(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極と、陽極と、前記陰極と前記陽極の間に形成される層状構造とを含む有機発光装置において、
前記層状構造は、
前記陽極に近隣するホール源と、 
前記陰極に近接し、ＬｉＭｎ２Ｏ４（マンガン酸リチウム）の層及びＢＰｈｅｎ：Ｌｉ（リチウムを含有した４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントレン）の層を含む電子源と、
前記ホール源と前記電子源の間に、ドーパントを含有する有機材料から形成される発光領域とを含むものであり、
前記ホール源の導電度は１０−８〜１０２Ｓ／ｃｍで、
前記電子源の導電度は１０−８〜１０２Ｓ／ｃｍで、
前記発光領域の導電度は１０−８Ｓ／ｃｍより小さく、
前記陽極と前記陰極の導電度は、１０２Ｓ／ｃｍ以上で、
前記ホール源と前記電子源の少なくともいずれか一方は無機材料を含み、
前記電子源に使用される無機材料は、化学式Ａｘ（ＭｙＯｚ）により定義される酸化物（ｘ１、ｙ１及びｚ１はそれぞれゼロより大きい正の整数であり、Ａはアルカリ金属、或いは、アルカリ土類金属化合物で、Ｍは、金属、めっき金属と金属合金により構成される群から選択され、Ｏは酸素原子である）をベースとしたアルカリ金属化合物、或いは、アルカリ土類金属化合物により構成され、
前記ホール源に使用される無機材料は、化学式Ｐｘ２（Ｍｙ２Ｏｚ２）により定義される酸化物（ｘ２、ｙ２及びｚ２はそれぞれゼロより大きい正の整数であり、ＰはＰ型ドーパントで、Ｍは、金属、めっき金属と金属合金により構成される群から選択され、Ｏは酸素原子である）により構成されることを特徴とする有機発光装置。
【請求項２】
前記ホール源はＰ型半金属を含み、前記電子源はＮ型半金属を含み、前記発光領域は導電度が１０―８Ｓ／ｃｍより小さい絶縁体を含む請求項１に記載の有機発光装置。
【請求項３】
前記ホール源はイオン添加物を含有する無機材料で、前記電子源はイオンドーパントを含有する有機材料、またはイオン添加物を含有する無機材料のいずれかである請求項１に記載の有機発光装置。
【請求項４】
前記ホール源はイオンドーパントを含有する有機材料で、前記電子源はイオン添加物を含有する無機材料である請求項１に記載の有機発光装置。
【請求項５】
前記発光領域は、発光層、及び、前記発光層と前記ホール源との間に形成されるＰ型緩衝層を有する請求項１に記載の有機発光装置。
【請求項６】
前記発光領域は、発光層、及び、前記発光層と前記電子源との間に形成されるＮ型緩衝層を有する請求項１に記載の有機発光装置。
【請求項７】
前記ホール源は、１層構造、或いは多層構造で、かつ、前記ホール源はＴＣＮＱ（テトラフルオロ テトラシアノ キノジメタン）を含む請求項１に記載の有機発光装置。
【請求項８】
前記ホール源は、ＮＰＢ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（テトラフルオロ テトラシアノ キノジメタンを含有したＮ，Ｎ’−ビスー（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル）の層とＦ４−ＴＣＮＱ：ＷＯ３（テトラフルオロ テトラシアノ キノジメタンを含有した酸化タングステン）の層とを含む請求項１に記載の有機発光装置。
【請求項９】
前記陰極と前記電子源との間にＬｉＦ（フッ化リチウム）層が形成される請求項１に記載の有機発光装置。 
【請求項１０】
陰極と、陽極と、前記陰極と前記陽極の間に形成される層状構造とを含み、前記層状構造は、前記陽極に近隣するホール源と、前記陰極に近接し、ＬｉＭｎ２Ｏ４（マンガン酸リチウム）の層及びＢＰｈｅｎ：Ｌｉ（リチウムを含有した４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントレン）の層を含む電子源と、前記ホール源と前記電子源との間に形成され、ドーパントを含有する有機材料から形成される発光領域とを含む、請求項１に記載の有機発光装置の効率を改善する方法であって、
前記ホール源と前記電子源の少なくともいずれか一方は無機材料を含むようにし、
前記電子源に使用される無機材料は、化学式Ａｘ１（Ｍｙ１Ｏｚ１）により定義される酸化物（ｘ１、ｙ１及びｚ１はそれぞれゼロより大きい正の整数であり、Ａはアルカリ金属、或いは、アルカリ土類金属化合物で、Ｍは、金属、めっき金属と金属合金により構成される群から選択され、Ｏは酸素原子である）をベースとしたアルカリ金属化合物、或いは、アルカリ土類金属化合物により構成し、
前記ホール源に使用される無機材料は、化学式Ｐｘ２（Ｍｙ２Ｏｚ２）により定義される酸化物（ｘ２、ｙ２及びｚ２はそれぞれゼロより大きい正の整数であり、ＰはＰ型ドーパントで、Ｍは、金属、めっき金属と金属合金により構成される群から選択され、Ｏは酸素原子である）により構成し、
前記ホール源中にイオンを導入して、前記ホール源の導電度を１０−８〜１０２Ｓ／ｃｍにする工程と、
前記電子源中にイオンを導入して、前記電子源の導電度を１０−８〜１０２Ｓ／ｃｍにする工程と、
前記発光領域の導電度を１０−８Ｓ／ｃｍより小さくする工程と、
前記陽極と前記陰極の導電度を１０２Ｓ／ｃｍ以上にする工程とを、有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記ホール源にイオン添加物を含有する無機材料と、前記電子源にイオンドーパントを含有する有機材料、またはイオン添加物を含有する無機材料のいずれかとする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ホール源にイオンドーパントを含有する有機材料と、前記電子源にイオン添加物を含有する無機材料とする請求項１０に記載の方法。 
【請求項１３】
前記発光領域に、発光層、及び、前記発光層と前記ホール源との間にＰ型緩衝層を形成する請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記発光領域に、発光層、及び、前記発光層と前記電子源との間にＮ型緩衝層を形成する請求項１０に記載の方法。 
【請求項１５】
前記有機発光装置に、前記陰極と前記電子源との間にＬｉＦ（フッ化リチウム）層を形成する請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電装置に関するものであって、特に、有機発光装置（ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ，以下、ＯＬＥＤという）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＯＬＥＤは、現在、熱心に研究されている技術領域である。特許文献１において、エレクトロルミネセント装置（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｄｅｖｉｃｅ）が開示され、このエレクトロルミネセント素子は、厚さが１５ナノメーターの銅フタロシアニン（ｃｏｐｐｅｒ−ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ，  ＣｕＰｃ）をホール注入層（ｈｏｌｅ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ，  ＨＩＬ）とし、厚さが６０ナノメーターのＮ，Ｎ’−ビス−（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’（Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ−（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４，４’；以下、ＮＰＢ）をホール輸送層（ｈｏｌｅ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｌａｙｅｒ，  ＨＴＬ）とし、厚さが７５ナノメーターのトリス（８−ヒドロキシ  キノリン）アルミニウム（ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ；即ち、Ａｌｑ３）を電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｌａｙｅｒ，ＥＴＬ）とする。その後、Ａｌｑ３上に厚さが０．５ナノメーターのフッ化リチウムを積層し、このフッ化リチウムは、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、酸化リチウム、或いは、酸化マグネシウムにより代替してもよい。
【０００３】
特許文献２において、有機エレクトロルミネセント装置が開示され、図１ａで示されるように、このエレクトロルミネセント装置１０は、基板１１上に形成され、陽極１２、ホール輸送層１３、発光層１４、金属を含有した有機化合物層１５と陽極１６を基板１１上に順に形成される。また、有機エレクトロルミネセント素子１０は、有機層１７を陽極１２と陰極１６の間に形成し、この有機層１７は、その中に、ホール輸送層１３、発光領域１４及び金属をドープもしくは含有した有機化合物層１５を有する。
【０００４】
特許文献３において、もう一つのアルカリ金属化合物層を含むＯＬＥＤが開示され、図１ｂで示されるように、このＯＬＥＤ２０は、プラスチック基板２１上に形成され、陽極２２、ホール輸送層２３、発光領域２４、電子輸送層２５、アルカリ金属化合物層２６、陰極２７をプラスチック基板２１上に、その順に、形成する。プラスチック基板２１には、予めＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）の陽極２２を塗布しておく。陰極２７は、金属酸化層２７ｂとマグネシウム含有層２７ａとから構成され、マグネシウム含有層２７ａは、マグネシウム或いはマグネシウム合金（例えば、マグネシウム銀合金）により構成される。アルカリ金属化合物層２６は、ハロゲン化アルカリ（例えばＬｉＦ）或いはアルカリ酸化物（例えば、Ｌｉ２Ｏ）により構成される。有機層２８はホール輸送層２３、発光領域２４、電子輸送層２５を有する。
【０００５】
特許文献４において、ＯＬＥＤが開示され、図１ｃで示されるＯＬＥＤ３０は基板３１上に形成され、陽極３２、ホール注入層３３、ホール輸送層３４、発光領域３５、電子輸送層３６、緩衝構造３７及び陰極３８が、その順に、基板３１上に形成される。ＯＬＥＤ３０は、緩衝構造３７を有機層３９と陰極３８の間に形成する。緩衝構造３７は、第一緩衝層３７ａと第二緩衝層３７ｂを含み、第一緩衝層３７ａは酸化金属化合物からなり、電子輸送層３６上に形成され、第二緩衝層３７ｂは、仕事関数が２．０〜４．０ｅＶの金属或いは金属合金から構成され、第一緩衝層３７ａ上に形成される。この他、ホール注入層３３は、陽極３２と有機層３９の間に形成される。
【０００６】
ホール注入層３３は、ポルフィリン（ｐｏｒｐｈｏｒｉｎｉｃ）或いはフタロシアニン（ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）から構成され、フルオロカーボンポリマーＣＦｘにより構成されてもよく、ｘは１或いは２である。電子輸送層３４は、各種異なる種類の芳香族アミン（ａｒｏｍａｔｉｃ  ａｍｉｎｅｓ）からなる。発光領域３５の中で、電子とホールが再結合（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）するため、発光することになる。陰極３８は、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により形成され、ＯＬＥＤ３０に高い導電度及び好ましい反射率を提供する。
【０００７】
図２は従来のＯＬＥＤを示す。ＯＬＥＤ４０は基板４１上に形成され、陽極４２、ホール源４３、発光領域４４、電子源４５、第一緩衝層４６、第二緩衝層４７及び陰極４８が、基板４１上に、その順に形成される。ホール注入層４３ａとホール輸送層４３ｂとにより、ホール源４３を構成する。電子注入層４５ｂと電子輸送層４５ａとにより、電子源４５を構成する。ホール源４３と電子源４５の少なくともいずれか一方は、有機材料或いは無機材料から構成される。発光領域４４は、蛍光（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ）ドーパント或いは燐光（ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ）ドーパントをドープもしくは含有する有機ホスト（ｏｒｇａｎｉｃ  ｈｏｓｔ）もしくは有機材料から構成される。一般に、従来の電子源或いはホール源の導電度は、１０−８Ｓ／ｃｍより小さく、これにより、ＯＬＥＤ４０の発光効率が制限されている。
【０００８】
図２で示される従来のＯＬＥＤ４０は、陽極４２と陰極４８とが高導電度（導電度は１０２Ｓ／ｃｍ以上）の材料以外に、両電極間に位置する有機材料により構成される有機層は導電度が低い絶縁体（導電度は１０−８Ｓ／ｃｍより小さい）であり、これにより、従来のＯＬＥＤ４０内部の導電度の分布は、陽極が高く、有機層が低く、陰極が高いという、高（陽極）→低（有機層）→高（陰極）の分布を有している。電極と有機層との界面における導電度の差が大きいため、電極と有機層との界面は電荷が容易に蓄積しやすく、界面は多量のジュール熱を生成すると共に、キャリア注入による高いエネルギー障壁を形成し、この現象が素子の不安定を引き起こし、高い操作電圧につながっている。
【０００９】
この他、従来のＯＬＥＤ４０によると、そのＯＬＥＤの装置の厚さは特定範囲内に制限されて、操作電圧が高くなり過ぎるのを防止できる反面、装置の厚さが薄過ぎる場合は、装置の安定性が低下してしまうことになる。例えば、陽極のＩＴＯは一般的にスパッタリング法で形成されるため、その表面はスパイク（ｓｐｉｋｅ；鋭いのこ歯状の溶け込み現象）を生じやすい。そのため、有機層の厚さが不充分な場合、尖ったＩＴＯが有機膜を突き刺すことにより、ショートが発生する。この他、アクティブパネルを製作する場合、ＩＴＯによる陽極に連接する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が作動する時に高熱が発生する。しかしながら、有機材料の融点は一般的に高くない（約１００〜２００℃）ので、有機層の厚さが薄すぎる場合、発光領域は重大な熱的干渉を受けて発光効率に影響を及ぼすことになる。
【特許文献１】米国特許第５７７６６２３号明細書
【特許文献２】米国特許第６０１３３８４号明細書
【特許文献３】米国公開特許第２００４／００３２２０６Ａ１号明細書、
【特許文献４】米国特許第６５５１７２５B２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、ＯＬＥＤとその効率を改善する方法を提供し、電子源とホール源の材料を選択することにより、これらの材料の導電度を発光領域の導電度より大きくすることで達成する。電子源とホール源の導電度は好ましくは、１０−８〜１０２Ｓ／ｃｍである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のＯＬＥＤの導電度の分布及び基板から遠い上層から基板に近い下層に向かう方向に沿って見た場合、以下の形式、すなわち、上層に配置される陰極の導電度は高く（１０２Ｓ／ｃｍ以上）、→電子源の導電度は中程度（１０−８〜１０２Ｓ／ｃｍ）に、→発光領域の導電度は低く（１０−８Ｓ／ｃｍより小さい）、→ホール源の導電度は中程度（１０−８〜１０２Ｓ／ｃｍ）に、→そして、最も下層に配置されて、基板と接する陽極の導電度は高（１０２Ｓ／ｃｍ以上）くすることが好ましい。
ここで、ＯＬＥＤの導電度の分布及び積層される上層から下層の基板に向かう方向に関して、以下の形式の場合、すなわち、陰極の導電度は高（１０２Ｓ／ｃｍ以上）く、→発光領域の導電度は低（１０−８Ｓ／ｃｍ以下）く、→陽極の導電度を高（１０２Ｓ／ｃｍ以上）くする場合は、従来のＯＬＥＤに比較して、操作電圧をより低くすることができ、安定性を改善することができる。
【００１２】
また、本発明の有機発光装置の効率を改善する方法は、高導電度の電極と低導電度の有機層間に、１層或いは２層以上の多層の、中程度の導電度（１０−８〜１０２Ｓ／ｃｍ）を有する半金属（ｓｅｍｉ−ｍｅｔａｌ）材料を形成し、半金属層は有機材料より約一万倍も高い導電度を有するので、半金属層の厚さの増加によるＯＬＥＤの操作電圧に対する影響は小さい。従って、この特性により半金属の厚さを増加して、良好なＯＬＥＤの装置を製造し、高安定性の装置を有し、低操作電圧で、好ましい熱流を緩衝させる層（熱流緩衝層）を有し、ＩＴＯの陽極の表面におけるスパイクの影響を低下させることができる。
【００１３】
この他、本発明のＯＬＥＤは、その導電度の分布及び基板から遠い上層から基板に近い下層に向かう方向に沿って見た以下の形式の場合は、高→中→低→中→高に調整されるので、ＯＬＥＤの各層の界面での差は少なく、キャリア注入によるエネルギー障壁を低下させることができ、界面でのジュール熱を低下させる目的を達成し、ＯＬＥＤの素子安定性に対して大きな作用効果を奏することになる。
【００１４】
また、本発明のＯＬＥＤは、陰極、陽極、及び、陰極と陽極の間に形成される層状構造を有するＯＬＥＤを提供し、層状構造は、ホール源、電子源、及び発光領域を有する。ホール源は陽極に近接される。電子源は陰極に近接される。発光領域はホール源と電子源の間に形成され、発光領域は有機材料から構成され、この有機材料はドーパントであり、上述のホール源、電子源、発光領域はそれぞれ、各々の導電度を有する。ホール源の導電度は１０−８〜１０２Ｓ／ｃｍの範囲が好ましく、電子源の導電度は１０−８〜１０２Ｓ／ｃｍの間で、発光領域の導電度は１０−８Ｓ／ｃｍより小さく、陰極と陽極の導電度は１０２Ｓ／ｃｍ以上で、電子源とホール源の少なくとも一方は無機材料を含む。
【００１５】
本発明のもう一つのＯＬＥＤは、その効率を向上させる方法を提供し、ＯＬＥＤのホール源中にイオンを導入して、電子源の導電度を１０−８Ｓ／ｃｍから１０２Ｓ／ｃｍまでの範囲にする工程と、ＯＬＥＤの電子源中にイオンを導入し、電子源の導電度を１０−８Ｓ／ｃｍから１０２Ｓ／ｃｍまでの範囲にする工程とからなることが好ましい。発光領域の導電度はホール源と電子源の導電度より小さく、陰極と陽極の導電度は、ホール源と電子源の導電度より大きいことが望ましい。上述のＯＬＥＤは、陰極、陽極、及び、陰極と陽極の間に層状構造が形成され、その層状構造は、更に、ホール源、電子源、及び、発光領域を有している。ホール源は陽極に近接し、且つ、ホール源用の材料から構成される。電子源は陰極に近接し、且つ、電子源用の材料から構成され、ホール源用の材料と電子源用の材料との少なくともいずれか一方は、無機材料を含む。発光領域はホール源と電子源間に形成され、有機材料から構成される。この有機材料はドーパントを含有し、ホール源、電子源及び発光領域はそれぞれ各自の導電度を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のホール源、電子源と発光領域の導電度を調整する方式により、電極と有機層の界面での電荷が蓄積しにくいため、界面は多量のジュール熱とキャリア注入による高いエネルギー障壁が生成しにくくなり、装置の安定性が向上し、操作電圧を低下させることができるという効果を奏する。また、高い導電度の電極と低い導電度の有機層の間に、中程度の導電度を有する半金属材料を形成し、ＩＴＯの陰極の表面におけるスパイクの影響を低下させることができ、良好に熱流を緩衝させうる発光領域が、熱により発光効率に影響を及ぼされるのを防止することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
ＰＩＮダイオード（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ−Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ−Ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｄｉｏｄｅ）は、一種のフォトダイオード（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）で、このフォトダイオードは大きく（ｌａｒｇｅ）、且つ、ドープ中性（ｎｅｕｔｒａｌｉｔｙ）物質の真性領域（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  ｒｅｇｉｏｎ）を有する。真性領域は、Ｐ型ドープ領域とＮ型ドープ領域の間に位置する。Ｐ型ドープ領域とＮ型ドープ領域中のドーパントはドープ中の半導体材料の導電度を明らかに増加させると共に、装置功能を向上させる。
【００１８】
本発明の実施例によるＯＬＥＤは、陰極、電子源、発光層、ホール源、及び陽極からなる。電子源とホール源とに使用する材料としては、導電度が発光層より大きく、陰極と陽極より小さい材料が好ましい。図３で示されるように、発光領域の導電度は１０−８Ｓ／ｃｍより小さく、電子源とホール源の導電度は１０−８〜１０２Ｓ／ｃｍの範囲が好ましい。基本的に、陰極と陽極の導電度は１０２Ｓ／ｃｍ以上で、陰極が銀やアルミ二ウム等の金属から構成される場合、その導電度は１０６Ｓ／ｃｍより大きい。陽極がインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）から構成される場合、その導電度は１×１０３〜５×１０３Ｓ／ｃｍである。
【００１９】
本発明の実施例のＯＬＥＤにおいて、電子源とホール源の少なくとも一方は、無機材料から構成されると共に、この無機材料は１０−８Ｓ／ｃｍより大きい導電度を有することが望ましい。図４ａ〜図４ｃは、本発明の実施例によるＯＬＥＤ４００ａ〜４００ｃを示す図で、基板４０１からなり、陽極４０２、ホール源４０３、発光領域４０４、電子源４０５、陰極４０６は、順に、基板４０１上に形成されることが好ましい。ホール源４０３は有機材料からなり、発光領域４０４の導電度は１０−８Ｓ／ｃｍより小さく、ホール源４０３と電子源４０５の導電度は１０−８Ｓ／ｃｍより大きいことが好ましい。本発明の実施例中のＯＬＥＤ４００ａ〜４００ｃは陰極４０６を有し、この陰極４０６は単一の電極から構成されるか、或いは、電極と電子を注入する材料の組み合わせにより構成される。電子源４０５は同様の材料による１層もしくは単層構造か、或いは、異なる材料の多層構造から構成される。
【００２０】
図４ａで示されるように、電子源４０５は単層もしくは１層の無機材料から構成される。或いは、図４ｂで示されるように、電子源４０５は２つの層を含む多層構造から構成され、第一電子源４０５ａと第二電子源４０５ｂとを有する。その第一電子源４０５ａは無機材料で、第二電子源４０５ｂは有機材料である。或いは、図４ｃで示されるように、第一電子源４０５ｃは有機材料で、第二電子源４０５ｄが無機材料であってもよい。
【００２１】
図５ａ〜図５ｃは本発明のもう一つの実施例によるＯＬＥＤ５００ａ〜５００ｃを示す図で、基板５０１からなり、陽極５０２、ホール源５０３、発光領域５０４、電子源５０５、陰極５０６は、順に、基板５０１上に形成されることが好ましい。電子源５０５は有機材料からなり、ホール源５０３は無機材料、或いは、有機材料から構成される。
【００２２】
図５ａで示されるように、ホール源５０３は単層もしくは１層の無機材料から構成される。或いは、図５ｂで示されるように、ホール源５０３は第一ホール源５０３ａ及び第二ホール源５０３ｂの２つの多層構造から構成され、第一ホール源５０３ａは無機材料で、第二ホール源５０３ｂは有機材料である。或いは、図５ｃで示されるように、ホール源５０３は第一ホール源５０３ｃ及び第二ホール源５０３ｄの２つの多層構造から構成され、第一ホール源５０３ｃは有機材料で、第二ホール源５０３ｄは無機材料である。
【００２３】
図６は本発明のもう一つの実施例によるＯＬＥＤ６００を示す図で、基板６０１からなり、陽極６０２、ホール源６０３、発光領域６０４、電子源６０５、陰極６０６は、順に、基板６０１上に形成される。電子源６０５とホール源６０６はどちらも無機材料からなる。
【００２４】
図７は本発明のもう一つの実施例によるＯＬＥＤ７００を示す図で、基板７０１からなり、陽極７０２、ホール源７０３、発光領域７０４、電子源７０５、陰極７０６は、順に、基板７０１上に形成される。電子源７０５とホール源７０６はどちらも２つの多層構造から構成され、電子源７０５とホール源７０３の各層７０５ａ、７０５ｂ、７０３ａ、７０３ｂは、それぞれ、無機材料、或いは、有機材料から構成される。
各電子源とホール源の導電度を増加させるため、半金属を各電子源とホール源の材料にしてこの目的を達成する。例えば、イオン添加物（ｉｏｎ−ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ）を含有する無機材料、或いは、イオンドーパントを含有する有機材料を電子源とホール源の材料とし、１０−６Ｓ／ｃｍ、或いは、更に高い導電度を達することができる。
【００２５】
図８ａ〜図８ｃは、本発明のもう一つの実施例によるＯＬＥＤ８００ａ〜８００ｃを示す図で、基板８０１からなり、陽極８０２、ホール源８０３ａ〜８０３ｃ、発光領域８０４、電子源８０５ａ〜８０５ｃ、陰極８０６は、順に、基板８０１上に形成される。図８ａで示されるように、本発明の実施例中、電子源８０５ａはイオン添加物を含有する無機材料（Ｎ型半金属）からなり、ホール源８０３ａはイオンドーパントを含有する有機材料（Ｐ型半金属）からなり、発光領域８０４は、１種或いは多種の有機材料から構成される。
【００２６】
図８ｂで示されるように、本発明のもう一つの実施例中、ホール源８０３ｂはイオン添加物を含有する無機材料（Ｐ型半金属）からなり、電子源８０５ｂはイオンドーパントを含有する有機材料（Ｎ型半金属）からなり、発光領域８０４は、一、或いは、多種の有機材料から構成される。図８ｃで示されるように、本発明の更にもう一つの実施例中、電子源８０５ｃはイオン添加物を含有する無機材料（Ｎ型半金属）からなり、ホール源８０３ｃはイオン添加物を含有する無機材料（Ｐ型半金属）からなり、発光領域８０４は、一種或いは多種の有機材料から構成される。
【００２７】
上述の電子源に使用されるイオン添加物を含有する無機材料は、例えば、酸化物をベースとした（ｏｘｉｄｅ−ｂａｓｅｄ）アルカリ金属、或いは、アルカリ土類金属化合物である。酸化物ベースの無機化合物は以下の化学式により定義される金属酸化物により構成される。
【００２８】
Ａｘ（ＭｙＯｚ）
ｘ、ｙ及びｚはそれぞれゼロより大きい正の整数であり、Ａはアルカリ金属、或いは、アルカリ土類金属化合物で、Ｍは、金属、めっき金属と金属合金により構成される群から選択され、Ｏは酸素原子である。
上述のイオン添加物を含有する無機材料は、以下の化合物により構成される群から選択される。ＬｉＭｎ２Ｏ４，ＬｉＣｏＯ２，ＬｉＮｂＯ３，Ｌｉ２ＷＯ４，Ｃｓ２ＷＯ４，ＣｓＭｎＯ４，ＣｓＶＯ４，ＣｓＴｉ６Ｏ１３，ＭｇＴｉＯ３，ＭｇＷＯ４，ＭｇＺｒＯ３とＬｉ（Ｎｉ０．８Ｃｏ０．２）Ｏ２；上述の化合物中，Ｌｉ＝リチウム，Ｍｎ＝マンガン，Ｏ＝酸素，Ｃｏ＝コバルト，Ｎｂ＝ニオブ，Ｗ＝タングステン，Ｃｓ＝セシウム，Ｖ＝バナジウム，Ｔｉ＝チタン，Ｍｇ＝マグネシウム，Ｚｒ＝ジルコニウム，Ｎｉ＝ニッケルである。
【００２９】
上述は電子源に使用されるイオン添加物を含有する無機材料である。ホール源に使用されるイオン添加物を含有する無機材料は無機化合物であり、この無機化合物は以下の化学式で定義される酸化物により構成される。
Ｐｘ（ＭｙＯｚ）
ＰはＰ型ドーパント、例えば、Ｆ４−ＴＣＮＱ（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏ−ｔｅｔｒａｃｙａｎｏ−ｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ）で、Ｍは金属、めっき金属と金属合金からなる群から選択され、Ｏは酸素原子である。
イオンドーパントを含有する有機材料は、Ｐ型ドーパントのアミン（ａｍｉｎｅ）で、この種のＰ型ドーパントを含むアミンの導電度は約４×１０−７〜６×１０−６Ｓ／ｃｍの間で、イオンドーパントを含まない有機材料の導電度は１０−９Ｓ／ｃｍより小さい(絶縁体とみなされる)。イオンドーパントを含有する有機材料は、リチウムをドープした有機材料で、約２×１０−５〜５×１０−５Ｓ／ｃｍの間の導電度を有する。
【００３０】
図９〜図１２は、本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図で、図９ａ〜図９ｃ中のホール源９０３は有機材料からなる。図９ａで示されるＯＬＥＤ９００ａは、基板９０１からなり、陽極９０２、ホール源９０３、発光領域９０４、電子源９０５、陰極９０６は、順に、基板９０１上に形成される。ホール源９０３はホールを注入する層から構成され、このホールを注入する層はＦ４−ＴＣＮＱをドープする銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）から構成される。Ｆ４−ＴＣＮＱは、Ｐ型ドーパントで、Ｆ４−ＴＣＮＱをドープするＣｕＰｃはＰ型半金属を構成する。電子源９０５は、ＬｉＭｎ２Ｏ４を有する電子輸送層から構成され、このＬｉＭｎ２Ｏ４は、イオン添加物を含有する無機材料である。
【００３１】
発光領域９０４は、以下の３個の層からなる。発光層（ｅｍｉｓｓｉｖｅ  ｌａｙｅｒ，ＥＭＬ）９０４ｂ、Ｎ型緩衝層９０４ａ、及び、Ｐ型緩衝層９０４ｃである。Ｎ型緩衝層９０４ａは、発光層９０４ｂと電子源９０５の間に形成され、Ｐ型緩衝層９０４ｃは発光層９０４ｂとホール源９０３間に形成される。発光層９０４ｂは有機ホストを有し、有機ホストは赤光を発光するドーパントを含有している。Ｎ型緩衝層９０４ａは、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１０−ｐｈｅｎａｎ−ｔｈｒｏｌｉｎｅ,ＢＰｈｅｎ）により構成される。Ｐ型緩衝層９０４ｃは、Ｎ，Ｎ’−ビス−（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’（Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ−（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４，４’，ＮＰＢ）から構成される。Ｎ型緩衝層９０４ａは電子輸送層となりうる。Ｐ型緩衝層９０４ｃはホール輸送層となりうる。陰極９０６はアルミニウム電極９０６ａ、及び、電子注入層９０６ｂを有し、電子注入層９０６ｂはＬｉＦ薄層から構成される。
【００３２】
電子源９０５は、図９ａで示される１層の電子輸送層で構成される以外に、２層の電子輸送層から構成されてもよい。図９ｂと図９ｃで示されるＯＬＥＤ９００ｂと９００ｃは、基板９０１からなり、陽極９０２、ホール源９０３、発光領域９０４、電子源９０５、陰極９０６は、順に、基板９０１上に形成される。図９ｂで示される電子源９０５は、それぞれ、第一電子輸送層９０５ａと第二電子輸送層９０５ｂから構成され、図９ｃで示される電子源９０５は、それぞれ、第一電子輸送層９０５ｃと第二電子輸送層９０５ｄから構成される。各層の相対関係は以下のようである。
【００３３】
図９ｂで示されるように、第二電子輸送層９０５ｂは発光領域９０４上に形成され、第一電子輸送層９０５ａは電子輸送層９０５ｂ上に形成され、陰極層は、第一電子輸送層９０５ａ上に形成される。図９ｃで示されるように、第二電子輸送層９０５ｄは、発光領域９０４上に形成され、第一電子輸送層９０５ｃは第二電子輸送層９０５ｄ上に形成され、陰極９０６は第一電子輸送層９０５ｃ上に形成される。
【００３４】
図９ｂで示されるように、本発明の実施例中、第一電子輸送層９０５ａは、ＬｉＭｎ２Ｏ４からなり、第二電子輸送層９０５ｂは、ＢＰｈｅｎ：Ｌｉからなる。図９ｃで示されるように、本発明のもう一つの実施例中、第一電子輸送層９０５ｃはＢＰｈｅｎ：Ｌｉからなり、第二電子輸送層９０５ｄは、ＬｉＭｎ２Ｏ４からなる。上述の二実施例中、陰極９０６はＭｇ：Ａｇ（Ｍｇを含有したＡｇ；以下、同様）から構成される。図９ｂと図９ｃにおける、ホール源９０３及び発光領域９０４の組成と効率は、図９ａのホール源９０３と発光領域９０４の組成と効率と同様である。
【００３５】
図１０ａ〜図１０ｃは、本発明のもう一つの実施例によるＯＬＥＤ１０００ａ〜１０００ｃを示す図で、電子源１００５は有機材料からなる。図１０ａで示されるＯＬＥＤ１０００ａは、基板１００１からなり、陽極１００２、ホール源１００３、発光領域１００４、電子源１００５、陰極１００６は、順に、基板１００１上に形成される。電子源１００５は電子輸送層で、ＢＰｈｅｎ：Ｃｓから構成される。発光領域１００４は以下の３個の層からなり、発光層１００４ｂ、Ｎ型緩衝層１００４ａ、及び、Ｐ型緩衝層１００４ｃである。Ｎ型緩衝層１００４ａは、発光層１００４ｂと電子源１００５の間に形成され、Ｐ型緩衝層１００４ｃは発光層１００４ｂとホール源１００３間に形成される。発光層１００４ｂは有機ホストを有し、有機ホストは赤光を発光するドーパントを含有している。Ｎ型緩衝層１００４ａは、ＢＰｈｅｎにより構成される。Ｐ型緩衝層１００４ｃは、ＮＰＢから構成される。Ｎ型緩衝層１００４ａは電子輸送層となる。Ｐ型緩衝層１００４ｃはホールを輸送する層となる。図１０ａ中、ホール源１００３はホールを注入する層であり、Ｆ４−ＴＣＮＱを含有する酸化タングステン（ＷＯ３）から構成される。陰極１００６はアルミニウム電極１００６ａ、及び、電子注入層１００６ｂを有し、電子注入層１００６ｂはＬｉＦ薄層から構成される。
【００３６】
図１０ｂと図１０ｃにおいて、陰極はＭｇ：Ａｇからなる。ホール源１００３は、それぞれ、図１０ｂにおける第一ホール注入層１００３ａと第二ホール注入層１００３ｂ、或いは、図１０ｃにおける第一ホール注入層１００３ｃと第二ホール注入層１００３ｄにより構成される。図１０ｂと図１０ｃで示されるＯＬＥＤ１０００ｂと１０００ｃは、ともに基板１００１からなり、陽極１００２、ホール源１００３、発光領域１００４、電子源１００５及び陰極１００６は、順に、基板１００１上に形成される。各層は以下のように形成されている。
【００３７】
図１０ｂにおいて、第二ホール注入層１００３ｂは陽極１００２上に形成され、第一ホール注入層１００３ａは、第二ホール注入層１００３ｂ上に形成され、発光領域１００４は第一ホール注入層１００３ａ上に形成される。図１０ｃにおいて、第二ホール注入層１００３ｄは陽極１００２上に形成され、第一ホール注入層１００３ｃは、第二ホール注入層１００３ｄ上に形成され、発光領域１００４は第一ホール注入層１００３ｃ上に形成される。図１０ｂで示されるように、本発明の上述の実施例中、第一ホール注入層１００３ａは、ＮＰＢ：Ｆ４−ＴＣＮＱからなり、第二ホール注入層１００３ｂはＦ４−ＴＣＮＱ：ＷＯ３からなる。図１０ｃで示されるように、本発明のもう一つの実施例中、第一ホール注入層１００３ｃは、Ｆ４−ＴＣＮＱ：ＷＯ３から構成され、第二ホール注入層１００３ｄはＮＰＢ：Ｆ４−ＴＣＮＱからなる。図１０ｂと図１０ｃの電子源１００５と発光領域１００４の組成と効率は、図１０ａにおける電子源１００５と発光領域１００４の組成と効率と同様である。
【００３８】
図１１は本発明の実施例によるＯＬＥＤ１１００を示す図で、基板１１０１からなり、陽極１１０２、ホール源１１０３、発光領域１１０４、電子源１１０５及び陰極１１０６は、順に、基板１１０１上に形成される。電子源１１０５とホール源１１０３は無機材料からなる。電子源１１０５は電子を輸送する層であり、ＬｉＭｎ２Ｏ４からなり、ホール源１１０３はホールを注入する層で、Ｆ４−ＴＣＮＱ：ＷＯ３からなる。陰極１１０６はアルミニウム電極１１０６ａ、及び、電子注入層１１０６ｂを有し、電子注入層１１０６ｂはＬｉＦ薄層から構成される。図１１中の発光領域１１０４の組成と効率は、図９ａの発光領域９０４の組成と効率と同様である。
【００３９】
図１２は本発明の実施例によるＯＬＥＤ１２００を示す図で、基板１２０１からなり、陽極１２０２、ホール源１２０３、発光領域１２０４、電子源１２０５及び陰極１２０６は、順に、基板１２０１上に形成される。陰極１２０６は、Ｍｇ：Ａｇから構成される。電子源１２０５とホール源１２０３はそれぞれ、無機材料と有機材料からなる。図１２において、電子源１２０５は電子を輸送する第一電子輸送層１２０５ａと第二電子輸送層１２０５ｂにより構成され、ホール源１２０３は、ホールを注入する第一ホール注入層１２０３ａと第二ホール注入層１２０３ｂとから構成され、第一電子輸送層１２０５ａ或いは第二電子輸送層１２０５ｂはＢＰｈｅｎ：Ｌｉ、或いは、ＬｉＭｎ２Ｏ４からなり、第一ホール注入層１２０３ａ、或いは、第二ホール注入層１２０３ｂは、ＮＰＢ：Ｆ４−ＴＣＮＱ、或いは、Ｆ４−ＴＣＮＱ：ＷＯ３からなる。本発明の実施例中、第一電子輸送層１２０５ａはＢＰｈｅｎ：Ｌｉからなり、第二電子輸送層１２０５ｂはＬｉＭｎ２Ｏ４からなる。第一ホール注入層１２０３ａはＮＰＢ：Ｆ４−ＴＣＮＱからなり、第二ホール注入層１２０３ｂはＦ４−ＴＣＮＱ：ＷＯ３から構成される。
【００４０】
図１２中の発光領域１２０４の組成と効率は、図９ａ中の発光領域９０４の組成と配置と同様である。
従って、ＯＬＥＤは陰極、ホール源、発光領域、電子源及び陽極を含むことが好ましい。本発明は、ホール源、電子源と発光領域の導電度を調整することにより、ＯＬＥＤの効率を改善する。各層材料の導電度の大きさは、それぞれ、以下で示される。電子源とホール源の導電度は発光領域の導電度より大きいが、陰極と陽極の導電度より小さい。電子源とホール源の導電度は好ましくは、１０−８〜１０２Ｓ／ｃｍである。この他、電子源、及び／又は、ホール源は基本的に、１層或いは多種の無機材料により構成される。この他、１層或いは多層の緩衝層は、陰極と陽極間に形成され、且つ、上述の緩衝層は、発光領域の一部分である。
【００４１】
上述のホール源、電子源と発光領域の導電度を調整する方式によれば、本発明のＯＬＥＤは以下の長所を達成することができる。
１．電極と有機層の界面に電荷が蓄積しにくいので、界面は多量のジュール熱とキャリア注入の高いエネルギー障壁を生成しにくく、素子の安定性を向上させるとともに、操作電圧を低下させることができる。
２．本発明により、高導電度の電極と低導電度の有機層の間に、中導電度の半金属材料を形成し、ＩＴＯの陰極の表面におけるスパイクの影響を低下させ、良好な熱流を緩衝させる発光領域が、熱の影響を受けて、発光効率に影響されるのを防止することができる。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や変更を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１ａ】従来のＯＬＥＤの比較例を示す図である。
【図１ｂ】従来のＯＬＥＤの比較例を示す図である。
【図１ｃ】従来のＯＬＥＤの比較例を示す図である。
【図２】従来のＯＬＥＤの比較例を示す図である。
【図３】本発明の実施例によるＯＬＥＤの異なる層と導電度との関係を示す図である。
【図４ａ】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図４ｂ】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図４ｃ】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図５ａ】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図５ｂ】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図５ｃ】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図６】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図７】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図８ａ】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図８ｂ】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図８ｃ】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図９ａ】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図９ｂ】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図９ｃ】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図１０ａ】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図１０ｂ】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図１０ｃ】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図１１】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【図１２】本発明の異なる実施例によるＯＬＥＤを示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１３、２３、３４、４３ｂ  ホール輸送層
１５  金属をドープした有機化合物層
１７、２８、３９  有機層
２１  プラスチック基板
２５、３６、４５ａ  電子輸送層
２６  アルカリ金属化合物層
２７ａ  マグネシウム含有層
２７ｂ  金属酸化層
３３、４３ａ  ホール注入層
３７  緩衝構造
３７ａ、４６  第一緩衝層
３７ｂ、４７  第二緩衝層
４５ｂ  電子注入層
１０、２０、３０、４０、４００ａ〜４００ｃ、５００ａ〜５００ｃ、６００、７００、８００ａ〜８００ｃ、９００ａ〜９００ｃ、１０００ａ〜１０００ｃ、１１００、１２００  ＯＬＥＤ
１１、３１、４１、５０１、６０１、７０１、８０１、９０１、１００１、１１０１、１２０１  基板
１２、２２、３２、４２、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２、９０２、１００２、１１０２、１２０２  陽極
４３、４０３、５０３、６０３、７０３、８０３ａ〜８０３ｃ、９０３、１００３、１１０３、１２０３  ホール源
１４、２４、３５、４４、４０４、５０４、６０４、７０４、８０４、９０４、１００４、１１０４、１２０４  発光領域
４５、４０５、５０５、６０５、７０５、８０５ａ〜８０５ｃ、９０５、１００５、１１０５、１２０５  電子源
１６、２７、３８、４８、４０６、５０６、６０６、７０６、８０６、９０６、１００６、１１０６、１２０６  陰極
４０５ａ、４０５ｃ、７０５ａ  第一電子源
４０５ｂ、４０５ｄ、８０５ｂ  第二電子源
５０３ａ、５０３ｃ、７０３ａ  第一ホール源
５０３ｂ、５３０ｄ  ７０３ｂ  第二ホール源
８０６ａ、９０６ａ、１００６ａ、１１０６ａ  アルミニウム電極
８０６ｂ、９０６ｂ、１００６ｂ、１１０６ｂ  電子注入層
９０５ａ、９０５ｃ、１１０５ａ、１２０５ａ  第一電子輸送層
９０５ｂ、９０５ｄ、１１０５ｂ、１２０５ｂ  第二電子輸送層
１００３ａ、１００３ｃ、１１０３ａ、１２０３ａ  第一ホール注入層
１００３ｂ、１００３ｄ、１１０３ｂ、１２０３ｂ  第二ホール注入層
８０４ａ、９０４ａ、１００４ａ、１１０４ａ、１２０４ａ  Ｎ型緩衝層
８０４ｂ、９０４ｂ、１００４ｂ、１１０４ｂ、１２０４ｂ  発光層
８０４ｃ、９０４ｃ、１００４ｃ、１１０４ｃ、１２０４ｃ  Ｐ型緩衝層
【図１ａ】
0004532443.tif 000002
【図１ｂ】
0004532443.tif 000003
【図１ｃ】
0004532443.tif 000004
【図２】
0004532443.tif 000005
【図３】
0004532443.tif 000006
【図４ａ】
0004532443.tif 000007
【図４ｂ】
0004532443.tif 000008
【図４ｃ】
0004532443.tif 000009
【図５ａ】
0004532443.tif 000010
【図５ｂ】
0004532443.tif 000011
【図５ｃ】
0004532443.tif 000012
【図６】
0004532443.tif 000013
【図７】
0004532443.tif 000014
【図８ａ】
0004532443.tif 000015
【図８ｂ】
0004532443.tif 000016
【図８ｃ】
0004532443.tif 000017
【図９ａ】
0004532443.tif 000018
【図９ｂ】
0004532443.tif 000019
【図９ｃ】
0004532443.tif 000020
【図１０ａ】
0004532443.tif 000021
【図１０ｂ】
0004532443.tif 000022
【図１０ｃ】
0004532443.tif 000023
【図１１】
0004532443.tif 000024
【図１２】
0004532443.tif 000025