JP2004039617A - スタック型有機電場発光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度、高効率、長寿命のスタック型有機電場発光デバイスを提供する。
【解決手段】スタック型有機電場発光デバイス及びその製造方法を開示する。当該デバイスは、アノード、カソード、該アノードと該カソードとの間に配置された２以上の有機電場発光ユニット、及び隣接する各有機電場発光ユニット間に配置されたドープト有機コネクタを含んで成る。該有機電場発光ユニットは、少なくとも１層の有機正孔輸送層及び少なくとも１層の有機電子輸送層を含む。ドープト有機コネクタは、少なくとも１層のｎ形ドープト有機層もしくは少なくとも１層のｐ形ドープト有機層又はこれらの層の組合せを含む。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機電場発光デバイスを製造するために、スタック型有機電場発光ユニットを提供することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機電場発光（ＥＬ）デバイス又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は印加される電位に反応して発光する電子デバイスである。ＯＬＥＤの構造物は、順に、アノード、ＥＬ媒体及びカソードを含んでいる。アノードとカソードの間に配置されるＥＬ媒体は、通常、有機正孔輸送層（ＨＴＬ）と有機電子輸送層（ＥＴＬ）を含んでいる。正孔と電子は再結合して、ＨＴＬとの界面の近くのＥＴＬで発光する。Ｔａｎｇら（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　５１巻　９１３頁１９８７年；Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，　６５巻　３６１０頁１９８９年；及び譲受人が本願と同じである米国特許第４，７６９，２９２号）が、このような層構造を使用する効率が高いＯＬＥＤを示した。それ以来、ポリマー材料を含むその外の層構造を有する多種類のＯＬＥＤが開示されておりかつデバイスの性能が改良されている。
【０００３】
ＯＬＥＤの輝度出力と作動寿命は、重要なデバイスパラメータであり、多くの要因によって制御される。その要因の一つはその駆動電流である。Ｖａｎ　Ｓｌｙｋｅら（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　６９巻　２１６０頁１９９６年）は、カンデラ／ｍ^２（ｃｄ／ｍ^２）の単位で一般に測定される輝度は、そのデバイスを通過する電流密度に比例し、かつそのデバイスの寿命は電流密度に逆比例することを示した。
【０００４】
そのため、輝度と作動寿命の間に折合いをつけるために妥協せざるを得ない。したがって高い輝度と長い作動寿命の両者を達成すると、非常に有利であり、ＯＬＥＤの用途の範囲がはるかに広くなるであろう。
【０００５】
マルチカラーＯＬＥＤ又はフルカラーＲＧＢ　ＯＬＥＤの輝度と効率を改良する方法が、Ｆｏｒｒｅｓｔらの米国特許第５，７０３，４３６号に開示されている。Ｆｏｒｒｅｓｔの方法では、ＯＬＥＤデバイスが、各々異なるカラーの光を発光する複数の個々にアドレス可能なＯＬＥＤユニットを垂直方向にスタックすることによって製造される。電極が、個々のＯＬＥＤユニット各々を別々に制御する手段として、ＯＬＥＤユニットの間に設置される（内部電極）。具体的に述べると、このスタック型ＯＬＥＤは、導電性を得るため金属材料又は無機材料製の実質的に透明な内部電極が必要である。またこのスタック型ＯＬＥＤは、個々の各ＯＬＥＤユニットを制御するため電力を提供するためのバスラインも必要である。ＯＬＥＤディスプレイの従来のＲＧＢ二次画素の横並び構造とは対照的に、Ｆｏｒｒｅｓｔらは、その発明のスタック型配向によって、各カラーの二次画素はより大きい面積にわたって広げることができるので、低い電流密度で作動できると教示している。しかし、そのデバイスの全電流必要量は減少しないので、カンデラ／アンペア（ｃｄ／Ａ）で表した輝度効率は実際には改善されない。Ｂｕｒｒｏｗｓらは、米国特許第６，２７４，９８０号で、Ｐｏｒｒｅｓｔらの方法を利用して、すべてのＯＬＥＤユニットが同じカラーを発光する複数のＯＬＥＤユニットをスタックすることによって、ＯＬＥＤデバイスの輝度性能を向上させることができることを提示している。この方法はより高い輝度を得ることができるが、そのＯＬＥＤデバイスの全体構造は、複雑であり、スタックされたＯＬＥＤユニット各々に対し別々の電源が必要であるのみならず透明電極が必要である。
【０００６】
Ｆｏｒｒｅｓｔら又はＢｕｒｒｏｗｓらのスタック型ＯＬＥＤに金属又は無機材料製の内部電極を使用すると、いくつもの問題が生じる。第一に、スタック中の各ＯＬＥＤユニットにアドレスするため複雑な配線が必要になる。第二に、スタック内のＯＬＥＤユニット間の電極層は光を吸収するので、過大な厚さで製造すると、光損失を生じて全光出力の効率が低下する。いわゆる透明電極が知られているが、やはりかなりの量の光を吸収ししかも有機構造物の上につくることは困難である。事実、Ｂｕｒｒｏｗｓらは、内部電極層が原因の予想される光損失によって起こる輝度効率の著しい低下を、数学的モデリングによって示している。第三に、電極が薄過ぎて光学的特性を改善できない場合、シート抵抗が高過ぎて、個々のＯＬＥＤ要素各々に対する駆動電圧が高くなりかつデバイス面積内の輝度が不均一になる。
【０００７】
Ｊｏｎｅｓら（米国特許第６，３３７，４９２号）は、別の設計で、スタック内の各ＯＬＥＤを個々にアドレスすることなく個々のＯＬＥＤユニットの間に導電体層を有するスタック型ＯＬＥＤ構造体を開示している。これらの導電体層は、電源に接続されていないことを除いて、Ｆｏｒｒｅｓｔらの内部電極層に基本的に等しい。この設計は、米国特許第５，７０３，４３６号及び同第６，２７４，９８０号の複雑な配線の問題点を多少とも解消するが、Ｊｏｎｅｓらが開示したデバイスは上記したのと同じ光学的問題点をかかえている。前記導電体層は、厚さが好ましくは０．１〜１５ｎｍであり、ＯＬＥＤデバイスに通常使用される透明の金属合金、金属酸化物及び他の周知の無機電極材料を含んでいるとされており、これらの材料はすべて望ましくない吸光作用と光散乱作用を有している。Ｊｏｎｅｓらは、そのデバイス構造体を使用して、輝度効率がより高くかつ作動安定性が一層高いＯＬＥＤデバイスを製造できると提唱しているが実用例を全く提供していない。またＪｏｎｅｓらは、導電体層なしで有用なデバイスを製造する方法も示唆していない。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第３，１８０，７３０号明細書
【特許文献２】
米国特許第３，５６７，４５０号明細書
【特許文献３】
米国特許第３，６５８，５２０号明細書
【特許文献４】
米国特許第４，３５６，４２９号明細書
【特許文献５】
米国特許第４，５３９，５０７号明細書
【特許文献６】
米国特許第４，７２０，４３２号明細書
【特許文献７】
米国特許第４，７６８，２９２号明細書
【特許文献８】
米国特許第４，７６９，２９２号明細書
【特許文献９】
米国特許第４，８８５，２２１号明細書
【特許文献１０】
米国特許第５，０５９，８６１号明細書
【特許文献１１】
米国特許第５，０５９，８６２号明細書
【特許文献１２】
米国特許第５，０６１，５６９号明細書
【特許文献１３】
米国特許第５，１２１，０２９号明細書
【特許文献１４】
米国特許第５，１４１，６７１号明細書
【特許文献１５】
米国特許第５，１５０，００６号明細書
【特許文献１６】
米国特許第５，１５１，６２９号明細書
【特許文献１７】
米国特許第５，２７６，３８０号明細書
【特許文献１８】
米国特許第５，２９４，８７０号明細書
【特許文献１９】
米国特許第５，４０５，７０９号明細書
【特許文献２０】
米国特許第５，４８４，９２２号明細書
【特許文献２１】
米国特許第５，５９３，７８８号明細書
【特許文献２２】
米国特許第５，６４５，９４８号明細書
【特許文献２３】
米国特許第５，６７７，５７２号明細書
【特許文献２４】
米国特許第５，６８３，８２３号明細書
【特許文献２５】
米国特許第５，７０３，４３６号明細書
【特許文献２６】
米国特許第５，７５５，９９９号明細書
【特許文献２７】
米国特許第５，７７６，６２３号明細書
【特許文献２８】
米国特許第５，８５１，７０９号明細書
【特許文献２９】
米国特許第５，９２８，８０２号明細書
【特許文献３０】
米国特許第５，９３５，７２０号明細書
【特許文献３１】
米国特許第５，９３５，７２１号明細書
【特許文献３２】
米国特許第５，９７２，２４７号明細書
【特許文献３３】
米国特許第６，０２０，０７８号明細書
【特許文献３４】
米国特許第６，０６６，３５７号明細書
【特許文献３５】
米国特許第６，１４０，７６３号明細書
【特許文献３６】
米国特許第６，２０８，０７５号明細書
【特許文献３７】
米国特許第６，２２６，８９０号明細書
【特許文献３８】
米国特許第６，２３７，５２９号明細書
【特許文献３９】
米国特許第６，２７４，９８０号明細書
【特許文献４０】
米国特許第６，３３７，４９２号明細書
【特許文献４１】
国際公開第９８／５５５６１号パンフレット
【特許文献４２】
国際公開第００／１８８５１号パンフレット
【特許文献４３】
国際公開第００／５７６７６号パンフレット
【特許文献４４】
国際公開第００／７０６５５号パンフレット
【特許文献４５】
欧州特許出願公開第１０２９９０９号明細書
【特許文献４６】
欧州特許出願公開第１００９０４１号明細書
【特許文献４７】
欧州特許出願公開第０８９１１２１号明細書
【特許文献４８】
欧州特許出願公開第０７３２８６８号明細書
【非特許文献１】
Ｃ．Ｗ．　Ｔａｎｇら、「Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　ｏｆ　ｄｏｐｅｄ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍｓ　　　　　」、Ｊ．　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　６５　（９）巻　１９６９年５月１日３６１０〜３６１６頁
【非特許文献２】
Ｃ．Ｗ．　Ｔａｎｇら、「Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔｄｉｏｄｅｓ」、Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　　　　　　Ｌｅｔｔｅｒ　５１　（１２）巻　１９８７年９月２１日９１３〜９１５頁
【非特許文献３】
Ｓ．Ａ．　ＶａｎＳｌｙｋｅら、「Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　ｗｉｔｈ　Ｉｍｐ　　　　　ｒｏｖｅｄ　Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ」、Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔｅｒ　６９（１５）巻　１９９６年１０月７日２１６０〜２１６２頁
【非特許文献４】
Ｈｉｄｅｙｕｋｉ　Ｍｕｒａｔａら、「Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｄｉｏｄｅｓ　ｗ　　　　　ｉｔｈ　ｕｎｄｏｐｅｄ　ａｃｔｉｖｅ　ｌａｙｅｒｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｉｌｏｌｅ　ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ」、Ａｐｐｌｉ　　　　　ｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　８０巻２号２００２年１月１４日１８９〜１９１頁
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は明るさが高いＯＬＥＤを提供することである。
本発明の別の目的は輝度効率が高いＯＬＥＤを提供することである。
本発明の別の目的は寿命の長いＯＬＥＤを提供することである。
本発明の別の目的はカラー調節を容易に行えるＯＬＥＤを提供することである。
本発明の別の目的は駆動電圧を低くしたスタック型ＯＬＥＤを提供することである。
本発明の別の目的は光吸収性を低くしたスタック型ＯＬＥＤを提供することである。
本発明の別の目的は製造工程を簡単にしたスタック型ＯＬＥＤを提供することである。
本発明の別の目的はスタック型ＯＬＥＤデバイスをランプとして使用しやすくすることである。
本発明の別の目的は輝度効率が高くかつ寿命が長いフルカラーＯＬＥＤディスプレイデバイスを提供することである。
【００１０】
全く予想外のことであったが、スタック型有機電場発光ユニットは、有機材料にドーピングを行ってその電気特性を変えることによって、効率的に接続されて、高度に改良された電場発光デバイスを提供できることが確認されたのである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
これらの目的は、
（ａ）アノード；
（ｂ）カソード；
（ｃ）該アノードと該カソードの間に配置された複数の有機電場発光ユニット；及び
（ｄ）隣接する各有機電場発光ユニット間に配置されたドープト有機コネクタ；
を含んで成るスタック型有機電場発光装置で達成される。
【００１２】
本発明の別の側面で、これらの目的は、少なくとも二つの有機電場発光ユニットを有するスタック型有機電場発光デバイスの製造方法すなわち、下記ステップ：
（ａ）アノードに接続された第一有機電場発光ユニット及びカソードに接続された第二有機電場発光ユニットを提供し；次いで、
（ｂ）ドープト有機コネクタを提供して少なくとも第一有機電場発光ユニットと第二有機発光ユニットを接続し、そのドープト有機コネクタは隣の有機電場発光ユニット各々の間に配置され、その結果、そのスタック型有機電場発光デバイスは、単に一つのアノードとカソードを有している；
ステップを含んでなる方法で達成される。
【００１３】
本発明の利点は、スタック型ＯＬＥＤが、内部電極を必要とせずに機能できるようになり、その結果、光損失が低下することである。
本発明の別の利点は、そのスタック型ＯＬＥＤデバイスが、従来の非スタック型ＯＬＥＤデバイスに比べて、ｃｄ／Ａで測定した輝度効率がかなり改善されていることである。
【００１４】
本発明の別の利点は、そのスタック型ＯＬＥＤが従来のＯＬＥＤと同じ電流で作動されると明るさが増大することである。
本発明の別の利点は、そのスタック型ＯＬＥＤが、従来のＯＬＥＤと同じ明るさで作動されると寿命が増すことである。
【００１５】
本発明の別の利点は、そのスタック型ＯＬＥＤが、従来技術のスタック型ＯＬＥＤと比べて、駆動電圧が低くしかも光学的出力が高いことである。
本発明の別の利点は、そのスタック型ＯＬＥＤが、そのデバイスを外部回路に接続する電気バス導電体を二つしかもっていない単一電圧源で作動できることである。したがって、そのデバイスのアーキテクチャは、従来技術に報告されているものより複雑さがかなり低いので、はるかに製造しやすくかつ製造コストがはるかに低い。
【００１６】
本発明の別の利点は、そのスタック型ＯＬＥＤが、異なるカラーを発光する適切な有機電場発光ユニットを混合することによって、そのデバイスの発光カラーを調節する新しい方法をもつことができることである。
本発明の別の利点は、高い効率の白色電場発光を生成できることである。
【００１７】
本発明の別の利点は、そのスタック型ＯＬＥＤデバイスがランプに有効に使用できることである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の有機ＥＬユニット及びドープト有機コネクタを有するスタック型ＯＬＥＤの構造と性能をより完全に理解するため、従来技術のスタック型ＯＬＥＤを、図１を参照して説明する。
【００１９】
図１に示す従来技術のスタック型ＯＬＥＤ１００はいくつものＯＬＥＤユニットを有している。説明を簡単にするため、例として三つのスタックを示す。ＯＬＥＤユニット１，２及び３はそれらユニット自体のアノード（１１，２１及び３１）、カソード（１３，２３及び３３）並びに有機ＥＬ媒体（１２，２２及び３２）を有している。スタック型ＯＬＥＤ１００の各ＯＬＥＤユニットのアノードは好ましくは透明であり、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）で製造される。スタック型ＯＬＥＤ１００の各ＥＬＯＤユニットのカソードは好ましくは透明であり、金属又はダイヤモンド様炭素で製造される。スタック型ＯＬＥＤ１００の各ＯＬＥＤユニットの有機ＥＬ媒体は、好ましくは、一つのＨＴＬ、少なくとも一つの発光層（ＬＥＬ）及び一つのＥＴＬを有している。上記のように、スタック型ＯＬＥＤ１００の各ＯＬＥＤユニットはそれ自体の電極のセットを有しているので、その光吸収の問題は重大な問題であろう。
【００２０】
図２は本発明のスタック型ＯＬＥＤ２００を示す。このスタック型ＯＬＥＤはアノード２１０とカソード２４０を有し、それらのうち少なくとも一方が透明である。そのアノードとカソードの間に、Ｎ個の有機ＥＬユニット２２０が配置されている（但しＮは２以上である）。これらの有機ＥＬユニットは、互いに及びアノードとカソードに対して直列にスタックされて２２０．１〜２２０．Ｎで標示され、そして２２０．１は第一ＥＬユニット（アノードに隣接）であり、２２０．ＮはＮ番目のユニット（カソードに隣接）である。Ｎが３以上である場合、アノード又はカソードに隣接していない有機ＥＬユニットがあり、これらのユニットは中間有機ＥＬユニットと呼ぶことができる。二つの隣り合った有機ＥＬユニットの間にドープト有機コネクタ２３０が配置されている。Ｎ個の有機ＥＬユニットと結合した合計Ｎ−１個のドープト有機コネクタがあり、それらは２３０．１〜２３０．（Ｎ−１）と標示されている。有機コネクタ２３０．１は有機ＥＬユニット２２０．１と２２０．２の間のドープト有機コネクタであり、そして２３０．（Ｎ−１）は有機ＥＬユニット２２０．（Ｎ−１）と２２０．Ｎの間に配置されたドープト有機コネクタである。スタック型ＯＬＥＤ２２０は導線２６０によって、電源２５０に接続されている。
【００２１】
スタック型ＯＬＥＤ２００は、電源２５０によって生成する電位を、一対の接触電極すなわちアノード２１０とカソード２４０の間に、アノード２１０がカソード２４０に対してより高い正の電位にあるように印加することによって作動される。この外部から印加される電位は、これらＮ個の有機ＥＬユニット各々の電気抵抗に比例して、これらユニットの間に分布している。そのスタック型ＯＬＥＤを横切る該電位は、正孔（正電荷のキャリア）をアノード２１０から第１番目の有機ＥＬユニット２２０．１中に注入させ、かつ電子（負電荷のキャリア）をカソード２４０からＮ番目の有機ＥＬユニット２２０．Ｎ中に注入させる。と同時に、電子と正孔が、各ドープト有機コネクタ（２３０．１〜２３０．（Ｎ−１））において発生し、そしてこれらコネクタから分離する。例えば、ドープト有機コネクタ２３０．（ｘ−１）（１＜ｘ≦Ｎ）中に発生した電子はアノードの方に向かい、隣接する有機ＥＬユニット２２０．（ｘ−１）中に注入される。同様に、ドープト有機コネクタ２３０．（ｘ−１）中に発生した正孔はカソードの方に向かい、隣接する有機ＥＬユニット２２０．ｘ中に注入される。続いて、これらの電子と正孔は、それらの対応するＥＬユニットにおいて再結合して光を発生し、その光がＯＬＥＤの単一もしくは複数の透明電極を通じて観察される。
【００２２】
スタック型ＯＬＥＤの有機ＥＬユニットの数は、原則として２以上である。スタック型ＯＬＥＤの有機ＥＬユニットの数は、ｃｄ／Ａの単位で表される輝度効率が改善されるか又は最大になるような数であることが好ましい。
【００２３】
デバイスのアーキテクチャ
有機電場発光（ＥＬ）ユニット
スタック型ＯＬＥＤ２００の各有機ＥＬユニット２２０は、正孔と電子の輸送及び電子−正孔の再結合を維持して光を発生する。各有機ＥＬユニット２２０は単一の層又は複数の層を備えていてもよい。有機ＥＬユニット２２０は、当該技術分野で知られている低分子ＯＬＥＤ材料もしくは高分子ＬＥＤ材料又はこれらを組合せて製造することができる。本発明の有機ＥＬユニットとして使用できる多種類の有機ＥＬ多層構造体と材料が当該技術分野で知られている。本発明のスタック型ＯＬＥＤデバイスの各有機ＥＬユニットは他のユニットと同じか又は異なっていてもよい。いくつかの有機ＥＬユニットは高分子型ＬＥＤであってもよく、そして残りのユニットは低分子型ＯＬＥＤでもよい。各有機ＥＬユニットは、性能を最適化するため又は望ましい特性、例えばＯＬＥＤスタックを通る光透過、駆動電圧、輝度効率、発光カラー、製造適性、デバイスの安定性などを達成するために選択することができる。
【００２４】
図３は、スタック型ＯＬＥＤ３００として、本発明の非限定的で有用な実施態様を示す。図３には、Ｎ個の有機ＥＬユニット３２０があり、そのユニットは各々ＨＴＬ３２３とＥＴＬ３２７を含んでいる。この基本的なユニットの層構造は便宜上ＨＴＬ／ＥＴＬで表す。また、ドープト有機コネクタ２３０が有機ＥＬユニットの間に設けられ、上記のように機能する。デバイス３００において、これらのドープト有機コネクタによって、一つの有機ＥＬユニットのＨＴＬへの正孔注入及び隣の有機ＥＬユニットのＥＴＬへの電子注入が容易になる。各有機ＥＬユニット内での正孔と電子のキャリアの輸送はそれぞれＨＴＬとＥＴＬによって維持される。各有機ＥＬユニット内のＨＴＬ／ＥＴＬ界面又はその近くで正孔と電子のキャリアが再結合して、発光する（電場発光）。各有機ＥＬユニット内のＨＴＬは３２３．１〜３２３．Ｎで標示され、この実施態様では、３２３．１がアノードの隣の有機ＥＬユニット３２０．１のＨＴＬであり、そして３２３．Ｎがカソードの隣の有機ＥＬユニット３２０．ＮのＨＴＬである。同様に、各有機ＥＬユニットのＥＴＬは３２７．１〜３２７．Ｎで標示される。各有機ＥＬユニットのＨＴＬは、使用される材料、層の厚さ、蒸着方法などが同じでも異なっていてもよい。デバイスのＨＴＬの特性は、望ましい性能もしくは特徴、例えばＯＬＥＤスタックを通る光透過、駆動電圧、輝度効率、発光カラー、製造適性、デバイスの安定性などを達成するため個々に最適化することができる。同じことがＥＴＬにも当てはまる。正孔注入層（ＨＩＬ）３２１．１をアノード２１０と第一ＨＴＬ３２３．１の間に設けることは、必要ではないが、好ましい。また、電子注入層（ＥＩＬ）３２９．Ｎも、カソードと最後のＥＴＬ３２７．Ｎの間に設ける方が好ましいが、必要ではない。ＨＩＬとＥＩＬの両者は、電極からの電荷の注入を改善する。図３には示していないが、有機ＥＬユニットはＨＴＬとドープト有機コネクタの間にＨＩＬを任意に備えていてもよい。同様に、有機ＥＬユニットは、ＥＴＬとドープト有機コネクタの間にＥＩＬを任意に備えていてもよい。
【００２５】
図４は、本発明のスタック型ＯＬＥＤの別の有用な実施態様４００を示し、そのスタック型ＯＬＥＤ４００では、有機ＥＬユニット４２０が、ＨＴＬとＥＴＬの間に配置された発光層（ＬＥＬ）３２５を備えている。このユニット構造は便宜上ＨＴＬ／ＬＥＬ／ＥＴＬと標示する。この実施態様では、正孔と電子のキャリアの再結合と電場発光は主としてＬＥＬで起こる。各有機ＥＬユニットのＬＥＬは３２５．１〜３２５．Ｎで標示し、この実施態様では、３２５．１がアノードの隣の有機ＥＬユニット４２０．１のＬＥＬであり、３２５．Ｎがカソードの隣の有機ＥＬユニット４２０．ＮのＬＥＬである。このデバイスのＬＥＬの特性は、望ましい性能又は特徴、例えばＯＬＥＤスタックを通る光透過、駆動電圧、輝度効率、発光カラー、製造適性、デバイスの安定性などを達成するため個々に最適化することができる。ＨＴＬ、ＥＴＬ、ＨＩＬ及びＥＩＬについての上記説明は図４にも当てはまる。
【００２６】
スタック型ＯＬＥＤの駆動電圧を最小限にするため、各有機ＥＬユニットを、電場発光効率を損うことなくできるだけ薄くすることが望ましい。各有機ＥＬユニットは、厚さが５００ｎｍ未満が好ましく、２〜２００ｎｍの方が一層好ましい。また有機ＥＬユニット内の各層は厚さが２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
ドープト有機コネクタ
隣接する有機ＥＬユニット間に設けられたドープト有機コネクタは、この接続部が電子と正孔を隣接する有機ＥＬユニットへ有効に注入するために必要であるから重要である。本発明のドープト有機コネクタは各々、少なくとも一つのｎ形ドープト有機層又は少なくとも一つのｐ形ドープト有機層又はこれらの層の組合せを含んでいる。該ドープト有機コネクタは、好ましくは、互いに隣接して配置されたｎ形ドープト有機層とｐ形ドープト有機層の両者を含みｐ−ｎヘテロ接合を形成している。また、ｎ形ドープト有機層がアノード側に配置され、そしてｐ形ドープト有機層がカソード側に配置されることが好ましい。この配置構成の非限定例を図５に示すが、この例では二つのスタック型有機ＥＬユニット３２０．１と３２０．２がある。ＥＴＬ、ＨＴＬ、ＨＩＬ及びＥＩＬの定義は先に定義したのと同じである。スタック型ＯＬＥＤ５００において、ｎ形ドープト有機層２３７はＥＴＬ３２７．１とｐ形ドープト有機層２３３の間に設けられている。ｐ形ドープト有機層２３３はｎ形ドープト有機層２３７とＨＴＬ３２３．２の間に設けられている。ｎ形ドープト有機層又はｐ形ドープト有機層又は両者（ｐ−ｎ接合）の選択は、有機ＥＬユニットが含んでいる有機材料に一部依存している。各コネクタは、特定セットの有機ＥＬユニットによって最良の性能を得るため最適化することができる。この最適化には材料、層厚、蒸着のモードなどを選択することが含まれる。
【００２８】
ｎ形ドープト有機層は、その有機層がドーピングの後に半導電性を有し、この層を通る電流が実質的に電子によって運ばれることを意味する。ｐ形ドープト有機層は、その有機層がドーピングの後に半導電性を有し、この層を通る電流が実質的に正孔によって運ばれることを意味する。ｐ−ｎヘテロ接合は、ｐ形層とｎ形層が互いに接触するときに形成される界面領域（又は接合）を意味する。
【００２９】
各ドープト有機コネクタ内のｎ形ドープト有機層は、ホスト有機材料と少なくとも１種のｎ形ドーパントを含有している。ｎ形ドープト有機層のホスト材料は、低分子材料又は高分子材料又はその組合せを含んでいてもよく、そして電子の輸送を支援できることが好ましい。各ドープト有機コネクタ内のｐ形ドープト有機層は、ホスト有機材料と少なくとも一種のｐ形ドーパントを含有している。そのホスト有機材料は、低分子材料又は高分子材料又はその組合せを含有していてもよく、そして正孔の輸送を支援できることが好ましい。場合によっては、同じホスト材料が上記の正孔と電子の両者の輸送特性を示す場合、その同じホスト材料を、ｎ形とｐ形のドープト有機層の両方に使用することができる。そのｎ形ドープ濃度又はｐ形ドープ濃度は、好ましくは０．０１〜１０容量％の範囲内である。各ドープト有機コネクタの全厚は一般に１００ｎｍ未満であり、好ましくは約１〜１００ｎｍの範囲内である。
【００３０】
従来のＯＬＥＤデバイスに使用されている有機電子輸送材料は、上記ｎ形ドープト有機層用に有用なクラスのホスト材料である。好ましい材料は、金属キレートオキシノイド化合物であり、オキシン（一般に８−キノリノール又は８−ヒドロキシキノリンとも呼ぶ）自体のキレート類、例えばトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウムがある。他の材料としては、Ｔａｎｇ（米国特許第４，３５６，４２９号）が開示しているような各種のブタジエン誘導体、ＶａｎＳｌｙｋｅ及びＴａｎｇら（米国特許第４，５３９，５０７号）が開示しているような各種の複素環式蛍光増白剤、トリアジン類、ヒドロキシキノリン誘導体及びベンゾアゾール誘導体がある。Ｍｕｒａｔａら（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　８０巻１８９頁２００２年）が報告している２，５−ビス（２′，２″−ビピリジン−６−イル）−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシラシクロペンタジエンなどのシロール誘導体も有用なホスト材料である。
【００３１】
ドープト有機コネクタのｎ形ドープト有機層のｎ形ドーパントとして使用される材料としては、４．０ｅＶ未満の仕事関数を有する金属又は金属化合物である。特に有用なドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属及びアルカリ土類金属化合物がある。用語「金属化合物」には、有機金属錯体、金属の有機塩と無機塩、酸化物及びハロゲン化物がある。金属含有ｎ形ドーパントのクラスの中で、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｄｙ又はＹｂ及びその化合物が特に有用である。また、ドープト有機コネクタのｎ形ドープト有機層のｎ形ドーパントとして使用される材料として、強力な電子供与特性を有する有機還元剤も含まれる。用語「強力な電子供与特性」は、その有機ドーパントが、少なくともいくらかの電子電荷をホストに供与してそのホストと電荷移動錯体を形成できなければならないことを意味するものである。有機分子の例としては、限定されないが、ビス（エチレンジチオ）−テトラチアフルバレン（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）、テトラチアフルバレン（ＴＩＦ）及びその誘導体がある。ポリマーホストの場合、そのドーパントは、上記材料のいずれでもよく、又は少量成分としてホストに対して分子分散するかもしくはホストと共重合した材料でもよい。
【００３２】
従来のＯＬＥＤデバイスに使用される正孔輸送材料は、ｐ形ドープト有機層用に有用なクラスのホスト材料である。好ましい材料としては、炭素原子とのみ結合する少なくとも一つの三価の窒素原子を有する芳香族第三級アミンがある。なおその炭素原子のうち少なくとも一つは芳香族リングのメンバーである。上記芳香族第三級アミンは、一形態として、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量アリールアミンなどのアリールアミンでよい。１又は２以上のビニルラジカルで置換されている及び／又は少なくとも一つの活性水素含有基を含有する他の適切なトリアリールアミンを、Ｂｒａｎｔｌｙら（米国特許第３，５６７，４５０号及び同第３，６５８，５２０号）が開示している。より好ましいクラスの芳香族第三級アミンは、ＶａｎＳｌｙｋ及び　Ｔａｎｇら（米国特許第４，７２０，４３２号と同第５，０６１，５６９号）が述べている少なくとも二つの芳香族第三級アミン部分を含有しているアミンである。その例としては、限定されないが、Ｎ，Ｎ′−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）及びＮ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−１，１−ビフェニル−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）及びＮ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラナフチル−ベンジジン（ＴＮＢ）がある。
【００３３】
ドープト有機コネクタのｐ形ドープト有機層のｐ形ドーパントとして使用される材料は、強力な電子求引特性を有する酸化剤である。用語「強力な電子求引特性」は、その有機ドーパントが、いくらかの電子電荷をホストから受け取って、ホストと電荷移動錯体を形成できなければならないことを意味するものである。そのいくつかの例としては、限定されないが、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（Ｆ_４−ＴＣＮＱ）とＴＣＮＱの他の誘導体などの有機化合物、ならびにヨウ素、ＦｅＣｌ_３、ＳｂＣｌ_５及びいくつかの他ハロゲン化金属などの無機酸化剤がある。ポリマーホストの場合、そのドーパントは、上記材料のいずれでもよく又は少量成分としてホストに対して分子分散するかもしくはホストと共重合した材料でもよい。
【００３４】
ｎ形又はｐ形のドープト有機層用のホストとして使用できる材料の例としては、限定されないが、下記式Ｆで表され米国特許第５，９７２，２４７号に述べられている各種アントラセン誘導体；特定のカルバゾール誘導体、例えば４，４−ビス（９−ジカルバゾリル）−ビフェニル（ＣＢＰ）；ならびにジスチリルアリーレン誘導体、例えば４，４′−ビス（２，２′−ジフェニルビニル）−１，１′−ビフェニル及び米国特許第５，１２１，０２９号に記載されているものがある。
【００３５】
本発明のドープト有機コネクタを製造するのに使用される材料は、発光される光を実質的に透過する。
【００３６】
本発明の有用性
本発明は、大部分のＯＬＥＤデバイスの配置構成に採用することができる。その配置構成としては、単一のアノードとカソードからなる非常に簡単な構造のものからより複雑なデバイス、例えばパッシブ型及びアクティブ型のディスプレイなどまである。パッシブ型ディスプレイは、アノードとカソードの直交アレイを含み、それらの交差部分に画素を形成し、そしてその画素は各々、他の画素とは独立に電気で付勢することができるＯＬＥＤデバイスとして作動する。アクティブ型ディスプレイの場合、ＯＬＥＤデバイスのアレイ（画素）は、各画素が独立して、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって独立に付勢され制御されるようにＴＦＴに接触して形成される。いずれのデバイスも、スタック型ＯＬＥＤを作動させるのに必要な電圧を発生する手段を具備しなければならないことが分かる。
【００３７】
本発明は、全面照明、面カラーディスプレイ、フルカラーディスプレイ（例えば、セル電話、ＰＤＡ、コンピュータスクリーン、テレビジョンセットなど）、ヘッドアップディスプレイ、マイクロディスプレイ、及び明るさもしくは寿命を改良する必要があるデバイスなどの用途に有利に使用できる。
【００３８】
白色発光デバイス
本発明は、ＲＧＢスタックを使用することによって、従来技術のＯＬＥＤデバイスに比べて、効率と作動寿命が大きく改良された白色光を発生させることができる。この改良された白色光を発生するスタック型ＯＬＥＤの一用途は、一般的な目的すなわち面照明の用途であるが、その場合、大表面積から生じる高い輝度が望ましい。図７は面照明デバイスすなわちランプ３５０として使用できる白色発光構造の一例を示す。図７では、アノード２１０が透明基板２１０の上に形成されている。交流電源２５３が、電線２６０によってランプのカソード２４０とアノード２１０に電流を提供するＤＣ／パルスコンバータ２５２に接続されている。この例では、有機ＥＬユニット２２０．１がブルー光を発光し、有機ＥＬユニット２２０．２がグリーン光を発光し、そして有機ＥＬユニット２２０．３がレッド光を発光する。各有機ＥＬユニットからの発光の強度と厳正な色相は、それらが組み合わさって白色光又は白色光に近い光を生成するように選択される。ドープト有機コネクタ２３０．１と２３０．２は先に定義したのと同じである。白色に見える光を生成するために使用できる有機ＥＬユニットの他の多くの組合せがある。例えば、ブルー光とイエロー光又はレッド光とシアン光又はグリーン光とマゼンタ光を発光する２層構造体を使用して白色光を生成させることができる。いずれの場合も、これらのユニットは複数回組み合わせることができる。例えば単一デバイスにいくつものＲＧＢスタックを使用できる。
【００３９】
別の用途は、白色光を各画素が発生し、その白色光がＲＧＢフィルタを使用してフィルタされるフルカラーディスプレイの用途である。すなわち、ＲＧＢフィルタがディスプレイと視聴者の間に設けられる。これによって製造が簡単になる。というのはＯＬＥＤデバイスを組み立てた後にＲＧＢフィルタを適用することは、ＲＧＢ発光画素をパターン化するより一般に容易だからである。このＲＧＢフィルタ法は、製造上の利点はあるが、フィルタが生成した光を大量に消耗するので、効率が大きく低下せざるを得ない。本発明の高効率のＲＧＢスタックは、従来技術の従来のパターン化発光ＲＧＢ　ＯＬＥＤに比べて効率が損われることのないフィルタされたＲＧＢディスプレイをつくることができ、しかも製造面での利点を維持する。
図８と９は、フルカラーマトリックスディスプレイを製造するのに使用できる白色光発光スタック型ＯＬＥＤデバイスのマトリックスアレイの非限定的例を示す。図８は、各スタック型ＯＬＥＤデバイス（すなわち各画素）を独立して付勢するのに使用できる電気回路の一例を示す切欠き図である。このマトリックスアレイは通常、アクティブマトリックスアレイと呼ばれている。そのアクティブマトリックスマトリックスアレイは、Ｘ方向の信号線Ｘ１、Ｘ２、…、Ｘｎ；Ｙ方向の信号線Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、…、Ｙｍ；電源（Ｖｄｄ）線Ｖｄｄ１、Ｖｄｄ２、Ｖｄｄ３、…、Ｖｄｄｎ；切換え用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＴＳ１１、ＴＳ２１、ＴＳ２３、…、ＴＳ１２、ＴＳ２２、ＴＳ２３、…、ＴＳ３１、ＴＳ３２、ＴＳ３３、…、ＴＳｎｍ；電流制御用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＴＣ１１、ＴＣ２１、ＴＣ３１、…、ＴＣ１２、ＴＣ２２、ＴＣ２３、ＴＣ３１、ＴＣ３２、ＴＣ３３、…、ＴＣｎｍ；スタック型ＯＬＥＤデバイスＥＬ１１、ＥＬ２１、ＥＬ３１、…、ＥＬ１２、ＥＬ２２、ＥＬ２３、…、ＥＬ３１、ＥＬ３２、ＥＬ３３、…、ＥＬｎｍ；コンデンサＣ１１、Ｃ２１、Ｃ３１、…、Ｃ１２、Ｃ２２、Ｃ２３、…、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、…、Ｃｎｍ；Ｘ方向の駆動回路２０７；Ｙ方向の駆動回路２０８などで構成されている。ここで、Ｘ方向の信号線Ｘ１−Ｘｎのうちの一つとＹ方向の信号線Ｙ７〜Ｙｍのうちの一つによって画素が一つだけ選択された、切換え用薄膜トランジスタＴＳがこの画素において「ｏｎ」状態になり、このため電流制御用薄膜トランジスタＴＣが「ｏｎ」状態になる。こうして、電源線Ｖｄｄから送られた電流が、有機ＥＬ画素中を流れ、その結果、発光が起こる。
【００４０】
図９は、フルカラーマトリックスディスプレイ６００の三つの画素を示す断面略図である。ディスプレイ６００は、スタック型有機電場発光デバイス（ＥＬｎｍ）のアレイ及びこれらデバイスと整合しているカラーフィルタのアレイからの白色光発光を利用する。これらカラーフィルタは該デバイスと視聴者の間に設置される。透明な支持体６０１（一般にガラス又は石英）の上に、透明な有機絶縁層６０２と６０３ならびに該アレイ中の個々のスタック型ＯＬＥＤデバイス又は画素を駆動するのに必要な導線、コンデンサ及びトランジスタが設けられている。わかりやすくするため、各画素内の導電線、コンデンサ及びトランジスタは、ブロックＥＬＥＣ１１、ＥＬＥＣ１２及びＥＬＥＣ１３によって示され、これらはそれぞれＥＬ１１、ＥＬ１２及びＥＬ１３を駆動する。有機絶縁層６０２の上に、光学的に透明なアノードパッド６１０のアレイが設けられ、それらパッドは導電線６０６によってＥＬＥＣ１１、ＥＬＥＣ１２及びＥＬＥＣ１３に接続されている。なおその導電線６０６は光学的に透明であってもなくてもよい。有機絶縁体６０３が、有機絶縁体６０２とアノードパッド６１０の上に設置され、該アノードパッドを示すためパターン化されている。アノードパッドと有機絶縁体６０３の上に、白色光発光を発生するのに必要な、本発明に教示されている２以上の有機ＥＬユニットとドープト有機コネクタのスタックを含む白色光発光有機層６０５が設置されている。例えば、レッド発光ユニット、グリーン発光ユニット及びブルー発光ユニットのスタック又はブルー発光ユニットとイエロー発光ユニットのスタックはすべて有効である。これら有機ＥＬユニットはディスプレイデバイス全体の上に蒸着することができる。これに続いて、各スタック型ＯＬＥＤデバイスに対して共通のカソード６４０が蒸着される。付勢されると、白色光が、透明アノード６１０、透明有機絶縁体６０２をとおり、次に透明基板６０１を通って発光される。各スタック型ＯＬＥＤデバイス（画素）の発光面積は、アノードとの接触面積によって規定される。白色光を発光する有機電場発光デバイスのマトリックスアレイに対して反対側の透明基板の表面の上に、各画素と整合して配置されているレッド（６５１）、グリーン（６５２）及びブルー（６５３）のフィルタのアレイが設置されている。したがって、図９では、ＥＬ１１で発生した白色光はレッドに見え、ＥＬ１２で発生した白色光はグリーンに見えそしてＥＬ１３で発生した白色光はブルーに見える。ガラス基板の上にカラーフィルタのアレイを蒸着するための材料と方法は、当該技術分野で周知である。
【００４１】
カラー変換ディスプレイ
本発明の別の用途は、ブルー発光画素を利用し次にカラー変換媒体フィルタを使用してレッドとグリーンの光を発生させ、フルカラーディスプレイをつくるデバイス又はディスプレイでの用途である。あいにくブルー発光ＯＬＥＤは歴史的に効率が最小でありかつ寿命が最低であった。本発明（例えばブルー発光有機ＥＬユニット）の改良された効率と寿命は、これらのデバイスに、極めて有利に利用することができる。
【００４２】
このようなディスプレイの非限定的例を図１０に示し、このディスプレイは図８に先に記載したのと同じアクティブマトリックス回路で駆動される。フルカラーマトリックスディスプレイ６００は、図９にてディスプレイ６００について先に記載したのと同じ要素を多数有しているが、ブルー発光スタック型有機電場発光デバイスのアレイ及びそのブルー発光デバイスと整合しているカラー変換フィルターのアレイを利用している。そのカラー変換フィルタはこれらデバイスと視聴者の間に設置されている。マトリックスディスプレイ６６０内のブルー光発光有機層６６５は、２以上のブルー発光有機ＥＬユニットのスタックを含んでいる。ブルー光発光有機電場発光デバイスのマトリックスアレイに対して反対側の透明基板の表面上に、各画素と整合して配置されているブルーからレッドへ（６６１）及びブルーからグリーンへ（６６２）のカラー変換フィルタのアレイが設置されている。これらのフィルタはブルー光を吸収して、レッド又はグリーンを蛍光発光する。ブルー発光領域６６３は、フィルタが全く不要であるが、透明材料又は色相を調節するためのブルートリミングフィルタを備えていてもよい。したがって、図１０ではＥＬ１１が発生するブルー光はレッドに見え、ＥＬ１２が発生するブルー光はグリーンに見え、そしてＥＬ１３が発生するブルー光はブルーに見える。ガラス基板の上にカラー変換フィルタのアレイを蒸着するための材料と方法は、当該技術分野で周知である。
【００４３】
三重項発光体
Ｉｒ（ｐｐｙ）_３などの三重項発光体ドーパントが、低い明るさで作動させると高い効率を発揮することが分かっている。あいにく、高い明るさで作動させると、デバイスの寿命のみならず効率は急速に低下する。本発明（例えば三重項発光体を有する有機ＥＬユニットのスタック）は、低電流密度で作動させることによって三重項発光体の高い効率を完全に利用して、安定性を犠牲にすることなく高い明るさを達成できるようにする。
面カラーディスプレイ
細かくパターン化された画素が望ましくない面カラーディスプレイの場合、従来のＯＬＥＤによって正確な色相（例えば企業のロゴの場合のように）を達成することが困難なことがある。正しい色相を発光する安定で有効な発光色素がない場合が多い。代わりに、正しい色相を得るため、レッド、グリーン又はブルーの発光材料を混合することを試みることはできるが、これらの材料は有意に相互作用を行うので、この試みの目的達成は非常に困難である。例えば、レッド発光ドーパントは、ブルー発光ドーパントを消光することが多い。本発明の効率の利点に加えて、各スタックに使用される有機ＥＬユニットを選択して、望ましいどんな色相でも容易に得ることができる。この点について、有機ＥＬユニット間の相互作用は最小限である。
【００４４】
フルカラー画素化ディスプレイ
本発明は、ＲＧＢ画素として働く、レッドだけ、グリーンだけ及びブルーだけの有機ＥＬユニットの個々のＯＬＥＤスタックをつくることによって、フルカラーマトリックスディスプレイに使用できる。すなわち、スタック中の各有機ＥＬユニットは、ほぼ同じカラーを発光するように設計される。本発明の大きく改良された輝度効率は、多くの方式で利用することができる。例えば、従来のＯＬＥＤデバイスに比べて、デバイスの安定性を犠牲にすることなくフルカラーディスプレイの明るさを大きく増大することができる。
【００４５】
このディスプレイの配置構成の非限定的例を図１１に示してあるが、これは図８に先に示したのと同じアクティブマトリックス回路で駆動される。フルカラーマトリックスディスプレイ６８０は、図９に示すディスプレイ６００について先に述べたのと同じ要素を多数有している。マトリックスディスプレイ６８０にフィルタアレイは全く不要である。レッド（６８１）、グリーン（６８２）及びブルー（６８３）を発光する有機層のマトリックスアレイが設けられており、各々、レッド、グリーン又はブルーそれぞれの２以上の有機ＥＬユニットのスタックを含んでいる。これらの有機層は、アノードパッドと整合して、デバイスの上にパターン化されている。したがって、図１１において、ＥＬ１１はレッドに見え、ＥＬ１２はグリーンに見え、そしてＥＬ１３はブルーに見える。
【００４６】
その他のデバイス構成
基板
スタック型ＯＬＥＤデバイスは、典型的には支持基板の上に設けられる。ここで、スタック型ＯＬＥＤのカソード又はアノードのいずれが基板に接していてもよい。便宜上、基板に接する電極を底部電極と称している。通常、該底部電極はアノードであるが、本発明はその構成に限定されるものではない。基板は、意図される発光方向に依存して、透光性又は不透明のいずれかであることができる。ＥＬ発光を基板を介して観察する場合には透光性が望まれる。このような場合、透明なガラス又はプラスチックが通常用いられる。ＥＬ発光を上部電極を介して観察する用途の場合には、底部支持体の透過性は問題とならないため、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、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、このようなデバイス構成には、透光性の上部電極を提供する必要はある。
【００４７】
アノード
ＥＬ発光をアノード２１０を介して観察する場合には、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一般的な透明アノード材料はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）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（ＩＺＯ）、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、アノード２１０には、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使用することもできる。ＥＬ発光をカソード電極を介してのみ観察する用途の場合には、アノードの透過性は問題とならず、透明、不透明又は反射性を問わずいずれの導電性材料でも使用することができる。このような用途向けの導体の例として、金、イリジウム、モリブデン、パラジウム及び白金が挙げられるが、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。
【００４８】
正孔注入層（ ＨＩＬ ）
常に必要であるわけではないが、アノード２１０と正孔輸送層３２３との間に正孔注入層３２１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４，７２０，４３２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６，２０８，０７５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０　８９１　１２１号及び同第１　０２９　９０９号明細書に記載されている。
【００４９】
正孔輸送層（ ＨＴＬ ）
有機ＥＬデバイスの正孔輸送層３２３は、芳香族第三アミンのような少なくとも１種の正孔輸送性化合物を含む。芳香族第三アミンとは、その少なくとも一つが芳香族環の環員である炭素原子にのみ結合している３価窒素原子を１個以上含有する化合物であると解される。一つの形態として、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。トリアリールアミン単量体の例が、米国特許第３１８０７３０号（Ｋｌｕｐｆｅｌら）に示されている。１以上のビニル基で置換された、及び／又は少なくとも一つの活性水素含有基を含む、その他の好適なトリアリールアミンが、譲受人共通の米国特許第３５６７４５０号及び同第３６５８５２０号（Ｂｒａｎｔｌｅｙら）に記載されている。
【００５０】
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。このような化合物には、下記構造式（Ａ）で表わされるものが含まれる。
【００５１】
【化１】

【００５２】
上式中、Ｑ_１及びＱ_２は各々独立に選ばれた芳香族第三アミン部分であり、そしてＧは、アリーレン、シクロアルキレン又は炭素−炭素結合のアルキレン基のような結合基である。一つの実施態様において、Ｑ_１及びＱ_２の少なくとも一方は、多環式縮合環構造体（例、ナフタレン）を含有する。Ｇがアリール基である場合、それはフェニレン部分、ビフェニレン部分又はナフタレン部分であることが便利である。
構造式（Ａ）を満たし、かつ、２つのトリアリールアミン部分を含有する有用な種類のトリアリールアミンは、下記構造式（Ｂ）で表わされる。
【００５３】
【化２】

【００５４】
上式中、Ｒ_１及びＲ_２は、各々独立に、水素原子、アリール基もしくはアルキル基を表わすか、又は、Ｒ_１及びＲ_２は一緒にシクロアルキル基を完成する原子群を表わし、そして
Ｒ_３及びＲ_４は、各々独立に、アリール基であってそれ自体が下記構造式（Ｃ）で示されるようなジアリール置換型アミノ基で置換されているものを表わす。
【００５５】
【化３】

【００５６】
上式中、Ｒ_５及びＲ_６は各々独立に選ばれたアリール基である。一つの実施態様において、Ｒ_５及びＲ_６の少なくとも一方は、多環式縮合環構造体（例、ナフタレン）を含有する。
別の種類の芳香族第三アミンはテトラアリールジアミンである。望ましいテトラアリールジアミンは、アリーレン基を介して結合された、構造式（Ｃ）で示したようなジアリールアミノ基を２個含む。有用なテトラアリールジアミンには、下記構造式（Ｄ）で表わされるものが含まれる。
【００５７】
【化４】

【００５８】
上式中、Ａｒｅは各々独立に選ばれたアリーレン基、例えば、フェニレン又はアントラセン部分であり、
ｎは１〜４の整数であり、そして
Ａｒ、Ｒ_７、Ｒ_８及びＲ_９は各々独立に選ばれたアリール基である。
典型的な実施態様では、Ａｒ、Ｒ_７、Ｒ_８及びＲ_９の少なくとも一つが多環式縮合環構造体（例、ナフタレン）である。
【００５９】
上記構造式（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の各種アルキル、アルキレン、アリール及びアリーレン部分も、各々それ自体が置換されていてもよい。典型的な置換基として、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、並びにフッ化物、塩化物及び臭化物のようなハロゲンが挙げられる。各種アルキル及びアルキレン部分は、典型的には約１〜６個の炭素原子を含有する。シクロアルキル部分は３〜約１０個の炭素原子を含有し得るが、典型的には、シクロペンチル、シクロヘキシル及びシクロヘプチルの環構造体のように、５個、６個又は７個の環炭素原子を含有する。アリール部分及びアリーレン部分は、通常はフェニル部分及びフェニレン部分である。
【００６０】
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することができる。具体的には、構造式（Ｂ）を満たすトリアリールアミンのようなトリアリールアミンを、構造式（Ｄ）が示すようなテトラアリールジアミンと組み合わせて使用することができる。トリアリールアミンをテトラアリールジアミンと組み合わせて使用する場合、後者を、トリアリールアミンと電子注入及び輸送層との間に挿入された層として配置する。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
【００６１】
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。
【００６２】
発光層（ ＬＥＬ ）
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ユニットの発光層（ＬＥＬ）３２５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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
８−ヒドロキシキノリン及び類似の誘導体の金属錯体（下記構造式Ｅ）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り、特に、５００　ｎｍよりも長い波長の光（例、緑色、黄色、橙色及び赤色）を放出させるのに適している。
【００６６】
【化５】

【００６７】
上式中、Ｍは金属を表わし、ｎは１〜４の整数であり、そしてＺは、各々独立に、縮合芳香族環を２個以上有する核を完成する原子群を表わす。
上記より、当該金属は１価、２価、３価又は４価になり得ることが明白である。当該金属は、例えば、リチウム、ナトリウムもしくはカリウムのようなアルカリ金属、マグネシウムもしくはカルシウムのようなアルカリ土類金属、アルミニウムもしくはガリウムのような土類金属、又は亜鉛もしくはジルコニウムのような遷移金属であることができる。一般に、有用なキレート化金属であることが知られているものであれば、１価、２価、３価又は４価のいずれの金属でも使用することができる。
【００６８】
Ｚは、その少なくとも一つがアゾール環又はアジン環である２個以上の縮合芳香族環を含有する複素環式核を完成する。必要であれば、当該２個の必須環に、脂肪族環及び芳香族環の双方を含む追加の環を縮合させてもよい。分子の嵩高さが機能向上を伴うことなく増大することを避けるため、通常は環原子の数を１８以下に維持する。
【００６９】
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。
ＣＯ−１：アルミニウムトリスオキシン〔別名、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）〕
ＣＯ−２：マグネシウムビスオキシン〔別名、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム（ＩＩ）〕
ＣＯ−３：ビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト］亜鉛（ＩＩ）
ＣＯ−４：ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）−μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）
ＣＯ−５：インジウムトリスオキシン〔別名、トリス（８−キノリノラト）インジウム〕ＣＯ−６：アルミニウムトリス（５−メチルオキシン）〔別名、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）〕
ＣＯ−７：リチウムオキシン〔別名、（８−キノリノラト）リチウム（Ｉ）〕
ＣＯ−８：ガリウムオキシン〔別名、トリス（８−キノリノラト）ガリウム（ＩＩＩ）〕
ＣＯ−９：ジルコニウムオキシン〔別名、テトラ（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）〕
【００７０】
９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセンの誘導体（下記構造式Ｆ）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り、特に、４００　ｎｍよりも長い波長の光（例、青色、緑色、黄色、橙色及び赤色）を放出させるのに適している。
【００７１】
【化６】

【００７２】
上式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５及びＲ^６は、各環上の１又は２以上の置換基であってそれぞれ下記のグループから独立に選ばれるものを表わす。
第１グループ：水素、又は炭素原子数１〜２４のアルケニル、アルキルもしくはシクロアルキル；
第２グループ：炭素原子数５〜２０のアリール又は置換アリール；
第３グループ：アントラセニル、ピレニルまたはペリレニルの縮合芳香族環の完成に必要な４〜２４個の炭素原子；
第４グループ：フリル、チエニル、ピリジル、キノリニルその他の複素環式系の縮合芳香族環の完成に必要な炭素原子数５〜２４のヘテロアリール又は置換ヘテロアリール；
第５グループ：炭素原子数１〜２４のアルコキシルアミノ、アルキルアミノ又はアリールアミノ；及び
第６グループ：フッ素、塩素、臭素又はシアノ
【００７３】
代表例として、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン及び２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセンが挙げられる。ＬＥＬのホストとして、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルエテニル）フェニル］アントラセンの誘導体をはじめとする他のアントラセン誘導体も有用となり得る。
【００７４】
ベンズアゾール誘導体（下記構造式Ｇ）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り、特に、４００　ｎｍよりも長い波長の光（例、青色、緑色、黄色、橙色及び赤色）を放出させるのに適している。
【００７５】
【化７】

【００７６】
上式中、ｎは３〜８の整数であり、
ＺはＯ、ＮＲ又はＳであり、
Ｒ及びＲ’は、各々独立に、水素、炭素原子数１〜２４のアルキル（例えば、プロピル、ｔ−ブチル、ヘプチル、等）、炭素原子数５〜２０のアリールもしくはヘテロ原子置換型アリール（例えば、フェニル及びナフチル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニルその他の複素環式系）、ハロ（例、クロロ、フルオロ）、又は縮合芳香族環の完成に必要な原子群、であり、また、ベンズアゾール１単位当たり最大４個のＲ’基が存在することができ、
Ｌは、アルキル、アリール、置換アルキル又は置換アリールからなる結合ユニットであって、当該複数のベンズアゾール同士を共役的又は非共役的に連結させるものである。
【００７７】
有用なベンズアゾールの一例として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］が挙げられる。
また、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も、ＬＥＬのホスト材料として有用である。
【００７８】
望ましい蛍光性ドーパントには、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化合物の誘導体、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包含される。以下、有用なドーパントの具体例を挙げるが、これらに限定はされない。
【００７９】
【化８】

【化９】

【化１０】

【化１１】

【００８０】
電子輸送層（ ＥＴＬ ）
本発明の有機ＥＬデバイスの電子輸送層３２７を形成するのに用いるのに好ましい薄膜形成性材料は、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）それ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。このような化合物は、電子の注入及び輸送を助長し、しかも高い性能レベルを示すと共に、薄膜への加工が容易である。企図されるオキシノイド系化合物の例は、既述の構造式（Ｅ）を満たす化合物である。
【００８１】
その他の電子輸送性材料として、米国特許第４３５６４２９号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。既述の構造式（Ｇ）を満たすベンズアゾールも有用な電子輸送性材料となる。
【００８２】
場合によっては、必要に応じて、層３２７及び層３２５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。
【００８３】
カソード
アノードを介してのみ発光を観察する場合には、本発明に用いられるカソード２４０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４，８８５，２２１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）に接する薄い電子注入層（ＥＩＬ）３２９に、これより厚い導電性金属層をキャップさせてなる二層形が挙げられる。ここで、ＥＩＬは、低仕事関数の金属又は金属塩を含むことが好ましく、その場合、当該これより厚い導電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。
【００８４】
カソードを介して発光を観察する場合には、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。米国特許第５，７７６，６２３号明細書に透光性カソードが詳述されている。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できる。必要な場合には、例えば、マスク介在蒸着法、米国特許第５，２７６，３８０号及び欧州特許出願公開第０　７３２　８６８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。
【００８５】
有機層の付着
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。
【００８６】
封入
ほとんどのＯＬＥＤデバイスは湿分及び／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、米国特許第６，２２６，８９０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（商標）及び交互無機／高分子層のようなバリア層が知られている。
【００８７】
光学的最適化
本発明のスタック型ＯＬＥＤデバイスは、所望によりその特性を高めるため、各種の周知の光学的効果を利用できる。その光学的効果には、光透過を最大にするため層の厚さを最適化すること、誘電体ミラー構造を設けること、反射電極を光吸収電極と取り替えること、ディスプレイの上に眩光防止コーティング又は反射防止コーティングを設けること、ディスプレイの上に偏光媒体を設けること、又はディスプレイの上に着色フィルター又は中性濃度フィルターを設けることがある。
本明細書に引用されている特許及びその外の刊行物の内容全体は、これを参照することによって本明細書の一部とする。
【００８８】
【実施例】
以下の諸例は、本発明の理解を一層高めるために提供するものである。簡潔にするため、これら例で形成される材料と層は、以下に示すように短縮して記載する。
【００８９】
ＩＴＯ：ガラス基板の上に透明アノード２１０をつくるのに使用されるインジウム・スズ酸化物
ＣＦｘ：ＩＴＯの頂部の上に正孔注入層をつくるのに使用されるポリマー化炭化フッ素の層
ＮＰＢ：有機ＥＬユニットの正孔輸送層をつくるのに使用され、及びドープト有機コネクタのｐ形ドープト有機層をつくる際にホストとしても使用されるＮ，Ｎ′−（ジナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニルベンジジン
Ａｌｑ：有機ＥＬユニットの電子輸送層をつくるのに使用され及びドープト有機コネクタのｎ形ドープト有機層をつくる際にホストとして使用されるトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（ＩＩＩ）
Ｆ_４−ＴＣＮＱ：ドープト有機コネクタのｐ形ドープト有機層をつくる際にｐ形ドーパントとして使用される２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン
ＣＨ_３ＣＯ_２Ｃｓ：ドープト有機コネクタのｎ形ドープト有機層をつくる際にｎ形ドーパントとして使用される酢酸セシウム
Ｍｇ：Ａｇ：カソードをつくるときに使用される、容積比率が１０：０．５のマグネシウム：銀
【００９０】
製造されたデバイスすべての電場発光特性を、室温にて定電流源及び測光器を使用して測定した。
例１（従来のＯＬＥＤ−比較例）
従来の非スタック型ＯＬＥＤは下記のようにして製造される。透明のＩＴＯ導電層でコートされた１ｍｍ厚のガラス基板を、市販のガラススクラブ洗浄器を使用して洗浄し乾燥する。ＩＴＯの厚さは約４２ｎｍであり、そのＩＴＯのシート抵抗は約６８Ω／□である。次にそのＩＴＯの表面を酸化的プラズマで処理してその表面をアノードとして調整する。ＲＦプラズマ処理チャンバー内でＣＨＦ_３ガスを分解することによって、１ｎｍ厚のＣＦｘの層を、前記清浄なＩＴＯ表面上にＨＩＬとして蒸着した。次に、他のすべての層を基板の上面に蒸着するため、前記基板を真空蒸着チャンバー内に入れた。約１０^−６トルの真空度下、加熱ボートから昇華させることによって、下記の層を、下記の順で蒸着させた。
【００９１】
（１）ＮＰＢからなる７５ｎｍ厚のＨＴＬ；
（２）Ａｌｑからなる６０ｎｍ厚のＥＴＬ（発光層としても働く）；
（３）Ｍｇ：Ａｇからなる厚さが約２１０ｎｍのカソード。
これらの層を蒸着した後、そのデバイスを蒸着室から乾燥ボックスに移して封入する。完成したデバイスの構造は、ＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（７５）／Ａｌｑ（６０）／Ｍｇ：Ａｇで表される。
【００９２】
このデバイスは、２０ｍＡ／ｃｍ^２を送るのに駆動電圧６．２Ｖを必要とする。その輝度効率は２．４ｃｄ／Ａである。例１で示された輝度効率−電流特性を図６に示す。
【００９３】
例２（比較例）
スタック型ＯＬＥＤを下記の順に続く層で製造した。
（１）ＮＰＢからなる５０ｎｍ厚のＨＴＬ；
（２）Ａｌｑからなる５０ｎｍ厚のＥＴＬ（発光層としても働く）；
（３）Ｍｇ：Ａｇからなる１ｎｍ厚の薄い金属電極；
（４）Ａｇからなる１．５ｎｍ厚の別の薄い金属電極；
（５）ＮＰＢからなる５０ｎｍ厚のＨＴＬ；
（６）Ａｌｑからなる厚さが５０ｎｍ厚のＥＴＬ（発光層としても働く）；
（７）Ｍｇ：Ａｇからなる厚さが約２１０ｎｍのカソード。
【００９４】
上記層蒸着以外の加工ステップは例１と同じであった。このスタック型デバイスの構造は、ＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（５０）／Ａｌｑ（５０）／Ｍｇ：Ａｇ／Ａｇ／ＮＰＢ（５０）／Ａｌｑ（５０）／Ｍｇ：Ａｇで表わされる。
このスタック型ＯＬＥＤは、２０ｍＡ／ｃｍ^２を送るのに駆動電圧２１．２Ｖが必要である。そのＥＬ効率は０．１ｃｄ／Ａである。例２で示されたその輝度効率−電流特性を図６に示す。
【００９５】
例３（比較例）
スタック型ＯＬＥＤを下記の順に続く層で製造した。
（１）ＮＰＢからなる厚さが７５ｎｍのＨＴＬ；
（２）Ａｌｑからなる６０ｎｍ厚のＥＴＬ（発光層としても働く）；
（３）Ｍｇからなる厚さが１０ｎｍの金属電極；
（４）ＮＰＢからなる７５ｎｍ厚のＨＴＬ；
（５）Ａｌｑからなる厚さが６０ｎｍのＥＴＬ（発光層としても働く）；
（６）Ｍｇ：Ａｇからなる厚さが約２１０ｎｍのカソード。
【００９６】
上記層蒸着以外の加工ステップは例１と同じであった。上記スタック型デバイスの構造は、ＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（７５）／Ａｌｑ（６０）／Ｍｇ／ＮＰＢ（７５）／Ａｌｑ（６０）／Ｍｇ：Ｍｇとして表される。
【００９７】
上記スタック型ＯＬＥＤは、駆動電圧１１．２Ｖで電流密度が２０ｍＡ／ｃｍ^２であり、そしてそのＥＬ効率が１．３ｃｄ／Ａである。例３で示されたその輝度効率−電流特性を図６に示す。
【００９８】
例４（比較例）
スタック型ＯＬＥＤを製造したが、二つのＥＬユニットの間に金属電極がないことを除いて例３と同じであった。そのスタック型デバイスの構造は、ＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（７５）／Ａｌｑ（６０）／ＮＰＢ（７５）／Ａｌｑ（６０）／Ｍｇ：Ａｇで表される。
【００９９】
このスタック型ＯＬＥＤは、電流密度２０ｍＡ／ｃｍ^２を送るために非常に高い駆動電圧（２９Ｖ）を必要とする。対応するＥＬ効率は３．１ｃｄ／Ａである。例４で示されたその輝度効率−電流特性を図６に示す。
【０１００】
比較例２，３及び４は、隣接する有機ＥＬユニット間の接続が、非スタック型ＯＬＥＤより効率的であるスタック型ＯＬＥＤを製造するのに非常に重要であることを明確に示している。従来技術に述べられている薄い金属製の内部電極層は、有機ＥＬユニットの間に配置されると、キャリア注入が困難であるのみならず光の吸収と反射による透過損失を明らかに起こす。光の吸収は、ＥＬユニット間に電極がなければ減らすことができるが、各有機ＥＬユニット間のキャリア注入のバリヤーは、駆動電圧が非常に高いことによって立証されているように、依然として非常に高い。
【０１０１】
例５（本発明の例）
スタック型ＯＬＥＤを、下記の順に続く層で製造した。
（１）ＮＰＢからなる７５ｎｍ厚のＨＴＬ；
（２）Ａｌｑからなる５５ｎｍ厚のＥＴＬ（発光層としても働く）；
（３）ドープト有機コネクタの部分である、２容量％のＣＨ_３ＣＯ_２ＣｓをドープしたＡｌｑホストからなる５ｎｍ厚のｎ形ドープト有機層；
（４）ドープト有機コネクタの別の部分である、２容量％のＦ_４−ＴＣＮＱをドープしたＮＰＢホストからなる５ｎｍ厚のｐ形ドープト有機層；
（５）ＮＰＢからなる厚さが７０ｎｍのＨＴＬ；
（６）Ａｌｑからなる厚さが６０ｎｍのＥＴＬ（発光層としても働く）；
（７）Ｍｇ：Ａｇからなる厚さが約２１０ｎｍのカソード。
【０１０２】
上記層蒸着以外の加工ステップは例１と同じであった。このスタック型デバイスの構造は、ＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（７５）／Ａｌｑ（５５）／Ａｌｑ：ｎ−ドーパント（５）／ＮＰＢ：ｐ−ドーパント（５）／ＮＰＢ（７０）／Ａｌｑ（６０）／Ｍｇ：Ａｇで表わされる。
【０１０３】
このスタック型ＯＬＥＤは、駆動電圧が１８．５Ｖで電流密度が２０ｍＡ／ｃｍ^２であり、そのＥＬ効率が３．９ｃｄ／Ａである。例５で示されたその輝度効率−電流特性を図６に示す。
【０１０４】
例６（本発明の例）
スタック型ＯＬＥＤを、下記の順に続く層で製造した。
（１）ＮＰＢからなる７５ｎｍ厚のＨＴＬ；
（２）Ａｌｑからなる６０ｎｍ厚のＥＴＬ（発光層としても働く）；
（３）ドープト有機コネクタである、３容量％のＦ_４−ＴＣＮＱをドープしたＮＰＢホストからなる５ｎｍ厚のｐ形ドープト有機層；
（４）ＮＰＢからなる厚さが７０ｎｍのＨＴＬ；
（５）Ａｌｑからなる６０ｎｍ厚のＥＴＬ（発光層としても働く）；
（６）Ｍｇ：Ａｇからなる厚さが約２１０ｎｍのカソード。
【０１０５】
上記の層蒸着以外の加工ステップは例１と同じであった。このスタック型デバイスの構造は、ＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（７５）／Ａｑ（６０）／ＮＰＢ：ｐ−ドーパント（５）／ＮＰＢ（７０）／Ａｑ（６０）／Ｍｇ：Ａｇで表される。
【０１０６】
このスタック型ＯＬＥＤは、駆動電圧が１７．７Ｖで電流密度が２０ｍＡ／ｃｍ^２であり、そのＥＬ効率が４．０ｃｄ／Ａである。例６で示された輝度効率−電流特性を図６に示す。
【０１０７】
例７（本発明の例）
光の出力を最適化するため、例６のものと類似しているが層の厚さが異なるスタック型ＯＬＥＤを下記の順に続く層で製造した。
（１）ＮＰＢからなる７５ｎｍ厚のＨＴＬ；
（２）Ａｌｑからなる３０ｎｍ厚のＥＴＬ（発光層としても働く）；
（３）ドープト有機コネクタである、３容量％のＦ_４−ＴＣＮＱをドープしたＮＰＢホストからなる５ｎｍ厚のｐ形ドープト有機層；
（４）ＮＰＢからなる厚さが２５ｎｍのＨＴＬ；
（５）Ａｌｑからなる６０ｎｍ厚のＬＥＬとＥＴＬ；
（６）Ｍｇ：Ａｇからなる厚さが約２１０ｎｍのカソード。
【０１０８】
上記層蒸着以外の加工ステップは例１と同じであった。また、このスタック型デバイスの構造も、ＩＴＯ／ＣＦｘ／ＮＰＢ（７５）／Ａｌｑ（３０）／ＮＰＢ：ｐ−ドーパント（５）／ＮＰＢ（２５）／Ａｑ（６０）／Ｍｇ：Ａｇで表される。
【０１０９】
例７で示されたこのスタック型ＯＬＥＤの輝度効率−電流特性を図６に示す。この最適化されたデバイスは、駆動電圧が１２Ｖで電流密度が２０ｍＡ／ｃｍ^２であり、ＥＬ効率が４．９ｃｄ／Ａである。このデバイスは、一つのＯＬＥＤに二つの有機ＥＬユニットを直列にスタックすることによって、２倍の輝度効率を達成できる（２倍の駆動電圧で）ことを示している。輝度は電流密度に比例するので、このスタック型ＯＬＥＤデバイスは、同じ電流密度で作動して、基準のＯＬＥＤ（例１）の２倍の輝度出力を生成することができる。したがって、このスタック型ＯＬＥＤの寿命は、輝度を犠牲にすることなく２倍に延ばすことができる。この例は、複数の有機ＥＬユニットを、本発明で述べているドープト有機コネクタとともにスタックすることによって、輝度効率のさらなる改良を達成できることを示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のスタック型ＯＬＥＤの略断面図を示す。
【図２】スタック型有機ＥＬユニットを有し、かつその有機ＥＬユニット各々の間にドープト有機コネクタを有する、本発明のスタック型ＯＬＥＤの略断面図を示す。
【図３】有機ＥＬユニット内のいくつかの層構造を示す、本発明の別のスタック型ＯＬＥＤの略断面図を示す。
【図４】有機ＥＬユニット内のいくつかの他の層構造を示す、本発明のもう一つ別のスタック型ＯＬＥＤの略断面図を示す。
【図５】ｎ形ドープト有機層及びｐ形ドープト有機層を含むドープト有機コネクタを示す、本発明のスタック型ＯＬＥＤの略断面図を示す。
【図６】本発明のデバイス及び従来技術で製造した基準デバイスの有機ＥＬ特性を示す輝度収率−電流密度のグラフである。
【図７】本発明の面照明ランプの略断面図を示す。
【図８】本発明のアクティブマトリックスディスプレイを駆動するのに使用できる回路図の切欠き図を示す。
【図９】本発明のフルカラーディスプレイの略断面図を示す。
【図１０】本発明の別のフルカラーディスプレイの略断面図を示す。
【図１１】本発明の別のフルカラーディスプレイの略断面図を示す。
個々の層は厚さが非常に薄くかつ各種の層の厚さの差が非常に大きいので一定の拡大比で画くことができないから、図１〜５と図７〜１１は一定の拡大比になっていないと解すべきである。

Claims (9)

1. （ａ）アノード；
   （ｂ）カソード；
   （ｃ）該アノードと該カソードの間に配置された複数の有機電場発光ユニット；及び
   （ｄ）隣接する各有機電場発光ユニット間に配置されたドープト有機コネクタ；
   を含んで成るスタック型有機電場発光デバイス。
2. 該有機電場発光ユニットが低分子材料を含む、請求項１に記載のスタック型有機電場発光デバイス。
3. 該有機電場発光ユニットが正孔輸送層と電子輸送層を含む、請求項２に記載のスタック型有機電場発光デバイス。
4. 該有機電場発光ユニットが高分子材料を含む、請求項１に記載のスタック型有機電場発光デバイス。
5. 該有機電場発光ユニットが正孔輸送層と発光層を含む、請求項４に記載のスタック型有機電場発光デバイス。
6. 少なくとも三つの有機電場発光ユニットがあり、そして該ドープト有機コネクタが、ｎ形ドープト有機層、ｐ形ドープト有機層又はこれらの層の組合せを含む、請求項１に記載のスタック型有機電場発光デバイス。
7. 該ドープト有機コネクタの厚さが１〜１００ｎｍである請求項１に記載のスタック型有機電場発光デバイス。
8. （ａ）透明基板；及び
   （ｂ）請求項１に記載のスタック型有機電場発光デバイス；
   を含み、該有機電場発光デバイスが、該透明基板の上に設けられ、白色光を発光する面照明用ランプ。
9. （ａ）レッド、グリーン及びブルーを発光するスタック型有機電場発光デバイスのマトリックスアレイを形成する請求項１に記載の複数のスタック型有機電場発光デバイスであって、各デバイスがレッド、グリーン又はブルーだけを発光するもの；及び
   （ｂ）各デバイスを独立に電気的に活性化する手段；
   を含んでなる、観察者が観察できるフルカラーマトリックスディスプレイ。

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