(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a) 基板と、
(b) 該基板の上に配置されたアノードと、
(c) 該アノードの上に配置された正孔注入層と、
(d) 該正孔注入層の上に配置された正孔輸送層と、
(e) 該正孔輸送層の上に直接配置された、青色発光性化合物がドープされている発光層と、
(f) 該青色発光層の上に配置された電子輸送層と、
(g) 該電子輸送層の上に配置されたカソードと
を含んで成り、
(h) 該正孔輸送層が、該青色発光層に接している層の一部分又は全体に相当する領域において、スペクトルの黄色域で発光する化合物により選択的にドープされており、かつ、
(i) 該電子輸送層が、該青色発光層に接している層の一部分又は全体に相当する領域において、スペクトルの緑色域で発光する化合物により選択的にドープされている
ことを特徴とする、実質的に白色光を発する有機発光ダイオードデバイス。
【請求項２】
該青色発光層が、下記化合物：
【化１】
0004327425.tif 000011
及び
【化２】
0004327425.tif 000012
からなる群より選択されたホスト材料を含む、請求項１記載の有機発光ダイオードデバイス。
【請求項３】
該青色発光層が、下記化合物：
i)
【化３】
0004327425.tif 000013
ii) 2,5,8,11-テトラ-t-ブチルペリレン
【化４】
0004327425.tif 000014
及び
iii) 下式の共役ベンゼノイド
【化５】
0004327425.tif 000015
からなる群より選択された青色ドーパントを含む、請求項１記載の有機発光ダイオードデバイス。
【請求項４】
(a) 基板と、
(b) 該基板の上に配置されたアノードと、
(c) 該アノードの上に配置された正孔注入層と、
(d) 該正孔注入層の上に配置された正孔輸送層と、
(e) 該正孔輸送層の上に直接配置された、青色発光性化合物がドープされている発光層と、
(f) 該青色発光層の上に直接配置された、スペクトルの黄色域で発光する化合物によりドープされている電子輸送層と、
(g) 該黄色発光層の上に直接配置された、スペクトルの緑色域で発光する化合物によりドープされている電子輸送層と、
(h) 該電子輸送層の上に配置されたカソードと
を含んで成ることを特徴とする、実質的に白色光を発する有機発光ダイオードデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、白色光を発する有機発光ダイオード(OLED)デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
OLEDデバイスは、基板と、アノードと、有機化合物でできた正孔輸送層と、適当なドーパントを含む有機発光層と、有機電子輸送層と、カソードとを含む。OLEDデバイスが魅力的である理由に、その駆動電圧が低いこと、輝度が高いこと、画角が広いこと、そしてフルカラー式フラット発光ディスプレイが実現可能であることが挙げられる。Tangらの米国特許第4,769,292号及び同第4,885,211号に、こののような多層形OLEDデバイスが記載されている。
【０００３】
高効率白色発光性OLEDデバイスは、LCDディスプレイの薄膜光源バックライト、自動車用ドームライト及びオフィス照明のようないくつかの用途向けの低コスト代替品と考えられている。白色発光性OLEDは明るく、高効率である上、一般に国際照明委員会(CIE)色度座標が約(0.33, 0.33)であることが必要である。いずれにしても、本明細書によれば、白色光とは、ユーザーが白色であると知覚する光をいうものとする。
【０００４】
下記の特許明細書及び刊行物に、一対の電極の間に正孔輸送層と有機発光層とを挟み込んでなる白色発光性OLEDデバイスの製法が記載されている。
J. Shi(米国特許第5,683,823号)に、発光層が、ホスト発光材料に均一分散させた赤色及び青色発光材料を含む白色発光性OLEDデバイスが報告されている。当該デバイスは良好な電場発光特性を示すが、赤色及び青色ドーパントの濃度は、ホスト材料の0.12％及び0.25％というように非常に少量である。このような濃度は、大規模製造時に制御することが困難である。
【０００５】
Satoらの特開平7-142,169号公報に、正孔輸送層の隣に青色発光層を配置し、次いで赤色蛍光層を含有する領域を有する緑色発光層を配して製造した白色発光性OLEDデバイスが記載されている。
Kidoらは、Science, Vol. 267, p. 1332 (1995)及びAPL Vol. 64, p. 815 (1994)に、白色発光性OLEDデバイスを報告している。当該デバイスでは、それぞれ青色光、緑色光又は赤色光を発する、キャリヤ輸送特性の異なる３種の発光層を使用することにより白色光を発生させている。
【０００６】
Littmanらの米国特許第5,405,709号に、正孔-電子再結合に応じて白色光を発することができ、かつ、青緑色から赤色にかけての可視光領域に蛍光を含む、別の白色発光デバイスが記載されている。
最近では、Deshpandeらが、Applied Physics Letters, Vol. 75, p. 888 (1999)に、正孔遮断層により分離された赤色、青色及び緑色の各発光層を使用した白色OLEDデバイスを報告している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらのOLEDデバイスは、極微量のドーパント濃度を要求するため、大規模製造プロセスの場合には制御が困難である。また、ドーパント濃度の小さな変動により発光色が変わるという問題もある。
本発明の目的は、有効な白色発光性OLEDデバイスを提供することにある。
本発明の別の目的は、構造がシンプルで、製造環境下で再現され得る高効率で安定な白色発光性OLEDデバイスを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
まったく意外なことであるが、NPB正孔輸送層に黄色ドーパントを、TBADNホスト発光層に青色ドーパントを、そしてAlq電子輸送層に緑色ドーパントをドープすることにより、輝度効率及び動作安定性が高い白色発光性OLEDデバイスが得られることを見出した。
【０００９】
本発明の目的は、
(a) 基板と、
(b) 該基板の上に配置されたアノードと、
(c) 該アノードの上に配置された正孔注入層と、
(d) 該正孔注入層の上に配置された正孔輸送層と、
(e) 該正孔輸送層の上に直接配置された、青色発光性化合物がドープされている発光層と、
(f) 該青色発光層の上に配置された電子輸送層と、
(g) 該電子輸送層の上に配置されたカソードと
を含んで成り、
(h) 該正孔輸送層、該電子輸送層又は該電子輸送層と該正孔輸送層が、該青色発光層に接している層の一部分又は全体に相当する領域において、スペクトルの黄色域で発光する化合物により選択的にドープされており、かつ、
(i) 該電子輸送層が、該青色発光層に接している層の一部分又は全体に相当する領域において、スペクトルの緑色域で発光する化合物により選択的にドープされている
ことを特徴とする、実質的に白色光を発する有機発光ダイオードデバイスにより達成される。
【００１０】
さらに本発明の目的は、
(a) 基板と、
(b) 該基板の上に配置されたアノードと、
(c) スペクトルの黄色域で発光するルブレン系化合物によりドープされている正孔輸送層と、
(d) 該正孔輸送層の上に直接配置された、青色発光性化合物がドープされている発光層と、
(e) 該青色発光層の上に直接配置された、スペクトルの黄色域で発光するルブレン系化合物によりドープされている電子輸送層と、
(f) 該黄色発光層の上に直接配置された、スペクトルの緑色域で発光する緑色化合物によりドープされている電子輸送層と、
(g) 該電子輸送層の上に配置されたカソードと
を含んで成ることを特徴とする、実質的に白色光を発する有機発光ダイオードデバイスによって達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図７は、当然、略図的性質のものである。各層は極めて薄く、その厚さは非常に異なるため、適当な比例作図を行うことができないからである。
OLEDの発光層は、その層内で電子-正孔再結合が起こる結果電場発光として知られている光を発する有機又は有機金属材料を含む。以下、用語「有機」には、純粋な有機材料と有機金属材料の両方が包含されるものとする。従来技術の最も簡素な構成は、図１に示したように、発光層１４０がアノード１２０とカソード１５０の間に挟み込まれている構成である。発光層は、発光効率の高い単一高純度材料であることができる。この目的に合う周知な材料はトリス(8-キノリノラト-N1,O8)アルミニウム(Alq)であり、優れた緑色の電場発光が得られる。当該発光層には、EL効率や発光色を変更する機能を有する他の材料（通常「ドーパント」という。）を少量含めることもできる。基板１１０は、OLEDの機械的支持体であると共に、OLEDを電源につなぐ導線の支持体にもなる。層１１０〜１５０の全体でOLED１００を構成する。電場発光に対してカソード、又はアノードと基板の両方、が透明であることにより、当該光の観察が可能である。用語「透明」とは、電場発光の８０％以上を透過せしめ得ることを意味する。この構造体の変形として、基板上に、アノードではなく、カソードを搭載したものがある。その変形の場合には、電場発光に対してアノード、又はカソードと基板の両方、が透明である。カソードとアノードを電源（図示なし）につなぐと、アノードから正孔が注入され、またカソードからは電子が注入され、そして両者が発光層内で再結合することにより電場発光が得られる。
【００１２】
従来技術のより精巧な構造体として、図２に示したように、正孔輸送層２４０と電子輸送層２６０の間に発光層２５０を配置したものがある。これらの層はそれぞれ有機材料を主成分とする。これら二つの輸送層は、それぞれアノード２２０からの正孔及びカソード２７０からの電子を発光層へ送り込む。任意の正孔注入層２３０により、アノードから正孔輸送層への正孔注入が促進される。発光層は、電子-正孔再結合及び得られる電場発光のための主要部位として機能する。この点で、個別の有機層の機能は区別されており、したがって別個独立に最適化することができる。このため、発光層は、所望のEL色及び高発光効率について最適化することができる。発光層は、EL効率や発光色を変更する機能を有する発光性ドーパントを少量含有することもできる。同様に、正孔輸送層及び電子輸送層を、それぞれの電荷輸送特性について最適化することもできる。基板２１０はOLEDの機械的支持体であると共に、OLEDを電源につなぐ導線の支持体にもなる。層２１０〜２７０の全体でOLED２００を構成する。電場発光に対してカソード、又はアノードと基板の両方、のいずれかが透明である。この構造体の変形として、基板上に、アノードではなく、カソードを搭載したものがある。その変形の場合には、電場発光に対してアノード、又はカソードと基板の両方、のいずれかが透明である。この構造体の別の変形として、発光層と電子輸送層を合体させて両機能を発揮する単一層を形成したものがある。この構造体のさらに別の変形として、アノードと正孔輸送層の間に正孔注入層を追加挿入することもできる。この追加の層は、正孔の正孔輸送層への注入を促進する機能を有する。同様に、正孔輸送層を組成の異なる２以上の二次層を含むものとし、それらの組成を、アノードとの電荷注入界面と、当該正孔輸送層の残部の電流伝送特性とを、別個独立に最適化するように選定することも可能である。
【００１３】
アノード２２０とカソード２７０の間に電位差（図示なし）を印加すると、カソードから電子が電子輸送層２６０に注入され、その層内を移動して発光層２５０に達する。同時に、アノード２２０から正孔が正孔輸送層２４０に注入され、その層内を移動して発光層に達する。正孔と電子は、発光層２５０において、多くの場合正孔輸送層と発光層の間の接合部付近で、再結合する。再結合過程で放出されたエネルギーの一部が電場発光として放出され、これが透明なアノード又はカソード及び/又は基板を通って出てくる。
【００１４】
有機OLEDデバイスは、アノードがカソードよりも高い電位にある場合に前方向にバイアスされるダイオードと見ることができる。有機OLEDデバイスのアノード及びカソードは、Tangらの米国特許第4,885,211号に開示されている各種形態のいずれかのように、それぞれ従来の都合のよい任意の形態をとることができる。仕事関数の低いカソードと仕事関数の高いアノードを使用した場合には動作電圧を実質的に低下することができる。好適なカソードは、仕事関数が4.0 eV未満の金属と別の一種の金属、好ましくは仕事関数が4.0 eVより高いものとを組み合わせて構成されたものである。Tangらの米国特許第4,885,211号に記載のMg:Agが、好適なカソード構造体を構成する。Van Slykeらの米国特許第5,059,862号に記載のAl:Mgは、別の好適なカソード構造体である。Hungらの米国特許第5,776,622号は、有機OLEDデバイスの電子注入性を高めるためにLiF／Al二層形の使用を開示している。Mg:Ag、Al:Mg又はLiF／Alのいずれでできているカソードも不透明であるため、カソードを介してディスプレイを観察することはできない。最近では、一連の刊行物（Guら、APL 68, 2606[1996]; Burrowsら、J. Appl. Phys. 87, 3080(2000); Parthasarathyら、APL 72, 2138 9198; Parthasarathyら、APL 76, 2128[2000]; Hungら、APL, 3209[1999]）に透明カソードが開示されている。半透明金属薄膜（〜100Å）の上にインジウム錫酸化物（ITO）を組み合わせたものをベースにしたカソード。銅フタロシアニン（CuPc）の有機層も金属薄膜を置き換えた。
【００１５】
OLEDの基板２１０は、ガラス、石英又はプラスチック材料で構築することができ、また、必要に応じ、電場発光から不正分光成分を除去するためのカラーフィルタのような追加の機能を発揮させる追加の層を組み込むこともできる。
常用のアノード２２０は導電性の透明金属酸化物で形成される。アノード材料としては、その透明性、良導電性及び高仕事関数のため、インジウム錫酸化物(ITO)が広く用いられている。ITOは、本発明における好適なアノード材料である。
【００１６】
好適な実施態様においては、アノードと正孔輸送層との間に正孔注入層２３０が配置される。このような正孔注入層における好適な材料は、譲受人共通の米国特許第6,208,075号及び同第6,127,004号に記載されているもののようなフルオロカーボン(CFx)である。
【００１７】
本発明の正孔輸送層における有用な材料として、Van Slykeの米国特許第4,539,507号に記載されているような第三アミン類が挙げられる。当該第三アミン類は、ドープされていない正孔輸送層又は正孔輸送層のドープされていない二次層の単一材料として使用することができる。それらは、ドープされている正孔輸送層又は正孔輸送層のドープされている二次層のホスト材料として使用することもできる。現在のところ、この種の材料が好適である。最も好適な材料は、Van Slykeの米国特許第4,539,507号に記載されているように、NPB、すなわち4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニルである。
【００１８】
本発明の電子輸送層における有用な材料として、米国特許第4,885,211号に記載されているように、上記したもののような、8-ヒドロキシキノレートアニオンとの金属錯体が挙げられる。当該材料は、高いレベルの性能を示すと共に、容易に薄層として加工される。当該材料は、ドープされていない電子輸送層又は電子輸送層のドープされていない二次層の単一材料として使用することができる。それらは、ドープされている電子輸送層又は電子輸送層のドープされている二次層のホスト材料として使用することもできる。現在のところ、この種の材料が好適である。最も好適な材料は、Alq自体（一般に8-キノリノール又は8-ヒドロキシキノリンとも称される。）である。本発明の電子輸送層には当該技術分野で知られている他の材料を使用することもできる。その一例として、Shiらの米国特許第5,645,948号に記載されているTPBIがある。透明カソードを使用する場合には、電子輸送層において同様に透明な材料を使用することが好ましい。
【００１９】
好適な実施態様の発光層は、蛍光色素をドープしたホスト材料からなる。この方法を採用することにより、高効率ELデバイスを構築することができる。同時に、共通のホスト材料において発光波長の異なる蛍光色素を使用することにより、ELデバイスの色を調節することができる。譲受人共通のTangらの米国特許第4,769,292号に、Alqをホスト材料として使用したELデバイスについて、このドーパント計画がかなり詳細に記載されている。
【００２０】
発光層のための常用ホスト材料の別の種類として、9,10-ジアリール置換型アントラセン、例えば、9,10-ビス(4-(2,2-ジフェニルエテニル)フェニル)アントラセン、並びに下記構造式を有するADN及びTBADNが挙げられる。譲受人共通のShiらの米国特許第5,935,721号に、9,10-ジ-(2-ナフチル)アントラセン(ADN)をホスト材料として使用した青色発光性OLEDデバイスについて、このドーパント計画がかなり詳細に記載されている。
本発明の青色発光層のための好適なホスト材料には、下記化合物が含まれる。
【００２１】
a) ADN
【化６】
0004327425.tif 000002
【００２２】
又は
b) 第三ブチルADN(TBADN)
【化７】
0004327425.tif 000003
【００２３】
以下、本発明を実施するに際し使用されることが企図される青色蛍光ドーパントを列挙する。
【００２４】
i) ペリレン
【化８】
0004327425.tif 000004
【００２５】
ii) 2,5,8,11-テトラ-t-ブチルペリレン
【化９】
0004327425.tif 000005
【００２６】
及び
iii) その他の共役ベンゼノイド
【化１０】
0004327425.tif 000006
【００２７】
発光層における黄色ドーパントとして使用するのに好適な材料はルブレン系材料である。該材料は、多環式ベンゾイド発色団ユニットを含有する炭化水素系化合物である。Hamadaらは、Applied Phys. Lett. Vol. 75, 1682 (1999)に、正孔輸送層にルブレンを、Alq発光層にDCM2ドーパントを、それぞれドープしたことによる赤色発光性OLEDデバイスを報告している。
以下、ルブレン系材料の一部とそのイオン化ポテンシャルを示す。
【００２８】
【化１１】
0004327425.tif 000007
【００２９】
発光層のためのホスト材料の選択は、色中性ドーパントの他、当該層にドーパントとして用いられる色素がある場合のその選択及び／又は望まれる発光色に左右される部分がある。高効率緑色発光を得るために用いられるクマリン又はキナクリドン系の色素については8-ヒドロキシキノレートの誘導体との金属錯体を含むホスト材料、例えば、Alqが有用であり、また赤色発光用には誘導体DCMが有用である。好適な緑色発光性クマリンは、Chenらの米国特許第6,020,078号に記載されているようなC545Tである。好適な緑色発光性キナクリドンは、Shiらの米国特許第5,593,788号に記載されているようなCFDMQAである。
【００３０】
本発明とその有利な効果は、後述の具体例によりさらに説明される。用語「パーセント」は、ホスト材料に対する特定のドーパントの体積％をさす。
図３〜９に、本発明により製造された白色発光性OLEDデバイスの構造と、その動作時の各種パラメータのグラフを示す。本発明とその有利な効果は、後述の具体例によりさらに説明される。
【００３１】
図３に本発明のOLEDを示す。このOLED３００は図２に示した従来技術のOLED２００と類似するが、正孔輸送層３４０が黄色ドーパントでドープされ、また発光層３５０が青色ドーパントでドープされている点で異なる。電子輸送層は２つの二次層からなる。青色発光層に隣接する二次層３６１は緑色発光性ドーパントを含有するが、二次層３６２はドープされていない。追加の成分には、基板３１０、アノード３２０、任意の正孔注入層３３０及びカソード３７０が含まれる。
【００３２】
図４に本発明の別のOLEDを示す。このOLED４００はOLED３００と類似するが、正孔輸送層が２つの層４４１及び４４２からなる点で異なる。青色発光層に最も近い層４４２は黄色ドーパントでドープされているが、層４４１はドープされていない。当該層又は二次層をさらに二次分割することは本発明の範囲内であるが、但し、黄色ドープされた正孔輸送層が青色発光層４５０に隣接することが条件となる。青色発光層に隣接する電子輸送層４６１は緑色発光性ドーパントでドープされているが、層４６２はドープされていない。追加の成分には、基板４１０、アノード４２０、任意の正孔注入層４３０及びカソード４７０が含まれる。
【００３３】
図５に本発明のさらに別のOLEDを示す。このOLED５００はOLED３００と類似するが、電子輸送層が３つの二次層５６１、５６２及び５６３からなる点で異なる。青色発光層５５０に隣接する二次層５６１は黄色発光性ドーパントを含有する。二次層５６２は緑色発光性ドーパントを含有するが、二次層５６３はドープされていない。正孔輸送層５４０はドープされていない。追加の成分には、基板５１０、アノード５２０、任意の正孔注入層５３０及びカソード５７０が含まれる。
【００３４】
図６に本発明のさらに別のOLEDを示す。このOLED６００はOLED５００と類似するが、正孔輸送層６４０が黄色ドーパントを含有する点で異なる。電子輸送層は３つの二次層６６１、６６２及び６６３からなる。青色発光層６５０に隣接する二次層６６１は黄色発光性ドーパントを含有する。二次層６６２は緑色発光性ドーパントを含有するが、二次層６６３はドープされていない。正孔輸送層６４０も黄色発光性ドーパントを含有する。このように、本デバイス構造は、正孔輸送層と、青色発光層に隣接する電子輸送層との双方に黄色ドーパントを有する。追加の成分には、基板６１０、アノード６２０、任意の正孔注入層６３０及びカソード６７０が含まれる。
【００３５】
図７に本発明のさらに別のOLEDを示す。このOLED７００はOLED６００と類似するが、正孔輸送層が２つの二次層７４１及び７４２からなる点で異なる。青色発光層７５０に最も近い二次層７４２は黄色ドーパントでドープされているが、二次層７４１はドープされていない。電子輸送層は３つの二次層７６１、７６２及び７６３からなる。青色発光層７５０に隣接する二次層７６１は黄色発光性ドーパントを含有する。二次層７６２は緑色発光性ドーパントを含有するが、二次層７６３はドープされていない。このように、OLED７００のデバイス構造は、本発明のOLED４００及び５００の特徴を含む。追加の成分には、基板７１０、アノード７２０、任意の正孔注入層７３０及びカソード７７０が含まれる。
【００３６】
正孔輸送層の厚さは２０〜約２００nm、好ましくは７０〜１５０nmの範囲内にある。発光層の厚さは２０〜約１００nm、好ましくは２０〜７５nmの範囲内にある。電子輸送層の厚さは２０〜約１００nm、好ましくは２０〜７５nmの範囲内にある。正孔輸送層が、黄色ドーパントを含有し、かつ、発光層に隣接して配置される二次層を含む場合、当該二次層の厚さは２〜約２００nm、好ましくは１０〜１００nmの範囲内にある。正孔輸送層が、黄色ドーパントを含まず、かつ、アノードに隣接して配置される二次層（図４の二次層４４１又は図６の二次層６４１）を含む場合、当該二次層の厚さは２〜約２００nm、好ましくは１０〜１００nmの範囲内にある。同様に、電子輸送層が、黄色ドーパントを含有し、かつ、発光層に隣接して配置される二次層を含む場合、当該二次層の厚さは２〜５０nm、好ましくは１０〜３５nmの範囲内にある。緑色ドーパントを含有する電子輸送層二次層の厚さは２〜５０nmの範囲内にあり、ドープされていない電子輸送層の厚さは２〜５０nm、好ましくは２０〜４０nmの範囲内にある。カソード層の厚さは２０〜２００nm、好ましくは５０〜２００nmの範囲内にある。
【００３７】
【実施例】
本発明とその有利な効果を以下の具体例によりさらに例示する。ドーパントの濃度をパーセントで記述する場合、それは当該層中のすべての材料に対する当該ドーパントの体積百分率をさすものとする。実施例の結果をまとめた表も提供する。
例１
図３に示した構造を有するOLEDデバイスを構築した。厚さ８０nmのITO層を被覆した基板を、順次、市販の洗剤で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、そしてトルエン蒸気で脱脂した。これらの基板を酸素プラズマで約１分間処理した後、CHF3のプラズマ蒸着により１nmのフルオロカーボン層を被覆した。同一手順を、本発明において記載した他のすべてのデバイスを製造するのに採用した。
【００３８】
これらの基板を、有機層及びカソードを蒸着するための蒸着室に装填した。
デバイス１は、１５０nmのNPB正孔輸送層(HTL)と、TBADNホストに２％のTBP青色ドーパントをドープしてなる２０nmの青色発光層(EML)と、３５nmのAlq電子輸送層(ETL)と、カソードの一部として０.５nmのLiF及び２００nmのAlとを順次蒸着させることにより製作した。上記の配列でOLEDデバイスの蒸着が完了した。
【００３９】
次いでこのOLEDを、周囲環境から保護するため窒素を充填した乾燥グローブボックスにおいて気密包装した。これらのOLEDデバイスを製造するために用いたITOパターン化基板は、いくつかのアイコン（又は試験パターン）を含有した。デバイスの各アイコンを電流電圧特性及び電場発光収率について試験した。デバイス１の輝度特性を表１に示す。このデバイスは青色発光性であり、その輝度収率は２.５cd/A、色度座標CIEx,y(0.16, 0.20)を示した。
【００４０】
周囲環境における封入されたOLEDデバイスの動作安定性は、OLEDデバイスを２０mA/cm2の一定電流で動作させた時の駆動電圧及び輝度の経時変化を測定することによりわかった。本発明の各種構造体に従い製造された白色OLEDデバイスは高い動作安定性を示す。
【００４１】
例２
デバイス２は、デバイス１と同一の順序で製造したが、但し、NPB正孔輸送層を２つの二次層からなるものとし、最初の１２０nmのNPBはドープせず、その後の３０nmのNPBに３％ルブレンをドープし、２０nmの青色発光層を続けた。１５０nmのNPB正孔輸送層に３％ルブレン系黄色ドーパントをドープした。このデバイスは色度座標CIEx,y(0.33, 0.35)を示し、白色発光性であった。ルブレンをドープしたNPB正孔輸送層からの黄色発光と、TBPをドープしたTBADN層からの青色発光とが総合して白色発光が得られる。色座標と輝度効率は、個々のドーパント濃度を調整することにより、さらに最適化することができる。
【００４２】
例３
デバイス３は図３と類似の構造を有し、デバイス２と同一の順序で製造したが、但し、１０nmのAlq層に０.１２％のC545T緑色ドーパントをドープした後、２５nmのドープされていないAlqを続けた。このデバイスは、デバイス２と同等のCIEx,y座標及び有意に改良された輝度収率を示した。また、図８にも示したように、５２０nm付近の緑色発光ピークにも着目すべきである。この緑部分はデバイス２のスペクトルには存在しなかった。デバイス３は総合的に白色発光性を示すが、その輝度収率はデバイス２よりもはるかに高くなった。このように、Alq電子輸送層に緑色ドーパントを含めることにより効率の高い白色光を得ることができた。白色OLED光をＲＧＢカラーフィルタと組み合わせて使用することによりフルカラーOLEDデバイスを製造する場合には、各色の個別の寄与が特に重要である。フルカラーOLEDに対する個々のＲＧＢ寄与は、本発明を使用することにより設計することができる。
【００４３】
例４
デバイス４は、デバイス３と同一の順序で製造したが、但し、１０nmのAlq層におけるC545T濃度は０.２５％とした。輝度収率がさらに増大した。
例５
デバイス５は、デバイス４と同一の順序で製造したが、但し、１０nmのAlq層におけるC545T濃度は０.５％とした。このデバイスの輝度効率は５.１cd/Aを示した。CIEx,y座標は0.34, 0.42を示し、デバイスの色は若干緑味を帯びた白色となった。このように、Alq電子輸送層の緑色ドーパント濃度、正孔輸送層の黄色ドーパント濃度及び青色発光層の青色ドーパントTBP％の最適化により、効率及び発光色を最適化することができる。
【００４４】
図８に、デバイス２〜５のELスペクトルを示す。図中、Alq系ETL層のC545Tドーパント濃度は０％から０.５％に増加されている。Alq電子輸送層の緑色ドーパント濃度が増加するにつれ、緑色発光領域付近のスペクトル成分が顕著に増加する。
図９に、Alq系電子輸送層中の緑色C545Tドーパント％を関数にした輝度収率を示す。同様に、白色発光性OLEDの色に悪影響を及ぼすことなく白色OLEDの輝度効率を高めることができる。
【００４５】
【表１】
0004327425.tif 000008
【００４６】
例６
デバイス６は図５と類似の構造を有し、デバイス１と同一の順序で製造したが、但し、２０nmの青色発光性TBADN＋２％TBPを蒸着した後、２％ルブレンをドープした１０nmのAlq層を蒸着し、次いでドープされていない２５nmのAlq層を蒸着した。このデバイスはCIEx,y座標0.29, 0.30を示し、白色発光性であった。ルブレンをドープしたAlq電子輸送層からの黄色発光と、TBPをドープしたTBADN層からの青色発光とが総合して白色発光が得られた。個々のドーパント濃度を調整することにより、色座標及び輝度効率をさらに最適化することができる。
【００４７】
例７
デバイス７は図５と類似の構造を有し、デバイス６と同一の順序で製造したが、但し、２％ルブレンをドープした１０nmのAlq層を蒸着した後、０.１２％CFDMQA緑色ドーパントをドープした１０nmのAlq層を続け、次いでドープされていない１５nmのAlq層を蒸着した。このデバイスはCIEx,y座標0.33, 0.38を示し、白色発光性であった。このデバイスはデバイス６よりも高い輝度効率を示した。
【００４８】
【表２】
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【００４９】
例８
デバイス８は図６と類似の構造を有する。１５０nmのNPB正孔輸送層に２％黄色発光性ルブレンドーパントをドープし、かつ、１０nmのAlq電子輸送層に１％ルブレンをドープした。青色発光層は２０nmのTBADN＋２％TBPとした。このデバイスは白色発光性を示し、デバイス１及び６と同等の効率を有するが、デバイス１及び６のいずれよりもはるかに高い動作安定性を示すことがわかった。
【００５０】
例９
デバイス９は図６と類似の構造を有し、デバイス８と同一の順序で製造したが、但し、１０nmのAlqを１％ルブレンでドープし、次いで１０nmのAlqを０.１２％C545T緑色ドーパントでドープし、その後ドープされていない１５nmのAlqを続けた。このデバイスは全体として白色発光性を示すが、デバイス８よりも効率が高くなった。動作安定性はデバイス８と同等であった。
【００５１】
例１０
デバイス１０は図７と類似の構造を有し、デバイス９と同一の順序で製造したが、但し、NPB正孔輸送層は２つの二次層を有した。最初にドープされていない１２０nmのNPBを蒸着し、次いで２％ルブレンをドープした３０nmのNPBを蒸着した。このデバイスは全体として白色発光性を示し、デバイス９と同等の効率を有した。
【００５２】
【表３】
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【００５３】
白色OLED発光を使用して、ＲＧＢカラーフィルタを用いたフルカラーデバイスを製造することができる。カラーフィルタは、基板又は白色OLEDデバイスのいずれかに付着される。この場合、白色OLEDは背面照明として用いられる。一般に、ＲＧＢカラーフィルタは、マイクロリソグラフィによるパターン形成法を用いて、基板上に統合される。この全色光を作り出す技術は、そのために用いられる精密シャドーマスク技法よりも有利な点がいくつかある。本技術は、精密なアラインメントが不要であり、コストも低く、しかも製造が容易である。基板自体に、個々の画素をアドレスするための薄膜トランジスタ(TFT)が含まれる。Tang及びHseihの米国特許第5,550,066号及び同第5,684,365号に、TFT基板のアドレス方法が記載されている。白色OLEDを使用したフルカラーデバイスのその他の製造技法のいくつかが、P.F. Burrowsら、IEEE Trans. Electron Device 44, 1188 (1997)に記載されている。
【００５４】
【発明の効果】
以下、本発明の特徴と有利な効果を列挙する。
１）白色光を得るための簡易なOLEDデバイスが提供される。
２）Ｒ、Ｇ及びＢの各色成分を個別に調整することができる。
３）予めパターン化しておいた基板にＲＧＢカラーフィルタを備えた白色OLEDデバイスを使用してフルカラーデバイスを提供することができる。
４）青色、黄色及び緑色の各ドーパント濃度を制御し易いOLEDデバイスが提供される。
５）本発明により製造されるOLEDデバイスは、再現性が高く、しかも終始一貫して高い光効率を提供することができる。
６）本発明によるデバイスは、動作安定性が高く、しかも所要駆動電圧が低くて済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の有機発光デバイスを示す略図である。
【図２】別の従来技術の多層型有機発光デバイスを示す略図である。
【図３】本発明による白色発光性OLEDデバイスを示す略図である。
【図４】本発明による別の白色発光性OLEDデバイスの構造を示す略図である。
【図５】本発明によるさらに別の白色発光性OLEDデバイスを示す略図である。
【図６】本発明による別の白色発光性OLEDデバイスの構造を示す略図である。
【図７】本発明による別の白色発光性OLEDデバイスの構造を示す略図である。
【図８】緑色発光層における緑色ドーパント濃度を関数としてEL分光分布をプロットしたグラフである。
【図９】緑色発光層における緑色ドーパント濃度を関数として輝度効率をプロットしたグラフである。
【符号の説明】
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００…有機発光ダイオード(OLED)
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０…基板
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０…アノード
１４０、２５０、３５０、４５０、５５０、６５０、７５０…発光層
１５０、２７０、３７０、４７０、５７０、６７０、７７０…カソード
２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０…正孔注入層
２４０、３４０、４４０、５４０、６４０…正孔輸送層
２６０、３６０、４６０、５６０…電子輸送層
３６１、３６２、４６１、４６２、５４１、５４２、５６１、５６２、５６３、６６１、６６２、６６３、７４１、７４２、７６１、７６２、７６３…二次層
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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