(57)【要約】本発明は、発光ダイオードに代表される、基板上に複数の層を積層してなる発光装置に関するものである。上記複数の層には、互いに電気的に接続しているアノード接触部と、カソード接触部と、上記アノード接触部および上記カソード接触部の間に配置されている発光層群と、が含まれる。上記発光層群は、ポリマー材料からなるポリマー層と、真空中で気化することによって蒸着可能な有機物質の分子であって、真空蒸着された小さな分子を含む低分子層と、を備えている。上記低分子層における小さな分子は、上記低分子層が上記カソード接触部に隣接して配置されている場合には、Ｆｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元ペア）に対して最大約−１．５Ｖの酸化電位を有するドナー分子であり、上記低分子層が上記アノード接触部に隣接して配置されている場合には、Ｆｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元ペア）に対して少なくとも約−０．３Ｖの還元電位を有するアクセプター分子である。
2009534816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードに代表される、基板（１；２１）上に複数の層を積層してなる発光装置であって、
上記複数の層は、互いが電気的に接続しているアノード接触部（２；２８）およびカソード接触部（２２；８）、ならびに、上記アノード接触部（２；２８）と上記カソード接触部（２２；８）との間に配置されている発光層群（１０；２０）を備えており、
上記発光層群（１０；２０）は、ポリマー材料からなるポリマー層（４；２４）と、真空中で気化することによって蒸着可能な有機物質の分子であって、真空蒸着された小さな分子を含む低分子層（７；２７）と、を備えており、
上記低分子層（７；２７）に含まれる上記小さな分子は、
上記低分子層（７）が上記カソード接触部（８）に隣接して配置されている場合には、Ｆｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元カップル）に対して最大約−１．５Ｖの酸化電位を有するドナー分子であり、
上記低分子層（２７）が上記アノード接触部（２８）に隣接して配置されている場合には、Ｆｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元カップル）に対して最小約−０．３Ｖの還元電位を有するアクセプター分子である、発光装置。
【請求項２】
上記発光層群は、上記有機物質と異なる、真空中で気化することによって分離可能な有機物質の分子であって、真空蒸着された小さな分子を含むさらなる低分子層を備えており、
上記さらなる低分子層に含まれる上記小さな分子は、
上記さらなる低分子層が上記アノード接触部に隣接して配置され、上記低分子層が上記カソード接触部に隣接して配置されている場合には、Ｆｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元カップル）に対して最大約−１．５Ｖの上記酸化電位を有する上記アクセプター分子であり、
上記さらなる低分子層が上記カソード接触部に隣接して配置され、上記低分子層が上記アノード接触部に隣接して配置されている場合には、Ｆｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元カップル）に対して最大約−０．３Ｖの上記還元電位を有する上記ドナー分子である、
ことを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
上記ドナー分子は、Ｆｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元カップル）に対して最大約−２．０Ｖ、好ましくは最大約−２．２Ｖの酸化電位を有している、
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
上記アクセプター分子は、Ｆｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元カップル）に対して最小約０Ｖ、好ましくは最小約０．２４Ｖの還元電位を有している、
ことを特徴とする、請求項１から３までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
上記ドナー分子および／または上記アクセプター分子は、約１００ｇ／ｍｏｌ〜約２０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは約２００ｇ／ｍｏｌ〜約１０００ｇ／ｍｏｌのモル質量を有している、
ことを特徴とする、請求項１から４までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
上記ドナー分子の少なくとも一部は、Ｗ２（Ｘｐｐ）４分子（テトラキス(1,2,3,3a,4,5,6,6a,7,8-デカヒドロ-1,9,9b-トリアザフェナレニル)二タングステン（II）である、
ことを特徴とする、請求項１から５までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
上記アクセプター分子の少なくとも一部は、Ｃｌ４ＤＣＮＱＩ分子（N.N'-ディシアノ-2,3,5,6-テトラクロロ-1,4-キノンジイミン）である、
ことを特徴とする、請求項１から６までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
上記低分子層および／または上記さらなる低分子層は、約０．５ｎｍ〜約２０ｎｍ、好ましくは約１ｎｍ〜約１０ｎｍ、より好ましくは約１ｎｍ〜約５ｎｍの層厚を有している、
ことを特徴とする、請求項１から７までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
上記ポリマー層（４；２４）は、発光層および電荷担体輸送層である、
ことを特徴とする、請求項１から８までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
上記ポリマー層（４；２４）は、約２０ｎｍ〜約５００ｎｍ、好ましくは約４０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、より好ましくは約５０ｎｍ〜約１００ｎｍの層厚を有している、
ことを特徴とする、請求項１から９までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
上記ポリマー層（４；２４）は、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリスピロ、ポリチオフェン、およびポリパラフェニレンからなる群より選択されたポリマー材料からなる、
ことを特徴とする、請求項１から１０までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
上記低分子層（７）が上記カソード接触部（８）に隣接して配置されている場合には、上記アノード接触部（２）および上記ポリマー層（４）の間にポリマーホール注入層（３）が配置されている、
ことを特徴とする、請求項１から１１までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１３】
上記ポリマーホール注入層（３）は、約２０ｎｍ〜約５００ｎｍ、好ましくは約４０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、より好ましくは約５０ｎｍ〜約１００ｎｍの間の層厚を有している、
ことを特徴とする、請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１４】
上記低分子層（７）が上記カソード接触部（８）に隣接して配置されている場合には、上記低分子層（７）および上記ポリマー層（４）の間に低分子有機電子輸送層（６）が配置されている、
ことを特徴とする、請求項１から１３までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１５】
上記低分子有機電子輸送層（６）は、低分子供与型有機物質によって電気的にドープされた有機マトリックス材料を備えている、
ことを特徴とする、請求項１４に記載の発光装置。
【請求項１６】
上記低分子有機電子輸送層（６）は、１：１０００〜１：２、好ましくは１：１００〜１：５、より好ましくは１：１００〜１：１０の範囲のドーピング濃度（ドナー材料分子：マトリックス材料分子）を有している、
ことを特徴とする、請求項１５に記載の発光装置。
【請求項１７】
上記低分子供与型有機物質は、約１００ｇ／ｍｏｌ〜約２０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは約２００ｇ／ｍｏｌ〜約１０００ｇ／ｍｏｌのモル質量を有している、
ことを特徴とする、請求項１５または１６に記載の発光装置。
【請求項１８】
上記低分子有機電子輸送層（６）は、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍ、好ましくは約２０ｎｍ〜約２００ｎｍ、より好ましくは約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの層厚を有している、
ことを特徴とする、請求項１４から１７までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１９】
上記低分子供与型有機物質はＷ２（Ｘｐｐ）４である、
ことを特徴とする、請求項１５から１８までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項２０】
上記低分子層（７）が上記カソード接触部（８）に隣接して配置されている場合には、上記低分子層（７）および上記ポリマー層（４）の間に低分子有機ブロック層（５）が配置されている、
ことを特徴とする、請求項１から１９までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項２１】
上記低分子有機ブロック層（５）は、約２ｎｍ〜約５０ｎｍ、好ましくは約２ｎｍ〜約３０ｎｍ、より好ましくは約５ｎｍ〜約２０ｎｍの層厚を有している、
ことを特徴とする、請求項２０に記載の発光装置。
【請求項２２】
上記低分子層（２７）が上記アノード接触部（２８）に隣接して配置されている場合には、上記カソード接触部（２２）および上記ポリマー層（２４）の間にポリマー電子注入層（２３）が配置されている、
ことを特徴とする、請求項１から２１までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項２３】
上記ポリマー電子注入層（２３）は、約２０ｎｍ〜約５００ｎｍ、好ましくは約４０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、より好ましくは約５０ｎｍ〜約１００ｎｍの層厚を有している、
ことを特徴とする、請求項２２に記載の発光装置。
【請求項２４】
上記低分子層（２７）が上記アノード接触部（２８）に隣接して配置されている場合には、上記低分子層（２７）および上記ポリマー層（２４）の間に低分子有機ホール輸送層（２６）が配置されている、
ことを特徴とする、請求項１から２３までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項２５】
上記低分子有機ホール輸送層（２６）は、低分子受容型有機物質によって電気的にドープされた有機マトリックス材料を備えている、
ことを特徴とする、請求項２４に記載の発光装置。
【請求項２６】
上記低分子有機ホール輸送層（２６）は、１：１０００〜１：２、好ましくは１：１００〜１：５、より好ましくは１：１００〜１：１０の範囲のドーピング濃度（受容体材料分子：マトリックス材料分子）を有している、
ことを特徴とする、請求項２５に記載の発光装置。
【請求項２７】
上記低分子受容型有機物質は、約１００ｇ／ｍｏｌ〜約２０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは約２００ｇ／ｍｏｌ〜約１０００ｇ／ｍｏｌのモル質量を有している、
ことを特徴とする、請求項２５または２６に記載の発光装置。
【請求項２８】
上記低分子有機ホール輸送層（２６）は、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍ、好ましくは約２０ｎｍ〜約２００ｎｍ、より好ましくは約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの層厚を有している、
ことを特徴とする、請求項２４から２７までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項２９】
上記低分子受容型有機物質はＣｌ４ＤＣＮＱＩである、
ことを特徴とする、請求項２５から２８までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項３０】
上記低分子層（２７）が上記アノード接触部（２８）に隣接して配置されている場合には、上記低分子層（２７）および上記ポリマー層（２４）の間にさらなる低分子有機ブロック層（２５）が配置されている、
ことを特徴とする、請求項１から２９までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項３１】
上記さらなる低分子有機ブロック層（２５）は、約２ｎｍ〜約５０ｎｍ、好ましくは約２ｎｍ〜約３０ｎｍ、より好ましくは約５ｎｍ〜約２０ｎｍの層厚を有している、
ことを特徴とする、請求項３０に記載の発光装置。
【請求項３２】
上記複数の層は、上記発光層群において発生した光が上記基板とは逆方向に放射される頂上放射を引き起こす反転構造、および、上記発光層群において発生した光が上記基板を貫通して放射される下部放射を引き起こす非反転構造のいずれかの構造を有している、
ことを特徴とする、請求項１から３１までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項３３】
上記複数の層を積層する上記基板（１；２１）は透明である、
ことを特徴とする、請求項１から３２までの何れか１項に記載の発光装置。
【請求項３４】
上記アノード接触部（２；２８）または上記カソード接触部（２２；８）を用いて形成されている下部接触部および上部接触部は、１種類以上の金属、金属化合物および縮退半導体材料もしくは金属合金からなる、
ことを特徴とする、請求項１から３３までの何れか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードに代表される、基板上に複数の層を積層してなる発光装置に関するものである。上記複数の層は、アノード接触部と、カソード接触部と、上記アノード接触部および上記カソード接触部の間に配置されている発光層群と、を備えている。発光層群は、ポリマー材料からなるポリマー層と、有機物質の分子であって、真空蒸着された小さな分子を含む低分子層と、を備えている。
【０００２】
〔発明の属する技術分野〕
有機発光ダイオードは、低作動電圧を実証されて以来、大画面ディスプレイ、および他の用途、例えば照明素子などへの適用を具現化するために好適である。それらは、有機物質からなる複数の薄い層が積層されている。また、複数の層は、真空中において分子の形状で蒸着されることが好ましい。低分子の複数の層はこのように形成される。真空中で気化することによって分離可能な分子からこのように形成された低分子の複数の層を土台とする有機発光ダイオードは、その簡潔な形状においてＯＬＥＤと称される。これに関しては、「小さな分子」の技術分野においても参照される。
【０００３】
また、複数の物質からなる複数の層はポリマー材料から形成される。ポリマーの複数の層（有機）は、ポリマー材料を、溶液を用いたスピンコート、印刷、もしくは電圧印加すること、または他の適した方法によって形成される。このように形成されたポリマーの複数の層を土台とする有機発光ダイオードは、その簡潔な形状においてＰＬＥＤと称される。
【０００４】
発光ダイオードでは、電極接触部に外部から電圧を印加した時に、電荷担体すなわち電子およびホールを、複数の電極接触部から複数の電極接触の間に配置された有機の複数の層に注入することにより、有機の複数の層内の活性発光域（放射域）における励起子が下記の形状（電子―ホール対）になり、励起子の発光再結合が起こることによって、光は装置から生成され放射される。ＰＬＥＤ構造の有機発光ダイオードは、通常は以下の複数の層構造に基づいている。すなわち、（１）担体基板（例えばガラスから形成されており、透明）、（２）アノード接触部（通常はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）からなり、透明）、（３）ホール輸送層またはホール注入層（例えばＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）あるいはＰＳＳ（ポリエチレンスルホン酸塩）またはＰＡＮＩ−ＰＳＳのような添加物を含むポリアニリンからなる）、（４）ポリマー材料から形成される、発光域となるポリマー層（例えばＭＥＨ−ポリフェニレンビレン、ポリフルオレン、他のポリフェニレンビレン、ポリスピロ、ポリチオフェン、またはポリパラフェニレンからなる）、および（５）カソード接触部（例えばバリウム、カルシウムといった低仕事関数を有する例えば金属からなる）。
【０００５】
ポリマーの複数の層すなわちホール輸送層またはホール注入層、および発光域は、例えば水中または溶媒中において、溶液から形成される。電極接触部（アノード接触部およびカソード接触部）は、一般的には、真空プロセスによって形成される。例えばディスプレイに適用されるこのような有機発光ダイオードのこの構造の利点としては、ポリマーの複数の層を形成するプロセスの多様性がある。これには、ＰＬＥＤを単純側面構造にできるプロセス、およびインクジェット印刷技術を可能にするプロセスも含まれる。このプロセスでは、異なるポリマー材料は、隣接領域が異なる発光色となるように予め処理された位置に印刷される。他の構造を作製する方法は、スクリーン印刷技術を含む。
【０００６】
周知のＰＬＥＤ構造では、土台となる材料に対して影響を与えないようにポリマー材料の溶媒を選択する必要があるため、特に種類の異なるポリマー層が２つ以下である場合には、好適な方法により蒸着を行うことができないという不都合が生じる。これは、蒸着したポリマー材料が、電子輸送のために好適である必要があると共に、カソード接触部からの電子注入のために好適である必要がある。これは、ポリマー材料には、材料を選択するための制限および構造を最適化するための制限が大きく科されていることを意味する。なお、最近の実験においては、３層構造が実現できることが示されている。
【０００７】
加えて、所定の材料系を用いた構造を作製する手順を変更することは多大な困難を伴う。それ故、上述したように、アノード接触部が開始点となる。
【０００８】
これは、接触素子としてｎチャネルトランジスタを備えたアクティブマトリックスディスプレイ基板にＰＬＥＤ構造を集積する際には特に不都合となる。透明の上部接触部を用いることもまた困難である。これは、上部接触部が、（ｉ）電子注入にとって好ましくない仕事関数を有しているからであり（すなわち、仕事関数が大きすぎるからであり）、（ｉｉ）通常は、有機物質を破壊するスパッタリング処理を用いて製造されるからである。ＰＬＥＤにおける上部層は発光層であるため、その結果として、有機発光ダイオードの光生成の効率は減少する。また、スパッタリングの損失に対しての耐性を向上させるために、小さな分子からなる低分子有機層を真空中で蒸着することが考えられる。しかしながら、この場合においても、カソード接触部からの電子注入が問題となる。
【０００９】
従来のＰＬＥＤ構造のさらなる不都合としては、効率的な電子注入が、例えばバリウムまたはカルシウムといった非常に不安定な接触材料によってのみからしか得られないことである。しかしながら、これらの物質は酸素および水によって悪影響を受ける。さらに、３色のうちの１つにおいてかなりの性能損失が生じるため、基本的な３色の発光色（赤、緑、青）を放射する全ての発光材料にふさわしい１つの同一電極（陰極）を用いることは非常に困難である。すなわち、青色を放射するポリマー材料のために最適化されたカソード接触部は、赤色を放射するポリマー材料にとって不都合となるし、逆もまた同様である。
【００１０】
「小さな分子」の技術分野に適用されるＯＬＥＤ構造の有機発光ダイオードは、真空蒸着される分子からなる複数の層（すなわち、有機構造）を有している。上記の分子は、１つまたは複数の有機物質からなる。もし、有機物質の分子が十分に小さい場合には、一般的には、熱処理を用いることなく分子を蒸着することができる。そのため、分子は真空中で気化される。
【００１１】
ＯＬＥＤ構造（最大構造）の有機発光ダイオードの一般的な構造は、次のとおりである。すなわち、（１）担体基板（例えばガラス）、（２）アノード接触部（ホール注入する。例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）からなり、好ましくは透明）、（３）ホール注入層（例えばＣｕＰｃ（銅−フタロシアニン）またはスターバースト誘導体からなる）、（４）ホール輸送層（例えばＴＰＤ（トリフェニルジアミンおよび誘導体）からなる）、（５）ホール側ブロック層（例えばＡｌｐｈａ−ＮＰＢからなり、発光領域からの励起子の拡散を防ぐと共に、発光領域からの電荷担体の漏出を防ぐ）、（６）発光領域（例えば、発光混和剤（例えばイリジウムトリスフェニルピリジンイリジウム錯体染料）を含むＣＢＰ）、（７）電子側ブロック層（例えば、ＢＣＰ（バトクプロイン）からなり、発光領域からの励起子の拡散を防ぐと共に、放射領域からの電荷担体の漏出を防ぐ）、（８）電子輸送層（例えばＡｌｑ３（アルミニウムトリスキノレート）からなる）、（９）電子注入層（例えば無機のフッ化リチウム（ＬｉＦ）からなる）、および（１０）カソード接触部（電子注入する。一般的には、例えばアルミニウムのような低仕事関数を有する金属からなる）。上述した構成は、可能な限り最大の数の層を備えている。他の構成では、いくつかの層が省かれても良い。また、ある層が複数の作用を有していてもよい。例えば、ホール注入層およびホール輸送層を組み合わせることができ、ホール輸送層およびホール側ブロック層を組み合わせることができ、ホール注入層、ホール輸送層およびホール側ブロック層を組み合わせることができる。さらには、電子輸送層中に電子注入層の材料を混合させる選択肢もある。
【００１２】
ＯＬＥＤ構造を有している場合、輸送層には、導電率を向上させるために、電気的なドーピングによりドープする選択肢も考えられる。それらの一般的および典型的な構造は以下のとおりである。すなわち、（１）担体基板（例えばガラス）、（２）アノード接触部（ホール注入する。例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）からなり、好ましくは透明。また他の反射接触部としては、銀および金から形成される）、（３）ｐドープされたホール注入層および輸送層（ドーパントは、Ｆ４−ＴＣＮＱによってドープされた例えばｍ−ＭＴＤＡＴＡからなる、マトリックス材料から電子を受け取り可能な受容型物質である。さらなる受容型ドーパントについては、US6,908,783B1に参照される）、（４）ホール側ブロック層(積層体が、それを取り囲む層の積層体と同一の材料からなるため、ｐドープされたホール注入層および輸送層におけるホールと、発光領域における電子との間の励起錯体の形成が防止される。例えばａｌｐｈａ−ＮＰＢ)、（５）発光領域(例えば、発光混和剤（例えばイリジウムトリスフェニルピリジンイリジウム錯体染料）を含むＴＣＴＡ)、（６）電子側ブロック層（一般的には下記の層より薄い。積層体がそれを取り囲む層の積層体と同一の材料からなるため、ｐドープされたホール注入層および輸送層におけるホールと、発光領域における電子との間の励起錯体の形成が防止される。例えばＢＣＰ）、（７）ｎドープされた電子注入層および輸送層(ドーパントは、マトリックス材料における付加的な電子を輸送できるドナーである。例えばバソフェナントロリン、すなわち有機ドーパントにおいてセシウムを備えたバトフェナントロリン、またはＷ２（Ｘｐｐ）４分子（テトラキス(1,2,3,3a,4,5,6,6a,7,8-デカヒドロ-1,9,9b-トリアザフェナレニル)二タングステン（II）である。さらなるドーパントは、US2005/0040390A1、US2005/0061232A1、ＷO2005/036667A1、およびＷO2005/086251A3に参照される）、および（８）カソード接触部（電子注入する。通常は、例えばアルミニウム、または銀、金といった低仕事関数を有する金属からなる）。
【００１３】
ドープされた複数の層におけるドーパントは、気化プロセス中に他に適用された前駆体材料がドーパントを形成する限り、気化プロセスの開始時に、その最終形状にしておく必要は無い。気化プロセスは、例えば電子ビームを利用することによって変更される。混合された複数の層の形成は、一般的には、混合（共通）気化によって行われる。
【００１４】
このようなＯＬＥＤ構造は、製品寿命の長さおよび構造の多様性だけでなく、より高い発光効率が得られることにおいても有利である。ＰＬＥＤ構造を備えた装置と比較したとき、ＯＬＥＤ構造を備えた装置におけるより長い製品寿命は、真空洗浄することにより得られる、使用有機物質の高い純度により説明することができる。さらなる利点としては、個々の層の特性を個別に最適化できること、および電極接触部に対して発光領域の間隔を調整しやすいことがある。ｐｉｎ−ＯＬＥＤ構造のドープされた装置を備えることによって、電圧の低下および電極物質の多様性が生じる。これは例えば、文献US2004/0251816A1、およびZhou  et  al(Appl.Phys.Lett.81,922(2002))に記載されている。また、この構造であれば、反転することにより、簡単に頂上発光とすることができるし、完全に透明とすることもできる(US2006/0033115A1参照)。
【００１５】
このような装置の不都合としては、様々な色のピクセルをディスプレイに形成するため、通常では、ＯＬＥＤ構造の側方パターン化をシャドーマスクを介して行うことである。この処理は、得られるピクセルの最小値を約５０オmより小さくすることに関する制限がある。製造プロセスにおけるシャドーマスクは、比較的複雑なプロセスである。ポリマー材料を蒸着するために使用されるインクジェット印刷は、低分子の有機物質が溶解しないため、低分子の層を形成する際に用いることができないか、低分子を限定した場合にのみ用いることができる。他のプロセスとしては、ＬＩＴＩ（「レーザー励起サーマルイメージ」）があるが、処理に相性がよい材料の選択を限定する。
【００１６】
また、ハイブリッド構造を備えた有機発光装置は公知であるため、ハイブリッド有機装置として設計されている。文献US2003/020073A1において、蒸着された低分子のブロック層およびポリマーホール輸送層における電子を輸送する複数の層を用いることが記載されている。しかしながら、この配置では、電荷担体の注入、すなわちカソード接触部から低分子電子輸送層に電子を注入することが困難となる。この結果、装置の作動電圧は上昇する。
【００１７】
文献ＷO2005/086251には、ドーパントおよびリガンドだけでなく、有機半導体のマトリックス材料、有機半導体材料、および電子装置のために、ｎドープされた錯塩の使用が詳しく開示されている。
【００１８】
文献EP1511094A2には、有機分子層およびポリマー層とみなされる発光装置が開示されている。
【００１９】
多様な材料が有する特性は、ＰＬＥＤ構造およびＯＬＥＤ構造における最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）および最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギー準位によって、説明することができる。一般的には、関連するブロック材料を含むホール輸送の層は、真空中において、４．５〜５．５ｅＶの範囲のＨＯＭＯ、および１．５〜３ｅＶの範囲のＬＵＭＯを有する。発光領域の材料では、ＨＯＭＯは５〜６．５ｅＶの範囲であり、ＬＵＭＯは２〜３ｅＶの範囲である。関連するブロック材料を含む電子輸送の層では、ＨＯＭＯは５．５〜６．８ｅＶの範囲であり、ＬＵＭＯは２．３〜３．３ｅＶの範囲である。アノード接触部に用いられる材料と共に、電荷担体を抽出するための仕事関数は、４〜５ｅＶの範囲であり、カソード接触部に用いられる材料と共に、電荷担体を抽出するための仕事関数は、、３〜４．５ｅＶの範囲である。
【００２０】
〔発明の概要〕
本発明は、構成の柔軟性を向上すると共に、発光層群における電子接触部からの電荷担体の注入とを向上した発光装置を提供することを目的としている。また、本発明において、発光装置の優れた構造性能は維持されている。
【００２１】
上記の目的は、本発明の独立請求項１に係る発光装置によって達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項によって開示されている。
【００２２】
本発明では、発光ダイオードに代表される、基板上に複数の層を積層してなる発光装置について説明する。上記複数の層は、電気的に接触するアノード接触部およびカソード接触部、ならびに、上記アノード接触部と上記カソード接触部との間に配置されている発光層群を備えている。上記発光層群は、ポリマー材料からなるポリマー層と、有機物質の分子であって、真空蒸着された小さな分子を含む低分子層と、を備えている。上記有機物質は、真空中で気化することによって分離可能であり、上記低分子層に含まれる上記小さな分子は、
上記低分子層が上記カソード接触部に隣接して配置されている場合には、Ｆｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元カップル）に対して最大約−１．５Ｖの酸化電位を有しているドナー分子であり、
上記低分子層が上記アノード接触部に隣接して配置されている場合には、Ｆｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元カップル）に対して最小約−０．３Ｖの還元電位を有しているアクセプター分子である。
【００２３】
ポリマー材料からなるポリマー層と、有機物質の分子であって、真空蒸着されている小さな分子を含む低分子層とを組み合わせることによって、発光装置における発光層群の構成の柔軟性をより高めることができる。また、当該発光装置では、ポリマー層を簡単に構造化することができるため、有機物質である小さな分子を基にして形成される発光有機装置において一般的に用いられるシャドーマスクを使用することなく、様々な色の光を放射するピクセル領域を作製することができる。
【００２４】
また、電極接触部に用いる材料を自由に選択できるというさらなる利点もある。電荷担体の注入中に起こり得る損失は、最小限となるか、または完全に防がれる。これにより、寿命の長い安定した発光装置を製造することができる。また、従来のような有機物質の同時蒸着が必須ではない。
【００２５】
本発明のさらなる改良によれば、発光層群は、真空中で気化することによって分離可能な、有機物質とは異なる有機物質の分子であって、真空蒸着されている小さな分子を含むさらなる低分子層を備えている。また、上記さらなる低分子層に含まれる上記小さな分子は、
上記さらなる低分子層が上記アノード接触部に隣接して配置され、かつ上記低分子層が上記カソード接触部隣接して配置されている場合には、Ｆｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元カップル）に対して最大約−１．５Ｖの酸化電位を有するアクセプター分子であり、
上記さらなる低分子層が上記カソード接触部に隣接して配置され、かつ上記低分子層が上記アノード接触部に隣接して配置されている場合には、Ｆｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元カップル）に対して最小約−０．３Ｖの還元電位を有するドナー分子である。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態では、上記ドナー分子がＦｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元カップル）に対して最大約−２．０Ｖ、好ましくは最大約−２．２Ｖの酸化電位を有する。
【００２７】
本発明の好ましいさらなる改良によれば、上記アクセプター分子がＦｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元カップル）に対して最小約０Ｖ、好ましくは最小約０．２４Ｖの還元電位を有する。
【００２８】
本発明の有利な実施形態では、上記ドナー分子および／または上記アクセプター分子は、約１００ｇ／ｍｏｌ〜約２００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは約２００ｇ／ｍｏｌ〜約１０００ｇ／ｍｏｌのモル質量を有している。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態では、上記ドナー分子は、少なくとも部分的にはＷ２（Ｘｐｐ）４分子である。
【００３０】
本発明のさらなる改良によれば、上記アクセプター分子は、少なくとも部分的にはＣｌ４ＤＣＮＱＩ分子である。
【００３１】
本発明の好ましい実施形態では、上記低分子および／または上記さらなる低分子層は、約０．５ｎｍ〜約２０ｎｍ、好ましくは約１ｎｍ〜約１０ｎｍ、より好ましくは約１ｎｍ〜約５ｎｍの層厚を有している。
【００３２】
本発明の好ましいさらなる改良によれば、上記ポリマー層は発光層および電荷担体輸送層である。
【００３３】
本発明の有利な実施形態は、上記ポリマー層は、約２０ｎｍ〜約５００ｎｍ、好ましくは約４０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、より好ましくは約５０ｎｍ〜約１００ｎｍの層厚を有している。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態は、上記ポリマー層は、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリスピロ、ポリチオフェン、またはポリパラフェニレンの群から選択されたポリマー材料からなる。
【００３５】
本発明のさらなる改良により、上記低分子層が上記カソード接触部に隣接して配置されている場合には、上記アノード接触部および上記ポリマー層の間にポリマーホール注入層が配置されている。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態は、上記ポリマーホール注入層は、約２０ｎｍ〜約５００ｎｍ、好ましくは約４０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、より好ましくは約５０ｎｍ〜約１００ｎｍの間の層厚を有している。
【００３７】
本発明の好ましいさらなる改良によれば、上記低分子層が上記カソード接触部に隣接して配置されている場合には、上記低分子層と上記ポリマー層との間に低分子有機電子輸送層が配置されている。
【００３８】
本発明の好ましい実施形態は、上記低分子有機電子輸送層は、低分子有機ドナー材料と電気的にドープされた有機マトリックス材料を備えている。
【００３９】
本発明の好ましい実施形態は、低分子有機電子輸送層は、１：１０００〜１：２、好ましくは１：１００〜１：５、より好ましくは１：１００〜１：１０の範囲のドーピング濃度（ドナー材料分子：マトリックス材料分子）を有している。
【００４０】
本発明のさらなる改良によれば、上記有機ドナー材料は、約１００ｇ／ｍｏｌ〜約２０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは約２００ｇ／ｍｏｌ〜約１０００ｇ／ｍｏｌのモル質量を有している。
【００４１】
本発明の好ましい実施形態は、上記低分子有機電子輸送層は、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍ、好ましくは約２０ｎｍ〜約２００ｎｍ、より好ましくは約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの層厚を有している。
【００４２】
本発明の好ましいさらなる改良によれば、上記低分子有機ドナー材料はＷ２（Ｘｐｐ）４である。
【００４３】
本発明の好ましい実施形態では、上記低分子層が上記カソード接触部に隣接して配置されている場合には、上記低分子層と上記ポリマー層との間に低分子有機ブロック層が配置されている。
【００４４】
本発明の好ましい実施形態では、上記低分子有機ブロック層は、約２ｎｍ〜約５０ｎｍ、好ましくは約２ｎｍ〜約３０ｎｍ、より好ましくは約５ｎｍ〜約２０ｎｍの層厚を有している。
【００４５】
本発明のさらなる改良によれば、上記低分子層が上記アノード接触部に隣接して配置されている場合には、上記カソード接触部と上記ポリマー層との間にポリマー電子注入層が配置されている。
【００４６】
本発明の好ましい実施形態では、上記ポリマー電子注入層は、約２０ｎｍ〜約５００ｎｍ、好ましくは約４０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、より好ましくは約５０ｎｍ〜約１００ｎｍの層厚を有している。
【００４７】
本発明の好ましいさらなる改良によれば、上記低分子層が上記アノード接触部に隣接して配置されている場合には、上記低分子層と上記ポリマー層との間に低分子有機ホール輸送層が配置されている。
【００４８】
本発明の有利な実施形態では、上記低分子有機ホール輸送層は、低分子受容型有機物質によって電気的にドープされた有機マトリックス材料を備えている。
【００４９】
本発明の好ましい実施形態では、上記低分子有機ホール輸送層は、１：１０００〜１：２、好ましくは１：１００〜１：５、より好ましくは１：１００〜１：１０の範囲のドーピング濃度（受容体材料分子：マトリックス材料分子）を有している。
【００５０】
本発明のさらなる改良によれば、上記受容型有機物質は、約１００ｇ／ｍｏｌ〜約２０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは約２００ｇ／ｍｏｌ〜約１０００ｇ／ｍｏｌのモル質量を有している。
【００５１】
本発明の好ましい実施形態では、上記低分子有機ホール輸送層は、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍ、好ましくは約２０ｎｍ〜約２００ｎｍ、より好ましくは約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの層厚を有している。
【００５２】
本発明の好ましいさらなる改良によれば、上記低分子受容型有機物質はＣｌ４ＤＣＮＱＩである。
【００５３】
本発明の好ましい実施形態では、上記低分子層が上記アノード接触部に隣接して配置されている場合には、上記低分子層および上記ポリマー層の間にさらなる低分子有機ブロック層が配置されている。
【００５４】
本発明の好ましい実施形態では、上記さらなる低分子有機ブロック層は、約２ｎｍ〜約５０ｎｍ、好ましくは約２ｎｍ〜約３０ｎｍ、より好ましくは約５ｎｍ〜約２０ｎｍの層厚を有している。
【００５５】
本発明のさらなる改良では、上記複数の層は、上記発光層群において発生した光が上記基板とは逆方向に放射される頂上放射を引き起こす反転構造、および、上記発光層群において発生した光が上記基板を貫通して放射される下部放射を引き起こす非反転構造のいずれかの構造を有している。
【００５６】
本発明の好ましい実施形態では、複数の層を積層する基板は透明である。
【００５７】
本発明の好ましいさらなる改良によれば、上記アノード接触部または上記カソード接触部を用いて形成されている下部接触部および上部接触部は、１種類以上の金属、金属の化合物および縮退半導体材料もしくは金属合金からなる。
【００５８】
１つまたは複数のポリマー材料から形成されたポリマー層の形成には、精度の高い簡単な手段を用いることが効果的である。このような方法を用いて構造化を実現することにより、集中的な作業を要する製造ステップまたは製造方法を不要にする目的も果たすことができる。好ましい実施形態では、ポリマー層は、インクジェット印刷技術を用いて形成される。
【００５９】
１つまたは複数の有機物質からなる低分子層を含むことにより、本来であれば互いに混和しない２つの溶媒の存在に起因してポリマー層の変更に制限が生じることを回避することができる。また、これにより、装置における層構造についての選択肢の幅を広げることができる。発光装置の製造中、（複数の）低分子層のドナー分子および／またはアクセプター分子は、当初は、前駆体として働く有機基本材料を気化することにより、真空中で前駆体から製造することができる。この有機基本材料は、気化プロセス中に、ドナー／アクセプター分子を形成する。
【００６０】
本発明に係る発光装置は、多方面において適用することができる。適用することができる選択肢としては、特に、全ての種類のディスプレイ、読み出し表示装置、および照明器具において使用される発光装置が含まれる。一実施形態では、装置は、特に赤、緑、および青といった様々な色の光を放射するピクセル領域を備えたものとして作製される。多色の装置はこのように作製される。
【００６１】
〔発明の実施形態〕
本発明は、図を参照にした実施形態において以下に詳細に記載される。図１は、非反転構造の層配置である発光装置の断面図であり、図２は、反転構造の層配置であるさらなる発光装置の断面図である。
【００６２】
図１は、非反転構造の層配置である発光装置１００の断面図である。発光装置１００の基板１にはアノード接触部２が形成されている。発光装置１００は、発光層群１０によって発生し、基板１を貫通した光を放射する。なぜなら、基板１およびアノード接触部２は発生した光に対して透明であるからである。また、基板１は適した層厚を有している。アノード接触部２は、１０ｎｍ〜約５００ｎｍの間の層厚を有している。他の構成においては、アノード接触部２の層厚は、約２０ｎｍ〜約２００ｎｍの間であってもよい。アノード接触部２の材料としては、金属縮退有機半導体材料を用いることができる。具体的には、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）または層厚の薄い金属であり、かつ、半透明の金属を用いることができる。
【００６３】
図１に示すように、アノード接触部２上には、ポリマー材料からなるポリマーホール注入層３が配置されている。上記ポリマーホール注入層は、約２０ｎｍ〜約５００ｎｍの層厚を有している。他の構成においては、ポリマーホール注入層３の層厚は、約４０ｎｍ〜約１５０ｎｍであってもよく、約５０ｎｍ〜約１００ｎｍであることが好ましい。
【００６４】
図１に示すように、ポリマーホール注入層３上には、ポリマー材料からなるポリマー層４が配置されている。図１に示す実施形態においては、ポリマーエミッション層４はホール輸送層として形成されている。つまり、ポリマーエミッション層４は、ホール状態の電荷担体を輸送する。ポリマーエミッション層４は、約２０ｎｍ〜約５００ｎｍの層厚を有している。他の構成では、ポリマーエミッション層４の層厚は、約４０ｎｍ〜約１５０ｎｍであってもよく、約５０ｎｍ〜約１００ｎｍであることが好ましい。ポリマーエミッション層４は、ポリマー材料、すなわちポリプロレン、ピロリン酸塩、ポリチフレン、およびポリパラプチレンのうちの少なくとも１つの材料を用いて形成されている。
【００６５】
図１に示すように、ポリマーエミッション層４上には、１つまたは複数の有機物質の小さな分子を含む低分子電子側ブロック層５が配置されている。低分子電子側ブロック層５は、ホール状態の電荷担体がポリマーエミッション層４から外部に出ることを防止する。また、低分子電子側ブロック層５は、励起子、すなわち電荷担体対がポリマーエミッション層４から外部に出ることを防止する役目を果たす。また、低分子電子側ブロック層５によって、低分子電子輸送層６における高密度の電子状態の電荷担体と、ポリマーエミッション層４における高密度のホール状態の電荷担体とを互いに隔てることができる。これにより、発光装置１００の性能を低下させるエキシプレックスの形成は防止される。また、電子側ブロック層５は、約２ｎｍ〜約５０ｎｍの層厚を有している。他の構成においては、電子側ブロック層５の層厚は、約５ｎｍ〜約３０ｎｍであってもよく、約５ｎｍ〜約２０ｎｍであることが好ましい。
【００６６】
図１に示すように、電子側ブロック層５上には、１つまたは複数の有機物質の小さな分子を含む低分子電子輸送層６が配置されている。好ましい実施形態では、低分子電子輸送層６は、有機マトリックス材料にドープする強力な低分子供与型有機物質によって電気的にドープされる。低分子供与型有機物質は、電子を有機マトリックス材料に放出する。低分子供与型有機物質は、約１００ｇ／ｍｏｌ〜約２０００ｇ／ｍｏｌのモル質量を有している。他の構成におけるモル質量は、約２００ｇ／ｍｏｌ〜約１０００ｇ／ｍｏｌである。ドナー分子と、マトリックス材料分子とのモルドーピング濃度の比率は、１：１０００〜１：２であり、他の構成においては１：１００〜１：５、または１：１００〜１：１０である。低分子電子輸送層６は、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍの層厚を有している。他の構成においては、低分子電子輸送層６の層厚は、約２０ｎｍ〜約２００ｎｍ、または約２０ｎｍ〜約１００ｎｍであることが好ましい。
【００６７】
図１に示すように、低分子電子輸送層６上には、真空蒸着された小さな有機ドナー分子を備えた低分子層７が配置されている。ドナー分子は、Ｆｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元カップル）に対して−１．５Ｖの酸化電位を有している。他の実施形態では、酸化電位は、最大約−２．０Ｖまたは最大−２．２Ｖを有している。この酸化電位は、約３．３ｅＶ、約２．８ｅＶ、および２．６ｅＶより小さいドナー分子の最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）に対応する。ドナー分子のＨＯＭＯは、酸化電位のシクロボルタンメトリー測定によって決定される。意図的な実施形態において、もし、有機ドナー分子が低分子層７の形成中に前駆体から生成されるのであれば、ＨＯＭＯについての詳細は、この方法において最終的に生成されるドナー分子に起因する。ドナー分子の所定の性質に基づけば、ドナー分子（正電荷）は、カソード接触部８（図１参照）における反応および／または隣接する低分子電子輸送層６の有機分子の反応に起因してイオン化される。この方法により形成された空間電荷は、カソード接触部８から低分子電子輸送層６に電荷担体を注入することをサポートする。
【００６８】
図１に示すように、ドナー分子を備えた低分子層７上には、カソード接触部８が配置されている。カソード接触部８は、少なくとも１０ｎｍの層厚を有している。カソード接触部８の材料としては、例えばアルミニウム、銀、金、カルシウム、およびバリウムなどの金属、金属合金、金属化合物、並びに例えばＩＴＯのような縮退半導体材料を好適に用いることができる。
【００６９】
発光装置１００の他の実施形態（不図示）において、例えばポリマーホール注入層３、低分子電子側ブロック層５、および／または低分子電子輸送層６といった発光層群１０における１つまたはいくつかの層は省かれてもよい。発光装置１００は、発光層群１０において生じさせた特別な光を、別の方法を用いて基板１から放射することもできる。この場合、アノード接触部２では発生させた光を反射し、カソード接触部８は透明である。さらなる実施形態では、カソード接触部８だけでなくアノード接触部２も透明であるため、（半）透明の発光装置が形成される。
【００７０】
発光装置１００のさらなる実施形態（不図示）では、１つまたはいくつかの有機物質のアクセプター分子を含む低分子有機層は、アノード接触部２に隣接して形成されている。また、低分子有機層は、ホール状態の電荷担体をアノード接触部２から発光層群１０に注入する注入層として機能する。アクセプター分子を含む発光層は、図２に従った実施形態において以下に詳細に説明されるものと、同じ性質を有していることが好ましい。
【００７１】
以下に、図１を参照して発光装置の先の実施形態の例を詳細に説明する。
【００７２】
〔実施例１〕
実施例１に係る発光装置は、分子供与型有機物質からなる低分子有機注入層を備えた、以下の構成を有する：
１．１．透明基板（ガラス）
１．２．アノード接触部（厚さ９０ｎｍのインジウムスズ酸化物）
１．３．層厚８０ｎｍの（水分を用いたスピンコートにより形成した）ポリマーホール注入層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｂａｙｔｒｏｎ−Ｐ  ｏｆ  Ｈ．Ｃ．  Ｓｔａｒｃｋ，  Ｇｅｒｍａｎｙ）
１．４．ポリマーホール輸送エミッション層（層厚７０ｎｍのＭＥＨ−ポリフェニレンビレン（トルエン溶液を用いたスピンコートにより形成した））
１．７．低分子ドナー分子層（層厚２ｎｍのＷ２（Ｘｐｐ）４）
１．８．カソード接触部（光を反射する；アルミニウムからなる）。
【００７３】
〔実施例２〕
実施例２に係る発光装置は、分子供与型有機物質からなる低分子有機注入層を備えた、以下の構成を有する：
２．１．透明基板（ガラス）
２．２．アノード接触部（厚さ９０ｎｍのインジウムスズ酸化物）
２．３．層厚８０ｎｍの（水分を用いたスピンコートにより形成した）ポリマーホール注入層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｂａｙｔｒｏｎ−Ｐ  ｏｆ  Ｈ．Ｃ．  Ｓｔａｒｃｋ，  Ｇｅｒｍａｎｙ））
２．４．ポリマーホール輸送エミッション層（層厚６０ｎｍのＭＥＨ−ポリフェニレンビレン（トルエン溶液を用いたスピンコートにより形成した））
２．６．ｎドープされた低分子電子輸送層(Ｗ２（Ｘｐｐ）４によってドープされたＡｌｑ３からなる。大部分のドーピング濃度は２０％（約１０％のモルドーピング濃度に対応）であり、層厚２０ｎｍ)
２．７．低分子ドナー分子層（層厚２ｎｍのＷ２（Ｘｐｐ）４）
２．８．カソード接触部（光を反射する；アルミニウムからなる）
ｎドープされた電子輸送層２．６を挿入することによって、ハイブリッド装置の光学キャビティーは、電子光学特性データ作動電圧および発光効率に関する損失を招くことなく適用される。ｎドープされた電子輸送層２．６は、２つの互いに独立して制御される気化源（マトリックス材料およびドナー分子）からの混合気化によって、真空中において形成される。層２．６および層２．７におけるドナーは、異なる有機物質の分子となる。
【００７４】
〔実施例３〕
実施例３に係る発光装置は、分子供与型有機物質からなる低分子有機注入層を備えた、以下の構成を有する：
３．１．透明基板（ガラス）
３．２．アノード接触部（厚さ９０ｎｍのインジウムスズ酸化物）
３．３．層厚８０ｎｍの（水分を用いたスピンコートにより形成した）ポリマーホール注入層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｂａｙｔｒｏｎ−Ｐ  ｏｆ  Ｈ．Ｃ．  Ｓｔａｒｃｋ，  Ｇｅｒｍａｎｙ））
３．４．ポリマーホール輸送エミッション層（層厚６０ｎｍのＭＥＨ−ポリフェニレンビレン（トルエン溶液を用いたスピンコートにより形成した））
３．６．低分子電子輸送層(Ａｌｑ３から形成されており、層厚２０ｎｍ)
３．７．低分子ドナー分子層（層厚２ｎｍのＷ２（Ｘｐｐ）４）
３．８．カソード接触部（光を反射する；アルミニウムからなる）
実施例２とは異なり、本装置はｎドープされた低分子電子輸送層を有している。このため、測定される作動電圧についてわずかな損失しか生じない。また、混合気化プロセスを必要としない。
【００７５】
〔実施例４〕
実施例４に係る発光装置は、分子供与型有機物質からなる低分子有機注入層を備えた、以下の構成を有する：
４．１．透明基板（ガラス）
４．２．アノード接触部（厚さ９０ｎｍのインジウムスズ酸化物）
４．３．層厚８０ｎｍの（水分を用いたスピンコートにより形成した）ポリマーホール注入層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｂａｙｔｒｏｎ−Ｐ  ｏｆ  Ｈ．Ｃ．  Ｓｔａｒｃｋ，  Ｇｅｒｍａｎｙ））
４．４．ポリマーホール輸送エミッション層（層厚６０ｎｍのＭＥＨ−ポリフェニレンビレン（トルエン溶液を用いたスピンコートにより形成した））
４．５．電子側ブロック層（層厚５ｎｍのＢＰｈｅｎ（バソフェナントロリン））
４．６．ｎドープされた低分子電子輸送層（Ｗ２（Ｘｐｐ）４によってドープされたＡｌｑ３からなる。大部分のドーピング濃度は２０％（約１０％のモルドーピング濃度に対応）層厚は１５ｎｍである）
４．７．低分子ドナー分子層（層厚２ｎｍのＷ２（Ｘｐｐ）４）
４．８．カソード接触部（光を反射する；アルミニウムからなる）
ｎドープされた電子輸送層４．６を挿入することによって、発光装置の光学キャビティーは、電子光学特性データ作動電圧および発光効率についての損失を招くことなく適用される。ｎドープされた電子輸送層４．６は、２つの互いに独立して制御される気化源（マトリックス材料およびドーパント）の混合気化によって、真空中において形成される。層４．６および層４．７におけるドナー分子は、異なる有機物質の分子となる。
【００７６】
上記実施例１〜４に係る発光装置の全てにおいて、良質でない低品質の金属がカソード接触部に適用された場合であっても、小さな作動電圧が測定された。４Ｖより小さい作動電圧における全ての場合において１００ｃｄ／ｍ２の値が得られた。放射された光の色は黄色であった。ＭＥＨ−ポリフェニレンビレンのＬＵＭＯは、−２．８から−２．９ｅＶの範囲にある。ＭＥＨ−ポリフェニレンビレンを備えた電流効率は、一般的にとても小さく、０．５ｃｄ／Ａの値が測定された。
【００７７】
図２は、反転構造の層配置である発光装置２００の断面図である。発光装置２００の基板２１上には発光層群２０が積層されている。発光装置２００は、発光層群２０によって発生し、基板２１を貫通した光を放射する。なぜなら、基板２１は発生した光に対して透明であるからである。
【００７８】
図２に示すように、基板２１上にはカソード接触部２２が配置されている。カソード接触部２２は、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍの層厚を有している。他の構成においては、カソード接触部２２の層厚は、約２０ｎｍ〜約２００ｎｍであってもよい。透明なカソード接触部２２を形成する場合の材料としては、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような縮退半導体材料、または例えばカルシウム、バリウム、金、銀、もしくはアルミニウムなどの金属を用いることができる。また、金属合金を用いて設計することも考えられる。
【００７９】
図２に示すように、カソード接触部２２上には、ポリマー材料からなるポリマー電子注入層２３が配置されている。ポリマー電子注入層２３は、約２０ｎｍ〜約５００ｎｍの層厚を有している。他の構成においては、ポリマー電子注入層２３の層厚は約４０ｎｍ〜約１５０ｎｍの間であってもよく、約５０ｎｍ〜約１００ｎｍであることが好ましい。
【００８０】
図２に示すように、ポリマー電子注入層２３上には、ポリマー材料からなるポリマーエミッション層２４が配置されている。ポリマーエミッション層２４は、電子状態の電荷担体を輸送する。これにより、ポリマー注入層２３から注入された電子が輸送される。ポリマーエミッション層２４は、約２０ｎｍ〜約５００ｎｍの層厚を有している。他の構成においては、ポリマーエミッション層２４の層厚は、約４０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、または約５０ｎｍ〜約１００ｎｍであることが好ましい。ポリマー材料としては、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリスピロ、ポリチオフェン、およびポリパラフェニレンといった材料が使用される。
【００８１】
図２に示すように、ポリマーエミッション層２４上には、１つまたはいくつかの有機物質からなる低分子ホール側ブロック層２５が配置されている。ホール側ブロック層２５は、ポリマーエミッション層２４からの電子状態の電荷担体の進入を付加的に防止する。さらに、ポリマーエミッション層２４からの励起子の侵入も防止する。また、ホール側ブロック層２５は、低分子ホール輸送層２６におけるホール状態の高密度の電荷担体と、ポリマーエミッション層２４における電子状態の高密度の電荷担体とを隔てる役目を果たす。これにより、発光装置２００の性能を減少させるエキシプレックスの形成が防止される。ホール側ブロック層２５は、約２ｎｍ〜約５０ｎｍの層厚を有している。他の構成では、ホール側ブロック層２５の層厚は約５ｎｍ〜約３０ｎｍであることが好ましい。
【００８２】
図２に示すように、ホール側ブロック層２５上には、１つまたはいくつかの有機物質からなる低分子ホール輸送層２６が配置されている。低分子ホール輸送層２６は、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍの層厚を有している。他の構成では、低分子ホール輸送層２６の層厚は約２０ｎｍ〜約２００ｎｍであり、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍであることが好ましい。低分子ホール輸送層２６は、有機物質の低分子アクセプター分子からなる強力な受容体材料によって電気的にドーピングされる。アクセプター分子は、有機マトリックス材料に組み込まれる。アクセプター分子は、約１００ｇ／ｍｏｌ〜２０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは約２００ｇ／ｍｏｌ〜０００ｇ／ｍｏｌのモル質量を有している。アクセプター分子と、有機マトリックス材料の分子との比率は、１：１０００〜１：２であり、１：１００〜１：５であることが好ましく、１：１００〜１：１０であることがより好ましい。
【００８３】
図２に示すように、低分子ホール輸送層２６上には、有機物質のアクセプター分子からなる低分子有機層２７が配置されている。アクセプター分子は、Ｆｃ／Ｆｃ+（フェロセン／フェロセニウム酸化還元カップル）に対して、少なくとも約−０．３Ｖの還元電位を有している。他の実施形態においては、還元電位は、少なくとも約０Ｖであり、少なくとも約０．３Ｖであることが好ましい。この分子特性は、少なくとも４．５ｅＶ、好ましくは少なくとも約４．８ｅＶ、およびより好ましくは少なくとも５．１ｅＶのアクセプター分子の最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）に対応する。アクセプター分子のモル質量は、約１００ｇ／ｍｏｌ〜約２０００ｇ／ｍｏｌであり、約２００ｇ／ｍｏｌ〜約１０００ｇ／ｍｏｌの間であることが好ましい。
【００８４】
図２に示すように、アクセプター分子からなる低分子有機層２７上には、アノード接触部２８が配置されている。アノード接触部２８は、発光層群２０において発生した光を反射し、少なくとも約１０ｎｍの厚さを有する。アノード接触部２８の材料としては、例えば金または銀などの金属、金属化合物、および例えばＩＴＯのような縮退半導体材料、または金属合金が用いられる。
【００８５】
発光装置２００の他の実施形態において（不図示）、例えばポリマー電子注入層２３、低分子ホール側ブロック層２５、および／または低分子ホール輸送層２６といった、１つまたはいくつかの層は省かれてもよい。
【００８６】
図２に示す実施形態の発光装置は、発光層群２０において発生させた光を基板２１から放射するようにも構成される。この実施形態では、カソード接触部２２において光を反射し、アノード接触部２８は例えば縮退半導体材料を使用することにより透明とする。また、アノード接触部２８だけでなく、カソード接触部２２も透明としてもよい。
【００８７】
以下に、図２を参照にした多種の実例が詳細に説明する。
【００８８】
〔実施例５〕
実施例５に係る発光装置は、有機物質のアクセプター分子からなる低分子有機注入層を備えた、以下の構成を有している：
５．１．透明基板（ガラス）
５．２．カソード接触部（厚さ９０ｎｍのインジウムスズ酸化物）
５．４．ポリマー電子輸送エミッション層（Ｃ８−ポリフルオレン（青色放射））
５．７．低分子アクセプター分子層（層厚２ｎｍのＣｌ４ＤＣＮＱＩ（N.N'-ディシアノ-2,3,5,6-テトラクロロ-1,4-キノンジイミン））
５．８．アノード接触部（光を反射する；銀からなる）
測定された作動電圧は約４Ｖであった。しかしながら、得られたポリマー電子輸送物質による良好な電子注入および良好な電子輸送は達成されなかった。このため、低分子アクセプター分子層の電位を完全に利用することはできなかった。
【００８９】
〔実施例６〕
実施例６に係る発光装置は、有機物質のアクセプター分子からなる低分子有機注入層、およびドナー分子からなる低分子有機注入層を備えた、以下の構成を有している：
６．１．透明基板（ガラス）
６．２．アノード接触部（厚さ９０ｎｍのインジウムスズ酸化物）
６．３．低分子アクセプター分子層（層厚２ｎｍのＣｌ４ＤＣＮＱＩ（N.N'-ディシアノ-2,3,5,6-テトラクロロ-1,4-キノンジイミン））
６．４．層厚８０ｎｍの（水分を用いたスピンコートにより形成した）ポリマーホール注入層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｂａｙｔｒｏｎ−Ｐ  ｏｆ  Ｈ．Ｃ．  Ｓｔａｒｃｋ，  Ｇｅｒｍａｎｙ））
６．５．ポリマーホール輸送エミッション層（層厚７０ｎｍのＭＥＨ−ポリフェニレンビレン（トルエン溶液を用いたスピンコートにより形成した））
６．６．低分子ドナー分子層（層厚２ｎｍのＷ２（Ｘｐｐ）４）
６．７．カソード接触部（光を反射する；アルミニウムからなる）
実施例６において、アクセプター分子を含む注入層は、ポリマーホール注入層に付加的に選択される層として形成される。
【００９０】
記載した実施形態の利点としては、均一の上部電圧接触部に全ての発光ポリマー材料を用いることができることが挙げられる。発光ポリマー材料としては、例えば、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリスピロ、ポリチオフェン、およびポリパラフェニレンがあり、それ故全ての発光色に適用できる。また、基板から放射する装置、および透明の装置を効率良く製造することができる。
【００９１】
上述した説明、特許請求の範囲および図面において開示した発明の特徴は、その様々な実施形態における発明の実現における任意の組み合わせと同様に１つ１つ重要である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】非反転構造の層配置である発光装置の断面図である。
【図２】反転構造の層配置であるさらなる発光装置の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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