放射線放出装置及びその製法
本発明は、第一の電極（１００）、第一の発光層（４００）、第二の発光層（４１０）及び第二の電極（１１０）を有する放射線放出装置及びその製法に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの第一の発光層と第二の発光層を有する放射線放出装置に関する。
【０００２】
本特許出願は、ドイツ国特許出願102007045753.9と102007058005.5の優先権を請求するものであり、その開示内容を再び引用することとする。
【０００３】
本発明の課題は、その発光色を容易に調節でき、かつ単に僅かなバリエーションだけを有する効率的で長い寿命の放射線放出装置を提供することである。このような放射線放出装置は、性能効率と寿命の改善に寄与する改善された電荷輸送を有する。
【０００４】
前記の課題は、請求項１に記載の放射線放出装置により解決された。この放射線放出装置の製法ならびに前記装置の更なる実施態様は請求項の対象である。
【０００５】
本発明の１実施態様によれば、放射線放出装置は、第一の電極（運転中に第一の電荷の電荷担体を放出する）、第一の発光層（第一の発光材料を有し、かつ第一の電極上に設置される）、第二の発光層（第二の発光材料を有し、かつ第一の発光層上に設置される）ならびに第二の電極（運転中に第二の電荷の電荷担体を放出し、かつ第二の発光層上に設置される）を含む。この場合に、第一及び／又は第二の発光材料は、リン光性であり、かつ前記の発光材料は、第二の発光材料とは別の波長で放射線を放出する。このような放射線放出装置は、良好ないし極めて良好な寿命で効率的な放射線の放出を有する。更に、発光色は寿命にわたり僅かにしか変化しない。
【０００６】
更に、放射線放出装置は、第一の発光層と第二の発光層の間に設置されている第一の電荷輸送層を有することができる。第一の電荷輸送層は、第一の電荷の電荷担体と第二の電荷の電荷担体を輸送できる。第一の電荷輸送層では、第一の発光層と第二の発光層の間で電荷担体の輸送を改善することができる。
【０００７】
更に、第一の電荷輸送層は、第一と第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックス材料、又は第一の電荷の電荷担体を輸送する第一のマトリックス材料、及び第二の電荷の電荷担体を輸送する第二のマトリックス材料を有するマトリックスを含むことができる。従って、電荷輸送層の特徴である第一と第二の電荷の電荷担体の輸送が達成される。このために、両方の種類の電荷担体を輸送できる唯一のマトリックス材料もしくは、それぞれ異なる種類の電荷担体を輸送できる２つのマトリックス材料から成る混合物のどちらか一方が使用される。マトリックス材料の混合比により、装置内の電荷担体のバランスと電荷担体の輸送を、個々の発光層にそれぞれ合わせることができる。更に、電荷輸送層は、個々の発光層を互いに分け、かつそれによりクエンチングとエネルギー輸送プロセスを抑制するために使用される。第一の電荷輸送層の厚さにより、更に発光層から他の層への距離を調節することができる。第一の電荷輸送層の同時二極性特性により、場合によっては装置の層厚もしくは全体の厚さが増大するにもかかわらず、動作電圧は僅かに保持され、かつ電荷担体の蓄積は個々の層の境界面で最小化される。従って、可能性として有り得るポラーロンとエキシトンのクエンチングも減少する。
【０００８】
更に放射線放出装置は、第三の発光材料を有し、かつ第二の発光層と第二の電極の間に設置される第三の発光層を有することができる。この場合に、第三の発光材料は、第一と第二の発光材料とは別の波長で放射線を放出することができる。種々の波長で放射線を放出する３つの異なる発光材料を使用することにより、３つの発光放射線がまとまり、かつ例えば白色光を含む全体の発光を形成することができる。従って、このような放射線放出装置は照明の目的にも適切である。
【０００９】
更に、第三の発光層は第二の電荷の電荷担体を輸送し、第一の発光層は第一の電荷の電荷担体を輸送し、かつ第二の発光層は第二の電荷の電荷担体を輸送することができる。第一及び／又は第二及び／又は第三の発光層は、第一の電荷の電荷担体と第二の電荷の電荷担体を輸送することもできる。このために、第一及び／又は第二及び／又は第三の発光層はマトリックスを含むことができる。該マトリックスは、第一と第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックス材料を有するか、又はこれは第一の電荷の電荷担体を輸送する第一のマトリックス材料、及び第二の電荷の電荷担体を輸送する第二のマトリックス材料を有することができる。従って、発光材料は相互に設置された種々のマトリックス材料中に存在することができる。これにより、発光層中への電荷担体輸送は層を介して最適化され、かつ電荷担体輸送は発光材料により回避される。このことは寿命の増大につながる。その都度、１つのマトリックス材料が１つのタイプの電荷担体を有利に輸送する第一と第二のマトリックス材料から成るマトリックスを目的に合わせて使用することにより、僅かな濃度で発光材料を使用し、ひいては三重項−三重項−消滅を最小化させることができる。１つのマトリックス材料だけを使用する場合もしくは１つのタイプの電荷担体だけを有利に輸送する場合には、他のタイプの電荷担体を発光材料のフロンティア軌道を介して運ばなくてはならない。これにより、マトリックス内で高濃度の発光材料が必要になる。これは、発光材料の発光効率の減少ならびに隣接するエミッター分子間のクエンチングにつながる。マトリックス材料の濃度は電荷担体が他の発光層中の発光材料に効率的に送られるように調節される。マトリックス材料の調節可能な混合比は、電荷担体のタイプの比率の鋭敏な調節を可能にし、それにより新たな材料を使用することなく、広い範囲にわたり発光色を良好に調節できる。２つの電荷担体のタイプと発光材料の一定の分布は、全体の発光層にわたり更に拡張した再結合ゾーンを生じ、それにより高い効率と広い発光スペクトルが付随して現れる。従って、放射線放出装置は特に照明の用途に適切である。
【００１０】
該装置は、更に第二と第三の発光層の間に設置されている第二の電荷輸送層を有することができる。第二の電荷輸送層は、第一の電荷の電荷担体と第二の電荷の電荷担体を運ぶことができる。この場合に、第二の電荷輸送層は、１つのマトリックスを含んでいてよい。該マトリックスは、第一と第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックス材料、又は第一の電荷の電荷担体を輸送する第一のマトリックス材料と、第二の電荷の電荷担体を輸送する第二のマトリックス材料から成る混合物を有することができる。第二の電荷輸送層は、上記に第一の電荷輸送層で挙げたものと同じ特性を有し、かつ特に第三の発光層を他の発光層から離し、かつその他の層から適切な距離を有することに寄与する。
【００１１】
更に、前記装置は、第一及び／又は第二の発光材料から発光される放射線に反射する第一の電極を有することができる。第一の電極は、第一及び／又は第二及び／又は第三の発光材料から発光される放射線に反射することができる。発光層から反射電極までの距離が増えるに従って、それぞれの発光材料は、より長い波長の放射線を放出する。例えば、青色を発光する発光層は反射電極の最も近くに存在でき、赤色を発光する発光層は反射電極から最も遠ざかる。従って、個々の色のラジアンスは順方向で高くなる。それというのも、発光層から反射電極までの距離を調節できることにより負の干渉を回避できるからである。第一の反射電極がカソードであることもできる。
【００１２】
第二の電極は、第一及び／又は第二の発光材料から発光される放射線に対して透過性であってよい。これは、更に第一及び／又は第二及び／又は第三の発光材料から発光される照射線に対しても透過性であってよい。透明電極はアノードを含むことができる。従って、第一、第二及び第三の発光層から発光される放射線を、透明電極により放射線放出装置から分離することができる。
【００１３】
電荷担体の供給は、第一と第二の電極の間に存在する層により更に補助することができる。第一の電極と第一の発光層の間には、第一の電荷の電荷担体を輸送するドーピングされた第一の輸送層が存在できる。その場合に、第一の電極はカソードを含み、かつドーピングされた第一の輸送層はｎ−ドーピングされていてよい。この場合に、第一の電荷の電荷担体は、電子を含み、かつドーピングされた第一の輸送層は電子輸送層を含む。従って、カソードから生成した電子を特に良好に発光層に輸送することができる。更に、ドーピングされた第一の輸送層と第一の発光層の間には、第一の遮断層が存在していてもよく、前記遮断層は第二の電荷の電荷担体を遮断し、かつ第一の電荷の電荷担体を輸送する。従って、第一の電極が１つのカソードを含み、かつドーピングされた第一の輸送層は、発光層へ電子を輸送する電子輸送層を含み、その間にホールはその輸送を妨げることができる。
【００１４】
更に、第二の電極と、第二の電極の最も近くに位置する発光層の間には、第二の電荷の電荷担体を輸送するドーピングされた第二の輸送層が存在していてもよい。またドーピングされた第二の輸送層と、第二の電極の最も近くに位置する発光層の間には、第一の電荷の電荷担体を遮断し、かつ第二の電荷の電荷担体を輸送する第二の遮断層が存在していてもよい。第二の電極はアノードを含むことができ、かつドーピングされた第二の輸送層は、ｐ−ドーピングされていてよい。この場合には、第二の電荷の電荷担体はホールを含み、かつドーピングされた第二の輸送層はホール輸送層を含むことができる。従って、アノードから放出されたホールを特に良好に発光層に通すことができ、その間に電子の輸送は遮断される。このドーピングされた第一と第二の輸送層の直列抵抗は、その層厚とは殆ど無関係である。従って、部材の電気的な特性を変えることなく、層厚ひいては発光層から電極までの距離を調節しかつ最適化できる。
【００１５】
第一及び／又は第二及び／又は第三の発光層は、それぞれ反射電極に対して発光層の発光波長の四分の一に相当する中間距離を有する。しかし、中間距離のこの値とは異なることもできる。従って、放射線放出装置は空洞的に最適化された層の順番を有する。それというのも、個々の色のラジアンスは順方向で高くなるからである。電荷輸送層の調節可能な層厚により、発光層から反射電極までの改善された距離を有するので、負の干渉を回避することができる。
【００１６】
更に、第一及び／又は第二の電極の面に向いた発光層は、一定の高さの凹凸を有していてもよい。このような凹凸は支持体を洗浄してもこの表面上に残ることができる。このような凹凸は、通常の洗浄工程では除去されない１００μｍ未満の厚さの粒子を有する。該粒子は、数μｍの厚さを有し、かつ第一と第二の電極上で塊状の凹凸を作り出しても良い。更に、第一及び／又は第二の電極が製造される材料は、その析出の際に同様に凹凸が形成される先端を作り出す傾向がある。この先端は１０ｎｍを越える高さを有することができる。このような凹凸は、直ちに又は数百時間の運転の後に初めて局所電気的なショートを形成する傾向がある。これは装置の全体的な欠損を生じる。
【００１７】
第一及び／又は第二の電極は、凹凸の高さよりも厚い層厚で隣接する層を有することができる。例えば、このような層厚は１００ｎｍを上回ることができる。従って、凹凸はそれぞれの電極の表面を覆うことができ、それゆえに強い電場の高まりが電気的なショートを生じることを回避できる。凹凸の覆いは、電極に隣接する層の厚さを大きくすることにより、該層が高い透過性ならびに高い伝導性を有する場合に、電気的層から通過することできる。従って、装置の光学的品質は、層厚を大きくすることによっても影響を与えず、かつ電気的損失を何も受けない。更に、凹凸が優れた湿潤性を有する場合には、電極に隣接する層の層材料による変形が凹凸を良好に覆うので好都合である。第一の電極に隣接する層は、ドーピングされた第一の輸送層を含むことができ、かつ第二の電極に隣接する層は、ドーピングされた第二の輸送層を含むことができる。前記のドーピングされた第一の輸送層は、例えば、電子輸送層を含み、かつドーピングされた第二の輸送層は、ホール輸送層を含むことができる。
【００１８】
ドーピングされた第一及び／又は第二の輸送層は、そのドーピングの際に勾配を有することができる。そのために、ドーピングされた第一及び／又は第二の輸送層は３つの部分層に分割することができ、その際、第一の部分層は第一の電極に最も近くにある範囲であり、第三の部分層は第二の電極に最も近くにある範囲であり、かつ第二の部分層は、第一と第三の部分層の間の範囲である。
【００１９】
ドーピング剤の濃度は互いに無関係にドーピングされた第一及び／又は第二の輸送層では、平均すると第一の部分層は第二の部分層よりも高く、かつ第二の部分層は第三の部分層よりも高い。更に、ドーピング剤の濃度は平均すると第三の部分層では第二の部分層よりも高く、かつ第二の部分層では第三の部分層よりも高い。更に、第二の部分層でのドーピング濃度は、平均すると第一と第三の部分層より低いもしくは高いこともできる。従って、第一と第三の部分層での濃度は、第二の部分層の方向で、増加又は減少することができる。輸送層のドーピングの勾配は、電荷担体の滞留効果を妨げ、かつバンドベンディングを回避する。更に、勾配により発光ゾーンの変化を回避し、かつ装置の寿命を高めることができる。
【００２０】
第一の発光材料は蛍光性であり、かつ第二の発光材料はリン光性であってよい。更に、第一の発光材料は蛍光性で、かつ第二と第三の発光材料がリン光性であってもよい。従って、高い効率のリン光発光材料を、僅かな効率の蛍光発光材料と一緒に組み合わせる場合に、ドーピングされた伝導性輸送層と遮断層内で使用されるマトリックス材料と一緒になって、効率的な発光と同時に長い寿命を可能にする。
【００２１】
放射線放出装置は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含むことができる。ＯＬＥＤは、有機材料を有する第一及び第二の発光層、又は第一、第二、及び第三の発光層を含むことができる。ＯＬＥＤからは、第一の発光層及び第二の発光層の放射線の放出の混合により、又は第一の発光層、第二の発光層及び第三の発光層の放射線の放出の混合により生成される光が発光される。この混合は、白色光を含むことができ、その際、例えばそれぞれの発光層のうち１つが赤色放射線、青色放射線又は緑色放射線を放出する。
【００２２】
従って、第一と第二の電荷の電荷担体を輸送する電荷輸送層の使用により、発光材料とマトリックス材料ならびに調節した遮断層とドーピングした輸送層を最適に組合せて、空洞的に最適化された構造内で、目標を定めてチャンネル損失を無くし、かつ個々の発光材料の発光が改善される。このことは、優れた寿命でより高い効率かつ広い輝度範囲にわたり色位置のバリエーションの減少につながる。発光層と電荷輸送層内に存在する同時二極性マトリックス材料と、空洞的に最適化された層厚の組合せは、電荷担体遮断層とドーピングされた伝導性電荷担体輸送層に適合すると同時に、使用可能な発光色にて寿命と効率の最適化に役立つ。この場合に、同時二極性マトリックス材料は、界面でエキシトンとのポーラロンクエンチングの抑止を生じ、ならびに種々の発光材料の間でエネルギー移動を阻止する。従って、前記装置は、照明用途に使用可能である特に白色ＯＬＥＤに適切である。
【００２３】
更に、先に挙げた特性を有する放射線放出装置を製造する方法が提供される。この方法は、以下の方法工程を有する：
Ａ）第一の発光材料及び第一の発光層を製造するための第二の発光材料ならびに第二の発光層を用意し、
Ｂ）第一の電極の上に第一の発光層、第一の発光層の上に第二の発光層、及び第二の発光層の上に第二の電極を作成する。
【００２４】
更に、方法工程Ａ）で、付加的に第三の発光層を製造するための第三の発光材料を用意し、方法工程Ｂ）で、第三の発光層を第二の発光層と第二の電極の間に設置することができる。
【００２５】
方法工程Ａ）の前の方法工程Ａ１）では、第一の発光材料を、第一の電荷の電荷担体及び／又は第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックスと一緒に混合し、かつ第二の発光材料を、第一の担体及び／又は第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックスと混合することができる。更に方法工程Ａ１）では、第三の発光材料を、第一の担体及び／又は第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックスと混合することができる。この場合に、例えば第一の電荷の電荷担体は電子を含み、かつ第二の電荷の電荷担体はホールを含むことができる。
【００２６】
マトリックスは、第一と第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックス材料を有することができる。更に、第一の電荷の電荷担体を輸送する第一のマトリックス材料と、第二の電荷の電荷担体を輸送する第二のマトリックス材料を有することができる。
【００２７】
方法工程Ａ）に続く方法工程Ｂ１）では、更に第一の電荷の電荷担体と第二の電荷の電荷担体を輸送する第一の電荷輸送材料を、第一の電荷輸送層の製造に用意することができる。方法工程Ｂ１）では、更に付加的に第一の電荷の電荷担体と第二の電荷の電荷担体を輸送する第二の電荷輸送材料を、第二の電荷輸送層の製造に用意することができる。第一と第二の電荷輸送材料は、第一と第二の電荷を輸送するマトリックス材料を有するマトリックスを含むか、又は第一の電荷の電荷担体を輸送する第一のマトリックス材料及び第二の電荷の電荷担体を輸送する第二のマトリックス材料を含むことができる。
【００２８】
方法工程Ｂ）では、第一の電荷輸送層を第一の発光層と第二の発光層の間に設置し、かつ／又は第二の電荷輸送層を第二の発光層と第三の発光層の間に設置することができる。
【００２９】
方法工程Ａ）では、第一の遮断層、第二の遮断層、ドーピングされた第一の輸送層及びドーピングされた第二の輸送層を含むグループから選択される更なる層を用意してもよい。更に、方法工程Ｂ）では、ドーピングされた第一の輸送層を第一の電極の上に設置し、かつ第一の遮断層をドーピングされた第一の輸送層の上に設置し、及び／又は第二の遮断層を第二の電極の最も近くに位置する発光層と第二の電極の間に設置し、かつドーピングされた第二の輸送層を第二の遮断層と第二の電極の間に設置することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、放射線放出装置の層の順番の図式的側面図を表す図である。
【図２ａ】図２ａは、エージング前と後の放射線放出装置の発光スペクトルを表す図である。
【図２ｂ】図２ｂは、１９３１年のＣＩＥ−ダイアグラムにおける発光色の状態を表す図である。
【図３】図３は、放射線放出装置によるエネルギー断面図を表す図である。
【図４】図４は、発光層内に第一と第二のマトリックス材料を有する放射線放出装置の発光スペクトルを表す図である。
【図５】図５は、電荷担体輸送層なし及び電荷担体輸送層ありの放射線放出装置の発光スペクトルを表す図である。
【図６ａ】図６ａは、電荷担体輸送層なしの放射線放出装置の発光スペクトルを表す図である。
【図６ｂ】図６ｂは、電荷輸送層内のマトリックス材料の比率を変えたものを表す図である。
【図７】図７は、種々の光度での放射線放出装置の発光スペクトルを表す図である。
【図８ａ】図８ａは、ドーピングされた種々の厚さの第二の輸送層の放射線放出装置の撮影図を表す図である。
【図８ｂ】図８ｂは、ドーピングされた種々の厚さの第二の輸送層の放射線放出装置の撮影図を表す図である。
【図９ａ】図９ａは種々の層厚の電極でシミュレートしたスペクトルを表す図である。
【図９ｂ】図９ｂは種々の層厚の電極でシミュレートしたスペクトルを表す図である。
【００３１】
実施態様と図を用いて本発明を詳説する：
図１は、放射線放出装置の層の順番に関する実施態様の図式的側面図を示している。
【００３２】
図２では、ａ）エージング前と後の放射線放出装置の発光スペクトルを示している。ｂ）は、１９３１年のＣＩＥ−ダイアグラムにおける発光色の状況を示している。
【００３３】
図３は、放射線放出装置によるエネルギー断面図を示している。
【００３４】
図４は、発光層内に第一と第二のマトリックス材料を有する放射線放出装置の発光スペクトルを示している。
【００３５】
図５は、電荷担体輸送層の無い放射線放出装置の発光スペクトルと、電荷担体輸送層のある放射線放出装置の発光スペクトルを示している。
【００３６】
図６は、電荷担体輸送層の無い放射線放出装置と、電荷担体輸送層のある放射線放出装置の発光スペクトルを示し（図６ａ）、その際、電荷輸送層内のマトリックス材料の比率を変えてある（図６ｂ）。
【００３７】
図７は、種々の光度での放射線放出装置の発光スペクトルを示している。
【００３８】
図８は、ドーピングされた第二の輸送層の種々の厚さ（図８ａと８ｂ）での放射線放出装置の撮影図を示している。
【００３９】
図９は、種々の層厚の電極でシミュレートした光度のスペクトルを示している（図９ａと９ｂ）。
【００４０】
図１により、放射線放出装置に関して例示的な層の順番が示されている。該装置は、第一の電極１００、ドーピングされた第一の輸送層２００、第一の遮断層３００、第一の発光層４００、第一の電荷輸送層５００、第二の発光層４１０、第二の電荷輸送層５１０、第三の発光層４２０、第二の遮断層３１０、ドーピングされた第二の輸送層２１０及び第二の電極１１０を含んでいる。第一の遮断層３００、第二の遮断層３１０ならびに第一の電荷輸送層５００の層厚ｄは、それぞれ５〜１５ｎｍ、有利には５〜１０ｎｍであり、その際、第一の遮断層３００は１０〜４００ｎｍの厚さであってもよい。第二の電荷輸送層５１０の層厚は、１５ｎｍまで、有利には５ｎｍまでであり、第一と第二の発光層４００、４１０は、それぞれ５〜１５ｎｍであり、第三の発光層４２０は、それぞれ５〜１０ｎｍである。ドーピングされた第一及び第二の輸送層２００、２１０は、５〜４００ｎｍ、有利には１００〜４００ｎｍの厚さを有する。第一の電極１００は、４０〜２００ｎｍ、有利には１００〜２００ｎｍの厚さを有し、第二の電極は約１２０ｎｍの厚さを有する。
【００４１】
次に、第一の電極１００が反射カソード、例えばＡｇ−層であり、かつ第二の電極１１０は透明なアノード、例えばＩＴＯ−層（インジウム−スズ−オキシド）である放射線放出装置から始める。第一の発光層４００は、青色蛍光発光層であり、第二の発光層４１０は緑色リン光発光層であり、かつ第三の発光層４２０は赤色リン光発光層である。当然ながら、電極と発光層を相互に交換することもできる。更に、青色発光層は、電子伝導性マトリックス内に蛍光性発光材料を有し、緑色リン光発光層は、ホール及び電子伝導性マトリックス内に発光材料を有し、かつ赤色リン光発光層は、ホール輸送マトリックス内に発光材料を有することから出発する。個々の発光層内のこれらのマトリックス組成物を任意に変化させてもよい。２つの電荷輸送層５００、５１０は、それぞれホール伝導性かつ電子伝導性であるマトリックスを有し、このことは同様に変化してもよい。
【００４２】
以下の実施例では、それぞれの層で使用される材料について挙げる。しかし、列挙するものは完全ではなく、ここに挙げられていない材料の使用も考え得る。所望の効果、発光色及び寿命に応じて、その他の層の材料を選択し、かつ変化させてもよい。
【００４３】
第二の電極１１０は、実施態様では透明アノード、例えばＩＴＯ−アノード（インジウム−スズ−オキシド−アノード）である。第一の電極１００は、反射カソード、例えば、銀もしくはアルミニウムから成るものを含む。
【００４４】
ドーピングした第二の輸送層２１０は、ｐ−ドーピングされ、かつホール輸送層を含んでいてよい。ホール輸送材料として使用できる材料の例は、式１：
【化１】
に記載されている１−ＴＮＡＴＡ（４，４'，４''−トリス（Ｎ−（ナフト−１−イル）−Ｎ−フェニル−アミノ）トリフェニルアミン）である。
【００４５】
もう１つの例は、式２：
【化２】
に記載されているＭＴＤＡＴＡ（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）である：
更なる例は、２−ＴＮＡＴＡ（４，４'，４''−トリス（Ｎ−（ナフト−２−イル−Ｎ−フェニル−アミノ）トリフェニルアミン）、α−ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ'−ビス（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ'−ビス（フェニル）ベンジジン）、β−ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ'−ビス（ナフタレン−２−イル）−Ｎ，Ｎ'−ビス（フェニル）ベンジジン）、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ'−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ビス（フェニル）ベンジジン）、ｓｐＴＡＤ（２，２'，７，７'−ジフェニルアミノ−スピロ−９，９'−ビフルオレン）、Ｃｕ−ＰＣ−（フタロシアニン銅錯体）、更なるフタロシアニン金属−錯体、ペンタセン及びＴＡＰＣ（１，１−ビス−［（４−フェニル−）−ビス−（４'，４''−メチル−フェニル）アミノ］−シクロヘキサン）である。
【００４６】
これらの材料は、−５．２±０．４ｅＶのＨＯＭＯ（最高被占軌道）と−２．２±０．４ｅＶのＬＵＭＯ（最低空軌道）を有する。ホール移動度は、約１０-4 ｃｍ2/Ｖｓであり、かつドーピング剤２〜１０Ｖｏｌ％の場合に、ドーピング層の伝導度は約１０-5 Ｓ/ｃｍである。
【００４７】
ホール輸送層中のドーピング剤として、式３：
【化３】
に示されるＦ4−ＴＣＮＱ（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）が使用される。更なるドーピング剤は、例えば酸化モリブデンと酸化レニウムである。
【００４８】
電子遮断層として使用される第二の遮断層３１０として、式４：
【化４】
に示されるようなα−ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ'−ジ−１−ナフチル−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−４，４'−ジアミノ−ビフェニル）が使用される。
【００４９】
これらの材料は、−５±０．４ｅＶのＨＯＭＯと−２．２ｅＶ以上のＬＵＭＯを有する。ホール移動度は約１０-4 ｃｍ2/Ｖｓである。
【００５０】
三番目の発光層４２０は、蛍光赤色発光層である場合には、式５：
【化５】
に示されるような赤色蛍光発光材料としてＩｒ（ＤＢＱ）2ａｃａｃ（イリジウム（III）ビス（２−メチルジベンゾ−［ｆ，ｈ］キノキサリン）（アセチルアセトネート））が使用される。
【００５１】
これらの発光材料は６００ｎｍを上回る主要発光波長及び１９３１年のダイアグラムで０．６を上回るｘ値と０．３６未満のｙ値を有する。
【００５２】
赤色発光層はホールを輸送するマトリックスを有することができる。適切なマトリックス材料は、式４に示されているようなα−ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ'−ジ−１−ナフチル−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−４，４'−ジアミノビフェニル）である。この材料は、−５．５±０．４ｅＶのＨＯＭＯと−２．１±０．４ｅＶのＬＵＭＯを有する。ホール移動度は約１０-4 ｃｍ2/Ｖｓであり、かつ三重項状態Ｔ１は１．８ｅＶを上回る。
【００５３】
第三の発光層４２０と第二の発光層４１０の間には、第一と第二のマトリックス材料を有する第二の電荷輸送層５１０が存在していてもよい。
【００５４】
第二の電荷輸送層５１０の第一のマトリックス材料は、例えば１−ＴＮＡＴＡ又はα−ＮＰＤであるホール輸送マトリックス材料を含むことができる。これらの材料は、−５．５±０．６ｅＶのＨＯＭＯと−２．１±０．４ｅＶのＬＵＭＯを有する。ホール移動度は約１０-4 ｃｍ2/Ｖｓであり、かつ三重項状態Ｔ１は＞１．８ｅＶである。
【００５５】
第二の電荷輸送層５１０中の電子伝導性の第二のマトリックス材料は、例えば式６：
【化６】
に示されているＢＣＰ（２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）であることができる。
【００５６】
もう１つの例は、式７：
【化７】
に示されているＢｐｈｅｎ（４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）である。
【００５７】
これらの材料は、ＨＯＭＯが−６．４〜−５．７ｅＶであり、ＬＵＭＯが−２．３〜−１．８ｅＶであり、Ｔ１が＞２．５ｅＶであり、電子移動度が約１０-6 ｃｍ2/Ｖｓである特性を有する。
【００５８】
第二の発光層４１０は、緑色蛍光発光層であり、緑色の発光材料を第一と第二のマトリックス材料内に有する。緑色の発光材料として、式８：
【化８】
に示されている例えばＩｒｐｐｙ（ｆａｃ−トリス（２−フェニル−ピリジル）−イリジウム）を使用できる。
【００５９】
この材料は、５００〜５７０ｎｍの主要発光波長及び１９３１年のＣＩＥ−ダイアグラムで約０．３７のｘ値と約０．６のｙ値を有する。
【００６０】
第二の発光層４１０中の第一のホール輸送マトリックス材料は、式９：
【化９】
に示されている例えばＴＣＴＡ（４，４'，４''−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン）又は式１０：
【化１０】
に示されているＣＢＰ（４，４'−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル）であることができる。
【００６１】
これらの材料は、−６．０〜−５．３ｅＶのＨＯＭＯと−２．３±０．１ｅＶのＬＵＭＯ、２．５ｅＶを上回るＴ１及び約１０-4 ｃｍ2/Ｖｓのホール移動度を有する。
【００６２】
第二の発光層４１０中の電子伝導性の第二のマトリックス材料は、例えば既に先に記載した特徴を有するＢＣＰ又はＢＰｈｅｎであり、その際、電子移動度は１０-5 ｃｍ2/Ｖｓを上回り有利には１０-4 ｃｍ2/Ｖｓである。
【００６３】
第二の緑色発光層４１０と、青色蛍光発光層であってよい第一の発光層４００の間には、第一の電荷輸送層５００が存在していてもよく、前記層は第一と第二のマトリックス材料から成っている。この第一のマトリックス材料は、先に挙げた特性を有するＴＣＴＡ又はＣＢＰであることができるホール輸送マトリックス材料であることができる。電子伝導性マトリックス材料は、上記の特性を有するＢＣＰ又はＢＰｈｅｎであることができる。
【００６４】
第三の青色発光層４００は、式１１：
【化１１】
に示されるような青色蛍光発光材料ＤＰＶＢｉ（４，４'−ビス（２，２−ジフェニル−エテン−１−イル）−ジフェニル）を有する蛍光発光層であってよい。
【００６５】
この材料は、４５０〜７７０ｎｍで主要発光波長、約６０ｎｍの半値幅及び１９３１年のＣＩＥ−ダイアグラムで０．１４〜０．２２のｘ値と約０．１１〜０．２０のｙ値を有する。
【００６６】
青色発光材料は、材料として式１２：
【化１２】
に示されるようなＴＢＡＤＮ（２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン）を含む電子伝導性マトリックス中に存在していてもよい。
【００６７】
この材料は、−５．８〜−５．３ｅＶのＨＯＭＯと−２．５〜−１．８ｅＶのＬＵＭＯを有する。バンドギャップは、３ｅＶを上回り、かつ電子移動度は１０-6 ｃｍ2/Ｖｓを上回り、有利には１０-5 ｃｍ2/Ｖｓを上回る。
【００６８】
第一の遮断層３００として、材料として先に挙げた特性を有するＢＣＰ又はＢＰｈｅｎを有するホール遮断層が使用される。ここで、ホール移動度が極めて僅かであるか、又は全く無い場合には電子移動度が１０-6 ｃｍ2/Ｖｓを上回る、有利には１０-5 ｃｍ2/Ｖｓを上回ることが重要である。
【００６９】
ドーピングされた第一の輸送層２００は、電子伝導性マトリックス材料としてＢＰｈｅｎ（式７）、Ａｌｑ3（トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム）、ＢＡｌｑ2（ビス−［２−メチル−８−キノリナト］−［４−フェニルフェノラート］−アルミニウム（III））、ＢＣＰ（式６）、ＴＰＢｉ（１，３，５−トリス−（１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）−ベンゼン）、ＴＡＺ（３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール）、ＴＡＺ２（３，５−ジフェニル−４−ナフト−１−イル−１，２，４−トリアゾール）、ｔ−Ｂｕ−ＰＢＤ（２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチル−フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール）、トリアジン又はトリアジン誘導体を有する、ｎ−ドーピングされた電子輸送層であることができる。前記マトリックス材料は、−６．４〜−６．０ｅＶのＨＯＭＯと−２．３〜−１．８ｅＶのＬＵＭＯ、１０-6 ｃｍ2/Ｖｓを上回る、有利には１０-5 ｃｍ2/Ｖｓを上回る電子移動度及びドーピング層内で１０-5 Ｓ/ｃｍの伝導度（ドーピング剤６〜５０Ｖｏｌ％の場合）を有する。ドーピング剤として、例えば、リチウム、セシウム又はカルシウムを使用できる。
【００７０】
当然ながら全ての層について、他のマトリックス材料、ドーピング剤又は発光材料ならびに混合マトリックス材料の組成物も可能である。発光材料、輸送材料及びドーピング剤に更なる材料が可能であり、かつどの時点でも交換できる。
【００７１】
図２ａには、エージング前と後の放射線放出装置の発光スペクトルが示されている。この例の場合の装置には、互いに真っ直ぐに並んだ３つの発光層４００、４１０及び４２０が含まれ、それらの発光材料はそれぞれ１つの伝導性マトリックス中に存在する。この場合に、第二の緑色発光層４１０と第三の赤色発光層４２０は、それぞれ第一と第二のマトリックス材料の混合物、すなわち、ホール輸送マトリックスと電子輸送マトリックスを有する。第一の青色発光層４００は、主要な電子伝導性マトリックスを有する。この場合に、エージングとは、半分の光度が達成されるまで装置を１０００Ｃｄ/ｍ2で運転することであると定義づけられる。装置の運転の前と後で、発光スペクトルＡ１（エージング前）とＡ２（エージング後）を測定した。標準化した強度Ｉｎを波長λ（ｎｍ）に対して任意の単位でプロットした発光スペクトルでは、装置がその寿命にわたり殆ど僅かにしか変化しない発光色を有する事が分かる。なぜならば、両方の発光スペクトルは殆ど完全に等しいからである。同じ効果は、図２ｂ（１９３１年のＣＩＥ−ダイアグラム）に見ることができ、その際、エージング前（Ａ１）とエージング後（Ａ２）の発光色は殆ど色位置が変化しないので、極めて似たｘ値とｙ値を有している。従って、発光層内に存在するホール及び電子伝導性マトリックスは緑色と赤色発光層内で、電子伝導性マトリックスは青色発光層内で、エージングプロセスの後にも装置の発光色に対してマイナスの影響を殆ど与えないことを示すことができた。すなわち、このように構成された装置はその運転期間の間に色安定性である。
【００７２】
第一と第二の発光層の間に電荷輸送層を有する装置もカラー安定性であることを示すことができた。このような装置は、トリアリールアミン不含である電荷輸送層を有する。
【００７３】
図３は、赤色を発光し、ホール伝導性マトリックス材料４２１を有する第三の発光層４２０、青色を発光し、かつ電子伝導性マトリックス材料４０１を有する第一の発光層４００、かつ緑色を発光し、ホール伝導性マトリックス材料４１２と電子伝導性マトリックス材料４１１の両方を有する第二の発光層４１０から成る放射線放出装置のエネルギー的断面図を示している。ここで、３つの発光層は互いに真っ直ぐ並んでいる。ＨＯＭＯとＬＵＭＯの間のそれらのエネルギー的距離２が、図３中に図式的に二重の矢印で表示されている３つの発光層は、２つのドーピングされた輸送層２００、２１０の間に存在し、ここでドーピングされた第二の輸送層２１０はホール輸送層であり、かつドーピングされた第一の輸送層２００は電子輸送層である。第三の赤色発光層４２０は、赤色発光材料を有し、かつホール伝導性マトリックス材料４２１は、ＨＯＭＯ４２１ａとＬＵＭＯ４２１ｂを有する。同様に第一の発光層４００の青色発光層は、電子伝導性であるマトリックス材料を有し、かつＨＯＭＯ４０１ａとＬＵＭＯ４０１ｂを含む。第二の緑色発光層４１０は、ＨＯＭＯ４１２ａとＬＵＭＯ４１２ｂを有するホール伝導性マトリックス材料４１２を有し、かつＨＯＭＯ４１１ａとＬＵＭＯ４１１ｂを有する電子伝導性マトリックス材料を有する。これらの発光色の順番は順方向で良好なラジエンスを生じる。
【００７４】
赤色リン光発光材料は、有利にはホール伝導性マトリックス材料４２１を埋包しているので、アノードのホールは容易に中間の第二の緑色発光層４１０に達し、それにより他の発光層も同様に提供することができる（ホール輸送１ｂ）。
【００７５】
第二の緑色発光層４１０は、電子伝導性マトリックス材料４１１とホール伝導性マトリックス材料４１２に埋包された緑色発光材料を有する。これにより、単に僅かな濃度の緑色発光材料だけが必要であるので、例えば三重項−消滅の形のようなクエンチングが減少する。ホール輸送１ｂは、第二の緑色発光層４１０により青みがかった第一の発光層４００を保証する。２つのマトリックス材料を使用する際には、両方のマトリックス材料のＨＯＭＯ値とＬＵＭＯ値の状態が互いに合うように注意しなくてはならない。従って、電子伝導性マトリックス材料のＬＵＭＯはホール伝導性マトリックス材料のＬＵＭＯよりも低く、かつ電子伝導性マトリックス材料のＨＯＭＯはホール伝導性マトリックス材料のＨＯＭＯよりも低くなくてはならない。更に、使用されるマトリックス材料の三重項状態Ｔ１は、使用される発光材料の三重項状態Ｔ１よりもエネルギー的に高くなるように注意しなくてはならない。さもなければ、マトリックス材料のＴ１レベルへの電子輸送に引き続きエキシトンの放射性崩壊が行われなくなる。
【００７６】
装置内ではホール輸送１ｂが第二の緑色発光層４１０のホール伝導性マトリクス材料４１２のＨＯＭＯにより行われるので、緑色発光材料の濃度は１〜１０％の濃度まで減少させることができる。僅かな濃度の緑色発光材料は単にホールトラップとして作用するので、その最大の量子効率が発揮され、かつ極めて僅かにしかホール輸送に寄与しない。増大した効率により第二の緑色発光層４１０の層厚を少なくすることができる。これは少ない動作電圧を生じる。更に、改善された電荷担体輸送は第二の緑色発光層４１０上で僅かな電位減少を生じる。ホール伝導性マトリックス材料と電子伝導性マトリックス材料４１１、４１２の有利な混合比により、ホール輸送１ｂと電子輸送１ａは、層の順番で制御することができ、かつこれにより発光色が調節される。
【００７７】
ホール伝導性マトリックス材料４１２の割合を有利に高くすると、青色の割合のために装置の全体の発光スペクトルはシフトする。反対に、電子伝導性マトリックス材料４１１の割合を高くすると、赤色と緑色のためにスペクトルはシフトする。例えば、ホール伝導性マトリックス材料４１２が３０％、電子伝導性マトリックス材料４１１が６０％、緑色発光材料１０％の割合がウォームホワイトには適切である（１９３１年のＣＩＥ−ダイアグラムで０.４／０.４）。ホール伝導性マトリックス材料４１２の濃度を高く、例えば、ホール伝導性マトリックス材料４１２が４５％、電子伝導性マトリックス材料４１１が４５％、及び緑色エミッター１０％の割合も、スペクトルの青色割合を高め、それによりクールホワイトを調節するために適切である（ＣＩＥ：０.３３／０.３３）。
【００７８】
第三の赤色発光層４２０でホール輸送マトリックス材料４２１を使用することにより、注入された電子は第二の緑色発光層４１０内の境界面に閉じ込められる。この境界面では大多数のエキシトンが形成される。これにより、第三の赤色発光層４２０は赤色発光の強さに何の影響も与えないので、エキシトンの再結合は専ら第二の緑色発光層４１０の境界面のみで行われていることが分かる。
【００７９】
この境界面で励起された状態（エキシトン）の高濃度により、三重項−三重項−消滅のような消光プロセスやエキシトン−ポーラロンクエンチングを生じる。
【００８０】
この損失メカニズムを回避し、ひいては層の順番の特徴を改善するために、第三の赤色発光層４２０中に２つのマトリックス材料から成る混合物を挿入する。電子伝導性マトリックスを赤色発光層に挿入することにより、再結合の範囲を広げることができる。この場合に、他の色はマイナスに影響せず、単に赤色発光が強まる。従って、装置の全体の効率は高まる。これは、例えば図４に示されている。ここでは、放射線放出装置の発光スペクトルは、第三の赤色発光層４２０内で２つのマトリックス材料から成る混合マトリックスで示されている。強さＩは、波長λ（ｎｍ）に対してプロットしてある。４つの装置からの発光を測定し、その際に赤色発光層は、それぞれマトリックス材料の様々な混合比を有している。スペクトル４０５は、赤色発光層内にホール伝導性マトリックス材料４５％と電子伝導性マトリックス材料４５％のマトリックス材料の混合比を有する装置の発光を示している。スペクトル４０６は、赤色発光層内にホール伝導性マトリックス材料５５％と電子伝導性マトリックス材料３５％の混合比を有する発光を示している。スペクトル４０７と４０８は、赤色発光層内にホール伝導性マトリックス材料６５％：電子伝導性マトリックス材料２５％（スペクトル４０７）もしくはホール伝導性マトリックス材料７５％と電子伝導性マトリックス材料１５％（スペクトル４０８）のマトリックス材料の混合比を有する装置の発光を示している。高い割合の電子伝導性マトリックス材料を用いると、赤色領域（約６００ｎｍで）の発光が高まるのに対して、緑色領域（約５２０ｎｍで）の発光と青色領域（約４５０ｎｍで）の発光は殆ど一定のままであることが分かる。従って、マトリックス材料の混合比のバリエーションにより、その他の色にマイナスの影響を与えること無く赤色発光の強さを変えることができる。
【００８１】
第一の青色発光層４００と、第二の緑色発光層４１０の間に電荷輸送層が存在しない放射線放出装置が存在する場合には、緑色リン光発光層は直接に青色蛍光発光層に隣接する。青色蛍光発光材料又は青色エミッター用のマトリックス材料の三重項エネルギーが緑色リン光発光材料の三重項エネルギーを下回る場合には、フェルスター移動により緑色から青色にエキシトンの移動が行われる。青色蛍光発光材料又はこのためのマトリックス材料は、単に一重項−エキシトンだけを放射性崩壊するので、緑色から青色に移動する三重項エキシトンは失われる。それというのも、これは放射性再結合しないからである。このような場合にその移動を阻止するために、第一の電荷輸送層５００である中間層は、緑色リン光発光層と青色蛍光発光層の間に特定の厚さで挿入される。この場合に、前記の電荷輸送層の三重項−エネルギーは、緑色リン光エミッターの三重項−エネルギーよりも常に高くあるべきである。１種類だけのマトリックス材料を有する電荷輸送層を挿入することにより、この輸送が妨げられ、層の順番の電荷担体のバランスが完全に変えられる。例えば、電子輸送性の電荷輸送層を挿入する場合には、主に赤色と緑色の発光が得られる。それというのも、第二の緑色発光層４１０内に多くのホールが閉じ込められる、これにより第一の青色発光層４００内に僅かなホールしか達しないからである。
【００８２】
これは例えば図５に示されていて、そこでは電荷輸送層なしＢ0の装置の発光スペクトルと、５ｎｍの厚さＢ5と１０ｎｍの厚さＢ10の青色と緑色発光層の間に電荷輸送層を有する装置の発光スペクトルが示されている。この場合に、基準化されたラジアンスＲnはＷ/（ｓｒｍ2ｎｍ）で波長λ（ｎｍ）に対してプロットされている。電荷輸送層なしの装置は、青色発光（約４５０ｎｍ）、緑色発光（約５２０ｎｍ）及び赤色発光（約６００ｎｍ）でピーク最大を有する白色発光を示す。スペクトルＢ5とＢ10は、単に赤色と緑色放射線が存在し、青色発光が消えている発光を示している。この場合に、青色発光層と緑色発光層の間の電荷輸送層の厚さがどの程度であるのかは問題ではない。なぜならば、スペクトルＢ5とＢ10は極めて似た分布を有するからである。しかし一般に、青色発光層と緑色発光層の間の電荷輸送層は、少なくとも５ｎｍの厚さを有するべきである。青色発光層と緑色発光層の間に１つだけのホール伝導性電荷輸送層を挿入する場合には、主に青色発光が得られる。それというのも、多くの電子が青色発光層内に閉じ込められ、これにより僅かな電子しか赤色と緑色発光層内に達しないからである（ここでは表示されていない）。
【００８３】
層の順番で発光の改善を達成し、かつホール輸送と電子輸送を妨げないようにするために、第一の電荷輸送層５００を第二の緑色リン光発光層と、マトリックス材料の混合物を有する第一の青色蛍光発光層の間に挿入してもよい。電荷輸送層は、ホール伝導性マトリックス材料と電子伝導性マトリックス材料から成る。ここで、更に電子伝導性マトリックス材料のＬＵＭＯは、電子伝導性マトリックス材料のＬＵＭＯよりも低く、かつ電子伝導性マトリックス材料のＨＯＭＯはホール伝導性マトリックス材料のＨＯＭＯよりも低くあるべきである。この電荷輸送層は、２つのタイプの電荷担体を輸送できるが、緑色の三重項エキシトンの青色発光層上への輸送は妨げられる。従って、装置の全体の効率は高まる。この場合に、電荷輸送層の最適な厚さは決定的である。厚さが薄すぎる場合には、輸送は十分に阻止されず、かつ厚さが厚すぎる場合には更に多くの電圧が低下する。ホール伝導性と電子伝導性マトリックス材料の混合比により、装置内のホール輸送と電子輸送を調整することができ、かつこれにより全体の発光色が調節される。適切な材料の組合せは、緑色の発光材料のＴ１−レベルを上回るＴ１レベルを有するので、第一の電荷輸送層５００への三重項−エキシトンの流出が妨げられる。ホール伝導性マトリックスの割合が高まると、青色の割合のためスペクトルはシフトする。反対に、電子伝導性マトリックス材料の割合を高めると赤色と緑色のためスペクトルはシフトする。
【００８４】
図６ａと６ｂには、２つの発光スペクトル（波長λ（ｎｍ）に対する強さＩ）が示されている。スペクトルは青色蛍光発光層と緑色リン光発光層の間に電荷輸送層を有する装置から測定したものである。その際、電荷輸送層は様々な混合比のマトリックス材料を含有している。図６ａ中のスペクトルＢoは、第一の青色発光層４００と第二の緑色発光層４１０の間に電荷輸送層５００が無い装置のものを示し、スペクトルＢ1は、２つのマトリックス材料を５０：５０の割合で２つの発光層の間に電荷輸送層５００を有する装置のもの示している。電荷輸送層の挿入は、発光スペクトルＢ1内で特に赤色と緑色の領域で最大値の突出を生じるのに対して（ピークは５００〜７００ｎｍの間）、青色領域（約４５０ｎｍ）では、電荷輸送層の無い装置のスペクトルＢoに対するスペクトルＢ1に相違がないことが見て取れる。
【００８５】
図６ｂ中の発光スペクトルＢ2は、ホール輸送マトリックス材料：電子輸送マトリックス材料の比が７０：３０である電荷輸送層を有する装置の発光を示している。装置Ｂ1の発光に比べて、青色領域（約４５０ｎｍで）内でピークが高まったのに対して、赤色と緑色発光（５００〜７００ｎｍの範囲）では強さが落ちていることが分かる。従って、電荷輸送層内のマトリックス材料の混合比のバリエーションにより、全体の発光色は目的を絞って調節できることが示された。
【００８６】
もう１つの改善は、第二の緑色発光層４１０と第三の赤色発光層４２０の間に、２つのマトリックス材料を有する第二の電荷輸送層５１０の挿入により達成することができる。これにより、緑色から赤色エミッターへのエキシトンの輸送が妨げられる。緑色エミッターの発光効率が高まると同時に、赤色発光の強さは容易に下がるが、このことは赤色発光層内で混合マトリックスを使用することで良好に補償できる。電荷輸送材料の同時二極性特性は、全ての層を通して２つの電荷担体タイプの一貫した電荷担体輸送に新たに用意される。エネルギーを（熱の形で）放出しながら、高エネルギーの緑色エキシトンは低エネルギーの赤色のエキシトンに移動されないので、装置の全体の効率は高まる。部材の全体の効率は、このような第二の電荷輸送層５１０により、電荷輸送層の無い装置に対して２０％だけ高まり、緑色発光の割合は４０％上がるのに対して、赤色発光は１０％下がる。２つのマトリックス材料を有する第二の電荷輸送層５１０の更なる利点は、個々の発光層に関してラジアンスは順方向で互いに独立していて、かつ装置の発光色に強い影響を与えること無く最適化できる可能性にある。それというのも、電荷輸送層５００、５１０の層厚により、発光層４００、４１０及び４２０から第一の反射電極１００までの距離を調節することができるからである。
【００８７】
図７には、第二の緑色発光層４１０と第一の青色発光層４００の間に、２つのマトリックス材料を有する第一の電荷輸送層５００、ならびに同様に２つのマトリックス材料を有する緑色発光層を有する装置の発光スペクトル（波長λ（ｎｍ）に対するラジアンスＲ（Ｗ/ｓｒｍ2ｎｍ）のプロット）が示されている。装置は、種々の光度で運転され、スペクトルは、Ｅ2000（２０００Ｃｄ/ｍ2で運転）、Ｅ1000（１０００Ｃｄ/ｍ2で運転）、Ｅ500（５００Ｃｄ/ｍ2で運転）と記載されている。光度が高くなると、カラーシフトが赤色（約６００ｎｍで高くなるピーク最大）の方向で生じることが分かる。しかし、このことは色温度の変化を生じるにすぎず、全体の発光色の印象は白いままである。
【００８８】
図８には、遮断方向に４Ｖの電圧をかけた装置の撮影図が示されている。図８ａには、ドーピングされた輸送層２１０を有する装置が記載されている。この場合に、その厚さが２０ｎｍであるホール輸送層が示されている。図８ｂでは、ホール輸送層の厚さは４０ｎｍである。左の図の白い斑点は、電圧をかけた際にショートＤが生じ、その結果装置の機能が止まったことを示している。図８ｂから分かるように層厚を高めると、ホール輸送層の下に存在するアノード上に場合によって凸凹がオーバーモールドされ、放射線放出装置の機能が保持されたままであることが分かる。
【００８９】
図９ａと９ｂには、ドーピングした輸送層の層厚に依存した装置のラジアンスと発光色のシミュレーションデーターが示されている。この実施例では、ホール輸送層の層厚を変えている。図９ａには、ホール輸送層上に設置された１１５ｎｍ厚のＩＴＯ−アノードを有する装置が記載されていて、図９ｂには、ホール輸送層上に設置された１６０ｎｍ厚のＩＴＯ−アノードを有する装置が記載されている。スペクトルi）では、層厚ｄ（ｎｍ）に対するラジアンスＲ（Ｗ/ｓｒｍ2ｎｍ）がプロットされている。シミュレートしたラジアンスＦgは、平行と垂直の電場から構成され、これは全体の発光に相応する。同じことは、シミュレートしたラジアンスＦsが、ｓ−分極した電場の部分を含む１つの方向だけを有することに言える。スペクトルii）中、１９３１年のＣＩＥ−ダイアグラムのｘ値とｙ値であるＣＩＥxとＣＩＥyは、層厚ｄ（ｎｍ）に対してプロットしたものである。２つのスペクトルi）とii）は、それぞれ２０ｎｍの参照層厚ｄaならびに最適化された層厚ｄnとｄn1を示している。
【００９０】
図９ａには、最適化された２２２ｎｍの層厚ｄnを算出したシミュレーションが示されている。この層厚ではシミュレートしたラジアンスＦsもしくはＦgに最大値が存在するのに対して、量子効率は厚くなった層厚により５％だけ下がる。同時に、ＣＩＥxとＣＩＥy値は、層厚を変えることにより＋０．０２もしくは−０．０３だけシフトする。従って、ホール輸送層の層厚を高め、放射線放出装置の効率もしくは色位置を実質的に変えることなく電極上の凹凸を変形することができる。
【００９１】
図９ｂには、図９ａと同じく、シミュレートした最大のラジアンスＦsもしくはＦgで１８９ｎｍもしくは３８２ｎｍの２つの最適化された層厚ｄnとｄn1が示されている。量子効率は、層厚を２０ｎｍから１８９ｎｍに変える場合には１％だけ下がり、かつ層厚を２０ｎｍから３８４ｎｍに変える場合には３％だけ下がっている。ＣＩＥx値は、同時に＋０．００３もしくは０．０１だけ、かつＣＩＥy値は−０．０３もしくは＋０．０２だけ変化している。
【００９２】
図９ａと９ｂに示されたシミュレーションは、電極と輸送層から成る全体の厚さが量子効率と全体の発光の色位置に関与していることを示している。
【００９３】
図と実施例に示されている実施態様は、任意に変更できる。更に、本発明はこれらの実施例に限定されるのではなく、本明細書に引用されていない態様も可能であることを考慮すべきである。
【符号の説明】
【００９４】
図１中、 １００ 第一の電極、 １１０ 第二の電極、 ２００ ドーピングされた第一の輸送層、 ２１０ 第二の輸送層、 ３００ 第一の遮断層、 ３１０ 第二の遮断層、 ４００ 第一の青色発光層、 ４１０ 第二の緑色発光層、 ４２０ 第三の赤色発光層、 ５００ 第一の電荷輸送層、 ５１０ 第二の電荷輸送層、 ｄ 層厚、
図２中、 Ａ１ エージング前の発光スペクトル、 Ａ２ エージング後の発光スペクトル、
図３中、 １ａ 電子輸送、 １ｂ ホール輸送、 ２００ ドーピングされた第一の輸送層、 ２１０ ホール輸送層、 ４００ 第一の青色発光層、 ４０１ 青色発光の電子伝導性マトリックス材料、 ４１０ 第二の緑色発光層、 ４１１ 電子伝導性マトリックス材料、 ４１２ ホール伝導性マトリックス材料、 ４２０ 第三の赤色発光層、 ４２１ ホール伝導性マトリックス材料、
図４中、 ４０５，４０６，４０７，４０８ スペクトル、
図５中、 Ｂ0 電荷輸送層なしの装置の発光スペクトル、 Ｂ5 厚さ５ｎｍの発光層を有する装置の発光スペクトル、 Ｂ10 厚さ１０ｎｍの発光層を有する装置の発光スペクトル、
図６中、 Ｂo 電荷輸送層の無い装置のスペクトル、 Ｂ1 ホール輸送マトリックス材料：電子輸送マトリックス材料の比が５０：５０である電荷輸送層５００を有する装置のスペクトル、 Ｂ2 ホール輸送マトリックス材料：電子輸送マトリックス材料の比が７０：３０である電荷輸送層５００を有する装置のスペクトル、
図７中、 Ｅ2000 ２０００Ｃｄ/ｍ2で運転したスペクトル、 Ｅ1000 １０００Ｃｄ/ｍ2で運転したスペクトル、 Ｅ500 ５００Ｃｄ/ｍ2で運転したスペクトル、
図８中、 Ｄ ショート、
図９中、 ｄa 参照層厚、 ｄn，ｄn1 最適化された層厚、 Ｆs，Ｆg シミュレートした最大のラジアンス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの第一の発光層と第二の発光層を有する放射線放出装置に関する。
【０００２】
本特許出願は、ドイツ国特許出願102007045753.9と102007058005.5の優先権を請求するものであり、その開示内容を再び引用することとする。
【０００３】
本発明の課題は、その発光色を容易に調節でき、かつ単に僅かなバリエーションだけを有する効率的で長い寿命の放射線放出装置を提供することである。このような放射線放出装置は、性能効率と寿命の改善に寄与する改善された電荷輸送を有する。
【０００４】
前記の課題は、請求項１に記載の放射線放出装置により解決された。この放射線放出装置の製法ならびに前記装置の更なる実施態様は請求項の対象である。
【０００５】
本発明の１実施態様によれば、放射線放出装置は、第一の電極（運転中に第一の電荷の電荷担体を放出する）、第一の発光層（第一の発光材料を有し、かつ第一の電極上に設置される）、第二の発光層（第二の発光材料を有し、かつ第一の発光層上に設置される）ならびに第二の電極（運転中に第二の電荷の電荷担体を放出し、かつ第二の発光層上に設置される）を含む。この場合に、第一及び／又は第二の発光材料は、リン光性であり、かつ前記の発光材料は、第二の発光材料とは別の波長で放射線を放出する。このような放射線放出装置は、良好ないし極めて良好な寿命で効率的な放射線の放出を有する。更に、発光色は寿命にわたり僅かにしか変化しない。
【０００６】
更に、放射線放出装置は、第一の発光層と第二の発光層の間に設置されている第一の電荷輸送層を有することができる。第一の電荷輸送層は、第一の電荷の電荷担体と第二の電荷の電荷担体を輸送できる。第一の電荷輸送層では、第一の発光層と第二の発光層の間で電荷担体の輸送を改善することができる。
【０００７】
更に、第一の電荷輸送層は、第一と第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックス材料、又は第一の電荷の電荷担体を輸送する第一のマトリックス材料、及び第二の電荷の電荷担体を輸送する第二のマトリックス材料を有するマトリックスを含むことができる。従って、電荷輸送層の特徴である第一と第二の電荷の電荷担体の輸送が達成される。このために、両方の種類の電荷担体を輸送できる唯一のマトリックス材料もしくは、それぞれ異なる種類の電荷担体を輸送できる２つのマトリックス材料から成る混合物のどちらか一方が使用される。マトリックス材料の混合比により、装置内の電荷担体のバランスと電荷担体の輸送を、個々の発光層にそれぞれ合わせることができる。更に、電荷輸送層は、個々の発光層を互いに分け、かつそれによりクエンチングとエネルギー輸送プロセスを抑制するために使用される。第一の電荷輸送層の厚さにより、更に発光層から他の層への距離を調節することができる。第一の電荷輸送層の同時二極性特性により、場合によっては装置の層厚もしくは全体の厚さが増大するにもかかわらず、動作電圧は僅かに保持され、かつ電荷担体の蓄積は個々の層の境界面で最小化される。従って、可能性として有り得るポラーロンとエキシトンのクエンチングも減少する。
【０００８】
更に放射線放出装置は、第三の発光材料を有し、かつ第二の発光層と第二の電極の間に設置される第三の発光層を有することができる。この場合に、第三の発光材料は、第一と第二の発光材料とは別の波長で放射線を放出することができる。種々の波長で放射線を放出する３つの異なる発光材料を使用することにより、３つの発光放射線がまとまり、かつ例えば白色光を含む全体の発光を形成することができる。従って、このような放射線放出装置は照明の目的にも適切である。
【０００９】
更に、第三の発光層は第二の電荷の電荷担体を輸送し、第一の発光層は第一の電荷の電荷担体を輸送し、かつ第二の発光層は第二の電荷の電荷担体を輸送することができる。第一及び／又は第二及び／又は第三の発光層は、第一の電荷の電荷担体と第二の電荷の電荷担体を輸送することもできる。このために、第一及び／又は第二及び／又は第三の発光層はマトリックスを含むことができる。該マトリックスは、第一と第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックス材料を有するか、又はこれは第一の電荷の電荷担体を輸送する第一のマトリックス材料、及び第二の電荷の電荷担体を輸送する第二のマトリックス材料を有することができる。従って、発光材料は相互に設置された種々のマトリックス材料中に存在することができる。これにより、発光層中への電荷担体輸送は層を介して最適化され、かつ電荷担体輸送は発光材料により回避される。このことは寿命の増大につながる。その都度、１つのマトリックス材料が１つのタイプの電荷担体を有利に輸送する第一と第二のマトリックス材料から成るマトリックスを目的に合わせて使用することにより、僅かな濃度で発光材料を使用し、ひいては三重項−三重項−消滅を最小化させることができる。１つのマトリックス材料だけを使用する場合もしくは１つのタイプの電荷担体だけを有利に輸送する場合には、他のタイプの電荷担体を発光材料のフロンティア軌道を介して運ばなくてはならない。これにより、マトリックス内で高濃度の発光材料が必要になる。これは、発光材料の発光効率の減少ならびに隣接するエミッター分子間のクエンチングにつながる。マトリックス材料の濃度は電荷担体が他の発光層中の発光材料に効率的に送られるように調節される。マトリックス材料の調節可能な混合比は、電荷担体のタイプの比率の鋭敏な調節を可能にし、それにより新たな材料を使用することなく、広い範囲にわたり発光色を良好に調節できる。２つの電荷担体のタイプと発光材料の一定の分布は、全体の発光層にわたり更に拡張した再結合ゾーンを生じ、それにより高い効率と広い発光スペクトルが付随して現れる。従って、放射線放出装置は特に照明の用途に適切である。
【００１０】
該装置は、更に第二と第三の発光層の間に設置されている第二の電荷輸送層を有することができる。第二の電荷輸送層は、第一の電荷の電荷担体と第二の電荷の電荷担体を運ぶことができる。この場合に、第二の電荷輸送層は、１つのマトリックスを含んでいてよい。該マトリックスは、第一と第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックス材料、又は第一の電荷の電荷担体を輸送する第一のマトリックス材料と、第二の電荷の電荷担体を輸送する第二のマトリックス材料から成る混合物を有することができる。第二の電荷輸送層は、上記に第一の電荷輸送層で挙げたものと同じ特性を有し、かつ特に第三の発光層を他の発光層から離し、かつその他の層から適切な距離を有することに寄与する。
【００１１】
更に、前記装置は、第一及び／又は第二の発光材料から発光される放射線に反射する第一の電極を有することができる。第一の電極は、第一及び／又は第二及び／又は第三の発光材料から発光される放射線に反射することができる。発光層から反射電極までの距離が増えるに従って、それぞれの発光材料は、より長い波長の放射線を放出する。例えば、青色を発光する発光層は反射電極の最も近くに存在でき、赤色を発光する発光層は反射電極から最も遠ざかる。従って、個々の色のラジアンスは順方向で高くなる。それというのも、発光層から反射電極までの距離を調節できることにより負の干渉を回避できるからである。第一の反射電極がカソードであることもできる。
【００１２】
第二の電極は、第一及び／又は第二の発光材料から発光される放射線に対して透過性であってよい。これは、更に第一及び／又は第二及び／又は第三の発光材料から発光される照射線に対しても透過性であってよい。透明電極はアノードを含むことができる。従って、第一、第二及び第三の発光層から発光される放射線を、透明電極により放射線放出装置から分離することができる。
【００１３】
電荷担体の供給は、第一と第二の電極の間に存在する層により更に補助することができる。第一の電極と第一の発光層の間には、第一の電荷の電荷担体を輸送するドーピングされた第一の輸送層が存在できる。その場合に、第一の電極はカソードを含み、かつドーピングされた第一の輸送層はｎ−ドーピングされていてよい。この場合に、第一の電荷の電荷担体は、電子を含み、かつドーピングされた第一の輸送層は電子輸送層を含む。従って、カソードから生成した電子を特に良好に発光層に輸送することができる。更に、ドーピングされた第一の輸送層と第一の発光層の間には、第一の遮断層が存在していてもよく、前記遮断層は第二の電荷の電荷担体を遮断し、かつ第一の電荷の電荷担体を輸送する。従って、第一の電極が１つのカソードを含み、かつドーピングされた第一の輸送層は、発光層へ電子を輸送する電子輸送層を含み、その間にホールはその輸送を妨げることができる。
【００１４】
更に、第二の電極と、第二の電極の最も近くに位置する発光層の間には、第二の電荷の電荷担体を輸送するドーピングされた第二の輸送層が存在していてもよい。またドーピングされた第二の輸送層と、第二の電極の最も近くに位置する発光層の間には、第一の電荷の電荷担体を遮断し、かつ第二の電荷の電荷担体を輸送する第二の遮断層が存在していてもよい。第二の電極はアノードを含むことができ、かつドーピングされた第二の輸送層は、ｐ−ドーピングされていてよい。この場合には、第二の電荷の電荷担体はホールを含み、かつドーピングされた第二の輸送層はホール輸送層を含むことができる。従って、アノードから放出されたホールを特に良好に発光層に通すことができ、その間に電子の輸送は遮断される。このドーピングされた第一と第二の輸送層の直列抵抗は、その層厚とは殆ど無関係である。従って、部材の電気的な特性を変えることなく、層厚ひいては発光層から電極までの距離を調節しかつ最適化できる。
【００１５】
第一及び／又は第二及び／又は第三の発光層は、それぞれ反射電極に対して発光層の発光波長の四分の一に相当する中間距離を有する。しかし、中間距離のこの値とは異なることもできる。従って、放射線放出装置は空洞的に最適化された層の順番を有する。それというのも、個々の色のラジアンスは順方向で高くなるからである。電荷輸送層の調節可能な層厚により、発光層から反射電極までの改善された距離を有するので、負の干渉を回避することができる。
【００１６】
更に、第一及び／又は第二の電極の面に向いた発光層は、一定の高さの凹凸を有していてもよい。このような凹凸は支持体を洗浄してもこの表面上に残ることができる。このような凹凸は、通常の洗浄工程では除去されない１００μｍ未満の厚さの粒子を有する。該粒子は、数μｍの厚さを有し、かつ第一と第二の電極上で塊状の凹凸を作り出しても良い。更に、第一及び／又は第二の電極が製造される材料は、その析出の際に同様に凹凸が形成される先端を作り出す傾向がある。この先端は１０ｎｍを越える高さを有することができる。このような凹凸は、直ちに又は数百時間の運転の後に初めて局所電気的なショートを形成する傾向がある。これは装置の全体的な欠損を生じる。
【００１７】
第一及び／又は第二の電極は、凹凸の高さよりも厚い層厚で隣接する層を有することができる。例えば、このような層厚は１００ｎｍを上回ることができる。従って、凹凸はそれぞれの電極の表面を覆うことができ、それゆえに強い電場の高まりが電気的なショートを生じることを回避できる。凹凸の覆いは、電極に隣接する層の厚さを大きくすることにより、該層が高い透過性ならびに高い伝導性を有する場合に、電気的層から通過することできる。従って、装置の光学的品質は、層厚を大きくすることによっても影響を与えず、かつ電気的損失を何も受けない。更に、凹凸が優れた湿潤性を有する場合には、電極に隣接する層の層材料による変形が凹凸を良好に覆うので好都合である。第一の電極に隣接する層は、ドーピングされた第一の輸送層を含むことができ、かつ第二の電極に隣接する層は、ドーピングされた第二の輸送層を含むことができる。前記のドーピングされた第一の輸送層は、例えば、電子輸送層を含み、かつドーピングされた第二の輸送層は、ホール輸送層を含むことができる。
【００１８】
ドーピングされた第一及び／又は第二の輸送層は、そのドーピングの際に勾配を有することができる。そのために、ドーピングされた第一及び／又は第二の輸送層は３つの部分層に分割することができ、その際、第一の部分層は第一の電極に最も近くにある範囲であり、第三の部分層は第二の電極に最も近くにある範囲であり、かつ第二の部分層は、第一と第三の部分層の間の範囲である。
【００１９】
ドーピング剤の濃度は互いに無関係にドーピングされた第一及び／又は第二の輸送層では、平均すると第一の部分層は第二の部分層よりも高く、かつ第二の部分層は第三の部分層よりも高い。更に、ドーピング剤の濃度は平均すると第三の部分層では第二の部分層よりも高く、かつ第二の部分層では第三の部分層よりも高い。更に、第二の部分層でのドーピング濃度は、平均すると第一と第三の部分層より低いもしくは高いこともできる。従って、第一と第三の部分層での濃度は、第二の部分層の方向で、増加又は減少することができる。輸送層のドーピングの勾配は、電荷担体の滞留効果を妨げ、かつバンドベンディングを回避する。更に、勾配により発光ゾーンの変化を回避し、かつ装置の寿命を高めることができる。
【００２０】
第一の発光材料は蛍光性であり、かつ第二の発光材料はリン光性であってよい。更に、第一の発光材料は蛍光性で、かつ第二と第三の発光材料がリン光性であってもよい。従って、高い効率のリン光発光材料を、僅かな効率の蛍光発光材料と一緒に組み合わせる場合に、ドーピングされた伝導性輸送層と遮断層内で使用されるマトリックス材料と一緒になって、効率的な発光と同時に長い寿命を可能にする。
【００２１】
放射線放出装置は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含むことができる。ＯＬＥＤは、有機材料を有する第一及び第二の発光層、又は第一、第二、及び第三の発光層を含むことができる。ＯＬＥＤからは、第一の発光層及び第二の発光層の放射線の放出の混合により、又は第一の発光層、第二の発光層及び第三の発光層の放射線の放出の混合により生成される光が発光される。この混合は、白色光を含むことができ、その際、例えばそれぞれの発光層のうち１つが赤色放射線、青色放射線又は緑色放射線を放出する。
【００２２】
従って、第一と第二の電荷の電荷担体を輸送する電荷輸送層の使用により、発光材料とマトリックス材料ならびに調節した遮断層とドーピングした輸送層を最適に組合せて、空洞的に最適化された構造内で、目標を定めてチャンネル損失を無くし、かつ個々の発光材料の発光が改善される。このことは、優れた寿命でより高い効率かつ広い輝度範囲にわたり色位置のバリエーションの減少につながる。発光層と電荷輸送層内に存在する同時二極性マトリックス材料と、空洞的に最適化された層厚の組合せは、電荷担体遮断層とドーピングされた伝導性電荷担体輸送層に適合すると同時に、使用可能な発光色にて寿命と効率の最適化に役立つ。この場合に、同時二極性マトリックス材料は、界面でエキシトンとのポーラロンクエンチングの抑止を生じ、ならびに種々の発光材料の間でエネルギー移動を阻止する。従って、前記装置は、照明用途に使用可能である特に白色ＯＬＥＤに適切である。
【００２３】
更に、先に挙げた特性を有する放射線放出装置を製造する方法が提供される。この方法は、以下の方法工程を有する：
Ａ）第一の発光材料及び第一の発光層を製造するための第二の発光材料ならびに第二の発光層を用意し、
Ｂ）第一の電極の上に第一の発光層、第一の発光層の上に第二の発光層、及び第二の発光層の上に第二の電極を作成する。
【００２４】
更に、方法工程Ａ）で、付加的に第三の発光層を製造するための第三の発光材料を用意し、方法工程Ｂ）で、第三の発光層を第二の発光層と第二の電極の間に設置することができる。
【００２５】
方法工程Ａ）の前の方法工程Ａ１）では、第一の発光材料を、第一の電荷の電荷担体及び／又は第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックスと一緒に混合し、かつ第二の発光材料を、第一の担体及び／又は第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックスと混合することができる。更に方法工程Ａ１）では、第三の発光材料を、第一の担体及び／又は第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックスと混合することができる。この場合に、例えば第一の電荷の電荷担体は電子を含み、かつ第二の電荷の電荷担体はホールを含むことができる。
【００２６】
マトリックスは、第一と第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックス材料を有することができる。更に、第一の電荷の電荷担体を輸送する第一のマトリックス材料と、第二の電荷の電荷担体を輸送する第二のマトリックス材料を有することができる。
【００２７】
方法工程Ａ）に続く方法工程Ｂ１）では、更に第一の電荷の電荷担体と第二の電荷の電荷担体を輸送する第一の電荷輸送材料を、第一の電荷輸送層の製造に用意することができる。方法工程Ｂ１）では、更に付加的に第一の電荷の電荷担体と第二の電荷の電荷担体を輸送する第二の電荷輸送材料を、第二の電荷輸送層の製造に用意することができる。第一と第二の電荷輸送材料は、第一と第二の電荷を輸送するマトリックス材料を有するマトリックスを含むか、又は第一の電荷の電荷担体を輸送する第一のマトリックス材料及び第二の電荷の電荷担体を輸送する第二のマトリックス材料を含むことができる。
【００２８】
方法工程Ｂ）では、第一の電荷輸送層を第一の発光層と第二の発光層の間に設置し、かつ／又は第二の電荷輸送層を第二の発光層と第三の発光層の間に設置することができる。
【００２９】
方法工程Ａ）では、第一の遮断層、第二の遮断層、ドーピングされた第一の輸送層及びドーピングされた第二の輸送層を含むグループから選択される更なる層を用意してもよい。更に、方法工程Ｂ）では、ドーピングされた第一の輸送層を第一の電極の上に設置し、かつ第一の遮断層をドーピングされた第一の輸送層の上に設置し、及び／又は第二の遮断層を第二の電極の最も近くに位置する発光層と第二の電極の間に設置し、かつドーピングされた第二の輸送層を第二の遮断層と第二の電極の間に設置することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、放射線放出装置の層の順番の図式的側面図を表す図である。
【図２ａ】図２ａは、エージング前と後の放射線放出装置の発光スペクトルを表す図である。
【図２ｂ】図２ｂは、１９３１年のＣＩＥ−ダイアグラムにおける発光色の状態を表す図である。
【図３】図３は、放射線放出装置によるエネルギー断面図を表す図である。
【図４】図４は、発光層内に第一と第二のマトリックス材料を有する放射線放出装置の発光スペクトルを表す図である。
【図５】図５は、電荷担体輸送層なし及び電荷担体輸送層ありの放射線放出装置の発光スペクトルを表す図である。
【図６ａ】図６ａは、電荷担体輸送層なしの放射線放出装置の発光スペクトルを表す図である。
【図６ｂ】図６ｂは、電荷輸送層内のマトリックス材料の比率を変えたものを表す図である。
【図７】図７は、種々の光度での放射線放出装置の発光スペクトルを表す図である。
【図８ａ】図８ａは、ドーピングされた種々の厚さの第二の輸送層の放射線放出装置の撮影図を表す図である。
【図８ｂ】図８ｂは、ドーピングされた種々の厚さの第二の輸送層の放射線放出装置の撮影図を表す図である。
【図９ａ】図９ａは種々の層厚の電極でシミュレートしたスペクトルを表す図である。
【図９ｂ】図９ｂは種々の層厚の電極でシミュレートしたスペクトルを表す図である。
【００３１】
実施態様と図を用いて本発明を詳説する：
図１は、放射線放出装置の層の順番に関する実施態様の図式的側面図を示している。
【００３２】
図２では、ａ）エージング前と後の放射線放出装置の発光スペクトルを示している。ｂ）は、１９３１年のＣＩＥ−ダイアグラムにおける発光色の状況を示している。
【００３３】
図３は、放射線放出装置によるエネルギー断面図を示している。
【００３４】
図４は、発光層内に第一と第二のマトリックス材料を有する放射線放出装置の発光スペクトルを示している。
【００３５】
図５は、電荷担体輸送層の無い放射線放出装置の発光スペクトルと、電荷担体輸送層のある放射線放出装置の発光スペクトルを示している。
【００３６】
図６は、電荷担体輸送層の無い放射線放出装置と、電荷担体輸送層のある放射線放出装置の発光スペクトルを示し（図６ａ）、その際、電荷輸送層内のマトリックス材料の比率を変えてある（図６ｂ）。
【００３７】
図７は、種々の光度での放射線放出装置の発光スペクトルを示している。
【００３８】
図８は、ドーピングされた第二の輸送層の種々の厚さ（図８ａと８ｂ）での放射線放出装置の撮影図を示している。
【００３９】
図９は、種々の層厚の電極でシミュレートした光度のスペクトルを示している（図９ａと９ｂ）。
【００４０】
図１により、放射線放出装置に関して例示的な層の順番が示されている。該装置は、第一の電極１００、ドーピングされた第一の輸送層２００、第一の遮断層３００、第一の発光層４００、第一の電荷輸送層５００、第二の発光層４１０、第二の電荷輸送層５１０、第三の発光層４２０、第二の遮断層３１０、ドーピングされた第二の輸送層２１０及び第二の電極１１０を含んでいる。第一の遮断層３００、第二の遮断層３１０ならびに第一の電荷輸送層５００の層厚ｄは、それぞれ５〜１５ｎｍ、有利には５〜１０ｎｍであり、その際、第一の遮断層３００は１０〜４００ｎｍの厚さであってもよい。第二の電荷輸送層５１０の層厚は、１５ｎｍまで、有利には５ｎｍまでであり、第一と第二の発光層４００、４１０は、それぞれ５〜１５ｎｍであり、第三の発光層４２０は、それぞれ５〜１０ｎｍである。ドーピングされた第一及び第二の輸送層２００、２１０は、５〜４００ｎｍ、有利には１００〜４００ｎｍの厚さを有する。第一の電極１００は、４０〜２００ｎｍ、有利には１００〜２００ｎｍの厚さを有し、第二の電極は約１２０ｎｍの厚さを有する。
【００４１】
次に、第一の電極１００が反射カソード、例えばＡｇ−層であり、かつ第二の電極１１０は透明なアノード、例えばＩＴＯ−層（インジウム−スズ−オキシド）である放射線放出装置から始める。第一の発光層４００は、青色蛍光発光層であり、第二の発光層４１０は緑色リン光発光層であり、かつ第三の発光層４２０は赤色リン光発光層である。当然ながら、電極と発光層を相互に交換することもできる。更に、青色発光層は、電子伝導性マトリックス内に蛍光性発光材料を有し、緑色リン光発光層は、ホール及び電子伝導性マトリックス内に発光材料を有し、かつ赤色リン光発光層は、ホール輸送マトリックス内に発光材料を有することから出発する。個々の発光層内のこれらのマトリックス組成物を任意に変化させてもよい。２つの電荷輸送層５００、５１０は、それぞれホール伝導性かつ電子伝導性であるマトリックスを有し、このことは同様に変化してもよい。
【００４２】
以下の実施例では、それぞれの層で使用される材料について挙げる。しかし、列挙するものは完全ではなく、ここに挙げられていない材料の使用も考え得る。所望の効果、発光色及び寿命に応じて、その他の層の材料を選択し、かつ変化させてもよい。
【００４３】
第二の電極１１０は、実施態様では透明アノード、例えばＩＴＯ−アノード（インジウム−スズ−オキシド−アノード）である。第一の電極１００は、反射カソード、例えば、銀もしくはアルミニウムから成るものを含む。
【００４４】
ドーピングした第二の輸送層２１０は、ｐ−ドーピングされ、かつホール輸送層を含んでいてよい。ホール輸送材料として使用できる材料の例は、式１：
【化１】
に記載されている１−ＴＮＡＴＡ（４，４'，４''−トリス（Ｎ−（ナフト−１−イル）−Ｎ−フェニル−アミノ）トリフェニルアミン）である。
【００４５】
もう１つの例は、式２：
【化２】
に記載されているＭＴＤＡＴＡ（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）である：
更なる例は、２−ＴＮＡＴＡ（４，４'，４''−トリス（Ｎ−（ナフト−２−イル−Ｎ−フェニル−アミノ）トリフェニルアミン）、α−ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ'−ビス（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ'−ビス（フェニル）ベンジジン）、β−ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ'−ビス（ナフタレン−２−イル）−Ｎ，Ｎ'−ビス（フェニル）ベンジジン）、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ'−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ビス（フェニル）ベンジジン）、ｓｐＴＡＤ（２，２'，７，７'−ジフェニルアミノ−スピロ−９，９'−ビフルオレン）、Ｃｕ−ＰＣ−（フタロシアニン銅錯体）、更なるフタロシアニン金属−錯体、ペンタセン及びＴＡＰＣ（１，１−ビス−［（４−フェニル−）−ビス−（４'，４''−メチル−フェニル）アミノ］−シクロヘキサン）である。
【００４６】
これらの材料は、−５．２±０．４ｅＶのＨＯＭＯ（最高被占軌道）と−２．２±０．４ｅＶのＬＵＭＯ（最低空軌道）を有する。ホール移動度は、約１０-4 ｃｍ2/Ｖｓであり、かつドーピング剤２〜１０Ｖｏｌ％の場合に、ドーピング層の伝導度は約１０-5 Ｓ/ｃｍである。
【００４７】
ホール輸送層中のドーピング剤として、式３：
【化３】
に示されるＦ4−ＴＣＮＱ（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）が使用される。更なるドーピング剤は、例えば酸化モリブデンと酸化レニウムである。
【００４８】
電子遮断層として使用される第二の遮断層３１０として、式４：
【化４】
に示されるようなα−ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ'−ジ−１−ナフチル−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−４，４'−ジアミノ−ビフェニル）が使用される。
【００４９】
これらの材料は、−５±０．４ｅＶのＨＯＭＯと−２．２ｅＶ以上のＬＵＭＯを有する。ホール移動度は約１０-4 ｃｍ2/Ｖｓである。
【００５０】
三番目の発光層４２０は、蛍光赤色発光層である場合には、式５：
【化５】
に示されるような赤色蛍光発光材料としてＩｒ（ＤＢＱ）2ａｃａｃ（イリジウム（III）ビス（２−メチルジベンゾ−［ｆ，ｈ］キノキサリン）（アセチルアセトネート））が使用される。
【００５１】
これらの発光材料は６００ｎｍを上回る主要発光波長及び１９３１年のダイアグラムで０．６を上回るｘ値と０．３６未満のｙ値を有する。
【００５２】
赤色発光層はホールを輸送するマトリックスを有することができる。適切なマトリックス材料は、式４に示されているようなα−ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ'−ジ−１−ナフチル−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−４，４'−ジアミノビフェニル）である。この材料は、−５．５±０．４ｅＶのＨＯＭＯと−２．１±０．４ｅＶのＬＵＭＯを有する。ホール移動度は約１０-4 ｃｍ2/Ｖｓであり、かつ三重項状態Ｔ１は１．８ｅＶを上回る。
【００５３】
第三の発光層４２０と第二の発光層４１０の間には、第一と第二のマトリックス材料を有する第二の電荷輸送層５１０が存在していてもよい。
【００５４】
第二の電荷輸送層５１０の第一のマトリックス材料は、例えば１−ＴＮＡＴＡ又はα−ＮＰＤであるホール輸送マトリックス材料を含むことができる。これらの材料は、−５．５±０．６ｅＶのＨＯＭＯと−２．１±０．４ｅＶのＬＵＭＯを有する。ホール移動度は約１０-4 ｃｍ2/Ｖｓであり、かつ三重項状態Ｔ１は＞１．８ｅＶである。
【００５５】
第二の電荷輸送層５１０中の電子伝導性の第二のマトリックス材料は、例えば式６：
【化６】
に示されているＢＣＰ（２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）であることができる。
【００５６】
もう１つの例は、式７：
【化７】
に示されているＢｐｈｅｎ（４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）である。
【００５７】
これらの材料は、ＨＯＭＯが−６．４〜−５．７ｅＶであり、ＬＵＭＯが−２．３〜−１．８ｅＶであり、Ｔ１が＞２．５ｅＶであり、電子移動度が約１０-6 ｃｍ2/Ｖｓである特性を有する。
【００５８】
第二の発光層４１０は、緑色蛍光発光層であり、緑色の発光材料を第一と第二のマトリックス材料内に有する。緑色の発光材料として、式８：
【化８】
に示されている例えばＩｒｐｐｙ（ｆａｃ−トリス（２−フェニル−ピリジル）−イリジウム）を使用できる。
【００５９】
この材料は、５００〜５７０ｎｍの主要発光波長及び１９３１年のＣＩＥ−ダイアグラムで約０．３７のｘ値と約０．６のｙ値を有する。
【００６０】
第二の発光層４１０中の第一のホール輸送マトリックス材料は、式９：
【化９】
に示されている例えばＴＣＴＡ（４，４'，４''−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン）又は式１０：
【化１０】
に示されているＣＢＰ（４，４'−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル）であることができる。
【００６１】
これらの材料は、−６．０〜−５．３ｅＶのＨＯＭＯと−２．３±０．１ｅＶのＬＵＭＯ、２．５ｅＶを上回るＴ１及び約１０-4 ｃｍ2/Ｖｓのホール移動度を有する。
【００６２】
第二の発光層４１０中の電子伝導性の第二のマトリックス材料は、例えば既に先に記載した特徴を有するＢＣＰ又はＢＰｈｅｎであり、その際、電子移動度は１０-5 ｃｍ2/Ｖｓを上回り有利には１０-4 ｃｍ2/Ｖｓである。
【００６３】
第二の緑色発光層４１０と、青色蛍光発光層であってよい第一の発光層４００の間には、第一の電荷輸送層５００が存在していてもよく、前記層は第一と第二のマトリックス材料から成っている。この第一のマトリックス材料は、先に挙げた特性を有するＴＣＴＡ又はＣＢＰであることができるホール輸送マトリックス材料であることができる。電子伝導性マトリックス材料は、上記の特性を有するＢＣＰ又はＢＰｈｅｎであることができる。
【００６４】
第三の青色発光層４００は、式１１：
【化１１】
に示されるような青色蛍光発光材料ＤＰＶＢｉ（４，４'−ビス（２，２−ジフェニル−エテン−１−イル）−ジフェニル）を有する蛍光発光層であってよい。
【００６５】
この材料は、４５０〜７７０ｎｍで主要発光波長、約６０ｎｍの半値幅及び１９３１年のＣＩＥ−ダイアグラムで０．１４〜０．２２のｘ値と約０．１１〜０．２０のｙ値を有する。
【００６６】
青色発光材料は、材料として式１２：
【化１２】
に示されるようなＴＢＡＤＮ（２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン）を含む電子伝導性マトリックス中に存在していてもよい。
【００６７】
この材料は、−５．８〜−５．３ｅＶのＨＯＭＯと−２．５〜−１．８ｅＶのＬＵＭＯを有する。バンドギャップは、３ｅＶを上回り、かつ電子移動度は１０-6 ｃｍ2/Ｖｓを上回り、有利には１０-5 ｃｍ2/Ｖｓを上回る。
【００６８】
第一の遮断層３００として、材料として先に挙げた特性を有するＢＣＰ又はＢＰｈｅｎを有するホール遮断層が使用される。ここで、ホール移動度が極めて僅かであるか、又は全く無い場合には電子移動度が１０-6 ｃｍ2/Ｖｓを上回る、有利には１０-5 ｃｍ2/Ｖｓを上回ることが重要である。
【００６９】
ドーピングされた第一の輸送層２００は、電子伝導性マトリックス材料としてＢＰｈｅｎ（式７）、Ａｌｑ3（トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム）、ＢＡｌｑ2（ビス−［２−メチル−８−キノリナト］−［４−フェニルフェノラート］−アルミニウム（III））、ＢＣＰ（式６）、ＴＰＢｉ（１，３，５−トリス−（１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）−ベンゼン）、ＴＡＺ（３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール）、ＴＡＺ２（３，５−ジフェニル−４−ナフト−１−イル−１，２，４−トリアゾール）、ｔ−Ｂｕ−ＰＢＤ（２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチル−フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール）、トリアジン又はトリアジン誘導体を有する、ｎ−ドーピングされた電子輸送層であることができる。前記マトリックス材料は、−６．４〜−６．０ｅＶのＨＯＭＯと−２．３〜−１．８ｅＶのＬＵＭＯ、１０-6 ｃｍ2/Ｖｓを上回る、有利には１０-5 ｃｍ2/Ｖｓを上回る電子移動度及びドーピング層内で１０-5 Ｓ/ｃｍの伝導度（ドーピング剤６〜５０Ｖｏｌ％の場合）を有する。ドーピング剤として、例えば、リチウム、セシウム又はカルシウムを使用できる。
【００７０】
当然ながら全ての層について、他のマトリックス材料、ドーピング剤又は発光材料ならびに混合マトリックス材料の組成物も可能である。発光材料、輸送材料及びドーピング剤に更なる材料が可能であり、かつどの時点でも交換できる。
【００７１】
図２ａには、エージング前と後の放射線放出装置の発光スペクトルが示されている。この例の場合の装置には、互いに真っ直ぐに並んだ３つの発光層４００、４１０及び４２０が含まれ、それらの発光材料はそれぞれ１つの伝導性マトリックス中に存在する。この場合に、第二の緑色発光層４１０と第三の赤色発光層４２０は、それぞれ第一と第二のマトリックス材料の混合物、すなわち、ホール輸送マトリックスと電子輸送マトリックスを有する。第一の青色発光層４００は、主要な電子伝導性マトリックスを有する。この場合に、エージングとは、半分の光度が達成されるまで装置を１０００Ｃｄ/ｍ2で運転することであると定義づけられる。装置の運転の前と後で、発光スペクトルＡ１（エージング前）とＡ２（エージング後）を測定した。標準化した強度Ｉｎを波長λ（ｎｍ）に対して任意の単位でプロットした発光スペクトルでは、装置がその寿命にわたり殆ど僅かにしか変化しない発光色を有する事が分かる。なぜならば、両方の発光スペクトルは殆ど完全に等しいからである。同じ効果は、図２ｂ（１９３１年のＣＩＥ−ダイアグラム）に見ることができ、その際、エージング前（Ａ１）とエージング後（Ａ２）の発光色は殆ど色位置が変化しないので、極めて似たｘ値とｙ値を有している。従って、発光層内に存在するホール及び電子伝導性マトリックスは緑色と赤色発光層内で、電子伝導性マトリックスは青色発光層内で、エージングプロセスの後にも装置の発光色に対してマイナスの影響を殆ど与えないことを示すことができた。すなわち、このように構成された装置はその運転期間の間に色安定性である。
【００７２】
第一と第二の発光層の間に電荷輸送層を有する装置もカラー安定性であることを示すことができた。このような装置は、トリアリールアミン不含である電荷輸送層を有する。
【００７３】
図３は、赤色を発光し、ホール伝導性マトリックス材料４２１を有する第三の発光層４２０、青色を発光し、かつ電子伝導性マトリックス材料４０１を有する第一の発光層４００、かつ緑色を発光し、ホール伝導性マトリックス材料４１２と電子伝導性マトリックス材料４１１の両方を有する第二の発光層４１０から成る放射線放出装置のエネルギー的断面図を示している。ここで、３つの発光層は互いに真っ直ぐ並んでいる。ＨＯＭＯとＬＵＭＯの間のそれらのエネルギー的距離２が、図３中に図式的に二重の矢印で表示されている３つの発光層は、２つのドーピングされた輸送層２００、２１０の間に存在し、ここでドーピングされた第二の輸送層２１０はホール輸送層であり、かつドーピングされた第一の輸送層２００は電子輸送層である。第三の赤色発光層４２０は、赤色発光材料を有し、かつホール伝導性マトリックス材料４２１は、ＨＯＭＯ４２１ａとＬＵＭＯ４２１ｂを有する。同様に第一の発光層４００の青色発光層は、電子伝導性であるマトリックス材料を有し、かつＨＯＭＯ４０１ａとＬＵＭＯ４０１ｂを含む。第二の緑色発光層４１０は、ＨＯＭＯ４１２ａとＬＵＭＯ４１２ｂを有するホール伝導性マトリックス材料４１２を有し、かつＨＯＭＯ４１１ａとＬＵＭＯ４１１ｂを有する電子伝導性マトリックス材料を有する。これらの発光色の順番は順方向で良好なラジエンスを生じる。
【００７４】
赤色リン光発光材料は、有利にはホール伝導性マトリックス材料４２１を埋包しているので、アノードのホールは容易に中間の第二の緑色発光層４１０に達し、それにより他の発光層も同様に提供することができる（ホール輸送１ｂ）。
【００７５】
第二の緑色発光層４１０は、電子伝導性マトリックス材料４１１とホール伝導性マトリックス材料４１２に埋包された緑色発光材料を有する。これにより、単に僅かな濃度の緑色発光材料だけが必要であるので、例えば三重項−消滅の形のようなクエンチングが減少する。ホール輸送１ｂは、第二の緑色発光層４１０により青みがかった第一の発光層４００を保証する。２つのマトリックス材料を使用する際には、両方のマトリックス材料のＨＯＭＯ値とＬＵＭＯ値の状態が互いに合うように注意しなくてはならない。従って、電子伝導性マトリックス材料のＬＵＭＯはホール伝導性マトリックス材料のＬＵＭＯよりも低く、かつ電子伝導性マトリックス材料のＨＯＭＯはホール伝導性マトリックス材料のＨＯＭＯよりも低くなくてはならない。更に、使用されるマトリックス材料の三重項状態Ｔ１は、使用される発光材料の三重項状態Ｔ１よりもエネルギー的に高くなるように注意しなくてはならない。さもなければ、マトリックス材料のＴ１レベルへの電子輸送に引き続きエキシトンの放射性崩壊が行われなくなる。
【００７６】
装置内ではホール輸送１ｂが第二の緑色発光層４１０のホール伝導性マトリクス材料４１２のＨＯＭＯにより行われるので、緑色発光材料の濃度は１〜１０％の濃度まで減少させることができる。僅かな濃度の緑色発光材料は単にホールトラップとして作用するので、その最大の量子効率が発揮され、かつ極めて僅かにしかホール輸送に寄与しない。増大した効率により第二の緑色発光層４１０の層厚を少なくすることができる。これは少ない動作電圧を生じる。更に、改善された電荷担体輸送は第二の緑色発光層４１０上で僅かな電位減少を生じる。ホール伝導性マトリックス材料と電子伝導性マトリックス材料４１１、４１２の有利な混合比により、ホール輸送１ｂと電子輸送１ａは、層の順番で制御することができ、かつこれにより発光色が調節される。
【００７７】
ホール伝導性マトリックス材料４１２の割合を有利に高くすると、青色の割合のために装置の全体の発光スペクトルはシフトする。反対に、電子伝導性マトリックス材料４１１の割合を高くすると、赤色と緑色のためにスペクトルはシフトする。例えば、ホール伝導性マトリックス材料４１２が３０％、電子伝導性マトリックス材料４１１が６０％、緑色発光材料１０％の割合がウォームホワイトには適切である（１９３１年のＣＩＥ−ダイアグラムで０.４／０.４）。ホール伝導性マトリックス材料４１２の濃度を高く、例えば、ホール伝導性マトリックス材料４１２が４５％、電子伝導性マトリックス材料４１１が４５％、及び緑色エミッター１０％の割合も、スペクトルの青色割合を高め、それによりクールホワイトを調節するために適切である（ＣＩＥ：０.３３／０.３３）。
【００７８】
第三の赤色発光層４２０でホール輸送マトリックス材料４２１を使用することにより、注入された電子は第二の緑色発光層４１０内の境界面に閉じ込められる。この境界面では大多数のエキシトンが形成される。これにより、第三の赤色発光層４２０は赤色発光の強さに何の影響も与えないので、エキシトンの再結合は専ら第二の緑色発光層４１０の境界面のみで行われていることが分かる。
【００７９】
この境界面で励起された状態（エキシトン）の高濃度により、三重項−三重項−消滅のような消光プロセスやエキシトン−ポーラロンクエンチングを生じる。
【００８０】
この損失メカニズムを回避し、ひいては層の順番の特徴を改善するために、第三の赤色発光層４２０中に２つのマトリックス材料から成る混合物を挿入する。電子伝導性マトリックスを赤色発光層に挿入することにより、再結合の範囲を広げることができる。この場合に、他の色はマイナスに影響せず、単に赤色発光が強まる。従って、装置の全体の効率は高まる。これは、例えば図４に示されている。ここでは、放射線放出装置の発光スペクトルは、第三の赤色発光層４２０内で２つのマトリックス材料から成る混合マトリックスで示されている。強さＩは、波長λ（ｎｍ）に対してプロットしてある。４つの装置からの発光を測定し、その際に赤色発光層は、それぞれマトリックス材料の様々な混合比を有している。スペクトル４０５は、赤色発光層内にホール伝導性マトリックス材料４５％と電子伝導性マトリックス材料４５％のマトリックス材料の混合比を有する装置の発光を示している。スペクトル４０６は、赤色発光層内にホール伝導性マトリックス材料５５％と電子伝導性マトリックス材料３５％の混合比を有する発光を示している。スペクトル４０７と４０８は、赤色発光層内にホール伝導性マトリックス材料６５％：電子伝導性マトリックス材料２５％（スペクトル４０７）もしくはホール伝導性マトリックス材料７５％と電子伝導性マトリックス材料１５％（スペクトル４０８）のマトリックス材料の混合比を有する装置の発光を示している。高い割合の電子伝導性マトリックス材料を用いると、赤色領域（約６００ｎｍで）の発光が高まるのに対して、緑色領域（約５２０ｎｍで）の発光と青色領域（約４５０ｎｍで）の発光は殆ど一定のままであることが分かる。従って、マトリックス材料の混合比のバリエーションにより、その他の色にマイナスの影響を与えること無く赤色発光の強さを変えることができる。
【００８１】
第一の青色発光層４００と、第二の緑色発光層４１０の間に電荷輸送層が存在しない放射線放出装置が存在する場合には、緑色リン光発光層は直接に青色蛍光発光層に隣接する。青色蛍光発光材料又は青色エミッター用のマトリックス材料の三重項エネルギーが緑色リン光発光材料の三重項エネルギーを下回る場合には、フェルスター移動により緑色から青色にエキシトンの移動が行われる。青色蛍光発光材料又はこのためのマトリックス材料は、単に一重項−エキシトンだけを放射性崩壊するので、緑色から青色に移動する三重項エキシトンは失われる。それというのも、これは放射性再結合しないからである。このような場合にその移動を阻止するために、第一の電荷輸送層５００である中間層は、緑色リン光発光層と青色蛍光発光層の間に特定の厚さで挿入される。この場合に、前記の電荷輸送層の三重項−エネルギーは、緑色リン光エミッターの三重項−エネルギーよりも常に高くあるべきである。１種類だけのマトリックス材料を有する電荷輸送層を挿入することにより、この輸送が妨げられ、層の順番の電荷担体のバランスが完全に変えられる。例えば、電子輸送性の電荷輸送層を挿入する場合には、主に赤色と緑色の発光が得られる。それというのも、第二の緑色発光層４１０内に多くのホールが閉じ込められる、これにより第一の青色発光層４００内に僅かなホールしか達しないからである。
【００８２】
これは例えば図５に示されていて、そこでは電荷輸送層なしＢ0の装置の発光スペクトルと、５ｎｍの厚さＢ5と１０ｎｍの厚さＢ10の青色と緑色発光層の間に電荷輸送層を有する装置の発光スペクトルが示されている。この場合に、基準化されたラジアンスＲnはＷ/（ｓｒｍ2ｎｍ）で波長λ（ｎｍ）に対してプロットされている。電荷輸送層なしの装置は、青色発光（約４５０ｎｍ）、緑色発光（約５２０ｎｍ）及び赤色発光（約６００ｎｍ）でピーク最大を有する白色発光を示す。スペクトルＢ5とＢ10は、単に赤色と緑色放射線が存在し、青色発光が消えている発光を示している。この場合に、青色発光層と緑色発光層の間の電荷輸送層の厚さがどの程度であるのかは問題ではない。なぜならば、スペクトルＢ5とＢ10は極めて似た分布を有するからである。しかし一般に、青色発光層と緑色発光層の間の電荷輸送層は、少なくとも５ｎｍの厚さを有するべきである。青色発光層と緑色発光層の間に１つだけのホール伝導性電荷輸送層を挿入する場合には、主に青色発光が得られる。それというのも、多くの電子が青色発光層内に閉じ込められ、これにより僅かな電子しか赤色と緑色発光層内に達しないからである（ここでは表示されていない）。
【００８３】
層の順番で発光の改善を達成し、かつホール輸送と電子輸送を妨げないようにするために、第一の電荷輸送層５００を第二の緑色リン光発光層と、マトリックス材料の混合物を有する第一の青色蛍光発光層の間に挿入してもよい。電荷輸送層は、ホール伝導性マトリックス材料と電子伝導性マトリックス材料から成る。ここで、更に電子伝導性マトリックス材料のＬＵＭＯは、電子伝導性マトリックス材料のＬＵＭＯよりも低く、かつ電子伝導性マトリックス材料のＨＯＭＯはホール伝導性マトリックス材料のＨＯＭＯよりも低くあるべきである。この電荷輸送層は、２つのタイプの電荷担体を輸送できるが、緑色の三重項エキシトンの青色発光層上への輸送は妨げられる。従って、装置の全体の効率は高まる。この場合に、電荷輸送層の最適な厚さは決定的である。厚さが薄すぎる場合には、輸送は十分に阻止されず、かつ厚さが厚すぎる場合には更に多くの電圧が低下する。ホール伝導性と電子伝導性マトリックス材料の混合比により、装置内のホール輸送と電子輸送を調整することができ、かつこれにより全体の発光色が調節される。適切な材料の組合せは、緑色の発光材料のＴ１−レベルを上回るＴ１レベルを有するので、第一の電荷輸送層５００への三重項−エキシトンの流出が妨げられる。ホール伝導性マトリックスの割合が高まると、青色の割合のためスペクトルはシフトする。反対に、電子伝導性マトリックス材料の割合を高めると赤色と緑色のためスペクトルはシフトする。
【００８４】
図６ａと６ｂには、２つの発光スペクトル（波長λ（ｎｍ）に対する強さＩ）が示されている。スペクトルは青色蛍光発光層と緑色リン光発光層の間に電荷輸送層を有する装置から測定したものである。その際、電荷輸送層は様々な混合比のマトリックス材料を含有している。図６ａ中のスペクトルＢoは、第一の青色発光層４００と第二の緑色発光層４１０の間に電荷輸送層５００が無い装置のものを示し、スペクトルＢ1は、２つのマトリックス材料を５０：５０の割合で２つの発光層の間に電荷輸送層５００を有する装置のもの示している。電荷輸送層の挿入は、発光スペクトルＢ1内で特に赤色と緑色の領域で最大値の突出を生じるのに対して（ピークは５００〜７００ｎｍの間）、青色領域（約４５０ｎｍ）では、電荷輸送層の無い装置のスペクトルＢoに対するスペクトルＢ1に相違がないことが見て取れる。
【００８５】
図６ｂ中の発光スペクトルＢ2は、ホール輸送マトリックス材料：電子輸送マトリックス材料の比が７０：３０である電荷輸送層を有する装置の発光を示している。装置Ｂ1の発光に比べて、青色領域（約４５０ｎｍで）内でピークが高まったのに対して、赤色と緑色発光（５００〜７００ｎｍの範囲）では強さが落ちていることが分かる。従って、電荷輸送層内のマトリックス材料の混合比のバリエーションにより、全体の発光色は目的を絞って調節できることが示された。
【００８６】
もう１つの改善は、第二の緑色発光層４１０と第三の赤色発光層４２０の間に、２つのマトリックス材料を有する第二の電荷輸送層５１０の挿入により達成することができる。これにより、緑色から赤色エミッターへのエキシトンの輸送が妨げられる。緑色エミッターの発光効率が高まると同時に、赤色発光の強さは容易に下がるが、このことは赤色発光層内で混合マトリックスを使用することで良好に補償できる。電荷輸送材料の同時二極性特性は、全ての層を通して２つの電荷担体タイプの一貫した電荷担体輸送に新たに用意される。エネルギーを（熱の形で）放出しながら、高エネルギーの緑色エキシトンは低エネルギーの赤色のエキシトンに移動されないので、装置の全体の効率は高まる。部材の全体の効率は、このような第二の電荷輸送層５１０により、電荷輸送層の無い装置に対して２０％だけ高まり、緑色発光の割合は４０％上がるのに対して、赤色発光は１０％下がる。２つのマトリックス材料を有する第二の電荷輸送層５１０の更なる利点は、個々の発光層に関してラジアンスは順方向で互いに独立していて、かつ装置の発光色に強い影響を与えること無く最適化できる可能性にある。それというのも、電荷輸送層５００、５１０の層厚により、発光層４００、４１０及び４２０から第一の反射電極１００までの距離を調節することができるからである。
【００８７】
図７には、第二の緑色発光層４１０と第一の青色発光層４００の間に、２つのマトリックス材料を有する第一の電荷輸送層５００、ならびに同様に２つのマトリックス材料を有する緑色発光層を有する装置の発光スペクトル（波長λ（ｎｍ）に対するラジアンスＲ（Ｗ/ｓｒｍ2ｎｍ）のプロット）が示されている。装置は、種々の光度で運転され、スペクトルは、Ｅ2000（２０００Ｃｄ/ｍ2で運転）、Ｅ1000（１０００Ｃｄ/ｍ2で運転）、Ｅ500（５００Ｃｄ/ｍ2で運転）と記載されている。光度が高くなると、カラーシフトが赤色（約６００ｎｍで高くなるピーク最大）の方向で生じることが分かる。しかし、このことは色温度の変化を生じるにすぎず、全体の発光色の印象は白いままである。
【００８８】
図８には、遮断方向に４Ｖの電圧をかけた装置の撮影図が示されている。図８ａには、ドーピングされた輸送層２１０を有する装置が記載されている。この場合に、その厚さが２０ｎｍであるホール輸送層が示されている。図８ｂでは、ホール輸送層の厚さは４０ｎｍである。左の図の白い斑点は、電圧をかけた際にショートＤが生じ、その結果装置の機能が止まったことを示している。図８ｂから分かるように層厚を高めると、ホール輸送層の下に存在するアノード上に場合によって凸凹がオーバーモールドされ、放射線放出装置の機能が保持されたままであることが分かる。
【００８９】
図９ａと９ｂには、ドーピングした輸送層の層厚に依存した装置のラジアンスと発光色のシミュレーションデーターが示されている。この実施例では、ホール輸送層の層厚を変えている。図９ａには、ホール輸送層上に設置された１１５ｎｍ厚のＩＴＯ−アノードを有する装置が記載されていて、図９ｂには、ホール輸送層上に設置された１６０ｎｍ厚のＩＴＯ−アノードを有する装置が記載されている。スペクトルi）では、層厚ｄ（ｎｍ）に対するラジアンスＲ（Ｗ/ｓｒｍ2ｎｍ）がプロットされている。シミュレートしたラジアンスＦgは、平行と垂直の電場から構成され、これは全体の発光に相応する。同じことは、シミュレートしたラジアンスＦsが、ｓ−分極した電場の部分を含む１つの方向だけを有することに言える。スペクトルii）中、１９３１年のＣＩＥ−ダイアグラムのｘ値とｙ値であるＣＩＥxとＣＩＥyは、層厚ｄ（ｎｍ）に対してプロットしたものである。２つのスペクトルi）とii）は、それぞれ２０ｎｍの参照層厚ｄaならびに最適化された層厚ｄnとｄn1を示している。
【００９０】
図９ａには、最適化された２２２ｎｍの層厚ｄnを算出したシミュレーションが示されている。この層厚ではシミュレートしたラジアンスＦsもしくはＦgに最大値が存在するのに対して、量子効率は厚くなった層厚により５％だけ下がる。同時に、ＣＩＥxとＣＩＥy値は、層厚を変えることにより＋０．０２もしくは−０．０３だけシフトする。従って、ホール輸送層の層厚を高め、放射線放出装置の効率もしくは色位置を実質的に変えることなく電極上の凹凸を変形することができる。
【００９１】
図９ｂには、図９ａと同じく、シミュレートした最大のラジアンスＦsもしくはＦgで１８９ｎｍもしくは３８２ｎｍの２つの最適化された層厚ｄnとｄn1が示されている。量子効率は、層厚を２０ｎｍから１８９ｎｍに変える場合には１％だけ下がり、かつ層厚を２０ｎｍから３８４ｎｍに変える場合には３％だけ下がっている。ＣＩＥx値は、同時に＋０．００３もしくは０．０１だけ、かつＣＩＥy値は−０．０３もしくは＋０．０２だけ変化している。
【００９２】
図９ａと９ｂに示されたシミュレーションは、電極と輸送層から成る全体の厚さが量子効率と全体の発光の色位置に関与していることを示している。
【００９３】
図と実施例に示されている実施態様は、任意に変更できる。更に、本発明はこれらの実施例に限定されるのではなく、本明細書に引用されていない態様も可能であることを考慮すべきである。
【符号の説明】
【００９４】
図１中、 １００ 第一の電極、 １１０ 第二の電極、 ２００ ドーピングされた第一の輸送層、 ２１０ 第二の輸送層、 ３００ 第一の遮断層、 ３１０ 第二の遮断層、 ４００ 第一の青色発光層、 ４１０ 第二の緑色発光層、 ４２０ 第三の赤色発光層、 ５００ 第一の電荷輸送層、 ５１０ 第二の電荷輸送層、 ｄ 層厚、
図２中、 Ａ１ エージング前の発光スペクトル、 Ａ２ エージング後の発光スペクトル、
図３中、 １ａ 電子輸送、 １ｂ ホール輸送、 ２００ ドーピングされた第一の輸送層、 ２１０ ホール輸送層、 ４００ 第一の青色発光層、 ４０１ 青色発光の電子伝導性マトリックス材料、 ４１０ 第二の緑色発光層、 ４１１ 電子伝導性マトリックス材料、 ４１２ ホール伝導性マトリックス材料、 ４２０ 第三の赤色発光層、 ４２１ ホール伝導性マトリックス材料、
図４中、 ４０５，４０６，４０７，４０８ スペクトル、
図５中、 Ｂ0 電荷輸送層なしの装置の発光スペクトル、 Ｂ5 厚さ５ｎｍの発光層を有する装置の発光スペクトル、 Ｂ10 厚さ１０ｎｍの発光層を有する装置の発光スペクトル、
図６中、 Ｂo 電荷輸送層の無い装置のスペクトル、 Ｂ1 ホール輸送マトリックス材料：電子輸送マトリックス材料の比が５０：５０である電荷輸送層５００を有する装置のスペクトル、 Ｂ2 ホール輸送マトリックス材料：電子輸送マトリックス材料の比が７０：３０である電荷輸送層５００を有する装置のスペクトル、
図７中、 Ｅ2000 ２０００Ｃｄ/ｍ2で運転したスペクトル、 Ｅ1000 １０００Ｃｄ/ｍ2で運転したスペクトル、 Ｅ500 ５００Ｃｄ/ｍ2で運転したスペクトル、
図８中、 Ｄ ショート、
図９中、 ｄa 参照層厚、 ｄn，ｄn1 最適化された層厚、 Ｆs，Ｆg シミュレートした最大のラジアンス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の
− 運転中に第一の電荷の電荷担体を放出する第一の電極（１００）と、
− 第一の発光材料を有し、かつ第一の電極（１００）上に設置されている第一の発光層（４００）と、
− 第二の発光材料を有し、かつ第一の発光層（４００）上に設置されている第二の発光層（４１０）と、
− 運転中に第二の電荷の電荷担体を放出し、かつ第二の発光層（４１０）上に設置されている第二の電極（１１０）と
を含む放射線放出装置であって、
− 前記の第一及び／又は第二の発光材料はリン光性であり、かつ第一の発光材料は、第二の発光材料とは別の波長で放射線を放出する、放射線放出装置。
【請求項２】
第一の発光層（４００）と第二の発光層（４１０）の間には、第一の電荷輸送層（５００）が設置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第一の電荷輸送層（５００）は、第一と第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックス材料を有するマトリックスを含むか、又は第一の電荷の第一の電荷担体を輸送するマトリックス材料と、第二の電荷の第二の電荷担体を輸送するマトリックス材料の混合物が存在する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
第三の発光材料を有し、かつ第二の発光層（４１０）と第二の電極（１１０）の間に設置されている第三の発光層（４２０）が存在し、その際、前記の第三の発光材料は第一と第二の発光材料とは別の波長で放射線を放出する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
第三の発光層（４２０）は第二の電荷の電荷担体を輸送する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
第二の発光層（４１０）と第三の発光層（４２０）の間に設置されている第二の電荷輸送層（５１０）が存在する、請求項４又は５に記載の装置。
【請求項７】
第二の電荷輸送層（５１０）は、第一と第二の電荷輸送マトリックス材料の電荷担体もしくは第一の電荷輸送マトリックス材料の第一の電荷担体及び第二の電荷輸送マトリックス材料の第二の電荷担体を有するマトリックスを含んでいる、請求項１から６までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
第一（４００）及び／又は第二（４１０）及び／又は第三の発光層（４２０）は、第一と第二の電荷輸送マトリックス材料の電荷担体又は第一の電荷輸送マトリックス材料の第一の電荷担体及び第二の電荷輸送マトリックス材料の第二の電荷担体を有するマトリックスを含んでいる、請求項４から７までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
第一の電極（１００）は、第一及び／又は第二の発光材料から発光される放射線に反射性である、請求項１から８までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
第一の電極（１００）は、第一及び／又は第二の発光材料及び／又は第三の発光材料から発光される放射線に反射性である、請求項４に記載の装置。
【請求項１１】
発光層（４００、４１０，４２０）から反射電極までの距離が増えるに従って、それぞれの発光材料は、より長い波長で放射線を放出する、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
第二の電極（１１０）は、第一及び／又は第二の発光材料から発光される放射線に対して透過性である、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
第二の電極（１１０）は、第一及び／又は第二の発光材料及び／又は第三の発光材料から発光される放射線に対して透過性である、請求項４に記載の装置。
【請求項１４】
発光層（４００、４１０，４２０）の方向を向いた第一の電極（１００）及び／又は第二の電極（１１０）の表面は一定の高さを有する凹凸を有する、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
第一の電極（１００）及び／又は第二の電極（１１０）に境界を成す層は、凹凸の高さよりも大きな層厚を有する、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１】
以下の
− 運転中に第一の電荷の電荷担体を放出する第一の電極（１００）と、
− 第一の発光材料を有し、かつ第一の電極（１００）上に設置されている第一の発光層（４００）と、
− 第二の発光材料を有し、かつ第一の発光層（４００）上に設置されている第二の発光層（４１０）と、
− 運転中に第二の電荷の電荷担体を放出し、かつ第二の発光層（４１０）上に設置されている第二の電極（１１０）と
を含む放射線放出装置であって、
− 前記の第一及び／又は第二の発光材料はリン光性であり、かつ第一の発光材料は、第二の発光材料とは別の波長で放射線を放出する、放射線放出装置。
【請求項２】
第一の発光層（４００）と第二の発光層（４１０）の間には、第一の電荷輸送層（５００）が設置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第一の電荷輸送層（５００）は、第一と第二の電荷の電荷担体を輸送するマトリックス材料を有するマトリックスを含むか、又は第一の電荷の第一の電荷担体を輸送するマトリックス材料と、第二の電荷の第二の電荷担体を輸送するマトリックス材料の混合物が存在する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
第三の発光材料を有し、かつ第二の発光層（４１０）と第二の電極（１１０）の間に設置されている第三の発光層（４２０）が存在し、その際、前記の第三の発光材料は第一と第二の発光材料とは別の波長で放射線を放出する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
第三の発光層（４２０）は第二の電荷の電荷担体を輸送する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
第二の発光層（４１０）と第三の発光層（４２０）の間に設置されている第二の電荷輸送層（５１０）が存在する、請求項４又は５に記載の装置。
【請求項７】
第二の電荷輸送層（５１０）は、第一と第二の電荷輸送マトリックス材料の電荷担体もしくは第一の電荷輸送マトリックス材料の第一の電荷担体及び第二の電荷輸送マトリックス材料の第二の電荷担体を有するマトリックスを含んでいる、請求項１から６までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
第一（４００）及び／又は第二（４１０）及び／又は第三の発光層（４２０）は、第一と第二の電荷輸送マトリックス材料の電荷担体又は第一の電荷輸送マトリックス材料の第一の電荷担体及び第二の電荷輸送マトリックス材料の第二の電荷担体を有するマトリックスを含んでいる、請求項４から７までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
第一の電極（１００）は、第一及び／又は第二の発光材料から発光される放射線に反射性である、請求項１から８までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
第一の電極（１００）は、第一及び／又は第二の発光材料及び／又は第三の発光材料から発光される放射線に反射性である、請求項４に記載の装置。
【請求項１１】
発光層（４００、４１０，４２０）から反射電極までの距離が増えるに従って、それぞれの発光材料は、より長い波長で放射線を放出する、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
第二の電極（１１０）は、第一及び／又は第二の発光材料から発光される放射線に対して透過性である、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
第二の電極（１１０）は、第一及び／又は第二の発光材料及び／又は第三の発光材料から発光される放射線に対して透過性である、請求項４に記載の装置。
【請求項１４】
発光層（４００、４１０，４２０）の方向を向いた第一の電極（１００）及び／又は第二の電極（１１０）の表面は一定の高さを有する凹凸を有する、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
第一の電極（１００）及び／又は第二の電極（１１０）に境界を成す層は、凹凸の高さよりも大きな層厚を有する、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の装置。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【公表番号】特表２０１０−５４１１４４（Ｐ２０１０−５４１１４４Ａ）
【公表日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２６２９４（Ｐ２０１０−５２６２９４）
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６２８６４
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０４０４０１
【国際公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（５９９１３３７１６）オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (586)
【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｌｅｉｂｎｉｚｓｔｒａｓｓｅ ４， Ｄ−９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６２８６４
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０４０４０１
【国際公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（５９９１３３７１６）オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (586)
【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｌｅｉｂｎｉｚｓｔｒａｓｓｅ ４， Ｄ−９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]