(57)【要約】ｐドープ有機層１３０、ｎドープ層１７０、及びｐドープ層とｎドープ層の間に配置された燐光性発光層１５０を有する有機発光デバイス１００が提供される。電子、正孔、及び励起子を発光層に閉じ込めるために、阻止層１４０、１６０が使用される。底部に陰極を有する「逆」デバイスだけでなく、上端部に陰極１８０を有するデバイスも提供される。
2005530320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機発光デバイスにおいて、
（ａ）基板上に配置された陽極と、
（ｂ）前記陽極上に配置され、かつ前記陽極に電気的に接続されたｐドープ有機層と、
（ｃ）前記ｐドープ有機層上に配置され、かつ前記ｐドープ有機層に電気的に接続された燐光性有機発光層と、
（ｄ）前記燐光性有機発光層上に配置され、かつ前記燐光性有機発光層に電気的に接続されたｎドープ有機層と、
（ｅ）前記ｎドープ有機層上に配置され、かつ前記ｎドープ有機層に電気的に接続された陰極と、
（ｆ）前記ｐドープ有機層と前記発光層との間に配置され、かつ前記ｐドープ有機層及び前記発光層に電気的に接続された第１の阻止層であって、電子及び励起子が前記ｐドープ有機層に入ることを阻止するように構成された第１の阻止層と、
（ｇ）前記ｎドープ有機層と前記発光層との間に配置され、かつ前記ｎドープ有機層及び前記発光層に電気的に接続された第２の阻止層であって、正孔及び励起子が前記ｎドープ層に入ることを阻止するように構成された第２の阻止層とを含む有機発光デバイス。
【請求項２】
前記第１及び第２の阻止層がドープされていない請求項１に記載された有機発光デバイス。
【請求項３】
前記発光層が真性半導体である請求項１に記載された有機発光デバイス。
【請求項４】
前記第１の阻止層がＩｒ（ｐｐｚ）３を含み、
前記発光層がＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）を含み、そして、
前記第２の阻止層がＢＰｈｅｎを含む請求項１に記載された有機発光デバイス。
【請求項５】
有機発光デバイスにおいて、
（ａ）基板上に配置された陽極と、
（ｂ）前記陽極上に配置され、かつ前記陽極に電気的に接続されたｐドープ有機層と、
（ｃ）前記ｐドープ有機層上に配置され、かつ前記ｐドープ有機層に電気的に接続された燐光性有機発光層と、
（ｄ）前記燐光性有機発光層上に配置され、かつ前記燐光性有機発光層に電気的に接続されたｎドープ有機層と、
（ｅ）前記ｎドープ有機層上に配置され、かつ前記ｎドープ有機層に電気的に接続された陰極と、
（ｆ）前記ｐドープ有機層と前記発光層との間に配置され、かつ前記ｐドープ有機層及び前記発光層に電気的に接続された阻止層であって、電子及び励起子が前記ｐドープ有機層に入ることを阻止するように構成された阻止層とを含む有機発光デバイス。
【請求項６】
前記阻止層がドープされていない請求項５に記載された有機発光デバイス。
【請求項７】
有機発光デバイスにおいて、
（ａ）基板上に配置された陽極と、
（ｂ）前記陽極上に配置され、かつ前記陽極に電気的に接続されたｐドープ有機層と、
（ｃ）前記ｐドープ有機層上に配置され、かつ前記ｐドープ有機層に電気的に接続された燐光性有機発光層と、
（ｄ）前記燐光性有機発光層上に配置され、かつ前記燐光性有機発光層に電気的に接続されたｎドープ有機層と、
（ｅ）前記ｎドープ有機層上に配置され、かつ前記ｎドープ有機層に電気的に接続された陰極と、
（ｆ）前記ｎドープ有機層と前記発光層との間に配置され、かつ前記ｎドープ有機層及び前記発光層に電気的に接続された阻止層であって、正孔及び励起子が前記ｎドープ層に入ることを阻止するように構成された阻止層とを含む有機発光デバイス。
【請求項８】
前記阻止層がドープされていない請求項７に記載された有機発光デバイス。
【請求項９】
有機発光デバイスにおいて、
（ａ）第１及び第２の表面を有する有機燐光性発光層と、
（ｂ）前記発光層の前記第１の表面に隣接して配置され、かつ前記発光層の前記第１の表面に電気的に接続された第１の阻止層であって、電子を前記発光層に注入し、かつ正孔及び励起子が前記第１の阻止層に入ることを阻止するように構成された第１の阻止層と、
（ｃ）前記発光層の前記第２の表面に隣接して配置され、かつ前記発光層の前記第２の表面に電気的に接続された第２の阻止層であって、正孔を前記発光層に注入し、かつ電子及び励起子が前記第２の阻止層に入ることを阻止するように構成された第２の阻止層とを含む有機発光デバイス。
【請求項１０】
前記第１及び第２の阻止層がドープされていない請求項９に記載された有機発光デバイス。
【請求項１１】
前記第１の阻止層がＩｒ（ｐｐｚ）３を含み、
前記発光層がＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）を含み、そして、
前記第２の阻止層がＢＰｈｅｎを含む請求項９に記載された有機発光デバイス。
【請求項１２】
有機発光デバイスにおいて、
（ａ）基板上に配置された陰極と、
（ｂ）前記陰極上に配置され、かつ前記陰極に電気的に接続されたｎドープ有機層と、
（ｃ）第１の阻止層上に配置され、かつ第１の阻止層に電気的に接続された有機発光層と、
（ｄ）第２の阻止層上に配置され、かつ第２の阻止層に電気的に接続されたｐドープ有機層と、
（ｅ）前記ｐドープ層上に配置され、かつ前記ｐドープ層に電気的に接続された陽極とを含む有機発光デバイス。
【請求項１３】
前記ｎドープ層と前記発光層との間に配置され、かつ前記ｎドープ層及び前記発光層に電気的に接続された阻止層であって、正孔及び励起子が前記ｎドープ層に入ることを阻止するように構成された阻止層をさらに含む請求項１２に記載された有機発光デバイス。
【請求項１４】
前記ｐドープ層と前記発光層との間に配置され、かつ前記ｐドープ層及び前記発光層に電気的に接続された阻止層であって、電子及び励起子が前記ｐドープ層に入ることを阻止するように構成された阻止層をさらに含む請求項１２に記載された有機発光デバイス。
【請求項１５】
前記ｎドープ層と前記発光層との間に配置され、かつ前記ｎドープ層及び前記発光層に電気的に接続された第１の阻止層であって、正孔及び励起子が前記ｎドープ層に入ることを阻止するように構成された第１の阻止層と、
前記ｐドープ層と前記発光層との間に配置され、かつ前記ｐドープ層及び前記発光層に電気的に接続された第２の阻止層であって、電子及び励起子が前記ｐドープ層に入ることを阻止するように構成された第２の阻止層とをさらに含む請求項１２に記載された有機発光デバイス。
【請求項１６】
前記有機発光層が蛍光性発光層である請求項１２に記載された有機発光デバイス。
【請求項１７】
前記有機発光層が燐光性発光層である請求項１２に記載された有機発光デバイス。
【請求項１８】
前記ｎドープ層と前記発光層との間に配置され、かつ前記ｎドープ層及び前記発光層に電気的に接続された阻止層であって、正孔及び励起子が前記ｎドープ層に入ることを阻止するように構成された阻止層をさらに含む請求項１７に記載された有機発光デバイス。
【請求項１９】
前記ｐドープ層と前記発光層との間に配置され、かつ前記ｐドープ層及び前記発光層に電気的に接続された阻止層であって、電子及び励起子が前記ｐドープ層に入ることを阻止するように構成された阻止層をさらに含む請求項１７に記載された有機発光デバイス。
【請求項２０】
前記ｎドープ層と前記発光層との間に配置され、かつ前記ｎドープ層及び前記発光層に電気的に接続された第１の阻止層であって、正孔及び励起子が前記ｎドープ層に入ることを阻止するように構成された第１の阻止層と、
前記ｐドープ層と前記発光層との間に配置され、かつ前記ｐドープ層及び前記発光層に電気的に接続された第２の阻止層であって、電子及び励起子が前記ｐドープ層に入ることを阻止するように構成された第２の阻止層とを含む請求項１７に記載された有機発光デバイス。
【請求項２１】
前記第１及び第２の阻止層がドープされていない請求項１２に記載された有機発光デバイス。
【請求項２２】
前記第１の阻止層がＢＰｈｅｎを含み、
前記発光層がＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）を含み、そして、
前記第２の阻止層がＩｒ（ｐｐｚ）３を含む請求項２０に記載された有機発光デバイス。
【請求項２３】
有機発光デバイスにおいて、
（ａ）陽極と、
（ｂ）前記陽極上に配置され、かつ前記陽極に電気的に接続されたｐドープ層であって、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（５０：１）を含むｐドープ層と、
（ｃ）前記ｐドープ層上に配置され、かつ前記ｐドープ層に電気的に接続された第１の阻止層であって、Ｉｒ（ｐｐｚ）３を含む第１の阻止層と、
（ｄ）前記第１の阻止層上に配置され、かつ前記第１の阻止層に電気的に接続された燐光性発光層であって、ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）を含む燐光性発光層と、
（ｅ）前記発光層上に配置され、かつ前記発光層に電気的に接続された第２の阻止層であって、ＢＰｈｅｎを含む第２の阻止層と、
（ｆ）前記第２の阻止層上に配置され、かつ前記第２の阻止層に電気的に接続されたｎドープ層であって、ＢＰｈｅｎ＊Ｌｉ（１：１）を含むｎドープ層と、
（ｇ）前記ｎドープ層上に配置され、かつ前記ｎドープ層に電気的に接続された陰極とを含む有機発光デバイス。
【請求項２４】
（ａ）前記第１の阻止層の厚さが、最大約１００オングストロームであり、
（ｂ）前記発光層の厚さが、最大約５０オングストロームであり、そして、
（ｃ）前記第２の阻止層の厚さが、最大約２５０オングストロームである請求項２３に記載された有機発光デバイス。
【請求項２５】
有機発光デバイスにおいて、
（ａ）陰極と、
（ｂ）前記陰極上に配置され、かつ前記陰極に電気的に接続されたｎドープ層であって、ＢＰｈｅｎ＊Ｌｉ（１：１）を含むｎドープ層と
（ｃ）前記ｎドープ層上に配置され、かつ前記ｎドープ層に電気的に接続された第１の阻止層であって、ＢＰｈｅｎを含む第１の阻止層と、
（ｄ）前記第１の阻止層上に配置され、かつ前記第１の阻止層に電気的に接続された発光層であって、ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）を含む発光層と、
（ｅ）前記発光層上に配置され、かつ前記発光層に電気的に接続された第２の阻止層であって、Ｉｒ（ｐｐｚ）３を含む第２の阻止層と、
（ｆ）前記第２の阻止層上に配置され、かつ前記第２の阻止層に電気的に接続されたｐドープ層であって、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（５０：１）を含むｐドープ層と、
（ｇ）前記ｐドープ層上に配置され、かつ前記ｐドープ層に電気的に接続された陽極とを含む有機発光デバイス。
【請求項２６】
（ａ）前記第１の阻止層の厚さが、最大約２００オングストロームであり、
（ｂ）前記発光層の厚さが、最大約１００オングストロームであり、そして、
（ｃ）前記第２の阻止層の厚さが、最大約１００オングストロームである請求項２５に記載された有機発光デバイス。
【請求項２７】
（ａ）基板上に陽極を生成する段階と、
（ｂ）前記陽極上にｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（５０：１）層を被着させる段階と、
（ｃ）前記ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（５０：１）層上にＩｒ（ｐｐｚ）３層を被着させる段階と、
（ｄ）前記Ｉｒ（ｐｐｚ）３層上にＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）層を被着させる段階と、
（ｅ）前記Ｉｒ（ｐｐｙ）３層上にＢＰｈｅｎ層を被着させる段階と、
（ｆ）前記ＢＰｈｅｎ層上にＢＰｈｅｎ＊Ｌｉ（１：１）層を被着させる段階と、
（ｇ）前記ＢＰｈｅｎ＊Ｌｉ（１：１）層上に陰極を被着させる段階とから成る工程で作られる有機発光デバイス。
【請求項２８】
（ａ）前記Ｉｒ（ｐｐｚ）３層が、最大約１００オングストロームの厚さに被着され、
（ｂ）前記ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）層が、最大約５０オングストロームの厚さに被着され、そして、
（ｃ）前記ＢＰｈｅｎ層が、最大約２５０オングストロームの厚さに被着される請求項２７に記載された有機発光デバイス。
【請求項２９】
（ａ）基板上に陰極を生成する段階と、
（ｂ）前記陰極上にＢＰｈｅｎ＊Ｌｉ（１：１）層を被着させる段階と、
（ｃ）前記ＢＰｈｅｎ＊Ｌｉ（１：１）層上にＢＰｈｅｎ層を被着させる段階と、
（ｄ）前記ＢＰｈｅｎ層上にＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）層を被着させる段階と、
（ｅ）前記ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）層上にＩｒ（ｐｐｚ）３層を被着させる段階と、
（ｆ）前記Ｉｒ（ｐｐｚ）３層上にｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（５０：１）層を被着させる段階と、
（ｇ）前記ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（５０：１）層上に陽極を被着させる段階とから成る工程で作られる有機発光デバイス。
【請求項３０】
（ａ）前記ＢＰｈｅｎ層が、最大約２００オングストロームの厚さに被着され、
（ｂ）前記ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）層が、最大約１００オングストロームの厚さに被着され、そして、
（ｃ）前記Ｉｒ（ｐｐｚ）３層が、最大約１００オングストロームの厚さに被着される請求項２９に記載された有機発光デバイス。
【請求項３１】
有機発光デバイスにおいて、
（ａ）基板上に配置された陰極と、
（ｂ）前記陰極上に配置され、かつ前記陰極に電気的に接続されたｎドープ有機層と、
（ｃ）第１の阻止層上に配置され、かつ第１の阻止層に電気的に接続された燐光性有機発光層と、
（ｄ）第２の阻止層上に配置され、かつ第２の阻止層に電気的に接続されたｐドープ有機層と、
（ｅ）前記ｐドープ層上に配置され、かつ前記ｐドープ層に電気的に接続された陽極とを含む有機発光デバイス。
【請求項３２】
１００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧が、前記発光層の光子エネルギーよりも、最大で約１．５ボルト高い請求項３１に記載された有機発光デバイス。
【請求項３３】
１０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧が、前記発光層の光子エネルギーよりも、最大で約２ボルト高い請求項３１に記載された有機発光デバイス。
【請求項３４】
１００００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧が、前記発光層の光子エネルギーよりも、最大で約４ボルト高い請求項３１に記載された有機発光デバイス。
【請求項３５】
有機発光デバイスにおいて、
（ａ）基板上に配置された陽極と、
（ｂ）前記陽極上に配置され、かつ前記陽極に電気的に接続されたｐドープ有機層と、
（ｃ）前記ｐドープ有機層上に配置され、かつ前記ｐドープ有機層に電気的に接続された燐光性有機発光層と、
（ｄ）前記燐光性有機発光層上に配置され、かつ前記燐光性有機発光層に電気的に接続されたｎドープ有機層と、
（ｅ）前記ｎドープ有機層上に配置され、かつ前記ｎドープ有機層に電気的に接続された陰極とを含む有機発光デバイス。
【請求項３６】
前記燐光性発光層が、約４９５ｎｍ以下のピーク波長を有する光を放射するように構成され、前記デバイスの電力効率が、約１０００ｃｄ／ｍ２の強度で１ワット当たり約７ルーメンよりも大きい請求項３５に記載された有機発光デバイス。
【請求項３７】
前記燐光性発光層が、約４９５ｎｍよりも大きくかつ約５８０ｎｍ以下のピーク波長を有する光を放射するように構成され、前記デバイスの電力効率が、約１０００ｃｄ／ｍ２の強度で１ワット当たり約２０ルーメンよりも大きい請求項３５に記載された有機発光デバイス。
【請求項３８】
前記燐光性発光層が、約５８０ｎｍよりも大きなピーク波長を有する光を放射するように構成され、前記デバイスの電力効率が、約１０００ｃｄ／ｍ２の強度で１ワット当たり約７ルーメンよりも大きい請求項３５に記載された有機発光デバイス。
【請求項３９】
約４ボルト以下の駆動電圧で少なくとも約１００ｃｄ／ｍ２の強度を有する実質的な白色光を放射するように構成された燐光ＯＬＥＤ。
【請求項４０】
約４．５ボルト以下の駆動電圧で少なくとも約１０００ｃｄ／ｍ２の強度を有する実質的な白色光を放射するように構成された燐光ＯＬＥＤ。
【請求項４１】
約６．５ボルト以下の駆動電圧で少なくとも約１００ｃｄ／ｍ２の強度を有する実質的な白色光を放射するように構成された燐光ＯＬＥＤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機発光デバイスに係り、とりわけ、そのようなデバイスの効率を高めるために阻止層を使用することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電流で励起されたとき光を放射する薄膜を使用する有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）は、フラット・パネル・ディスプレイのような用途のための技術として次第に認められつつある。一般的なＯＬＥＤ構成には、ＰＣＴ出願ＷＯ９６／１９７９２に記載されているように、ダブル・ヘテロ構造、単一へテロ構造、及び単層がある。この出願は、参照して本明細書に組み込む。
【０００３】
最近まで、ＯＬＥＤデバイスは一般に真性半導体材料に依拠していた。正孔輸送層、電子輸送層、及び発光層は、キャリア（担体）濃度を制御するためにドープされなかった。ｐ−ｉ−ｎ構造を有するＯＬＥＤは、ファン（Ｈｕａｎｇ）他の「ｐｉｎ構造を用いた低電圧有機発光電界発光デバイス（Ｌｏｗ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  ｐｉｎ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）、アプライド・フィジクス・レタース（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ），第８０巻，第１号，第１３９頁〜１４１頁（２００２年）に述べられている。とりわけ、ＯＬＥＤは、ｐドープ層、真性発光層、及びｎドープ層を有する。また、ファンは、また、ｐ−ｉ−ｎＯＬＥＤの有機発光層の両側に「阻止」層を使用することも述べている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ｐドープ有機層、ｎドープ層及びｐドープ層とｎドープ層との間に配置された燐光性発光層を有する有機発光デバイスが提供される。阻止層は、電子、正孔、及び励起子を発光層に閉じ込めるために使用される。底部に陰極を有する「逆」デバイスだけでなく、上端部に陰極を有するデバイスも提供される。
【実施例】
【０００５】
ｐ−ｉ−ｎ構造を有するＯＬＥＤは、陽極と、正孔を輸送するように構成されたｐドープ有機層と、真性有機発光層と、電子を輸送するように構成されたｎドープ有機層と、陰極とを有する。このデバイスはｐ−ｉ−ｎデバイスと呼ばれる。その理由は、基板から離れるにつれて、ｐドープ層、真性層、及びｎドープ層が、この順序で存在するからである。陽極と陰極との間に電流が加えられると、正孔は陽極からｐドープ層に注入され、続いて発光層に注入される。電子は、陰極からｎドープ層に注入され、続いて発光層に注入される。電子及び正孔は発光層で結合して励起子を形成することができ、この励起子は、その後、光を放射して減衰することができる。理論的に１００％の効率のＯＬＥＤでは、電子及び正孔の全てが発光層で結合して、励起子を形成し、続いて光を放射する。本明細書で使用するとき、「ドープすること」及び「ドープされた」という用語は、基盤材料に第２の成分を加えることを意味する。ここで、第２の成分の濃度は、ゼロよりわずかに大きい値からほぼ１００％までの範囲であることができる。
【０００６】
本発明の実施例は、ドープされた発光層を使用することができる。しかし、ここではこの層を真性として説明する。例えば、発光層に色素（ｄｙｅｓ）をドープして、発光特性を制御することができる。色素を多くドーピングすると、導電率も増加する可能性がある。
【０００７】
蛍光性発光材料、例えばＡｌｑ３では、参照して本明細書に組み込まれるアダチ（Ａｄａｃｈｉ）、バルド（Ｂａｌｄｏ）、トンプソン（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）、およびフォレスト（Ｆｏｒｒｅｓｔ）の「有機発光デバイスにおける１００％近い内部燐光効率（Ｎｅａｒｌｙ  １００％  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｉｎ  Ａｎ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）」、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、第９０巻、第５０４８頁（２００１年）に述べられているように、励起子に関連したスピン状態は、励起子のうちの多くのものが光を放射することを許さない。対照的に、当技術分野に知られている燐光性発光材料の特定の部類では、スピン状態は、励起子が光を放射することを妨げない。
【０００８】
その上、ｎドープ層から発光層に注入された電子は、正孔と結合することなく発光層を横切って進み、ｐドープ層に入るかもしれない。同様に、正孔は電子と結合することなく発光層を横切って進み、ｎドープ層に入るかもしれない。いったんこれらが起こると、これらの電子及び正孔は、発光励起子を形成するために役立たず、デバイス効率を下げる。
【０００９】
また、励起子が光を放射することなく減衰することのできるいくつかの方法がある。励起子は、発光層中の不純物のところで消滅するかもしれない。ｐドープ層又はｎドープ層が使用される場合、これらの輸送層から拡散して発光層に入るドーパントは、励起子を消滅させるかもしれない。そのような拡散を防ぐためにアンドープ（ｕｎｄｏｐｅｄ）・バッファ層を使用することが、ファンの第１４０頁に記述されている。
【００１０】
さらに、励起子は発光層から拡散して周囲の層に出る可能性があり、この場合に、励起子は光を放射しない。そのような拡散は、一般に、蛍光デバイスでは問題でない。なぜなら、励起子は、１〜１０ナノ秒及び１〜５ナノメートル程度の比較的短い寿命及び拡散距離を有するからである。しかし、燐光性材料では、励起子は、１００〜１０００ナノ秒及び５０〜２００ナノメートル程度の遥かに長い寿命及び拡散距離を有する可能性があり、そのような拡散が、より重大である可能性がある。
【００１１】
阻止層を使用して、電子及び正孔が発光層から出て行くことを防ぐことができる。電子阻止層は、電子がｐドープ層に入ることを妨げるために、発光層とｐドープ層との間に配置することができる。エネルギー障壁は、高エネルギー電子でもその障壁を乗り越える確率が小さくなるように十分に大きいことが好ましい。その結果、エネルギー障壁は、熱エネルギーよりも相当に高いことが好ましい。
【００１２】
同様に、正孔阻止層は、正孔がｎドープ層に入ることを妨げるために、発光層とｎドープ層との間に配置することができる。エネルギー障壁は、高エネルギー正孔でもその障壁を乗り越える確率が小さくなる程度に、十分に大きいことが好ましい。その結果、エネルギー障壁は、熱エネルギーよりも相当に高いことが好ましい。
【００１３】
また、阻止層を使用して、励起子が発光層から拡散して出ることを防ぐこともできる。伝導帯に励起され、同じ有機半導体分子にある正孔と対になった電子である励起子は、半導体のバンド・ギャップに関係したエネルギーを有する。励起子エネルギーは、実際は、束縛された電子−正孔対のクーロン引力のためにバンド・ギャップよりも小さい。特定の励起子エネルギーを有する材料は、より低い励起子エネルギーを有する材料から励起子が入ることを阻止するだろう。
【００１４】
特定のバンド・ギャップ（ＨＯＭＯエネルギー・レベルとＬＵＭＯエネルギー・レベルとの差）を有する材料中の励起子は、一般に、より広いバンド・ギャップを有する材料中の励起子のエネルギー・レベルよりも小さいエネルギー・レベルを有する。したがって、励起子は、一般に、より小さなバンド・ギャップを有する材料から、より大きなバンド・ギャップを有する材料に拡散しないため、より大きなバンド・ギャップの材料を使用して、励起子がより小さなバンド・ギャップの材料から出て行くことを阻止することができる。
【００１５】
図１は、有機発光デバイス１００を示す。このデバイスは、基板１１０、陽極１２０、ｐドープ層１３０、第１の阻止層１４０、発光層１５０、第２の阻止層１６０、ｎドープ層１７０、及び陰極１８０を含む。層１３０はｐドープされ、発光層１５０は真性であり、そして層１７０はｎドープされているので、デバイス１００は、ｐ−ｉ−ｎデバイスと呼ぶことができる。デバイス１００は、前記の層を順番に被着させて製作することができる。
【００１６】
基板１１０及び陽極１２０は、陽極１２０が正孔をｐドープ層１３０に注入するように構成される、当技術分野に知られている任意の適切な材料又は材料の組合せにできる。陽極１２０及び基板１１０を十分に透明にして、底面発光デバイスをつくることができる。透明な好ましい基板と陽極の組合せは、ガラス又はプラスチック（基板）に被着された市販のＩＴＯ（陽極）である。基板１１０は、曲げやすい剛体であるかもしれない。好ましい陽極材料としては、導電性金属酸化物及び金属がある。正孔注入増強層を使用して、陽極１２０からｐドープ層１３０への正孔の注入を増加させることができる。
【００１７】
ｐドープ層１３０は、ｐドープ有機半導体材料であることができる。例えば、Ｆ４−ＴＣＮＱを５０：１のモル比でドープされたｍ−ＭＴＤＡＴＡであるｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（５０：１）は、ｐドープ層１３０に適切なｐドープ有機半導体材料である。様々な実施例の有機層のいずれも、フォレスト（Ｆｏｒｒｅｓｔ）他の米国特許第６３３７１０２号に記載されているような、熱蒸発又は有機気相被着（ＯＶＰＤ）を含む当技術分野に知られている方法により被着させることができる。米国特許第６３３７１０２号は、全体を参照して本明細書に組み込まれる。
【００１８】
第１の阻止層１４０は、電子が発光層１５０から出て第１の阻止層１４０に入ることを阻止するように構成することができる。この阻止は、発光層１５０のＬＵＭＯエネルギー・レベルよりも相当に高いＬＵＭＯ（最低空分子軌道）エネルギー・レベルを有する第１の阻止層１４０を使用して達成できる。ＬＵＭＯエネルギー・レベルのより大きな差は、より優れた電子阻止特性をもたらす。第１の阻止層１４０での使用に適した材料は、発光層１５０の材料に依存する。
【００１９】
発光層１５０は、任意の適切な有機発光材料であることができる。好ましくは、発光層１５０は、燐光性発光材料であるが、蛍光性発光材料も使用することができる。そのような材料に関連したより高い発光効率のために、燐光性材料が好ましい。多くの発光材料はかなりの抵抗率を有するので、連続した層を保証するための十分な厚さを依然として有しながら、発光層１５０の厚さを最小限にすることが好ましい。
【００２０】
第２の阻止層１６０は、正孔が発光層１５０から出て第２の阻止層１６０に入ることを阻止するように構成できる。この阻止は、発光層１５０のＨＯＭＯエネルギー・レベルよりも相当に高いＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）エネルギー・レベルを有する第２の阻止層１６０を使用して達成できる。ＨＯＭＯエネルギー・レベルのより大きな差は、より優れた正孔阻止特性をもたらす。第２の阻止層１６０での使用に適した材料は、発光層１５０の材料に依存する。
【００２１】
ｎドープ層１７０は、ｎドープ有機半導体材料であることができる。例えば、Ｌｉを１：１のモル比でドープされたＢＰｈｅｎであるＢＰｈｅｎ＊Ｌｉ（１：１）は、ｎドープ層１７０に適切なｎドープ有機半導体材料である。
【００２２】
陰極１８０は、陰極１８０が電子をｎドープ層１７０に注入するように構成される、当技術分野に知られている任意の適切な材料又は材料の組合せであることができる。例えば、ＩＴＯ、亜鉛−インジウム−錫酸化物及び当技術分野に知られている他の材料を使用することができる。陰極１８０を十分に透明にして、上面発光デバイスをつくることができる。陰極１８０および陽極１２０の両方を、透明又は部分的にして、透明ＯＬＥＤをつくることができる。電子注入増強層を使用して、陰極１８０からｎドープ層１７０への電子の注入を増加させることができる。
【００２３】
発光層１５０が燐光性材料である場合、第１の阻止層１４０及び第２の阻止層１６０は、発光層１５０の励起子エネルギーよりも高い励起子エネルギーを有することが好ましい。一般に、このことは、発光層１５０よりも広いバンド・ギャップを有する材料を第１の阻止層１４０及び第２の阻止層１６０に使用することにより達成できる。
【００２４】
好ましくは、阻止層１４０及び１６０は、その導電率を高めるためにドープされることはない。これらの層をそのようにドープすると、ドーパントが発光層に拡散するようになる可能性があり、この場合、励起子が消滅し、デバイス効率が下がるかもしれない。さらに、阻止層１４０及び１６０は好ましくは十分に厚くされ、そしてプロセス・パラメータが十分に制御されるので、ｐドープ層１３０及びｎドープ層１７０から発光層１５０へのドーパントの拡散は、ほとんど又は全くない。他の成分をこれらの層に加えることによって、ＢＰｈｅｎ及びＢＣＰのようなある特定の阻止層材料の安定性を高めることが望ましいかもしれない。ワキモト（Ｗａｋｉｍｏｔｏ）の米国特許出願公開２００１／００４３０４４は、第４０段落で、またワキモトの米国特許出願公開２００１／００５２７５１は、第３６段落で、ＢＣＰを他の成分と混ぜることを述べている。これの出願の全体を参照して組み込む。
【００２５】
第１及び第２の阻止層１４０及び１６０は、電子、正孔、及び励起子が発光層１５０から出ることを防止できるので、１０ｎｍ以下程度の、より好ましくは約５ｎｍ以下の非常に薄い発光層を、阻止層と共に使用することが可能であろう。薄い発光層１５０は、有利なことには、ＯＬＥＤの抵抗を減少させる。阻止層を使用しないでそのような薄い発光層を使用することは可能でないだろう。というのは、電子、正孔及び励起子は、薄い発光層から容易に出て、デバイス効率を下げるかもしれないからである。
【００２６】
最も好ましくは、発光層中の荷電キャリア及びトラップされた励起子の数を最大にするために、発光層の両側に１つずつの２つの阻止層が使用される。しかし、励起子及び荷電キャリアが発光層の１つの側から出て行くことを防ぐために単一阻止層を使用することも、また、本発明の範囲内である。
【００２７】
第１の好ましい具体例では、次の材料及び厚さが使用される。すなわち、
基板１１０及び陽極１２０：  市販のＩＴＯがコーティング（１５０ｎｍ）された基板、
ｐドープ層１３０：  ５０ｎｍ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（５０：１）
第１の阻止層１４０：  １０ｎｍ、Ｉｒ（ｐｐｚ）３
発光層１５０：  ５ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）
第２の阻止層１６０：  ２５ｎｍ、Ｂｐｈｅｎ
ｐドープ層１７０：  ３５ｎｍ、ＢＰｈｅｎ＊Ｌｉ（１：１）
陰極１８０：  １００ｎｍ、Ａｌ。
【００２８】
第１の好ましい具体例の量子効率は、いくつかの理由のために高くなり得る。この具体例の発光層１５０は燐光性材料であり、このことにより、高量子効率を有するデバイスとなる。第１の阻止層１４０及び第２の阻止層１６０はドープされていないので、これらの層から発光層１５０に拡散するドーパントはない。第１の阻止層１４０及び第２の阻止層１６０は、発光層１５０よりも大きなバンド・ギャップ及び大きな励起子エネルギーを有する。その結果、発光層１５０に発生する励起子は拡散して出て行かないであろう。第１の阻止層１４０では、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ中のＦ４−ＴＣＮＱのドーピング分布は、制御された同時蒸発によって十分に確定することができ、室温でのＦ４−ＴＣＮＱの拡散は最小である。同様に、ＢＰｈｅｎの最密構造のために、Ｌｉの拡散距離は、ＢＰｈｅｎ中で非常に小さい。そのために、室温で、発光層１５０へのＦ４−ＴＣＱＮ又はＬｉの拡散はほとんどないか又は全くないはずであり、また、そのような拡散による励起子消滅はほとんどないか全くないはずである。
【００２９】
第１の好ましい具体例は、いくつかの理由のために低動作電圧を有することができる。高ドープ輸送層へのキャリアの注入は効率が良いので、この具体例では注入増強層が必要でない。極端に薄い空乏層を通り抜ける電子のトンネリングが、ＡｌからＬｉドープＢｐｈｅｎへの電子の効率の良い注入に役立っていると考えられる。図２を見ると、ＩＴＯ陽極１２０から注入された正孔は、ＩＴＯからｍ−ＭＴＤＡＴＡへ、そこからＩｒ（ｐｐｚ）３へ、さらにＩｒ（ｐｐｙ）３への一連の低い障壁に直面する。同様に、Ａｌ陰極１８０から注入された電子は、ＡｌからＬｉ：ＢＰｈｅｎへ、さらにＢＰｈｅｎへ、さらにＩｒ（ｐｐｙ）３への一連の低い障壁に直面する。キャリア輸送に対するＣＢＰのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの役割は、はっきりしていない。ドープされた輸送層（ｎドープ層１７０及びｐドープ層１３０）は高導電率を有し、したがって低抵抗損を有する。非ドープ層（第１の阻止層１４０、発光層１５０、及び第２の阻止層１６０）は、小さな全体厚さを有するので、導電率が比較的低くても重大な抵抗損につながらない。ドープされていないＢＰｈｅｎにＬｉが拡散すると、より高い導電率のアンドープ領域の厚さがさらに小さくなるかもしれない。その上、ドープされていないＢＰｈｅｎは高い電子移動度を有する。Ｉｒ（ｐｐｙ）３はＣＢＰ中で電子および正孔の両方に対してトラップを形成するので、実効キャリア移動度は小さくなると予想される。しかし、ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３層の厚さが小さいことにより、この実効移動度の小さいことは緩和される。
【００３０】
図２は、有機発光デバイス２００を示す。このデバイスは、基板２１０、陰極２２０、ｎドープ層２３０、第１の阻止層２４０、発光層２５０、第２の阻止層２６０、ｐドープ層２７０、及び陽極２８０を含む。ＯＬＥＤは一般に、底部に陽極を、上端部に陰極を有して作られるが、図２のデバイスは、底部に陰極２２０を、上端部に陽極２８０を有するので、図２のデバイスは「逆」ＯＬＥＤと呼ぶことができる。デバイス２００は、前記の層を順番に被着させて製作することができる。
【００３１】
基板２１０及び陰極２２０は、陰極２２０が電子をｎドープ層２３０に注入するように構成される、当技術分野に知られている任意の適切な材料又は材料の組合せであることができる。陰極２２０及び基板２１０は、底面発光デバイスをつくるように十分に透明であることができる。基板１１０に関して述べたものと同様な材料を使用することができる。電子注入増強層を使用して、陰極２２０からｎドープ層２３０への正孔の注入を増加させることができる。
【００３２】
陰極２２０はデバイスの底部にあるので、デバイス２００は、ｎ型トランジスタが基板に作られる状態で使用するのにとりわけ適している。アモルファス・シリコンのようないくつかのとりわけ望ましい基板では、ｎ型トランジスタだけが製作可能かもしれない。陰極はｎ型トランジスタによって最適に制御され、陽極はｐ型トランジスタによって最適に制御される。その結果として、デバイス２００のような逆デバイスは、好ましいことには、アモルファス・シリコン基板にＯＬＥＤを製作することを可能にし、さらに、アモルファス・シリコン基板に共通上端部陽極を有する逆ＯＬＥＤのアクティブ・マトリックス・ディスプレイを製作することを可能にする。
【００３３】
ｎドープ層２３０、第１の阻止層２４０、発光層２５０、及び第２の阻止層２６０は、それぞれデバイス１００のｎドープ層１７０、第２の阻止層１６０、発光層１５０、及び第１の阻止層１４０と同様な材料で作ることができ、そして同様な考慮をすべきである。
【００３４】
ｐドープ層２７０は、ｐドープ有機半導体材料であることができ、デバイス１００のｐドープ層１３０での使用に適した材料で作ることができる。しかし、デバイス２００は、スパッタされた上端部電極を有するので、上端部電極２８０の被着中に発光層２５０を損傷から保護することが望ましい。したがって、そのような保護に寄与するように厚いｐドープ層２７０を使用することが望ましいであろう。
【００３５】
バッファ層２７５は、ｐドープ有機半導体材料であることができ、陽極２８０からｐドープ層２７０に正孔を輸送する任意の適切な材料で作ることができる。バッファ層２７５は、陽極２８０の被着中に、下にある有機層に対する保護を与える。ＣｕＰｃは、適切な保護バッファ層材料として知られており、ＣｕＰｃ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（５０：１）はバッファ層２７５に適した材料である。ｐドープ層２７０が、下にある有機層に対する適切な保護を与え、かつスパッタ被着されたＩＴＯとの優れた界面を形成することができる場合、バッファ層２７５は必要でないかもしれない。
【００３６】
陽極２８０は、陽極２８０が電子をｎドープ層２７０（又は、存在すれば、バッファ層２７５）に注入するように構成される、当技術分野に知られている任意の適切な材料又は材料の組合せであることができる。陽極２８０は、上面発光デバイスをつくるように十分に透明であることができる。陽極２８０および陰極２２０の両方を透明又は部分的に透明として、透明ＯＬＥＤをつくることもできる。正孔注入増強層を使用して、陰極１８０からｎドープ層２７０（又は、存在すれば、バッファ層２７５）への正孔の注入を増加させることができる。
【００３７】
第１の阻止層２４０及び第２の阻止層２６０の阻止特性は、好ましくは、正孔、電子及び励起子に関して、デバイス１の第２の阻止層１６０及び第１の阻止層１４０の阻止特性とそれぞれ同様である。
【００３８】
第２の好ましい具体例では、以下の材料及び厚さが使用される。すなわち、
基板２１０及び陰極２２０：  市販のＩＴＯがコーティング（１５０ｎｍ）された基板、
ｎドープ層２３０：  １５ｎｍ、ＢＰｈｅｎ：Ｌｉ（１：１）
第１の阻止層２４０：  ２０ｎｍ、Ｂｐｈｅｎ
発光層２５０：  １０ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）
第２の阻止層２６０：  １０ｎｍ、Ｉｒ（ｐｐｚ）３
ｎドープ層２７０：  １８０ｎｍ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（５０：１）
バッファ層２７５：  ２０ｎｍ、ＣｕＰｃ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（５０：１）
陽極２８０：  ８０ｎｍ、ＩＴＯ。
【００３９】
第２の好ましい具体例は、逆になっていることを除いて、阻止層及び発光層に関して第１の具体例のものと同様なエネルギー・レベル図を有する。第２の好ましい実施例は、第１の好ましい実施例に関して述べた理由と同様な理由のために、高効率及び低動作電圧を有する。電極から輸送層への薄い空乏層を通り抜けるトンネリングは、電極からのキャリアの注入に寄与することができる。比較的厚いｐドープ層２７０及びバッファ層２７５は、陽極２８０のスパッタ被着中に発光層２５０を損傷から保護するが、ドーピング及び結果としての高導電率のために、効率に対して抵抗損は小さくなる。
【００４０】
ＢＡｌｑ及びＢＣＰは、どの具体例においてもＢＰｈｅｎの適切な代替物であろう。
【００４１】
理解されることであるが、本明細書で説明する様々な実施例は、ただ例としてだけのものであり、本発明の範囲を制限する意図でない。例えば、本明細書で説明する材料の多くは、本発明の原理から逸脱することなく他の材料で代用することができる。
【００４２】
材料の定義
本明細書で使用される略語は、以下の通りの材料を意味する。
ＣＢＰ：    ４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル
ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：    ４，４’、４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン
Ａｌｑ３：    ８−トリス−ヒドロキシキノリンアルミニウム
Ｂｐｈｅｎ：    ４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン
ｎ−ＢＰｈｅｎ：    （リチウムをドープされた）ｎドープＢＰｈｅｎ
Ｆ４−ＴＣＮＱ：    テトラフルオロ−テトラシアノ−キノジメタン
ｐ−ＭＴＤＡＴＡ：    （Ｆ４−ＴＣＮＱをドープされた）ｐドープｍ−ＭＴＤＡＴＡ
Ｉｒ（ｐｐｙ）３：    ファク（ｆａｃ）−トリス（２−フェニルピリジン）−イリジウム
Ｉｒ（ｐｐｚ）３：    ファク−トリス（１−フェニルピラゾロト，Ｎ，Ｃ（２’）イリジウム（ＩＩＩ）
ＢＣＰ：    ２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン
ＴＡＺ：    ３−フェニル−４−（１’−ナフチル）−５−フェニル−１，２，４−トリアゾール
ＣｕＰｃ：    銅フタロシアニン
ＩＴＯ：    インジウム錫酸化物
ＮＰＤ：    ナフチル−フェニル−ジアミン
ＴＰＤ：    Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス−（フェニル）−ベンジジン
ＢＡｌｑ：    アルミニウム（ＩＩＩ）ビス（２−メチル−８−キノリナト）４−フェニルフェノラート
【００４３】
実験
本明細書で説明するデバイスが、当技術分野に知られている被着技術を使用して製作された。有機層の被着は、少なくとも約１０−７トールの真空の下での熱被着によった。
【００４４】
第１のデバイスは、以下の層順序に従って製作された。
基板上の市販のＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、
５０ｎｍのｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（５０：１）、
１０ｎｍのＩｒ（ｐｐｚ）３、
５ｎｍのＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）、
４０ｎｍのＢＰｈｅｎ、
２０ｎｍのＢＰｈｅｎ＊Ｌｉ（１：１）、
Ａｌ陰極。
【００４５】
第２のデバイスは、１０ｎｍのＩｒ（ｐｐｚ）３を１０ｎｍのＮＰＤに置き換えたことを除いては、第１のデバイスと同じ層の順序で製作された。
【００４６】
第３のデバイスは、５ｎｍのＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）の厚さを２０ｎｍに増したことを除いては、第２のデバイスと同じ層の順序で製作された。
【００４７】
第４のデバイスは、アダチ、バルド、トンプソンおよびフォレストの「トリス（２−フェニルピリジン）イリジウムを電子輸送物質にドープした高効率有機デバイス」（“Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｗｉｔｈ  ｔｒｉｓ（２−ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ）Ｉｒｉｄｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｉｎｔｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ”）Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、第７７巻、第９０４頁（２０００年）に述べられているように製作された。
【００４８】
第５のデバイスは、アダチ、バルド、トンプソンおよびフォレスト の「有機発光デバイスにおける１００％近い内部燐光効率」、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、第９０巻、第５０４８頁（２００１年）に述べられているように製作された。
【００４９】
第６のデバイスは、４０ｎｍのＢＰｈｅｎ層の厚さを２５ｎｍに減らしかつ２０ｎｍのＢＰｈｅｎ層の厚さを３５ｎｍに増やしたことを除いて、第２のデバイスと同じ層の順番に製作された。
【００５０】
第７のデバイスは、４０ｎｍのＢＰｈｅｎ層の厚さを６０ｎｍに増しかつ２０ｎｍのＢＰｈｅｎ：Ｌｉ層を無くし１ｎｍのＬｉの層に置き換えたことを除いて、第２のデバイスと同じ層の順番で製作された。
【００５１】
第８のデバイスは、次の層の順に製作された。すなわち、
基板上の市販のＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、
５０ｎｍのＮＰＤ、
５ｎｍのＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）、
１０ｎｍのＢＣＰ、
４０ｎｍのＡｌｑ３、
ＬｉＦ：Ａｌ陰極。
【００５２】
図３は、デバイス１、デバイス２及びデバイス３のＩ−Ｖ特性を示すグラフである。プロット３１０は、バイアス電圧（Ｖ）に対してプロットされたデバイス１の電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を示す。プロット３２０は、バイアス電圧（Ｖ）に対してプロットされたデバイス２の電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を示す。プロット３３０は、バイアス電圧（Ｖ）に対してプロットされたデバイス３の電流密度（ｍＡ／ｃｍ２を）を示す。全てのデバイス１〜３の電流密度は、２ボルトと３ボルトとの間で急激な増加を明らかに示し、その結果、動作電圧は著しく低い２〜９ボルトである。Ｉｒ（ｐｐｚ）３の阻止層を有するデバイス１では、ＮＰＤ阻止層を有するデバイス２及びデバイス３と比較すると、関連した電圧で、とりわけ３ボルトから７ボルトの間で、より大きな電流密度が生じることができる。
【００５３】
図４は、デバイス１、デバイス２及びデバイス３の量子効率−電圧特性を示すグラフである。プロット４１０は、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）に対してプロットされたデバイス１の量子効率（％）を示す。プロット４２０は、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）に対してプロットされたデバイス２の量子効率（％）を示す。プロット４３０は、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）に対してプロットされたデバイス３の量子効率（％）を示す。デバイス１は、約０．５ｍＡ／ｃｍ２より大きい電流密度で、より高い量子効率を示す。
【００５４】
図５は、デバイス１、デバイス４及びデバイス５の電力効率−電流密度特性を示すグラフである。プロット５１０は、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）に対してプロットされたデバイス１の電力効率（１ワット当たりのルーメン又はｌｍ／Ｗ）を示す。プロット５２０は、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）に対してプロットされたデバイス４の電力効率（ｌｍ／Ｗ）を示す。プロット５３０は、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）に対してプロットされたデバイス５の電力効率（ｌｍ／Ｗ）を示す。図４と同様に、デバイス１は、約０．５ｍＡ／ｃｍ２より大きい電流密度でより高い電力効率を示す。
【００５５】
図５は、本発明の実施例に従って製作されたデバイス１が、１０００ｃｄ／ｍ２の強度で２７ｌｍ／Ｗの電力効率を有することを示す。デバイス１は、ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３（１３：１）の発光層を有し、この発光層は緑色光を放射するように構成されている。緑色光に関してこの強度でこの電力効率は、有機発光デバイスで従来達成されたどれよりも大きいと思われる。したがって、１０００ｃｄ／ｍ２の強度で約２０ｌｍ／Ｗよりも大きな電力効率を有する緑色光を放射するように構成された有機デバイスを製作することが可能である。
【００５６】
本明細書で使用するとき、「青色」光という用語は、約４９５ｎｍ以下のピーク波長を有する放射スペクトルを意味し、「緑色」光という用語は、約４９５ｎｍよりも大きく約５８０ｎｍ以下のピーク波長を有する放射スペクトルを意味し、さらに「赤色」光という用語は、約５８０ｎｍよりも大きなピーク波長を有する放射スペクトルを意味する。
【００５７】
一般的に知られていることであるが、青色及び赤色のＯＬＥＤは、緑色ＯＬＥＤよりも低い電力効率を有する。緑色ＯＬＥＤで達成された結果に基づいて、デバイス１の構造は、層の組成を調整することによって、約１０００ｃｄ／ｍ２の強度で約７ｌｍ／Ｗよりも大きな電力効率を有して、赤色光か青色光かのどちらかを放射するように構成することができる。
【００５８】
図６は、デバイス２、デバイス６、デバイス７及びデバイス８の量子効率−輝度特性を示すグラフである。プロット６１０は、輝度（ｃｄ／ｍ２）に対してプロットされたデバイス６の量子効率（％）を示す。プロット６２０は、輝度（ｃｄ／ｍ２）に対してプロットされたデバイス７の量子効率（％）を示す。プロット６３０は、輝度（ｃｄ／ｍ２）に対してプロットされたデバイス２の量子効率（％）を示す。プロット６４０は、輝度（ｃｄ／ｍ２）に対してプロットされたデバイス８の量子効率（％）を示す。図６は、本発明の実施例に従って製作されたデバイスが、高い輝度で比較的高い量子効率を有することを示す。高輝度での高量子効率は、ディスプレイ・デバイス及び光源にとって望ましい特性である。
【００５９】
図７は、デバイス２、デバイス６、デバイス７及びデバイス８のエレクトロルミネセンス（ＥＬ）強度−電圧特性を示すグラフである。プロット７１０は、電圧（Ｖ）に対してプロットされたデバイス６のＥＬ強度（ｃｄ／ｍ２）を示す。プロット７２０は、電圧（Ｖ）に対してプロットされたデバイス２のＥＬ強度（ｃｄ／ｍ２）を示す。プロット７３０は、電圧（Ｖ）に対してプロットされたデバイス７のＥＬ強度（ｃｄ／ｍ２）を示す。プロット７４０は、電圧（Ｖ）に対してプロットされたデバイス８のＥＬ強度（ｃｄ／ｍ２）を示す。図７は、本発明の実施例に従って製作されたデバイスが、約２．５から３．５ボルトまでの間で発光の劇的な増加を示すことを示す。そのようなデバイスは、約３Ｖで１０００ｃｄ／ｍ２の強度に達し、量子効率が９％であり、また約４Ｖで１００００ｃｄ／ｍ２の強度に達し、量子効率が約７％である。これらは、望ましいことに、低電圧で高い強度である。
【００６０】
逆デバイス
第９のデバイスは、次の層の順に製作された。すなわち、
基板上の市販のＩＴＯ、
３ｎｍのＡｌｑ３、
１５ｎｍのｎ−ＢＰｈｅｎ、
２０ｎｍのＢＰｈｅｎ、
１０ｎｍのＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３、
１０ｎｍのＩｒ（ｐｐｚ）３、
１８０ｎｍのｐ−ＭＴＤＡＴＡ、
２０ｎｍのｐ−ＣｕＰｃ、
ＩＴＯ。
【００６１】
第１０のデバイスは、３ｎｍのＡｌｑ３を省略したことを除いて、第９のデバイスと同じ層の順番を有して製作された。
【００６２】
第１１のデバイスは、上端部のＩＴＯ層を省略したことを除いて、第１０のデバイスと同じ層の順に製作された。第１１のデバイスは上端部電極を有しないので、第１１のデバイスは、動作可能なデバイスでないが、光透過特性を特徴付けるために有用である。
【００６３】
図８は、デバイス９及び１０のＥＬ強度−電圧特性を示すグラフであり、光強度は底部電極を通して測定された。プロット８１０は、電圧（Ｖ）に対してプロットされたデバイス９のＥＬ強度（ｃｄ／ｍ２）を示す。プロット８２０は、電圧（Ｖ）に対してプロットされたデバイス１０のＥＬ強度（ｃｄ／ｍ２）を示す。一般に、従来の逆デバイスは、２０ボルトの動作電圧を有する。意外なことに、このグラフが示すように、本発明の実施例に従った逆デバイス９及び１０の動作電圧は２．５から７ボルトまでの範囲にあり、これは、真性輸送層を使用する従来の逆デバイスの動作電圧よりも実質的に小さい。
【００６４】
図８は、デバイス１０の駆動電圧が、１００ｃｄ／ｍ２で２．８５Ｖ、１０００ｃｄ／ｍ２で３．４Ｖ、そして１００００ｃｄ／ｍ２で５．６Ｖであることを示す。駆動電圧に寄与する１つの要素は、発光層で放射される光子のエネルギー（「光子エネルギー」）であり、これは、デバイス９及び１０のＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３発光層では約２．４ｅＶである。駆動電圧に寄与する他の要素の全てが、結果として、光子エネルギーへの追加分となる。デバイス１０では、この追加の電圧は、１００ｃｄ／ｍ２で０．４５Ｖ、１０００ｃｄ／ｍ２で１Ｖ、そして１００００ｃｄ／ｍ２で３．２Ｖである。これらの追加分は、異なる光子エネルギーを有するデバイスに対しても変わらないはずである。したがって、本発明を使用して、発光層の光子エネルギーよりも最大で約１．５ボルト高い１００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧を有するｎ−ｉ−ｐデバイスを製作することができる。また、発光層の光子エネルギーよりも最大で約２ボルト高い１０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧を有するｎ−ｉ−ｐデバイスを製作することもできる。また、発光層の光子エネルギーよりも最大で約４ボルト高い１００００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧を有するｎ−ｉ−ｐデバイスを製作することもできる。
【００６５】
デバイス９又は１０の発光層に１つ又は複数の成分を加えて、白色光を放射するように構成された燐光ＯＬＥＤを製作することが可能である。一般に、白色発光デバイスは、緑色発光デバイスの駆動電圧と同様であるが僅かに高い駆動電圧を有する。デバイス９及び１０についての図８で報告した測定に基づいて、そのようなデバイスは、１００ｃｄ／ｍ２で約４Ｖ以下、１０００ｃｄ／ｍ２で約４．５Ｖ以下、そして１００００ｃｄ／ｍ２で約６．５Ｖ以下の駆動電圧を有するであろう。
【００６６】
図９は、デバイス１０の量子効率及び電力効率を示すグラフである。プロット９１０は、輝度（ｃｄ／ｍ２）に対してプロットされたデバイス１０の量子効率（％）を示す。プロット９２０は、同じデバイスについて輝度（ｃｄ／ｍ２）に対してプロットされたデバイス１０の電力効率（％）を示す。
【００６７】
図１０は、デバイス１０及びデバイス１１の透過率−波長特性を示すグラフである。プロット１０１０は、波長（ｎｍ）に対してプロットされたデバイス１１の透過率（％）を示す。プロット１０２０は、波長（ｎｍ）に対してプロットされたデバイス１０の透過率（％）を示す。図１０に示すように、逆デバイス１０は、実際的な目的に十分な可視域での透明性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】デバイスの上端部に陰極を有するｐ−ｉ−ｎ有機発光デバイスを示す図。
【図２】デバイスの底部に陰極を有するｎ−ｉ−ｐ有機発光デバイスを示す図。
【図３】本発明の実施例に従って製作されたデバイスのＩ−Ｖ特性を示す図。
【図４】本発明の実施例に従って製作されたデバイスの量子効率−電圧特性を示す図。
【図５】本発明の実施例に従って製作されたデバイスの電力効率−電流密度特性を示す図。
【図６】本発明の実施例に従って製作されたデバイスの量子効率−輝度特性を示す図。
【図７】本発明の実施例に従って製作されたデバイスのエレクトロルミネセンス（ＥＬ）強度−電圧特性を示す図。
【図８】本発明の実施例に従って製作されたデバイスのＥＬ強度−電圧特性を示す図。
【図９】本発明の実施例に従って製作されたデバイスの量子効率及び電力効率を示す図。
【図１０】本発明の実施例に従って製作されたデバイスの透過率−波長特性を示す図。
【図１】
2005530320.tif 000003
【図２】
2005530320.tif 000004
【図３】
2005530320.tif 000005
【図４】
2005530320.tif 000006
【図５】
2005530320.tif 000007
【図６】
2005530320.tif 000008
【図７】
2005530320.tif 000009
【図８】
2005530320.tif 000010
【図９】
2005530320.tif 000011
【図１０】
2005530320.tif 000012
【国際調査報告】
2005530320.tif 000013