(57)【要約】  本発明は、異なる色の光を発光するように構成された複数の有機構造素子を備える、具体的にはディスプレイまたは照明装置である発光要素に関するものである。上記複数の有機構造素子の各々は、電極、対極、および電子輸送層領域を備えており、上記電子輸送層領域は、発光層領域だけでなく、全ての複数の有機構造素子において均一な厚さを有する、正孔輸送層領域および電子輸送層領域を備えている。上記発光層領域は、全ての有機構造素子における１つの層厚領域において配置された電極／対極の表面との距離を有する発光帯を備える。上記層厚領域は、電極／対極の材料、発光層領域の発光スペクトルにおける最大強度の発光波長、および、発光帯と電極／対極における発光層領域と対面する表面との間の有機層の積層領域における発光波長に対する屈折率に対する関数である。電極／対極が誘導体電極材料から成る場合、さらに上記距離は、誘導体電極材料の厚さ、および、発光波長に対するその屈折率に対する関数である。
2009516902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる色の光を発光する複数の有機構造素子を備える、具体的にはディスプレイまたは照明装置である、発光要素であって、
上記複数の有機構造素子の各々は、電極と対極との間に配置された有機層の積層を含んでおり、上記積層は、正孔輸送層領域、電子輸送層領域、および、上記正孔輸送層領域と上記電子輸送層領域との間に形成された発光層領域を含んでおり；
上記正孔輸送層領域の厚さ、および上記上記電子輸送層領域の厚さは、上記複数の有機構造素子の全てにおいてそれぞれ均一であり；かつ、
上記発光層領域は発光帯を含んでおり；
ここでは、
ａ）上記複数の有機構造素子の全てにおける、上記発光帯と、上記発光層領域に対面する上記電極／対極の表面との間の距離ＬＭに対して、下記の事項が有効であり：
【数１】
2009516902.tif 000030
このとき、
【数２】
2009516902.tif 000031
であり、ここで、上記電極／対極が金属電極材料から成るとき、λｍａｘは、上記発光層領域の発光スペクトルにおいて最大強度の発光波長であり、
【数３】
2009516902.tif 000032
は、上記発光帯と、上記発光層領域に対面する、上記金属電極材料から成る上記電極／対極の表面との間の、上記有機層の積層の領域における上記発光波長λｍａｘに対する屈折率の実数部であり、かつ、kｍｅｔは、上記金属電極材料における上記発光波長λｍａｘに対する屈折率の虚数部であり、
さらにここでは、
ｂ）上記複数の有機構造素子の全てにおける、上記発光帯と、上記発光層領域に対面する、上記電極／対極の表面との間の距離ＬＤにおいて、以下の事項が有効であり：
【数４】
2009516902.tif 000033
このとき、
【数５】
2009516902.tif 000034
であり、ここで、上記電極／対極が厚さＬｄｉｅを有する誘導体電極材料から成るとき、ｎｄｉｅは、上記発光波長λｍａｘに対する上記誘導体電極材料の屈折率の実数部であり、かつ、
【数６】
2009516902.tif 000035
は、上記発光帯と、上記発光層領域に対面する、上記誘導体電極材料から成る上記電極／対極の表面との間の、上記有機層の積層領域における上記発光波長λｍａｘに対する屈折率の実数部である、発光要素。
【請求項２】
１つまたは複数のマトリクス材は、第１の色の光を発光する上記複数の有機構造素子の少なくとも一部における、上記発光層領域内の電子輸送であることを特徴とする請求項１に記載の発光要素。
【請求項３】
上記発光帯は、第１の色の光を発光する上記複数の有機構造素子の少なくとも一部における、上記正孔輸送層領域と上記発光層領域との間の界面領域に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光要素。
【請求項４】
１つまたは複数のマトリクス材は、第２の色の光を発光する上記複数の有機構造素子の少なくとも一部における、上記発光層領域内の正孔輸送であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光要素。
【請求項５】
上記発光帯は、第２の色の光を発光する上記複数の有機構造素子の少なくとも一部における、上記電子輸送層領域と上記発光層領域との間の界面領域に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の発光要素。
【請求項６】
１つまたは複数の他のマトリクス材は、第２の色の光を発光する上記複数の有機構造素子の少なくとも一部における、上記発光層領域内の電子輸送であることを特徴とする請求項４に記載の発光要素。
【請求項７】
上記発光領域は、上記複数の有機構造素子の少なくとも一部において、重層的に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光要素。
【請求項８】
上記電子輸送層領域は、ドープ電子輸送層を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光要素。
【請求項９】
上記正孔輸送層領域は、ドープ正孔輸送層を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光要素。
【請求項１０】
上記複数の有機構造素子は、それぞれトップエミッション型構造素子として形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光要素。
【請求項１１】
上記複数の有機構造素子は、それぞれボトムエミッション型構造素子として形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光要素。
【請求項１２】
上記発光層領域は、電子輸送および／または正孔輸送であるように形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光要素。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、発光要素に関するものであり、具体的には、異なる色の光を発光するように作られた、いくつかの有機構造素子を備えるディスプレイまたは照明装置に関するものである。
【０００２】
〔本発明の背景〕
具体的には有機発光ダイオードの形態を有する有機構造素子は、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）とも表され、近年、照明およびディスプレイ技術の分野において、その高い応用可能性によって、より多くの注目を集めている。このような状況において、以前に広く知られたＬＣＤ技術を超える数少ない利点に名前をつけるためには、有機発光ダイオードの変化に富む形状は、他の事柄である、高い能力効率の可能性、鮮やかな色彩、輝度−暗度の強いコントラスト、素早い切り替え時間、および大きな充填率の中でも重要である。具体的には、ＯＬＥＤは基本的に、ディスプレイ技術におけるアクティブマトリクスおよびパッシブマトリクスの実現において、新たな第一歩および可能性を提供する。
【０００３】
さらに、赤色、緑色、および青色のＯＬＥＤの組み合わせは、極めて多くの構造素子における基礎を提供する。したがって、例えば、３つの基調色におけるＯＬＥＤの直線的配置、および、分散円盤（EP 1 425 803 A1、DE 101 45 492 A1参照）を用いることによって、色彩調整可能な光源を製造することができる。基調色によって固定されたＣＩＥ色三角内にある色はどれでも、異なる基調色の輝度を個々に調整することによって作り出すことができる。しかしながら、ＯＬＥＤを照明における発光領域として使用することに加えて、液体の主要な適用領域は、従来通り、フルカラー有機ディスプレイの実現であると考えられている。
【０００４】
これら全ての構造素子は、赤色、緑色、および青色を発光する有機構造素子が共通の基板上に互いに隣接して配置され得るという、共通性を備えている。ディスプレイに必要な駆動電子機器を予め基板上に一体化させることはできるが、どのような場合であっても、個々のＯＬＥＤ画素において構築前の接触線および給電線は、基板上に形成されなければならない。異なる機能を備える様々な有機層は、各画素のこのような基礎的な接触上に堆積され、その上には、その後、第二の接触が堆積される。
【０００５】
発光するＯＬＥＤの光の波長を有する有機層の積層の調整は、特にＯＬＥＤの効率に対して顕著に影響する。有機層の厚さの選択を誤ると、発光帯の位置、すなわち電荷キャリア（電子、正孔）が発光に基づいて結合する領域の位置が、マイクロキャビティ構造に合わせられるのではなく、配置される有機層の積層間における２つの反射界面間の距離に合わせられる、といった結果になる。発光帯は、有機層の積層における発光層領域内に形成される。一般に、発光は、発光層の全体に均一的に分散するわけではなく、むしろ狭い発光帯内の電荷キャリアの均衡に従って存在する。マイクロキャビティ構造の誤った選択は、発生した光が分断されて劣化するという結果になり、その一部の光は、有機構造素子の効率の著しい損失をもたらし、選択した発光スペクトルを曲げることがある。
【０００６】
原則的には、２つの異なる構造でＯＬＥＤを区別することができる：いわゆるＯＬＥＤの“トップエミッション型”と“ボトムエミッション型”である。ボトムエミッション型ＯＬＥＤでは、ＯＬＥＤから発光する光は、有機構造素子の堆積した透明な基板を介して放射される。トップエミッション型ＯＬＥＤでは、発光した光は、上記基板から離れた面の方向へ放射される。
【０００７】
ボトムエミッション型ＯＬＥＤの典型的な構造形状は、透明な基板材料から構成される。透明な基板材料には、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）から成る透明または半透明な電極に被覆された、例えばガラスが挙げられる。有機層はその基板上にドープされ、その後、反射電極は、具体的にはＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｇ、または同様のものから成る金属層として堆積されて、形成される。
【０００８】
トップエミッション型ＯＬＥＤにおいて、基板材料が透明である必要はない。大きな効率性を実現するために、基板材料上へ堆積された電極は高い反射率を有すべきである。透明または半透明の電極、例えばＩＴＯからなる層または薄い金属層は、以下の有機層上に堆積される。
【０００９】
有機層は、有機構造素子のオペレーションにおいて必要である様々な機能を果たす。有機層は、電荷キャリア、すなわち電子および正孔、のための伝導層および輸送層として役割を果たす。光子の放出に基づく電荷キャリアの結合によって、発光層領域内の発光帯において、光が発生する。
【００１０】
発光帯が有機層の積層内のある位置に移動し得るＯＬＥＤにおいては、２つの異なる有機層が、最小必要要件である。例えば、光の発光だけでなく、両極性の電荷キャリアの伝導および輸送は、１つの層の中で行われる。技術的により困難な有機構造素子においては、互いに分離した電荷キャリア輸送層と発光層とを最適化できるようにするために、これらの課題は異なる層によって仮定される。具体的には、ドープ輸送層の場合には、再結合における様々な無発光の可能性を除外するために、輸送層と発光層との間にさらなる中間層を挿入することが好ましく、この方法によって効率が向上する（DE 100 58 578 C2）。
【００１１】
ＲＧＢ系（ＲＧＢ：赤色、緑色、青色）において、有機構造素子それぞれにおける有機層の積層は、特定の発光色に調整されるべきである。この場合、製造工程における不必要なマスキング工程を省くために、具体的には、異なる色のＯＬＥＤにおける特定の有機層の積層において可能な限りの数の層の層厚を均一にすることが好ましい。理想的には、有機層の積層は、赤色、緑色、および青色のＯＬＥＤにおける、１つの層においてのみ異なるべきである。
【００１２】
このために可能な方法は、追加的な中間層をスペーサとして基板上に堆積するような、基板の前処理がある（US 5,554,911 B2）。しかしながら、ディスプレイの製造において、基板への煩わしい工程、および平坦でない基部表面を生じるという、問題がある。
【００１３】
最も頻繁に用いられる方法は、輸送層の厚さを変更し、これによって発光帯を最適な位置に移動させる方法である。これは、効率の増加に加えて、色の純度を改善することも実現することができる（US 2003/ 0075714 A1）。これは、発光スペクトルを用いてマイクロキャビティ構造を理想的に調整することを確実にするが、他の有機層の積層を各色において選択しなければならないという不都合がある。これは、ディスプレイの製造において極めてコストがかかる。このため、EP 1 154 676 A1の記載において提案されているように、代わりに、３つ全ての色調において共通であるマイクロキャビティの光路長において反落することが必要であり、これにおいては、個々の色において適切な要素が実現される。
【００１４】
多くの場合、特定の発光色による可能性と同様に調整されたマイクロキャビティ構造を備える妥協案として、追加的な中間層を挿入することもある。より適切に言えば、これは追加的なマスクキング工程を前提とする。この追加的な層は、追加的な伝導層、輸送層、または発光層であってもよい（US 5,554,911 B2、US 6,541,130, B2、またはUS 6,861,800 B2）。
【００１５】
さらには、３つの異なる発光材料は、基調色における特定の発光層領域で用いられるのではなく、むしろ均一に用いられ、スペクトル的に広帯域の発光材料は、異なる色画素に対して選択され、かつ、色の選択は、追加的な層を用いたマイクロキャビティ構造を単に調整することによって行われるように、ＯＬＥＤ積層の組織化を実現することが提案されている（US 5,554,911 B2またはUS 6,861,800 B2）。
【００１６】
一方、ＲＢＧ系においては、大抵の場合、最も低い効率性を有する色に対する有機層の積層のみが最適化されるという問題を避けるための試みが行われている。上記試みでは、他の２つの色に対するマイクロキャビティ構造において結果的に起こる効率性の損失を減少させるために、有機構造素子における追加的な分離層によって、上記構造を最適化することが行われている。
【００１７】
〔本発明の要約〕
本発明は、異なる色の光を発光するよう作られた複数の有機構造素子を備える発光要素であって、異なる色の有機構造素子において、光および分離した光を高い効率で発生する発光要素を実現し、かつ、上記発光要素を低コストで製造するという課題を有す。
【００１８】
本発明は、独立請求項１に係る発光要素を用いることによって、上記課題を解決した。
【００１９】
本発明は、異なる色の光を発光するように構成された複数の有機構造素子を備える発光要素であって、
上記複数の有機構造素子の各々は、電極と対極との間に配置された有機層の積層を含んでおり、上記積層は、正孔輸送層領域、電子輸送層領域、および、上記正孔輸送層領域と上記電子輸送層領域との間に形成された発光層領域を含んでおり；
上記正孔輸送層領域の厚さ、および上記電子輸送層領域の厚さの各々は、上記複数の有機構造素子の全てにおいて均一であり；かつ、
上記発光層領域は発光帯を含んでおり；
ここでは、
ａ）上記複数の有機構造素子の全てにおける、上記発光帯と、上記発光層領域に対面する上記電極／対極の表面との間の距離ＬＭに対して、下記の事項が有効であり：
【００２０】
【数１】
2009516902.tif 000003
このとき、
【００２１】
【数２】
2009516902.tif 000004
であり、ここで、上記電極／対極は金属電極材料から成るとき、λｍａｘは、上記発光層領域の発光スペクトルにおいて最大強度の発光波長であり、
【００２２】
【数３】
2009516902.tif 000005
は、上記発光帯と、上記発光層領域に対面する、上記金属電極材料から成る上記電極／対極の表面との間の、上記有機層の積層領域における上記発光波長λｍａｘに対する屈折率の実数部であり、かつ、kｍｅｔは、上記金属電極材料における上記発光波長λｍａｘに対する屈折率の虚数部であり、
さらにここでは、
ｂ）上記複数の有機構造素子の全てにおける、上記発光帯と、上記発光層領域に対面する、上記電極／対極の表面との間の距離ＬＤにおいて、以下の事項が有効であり：
【００２３】
【数４】
2009516902.tif 000006
このとき、
【００２４】
【数５】
2009516902.tif 000007
であり、ここで、上記電極／対極が厚さＬｄｉｅを有する誘導体電極材料から成るとき、ｎｄｉｅは、上記発光波長λｍａｘに対する上記誘導体電極材料の屈折率の実数部であり、かつ、
【００２５】
【数６】
2009516902.tif 000008
は、上記発光帯と、上記発光層領域に対面する、上記誘導体電極材料から成る上記電極／対極の表面との間の、上記有機層の積層領域における上記発光波長λｍａｘに対する屈折率の実数部である、発光要素を提供する概念を含む。
【００２６】
本発明は、発光層領域の層厚の明確な調整によって、具体的には赤色、緑色、および青色のＯＬＥＤである、異なる色の有機構造素子において、光の分離を最適化することができる。必要とする特定の有機層の積層の外側における他の分離手段を用いずに、ディスプレイまたは照明装置で実施される全ての色において、光の分離を最適化する。発光層領域の外側における他の層領域の厚さ、すなわち、電子輸送層領域および正孔輸送層領域は、全ての有機構造素子において均一である。これは、有機構造素子に基づく要素の製造を簡略化する。なぜならば、コストの高いマスキング工程は、発光層領域の分離のためだけに必要とされ、具体的には有機層の積層における他の機能層においては必要とされないためである。
【００２７】
電荷キャリアとして電子および／または正孔を輸送する、１つかそれ以上の材料が用いられるため、発光層領域は電子および正孔を輸送することができる。
【００２８】
さらに、本発明の成果は、最大の距離ＬＭｍａｘが有機層の積層における最小の屈折率である
【００２９】
【数７】
2009516902.tif 000009
を用いて下記の通りに決定され、かつ、ＬＭｍｉｎが有機層の積層において最大の屈折率である
【００３０】
【数８】
2009516902.tif 000010
を用いて下記の通りに決定されることを提供できることにあり：
【００３１】
【数９】
2009516902.tif 000011
このとき、
【００３２】
【数１０】
2009516902.tif 000012
であり、発光帯と金属電極材料の電極／対極において発光層領域と対面する表面との間にある、有機層の積層の領域において、発光波長ｌｍａｘの屈折率である
【００３３】
【数１１】
2009516902.tif 000013
を変更するとき、ここでは、
【００３４】
【数１２】
2009516902.tif 000014
が適用される。
【００３５】
さらに他の成果は、最大距離ＬＤｍａｘが有機層の積層における最小の屈折率である
【００３６】
【数１３】
2009516902.tif 000015
を用いて以下のように決定され、かつ、最小距離ＬＤｍｉｎが有機層の積層における最大の屈折率である
【００３７】
【数１４】
2009516902.tif 000016
を用いて決定されることを提供できることにあり：
【００３８】
【数１５】
2009516902.tif 000017
このとき、
【００３９】
【数１６】
2009516902.tif 000018
であり、発光帯と、誘導体電極材料の電極／対極において発光層領域と対面する表面との間における有機層の積層の領域において、発光波長λｍａｘの屈折率である
【００４０】
【数１７】
2009516902.tif 000019
を変更するとき、ここでは、
【００４１】
【数１８】
2009516902.tif 000020
が適用される。
【００４２】
本発明のさらなる成果によれば、電子輸送層領域の層厚、および正孔輸送層領域の層厚の最適化において、最大限の適応性を得るために、ドープ層から完全に、または部分的に、電子輸送層領域および／または正孔輸送層領域を形成することができる。ドープされた一部の層厚を変更するにおいて、電荷キャリア輸送に必要とされる電圧が上昇しない、または僅かにしか上昇しないように、ドーピングは特定の層領域のドープされた一部の伝導性が上昇する。
【００４３】
本発明のさらなる成果は、例えば基板および／または透明な被覆電極上における、一つまたはそれ以上の分離層などの他の手段を用いて、放射された光量を追加的に増加できることにある。これに必要とされる追加的な構造もまた、異なる色を有す光を発光する、異なる構造素子と同じように設計することが好ましい。
【００４４】
マイクロキャビティは、有機層の積層を挟む２つの電極によって、トップエミッション型ＯＬＥＤのみならず、ボトムエミッション型ＯＬＥＤにおいても形成される。これは、各層における屈折率の変更を、単に観察することによって理解できることである。このマイクロキャビティの光路長は、概して、発光層領域において発生した光の波長よりも短く、かつ、可干渉距離よりも短い。このため、上記積層に起因する干渉効果は、光の伝播および分離において、重要な役割を担う。例外的にマイクロキャビティの光路長が発光波長より長い場合であったとしても、上記干渉は起こり得る。
【００４５】
本発明は、仮に上記要素が、上記定義に従って追加的に形成された有機構造素子に加えて、発光帯の位置の条件が満たされていない有機構造素子を含むことも好ましい。ただし、上記要素における全ての有機構造素子では、引き続き、正孔輸送層領域の厚さは均一であり、かつ、電子輸送層領域の厚さは均一である。なお、これら２つの厚さは、当然、異なってもよい。
【００４６】
仮に発光帯が、発光層領域における電子輸送層領域との境界上に形成される場合、電子輸送層領域の厚さは、電子輸送層および上記電子輸送層に隣接した他の層によって実現する厚さに相当する。同様に、発光体が、発光層領域における正孔輸送層領域との境界上に形成されるときには、正孔輸送層領域の厚さは、正孔輸送層および上記正孔輸送層と隣接する他の層によって実現する厚さに相当する。
【００４７】
ある波長を有する光を発光する発光材料における、光の分離による光効率の評価には、発光層領域内における発光帯の最適位置が関与する。有機構造素子の放射特性は、発光帯の位置によってのみ最適化され、これによって、分離された光量と同じくらいに、非最適化構造素子と比較して、顕著な効率の改善をもたらす。層における特定の最適化構成は、電荷キャリアの結合によって発生した光のスペクトルと同様に、電極の材料、基板、および有機層の積層における個々の層についての反射能力、吸収率、および屈折率についても作用する。その結果、積層の構成および発光帯の最適な位置は、３つの基調色の光を発光する、異なる有機構造素子のマイクロキャビティにおいて異なる。
【００４８】
異なる色の光を発光する全ての有機構造素子において、２つの電極に対する発光帯の適切な距離を、転送行列法を用いて決定することができる（O.S. Heavens: Optical Properties of Thin Solid Films, Dover Publications Inc., 1991参照）。ＩＴＯからなる厚さ９０ｎｍの基部接触およびアルミニウムから成る厚さ１００ｎｍの金属電極を備えるガラス基板上で、赤色、緑色および青色のボトムエミッション型ＯＬＥＤにおける発光帯の最適な位置は、ここで言及される。例えば、６２０ｎｍで最大発光を有する赤色の発光材料では、発光帯は、ＩＴＯ層から８５ｎｍの距離を有し、かつ金属接触から７５ｎｍの距離を有すはずである。５１１ｎｍで最大発光を有する緑色の発光材料では、発光帯は、ＩＴＯ層から６０ｎｍの距離を有し、かつ金属接触から６５ｎｍの距離を有すはずである。４５０ｎｍで最大発光を有する青色の発光材料では、発光帯は、ＩＴＯ層から５０ｎｍまたは１９０ｎｍ（第２最大値）の距離を有し、かつ金属接触から６０ｎｍの距離を有すはずである。
【００４９】
青色の発光材料の場合には、上記距離において実現した輝度は最適であるが、色座標が急に緑色（ｘ＞０．１６；ｙ＞０．２０）に変調するという、追加的な問題が生じる。この原因は、マイクロキャビティの作用に基づいて５５０ｎｍの方向に光のスペクトルが変調する間に、人間の目の感知性が向上することにある。しかしながら、青の純色の要素は多くの用途に必要とされる。極めてより良い色座標（ｘ＝０．１４；ｙ＝０．２０）では、効率の損失が妥当なものであり、ＩＴＯ層から３５ｎｍまたは１６０ｎｍ（第２最大値）の距離があり、かつ金属接触から６０ｎｍの距離がある。
【００５０】
本発明は、一実施形態において、赤色、緑色、および青色の有機構造素子が、同じ層厚であり、かつ同じ材料から製造される、フルカラーのＯＬＥＤディスプレイまたは照明装置を簡単に製造することを可能にする。個々の画素において望ましい色を実現するためには、発光層の材料のみを変更することが必須である。これは、異なる色の画素のマスキングが、３つの発光層の製造においてのみ必要であるのに対して、残存する有機層は、分離マスキング工程なしに、高い処理能力で製造されることを意味する。
【００５１】
例えば、緑色の発光層として用いられる、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）−トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）およびトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）を含む混合層は、正孔を輸送することが好ましい。すなわち、発光層は、正孔を輸送するように構成される。一方、トリス−（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ）から成る緑色の発光層は、専ら電子伝導特性を有す。すなわち、発光層は、電子を輸送するように構成される。これは、発光層内の発光帯に位置する電子キャリアの結合が、第１の例（ＴＣＴＡ）では、電子輸送層領域との境界層の領域に配置され、かつ、第２の例（Ａｌｑ）では、正孔輸送層領域との境界層の領域において起こることを意味する。電荷キャリアの結合帯、すなわち、発光帯は、電荷キャリア輸送特性と発光層の厚さとの正しい選択によって、有機層の積層における最適な位置に移動される。したがって、マイクロキャビティからの光の分離を、特定の望ましい色に合わせることができる。
【００５２】
発光帯をマイクロキャビティに合わせることができる他の方法は、正孔輸送光を発光する層と、好ましくは電子輸送光を発光する層との結合によって、提供されることが好ましい（DE 102 24 021 A1、EP 1 508 176 A2）。
【００５３】
仮に、最初がマイクロキャビティにおける発光層の上記の最適な位置から作られる場合には、概して、発光層の厚さが著しくなる結果となるだろう。さらには、緑色のＯＬＥＤの正孔輸送層を最適化することができず、結果として、極めて効率を損失するだろう。厚さ９０ｎｍのＩＴＯ基部電極を備えるガラス基板上のＯＬＥＤ積層は、８５ｎｍの正孔輸送層（ＨＴＬ）および５０ｎｍの電子輸送層（ＥＴＬ）を有するだろう。電子伝導であり、６２０ｎｍで最大発光を有する赤色の発光層は、厚さ１５ｎｍとなるはずである。５１１ｎｍで最大発光を有する緑色の発光層は、厚さ５ｎｍ電子伝導層と、厚さ１５ｎｍの正孔伝導層とからなる２重発光層であることが好ましい。正孔伝導である、４５０ｎｍで最大発光を有する青色の発光層は、少なくとも厚さ７５ｎｍとなるはずである（良好な色調整を有する第２の最大値）。
【００５４】
ＯＬＥＤのマイクロキャビティを最適化するための、極めて優れた解決法は、３つの個々の基調色における上述の最適な層厚に基づくのではなく、むしろ、ＯＬＥＤが最大効率の９０％を依然として有するマイクロキャビティ領域を選択することである。この領域は、特定の電極との距離に応じた、３つの基調色における転送行列法を用いて、極めて正確に測定され得る。この層厚領域を、以下の構成仕様によって記載することができる。
【００５５】
最初に、発光層における金属から成る電極との距離について述べる。
【００５６】
ここでは、以下の関係が存在する。金属電極上で反射する放射光波の移送跳躍は、十分な近似において、π／２である。この場合には、建設的干渉は、発光帯と金属電極において有機層の積層に対面する表面との間における、距離Ｌｍｅｔにおいて生じる。下記事項が有効である：
【００５７】
【数１９】
2009516902.tif 000021
ここで、λｍａｘは、エレクトロルミネセンスの最大強度の発光波長であり、かつ、
【００５８】
【数２０】
2009516902.tif 000022
は、発光帯と金属電極において有機層の積層と対面する表面との間における有機層領域における、発光波長λｍａｘに対する屈折率の実数部である。自然数ｎは、干渉の特定の次数を示す。
【００５９】
最も単純な例では、層厚は、０次の条件を満たすように用いられるが、より高次は排除される。さらに、光波が、金属電極の吸収特性に応じて、電極に対して一定の深さまで貫通することができることは、考慮に入れるべきである。光照射野の電界強度が１／１００まで減少するに至るまでの、このような侵入深さＬｐｅｎは、以下の関係によって与えられる：
【００６０】
【数２１】
2009516902.tif 000023
ここでは、ｋｍｅｔは、発光波長λｍａｘに対する金属電極の屈折率の虚数部である。
【００６１】
上記事項から、発光帯と金属電極における有機層の積層と対面する表面との間の、厚の下側境界とＬＭｍａｘおよび上側境界ＬＭｍｉｎは以下のような結果となる：
【００６２】
【数２２】
2009516902.tif 000024
異なる色の光を発光する、有機構造素子における発光層領域は、正孔および／または電子を輸送するマトリクス材料に基づいて作られえる。
【００６３】
例えばＩＴＯなどの誘導体材料から成る電極と、発光体との距離を、以下に記載する。
【００６４】
仮にｎｄｉｅを誘電体電極における屈折率の実数部とする。ここでは以下の関係がある。誘電体電極上で反射する、発光領域で発生する光波の移送跳躍は、０とπ／２との間であるため、この場合には、建設的干渉は、発光帯と、誘導体電極において有機層の積層と対面する表面との間の距離領域Ｌｄにおいて生じる。なお、距離領域Ｌｄについては、以下のように記載することができる：
【００６５】
【数２３】
2009516902.tif 000025
このとき、
【００６６】
【数２４】
2009516902.tif 000026
であり、ここで、
【００６７】
【数２５】
2009516902.tif 000027
は、発光帯と、誘導体電極において有機層の積層と対面する表面との間に配置される、有機層領域における、発光波長λｍａｘに対する屈折率の実数部である。
【００６８】
用いられる誘導体電極の厚さＬｄｉｅ、および、発光波長λｍａｘに対する誘電体電極の屈折率ｎｄｉｅの実数部は、無視できない作用を有する。発光帯と誘導体電極において有機層の積層と対面する表面との間の層厚領域の、上部境界ＬＤｍａｘおよび下部境界ＬＤｍｉｍは、上記から以下のような結果となる：
【００６９】
【数２６】
2009516902.tif 000028
以下の例において、仮に、有機層の積層を、ボトムエミッション型ＯＬＥＤにおける厚さ９０ｎｍのＩＴＯ基部接触を備えるガラス基板上に配置する。電極としての機能を果たすＡｌ被覆接触における、典型的な侵入深さは、約３０ｎｍである。発光帯とＴＩＯとの距離領域、および発光帯と金属電極との距離領域は、上記関係を用いた上記記載事項からの以下のような結果となる：
−６２０ｎｍに対して最大発光を有する赤色の光を発生する有機構造素子の層配置における発光帯は、ＩＴＯ電極に対して５０ｎｍと１２０ｎｍとの間の距離、および、金属電極に対して５５ｎｍと１００ｎｍとの間の距離を必ず有する。
−５１１ｎｍに対して最大発光を有する緑色の光を発生する有機構造素子の層配置における発光帯は、ＩＴＯ電極に対して３５ｎｍと９５ｎｍとの間の距離、および、金属電極に対して４０ｎｍと８０ｎｍとの間の距離を必ず有する。
−４５０ｎｍに対して最大発光を有する青色の光を発生する有機構造素子の層配置における発光帯は、ＩＴＯ電極に対して２０ｎｍと８０ｎｍとの間の距離、および、金属電極に対して３０ｎｍと７５ｎｍとの間の距離を必ず有する。
【００７０】
３つの基調色範囲において光を照射するボトムエミッション型ＯＬＥＤの要素においては、３つの基調色に対する上記距離領域を考慮にいれて、発光層を最適に選択することによって、正孔輸送層領域だけでなく、電子輸送層領域においても統一された厚さを定義することができ、この例では、厚さ９０ｎｍのＩＴＯ基部接触が形成される。
【００７１】
〔本発明の好ましい実施形態の説明〕
本発明について、図面を参照すると共に、模範的な実施形態を用いて、以下に詳細に説明する。
【００７２】
図１は、有機発光ダイオードのための層配置を示す概略図である。
【００７３】
図２ａは、青色のボトムエミッション型ＯＬＥＤについて、電子輸送層領域の厚さおよび正孔輸送領域の厚さに応じて百分率等高線の形式にした、標準化された発光ダイオードを示す図である。
【００７４】
図２ｂは、緑色のボトムエミッション型ＯＬＥＤについて、電子輸送層領域の厚さおよび正孔輸送領域の厚さに応じて百分率等高線の形式にした、標準化された発光ダイオードを示す図である。
【００７５】
図２ｃは、赤色のボトムエミッション型ＯＬＥＤについて、電子輸送層領域の厚さおよび正孔輸送領域の厚さに応じて百分率等高線の形式にした、標準化された発光ダイオードを示す図である。
【００７６】
図３ａは、青色のトップエミッション型ＯＬＥＤについて、電子輸送層領域の厚さおよび正孔輸送領域の厚さに応じて百分率等高線の形式にした、標準化された発光ダイオードを示す図である。
【００７７】
図３ｂは、緑色のトップエミッション型ＯＬＥＤについて、電子輸送層領域の厚さおよび正孔輸送領域の厚さに応じて百分率等高線の形式にした、標準化された発光ダイオードを示す図である。
【００７８】
図３ｃは、赤色のトップエミッション型ＯＬＥＤについて、電子輸送層領域の厚さおよび正孔輸送領域の厚さに応じて百分率等高線の形式にした、標準化された発光ダイオードを示す図である。
【００７９】
図４ａは、１００ｃｄ／ｍ２および１０００ｃｄ／ｍ２における、ピン型の赤色有機発光ダイオードに対する相対的な電流効率を示す図である。
【００８０】
図４ｂは、１００ｃｄ／ｍ２および１０００ｃｄ／ｍ２における、ピン型の緑色有機発光ダイオードに対する相対的な電流効率を示す図である。
【００８１】
図４ｃは、１００ｃｄ／ｍ２および１０００ｃｄ／ｍ２における、ピン型の青色有機発光ダイオードに対する相対的な電流効率を示す図である。
【００８２】
図１は、有機発光ダイオードの層配置１００を示す概略図であり、層配置１００は、基板１１０、その上に配置されたベース電極１２０、電荷キャリアを輸送する層領域１３０、発光領域１４１を有する発光層領域１４０、電荷キャリアを輸送する他の層領域１５０、およびカバー電極１６０を備える。
【００８３】
異なる色の光を発光するように作られた複数の有機構造素子を備える発光要素の好ましい模範的な実施形態について、以下に説明する。複数の有機構造素子は、電極と対極との間に配置された有機層の積層を備えており、上記積層は、正孔輸送層領域、電子輸送層領域、および、正孔輸送層領域と電子輸送層領域との間に形成された発光層領域を含む。正孔輸送層領域の厚さおよび電子輸送層領域の厚さは、上記複数の有機構造素子に関わらずに、同様である。発光領域は、電荷キャリアを区分する発光層領域において形成される。すなわち、発光に基づいて電子と正孔とは再結合する。
【００８４】
最初に、３つの基調色に関わらず、電子輸送材料から成る発光層の層厚の純粋な差異に基づいて層配置を最適化することについて説明する。これは、１つまたは複数の発光系が内蔵されている材料であり、かつ発光層を形成する材料のマトリクス材に関するものである。
【００８５】
図２ａ、２ｂ、および２ｃは、ボトムエミッション型ＯＬＥＤにおける、青色、緑色、または赤色を発光する層について、電子輸送層領域の厚さおよび正孔輸送領域の厚さに応じて百分率等高線の形式にした、発光ダイオードを示す図である。
【００８６】
３つの基調色の標準化した輝度は、転送行列法を用いて、特定の電極との距離の形で計算され得る。図２ａにおいて、青色のボトムエミッション型ＯＬＥＤにおける標準化した輝度は、百分率等高線として示され、有機層の積層は、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）電極と、アルミニウム電極との間に配置される。さらに、上記構造の詳述における領域を、点線で表す。図２ａからは、最大輝度の９０％を常に達成するためには、発光帯はＩＴＯ電極と２０ｎｍから８０ｎｍの距離を有し、かつ、アルミニウム電極と３０ｎｍから７５ｎｍの距離を有さなくてはならないことが分かる。
【００８７】
発光帯とＩＴＯ電子との間の層領域における有機層の積層の材料は、正孔輸送材料であり、発光体とアルミニウム電極との間の層領域における有機層の積層の材料は、電子輸送材料である。
【００８８】
２つの電極と発光帯との距離の選択は、青色発光系において特に注意深く観測して行われるべきである。なぜならば、上記距離の選択は、輝度に影響を与えるだけでなく、得られる色座標にまで影響を与えるためである。赤色および緑色の発光系において、色座標における影響は大幅に少ない。したがって、マイクロキャビティを最適化するときは、青色発光有機構造素子から始めることが好ましい。正当な青色の色座標（ｘ＝０．１４／ｙ＝０．２０）によって最大輝度の９２％を達成し得るマイクロキャビティは、ＩＴＯ電極に対する発光帯がアルミニウム電極に対して７５ｎｍの距離および５０ｎｍの距離を有するときに得られる。青色発光系のための材料は電子輸送材料であるため、アルミニウム電極との距離を測定するとき、発光層の厚さについても考慮しなければならない。厚さ１５ｎｍの発光層の場合には、電子輸送層領域の最適な厚さは３５ｎｍとなり、正孔輸送層領域の最適な厚さは７５ｎｍとなる。
【００８９】
成しえる距離の層を含む電荷キャリア輸送層の厚さは、赤色または緑色を発光する有機構造素子において実質的に均一である。特に緑色の光を得るための発光層において、最大輝度の少なくとも９０％を達成する方法で、特定の色を有するマイクロキャビティを座標調整するためには、上記厚さおよび電荷キャリア輸送性、すなわち、電子輸送または正孔輸送の輸送設計を変更する。
【００９０】
図２ｂに示すように、緑色発光では、電子輸送層の厚さが２０ｎｍのとき、例えば最大輝度の少なくとも９０％となる。この厚さによれば、色座標（ｘ＝０．２８／ｙ＝０．６３）において最大輝度の９６％となる。次の図２ｃの示すように、赤色発光に対して、厚さ４５ｎｍの電子輸送層では、例えば色座標（ｘ＝０．６８／ｙ＝０．３２）において最大輝度の９６％となる。
【００９１】
正孔輸送材料が電子輸送材料の代わりに発光層として用いられる場合、３つの発光系に対する最大輝度と、青色における十分な色座標とを実現するために、他の層厚を有する発光材料の別のマイクロキャビティを用いる。同様なことは、異なる電荷キャリア輸送特性を有する発光層を用いるとき、および複層の発光層を用いるときにも適用される。
【００９２】
選択されたマイクロキャビティ、具体的には発光層（ｄＥＬ）の厚さ、電荷キャリア輸送性（ＬＴＥ）、計算した色座標、および標準化した輝度の割合を、以下の表１に示す。このデータは、９０ｎｍの厚さのＩＴＯ基部電極および１００ｎｍの厚さのアルミニウム被覆電極を備える、異なる実施形態のボトムエミッション型ＯＬＥＤに関するものである。ＥＴＬおよびＨＴＬはそれぞれ、有機層の積層における、電子輸送層の厚さと正孔輸送層の厚さとを示している。
【００９３】
【表１】
2009516902.tif 000029
以下、１００ｎｍの厚さのアルミニウム基部電極を備えるトップエミッション型ＯＬＥＤの最適化、および、１００ｎｍの厚さのアルミニウム基部電極と２０ｎｍの厚さのＣｒ被覆電極とを備えるトップエミッション型ＯＬＥＤについて説明する。
【００９４】
最適化は、異なる電荷キャリア輸送性を有する発光層の厚さを変更すること、および二重発光層を用いることによって行われる。３つの基調色における距離領域に対する上述の形態の詳細を考慮した、青色、緑色、および赤色の光を発光する要素において、トップエミッション型ＯＬＥＤの正孔輸送層と同様に、電子輸送層の共通の厚さを定義することができる。したがって、具体的には発光層の厚さの最適な選択と、電荷キャリア輸送性とによって、マイクロキャビティを実質的に最適化することができる。アルミニウム基部電極に対する典型的な侵入深さは約３０ｎｍであり、Ｃｒ被覆電極に対するその値は、約５５ｎｍである。標準化によって、Ｃｒ被覆電極の厚さに対する侵入深さを計算する場合、たとえこの接触が厚さ２０ｎｍのみであっても、物質容量に対する侵入深さが用いられる。
【００９５】
３つの基調色の標準化した輝度は、転送行列法を用いて、特定の電極との距離に応じて計算され得る。図３ａ、３ｂ、および３ｃは、百分率等高線の形で標準化した輝度を示す図である。さらに、正孔輸送層領域の厚さおよび電子輸送層領域の厚さに対する上述した構成仕様における境界線は、破線として描かれている。
【００９６】
最大輝度の９２％を達成し得る正当な青色の色座標（ｘ＝０．１３／ｙ＝０．２０）を有するマイクロキャビティ構造では、４５０ｎｍに対して最も強い発光を有する青色発光有機層の積層における発光帯は、アルミニウム電極から５０ｎｍの距離を有し、かつＣｒ電極から４５ｎｍの距離を有する。
【００９７】
図３ａから明らかなように、発光層における電子輸送材料を選択するときは、アルミニウム電極からの上記距離における電極層の厚さをも、考慮しなければならない。したがって、厚さ１０ｎｍの発光層において、発光帯の電子輸送層側にその他の有機層を含んだ、電子輸送層の最適な厚さは３５ｎｍとなり、かつ、発光帯の正孔輸送層側にその他の有機層を含んだ、正孔輸送層の最適な厚さは５０ｎｍとなる。他の成しえる中間層を含む電荷キャリア輸送層の厚さは、赤色発光構造素子および緑色発光構造素子において、やはり一定に保たれる。また、最大輝度の少なくとも９０％となるように、特定色を伴うマイクロキャビティ構造調整するために、赤色および緑色の発光層を変更する。
【００９８】
図３ｂに示すように、電子を輸送するように作られた発光層の厚さが１０ｎｍであり、かつ正孔を輸送するように作られた発光層の厚さが５ｎｍである場合、５１１ｎｍに対して最も強い発光を有する二重層の緑色発光層が実現される。この厚さによれば、色座標（ｘ＝０．２３／ｙ＝０．６６）において最大輝度の９８％を実現し得る。
【００９９】
図３ｃから分かるように、電子を輸送するように作られた、６２０ｎｍに対して最も強い発光を有する、厚さ４０ｎｍの赤色発光層によれば、色座標（ｘ＝０．６８／ｙ＝０．３２）において最大輝度の９２％を実現することができる。
【０１００】
ここで挙げられた例は、非インバーテッド型における第１干渉の最大値のみを言及しているが、同様の原理を、より高い極大点およびインバーテッド型ＯＬＥＤに対して用いることも可能である。
【０１０１】
他の模範的な実施形態においては、ＯＬＥＤとしてそれぞれ作られた複数の有機構造素子を備える、本発明に係る要素を製造するために、まず、ＩＴＯでコーティングされたガラス基板を構造化して、さらに洗浄する。電極としての機能を果たすＩＴＯ層の厚さは、約２０Ω／ｓｑのシート抵抗において約９０ｎｍである。真空状態における熱蒸着によって、真空状態は破られないままで、以下の各層を引き続いて堆積した。以下の層を堆積した：
１）ｐドープ正孔輸送層として、５０：１の分子比率において、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノンジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）でドープした、７０ｎｍから９５ｎｍのＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メトキシフェニル）ベンジジン（ＭｅＯ−ＴＰＤ）；
２）中間層として、１０ｎｍの２，２’，７，７’−テトラキス−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）−９，９’スピロビフルオレン（スピロ−ＴＡＤ）；
３）（赤色、緑色、または青色発光系を備える）発光層；
４）中間層として、１０ｎｍのバソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）；
５）ｎドープ電子輸送層として、１：１の分子比率においてＣｓをドープした、２５ｎｍから４５ｎｍのＢｐｈｅｎ；
６）陰極として、１００ｎｍのアルミニウム。
【０１０２】
以下の材料は発光層として用いられた：赤色−１，３，５−トリ（フェニル−２−ベンゾイミダゾール）ベンゼン：トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（III）（ＴＰＢＩ：ＡＤＳ０６８ＲＥ）／４５ｎｍ（電子輸送）；緑色−ＴＰＢＩ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３／２５ｎｍ（電子輸送）；および青色−９，１０−ビス（９，９−スピロビフルオレン−２−イル）アントラセン（Ｓ−ＡＮＴ）／２０ｎｍ（電子輸送）。
【０１０３】
赤色、緑色、または青色を発光するこれらの有機構造素子は、それぞれ約６００ｎｍ、５１１ｎｍ、および４５０ｎｍにおいて最も強い発光を有する。印加電圧が３Ｖ、２，７Ｖ、および３．６Ｖであると仮定すると、発光輝度は、ＩＴＯ基部電極を介して測定するとき、１０００ｃｄ／ｍ２である。
【０１０４】
上述（表１参照）において示す構成仕様によって決定された値を調べるために、構造素子を前述の構造を用いて調査した。３つ全ての構造素子に対して、正孔輸送層の層厚を７０ｎｍから９５ｎｍに変更し、電子輸送層の層厚を２５ｎｍから４５ｎｍに変更する準備を行った。転送行列法を用いて計算すると、３つ全ての色において、正孔輸送層では層厚７５ｎｍで、および電子輸送層では層厚３５ｎｍで、最大効率の９０％より大きい際立った値となる。これを１０００ｃｄ／ｍ２の輝度と同様に、１００ｃｄ／ｍ２の輝度においても適用する。
【０１０５】
図４ａは、赤色ピン型ＯＬＥＤの相対電流効率を示す図である。層厚７５ｎｍの正孔輸送層、および層厚３５ｎｍの電子輸送層では、１００ｃｄ／ｍ２および１０００ｃｄ／ｍ２に対する最大電流効率の９５．６％および９４％となる。
【０１０６】
図４ｂは、緑色ピン型ＯＬＥＤの相対電流効率を示す図である。ここでは、層厚７５ｎｍの正孔輸送層、および層厚３５ｎｍの電子輸送層において、最大電流効率の９４．７％および９４。５％の値となる。
【０１０７】
図４ｃは、青色ピン型ＯＬＥＤの相対電流効率を示す図である。層厚７５ｎｍの正孔輸送層、および層厚３５ｎｍの電子輸送層では、１００ｃｄ／ｍ２および１０００ｃｄ／ｍ２に対する最大電流効率の９８．１％および９６．５％が実現する。
【０１０８】
前述において開示された本発明の特徴、請求項、および図面は、様々な実施形態において、本発明を実現するための任意の組み合わせにおいても同様に、それぞれ重要である。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】図１は、有機発光ダイオードのための層配置を示す概略図である。
【図２ａ】図２ａは、青色のボトムエミッション型ＯＬＥＤについて、電子輸送層領域の厚さおよび正孔輸送領域の厚さに応じて百分率等高線の形式にした、標準化された発光ダイオードを示す図である。
【図２ｂ】図２ｂは、緑色のボトムエミッション型ＯＬＥＤについて、電子輸送層領域の厚さおよび正孔輸送領域の厚さに応じて百分率等高線の形式にした、標準化された発光ダイオードを示す図である。
【図２ｃ】図２ｃは、赤色のボトムエミッション型ＯＬＥＤについて、電子輸送層領域の厚さおよび正孔輸送領域の厚さに応じて百分率等高線の形式にした、標準化された発光ダイオードを示す図である。
【図３ａ】図３ａは、青色のトップエミッション型ＯＬＥＤについて、電子輸送層領域の厚さおよび正孔輸送領域の厚さに応じて百分率等高線の形式にした、標準化された発光ダイオードを示す図である。
【図３ｂ】図３ｂは、緑色のトップエミッション型ＯＬＥＤについて、電子輸送層領域の厚さおよび正孔輸送領域の厚さに応じて百分率等高線の形式にした、標準化された発光ダイオードを示す図である。
【図３ｃ】図３ｃは、赤色のトップエミッション型ＯＬＥＤについて、電子輸送層領域の厚さおよび正孔輸送領域の厚さに応じて百分率等高線の形式にした、標準化された発光ダイオードを示す図である。
【図４ａ】図４ａは、１００ｃｄ／ｍ２および１０００ｃｄ／ｍ２における、ピン型の赤色有機発光ダイオードに対する相対的な電流効率を示す図である。
【図４ｂ】図４ｂは、１００ｃｄ／ｍ２および１０００ｃｄ／ｍ２における、ピン型の緑色有機発光ダイオードに対する相対的な電流効率を示す図である。
【図４ｃ】図４ｃは、１００ｃｄ／ｍ２および１０００ｃｄ／ｍ２における、ピン型の青色有機発光ダイオードに対する相対的な電流効率を示す図である。
【図１】
2009516902.tif 000036
【図２ａ】
2009516902.tif 000037
【図２ｂ】
2009516902.tif 000038
【図２ｃ】
2009516902.tif 000039
【図３ａ】
2009516902.tif 000040
【図３ｂ】
2009516902.tif 000041
【図３ｃ】
2009516902.tif 000042
【図４ａ】
2009516902.tif 000043
【図４ｂ】
2009516902.tif 000044
【図４ｃ】
2009516902.tif 000045
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月23日(2008.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる色の光を発光する複数の有機構造素子を備える、具体的にはディスプレイまたは照明装置である、発光要素であって、
上記複数の有機構造素子の各々は、電極と対極との間に配置された有機層の積層を含んでおり、上記積層は、正孔輸送層領域、電子輸送層領域、および、上記正孔輸送層領域と上記電子輸送層領域との間に形成された発光層領域を含んでおり；
上記正孔輸送層領域の厚さ、および上記上記電子輸送層領域の厚さは、上記複数の有機構造素子の全てにおいてそれぞれ均一であり；
上記発光層領域は発光帯を含んでおり；かつ、
上記複数の有機構造素子はそれぞれ、トップエミッション型構造素子として構成されており、
ここでは、
ａ）上記複数の有機構造素子の全てにおける、上記発光帯と、上記発光層領域に対面する上記電極／対極の表面との間の距離ＬＭに対して、下記の事項が有効であり：
【数１】
2009516902.tif 000046
このとき、
【数２】
2009516902.tif 000047
であり、ここで、上記電極／対極が金属電極材料から成るとき、λｍａｘは、上記発光層領域の発光スペクトルにおいて最大強度の発光波長であり、
【数３】
2009516902.tif 000048
は、上記発光帯と、上記発光層領域に対面する、上記金属電極材料から成る上記電極／対極の表面との間の、上記有機層の積層の領域における上記発光波長λｍａｘに対する屈折率の実数部であり、かつ、ｋｍｅｔは、上記金属電極材料における上記発光波長λｍａｘに対する屈折率の虚数部であり、
さらにここでは、
ｂ）上記複数の有機構造素子の全てにおける、上記発光帯と、上記発光層領域に対面する、上記電極／対極の表面との間の距離ＬＤにおいて、以下の事項が有効であり：
【数４】
2009516902.tif 000049
このとき、
【数５】
2009516902.tif 000050
であり、ここで、上記電極／対極が厚さＬｄｉｅを有する誘導体電極材料から成るとき、ｎｄｉｅは、上記発光波長λｍａｘに対する上記誘導体電極材料の屈折率の実数部であり、かつ、
【数６】
2009516902.tif 000051
は、上記発光帯と、上記発光層領域に対面する、上記誘導体電極材料から成る上記電極／対極の表面との間の、上記有機層の積層領域における上記発光波長λｍａｘに対する屈折率の実数部である、発光要素。
【請求項２】
１つまたは複数のマトリクス材は、第１の色の光を発光する上記複数の有機構造素子の少なくとも一部における、上記発光層領域内の電子輸送であることを特徴とする請求項１に記載の発光要素。
【請求項３】
上記発光帯は、第１の色の光を発光する上記複数の有機構造素子の少なくとも一部における、上記正孔輸送層領域と上記発光層領域との間の界面領域に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光要素。
【請求項４】
１つまたは複数のマトリクス材は、第２の色の光を発光する上記複数の有機構造素子の少なくとも一部における、上記発光層領域内の正孔輸送であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光要素。
【請求項５】
上記発光帯は、第２の色の光を発光する上記複数の有機構造素子の少なくとも一部における、上記電子輸送層領域と上記発光層領域との間の界面領域に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の発光要素。
【請求項６】
１つまたは複数の他のマトリクス材は、第２の色の光を発光する上記複数の有機構造素子の少なくとも一部における、上記発光層領域内の電子輸送であることを特徴とする請求項４に記載の発光要素。
【請求項７】
上記発光領域は、上記複数の有機構造素子の少なくとも一部において、重層的に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光要素。
【請求項８】
上記電子輸送層領域は、ドープ電子輸送層を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光要素。
【請求項９】
上記正孔輸送層領域は、ドープ正孔輸送層を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光要素。
【請求項１０】
上記発光層領域は、電子輸送および／または正孔輸送であるように形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光要素。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
一方、ＲＢＧ系においては、大抵の場合、最も低い効率性を有する色に対する有機層の積層のみが最適化されるという問題を避けるための試みが行われている。上記試みでは、他の２つの色に対するマイクロキャビティ構造において結果的に起こる効率性の損失を減少させるために、有機構造素子における追加的な分離層によって、上記構造を最適化することが行われている。
文献WO 2004/034750 Aは、複数の有機光ダイオードを含む発光素子であって、上記有機光ダイオードは発光帯に対して隣接した電子輸送層と正孔輸送層とを各々備える発光層を含む、発光素子を開示している。
文献US 2004/164671 A1は、基盤、透明な電極、他の電極、ならびに発光層および電子輸送層を含む少なくとも２つの有機層を備える有機光ダイオードであって、電子輸送層の厚さは６０ｎｍより大きく、発光層と電子輸送層との総合的な厚さは９０ｎｍよりも小さい有機光ダイオードを開示している。
文献US 2002/090449 A1は、有機発光層が透明な基板上に形成され、かつ有機層が異なる波長の光を発光する、発光素子の製造方法を開示している。
文献US 2004/0169624 A1は、透明な陰極と、透明な陽極とを備えるＯＬＥＤであって、上記陰極および上記陽極を介して光を発光するＯＬＥＤを開示している。
Jan Blochwitz-Nimoth et al: ''29.1:Full Color Active Matrix OLED Displays with High Aperture Ratio'' 2004 SID International Symposium, Seattle, WA, May 25-27, 2004, SID International Symposium, San Jose, CA: SID, US, 25. May 2004, 1000-1003頁における記載は、系統的にドープした電荷キャリア輸送層を用いた、トップエミッション型ＯＬＥＤの製造方法を開示している。
ZhouX et al: ''High-efficiency electrophosphorescent organic light-emitting diodes with double light-emitting layers'' Applied Physics Letters, AIP, American Institute of Physics, Melville, NY, US, Bd. 81, Nr. 21, 18, November 2002, 4070-4072頁における記載は、光効率を改善するために、電荷キャリア輸送層をドーピングすることの利点を開示している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明は、異なる色の光を発光するように構成された複数の有機構造素子を備える発光要素であって、
上記複数の有機構造素子の各々は、電極と対極との間に配置された有機層の積層を含んでおり、上記積層は、正孔輸送層領域、電子輸送層領域、および、上記正孔輸送層領域と上記電子輸送層領域との間に形成された発光層領域を含んでおり；
上記正孔輸送層領域の厚さ、および上記電子輸送層領域の厚さの各々は、上記複数の有機構造素子の全てにおいて均一であり； 
上記発光層領域は発光帯を含んでおり；かつ、
上記複数の有機構造素子はそれぞれ、トップエミッション型構造素子として構成されており、
ここでは、
ａ）上記複数の有機構造素子の全てにおける、上記発光帯と、上記発光層領域に対面する上記電極／対極の表面との間の距離ＬＭに対して、下記の事項が有効であり：
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
マイクロキャビティは、有機層の積層を挟む２つの電極によって、トップエミッション型ＯＬＥＤにおいて形成される。これは、各層における屈折率の変更を、単に観察することによって理解できることである。このマイクロキャビティの光路長は、概して、発光層領域において発生した光の波長よりも短く、かつ、可干渉距離よりも短い。このため、上記積層に起因する干渉効果は、光の伝播および分離において、重要な役割を担う。例外的にマイクロキャビティの光路長が発光波長より長い場合であったとしても、上記干渉は起こり得る。
【国際調査報告】
2009516902.tif 000052
2009516902.tif 000053
2009516902.tif 000054
2009516902.tif 000055
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