非正孔阻止バッファ層を有するＯＬＥＤ
有機電場発光デバイスは、アノードと、アノードの上に配置された正孔輸送層と、正孔輸送層の上に配置され、正孔−電子の再結合に応答して青色光を発生する発光層であって、少なくとも１つのホスト材料と少なくとも１つのドーパント材料とを含む発光層と、発光層に接触して形成された非正孔阻止バッファ層であって、実質上発光層中のホスト材料の１つと同じイオン化電位と同じ電子親和力とを有する非正孔阻止バッファ層と、非正孔阻止バッファ層の上に配置された電子輸送層と、電子輸送層の上に配置されたカソードとを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電場発光（ＥＬ）デバイスの性能の改善に関する。特に、本発明は青色ＥＬデバイスの性能の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電場発光（ＥＬ）デバイスまたは有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）は、印加された電位に応答して光を放射する電子デバイスである。ＯＬＥＤの構造は、順に、アノードと、有機ＥＬ媒体と、カソードとを備える。アノードとカソードとの間に配置された有機ＥＬ媒体は一般に、有機正孔輸送層（ＨＴＬ）と有機電子輸送層（ＥＴＬ）とから構成される。正孔と電子は再結合し、ＨＴＬ／ＥＴＬの境界面の近くのＥＴＬ中で光を放射する。タン（Ｔａｎｇ）他は、「有機電場発光ダイオード（“Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅｓ”）」、応用物理通信（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、５１、９１３（１９８７）及び同じ譲受人に譲受された米国特許第４，７６９，２９２号で、こうした層構造を使用した効率の高いＯＬＥＤを実証した。それ以来、代替層構造を有する非常に多くのＯＬＥＤが開示されている。例えば、安達他、「３層構造を備えた有機膜における電場発光（“Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ Ｔｈｒｅｅ−Ｌａｙｅｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”）」、日本応用物理学会紀要（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、２７、Ｌ２６９（１９８８）、及びタン（Ｔａｎｇ）他、「ドープ有機薄膜の電場発光（“Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｏｆ Ｄｏｐｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ”）」、応用物理紀要（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、６５、３６１０（１９８９）によって開示されたもののような、ＨＴＬとＥＴＬとの間の有機発光層（ＬＥＬ）を含む３層ＯＬＥＤが存在する。ＬＥＬは一般に、ゲスト材料でドープしたホスト材料からなる。こうした３層構造をＨＴＬ／ＬＥＬ／ＥＴＬとして示す。さらに、デバイス中に正孔注入層（ＨＩＬ）、及び／または電子注入層（ＥＩＬ）、及び／または電子阻止層（ＥＢＬ）、及び／または正孔阻止層（ＨＢＬ）といった追加の機能層を含む他の多層ＯＬＥＤが存在する。同時に、多くの様々な種類のＥＬ材料も合成され、ＯＬＥＤで使用されている。こうした新しい構造及び新しい材料によって、デバイスの性能はさらに改善した。
【０００３】
フルカラーＯＬＥＤディスプレイでは、少なくとも三原色の放射、すなわち赤色、緑色、及び青色の放射が存在する。現在、赤色及び緑色のＯＬＥＤは青色ＯＬＥＤより良好な性能を有する。青色ＯＬＥＤにおいて高い発光効率と良好な動作寿命の両方を達成するのは困難である。従って、青色ＯＬＥＤの性能が改善されればフルカラーＯＬＥＤディスプレイの応用分野に大きな影響を与えるだろう。材料の選択、デバイス構造の修正等を通じて青色ＯＬＥＤの性能を改善するいくつかの方法が存在する。例えば、シ（Ｓｈｉ）他、「安定な青色放射有機電場発光デバイスのためのアントラセン誘導体（“Ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ｆｏｒ Ｓｔａｂｌｅ Ｂｌｕｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ”）、応用物理通信（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、８０、３２０１（２００２）、及び細川他、米国特許出願公開第２００３／００７７４８０Ａ１号はどちらも、適切な材料を選択することによって青色放射の安定動作を達成した。青色ＯＬＥＤを改善する他の新しい方法が現在必要とされている。
【０００４】
ＴＢＡＤＮ：ＴＢＰとして示す、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（ＴＢＰ）でドープした２−（１，１−ジメチルエチル）−９，１０−ｂｉｓ（２−ナフタレニル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）をＬＥＬとして使用するもののような従来の青色ＯＬＥＤを図１Ａに示すが、そこでは、ＯＬＥＤ１００は、アノード１２０、ＨＴＬ１３２、ＬＥＬ１３４、ＥＴＬ１３８、及びカソード１４０を含む。このデバイスは、導電体１６０を通じて外部で電源１５０に接続される。図１Ｂは、（フラットバンド条件で）図１ＡのＯＬＥＤ１００の対応するエネルギーバンド図を示す。ＬＥＬ１３４中の点線は、ドーパント材料の電子エネルギーレベルである。図１Ｂでは、ＥＴＬ１３８のイオン化電位（Ｉｐ（ＥＴＬ））はＬＥＬ１３４のイオン化電位（Ｉｐ（ＬＥＬ））と等しいかそれより低く、ＥＴＬ１３８の電子エネルギーバンドギャップ（Ｅｇ（ＥＴＬ））は、ＬＥＬ１３４中の放射性ドーパント材料の電子エネルギーバンドギャップ（Ｅｇ（ｄｏｐａｎｔ））より狭い。これはトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ）をＥＴＬ１３８として使用する場合である。この場合、Ｅｇ（ＥＴＬ）はＥｇ（ｄｏｐａｎｔ）より狭いので、ＬＥＬ１３４中で形成された励起子の一部がＥＴＬ１３８中に拡散してＥＴＬ１３８から緑色の放射を生じ、デバイスからの色放射が不純になることがある。さらに、ＬＥＬ／ＥＴＬの境界面ではＥＴＬ１３８に移動する正孔を妨げるエネルギー障壁は存在しないので、ＬＥＬ１３４における正孔−電子の再結合率は比較的低く、そのため発光効率は低くなる。
【０００５】
上記の電子エネルギーバンドギャップ（Ｅｇ）は、膜のイオン化電位（Ｉｐ）と電子親和力（Ｅａ）との間のエネルギー差、または膜の最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）と最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）との間のエネルギー差である。実際には、膜の光エネルギーバンドギャップを使用して有機薄膜のＥｇを採用してもよく、有機膜のＩｐからＥｇを減算することによって膜のＥａを計算してもよい。有機薄膜のＩｐは紫外光電子分光法を使用して測定してもよく、有機膜のＥｇは紫外可視吸収分光計を使用して測定してもよい。
【０００６】
図１Ｃは、図１ＡのＯＬＥＤの別の対応するエネルギーバンド図を示すが、そこではＥＴＬ１３８のＩｐ（ＥＴＬ）はＩｐ（ＬＥＬ）より大きく、Ｅｇ（ＥＴＬ）はＥｇ（ｄｏｐａｎｔ）と等しいかまたはそれより広い。これは、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）または２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）といった広バンドギャップ材料をＥＴＬ１３８として使用する場合である。この場合、純粋な青色放射が達成されることがある。しかし、ＬＥＬ／ＥＴＬの境界面のエネルギー障壁はＥＴＬ１３８に移動する正孔を妨げることができるが、この境界面に蓄積した正孔と電子は動作寿命を短縮することが判明した。純粋な青色放射を得るため、東口（Ｔｏｇｕｃｈｉ）他は、米国特許第６，５６５，９９３Ｂ２号で、ＬＥＬとＥＴＬとの間に中間層、ＩＭＬを挿入し、Ｉｐ（ＬＥＬ）＜Ｉｐ（ＩＭＬ）＜Ｉｐ（ＥＴＬ）の関係を満たしている。この特許では寿命データは実証されていないが、ＬＥＬ／ＩＭＬの境界面に存在するエネルギー障壁は寿命を減らすことになると考えられる。
【０００７】
場合によっては、例えば、藤田（Ｆｕｊｉｔａ）他が米国特許第６，５６６，８０７Ｂ１号で開示したように、イオン化電位（Ｉｐ（ＨＢＬ））がＩｐ（ＬＥＬ）より大きくかつ電子エネルギーバンドギャップ（Ｅｇ（ＨＢＬ））がＥｇ（ｄｏｐａｎｔ）より大きいＨＢＬをＬＥＬとＥＴＬとの間に挿入し、正孔がＥＴＬに逃げるのを防止して正孔−電子の再結合率を向上してもよい（Ｉｐ（ＨＢＬ）＝Ｉｐ（ＬＥＬ）ならば、顕著な正孔阻止作用が起こる見込みはない）。こうしたデバイス構造を図２Ａに示すが、そこではＯＬＥＤ２００は、図１ＡのＯＬＥＤ１００より１つ多い層、すなわちＨＢＬ２３６を有する。図２Ｂに示すエネルギーバンド図によれば、正孔はＬＥＬ／ＨＢＬの境界面に蓄積して発光効率を向上することがある。この場合、Ｉｐ（ＥＴＬ）がＩｐ（ＬＥＬ）より小さいか、等しいか、または大きいかにかかわらず、ＬＥＬ中で形成されＨＢＬ中に拡散する励起子がＨＢＬ中で不純な色放射を発生することはない。しかし、図１Ｃのエネルギーバンド図を有するＯＬＥＤ１００と同様、正孔阻止層を有する青色ＯＬＥＤはやはり動作寿命が短くなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、青色ＯＬＥＤの性能を改善することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、フルカラーＯＬＥＤディスプレイの総合性能を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの目的は、有機電場発光デバイスであって、
ａ）アノードと、
ｂ）アノードの上に配置された正孔輸送層と、
ｃ）正孔輸送層の上に配置され、正孔−電子の再結合に応答して青色光を発生する発光層であって、少なくとも１つのホスト材料と少なくとも１つのドーパント材料とを含む発光層と、
ｄ）発光層に接触して形成された非正孔阻止バッファ層であって、実質上発光層中のホスト材料の１つと同じイオン化電位と同じ電子親和力とを有する非正孔阻止バッファ層と、
ｅ）非正孔阻止バッファ層の上に配置された電子輸送層と、
ｆ）電子輸送層の上に配置されたカソードとを備える有機電場発光デバイスによって達成される。
【００１１】
本発明は非正孔阻止バッファ層（ＮＨＢＬ）を利用し、非正孔阻止バッファ層は実質上、発光層中のホスト材料の１つと同じイオン化電位と同じ電子親和力とを有する。この配置によって、青色ＯＬＥＤは、安定動作を損なうことなく、従来の青色ＯＬＥＤと比較して、低い動作電圧、高い発光効率、及び改善された色度を有することができる。
【００１２】
層の厚さといったデバイスの特徴的な寸法はマイクロメータ未満のものが多いため、図１Ａ〜図３Ｃの図面の縮尺は寸法精度より視覚化の容易さを考慮したものになっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
上記のように、代替層構造を備えた当業技術分野で周知の非常に多くのＯＬＥＤが存在する。本発明は、カソード側でＬＥＬに接触するバッファ層として非正孔阻止層（ＮＨＢＬ）３３６を含む任意の青色ＯＬＥＤに適用可能である。図３Ａは、本発明に係るＯＬＥＤ３００を示す。ＯＬＥＤ３００はアノード１２０とカソード１４０とを有し、それらの少なくとも１つは透明である。アノードとカソードとの間には少なくともＨＴＬ１３２、ＬＥＬ１３４、ＮＨＢＬ３３６、及びＥＴＬ１３８が配置されている。このデバイスは導電体１６０を通じて外部で電圧／電流源１５０に接続される。
【００１４】
図１Ｂから、ＥＴＬ１３８がＬＥＬ１３４のドーパント材料より低い電子エネルギーバンドギャップを有するならば、ＯＬＥＤ３００の放射は純粋な青色になり得ないことが分かる。従って、ＥＴＬ１３８が放射に寄与しない純粋な青色放射を達成するためには、ＥＴＬの電子親和力（Ｅａ（ＥＴＬ））の絶対値はドーパント材料の電子親和力（Ｅａ（ドーパント））の絶対値より小さいべきであり、ＥＴＬのイオン化電位（Ｉｐ（ＥＴＬ））の絶対値はドーパント材料のイオン化電位（Ｉｐ（ドーパント））の絶対値より大きいべきである。また、図１Ｃに示すような広バンドギャップＥＴＬ１３８を有するか、または図２Ｂに示すようなＨＢＬ２３６を有するＯＬＥＤ３００は、ＬＥＬ／ＥＴＬまたはＬＥＬ／ＨＢＬの境界面で、正孔だけでなく電子に対してもエネルギー障壁を形成することが判明している。その結果、境界面は１つまたは２つの単層領域にかかる電界によって容易に損傷する。従って、動作寿命の悪化を防止するため、Ｅａ（ＨＢＬ）はＥａ（ホスト）と等しいかまたはそれより小さいべきであり、Ｉｐ（ＨＢＬ）はＩｐ（ＬＥＬ）と等しいかまたはそれより小さいべきである。
【００１５】
上記の要因を考慮して、本発明では、Ｅａ（ＮＨＢＬ）及びＩｐ（ＮＨＢＬ）が、１）Ｅａ（ＮＨＢＬ）≦Ｅａ（ホスト）及び２）Ｉｐ（ドーパント）＜Ｉｐ（ＮＨＢＬ）≦Ｉｐ（ホスト）という条件を満たすＮＨＢＬ３３６を使用する。しかし、Ｅａ（ＮＨＢＬ）が小さすぎるならば、ＮＨＢＬ／ＥＴＬの境界面で電子注入に対する大きな障壁を形成する。従って、Ｅａ（ＮＨＢＬ）はＥａ（ホスト）とほぼ等しいべきである。Ｉｐ（ドーパント）とＩｐ（ホスト）との間の差は普通小さいので、Ｉｐ（ＮＨＢＬ）はほぼＩｐ（ホスト）と等しくなることができる。ＬＥＬ中に１つより多いホスト材料が存在するならば、Ｅｇ（ＮＨＢＬ）がＬＥＬ１３４中の何れかのＥｇ（ドーパント）より大きい限り、Ｅａ（ＮＨＢＬ）は何れかのＥａ（ホスト）とほぼ等しくなることができ、Ｉｐ（ＮＨＢＬ）は何れかのＩｐ（ホスト）とほぼ等しくなることができる。
【００１６】
ＥＴＬ１３８のＩｐ（ＥＴＬ）がＩｐ（ＬＥＬ）と等しいかまたはそれより小さく、Ｅｇ（ＥＴＬ）がＬＥＬ１３４中のＥｇ（ドーパント）より狭い場合を図３Ｂに示す。ＬＥＬ１３４に接触するＮＨＢＬ３３６を蒸着する。図１Ｂ及び図１ＣのＥＴＬ１３８及び図２ＢのＨＢＬ２３６と異なって、図３ＢのこのＮＨＢＬ３３６は、ＬＥＬ１３４のホスト材料と本質的に同じＥａ及びＩｐを有する。ＮＨＢＬ３３６の電子エネルギーバンドギャップＥｇ（ＮＨＢＬ）は２．９ｅＶより大きい。このエネルギーバンド構造によってＥＴＬ１３８からの不要な放射を除去することができる。ＮＨＢＬ３３６の厚さが普通５ｎｍ未満である励起子拡散距離より大きければ、ＬＥＬ／ＮＨＢＬの境界面で形成された励起子はＥＴＬ１３８中に拡散することはできない。ＮＨＢＬ３３６中に低エネルギーバンドギャップ不純物が存在しないならば、ＮＨＢＬ３３６中に拡散する励起子は固有の光子を放出する。本発明では、ＮＨＢＬ３３６の厚さの範囲は５ｎｍ〜３０ｎｍ、好適には、５ｎｍ〜２０ｎｍである。その上、ＮＨＢＬ３３６はＬＥＬ／ＮＨＢＬの境界面で正孔及び電子を阻止しないので、ＬＥＬ／ＮＨＢＬの境界面の損傷を減らすことができる。Ｉｐ（ＥＴＬ）がＩｐ（ＬＥＬ）より大きくＥｇ（ＥＴＬ）がＥｇ（ドーパント）より広い場合を図３Ｃに示す。この場合、ＮＨＢＬ３３６の厚さが励起子拡散距離より小さい場合でも、純粋な色放射を達成することができ、ＬＥＬ／ＮＨＢＬの境界面での損傷も減らすことができる。
【００１７】
ＮＨＢＬ３３６で使用される材料は、上記のエネルギーバンド仕様に合致できる限り、電子輸送材料または正孔輸送材料でよい。好適には、ＮＨＢＬ３３６で使用される材料は、ＬＥＬ１３４で使用される同じホスト材料である。有用なＮＨＢＬ材料は、２−（１，１−ジメチルエチル）−９，１０−ビス（２−ナフタレニル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）、及び米国特許第５，９３５，７２１号に記載の誘導体といったアントラセンの誘導体、米国特許第５，１２１，０２９号に記載のジスチリルアリレン誘導体、例えば２，２’，２”−（１，３，５−フェニレン）トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンジミダゾール］といったベンザゾール誘導体、及び、例えばビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（Ｂ−Ａｌｑ）といった青色放射キレート化オキノイド化合物を含むが、これらに制限されない。
【００１８】
本発明の青色ＯＬＥＤは通常支持基板の上に提供され、そこではカソードまたはアノードの何れかが基板に接触してもよい。基板に接触する電極を従来ボトム電極と呼ぶ。従来、ボトム電極はアノードであるが、本発明はその構成に制限されない。基板は、光放射の目指す方向に応じて光透過性または不透明の何れかでよい。光透過特性は、基板を通じてＥＬ放射を見るため望ましい。透明なガラスまたはプラスチックは一般にこうした場合に利用する。トップ電極を通じてＥＬ放射を見る適用業務の場合、ボトム支持体の透過特性は重要でないので、光透過性、光吸収性または光反射性でよい。この場合使用する電極は、ガラス、プラスチック、半導体材料、シリコン、セラミックス、及び回路基板材料を含むが、これらに制限されない。もちろん、こうしたデバイス構成では、光透過性トップ電極を提供することが必要である。
【００１９】
ＥＬ放射をアノード１２０を通じて見る場合、アノードは対象放射に対して透明または実質上透明であるべきである。本発明で使用する一般的な透明アノード材料はインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）及びスズ酸化物であるが、アルミニウムまたはインジウムでドープした亜鉛酸化物、マグネシウム−インジウム酸化物、及びニッケル−タングステン酸化物を含むがこれらに制限されない他の金属酸化物も使用できる。こうした酸化物に加えて、窒化ガリウムのような金属窒化物、セレン化亜鉛のような金属セレン化物、及び硫化亜鉛のような金属硫化物をアノードとして使用してもよい。ＥＬ放射をカソード電極だけを通じて見る適用業務では、アノードの透過特性は重要でないので、透明、不透明または反射性であるかにかかわらず、任意の導電性材料を使用してよい。この適用業務のための導体の例は、金、イリジウム、モリブデン、パラジウム、及びプラチナを含むが、これらに制限されない。透過性または他の、通常のアノード材料は、４．０ｅＶより高いエネルギーで機能する用途を有する。望ましいアノード材料は一般に、気化、スパッタリング、化学蒸着、または電気化学手段といった何らかの適切な手段によって蒸着する。アノードは周知のフォトリソグラフィ処理を使用してパターン化してもよい。必要に応じて、他の層を蒸着する前にアノードを研磨し、表面粗度を減らして電気的短絡を最小化し反射率を向上してもよい。
【００２０】
必ずしも必要ではないが、アノード１２０に接触する正孔注入層（ＨＩＬ）を提供するのが有用であることが多い。ＨＩＬは、後続の有機層の膜形成特性を改善し、ＨＴＬへの正孔の注入を促進して、ＯＬＥＤの駆動電圧を下げることができる。ＨＩＬで使用する適切な材料は、米国特許第４，７２０，４３２号に記載のポルフィリン化合物、米国特許第６，２０８，０７５号に記載のプラズマ蒸着フルオロカーボンポリマー、及び、例えばｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４，４’、４”−トリス［（３−エチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアミン）のようないくつかの芳香族アミンを含むが、これらに制限されない。有機ＥＬデバイスにおいて有用であると伝えられる代替正孔注入材料は、第ＥＰ ０ ８９１ １２１ Ａ１号及び第ＥＰ １ ０２９ ９０９ Ａ１号に記載されている。
【００２１】
米国特許第６，４２３，４２９Ｂ２号に記載のように、ｐ型ドープ有機層もＨＩＬのため有用である。ｐ型ドープ有機層とは、層が導電性であり、電荷担体が主として正孔であることを意味する。ホスト材料からドーパント材料への電子移動の結果である電荷移動錯体の形成によって導電性が提供される。
【００２２】
ＯＬＥＤ中のＨＴＬ１３２は、芳香族第三級アミンのような少なくとも１つの正孔輸送化合物を含むが、ここで芳香族第三級アミンとは、少なくとも１つが芳香環の要素である炭素原子にだけ結合する少なくとも１つの三価窒素原子を含む化合物であると理解されている。１つの形態では、芳香族第三級アミンは、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、またはポリマーアリールアミンといったアリールアミンでもよい。モノマートリアリールアミンの例は、米国特許第３，１８０，７３０号で、クリュプフェル（Ｋｌｕｐｆｅｌ）他によって例示されている。１つかそれ以上のビニル基によって置換され、かつ／または少なくとも１つの活性水素を含む基を備える他の適切なトリアリールアミンは、米国特許３，５６７，４５０号及び第３，６５８，５２０号でブラントリー（Ｂｒａｎｔｌｙ）他によって開示されている。
【００２３】
芳香族第三級アミンのさらに好適な種類は、米国特許第４，７２０，４３２号及び第５，０６１，５６９号で開示されているような少なくとも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またはその混合物から形成してもよい。有用な芳香族第三級アミンの例は以下である。
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
４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クアドリフェニル
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
Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン
４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［４（ジ−ｐ−トリルアミノ）−スチリル］スチルベン
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
４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（２−ナフチル）アミノ］ビフェニル
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−アンスリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４”−ビス［Ｎ−（１−アンスリル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ｐ−テルフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−フェナンスリル）−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−コロレニル）−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
４，４’−ビス「Ｎ−フェニル−Ｎ−（２−ピレニル）アミノ］ビフェニル
２，６−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）アミン］フルオレン
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’，４”−トリス［（３−メチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアニン
【００２４】
有用な正孔輸送材料の別の種類は、第ＥＰ １ ００９ ０４１号に記載の多環式芳香族化合物を含む。オリゴマー材料を含む、２つより多いアミン基を有する第三級アミンを使用してもよい。さらに、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、及びＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとも呼ばれるポリ（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）のような共重合体といったポリマー正孔輸送材料を使用してもよい。
【００２５】
米国特許第４，７６９，２９２号及び第５，９３５，７２１号にさらに十分に記載されているように、有機ＥＬユニットの発光層（ＬＥＬ）は、この領域での電子−正孔の再結合の結果として電場発光が生じる発光または蛍光材料を含む。本発明では、ＬＥＬ１３４は、少なくとも１つのドーパント材料でドープした少なくとも１つのホスト材料を含み、光放射は主としてドーパントから生じ青色でもよい。ＬＥＬ中のホスト材料は、電子輸送材料、正孔輸送材料、または正孔−電子の再結合をサポートする別の材料または材料の組み合わせでもよい。ドーパントは普通高蛍光性染料から選択するが、例えば遷移金属複合体のような燐光材料も有用である。通常、ホスト材料中に０．０１〜１０質量％のドーパントをコーティングする。例えばポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ＰＰＶのようなポリフルオレン及びポリビニルアリーレンといったポリマー材料をホスト材料として使用してもよい。この場合、分子の小さいドーパントをポリマーのホスト中に分子分散してもよく、また少ない方の成分をホストのポリマー中に共重合することによってドーパントを追加してもよい。
【００２６】
ドーパントとして染料を選択するための重要な関係は電子エネルギーバンドギャップの比較である。ホストからドーパント分子への効率的なエネルギー移動のためには、必要な条件は、ドーパントのバンドギャップがホスト材料のバンドギャップより小さいことである。また、燐光発光体の場合、ホストのトリプレットエネルギーレベルがホストからドーパントへのエネルギー移動を可能にするよう十分に高いことも重要である。これは青色ＯＬＥＤであるので、ＬＥＬ１３４中のホスト材料及びドーパント材料の両方の電子エネルギーバンドギャップは２．９ｅＶより大きく、ＬＥＬ１３４からの放射波長は確実に４９０ｎｍより短い。ＬＥＬ１３４の厚さは広い範囲を有してよいが、好適には５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲である。
【００２７】
有用なホスト材料は、２−（１，１−ジメチルエチル）−９，１０−ビス（２−ナフタレニル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）、及び米国特許第５，９３５，７２１号に記載の誘導体といったアントラセンの誘導体、米国特許第５，１２１，０２９号に記載のジスチリルアリーレン誘導体、例えば２，２’，２”−（１，３，５−フェニレン）トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンジミダゾール］といったベンザゾール誘導体、及び、例えばビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（Ｂ−Ａｌｑ）といった青色放射キレート化オキノイド化合物を含むが、これらに制限されない。カルバゾール誘導体は燐光発光体のための特に有用なホストである。有用な蛍光ドーパントは、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、フルオレン誘導体、ビス（アジニル）アミンボロン化合物、ビス（アジニル）メタン化合物及びカルボスチリル化合物の誘導体を含むが、これらに制限されない。
【００２８】
本発明のＯＬＥＤ中の電子輸送層（ＥＴＬ）を形成する際使用する好適な薄膜形成材料は、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、オキシン自体のキレートを含む金属キレート化オキシノイド化合物である。こうした化合物は電子の注入及び輸送を助け、高いレベルの性能を示し、容易に蒸着して薄膜を形成する。オキノイド化合物の例は以下である。
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）］
【００２９】
他の電子輸送材料は、米国特許第４，３５６，４２９号に記載の様々なブタジエン誘導体、及び米国特許第４，５３９，５０７号に記載の様々な複素環式蛍光増白剤を含む。ベンザゾール、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、及び一部のシロール誘導体も有用な電子輸送材料である。
【００３０】
米国特許第６，０１３，３８４号に記載のように、ｎ型ドープ有機層もＥＴＬのため有用である。ｎ型ドープ有機層とは、層が導電性であり、電荷担体が主として電子であることを意味する。ドーパント材料からホスト材料への電子移動の結果である電荷移動錯体の形成によって導電性が提供される。
【００３１】
光放射をアノードを通じてだけ見る場合、本発明で使用するカソード１４０はほぼあらゆる導電性材料を含んでもよい。望ましい材料は下にある有機層との良好な接触を保証する良好な膜形成特性を有し、低電圧での電子の注入を促進し、良好な安定性を有する。有用なカソード材料は低仕事関数金属（＜４．０ｅＶ）または金属合金を含むことが多い。米国特許第４，８８５，２２１号に記載のように、１つの好適なカソード材料はＭｇ：Ａｇ合金から構成され、その際銀の割合は１〜２０％の範囲内である。カソード材料の別の適切な種類は、導電性金属の厚い層で上部を覆った有機層（例えば、ＥＴＬ）に接触する薄い無機ＥＩＬを含む二重層を含む。ここでは、無機ＥＩＬは好適には低仕事関数金属または金属塩を含むが、その場合、厚い方の覆いとなる層は低仕事関数を有する必要はない。１つのこうしたカソードは、米国特許５，６７７，５７２号に記載のような、ＬｉＦの薄い層にＡｌの厚い層が続くものを含む。他の有用なカソード材料の組み合わせは、米国特許第５，０５９，８６１号、第５，０５９，８６２号、及び第６，１４０，７６３号に記載のものを含むが、これらに制限されない。
【００３２】
光放射をカソードを通じて見る場合、カソードは透明またはほぼ透明でなければならない。こうした適用業務の場合、金属は薄くなければならないか、また透明な導電性酸化物、またはそれらの材料の組み合わせを使用しなければならない。光学的に透明なカソードは、米国特許第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、日本国特許第ＪＰ３，２３４，９６３号、及び欧州特許第ＥＰ １ ０７６ ３６８号にさらに詳細に記載されている。カソード材料は通常熱気化、電子ビーム気化、イオンスパッタリング、または化学蒸着によって蒸着する。必要な場合、スルーマスク蒸着、例えば米国特許第５，２７６，３８０号及び欧州特許第ＥＰ ０ ７３２ ８６８号に記載のもののような一体型シャドーマスキング、レーザーアブレーション、及び選択的化学蒸着を含むが、これらに制限されない多くの周知の方法を通じてパターン化を達成してもよい。
【００３３】
上記で言及した有機材料は熱気化のような気相法を通じて適切に蒸着されるが、膜形成を改善するため、例えば必要に応じてバインダを加えた溶剤のような流体から蒸着してもよい。材料がポリマーである場合、溶剤蒸着は有用であるが、スパッタリングまたはドナーシートからの熱転写といった他の方法を使用してもよい。熱気化によって蒸着される材料は、例えば米国特許第６，２３７，５２９号に記載のようなタンタル材料から構成されることの多い気化「ボート」から気化してもよく、またまずドナーシートにコーティングしてから基板の近くで昇華させてもよい。材料が混合物である層は別個の気化ボートを利用してもよく、また材料を予備混合して単一のボートまたはドナーシートからコーティングしてもよい。フルカラーディスプレイの場合、ＬＥＬの画素化が必要なことがある。このＬＥＬの画素化蒸着は、シャドーマスク、一体型シャドーマスク（米国特許第５，２９４，８７０号）、ドナーシートからの空間的に定義された熱染料転写（米国特許第５，６８８，５５１号、第５，８５１，７０９号、及び第６，０６６，３５７号）、及びインクジェット法（米国特許第６，０６６，３５７号）を使用して達成してもよい。
【００３４】
大部分のＯＬＥＤは湿気または酸素、またはそれらの両方の影響を受けやすいので、一般に、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、硫化物、または金属ハロゲン化物、及び過塩素酸塩といった乾燥剤と共に、窒素またはアルゴンといった不活性雰囲気中に密閉する。カプセル化及び乾燥の方法は、米国特許第６，２２６，８９０号に記載のものを含むが、これらに制限されない。さらに、カプセル化のためのＳｉＯｘ、テフロン（登録商標）、及び交互の無機／ポリマー層といった障壁層も当業技術分野で周知である。
【００３５】
本明細書中で引用した特許及び他の刊行物の全体を引用のため本明細書の記載に援用する。
【実施例】
【００３６】
本発明及びその利点は、以下の本発明の例及び比較例によってよりよく認識できる。簡潔にするため、形成される材料及び層を以下のように略記する。
ＩＴＯ：インジウム−スズ酸化物：ガラス基板上に透明なアノードを形成する際使用する。
ＣＦｘ：ポリマー化フルオロカーボン層：ＩＴＯの上部に正孔注入層を形成する際使用する。
ＮＰＢ：Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン：正孔輸送層を形成する際使用する。
ＴＢＡＤＮ：２−（１，１−ジメチエチル）−９，１０−ビス（２−ナフタレニル）アントラセン：発光層を形成する際ホスト材料として使用する。
ＴＢＰ：２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン：発光層を形成する際ドーパント材料として使用する。
Ａｌｑ：トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（ＩＩＩ）：電子輸送層を形成する際使用する。
Ｂｐｈｅｎ：４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン：正孔阻止層を形成する際または電子輸送層を形成する際使用する。
ＴＰＢＩ：１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンジミダゾール−２−イル）ベンゼン：正孔阻止層を形成する際または電子輸送層を形成する際使用する。
Ｂ−Ａｌｑ：ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム：非正孔阻止バッファ層を形成する際使用する。
Ｌｉ：リチウム：ｎ型ドープ電子輸送層を形成する際ｎ型ドーパントとして使用する。
Ｍｇ：Ａｇ：体積比１０：０．５のマグネシウム：銀：カソードを形成する際使用する。
【００３７】
以下の例では、有機層の厚さ及びドーピング濃度は、較正膜厚モニタ（ＩＮＦＩＣＯＮ ＩＣ／５蒸着制御装置）を使用して現場で制御及び測定した。製造した全てのデバイスの電場発光特性は、室温で定電流源（ＫＥＩＴＨＬＥＹ ２４００ ＳｏｕｒｃｅＭｅｔｅｒ）及び光度計（ＰＨＯＴＯ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＳｐｅｃｔｒａＳｃａｎ ＰＲ ６５０）を使用して評価した。色は国際照明委員会（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ，ＣＩＥ）座標を使用して報告することになる。有機薄膜のイオン化電位（Ｉｐ）は、紫外光電子分光法システム（ＶＧ ＴＨＥＲＭＡＬ ＥＳＣＡＬＡＢ−２５０）での光電子分光法を使用して測定した。有機薄膜の光エネルギーバンドギャップ（〜Ｅｇ）は、紫外可視吸収分光計（ＨＰ ８４５３紫外可視分光計）を使用して測定した。動作寿命試験の際、試験対象のデバイスは７０℃のオーブン（ＶＷＲ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）内で２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で駆動した。
【００３８】
例１（従来のＯＬＥＤ−比較例）
従来の青色ＯＬＥＤの準備は以下の通りである。透明なＩＴＯ導電層でコーティングした〜１．１ｍｍ厚のガラス基板を市販のガラス洗浄工具を使用して清掃及び乾燥した。ＩＴＯの厚さは約４２ｎｍであり、ＩＴＯのシート抵抗は約６８Ω／スクエアである。次いで、ＩＴＯの表面を酸化性プラズマで処理し、表面をアノードとして調整した。ＲＦプラズマ処理チャンバ内でＣＨＦ3ガスを分解することによって、１ｎｍ厚のＣＦｘの層を、清掃したＩＴＯの表面にＨＩＬとして蒸着した。そして、基板を真空蒸着チャンバ（ＴＲＯＶＡＴＯ ＭＦＧ．ＩＮＣ）内に移動し、基板の上部に他の全ての層を蒸着した。約１０-6トールの真空下で加熱したボートから気化することによって、以下の層を以下の順序で蒸着した。
（１）ＨＴＬ、９０ｎｍ厚、ＮＰＢからなる
（２）ＬＥＬ、２０ｎｍ厚、１．５容量％のＴＢＰでドープしたＴＢＡＤＮホスト材料からなる
（３）ＥＴＬ、３５ｎｍ厚、Ａｌｑからなる
（４）カソード、約２１０ｎｍ厚、Ｍｇ：Ａｇからなる
【００３９】
これらの層を蒸着した後、カプセル化のためデバイスを蒸着チャンバからドライボックス（ＶＡＣ Ｖａｃｕｕｍ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙ）内に移動した。完成したデバイス構造をＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（９０）／ＴＢＡＤＮ：ＴＢＰ（２０）／Ａｌｑ（３５）／Ｍｇ：Ａｇとして示す。Ｉｐ（ＴＢＡＤＮ）＝５．８ｅＶ、Ｅｇ（ＴＢＰ）＞３．０ｅＶ、Ｉｐ（Ａｌｑ）＝５．８ｅＶ、及びＥｇ（Ａｌｑ）＝２．７ｅＶであるので、このデバイス構造は図１Ｂに示すものと同じ電子エネルギー図を有する。
【００４０】
２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定する場合、デバイスは、７Ｖの駆動電圧、５６７ｃｄ／ｍ2の輝度、２．８３ｃｄ／Ａの発光効率、０．１４４，０．２１４のＣＩＥｘ，ｙ、及び２．９９Ｗ／Ｓｒ／ｍ2の放射輝度を有する。初期輝度が２０％低下する動作時間（Ｔ80（７０℃）として示す）は約１３０時間である。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示し、ＥＬスペクトルを図５に示す。
【００４１】
例２（比較例）
青色ＯＬＥＤを、３５ｎｍのＡｌｑ ＥＴＬが３５ｎｍのＢｐｈｅｎ ＥＴＬによって置き換えられるステップ３以外は例１に記載した方法で構成した。Ｉｐ（ＴＢＡＤＮ）＝５．８ｅＶ、Ｅｇ（ＴＢＰ）＞３．０ｅＶ、Ｉｐ（Ｂｐｈｅｎ）＝６．５ｅＶ、及びＥｇ（Ｂｐｈｅｎ）＝３．４ｅＶであるので、このデバイス構造は図１Ｃに示すものと同じ電子エネルギー図を有する。
【００４２】
２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定する場合、デバイスは、７．２Ｖの駆動電圧、６６７ｃｄ／ｍ2の輝度、３．３４ｃｄ／Ａの発光効率、０．１３７，０．１９２のＣＩＥｘ，ｙ、及び３．８４Ｗ／Ｓｒ／ｍ2の放射輝度を有する。このデバイスの発光効率、放射輝度、及び色純度は例１のものよりはるかに良好だが、Ｔ80（７０℃）は３０分未満であるためデバイスの動作寿命は非常に短い。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示す。
【００４３】
例３（比較例）
青色ＯＬＥＤを、３５ｎｍのＡｌｑ ＥＴＬが３５ｎｍのＴＰＢＩ ＥＴＬによって置き換えられるステップ３以外は例１に記載した方法で構成した。Ｉｐ（ＴＢＡＤＮ）＝５．８ｅＶ、Ｅｇ（ＴＢＰ）＞３．０ｅＶ、Ｉｐ（ＴＰＢＩ）＝６．２ｅＶ、及びＥｇ（ＴＰＢＩ）＝３．４ｅＶであるので、このデバイス構造は図１Ｃに示すものと同じ電子エネルギー図を有する。
【００４４】
２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定する場合、デバイスは、７．４Ｖの駆動電圧、６２２ｃｄ／ｍ2の輝度、３．１１ｃｄ／Ａの発光効率、０．１３９，０．２１０のＣＩＥｘ，ｙ、及び３．３５Ｗ／Ｓｒ／ｍ2の放射輝度を有する。このデバイスの発光効率、放射輝度、及び色純度は例１のものよりはるかに良好だが、Ｔ80（７０℃）は約８時間であるためデバイスの動作寿命は短い。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示す。
【００４５】
例４（比較例）
青色ＯＬＥＤを、３５ｎｍのＡｌｑ ＥＴＬがＨＢＬとしての１０ｎｍのＢｐｈｅｎプラス１．２容量％のＬｉでドープしたＢｐｈｅｎを備える２５ｎｍのｎ型ドープＥＴＬによって置き換えられるステップ３以外は例１に記載した方法で構成した。Ｉｐ（ＴＢＡＤＮ）＝５．８ｅＶ、Ｅｇ（ＴＢＰ）＞３．０ｅＶ、Ｉｐ（Ｂｐｈｅｎ）＝６．５ｅＶ、及びＥｇ（Ｂｐｈｅｎ）＝３．４ｅＶであるので、このデバイス構造は図２Ｂに示すものと同じ電子エネルギー図を有する。
【００４６】
２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定する場合、デバイスは、５．１Ｖの駆動電圧、６３３ｃｄ／ｍ2の輝度、３．１７ｃｄ／Ａの発光効率、０．１３５，０．１８７のＣＩＥｘ，ｙ、及び３．７３Ｗ／Ｓｒ／ｍ2の放射輝度を有する。このデバイスは高い色純度放射及び高い発光効率を有する。しかし、例２及び例３と同様、Ｔ80（７０℃）は約２６時間であるためデバイスの動作寿命は短い。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示す。
【００４７】
例５（本発明の例）
青色ＯＬＥＤを、３５ｎｍのＡｌｑ ＥＴＬが非正孔阻止バッファ層としての５ｎｍのＢ−Ａｌｑプラス１．２容量％のＬｉでドープしたＡｌｑを備える３０ｎｍのｎ型ドープＥＴＬによって置き換えられるステップ３以外は例１に記載した方法で構成した。Ｉｐ（ＴＢＡＤＮ）＝５．８ｅＶ、Ｅａ（ＴＢＡＤＮ）＝２．６ｅＶ、Ｉｐ（Ｂ−Ａｌｑ）＝５．８ｅＶ、及びＥａ（Ｂ−Ａｌｑ）＝２．６ｅＶ、Ｉｐ（Ａｌｑ）＝５．８ｅＶ、及びＥａ（Ａｌｑ）＝３．１ｅＶであるので、このデバイス構造は図３Ｂに示すものと同じ電子エネルギー図を有する。
【００４８】
２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定する場合、デバイスは、５．９Ｖの駆動電圧、６１９ｃｄ／ｍ2の輝度、３．０９ｃｄ／Ａの発光効率、０．１３４，０．１７７のＣＩＥｘ，ｙ、３．８０Ｗ／Ｓｒ／ｍ2の放射輝度、及び１７２時間のＴ80（７０℃）を有する。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示し、ＥＬスペクトルを図５に示す。従来のデバイス（例１）と比較して、デバイスのＥＬ性能は改善されている。
【００４９】
例６（本発明の例）
青色ＯＬＥＤを、３５ｎｍのＡｌｑ ＥＴＬが非正孔阻止バッファ層としての１０ｎｍのＴＢＡＤＮプラス１．２容量％のＬｉでドープしたＢｐｈｅｎを備える２５ｎｍのｎ型ドープＥＴＬによって置き換えられるステップ３以外は例１に記載した方法で構成した。Ｉｐ（ＴＢＡＤＮ）＝５．８ｅＶ、Ｅａ（ＴＢＡＤＮ）＝２．６ｅＶ、Ｉｐ（Ｂｐｈｅｎ）＝６．５ｅＶ、及びＥａ（Ｂｐｈｅｎ）＝３．１ｅＶであるので、このデバイス構造は図３Ｃに示すものと同じ電子エネルギー図を有する。
【００５０】
２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定する場合、デバイスは、５．３Ｖの駆動電圧、５９４ｃｄ／ｍ2の輝度、２．９７ｃｄ／Ａの発光効率、０．１３５，０．１６７のＣＩＥｘ，ｙ、３．８２Ｗ／Ｓｒ／ｍ2の放射輝度、及び２１０時間のＴ80（７０℃）を有する。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示す。従来のデバイス（例１）と比較して、デバイスのＥＬ性能は改善されている。
【００５１】
表１に上記で論じた例のＥＬ性能の概要を示す。
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１Ａ】先行技術のＯＬＥＤの断面図を示す。
【図１Ｂ】図１Ａの先行技術のＯＬＥＤの対応するエネルギーバンド図を示す。
【図１Ｃ】図１Ａの先行技術のＯＬＥＤの別の対応するエネルギーバンド図を示す。
【図２Ａ】正孔阻止層を有する別の先行技術のＯＬＥＤの断面図を示す。
【図２Ｂ】図２Ａの先行技術のＯＬＥＤの対応するエネルギーバンド図を示す。
【図３Ａ】非正孔阻止バッファ層を有する本発明の断面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ａの本発明の対応するエネルギーバンド図を示す。
【図３Ｃ】図３Ａの本発明の別の対応するエネルギーバンド図を示す。
【図４】本発明及び先行技術によって製造したＯＬＥＤの動作寿命を示す。
【図５】先行技術及び本発明によって製造したＯＬＥＤのＥＬスペクトルを示す。
【符号の説明】
【００５３】
１００ ＯＬＥＤ（先行技術）
２００ 正孔阻止層を有するＯＬＥＤ（先行技術）
３００ ＯＬＥＤ（本発明）
１２０ アノード
１３２ 正孔輸送層、ＨＴＬ
１３４ 発光層、ＬＥＬ
１３８ 電子輸送層、ＥＴＬ
１４０ カソード
２２６ 正孔阻止層、ＨＢＬ
３３６ 非正孔阻止バッファ層、ＮＨＢＬ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電場発光（ＥＬ）デバイスの性能の改善に関する。特に、本発明は青色ＥＬデバイスの性能の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電場発光（ＥＬ）デバイスまたは有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）は、印加された電位に応答して光を放射する電子デバイスである。ＯＬＥＤの構造は、順に、アノードと、有機ＥＬ媒体と、カソードとを備える。アノードとカソードとの間に配置された有機ＥＬ媒体は一般に、有機正孔輸送層（ＨＴＬ）と有機電子輸送層（ＥＴＬ）とから構成される。正孔と電子は再結合し、ＨＴＬ／ＥＴＬの境界面の近くのＥＴＬ中で光を放射する。タン（Ｔａｎｇ）他は、「有機電場発光ダイオード（“Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅｓ”）」、応用物理通信（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、５１、９１３（１９８７）及び同じ譲受人に譲受された米国特許第４，７６９，２９２号で、こうした層構造を使用した効率の高いＯＬＥＤを実証した。それ以来、代替層構造を有する非常に多くのＯＬＥＤが開示されている。例えば、安達他、「３層構造を備えた有機膜における電場発光（“Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ Ｔｈｒｅｅ−Ｌａｙｅｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”）」、日本応用物理学会紀要（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、２７、Ｌ２６９（１９８８）、及びタン（Ｔａｎｇ）他、「ドープ有機薄膜の電場発光（“Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｏｆ Ｄｏｐｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ”）」、応用物理紀要（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、６５、３６１０（１９８９）によって開示されたもののような、ＨＴＬとＥＴＬとの間の有機発光層（ＬＥＬ）を含む３層ＯＬＥＤが存在する。ＬＥＬは一般に、ゲスト材料でドープしたホスト材料からなる。こうした３層構造をＨＴＬ／ＬＥＬ／ＥＴＬとして示す。さらに、デバイス中に正孔注入層（ＨＩＬ）、及び／または電子注入層（ＥＩＬ）、及び／または電子阻止層（ＥＢＬ）、及び／または正孔阻止層（ＨＢＬ）といった追加の機能層を含む他の多層ＯＬＥＤが存在する。同時に、多くの様々な種類のＥＬ材料も合成され、ＯＬＥＤで使用されている。こうした新しい構造及び新しい材料によって、デバイスの性能はさらに改善した。
【０００３】
フルカラーＯＬＥＤディスプレイでは、少なくとも三原色の放射、すなわち赤色、緑色、及び青色の放射が存在する。現在、赤色及び緑色のＯＬＥＤは青色ＯＬＥＤより良好な性能を有する。青色ＯＬＥＤにおいて高い発光効率と良好な動作寿命の両方を達成するのは困難である。従って、青色ＯＬＥＤの性能が改善されればフルカラーＯＬＥＤディスプレイの応用分野に大きな影響を与えるだろう。材料の選択、デバイス構造の修正等を通じて青色ＯＬＥＤの性能を改善するいくつかの方法が存在する。例えば、シ（Ｓｈｉ）他、「安定な青色放射有機電場発光デバイスのためのアントラセン誘導体（“Ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ｆｏｒ Ｓｔａｂｌｅ Ｂｌｕｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ”）、応用物理通信（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、８０、３２０１（２００２）、及び細川他、米国特許出願公開第２００３／００７７４８０Ａ１号はどちらも、適切な材料を選択することによって青色放射の安定動作を達成した。青色ＯＬＥＤを改善する他の新しい方法が現在必要とされている。
【０００４】
ＴＢＡＤＮ：ＴＢＰとして示す、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（ＴＢＰ）でドープした２−（１，１−ジメチルエチル）−９，１０−ｂｉｓ（２−ナフタレニル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）をＬＥＬとして使用するもののような従来の青色ＯＬＥＤを図１Ａに示すが、そこでは、ＯＬＥＤ１００は、アノード１２０、ＨＴＬ１３２、ＬＥＬ１３４、ＥＴＬ１３８、及びカソード１４０を含む。このデバイスは、導電体１６０を通じて外部で電源１５０に接続される。図１Ｂは、（フラットバンド条件で）図１ＡのＯＬＥＤ１００の対応するエネルギーバンド図を示す。ＬＥＬ１３４中の点線は、ドーパント材料の電子エネルギーレベルである。図１Ｂでは、ＥＴＬ１３８のイオン化電位（Ｉｐ（ＥＴＬ））はＬＥＬ１３４のイオン化電位（Ｉｐ（ＬＥＬ））と等しいかそれより低く、ＥＴＬ１３８の電子エネルギーバンドギャップ（Ｅｇ（ＥＴＬ））は、ＬＥＬ１３４中の放射性ドーパント材料の電子エネルギーバンドギャップ（Ｅｇ（ｄｏｐａｎｔ））より狭い。これはトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ）をＥＴＬ１３８として使用する場合である。この場合、Ｅｇ（ＥＴＬ）はＥｇ（ｄｏｐａｎｔ）より狭いので、ＬＥＬ１３４中で形成された励起子の一部がＥＴＬ１３８中に拡散してＥＴＬ１３８から緑色の放射を生じ、デバイスからの色放射が不純になることがある。さらに、ＬＥＬ／ＥＴＬの境界面ではＥＴＬ１３８に移動する正孔を妨げるエネルギー障壁は存在しないので、ＬＥＬ１３４における正孔−電子の再結合率は比較的低く、そのため発光効率は低くなる。
【０００５】
上記の電子エネルギーバンドギャップ（Ｅｇ）は、膜のイオン化電位（Ｉｐ）と電子親和力（Ｅａ）との間のエネルギー差、または膜の最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）と最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）との間のエネルギー差である。実際には、膜の光エネルギーバンドギャップを使用して有機薄膜のＥｇを採用してもよく、有機膜のＩｐからＥｇを減算することによって膜のＥａを計算してもよい。有機薄膜のＩｐは紫外光電子分光法を使用して測定してもよく、有機膜のＥｇは紫外可視吸収分光計を使用して測定してもよい。
【０００６】
図１Ｃは、図１ＡのＯＬＥＤの別の対応するエネルギーバンド図を示すが、そこではＥＴＬ１３８のＩｐ（ＥＴＬ）はＩｐ（ＬＥＬ）より大きく、Ｅｇ（ＥＴＬ）はＥｇ（ｄｏｐａｎｔ）と等しいかまたはそれより広い。これは、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）または２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）といった広バンドギャップ材料をＥＴＬ１３８として使用する場合である。この場合、純粋な青色放射が達成されることがある。しかし、ＬＥＬ／ＥＴＬの境界面のエネルギー障壁はＥＴＬ１３８に移動する正孔を妨げることができるが、この境界面に蓄積した正孔と電子は動作寿命を短縮することが判明した。純粋な青色放射を得るため、東口（Ｔｏｇｕｃｈｉ）他は、米国特許第６，５６５，９９３Ｂ２号で、ＬＥＬとＥＴＬとの間に中間層、ＩＭＬを挿入し、Ｉｐ（ＬＥＬ）＜Ｉｐ（ＩＭＬ）＜Ｉｐ（ＥＴＬ）の関係を満たしている。この特許では寿命データは実証されていないが、ＬＥＬ／ＩＭＬの境界面に存在するエネルギー障壁は寿命を減らすことになると考えられる。
【０００７】
場合によっては、例えば、藤田（Ｆｕｊｉｔａ）他が米国特許第６，５６６，８０７Ｂ１号で開示したように、イオン化電位（Ｉｐ（ＨＢＬ））がＩｐ（ＬＥＬ）より大きくかつ電子エネルギーバンドギャップ（Ｅｇ（ＨＢＬ））がＥｇ（ｄｏｐａｎｔ）より大きいＨＢＬをＬＥＬとＥＴＬとの間に挿入し、正孔がＥＴＬに逃げるのを防止して正孔−電子の再結合率を向上してもよい（Ｉｐ（ＨＢＬ）＝Ｉｐ（ＬＥＬ）ならば、顕著な正孔阻止作用が起こる見込みはない）。こうしたデバイス構造を図２Ａに示すが、そこではＯＬＥＤ２００は、図１ＡのＯＬＥＤ１００より１つ多い層、すなわちＨＢＬ２３６を有する。図２Ｂに示すエネルギーバンド図によれば、正孔はＬＥＬ／ＨＢＬの境界面に蓄積して発光効率を向上することがある。この場合、Ｉｐ（ＥＴＬ）がＩｐ（ＬＥＬ）より小さいか、等しいか、または大きいかにかかわらず、ＬＥＬ中で形成されＨＢＬ中に拡散する励起子がＨＢＬ中で不純な色放射を発生することはない。しかし、図１Ｃのエネルギーバンド図を有するＯＬＥＤ１００と同様、正孔阻止層を有する青色ＯＬＥＤはやはり動作寿命が短くなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、青色ＯＬＥＤの性能を改善することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、フルカラーＯＬＥＤディスプレイの総合性能を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの目的は、有機電場発光デバイスであって、
ａ）アノードと、
ｂ）アノードの上に配置された正孔輸送層と、
ｃ）正孔輸送層の上に配置され、正孔−電子の再結合に応答して青色光を発生する発光層であって、少なくとも１つのホスト材料と少なくとも１つのドーパント材料とを含む発光層と、
ｄ）発光層に接触して形成された非正孔阻止バッファ層であって、実質上発光層中のホスト材料の１つと同じイオン化電位と同じ電子親和力とを有する非正孔阻止バッファ層と、
ｅ）非正孔阻止バッファ層の上に配置された電子輸送層と、
ｆ）電子輸送層の上に配置されたカソードとを備える有機電場発光デバイスによって達成される。
【００１１】
本発明は非正孔阻止バッファ層（ＮＨＢＬ）を利用し、非正孔阻止バッファ層は実質上、発光層中のホスト材料の１つと同じイオン化電位と同じ電子親和力とを有する。この配置によって、青色ＯＬＥＤは、安定動作を損なうことなく、従来の青色ＯＬＥＤと比較して、低い動作電圧、高い発光効率、及び改善された色度を有することができる。
【００１２】
層の厚さといったデバイスの特徴的な寸法はマイクロメータ未満のものが多いため、図１Ａ〜図３Ｃの図面の縮尺は寸法精度より視覚化の容易さを考慮したものになっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
上記のように、代替層構造を備えた当業技術分野で周知の非常に多くのＯＬＥＤが存在する。本発明は、カソード側でＬＥＬに接触するバッファ層として非正孔阻止層（ＮＨＢＬ）３３６を含む任意の青色ＯＬＥＤに適用可能である。図３Ａは、本発明に係るＯＬＥＤ３００を示す。ＯＬＥＤ３００はアノード１２０とカソード１４０とを有し、それらの少なくとも１つは透明である。アノードとカソードとの間には少なくともＨＴＬ１３２、ＬＥＬ１３４、ＮＨＢＬ３３６、及びＥＴＬ１３８が配置されている。このデバイスは導電体１６０を通じて外部で電圧／電流源１５０に接続される。
【００１４】
図１Ｂから、ＥＴＬ１３８がＬＥＬ１３４のドーパント材料より低い電子エネルギーバンドギャップを有するならば、ＯＬＥＤ３００の放射は純粋な青色になり得ないことが分かる。従って、ＥＴＬ１３８が放射に寄与しない純粋な青色放射を達成するためには、ＥＴＬの電子親和力（Ｅａ（ＥＴＬ））の絶対値はドーパント材料の電子親和力（Ｅａ（ドーパント））の絶対値より小さいべきであり、ＥＴＬのイオン化電位（Ｉｐ（ＥＴＬ））の絶対値はドーパント材料のイオン化電位（Ｉｐ（ドーパント））の絶対値より大きいべきである。また、図１Ｃに示すような広バンドギャップＥＴＬ１３８を有するか、または図２Ｂに示すようなＨＢＬ２３６を有するＯＬＥＤ３００は、ＬＥＬ／ＥＴＬまたはＬＥＬ／ＨＢＬの境界面で、正孔だけでなく電子に対してもエネルギー障壁を形成することが判明している。その結果、境界面は１つまたは２つの単層領域にかかる電界によって容易に損傷する。従って、動作寿命の悪化を防止するため、Ｅａ（ＨＢＬ）はＥａ（ホスト）と等しいかまたはそれより小さいべきであり、Ｉｐ（ＨＢＬ）はＩｐ（ＬＥＬ）と等しいかまたはそれより小さいべきである。
【００１５】
上記の要因を考慮して、本発明では、Ｅａ（ＮＨＢＬ）及びＩｐ（ＮＨＢＬ）が、１）Ｅａ（ＮＨＢＬ）≦Ｅａ（ホスト）及び２）Ｉｐ（ドーパント）＜Ｉｐ（ＮＨＢＬ）≦Ｉｐ（ホスト）という条件を満たすＮＨＢＬ３３６を使用する。しかし、Ｅａ（ＮＨＢＬ）が小さすぎるならば、ＮＨＢＬ／ＥＴＬの境界面で電子注入に対する大きな障壁を形成する。従って、Ｅａ（ＮＨＢＬ）はＥａ（ホスト）とほぼ等しいべきである。Ｉｐ（ドーパント）とＩｐ（ホスト）との間の差は普通小さいので、Ｉｐ（ＮＨＢＬ）はほぼＩｐ（ホスト）と等しくなることができる。ＬＥＬ中に１つより多いホスト材料が存在するならば、Ｅｇ（ＮＨＢＬ）がＬＥＬ１３４中の何れかのＥｇ（ドーパント）より大きい限り、Ｅａ（ＮＨＢＬ）は何れかのＥａ（ホスト）とほぼ等しくなることができ、Ｉｐ（ＮＨＢＬ）は何れかのＩｐ（ホスト）とほぼ等しくなることができる。
【００１６】
ＥＴＬ１３８のＩｐ（ＥＴＬ）がＩｐ（ＬＥＬ）と等しいかまたはそれより小さく、Ｅｇ（ＥＴＬ）がＬＥＬ１３４中のＥｇ（ドーパント）より狭い場合を図３Ｂに示す。ＬＥＬ１３４に接触するＮＨＢＬ３３６を蒸着する。図１Ｂ及び図１ＣのＥＴＬ１３８及び図２ＢのＨＢＬ２３６と異なって、図３ＢのこのＮＨＢＬ３３６は、ＬＥＬ１３４のホスト材料と本質的に同じＥａ及びＩｐを有する。ＮＨＢＬ３３６の電子エネルギーバンドギャップＥｇ（ＮＨＢＬ）は２．９ｅＶより大きい。このエネルギーバンド構造によってＥＴＬ１３８からの不要な放射を除去することができる。ＮＨＢＬ３３６の厚さが普通５ｎｍ未満である励起子拡散距離より大きければ、ＬＥＬ／ＮＨＢＬの境界面で形成された励起子はＥＴＬ１３８中に拡散することはできない。ＮＨＢＬ３３６中に低エネルギーバンドギャップ不純物が存在しないならば、ＮＨＢＬ３３６中に拡散する励起子は固有の光子を放出する。本発明では、ＮＨＢＬ３３６の厚さの範囲は５ｎｍ〜３０ｎｍ、好適には、５ｎｍ〜２０ｎｍである。その上、ＮＨＢＬ３３６はＬＥＬ／ＮＨＢＬの境界面で正孔及び電子を阻止しないので、ＬＥＬ／ＮＨＢＬの境界面の損傷を減らすことができる。Ｉｐ（ＥＴＬ）がＩｐ（ＬＥＬ）より大きくＥｇ（ＥＴＬ）がＥｇ（ドーパント）より広い場合を図３Ｃに示す。この場合、ＮＨＢＬ３３６の厚さが励起子拡散距離より小さい場合でも、純粋な色放射を達成することができ、ＬＥＬ／ＮＨＢＬの境界面での損傷も減らすことができる。
【００１７】
ＮＨＢＬ３３６で使用される材料は、上記のエネルギーバンド仕様に合致できる限り、電子輸送材料または正孔輸送材料でよい。好適には、ＮＨＢＬ３３６で使用される材料は、ＬＥＬ１３４で使用される同じホスト材料である。有用なＮＨＢＬ材料は、２−（１，１−ジメチルエチル）−９，１０−ビス（２−ナフタレニル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）、及び米国特許第５，９３５，７２１号に記載の誘導体といったアントラセンの誘導体、米国特許第５，１２１，０２９号に記載のジスチリルアリレン誘導体、例えば２，２’，２”−（１，３，５−フェニレン）トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンジミダゾール］といったベンザゾール誘導体、及び、例えばビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（Ｂ−Ａｌｑ）といった青色放射キレート化オキノイド化合物を含むが、これらに制限されない。
【００１８】
本発明の青色ＯＬＥＤは通常支持基板の上に提供され、そこではカソードまたはアノードの何れかが基板に接触してもよい。基板に接触する電極を従来ボトム電極と呼ぶ。従来、ボトム電極はアノードであるが、本発明はその構成に制限されない。基板は、光放射の目指す方向に応じて光透過性または不透明の何れかでよい。光透過特性は、基板を通じてＥＬ放射を見るため望ましい。透明なガラスまたはプラスチックは一般にこうした場合に利用する。トップ電極を通じてＥＬ放射を見る適用業務の場合、ボトム支持体の透過特性は重要でないので、光透過性、光吸収性または光反射性でよい。この場合使用する電極は、ガラス、プラスチック、半導体材料、シリコン、セラミックス、及び回路基板材料を含むが、これらに制限されない。もちろん、こうしたデバイス構成では、光透過性トップ電極を提供することが必要である。
【００１９】
ＥＬ放射をアノード１２０を通じて見る場合、アノードは対象放射に対して透明または実質上透明であるべきである。本発明で使用する一般的な透明アノード材料はインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）及びスズ酸化物であるが、アルミニウムまたはインジウムでドープした亜鉛酸化物、マグネシウム−インジウム酸化物、及びニッケル−タングステン酸化物を含むがこれらに制限されない他の金属酸化物も使用できる。こうした酸化物に加えて、窒化ガリウムのような金属窒化物、セレン化亜鉛のような金属セレン化物、及び硫化亜鉛のような金属硫化物をアノードとして使用してもよい。ＥＬ放射をカソード電極だけを通じて見る適用業務では、アノードの透過特性は重要でないので、透明、不透明または反射性であるかにかかわらず、任意の導電性材料を使用してよい。この適用業務のための導体の例は、金、イリジウム、モリブデン、パラジウム、及びプラチナを含むが、これらに制限されない。透過性または他の、通常のアノード材料は、４．０ｅＶより高いエネルギーで機能する用途を有する。望ましいアノード材料は一般に、気化、スパッタリング、化学蒸着、または電気化学手段といった何らかの適切な手段によって蒸着する。アノードは周知のフォトリソグラフィ処理を使用してパターン化してもよい。必要に応じて、他の層を蒸着する前にアノードを研磨し、表面粗度を減らして電気的短絡を最小化し反射率を向上してもよい。
【００２０】
必ずしも必要ではないが、アノード１２０に接触する正孔注入層（ＨＩＬ）を提供するのが有用であることが多い。ＨＩＬは、後続の有機層の膜形成特性を改善し、ＨＴＬへの正孔の注入を促進して、ＯＬＥＤの駆動電圧を下げることができる。ＨＩＬで使用する適切な材料は、米国特許第４，７２０，４３２号に記載のポルフィリン化合物、米国特許第６，２０８，０７５号に記載のプラズマ蒸着フルオロカーボンポリマー、及び、例えばｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４，４’、４”−トリス［（３−エチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアミン）のようないくつかの芳香族アミンを含むが、これらに制限されない。有機ＥＬデバイスにおいて有用であると伝えられる代替正孔注入材料は、第ＥＰ ０ ８９１ １２１ Ａ１号及び第ＥＰ １ ０２９ ９０９ Ａ１号に記載されている。
【００２１】
米国特許第６，４２３，４２９Ｂ２号に記載のように、ｐ型ドープ有機層もＨＩＬのため有用である。ｐ型ドープ有機層とは、層が導電性であり、電荷担体が主として正孔であることを意味する。ホスト材料からドーパント材料への電子移動の結果である電荷移動錯体の形成によって導電性が提供される。
【００２２】
ＯＬＥＤ中のＨＴＬ１３２は、芳香族第三級アミンのような少なくとも１つの正孔輸送化合物を含むが、ここで芳香族第三級アミンとは、少なくとも１つが芳香環の要素である炭素原子にだけ結合する少なくとも１つの三価窒素原子を含む化合物であると理解されている。１つの形態では、芳香族第三級アミンは、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、またはポリマーアリールアミンといったアリールアミンでもよい。モノマートリアリールアミンの例は、米国特許第３，１８０，７３０号で、クリュプフェル（Ｋｌｕｐｆｅｌ）他によって例示されている。１つかそれ以上のビニル基によって置換され、かつ／または少なくとも１つの活性水素を含む基を備える他の適切なトリアリールアミンは、米国特許３，５６７，４５０号及び第３，６５８，５２０号でブラントリー（Ｂｒａｎｔｌｙ）他によって開示されている。
【００２３】
芳香族第三級アミンのさらに好適な種類は、米国特許第４，７２０，４３２号及び第５，０６１，５６９号で開示されているような少なくとも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またはその混合物から形成してもよい。有用な芳香族第三級アミンの例は以下である。
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
４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クアドリフェニル
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
Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン
４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［４（ジ−ｐ−トリルアミノ）−スチリル］スチルベン
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
４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（２−ナフチル）アミノ］ビフェニル
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−アンスリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
４，４”−ビス［Ｎ−（１−アンスリル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ｐ−テルフェニル
４，４’−ビス［Ｎ−（２−フェナンスリル）−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−コロレニル）−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
４，４’−ビス「Ｎ−フェニル−Ｎ−（２−ピレニル）アミノ］ビフェニル
２，６−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）アミン］フルオレン
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’，４”−トリス［（３−メチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアニン
【００２４】
有用な正孔輸送材料の別の種類は、第ＥＰ １ ００９ ０４１号に記載の多環式芳香族化合物を含む。オリゴマー材料を含む、２つより多いアミン基を有する第三級アミンを使用してもよい。さらに、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、及びＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとも呼ばれるポリ（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）のような共重合体といったポリマー正孔輸送材料を使用してもよい。
【００２５】
米国特許第４，７６９，２９２号及び第５，９３５，７２１号にさらに十分に記載されているように、有機ＥＬユニットの発光層（ＬＥＬ）は、この領域での電子−正孔の再結合の結果として電場発光が生じる発光または蛍光材料を含む。本発明では、ＬＥＬ１３４は、少なくとも１つのドーパント材料でドープした少なくとも１つのホスト材料を含み、光放射は主としてドーパントから生じ青色でもよい。ＬＥＬ中のホスト材料は、電子輸送材料、正孔輸送材料、または正孔−電子の再結合をサポートする別の材料または材料の組み合わせでもよい。ドーパントは普通高蛍光性染料から選択するが、例えば遷移金属複合体のような燐光材料も有用である。通常、ホスト材料中に０．０１〜１０質量％のドーパントをコーティングする。例えばポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ＰＰＶのようなポリフルオレン及びポリビニルアリーレンといったポリマー材料をホスト材料として使用してもよい。この場合、分子の小さいドーパントをポリマーのホスト中に分子分散してもよく、また少ない方の成分をホストのポリマー中に共重合することによってドーパントを追加してもよい。
【００２６】
ドーパントとして染料を選択するための重要な関係は電子エネルギーバンドギャップの比較である。ホストからドーパント分子への効率的なエネルギー移動のためには、必要な条件は、ドーパントのバンドギャップがホスト材料のバンドギャップより小さいことである。また、燐光発光体の場合、ホストのトリプレットエネルギーレベルがホストからドーパントへのエネルギー移動を可能にするよう十分に高いことも重要である。これは青色ＯＬＥＤであるので、ＬＥＬ１３４中のホスト材料及びドーパント材料の両方の電子エネルギーバンドギャップは２．９ｅＶより大きく、ＬＥＬ１３４からの放射波長は確実に４９０ｎｍより短い。ＬＥＬ１３４の厚さは広い範囲を有してよいが、好適には５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲である。
【００２７】
有用なホスト材料は、２−（１，１−ジメチルエチル）−９，１０−ビス（２−ナフタレニル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）、及び米国特許第５，９３５，７２１号に記載の誘導体といったアントラセンの誘導体、米国特許第５，１２１，０２９号に記載のジスチリルアリーレン誘導体、例えば２，２’，２”−（１，３，５−フェニレン）トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンジミダゾール］といったベンザゾール誘導体、及び、例えばビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（Ｂ−Ａｌｑ）といった青色放射キレート化オキノイド化合物を含むが、これらに制限されない。カルバゾール誘導体は燐光発光体のための特に有用なホストである。有用な蛍光ドーパントは、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、フルオレン誘導体、ビス（アジニル）アミンボロン化合物、ビス（アジニル）メタン化合物及びカルボスチリル化合物の誘導体を含むが、これらに制限されない。
【００２８】
本発明のＯＬＥＤ中の電子輸送層（ＥＴＬ）を形成する際使用する好適な薄膜形成材料は、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、オキシン自体のキレートを含む金属キレート化オキシノイド化合物である。こうした化合物は電子の注入及び輸送を助け、高いレベルの性能を示し、容易に蒸着して薄膜を形成する。オキノイド化合物の例は以下である。
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）］
【００２９】
他の電子輸送材料は、米国特許第４，３５６，４２９号に記載の様々なブタジエン誘導体、及び米国特許第４，５３９，５０７号に記載の様々な複素環式蛍光増白剤を含む。ベンザゾール、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、及び一部のシロール誘導体も有用な電子輸送材料である。
【００３０】
米国特許第６，０１３，３８４号に記載のように、ｎ型ドープ有機層もＥＴＬのため有用である。ｎ型ドープ有機層とは、層が導電性であり、電荷担体が主として電子であることを意味する。ドーパント材料からホスト材料への電子移動の結果である電荷移動錯体の形成によって導電性が提供される。
【００３１】
光放射をアノードを通じてだけ見る場合、本発明で使用するカソード１４０はほぼあらゆる導電性材料を含んでもよい。望ましい材料は下にある有機層との良好な接触を保証する良好な膜形成特性を有し、低電圧での電子の注入を促進し、良好な安定性を有する。有用なカソード材料は低仕事関数金属（＜４．０ｅＶ）または金属合金を含むことが多い。米国特許第４，８８５，２２１号に記載のように、１つの好適なカソード材料はＭｇ：Ａｇ合金から構成され、その際銀の割合は１〜２０％の範囲内である。カソード材料の別の適切な種類は、導電性金属の厚い層で上部を覆った有機層（例えば、ＥＴＬ）に接触する薄い無機ＥＩＬを含む二重層を含む。ここでは、無機ＥＩＬは好適には低仕事関数金属または金属塩を含むが、その場合、厚い方の覆いとなる層は低仕事関数を有する必要はない。１つのこうしたカソードは、米国特許５，６７７，５７２号に記載のような、ＬｉＦの薄い層にＡｌの厚い層が続くものを含む。他の有用なカソード材料の組み合わせは、米国特許第５，０５９，８６１号、第５，０５９，８６２号、及び第６，１４０，７６３号に記載のものを含むが、これらに制限されない。
【００３２】
光放射をカソードを通じて見る場合、カソードは透明またはほぼ透明でなければならない。こうした適用業務の場合、金属は薄くなければならないか、また透明な導電性酸化物、またはそれらの材料の組み合わせを使用しなければならない。光学的に透明なカソードは、米国特許第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、日本国特許第ＪＰ３，２３４，９６３号、及び欧州特許第ＥＰ １ ０７６ ３６８号にさらに詳細に記載されている。カソード材料は通常熱気化、電子ビーム気化、イオンスパッタリング、または化学蒸着によって蒸着する。必要な場合、スルーマスク蒸着、例えば米国特許第５，２７６，３８０号及び欧州特許第ＥＰ ０ ７３２ ８６８号に記載のもののような一体型シャドーマスキング、レーザーアブレーション、及び選択的化学蒸着を含むが、これらに制限されない多くの周知の方法を通じてパターン化を達成してもよい。
【００３３】
上記で言及した有機材料は熱気化のような気相法を通じて適切に蒸着されるが、膜形成を改善するため、例えば必要に応じてバインダを加えた溶剤のような流体から蒸着してもよい。材料がポリマーである場合、溶剤蒸着は有用であるが、スパッタリングまたはドナーシートからの熱転写といった他の方法を使用してもよい。熱気化によって蒸着される材料は、例えば米国特許第６，２３７，５２９号に記載のようなタンタル材料から構成されることの多い気化「ボート」から気化してもよく、またまずドナーシートにコーティングしてから基板の近くで昇華させてもよい。材料が混合物である層は別個の気化ボートを利用してもよく、また材料を予備混合して単一のボートまたはドナーシートからコーティングしてもよい。フルカラーディスプレイの場合、ＬＥＬの画素化が必要なことがある。このＬＥＬの画素化蒸着は、シャドーマスク、一体型シャドーマスク（米国特許第５，２９４，８７０号）、ドナーシートからの空間的に定義された熱染料転写（米国特許第５，６８８，５５１号、第５，８５１，７０９号、及び第６，０６６，３５７号）、及びインクジェット法（米国特許第６，０６６，３５７号）を使用して達成してもよい。
【００３４】
大部分のＯＬＥＤは湿気または酸素、またはそれらの両方の影響を受けやすいので、一般に、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、硫化物、または金属ハロゲン化物、及び過塩素酸塩といった乾燥剤と共に、窒素またはアルゴンといった不活性雰囲気中に密閉する。カプセル化及び乾燥の方法は、米国特許第６，２２６，８９０号に記載のものを含むが、これらに制限されない。さらに、カプセル化のためのＳｉＯｘ、テフロン（登録商標）、及び交互の無機／ポリマー層といった障壁層も当業技術分野で周知である。
【００３５】
本明細書中で引用した特許及び他の刊行物の全体を引用のため本明細書の記載に援用する。
【実施例】
【００３６】
本発明及びその利点は、以下の本発明の例及び比較例によってよりよく認識できる。簡潔にするため、形成される材料及び層を以下のように略記する。
ＩＴＯ：インジウム−スズ酸化物：ガラス基板上に透明なアノードを形成する際使用する。
ＣＦｘ：ポリマー化フルオロカーボン層：ＩＴＯの上部に正孔注入層を形成する際使用する。
ＮＰＢ：Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン：正孔輸送層を形成する際使用する。
ＴＢＡＤＮ：２−（１，１−ジメチエチル）−９，１０−ビス（２−ナフタレニル）アントラセン：発光層を形成する際ホスト材料として使用する。
ＴＢＰ：２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン：発光層を形成する際ドーパント材料として使用する。
Ａｌｑ：トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（ＩＩＩ）：電子輸送層を形成する際使用する。
Ｂｐｈｅｎ：４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン：正孔阻止層を形成する際または電子輸送層を形成する際使用する。
ＴＰＢＩ：１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンジミダゾール−２−イル）ベンゼン：正孔阻止層を形成する際または電子輸送層を形成する際使用する。
Ｂ−Ａｌｑ：ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム：非正孔阻止バッファ層を形成する際使用する。
Ｌｉ：リチウム：ｎ型ドープ電子輸送層を形成する際ｎ型ドーパントとして使用する。
Ｍｇ：Ａｇ：体積比１０：０．５のマグネシウム：銀：カソードを形成する際使用する。
【００３７】
以下の例では、有機層の厚さ及びドーピング濃度は、較正膜厚モニタ（ＩＮＦＩＣＯＮ ＩＣ／５蒸着制御装置）を使用して現場で制御及び測定した。製造した全てのデバイスの電場発光特性は、室温で定電流源（ＫＥＩＴＨＬＥＹ ２４００ ＳｏｕｒｃｅＭｅｔｅｒ）及び光度計（ＰＨＯＴＯ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＳｐｅｃｔｒａＳｃａｎ ＰＲ ６５０）を使用して評価した。色は国際照明委員会（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ，ＣＩＥ）座標を使用して報告することになる。有機薄膜のイオン化電位（Ｉｐ）は、紫外光電子分光法システム（ＶＧ ＴＨＥＲＭＡＬ ＥＳＣＡＬＡＢ−２５０）での光電子分光法を使用して測定した。有機薄膜の光エネルギーバンドギャップ（〜Ｅｇ）は、紫外可視吸収分光計（ＨＰ ８４５３紫外可視分光計）を使用して測定した。動作寿命試験の際、試験対象のデバイスは７０℃のオーブン（ＶＷＲ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）内で２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で駆動した。
【００３８】
例１（従来のＯＬＥＤ−比較例）
従来の青色ＯＬＥＤの準備は以下の通りである。透明なＩＴＯ導電層でコーティングした〜１．１ｍｍ厚のガラス基板を市販のガラス洗浄工具を使用して清掃及び乾燥した。ＩＴＯの厚さは約４２ｎｍであり、ＩＴＯのシート抵抗は約６８Ω／スクエアである。次いで、ＩＴＯの表面を酸化性プラズマで処理し、表面をアノードとして調整した。ＲＦプラズマ処理チャンバ内でＣＨＦ3ガスを分解することによって、１ｎｍ厚のＣＦｘの層を、清掃したＩＴＯの表面にＨＩＬとして蒸着した。そして、基板を真空蒸着チャンバ（ＴＲＯＶＡＴＯ ＭＦＧ．ＩＮＣ）内に移動し、基板の上部に他の全ての層を蒸着した。約１０-6トールの真空下で加熱したボートから気化することによって、以下の層を以下の順序で蒸着した。
（１）ＨＴＬ、９０ｎｍ厚、ＮＰＢからなる
（２）ＬＥＬ、２０ｎｍ厚、１．５容量％のＴＢＰでドープしたＴＢＡＤＮホスト材料からなる
（３）ＥＴＬ、３５ｎｍ厚、Ａｌｑからなる
（４）カソード、約２１０ｎｍ厚、Ｍｇ：Ａｇからなる
【００３９】
これらの層を蒸着した後、カプセル化のためデバイスを蒸着チャンバからドライボックス（ＶＡＣ Ｖａｃｕｕｍ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙ）内に移動した。完成したデバイス構造をＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（９０）／ＴＢＡＤＮ：ＴＢＰ（２０）／Ａｌｑ（３５）／Ｍｇ：Ａｇとして示す。Ｉｐ（ＴＢＡＤＮ）＝５．８ｅＶ、Ｅｇ（ＴＢＰ）＞３．０ｅＶ、Ｉｐ（Ａｌｑ）＝５．８ｅＶ、及びＥｇ（Ａｌｑ）＝２．７ｅＶであるので、このデバイス構造は図１Ｂに示すものと同じ電子エネルギー図を有する。
【００４０】
２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定する場合、デバイスは、７Ｖの駆動電圧、５６７ｃｄ／ｍ2の輝度、２．８３ｃｄ／Ａの発光効率、０．１４４，０．２１４のＣＩＥｘ，ｙ、及び２．９９Ｗ／Ｓｒ／ｍ2の放射輝度を有する。初期輝度が２０％低下する動作時間（Ｔ80（７０℃）として示す）は約１３０時間である。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示し、ＥＬスペクトルを図５に示す。
【００４１】
例２（比較例）
青色ＯＬＥＤを、３５ｎｍのＡｌｑ ＥＴＬが３５ｎｍのＢｐｈｅｎ ＥＴＬによって置き換えられるステップ３以外は例１に記載した方法で構成した。Ｉｐ（ＴＢＡＤＮ）＝５．８ｅＶ、Ｅｇ（ＴＢＰ）＞３．０ｅＶ、Ｉｐ（Ｂｐｈｅｎ）＝６．５ｅＶ、及びＥｇ（Ｂｐｈｅｎ）＝３．４ｅＶであるので、このデバイス構造は図１Ｃに示すものと同じ電子エネルギー図を有する。
【００４２】
２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定する場合、デバイスは、７．２Ｖの駆動電圧、６６７ｃｄ／ｍ2の輝度、３．３４ｃｄ／Ａの発光効率、０．１３７，０．１９２のＣＩＥｘ，ｙ、及び３．８４Ｗ／Ｓｒ／ｍ2の放射輝度を有する。このデバイスの発光効率、放射輝度、及び色純度は例１のものよりはるかに良好だが、Ｔ80（７０℃）は３０分未満であるためデバイスの動作寿命は非常に短い。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示す。
【００４３】
例３（比較例）
青色ＯＬＥＤを、３５ｎｍのＡｌｑ ＥＴＬが３５ｎｍのＴＰＢＩ ＥＴＬによって置き換えられるステップ３以外は例１に記載した方法で構成した。Ｉｐ（ＴＢＡＤＮ）＝５．８ｅＶ、Ｅｇ（ＴＢＰ）＞３．０ｅＶ、Ｉｐ（ＴＰＢＩ）＝６．２ｅＶ、及びＥｇ（ＴＰＢＩ）＝３．４ｅＶであるので、このデバイス構造は図１Ｃに示すものと同じ電子エネルギー図を有する。
【００４４】
２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定する場合、デバイスは、７．４Ｖの駆動電圧、６２２ｃｄ／ｍ2の輝度、３．１１ｃｄ／Ａの発光効率、０．１３９，０．２１０のＣＩＥｘ，ｙ、及び３．３５Ｗ／Ｓｒ／ｍ2の放射輝度を有する。このデバイスの発光効率、放射輝度、及び色純度は例１のものよりはるかに良好だが、Ｔ80（７０℃）は約８時間であるためデバイスの動作寿命は短い。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示す。
【００４５】
例４（比較例）
青色ＯＬＥＤを、３５ｎｍのＡｌｑ ＥＴＬがＨＢＬとしての１０ｎｍのＢｐｈｅｎプラス１．２容量％のＬｉでドープしたＢｐｈｅｎを備える２５ｎｍのｎ型ドープＥＴＬによって置き換えられるステップ３以外は例１に記載した方法で構成した。Ｉｐ（ＴＢＡＤＮ）＝５．８ｅＶ、Ｅｇ（ＴＢＰ）＞３．０ｅＶ、Ｉｐ（Ｂｐｈｅｎ）＝６．５ｅＶ、及びＥｇ（Ｂｐｈｅｎ）＝３．４ｅＶであるので、このデバイス構造は図２Ｂに示すものと同じ電子エネルギー図を有する。
【００４６】
２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定する場合、デバイスは、５．１Ｖの駆動電圧、６３３ｃｄ／ｍ2の輝度、３．１７ｃｄ／Ａの発光効率、０．１３５，０．１８７のＣＩＥｘ，ｙ、及び３．７３Ｗ／Ｓｒ／ｍ2の放射輝度を有する。このデバイスは高い色純度放射及び高い発光効率を有する。しかし、例２及び例３と同様、Ｔ80（７０℃）は約２６時間であるためデバイスの動作寿命は短い。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示す。
【００４７】
例５（本発明の例）
青色ＯＬＥＤを、３５ｎｍのＡｌｑ ＥＴＬが非正孔阻止バッファ層としての５ｎｍのＢ−Ａｌｑプラス１．２容量％のＬｉでドープしたＡｌｑを備える３０ｎｍのｎ型ドープＥＴＬによって置き換えられるステップ３以外は例１に記載した方法で構成した。Ｉｐ（ＴＢＡＤＮ）＝５．８ｅＶ、Ｅａ（ＴＢＡＤＮ）＝２．６ｅＶ、Ｉｐ（Ｂ−Ａｌｑ）＝５．８ｅＶ、及びＥａ（Ｂ−Ａｌｑ）＝２．６ｅＶ、Ｉｐ（Ａｌｑ）＝５．８ｅＶ、及びＥａ（Ａｌｑ）＝３．１ｅＶであるので、このデバイス構造は図３Ｂに示すものと同じ電子エネルギー図を有する。
【００４８】
２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定する場合、デバイスは、５．９Ｖの駆動電圧、６１９ｃｄ／ｍ2の輝度、３．０９ｃｄ／Ａの発光効率、０．１３４，０．１７７のＣＩＥｘ，ｙ、３．８０Ｗ／Ｓｒ／ｍ2の放射輝度、及び１７２時間のＴ80（７０℃）を有する。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示し、ＥＬスペクトルを図５に示す。従来のデバイス（例１）と比較して、デバイスのＥＬ性能は改善されている。
【００４９】
例６（本発明の例）
青色ＯＬＥＤを、３５ｎｍのＡｌｑ ＥＴＬが非正孔阻止バッファ層としての１０ｎｍのＴＢＡＤＮプラス１．２容量％のＬｉでドープしたＢｐｈｅｎを備える２５ｎｍのｎ型ドープＥＴＬによって置き換えられるステップ３以外は例１に記載した方法で構成した。Ｉｐ（ＴＢＡＤＮ）＝５．８ｅＶ、Ｅａ（ＴＢＡＤＮ）＝２．６ｅＶ、Ｉｐ（Ｂｐｈｅｎ）＝６．５ｅＶ、及びＥａ（Ｂｐｈｅｎ）＝３．１ｅＶであるので、このデバイス構造は図３Ｃに示すものと同じ電子エネルギー図を有する。
【００５０】
２０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で測定する場合、デバイスは、５．３Ｖの駆動電圧、５９４ｃｄ／ｍ2の輝度、２．９７ｃｄ／Ａの発光効率、０．１３５，０．１６７のＣＩＥｘ，ｙ、３．８２Ｗ／Ｓｒ／ｍ2の放射輝度、及び２１０時間のＴ80（７０℃）を有する。正規化輝度と動作時間との関係を図４に示す。従来のデバイス（例１）と比較して、デバイスのＥＬ性能は改善されている。
【００５１】
表１に上記で論じた例のＥＬ性能の概要を示す。
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１Ａ】先行技術のＯＬＥＤの断面図を示す。
【図１Ｂ】図１Ａの先行技術のＯＬＥＤの対応するエネルギーバンド図を示す。
【図１Ｃ】図１Ａの先行技術のＯＬＥＤの別の対応するエネルギーバンド図を示す。
【図２Ａ】正孔阻止層を有する別の先行技術のＯＬＥＤの断面図を示す。
【図２Ｂ】図２Ａの先行技術のＯＬＥＤの対応するエネルギーバンド図を示す。
【図３Ａ】非正孔阻止バッファ層を有する本発明の断面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ａの本発明の対応するエネルギーバンド図を示す。
【図３Ｃ】図３Ａの本発明の別の対応するエネルギーバンド図を示す。
【図４】本発明及び先行技術によって製造したＯＬＥＤの動作寿命を示す。
【図５】先行技術及び本発明によって製造したＯＬＥＤのＥＬスペクトルを示す。
【符号の説明】
【００５３】
１００ ＯＬＥＤ（先行技術）
２００ 正孔阻止層を有するＯＬＥＤ（先行技術）
３００ ＯＬＥＤ（本発明）
１２０ アノード
１３２ 正孔輸送層、ＨＴＬ
１３４ 発光層、ＬＥＬ
１３８ 電子輸送層、ＥＴＬ
１４０ カソード
２２６ 正孔阻止層、ＨＢＬ
３３６ 非正孔阻止バッファ層、ＮＨＢＬ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機電場発光デバイスであって、
ａ）アノードと、
ｂ）前記アノードの上に配置された正孔輸送層と、
ｃ）前記正孔輸送層の上に配置され、正孔−電子の再結合に応答して青色光を発生する発光層であって、少なくとも１つのホスト材料と少なくとも１つのドーパント材料とを含む発光層と、
ｄ）前記発光層に接触して形成された非正孔阻止バッファ層であって、実質上前記発光層中の前記ホスト材料の１つと同じイオン化電位と同じ電子親和力とを有する非正孔阻止バッファ層と、
ｅ）前記非正孔阻止バッファ層の上に配置された電子輸送層と、
ｆ）前記電子輸送層の上に配置されたカソードとを備える有機電場発光デバイス。
【請求項２】
前記発光層中の前記ホスト材料の電子エネルギーバンドギャップが２．９ｅＶより高い、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項３】
放射波長が４９０ｎｍより短い、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項４】
前記非正孔阻止バッファ層の電子エネルギーバンドギャップが２．９ｅＶより高い、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項５】
前記発光層の厚さの範囲が５ｎｍ〜３０ｎｍである、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項６】
前記非正孔阻止バッファ層の厚さの範囲が５ｎｍ〜３０ｎｍである、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項７】
前記非正孔阻止バッファ層の厚さの範囲が５ｎｍ〜２０ｎｍである、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項８】
前記発光層中の前記ホスト材料がアントラセン誘導体を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項９】
前記アントラセン誘導体が２−（１，１−ジメチルエチル）−９，１０−ビス（２−ナフタレニル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）及び９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）を含む、請求項８に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項１０】
前記非正孔阻止バッファ層が前記発光層中の前記ホスト材料の１つと同じ材料である、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項１１】
前記非正孔阻止バッファ層がアントラセン誘導体から選択された材料を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項１２】
前記アントラセン誘導体が２−（１，１−ジメチルエチル）−９，１０−ビス（２−ナフタレニル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）及び９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）を含む、請求項１１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項１３】
前記非正孔阻止バッファ層が青色放射性金属キレート化オキシノイド化合物を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項１４】
前記青色放射性金属キレート化オキシノイド化合物がビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（Ｂ−Ａｌｑ）を含む、請求項１３に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項１】
有機電場発光デバイスであって、
ａ）アノードと、
ｂ）前記アノードの上に配置された正孔輸送層と、
ｃ）前記正孔輸送層の上に配置され、正孔−電子の再結合に応答して青色光を発生する発光層であって、少なくとも１つのホスト材料と少なくとも１つのドーパント材料とを含む発光層と、
ｄ）前記発光層に接触して形成された非正孔阻止バッファ層であって、実質上前記発光層中の前記ホスト材料の１つと同じイオン化電位と同じ電子親和力とを有する非正孔阻止バッファ層と、
ｅ）前記非正孔阻止バッファ層の上に配置された電子輸送層と、
ｆ）前記電子輸送層の上に配置されたカソードとを備える有機電場発光デバイス。
【請求項２】
前記発光層中の前記ホスト材料の電子エネルギーバンドギャップが２．９ｅＶより高い、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項３】
放射波長が４９０ｎｍより短い、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項４】
前記非正孔阻止バッファ層の電子エネルギーバンドギャップが２．９ｅＶより高い、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項５】
前記発光層の厚さの範囲が５ｎｍ〜３０ｎｍである、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項６】
前記非正孔阻止バッファ層の厚さの範囲が５ｎｍ〜３０ｎｍである、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項７】
前記非正孔阻止バッファ層の厚さの範囲が５ｎｍ〜２０ｎｍである、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項８】
前記発光層中の前記ホスト材料がアントラセン誘導体を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項９】
前記アントラセン誘導体が２−（１，１−ジメチルエチル）−９，１０−ビス（２−ナフタレニル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）及び９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）を含む、請求項８に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項１０】
前記非正孔阻止バッファ層が前記発光層中の前記ホスト材料の１つと同じ材料である、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項１１】
前記非正孔阻止バッファ層がアントラセン誘導体から選択された材料を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項１２】
前記アントラセン誘導体が２−（１，１−ジメチルエチル）−９，１０−ビス（２−ナフタレニル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）及び９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）を含む、請求項１１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項１３】
前記非正孔阻止バッファ層が青色放射性金属キレート化オキシノイド化合物を含む、請求項１に記載の有機電場発光デバイス。
【請求項１４】
前記青色放射性金属キレート化オキシノイド化合物がビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（Ｂ−Ａｌｑ）を含む、請求項１３に記載の有機電場発光デバイス。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２００７−５０７１０７（Ｐ２００７−５０７１０７Ａ）
【公表日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２８０４１（Ｐ２００６−５２８０４１）
【出願日】平成１６年９月１３日（２００４．９．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２９５９３
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３８９４１
【国際公開日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【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１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１３日（２００４．９．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２９５９３
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３８９４１
【国際公開日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【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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