(57)【要約】【課題】ロングライフ型有機発光装置の提供。【解決手段】発光層ＡｘＢｙＣｚがアノードとカソードの間に位置し、該発光層が異なる物質を混合した単一層有機発光媒体とされ、ヘテロ接合の欠点がない。このほか、キャリア輸送層が電子輸送物質、正孔輸送物質ＡｘＢｙ及び一部比率のキャリア注入補助物質ａ％ｗｔ  ＬｉＦ或いは単独のＬｉＦ物質が該発光層とカソードの間に挟まれている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードとカソードと、
該アノードと該カソードの間に介在する発光層と、
該発光層と該カソードの間に介在する輸送補助層と、
を具えたことを特徴とする、発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、発光層が有機複合物で形成され、アノードの上面に位置すると共に正孔輸送物質、電子輸送物質及びノンドープ型発光物質を混合してなる連続性単一層有機発光領域を具えたことを特徴とする、発光装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発光装置において、正孔輸送物質の含有量がアノード電極に接近する部分の１００％よりカソード電極に接近する部分の０％に漸減することを特徴とする、発光装置。
【請求項４】
請求項２に記載の発光装置において、電子輸送物質の含有量がアノード電極に接近する部分の０％よりカソード電極に接近する部分の１００％に漸増することを特徴とする、発光装置。
【請求項５】
請求項２に記載の発光装置において、ノンドープ型発光物質の含有量がアノード電極に接近する部分の０％より輸送補助層に接近する部分の１００％に漸増することを特徴とする、発光装置。
【請求項６】
請求項２に記載の発光装置において、電子輸送層のＬｉＦ物質の含有量が発光層に接近する部分の０％よりカソードに接近する部分の５％に漸増することを特徴とする、発光装置。
【請求項７】
請求項１に記載の発光装置において、カソードが低仕事関数金属と、少なくとも一つの高仕事関数の保護金属層で組成されたことを特徴とする、発光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の発光装置において、低仕事関数金属がＬｉ、Ｃｓ、Ｃａ、Ｓｔより選択されることを特徴とする、発光装置。
【請求項９】
請求項７に記載の発光装置において、高仕事関数の保護金属層の材料が、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇより選択されることを特徴とする、発光装置。
【請求項１０】
請求項２に記載の発光装置において、ノンドープ型発光物質がりん光物質或いは蛍光物質とされたことを特徴とする、発光装置。
【請求項１１】
請求項２に記載の発光装置において、ノンドープ型発光物質が芳香族複数環の金属化合物とされたことを特徴とする、発光装置。
【請求項１２】
請求項２に記載の発光装置において、正孔輸送物質と電子輸送物質及びノンドープ型発光物質が蒸着或いはスパッタ方式で平面上に堆積されたことを特徴とする、発光装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の発光装置において、蒸着或いはスパッタが、電子輸送有機物質、正孔輸送有機物質、及びノンドープ型発光物質を蒸着源として順に蒸着室中に置いて行われることを特徴とする、発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一種の有機発光装置に係り、特に有機発光ダイオード構造の効率と寿命を改善した発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近広く討論されている有機発光ダイオード装置は、高輝度、広視角、低駆動電圧及びフルカラー化、携帯に便利な特性を具備する。一般に有機発光ダイオード装置はマルチレイヤー構造が、サンドイッチ形態で二つの電極の間に挟まれている。有機層は正孔輸送層、発光層及び電子輸送層を含む。適当な発光物質を加えることにより、電子輸送層及び正孔輸送物質も発光層となり得て、これにより光が電子輸送層或いは正孔輸送層より放射される。
【０００３】
通常、最も有効な有機発光ダイオード装置は、通常ＩＴＯが使用される透明電極層を具え、このＩＴＯはガラス或いはプラスチックの透明な基板上に堆積される。
【０００４】
マルチレイヤー構造は有機発光ダイオードを形成するのに用いられるが、電子輸送層と正孔輸送層の界面にエネルギー障壁を形成しやすく、これが不良な連接界面を形成し、さらにはこの不良な界面にキャリアが累積しやすく、高電流密度下でジュール熱を発生する可能性がある。このほか、マルチレイヤー構造の発光装置の寿命は高電圧下での異なる媒体間の界面の突然の変化の影響を受ける。従来の技術は有機発光ダイオードに対する有効な改良を行っており、その有機発光ダイオードは、正孔輸送層、電子輸送層及びバッファ層を具え、該バッファ層は正孔輸送層と電子輸送層の中間に位置する。このバッファ層は階段式或いは連続式に正孔輸送層の有機物質を徐々に電子輸送層の有機物質に変換する（例えば特許文献１参照。）。有機発光体の寿命を改善するための方式は他にも有る。
【０００５】
有機発光ダイオードの寿命は、正孔輸送物質の全体形態（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）と電子輸送層と正孔輸送層の間の界面部分のバイアス状態下での影響を受ける。
【０００６】
異なる媒体間界面の影響を消去するため、連続式有機媒体ＡｘＢｙを提供しているものもある（特許文献２参照。）。この連続式有機媒体ＡｘＢｙ中、Ａ媒体は正孔を輸送でき、Ｂ媒体は電子を輸送でき、ｘ、ｙはそれぞれＡ、Ｂ媒体の含有量を表示する。ｘの含有量の数値はアノードのほぼ０％から徐々に増加してカソードの１００％に至る。このような無界面存在の連続性構造は有効に有機発光ダイオードの寿命を延長できる。しかし、このような構造はドープ型発光分子の過度の分散により装置の発光効率が下がる。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許出願第５９２５９８０号明細書
【特許文献２】
米国特許出願第６１３０００１号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
通常、界面間効果を最少に減らすために、滑らかな領域を提供する必要があり、この滑らかな領域の発生は、寿命と有機発光ダイオードの発光効率を消耗することがなく、また、界面障壁を消去し、大幅にその効率と寿命を高めることができる。
【０００９】
本発明の主要な目的は、寿命を延長した新たな有機発光ダイオード装置の構造を提供することにある。
【００１０】
本発明の第２の目的は、発光効率の高い有機発光ダイオード装置の構造を提供することにある。
【００１１】
本発明の第３の目的は、安定性を改善した有機発光ダイオード装置の構造を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、アノードとカソードと、
該アノードと該カソードの間に介在する発光層と、
該発光層と該カソードの間に介在する輸送補助層と、
を具えたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項２の発明は、請求項１に記載の発光装置において、発光層が有機複合物で形成され、アノードの上面に位置すると共に正孔輸送物質、電子輸送物質及びノンドープ型発光物質を混合してなる連続性単一層有機発光領域を具えたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項３の発明は、請求項２に記載の発光装置において、正孔輸送物質の含有量がアノード電極に接近する部分の１００％よりカソード電極に接近する部分の０％に漸減することを特徴とする、発光装置としている。
請求項４の発明は、請求項２に記載の発光装置において、電子輸送物質の含有量がアノード電極に接近する部分の０％よりカソード電極に接近する部分の１００％に漸増することを特徴とする、発光装置としている。
請求項５の発明は、請求項２に記載の発光装置において、ノンドープ型発光物質の含有量がアノード電極に接近する部分の０％より輸送補助層に接近する部分の１００％に漸増することを特徴とする、発光装置としている。
請求項６の発明は、請求項２に記載の発光装置において、電子輸送層のＬｉＦ物質の含有量が発光層に接近する部分の０％よりカソードに接近する部分の５％に漸増することを特徴とする、発光装置としている。
請求項７の発明は、請求項１に記載の発光装置において、カソードが低仕事関数金属と、少なくとも一つの高仕事関数の保護金属層で組成されたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項８の発明は、請求項７に記載の発光装置において、低仕事関数金属がＬｉ、Ｃｓ、Ｃａ、Ｓｔより選択されることを特徴とする、発光装置としている。
請求項９の発明は、請求項７に記載の発光装置において、高仕事関数の保護金属層の材料が、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇより選択されることを特徴とする、発光装置としている。
請求項１０の発明は、請求項２に記載の発光装置において、ノンドープ型発光物質がりん光物質或いは蛍光物質とされたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項１１の発明は、請求項２に記載の発光装置において、ノンドープ型発光物質が芳香族複数環の金属化合物とされたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項１２の発明は、請求項２に記載の発光装置において、正孔輸送物質と電子輸送物質及びノンドープ型発光物質が蒸着或いはスパッタ方式で平面上に堆積されたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の発光装置において、蒸着或いはスパッタが、電子輸送有機物質、正孔輸送有機物質、及びノンドープ型発光物質を蒸着源として順に蒸着室中に置いて行われることを特徴とする、発光装置としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は一種の有機発光ダイオード装置を提供し、この装置は、アノードとカソードの間に挟まれた発光層ＡｘＢｙＣｚを具えている。この発光層は異なる物質を混合してなる単層構造を具え、周知の技術における界面接合の問題を解決する。このほか、余分の輸送補助層が設けられ、それは、単純なＬｉＦ（電子注入補助物質）或いは一種類の、同時に正孔輸送物質と電子輸送物質ＡｘＢｙ及び一部比率のキャリア注入補助物質ａ％ｗｔ  ＬｉＦを含む物質とされて発光層とカソードの間に配置される。この余分に加えられた輸送補助層の機能は、発光ダイオード中の発光効率を高めることにある。
【００１４】
発光層ＡｘＢｙＣｚは一種類の周知の正孔輸送物質Ａｘ、新たな電子輸送物質Ｂｙ、及び少なくとも一種類の新たなノンドープ型発光物質或いは染料Ｃｚを少なくとも含む。そのうち、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ媒体Ａ、Ｂ、Ｃの含有量を示す。輸送補助層は僅かに単独のＬｉＦ、或いはＡｘＢｙ及び一部比率のａ％ｗｔのＬｉＦの混合物とされる。この三種類の物質（Ａ、Ｂ及びＬｉＦ）は混合蒸着方式で特殊な組成比率によりこの発光装置を形成する。このほか、発光層と輸送補助層中の媒体Ａ、Ｂ、Ｃの含有量ｘ、ｙ、ｚは以下の特性を有する。即ち、含有量ｘは媒体Ａ中にあって、アノードに接近する部分の１００％よりカソード部分の０％に徐々に減少する。含有量ｙは媒体Ｂ中にあって、アノードに接近する部分の０％よりカソード部分の１００％に徐々に増加する。含有量ｚは媒体Ｃ中にあって、アノードに接近する部分の０％より輸送補助層部分の１００％に徐々に増加する。
【００１５】
【実施例】
図１は本発明中の発光ダイオード装置１０の断面図である。発光ダイオード装置１０の構造は、基板１２の上に構築され、該基板は透明とされる。該基板１２はガラス或いは透明プラスチックで製造可能で、このプラスチック基板はポリオレフィン、ポリエチレン、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅｓ）、ポリアリレート（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅｓ）とされうる。
【００１６】
該基板１２の上にアノード１４が形成され、該アノードは導電性を有すると共に透光性或いは半透光性を有する。アノード１４を形成する材料は、導電金属酸化物例えばインジウム酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、亜鉛錫酸化物、導電透明ポリマー例えばポリアニリン（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）とされうる。アノード１４はまた半透明金属薄層（５００．ＡＮＧ．より小さい）の金、銅、銀及びその化合物で組成されうる。
【００１７】
アノード１４の上面は発光層１６とされ、このほか、輸送補助層１８が発光層１６とカソード２０の間に挟まれる。発光層１６は混合された連続有機媒体を含み、該発光層１６はヘテロ接合の欠点がない。この連続性有機媒体の組成はＡｘＢｙＣｚで表示される。そのうちＡは正孔輸送物質を、Ｂは電子輸送物質を、Ｃはノンドープ型発光物質を表示する。そのうち、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ媒体の含有量を表示する。注意すべきことは、輸送補助層１８は僅かにＬｉＦ物を含む媒体とされるか、或いは正孔輸送物質と電子輸送物質及び一部比率のａ％ｗｔのＬｉＦの混合物とされうることである。図に明らかであるように、Ｃ媒体は輸送補助層１８の中には出現せず、ｘとｙの関係はｘ＝１００％−ｙとされ、ｘとｙの変化は非線形とされ、Ａ媒体の減少の傾向（正孔輸送物質）とＢの増加の傾向（電子輸送物質）は艱難な蒸着或いはスパッタ技術により制御可能で、輸送補助層１８中の一部比率のａ％ｗｔのＬｉＦの含有量は発光層１６に接近する部分で０％に保持され、徐々に増加してカソード２０部分の５％に至る。発光装置構造の物質は混合蒸着方法で蒸着速度のせい９尾によりその含有量の密度が調整されて、カソードを形成する物質は低仕事関数物質が使用され、例えば４ｅＶより低い金属が使用されて、さらに少なくとも一種類の高仕事関数の保護金属が加えられる。そのうち、低仕事関数の金属は、以下の元素より選択される。即ち、Ｌｉ、Ｃｅ、Ｃａ或いはＳｔである。高仕事関数の金属は以下の元素より選択される。即ち、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａｕ或いはＡｇである。このほか電極には低仕事関数の合金或いは高仕事関数の金属を使用し共同蒸着技術により獲得されうる。
【００１８】
実施例中、基板が透明の材料とされてアノードが設けられており、この時、その構造は上向きに発光する構造とされる。
【００１９】
注意すべきは、ノンドープ型発光物質は蛍光（ｆｌｕｏｒｅｎｃｅ）或いはりん光（ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｎｃｅ）物質とされることである。電子輸送物質と正孔輸送物質は周知の技術の蒸着或いはスパッタの方式で基板上面に堆積される。典型的な例では、基板１２が蒸着室の上方に置かれ、並びに電子輸送物質、正孔輸送物質、ノンドープ型発光物質及びＬｉＦ物質が置かれる。
【００２０】
四種類の蒸着源（Ａ、Ｂ、Ｃ及びＬｉＦ）はそれぞれ四つの容器中に置かれ、並びに徐々に且つ連続性排出の方式で気体排出する。まず、四つの容器中、注意深く電子輸送物質、正孔輸送物質及びノンドープ型発光物質を制御して同時排出を開始し、並びに注意深く各種物質の排出量を制御する。発光層１６形成後に、ノンドープ型発光物質Ｃの蒸着源を閉じる。続いて、輸送補助層１８を形成し、このとき僅かに純水なＬｉＦ蒸着源のみを提供するか、或いはＡｘＢｙ及び一部比率のａ％ｗｔのＬｉＦの混合気体を提供する。
【００２１】
このとき、Ａ物質の含有量ｘの減少の傾向とＢ物質の含有量ｙの増加の傾向はは発光層一般のように進行し且つこの傾向が全体の輸送補助層１８に至る。且つａ％ｗｔのＬｉＦ含有量は放射層付近で０％とされ、カソード２０近隣部分の５％に漸増する。媒体含有量の漸増変化により、界面の不良問題が最小まで減らされ、発光効率がこれにより大幅に向上される。上述の改善方法は有機半導体層の製造に用いることができ、蒸着方法は現在使用されている堆積の方法である。しかし実際には蒸着方法に限定されるわけではなく、その他の堆積方法例えばスパッタもまた上述の目的を達成するために使用できる。
【００２２】
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。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、寿命が長く、発光効率が高く、安定性を改善した有機発光ダイオード装置の構造を提供している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明中の有機発光ダイオード構造の断面図である。
【符号の説明】
１０  発光ダイオード装置
１２  基板
１４  アノード
１６  発光層
１８  輸送補助層
２０  カソード
【図１】
2004253264.tif 000003