(57)【要約】【課題】効率を高めた有機発光ダイオードの提供。【解決手段】アノードとカソードの間に挟まれた混合式有機発光層Ａｘ’Ｂｙ’Ｃｚで組成され、そのうち、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ正孔、電子を輸送できる成分、及び正孔隔離性成分とされ、ｘ’はＡ成分の含有量を、ｙ’はＢ成分の含有量を、ｚはＣ成分の含有量を示し、ｘ’、ｙ’、ｚの総和は１００％とされる。そのうちＣ成分は正孔隔離性成分とされ、それは高い遊離電位と高い電子親和力を有する有機媒体で組成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機発光装置とされ、
アノードとカソードと、
アノードとカソード間に配置されて発光区域として画定された、有機発光層と、
カソードと有機発光層の間に配置された混合式有機発光層と、
該カソードと混合式有機発光層の間に配置された電子注入と輸送層と、
を具えたことを特徴とする、有機発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の有機発光装置において、有機発光層がＡｘＢｙで示される混合式媒体とされ、Ａが正孔輸送性材料で組成され、Ｂが電子輸送性材料で組成され、ｘ、ｙが媒体Ａ、Ｂの含有量を示すことを特徴とする、有機発光装置。
【請求項３】
請求項２に記載の有機発光装置において、ｘとｙの総和が１００％であることを特徴とする、有機発光装置。
【請求項４】
請求項２に記載の有機発光装置において、ＡｘＢｙで示される有機発光層に少なくとも一種類の蛍光、りん光染料或いは顔料がドープされたことを特徴とする、有機発光装置。
【請求項５】
請求項２に記載の有機発光装置において、正孔輸送性材料がポルフィリック或いは有機第３芳香属アミンで組成されたことを特徴とする、有機発光装置。
【請求項６】
請求項２に記載の有機発光装置において、電子輸送性材料が有機金属錯体より選択されたことを特徴とする、有機発光装置。
【請求項７】
請求項１に記載の有機発光装置において、混合有機層がＡｘ’Ｂｙ’Ｃｚで示される混合式媒体とされ、Ａが正孔輸送性材料で組成され、Ｂが電子輸送性材料で組成され、Ｃが正孔隔離性材料で組成され、ｘ’、ｙ’及びｚがそれぞれ成分Ａ、Ｂ、Ｃの含有量を示すことを特徴とする、有機発光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の有機発光装置において、ｘ’、ｙ’、及びｚの総和が１００％であることを特徴とする、有機発光装置。
【請求項９】
請求項７に記載の有機発光装置において、正孔輸送性材料が、ポルフィリニック或いは有機第３芳香属アミンで組成されたことを特徴とする、有機発光装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の有機発光装置において、電子輸送性材料が、有機金属錯体より選択されたことを特徴とする、有機発光装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の有機発光装置において、正孔隔離性材料が、高いイオン電位と高い電子親和力及び低い正孔遷移率を具えた有機媒体とされたことを特徴とする、有機発光装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の有機発光装置において、正孔隔離性材料が、ニトロ基、カルボニル基、シアノ基、キノリン、オキサジアゾール、キノクサンリン及びシロール誘導体、その他のＢＣＰのような有機材料とされたことを特徴とする、有機発光装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の有機発光装置において、電子注入と輸送層が、ＡＭＣドープ層とされたことを特徴とする、有機発光装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の有機発光装置において、電子注入と輸送層が、低い仕事関数を有するＬｉ、Ｃａ、Ｍｇのような金属、Ｌｉ−Ａｌ、Ｃａ−Ａｌ、Ｍｇ−Ａｌのような金属合金、及びＬｉＦ、ＬｉＯ２  、ＭｇＦ２  のような金属複合物で組成されたことを特徴とする、有機発光装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の有機発光装置において、カソードの材料がリチウム、マグネシウム、カルシウム或いはストロンチウムより選択されたことを特徴とする、有機発光装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の有機発光装置において、カソードの材料がアルミニウム、インジウム、銅、金、或いは銀より選択されたことを特徴とする、有機発光装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の有機発光装置において、正孔輸送性材料、電子輸送性材料、正孔隔離性材料が任意の混合蒸着技術により一つの表面に堆積されたことをことを特徴とする、有機発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一種の効率を高めた有機発光ダイオードに係り、さらに詳しくは、発光効率を高められる混合式正孔隔離性媒体が結合された発光ダイオードの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機発光装置の最近の発展において、有機発光装置（ＯＬＥＤ）はその高輝度、広視角、低駆動電圧、及びフルカラー表示に係る能力の指標により注目を集めている。通常、有機発光装置は、多層の有機薄膜を二つの電極間に挟んで組成される。その有機層は正孔輸送層、発光層、電子輸送層で組成されている。そのうち電子輸送層或いは正孔輸送層はその発光層に設計されうるため、光が電子輸送層或いは正孔輸送層より放射される。通常、有機発光装置は導電層をアノードとしており、この層は光に対して透光性を有し、導電層には通常ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ−ｏｘｉｄｅ）が使用され、且つこのＩＴＯ層はガラス或いはプラスチックのような透明な基板の上に堆積される。
【０００３】
この多層構造は通常、有機発光装置を形成するのに用いられるが、電子輸送層と正孔輸送層間の界面が、時として不相容とされ、またその異なる層の界面にあって、不良な接合面が形成される。また一方で、多層式有機発光装置の寿命は、この有機エレクトロルミネッセンス装置がバイアス状態にある時、その正孔輸送層と電子輸送層間の界面の不相容の影響を受け得る。ゆえに、従来の技術（特許文献１及び特許文献２参照。）において、すでに重要な改良がなされている。これらの技術中、特許文献１の有機発光装置の構造は、正孔輸送領域、電子輸送領域、及びこれら正孔輸送領域と電子輸送領域の間に分布する漸変（ｇｒａｄｕａｌ  ｌａｙｅｒ）領域を具えている。この漸変領域はステップ式或いは連続式にその正孔輸送領域に隣接する部分の正孔輸送性有機材料が、電子輸送領域に隣接する部分の電子輸送性有機材料に変化する。もう一つの構造（特許文献２）によると、有機発光層は、連続性有機媒体ＡｘＢｙで組成され、そのうち、ＡとＢはそれぞれ電子と正孔を輸送できる成分とされる。そのうち、ｘはＡ成分の含有量を示し、その値の範囲はアノードに隣接する部分の０％から、カソードに隣接する部分の１００％とされ、ｙはＢ成分の含有量を示し、その値の範囲はカソードに隣接する部分の０％から、アノードに隣接する部分の１００％に変化する。上述の装置の寿命は異なる層のヘテロ接合を消去することにより改善される。
【０００４】
通常、そのうちに、平滑で信頼できる領域を設置して、その界面効果を最小にまで下げる必要がある。しかし、この平滑で信頼できる領域は、有機発光装置の効率を下げるという代償の下に達成される。ゆえに、さらに改良した別の特許（特許文献３参照。）が提供されている。この特許中にあって、その有機発光装置の構造は、カソードに隣接するアルカリ金属複合物（ＡＭＣ）ドープ層で組成される。この余分の媒体ＡＭＣドープ剤は、有効にそのエネルギー障壁の高さを下げることができ、これによりそのカソードから有機ドープ式発光領域に至る電子注入及び輸送作用が容易となる。前述のようにエネルギー障壁の高さを低くすると、電子の注入と輸送作用に有利となり、これによりそのカソードからその下層の有機ドープ発光領域に至る電子輸送効率が高くなる。しかし、その実際の応用例に関係する構造にはある欠点が存在する。即ち、ＡＭＣドープ領域のホストとされる有機物は、電子輸送性材料と正孔輸送性材料が混合された有機媒体であり、このＡＭＣドープ層は確実にその電子の注入及び輸送に有利で、ＡＭＣドープ層中の正孔輸送性材料の存在により、その輸送効率も改善されるが、しかし、その結果、この装置の発光効率に不利な欠点がもたらされる。なぜならこの状況にあって、正孔と電子の両者はそのドープ発光領域に局限するか或いは接近させてそのキャリア再結合の可能性を高めることが難しいためである。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第５９２５９８０号明細書
【特許文献２】
米国特許第６１３０００１号明細書
【特許文献３】
米国特許第６０６４１５１号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、一種の新規な有機発光装置を提供し、それは、その電子注入と輸送の作用を増強すると共に、その電子と正孔を有機発光領域に局限するか或いは接近させることにより、高輝度の発光効率も具備させるようにした有機発光装置であるものとする。
【０００７】
本発明の第１の目的は、寿命を改善した有機発光装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の第２の目的は、発光効率を高めた有機発光装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、有機発光装置とされ、
アノードとカソードと、
アノードとカソード間に配置されて発光区域として画定された、有機発光層と、
カソードと有機発光層の間に配置された混合式有機発光層と、
該カソードと混合式有機発光層の間に配置された電子注入と輸送層と、
を具えたことを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項２の発明は、請求項１に記載の有機発光装置において、有機発光層がＡｘＢｙで示される混合式媒体とされ、Ａが正孔輸送性材料で組成され、Ｂが電子輸送性材料で組成され、ｘ、ｙが媒体Ａ、Ｂの含有量を示すことを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項３の発明は、請求項２に記載の有機発光装置において、ｘとｙの総和が１００％であることを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項４の発明は、請求項２に記載の有機発光装置において、ＡｘＢｙで示される有機発光層に少なくとも一種類の蛍光、りん光染料或いは顔料がドープされたことを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項５の発明は、請求項２に記載の有機発光装置において、正孔輸送性材料がポルフィリック或いは有機第３芳香属アミンで組成されたことを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項６の発明は、請求項２に記載の有機発光装置において、電子輸送性材料が有機金属錯体より選択されたことを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項７の発明は、請求項１に記載の有機発光装置において、混合有機層がＡｘ’Ｂｙ’Ｃｚで示される混合式媒体とされ、Ａが正孔輸送性材料で組成され、Ｂが電子輸送性材料で組成され、Ｃが正孔隔離性材料で組成され、ｘ’、ｙ’及びｚがそれぞれ成分Ａ、Ｂ、Ｃの含有量を示すことを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項８の発明は、請求項７に記載の有機発光装置において、ｘ’、ｙ’、及びｚの総和が１００％であることを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項９の発明は、請求項７に記載の有機発光装置において、正孔輸送性材料が、ポルフィリニック或いは有機第３芳香属アミンで組成されたことを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項１０の発明は、請求項７に記載の有機発光装置において、電子輸送性材料が、有機金属錯体より選択されたことを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項１１の発明は、請求項７に記載の有機発光装置において、正孔隔離性材料が、高いイオン電位と高い電子親和力及び低い正孔遷移率を具えた有機媒体とされたことを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項１２の発明は、請求項１１に記載の有機発光装置において、正孔隔離性材料が、ニトロ基、カルボニル基、シアノ基、キノリン、オキサジアゾール、キノクサンリン及びシロール誘導体、その他のＢＣＰのような有機材料とされたことを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項１３の発明は、請求項１に記載の有機発光装置において、電子注入と輸送層が、ＡＭＣドープ層とされたことを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項１４の発明は、請求項１に記載の有機発光装置において、電子注入と輸送層が、低い仕事関数を有するＬｉ、Ｃａ、Ｍｇのような金属、Ｌｉ−Ａｌ、Ｃａ−Ａｌ、Ｍｇ−Ａｌのような金属合金、及びＬｉＦ、ＬｉＯ２  、ＭｇＦ２  のような金属複合物で組成されたことを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項１５の発明は、請求項１に記載の有機発光装置において、カソードの材料がリチウム、マグネシウム、カルシウム或いはストロンチウムより選択されたことを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項１６の発明は、請求項１に記載の有機発光装置において、カソードの材料がアルミニウム、インジウム、銅、金、或いは銀より選択されたことを特徴とする、有機発光装置としている。
請求項１７の発明は、請求項１に記載の有機発光装置において、正孔輸送性材料、電子輸送性材料、正孔隔離性材料が任意の混合蒸着技術により一つの表面に堆積されたことをことを特徴とする、有機発光装置としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明中の混合式有機層は、三種類の成分で組成され、これらは正孔輸送性材料、電子輸送性材料、及び正孔隔離性材料とされる。混合式有機層を形成する成分はＡｘ’Ｂｙ’Ｃｚで示され、Ａは正孔を輸送できる成分、Ｂは電子を輸送できる成分、Ｃは正孔を隔離できる成分とされ、ｘ’、ｙ’、ｚはそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ成分の含有量を示し、このＡ、Ｂ、Ｃ成分の含有量ｘ’、ｙ’、ｚの総和は１００％とされる。
【００１１】
前述のＣ成分は高い遊離電位と高い電子親和力を具えた有機媒体で組成された正孔隔離性媒体とされる。その高い遊離電位の特性により、正孔は有機発光層付近で隔離され、その高い電子親和力の特性により、電子がカソードより有機発光層に輸送され、ゆえに、両キャリア（電子と正孔）が確実に有機発光層内に局限される。この方式により、その高いキャリア濃度により、効率的な電子正孔の衝突捕獲再結合が発生し、これによりこの発光装置の発光効率が高められる。
【００１２】
【実施例】
図１は本発明の有機発光装置の簡易化断面図である。図１に示されるように、本発明による有機発光装置１０の好ましい実施例は、透明な基板１２の上面に形成され、該基板は本技術が採用しうる周知の材料で製造される。例えば、該基板１２は、コーニング７０５９ガラス等のガラス、或いはポリオレフィン（ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎｓ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅｓ）、ポリアリレート（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅｓ）で形成された透明プラスチック基板とされる。
【００１３】
該基板１２の上面に、導電性と光学透明或いは半透明性を具えたアノード１４が堆積される。このアノード１４に使用される材料は、インジウム酸化物、ＩＴＯ、酸化亜鉛、亜鉛錫酸化物等の導電性金属酸化物、ポリアニリン（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）のような伝導性透明重合物とされる。また、このアノード１４は半透明の金属で形成することもでき、それは、金、銅、銀及びそれらの結合体の薄層（＜５００．ＡＮＧ．）とされうる。
【００１４】
その後、アノード１４の上面に、有機発光層１５が形成される。該有機発光層１５は、混合式媒体ＡｘＢｙで組成された混合式媒体とされ、そのうちＡとＢはそれぞれ正孔と電子を輸送できる成分とされ、ｘはＡ成分の含有量、ｙはＢ成分の含有量を示し、このＡ或いはＢは発光可能に設計可能で、その発光は任意の方向より伝送されるが、通常はアノード１４より発射される。効率的なエネルギー伝送によりその発光効率を高めるために、最も好ましくはバンドギャップがＡｘＢｙより大きくない蛍光（或いはりん光）の染料或いは顔料を加える。そのうちＡｘＢｙの作用はホスト（ｈｏｓｔ）とされ、該染料或いは顔料は、均一に上述のＡｘＢｙ媒体内にドープされ、且つ該染料或いは顔料は最も好ましくは、ＡｘＢｙ媒体モル含有量より１０−３から１０％モル大きいの濃度を呈するものとされる。
【００１５】
本発明の有機発光層１５の上面に、この有機発光層１５と電子注入と輸送層１７間に挟まれた混合式有機層１６が形成されている。この実施例では、この混合式有機層１６は三種類の成分で組成されて、Ａｘ’Ｂｙ’Ｃｚで表示され、そのうち、Ａ成分は正孔輸送性材料で組成され、Ｂ成分は電子輸送性材料で組成され、Ｃ成分は正孔隔離性材料で組成され、ｘ’、ｙ’及びｚはそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ成分の含有量を示し、このＡ、Ｂ、Ｃ成分、の含有量ｘ’、ｙ’、ｚは以下の特性を有している。
１．ｘ’、ｙ’とｚの総和は１００％とされる。そのうち、Ｃ成分は正孔隔離性成分とされ、それは高い遊離電位（ＩＰ）と高い電子親和力（Ｅａ）を具えた有機媒体で組成される。また、その高い遊離電位の特性により、正孔がその有機発光層１５付近で隔離され、その高い電子親和力の特性により、電子がカソードより有機発光層１５に輸送される。ゆえに、二種類のキャリアが確実に有機発光層１５内に局限される。さらに、この有機発光層１５内の高いキャリア濃度により、効率的な電子と正孔の衝突、捕獲、再結合のプロセスが発生し、これによりその発光効率が増加される。
２．Ｃ成分の含有量ｚは０％から１００％の範囲内にあり、その極限の状況にあって、Ｃ成分の含有量ｚは１００％とされる。
【００１６】
また、前述の構造の堆積材料は、異なる気体のバルブを釈放し、混合蒸着技術により堆積が行われる。そのＡ、Ｂ、Ｃ成分はそれぞれ任意の正孔輸送性、電子輸送性及び正孔隔離性の材料とされるが、これらの材料として好ましい選択は以下のとおりである。正孔輸送性材料は、最も好ましくはポルフィリニック（ｐｏｒｐｈｙｒｉｎｉｃ）或いは有機第３芳香属アミン（ｔｅｒｔｉａｒｙ  ａｒｏｍａｔｉｃ  ａｍｉｎｅｓ）で組成される。電子輸送性材料は、最も好ましくは有機金属錯体（ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ  ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ）より選択される。さらに、正孔隔離性材料は、最も好ましくは高い遊離電位と高い電子親和力を具えた有機媒体とされる。一般には、高い遊離電位と高い電子親和力を得るために、ニトロ基、カルボニル基、シアノ基、キノリン、オキサジアゾール（ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ）、キノクサンリン（ｑｕｉｎｏｘａｎｌｉｎｅ）、及びシロール誘導体、及びその他のＢＣＰのような有機材料が添加される。
【００１７】
さらに、混合式有機層１６の上面に、混合式有機層１６とカソード１９に挟まれた電子注入と輸送層１７が設けられる。ここで了解されたいことは、この電子注入と輸送層１７は、ＡＭＣドープ層、或いは低仕事関数のＬｉ、Ｃａ、Ｍｇのような金属、或いはＬｉＦ、ＬｉＯ２  、或いはＭｇＦ２  のような複合物、或いはＬｉ−Ａｌ−、Ｃａ−Ａｌ、Ｍｇ−Ａｌのような金属合金とされうることである。
【００１８】
また、本発明でカソード１９を形成する材料は、通常、仕事関数が４ｅＶより小さい金属とされる。低い仕事関数の材料は、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムより選択され、高い仕事関数の材料はアルミニウム、インジウム、銅、金、銀より選択される。カソードは共蒸着技術により、低い仕事関数と高い仕事関数の金属を混合することによっても形成されうる。
【００１９】
本実施例中、正孔輸送性材料、電子輸送性材料、電子隔離性材料は、通常、任意の周知の蒸着或いはスパッタ技術により、堆積される。典型的な例では、基板１２が蒸着室（図示せず）中に置かれ、電子輸送性材料源、正孔隔離性材料源、正孔輸送性有機材料源が順に蒸着室中に放置される。また、本発明の実施例では、上述の三つの材料源が分離された容器内に置かれ、これらが連続して開かれるか或いは閉じられる。
【００２０】
前述の実施例に説明された本発明の方法は、新規な有機層を形成するのに用いることができ、蒸着法は現在、これらの材料を堆積させるのに最も主要な方法であるが、本発明の技術の属する分野における通常の知識を有する者であれば分かるように、その他の任意の技術、例えばスパッタを応用することもでき、且つそれらは利用或いは改修することも可能である。
【００２１】
以上の実施例は本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、寿命を改善すると共に、発光効率を高めた有機発光装置を提供している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機発光装置の簡易化断面図である。
【符号の説明】
１０  有機発光装置
１２  基板
１４  アノード
１５  有機発光層
１６  混合式有機層
１７  電子注入と輸送層
１９  カソード
【図１】
2004273197.tif 000003