(57)【要約】  OLEDデバイスは、アノードと、このアノードの上に配置された第1の発光層と、この第1の発光層の上に配置された第2の発光層とを備えている。このデバイスは、第2の発光層の上に配置されていて、有機電子輸送材料と、低仕事関数金属とを含む金属ドープ有機層と、この金属ドープ有機層の上に配置されたカソードも備えている。
2007533157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a）アノードと；
b）該アノードの上に配置された第1の発光層と；
c）該第1の発光層の上に配置された第2の発光層と；
d）該第2の発光層の上に配置されていて、有機電子輸送材料と低仕事関数金属とを含む金属ドープ有機層と；
e）該金属ドープ有機層の上に配置されたカソードとを備えるOLEDデバイス。
【請求項２】
低仕事関数金属が、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Mnのいずれかである、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項３】
上記第2の発光層が金属オキシノイド材料を含む、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項４】
金属ドープ有機層が、上記第2の発光層と接触して配置されている、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項５】
a）アノードと；
b）該アノードの上に配置された第1の発光層と；
c）該第1の発光層と接触して配置された第2の発光層と；
d）有機電子輸送材料と低仕事関数金属とを含んでいて、該第2の発光層の上に該第1の発光層と該第2の発光層との界面から5〜50nm離れた状態で配置されている、金属ドープ有機層と；
e）該金属ドープ有機層の上に配置されたカソードとを備えるOLEDデバイス。
【請求項６】
低仕事関数金属が、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Mnのいずれかである、請求項5に記載のOLEDデバイス。
【請求項７】
該第2の発光層が金属オキシノイド材料を含む、請求項5に記載のOLEDデバイス。
【請求項８】
該金属ドープ有機層が、上記第1の発光層と上記第2の発光層との界面から5〜20nm離れている、請求項5に記載のOLEDデバイス。
【請求項９】
該金属ドープ有機層が、上記第2の発光層と接触して配置されている、請求項5に記載のOLEDデバイス。
【請求項１０】
a）アノードと；
b）該アノードの上に配置された第1の発光層と；
c）該第1の発光層の上に配置された第2の発光層と；
d）有機電子輸送材料と低仕事関数金属とを含んでいて、上記第1の発光層と上記第2の発光層との界面からの距離が望む色を実現するように選択されている、金属ドープ有機層と；
e）金属ドープ有機層の上に配置されたカソードとを備えるOLEDデバイス。
【請求項１１】
低仕事関数金属が、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Mnのいずれかである、請求項10に記載のOLEDデバイス。
【請求項１２】
上記第2の発光層が金属オキシノイド材料を含む、請求項10に記載のOLEDデバイス。
【請求項１３】
金属ドープ有機層が、上記第1の発光層と上記第2の発光層との界面から5〜20nm離れている、請求項10に記載のOLEDデバイス。
【請求項１４】
金属ドープ有機層が、上記第2の発光層と接触して配置されている、請求項10に記載のOLEDデバイス。
【請求項１５】
a）アノードと；
b）該アノードの上に配置された第1の発光層と；
c）該第1の発光層と接触して配置された第2の発光層と；
d）該第2の発光層と接触して配置された第3の発光層と；
e）有機電子輸送材料と低仕事関数金属とを含んでいて、該第3の発光層の上に該第2の発光層と該第3の発光層との界面から5〜50nm離れた状態で配置されている、金属ドープ有機層と；
f）該金属ドープ有機層の上に配置されたカソードとを備えることによって白色光を発生させる、白色発光OLEDデバイス。
【請求項１６】
低仕事関数上記金属が、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Mnのいずれかである、請求項15に記載のOLEDデバイス。
【請求項１７】
上記第3の発光層が金属オキシノイド材料を含む、請求項15に記載のOLEDデバイス。
【請求項１８】
金属ドープ有機層が、上記第2の発光層と上記第3の発光層との界面から5〜20nm離れている、請求項15に記載のOLEDデバイス。
【請求項１９】
金属ドープ有機層が、上記第3の発光層と接触して配置されている、請求項15に記載のOLEDデバイス。
【請求項２０】
カラー・フィルタ・アレイを備える、請求項15に記載のOLEDデバイス。
【請求項２１】
a）アノードと；
b）該アノードの上に配置された第1の発光層と；
c）該第1の発光層と接触して配置された第2の発光層と；
d）該第2の発光層と接触して配置された第3の発光層と；
e）有機電子輸送材料と低仕事関数金属とを含んでいて、上記第2の発光層と上記第3の発光層との界面からの距離が望む白色光が発生するように選択されている、金属をドープした有機層と；
f）該金属ドープ有機層の上に配置されたカソードとを備える白色発光OLEDデバイス。
【請求項２２】
低仕事関数金属が、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Mnのいずれかである、請求項21に記載のOLEDデバイス。
【請求項２３】
上記第3の発光層が金属オキシノイド材料を含む、請求項21に記載のOLEDデバイス。
【請求項２４】
金属ドープ有機層が金属オキシノイド材料を含む、請求項21に記載のOLEDデバイス。
【請求項２５】
金属ドープ有機層が、上記第3の発光層と接触して配置されている、請求項21に記載のOLEDデバイス。
【請求項２６】
カラー・フィルタ・アレイを備える、請求項21に記載のOLEDデバイス。
【請求項２７】
a）アノードと；
b）正孔輸送材料と、スペクトルの黄色〜赤色部分の光を発生させる発光材料とを含んでいて、上記アノードの上に配置されている第1の発光層と；
c）スペクトルの青〜青-緑色部分の光を発生させる青〜青緑発光材料を含んでいて、上記第1の発光層の上に配置されている第2の発光層と；
d）電子輸送材料を含んでおり、上記第2の発光層の上に配置されていて厚さが5〜20nmの範囲である第3の発光層と；
e）有機電子輸送材料と低仕事関数金属とを含んでいて、上記第3の発光層と接触して配置されている、金属ドープ有機層と；
f）金属ドープ有機層の上に配置されたカソードとを備える白色発光OLEDデバイス。
【請求項２８】
低仕事関数金属が、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Mnのいずれかである、請求項27に記載のOLEDデバイス。
【請求項２９】
上記第3の発光層が金属オキシノイド材料を含む、請求項27に記載のOLEDデバイス。
【請求項３０】
金属ドープ有機層が金属オキシノイド材料を含む、請求項27に記載のOLEDデバイス。
【請求項３１】
上記第1の発光層が、
【化１】
2007533157.tif 000040
（ただし、A1〜A6は、それぞれの環上の1個以上の置換基を表わし、各置換基の選択は、個別に、以下のカテゴリー：
カテゴリー1：水素、または炭素原子が1〜24個のアルキル；
カテゴリー2：炭素原子が5〜20個のアリールまたは置換されたアリール；
カテゴリー3：縮合芳香族環または環系を完成させるための、炭素原子が4〜24個の炭化水素；
カテゴリー4：炭素原子が5〜24個のヘテロアリールまたは置換されたヘテロアリールで、その中にはチアゾリル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、または他の複素環系が含まれ、単結合を通じて結合するか、縮合複素芳香族環系を完成させるもの；
カテゴリー5：炭素原子が1〜24個のアルコキシルアミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ；
カテゴリー6：フルオロ、クロロ、ブロモ、シアノ
の中からなされる）と；
【化２】
2007533157.tif 000041
（ただし、X1〜X16は、独立に、ヒドロが選択されるか、赤、黄、オレンジの光を発生させる置換基が選択される）と；
【化３】
2007533157.tif 000042
（ただし、Y1〜Y5は、ヒドロ、アルキル、置換されたアルキル、アリール、置換されたアリールの中から独立に選択した1個以上の基を表わし；
Y1〜Y5は、互いに独立に、非環式基を含むか、対になって1個以上の縮合環を形成するが、Y3とY5が合わさって縮合環を形成することはない）の中から選択した1つまたは複数の材料を含んでいる、請求項27に記載のOLEDデバイス。
【請求項３２】
上記第2の発光層と上記第3の発光層の一方または両方が、ホスト材料としてアントラセン誘導体を含む、請求項27に記載のOLEDデバイス。
【請求項３３】
上記アントラセン誘導体の選択が、
【化４】
2007533157.tif 000043
（ただし、
R1〜R8はHであり；
R9はR10と同じではなく；
R9は、脂肪族炭素環のメンバーを有する縮合環を含まないナフチル基であり；
R10は、脂肪族炭素環のメンバーを有する縮合環を含まないビフェニル基であり、
R9とR10は、アミンとイオウ化合物を含まない）と
【化５】
2007533157.tif 000044
（ただし、R1、R2、R3、R4、R5、R6は、各環上にある1個以上の置換基を表わし、各置換基の選択は、個別に、以下のグループ：
グループ1：水素、または炭素原子が1〜24個のアルキル；
グループ2：炭素原子が5〜20個のアリールまたは置換されたアリール；
グループ3：アントラセニル、ピレニル、ペリレニルの縮合芳香族環を完成させるのに必要な4〜24個の炭素原子；
グループ4：フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、または他の複素炭素環を完成させるのに必要な5〜24個の炭素原子からなるヘテロアリールまたは置換されたヘテロアリール；
グループ5：炭素原子が1〜24個のアルコキシルアミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ；
グループ6：フッ素、塩素、臭素、シアノ
の中からなされる）の中からなされる、請求項27に記載のOLEDデバイス。
【請求項３４】
上記第2の発光層が、
i）
【化６】
2007533157.tif 000045
（ただし、AとA'は、独立に、少なくとも1個の窒素原子を含む6員の芳香族環に対応するアジン環系を表わし；
(Xa)nと(Xb)mは、独立に選択した1個以上の置換基を表わし、非環式置換基を含んでいるか、互いに合わさってAまたはA'と縮合した環を形成し；
mとnは、独立に0〜4であり；
ZaとZbは、独立に選択した置換基であり；
1、2、3、4、1'、2'、3'、4'は、独立に選択された炭素原子または窒素原子であり；
Xa、Xb、Za、Zb、1、2、3、4、1'、2'、3'、4'は、青色の光を出すように選択される）と；
ii）アリールアミン置換基、ペリレン、ペリレン誘導体のいずれかを1個以上含むジスチリルベンゼンまたはジスチリルビフェニルの誘導体
の中から選択した青色発光ドーパントを含む、請求項27に記載のOLEDデバイス。
【請求項３５】
上記第3の発光層が緑色発光ドーパントを含んでおり、その緑色発光ドーパントがキナクリドン誘導体またはクマリン誘導体である、請求項27に記載のOLEDデバイス。
【請求項３６】
上記発光層の1つに三重項発光体が含まれる、請求項27に記載のOLEDデバイス。
【請求項３７】
カラー・フィルタ・アレイを備える、請求項27に記載のOLEDデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色の着いた光を出す有機エレクトロルミネッセンス（EL）デバイス（有機発光ダイオード（OLED）としても知られる）の駆動電圧の低下に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光ダイオード・デバイス（OLEDデバイスとも呼ばれる）は、一般に、基板と、アノードと、有機化合物からなる正孔輸送層と、適切なドーパントを含む有機発光層と、有機電子輸送層と、カソードを備えている。OLEDデバイスが魅力的なのは、駆動電圧が低く、高輝度で、視角が広く、フル・カラーのフラット発光ディスプレイが可能だからである。Tangらは、この多層OLEDデバイスをアメリカ合衆国特許第4,769,292号と第4,885,211号に記載している。
【０００３】
白色発光エレクトロルミネッセンス（EL）層を利用してマルチカラー・デバイスを形成することができる。各画素をカラー・フィルタ・アレイ（CFA）の一部としてのカラー・フィルタ素子とカップルさせ、画素化したマルチカラー・ディスプレイを実現する。有機EL層はすべての画素に共通であり、見る人が認識する最終的な色は、画素の対応するカラー・フィルタ素子によって決まる。したがって、有機EL層にパターニングする必要なしにマルチカラー・デバイスまたはRGBデバイスを製造することができる。白色CFAトップ・エミッション型デバイスの一例が、アメリカ合衆国特許第6,392,340号に示してある。
【０００４】
白色発光OLEDデバイスは、明るくて高効率であること、そして一般に国際照明委員会（CIE）の色度座標がほぼ（0.33, 0.33）であることが必要とされる。以下の特許と刊行物には、一対の電極間に正孔輸送層と有機発光層を備えていて白色光を出すことのできる有機OLEDデバイスの製造法が開示されている。
【０００５】
白色発光OLEDデバイスは、以前にJ. Shi（アメリカ合衆国特許第5,683,823号）が報告している。このデバイスでは、発光層が、ホスト発光材料の中に均一に分散された赤色発光材料と青色発光材料を含んでいる。Satoらは、日本国特開平7-142,169号に、正孔輸送層の隣に青色発光層を形成した後、赤色発光層を含む領域を有する緑色発光層を形成することによって白色光を出すことのできるOLEDデバイスを開示している。
【０００６】
Kidoらは、Science、第267巻、1332ページ、1995年とApplied Physics Letters、第64巻、815ページ、1994年に、白色光OLEDデバイスを報告している。このデバイスでは、キャリア輸送特性が異なる3つの発光層（それぞれが青色光、緑色光、赤色光を出す）を使用して白色光を発生させている。Littmanらは、アメリカ合衆国特許第5,405,709号に、別の白色発光デバイスを開示している。このデバイスは、正孔-電子再結合に応答して白色光を出すことができ、可視光の青緑から赤の範囲に蛍光を含んでいる。最近、Deshpandeらは、Applied Physics Letters、第75巻、888ページ、1999年に、正孔阻止層によって互いに隔てられた赤発光層、青発光層、緑発光層を用いた白色光OLEDデバイスを発表した。
【０００７】
知られているように、低仕事関数金属をカソードに隣接した電子注入層（EIL）にドープすることで、OLED内の電子注入と電子輸送を改善することができる。例えばKidoらは、「金属をドープした電子注入層を有する明るい有機エレクトロルミネッセンス・デバイス」（Applied Physics Letters、第73巻、2866ページ、1998年）とアメリカ合衆国特許第6,013,384号において、低仕事関数金属をドープした電子注入層をカソードに隣接して備えるOLEDを製造できることを報告している。このようなOLEDは、リチウム（Li）をドープした電子注入層を備えており、輝度効率が高く、駆動電圧が低い。しかしLiその他の金属は有機層の中を拡散し、その結果としてOLED内でルミネッセンスが消失することが報告されている。そのことについては、例えばHaskalらが「有機発光デバイスのためのリチウム-アルミニウム・コンタクト」（Applied Physics Letters、第71巻、1151ページ、1997年）で報告している。Liをドープしたトリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム（Alq）層を備えるOLEDも、ルミネッセンスの消失と寿命の短縮という問題に直面するであろう。それについてはNakamuraらがアメリカ合衆国特許第6,509,109において議論している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
こうした進歩にもかかわらず、OLEDデバイスの消費電力を少なくできるよう、駆動電圧を低くすることが相変わらず必要とされている。OLEDデバイスの動作安定性と輝度効率は、より多くの製品で使用できるようにするために維持される必要がある。
【０００９】
したがって本発明の1つの目的は、OLEDデバイスの駆動電圧を下げる一方で、発生する光が許容できる色に維持されるようにすることである。
【００１０】
別の目的は、低い駆動電圧で動作し、輝度効率と動作安定性が優れているOLEDデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
まったく予想外なことに、第2の発光層をOLEDデバイスに組み込み、低仕事関数金属をドープした電子輸送材料をこの第2の発光層の上に配置することにより、望む色の光を発生させる一方で、優れた輝度効率と動作安定性が維持される低電圧のOLEDを実現できることが見いだされた。
【００１２】
上記の目的は、
a）アノードと；
b）該アノードの上に配置された第1の発光層と；
c）該第1の発光層の上に配置された第2の発光層と；
d）該第2の発光層の上に配置されていて、有機電子輸送材料と低仕事関数金属とを含む金属ドープ有機層と；
e）該金属ドープ有機層の上に配置されたカソードとを備えるOLEDデバイスによって実現される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の1つの利点は、OLEDの駆動電圧を小さくする一方で、発生する光が望む色に維持されることである。さらに別の利点は、本発明に従って製造したOLEDデバイスが、優れた輝度効率と動作安定性を持つことである。さらに別の利点は、発生する光の色をチューニングして望む色を実現できることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
デバイスの特徴的なサイズ（例えば層の厚さ）は1μｍ未満の範囲であることがしばしばあるため、図面は、サイズを正確にというよりは、見やすくなるように描いてある。
【００１５】
“画素”という用語は、従来技術で使用されているように、ディスプレイ・パネルのある領域であって、刺激することによって他の領域とは独立の光を出すことのできる領域を示すのに用いる。“OLEDデバイス”または“有機発光ディスプレイ”という用語は、従来技術で使用されているように、画素として有機発光ダイオードを備えるディスプレイ装置を意味する。カラーOLEDデバイスは、少なくとも一色の光を出す。“マルチカラー”という用語は、異なる領域にいろいろな色相の光を出すことのできるディスプレイ・パネルを記述するのに用いる。この用語は、特に、いろいろな色の画像を表示することのできるディスプレイ・パネルを記述するのに用いる。領域は、必ずしも互いに連続している必要はない。“フル・カラー”という用語は、可視スペクトルの赤色領域と緑色領域と青色領域で光を出すことができて、色相を任意に組み合わせた画像を表示できるマルチカラー・ディスプレイ・パネルを記述するのに用いる。赤、緑、青は三原色を構成し、その三原色を適切に混合することによって他のあらゆる色を作り出すことができる。“色相”という用語は、可視スペクトル内の発光の強度プロファイルを意味する。色相が異なると、目で見て色の違いを識別することができる。画素またはサブ画素は、一般に、ディスプレイ・パネル内でアドレス可能な最小のユニットを指すのに用いる。単色ディスプレイでは、画素相互間、またはサブ画素相互間に違いはない。“サブ画素”という用語は、マルチカラー・ディスプレイ・パネルで使用され、特定の色を出すために1つの画素中で独立にアドレスできる任意の部分を指すのに用いる。例えば青色サブ画素は、1つの画素のうちで青い光を出すためにアドレスすることのできる部分である。フル・カラー・ディスプレイでは、画素は、一般に、三原色のサブ画素、すなわち青、緑、赤のサブ画素を備えている。“ピッチ”という用語は、ディスプレイ・パネル内で2つの画素またはサブ画素を隔てる距離を指すのに用いる。したがってサブ画素のピッチは、2つのサブ画素を隔てる距離を意味する。
【００１６】
この明細書では、広帯域の発光は、可視スペクトルの複数の部分（例えば青と緑）に大きな成分を有する光である。広帯域の発光には、スペクトルの赤、緑、青の部分から光が出て白色光を発生させる状況も含めることができる。白色光は、ユーザーが白色と認める光、またはカラー・フィルタを組み合わせて用いてマルチカラー・ディスプレイまたはフル・カラー・ディスプレイを製造するのに十分な発光スペクトルを有する光である。CIEx、CIEy座標は約0.33、約0.33であることが理想的であるが、実際の座標はこれとは大きく異なっていてもよく、それでも非常に有用である。
【００１７】
ここで図1を参照すると、ディスプレイまたはエリア照明システムに組み込むことのできる従来の広帯域発光OLEDデバイス100の1つの画素に関する断面図が示してある。このOLEDデバイス100は、基板120と、アノード130と、アノード130から離れたカソード180と、第1の発光層145と、第2の発光層150を備えている。第1と第2の発光層は、異なる色の光を出す。白色光を望むのであれば、第1と第2の発光層は、一般に、互いに相補的な色、または互いにほぼ相補的な色を出す。有用な白色光を発生させるには、これら2つの発光層の発光の組み合わせが可視スペクトルの大部分をカバーしている必要がある。例えば第1の発光層が黄色の光を発生させることができ、第2の発光層が青色の光を発生させることができるようにする。この従来の装置は、他の層（例えば正孔注入層（HIL）135、正孔輸送層（HTL）140、電子輸送層（ETL）160）も備えることができる。ETLを追加するとcd/Aで表わされる発光効率が向上するが、ETLは駆動電圧を増大させる。
【００１８】
ここで図2を参照すると、本発明の第1の実施態様による広帯域発光OLEDデバイス200の1つの画素に関する断面図が示してある。このOLEDデバイスは、例えばディスプレイまたはエリア照明システムに組み込むことができる。OLEDデバイス200は、基板220と、アノード230と、アノード230から離れたカソード280と、第1の発光層245と、第2の発光層250と、金属ドープ有機層262を備えている。第2の発光層の厚さは5〜20nmであることが好ましく、OLEDデバイスから望ましい色の光が出るような最適な値を選択することができる。
【００１９】
金属ドープ有機層262は、有機電子輸送材料と、低仕事関数金属（4.0eV未満）を含んでいる。金属ドープ有機層262に適した金属としては、アルカリ金属（例えばリチウム、ナトリウム）、アルカリ土類金属（例えばバリウム、マグネシウム）、ランタニド系列の金属（例えばランタン、ネオジミウム、ルテニウム）、またはこれらの組み合わせがある。金属ドープ有機層262に含まれる低仕事関数金属の濃度は、0.1容積％〜30容積％の範囲である。金属ドープ有機層262に含まれる低仕事関数金属の濃度は、0.2容積％〜10容積％の範囲であることが好ましい。低仕事関数金属は、有機電子輸送材料とのモル比が1：1からの範囲で供給することが好ましい。
【００２０】
金属ドープ有機層で用いるのに適した有機電子輸送材料は、従来技術で知られているように、有機電子輸送層で使用できる材料である。有機電子輸送材料は、例えば一般式E（後出）で定義される金属オキシノイド系材料、フェナントロリン誘導体（例えばバトクプロイン）であることが好ましい。2種類以上の異なる有機電子輸送材料を同時に堆積させることができる。低仕事関数金属は、適切な任意の手段（例えば熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオン・スパッタリング、他の膜形成法）で堆積させることができる。有機電子輸送材料と同時にうまく堆積させるためには、低仕事関数金属を熱蒸着で堆積させることが好ましい。簡単に製造できるようにするため、金属ドープ有機層262に含まれる有機電子輸送材料は、第2の発光層250に含まれるホスト材料と同じにするとよい。
【００２１】
ここで図3を参照すると、本発明の一実施態様で使用できる白色OLEDデバイス300の1つの画素の断面図が示してある。このようなOLEDデバイスは、ディスプレイまたはエリア照明システムに組み込むことができる。OLEDデバイス300は、基板320と、アノード330と、アノード330から離れたカソード380と、正孔注入層335と、正孔輸送層340と、第1の発光層345と、第2の発光層350と、第3の発光層355と、第3の発光層の上に位置する金属ドープ有機層362を備えている。金属ドープ有機層362は、金属ドープ有機層262に関して上に定義したものである。第3の発光層は、白色光を発生させるためにさまざまな色を出す。有用な一実施態様では、各層から出る個々の色は制限されていないが、第1の発光層345は、黄色、オレンジ色、赤色いずれかの光を出し、第2の発光層350は、青色または青緑色の光を出し、第3の発光層355は緑色の光を出す。OLEDデバイスから出る光の色は、第3の発光層355の厚さと組成を変えることによってさらに調整できる。
【００２２】
本発明は、OLEDデバイスのほとんどの構造で利用できる。その中には、単一のアノードとカソードを含む非常に簡単な構造から、より複雑なデバイス（例えば、画素を形成するアノードとカソードの直交アレイからなるパッシブ-マトリックス・ディスプレイや、各画素が例えば薄膜トランジスタ（TFT）を用いて独立に制御されるアクティブ-マトリックス・ディスプレイ）までが含まれる。本発明のOLEDデバイスは、順バイアスで作動することができるため、DCモードで機能することが可能である。交流モードで逆バイアスを印加すると好ましい場合がときにある。一般に、OLEDは逆バイアス下では光を出さないが、アメリカ合衆国特許第5,552,678号に記載されているように、安定性が顕著に増大することがわかっている。
【００２３】
OLEDを表面上に製造する基板（例えば基板320）は、有機または無機の固体にすること、または有機と無機の固体を含むことができる。基板は堅固でも可撓性があってもよく、独立した個別の部材（例えばシートやウエハ）として処理すること、または連続したロールとして処理することができる。基板の典型的な材料としては、ガラス、プラスチック、金属、金属ホイル、セラミック、半導体、金属酸化物、半導体酸化物、半導体窒化物、またはこれらの組み合わせがある。基板は、諸材料の均一な混合物、諸材料の複合体、諸材料の多層体のいずれかにすることが可能である。基板320は、OLEDデバイスの製造で一般に使用される基板であるOLED基板（例えばアクティブ-マトリックス低温ポリシリコン基板、またはアモルファス-シリコンTFT基板）にすることができる。基板320は、どの方向に光を出したいかに応じて透光性か不透明にすることができる。透光性は、基板を通してEL光を見る場合に望ましい。その場合には透明なガラスまたはプラスチックが一般に使用される。上部電極を通してEL光を見る用途では、底部支持体の透光特性は重要ではないため、底部支持体は、透光性、光吸収性、光反射性のいずれでもよい。本発明で用いる基板としては、ガラス、プラスチック、半導体材料、セラミック、回路板材料や、OLEDデバイス（パッシブ-マトリックス・デバイスでもアクティブ-マトリックス・デバイスでもよい）を形成するのに一般に使用される他のあらゆる材料などがある。
【００２４】
第1の電極は基板上に形成され、アノードにされるのが最も一般的である（例えばアノード330）。しかし本発明のOLEDデバイスがこの構成に限定されることはなく、代わりに第1の電極をカソードにすることもできる。ここでの説明の都合上、基板に隣接する電極はアノードであると考える。EL光を基板を通して見る場合には、アノードは、興味の対象となる光に対して透明であるか、実質的に透明である必要がある。本発明で有用な透明なアノード用の一般的な材料は、インジウム-スズ酸化物とスズ酸化物であるが、他の金属酸化物（例えばアルミニウムをドープした酸化亜鉛、インジウムをドープした酸化亜鉛、マグネシウム-インジウム酸化物、ニッケル-タングステン酸化物）も可能である。これら酸化物に加え、金属窒化物（例えば窒化ガリウム）、金属セレン化物（例えばセレン化亜鉛）、金属硫化物（例えば硫化亜鉛）をアノード材料として用いることができる。EL光を上部電極を通して見るような用途では、アノード材料の透過特性は重要でなく、あらゆる導電性材料（透明なもの、不透明なもの、反射性のもの）を使用することができる。この用途での具体的な導電性材料としては、銀、金、イリジウム、モリブデン、パラジウム、白金などがある。好ましいアノード材料は、透過性であろうとなかろうと、仕事関数が4.1eV以上である。必要な場合には、アノード表面の仕事関数を化学的処理またはプラズマ処理によって変化させることができる。望ましいアノード材料は、適切な任意の手段（例えば蒸着、スパッタリング、化学蒸着、電気化学的手段）で堆積させることができる。アノード材料は、よく知られているフォトリソグラフィ法を利用してパターニングすることができる。
【００２５】
アノードを通して光が出る場合には、カソード材料をほぼ任意の導電性材料にすることができる。望ましい材料は優れた膜形成特性を有するため、下にある有機層との接触がよくなり、低電圧で電子の注入が促進され、優れた安定性を得ることができる。有用なカソード材料は、仕事関数が低い（3.0eV未満）金属または合金を含んでいることがしばしばある。好ましい1つのカソード材料は、アメリカ合衆国特許第4,885,221号に記載されているように、銀が1〜20％の割合で含まれたMg：Ag合金からなる。Li：Al合金も有用なカソード材料である。適切なカソード材料の別のクラスとしては、仕事関数が低い金属または金属塩からなる薄い層の上に導電性金属からなるより厚い層を被せた二層がある。このような1つのカソードは、アメリカ合衆国特許第5,677,572号に記載されているように、LiFからなる薄い層と、その上に載るより厚いAl層からなる。他の有用なカソード材料としては、アメリカ合衆国特許第5,059,861号、第5,059,862号、第6,140,763号に記載されているものがある。
【００２６】
カソードを通して発光を見る場合、カソードは、透明であるか、ほぼ透明である必要がある。このような用途のためには、金属が薄いか、透明な導電性酸化物（例えば上記の材料）を使用する必要がある。光学的に透明なカソードは、アメリカ合衆国特許第5,776,623号と第6,548,956号に、より詳細に記載されている。カソード材料は、蒸着、スパッタリング、化学蒸着によって堆積させることができる。必要な場合には、よく知られた多数の方法でパターニングすることができる。方法としては、例えば、スルー・マスク蒸着、アメリカ合衆国特許第5,276,380号とヨーロッパ特許第0,732,868号に記載されている一体化シャドウ・マスキング、レーザー除去、選択的化学蒸着などがある。
【００２７】
本発明の別の一実施態様では、OLEDデバイスがマイクロキャビティ構造を有する。この場合、一方の金属電極は、実質的に不透明かつ反射性であり、他方の金属電極は、反射性かつ半透明である。反射性電極は、Au、Ag、Mg、Ca、またはこれらの合金の中から選択することが好ましい。2つの反射性金属電極が存在しているため、デバイスはマイクロキャビティ構造を有する。この構造では、共鳴条件において光の強い干渉が起こる。共鳴波長近傍の発光は増幅され、共鳴波長から離れた発光は抑制される。光行路長は、有機層の厚さを選択することによって、または透明な光学的スペーサを電極間に配置することによってチューニングすることができる。例えば本発明のOLEDデバイスは、反射性アノードと有機EL媒体の間に配置されたITOスペーサ層を備えており、有機EL媒体の上には半透明なカソードが載った状態にすることができる。
【００２８】
必ずしも必要なわけではないが、有機発光ディスプレイでは正孔注入層をアノードの上に形成すると有用であることがしばしばある。正孔注入材料は、あとに続く有機層の膜形成特性を改善し、正孔を正孔輸送層に容易に注入するのに役立つ。正孔注入層で用いるのに適した材料としては、アメリカ合衆国特許第4,720,432号に記載されているポルフィリン化合物、アメリカ合衆国特許第6,208,075号に記載されているプラズマ堆積させたフルオロカーボン・ポリマー、無機酸化物（例えばバナジウム酸化物（VOx）、モリブデン酸化物（MoOx）、ニッケル酸化物（NiOx））などがある。有機ELデバイスで有用であることが報告されている別の正孔注入材料は、ヨーロッパ特許公開第0,891,121 A1号および第1,029,909 A1号に記載されている。
【００２９】
必ずしも必要なわけではないが、正孔輸送層をアノードまたは正孔注入層の上に形成して配置すると有用であることがしばしばある。望ましい正孔輸送材料は、適切な任意の手段（例えば蒸着、スパッタリング、化学蒸着、電気化学的手段、熱転写、ドナー材料からのレーザー熱転写）で堆積させることができる。有用な正孔輸送材料としては、芳香族第三級アミンなどがある。芳香族第三級アミンは、炭素原子（そのうちの少なくとも1つは芳香族環のメンバーである）だけに結合する少なくとも1つの3価窒素原子を含んでいる化合物であると理解されている。芳香族第三級アミンの1つの形態は、アリールアミン（例えばモノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリールアミン、ポリマー・アリールアミン）である。具体的なモノマー・トリアリールアミンは、Klupfelらによってアメリカ合衆国特許第3,180,730号に示されている。1個以上のビニル基で置換された他の適切なトリアリールアミン、および／または少なくとも1つの活性な水素含有基を含む他の適切なトリアリールアミンは、Brantleyらによってアメリカ合衆国特許第3,567,450号と第3,658,520号に開示されている。
【００３０】
芳香族第三級アミンのより好ましいクラスは、アメリカ合衆国特許第4,720,432号と第5,061,569号に記載されているように、少なくとも2つの芳香族第三級アミン部分を含むものである。このような化合物としては、構造式（A）：
【化１】
2007533157.tif 000003
で表わされるものがある。ただし、
Q1とQ2は、独立に、芳香族第三級アミン部分の中から選択され、
Gは、炭素-炭素結合の結合基（例えば、アリーレン基、シクロアルキレン基、アルキレン基など）である。
【００３１】
一実施態様では、Q1とQ2の少なくとも一方は、多環縮合環構造（例えばナフタレン）を含んでいる。Gがアリール基である場合には、Q1とQ2の少なくとも一方は、フェニレン部分、ビフェニレン部分、ナフタレン部分のいずれかであることが好ましい。
【００３２】
構造式（A）に合致するとともに2つのトリアリールアミンを含むトリアリールアミンの有用な1つのクラスは、構造式（B）：
【化２】
2007533157.tif 000004
で表わされる。ただし、
R1とR2は、それぞれ独立に、水素原子、アリール基、アルキル基のいずれかを表わすか、R1とR2は、合わさって、シクロアルキル基を完成させる原子を表わし；
R3とR4は、それぞれ独立にアリール基を表わし、そのアリール基は、構造式（C）：
【化３】
2007533157.tif 000005
に示したように、ジアリール置換されたアミノ基によって置換されている。ただし、
R5とR6は、独立に、アリール基の中から選択される。一実施態様では、R5とR6のうちの少なくとも一方は、多環縮合環構造（例えばナフタレン）を含んでいる。
【００３３】
芳香族第三級アミンの別のクラスは、テトラアリールジアミンである。望ましいテトラアリールジアミンとして、構造式（C）に示したように、アリーレン基を通じて結合した2つのジアリールアミノ基が挙げられる。有用なテトラアリールジアミンとしては、一般式（D）：
【化４】
2007533157.tif 000006
で表わされるものがある。ただし、
それぞれのAreは、独立に、アリーレン基（例えばフェニレン基またはアントラセン基）の中から選択され；
nは1〜4の整数であり；
Ar、R7、R8、R9は、独立に、アリール基の中から選択される。
【００３４】
典型的な一実施態様では、Ar、R7、R8、R9のうちの少なくとも1つは多環縮合構造（例えばナフタレン）である。
【００３５】
上記の構造式(A)、(B)、(C)、(D)のさまざまなアルキル部分、アルキレン部分、アリール部分、アリーレン部分は、それぞれ、置換されていてもよい。典型的な置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ハロゲン（例えばフッ化物、塩化物、臭化物）などがある。さまざまなアルキル部分とアルキレン部分は、一般に、1〜約6個の炭素原子を含んでいる。シクロアルキル部分は、3〜約10個の炭素原子を含むことができるが、一般には5個、または6個、または7個の炭素原子を含んでいる（例えばシクロペンチル環構造、シクロヘキシル環構造、シクロヘプチル環構造）。アリール部分とアリーレン部分は、通常は、フェニル部分とフェニレン部分である。
【００３６】
OLEDデバイスの正孔輸送層は、単一の芳香族第三級アミン化合物で形成すること、または芳香族第三級アミン化合物の混合物で形成することができる。特に、トリアリールアミン（例えば構造式(B)を満たすトリアリールアミン）をテトラアリールジアミン（例えば構造式(D)に示したもの）と組み合わせて使用することができる。トリアリールアミンをテトラアリールジアミンと組み合わせて使用する場合には、後者は、トリアリールアミンと電子注入・輸送層の間に位置する層として配置されることがしばしばある。有用な芳香族第三級アミンの具体例としては、以下のものがある。
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；
N,N,N',N'-テトラフェニル-4,4"'-ジアミノ-1,1':4',1":4",1"'-クアテルフェニル；
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；
1,4-ビス[2-[4-[N,N-ジ(p-トリル)アミノ]フェニル]ビニル]ベンゼン（BDTAPVB）；
N,N,N',N'-テトラ-p-トリル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N,N,N',N'-テトラフェニル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N,N,N',N'-テトラ-1-ナフチル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N,N,N',N'-テトラ-2-ナフチル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N-フェニルカルバゾール；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（NPB）；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ビフェニル（TNB）；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]p-テルフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(3-アセナフテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
1,5-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ナフタレン；
4,4'-ビス[N-(9-アントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(1-アントリル)-N-フェニルアミノ]-p-テルフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-フェナントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(8-フルオランテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ピレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ナフタセニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ペリレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(1-コロネニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
2,6-ビス(ジ-p-トリルアミノ)ナフタレン；
2,6-ビス[ジ-(1-ナフチル)アミノ]ナフタレン；
2,6-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ナフタレン；
N,N,N',N'-テトラ(2-ナフチル)-4,4"-ジアミノ-p-テルフェニル；
4,4'-ビス｛N-フェニル-N-[4-(1-ナフチル)-フェニル]アミノ｝ビフェニル；
2,6-ビス[N,N-ジ(2-ナフチル)アミン]フルオレン；
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（MTDATA）；
4,4'-ビス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（TPD）。
【００３７】
有用な正孔輸送材料の別のクラスとして、ヨーロッパ特許第1,009,041号に記載されている多環式芳香族化合物がある。ヨーロッパ特許公開第0,891,121 A1号および第1,029,909 A1号に記載されているいくつかの正孔注入材料も、有用な正孔輸送材料になりうる。さらに、ポリマー正孔輸送材料を使用することができる。それは、例えば、ポリ(N-ビニルカルバゾール)（PVK）、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、コポリマー（例えばポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)／ポリ(4-スチレンスルホネート)（PEDOT/PSSとも呼ばれる））などである。
【００３８】
アメリカ合衆国特許第4,769,292号と第5,935,721号により詳しく説明されているように、有機EL素子の各発光層（LEL）は発光材料、蛍光材料、リン光材料のいずれかを含んでおり、この領域で電子-正孔対の再結合が起こる結果としてエレクトロルミネッセンスが生じる。発光層は単一の材料で構成できるが、より一般的には、1つまたは複数のゲスト化合物をドープしたホスト材料からなる。光は主として発光材料から発生し、任意の色が可能である。このゲスト発光材料は発光ドーパントと呼ばれることがしばしばある。発光層内のホスト材料は、以下に示す電子輸送材料、または上記の正孔輸送材料、または正孔-電子再結合をサポートする別の単一の材料または組み合わせた材料にすることができる。発光材料は、通常は、強い蛍光染料とリン光化合物（例えばWO 98/55561、WO 00/18851、WO 00/57676、WO 00/70655に記載されている遷移金属錯体）の中から選択される。発光材料は、一般に、0.01〜10質量％の割合でホスト材料に組み込まれる。
【００３９】
ホスト材料および発光材料としては、小さな非ポリマー分子またはポリマー材料が可能である（例えばポリフルオレン、ポリビニルアリーレン（例えばポリ(p-フェニレンビニレン)、PPV））。ポリマーの場合、小分子発光材料は、ホスト・ポリマーの中に分子として分散させること、または発光材料を微量成分とコポリマー化してホスト・ポリマーに添加することができる。
【００４０】
発光材料を選択する際の重要な1つの関係は、分子の最高被占軌道と最低空軌道のエネルギー差として定義されるバンドギャップ電位の比較である。ホスト材料から発光材料にエネルギーが効率的に移動するための必要条件は、ドーパントのバンドギャップがホスト材料のバンドギャップよりも小さいことである。リン光発光体（三重項励起状態から発光する材料、すなわちいわゆる“三重項発光体”が含まれる）では、ホスト材料から発光材料にエネルギーが移動できるためには、ホストの三重項エネルギー・レベルが十分に高いことも重要である。
【００４１】
有用であることが知られているホスト材料および発光材料としては、アメリカ合衆国特許第4,768,292号、第5,141,671号、第5,150,006号、第5,151,629号、第5,405,709号、第5,484,922号、第5,593,788号、第5,645,948号、第5,683,823号、第5,755,999号、第5,928,802号、第5,935,720号、第5,935,721号、第6,020,078号、第6,534,199号に開示されているものなどがある。
【００４２】
8-ヒドロキシキノリンの金属錯体と、それと同様の誘導体（金属キレート化オキシノイド系化合物としても知られる）（一般式E）は、エレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト材料または発光材料の1つのクラスを形成し、波長が500nmよりも長い光（例えば緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。このような材料は、金属オキシノイド系材料と呼ばれることもある。
【００４３】
【化５】
2007533157.tif 000007
ただし、Mは金属を表わし；
nは1〜4の整数であり；
Zは、各々独立に、縮合した少なくとも2つの芳香族環を有する核を完成させる原子を表わす。
【００４４】
以上の説明から、金属は、一価、二価、三価の金属が可能であることが明らかである。金属としては、例えばアルカリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウムなど）、アルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウムなど）、土類金属（ホウ素、アルミニウムなど）が可能である。一般に、キレート化金属として有用であることが知られている任意の一価、二価、三価の金属を使用することができる。
【００４５】
Zは、縮合した少なくとも2つの芳香族環を持っていてそのうちの少なくとも一方はアゾール環またはアジン環である複素環の核を完成させる。必要な場合には、必要なその2つの環に追加の環（例えば脂肪族環と芳香族環の両方）を縮合させることができる。機能の向上なしに分子が大きくなることを避けるため、環の原子数は、通常は18個以下に維持する。
【００４６】
有用なキレート化オキシノイド系化合物の具体例としては、以下のものがある。
CO-1：アルミニウムトリスオキシン［別名、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)］
CO-2：マグネシウムビスオキシン［別名、ビス(8-キノリノラト)マグネシウム(II)］
CO-3：ビス[ベンゾ｛f｝-8-キノリノラト]亜鉛(II)
CO-4：ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)-μ-オキソ-ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)
CO-5：インジウムトリスオキシン［別名、トリス(8-キノリノラト)インジウム］
CO-6：アルミニウムトリス(5-メチルオキシン)［別名、トリス(5-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)］
CO-7：リチウムオキシン［別名、(8-キノリノラト)リチウム(I)］
CO-8：ガリウムオキシン［別名、トリス(8-キノリノラト)ガリウム(III)］
CO-9：ジルコニウムオキシン［別名、テトラ(8-キノリノラト)ジルコニウム(IV)］
【００４７】
アントラセンの誘導体は、発光層で用いる別の有用なクラスのホスト材料または発光材料である。例えば9,10-ジ-(2-ナフチル)アントラセンの誘導体（一般式F）は、エレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト材料の1つのクラスを形成し、波長が400nmよりも長い光（例えば青、緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。
【００４８】
【化６】
2007533157.tif 000008
ただし、
R1、R2、R3、R4、R5、R6は、各環上にある、以下に示すグループの中から選択した1個以上の置換基を表わす。
グループ1：水素、または1〜24個の炭素原子を有するアルキル；
グループ2：5〜20個の炭素原子を有するアリールまたは置換されたアリール；
グループ3：アントラセニル、ピレニル、ペリレニルいずれかの芳香族縮合環を完成させるのに必要な4〜24個の炭素原子；
グループ4：フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、または他の複素環系の複素芳香族縮合環を完成させるのに必要な、5〜24個の炭素原子を有するヘテロアリールまたは置換されたヘテロアリール；
グループ5：1〜24個の炭素原子を有するアルコキシアミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ；
グループ6：フッ素、塩素、臭素、シアノ。
【００４９】
一般式（I）のモノアントラセン誘導体もエレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト材料であり、波長が400nmよりも長い光（例えば青、緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。一般式（I）のアントラセン誘導体は、2003年10月24日にLelia Cosimbescuらによって「アントラセン誘導体ホストを含むエレクトロルミネッセンス・デバイス」という名称で出願されて譲受人に譲渡されたアメリカ合衆国特許出願シリアル番号第10/693,121号に記載されている（その開示内容は、参考としてこの明細書に組み込まれているものとする）。
【００５０】
【化７】
2007533157.tif 000009
ただし、R1〜R10は以下のようになっている。
R1〜R8はHである。
R9は、脂肪族炭素環のメンバーを有する縮合環を含まないナフチル基である。ただしR9とR10は同じではなく、アミンとイオウ化合物を含んでいない。R9は、1つ以上の縮合環をさらに備えていて芳香族縮合環系（例えばフェナントリル、ピレニル、フルオランテン、ペリレン）を形成している置換されたナフチル基であるか、1個以上の置換基（例えばフッ素、シアノ基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリール基、複素環式オキシ基、カルボキシ基、トリメチルシリル基）で置換されたナフチル基であるか、縮合した2つの環からなる置換されていないナフチル基であることが好ましい。R9は、パラ位が置換された2-ナフチルまたは1-ナフチルか、パラ位が置換されていない2-ナフチルまたは1-ナフチルであることが好ましい。
R10は、脂肪族炭素環のメンバーを有する縮合環を含まないビフェニル基である。R10は、置換されていて芳香族縮合環（例えばナフチル、フェナントリル、ペリレン）を形成しているビフェニル基か、1個以上の置換基（例えばフッ素、シアノ基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリール基、複素環式オキシ基、カルボキシ基、トリメチルシリル基）で置換されたビフェニル基か、置換されていないビフェニル基であることが好ましい。R10は、置換されていない4-ビフェニルまたは3-ビフェニルか、縮合環を含まない他のフェニル環で置換されていて三フェニル環系を形成している4-ビフェニルまたは3-ビフェニルか、2-ビフェニルであることが好ましい。特に有用なのは、9-(2-ナフチル)-10-(4-ビフェニル)アントラセンである。
【００５１】
アントラセン誘導体の別の有用なクラスは、一般式（II）：
A1-L-A2    （II）
で表わされる。ただし、
A1とA2は、それぞれ、置換された、または置換されていないモノフェニルアントリル基、置換された、または置換されていないジフェニルアントリル基のいずれかであり、互いに同じでも異なっていてもよく；
Lは、単結合または二価の結合基を表わす。
【００５２】
アントラセン誘導体の別の有用なクラスは、一般式（III）：
A3-An-A4    （III）
で表わされる。ただし、
Anは、置換された、または置換されていない二価のアントラセン残基であり；
A3とA4は、それぞれ、置換された、または置換されていない一価の芳香族縮合環基、置換された、または置換されていない炭素原子が6個以上の非縮合環アリール基のいずれかであり、互いに同じでも異なっていてもよい。
【００５３】
発光層で使用する有用なアントラセン材料の特別な具体例として以下のものがある。
【００５４】
【化８】
2007533157.tif 000010
【００５５】
【化９】
2007533157.tif 000011
【００５６】
ベンズアゾール誘導体（一般式G）は、エレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト材料の別のクラスを形成し、波長が400nmよりも長い光（例えば青、緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。
【００５７】
【化１０】
2007533157.tif 000012
ただし、nは3〜8の整数であり；
Zは、O、NR、Sのいずれかであり；
R'は、水素；1〜24個の炭素原子を有するアルキル（例えばプロピル、t-ブチル、ヘプチルなど）；5〜20個の炭素原子を有するアリールまたはヘテロ原子で置換されたアリール（例えばフェニル、ナフチル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、ならびに他の複素環式系）；ハロ（例えばクロロ、フルオロ）；芳香族縮合環を完成させるのに必要な原子のいずれかであり；
Lは、アルキル、アリール、置換されたアルキル、置換されたアリールのいずれかを含んでいる結合単位であり、複数のベンズアゾールを互いに共役または非共役に結合させる。有用なベンズアゾールの一例は、2,2',2"-(1,3,5-フェニレン)トリス[1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール]である。
【００５８】
望ましい蛍光ドーパントとしては、ペリレンまたはペリレンの誘導体や、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ルブレン、クマリン、ローダミン、キナクリドンの誘導体や、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、ビス(アジニル)メタンホウ素錯体化合物、カルボスチリル化合物などがある。ジスチリルベンゼン誘導体の中では、ジアリールアミノ基で置換されたもの（非公式にはジスチリルアミンとして知られる）が特に有用である。有用なドーパントの代表例としては、以下のものがある。
【００５９】
【化１１】
2007533157.tif 000013
【００６０】
【化１２】
2007533157.tif 000014
【００６１】
【化１３】
2007533157.tif 000015
【００６２】
【化１４】
2007533157.tif 000016
【００６３】
リン光発光体に適したホスト材料（三重項励起状態から発光する材料、すなわちいわゆる“三重項発光体”が含まれる）は、三重項励起のエネルギーがホスト材料からリン光材料に効率的に移動できるように選択する必要がある。このエネルギー移動が起こるためには、リン光材料の励起状態のエネルギーが、最低三重項状態とホストの基底状態のエネルギー差よりも小さいというのが極めて望ましい条件である。しかしホスト材料のバンドギャップは、OLEDの駆動電圧の許容できない上昇を引き起こすほど大きくなるように選択してはならない。適切なホスト材料は、WO 00/70655 A2、WO 01/39234 A2、WO 01/93642 A1、WO 02/074015 A2、WO 02/15645 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0117662に記載されている。適切なホスト材料としては、ある種のアリールアミン、トリアゾール、インドール、カルバゾール化合物などがある。望ましいホスト材料の具体例は、4,4'-N,N'-ジカルバゾール-ビフェニル（CBP）、2,2'-ジメチル-4,4'-N,N'-ジカルバゾール-ビフェニル、m-(N,N'-ジカルバゾール)ベンゼン、ポリ(N-ビニルカルバゾール)と、これらの誘導体である。
【００６４】
望ましいホスト材料は、連続膜を形成することができる。発光層は、デバイスの膜の形状、電気的特性、発光効率、寿命の改善を目的として、2種類以上のホスト材料を含むことができる。発光層は、優れた正孔輸送特性を有する第1のホスト材料と、優れた電子輸送特性を有する第2のホスト材料を含むことができる。
【００６５】
本発明の発光層で使用できる有用なリン光材料の具体例が記載されているのは、WO 00/57676、WO 00/70655、WO 01/41512 A1、WO 02/15645 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0017361 A1、WO 01/93642 A1、WO 01/39234 A2、アメリカ合衆国特許第6,458,475 B1号、WO 02/071813 A1、アメリカ合衆国特許第6,573,651 B2号、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0197511 A1、WO 02/074015 A2、アメリカ合衆国特許第6,451,455 B1号、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0072964 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0068528 A1、アメリカ合衆国特許第6,413,656 B1号、アメリカ合衆国特許第6,515,298 B2号、アメリカ合衆国特許第6,451,415 B1号、アメリカ合衆国特許第6,097,147号、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0124381 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0059646 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0054198 A1、ヨーロッパ特許第1,239,526 A2号、ヨーロッパ特許第1,238,981 A2号、ヨーロッパ特許第1,244,155 A2号、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0100906 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0068526 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0068535 A1、日本国特開2003-073387A、日本国特開2003-073388A、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0141809 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0040627 A1、日本国特開2003-059667A、日本国特開2003-073665A、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0121638 A1などである。
【００６６】
IrL3タイプとIrL2L'タイプのシクロメタル化されたIr(III)錯体（例えば緑色の光を出すfac-トリス(2-フェニルピリジナト-N,C2')イリジウム(III)、ビス(2-フェニルピリジナト-N,C2')イリジウム(III)(アセチルアセトネート)）の発光波長は、シクロメタル化リガンドL上の適切な位置における電子供与基または電子求引基の置換によってシフトさせること、またはシクロメタル化リガンドLのためにいろいろな複素環を選択することによってシフトさせることができる。発光波長は、補助リガンドL'を選択することによってシフトさせることもできる。赤色発光体の具体例は、ビス(2-(2'-ベンゾチエニル)ピリジナト-N,C3')イリジウム(III)(アセチルアセトネート)と、トリス(1-フェニルイソキノリナト-N,C)イリジウム(III)である。青色発光体の具体例は、ビス(2-(4,6-ジフルオロフェニル)-ピリジナト-N,C2')イリジウム(III)(ピコリネート)である。
【００６７】
リン光材料としてビス(2-(2'-ベンゾ[4,5-a]チエニル)ピリジナト-N,C3)イリジウム(アセチルアセトネート)[Btp2Ir(acac)]を用いた赤い電気リン光が報告されている（Adachi, C.、Lamansky, S.、Baldo, M.A.、Kwong, R.C.、Thompson, M.E.、Forrest, S.R.、App. Phys. Lett.、第78巻、1622〜1624ページ、2001年）。
【００６８】
有用なリン光材料のさらに別の具体例として、3価ランタニド（例えばTb3+、Eu3+）の配位錯体がある（J. Kido他、Appl. Phys. Lett.、第65巻、2124ページ、1994年）。
【００６９】
リン光材料を用いたOLEDデバイスは、適切なホストに加え、少なくとも1つのエキシトンまたは正孔阻止層を必要とすることがしばしばある。それは、エキシトンまたは電子-正孔再結合中心を、ホストとリン光材料を含む発光層に限定しやすくするためである。一実施態様では、このような阻止層がリン光発光層とカソードの間に配置され、リン光発光層と接触することになろう。この場合、阻止層のイオン化電位は、ホストから電子輸送層（または金属をドープした有機層）の中へ正孔が移動するためのエネルギー障壁が存在しているような値になっている一方で、電子の親和性は、電子が電子輸送層（または金属をドープした有機層）からホストとリン光材料を含む発光層の中へより容易に移動できるようなものになっている必要がある。さらに、絶対に必要というわけではないが、阻止材料の三重項エネルギーは、リン光材料の三重項エネルギーよりも大きいことが望ましい。適切な正孔阻止材料は、WO 00/70655 A2とWO 01/93642 A1に記載されている。有用な材料を2つ挙げると、バトクプロイン（BCP）とビス(2-メチル-8-キノリノラト)(4-フェニルフェノラト)アルミニウム(III)（BAlQ）である。アメリカ合衆国特許出願公開2003/0068528 A1に記載されているように、BAlQ以外の金属錯体も正孔とエキシトンを阻止することが知られている。アメリカ合衆国特許出願公開2003/0175553 A1には、電子／エキシトン阻止層の中にfac-トリス(1-フェニルピラゾラト-N,C2)イリジウム(III)（Irppz）を用いることが記載されている。
【００７０】
本発明の発光層が青色の光を出す場合の好ましいホストは、一般式（D）、（I）、（II）、（III）で表わされるホストである。青色発光層に含まれる特に有用な青色発光ドーパントとしては、ペリレンとその誘導体、ジスチリルベンゼンの誘導体、ジスチリルビフェニルの誘導体、以下の構造を有する化合物：
【化１５】
2007533157.tif 000017
（ただし、
AとA'は、独立に、少なくとも1個の窒素を含む6員の芳香族環系に対応するアジン環系を表わし；
(Xa)nと(Xb)mは、独立に選択した1個以上の置換基を表わし、非環式置換基を含んでいるか、合わさってAまたはA’と縮合した環を形成し； 
mとnは、独立に0〜4であり；
ZaとZbは、独立に選択した置換基であり；
1、2、3、4、1’、2’、3’、4’は、炭素原子または窒素原子として独立に選択され；
Xa、Xb、Za、Zb、1、2、3、4、1’、2’、3’、4’は、青色の光を出すように選択される）などがある。
【００７１】
上記のクラスに属するドーパントの具体例を以下にいくつか示す。
【００７２】
【化１６】
2007533157.tif 000018
【００７３】
【化１７】
2007533157.tif 000019
【００７４】
本発明で特に有用な青色ドーパントの別のクラスとしては、ジスチリルアレーン（例えばジスチリルベンゼンやジスチリルビフェニル）の誘導体があり、例えばアメリカ合衆国特許第5,121,029号に記載されている化合物が挙げられる。青色の光を出すジスチリルアレーンの誘導体のうちで特に有用なのは、ジアリールアミノ基で置換されたもの（ジスチリルアミンとしても知られる）である。具体例として、以下に示す一般式（N1）のビス[2-[4-[N,N-ジアリールアミノ]フェニル]ビニル]アリーレン：
【化１８】
2007533157.tif 000020
と、以下に示す一般式（N2）のビス[2-[4-[N,N-ジアリールアミノ]フェニル]ビニル]ビフェニル：
【化１９】
2007533157.tif 000021
がある。
【００７５】
一般式（N1）と（N2）において、X1〜X6は同じでも異なっていてもよく、個別に1個以上の置換基（例えばアルキル、アリール、縮合したアリール、ハロ、シアノ）を表わす。一般式（N1）では、Arは、炭素原子を6〜20個有する二価のアリール基であり、フェニル、ナフチル、アントラセニルの中から選択することが好ましい。好ましい一実施態様では、X1〜X4は、個別にアルキル基を表わし、それぞれが1〜約10個の炭素原子を有する。このクラスの特に好ましい青色ドーパントは、1,4-ビス[2-[4-[N,N-ジ(p-トリル)アミノ]フェニル]ビニル]ベンゼン（BDTAPVB、一般式（L47））である。
【００７６】
【化２０】
2007533157.tif 000022
【００７７】
ペリレン・クラスの特に有用な青色ドーパントとしては、ペリレン（L1）とテトラ-t-ブチルペリレン（TBP、L2）が挙げられる。
【００７８】
【化２１】
2007533157.tif 000023
【００７９】
青色発光層には、ホストと発光ドーパントに加え、アリールアミン材料（例えば正孔輸送層で使用できるもの）が含まれていると好ましい可能性がある。アリールアミン（例えばNPB）は、青色層に0.5質量％〜40質量％の範囲で組み込むことができる。アリールアミンは、2質量％〜15質量％の範囲で組み込むことが好ましい。
【００８０】
本発明では、いくつかの黄色発光材料、オレンジ色発光材料、赤色発光材料が、特に有用である可能性がある。黄色発光ドーパントとしては、以下の構造を持つ化合物：
【化２２】
2007533157.tif 000024
（ただし、
A1〜A6は、それぞれの環上の1個以上の置換基を表わし。それぞれの置換基は、個別に以下のカテゴリーの中から選択される。
カテゴリー1：水素、または炭素原子が1〜24個のアルキル；
カテゴリー2：炭素原子が5〜20個のアリールまたは置換されたアリール；
カテゴリー3：縮合芳香族環または環系を完成させるための、炭素原子が4〜24個の炭化水素；
カテゴリー4：炭素原子が5〜24個のヘテロアリールまたは置換されたヘテロアリールで、その中にはチアゾリル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、または他の複素環系が含まれ、単結合を通じて結合するか、縮合複素芳香族環系を完成させるもの；
カテゴリー5：炭素原子が1〜24個のアルコキシルアミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ；
カテゴリー6：フルオロ、クロロ、ブロモ、シアノ）が挙げられる。
【００８１】
特に有用な黄色ドーパントとしては、5,6,11,12-テトラフェニルナフタセン（ルブレン）、6,11-ジフェニル-5,12-ビス(4-(6-メチル-ベンゾチアゾル-2-イル)フェニル)ナフタセン（DBzR）、5,6,11,12-テトラ(2-ナフチル)ナフタセン（NR）がある。これらの化学式を以下に示す。
【００８２】
【化２３】
2007533157.tif 000025
【００８３】
【化２４】
2007533157.tif 000026
【００８４】
黄色ドーパントは、個々の黄色ドーパントの混合物でもよい。
【００８５】
黄色〜赤色の光を出すドーパントとしては、以下の構造式（Q1）で表わされるジインデノペリレン化合物：
【化２５】
2007533157.tif 000027
（ただしX1〜X16は、独立に、水素、または黄色〜赤色の光を出す置換基である）が挙げられる。好ましい置換基としては、炭素原子が1〜24個のアルキル基；炭素原子が5〜20個のアリール基または置換されたアリール基；1つ以上の縮合芳香族環または環系を完成させるための、炭素原子が4〜24個の炭化水素；ハロゲンが挙げられる。
【００８６】
このクラスの有用なドーパントの代表例としては、以下のものがある。
【００８７】
【化２６】
2007533157.tif 000028
【００８８】
【化２７】
2007533157.tif 000029
【００８９】
【化２８】
2007533157.tif 000030
【００９０】
【化２９】
2007533157.tif 000031
【００９１】
赤い光を出す特に好ましいジインデノペリレン・ドーパントは、ジベンゾ｛[f,f']-4,4',7,7'-テトラフェニル｝ジインデノ-[1,2,3-cd:1',2',3'-lm]ペリレン（上記のTPDBP）である。
【００９２】
本発明で有用な他の赤色ドーパントは、一般式（S1）で表わされるDCMクラスの染料：
【化３０】
2007533157.tif 000032
（ただし、
Y1〜Y5は、ヒドロ、アルキル、置換されたアルキル、アリール、置換されたアリールの中から独立に選択した1個以上の基を表わし；
Y1〜Y5は、互いに独立に非環式基を含むか、対になって1つ以上の縮合環を形成するが、Y3とY5が合わさって縮合環を形成することはない）である。
【００９３】
赤い光を出す有用かつ便利な一実施態様では、Y1〜Y5は、独立に、ヒドロ、アルキル、アリールの中から選択される。DCMクラスの特に有用なドーパントの構造を以下に示す。
【００９４】
【化３１】
2007533157.tif 000033
【００９５】
【化３２】
2007533157.tif 000034
【００９６】
好ましいDCMドーパントはDCJTBである。赤色ドーパントは、個々の赤色ドーパントの混合物でもよい。さらに、黄色発光層、オレンジ色発光層、赤色発光層のいずれかは、赤色発光ドーパントと黄色発光ドーパントの混合物を含むことができる。テトラセン誘導体（例えばルブレン）は、黄色発光層または赤色発光層のための優れたホスト材料として機能することができる。テトラセン誘導体は、他のホスト（アントラセン誘導体（例えばTBADN）、金属オキシノイド系誘導体（例えばAlq）、アリールアミン誘導体（例えばNPB））と組み合わせることが特に好ましい。
【００９７】
緑色発光層（例えば第3の発光層355）は、例えば一般式（E）の単一の材料で構成できるが、少なくとも1種類のホストと少なくとも1種類のドーパントを含むこともできる。一般に選択されるホスト材料としては、すでに説明したように、アントラセン誘導体（例えば一般式（D）、（I）、（II）、（III）で表わされるもの）と、一般式（E）に示したような金属がある。一般に選択される緑色発光ドーパント材料としてはキナクリドン誘導体があり、その具体例を以下に示す。
【００９８】
【化３３】
2007533157.tif 000035
【００９９】
一般に選択される他の緑色発光ドーパント材料としてはクマリン誘導体があり、その一例を以下に示す。
【０１００】
【化３４】
2007533157.tif 000036
【０１０１】
発光層は、さまざまな安定化材料を含むことができる。そのような材料は、ホスト材料とともに組み込まれるが、量はより少なく、バンドギャップは、第1のホストのバンドギャップと発光ドーパント材料のバンドギャップの中間である。安定化材料の具体例をいくつか挙げると、ペリレン（例えばジベンゾペリレン）やジアリールテトラセン（例えば以下に示すtBuDPN）などがある。
【０１０２】
【化３５】
2007533157.tif 000037
【０１０３】
場合によっては、低仕事関数金属をドープしていない電子輸送層を、金属ドープ有機層に隣接させることができる。すなわち電子輸送層は、発光層と金属ドープ層の間と、金属ドープ層とカソードの間の一方または両方に設けることができる。電子輸送層で用いるのに適した電子輸送材料としては、一般式（F）で定義したような金属オキシノイド系化合物、アントラセン誘導体、フェナントロリン誘導体などがある。有用な他の電子輸送材料としては、アメリカ合衆国特許第4,356,429号に開示されているさまざまなブタジエン誘導体や、アメリカ合衆国特許第4,539,507号に記載されているさまざまな複素環式蛍光増白剤などがある。構造式（G）を満たすベンズアゾールも有用な電子輸送材料である。
【０１０４】
まとめてBAlqと表記される関連材料も、電子輸送材料として使用できる。Bryanらは、アメリカ合衆国特許第5,141,671号において、このような材料について議論している。BAlq化合物は、混合リガンド・アルミニウム・キレート（特にビス(Rs-8-キノリノラト)(フェノラト)アルミニウム(III)キレート（ただしRsは、8-キノリノラト環核の環置換基である））である。これらの化合物は、一般式(RsQ)2AlOL（ただしQは、3個以上の置換された8-キノリノラト・リガンドがアルミニウム・イオンと結合するのを立体的に阻止する8-キノリノラト環置換基を表わし、OLはフェノラト・リガンドであり、Oは酸素であり、Lは、炭素原子が6〜24個のフェニル、または炭化水素で置換されたフェニル部分である）で表わされる。これらの材料は、従来技術で知られているように、三重項発光材料とともに使用される優れた正孔阻止層またはエキシトン阻止層にもなる。
【０１０５】
他の電子輸送材料としては、ポリマー物質が可能である。それは例えば、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリ-パラ-フェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリアセチレンや、他の導電性ポリマー有機材料（例えば『導電性分子と導電性ポリマーのハンドブック』、第1〜4巻、H.S. Nalwa編、ジョン・ワイリー＆サンズ社、チチェスター、1997年に記載されているもの）である。
【０１０６】
上記の有機EL媒体は、気相法（例えば昇華、スパッタリング、化学蒸着、ドナー・エレメントからの熱転写）で堆積させるのに適している。有機EL媒体材料は、流体（例えば溶媒）から堆積させることもできる。流体から堆積させるとき、場合によっては結合剤も用いて膜の形成を改善する。流体からの堆積は、多くの方法で実現できる。例えば、インク・ジェット、スピン・コーティング、カーテン・コーティング、スプレー・コーティング、電気化学的堆積などの方法がある。材料がポリマーである場合には、溶媒堆積が通常は好ましいが、他の方法（例えばスパッタリング、電気化学的堆積、電気泳動堆積、ドナー・シートからの熱転写）も利用することができる。昇華によって堆積させる材料は、タンタル材料からなることの多い昇華用“ボート”から気化させること（例えばアメリカ合衆国特許第6,237,529号に記載されている）や、まず最初にドナー・シートにコーティングし、次いで基板のより近くで昇華させることができる。混合材料からなる層では、別々の昇華用ボートを用いること、または材料をあらかじめ混合し、単一のボートまたはドナー・シートからコーティングすることができる。
【０１０７】
ここで図4を参照すると、本発明の別の一実施態様によるOLEDデバイス400の断面図が示してある。この実施態様は前の実施態様と似ているが、カラー・フィルタ・アレイが基板420の上に堆積されている点と、マルチカラー・フィルタを備えたフル・カラー画素のサブ画素が示してある点が異なっている。カラー・フィルタ425a、425b、425cは、白色光に応答してあらかじめ選択した色が通過する帯域通過スペクトルを持つように構成する。するとあらかじめ選択した色が出力される。フル・カラーOLEDデバイスにおける特に有用な組み合わせは、少なくとも3つの別々のカラー・フィルタ425a、425b、425cを含むカラー・フィルタ・アレイであり、それぞれのカラー・フィルタは、赤色の光を通過させる605nm〜700nmの帯域通過スペクトル、緑色の光を通過させる495nm〜555nmの帯域通過スペクトル、青色の光を通過させる435nm〜480nmの帯域通過スペクトルを有する。いくつかのタイプのカラー・フィルタが従来技術で知られている。多数の画素を含むディスプレイでは、個々のカラー・フィルタ素子間のスペースをブラック・マトリックス（図示せず）で埋めて画素のクロストークを減らし、ディスプレイのコントラストを改善することもできる。ここではカラー・フィルタ425a、425b、425cはアノード430a、430b、430cと基板420の間に位置するように図示してあるが、基板の外面または別の支持体の表面に位置していてもよい。トップ・エミッション型デバイスでは、カラー・フィルタ425a、425b、425cを有機層の上、またはカソード480の上、または薄膜封止層の上、または基板と揃った位置にあって基板を覆っている別の支持体の上に配置することができる。カラー・フィルタ・アレイには少なくとも3つの独立なフィルタが含まれる。それは例えば赤色フィルタ425a、緑色フィルタ425b、青色フィルタ425cであり、それぞれが、赤色サブ画素、緑色サブ画素、青色サブ画素の一部を形成する。各サブ画素は、専用のアノード430a、430b、430cをそれぞれ備えていて、それぞれのアノードは、個々のサブ画素を独立に発光させることができる。あるいはカラー・フィルタの代わりに色変更媒体（CCM）を用いることもできる。色変更媒体は1つの波長の光を吸収し、より長い波長の光を蛍光として発生させる。一般に、CCM層は、青色または緑色の光を吸収し、緑色または赤色の光を発生させる。CCM層はカラー・フィルタと組み合わせて用いることができる。
【０１０８】
従来技術でよく知られているように、偏光層（特に円偏光装置）を用いてディスプレイのコントラストを改善することができる。
【０１０９】
たいていのOLEDデバイスは、水分と酸素の一方または両方に敏感であるため、一般に不活性雰囲気（例えば窒素やアルゴン）中で、乾燥剤（例えばアルミナ、ボーキサイト、硫酸カルシウム、粘土、シリカゲル、ゼオライト、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、硫酸塩、ハロゲン化金属、過塩素酸塩）とともに密封される。封入と乾燥のための方法としては、アメリカ合衆国特許第6,226,890号と第6,656,609号に記載されている方法などがある。
【０１１０】
さらに、無機および／または有機の障壁層をOLEDの上にコーティングすることで、水分の侵入に対する気密性を向上させることができる。無機障壁層と有機障壁層を交互にすることが特に有用である。
【０１１１】
無機障壁層材料の具体例をいくつか挙げると、アルミニウム酸化物、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、シリコンオキシナイトライド、インジウム-スズ酸化物、ダイヤモンド様炭素、複合材料（例えば硫化亜鉛：二酸化ケイ素）などがある。このような無機誘電材料は、堆積法において気相から凝縮させることによって無機誘電層を形成することができる。堆積法としては、加熱式物理的気相蒸着法、スパッタリング法、化学蒸着法、プラズマ化学気相成長法、レーザー誘導化学蒸着法、誘導支援化学蒸着法、電子ビーム支援気相蒸着法、原子層蒸着法などがある。
【０１１２】
無機障壁層に導電性金属が含まれていてよい場合がある。気相からの堆積によって金属層を形成できる金属としては、アルミニウム、金、銀、窒化タンタル、窒化チタン、タングステンなどがある。これらの金属は、スパッタリング、蒸着、または従来技術で知られている別の方法で堆積させることができる。
【０１１３】
有機障壁層としては、ポリマー材料または小分子有機材料などが挙げられる。有機障壁層を形成するのに好ましいポリマー材料としてペリレン材料がある。ペリレン材料は気相から堆積させることができて、欠陥の数が比較的少なく、OLEDデバイスへの接着性と、OLEDデバイスの段差の被覆と、OLEDデバイスの形態的特徴が優れているポリマー層を提供する。
【０１１４】
本発明は、例えばアメリカ合衆国特許第5,703,436号、第6,337,492号、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0152801 A1に記載されているいわゆる積層型デバイス構造で使用することができる。
【実施例】
【０１１５】
本発明とその利点は、以下に示す本発明の実施例と比較例によってさらによく理解できよう。
【０１１６】
例1（比較例）
比較用のOLEDデバイスを以下のようにして構成した。
【０１１７】
1．クリーンなガラス基板にインジウム-スズ酸化物（ITO）を真空蒸着して厚さ85nmの透明な電極を形成した。
【０１１８】
2．上記のようにして準備したITO面をプラズマ酸素エッチングで処理した後、アメリカ合衆国特許第6,208,075号に記載されているようなフルオロカーボン・ポリマー（CFx）からなる厚さ0.1nmの層をプラズマ堆積させた。
【０１１９】
3．上記のようにして準備した基板に対し、正孔輸送層（HTL）として4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（NPB）からなる130nmの層を真空蒸着した。
【０１２０】
4．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、20nmのNPBと1.2nmのルブレンからなる21.2nmの層を真空蒸着し、黄色発光層（黄色LEL）を形成した。
【０１２１】
5．上記の基板の表面に、4-(ジ-p-トリルアミノ)-4'-[(ジ-p-トリルアミノ)スチリル]スチルベンを6％含む2-t-ブチル-9,10-ビス(2-ナフチル)アントラセン（TBADN）を蒸着によって25nmの厚さにコーティングし、青色発光層（青色LEL）を形成した。
【０１２２】
6．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）からなる35nmの層を真空蒸着し、緑色発光層を形成した。この層は電子輸送層としても機能した。
【０１２３】
7．上記基板の表面に、フッ化リチウムからなる0.5nmの層を蒸着した後、アルミニウムからなる100nmの層を蒸着してカソード層を形成した。
【０１２４】
8．次に、このデバイスをドライ・ボックスに移して封入した。
【０１２５】
例2（比較例）
OLEDデバイスを例1のステップ1〜5に記載したようにして構成し、ステップ6〜9を以下のようにした。
【０１２６】
6．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、金属をドープした有機層を、Liを1.5％含むトリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）を用いて10nmの厚さに真空蒸着した。
【０１２７】
7．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）からなる25nmの電子輸送層（ETL）を真空蒸着した。
【０１２８】
8．上記基板の表面に、フッ化リチウムからなる0.5nmの層を蒸着した後、アルミニウムからなる100nmの層を蒸着してカソード層を形成した。
【０１２９】
9．次に、このデバイスをドライ・ボックスに移して封入した。
【０１３０】
例3（発明例）
OLEDデバイスを例1のステップ1〜5に記載したようにして構成し、ステップ6〜10を以下のようにした。
【０１３１】
6．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）からなる10nmの層を真空蒸着し、緑色発光層を形成した。
【０１３２】
7．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、金属をドープした有機層を、Liを1.5％含むトリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）を用いて10nmの厚さに真空蒸着した。
【０１３３】
8．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）からなる15nmの電子輸送層（ETL）を真空蒸着した。
【０１３４】
9．上記基板の表面に、フッ化リチウムからなる0.5nmの層を蒸着した後、アルミニウムからなる100nmの層を蒸着してカソード層を形成した。
【０１３５】
10．次に、このデバイスをドライ・ボックスに移して封入した。
【０１３６】
例4（発明例）
OLEDデバイスを例1のステップ1〜5に記載したようにして構成し、ステップ6〜10を以下のようにした。
【０１３７】
6．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）からなる20nmの層を真空蒸着し、緑色発光層を形成した。
【０１３８】
7．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、金属をドープした有機層を、Liを1.5％含むトリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）を用いて10nmの厚さに真空蒸着した。
【０１３９】
8．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）からなる5nmの電子輸送層（ETL）を真空蒸着した。
【０１４０】
9．上記基板の表面に、フッ化リチウムからなる0.5nmの層を蒸着した後、アルミニウムからなる100nmの層を蒸着してカソード層を形成した。
【０１４１】
10．次に、このデバイスをドライ・ボックスに移して封入した。
【０１４２】
例5（比較例）
OLEDデバイスを例1のステップ1〜5に記載したようにして構成し、ステップ6〜8を以下のようにした。
【０１４３】
6．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、金属をドープした有機層を、Liを1.5％含むトリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）を用いて35nmの厚さに真空蒸着した。
【０１４４】
7．上記基板の表面にアルミニウムからなる100nmの層を蒸着してカソード層を形成した。
【０１４５】
8．次に、このデバイスをドライ・ボックスに移して封入した。
【０１４６】
例6（発明例）
OLEDデバイスを例1のステップ1〜5に記載したようにして構成し、ステップ6〜9を以下のようにした。
【０１４７】
6．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）からなる10nmの層を真空蒸着し、緑色発光層を形成した。
【０１４８】
7．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、金属をドープした有機層を、Liを1.5％含むトリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）を用いて25nmの厚さに真空蒸着した。
【０１４９】
8．上記基板の表面にアルミニウムからなる100nmの層を蒸着してカソード層を形成した。
【０１５０】
9．次に、このデバイスをドライ・ボックスに移して封入した。
【０１５１】
結果（例1〜6）
電極間に20mA/cm2の電流を印加することによってデバイスをテストし、スペクトルを測定した。相対輝度効率は、実施例のデバイスの輝度効率（単位はcd/A）を比較用の例1の輝度効率（単位はcd/A）で割った値として定義される。相対電力消費は、例のデバイスの電力消費（単位はワット（W））を比較用の例1の電力消費（単位はW）で割った値として定義される。電力消費（単位はW）は、120cd/m2においてD65ホワイトを示すフル・カラー・ディスプレイに関して計算した。以下の表に結果を示す。
【０１５２】
【表１】
2007533157.tif 000038
【０１５３】
表1のデータは、比較用の例2と5に示したように金属をドープした有機層を青色発光層と接触させて配置すると、CIEy値のシフトからわかるように、緑色の発光が不完全になることを示している。金属LiをドープしたAlqは緑色の光を十分に出さない。金属をドープした有機層は比較用の例1と比べて駆動電圧が改善されているが、相対輝度効率は低下する。
【０１５４】
表1からわかるように、本発明のデバイスは、青色発光層と接触している緑色発光Alq層と、この緑色発光Alq層の上に設けた金属をドープした有機層を有する。そのため駆動電圧を顕著に低下させることができる一方で、重要な緑色の発光が維持される。本発明により、比較用の実施例と比べて優れた輝度効率が得られ、電力消費が改善される。金属をドープしたこの有機層を2つのAlq層の間に設けることによっても消費電力が改善される。出る光の色は、金属をドープした有機層の位置を選択することによって変えられる。
【０１５５】
例7（比較例）
比較用のOLEDデバイスを以下のようにして構成した。
【０１５６】
1．クリーンなガラス基板にインジウム-スズ酸化物（ITO）を真空蒸着して厚さ85nmの透明な電極を形成した。
【０１５７】
2．上記のようにして準備したITO面をプラズマ酸素エッチングで処理した後、アメリカ合衆国特許第6,208,075号に記載されているようなフルオロカーボン・ポリマー（CFx）からなる厚さ0.1nmの層をプラズマ堆積させた。
【０１５８】
3．上記のようにして準備した基板に対し、正孔輸送層（HTL）として4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（NPB）からなる240nmの層を真空蒸着した。
【０１５９】
4．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、20nmのNPBと8nmのルブレン（TPDBPを0.5％含む）からなる28nmの層を真空蒸着し、黄色発光層（黄色LEL）を形成した。
【０１６０】
5．上記の基板の表面に、NPBを13％と4-(ジ-p-トリルアミノ)-4'-[(ジ-p-トリルアミノ)スチリル]スチルベンを2.6％含む2-t-ブチル-9,10-ビス(2-ナフチル)アントラセン（TBADN）を蒸着によって20nmの厚さにコーティングし、青色発光層（青色LEL）を形成した。
【０１６１】
6．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）からなる40nmの電子輸送層（ETL）を真空蒸着した。
【０１６２】
7．上記基板の表面に、フッ化リチウムからなる0.5nmの層を蒸着した後、アルミニウムからなる100nmの層を蒸着してカソード層を形成した。
【０１６３】
8．次に、このデバイスをドライ・ボックスに移して封入した。
【０１６４】
例8（発明例）
OLEDデバイスを例7のステップ1〜5に記載したようにして構成し、ステップ6〜9を以下のようにした。
【０１６５】
6．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）からなる5nmの電子輸送層（ETL）を真空蒸着した。
【０１６６】
7．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、Liを1.5％含むトリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）からなる35nmの電子輸送層（ETL）を真空蒸着した。
【０１６７】
8．上記基板の表面に、フッ化リチウムからなる0.5nmの層を蒸着した後、アルミニウムからなる100nmの層を蒸着してカソード層を形成した。
【０１６８】
9．次に、このデバイスをドライ・ボックスに移して封入した。
【０１６９】
例9（発明例）
OLEDデバイスを例7のステップ1〜5に記載したようにして構成し、ステップ6〜9を以下のようにした。
【０１７０】
6．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）からなる10nmの電子輸送層（ETL）を真空蒸着した。
【０１７１】
7．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、Liを1.5％含むトリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）からなる30nmの電子輸送層（ETL）を真空蒸着した。
【０１７２】
8．上記基板の表面に、フッ化リチウムからなる0.5nmの層を蒸着した後、アルミニウムからなる100nmの層を蒸着してカソード層を形成した。
【０１７３】
9．次に、このデバイスをドライ・ボックスに移して封入した。
【０１７４】
例10（発明例）
OLEDデバイスを例7のステップ1〜5に記載したようにして構成し、ステップ6〜9を以下のようにした。
【０１７５】
6．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）からなる20nmの電子輸送層（ETL）を真空蒸着した。
【０１７６】
7．加熱した材料供給用グラファイト・ボートを収容したコーティング・ステーションにおいて、上記の基板の表面に、Liを1.5％含むトリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（ALQ）からなる20nmの電子輸送層（ETL）を真空蒸着した。
【０１７７】
8．上記基板の表面に、フッ化リチウムからなる0.5nmの層を蒸着した後、アルミニウムからなる100nmの層を蒸着してカソード層を形成した。
【０１７８】
9．次に、このデバイスをドライ・ボックスに移して封入した。
【０１７９】
結果（例7〜10）
【０１８０】
電極間に20mA/cm2の電流を印加することによってデバイスをテストし、スペクトルを測定した。相対輝度効率は、実施例のデバイスの輝度効率（単位はcd/A）を比較用の例7の輝度効率（単位はcd/A）で割った値として定義される。相対電力消費は、実施例のデバイスの電力消費（単位はワット（W））を比較用の例7の電力消費（単位はW）で割った値として定義される。電力消費（単位はW）は、120cd/m2においてD65ホワイトを示すフル・カラー・ディスプレイに関して計算した。以下の表に結果を示す。
【０１８１】
【表２】
2007533157.tif 000039
【０１８２】
表2のデータは、金属をドープした有機層が青色発光層と緑色発光層の界面から約5〜20nmの範囲で離れていると、性能が向上することを示している。最高性能は約10nmのときに得られる。すなわち電力消費を改善し、有効な色を維持するには、緑色発光層の厚さが約5〜20nmの範囲でなければならない。緑色発光層の好ましい厚さは約5〜20nmであるが、厚さが約50nmまでは電力消費が改善され、有効な色が提供されると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１８３】
【図１】従来のOLEDデバイスの断面図である。
【図２】本発明によるOLEDデバイスの一実施態様の断面図である。
【図３】本発明によるOLEDデバイスの別の一実施態様の断面図である。
【図４】白色発光フィルタとカラー・フィルタを組み合わせた本発明によるフル・カラーOLEDデバイスの断面図である。
【符号の説明】
【０１８４】
100    OLEDデバイス
120    基板
130    アノード
135    正孔注入層
140    正孔輸送層
145    第1の発光層
150    第2の発光層
160    電子輸送層
180    カソード
200    OLEDデバイス
220    基板
230    アノード
245    第1の発光層
250    第2の発光層
262    金属ドープ有機層
280    カソード
300    OLEDデバイス
320    基板
330    アノード
335    正孔注入層
340    正孔輸送層
345    第1の発光層
350    第2の発光層
355    第3の発光層
362    金属ドープ有機層
380    カソード
400    OLEDデバイス
420    基板
425a    赤色フィルタ
425b    緑色フィルタ
425c    青色フィルタ
430a    赤色発光サブ画素のためのアノード
430b    緑色発光サブ画素のためのアノード
430c    青色発光サブ画素のためのアノード
480    カソード
【図１】
2007533157.tif 000046
【図２】
2007533157.tif 000047
【図３】
2007533157.tif 000048
【図４】
2007533157.tif 000049
【国際調査報告】
2007533157.tif 000050
2007533157.tif 000051
2007533157.tif 000052