(57)【要約】  本発明の少なくとも１つの実施態様において、ＯＬＥＤの１つ又はそれ以上の層（４１７，４２０）の表面が、金属ナノ粒子が隣接層間の界面に沿って配置されるように金属ナノ粒子でコンディショニングされたＯＬＥＤ素子（４０５）が開示される。
2009510746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード層；
カソード層；及び
前記アノード層と前記カソード層との間の層のスタック、その際に前記の層のスタックは有機材料を含んでなる少なくとも１つの層を含む
を含んでなるエレクトロルミネセンス素子であって、少なくとも１つのナノ粒子が、前記の層のスタック中の層間又は前記の層のスタックと前記カソード層との間の少なくとも１つの界面中に配置されることを特徴とする、エレクトロルミネセンス素子。
【請求項２】
前記の層のスタックが、
前記アノード層上に配置されたアノードバッファ層；
放出層、前記放出層は光を放出することができる；及び
正孔輸送中間層
の少なくとも１つを含む、請求項１記載の素子。
【請求項３】
さらに、前記の層のスタック中の前記のいずれの層が、発光成分を含んでなっていてもよい、請求項２記載の素子。
【請求項４】
前記の層のスタック内のいずれかの層が、少なくとも１つのポリマー有機材料を少なくとも部分的に用いて形成される、請求項１記載の素子。
【請求項５】
前記の層のスタック内のいずれかの層が、少なくとも１つの低分子材料を少なくとも部分的に用いて形成される、請求項１記載の素子。
【請求項６】
前記放出層が共役ポリ−ｐ−フェニレンビニレンポリマーを含んでなる、請求項２記載の素子。
【請求項７】
前記放出層が共役ポリスピロポリマーを含んでなる、請求項２記載の素子。
【請求項８】
前記放出層が共役フルオレンポリマーを含んでなる、請求項２記載の素子。
【請求項９】
前記の少なくとも１つのナノ粒子が、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｔｉ、Ｓｉ又はそれらの化合物の少なくとも１つを含んでなる、請求項１記載の素子。
【請求項１０】
前記発光成分が、りん光に基づく発光体を少なくとも１つ含んでなる、請求項３記載の素子。
【請求項１１】
前記発光成分が、蛍光に基づく発光体を少なくとも１つ含んでなる、請求項３記載の素子。
【請求項１２】
前記発光成分が、りん光に基づく発光体を少なくとも１つ及び蛍光に基づく発光体を少なくとも１つ含んでなる、請求項３記載の素子。
【請求項１３】
前記の少なくとも１つのナノ粒子が、スパッタリング、スピンコーティング、スプレーコーティング又は熱蒸発の少なくとも１つによって配置される、請求項１記載の素子。
【請求項１４】
前記の少なくとも１つのナノ粒子が、配置される際にナノ粒子の超薄層を形成する、請求項１記載の素子。
【請求項１５】
前記の少なくとも１つのナノ粒子のそれぞれが、０．０１〜１０ナノメートルの範囲のサイズを有する、請求項１記載の素子。
【請求項１６】
前記の少なくとも１つのナノ粒子が、第一材料のコア及び第二の異なる材料のシェルを含んでなる、請求項１記載の素子。
【請求項１７】
第一材料がシリカである、請求項１６記載の素子。
【請求項１８】
前記第二材料が、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｔｉ、Ｓｉ又はそれらの化合物の少なくとも１つを含んでなる、請求項１７記載の素子。
【請求項１９】
前記の少なくとも１つのナノ粒子が、前記の少なくとも１つのナノ粒子が配置される界面を定義する層のいずれか１つの中で材料の三重項励起子状態とオーバーラップする吸収スペクトルを有する、請求項１記載の素子。
【請求項２０】
前記の少なくとも１つのナノ粒子が、前記の少なくとも１つのナノ粒子が配置される界面を定義する層のいずれか１つの中で材料の三重項励起子状態との共鳴を有する、請求項１９記載の素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
有機発光ダイオード（"ＯＬＥＤ"）ディスプレイ又は素子は、次のものから典型的に構成されている：基板上の透明アノード；正孔注入／輸送層；発光層（"放出層(emissive layer)"）；及びカソード、ここでこれらの層の１つ又はそれ以上は性質的に有機である。順バイアスが印加される場合に、正孔はアノードから正孔注入／輸送層へ注入され、かつ電子はカソードから放出層へ注入される。ついで、双方のキャリアは反対側の電極に向かって輸送され、かつ互いに再結合することが可能になる。この再結合の位置は、再結合領域と呼ばれ、かつ再結合のために、放出層は可視光線を生じる。
【０００２】
ポリマーベースの発光層内への金属ナノ粒子の導入(incorporation)が光酸化を抑制し、かつ発光安定性(luminous stability)を高めることは、公開された特許出願明細書に一部示唆されている［公開番号US 2004/0217696 A1］。さらに別の特許出願明細書は、放射過程の加速が、りん光に基づくＯＬＥＤの正孔輸送層内又は発光層内への金属ナノ粒子の導入によって達成されることを示唆している［公開番号US 2005/0035346］。放射過程の加速は、発光種と、金属ナノ粒子付近の表面プラズモン共鳴との相互作用によって達成される。非放射フェルスター型過程は、各々ナノ粒子を有機キャッピング分子中に包むことによって効率的に抑制される。上記の全てのアプローチにおいて、金属ナノ粒子は、ＯＬＥＤの１つ又はそれ以上の層中にブレンドされていた。
【０００３】
しかしながら、ＯＬＥＤ内の活性領域又は他の層中への金属ナノ粒子の直接導入は、付加的な負の効果を引き起こしうる。例えば、金ナノ粒子の導入が発光ポリマー層内の３×１０-5の低い体積分率ですら、強い正孔ブロッキング効果及び動作電圧の大きな増大をまねくことが証明されていた［公開番号US 2004/0217696 A1及びJong Hyeok Park他, Chem. Mater. 2004, 16, 688］。さらに、蛍光に基づく及びりん光に基づく双方のＯＬＥＤ中への金属ナノ粒子の導入は、おそらく放出を消滅させ、かつ素子性能を激しく悪化させるだろう。有機キャッピング分子中にナノ粒子を包むことは、三重項状態の放射過程の消滅と加速との間の最適なバランスを達成するために示唆されている［公開番号US 2005/0035346］。しかしながら、そのような条件を達成することは簡単でなく、かつ金属ナノ粒子のキャッピングは、十分知られた手順ではない。
【０００４】
詳細な説明
本発明の少なくとも１つの実施態様において、ＯＬＥＤ素子であって、ＯＬＥＤの１つ又はそれ以上の層の表面が、金属ナノ粒子が隣接層間の界面に沿って配置されるように金属ナノ粒子でコンディショニングされたＯＬＥＤ素子が開示される。
【０００５】
本発明の多様な実施態様は、高い効率を得るため及び寿命を延長するために、有機光源を設計することに向けられている。これは、ＯＬＥＤ素子の隣接層間の少なくとも１つの界面中への少なくとも１つの金属ナノ粒子の導入によって達成されることができる。このアプローチの利点は、負の効果、例えば金属ナノ粒子をＯＬＥＤの層内（例えば発光層内）に直接ブレンドすることによって引き起こされる、動作電圧の著しい増大又はＯＬＥＤの放出特性の消滅が回避されることである。本発明はまた、有機エレクトロルミネセンス素子の寿命を、効率を改善することによってだけでなく、蛍光及びりん光に基づくＯＬＥＤにおける分解機序を引き起こしうる一重項状態及び三重項状態の寿命を減少させることによっても改善する。蛍光に基づくＯＬＥＤにおいて、寿命は、寿命の加速又は三重項状態の一部の消滅によって改善されるようである（三重項状態は、蛍光に基づくＯＬＥＤ中で放出しない）。りん光に基づく発光体を有するＯＬＥＤは、一重項及び三重項の双方の励起された状態からの放出を達成することができる；ゆえに、それらが高効率ＯＬＥＤを生じる可能性を有する理由である。りん光に基づくＯＬＥＤの場合に、一重項励起状態及び三重項励起状態の混合物が存在するので、ナノ粒子の導入が、一重項と三重項との間の混合物の寿命を加速することによって寿命を改善すると考えられている。
【０００６】
効率を改善することに関して、放射放出(radiative emission)の加速が放出特性を改善すると考えられている。蛍光に基づくＯＬＥＤの効率を改善するために、この素子は、一重項から生じている放射放出を加速することができるが、これは時として難しい。りん光に基づくＯＬＥＤの場合に、放射放出は、一重項状態及び三重項状態の混合物から生じていて、ゆえに放射放出の時間尺度はより長く、かつナノ粒子は、ここで提示された本発明の例示的な一実施態様に示された通り、放射放出を加速するのに使用されることができる。
【０００７】
層表面を金属ナノ粒子でコンディショニングする付加的な関連工程は、非常に容易であり、かつポリマー又は溶液処理されたＯＬＥＤだけでなく、低分子（熱により蒸発された）ＯＬＥＤ又はハイブリッド素子構造（溶液処理された及び熱蒸発技術の双方を含む方法によって加工する）にも、適用されることができる。さらに、効率の改善は、金属ナノ粒子の付加的なキャッピングなしに得られることができる。これは、使用されることができるナノ粒子の選択を単純化するだけでなく、キャッピング層を有する金属ナノ粒子を加工する必要を取り除く。
【０００８】
本発明により使用されるナノ粒子は、スペクトルの可視領域又は赤外領域内で強い吸収を有するべきである。ナノ粒子に従って、理想的には、界面となっている(interfaced)層中の有機材料の三重項励起子状態（エネルギー準位）との共鳴又は少なくともオーバーラップを有する。
【０００９】
ナノ粒子の与えられるタイプについては、吸収スペクトルは、ナノ粒子のサイズを改変することによるか、又はコアを有し、その上でナノ粒子材料がシェルとして作用するナノ粒子を設計することによって所望の通り適合されることができる。例えば、金ナノ粒子は、シリカコアを用いて及びシェル上に金をめっきすることによって再設計されることができる。吸収スペクトルの共鳴は、コア及びシェルの寸法の比に部分的に依存し、かつこの比を改変することによって細かく適合されることができる。
【００１０】
図１は、本発明の少なくとも１つの実施態様によるＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子４０５の実施態様の横断面図を示す。ＥＬ素子４０５は、より大きなディスプレイの１つのピクセル又はサブピクセル又は非ピクセル化光源の一部を意味しうる。図１に示されているように、ＥＬ素子４０５は、基板４０８上の第一電極４１１を含む。本明細書及び請求の範囲内で使用される通り、"上の(on)"という用語は、層が物理的に接触している場合又は層が１つ又はそれ以上の介在層又は材料によって離れている場合を含む。第一電極４１１は、ピクセル化の適用のためにパターン化されていてよく、又は光源適用のためにパターン化されないままでよい。
【００１１】
１つ又はそれ以上の有機材料が堆積されて、有機スタック４１６の１つ又はそれ以上の有機層を形成する。有機スタック４１６は第一電極４１１上にある。有機スタック４１６は、アノードバッファ層（"ＡＢＬ"）４１７及び放出層（ＥＭＬ）４２０を含む。ＡＢＬ  ４１７は、それがアノードとして機能する場合に、第一電極４１１上にある。ＯＬＥＤ素子４０５はまた、有機スタック４１６上の第二電極４２３を含む。本発明の少なくとも１つの実施態様によれば、少なくとも１つのナノ粒子は、ＯＬＥＤ素子４０５の多様な層間の界面中に配置されることができる。そのようなナノ粒子の例は、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｏｓ等を含む。例えば、少なくとも１つの実施態様において、ナノ粒子は、ＡＢＬ  ４１７とＥＭＬ  ４２０との間に配置されてよい。選択的に、少なくとも１つの実施態様において、ナノ粒子は、ＥＭＬ  ４２０と第二電極４２３との間に配置されてよい。さらに他の実施態様において、ナノ粒子は、ＥＭＬ  ４２０と第二電極４２３との間及びＡＢＬ  ４１７とＥＭＬ  ４２０との間に配置されてよい。多様な実施態様において、ナノ粒子は、挙げた層のいずれか又は全てと、詳細に列挙されていない又は開示されていない層中との間に配置されることができる。
【００１２】
図１に示された以外の層は、ＯＬＥＤ素子４０５中に、例えば電荷の閉じ込め、電荷輸送／注入、電荷ブロッキング、励起子ブロッキング及び導波層が存在していてもよい。本発明によれば、少なくとも１つのナノ粒子は、これらの他の層及び／又は図１に説明された層の間の界面中に配置されることができる。
【００１３】
基板４０８：
基板４０８は、その上の有機層及び金属層を支持することができるいずれの材料であってよい。基板４０８は、透明又は不透明であってよい（例えば、不透明基板はトップエミッション型素子において使用される）。基板４０８を通過することができる光の波長を修正又はフィルタリングすることによって、素子により放出された光の色を変えることができる。基板４０８は、ガラス、石英、ケイ素、プラスチック又はステンレス鋼から構成されていてよく；好ましくは、基板４０８は、薄くフレキシブルなガラスから構成されている。基板４０８の好ましい厚さは、使用される材料及び素子の用途に依存する。基板４０８は、シート又は連続フィルムの形であってよい。連続フィルムは例えば、プラスチック、金属及び金属化されたプラスチックホイルに特に適しているロールツーロール(roll-to-roll)製造プロセスに使用されることができる。前記基板は、ＯＬＥＤ素子４０５がアクティブマトリックスＯＬＥＤ素子である場合に、操作を制御するために組み込まれたトランジスタ又は他のスイッチング素子を有していてもよい。単一基板４０８は、多くのピクセルを有するより大きなディスプレイ（ＥＬ素子）、例えば繰り返し加工され、かつ一部特殊なパターンに配置されるＥＬ素子４０５を構成するのに典型的に使用される。
【００１４】
第一電極４１１：
一構成において、第一電極４１１は、アノードとして機能する（このアノードは、正孔注入層としての役割を果たし、かつ典型的に約４．５eVより大きい仕事関数を有する材料を含んでなる導電層である）。典型的なアノード材料は、金属（例えば白金、金、パラジウム等）；金属酸化物（例えば酸化鉛、酸化スズ、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等）；グラファイト；ドープした無機半導体（例えばケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム等）；及びドープした導電性ポリマー（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等）を含む。
【００１５】
第一電極４１１は、素子内部で発生した光の波長に対して、透明、半透明又は不透明であってよい。第一電極４１１の厚さは、約１０nm〜約１０００nm、好ましくは約５０nm〜約２００nmであってよく、かつより好ましくは約１００nmである。第一電極層４１１は典型的に、薄膜の堆積用の、例えば真空蒸発、スパッタリング、電子線堆積又は化学蒸着を含め、当工業界において知られたいずれの技術を用いて加工されることができる。
【００１６】
ＡＢＬ  ４１７：
ＡＢＬ  ４１７は、良好な正孔伝導性を有し、かつ正孔を、第一電極４１１からＥＭＬ  ４２０へ（ＨＴ中間層(HT interlayer)４１８を経て、以下参照）効率的に注入するのに使用される。ＡＢＬ  ４１７は、ポリマー又は低分子材料から作られる。例えば、ＡＢＬ  ４１７は、第三級アミン又はカルバゾール誘導体の双方ともそれらの低分子又はそれらのポリマーの形、導電性ポリアニリン（"ＰＡＮＩ"）又はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（HC StarckからBaytron Pとして入手可能なポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（"ＰＥＤＯＴ"）及びポリスチレンスルホン酸（"ＰＳＳ"）の溶液）から作られていてよい。ＡＢＬ  ４１７は、約５nm〜約１０００nmの厚さを有していてよく、かつ通常、約５０〜約２５０nmの厚さが使用される。
【００１７】
ＡＢＬ  ４１７の他の例は、いずれの低分子材料等、例えば、０．３〜３nmの好ましい厚さを有するプラズマ重合されたフルオロカーボンフィルム（ＣＦｘ）、１０〜５０nmの好ましい厚さを有する銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）フィルムを含む。
【００１８】
ＡＢＬ  ４１７は、選択的な堆積技術又は非選択的な堆積技術を用いて形成されることができる。選択的な堆積技術の例は、例えば、インクジェット印刷、フレックス印刷(flex printing)及びスクリーン印刷を含む。非選択的な堆積技術の例は、例えば、スピンコーティング、ディップコーティング、ウェブコーティング及びスプレーコーティングを含む。正孔輸送及び／又はバッファ材料は、第一電極４１１上に堆積され、ついで乾燥させてフィルムにされる。乾燥したフィルムは、ＡＢＬ  ４１７になる。ＡＢＬ  ４１７の他の堆積法は、（ＣＦｘ層について）プラズマ重合、真空蒸着又は（例えばＣｕＰｃのフィルムについて）気相成長法を含む。
【００１９】
本発明の少なくとも１つの実施態様によれば、露出された表面、すなわちＥＭＬ  ４２０に隣接したＡＢＬ  ４１７の表面は、ナノ粒子で処理される。本発明により使用されるナノ粒子は、スペクトルの可視領域又は赤外領域内で強い吸収を有するべきである。ナノ粒子に従って、理想的には、界面となっている(interfaced)層中の有機材料の三重項励起子状態（エネルギー準位）との共鳴又は少なくともオーバーラップを有する。
【００２０】
ナノ粒子は、性質的に金属であってよく、かつ例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｔｉ等を含んでなっていてよく、又はそのような金属の酸化物又は化合物（例えばＴｉＯ2）であってよい。ナノ粒子は、非金属、例えば二酸化ケイ素等であってもよい。ナノ粒子の与えられるタイプについては、吸収スペクトルは、ナノ粒子のサイズを改変することによるか、又はコアを有し、その上でナノ粒子材料がシェルとして作用するナノ粒子を設計することによって所望の通り適合されることができる。例えば、金ナノ粒子は、シリカコアを用いて及びシェル上に金をめっきすることによって再設計されることができる。吸収スペクトルの共鳴は、コア及びシェルの寸法の比に部分的に依存し、かつこの比を改変することによって細かく適合されることができる。さらに、効率の改善は、金属ナノ粒子の付加的なキャッピングなしに得られることができる。これは、使用されることができるナノ粒子の選択を単純化するだけでなく、キャッピング層を有する金属ナノ粒子を加工する必要を取り除く。
【００２１】
層表面を金属ナノ粒子でコンディショニングする工程は、非常に容易であり、かつポリマー又は溶液処理されたＯＬＥＤだけでなく、低分子（熱により蒸発された）ＯＬＥＤ又はハイブリッド素子構造（溶液処理された及び熱蒸発技術の双方を含む方法によって加工する）にも、適用されることができる。ナノ粒子は、スパッタリング、蒸発、スピンコーティング、スプレーコーティング、浸漬等によって堆積されることができ、かつＡＢＬ  ４１７とＥＭＬ  ４２０との間の界面中に形成されるナノ粒子の超薄"層"となりうる。ナノ粒子は、サイズが０．０１nm〜１０nmであってよく、かつ溶液処理される（例えばＡＢＬ  ４１７の表面上へ、溶液又は懸濁液中に溶解された（例えばトルエン中に溶解された）ナノ粒子を用いてスピンコートされる）ことができる。ナノ粒子の典型的な濃度は、０．０１〜１０質量％の範囲内であるが、しかし５０質量％の高さであってもよい。
【００２２】
ＥＭＬ  ４２０：
ＥＬ素子４０５としての有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）については、ＥＭＬ  ４２０は、光を放出する少なくとも１つの有機材料を含有する。これらの有機発光材料は一般的に、２つのカテゴリーに分類される。ＯＬＥＤの第一のカテゴリーは、ポリマー発光ダイオード又はＰＬＥＤと呼ばれ、ＥＭＬ  ４２０の一部としてポリマーを使用する。前記ポリマーは、性質的に有機又は有機金属であってよい。ここで使用される通り、有機という用語は有機金属材料も含む。これらの材料中の発光は、蛍光及び／又はりん光の結果として生じうる。りん光については、ＥＭＬ  ４２０は、いずれの三重項発光体化合物、例えばイリジウム錯体、ランタニド錯体、有機三重項発光体、ポルフィリン類及びオスミウム錯体を含みうる。蛍光については、ＥＭＬ  ４２０は、一重項発光体、例えば有機染料、共役ポリマー、共役オリゴマー及び低分子を含みうる。
【００２３】
ＥＭＬ  ４２０中の発光有機ポリマーは、例えば、共役繰返し単位を有するＥＬポリマー、特に隣接繰返し単位が共役された様式で結合されたＥＬポリマー、例えばポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリチオフェンビニレン又はポリ−ｐ−フェニレンビニレン又はそれらのファミリー、それらのコポリマー、誘導体又は混合物であってよい。もっと具体的に言えば、有機ポリマーは、例えば：ポリフルオレン；白色、赤色、青色、黄色又は緑色の光を放出するポリ−ｐ−フェニレンビニレンであってよく、かつ２−又は２，５−置換されたポリ−ｐ−フェニレンビニレン；ポリスピロポリマーである。好ましくは、これらのポリマーは、有機溶剤、例えばトルエン又はキシレン中に溶媒和され、かつ素子上へスピニングされる（スピンコートされる）が、他の堆積法も可能である。
【００２４】
ポリマーに加えて、蛍光によるか又はりん光によって放出するより小さな有機分子は、ＥＭＬ  ４２０に属する発光材料としての役割を果たすことができる。溶液又は懸濁液として適用される高分子材料とは異なり、低分子発光材料は、蒸発、昇華又は有機気相成長法によって好ましくは堆積される。溶液法によっても適用されることができる低分子材料も存在する。ＰＬＥＤ材料及びより小さい有機分子の組合せは、活性電子層としての役割を果たすこともできる。例えば、ＰＬＥＤは、ＥＭＬ  ４２０を形成するために、有機低分子で化学的に誘導体化されることができ、又は有機低分子と単純に混合されることができる。エレクトロルミセンス低分子材料の例は、トリス（８−ヒドロキシキノラート）アルミニウム（Ａｌｑ3）、アントラセン、ルブレン、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）、トリアジン、これらのいずれの材料のいずれの金属キレート化合物及び誘導体を含む。
【００２５】
光を放出する活性電子材料に加えて、ＥＭＬ  ４２０は、電荷輸送することのできる材料を含んでいてよい。電荷輸送材料は、電荷キャリアを輸送できるポリマー又は低分子を含む。例えば、有機材料、例えばポリチオフェン、誘導体化されたポリチオフェン、オリゴマーポリチオフェン、誘導体化されたオリゴマーポリチオフェン、ペンタセン、トリフェニルアミン及びトリフェニルジアミン。ＥＭＬ  ４２０は、半導体、例えばケイ素、ヒ化ガリウム、セレン化カドミウム又は硫化カドミウムも含みうる。
【００２６】
本発明の少なくとも１つの実施態様によれば、露出された表面、すなわち第二電極４２３に隣接したＥＭＬ  ４２０の表面は、ナノ粒子で処理される。本発明により使用されるナノ粒子は、スペクトルの可視領域又は赤外領域内で強い吸収を有するべきである。ナノ粒子に従って、理想的には、界面となっている(interfaced)層中の有機材料の三重項励起子状態（エネルギー準位）との共鳴又は少なくともオーバーラップを有する。
【００２７】
ナノ粒子は、性質的に金属であってよく、かつ例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｔｉ等を含んでなっていてよく、又はそのような金属の酸化物又は化合物（例えばＴｉＯ2）であってよい。ナノ粒子は、非金属、例えば二酸化ケイ素等であってもよい。ナノ粒子の与えられるタイプについては、吸収スペクトルは、ナノ粒子のサイズを改変することによるか、又はコアを有し、その上でナノ粒子材料がシェルとして作用するナノ粒子を設計することによって所望の通り適合されることができる。例えば、金ナノ粒子は、シリカコアを用いて及びシェル上に金をめっきすることによって再設計されることができる。吸収スペクトルの共鳴は、コア及びシェルの寸法の比に部分的に依存し、かつこの比を改変することによって細かく適合されることができる。さらに、効率の改善は、金属ナノ粒子の付加的なキャッピングなしに得られることができる。これは、使用されることができるナノ粒子の選択を単純化するだけでなく、キャッピング層を有する金属ナノ粒子を加工する必要を取り除く。
【００２８】
層表面を金属ナノ粒子でコンディショニングする工程は、非常に容易であり、かつポリマー又は溶液処理されたＯＬＥＤだけでなく、低分子（熱により蒸発された）ＯＬＥＤ又はハイブリッド素子構造（溶液処理された及び熱蒸発技術の双方を含む方法によって加工する）にも、適用されることができる。ナノ粒子は、スパッタリング、蒸発、スピンコーティング、スプレーコーティング、浸漬等によって堆積されることができ、かつＥＭＬ  ４２０と第二電極４２３との間の界面中に形成されるナノ粒子の超薄"層"となりうる。ナノ粒子は、サイズが０．０１nm〜１０nmであってよく、かつ溶液処理される（例えばＥＭＬ  ４２０の表面上へ、溶液又は懸濁液中に溶解された（例えばトルエン中に溶解された）ナノ粒子を用いてスピンコートされる）ことができる。ナノ粒子の典型的な濃度は、０．０１〜１０質量％の範囲内であるが、しかし５０質量％の高さであってもよい。
【００２９】
全ての有機層、例えばＡＢＬ  ４１７及びＥＭＬ  ４２０は、有機溶液を堆積するか又はスピンコーティング又は他の堆積技術によってインクジェット印刷されることができる。この有機溶液は、いずれの"流体"又は圧力下に流動することのできる変形しうる塊状物であってよく、かつ溶液、インク、ペースト、乳濁液、分散液等を含みうる。この液体は、堆積された滴の粘度、接触角、増粘、親和力、乾燥、希釈等に影響を及ぼすさらなる物質を含有していてもよく、又は前記物質によって補充されていてもよい。さらに、いずれか又は全ての層４１７及び４２０は、その後の層の堆積に望ましい安定性及び特定の表面特性の維持のために所望の通り架橋されてよく、又はさもなければ物理的又は化学的に硬化されていてよい。選択的に、低分子材料がポリマーの代わりに使用される場合には、ＡＢＬ  ４１７及びＥＭＬ  ４２０は、蒸発、昇華、有機気相成長によって又は他の堆積技術との組合せで堆積されることができる。
【００３０】
第二電極（４２３）
一実施態様において、第二電極４２３は、電位が第一電極４１１及び第二電極４２３に適用される場合に、カソードとして機能する。この実施態様において、電位がアノードとしての役割を果たす第一電極４１１及びカソードとしての役割を果たす第二電極４２３に適用される場合に、フォトンは、活性電子層４２０から放出され、かつ第一電極４１１及び基板４０８を通過する。
【００３１】
カソードとして機能しうる多くの材料が当該技術における知識を有する者に知られている一方で、最も好ましくは、アルミニウム、インジウム、銀、金、マグネシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化ナトリウム及びバリウム又はそれらの組合せ又はそれらの合金を含む組成物が使用される。アルミニウム、アルミニウム合金、及びマグネシウムと銀との組合せ又はそれらの合金も使用されることができる。本発明の一部の実施態様において、第二電極４２３は、３つの層又は多様な量のフッ化リチウム、カルシウム及びアルミニウムを組み合わせた様式中で熱的に蒸発させることによって加工される。
【００３２】
好ましくは、第二電極４２３の全厚は、約１０〜約１０００ナノメートル（nm）、より好ましくは約５０〜約５００nm及び最も好ましくは約１００〜約３００nmである。第一電極材料が堆積されることができる多くの方法が、当該技術における通常の知識を有する者に知られている一方で、真空蒸着法、例えば物理蒸着（ＰＶＤ）が好ましい。
【００３３】
しばしば、他のプロセス、例えば、膜の洗浄及び中和、マスク及びフォトレジストの追加は、カソード堆積より先んじてよい。しかしながら、これらは特に列挙されない、それというのも、これらは本発明の新規態様に特に関係しないからである。アノード線を電源に接続するための金属線を付け加えるような他の加工プロセスも望ましくありうる。他の層（示されていない）、例えばバリヤー層及び／又はゲッター層及び／又は他の封止スキームは、電子装置を保護するのに使用されることもできる。そのような他の処理工程及び層は、当工業界において十分知られており、かつここで詳細に論じない。
【００３４】
図２は、本発明の少なくとも第二の実施態様によるＥＬ素子５０５の実施態様の横断面図を示す。素子４０５及び５０５中の同様の番号付けした要素は、上記で与えられた通りの類似の説明を有し、かつ繰り返されない。素子５０５は、たいていの態様において、次のものを除き図１の素子４０５と同一である。素子５０５は、付加的なＨＴ中間層４１８を含む有機スタック５１６を有する。
【００３５】
ＨＴ中間層４１８：
ＨＴ中間層４１８の機能は、なかでも次のものである：ＥＭＬ  ４２０中への正孔の注入を補助するため、アノードでの励起子消滅を減少させるため、電子輸送よりも良好な正孔輸送を提供するため、及び電子がＡＢＬ  ４１７中へ入りかつそれが分解するのをブロックするため。一部の材料は、列挙された所望の性質の１つ又は２つを有しうるが、しかし、中間層としての材料の効果は、示された数のこれらの性質を有して改善することが考えられる。正孔輸送材料の慎重な選択を通して、効率的な中間層材料が見出されることができる。ＨＴ中間層４１８は、１つ又はそれ以上の次の化合物、それらの誘導体、成分等から少なくとも部分的になっていてよいか又はこれらから誘導することができる正孔輸送材料から加工される：ポリフルオレン誘導体、ポリ（２，７−（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン）−（１，４−フェニレン−（（４−secブチルフェニル）イミノ）−１，４−フェニレン）及び架橋可能な形を含む誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）の非放出形、トリアリールアミン型材料（例えばトリフェニルジアミン（ＴＰＤ）、α−ナフチルフェニル−ビフェニル（ＮＰＢ））、チオフェン、オキセタン官能化されたポリマー及び低分子等。本発明の一部の実施態様において、ＨＴ中間層４１８は、架橋性正孔輸送ポリマーを用いて加工される。ＨＴ中間層４１８は、１つ又はそれ以上の放出成分、例えばりん光性ドーパント、ポリマー等を含んでなっていてもよい。
【００３６】
ＨＴ中間層４１８は、選択的又は非選択的かどうかで、有機溶液を堆積させることによるか、スピンコーティングによるか、真空蒸着によるか、気相成長によるか、又は他の堆積技術によってインクジェット印刷されることができる。さらに、必要に応じて、ＨＴ中間層４１８は、その後の層の堆積に望ましい安定性及び特定の表面特性の維持のために所望の通り架橋されてよく、又はさもなければ物理的又は化学的に硬化されていてよい。
【００３７】
本発明の少なくとも１つの実施態様によれば、露出された表面、すなわちＥＭＬ  ４２０に隣接したＨＴ中間層４１８の表面は、ナノ粒子で処理される。本発明により使用されるナノ粒子は、スペクトルの可視領域又は赤外領域内で強い吸収を有するべきである。ナノ粒子に従って、理想的には、界面となっている(interfaced)層中の有機材料の三重項励起子状態（エネルギー準位）との共鳴又は少なくともオーバーラップを有する。
【００３８】
ナノ粒子は、性質的に金属であってよく、かつ例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｔｉ等を含んでなっていてよく、又はそのような金属の酸化物又は化合物（例えばＴｉＯ2）であってよい。ナノ粒子は、非金属、例えば二酸化ケイ素等であってもよい。ナノ粒子の与えられるタイプについては、吸収スペクトルは、ナノ粒子のサイズを改変することによるか、又はコアを有し、その上でナノ粒子材料がシェルとして作用するナノ粒子を設計することによって所望の通り適合されることができる。例えば、金ナノ粒子は、シリカコアを用いて及びシェル上に金をめっきすることによって再設計されることができる。吸収スペクトルの共鳴は、コア及びシェルの寸法の比に部分的に依存し、かつこの比を改変することによって細かく適合されることができる。さらに、効率の改善は、金属ナノ粒子の付加的なキャッピングなしに得られることができる。これは、使用されることができるナノ粒子の選択を単純化するだけでなく、キャッピング層を有する金属ナノ粒子を加工する必要を取り除く。
【００３９】
層表面を金属ナノ粒子でコンディショニングする工程は、非常に容易であり、かつポリマー又は溶液処理されたＯＬＥＤだけでなく、低分子（熱により蒸発された）ＯＬＥＤ又はハイブリッド素子構造（溶液処理された及び熱蒸発技術の双方を含む方法によって加工する）にも、適用されることができる。ナノ粒子は、スパッタリング、蒸発、スピンコーティング、スプレーコーティング、浸漬等によって堆積されることができ、かつＨＴ中間層４１８とＥＭＬ  ４２０との間の界面中に形成されるナノ粒子の超薄"層"となりうる。ナノ粒子は、サイズが０．０１nm〜１０nmであってよく、かつ溶液処理される（例えばＨＴ中間層４１８の表面上へ、溶液又は懸濁液中に溶解された（例えばトルエン中に溶解された）ナノ粒子を用いてスピンコートされる）ことができる。ナノ粒子の典型的な濃度は、０．０１〜１０質量％の範囲内であるが、しかし５０質量％の高さであってもよい。
【００４０】
図２に示されている実施態様において、ＡＢＬ  ４１７は、中間層の追加のためにＥＭＬ  ４２０にもはや隣接していていない。ゆえに、上記で与えられたＡＢＬ  ４１７の説明は、ナノ粒子を場合により導入することができる付加的な界面が、前記の通りＡＢＬ  ４１７とＨＴ中間層４１８との間にある点で変更されている。ゆえにＨＴ中間層４１８は、ＡＢＬ  ４１７の上記の図１の議論においてＥＭＬ  ４２０と置き換えられるべきである。
【実施例】
【００４１】
一例として、本発明は、りん光に基づくＯＬＥＤが使用された。図３Ａ−３Ｂは、金属ナノ粒子での表面コンディショニングの適用の有無によるりん光ＯＬＥＤの素子特性を比較する。対照素子は、次の構造に基づいていた：ＩＴＯからなるアノード／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（商標名AI4083）からなるＡＢＬ／ＥＭＬ／ＣｓＦ、ついでＡｌからなるカソード。素子の効率を増加させるために、本発明に従って、第二の素子中で、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（すなわちＡＢＬ）層の表面を金ナノ粒子でコンディショニングした。表面処理された素子中で、他の全ての層は、対照素子と同一のままであった。このＥＭＬは、全ての素子が、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ−Ｎ′−（ビス（３−メチルフェニル）−［１，１−ビフェニル］−４−４′−ジアミン（ＴＰＤ）及び２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）で分子ドープされたホストとして非共役ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）を用いるトリス（２−４（４−トルチル）フェニルピリジン）イリジウム（"Ｉｒ（ｍｐｐｙ）3"）から構成されている。研究された素子の全てについてのＥＭＬは、質量％により与えられる濃度で６１％ＰＶＫ＋２４％ＰＢＤ＋９％ＴＰＤ＋６％Ｉｒ（ｍｐｐｙ）3を含有する。金ナノ粒子をトルエン溶液中に溶解させ、その際に金ナノ粒子はサイズが１〜１０nmである。ついで、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の表面を、その上にトルエン中の金ナノ粒子溶液をスピンコーティングすることによってコンディショニングした。
【００４２】
図３Ａ−３Ｂは、金属ナノ粒子での表面コンディショニングの適用の有無によるりん光ＯＬＥＤの素子特性を比較する。図３Ａは、前記の双方の素子の電力効率を説明する。第二の素子、すなわち金ナノ粒子でコンディショニングされた素子の電力効率又は輝度効力（lm/Wで測定）は、対照素子よりも約３０〜３５％大きい。図３Ｂは、前記の双方の素子の輝度効率を説明する。一般的に、第二の素子、すなわち金ナノ粒子でコンディショニングされた素子の輝度効率は、Ｃｄ／Ａで測定して、対照素子よりも約２０〜２５％大きい。素子の効率は改善し、これは、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳとりん光に基づくＥＭＬとの間の界面中への金ナノ粒子の導入によって引き起こされる放射放出の加速によると考えられ、ゆえにその際に放出特性を改善する。
【００４３】
電子装置加工の技術における通常の知識を有するいかなる者も、説明、図面及び実施例から、変更及び変形とが、次の請求の範囲によって定義されるこの発明の範囲から逸脱することなく本発明の実施態様を行うことができることを認識するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の少なくとも１つの実施態様によるＥＬ素子４０５の実施態様を示す横断面図。
【図２】本発明の少なくとも第二の実施態様によるＥＬ素子５０５の実施態様を示す横断面図。
【図３Ａ】金属ナノ粒子での表面コンディショニングの適用の有無によるりん光ＯＬＥＤの電力効率を比較する図。
【図３Ｂ】金属ナノ粒子での表面コンディショニングの適用の有無によるりん光ＯＬＥＤの輝度効率を比較する図。
【符号の説明】
【００４５】
４０５  ＥＬ素子、  ４０８  基板、  ４１１  第一電極、  ４１６  有機スタック、  ４１７  ＡＢＬ、  ４１８  ＨＴ中間層、  ４２０  ＥＭＬ、  ４２３  第二電極、  ５０５  ＥＬ素子、  ５１６  有機スタック
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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