(57)【要約】【課題】ＯＬＥＤ表示装置において光出力及びコントラストを最適化するための改良された手段を提供すること。【解決手段】カラー画像を表示するための前面観察型の有機発光ダイオード表示装置であって、（ａ）　第１色光を放出する第１色要素と、該第１色とは異なる第２色光を放出する第２色要素とを含む複数の有機発光ダイオード要素；（ｂ）　該有機発光ダイオード要素の後面側に配置されたリフレクタ；及び（ｃ）　対応する該有機発光ダイオード要素が放出する該第１色光又は第２色光を透過し、かつ、その他の色光を遮蔽するための第１及び第２のカラーフィルタを含む、該有機発光ダイオード要素に対してアラインされた対応する複数のフィルタ要素を含んで成る有機発光ダイオード表示装置。【選択図】　　　図２
2004022541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像を表示するための前面観察型の有機発光ダイオード表示装置であって、
（ａ）　第１色光を放出する第１色要素と、該第１色とは異なる第２色光を放出する第２色要素とを含む複数の有機発光ダイオード要素；
（ｂ）　該有機発光ダイオード要素の後面側に配置されたリフレクタ；及び
（ｃ）　対応する該有機発光ダイオード要素が放出する該第１色光又は第２色光を透過し、かつ、その他の色光を遮蔽するための第１及び第２のカラーフィルタを含む、該有機発光ダイオード要素に対してアラインされた対応する複数のフィルタ要素
を含んで成る有機発光ダイオード表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置に関し、より詳細には、コントラスト及び色域を改良したＯＬＥＤ表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置は、有機材料薄層を通過する電流を利用して光を発する装置である。当該有機層の各面に配置された電極が有機層に電流を提供する。発光色は具体的な有機材料に依存し、またその光はランバートの余弦則に従い、全方向に放出される。光の一部は、（底面エミッタ装置の場合には）基板を通り、又は（上面エミッタ装置の場合には）封入カバーを通り、当該表示装置の前面方向に直接放出される。その光の同等の部分が当該表示装置の裏側に向けて放出され、そして当該有機層の後面側の層によって吸収又は反射されることがある。光のうち裏側に向けて放出された部分が反射される場合、それが有機層を再度通過して表示装置の前面から放出され、よって表示装置の明るさを増大させることができる。光のうち裏側に向けて放出された部分が吸収される場合には、それは吸収されて失われる。
【０００３】
周囲照明を含む観察条件下では、表示の見易さを向上させるため、表示装置のコントラストを高くすることが重要である。コントラストとは、表示装置が放出する光と、その表示装置が反射する周囲光との比率を意味する。コントラストが非常に低いと、観察者は、周囲光よりも表示光を見ることが困難となる。コントラストが高いと、表示光が周囲光よりも見易くなる。
【０００４】
ＯＬＥＤ装置の裏側に向けて放出された光が吸収される場合には、当該装置に入射する周囲光も同様に吸収される。このため、表示のコントラストは、当該表示装置からの放出光が半減するという犠牲において、向上する。ＯＬＥＤ装置の裏側に向けて放出された光が反射する場合には、表示装置の光はほとんど損失されないが、当該装置に入射する周囲光も反射されて戻り出てくるため、コントラストは低下する。
【０００５】
コントラストの問題を解決するため、当該技術分野では各種の手段が知られている。例えば、表示装置の前面に円形偏光子を配置することによりコントラストを高めることができる。３Ｍ社は、フィルタを１回通過する放出光よりもフィルタを２回通過する周囲光を優先的に吸収する円形偏光フィルタＨＮＣＰ３７を販売している。残念ながら、当該偏光フィルタは、なおも放出光の６０％を吸収し、高価であり、しかも環境に晒される。当該技術分野では、アノード又はカソードのような黒色層を創り出すことによって吸収層を設ける手段も知られている。しかしながら、上述したように、このような方法には放出光の５０％を吸収してしまうという欠点がある。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第６２６８２９５号明細書
【特許文献２】
米国特許第６２２６８９０号明細書
【特許文献３】
国際公開第００／３６６６５号パンフレット
【特許文献４】
特開平１１−１６２６３４号公報
【特許文献５】
特開２００１−１２６８６４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、ＯＬＥＤ表示装置において光出力及びコントラストを最適化するための改良された手段が必要とされている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、カラー画像を表示するための前面観察型の有機発光ダイオード表示装置であって、
（ａ）　第１色光を放出する第１色要素と、該第１色とは異なる第２色光を放出する第２色要素とを含む複数の有機発光ダイオード要素；
（ｂ）　該有機発光ダイオード要素の後面側に配置されたリフレクタ；及び
（ｃ）　対応する該有機発光ダイオード要素が放出する該第１色光又は第２色光を透過し、かつ、その他の色光を遮蔽するための第１及び第２のカラーフィルタを含む、該有機発光ダイオード要素に対してアラインされた対応する複数のフィルタ要素
を含んで成る有機発光ダイオード表示装置を提供することにより解決される。
【０００９】
本発明によると、ＯＬＥＤ表示装置のコントラストを、当該装置の光出力を著しく低下させることなく、向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図面は、比例配分されていないことを理解されたい。個々の層は極めて薄く、各層の厚さの差が非常に大きいため、一定の割合で図示できないからである。
本発明は、上面発光型ＯＬＥＤ表示装置（ＯＬＥＤを構築する基板の上に配置されたカバーを通して光を放出するタイプの装置）及び底面発光型ＯＬＥＤ表示装置（ＯＬＥＤを構築する基板を通して光を放出するタイプの装置）のどちらにも有用である。
【００１１】
図１に、基板１２と、ＯＬＥＤ要素に動力を提供するＴＦＴのアレイを含む薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アクティブマトリックス層１４とを含む、従来技術の上面発光型ＯＬＥＤ表示装置１０を示す。ＴＦＴアクティブマトリックス層の上には、パターン化された第１絶縁層１６が設けられ、その上に、アレイ状の第１電極１８が、ＴＦＴアクティブマトリックス層と電気的に接触するように設けられている。アレイ状の第１電極１８の上には、各第１電極１８の少なくとも一部が露出されるように、パターン化された第２絶縁層１７が設けられている。
【００１２】
第１電極と絶縁層の上には、赤色発光性有機電場発光（ＥＬ）要素１９Ｒ、緑色発光性有機電場発光（ＥＬ）要素１９Ｇ及び青色発光性有機電場発光（ＥＬ）要素１９Ｂが設けられている。本明細書中、これらの有機ＥＬ要素をまとめて有機ＥＬ層１９と呼ぶ場合もある。発光領域は、一般に、第１電極１８の有機ＥＬ要素と接触している領域によって画定される。有機ＥＬ層１９の上には、発生した赤色光、緑色光及び青色光が透過し得るに十分な透光性を有する透明な共通第２電極３０が設けられている。当該電極やその下部の層を保護するために、任意の第２電極保護層３２を使用してもよい。本明細書中、各第１電極、その関連する有機ＥＬ要素、及び第２電極を組み合わせたものをＯＬＥＤ要素と称する。典型的な上面発光型ＯＬＥＤ表示装置は、各ＯＬＥＤ要素が赤色光、緑色光又は青色光を発するアレイ状のＯＬＥＤ要素を含んでなる。間隙３４は、一般に不活性ガス又は透過性高分子材料で充填されているが、電極保護層と封入カバー３６とを分離する。
【００１３】
動作に際しては、ＴＦＴ層１４の薄膜トランジスタによって、個別選択的にアドレス可能な第１電極１８と共通第２電極３０との間に電流を流す。有機ＥＬ要素の内部で正孔と電子が再結合することにより、発光要素１９Ｒ、１９Ｇ及び１９Ｂからそれぞれ光２４Ｒ、２４Ｇ及び２４Ｂが放出される。
【００１４】
図２を参照する。本発明によるフィルタ要素を有する上面発光型ＯＬＥＤ表示装置の第１の態様において、第１電極１８は反射性であるか、又は該第１電極の下方に反射層（図示なし）が設けられている。表示装置は、発光要素の上に設けられたフィルタ層４０Ｒ、４０Ｇ及び４０Ｂを含む。フィルタ層４０は、それらが堆積されている下方の発光要素と同一、又はほぼ同一、の色である。好適なフィルタ材料は、今日市販されている電荷結合画像形成素子（ＣＣＤ）の製造に使用されており、常用の蒸発法又はスパッタ法により堆積される。これらのカラーフィルタアレイは、画像検知部位を感色性にするため画像形成装置に当たる周囲光をろ過するために常用されている。カラーフィルタアレイの使用はＯＬＥＤ表示装置においても知られており、カラーフィルタアレイは、白色発光要素を使用して着色表示を得るために常用されている。例えば、２００２年２月２８日発行の米国特許出願公開第２００２００２４０５１号（発明の名称「発光装置」）にそのような設計が記載されている。製造は、当該技術分野で周知であるように、伝統的なマスキング法で行われ、カソード保護層３２の上に材料（各発光素子１９Ｒ、１９Ｇ及び１９Ｂについて独立した材料）が堆積される。別法として、カラーフィルタ層を、カバー３６の内面又は外面に設けてもよいが、当該フィルタ層を保護するため、その内面に設けることが好ましい。
【００１５】
動作に際しては、電極１８及び３０より発光要素１９に電流を通し、第２電極３０を通る上方と、基板に向けた下方との双方に向けて発光させる。第２電極３０を通して放出された光はフィルタ層４０を通過し、そして封入カバー３６を通して放出される。基板１２に向けて放出された光は第１電極１８で反射され、当該発光体及びフィルタ層４０を通過し、そしてカバー３６を通して放出される。本発明によると、放出光のスペクトルは、フィルタのそれとほぼ調和する。光の損失はほとんどなく、当該光のほとんどすべてが当該装置から放出され、電極１８で反射される光でさえも放出される。フィルタの分光特性を、画素が発する入射光の８０％超が透過するように選定することが好ましい。
【００１６】
周囲光はカバー３６を通して装置に入ってくることができるが、その周囲光の一部しかフィルタ層４０を透過しない。赤、緑及び青の各フィルタのスペクトルは異なる。各カラーフィルタを透過するスペクトルは、これら３色の各々について可視スペクトルの約１／３であるとみなすと、表示装置で反射される光は当該表示装置に入射する周囲光の１／３だけとなり、当該表示装置のコントラストが向上する。
【００１７】
図３を参照する。本発明の上面発光型ＯＬＥＤ装置の別の実施態様において、第１電極層１８は透明である。第１絶縁層１６と透明第１電極１８との間にリフレクタ層５０が配置されている。リフレクタ層５０は、例えば、銀、クロム、モリブデン又はアルミニウムをはじめとする反射性金属のパターン化層であることができる。リフレクタ層は、第１電極間の短絡を防止するようにパターンされなければならない。リフレクタ層５０として、当該技術分野で知られているような反射性誘電体スタックを使用することもできる。誘電体スタックは導電性ではないため、第１電極間に短絡が起こる危険性は低い。また、第１絶縁層の上一面に連続フィルムとして誘電体スタックミラーを堆積させることができ、そして第１電極１８のための経路を当該第１絶縁層に沿ってパターン化することができる。別法として、誘電体スタックミラーが第１絶縁層の機能を発揮することもできる。「反射性」とは、入射光の５０％以上が反射されることを意味する。入射光の７０％超が反射されることが好ましく、さらに９０％超が反射されると一層好ましい。リフレクタ層５０と透明第１電極１８との間に、上述したフィルタ層４１Ｒ、４１Ｇ及び４１Ｂが設けられている。当該技術分野において透明電極は周知であり、また反射性フィルムの適用についても周知である。別法として、反射層をその下方に設ける場合、絶縁層１６自体をカラーフィルタとして働かせることも可能である。
【００１８】
本発明による表示装置には、当該発光要素の下方にのみフィルタ層４１を配置してもよいし、また当該発光要素の上下両方にフィルタ要素４０及び４１を配置（図３参照）してもよいことに留意すべきである。動作に際しては、反射光及び直接発光の両方が第２電極上方のフィルタを通過し、そして観察者の目に入る。上述したように、フィルタのスペクトルから外れた周囲光は吸収される。フィルタは完全ではなく、それを通過する適切な光のすべてを吸収するわけではないので、多重フィルタの使用によって当該表示装置のコントラストをさらに向上させることができる。
【００１９】
フィルタ層４０及び４１は、発光体のスペクトルを変更するために用いられるトリミングフィルタであってもよい。トリミングフィルタとは、当該フィルタを通過する光のスペクトルが、ＯＬＥＤが放出する光のスペクトルよりも狭くなることを意味する。ＯＬＥＤ材料の中には、ある種の表示用途にとって非常に望ましい発光スペクトルを有するとはいえないものもあるため、このような材料から放出された望ましくない光を、各色について設計された適当なトリミングフィルタに吸収させればよい。この方法によると、表示装置の明るさが多少は低下するが、その使用により、表示のコントラストを高めながら表示の色域を改良することができる。
【００２０】
カラーフィルタアレイはまた、封入カバー３６の内側表面又は外側表面のいずれに配置することもできる。封入カバーに適切にアラインされたフィルタアレイを設けることにより、各発光体からの光を適切にろ過することができる。好ましくは、フィルタアレイを封入カバーの内側に配置することにより、フィルタ要素の環境への暴露を抑える。
【００２１】
別の実施態様において、本発明は、底面発光型ＯＬＥＤ表示装置に適用することができる。底面発光型装置の場合、フィルタ要素は、基板のどちらの側にも、発光要素の後面側に、カソード保護層の上に、又は封入カバーの上に、配置することができる。反射層は、当該フィルタ要素の後面側に、例えば反射性封入カバーの内側に、配置される。
【００２２】
典型的なＯＬＥＤ表示装置においては、発光要素が基板全体を覆うことはない。発光要素間のスペースに吸光材料のパターンを提供することが知られている。このような吸光材料のパターンにより、当該装置からの光出力をまったく損失することなく当該装置のコントラストを高めることができる。コントラストの向上度は当該表示装置のフィルファクタ（ｆｉｌｌ　ｆａｃｔｏｒ）に依存する。当該表示装置のフィルファクタが低いほど、このような吸光材料パターンの使用によるコントラスト向上度は高くなる。黒色層を創り出すのに適した材料は、当該技術分野では知られており、例えば、カーボンブラックを含むことができる。本発明は、このような吸光材料パターンをＯＬＥＤ装置の各種層の上方、下方又は内部に配置して実施することができる。図４を参照する。例えば、黒色吸収材料４２Ｌを、第２絶縁層１７もしくはカソード封止層３２Ｌのいずれかの上に、又はカラーフィルタと組み合わせて、配置することができる。
【００２３】
底面発光型装置に対して同じ方法を採用することができる。層の発光を妨害しない部分の内部、上方又は下方に、吸光材料パターンを配置することにより、コントラストを向上させることができる。
【００２４】
黒色吸光材料の使用に対する代替法として、カラーフィルタを発光要素間の領域において重なり合わせることにより吸光スペクトルの幅広いパターンを形成させる方法がある。例えば、赤色フィルタ要素と青色フィルタ要素とを重ねた領域では、すべての光が効果的に吸収される。
【００２５】
また、フィルタ材料とＯＬＥＤ装置の他の層との適合性を提供するため、例えば、フィルタ材料の密着性を高めるため、平滑面を提供するため、又はフィルタ材料を保護するため、追加の層を提供することが有用となる場合もある。例えば、これらのニーズを満たすべく、しばしば酸化珪素層が使用される。
【００２６】
上面発光型表示装置の保護層３２は、設けられる場合、例えば、特開２００１−１２６８６４号公報に記載されているように、ＳｉＯｘ又はＳｉＮｘのような無機材料を含むことができる。別法として、保護層３２は、テフロン（登録商標）、ポリイミド及び特開平１１−１６２６３４号公報に記載されているポリマーをはじめとする高分子のような有機材料を含むこともできる。保護層３２は、有機材料もしくは無機材料の多重層、又はこれらの組合せを含むことができる。保護層３２として、例えば、２００１年７月３１日発行の米国特許第６２６８２９５号（Ｏｈｔａら）及び２０００年６月２２日発行の国際公開第００／３６６６５号（Ｇｒａｆｆら）に記載されているような、無機層と有機層を交互させたものも有用である。いずれの場合にも、保護層３２は光学的透明性が高いことが必要で、その透過率が７０％を超えることが好ましい。本明細書においては、便宜上、基板から任意保護層までの層の組合せをＯＬＥＤ基板と称する。
【００２７】
フィルタ材料４０及び４１は、当該技術分野で知られているフォトリソグラフィ技法でパターン状に堆積させることができる。例えば、吸光材料を液体として表面全体に塗布し、マスクを介して輻射線に当てることにより当該コーティングの一部を重合させることができる。当該材料の輻射線に当てられた部分が硬化し、その残部は洗浄除去される。乾式フィルムフォトリソグラフィを採用してもよい。さらに、例えば、フィルタ材料４０及び４１をドナー基板上に被覆し、当該ドナー基板をＯＬＥＤ基板に密着又は近接するように配置し、そして該ドナーをレーザーで選択的に加熱することによりフィルタ材料をＯＬＥＤ基板へ転写させることによる、パターン方式の感熱転写法を使用することができる。フィルタ材料４０及び４１は、フィルタ材料を逐次堆積させた複数の薄層を含むことができる。
【００２８】
透明カバー３６は、ガラス又はプラスチックシートであることが典型的であるが、基板上に堆積された材料の表面、すなわちパターン化フィルタ材料４０及び４１を含むＯＬＥＤ基板の上に、コンフォーマブルな様式で堆積される材料を含むことができる。保護層３２として有用な材料と同一の材料を、透明コンフォーマブルカバー（図示なし）として使用することができる。
【００２９】
本発明は、上面発光型及び底面発光型のどちらのＯＬＥＤアクティブマトリクス型装置についても有利に実施される。本発明は、単純マトリクス型又はパッシブマトリクス型の装置を含むすべてのＯＬＥＤ装置に使用することができる。
【００３０】
本発明は、ほとんどのＯＬＥＤ装置構成に採用することができる。これらには、単一のアノード及びカソードを含む非常に簡素な構造から、アノードとカソードを直交配列させて画素を形成させてなるパッシブマトリクス型表示装置や、各画素を、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で独立に制御するアクティブマトリクス型表示装置のように、より複雑な装置が包含される。
【００３１】
本発明を成功裏に実施することができる有機層の構成はいくつかある。典型的な構造は、図５に示したように、アノード層１０３、正孔注入層１０５、正孔輸送層１０７、発光層１０９、電子輸送層１１１及びカソード層１１３を含む。これらの層については、以下に詳述する。基板をカソードに隣接して配置させてもよいし、基板が実際にアノード又はカソードを構成してもよいことに留意すべきである。便宜上、アノードとカソードとの間の有機層を有機ＥＬ要素と称する。これら有機層の全体厚は５００ｎｍ未満であることが好ましい。
【００３２】
本発明のＯＬＥＤ装置は支持基板１２の上に設けられることが典型的である。支持基板は、上述したように、ＴＦＴエレクトロニクス及び絶縁層のような他の層をさらに含むこともできる。該基板の上に設けられた電極を、便宜上、底部電極と称する。底部電極はアノードであることが慣例的ではあるが、本発明はそのような構成には限定されない。基板は、所期の発光方向に応じて、透光性又は不透明のいずれかであることができる。ＥＬ発光を該基板を通して観察する場合には透光性であることが望まれる。この場合、一般に透明なガラス又はプラスチックが使用される。ＥＬ発光を上部電極を通して観察する場合には、底部電極の透過性は問題にならず、したがって透光性、吸光性又は光反射性のいずれであってもよい。この場合の用途向け支持体には、ガラス、プラスチック、半導体材料、シリコン、セラミックス及び回路基板材料が含まれるが、これらに限定はされない。もちろん、このような装置構成の場合、透光性の上部電極を設ける必要はある。
【００３３】
ＥＬ発光をアノード１０３を通して観察する場合、当該アノードは当該発光に対して透明又は実質的に透明であることが必要である。本発明に用いられる共通の透明アノード材料はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）及び酸化錫であるが、例示としてアルミニウム又は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及びニッケルタングステン酸化物をはじめとする他の金属酸化物でも使用することができる。これらの酸化物の他、窒化ガリウムのような金属窒化物、セレン化亜鉛のような金属セレン化物、及び硫化亜鉛のような金属硫化物をアノードとして使用することもできる。アノードが反射性である用途の場合には、当該導体は、金、イリジウム、モリブデン、パラジウム及び白金を含むことができるが、これらに限定はされない。典型的なアノード材料は、透過性であってもそうでなくても、４．１　ｅＶ以上の仕事関数を有する。望ましいアノード材料は、一般に、蒸発法、スパッタ法、化学的気相成長（ＣＶＤ）法又は電気化学法のような適当な手段のいずれかによって付着される。アノードは、周知のフォトリソグラフ法によってパターン化することもできる。
【００３４】
アノード１０３と正孔輸送層１０７との間に正孔注入層１０５を設けることがしばしば有用となる。正孔注入性材料は、後続の有機層のフィルム形成性を改良し、かつ、正孔輸送層への正孔注入を促進するのに役立つことができる。正孔注入層に用いるのに好適な材料として、米国特許第４７２０４３２号明細書に記載されているポルフィリン系化合物や、米国特許第６２０８０７５号明細書に記載されているプラズマ蒸着フルオロカーボンポリマーが挙げられる。有機ＥＬデバイスに有用であることが報告されている別の代わりの正孔注入性材料が、欧州特許出願公開第０８９１１２１号及び同第１０２９９０９号明細書に記載されている。
【００３５】
正孔輸送層１０７は、芳香族第三アミンのような正孔輸送性化合物を少なくとも一種含有する。芳香族第三アミン類は、少なくとも一つが芳香環の員である炭素原子にのみ結合されている３価窒素原子を少なくとも１個含有する化合物であると理解されている。一態様として、芳香族第三アミンはアリールアミン、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又は高分子アリールアミンであることができる。単量体トリアリールアミンの例がＫｌｕｐｆｅｌらの米国特許第３１８０７３０号明細書に記載されている。Ｂｒａｎｔｌｅｙらの米国特許第３５６７４５０号及び同第３６５８５２０号明細書には、１個以上の活性水素含有基を含み、かつ／又は、１個以上のビニル基で置換されている、他の適当なトリアリールアミンが開示されている。
【００３６】
より好ましい種類の芳香族第三アミンは、米国特許第４７２０４３２号及び同第５０６１５６９号に記載されているような芳香族第三アミン部分を２個以上含有するものである。正孔輸送層は、芳香族第三アミン化合物の単体又は混合物で形成されることができる。以下、有用な芳香族第三アミンを例示する。
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
４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クアドリフェニル
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
Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン
４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［４（ジ−ｐ−トリルアミノ）−スチリル］スチルベン
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
４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（２−ナフチル）アミノ］ビフェニル
４，４”−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ｐ−ターフェニル
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−ターフェニル
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−フルオルアンテニル）−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−ターフェニル
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
４，４’−ビス［Ｎ−フェニル−Ｎ−（２−ピレニル）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
１，５−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフタレン
【００３７】
別の種類の有用な正孔輸送性材料として、欧州特許第１００９０４１号に記載されているような多環式芳香族化合物が挙げられる。さらに、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、ポリアニリン及びＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとも呼ばれているポリ（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）のようなコポリマー、といった高分子正孔輸送性材料を使用することもできる。
【００３８】
米国特許第４７６９２９２号及び同第５９３５７２１号に詳述されているように、有機ＥＬ要素の発光層（ＬＥＬ）１０９は発光材料又は蛍光材料を含み、その領域において電子−正孔対が再結合する結果として電場発光が生じる。発光層は、単一材料で構成することもできるが、より一般的には、ホスト材料に単一又は複数種のゲスト化合物をドーピングしてなり、そこで主として当該ドーパントから発光が生じ、その発光色にも制限はない。発光層に含まれるホスト材料は、後述する電子輸送性材料、上述した正孔輸送性材料、又は正孔−電子再結合を支援する別の材料もしくはその組合せ、であることができる。ドーパントは、通常は高蛍光性色素の中から選ばれるが、リン光性化合物、例えば、国際公開第９８／５５５６１号、同第００／１８８５１号、同第００／５７６７６号及び同第００／７０６５５号に記載されているような遷移金属錯体も有用である。ドーパントは、ホスト材料中、０．０１〜１０質量％の範囲内で塗布されることが典型的である。ホスト材料として、ポリフルオレンやポリビニルアリーレン（例、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ＰＰＶ）のような高分子材料を使用することもできる。この場合、当該高分子ホスト中に低分子ドーパントを分子レベルで分散させること、或いは、当該ホストポリマーに少量成分を共重合させることによりドーパントを添加すること、が可能である。
【００３９】
ドーパントとしての色素を選定するための重要な関係は、当該分子の最高被占軌道と最低空軌道との間のエネルギー差として定義されるバンドギャップポテンシャルの対比である。ホストからドーパント分子へのエネルギー伝達の効率化を図るためには、当該ドーパントのバンドギャップがホスト材料のそれよりも小さいことが必須条件となる。
【００４０】
有用性が知られているホスト及び発光性分子として、米国特許第４７６９２９２号、同第５１４１６７１号、同第５１５０００６号、同第５１５１６２９号、同第５４０５７０９号、同第５４８４９２２号、同第５５９３７８８号、同第５６４５９４８号、同第５６８３８２３号、同第５７５５９９９号、同第５９２８８０２号、同第５９３５７２０号、同第５９３５７２１号及び同第６０２００７８号に記載されているものが挙げられるが、これらに限定はされない。
【００４１】
８−ヒドロキシキノリン（オキシン）及び類似の誘導体の金属錯体は、電場発光を支援することができる有用なホスト化合物の一種である。以下、有用なキレート化オキシノイド系化合物の例を示す。
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【００４２】
その他の有用なホスト材料の種類として、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン及びその誘導体のようなアントラセン誘導体、米国特許第５１２１０２９号に記載されているジスチリルアリーレン誘導体、及び２，２’，２”−（１，３，５−フェニレン）トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール］のようなベンズアゾール誘導体が挙げられるが、これらに限定はされない。
【００４３】
有用な蛍光性ドーパントとして、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、ルブレン、クマリン、ローダミン、キナクリドン、ジシアノメチレンピラン、チオピラン、ポリメチン、ピリリウム及びチアピリリウムの各誘導体、フルオレン誘導体、ペリフランテン誘導体、並びにカルボスチリル化合物が挙げられるが、これらに限定はされない。
【００４４】
本発明の有機ＥＬ要素の電子輸送層１１１を形成するのに用いられる好適な薄膜形成性材料は、オキシン（通称８−キノリノール又は８−ヒドロキシキノリン）自体のキレートをはじめとする、金属キレート化オキシノイド系化合物である。当該化合物は、電子の注入・輸送を助長し、高い性能レベルを発揮すると共に、薄膜加工が容易である。オキシノイド系化合物の例は、上述した通りである。
【００４５】
他の電子輸送性材料として、米国特許第４３５６４２９号明細書に記載されている各種ブタジエン誘導体、及び米国特許第４５３９５０７号明細書に記載されている各種複素環式蛍光増白剤が挙げられる。ベンズアゾール及びトリアジンもまた有用な電子輸送性材料である。
【００４６】
場合によっては、必要に応じて、層１０９及び層１１１を、発光と電子輸送の両方を支援する機能を発揮する単一層にすることが可能である。これらの層は、低分子型ＯＬＥＤシステム及び高分子型ＯＬＥＤシステムのどちらにおいても一体化することが可能である。例えば、高分子型システムの場合、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳのような正孔輸送層をＰＰＶのような高分子発光層との組合せで採用することが通例である。このシステムにおいては、ＰＰＶが発光と電子輸送の両方を支援する機能を発揮する。
【００４７】
発光をアノードを通してのみ観察する場合、本発明において用いられるカソード１１３は、ほとんどすべての導電性材料を含んでなることができる。望ましい材料は、下部の有機層との良好な接触が確保されるよう良好なフィルム形成性を示し、低電圧での電子注入を促進し、かつ、良好な安定性を有する。有用なカソード材料は、低仕事関数金属（＜４．０ｅＶ）又は合金を含むことが多い。好適なカソード材料の１種に、米国特許第４８８５２２１号明細書に記載されているＭｇ：Ａｇ合金（銀含有率１〜２０％）を含むものがある。別の好適な種類のカソード材料として、有機層（例、ＥＴＬ）に接触している薄い電子注入層（ＥＩＬ）に、これより厚い導電性金属層をキャップしてなる二層形が挙げられる。ここで、ＥＩＬは、低仕事関数金属又は金属塩を含むことが好ましく、その場合、これより厚いキャップ層が低仕事関数を有する必要はない。このようなカソードの一つに、米国特許第５６７７５７２号明細書に記載されている、ＬｉＦ薄層にこれより厚いＡｌ層を載せてなるものがある。その他の有用なカソード材料として、米国特許第５０５９８６１号、同第５０５９８６２号及び同第６１４０７６３号明細書に記載されているものが挙げられるが、これらに限定はされない。
【００４８】
発光をカソードを通して観察する場合には、当該カソードは透明又はほぼ透明でなければならない。このような用途の場合、金属が薄くなければならないか、又は透明導電性酸化物もしくはこれら材料の組合せを使用しなければならない。透光性カソードについては、米国特許第４８８５２１１号、同第５２４７１９０号、特開平３−２３４９６３号、米国特許第５７０３４３６号、同第５６０８２８７号、同第５８３７３９１号、同第５６７７５７２号、同第５７７６６２２号、同第５７７６６２３号、同第５７１４８３８号、同第５９６９４７４号、同第５７３９５４５号、同第５９８１３０６号、同第６１３７２２３号、同第６１４０７６３号、同第６１７２４５９号、欧州特許第１０７６３６８号及び米国特許第６２７８２３６号に詳細に記載されている。カソード材料は、蒸発法、スパッタ法又は化学的気相成長法により付着させることが典型的である。必要な場合には、例えば、マスク介在蒸着法、米国特許第５２７６３８０号及び欧州特許出願公開第０７３２８６８号明細書に記載の一体型シャドーマスク法、レーザーアブレーション法及び選択的化学的気相成長法をはじめとする多くの周知の方法により、パターンを形成させてもよい。
【００４９】
上述した有機材料は昇華法のような蒸気相法により適宜付着されるが、フィルム形成性を高めるため、流体から、例えば、任意のバインダーと共に溶剤から、付着させてもよい。当該材料がポリマーである場合には、溶剤付着法が好適であるが、スパッタ法やドナーシートからの熱転写法のような他の方法を使用してもよい。昇華法により付着すべき材料は、例えば、米国特許第６２３７５２９号明細書に記載されているように、タンタル材料を含むことが多い昇華体「ボート」から気化させてもよいし、当該材料をまずドナーシート上にコーティングし、その後基板に接近させて昇華させてもよい。複数材料の混合物を含む層は、独立した複数の昇華体ボートを利用してもよいし、予め混合した後単一のボート又はドナーシートからコーティングしてもよい。パターン化付着は、シャドーマスク、一体型シャドーマスク（米国特許第５２９４８７０号明細書）、ドナーシートからの空間画定型感熱色素転写（米国特許第５８５１７０９号及び同第６０６６３５７号明細書）及びインクジェット法（米国特許第６０６６３５７号明細書）を利用して達成することができる。
【００５０】
ほとんどのＯＬＥＤ装置は湿分及び／又は酸素に対して感受性を示すため、窒素又はアルゴンのような不活性雰囲気において、アルミナ、ボーキサイト、硫酸カルシウム、クレー、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、スルフェート、金属ハロゲン化物及び金属過塩素酸塩のような乾燥剤と一緒に、封止されることが一般的である。封入法及び乾燥法として、２００１年５月８日発行のＢｏｒｏｓｏｎらの米国特許第６２２６８９０号明細書に記載されている方法が挙げられるが、これらに限定はされない。さらに当該技術分野では、封入用として、ＳｉＯｘ、テフロン（登録商標）及び無機層／高分子層交互体のようなバリア層も知られている。
【００５１】
本発明のＯＬＥＤ装置は、所望によりその特性を高めるため、周知の各種光学効果を採用することができる。これには、透光性を極大化するための層厚の最適化、誘電体ミラー構造の付与、反射性電極の吸光性電極への交換、ディスプレイへの遮光又は反射防止コーティングの付与、ディスプレイへの偏光媒体の付与、又はディスプレイへの着色、中性濃度もしくは色変換フィルタの付与が包含される。具体的には、フィルタ、偏光子及び遮光又は反射防止コーティングを、カバーの上に、又はカバーの一部として、設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の上面発光型ＯＬＥＤ表示装置を示す部分横断面図である。
【図２】本発明の第１態様により発光要素の上にカラーフィルタ要素を配置した表示装置を示す部分横断面図である。
【図３】本発明の別の態様により発光要素の上下にカラーフィルタ要素を配置した表示装置を示す部分横断面図である。
【図４】本発明のさらに別の態様によりカラーフィルタ要素及びブラックマトリックスを有する表示装置を示す部分横断面図である。
【図５】ＯＬＥＤ要素の構築に使用することができる各種層の一部を例示する当該技術分野で知られている典型的ＯＬＥＤ要素の横断面図である。
【符号の説明】
１０…上面発光型ＯＬＥＤ表示装置
１２…基板
１４…薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アクティブマトリクス層
１６…第１絶縁平坦化層
１７…第２絶縁層
１８…第１電極
１９…有機ＥＬ層
１９Ｒ…赤色発光性有機電場発光（ＥＬ）要素
１９Ｇ…緑色発光性有機電場発光（ＥＬ）要素
１９Ｂ…青色発光性有機電場発光（ＥＬ）要素
２４…放出光
２４Ｒ…赤色放出光
２４Ｇ…緑色放出光
２４Ｂ…青色放出光
３０…透明第２電極
３２…カソード保護層
３４…間隙
３６…封入カバー
４０…フィルタ要素層
４０Ｒ…赤色フィルタ要素
４０Ｇ…緑色フィルタ要素
４０Ｂ…青色フィルタ要素
４１…フィルタ要素層
４１Ｒ…赤色フィルタ要素
４１Ｇ…緑色フィルタ要素
４１Ｂ…青色フィルタ要素
４２Ｌ…パターン化吸光層
４３Ｌ…パターン化吸光層
５０…リフレクタ層
１０３…アノード層
１０５…正孔注入層
１０７…正孔輸送層
１０９…発光層
１１１…電子輸送層
１１３…カソード層
２５０…電源
２６０…導電配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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