,890号に記載されている方法などがある。さらに、障壁層（例えばSiOx、テフロン（登録商標））や、交互に積層された無機層／ポリマー層が、封入法として知られている。
【００６９】
本発明のOLEDデバイスでは、望むのであれば、よく知られたさまざまな光学的効果を利用して特性を向上させることができる。その中には、層の厚さを最適化して光の透過を最大にすること、誘電体ミラー構造を設けること、反射性電極の代わりに光吸収性電極にすること、グレア防止または反射防止のコーティングをディスプレイの表面に設けること、偏光媒体をディスプレイの表面に設けること、ディスプレイの発光領域と関係するカラー・フィルタ、中性フィルタ、カラー変換フィルタを設けることなどがある。フィルタ、偏光装置、グレア防止用または反射防止用コーティングは、カバーの表面に、またはカバーの一部として設けることもできる。
【００７０】
白色発光または広帯域発光をカラー・フィルタと組み合わせてフル・カラー・ディスプレイまたはマルチカラー・ディスプレイにすることができる。カラー・フィルタとしては、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタなどが可能である。例えばアメリカ合衆国特許出願公開2004/0113875 A1に記載されているように、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタ、白フィルタを含むカラー・システムを用いることもできる。白の代わりにイエローまたはシアンを用いることができる。5色またはそれ以上のカラー・システムも有用である。
【００７１】
OLEDデバイスはマイクロキャビティ構造を持つことができる。有用な一実施態様では、金属電極の一方は実質的に不透明かつ反射性であり、他方の電極は反射性かつ半透明である。反射性電極は、Au、Ag、Mg、Ca、またはこれらの合金の中から選択することが好ましい。2つの反射性金属電極が存在しているため、デバイスはマイクロキャビティ構造を有する。この構造内での強い光学的干渉によって共鳴条件が生まれる。共鳴波長に近い発光は増幅され、共鳴波長から離れた発光は抑制される。電極間に透明な光学的スペーサを配置して有機層の厚さを選択することにより、光路長を調節することができる。例えば本発明のOLEDデバイスは、反射性アノードと有機EL媒体の間にITOスペーサ層を備え、半透明なカソードがその有機EL媒体の上に載った状態にすることができる。
【００７２】
本発明はたいていの構成のOLEDデバイスで使用することができる。その中には、単一のアノードとカソードを備える単純な構造から、より複雑なデバイス（例えば、エリア・カラー・ディスプレイや、画素を形成するアノードとカソードの直交アレイからなるパッシブ-マトリックス・ディスプレイや、各画素が例えば薄膜トランジスタ（TFT）を用いて独立に制御されるアクティブ-マトリックス・ディスプレイ）までが含まれる。本発明は、OLEDが例えば固体発光ディスプレイやLCDディスプレイのバックライトの光源として利用されるデバイスでも使用することができる。
【実施例】
【００７３】
以下の実施例は本発明をさらによく理解するために提示してある。製造した全デバイスのEL特性は、定電流源（KEITHLEY 2400ソースメーター）と光度計（フォト・リサーチ社のスペクトラスキャンPR 650）を室温で用いて評価した。色は、国際照明委員会（CIE）座標を用いて記述する。
【００７４】
例１（比較例）
【００７５】
単一の白色発光有機ELユニットを備えるOLEDを以下のようにして製造した。
【００７６】
透明なインジウム-スズ-酸化物（ITO）導電層でコーティングした厚さ約1.1mmのガラス基板を市販のガラス磨きツールを用いてクリーンにして乾燥させた。ITOの厚さは約42nmであり、ITOの面抵抗率は約68Ω/□である。次にITOの表面を酸化性プラズマで処理してその表面をアノードにした。RFプラズマ処理チェンバーの中でCHF3ガスを分解することにより、正孔注入層として厚さ1nmのCFx層をクリーンなITOの表面に堆積させた。次に基板を真空蒸着チェンバーに移し、基板の上に他のすべての層を堆積させた。約10-6トルという真空下で加熱したボートから蒸発させることにより、以下の層を以下の順番で堆積させた。
【００７７】
a）4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（NPB）を含む厚さ60nmのHTL；
【００７８】
b）3容積％の化合物1（黄色発光ドーパント）と20容積％の化合物2（安定剤）をドープした20nmのNPBを含む黄色発光層；
【００７９】
【化１】
【化２】
【００８０】
c）1容積％の化合物3（青色発光ドーパント）と6容積％のNPB（共同ドーパント）を含む20nmの化合物2を含む青色発光層；
【００８１】
【化３】
【００８２】
d）電子輸送材料としてのトリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（Alq）を含む5nmのETL；
【００８３】
e）電子輸送材料としての20nmの4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン（バソフェンまたはBphenとしても知られる）に2容積％の金属Liがドープされた厚さ20nmのEIL；
【００８４】
f）厚さ200nmのアルミニウム製カソード。
【００８５】
これらの層を堆積させた後、デバイスを蒸着チェンバーからドライ・ボックス（VACバキューム・アトモスフェア社）に移して封入した。このOLEDの発光面積は10mm2である。
【００８６】
単一の白色発光ELユニットを備えるこのOLEDは、20mA/cm2を流すのに約4.1Vの駆動電圧を必要とする。この電圧は、ITOの接触抵抗に起因する電圧低下のために補正されている。このテスト条件下においてデバイスの輝度効率は約11cd/Aである。CIExとCIEyはそれぞれ0.35と0.36であり、D65点に近い白色光を出す。
【００８７】
例２（本発明）
【００８８】
以下に説明するように、CFx層の上に1番目のELユニットを堆積させ、接続層を堆積させ、次いで2番目のELユニットを堆積させることにより、2つの白色発光有機ELユニットを備えるOLEDデバイスを製造した。
【００８９】
1番目のELユニット
【００９０】
a）NPBを含む厚さ60nmのHTL；
【００９１】
b）3容積％の化合物1（黄色発光ドーパント）と20容積％の化合物2（安定剤）をドープした20nmのNPBを含む黄色発光層；
【００９２】
c）1容積％の化合物3（青色発光ドーパント）と6容積％のNPB（共同ドーパント）を含む20nmの化合物2を含む青色発光層；
【００９３】
d）電子輸送材料としてのAlqを含む5nmのETL。
【００９４】
1番目の接続層
【００９５】
a）2容積％の金属Liがドープされた電子輸送材料としての20nmのBphenを含むn型をドープされた厚さ20nmの有機層；
【００９６】
b）2nmのタングステン酸化物（WOx）。
【００９７】
2番目のELユニット
【００９８】
a）NPBを含む厚さ60nmのHTL；
【００９９】
b）3容積％の化合物1（黄色発光ドーパント）と20容積％の化合物2（安定剤）をドープした20nmのNPBを含む黄色発光層；
【０１００】
c）1容積％の化合物3（青色発光ドーパント）と6容積％のNPB（共同ドーパント）を含む20nmの化合物2を含む青色発光層；
【０１０１】
d）電子輸送材料としてのAlqを含む5nmのETL；
【０１０２】
e）2容積％の金属Liがドープされた電子輸送材料としての20nmのBphenを含むn型をドープされた厚さ20nmの有機層。
【０１０３】
厚さ200nmのアルミニウム製カソードをEILの上に堆積させた。
【０１０４】
このタンデム式OLEDは、20mA/cm2を流すのに約8.4Vの駆動電圧を必要とした。この電圧は、ITOの接触抵抗に起因する電圧低下のために補正されている。このテスト条件下においてデバイスの輝度効率は約22cd/Aである。CIExとCIEyはそれぞれ0.35と0.37である。この2ユニット・タンデム式構造の色は例1と似ており、タンデム式OLEDを製造したときに有効な白色が維持され、発光効率が2倍になったことがわかる。例1と例2のデバイスのELスペクトルを図4に示してある。スペクトルが互いに似ていることは明らかである。
【０１０５】
本発明に従って製造したタンデム式デバイスは、単一のELユニットを備えるデバイスよりも安定性が改善されていることがわかる。図5に、相対的な輝度の変化を経過時間の関数として示してある。デバイスを流れる電流密度を調節することによって初期輝度を2500cd/m2にしたデバイスで加速劣化試験を実施した。例2のデバイスは、タンデム構造のために例1のデバイスよりも輝度の低下が少ないことがわかる。
【０１０６】
本発明をいくつかの好ましい実施態様を特に参照して詳細に説明してきたが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく変形や変更をなしうることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】(N-1)個の中間接続層によって直列に接続されたN個（N≧1）のELユニットを備える本発明のタンデム式OLEDの概略断面図である。
【図２】1個の中間接続層によって直列に接続された2個のELユニットを備える本発明の特別なタンデム式OLEDの概略断面図である。
【図３Ａ】特別な構成の中間接続層の概略断面図である。
【図３Ｂ】特別な構成の中間接続層の概略断面図である。
【図３Ｃ】特別な構成の中間接続層の概略断面図である。
【図３Ｄ】特別な構成の中間接続層の概略断面図である。
【図３Ｅ】特別な構成の中間接続層の概略断面図である。
【図３Ｆ】特別な構成の中間接続層の概略断面図である。
【図３Ｇ】特別な構成の中間接続層の概略断面図である。
【図４】単一のELユニットを備える白色OLEDと本発明のタンデム式白色OLEDのELスペクトルのグラフである。
【図５】単一のELユニットを備える白色OLEDと本発明のタンデム式白色OLEDの輝度安定性のグラフである。
【符号の説明】
【０１０８】
100 タンデム式OLED
110 アノード
120.1 1番目のELユニット
120.2 2番目のELユニット
120.(N-1) (N-1)番目のELユニット
120.N N番目のELユニット
130.1 1番目の中間接続層
130.2 2番目の中間接続層
130.(N-1) (N-1)番目の中間接続層
170 カソード
180 電圧／電流源
190 導電体
200 2つのELユニットを備えるタンデム式OLED
210 アノード
220.1 1番目のELユニット
220.2 2番目のELユニット
221.1 1番目のELユニットのHIL
222.1 1番目のELユニットHTL
222.2 2番目のELユニットのHTL
223.1 1番目のELユニットのLEL
223.2 2番目のELユニットのLEL
224.1 1番目のELユニットのETL
224.2 2番目のELユニットのETL
230.1 中間接続層
231.1 中間接続層のn型をドープされた有機層
233.1 中間接続層の電子受容層
226.2 2番目のELユニットのEIL
270 カソード
330 中間接続層
331 n型をドープされた有機層
332 インターフェイス層
333 電子受容層
335 p型をドープされた有機層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の有機エレクトロルミネッセンス（EL）ユニットを用意してELの性能が向上したタンデム式有機エレクトロルミネッセンス・デバイスを形成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（EL）デバイス、または有機発光ダイオード（OLED）は、印加された電圧に応答して光を出す電子デバイスである。OLEDの構造には、アノードと、有機ELユニットと、カソードが順番に含まれる。アノードとカソードの間に配置された有機ELユニットは、一般に、有機正孔輸送層（HTL）と有機電子輸送層（ETL）からなる。ETL内のHTL/ETL界面の近くで正孔と電子が再結合して光が出る。Tangらは、「有機エレクトロルミネッセンス・ダイオード」、Applied Physics Letters、第51巻、913ページ、1987年と、譲受人に譲渡されたアメリカ合衆国特許第4,769,292号において、このような層構造を利用した高効率OLEDを提示した。そのとき以来、別の層構造を有する多数のOLEDが開示されてきた。例えばHTLとETLに挟まれた有機発光層（LEL）を含む3層OLEDが存在している。その例が、例えばAdachi他、「3層構造を有する有機膜におけるエレクトロルミネッセンス」、Japanese Journal of Applied Physics、第27巻、L269ページ、1988年や、Tang他、「ドープされた有機薄膜のエレクトロルミネッセンス」、Journal of Applied Physics、第65巻、3610ページ、1989年に開示されている。LELは、一般に、ゲスト材料をドープされたホスト材料を含んでおり、層構造はHTL/LEL/ETLと表記される。さらに、有機ELユニットの中により多くの機能層が含まれた他の多層OLEDが存在している。それと同時に、多くのタイプのEL材料も合成され、OLEDで使用されている。これらの新しいデバイス構造と新しい材料によってデバイスの性能がさらに向上した。
【０００３】
OLEDは、実際には電流駆動されるデバイスである。その輝度は電流密度に比例するが、寿命は電流密度に反比例する。非常に明るくするには、OLEDを比較的大きな電流密度で動作させねばらないが、すると動作寿命が短くなるであろう。したがって動作寿命を長くするには、OLEDの輝度効率を改善する一方で、目的とする輝度を実現できる可能な限り小さな電流密度で動作させることが極めて重要である。
【０００４】
OLEDの輝度効率を劇的に向上させるとともに寿命を延ばすため、個々のOLEDを鉛直方向にいくつか積層させて単一の電源だけで駆動するタンデム式OLED（または積層式OLED、またはカスケード式OLED）が製造されている（アメリカ合衆国特許第6,337,492号、第6,107,734号、第6,717,358号、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0170491 A1、2003/0189401 A1、日本国特開2003/045676Aを参照のこと）。N個（N>1）のELユニットを有するタンデム式OLEDでは、輝度効率を、ELユニットが1つだけの従来型OLEDのN倍にすることができる（もちろん駆動電圧も従来型OLEDのN倍になる可能性がある）。したがって長寿命を実現する1つの方法として、タンデム式OLEDは、従来型OLEDと同じ輝度を得るのに従来型OLEDで用いられている電流密度のほんの約1/N倍にしか必要としないが、寿命が従来型OLEDの約N倍になろう。高輝度を実現する別の方法として、タンデム式OLEDは、従来型OLEDのN倍の輝度を得るのに従来型OLEDで用いられているのとほぼ同じ電流密度しか必要としないが、ほぼ同じ寿命が維持される。
【０００５】
タンデム式OLEDには多くの利点があるが、1つの欠点は駆動電圧の上昇である。多くのエレクトロニクス・システム（例えばいくつかのアクティブ・マトリックス設計）では、利用できる電圧は限られている。したがってタンデム式OLEDを駆動するのに必要な電圧を下げる必要がある。タンデム式OLEDにおいて駆動電圧を下げる1つの方法は、ELユニットの間に接続層を設けることである。この接続層は、n型をドープされた有機層を含んでいる。この有機層は、仕事関数が小さな金属をドープされた電子輸送材料を一般に含んでいる。しかしドープされる金属は励起状態のクエンチングを引き起こす可能性があるため、輝度効率が低下する可能性がある。これは、n型をドープされた有機層が発光層の上に直接載っている場合や、n型をドープされた有機層のために選択した電子輸送材料が金属ドーパントと効果的に結合せず、したがって金属が発光層の中に拡散できる場合に起こる。このような状況では、OLEDデバイスの寿命も短くなる。
【０００６】
寿命と効率が改善されたOLEDを提供することが相変わらず必要とされていることに加え、OLEDデバイスをより製造しやすくすることも望ましい。製造を簡単にする1つの方法は、シャドウ・マスクを用いたパターニングを減らし、その代わりにカラー・フィルタを備える白色発光OLEDを用意することである。電力消費を最少にするには、白色発光OLEDの色度をCIE D65、すなわちCIEx=0.31、CIEy=0.33に近づけると望ましいことがしばしばある。それは特に、赤色画素、緑色画素、青色画素、白色画素を有するいわゆるRGBWディスプレイの場合である。したがって白色発光OLEDを製造するのにタンデム構造を利用する場合には、色度がCIE D65の近くに留まっていることが重要になろう。すなわち電圧を低下させるためにタンデム構造を変更しても色度がCIE D65の近くになるようにできねばならない。同様に、予想通りのものを製造できるようにするには、単一のELユニットを備える白色発光OLEDの色がタンデム構造におけるのとほぼ同じであることが有用である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の1つの目的は、駆動電圧が低く、高効率で、寿命が長いタンデム式OLEDデバイスを製造することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、駆動電圧が低く、高効率で、寿命が長く、色度が適切な広帯域または白色発光のタンデム式OLEDデバイスを製造することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、単一の広帯域発光ELユニットとほぼ同じ色の光を出す複数の広帯域発光ELユニットを備えるタンデム式OLEDデバイスを製造することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの目的は、
a）アノードと；
b）カソードと；
c）アノードとカソードの間に配置された少なくとも第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットおよび第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットと；
d）第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットと第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットの間に配置された中間接続層とを備えていて、
それぞれのエレクトロルミネッセンス・ユニットは、個別に選択された少なくとも1つの有機発光層を備えており、第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットは、カソードとこの第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットの発光層の間に配置された第1の電子輸送層を備えており、この第1の電子輸送層は第1の電子輸送材料を含んでおり；
中間接続層は、第1の電子輸送層と接触して配置されたn型をドープされた第1の有機層を含んでおり、そのn型をドープされた第1の有機層は、n型ドーパントと、第1の電子輸送材料とは異なる電子輸送材料とを含んでいるタンデム式OLEDデバイスによって実現される。
【００１１】
個々の層が薄すぎ、しかもさまざまな層の厚さの違いが大きすぎて実際のスケールで図示できないため、図1〜図3は実際のスケール通りになっていないことがわかるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の説明で使用するいくつかの用語をここに説明する。“フル・カラー”という用語は、可視スペクトルの赤、緑、青の領域における発光の色を記述するのに用いる。赤、緑、青は三原色を構成し、その三原色を適切に混合することによって他の色を作り出すことができる。広帯域発光は、可視スペクトルの複数の部分（例えば青と緑の部分）に大きな成分を有する光である。広帯域発光には、白色光を発生させるためにスペクトルの赤と緑と青の部分で光が発生する場合も含まれていてよい。白色光は、ユーザーが白色であると認識する光、またはカラー・フィルタと組み合わせて使用して実用的なフル・カラー・ディスプレイを製造するのに十分な発光スペクトルを持つ光である。白色光は強い色相を持つことができてそれでも有用だが、白色は、国際照明委員会（CIE）の色度座標がほぼCIEx=0.31±0.05、 CIEy=0.33±0.05であることが好ましい。これはD65の白色であり、WO 2004/061963に記載されているように、特に、赤色画素、緑色画素、青色画素、白色画素を有するRGBWディスプレイにとって有用である。“画素”という用語は、従来技術で使用されているように、一般に、ディスプレイ・パネルの1つ領域であって、他の領域とは独立に刺激して光を出させることのできる領域を指すのに用いる。“n型をドープされた有機層”という用語は、有機層がドーピング後に半導特性を持ち、この層を通過する電流が実質的に電子によって担われることを意味する。“p型をドープされた有機層”という用語は、有機層がドーピング後に半導特性を持ち、この層を通過する電流が実質的に正孔によって担われることを意味する。“仕事関数が大きな金属”という用語は、仕事関数が4.0eV以上の金属と定義される。同様に、“仕事関数が小さな金属”という用語は、仕事関数が4.0eV未満の金属として定義される。
【００１３】
複数のELユニットを有する本発明のタンデム式白色OLEDデバイスの構成と性能を評価するため、デバイス構造の概略を示す図1〜図6についてさらに説明する。
【００１４】
複数のELユニットを用いたタンデム式白色OLEDデバイスの構造が、Liang-Sheng Liaoらによって「複数の白色エレクトロルミネッセンス・ユニットを有する白色OLED」という名称で2004年8月20日に出願されて譲受人に譲渡されたアメリカ合衆国特許出願シリアル番号第10/922,606号に記載されている（その開示内容は参考としてこの明細書に組み込まれているものとする）。この場合、タンデム式白色OLEDデバイスが初期の白色を維持することは難しかった。
【００１５】
図1に本発明によるタンデム式OLED100を示してある。このタンデム式OLEDはアノード110とカソード170を備えており、そのうちの少なくとも一方は透明である。アノードとカソードの間には、N個のELユニットと(N-1)個の中間接続層（図面ではそのそれぞれを“中間接続層”として示してある）。ただしNは1よりも大きな整数である。積層されて直列に接続されたELユニットを120.1〜120.Nで示してある。ここに、120.1は（アノードに隣接する）1番目のELユニットであり、120.2は2番目のELユニットであり、120.(N-1)は(N-1)番目のELユニットであり、120.Nは（カソードに隣接する）N番目のELユニットである。ELユニットの間に配置された中間接続層は130.1〜130.(N-1)で示してある。ここに、130.1は、ELユニット120.1と120.2の間に配置された1番目の中間接続層；130.2は、ELユニット120.2と別のELユニット（図示せず）に接触している2番目の中間接続層；130.(N-1)は、ELユニット120.(N-1)と120.Nの間に配置された最後の中間接続層である。タンデム式OLED100は、導電線190を通じて外部の電圧／電流源180に接続されている。
【００１６】
アノード110とカソード170は導電線190を通じて外部の電圧／電流源180に接続されている。タンデム式OLED100は、アノード110とカソード170という一対の接触電極の間に電圧／電流源180からの電位を印加することによって作動する。(V×N)という順バイアス下では、外部から印加したこの電位が、N個のELユニットと(N-1)個の中間接続層に分布する。電子がN番目のELユニットから注入されると、タンデム式OLEDに印加された電位(V×N)により、その電子（負に帯電したキャリア）は（アノードの電位に対して）ポテンシャル・エネルギーeV×Nを持てるようになる。このN番目のELユニットでは、これらの電子はLELのLUMOに輸送された後、LELのHOMOで正孔（正に帯電したキャリア）と再結合して光を出す。この再結合プロセスの間を通じて電子はLELのLUMOからHOMOに落下し、フォトンを発生させることによってそのポテンシャル・エネルギーの一部を失う。1回目の再結合によって光が発生した後、電子はLELのHOMOからHTLのHOMOへと連続的に輸送され、次いで(N-1)番目の中間接続層に注入される。電子が(N-1)番目の中間接続層から(N-1)番目のELユニットに注入されたとき、その電子のポテンシャル・エネルギーはほぼeV×(N-1)に留まっている。この“注入-輸送-再結合-輸送”プロセスがそれぞれのELユニットで起こった後、電子は最終的にアノードに注入される。電子は、カソードからアノードへとN個のELユニットと(N-1)個の中間接続層を通過するエネルギーに関するカスケード式のこの“旅”をしている間、N回再結合してフォトンを発生させる。言い換えるならば、カソードから注入されたそれぞれの電子は、N個のフォトンを発生させる機会を持つことができる。
【００１７】
タンデム式OLED100に含まれる各ELユニットは、正孔の注入、正孔の輸送、電子の注入、電子の輸送、電子-正孔再結合による光の発生をサポートすることができる。各ELユニットは複数の層を含むことができる。そのような層として、正孔注入層（HIL）、正孔輸送層（HTL）、発光層（LEL）、電子輸送層（ETL）、電子注入層（EIL）、正孔阻止層（HBL）、電子阻止層（EBL）、エキシトン阻止層（XBL）や、従来技術で知られている他の層などがある。さまざまな層が多数の機能（例えばETLはHBLとしても機能する）を担うことができ、似た機能を有する複数の層が存在していてもよい（例えばLELとETLはいくつか存在することができる）。従来技術で知られている多くの有機EL多層構造を本発明のELユニットとして使用できる。いくつか例示すると、HTL/(1つまたは複数のLEL)/ETL、HTL/(1つまたは複数のLEL)/EIL、HIL/HTL/(1つまたは複数のLEL)/ETL、HIL/HTL/(1つまたは複数のLEL)/ETL/EIL、HIL/HTL/EBLまたはXBL/(1つまたは複数のLEL)/ETL/EIL、HIL/HTL/(1つまたは複数のLEL)/HBL/ETL/EILなどがある。タンデム式OLEDに含まれる各ELユニットは、他のELユニットと層構造が同じでも異なっていてもよい。ELユニットの層構造はHTL/(1つまたは複数のLEL)/ETLであることが好ましい。ただし、アノードに隣接するELユニットは、アノードとHTLの間にHILを備えており、カソードに隣接するELユニットは、カソードとETLの間に配置されたEILを有する。特定の1つのELユニットに含まれるLELの数について考えると、各ELユニットに含まれるLELの数は一般に1〜3の範囲で変えることができる。さらに、タンデム式OLEDに含まれる各ELユニットは、同じ色を発生させてもよいし、異なる色を発生させてもよい。
【００１８】
本発明は、図2に示した実施態様に、よりはっきりと示されている。タンデム式OLEDデバイス200は、中間接続層230.1によって直列に接続された1番目のELユニット220.1と2番目のELユニット220.2を備えている。この構成における1番目のELユニットは、（アノード210に隣接した）HIL221.1と、HTL222.1と、LEL223.1と、ETL224.1を備えている。中間接続層230.1は、n型をドープされた有機層231.1と、電子受容層233.1を備えている。2番目のELユニット220.2は、HTL222.2と、LEL223.2と、ETL224.2と、EIL226.2を備えている。カソード270がEIL226.2の上に設けられている。図を見やすくするため、電源と電線は図示されていない。
【００１９】
本発明の重要な1つの特徴は、n型をドープされた有機層231.1がETL224.1に隣接していて、そのETLで使用される電子輸送材料とは異なる電子輸送材料を含んでいることである。異なる電子輸送材料を用いる理由をいくつか以下に説明するが、まず最初に、さまざまな層にとって有用な材料と構造を説明する。
【００２０】
HTLは少なくとも1種類の正孔輸送材料を含んでいる。それは例えば芳香族第三級アミンである。芳香族第三級アミンは、炭素原子（そのうちの少なくとも1つは芳香族環のメンバーである）だけに結合する少なくとも1個の3価窒素原子を含んでいる化合物であると理解されている。芳香族第三級アミンの1つの形態は、アリールアミン（例えば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、ポリマー・アリールアミン）である。モノマー・トリアリールアミンの例は、Klupfelらによってアメリカ合衆国特許第3,180,730号に示されている。1個以上のビニル基で置換された他の適切なトリアリールアミン、および／または少なくとも1つの活性な水素含有基を含む他の適切なトリアリールアミンは、Brantleyらによってアメリカ合衆国特許第3,567,450号と第3,658,520号に開示されている。
【００２１】
芳香族第三級アミンのより好ましい1つのクラスは、VanSlykeらによってアメリカ合衆国特許第4,720,432号と第5,061,569号に記載されているように、少なくとも2つの芳香族第三級アミン部分を含むものである。HTLは、単一の芳香族第三級アミン化合物で形成すること、または芳香族第三級アミン化合物の混合物で形成することができる。有用な芳香族第三級アミンの代表例としては、以下のものがある。
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；
N,N,N',N'-テトラフェニル-4,4"'-ジアミノ-1,1':4',1":4",1"'-クアテルフェニル；
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；
1,4-ビス[2-[4-[N,N-ジ(p-トリル)アミノ]フェニル]ビニル]ベンゼン（BDTAPVB）；
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（NPB）；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ビフェニル（TNB）；
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-アントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(1-アントリル)-N-フェニルアミノ]-p-テルフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-フェナントリル)-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-コロネニル)-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；
2,6-ビス[N,N-ジ(2-ナフチル)アミノ]フルオレン；
4,4',4"-トリス[(3-メチルフェニル)フェニルアミノ]トリフェニルアミン（MTDATA）；
4,4'-ビス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（TPD）。
【００２２】
有用な正孔輸送材料の別のクラスとして、ヨーロッパ特許第1 009 041号に記載されている多環式芳香族化合物がある。3個以上のアミノ基を有する第三級芳香族アミン（オリゴマー材料も含む）も使用することができる。さらに、ポリマー正孔輸送材料を使用することができる。それは、例えば、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、コポリマー（例えばポリ(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)（PEDOT/PSSとも呼ばれる））などである。
【００２３】
LELは、蛍光材料またはリン光材料を含んでおり、この領域で電子-正孔対の再結合が起こる結果としてエレクトロルミネッセンスが生じる。発光層は単一の材料で構成できるが、より一般的には、1種類または複数のゲスト化合物をドープしたホスト材料を含んでいる。光は主として発光材料から発生し、任意の色が可能である。このゲスト発光材料は、発光ドーパントと呼ばれることがしばしばある。発光層内のホスト材料は、以下に示す電子輸送材料、または上記の正孔輸送材料、または正孔-電子再結合をサポートする別の単一の材料または組み合わせた材料にすることができる。発光材料は、通常は強い蛍光染料およびリン光化合物（例えば、WO 98/55561、WO 00/18851、WO 00/57676、WO 00/70655に記載されている遷移金属錯体）の中から選択される。発光材料は、一般に、0.01〜10質量％の割合でホスト材料に組み込まれる。
【００２４】
ホスト材料および発光材料としては、小さな非ポリマー分子またはポリマー材料が可能である（例えばポリフルオレン、ポリビニルアリーレン（例えばポリ(p-フェニレンビニレン)、PPV））。ポリマーの場合、小分子発光材料は、ホスト・ポリマーの中に分子として分散させること、または発光材料を微量成分とコポリマー化してホスト・ポリマーに添加することができる。
【００２５】
発光材料を選択する際の重要な1つの関係は、その分子の最高被占軌道と最低空軌道のエネルギー差として定義されるバンドギャップ・ポテンシャルの比較である。ホスト材料から発光材料にエネルギーが効率的に移動するための必要条件は、発光材料のバンドギャップがホスト材料のバンドギャップよりも小さいことである。リン光発光体（三重項励起状態から光を出す材料、すなわちいわゆる“三重項発光体”が含まれる）では、ホスト材料から発光材料にエネルギーが移動できるよう、ホストの三重項エネルギー・レベルが十分に高いことも重要である。
【００２６】
有用であることが知られているホスト材料および発光材料としては、アメリカ合衆国特許第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5,935,721号、第6,020,078号、第6,475,648号、第6,534,199号、第6,661,023号、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0127427 A1、2003/0198829 A1、2003/0203234 A1、2003/0224202 A1、2004/0001969 A1に開示されているものなどがある。
【００２７】
8-ヒドロキシキノリン（オキシン）の金属錯体と、それと同様の誘導体は、エレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト化合物の1つのクラスを形成する。有用なキレート化オキシノイド系化合物の代表例としては、以下のものがある。
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)］
【００２８】
有用なホスト材料の別のクラスとして、アメリカ合衆国特許第5,935,721号、第5,972,247号、第6,465,115号、第6,534,199号、第6,713,192号、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0048687 A1、2003/0072966 A1、WO 04/018587 A1に記載されているようなアントラセン誘導体がある。いくつか例示すると、9,10-ジ-ナフチルアントラセンと9-ナフチル-10-フェニルアントラセンの誘導体がある。有用なホスト材料の別のクラスとして、アメリカ合衆国特許第5,121,029号に記載されているジスチリルアリーレン誘導体、ベンズアゾール誘導体（例えば2,2',2"-(1,3,5-フェニレン)トリス[1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール]）などがある。
【００２９】
望ましいホスト材料は、連続膜を形成することができる。発光層は、デバイスの膜の形態、電気的特性、発光効率、寿命を改善するため、2種類以上のホスト材料を含むことができる。電子輸送材料と正孔輸送材料の混合物も有用なホストとして知られている。さらに、上記のホスト材料と正孔輸送材料または電子輸送材料との混合物も適切なホストになりうる。
【００３０】
有用な蛍光ドーパントとしては、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、キナクリドンの誘導体や、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、ピリリウム化合物、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)アミンホウ素化合物、ビス(アジニル)メタンホウ素化合物、ジスチリルベンゼンの誘導体、ジスチリルビフェニルの誘導体、カルボスチリル化合物などがある。ジスチリルベンゼンの誘導体の中では、ジアリールアミノ基で置換されたもの（非公式にはジスチリルアミンとして知られる）が特に有用である。
【００３１】
リン光発光体（三重項励起状態から光を出す材料、すなわちいわゆる“三重項発光体”が含まれる）に適したホスト材料は、三重項エキシトンがホスト材料からリン光材料に効率的に移動できるように選択せねばならない。この移動が起こるためには、リン光材料の励起状態のエネルギーが、ホストの最低三重項状態と基底状態のエネルギー差よりも小さいという条件が満たされることが非常に望ましい。しかしホストのバンド・ギャップは、OLEDの駆動電圧が許容できないほど大きくなるように選択してはならない。適切なホスト材料は、WO 00/70655 A2、WO 01/39234 A2、WO 01/93642 A1、WO 02/074015 A2、WO 02/15645 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0117662 A1に記載されている。適切なホスト材料としては、ある種のアリールアミン、トリアゾール、インドール、カルバゾール化合物などがある。望ましいホスト材料の例は、4,4'-N,N'-ジカルバゾール-ビフェニル（CBP）、2,2'-ジメチル-4,4'-N,N'-ジカルバゾール-ビフェニル、m-(N,N'-ジカルバゾール)ベンゼン、ポリ(N-ビニルカルバゾール)であり、これらの誘導体も望ましいホスト材料に含まれる。
【００３２】
本発明の発光層で使用できる有用なリン光材料の例として、WO 00/57676 A1、WO 00/70655 A1、WO 01/41512 A1、WO 02/15645 A1、WO 01/93642 A1、WO 01/39234 A2、WO 02/074015 A2、WO 02/071813 A1、アメリカ合衆国特許第6,458,475号、第6,573,651号、第6,451,455号、第6,413,656号、第6,515,298号、第6,451,415号、第6,097,147号、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0017361 A1、2002/0197511 A1、2003/0072964 A1、2003/0068528 A1、2003/0124381 A1、2003/0059646 A1、2003/0054198 A1、2002/0100906 A1、2003/0068526 A1、2003/0068535 A1、2003/0141809 A1、2003/0040627 A1、2002/0121638 A1、ヨーロッパ特許第1 239 526 A2号、ヨーロッパ特許第1 238 981 A2号、ヨーロッパ特許第1 244 155 A2号、日本国特開2003/073387A、日本国特開2003/073388A、日本国特開2003/059667A、日本国特開2003/073665Aに記載されているものなどがある。有用なリン光ドーパントとしては、遷移金属の錯体（例えばイリジウムや白金の錯体）などがある。
【００３３】
ELユニットに含まれる1つ以上のLELが広帯域光（例えば白色光）を出すと有用である場合がある。多数のドーパントを1つ以上の層に添加して白色発光OLEDを製造することができる。そのためには、例えば青色発光材料と黄色発光材料を組み合わせたり、シアン色発光材料と赤色発光材料を組み合わせたり、赤色発光材料と緑色発光材料と青色発光材料を組み合わせたりする。白色発光デバイスが記載されているのは、例えばヨーロッパ特許第1 187 235号、ヨーロッパ特許第1 182 244号、アメリカ合衆国特許第5,683,823号、第5,503,910号、第5,405,709号、第5,283,182号、第6,627,333号、第6,696,177号、第6,720,092号、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0186214 A1、2002/0025419 A1、2004/0009367 A1である。好ましい実施態様では、白色光は複数のLELから発生する。これらの系の中には、1つの発光層のためのホストが正孔輸送材料であるものがある。
【００３４】
ETLは、1種類以上の金属キレート化オキシノイド化合物を含むことができる。その中には、オキシンそのもの（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）も含まれる。このような化合物は、電子を注入して輸送するのを助け、高レベルの性能を示し、薄膜の形態にするのが容易である。オキシノイド化合物の例は、上に示したCO-1〜CO-9である。
【００３５】
他の電子輸送材料としては、アメリカ合衆国特許第4,356,429号に記載されているさまざまなブタジエン誘導体や、アメリカ合衆国特許第4,539,507号に記載されているさまざまな複素環式蛍光剤がある。ベンズアゾール、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、フェナントロリン誘導体と、いくつかのシロール誘導体も、有用な電子輸送材料である。
【００３６】
ELユニットに含まれるそれぞれの層は、小分子OLED材料、またはポリマーLED材料、またはこれらの組み合わせから形成することができる。いくつかのELユニットをポリマーにし、他のELユニットを小分子（または非ポリマー）（例えば蛍光材料やリン光材料）にすることができる。タンデム式OLEDの各ELユニットの互いに対応する層は、対応する他の層と同じ材料または異なる材料を用いて形成することができ、層の厚さは同じでも異なっていてもよい。
【００３７】
タンデム式OLEDが効率的に機能するためには、中間接続層が隣接するELユニットにキャリアを効率的に注入する必要がある。中間接続層を構成する層の光透過率ができるだけ大きくてELユニットで発生した光がデバイスの外に出られるようになっていることも好ましい。中間接続層には有用な構成がいくつかあるが、どの場合にも、中間接続層は、n型をドープされた少なくとも1つの有機層を含んでいる。
【００３８】
図3Aに示してあるように、中間接続層330は、少なくとも2つの層を含んでいる。それは例えば、n型をドープされた有機層331と電子受容層333である。電子受容層333は、n型をドープされた有機層331よりもカソードの近くに配置されている。これら2つの層は、互いに接触させること、または図3Bに図示したようにインターフェイス層332によって分離することができる。中間接続層330は、図3Cに示したように、電子受容層333の上にp型をドープされた有機層335も備えることができる。p型をドープされた有機層335は、電子受容層333よりもカソードに近い。p型をドープされた有機層335は、電子受容層333と接触していることが好ましい。中間接続層330は、図3Dに示したように、インターフェイス層332とp型をドープされた有機層335の両方を備えることができる。あるいは中間接続層は、p型をドープされた有機層に隣接するn型をドープされた有機層を含むこと（図3E）；n型をドープされた有機層とインターフェイス層を含むこと（図3F）；n型をドープされた有機層と、インターフェイス層と、p型をドープされた有機層（図3G）を含むことができる。
【００３９】
n型をドープされた有機層は、ホスト材料としての少なくとも1種類の電子輸送材料と、少なくとも1種類のn型ドーパントを含んでいる。“n型をドープされた有機層”という用語は、この層がドーピング後に半導特性を持ち、この層を流れる電流が実質的に電子によって担われることを意味する。ホスト材料は、電子の注入と電子の輸送をサポートすることができる。ETLで使用するすでに説明した電子輸送材料は、n型をドープされた有機層のためのホスト材料の有用なクラスを形成する。好ましい材料は金属キレート化オキシノイド化合物（例えばトリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム（Alq））であり、その中にはオキシンそのもの（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）のキレートも含まれる。他の材料としては、Tangらによってアメリカ合衆国特許第4,356,429号に開示されているさまざまなブタジエン誘導体や、VanSlykeらによってアメリカ合衆国特許第4,539,507号に記載されているさまざまな複素環式蛍光剤、トリアジン、ヒドロキシキノリン誘導体、ベンズアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体などがある。シロール誘導体（例えば2,5-ビス(2',2"-ビピリジン-6-イル)-1,1-ジメチル-3,4-ジフェニルシラシクロペンタジエンも有用な有機ホスト材料である。2種類以上のホストを組み合わせて適切な電荷注入特性や安定特性を得ると有用な場合がある。n型をドープされた有機層における有用なホスト材料の特別な例として、Alq、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）、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）や、これらの組み合わせがある。
【００４０】
n型をドープされた有機層のn型ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、またはこれらの組み合わせがある。“金属化合物”という用語には、有機金属錯体、金属-有機塩、無機塩、酸化物、ハロゲン化物が含まれる。金属含有n型ドーパントというクラスのうちで特に有用なのは、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Sm、Eu、Tb、Dy、Ybのいずれかと、これらの化合物である。n型をドープされた有機層においてn型ドーパントとして使用される材料としては、強力な電子供与特性を有する有機還元剤も挙げられる。“強力な電子供与特性”とは、有機ドーパントが少なくともいくつかの電荷をホストに与えてホストと電荷移動錯体を形成できねばならないことを意味する。有機分子の例としては、ビス(エチレンジチオ)-テトラチアフルバレン（BEDT-TTF）、テトラチアフルバレン（TTF）、ならびにこれらの誘導体などがある。ホストがポリマーである場合には、ドーパントは上記の任意のものが可能であり、分子として分散させた材料、または微量成分としてホストとコポリマー化した材料でもよい。n型をドープされた有機層のn型ドーパントは、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ybのいずれか、またはこれらの化合物であることが好ましい。ドープするn型ドーパントの濃度は、0.01〜20容積％の範囲であることが好ましい。n型をドープされた有機層の厚さは、一般に200nm未満であるが、100nm未満であることが好ましい。
【００４１】
中間接続層の電子受容層（使用する場合）は、1種類以上の有機材料を含んでいてその中間接続層の50容積％を超える割合を占めており、それぞれの有機材料は、電子受容特性を持ち、還元電位が飽和カロメル電極（SCE）を基準にして-0.5Vよりも大きい。電子受容層333は、還元電位がSCEを基準にして-0.1Vよりも大きい1種類以上の有機材料を含んでいることが好ましい。より好ましいのは、電子受容層333が単一の有機材料を含んでいて、その有機材料が電子受容特性を持ち、還元電位がSCEを基準にして-0.1Vよりも大きいことである。“電子受容特性”とは、有機材料が、隣接している他のタイプの材料から少なくともいくつかの電荷を受け入れる能力または傾向を持つことを意味する。
【００４２】
“還元電位”はボルトを単位として表現され、ある物質が電子に対して持っている親和性の測定値である。正の値が大きいほど親和性が大きい。ヒドロニウム・イオンを還元して水素ガスにするときの還元電位は、標準的な条件下では0.00Vであろう。ある物質の還元電位はサイクリック・ボルタンメトリー（CV）によって容易に得られ、SCEを基準にして測定される。ある物質の還元電位の測定は、以下のようにして実施できる。すなわちモデルCHI660電気化学分析装置（CHインスツルメンツ社、オースチン、テキサス州）を用いて電気化学的測定を行なう。CVとオスターヤング矩形波ボルタンメトリー（SWV）の両方を用いてその物質の酸化還元特性を明らかにすることができる。ガラス状炭素（GC）からなるディスク電極（A=0.071cm2）を作用電極として使用する。GC電極は、0.05μmのアルミナ・スラリーで研磨した後、脱イオン水の中で超音波洗浄し、次いでアセトンを用いてリンスし、再び脱イオン水の中で超音波洗浄する。電極は最終的にクリーンにされて電気化学的処理によってアクティブにされた後、使用される。白金ワイヤーを補助電極として用いることができ、SCEを準参照電極として用いて標準的な3電極電気化学的セルを完成させる。アセトニトリルとトルエンの混合物（1：1=MeCN：トルエン）または塩化メチレン（MeCl2）を有機溶媒系として用いることができる。使用するどの溶媒も、含水量が極めて少ないグレードである（水が10ppm未満）。サポート用電解質であるテトラフルオロホウ酸テトラブチルアンモニウム（TBAF）をイソプロパノールの中で2回再結晶させ、真空下で3日間にわたって乾燥させる。フェロセン（Fc）を内標準（1：1=MeCN：トルエンの中ではSCEを基準としたE還元Fcが0.50Vであり、MeCl2、0.1MのTBAFの中ではSCEを基準としたE還元Fcが0.55Vである）として用いることができる。テスト溶液を高純度窒素ガスで約15分間にわたってパージして酸素を除去し、実験中は窒素ブランケットが溶液の上部に被さった状態を維持する。すべての測定を25±1℃という周囲温度で実施する。興味の対象である化合物の溶解度が不十分である場合には、当業者なら他の溶媒を選択して用いることができよう。あるいは適切な溶媒系を特定できない場合には、電子受容材料を電極の上に堆積させ、その変化した電極の環元電位を測定するとよい。
【００４３】
電子受容層は、還元電位がSCEを基準にして-0.5Vよりも大きくて、電子受容層の中で50容積％を超える割合を占める1種類以上の有機材料を含んでおり、タンデム式OLEDにおいて、効率的なキャリアの注入と、大きな光透過率という両方の性質を持つことができる。電子受容層で用いるのに適した有機材料としては、少なくとも炭素と水素を含んでいる単純な化合物だけでなく、還元電位がSCEを基準にして-0.5Vよりも大きい金属錯体（例えば有機リガンドと有機金属化合物を含む遷移金属錯体）も挙げられる。電子受容層のための有機材料としては、小分子（蒸着によって堆積させることのできるもの）、ポリマー、デンドリマー、またはこれらの組み合わせが可能である。電子受容層の少なくとも一部が隣接する層と顕著に混合しないことも重要である。それは、このような拡散を阻止する十分に大きな分子量を持つ材料を選択することによって実現される。電子受容層の分子量は350よりも大きいことが好ましい。電子受容層の適切な電子受容特性を維持するためには、上記の1種類以上の有機材料がこの層の90容積％を超える割合を占めることが望ましい。簡単に製造できるようにするため、電子受容層では単一の化合物を用いるとよい。
【００４４】
還元電位がSCEを基準にして-0.5Vよりも大きな有機材料のうちで電子注入層の形成に使用できるもののいくつかの例として、ヘキサアザトリフェニレンの誘導体や、テトラシアノキノジメタンの誘導体などがある。電子受容層の有効な厚さは、一般に3〜100nmである。
【００４５】
“p型をドープされた有機層”という用語は、この有機層がドーピング後に半導特性を持ち、この層を流れる電流が実質的に正孔によって担われることを意味する。場合によっては存在するp型をドープされた有機層335は、本発明で使用する場合には、正孔の輸送をサポートできる少なくとも1種類の有機ホスト材料と、1種類のp型ドーパントを含んでいる。従来型OLEDデバイスで使用される正孔輸送材料は、p型をドープされた有機層のためのホスト材料の有用な1つのクラスである。好ましい材料としては、炭素原子（そのうちの少なくとも1つは芳香族環のメンバーである）だけに結合する少なくとも1個の3価の窒素原子を含む芳香族第三級アミンなどがある。芳香族第三級アミンの1つの形態は、アリールアミン（例えば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、ポリマー・アリールアミン）である。1個以上のビニル基で置換された他の適切なトリアリールアミン、および／または少なくとも1つの活性な水素含有基を含む他の適切なトリアリールアミンは、Brantleyらによってアメリカ合衆国特許第3,567,450号と第3,658,520号に開示されている。芳香族第三級アミンのより好ましいクラスは、VanSlykeらによってアメリカ合衆国特許第4,720,432号と第5,061,569号に記載されている少なくとも2つの芳香族第三級アミン部分を含むものである。例示すると、N,N'-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン（NPB）、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）、N,N,N',N'-テトラナフチルベンジジン（TNB）などがある。芳香族アミンの別の好ましいクラスは、Kevin P. Klubekらによって2003年3月18日に「カスケード式有機エレクトロルミネッセンス・デバイス」という名称で出願されて譲受人に譲渡されたアメリカ合衆国特許出願シリアル番号第10/390,973号に記載されているジヒドロフェナジン化合物である（その開示内容は、参考としてこの明細書に組み込まれているものとする）。上記の材料の組み合わせも、p型をドープされた有機層を形成するのに役立つ。より好ましいのは、p型をドープされた有機層335に含まれる有機ホスト材料が、NPB、TPD、TNB、4,4',4"-トリス(N-3-メチルフェニル-N-フェニルアミノ)-トリフェニルアミン（m-MTDATA）、4,4',4"-トリス(N,N-ジフェニル-アミノ)-トリフェニルアミン（TDATA）、ジヒドロフェナジン化合物、またはこれらの組み合わせのいずれかになっていることである。
【００４６】
p型をドープされた有機層335のp型ドーパントは、強い電子求引特性を有する酸化剤を含んでいる。“強い電子求引特性”とは、有機ドーパントがホストから何個かの電荷を受け取ってホスト材料と電荷移動錯体を形成できねばならないことを意味する。いくつか例示すると、有機化合物としては例えば2,3,5,6-テトラフルオロ-7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン（F4-TCNQ）や、7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン（TCNQ）の他の誘導体などがあり、無機酸化剤としては例えばヨウ素、FeCl3、FeF3、SbCl5、他のいくつかの金属塩化物、他のいくつかの金属フッ化物などがある。p型ドーパントの組み合わせも、p型をドープされた有機層335を形成するのに役立つ。ドープするp型ドーパントの濃度は、0.01〜20容積％の範囲であることが好ましい。p型をドープされた有機層の厚さは、一般に150nm未満であるが、約1〜100nmの範囲であることが好ましい。
【００４７】
中間接続層で用いるホスト材料は、小分子材料、またはポリマー材料、またはこれらの組み合わせを含むことができる。ホスト材料が上記の正孔輸送特性と電子輸送特性の両方を示すのであれば、同じホスト材料をn型をドープされた有機層とp型をドープされた有機層の両方で使用できる場合がある。n型をドープされた有機層またはp型をドープされた有機層のホストとして使用できる材料の例として、アメリカ合衆国特許第5,972,247号に記載されているさまざまなアントラセン誘導体、ある種のカルバゾール誘導体（例えば4,4-ビス(9-ジカルバゾリル)-ビフェニル（CPB））、アメリカ合衆国特許第5,121,029号に記載されているジスチリルアリーレン誘導体（例えば4,4'-ビス(2,2'-ジフェニルビニル)-1,1'-ビフェニル）などがある。
【００４８】
p型をドープされた有機層は、電子受容層とHTLの界面に単にHTL材料を堆積させることによって形成できる。本発明では、電子受容層とHTLのための材料は、互いにほんの少量だけが混合するように選択する。すなわち、電子受容層の少なくとも一部はHTL材料と混合しないことが重要である。
【００４９】
中間接続層330に場合によっては含まれるインターフェイス層332は、本発明で使用する場合には、主に、n型をドープされた有機層のための材料と電子受容層のための材料の間で起こる可能性のある相互拡散を阻止するのに使用される。このインターフェイス層は、金属化合物または金属にすることができる。この層は、用いる場合には、有効な状態を維持しつつできるだけ薄くし、光学的損失を減らさなくてはならない。
【００５０】
インターフェイス層332は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、亜鉛、ケイ素、ゲルマニウムいずれかの化学量論的酸化物または非化学量論的酸化物、またはこれらの組み合わせの中から選択した金属化合物を含むことができる。インターフェイス層332は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、亜鉛、ケイ素、ゲルマニウムいずれかの化学量論的硫化物または非化学量論的硫化物、またはこれらの組み合わせの中から選択した金属化合物を含むことができる。インターフェイス層332は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、亜鉛、ケイ素、ゲルマニウムいずれかの化学量論的セレン化物または非化学量論的セレン化物、またはこれらの組み合わせの中から選択した金属化合物を含むことができる。インターフェイス層332は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、亜鉛、ケイ素、ゲルマニウムいずれかの化学量論的テルル化物または非化学量論的テルル化物、またはこれらの組み合わせの中から選択した金属化合物を含むことができる。インターフェイス層332は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、亜鉛、ケイ素、ゲルマニウムいずれかの化学量論的窒化物または非化学量論的窒化物、またはこれらの組み合わせの中から選択した金属化合物を含むことができる。インターフェイス層332は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、亜鉛、ケイ素、ゲルマニウムいずれかの化学量論的炭化物または非化学量論的炭化物、またはこれらの組み合わせの中から選択した金属化合物を含むことができる。インターフェイス層332で用いるのに特に有用な金属化合物は、MoO3、NiMoO4、CuMoO4、WO3、ZnTe、Al4C3、AlF3、B2S3、CuS、GaP、InP、SnTeの中から選択することができる。金属化合物は、MoO3、NiMoO4、CuMoO4、WO3の中から選択することが好ましい。
【００５１】
金属化合物を用いる場合には、中間接続層に含まれるインターフェイス層332の厚さは、0.5nm〜20nmの範囲である。
【００５２】
あるいはインターフェイス層332は、仕事関数が大きな金属層を含むことができる。この層を形成するのに使用される仕事関数が大きな金属は仕事関数が4.0eV以上であり、例として、Ti、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Al、In、Sn、またはこれらの組み合わせが挙げられる。仕事関数が大きな金属層は、Ag、Al、Cu、Au、Zn、In、Sn、またはこれらの組み合わせを含んでいることが好ましい。仕事関数が大きな金属層は、AgまたはAlを含んでいることがより好ましい。
【００５３】
仕事関数が大きな金属層を用いる場合には、中間接続層に含まれるインターフェイス層332の厚さは、0.1nm〜5nmの範囲である。
【００５４】
ELユニットのHTLのHOMO上の電子は、隣接する電子受容層のLUMOに容易に注入することができ、次いでその電子受容層に隣接するn型をドープされた有機層のLUMOに注入することができる。n型をドープされた有機層は電子を隣接するELユニットのETLに注入し、その電子は次いでLEL（発光領域）の中に移動し、一般にそのLEL内の発光ドーパント部位で正孔と再結合して光を出す。従来の中間接続層と比較すると、本発明の中間接続層を横断したときの電位低下（または電圧低下）を小さくすることと、光の透過率を大きくすることができる。中間接続層は有機層であるため、比較的低温で容易に形成することができる。したがって各中間接続層に含まれる有機層は、熱による蒸着法を利用して形成することが好ましい。
【００５５】
中間接続層を合計した厚さは、一般に5nm〜200nmである。3つ以上の中間接続層がタンデム式OLEDに存在している場合には、中間接続層の厚さと材料の一方または両方が同じでも異なっていてもよい。
【００５６】
すでに説明したように、アノードとHTLの間に正孔注入層（HIL）を設けると有用であることがしばしばある。正孔注入材料は、あとに続く有機層の膜形成特性を向上させ、正孔輸送層に正孔を注入しやすくするのに役立つ。正孔輸送層で用いるのに適した材料としては、アメリカ合衆国特許第4,720,432号に記載されているポルフィリン化合物、アメリカ合衆国特許第6,127,004号、第6,208,075号、第6,208,077号に記載されているプラズマ堆積させたフルオロカーボン・ポリマー、いくつかの芳香族アミン（例えばm-MTDATA（4,4',4"-トリス[(3-メチルフェニル)フェニルアミノ]トリフェニルアミン））、無機酸化物（例えば酸化バナジウム（VOx）、酸化モリブデン（MoOx）、酸化ニッケル（NiOx））などがある。有機ELデバイスで有用であることが報告されている他の正孔注入材料は、ヨーロッパ特許第0 891 121 A1号および第1 029 909 A1号に記載されている。中間接続層で使用するためのすでに説明したp型をドープされた有機層も、正孔注入材料の有用な1つのクラスである。アメリカ合衆国特許第6,720,573号に記載されているように、ヘキサアザトリフェニレン誘導体も有用なHIL材料である。
【００５７】
カソードとETLの間に電子注入層（EIL）を設けると有用であることがしばしばある。中間接続層で使用するためのすでに説明したn型をドープされた有機層は、電子注入材料の有用な1つのクラスである。
【００５８】
本発明のタンデム式OLEDは、支持用基板の上に設けられて、カソードまたはアノードがその基板と接するのが一般的である。基板と接する電極は、通常、底部電極と呼ばれる。一般に底部電極はアノードであるが、本発明がこの構成に限定されることはない。基板は、どの方向に光を出したいかに応じ、透過性または不透明にすることができる。透光特性は、基板を通してEL光を見る上で望ましい。その場合には、透明なガラスまたはプラスチックが一般に用いられる。EL光を上部電極を通じて見るような用途では、底部支持体の透過特性は重要でないため、底部支持体は、光透過性、光吸収性、光反射性のいずれでもよい。この場合に用いる基板としては、ガラス、プラスチック、半導体材料、シリコン、セラミック、回路板材料などがある。もちろんこのような構成のデバイスでは、透光性のある上部電極を設ける必要がある。
【００５９】
EL光をアノード110を通して見る場合には、アノードは、興味の対象となる光に対して透明であるか、実質的に透明である必要がある。本発明で用いる透明なアノード用の一般的な材料は、インジウム-スズ-酸化物（ITO）、インジウム-亜鉛-酸化物（IZO）、スズ酸化物であるが、他の金属酸化物（例えばアルミニウムをドープした酸化亜鉛、インジウムをドープした酸化亜鉛、マグネシウム-インジウム酸化物、ニッケル-タングステン酸化物）も可能である。これら酸化物に加え、金属窒化物（例えば窒化ガリウム）、金属セレン化物（例えばセレン化亜鉛）、金属硫化物（例えば硫化亜鉛）をアノード材料として用いることができる。EL光をカソード電極だけを通して見るような用途では、アノード材料の透過特性は重要でなく、あらゆる導電性材料（透明なもの、不透明なもの、反射性のもの）を使用することができる。本発明のための導電性材料の例として、金、イリジウム、モリブデン、パラジウム、白金などがある。典型的なアノード材料は、透過性であろうとなかろうと、仕事関数が4.0eV以上である。望ましいアノード材料は、一般に適切な任意の手段（例えば蒸着、スパッタリング、化学蒸着、電気化学的手段）で堆積される。アノード材料は、よく知られているフォトリソグラフィ法を利用してパターニングすることができる。場合によっては、アノードの表面を研磨して凹凸を減らしてから他の層を堆積させることで、短絡を少なくしたり、反射率を大きくしたりすることができる。
【００６０】
アノードだけを通して発光を見る場合には、本発明で使用するカソードは、ほぼ任意の導電性材料で構成することができる。望ましい材料は優れた膜形成特性を有するため、下にある有機層との接触がよくなり、低電圧で電子の注入が促進され、優れた安定性を得ることができる。有用なカソード材料は、仕事関数が小さな（4.0eV未満）金属または合金を含んでいることがしばしばある。好ましい1つのカソード材料は、アメリカ合衆国特許第4,885,221号に記載されているように、銀が原子比で1〜20％の割合で含まれたMgAg合金からなる。適切なカソード材料の別のクラスとして、有機層（例えば有機EILまたは有機ETL）に接触する薄い無機EILを備えていて、その上により厚い導電性金属層を被せた構成の二層がある。その場合、無機EILは、仕事関数が小さな金属または金属塩を含んでいることが好ましく、そうなっている場合には、より厚い被覆層は仕事関数が小さい必要がない。このような1つのカソードは、アメリカ合衆国特許第5,677,572号に記載されているように、LiFからなる薄い層と、その上に載るより厚いAl層からなる。他の有用なカソード材料としては、アメリカ合衆国特許第5,059,861号、第5,059,862号、第6,140,763号に開示されているものがあるが、これだけに限定されるわけではない。
【００６１】
カソードを通して発光を見る場合、カソードは、透明であるか、ほぼ透明である必要がある。このような用途のためには、金属が薄いか、透明な導電性酸化物を使用するか、このような材料が含まれている必要がある。光学的に透明なカソードは、アメリカ合衆国特許第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、ヨーロッパ特許第1 076 368号に、より詳細に記載されている。カソード材料は、一般に、蒸着、電子ビーム蒸着、イオン・スパッタリング、化学蒸着いずれかの方法によって堆積させる。必要な場合には、よく知られた多数の方法でパターニングすることができる。方法としては、例えば、スルー・マスク蒸着、アメリカ合衆国特許第5,276,380号とヨーロッパ特許第0 732 868号に記載されている一体化シャドウ・マスキング、レーザー除去、選択的化学蒸着などがある。
【００６２】
図2に戻ると、本発明の重要な1つの特徴は、n型をドープされた有機層231.1がETL224.1に隣接していて、そのETLで使用される電子輸送材料とは異なる電子輸送材料を含んでいることである。ETLと、隣接するn型をドープされた有機層で異なる電子輸送材料を選択することには理由がいくつかある。
【００６３】
第1に、ETLの電子輸送材料は、n型ドーパントの拡散が、n型をドープされた有機層の電子輸送材料におけるよりも少なくなるように選択することができる。このような選択により、発光層へのn型ドーパントの拡散を減らし、そのことによって望まない励起状態のクエンチングを少なくすることができる。例えばアルカリ金属ドーパントは、フェナントロリンをベースとした電子輸送材料の中にかなり拡散する。n型をドープされた有機層231.1とETL224.1の両方が主としてフェナントロリン誘導体を含んでいると、アルカリ金属ドーパントはn型をドープされた有機層231.1からETL224.1を通ってLEL223.1へと容易に拡散することができる。しかしETL224.1が主として金属オキシノイドまたはトリアジン誘導体を含んでいると、アルカリ金属ドーパントの拡散は少なくなる。酸素原子を含む電子輸送材料がアルカリ金属のカチオンとの結合に特に有効であり、そのことによってアルカリ金属の拡散が減ると考えられる。
【００６４】
第2に、ETLの電子輸送材料は、LELとn型をドープされた有機層の電子輸送材料の中間のLUMOを持つように選択することができる。
【００６５】
第3に、ETLの電子輸送材料は、LELにおける再結合領域が変化するように選択できる。通常は、再結合はLELとHTLの界面近くで起こる。特に白色発光ELユニットでは、HTLまたはその一部にも発光ドーパントがドープされているため、HTLは第2の発光層となることができる。ETLの電子輸送材料として、（大きな電子易動度またはLUMOの相対位置のために）電子が容易にLELに注入されるようなものを選択することにより、LELまたはドープされたHTLからの相対的な発光を調節することができる。
【００６６】
好ましい一実施態様では、電子注入層が、カソードと、隣接するELユニットの電子輸送層との間に配置されている。特に好ましいこの実施態様では、このような電子注入層は、n型ドーパントを含むとともに、隣接するELユニットの電子輸送層で使用される電子輸送材料とは異なる電子輸送材料を含んでいる。
【００６７】
上記の有機材料は、気相法（例えば昇華）で堆積させることが好ましいが、流体（溶媒）から堆積させることもできる。溶媒を用いるのであれば、場合によっては結合剤も用いて膜の形成を改善する。材料がポリマーである場合には、溶媒堆積が有用であるが、他の方法（例えばスパッタリング、ドナー・シートからの熱転写）も利用することができる。昇華によって堆積させる材料は、タンタル材料からなることの多い昇華用“ボート”から気化させること（例えばアメリカ合衆国特許第6,237,529号に記載されている）や、まず最初にドナー・シートにコーティングし、次いで基板のより近くで昇華させることができる。混合材料からなる層では、別々の昇華用ボートを用いること、または材料をあらかじめ混合し、単一のボートまたはドナー・シートからコーティングすることができる。パターニングされた堆積は、シャドウ・マスク、一体化シャドウ・マスク（アメリカ合衆国特許第5,294,870号）、ドナー・シートからの空間的に限定された染料熱転写（アメリカ合衆国特許第5,688,551号、第5,851,709号、第6,066,357号）、インクジェット法（アメリカ合衆国特許第6,066,357号）を利用して実現できる。
【００６８】
たいていのOLEDデバイスは、水分と酸素の一方または両方に敏感であるため、一般に不活性雰囲気（例えば窒素やアルゴン）中で密封される。不活性な環境中でOLEDデバイスを密封する際には、有機接着剤、金属ハンダ、低融点ガラスのいずれかを用いて保護カバーを付着させることができる。一般に、ゲッターまたは乾燥剤も密封された空間に収容される。有用なゲッターおよび乾燥剤としては、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、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、硫酸塩、ハロゲン化金属、過塩素酸塩などがある。封入と乾燥のための方法としては、アメリカ合衆国特許第6,226,890号に記載されている方法などがある。さらに、障壁層（例えばSiOx、テフロン（登録商標））や、交互に積層された無機層／ポリマー層が、封入法として知られている。
【００６９】
本発明のOLEDデバイスでは、望むのであれば、よく知られたさまざまな光学的効果を利用して特性を向上させることができる。その中には、層の厚さを最適化して光の透過を最大にすること、誘電体ミラー構造を設けること、反射性電極の代わりに光吸収性電極にすること、グレア防止または反射防止のコーティングをディスプレイの表面に設けること、偏光媒体をディスプレイの表面に設けること、ディスプレイの発光領域と関係するカラー・フィルタ、中性フィルタ、カラー変換フィルタを設けることなどがある。フィルタ、偏光装置、グレア防止用または反射防止用コーティングは、カバーの表面に、またはカバーの一部として設けることもできる。
【００７０】
白色発光または広帯域発光をカラー・フィルタと組み合わせてフル・カラー・ディスプレイまたはマルチカラー・ディスプレイにすることができる。カラー・フィルタとしては、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタなどが可能である。例えばアメリカ合衆国特許出願公開2004/0113875 A1に記載されているように、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタ、白フィルタを含むカラー・システムを用いることもできる。白の代わりにイエローまたはシアンを用いることができる。5色またはそれ以上のカラー・システムも有用である。
【００７１】
OLEDデバイスはマイクロキャビティ構造を持つことができる。有用な一実施態様では、金属電極の一方は実質的に不透明かつ反射性であり、他方の電極は反射性かつ半透明である。反射性電極は、Au、Ag、Mg、Ca、またはこれらの合金の中から選択することが好ましい。2つの反射性金属電極が存在しているため、デバイスはマイクロキャビティ構造を有する。この構造内での強い光学的干渉によって共鳴条件が生まれる。共鳴波長に近い発光は増幅され、共鳴波長から離れた発光は抑制される。電極間に透明な光学的スペーサを配置して有機層の厚さを選択することにより、光路長を調節することができる。例えば本発明のOLEDデバイスは、反射性アノードと有機EL媒体の間にITOスペーサ層を備え、半透明なカソードがその有機EL媒体の上に載った状態にすることができる。
【００７２】
本発明はたいていの構成のOLEDデバイスで使用することができる。その中には、単一のアノードとカソードを備える単純な構造から、より複雑なデバイス（例えば、エリア・カラー・ディスプレイや、画素を形成するアノードとカソードの直交アレイからなるパッシブ-マトリックス・ディスプレイや、各画素が例えば薄膜トランジスタ（TFT）を用いて独立に制御されるアクティブ-マトリックス・ディスプレイ）までが含まれる。本発明は、OLEDが例えば固体発光ディスプレイやLCDディスプレイのバックライトの光源として利用されるデバイスでも使用することができる。
【実施例】
【００７３】
以下の実施例は本発明をさらによく理解するために提示してある。製造した全デバイスのEL特性は、定電流源（KEITHLEY 2400ソースメーター）と光度計（フォト・リサーチ社のスペクトラスキャンPR 650）を室温で用いて評価した。色は、国際照明委員会（CIE）座標を用いて記述する。
【００７４】
例１（比較例）
【００７５】
単一の白色発光有機ELユニットを備えるOLEDを以下のようにして製造した。
【００７６】
透明なインジウム-スズ-酸化物（ITO）導電層でコーティングした厚さ約1.1mmのガラス基板を市販のガラス磨きツールを用いてクリーンにして乾燥させた。ITOの厚さは約42nmであり、ITOの面抵抗率は約68Ω/□である。次にITOの表面を酸化性プラズマで処理してその表面をアノードにした。RFプラズマ処理チェンバーの中でCHF3ガスを分解することにより、正孔注入層として厚さ1nmのCFx層をクリーンなITOの表面に堆積させた。次に基板を真空蒸着チェンバーに移し、基板の上に他のすべての層を堆積させた。約10-6トルという真空下で加熱したボートから蒸発させることにより、以下の層を以下の順番で堆積させた。
【００７７】
a）4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（NPB）を含む厚さ60nmのHTL；
【００７８】
b）3容積％の化合物1（黄色発光ドーパント）と20容積％の化合物2（安定剤）をドープした20nmのNPBを含む黄色発光層；
【００７９】
【化１】
【化２】
【００８０】
c）1容積％の化合物3（青色発光ドーパント）と6容積％のNPB（共同ドーパント）を含む20nmの化合物2を含む青色発光層；
【００８１】
【化３】
【００８２】
d）電子輸送材料としてのトリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（Alq）を含む5nmのETL；
【００８３】
e）電子輸送材料としての20nmの4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン（バソフェンまたはBphenとしても知られる）に2容積％の金属Liがドープされた厚さ20nmのEIL；
【００８４】
f）厚さ200nmのアルミニウム製カソード。
【００８５】
これらの層を堆積させた後、デバイスを蒸着チェンバーからドライ・ボックス（VACバキューム・アトモスフェア社）に移して封入した。このOLEDの発光面積は10mm2である。
【００８６】
単一の白色発光ELユニットを備えるこのOLEDは、20mA/cm2を流すのに約4.1Vの駆動電圧を必要とする。この電圧は、ITOの接触抵抗に起因する電圧低下のために補正されている。このテスト条件下においてデバイスの輝度効率は約11cd/Aである。CIExとCIEyはそれぞれ0.35と0.36であり、D65点に近い白色光を出す。
【００８７】
例２（本発明）
【００８８】
以下に説明するように、CFx層の上に1番目のELユニットを堆積させ、接続層を堆積させ、次いで2番目のELユニットを堆積させることにより、2つの白色発光有機ELユニットを備えるOLEDデバイスを製造した。
【００８９】
1番目のELユニット
【００９０】
a）NPBを含む厚さ60nmのHTL；
【００９１】
b）3容積％の化合物1（黄色発光ドーパント）と20容積％の化合物2（安定剤）をドープした20nmのNPBを含む黄色発光層；
【００９２】
c）1容積％の化合物3（青色発光ドーパント）と6容積％のNPB（共同ドーパント）を含む20nmの化合物2を含む青色発光層；
【００９３】
d）電子輸送材料としてのAlqを含む5nmのETL。
【００９４】
1番目の接続層
【００９５】
a）2容積％の金属Liがドープされた電子輸送材料としての20nmのBphenを含むn型をドープされた厚さ20nmの有機層；
【００９６】
b）2nmのタングステン酸化物（WOx）。
【００９７】
2番目のELユニット
【００９８】
a）NPBを含む厚さ60nmのHTL；
【００９９】
b）3容積％の化合物1（黄色発光ドーパント）と20容積％の化合物2（安定剤）をドープした20nmのNPBを含む黄色発光層；
【０１００】
c）1容積％の化合物3（青色発光ドーパント）と6容積％のNPB（共同ドーパント）を含む20nmの化合物2を含む青色発光層；
【０１０１】
d）電子輸送材料としてのAlqを含む5nmのETL；
【０１０２】
e）2容積％の金属Liがドープされた電子輸送材料としての20nmのBphenを含むn型をドープされた厚さ20nmの有機層。
【０１０３】
厚さ200nmのアルミニウム製カソードをEILの上に堆積させた。
【０１０４】
このタンデム式OLEDは、20mA/cm2を流すのに約8.4Vの駆動電圧を必要とした。この電圧は、ITOの接触抵抗に起因する電圧低下のために補正されている。このテスト条件下においてデバイスの輝度効率は約22cd/Aである。CIExとCIEyはそれぞれ0.35と0.37である。この2ユニット・タンデム式構造の色は例1と似ており、タンデム式OLEDを製造したときに有効な白色が維持され、発光効率が2倍になったことがわかる。例1と例2のデバイスのELスペクトルを図4に示してある。スペクトルが互いに似ていることは明らかである。
【０１０５】
本発明に従って製造したタンデム式デバイスは、単一のELユニットを備えるデバイスよりも安定性が改善されていることがわかる。図5に、相対的な輝度の変化を経過時間の関数として示してある。デバイスを流れる電流密度を調節することによって初期輝度を2500cd/m2にしたデバイスで加速劣化試験を実施した。例2のデバイスは、タンデム構造のために例1のデバイスよりも輝度の低下が少ないことがわかる。
【０１０６】
本発明をいくつかの好ましい実施態様を特に参照して詳細に説明してきたが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく変形や変更をなしうることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】(N-1)個の中間接続層によって直列に接続されたN個（N≧1）のELユニットを備える本発明のタンデム式OLEDの概略断面図である。
【図２】1個の中間接続層によって直列に接続された2個のELユニットを備える本発明の特別なタンデム式OLEDの概略断面図である。
【図３Ａ】特別な構成の中間接続層の概略断面図である。
【図３Ｂ】特別な構成の中間接続層の概略断面図である。
【図３Ｃ】特別な構成の中間接続層の概略断面図である。
【図３Ｄ】特別な構成の中間接続層の概略断面図である。
【図３Ｅ】特別な構成の中間接続層の概略断面図である。
【図３Ｆ】特別な構成の中間接続層の概略断面図である。
【図３Ｇ】特別な構成の中間接続層の概略断面図である。
【図４】単一のELユニットを備える白色OLEDと本発明のタンデム式白色OLEDのELスペクトルのグラフである。
【図５】単一のELユニットを備える白色OLEDと本発明のタンデム式白色OLEDの輝度安定性のグラフである。
【符号の説明】
【０１０８】
100 タンデム式OLED
110 アノード
120.1 1番目のELユニット
120.2 2番目のELユニット
120.(N-1) (N-1)番目のELユニット
120.N N番目のELユニット
130.1 1番目の中間接続層
130.2 2番目の中間接続層
130.(N-1) (N-1)番目の中間接続層
170 カソード
180 電圧／電流源
190 導電体
200 2つのELユニットを備えるタンデム式OLED
210 アノード
220.1 1番目のELユニット
220.2 2番目のELユニット
221.1 1番目のELユニットのHIL
222.1 1番目のELユニットHTL
222.2 2番目のELユニットのHTL
223.1 1番目のELユニットのLEL
223.2 2番目のELユニットのLEL
224.1 1番目のELユニットのETL
224.2 2番目のELユニットのETL
230.1 中間接続層
231.1 中間接続層のn型をドープされた有機層
233.1 中間接続層の電子受容層
226.2 2番目のELユニットのEIL
270 カソード
330 中間接続層
331 n型をドープされた有機層
332 インターフェイス層
333 電子受容層
335 p型をドープされた有機層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a）アノードと；
b）カソードと；
c）上記アノードと上記カソードの間に配置された少なくとも第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットおよび第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットと；
d）上記第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットと上記第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットの間に配置された中間接続層とを備えていて、
それぞれのエレクトロルミネッセンス・ユニットは、個別に選択された少なくとも1つの有機発光層を備えており、上記第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットは、上記カソードとこの第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットの発光層の間に配置された第1の電子輸送層を備えており、この第1の電子輸送層は第1の電子輸送材料を含んでおり；
上記中間接続層は、上記第1の電子輸送層と接触して配置されたn型をドープされた第1の有機層を含んでおり、そのn型をドープされた第1の有機層は、n型ドーパントと、上記第1の電子輸送材料とは異なる電子輸送材料とを含んでいるタンデム式OLEDデバイス。
【請求項２】
上記第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットが上記カソードに隣接して配置されており、この第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットはさらに、
i）上記カソードとこの第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットの発光層の間に配置された第2の電子輸送層と；
ii）上記カソードと上記第2の電子輸送層の間に配置された電子注入層を備えていて；
上記第2の電子輸送層は、第2の電子輸送材料を含んでおり、
上記電子注入層は、n型ドーパントと、上記第2の電子輸送材料とは異なる電子輸送材料とを含んでいる、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項３】
上記n型ドーパントが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属のいずれか、またはこれらの組み合わせである、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項４】
上記n型ドーパントの拡散が、n型をドープされた上記有機層の電子輸送材料の中におけるよりも上記第1の電子輸送材料の中で少ない、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項５】
上記第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットが白色光を発生させる、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項６】
色度がCIEx=0.31±0.05、CIEy=0.33±0.05である白色光を発生させる、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項７】
n型をドープされた上記有機層の電子輸送材料が、金属キレート化オキシノイド化合物、ブタジエン誘導体、ベンズアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ナフタセン誘導体、ピリジンチアジアゾール誘導体、トリアジン誘導体、シロール誘導体、ピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体を含むグループの中から選択した1つ以上の化合物を含む、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項８】
上記第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットの少なくとも1つの発光層に含まれる有機発光層が、上記第1の電子輸送層に隣接して設けられていて青色光を発生させる、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項９】
n型をドープされた上記有機層の電子輸送材料が電子輸送化合物の混合物を含む、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１０】
電子輸送化合物の上記混合物に含まれる1つの化合物が上記第1の電子輸送層でも利用される、請求項9に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１１】
上記中間接続層が電子受容層をさらに備えていて、この電子受容層は、n型をドープされた上記有機層よりも上記カソードに近い位置に配置されており、この電子受容層は、それぞれの還元電位が飽和カロメル電極を基準にして-0.5Vよりも大きい1種類以上の有機材料を含んでおり、この1種類以上の有機材料が、この電子受容層の50容積％よりも大きな割合を占めている、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１２】
上記中間接続層が、上記電子受容層と接触したp型をドープされた有機層をさらに含んでおり、このp型をドープされた有機層は、上記電子受容層よりも上記カソードに近い位置に配置されている、請求項11に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１３】
上記中間接続層がp型をドープされた有機層をさらに含んでおり、このp型をドープされた有機層は、上記電子受容層よりも上記カソードに近い位置に配置されている、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１４】
上記中間接続層が、n型をドープされた上記有機層と上記電子受容層の間に配置されたインターフェイス層をさらに含んでおり、このインターフェイス層は金属または金属化合物を含んでいる、請求項12に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１５】
上記中間接続層が、n型をドープされた上記有機層とp型をドープされた上記有機層の間に配置されたインターフェイス層をさらに含んでおり、このインターフェイス層は金属または金属化合物を含んでいる、請求項13に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１６】
上記第1の電子輸送層が金属オキシノイド誘導体を含んでおり、n型をドープされた上記有機層がフェナントロリン誘導体を含んでいる、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１７】
上記アノードに隣接した上記エレクトロルミネッセンス・ユニットが正孔注入層をさらに含んでいる、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１８】
上記正孔注入層が、正孔輸送材料とp型ドーパントとを含んでいる、請求項17に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１９】
上記正孔注入層が、還元電位が飽和カロメル電極を基準にして-0.5Vよりも大きい材料を含んでいる、請求項17に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１】
a）アノードと；
b）カソードと；
c）上記アノードと上記カソードの間に配置された少なくとも第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットおよび第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットと；
d）上記第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットと上記第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットの間に配置された中間接続層とを備えていて、
それぞれのエレクトロルミネッセンス・ユニットは、個別に選択された少なくとも1つの有機発光層を備えており、上記第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットは、上記カソードとこの第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットの発光層の間に配置された第1の電子輸送層を備えており、この第1の電子輸送層は第1の電子輸送材料を含んでおり；
上記中間接続層は、上記第1の電子輸送層と接触して配置されたn型をドープされた第1の有機層を含んでおり、そのn型をドープされた第1の有機層は、n型ドーパントと、上記第1の電子輸送材料とは異なる電子輸送材料とを含んでいるタンデム式OLEDデバイス。
【請求項２】
上記第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットが上記カソードに隣接して配置されており、この第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットはさらに、
i）上記カソードとこの第2のエレクトロルミネッセンス・ユニットの発光層の間に配置された第2の電子輸送層と；
ii）上記カソードと上記第2の電子輸送層の間に配置された電子注入層を備えていて；
上記第2の電子輸送層は、第2の電子輸送材料を含んでおり、
上記電子注入層は、n型ドーパントと、上記第2の電子輸送材料とは異なる電子輸送材料とを含んでいる、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項３】
上記n型ドーパントが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属のいずれか、またはこれらの組み合わせである、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項４】
上記n型ドーパントの拡散が、n型をドープされた上記有機層の電子輸送材料の中におけるよりも上記第1の電子輸送材料の中で少ない、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項５】
上記第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットが白色光を発生させる、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項６】
色度がCIEx=0.31±0.05、CIEy=0.33±0.05である白色光を発生させる、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項７】
n型をドープされた上記有機層の電子輸送材料が、金属キレート化オキシノイド化合物、ブタジエン誘導体、ベンズアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ナフタセン誘導体、ピリジンチアジアゾール誘導体、トリアジン誘導体、シロール誘導体、ピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体を含むグループの中から選択した1つ以上の化合物を含む、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項８】
上記第1のエレクトロルミネッセンス・ユニットの少なくとも1つの発光層に含まれる有機発光層が、上記第1の電子輸送層に隣接して設けられていて青色光を発生させる、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項９】
n型をドープされた上記有機層の電子輸送材料が電子輸送化合物の混合物を含む、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１０】
電子輸送化合物の上記混合物に含まれる1つの化合物が上記第1の電子輸送層でも利用される、請求項9に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１１】
上記中間接続層が電子受容層をさらに備えていて、この電子受容層は、n型をドープされた上記有機層よりも上記カソードに近い位置に配置されており、この電子受容層は、それぞれの還元電位が飽和カロメル電極を基準にして-0.5Vよりも大きい1種類以上の有機材料を含んでおり、この1種類以上の有機材料が、この電子受容層の50容積％よりも大きな割合を占めている、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１２】
上記中間接続層が、上記電子受容層と接触したp型をドープされた有機層をさらに含んでおり、このp型をドープされた有機層は、上記電子受容層よりも上記カソードに近い位置に配置されている、請求項11に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１３】
上記中間接続層がp型をドープされた有機層をさらに含んでおり、このp型をドープされた有機層は、上記電子受容層よりも上記カソードに近い位置に配置されている、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１４】
上記中間接続層が、n型をドープされた上記有機層と上記電子受容層の間に配置されたインターフェイス層をさらに含んでおり、このインターフェイス層は金属または金属化合物を含んでいる、請求項12に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１５】
上記中間接続層が、n型をドープされた上記有機層とp型をドープされた上記有機層の間に配置されたインターフェイス層をさらに含んでおり、このインターフェイス層は金属または金属化合物を含んでいる、請求項13に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１６】
上記第1の電子輸送層が金属オキシノイド誘導体を含んでおり、n型をドープされた上記有機層がフェナントロリン誘導体を含んでいる、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１７】
上記アノードに隣接した上記エレクトロルミネッセンス・ユニットが正孔注入層をさらに含んでいる、請求項1に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１８】
上記正孔注入層が、正孔輸送材料とp型ドーパントとを含んでいる、請求項17に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【請求項１９】
上記正孔注入層が、還元電位が飽和カロメル電極を基準にして-0.5Vよりも大きい材料を含んでいる、請求項17に記載のタンデム式OLEDデバイス。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２００８−５３７３１４（Ｐ２００８−５３７３１４Ａ）
【公表日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５０７７５５（Ｐ２００８−５０７７５５）
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１４１６８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１１５８４８
【国際公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【出願人】（５９００００８４６）イーストマン コダック カンパニー (1,594)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１４１６８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１１５８４８
【国際公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【出願人】（５９００００８４６）イーストマン コダック カンパニー (1,594)
【Ｆターム（参考）】
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