(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）第１の電極と、
（ｉｉ）（１）第３級芳香族アミンと、前記第３級芳香族アミンはＮＰＢであり、（２）金属オキシノイドと、前記金属オキシノイドは、トリス（８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）であり、（３）赤色発光材料との混合物を含む領域と、
前記赤色発光材料は、ＰｔＯＥＰであり、
前記領域（ｉｉ）は、前記第３級芳香族アミンの２５乃至５５重量％、前記金属オキシノイドの５５乃至２５重量％、及び、前記赤色発光材料の１０乃至２０重量％を、総合で１００重量パーセントになるように含み、
（ｉｉｉ）第２の電極と、
（ｉｖ）前記第１および第２の電極の少なくとも一方の上にコーティングされる、二酸化ケイ素、酸化ケイ素、およびこれらの混合物からなる群より選択される保護要素と、を含む有機発光素子であって、前記第１および第２の電極の一方は正孔注入アノードであり、前記電極の一方は電子注入カソードであり、さらに
（ｖ）（ｉ）２５重量％〜９９重量％のポルフィリンと、（ｉ）７５重量％〜１重量％の芳香族第３級アミンまたはインドロカルバゾールとの混合物を含む層を含み、任意に緩衝層を含む、前記アノードと前記領域（ｉｉ）の間に配置される正孔輸送領域と、
（ｖｉ）前記カソードと前記領域（ｉｉ）の間に配置される電子輸送領域と、の少なくとも１つを含み、領域（ｉｉ）の成分の全重量を基準にして前記赤色発光材料が１０乃至２０重量％の量で存在し、
前記正孔輸送領域は、ＮＰＢを含み、
前記電子輸送領域は、Ａｌｑ３を含み、
前記緩衝層は、前記正極と前記領域（ｉｉ）との間に配置され、
前記正極の一面は、前記緩衝層と接触し、前記正極の他面は、前記保護要素と接触する有機発光素子。
【請求項２】
前記領域（ｉｉ）が、前記赤色発光材料の１２重量％を含む請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
（Ａ）前記正孔輸送領域（ｖ）の成分と、前記第３級芳香族アミンを含む領域（ｉｉ）とが同じであること、および（Ｂ）前記電子輸送領域（ｖｉ）と、前記金属オキシノイドを含む領域（ｉｉ）とが同じ成分を含むこと、の少なくとも一方が存在する請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項４】
（Ａ）前記成分を含む前記正孔輸送領域（ｖ）と、前記第３級芳香族アミンを含む領域（ｉｉ）とが異なること、および（Ｂ）前記成分を含む前記電子輸送領域（ｖｉ）と、前記金属オキシノイドを含む混合領域とが異なること、の少なくとも一方が存在する請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項５】
電子輸送領域が存在し、前記電子輸送領域が少なくとも２つの層を含む請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記電子輸送領域の第１の層が前記混合領域に接し、前記第１の層が金属オキシノイドおよびキノリンからなる群より選択される成分を含み、前記電子輸送領域の第２の層がカソードに接し、前記第２の層が金属オキシノイド、フタロシアニン、およびトリアジンからなる群より選択される成分を含む請求項５に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記第１の層がトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）、ビス（８−ヒドロキシキノラート）−（４−フェニルフェノラート）アルミニウム（Ｂａｌｑ）の金属オキシノイド、または１，４−ビス（４ｂ−フェニルキノリン−２−イル）ベンゼン、４，４’−ビス（４−フェニルキノリン−２−イル）−１−１’−ビフェニル（ＴＡ）のキノリンを含み、前記第２の層がトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）またはビス（８−ヒドロキシキノラート）−（４−フェニルフェノレート）アルミニウム（Ｂａｌｑ）を含む金属オキシノイド、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）のフタロシアニン、あるいは４，４’−ビス−［２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジニル）］−１，１’−ビフェニル、４，４’−ビス−［２−（４，６−ジ−ｐ−トリル−１，３，５−トリアジニル）］−１，１’−ビフェニル、４，４’−ビス−［２−（４，６−ジ−ｍ−トリル−１，３，５−トリアジニル）］−１，１’−ビフェニル、４，４’−ビス−［２−（４，６−ジ−ｐ−メトキシフェニル−１，３，５−トリアジニル）］−１，１’−ビフェニル、４，４’−ビス−［２−（４，６−ジ−ｍ−メトキシフェニル−１，３，５−トリアジニル）］−１，１’−ビフェニル、または２，４，６−トリス（４−ビフェニリル）−１，３，５−トリアジンのトリアジンを含む請求項６に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記正孔輸送領域（ｖ）が存在し、前記正孔輸送領域が少なくとも２つの層を含む請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記正孔輸送領域の第１の層がアノードに接し、前記第１の層がポルフィリンを含み、前記正孔輸送領域の第２の層が前記混合領域に接し、前記第２の層が第３級芳香族アミンおよびインドロカルバゾールの群より選択される成分を含む請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記第１の層が銅フタロシアニンを含み、前記第２の層がＮ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）またはＮ，Ｎ’−ビス（ｐ−ビフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ビフェニルＴＰＤ）の第３級芳香族アミン、あるいは５，１１−ジ−ナフチル−５，１１−ジヒドロインドロ［３，２−ｂ］カルバゾールまたは２，８−ジメチル−５，１１−ジ−ナフチル−５，１１−ジヒドロインドロ［３，２−ｂ］カルバゾールのインドロカルバゾールを含む請求項９に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
（１）酸化インジウムスズを含む層を含むアノードと、（２）（ｉ）ＭｇおよびＡｇを含む層、（ｉｉ）Ａｌを含む層、（ｉｉｉ）酸化インジウムスズを含む層、ならびに（ｉｖ）有機化合物、ＭｇおよびＡｇの混合物を含む層からなる群より選択される層を含むカソードと、の少なくとも１つが存在する請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
前記カソードがアルカリ金属またはこの化合物をさらに含む請求項１１に記載の有機発光素子。
【請求項１３】
前記アルカリ金属がＬｉ、Ｎａ、ＫおよびＣｓからなる群より選択される請求項１２に記載の有機発光素子。
【請求項１４】
前記保護要素が、ＳｉＯ、ＳｉＯ２またはこれらの混合物を含む請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１５】
領域（ｉｉ）が５ナノメートル〜５００ナノメートルの厚さを有し、前記正孔輸送領域が５ナノメートル〜２５０ナノメートルの厚さを有し、かつ／または前記電子輸送領域が５ナノメートル〜１００ナノメートルの厚さを有する請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項１６】
Ｘが酸素、または硫黄である請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１７】
前記領域のそれぞれが１〜２０層を含む請求項３に記載の有機発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電子素子に関し、より詳細には有機発光素子（有機ＥＬ素子）に関する。より具体的に言うと、本発明は、実質的に安定な有機ＥＬ素子に関し、例えば実施形態における有機ＥＬ素子の半減期が約１，０００時間以上であり、すなわち素子の半減期は少なくとも約１，０００時間であって実施形態の素子は約７０℃〜約１００℃などの高温で安定であり、さらには素子は、高温による悪影響を実質的に受けず、さらにより具体的には、（１）約８０℃〜１００℃の高温で初期輝度約１００ｃｄ／ｍ2からの半減期が少なくとも１，０００時間であるなどの優れた安定性、（２）輝度１００ｃｄ／ｍ2で作動させた場合の外部量子効率が少なくとも約４％であるなどの優れた量子効率、および（３）Ｃ．Ｉ．Ｅ．チャートにおける色座標が約０．６７９，０．３１９であるなどの向上した色純度などの所望の性質を併せ持つ。
【背景技術】
【０００２】
多数の有機ＥＬ素子は、有機ルミネセンス材料と、反対の極性を有する電極とを積層することによって作製されてきており、これらの素子は、米国特許第３，５３０，３２５号などの記載されるように、ルミネセンス物質として単結晶アントラセンなどの単結晶材料を含む。これらの種類の素子は、およそ１００ボルト以上の励起電圧が必要であると考えられている。
【０００３】
多層構造を有する有機ＥＬ素子は、アノードを支持する正孔輸送と隣接する１つの有機層と、カソードを支持する電子輸送と隣接し素子の有機ルミネセンス領域として機能するもう１つの有機層とを含む２重層構造として製造することができる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３，５３０，３２５号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８５３，９０５号明細書
【特許文献３】米国特許第５，９２５，９８０号明細書
【特許文献４】米国特許第６，１１４，０５５号明細書
【特許文献５】米国特許第６，１３０，００１号明細書
【０００５】
本発明の態様は、（ｉ）第１の電極と、（ｉｉ）（１）第３級芳香族アミンと、（２）金属オキシノイドと、（３）
【化１】
0005490983.tif 000002
（式中、Ｘは炭素Ｃ原子または窒素Ｎ原子、あるいは任意に酸素または硫黄であり、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は水素、アルキル、置換アルキル、アリール、および置換アリールからなる群よりそれぞれ独立に選択されるような適切な基であり、Ｍは２価、３価、または４価の金属である）で表される赤色発光材料との混合物を含む領域と、（ｉｉｉ）第２の電極と、（ｉｖ）第１および第２の電極の少なくとも一方の上にコーティングされる任意の保護要素と、を含む有機発光素子であって、前記第１および第２の電極の一方は正孔注入アノードであり、前記電極の一方は電子注入カソードであり、さらに（ｖ）アノードと領域（ｉｉ）の間に配置され、任意にバッファ層を含む正孔輸送領域と、（ｖｉ）カソードと領域（ｉｉ）の間に配置される電子輸送領域と、の少なくとも１つをさらに含み、領域（ｉｉ）の成分の全重量を基準にして前記赤色発光成分が１〜約４０重量％の量で存在する有機発光素子、赤色発光材料が２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）（ＰｔＯＥＰ）である有機発光素子、第３級芳香族アミンがＮ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラアリールベンジジンである有機発光素子、前記アミンがＮ，Ｎ'−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）およびＮ，Ｎ'−ビス（ｐ−ビフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ビフェニルＴＰＤ）からなる群より選択されるＮ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラアリールベンジジンであり、任意に金属オキシノイドがトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ3）である有機発光素子、第３級芳香族アミン、ポルフィリン類、およびインドロカルバゾール類からなる群より選択される成分または化合物を含む前記正孔輸送領域と、金属オキシノイド、スチルベン類、トリアジン類、ポルフィリン類、およびキノリン類からなる群より選択される成分を含有する前記電子輸送領域と、の少なくとも１つが存在する有機発光素子、領域（ｉｉ）が約２０重量％〜約８０重量％の前記第３級芳香族アミンと、約８０重量％〜約２０重量％の前記金属オキシノイドとを含み、重量％は混合領域を構成する成分の全重量を基準にしている有機発光素子、領域（ｉｉ）が約３５重量％〜約６５重量％の前記第３級芳香族アミンと、約６５重量％〜約３５重量％の前記金属オキシノイドと、約３重量％〜約３０重量％の前記赤色発光成分とを含み、これらの合計が約１００重量％である有機発光素子、領域（ｉｉ）が約５重量％〜約２５重量％の前記赤色発光材料を含む有機発光素子、Ａ．前記正孔輸送領域（ｖ）の成分と領域（ｉｉ）を構成する第３級芳香族アミンとが類似している、およびＢ．電子輸送領域（ｖｉ）と領域（ｉｉ）を構成する金属オキシノイドとが類似した成分を含有する、の少なくとも一方が存在する有機発光素子、Ａ．前記正孔輸送領域（ｖ）と領域（ｉｉ）を構成する第３級芳香族アミンとが異なるものである、Ｂ．前記電子輸送領域（ｖｉ）と混合領域を構成する金属オキシノイドとが異なるものである、の少なくとも一方が存在する有機発光素子、電子輸送領域が存在し、その電子輸送領域が少なくとも２つの層を含む有機発光素子、電子輸送領域の第１の層が混合領域と接触し、第１の層は金属オキシノイドおよびキノリン類からなる群より選択される成分を含み、電子輸送領域の第２の層はカソードと接触し、第２の層は、金属オキシノイド、フタロシアニン類、およびトリアジン類からなる群より選択される成分を含む有機発光素子、第１の層がトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ3）、ビス（８−ヒドロキシキノラト）−（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（Ｂａｌｑ）である金属オキシノイド、あるいは１，４−ビス（４−フェニルキノリン−２−イル）ベンゼン、４，４'−ビス（４−フェニルキノリン−２−イル）−１，１'−ビフェニル（ＴＡ）であるキノリンを含有し、第２の層がトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ3）またはビス（８−ヒドロキシキノラト）−（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（Ｂａｌｑ）を含む金属オキシノイド、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）であるフタロシアニン、あるいは４，４'−ビス−［２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジニル）］−１，１'−ビフェニル、４，４'−ビス−［２−（４，６−ジ−ｐ−トリル−１，３，５−トリアジニル）］−１，１'−ビフェニル、４，４'−ビス−［２−（４，６−ジ−ｍ−トリル−１，３，５−トリアジニル）］−１，１'−ビフェニル、４，４'−ビス−［２−（４，６−ジ−ｐ−メトキシフェニル−１，３，５−トリアジニル）］−１，１'−ビフェニル、４，４'−ビス−［２−（４，６−ジ−ｍ−メトキシフェニル−１，３，５−トリアジニル）］−１，１'−ビフェニル、または２，４，６−トリス（４−ビフェニルイル）−１，３，５−トリアジンであるトリアジンを含有する有機発光素子、前記正孔輸送領域（ｖ）が存在し、その正孔輸送領域が少なくとも２つの層を含む有機発光素子、正孔輸送領域の第１の層がアノードと接触し、第１の層がポルフィリンを含み、正孔輸送領域の第２の層が混合領域と接触し、第２の層が、第３級芳香族アミンおよびインドロカルバゾール類の群より選択される成分を含む有機発光素子、第１の層が銅フタロシアニンを含み、第２の層がＮ，Ｎ'−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）またはＮ，Ｎ'−ビス（ｐ−ビフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ビフェニルＴＰＤ）などの公知の第３級芳香族アミンを含む有機発光素子、熱保護要素が存在し、その熱保護要素がＳｉＯ、ＳｉＯ2、またはそれらの混合物の層を含む有機発光素子、領域（ｉｉ）の厚さが約５ｎｍ〜約５００ｎｍ、正孔輸送領域の厚さが約５ｎｍ〜約２５０ｎｍ、および／または電子輸送領域の厚さが約５ｎｍ〜約１００ｎｍである有機発光素子、（ｉ）基板上に約３０〜約３００ｎｍの厚さでコーティングされた酸化インジウムスズのアノードであって、アノードと基板が約４００ｎｍ以上の波長の放射線の少なくとも約７０％を透過することができるアノードと、（ｉｉ）アノード上に存在し、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'−ビス（ｐ−ビフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ビフェニルＴＰＤ）などで構成され、厚さが約５ｎｍ〜約１００ｎｍである正孔輸送領域と、（ｉｉｉ）正孔輸送領域���に存在し、（１）約３５重量％〜約６５重量％のＮ，Ｎ'−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）またはＮ，Ｎ'−ビス（ｐ−ビフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ビフェニルＴＰＤ）と、（２）約６５重量％〜約３５重量％のトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウムまたはビス（８−ヒドロキシキノラト）−（４−フェニルフェノラト）アルミニウムと、（３）約５重量％〜約２５重量％の２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）（ＰｔＯＥＰ）とで構成される混合領域であって、すべての重量％は混合領域を構成する成分の全重量を基準としており、混合領域の厚さは約５０ｎｍ〜約１５０ｎｍである混合領域と、（ｉｖ）混合領域上に配置される電子輸送領域と、（ｖ）電子輸送領域上に配置されるカソードと、（ｖｉ）カソード上に配置され、厚さ約１００ｎｍ〜約１，０００ｎｍのＳｉＯ、ＳｉＯ2、またはそれらの混合物で構成される保護層と、を含む有機発光素子、正孔輸送領域上に配置され、（１）約３５重量％〜約６５重量％のＮ，Ｎ'−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）またはＮ，Ｎ'−ビス（ｐ−ビフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ビフェニルＴＰＤ）と、（２）約６５重量％〜約３５重量％のトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウムまたはビス（８−ヒドロキシキノラト）−（４−フェニルフェノラト）アルミニウムと、（３）約５重量％〜約２５重量％の２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）（ＰｔＯＥＰ）とで構成される混合領域であって、厚さが約５０ｎｍ〜約１５０ｎｍである混合領域と、混合領域上に配置される電子輸送領域であって、（１）混合領域と接触する厚さ約５ｎｍ〜約２５ｎｍの第１の層であって、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ3）などで構成される第１の層と、（２）カソードと接触する厚さ約５ｎｍ〜約２５ｎｍの第２の層であって、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ3）などで構成される第２の層とを含む電子輸送領域と、電子輸送領域上に配置され、金属または合金を含む厚さ約５０ｎｍ〜約５００ｎｍの第２の層でコーティングされるカソードと、カソード上に配置され、厚さ約１００ｎｍ〜約１，０００ｎｍのＳｉＯ、ＳｉＯ2、またはそれらの混合物で構成される熱保護成分と、を有するＥＬ素子で構成される有機発光素子、電子輸送領域上に配置されるカソード、およびカソード上に配置され、厚さ約１００ｎｍ〜約１，０００ｎｍのＳｉＯ、ＳｉＯ2、またはそれらの混合物で構成される熱保護成分を含む有材発光素子、Ｘが酸素または硫黄である有機発光素子、Ｘがアルキルアミノ基であり、アルキルが約１〜約２０個の炭素原子を含有する有機発光素子、保護層が二酸化ケイ素または一酸化ケイ素で構成される有機発光素子、正孔輸送領域が存在するか、電子輸送領域が存在するか、あるいは正孔輸送領域および電子輸送領域が存在する有機発光素子、各領域が約１〜約２０層を含む有機発光素子、各領域が約１〜約３層を含む有機発光素子、エミッター量が約０．１〜約５重量％である有機発光素子、赤色エミッター量が約０．２〜約２重量％である有機発光素子、Ｍがアルミニウム、ガリウム、亜鉛、またはインジウムである有機発光素子、発光性化合物が１〜約４０重量％の量で存在し、発光性化合物が
【化２】
0005490983.tif 000003
（式中、Ｘは炭素Ｃ原子または窒素Ｎ原子などの好適な成分、あるいは任意に酸素または硫黄であり、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は水素、アルキル、置換アルキル、アリール、および置換アリールからなる群よりそれぞれ独立に選択され、Ｍは２価、３価、または４価の金属である）であり、その実施形態の素子は（ｉ）約８０℃〜１００℃などの温度で初期輝度１００ｃｄ／ｍ2からの半減期が約１，０００時間であるなどの優れて高い安定性、（２）輝度で１００ｃｄ／ｍ2で作動させた場合の外部量子効率が少なくとも約４％であるなどの高量子効率、および（３）Ｃ．Ｉ．Ｅ．チャートにおける色座標が約０．６７９，０．３１９であるなどの優れた色純度を有する有材発光素子、赤色発光材料と、（ｉｉｉ）カソードまたはアノードとなることができる第２の電極と、（ｉｖ）第１および第２の電極の一方の上にコーティングされる熱保護層と、を含み、第１および第２の電極の一方は正孔注入アノードであり、電極の一方は電子注入カソードであるＥＬ素子であって、この有機発光素子は、（ｖ）アノードと混合領域の間に挿入され、任意にバッファ層を有する正孔輸送領域と、（ｖｉ）カソードと混合領域の間に挿入される電子輸送領域と、の少なくとも１つをさらに含み、領域全体は少なくとも１つの層、より特定的には１〜約１０層を意味するＥＬ素子、に関する。
【０００６】
本発明の有機発光素子は、通常は広範囲の温度条件で作動するディスプレイなどの種々の装置に使用することができる。本発明の有機発光素子によって実現される高温条件における作動安定性によって、本発明の実施形態は高温用途で長時間使用することができる。さらに、本発明の有機発光素子は、効率が向上し色純度の優れた赤色発光を得ることができる。
【０００７】
したがって本発明の有材発光素子は米国特許第５，８５３，９０５号、第５，９２５，９８０号、第６，１１４，０５５号、および第６，１３０，００１号の多数の有機発光素子などの従来技術の多数の有機発光素子よりも高い効率を示す、（ｉ）アノードと混合領域の間に配置される正孔輸送層、および（ｉｉ）カソードと混合領域の間の電子輸送層で構成され、例えば図１に示される有機発光素子１０を参照すると、これは正孔注入アノードとして機能する第１の電極１２と、第１の電極１２上に積層されバッファ層を任意に含んでもよい正孔輸送領域１３と、正孔輸送領域１３上に積層され（１）第３級芳香族アミンと（２）金属オキシノイドと（３）本明細書ではＰｔＯＥＰ、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）（ＰｔＯＥＰ）などと記載される式Ｉの赤色発光材料との混合物を含む混合領域１４と、混合領域層１４上に積層される電子輸送領域層１５と、電子輸送領域層１５上に積層され電子注入電極として機能する第２の電極１６とを含むＥＬ素子、正孔輸送領域および電子輸送領域の一方のみを含み、すなわち実施形態では、アノードと混合領域の間に正孔輸送領域を含み混合領域とカソードの間に電子輸送領域は存在せず、混合領域はカソードと接触し、あるいは混合領域とカソードの間に電子輸送領域を含みアノードと混合領域の間に正孔輸送領域は存在せず、混合領域はアノードと接触するＥＬ素子、正孔輸送領域を含み電子輸送領域は存在しない有機発光素子。
【０００８】
図２は、正孔注入アノードとして機能する第１の電極２２と、第１の電極２２上に積層され任意にバッファ層を含むことができる正孔輸送領域２３と、正孔輸送領域２３上に積層され（１）第３級芳香族アミンと（２）金属オキシノイドと（３）２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）（ＰｔＯＥＰ）などの式Ｉの赤色発光材料との混合物を含む混合領域２４と、混合領域２４上に積層され電子注入電極として機能する第２の電極２６とで構成されるＥＬ素子２０を示している。図３は、正孔注入アノードとして機能する第１の電極３２と、第１の電極３２上に積層され（１）第３級芳香族アミンと（２）金属オキシノイドと（３）２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）（ＰｔＯＥＰ）などの式Ｉの赤色発光材料との混合物を含む混合領域３４と、混合領域３４上に積層される電子輸送領域３５と、電子輸送領域上に積層され電子注入電極として機能する第２の電極３６とで構成される有機発光素子３０を示している。
【０００９】
図面をさらに参照すると、有機発光素子は（ｉ）アノードと混合領域の間に配置される正孔輸送領域と、（ｉｉ）カソードと混合領域の間に配置される電子輸送領域との両方を含むことができ、第３級芳香族アミンはＮ，Ｎ'−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）またはＮ，Ｎ'−ビス（ｐ−ビフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ビフェニルＴＰＤ）であり、金属オキシノイドはトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（ＡｌＱ3）であり、ＥＬ素子は米国特許出願第０９／７７０，１５９号および第０９／７７０，１５４号に記載されるような熱保護層を含有することができ、この層は第１の電極１２、２２、３２上、または第２の電極１６、２６、３６上に積層することができ、ＥＬ素子のアノード１２、２２と混合領域１４、２４との間の正孔輸送領域１３、２３、および混合領域１４、３４とカソード１６、２６との間の電子輸送領域１５、３５の少なくとも１つが複数の独立した層を含み、正孔輸送領域１３、２３および電子輸送領域１５、３５の個々の層の数は選択的に変動させることができる。通常このような実施形態では、これらの領域のいずれかの層の数は１〜約１０であり、より特定的には約２〜約３である。
【００１０】
混合領域１４、２４を構成する正孔輸送成分と、正孔輸送領域（例えば１３、２３）を構成する正孔輸送成分とは同じ材料であってもよく、混合領域１４、２４と正孔輸送領域１３、２３とで異なる正孔輸送成分を使用すると、有機発光素子１０、２０の半減期の延長またはドライブ電圧の上昇の軽減の形態の素子の安定性の増加などの所望の素子特性を得ることができる。さらに、多層正孔輸送領域の異なる層に使用される正孔輸送成分は異種でも類似していてもよく、同様に混合領域１４、３４を構成する電子輸送成分と電子輸送領域１５、３５を構成する電子輸送成分も同じ材料でも異なる材料でもよい。混合領域１４、３４および電子輸送領域１５、３５で異なる電子輸送成分を使用すると、有機発光素子１０、３０の効率の増加などの所望の性質が得られることがあり、また多層電子輸送領域の異なる層で使用される電子輸送成分も異種でも類似していてもよい。
【００１１】
正孔輸送領域１３、２３は、フタロシアニンと、第３級芳香族アミンまたはインドロカルバゾールなどの正孔輸送成分との混合物を含む層を有することができ、正孔輸送領域は、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などのポルフィリンと、５，１１−ジ−ナフチル−５，１１−ジヒドロインドロ［３，２−ｂ］カルバゾール，２，８−ジメチル−５，１１−ジ−ナフチル−５，１１−ジヒドロインドロ［３，２−ｂ］カルバゾールなどのインドロカルバゾール、あるいはジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）またはＮ，Ｎ'−ビス（ｐ−ビフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ビフェニルＴＰＤ）などの第３級芳香族アミンなどの正孔輸送成分との混合物を含む層から形成することができる。
【００１２】
有機発光素子のカソード１６は、（ｉ）金属の第１成分（Ｍｇなど）と、（ｉｉ）有機材料の第２成分（ＡｌＱ3など）と、（ｉｉｉ）金属、有機材料、および無機材料からなる群より選択される少なくとも１種類の第３成分（Ａｇなど）とを含む金属−有機混合領域を含み、同時継続中の米国特許出願第０９／８００，７１６号を参照すると、これらの実施形態は、有機発光素子を使用するディスプレイのコントラストの向上、より優れた視認性、およびより高い環境安定性などの多数の所望の性質を得ることができる。
【００１３】
本発明の有機発光素子は、交流（ＡＣ）および／または直流の（ＤＣ）ドライブ条件で作動させることができる。ＡＣドライブ条件は、特に高温における素子作動条件で作動寿命を延長させ、作動電圧範囲としては例えば約３〜約２０ボルトが挙げられ、より特定的には約５〜約１５ボルトであり、ドライブ電流値としては例えば約１〜約１，０００ｍＡ／ｃｍ2の密度であり、より特定的には約１０ｍＡ／ｃｍ2〜約２００ｍＡ／ｃｍ2である。
【００１４】
アノード１２、２２、３２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、ケイ素、酸化スズ、金、および白金などの好適な正電荷注入電極を含むことができる。アノードに好適なその他の材料としては、例えば仕事関数が約４ｅＶ以上、より特定的には約４ｅＶ〜約６ｅＶの導電性炭素、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどのπ−共役ポリマーが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
アノード１２、２２、３２は任意の好適な形態であってよく、透明または実質的に透明なガラス板またはプラスチックフィルムなどの光透過性基板上に導電性薄層をコーティングすることができ、例えばアノードは、酸化スズまたは酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）をガラス基板上にコーティングして作製される光透過性アノードを含んでもよい。また、厚さが例えば約２００Å未満、特に約７５Å〜約１５０Åである非常に薄い光透過性金属アノードを選択してもよい。これらの薄いアノードは金、パラジウムなどの金属を含んでもよい。さらに、導電性炭素またはポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの共役ポリマーの厚さが例えば５０Å〜約１７５Åの透明または半透明薄層をアノードとして選択してもよい。アノード１２、２２、３２およびカソード１６、２６、３６のさらに別の好適な形態は米国特許第４，８８５，２１１号に開示されている。
【００１６】
アノード１２、２２、３２の厚さは、約１ｎｍ〜約５，０００ｎｍの範囲を取ることができ、好ましい範囲はアノード材料の光学定数に依存して変動する。アノードの具体的な厚さの範囲の１つは約３０ｎｍ〜約３００ｎｍである。この範囲外の厚さも使用することができる。
【００１７】
アノード１２、２２上の正孔輸送領域１３、２３の形成に使用される正孔輸送材料は任意の好適な公知または最新の材料であってよい。好適な正孔輸送材料としては、ポリアニリンおよびその酸ドープ形態、ポリピロール、ポリ（フェニレンビニレン）、および公知の半導体有機材料などの導電性材料、米国特許第４，３５６，４２９号に開示される１，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン銅（ＩＩ）などのポルフィリン誘導体、銅フタロシアニン、銅テトラメチルフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、酸化チタンフタロシアニン、マグネシウムフタロシアニンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの材料およびその他の好適な材料の混合物も使用することができる。正孔輸送材料の具体的な種類は、米国特許第４，５３９，５０７号、第４，７２０，４３２号、および第５，０６１，５６９号に開示されるような芳香族第３級アミンである。好適な代表的芳香族第３級アミンとしては、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、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が挙げられるが、これらに限定されるものではない。その他の第３級芳香族アミンの代表例は、アリールをフェニル、ｍ−トリル、ｐ−トリル、ｍ−メトキシフェニル、ｐ−メトキシフェニル、１−ナフチル、２−ナフチルなどから選択することができるＮ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラアリールベンジジンである。Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラアリールベンジジンの代表例は、より具体的にはＮ，Ｎ−ジ−１−ナフチル−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−１，１'−ビフェニル−４，４'−ジアミンである。正孔輸送成分としては、Ｎ，Ｎ'−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）、４，４'−ビス（９−カルバゾリル）−１，１'−ビフェニル化合物も挙げられる。４，４'−ビス（９−カルバゾリル）−１，１'−ビフェニル化合物の代表例としては、４，４'−ビス（９−カルバゾリル）−１，１'−ビフェニルおよび４，４'−ビス（３−メチル−９−カルバゾリル）−１，１'−ビフェニルなどが挙げられ、正孔輸送成分の好ましい種類は、米国特許第５，９４２，３４０号および第５，９５２，１１５号に記載されるものなどのインドロカルバゾール類、例えば５，１１−ジ−ナフチル−５，１１−ジヒドロインドロ［３，２−ｂ］カルバゾールおよび２，８−ジメチル−５，１１−ジ−ナフチル−５，１１−ジヒドロインドロ［３，２−ｂ］カルバゾール、アリールがフェニル、ｍ−トリル、ｐ−トリル、ｍ−メトキシフェニル、ｐ−メトキシフェニル、１−ナフチル、２−ナフチルなどから選択することができる、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラアリールベンジジンである。Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラアリールベンジジンの代表例はＮ，Ｎ'−ジ−１−ナフチル−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−１，１'−ビフェニル−４，４'−ジアミン（これがより好ましい）、Ｎ，Ｎ'−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−１，１'−ビフェニル−４，４'−ジアミン、Ｎ，Ｎ'−ビス（３−メトキシフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−１，１'−ビフェニル−４，４'−ジアミンなどである。
【００１８】
正孔輸送領域１３、２３ある種の正孔注入および輸送特性を有し、素子の性能を向上させるように選択された材料で構成される任意のバッファ層を、さらに含んでもよい。バッファ層に使用することができる好適な成分としては、米国特許第４，３５６，４２９号（この記載内容全体を本明細書に援用する）に開示される１，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン銅（ＩＩ）などのポルフィリン誘導体などの半導体有機材料、銅フタロシアニン、銅テトラメチルフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、酸化チタンフタロシアニン、マグネシウムフタロシアニン、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＢｅＯ、ＢａＯ、ＡｇＯ、ＳｒＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＣａＯ、Ｃｓ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、およびＮａ2Ｏなどの金属酸化物、ならびにＬｉＦ、ＫＣｌ、ＮａＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＦ、およびＫＦなどの金属ハロゲン化物が挙げられる。
【００１９】
より特定的な実施形態では、正孔輸送領域１３、２３は、ポルフィリンと、第３級芳香族アミンまたはインドロカルバゾールなどの正孔輸送材料との混合物を含む層を有し、これらの実施形態では、 正孔輸送領域は、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などのポルフィリンと、インドロカルバゾール、またはジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）やＮ，Ｎ'−ビス（ｐ−ビフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ビフェニルＴＰＤ）などの第３級芳香族アミンなどの正孔輸送化合物との混合物を含む層で構成される。任意のバッファ層を有する正孔輸送領域１３、２３は、任意の好適な公知の方法または将来開発される方法によって上述の材料の中の１種類を薄膜に成形することなどによって作製可能である。この目的に好適である方法としては、例えば蒸着およびスピンコーティング法が挙げられる。
【００２０】
任意のバッファ層は正孔輸送領域１３、２３内の任意の位置に配置することができ、すなわち、任意のバッファ層の一面を正孔輸送領域１３、２３の一面と重なるように配置することができ、この場合、任意のバッファ層はアノード１２、２２または混合領域１４、２４のいずれかと接触し、あるいは、バッファ層は正孔輸送領域１３、２３の２つの面の間にバッファ層の両面が存在するように配置することもできる。しかしながら好ましい実施形態では、アノード１２、２２と接触した状態でバッファ層が配置される。
【００２１】
任意のバッファ層を有する正孔輸送領域１３、２３の厚さは約５ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲にすることができ、バッファ層の厚さは約１ｎｍ〜約１００ｎｍにすることができ、実施形態では、任意のバッファ層の厚さは、正孔輸送領域１３、２３の厚さよりも少なくとも１ｎｍ薄い。任意のバッファ層の具体的なの厚さの範囲は約５ｎｍ〜約２５ｎｍである。任意のバッファ層の別の具体的な厚さの範囲は約１ｎｍ〜約５ｎｍである。これらの範囲外の厚さも使用することができ、一般に内部のバッファ層の厚さを減少させずに正孔輸送領域１３、２３の厚さを減少させることは、素子の安定性の向上に望ましい場合があるが、同時に素子の効率を低下させるために望ましくないこともある。したがって、領域内の任意のバッファ層の特定の厚さに関して、正孔輸送領域１３、２３のより望ましい厚さの範囲が存在する。任意のバッファ層の厚さを除いた正孔輸送領域の厚さ（バッファ層の厚さを引いた後に残った正孔輸送領域の厚さ）のより特定的な範囲は約５ｎｍ〜約１５ｎｍである。任意のバッファ層の厚さを除いた正孔輸送領域の厚さの別のより特定的な範囲は約１５ｎｍ〜約７５ｎｍである。当然ながら、これらの範囲外も使用することができる。
【００２２】
正孔輸送領域１３、２３またはアノード３２上に形成される混合領域１４、２４、３４は、第１の成分としての約２０重量％〜約８０重量％の第３級芳香族アミン正孔輸送化合物と、第２の成分としての約８０重量％〜約２０重量％の金属オキシノイド電子輸送化合物と、第３の成分としての約０．０１重量％〜約４０重量％の式Ｉの赤色発光成分とを含むことができ、すべての重量％は混合領域を構成する材料の全重量を基準にしている。あるいは混合領域１４、２４、３４は、第１の成分としての約３５重量％〜約６５重量％の第３級芳香族アミン正孔輸送成分と、第２の成分としての約６５重量％〜約３５重量％の金属オキシノイドと、第３の成分としての約３重量％〜約３０重量％、約５〜約２５重量％、約１０〜約１２重量％の式Ｉの赤色発光材料とを含む。
【００２３】
本発明による有機発光素子の実施形態では、混合領域１４、２４、３４は２層以上を含んでもよい。例えば、混合領域１４、２４、３４は、２層、３層、またはそれを超える数の独立した層を有するように選択して作製することができる。このような実施形態では、正孔輸送化合物、電子輸送化合物、または赤色発光化合物の混合比は各層で同一であってもよいし、あるいは層によって混合比を変化させてもよい。例えば、多層のそれぞれが正孔輸送化合物と電子輸送化合物を同じ重量％で含んでもよい。別の実施形態では、混合領域はこれらの材料を異なる量で含んでもよい。
【００２４】
混合領域１４、２４、３４に使用可能な芳香族第３級アミンの具体例は、米国特許第４，５３９，５０７号、第４，７２０，４３２号、および第５，０６１，５６９号に開示されるものから選択することができる。好適な代表的芳香族第３級アミンとしては、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'−ビス（ｐ−ビフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ビフェニルＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ'−ジ−１−ナフチル−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−１，１'−ビフェニル−４，４'−ジアミン、ナフチル−置換ベンジジン誘導体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。その他の第３級芳香族アミンの代表例としてはＮ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラアリールベンジジンが挙げられる。Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラアリールベンジジンの代表例はＮ，Ｎ'−ジ−１−ナフチル−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−１，１'−ビフェニル−４，４'−ジアミンである。好ましい正孔輸送成分としても、ナフチル−置換ベンジジン誘導体、およびそれらの混合物などが挙げられる。
【００２５】
混合領域１４、２４、３４に使用可能な金属オキシノイドの具体例としては、米国特許第４，５３９，５０７号、第５，１５１，６２９号、第５，１５０，００６号、第５，１４１，６７１号、および第５，８４６，６６６号に開示される金属オキシノイド化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。代表例としては、トリス（８−ヒドロキシキノリネート）アルミニウム（Ａｌｑ3）およびビス（８−ヒドロキシキノラト）−（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＢＡｌｑ）、トリス（８−ヒドロキシキノリネート）ガリウム、ビス（８−ヒドロキシキノリネート）マグネシウム、ビス（８−ヒドロキシキノリネート）亜鉛、トリス（５−メチル−８−ヒドロキシキノリネート）アルミニウム、トリス（７−プロピル−８−キノリノラト）アルミニウム、ビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリネート］亜鉛、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリネート）ベリリウムなど、ならびに米国特許第５，８４６，６６６号に記載されるビス（８−キノリンチオラト）亜鉛、ビス（８−キノリンチオラト）カドミウム、トリス（８−キノリンチオラト）ガリウム、トリス（８−キノリンチオラト）インジウム、およびビス（５−メチルキノリンチオラト）亜鉛などの金属チオイシノイドが挙げられる。好ましい材料は、ビス（８−キノリンチオラト）亜鉛、ビス（８−キノリンチオラト）カドミウム、トリス（８−キノリンチオラト）ガリウム、トリス（８−キノリンチオラト）インジウム、およびビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリンチオラト］亜鉛が挙げられる。
【００２６】
混合領域１４、２４、３４の厚さは約１０ｎｍ〜約２，０００ｎｍにすることができる。好ましくは混合領域１４、２４、３４の厚さは約５０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲をとることができる。これらの範囲外の厚さも使用することができる。混合領域１４、２４、３４の厚さを減少させると、有機発光素子の作動電圧が低下して望ましい場合もあるが、同時に本発明の有機発光素子の輝度（およびＥＬ効率）を低下させる原因となり望ましくない場合もある。混合領域１４、２４、３４は、正孔輸送成分、電子輸送成分、および赤色発光材料の選択される混合物の形成が可能となる任意の好適な方法によって形成することができる。例えば、混合領域１４、２４、３４は、正孔輸送成分、電子輸送成分、および赤色発光材料を同時に蒸発させることによって形成することができる。
【００２７】
混合領域１４、３４上の電子輸送領域１５、３５の形成に使用される電子輸送化合物は、任意の好適な公知の材料または将来開発される材料であってよい。好適な電子輸送化合物としては、金属オキシノイドなどの導電性材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。電子輸送領域１５、３５に使用可能な金属オキシノイドの具体例としては、米国特許第４，５３９，５０７号、第５，１５１，６２９号、第５，１５０，００６号、および第５，１４１，６７１号にに開示されるような８−ヒドロキシキノリンの金属キレートが挙げられるがこれらに限定されるものではない。代表例としてはトリス（８−ヒドロキシキノリネート）アルミニウム（Ａｌｑ3）が挙げられ、これが好ましい電子輸送成分である。別の好ましい例は、ビス（８−ヒドロキシキノラト）−（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（Ｂａｌｑ）、４，４'−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニルなどの米国特許第５，５１６，５７７号に開示されるようなスチルベン誘導体、米国特許第５，８４６，６６６７号に記載されるビス（８−キノリンチオラト）亜鉛、ビス（８−キノリンチオラト）カドミウム、トリス（８−キノリンチオラト）ガリウムなどの特定の金属チオキシノイド化合物である。より特定的な材料は、ビス（８−キノリンチオラト）亜鉛など、米国特許第６，０５７，０４８号米国特許第６，２２９，０１２号に記載される２，４，６−トリス（４−ビフェニルイル）−１，３，５−トリアジンなどのトリアジン類である。
【００２８】
電子輸送領域１５、３５は、約１ｎｍ〜約１００ｎｍ、または約５ｎｍ〜約５０ｎｍの範囲の厚さにすることができる。多層電子輸送領域１５、３５を含む有機発光素子の実施形態では、個々の層の厚さは少なくとも約１ｎｍである。
【００２９】
電子輸送領域１５、３５または混合領域２４の上に形成されるカソード１６、２６、３６は、高仕事関数成分を有する金属、例えば仕事関数が約４ｅＶ〜約６ｅＶの金属、あるいは仕事関数が約２ｅＶ〜約４ｅＶの金属などの低仕事関数成分などの好適な電子注入材料を含むことができる。カソード１６、２６、３６は、低仕事関数（約４ｅＶ未満）金属と、少なくとも１種類のその他の金属との組合せを含むことができる。第２またはその他の金属に対する低仕事関数金属の有効な比率は約０．１重量％未満〜約９９．９重量％である。低仕事関数金属の具体例としては、リチウムまたはナトリウムなどのアルカリ金属、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、またはバリウムなどの２Ａ族すなわちアルカリ土類金属、ならびにスカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、ユーロピウム、テルビウム、またはアクチニウムなどの希土類金属およびアクチニド金属を含むＩＩＩ族金属が挙げられるが、これらに限定されるものではない。リチウム、マグネシウム、およびカルシウムは好ましい低仕事関数金属である。米国特許第４，８８５，２１１号および米国特許第４，７２０，４３２号に記載されるＭｇ−Ａｇ合金カソードは、実施形態におけるカソード１６、２６、３６の形成により特定的なカソード材料である。（ｉ）金属の第１成分（Ｍｇなど）と（ｉｉ）有機材料の第２成分（ＡｌＱ3など）と、（ｉｉｉ）金属、有機材料、および無機材料からなる群より選択される少なくとも１種類の第３成分（Ａｇなど）とを含む金属−有機混合領域。その他の好ましいカソードは米国特許第５，４２９，８８４号に記載されている。これらのカソードは、アルミニウムやインジウムなどのその他の高仕事関数金属とのリチウム合金から作製することができる。
【００３０】
カソード１６、２６、３６は、米国特許第５，４５７，５６５号、第５，６０８，２８７号、および第５，７３９，６３５号（これらそれぞれの記載内容全体を本明細書に援用する）に記載されるような酸化物材料またはアルカリ金属化合物などの、絶縁性材料の電子輸送領域１５、３５または混合領域２４と接触する電子注入層を含むこともできる。カソード１６、２６、３６の厚さは、例えば約１０ｎｍ〜約１，０００ｎｍの範囲をとることができ、この範囲外の厚さも使用することができる。
【００３１】
実施形態では、熱保護要素は、任意にカソード１６、２６、３６の上またはアノード１２、２２、３２の上に形成することができる。熱保護要素の例は、ＳｉＯ、ＳｉＯ2、および／またはそれらの混合物で構成される層であり、その厚さは約３００ｎｍ〜約５，０００ｎｍの範囲である。
【００３２】
以下の実施例に関して、「領域」は１つの層を意味する。
【実施例１】
【００３３】
図１の素子１０のような構造を有する有機発光素子を作製して評価を行った。この素子では、ナフチル−置換ベンジジン誘導体のＮ，Ｎ'−ジ−１−ナフチル−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−１，１'−ビフェニル−４，４'−ジアミン（ＮＰＢ）およびトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ3）をそれぞれ正孔輸送成分および電子輸送成分として選択し、この有機発光素子１０は正孔輸送領域、混合領域１４、および電子輸送領域１５を構成するものであった。混合領域１４は約４４重量％のＮＰＢ、約４４重量％のＡｌｑ3、および約１２重量％の２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）（ＰｔＯＥＰ）で構成された。正孔輸送領域１３中のバッファ層の形成に銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を使用し、このバッファ層はアノード１２と接触させた。バッファ層の厚さは約１５ｎｍであり、正孔輸送領域１３の厚さは約２５ｎｍであり、混合領域１４の厚さは約１１０ｎｍであり、電子輸送領域１５の厚さは約２０ｎｍであり、厚さ約２００ｎｍの酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で構成されガラス基板上にあらかじめコーティングされたアノード１２と、厚さ約１２０ｎｍのＭｇ：Ａｇ（重量比１０：１）合金で構成されるカソード１８との間に、正孔輸送領域１３、混合層１４、および電子輸送領域１５を形成した。一酸化ケイ素（ＳｉＯ）で構成され厚さが約２００ｎｍの熱保護要素をカソード１６上にコーティングした。有機発光素子は、約６×１０-6ｔｏｒｒの圧力で真空蒸着法を使用して製造した。混合領域１４は、約０．１〜約１０Ａ／ｓの間で単一蒸着速度を調整して別々の供給源から純（全体的に純度約１００％）ＮＰＢ、純Ａｌｑ3、および純ＰｔＯＥＰを同時蒸着することによって作製し、所望の混合比の混合領域１４を得た。有機正孔輸送領域１３、混合領域１４、および電子輸送領域１５を形成した後に、減圧を中断せずに電子輸送領域１５上に金属カソード１６を蒸着した。
【００３４】
電流密度約２５ｍＡ／ｃｍ2で作動させた場合、ミノルタ（Ｍｉｎｏｌｔａ）モデルＣＳ１００クロマ・メーター（Ｃｈｒｏｍａ Ｍｅｔｅｒ）で測定すると、上記有機発光素子は輝度約２５０ｃｄ／ｍ2、Ｃ．Ｉ．Ｅ．チャートにおける色座標約０．６７９，０．３１９の明るい赤色を発光し、輝度約１００ｃｄ／ｍ2を得るために作動させると、較正済み光ダイオードで測定した有機発光素子の外部量子効率は約４．２％であった。
【００３５】
窒素雰囲気において平均電流密度２５ｍＡ／ｃｍ2によるＡＣドライブ条件を使用して作動または励起させた有機発光素子について、室温（２２℃）における素子の作動寿命を測定した。この電流密度では、有機発光素子の初期輝度は約２５０ｃｄ／ｍ2（カンデラ／平方メートル）であった。これらの条件で、初期輝度約２５０ｃｄ／ｍ2からの素子半減期（有機発光素子の輝度が初期輝度の半分に減少するまでに経過した時間）はこの温度で連続的に素子を作動させた場合に約４，０００時間であることが分かった。通常条件の代表的初期表示輝度１００ｃｄ／ｍ2よりも約２．５倍明るい初期輝度約２５０ｃｄ／ｍ2で素子半減期を測定したため、測定半減期の４，０００時間は２２℃における高応力条件下で加速された半減期であり、これは２２℃における通常の初期表示輝度１００ｃｄ／ｍ2において約１０，０００時間（２．５×４，０００時間）の半減期に相当する。
【００３６】
また、窒素雰囲気において平均電流密度２５ｍＡ／ｃｍ2によるＡＣドライブ条件を使用して作動させた有機発光素子について、９０℃の温度での作動寿命を測定した。この電流密度では、作製した有機発光素子の初期輝度は約２５０ｃｄ／ｍ2（カンデラ／平方メートル）であった。これらの条件で、初期輝度約２５０ｃｄ／ｍ2からの素子半減期（有機発光素子の輝度が初期輝度の半分に減少するまでに経過した時間）はこの温度で連続的に素子を作動させた場合に約５００時間であることが分かった。通常条件の代表的初期表示輝度１００ｃｄ／ｍ2よりも約２．５倍明るい初期輝度約２５０ｃｄ／ｍ2で素子半減期を測定したため、測定半減期の５００時間は９０℃における高応力条件下で加速された半減期であり、これは９０℃における通常の初期表示輝度１００ｃｄ／ｍ2において約１，２５０時間（２．５×５００時間）の半減期に対応する。
【００３７】
本発明の実施形態による赤色有機発光素子は、（１）約８０℃〜約１００℃の高温においても数百時間の半減期を有するなどの高い安定性、（２）輝度１００ｃｄ／ｍ2で作動させた場合に外部量子効率が４％以上となるなどの高い量子効率、そして同時に（３）例えばＣ．Ｉ．Ｅ．チャートによる色座標約０．６７９，０．３１９のような優れた色純度を含む所望の性質の組合せを有することがこの実施例によって示された。
【実施例２】
【００３８】
図１の素子１０のような構造を有する一連の有機発光素子を作製して評価を行った。これらの素子では、ナフチル−置換ベンジジン誘導体のＮ，Ｎ'−ジ−１−ナフチル−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−１，１'−ビフェニル−４，４'−ジアミン（ＮＰＢ）およびトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ3）がそれぞれ正孔輸送成分および電子輸送成分として使用され、この有機発光素子１０は正孔輸送領域１３、混合領域１４、および電子輸送領域１５を構成するものであった。第１の素子（素子ＩＩ−Ａ）では、混合領域１４は約４８．５重量％のＮＰＢ、約４８．５重量％のＡｌｑ3、および約３重量％の２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）（ＰｔＯＥＰ）で構成された。第２の素子（素子ＩＩ−Ｂ）では、混合領域１４は約４７重量％のＮＰＢ、約４７重量％のＡｌｑ3、および約６重量％の２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）（ＰｔＯＥＰ）で構成された。第３の素子（素子ＩＩ−Ｃ）では、混合領域１４は約４４重量％のＮＰＢ、約４４重量％のＡｌｑ3、および約１２重量％の２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）（ＰｔＯＥＰ）で構成された。第４の素子（素子ＩＩ−Ｄ）では、混合領域１４は約３８重量％のＮＰＢ、約３８重量％のＡｌｑ3、および約２４重量％の２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）（ＰｔＯＥＰ）で構成された。正孔輸送領域１３中のバッファ層の形成に銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を使用し、このバッファ層はアノード１２と接触させた。すべての素子で、バッファ層の厚さは約１５ｎｍであり、正孔輸送領域１３の厚さは約２５ｎｍであり、混合領域１４の厚さは約１１０ｎｍであり、電子輸送領域１５の厚さは約２０ｎｍであった。厚さ約２００ｎｍの酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で構成されガラス基板上にあらかじめコーティングされたアノード１２と、厚さ約１２０ｎｍのＭｇ：Ａｇ（重量比１０：１）合金で構成されるカソード１８との間に、正孔輸送領域１３、混合層１４、および電子輸送領域１５を形成した。一酸化ケイ素（ＳｉＯ）で構成され厚さが約２００ｎｍの熱保護要素をカソード１６上にコーティングした。有機発光素子は、約６×１０-6ｔｏｒｒの圧力で真空蒸着法を使用して製造した。混合領域１４は、約０．１〜約１０Ａ／ｓの間で単一蒸着速度を調整して別々の供給源から純ＮＰＢ、純Ａｌｑ3、および純ＰｔＯＥＰを同時蒸着することによって作製し、所望の混合比の混合領域１４を得た。有機正孔輸送領域１３、混合領域１４、および電子輸送領域１５を形成した後に、減圧を中断せずに電子輸送領域１５上に金属カソード１６を蒸着した。
【００３９】
電流密度約２５ｍＡ／ｃｍ2で作動させた場合、有機発光素子は表１に示すような色座標および輝度を有する明るい赤色を発光した。
【００４０】
【表１】
0005490983.tif 000004
【００４１】
これらの結果から、実施形態における素子の性能、特に素子の色純度および輝度は、混合領域１４のＰｔＯＥＰ濃度と関連しており、したがって、色座標約（０．６７１，０．３２５）〜約（０．６７９，０．３２０）などのある範囲の飽和純度の赤色で最高輝度を併せ持つ性能などの最適な素子性能は、約５重量％〜約２５重量％などのある望ましい範囲内に混合領域中のＰｔＯＥＰ濃度を調整することによって得ることができる。
【００４２】
本発明による赤色有機発光素子の実施形態は、約２０℃〜約７０℃などの種々の温度での用途に選択することができ、例えば本発明の素子は、自動車およびその他の種類の乗り物、コンピュータのモニター、テレビおよびその他の電子素子およびシステムなどに使用される多種多様な表示装置に使用することができる。本発明の素子は、例えば少なくとも約５０℃または約７０℃の高温、さらには約１００℃などのより高温において長い寿命で安定した性能を示すことができる。したがって、本発明の実施形態による有機発光素子は、従来の二層素子が好適でなかった用途に使用することができる。さらに、本発明による有機発光素子は、その他の公知の有機発光素子と比較すると、エレクトロルミネセンスを向上させることができ、色純度の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る有機発光素子の断面図である。
【図２】本発明に係る有機発光素子の断面図である。
【図３】本発明に係る有機発光素子の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０，２０及び３０……有機発光素子
１２，２２及び３２……アノード
１３、及び２３………正孔輸送領域
１４，２４及び３４……混合領域
１５、及び３５………電子輸送領域
１６、２６及び３６……カソード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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