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JP6263206B2 - 効率が向上した有機発光ダイオード - Google Patents

効率が向上した有機発光ダイオード Download PDF

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Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１０年２月５日に提出された米国仮出願第６１／３０１，６９４号の利益を請求し、この内容全体が本明細書に参考により組み込まれる。
本明細書に記載の実施形態は、有機発光ダイオード、例えば、正孔輸送層と、２個の発光層と、電子輸送層とを備える有機発光ダイオードに関する。
白色有機発光デバイス（ＷＯＬＥＤ）は、照明用途での重要性が増してきている。例えば、ＷＯＬＥＤは、エネルギーを節約するために、蛍光灯と交換することができるだろう。したがって、ＷＯＬＥＤの電力効率を高める必要性が依然として存在する。
現行のＷＯＬＥＤの多くは、正孔輸送層と、少なくとも２個の発光層と、電子輸送層とがこの順序で整列したものを備えている。これらのデバイスでは、それぞれの層が最高被占軌道（ＨＯＭＯ）エネルギー準位と最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギー準位とをもち、ＨＯＭＯエネルギー準位および／またはＬＵＭＯエネルギー準位は、段階的な様式で低下する。言い換えると、第１の発光層のエネルギー準位が、正孔輸送層の対応するエネルギー準位より低いと（例えば、第１の発光層のＨＯＭＯが、正孔輸送層のＨＯＭＯよりも低く、第１の発光層のＬＵＭＯが、正孔輸送層のＬＵＭＯよりも低い）、第２の発光層のエネルギー準位は、第１の発光層の対応するエネルギー準位より低く、電子輸送層のエネルギー準位は、第２の発光層の対応するエネルギー準位より低い。これらのデバイスは、正孔輸送層を介し、発光層からアノードに電子が漏れ、電子輸送層を介し、発光層からカソードに正孔が漏れるという問題が生じ、これによって、デバイスの効率が低下することがある。伝統的に、この問題に対処しようとするために、時に、正孔を遮断する層と電子を遮断する層とが使用されるが、さらなる層は、デバイス製造の費用を増やし、複雑性を増してしまい、デバイスの効率を下げてしまうことがある。
他のデバイスは、アノードに対する電子の漏れを遮断するために非常に高いＬＵＭＯをもつ正孔輸送層、および／またはカソードに対する正孔の漏れを遮断するために、非常に低いＨＯＭＯをもつ電子輸送層を利用してもよい。残念なことに、正孔輸送層または電子輸送層の対応する分子軌道と対応する電極とのエネルギーギャップが大きいと、正孔または電子の移動性が顕著に低下することがある。移動性が低下すると、デバイスの効率が低下してしまうことがある。また、エネルギーギャップが大きいと、駆動電圧がさらに大きくなることがある。したがって、このアプローチを用いて効率を高めることは難しい。
したがって、これらの問題に対処する別の選択肢が必要である。
一般的に、本明細書で提供されるデバイスは、正孔輸送層と、２個の発光層と、電子輸送層とがこの順序で整列したものを少なくとも備える。これらのデバイスでは、それぞれの層が最高被占軌道（ＨＯＭＯ）エネルギー準位と最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギー準位をもち、少なくとも１つの発光層のＨＯＭＯエネルギー準位および／またはＬＵＭＯエネルギー準位のうち、少なくとも１つは、段階的な様式で低下しない。言い換えると、第１の発光層のエネルギー準位の１つが、正孔輸送層の対応するエネルギー準位の１つより低くないと（例えば、第１の発光層のＨＯＭＯが、正孔輸送層のＨＯＭＯよりも低くなく、および／または第１の発光層のＬＵＭＯが、正孔輸送層のＬＵＭＯよりも低くない）、第２の発光層のエネルギー準位の１つは、第１の発光層の対応するエネルギー準位より低くなく、および／または電子輸送層のエネルギー準位の１つは、第２の発光層の対応するエネルギー準位の１つより低くない。
例えば、ある実施形態は、カソードと、アノードと、アノードおよびカソードの間に配置された一連の有機層とを備え、この一連の有機層は、アノードおよびカソードの間に配置され、第１のホスト材料および第１の放射性材料を含む第１の発光層と；アノードおよび第１の発光層の間に配置される正孔輸送層と；第１の発光層およびカソードの間に配置され、第２のホスト材料および第２の放射性材料を含む第２の発光層と；第２の発光層およびカソードの間に配置される電子輸送層とを備え、正孔輸送層のＨＯＭＯエネルギー準位は、電子輸送層のＨＯＭＯエネルギー準位より高く、正孔輸送層のＬＵＭＯエネルギー準位は、電子輸送層のＬＵＭＯエネルギー準位より高く：、第１の発光層のＨＯＭＯエネルギー準位は、正孔輸送層のＨＯＭＯエネルギー準位より高い；第１の発光層のＬＵＭＯエネルギー準位は、第２の発光層のＬＵＭＯエネルギー準位より低い；第２の発光層のＨＯＭＯエネルギー準位は、第１の発光層のＨＯＭＯエネルギー準位より高い；または第２の発光層のＬＵＭＯエネルギー準位は、電子輸送層のＬＵＭＯエネルギー準位よりも低いという関係のうち、少なくとも１つが存在する、有機発光デバイスを提供する。
これらの実施形態および他の実施形態を以下にかなり詳細に記載する。
図１は、本明細書に記載のデバイスのある実施形態の構造の模式図を与える。
図２は、ある実施形態について、異なる層の最高被占軌道（ＨＯＭＯ）エネルギー準位および最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギー準位、アノード仕事関数、ならびにカソード仕事関数を示す。
図３は、ある実施形態について、異なる層のＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位、アノード仕事関数、ならびにカソード仕事関数を示す。
図４は、ある実施形態について、異なる層のＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位、アノード仕事関数、ならびにカソード仕事関数を示す。
図５は、ある実施形態について、異なる層のＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位、アノード仕事関数、ならびにカソード仕事関数を示す。
図６は、ある実施形態について、異なる層のＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位、アノード仕事関数、ならびにカソード仕事関数を示す。
図７は、ある実施形態について、異なる層のＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位、アノード仕事関数、ならびにカソード仕事関数を示す。
図８は、ある実施形態について、異なる層のＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位、アノード仕事関数、ならびにカソード仕事関数を示す。
図９は、本明細書に記載のデバイスの一実施形態の輝度（ｃｄ／ｍ２）の関数としての、発光効率（ｃｄ／Ａ）および電力効率（ｌｍ／ｗ）のプロットである。
図１０は、本明細書に記載のデバイスの一実施形態の輝度（ｃｄ／ｍ２）の関数としての、発光効率（ｃｄ／Ａ）および電力効率（ｌｍ／ｗ）のプロットである。
図１１ａは、本明細書に記載のデバイスの一実施形態の輝度（ｃｄ／ｍ２）の関数としての、発光効率（ｃｄ／Ａ）および電力効率（ｌｍ／ｗ）のプロットである。
図１１ｂは、本明細書に記載のデバイスの一実施形態のエレクトロルミネセンススペクトルのプロットである。
図１２ａは、本明細書に記載のデバイスの一実施形態の輝度（ｃｄ／ｍ２）の関数としての、発光効率（ｃｄ／Ａ）および電力効率（ｌｍ／ｗ）のプロットである。
図１２ｂは、本明細書に記載のデバイスの一実施形態のエレクトロルミネセンススペクトルのプロットである。
図１は、本明細書に記載するデバイスのある実施形態の構造の模式図を与える。これらのデバイスは、アノード１０と、カソード６０と、アノード１０およびカソード６０の間に配置された一連の有機層５とを備える。これらの実施形態では、有機層５は、正孔輸送層２０と、第１の発光層３０と、第２の発光層４０と、電子輸送層５０とが記載した順序で配置されたものを少なくとも備えている。ある実施形態では、このデバイスは、アノードから第１の発光層および第２の発光層に正孔が輸送されることができ、また、カソードから第１の発光層および第２の発光層に電子が輸送されることができるような構成であってもよい。有機層は、場合により、以下の１つ以上のものをさらに備えていてもよい：アノード１０および正孔輸送層の間に配置された第１の任意の層１５；正孔輸送層２０および第１の発光層３０の間に配置された第２の任意の層２５；第１の発光層３０および第２の発光層４０の間に配置された第３の任意の層３５；第２の発光層４０および電子輸送層５０の間に配置された第４の任意の層４５；ならびに電子輸送層５０およびカソード６０の間に配置された第５の任意の層５５。これらの任意の層は、正孔を注入する層、正孔を遮断する層、励起子を遮断する層、電子を注入する層、電子を遮断する層など、任意の種類の層であってもよい。ある実施形態では、存在する場合、第１の任意の層１５、存在する場合、第２の任意の層２５、存在する場合、第３の任意の層３５は、独立して、正孔を注入する層、電子を遮断する層、励起子を遮断する層から選択される。ある実施形態では、第３の任意の層３５、第４の任意の層４５、第５の任意の層５５は、存在する場合、独立して、電子を注入する層、正孔を遮断する層、励起子を遮断する層から選択される。ある実施形態では、第１の任意の層１５は、正孔を注入する層である。ある実施形態では、第５の任意の層５５は、電子を注入する層である。
図２〜８は、ある実施形態について、異なる層の最高被占軌道（ＨＯＭＯ）エネルギー準位および最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギー準位、アノード仕事関数１０Ｖ、ならびにカソード仕事関数６０Ｖを示す。用語「最高被占軌道エネルギー準位」または「ＨＯＭＯエネルギー準位」は、当業者が理解している通常の意味をもつ。ある実施形態では、ある材料のＨＯＭＯエネルギー準位は、基底状態で少なくとも１個の電子に占有されている、その材料の最も高いエネルギー分子軌道のエネルギー準位を含む。用語「最低空軌道エネルギー準位」または「ＬＵＭＯエネルギー準位」は、当業者が理解している通常の意味をもつ。ある実施形態では、ある材料のＬＵＭＯエネルギー準位は、基底状態に電子を含まない、その材料の最も低いエネルギー分子軌道のエネルギー準位を含む。金属または導電体の「仕事関数」は、金属または導電体の表面から電子を取り出すのに必要な最小エネルギーの指標である。
これらの実施形態では、正孔輸送層２０（ＨＴ）のＨＯＭＯエネルギー準位２０Ｈは、電子輸送層５０（ＥＴ）のＨＯＭＯエネルギー準位５０Ｈより高く、正孔輸送層２０のＬＵＭＯエネルギー準位２０Ｌは、電子輸送層５０のＬＵＭＯエネルギー準位５０Ｌより高い。ある実施形態では、アノード１０の仕事関数１０Ｖは、正孔輸送層２０のＨＯＭＯエネルギー準位２０Ｈより高くてもよく、カソード６０の仕事関数６０Ｖは、電子輸送層５０のＬＵＭＯエネルギー準位５０Ｌより低くてもよい。
図２を参照すると、ある実施形態では、第１の発光層３０（ＥＭ−１）のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈは、正孔輸送層２０のＨＯＭＯエネルギー準位２０Ｈより高くてもよい。例えば、第１の発光層３０（ＥＭ−１）のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈは、正孔輸送層２０のＨＯＭＯエネルギー準位２０Ｈよりも約０．０５ｅＶ〜約０．７０ｅＶ、約０．１ｅＶ〜約０．３ｅＶ、または約０．１ｅＶ〜約０．２ｅＶ高くてもよい。ある実施形態では、以下の関係１、２、３、４または５が存在する：（１）電子輸送層５０のＨＯＭＯエネルギー準位５０Ｈは、第２の発光層４０（ＥＭ−２）のＨＯＭＯエネルギー準位４０Ｈよりも低い、（２）第２の発光層４０のＨＯＭＯエネルギー準位４０Ｈは、正孔輸送層２０のＨＯＭＯエネルギー準位２０Ｈよりも低い、（３）電子輸送層５０のＬＵＭＯエネルギー準位５０Ｌは、第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌよりも低い、（４）第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌは、第１の発光層３０のＬＵＭＯエネルギー準位３０Ｌよりも低い、（５）第１の発光層３０のＬＵＭＯエネルギー準位３０Ｌは、正孔輸送層２０のＬＵＭＯエネルギー準位２０Ｌよりも低い。
図３を参照すると、ある実施形態では、第１の発光層３０のＬＵＭＯエネルギー準位３０Ｌは、第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌより低くてもよい。例えば、第１の発光層３０のＬＵＭＯエネルギー準位３０Ｌは、第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌより約０．０５ｅＶ〜約０．７０ｅＶ、約０．１ｅＶ〜約０．３ｅＶ、または約０．１ｅＶ〜約０．２ｅＶ低くてもよい。ある実施形態では、以下の関係１、２、３、４または５が存在する：（１）電子輸送層５０のＨＯＭＯエネルギー準位５０Ｈは、第２の発光層４０のＨＯＭＯエネルギー準位４０Ｈよりも低い、（２）第２の発光層４０のＨＯＭＯエネルギー準位４０Ｈは、第１の発光層３０のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈよりも低い、（３）第１の発光層３０のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈは、正孔輸送層２０のＨＯＭＯエネルギー準位２０Ｈよりも低い、（４）電子輸送層５０のＬＵＭＯエネルギー準位５０Ｌは、第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌよりも低い、（５）第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌは、正孔輸送層２０のＬＵＭＯエネルギー準位２０Ｌよりも低い。
図４を参照すると、ある実施形態では、第２の発光層４０のＨＯＭＯエネルギー準位４０Ｈは、第１の発光層３０のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈより高くてもよい。例えば、第２の発光層４０のＨＯＭＯエネルギー準位４０Ｈは、第１の発光層３０のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈよりも約０．０５ｅＶ〜約０．７０ｅＶ、約０．１ｅＶ〜約０．３ｅＶ、または約０．１ｅＶ〜約０．２ｅＶ高くてもよい。ある実施形態では、以下の関係１、２、３、４または５が存在する：（１）電子輸送層５０のＨＯＭＯエネルギー準位５０Ｈは、第１の発光層３０のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈよりも低い、（２）第１の発光層３０のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈは、正孔輸送層２０のＨＯＭＯエネルギー準位２０Ｈよりも低い、（３）電子輸送層５０のＬＵＭＯエネルギー準位５０Ｌは、第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌよりも低い、（４）第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌは、第１の発光層３０のＬＵＭＯエネルギー準位３０Ｌよりも低い、（５）第１の発光層３０のＬＵＭＯエネルギー準位３０Ｌは、正孔輸送層２０のＬＵＭＯエネルギー準位２０Ｌより低い。
図５を参照すると、ある実施形態では、第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌは、電子輸送層５０のＬＵＭＯエネルギー準位５０Ｌより低くてもよい。例えば、第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌは、電子輸送層５０のＬＵＭＯエネルギー準位５０Ｌよりも約０．０５ｅＶ〜約０．７０ｅＶ、約０．１ｅＶ〜約０．３ｅＶ、または約０．１ｅＶ〜約０．２ｅＶ低くてもよい。ある実施形態では、以下の関係１、２、３、４または５が存在する：（１）電子輸送層５０のＨＯＭＯエネルギー準位５０Ｈは、第２の発光層４０のＨＯＭＯエネルギー準位４０Ｈよりも低い、（２）第２の発光層４０のＨＯＭＯエネルギー準位４０Ｈは、第１の発光層３０のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈよりも低い、（３）第１の発光層３０のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈは、正孔輸送層２０のＨＯＭＯエネルギー準位２０Ｈよりも低い、（４）電子輸送層５０のＬＵＭＯエネルギー準位５０Ｌは、第１の発光層３０のＬＵＭＯエネルギー準位３０Ｌよりも低い、（５）第１の発光層３０のＬＵＭＯエネルギー準位３０Ｌは、正孔輸送層２０のＬＵＭＯエネルギー準位２０Ｌよりも低い。
図２〜５について、種々のＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位の関係の組み合わせから、さまざまな異なるエネルギー構造が得られる。例えば、図６では、第２の発光層４０のＨＯＭＯエネルギー準位４０Ｈは、第１の発光層３０のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈよりも高く、第１の発光層３０のＬＵＭＯエネルギー準位３０Ｌは、第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌよりも低い。さらに、ある実施形態では、電子輸送層５０のＨＯＭＯエネルギー準位５０Ｈは、第１の発光層３０のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈよりも低く、第１の発光層３０のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈは、正孔輸送層２０のＨＯＭＯエネルギー準位２０Ｈよりも低く、電子輸送層５０のＬＵＭＯエネルギー準位５０Ｌは、第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌよりも低く、第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌは、正孔輸送層２０のＬＵＭＯエネルギー準位２０Ｌよりも低い。
図７は、ある実施形態のエネルギー構造を示す。これらのデバイスでは、第２の発光層４０のＨＯＭＯエネルギー準位４０Ｈは、第１の発光層３０のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈより高く、第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌは、電子輸送層５０のＬＵＭＯエネルギー準位５０Ｌより低い。さらに、ある実施形態では、電子輸送層５０のＨＯＭＯエネルギー準位５０Ｈは、第１の発光層３０のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈより低く、第１の発光層３０のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈは、正孔輸送層２０のＨＯＭＯエネルギー準位２０Ｈより低く、電子輸送層５０のＬＵＭＯエネルギー準位５０Ｌは、第１の発光層３０のＬＵＭＯエネルギー準位３０Ｌより低く、第１の発光層３０のＬＵＭＯエネルギー準位３０Ｌは、正孔輸送層２０のＬＵＭＯエネルギー準位２０Ｌより低い。
図８は、ある実施形態のエネルギー構造を示す。これらのデバイスでは、第２の発光層４０のＨＯＭＯエネルギー準位４０Ｈは、第１の発光層３０のＨＯＭＯエネルギー準位３０Ｈより高く、第１の発光層３０のＬＵＭＯエネルギー準位３０Ｌは、第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌより低く、第２の発光層４０のＬＵＭＯエネルギー準位４０Ｌは、電子輸送層５０のＬＵＭＯエネルギー準位５０Ｌより低い。
カソードは、アノード層よりも仕事関数が低い任意の材料を含んでいてもよい。カソード層に適した材料の例としては、１族のアルカリ金属、２族の金属、３族の金属、希土類元素、ランタノイドおよびアクチノイドを含む１２族の金属；アルミニウム、インジウム、カルシウム、バリウム、サマリウムおよびマグネシウムなどの物質、ならびにこれらの組み合わせから選択されるものが挙げられる。操作電圧を下げるために、有機層とカソード層の間に、Ｌｉを含有する有機金属化合物、ＬｉＦ、Ｌｉ２Ｏを堆積させてもよい。仕事関数が低い適切な金属としては、限定されないが、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｍｇ／Ａｇ、ＬｉＦ／Ａｌ、ＣｓＦ、ＣｓＦ／Ａｌまたはこれらの合金が挙げられる。ある実施形態では、カソード層は、厚みが約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲であってもよい。
カソードに有用であり得るある材料の仕事関数の概算値が、以下の表１に含まれている。
Figure 0006263206
アノード層は、カソード層よりも仕事関数が高い任意の材料を含んでいてもよい。ある実施形態では、アノード層は、金属、混合金属、合金、金属酸化物もしくは混合金属酸化物、または導電性ポリマーなどの従来の物質を含んでいてもよい。適切な金属の例としては、１族の金属、４族、５族、６族の金属、８〜１０族の遷移金属が挙げられる。アノード層が光を伝達する場合、１２族、１３族、１４族の金属の混合金属酸化物またはこれらの組み合わせの酸化物、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、インジウム−スズ−オキシド（ＩＴＯ）を使用してもよい。アノード層は、ポリアニリン（例えば、「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｍａｄｅ ｆｒｏｍ ｓｏｌｕｂｌｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒ」、Ｎａｔｕｒｅ、第３５７巻、ｐｐ．４７７−４７９（１９９２年６月１１日）に記載されるような）、グラフェン（例えば、Ｈ．Ｐ．Ｂｏｅｈｍ，Ｒ．Ｓｅｔｔｏｎ ａｎｄ Ｅ． Ｓｔｕｍｐｐ（１９９４）．「Ｎｏｍｅｎｃｌａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｇｒａｐｈｉｔｅ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」Ｐｕｒｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ６６：１８９３−１９０１に記載されるような）、および／またはカーボンナノチューブ（例えば、Ｊｕｎｉら、米国出願番号第２００８０１５２５７３（ＷＯ／２００８／１４０５０５号））などの有機材料を含んでいてもよい。仕事関数が高い適切な導電体の例としては、限定されないが、Ａｕ、Ｐｔ、インジウム−スズ−オキシド（ＩＴＯ）、またはこれらの合金が挙げられる。一実施形態では、アノード層は、厚みが約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲であってもよい。
アノードに有用であり得るある材料の仕事関数の概算値が、以下の表２に含まれている。
Figure 0006263206
一連の有機層は、正孔輸送層と、電子輸送層と、第１の発光層と、第２の発光層とを備えており、また、これらの層の間の任意の位置に配置された任意の層を備えていてもよく、または、アノードもしくはカソードと接触する片方の外側層もしくは両方の外側層であってもよい。
正孔輸送層は、接触する２つの層の間で正孔を輸送することが可能な任意の層であってもよい。正孔輸送層が接触してもよい２つの層の例としては、アノードおよび第１の発光層、正孔を注入する層および第１の発光層、アノードおよび電子を遮断する層、アノードおよび励起子を遮断する層などが挙げられる。正孔輸送層は、本明細書に記載のデバイスに適したＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位をもつ任意の物質を含んでいてもよく、当業者には既知の正孔輸送材料を含んでいてもよい。ある実施形態では、正孔輸送層は、ＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位をもつ正孔輸送化合物を含み、正孔輸送層のＨＯＭＯエネルギー準位は、正孔輸送化合物のＨＯＭＯエネルギー準位にほぼ等しく、正孔輸送層のＬＵＭＯエネルギー準位は、正孔輸送化合物のＬＵＭＯエネルギー準位にほぼ等しい。
ある実施形態では、正孔輸送化合物は、芳香族置換アミン、カルバゾール、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、例えば、ポリ（９−ビニルカルバゾール）；ポリフルオレン；ポリフルオレンコポリマー；ポリ（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン−ａｌｔ−ベンゾチアジアゾール）；ポリ（パラフェニレン）；ポリ［２−（５−シアノ−５−メチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン］；ベンジジン；フェニレンジアミン；フタロシアニン金属錯体；ポリアセチレン；ポリチオフェン；トリフェニルアミン；オキサジアゾール；銅フタロシアニン；１，１−ビス（４−ビス（４−メチルフェニル）アミノフェニル）シクロヘキサン；２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン；３，５−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチル−フェニル）−４−フェニル［１，２，４］トリアゾール；３，４，５−トリフェニル−１，２，３−トリアゾール；４，４’，４’−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）；Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）；４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）；４，４’，４”−トリス（カルバゾール−９−イル）−トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）；４，４’−ビス［Ｎ，Ｎ’−（３−トリル）アミノ］−３，３’−ジメチルビフェニル（ＨＭＴＰＤ）；４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）；１，３−Ｎ，Ｎ−ジカルバゾール−ベンゼン（ｍＣＰ）；ビス［４−（ｐ，ｐ’−ジトリル−アミノ）フェニル］ジフェニルシラン（ＤＴＡＳｉ）；２，２’−ビス（４−カルバゾリルフェニル）−１，１’−ビフェニル（４ＣｚＰＢＰ）；Ｎ，Ｎ’Ｎ”−１，３，５−トリカルバゾロイルベンゼン（ｔＣＰ）；Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジンなどであってもよい。
正孔輸送材料として有用であり得るある種の材料のＬＵＭＯエネルギー準位およびＨＯＭＯエネルギー準位の概算値が、以下の表３に含まれている。
Figure 0006263206
Figure 0006263206
Figure 0006263206
ある実施形態では、正孔輸送層は、電子を遮断する層としても機能する材料から作られる。ある実施形態では、正孔輸送層は、励起子を遮断する層として機能することもできる材料を含む。
電子輸送層は、接触する２つの層の間で電子を輸送することが可能な任意の層であってもよい。電子輸送層が接触してもよい２つの層の例としては、カソードおよび第２の発光層、電子を注入する層および第２の発光層、カソードおよび正孔を遮断する層、カソードおよび励起子を遮断する層などが挙げられる。電子輸送層は、本明細書に記載のデバイスに適したＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位をもつ任意の物質を含んでいてもよく、当業者には既知の電子輸送材料を含んでいてもよい。ある実施形態では、電子輸送層は、ＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位をもつ電子輸送化合物を含み、電子輸送層のＨＯＭＯエネルギー準位は、電子輸送化合物のＨＯＭＯエネルギー準位にほぼ等しく、電子輸送層のＬＵＭＯエネルギー準位は、電子輸送化合物のＬＵＭＯエネルギー準位にほぼ等しい。
ある実施形態では、電子輸送化合物は、２−（４−ビフェニルイル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）；１，３−ビス（Ｎ，Ｎ−ｔ−ブチル−フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＯＸＤ−７）、１，３−ビス［２−（２，２’−ビピリジン−６−イル）−１，３，４−オキサジアゾ−５−イル］ベンゼン；３−フェニル−４−（１’−ナフチル）−５−フェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）；２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−フェナントロリン（バトクプロインまたはＢＣＰ）；アルミニウムトリス（８−ヒドロキシキノラート）（Ａｌｑ３）；１，３，５−トリス（２−Ｎ−フェニルベンズイミダゾリル）ベンゼン（ＴＰＢＩ）；１，３−ビス［２−（２，２’−ビピリジン−６−イル）−１，３，４−オキサジアゾ−５−イル］ベンゼン（ＢＰＹ−ＯＸＤ）などであってもよい。
電子輸送材料として有用であり得るある種の材料のＬＵＭＯエネルギー準位およびＨＯＭＯエネルギー準位が、以下の表３に含まれている。
Figure 0006263206
Figure 0006263206
他の実施形態では、電子輸送層に含まれてもよい材料のＬＵＭＯと、カソード層の仕事関数とのエネルギー差は、カソードから電子を十分に輸送することができるほど十分に小さい。ある実施形態では、電子輸送層は、正孔を遮断する層としても機能する材料から作られる。ある実施形態では、電子輸送層は、励起子を遮断する層として機能することも可能な材料を含む。
第１の発光層の第１のホスト材料は、１種類以上の正孔輸送材料、１種類以上の電子輸送材料、１種類以上の二極性材料のうち、少なくとも１つであってもよく、正孔および電子を輸送することが可能であると当業者に理解されている材料を含む。ある実施形態では、第１のホスト材料は、第１の放射性材料の三重項エネルギー（例えば、最も低い三重項状態から基底状態まで物質が緩和した結果、放射される光子のエネルギー）よりも大きな三重項エネルギーを特徴とするリン光発光性材料を含む。ある実施形態では、第１のホスト材料は、第１の発光層の少なくとも約５０重量％、少なくとも約９０重量％、少なくとも約９５重量％、または少なくとも約９９重量％であり、第１の発光層のＨＯＭＯエネルギー準位は、第１のホスト材料のＨＯＭＯエネルギー準位にほぼ等しく、第１の発光層のＬＵＭＯエネルギー準位は、第１のホスト材料のＬＵＭＯエネルギー準位にほぼ等しい。
第２の発光層の第２のホスト材料は、１種類以上の正孔輸送材料、１種類以上の電子輸送材料、１種類以上の二極性材料のうち、少なくとも１つであってもよい。ある実施形態では、第２のホスト材料は、第２の放射性材料の三重項エネルギーよりも大きな三重項エネルギーを特徴とするリン光発光性材料を含む。ある実施形態では、第２のホスト材料は、第２の発光層の少なくとも約５０重量％、少なくとも約９０重量％、少なくとも約９５重量％、または少なくとも約９９重量％であり、第２の発光層のＨＯＭＯエネルギー準位は、第２のホスト材料のＨＯＭＯエネルギー準位にほぼ等しく、第２の発光層のＬＵＭＯエネルギー準位は、第２のホスト材料のＬＵＭＯエネルギー準位にほぼ等しい。
第１のホスト材料および／または第２のホスト材料として有用であり得るある種の材料のＬＵＭＯエネルギー準位およびＨＯＭＯエネルギー準位が、以下の表４に含まれている。
Figure 0006263206
Figure 0006263206
ある実施形態では、第１のホスト材料および／または第２のホスト材料は、４ＣｚＰＢＰ、ＨＯ−２またはＨＯ−１を含んでいてもよい。
ある実施形態では、正孔輸送層はＤＴＡＳｉを含み、第１のホストは４ＣｚＰＢＰを含み、第２のホストはＨＯ−２を含み、電子輸送層はＴＰＢＩを含む。ある実施形態では、正孔輸送層はＤＴＡＳｉを含み、第１のホストはＨＯ−１を含み、第２のホストはＨＯ−２を含み、電子輸送層はＴＰＢＩを含む。
第１の放射性材料または第２の放射性材料には、任意の適切な放射性材料を使用してもよい。ある実施形態では、第１の放射性材料は、第２の放射性材料によって放射される可視光子よりも平均波長が短い可視光子を放射する。用語「平均波長」は、当業者が理解する通常の意味をもつ。ある実施形態では、平均波長は、材料の放射スペクトルの中で、平均波長よりも短い波長の可視範囲での曲線の下側の面積が、平均波長よりも長い波長の可視範囲での曲線の下側の面積にほぼ等しいような波長を含む。
ある実施形態では、第１の発光層は、平均波長が約４００ｎｍ〜約５５０ｎｍの範囲の可視光子を放射する。ある実施形態では、第２の発光層は、平均波長が約５００ｎｍ〜約７５０ｎｍの範囲の可視光子を放射する。ある実施形態では、第１の発光層および／または第２の発光層は、イリジウム配位化合物、例えば、ビス（２−［４，６−ジフルオロフェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（ＦＩｒＰｉｃ）、ビス−｛２−［３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）−ピコリナート、ビス（２−［４，６−ジフルオロフェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（アセチルアセトナート）、イリジウム（ＩＩＩ）ビス（４，６−ジフルオロフェニルピリジナト）−３−（トリフルオロメチル）−５−（ピリジン−２−イル）−１，２，４−トリアゾラート、イリジウム（ＩＩＩ）ビス（４，６−ジフルオロフェニルピリジナト）−５−（ピリジン−２−イル）−１Ｈ−テトラゾラート、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラ（１−ピラゾリル）ボラート、ビス［２−（２’−ベンゾチエニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）；ビス［（２−フェニルキノリル）−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）；ビス［（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）］イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）；ビス［（ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリノ−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）；トリス（２，５−ビス−２’−（９’，９’−ジヘキシルフルオレン）ピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）；トリス［１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）；トリス−［２−（２’−ベンゾチエニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）；トリス［１−チオフェン−２−イルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）；トリス［１−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）イソキノリナト−（Ｎ，Ｃ３’）イリジウム（ＩＩＩ））、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）［Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）］、ビス（２−（４−トリル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）［Ｉｒ（ｍｐｐｙ）２（ａｃａｃ）］、ビス（２−（４−ｔｅｒｔ−ブチル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）［Ｉｒ（ｔ−Ｂｕｐｐｙ）２（ａｃａｃ）］、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）［Ｉｒ（ｐｐｙ）３］、ビス（２−フェニルオキサゾリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）［Ｉｒ（ｏｐ）２（ａｃａｃ）］、トリス（２−４−トリル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）［Ｉｒ（ｍｐｐｙ）３］などを含む。
ある実施形態では、第２の発光層は、黄色エミッタおよび／または赤色エミッタを含む。黄色エミッタの例としては、限定されないが、ＹＥ−１、ビス［（２−フェニルキノリル）−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）、Ｉｒ（ｐｑ）２ａｃａｃ；ビス［２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）、（ｂｔ）２Ｉｒ（ＩＩＩ）（ａｃａｃ）；ビス［２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）、（ｔ−ｂｔ）２Ｉｒ（ＩＩＩ）（ａｃａｃ）；ビス［（２−（２’−チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’）］イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）、（ｔｈｐ）２Ｉｒ（ＩＩＩ）（ａｃａｃ）；トリス［２−（９．９−ジメチルフルオレン−２−イル）ピリジナト−（Ｎ，Ｃ３’）］イリジウム（ＩＩＩ）、［Ｉｒ（Ｆｌｐｙ）３］；トリス［２−（９．９−ジメチルフルオレン−２−イル）ピリジナト−（Ｎ，Ｃ３’）］イリジウム（ＩＩＩ）、［Ｉｒ（Ｆｌｐｙ）３］；ビス［５−トリフルオロメチル−２−［３−（Ｎ−フェニルカルバゾリル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）、（Ｃｚ−ＣＦ３）Ｉｒ（ＩＩＩ）（ａｃａｃ）；（２−ＰｈＰｙＣｚ）２Ｉｒ（ＩＩＩ）（ａｃａｃ）を含む。
赤色エミッタの例としては、限定されないが、Ｉｒ（ｐｉｑ）２ａｃａｃ、ビス［２−（２’−ベンゾチエニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）；ビス［（２−フェニルキノリル）−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）；ビス［（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）］イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）；ビス［（ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリノ−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）；トリス（２，５−ビス−２’−（９’，９’−ジヘキシルフルオレン）ピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）；トリス［１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）；トリス−［２−（２’−ベンゾチエニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）；トリス［１−チオフェン−２−イルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）；トリス［１−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）イソキノリナト−（Ｎ，Ｃ３’）イリジウム（ＩＩＩ）］などが挙げられる。
Figure 0006263206
Figure 0006263206
Figure 0006263206
 １．（Ｂｔｐ）２Ｉｒ（ＩＩＩ）（ａｃａｃ）；ビス［２−（２’−ベンゾチエニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）
２．（Ｐｑ）２Ｉｒ（ＩＩＩ）（ａｃａｃ）；ビス［（２−フェニルキノリル）−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）
３．（Ｐｉｑ）２Ｉｒ（ＩＩＩ）（ａｃａｃ）；ビス［（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）］イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）
４．（ＤＢＱ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）；ビス［（ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリノ−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）
５．［Ｉｒ（ＨＦＰ）３］，トリス（２，５−ビス−２’−（９’，９’−ジヘキシルフルオレン）ピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）
６．Ｉｒ（ｐｉｑ）３；トリス［１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）
７．Ｉｒ（ｂｔｐ）３；トリス−［２−（２’−ベンゾチエニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）
８．Ｉｒ（ｔｉｑ）３，トリス［１−チオフェン−２−イルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）
９．Ｉｒ（ｆｌｉｑ）３；トリス［１−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）イソキノリナト−（Ｎ，Ｃ３’）イリジウム（ＩＩＩ）］
Figure 0006263206
ＯＬＥＤで使用する有機材料のＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位は、例えば、溶液電気化学法、紫外光電子分光法（ＵＰＳ）、逆光電子分光法などの当該技術分野で知られているいくつかの従来法によって得られてもよい。ある実施形態では、ＯＬＥＤで使用する有機材料のＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位は、Ｍｅｔｒｏｈｍ ＵＳＡ（リバービュー、ＦＬＡ、ＵＳＡ）製のサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）装置（μＡｕｔｏｌａｂ ＩＩ型モデル）を用い、ＧＰＥＳ／ＦＲＡソフトウエア（バージョン４．９）と組み合わせて得られてもよい。
本明細書に記載のデバイスは、当該技術分野で現在知られているデバイスと比べ、発光効率を改良し、演色評価数を良好にし、および／または色安定性を改良することができる。
ある実施形態では、本発明で提供されるデバイスは、白色光を放射し、白色光とは、通常の観察者から見ると白色に見える光を意味する。ある実施形態では、白色光は、ＣＩＥ色座標が（Ｘ＝１／３、Ｙ＝１／３）の概算値を有する光である。ＣＩＥ色座標は、放射した光の色を定量するのに有用であるとして当該技術分野で知られており、ＣＩＥ色座標（Ｘ＝１／３、Ｙ＝１／３）は、無色点として知られている。ＸおよびＹの色座標は、色を合わせるためにＣＩＥ原色に適用される重みである。これらの用語のさらなる詳細な記載は、ＣＩＥ １９７１，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ，Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：Ｏｆｆｉｃｉａｌ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ，Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ ＣＩＥ Ｎｏ．１５（Ｅ−１．３．１）１９７１、Ｂｕｒｅａｕ Ｃｅｎｔｒａｌ ｄｅ ｌａ ＣＩＥ、Ｐａｒｉｓ、１９７１、およびＦ．Ｗ．Ｂｉｌｌｍｅｙｅｒ，Ｊｒ．，Ｍ．Ｓａｌｔｚｍａｎ，Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｃｏｌｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、第２版、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９８１中に見いだされ得、これら両方とも、全体が本明細書に参考により組み込まれる。演色評価数（ＣＲＩ）は、さまざまな色にする能力を指し、０〜１００の値を有し、１００が最も良い。
（実施例１）
デバイスを、一般的に以下のように製造した。
ＩＴＯでコーティングされたガラス基材を、アセトン中、超音波で洗浄し、続けて２−プロパノール中で洗浄し、約１１０℃で約３時間焼き、その後、酸素プラズマで約３０分間処理した。あらかじめ洗浄しておき、Ｏ２−プラズマ処理した（ＩＴＯ）基材の上に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ製のＢａｙｔｒｏｎ Ｐ）を約６０００ｒｐｍでスピンコーティングし、約１８０℃で約３０分間アニーリングし、厚み約２０ｎｍを得た。１０−７ｔｏｒｒ（１ｔｏｒｒ＝１３３．３２２Ｐａ）の圧力で、減圧堆積システムを入れたグローブボックス内で、まず、４，４’４”−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）を堆積速度約０．０６ｎｍ／ｓでＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ層の上部に堆積させ、４０ｎｍの厚い膜を得た。次いで、第１のホストを含む第１のエミッタ（約１２％ｗｔ）を、ＴＣＴＡの上部に一緒に堆積させ、５〜１０ｎｍの厚い膜を第１の発光層として作成し、次いで、第２のエミッタ（約５％ｗｔ）および第２のホストを一緒に堆積させ、１〜５ｎｍの厚い膜を第２の発光層として作成した。第３の発光層（必要な場合）は、第３のエミッタおよび第３のホストを一緒に堆積させ、５〜１０ｎｍの厚い膜を作成することによって調製されてもよい。次いで、１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン（ＴＰＢＩ）の４０ｎｍの厚い層を、ほぼ０．０６ｎｍ／ｓの堆積速度で第２の発光層の上部に堆積させた。次いで、ＬｉＦおよびＡｌをそれぞれ０．００５ｎｍ／ｓおよび０．２ｎｍ／ｓの堆積速度で連続して堆積させた。
（実施例２）
以下のデバイスは、ＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位が従来のように段階的に低下するデバイスであるが、これを実施例１の手順にしたがって調製した。
Figure 0006263206
Ｉ−Ｖ測定によって、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２４００ Ｓｏｕｒｃｅ Ｍｅｔｅｒを用い、０〜１０Ｖ電圧スキャンを適用し、同時に電流を測定することによって、このデバイスの性能を評価した。すべてのデバイスの操作は、窒素を充填したグローブボックス内で行った。図９は、さまざまな輝度でのデバイスの発光効率および電力効率のプロットである。図９は、約２００ｃｄ／ｍ２〜約１，０００ｃｄ／ｍ２の範囲の輝度で、発光効率が、一般的に約２８ｃｄ／Ａ〜約３１ｃｄ／Ａの範囲であり、電力効率が約１９ ｌｍ／Ｗ〜約２４ ｌｍ／Ｗの範囲であることを示す。輝度１，０００ｃｄ／ｍ２で、４．５Ｖ（電流密度３．４ｍＡ／ｃｍ２）で駆動すると、このデバイスは、２８．４ｃｄ／Ａの発光効率と、１９．６ ｌｍ／Ｗの電力効率を示す。
（実施例３）
以下のデバイスは、ＨＯＭＯエネルギー準位が従来のように段階的に低下するデバイスであるが、これを実施例１の手順にしたがって調製した。
Figure 0006263206
Ｉ−Ｖ測定によって、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２４００ Ｓｏｕｒｃｅ Ｍｅｔｅｒを用い、０〜１０Ｖ電圧スキャンを適用し、同時に電流を測定することによって、このデバイスの性能を評価した。すべてのデバイスの操作は、窒素を充填したグローブボックス内で行った。図１０は、さまざまな輝度でのデバイスの発光効率および電力効率のプロットである。図１０は、約２００ｃｄ／ｍ２〜約１，０００ｃｄ／ｍ２の範囲の輝度で、発光効率が、一般的に約３７ｃｄ／Ａ〜約４２ｃｄ／Ａの範囲であり、電力効率が、約２４ ｌｍ／Ｗ〜約３３ ｌｍ／Ｗの範囲であることを示す。輝度１，０００ｃｄ／ｍ２で、３．６Ｖで駆動すると、このデバイスは、３７．０ｃｄ／Ａの発光効率と、２４．０ ｌｍ／Ｗの電力効率を示し、このデバイスは、実施例２のデバイスよりも効率が高い。
（実施例４）
実施例１の手順にしたがって、以下のデバイスを調製した。
Figure 0006263206
Ｉ−Ｖ測定によって、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２４００ Ｓｏｕｒｃｅ Ｍｅｔｅｒを用い、０〜１０Ｖ電圧スキャンを適用し、同時に電流を測定することによって、このデバイスの性能を評価した。すべてのデバイスの操作は、窒素を充填したグローブボックス内で行った。図１１ａは、さまざまな輝度でのデバイスの発光効率および電力効率のプロットである。図１１ａは、約２００ｃｄ／ｍ２〜約１，０００ｃｄ／ｍ２の範囲の輝度で、発光効率が、一般的に約５８ｃｄ／Ａ〜約６２ｃｄ／Ａの範囲であり、電力効率が、約４４ ｌｍ／Ｗ〜約５０ ｌｍ／Ｗの範囲であることを示す。輝度１，０００ｃｄ／ｍ２で、４．２Ｖ、電流密度１．７ｍＡ／ｃｍ２で駆動すると、このデバイスは、５９．０ｃｄ／Ａの発光効率と、４４．０ ｌｍ／Ｗの電力効率を示し、したがって、実施例２および３のデバイスよりも効率が高い。図１１ｂは、同じデバイスのエレクトロルミネセンススペクトルのプロットであり、可視範囲に強い発光を示し、ＣＩＥ（０．３３４、０．３９６）、ＣＲＩ（７４）であった。
（実施例５）
実施例１の手順にしたがって、以下のデバイスを調製した。
Figure 0006263206
Ｉ−Ｖ測定によって、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２４００ Ｓｏｕｒｃｅ Ｍｅｔｅｒを用い、０〜１０Ｖ電圧スキャンを適用し、同時に電流を測定することによって、このデバイスの性能を評価した。すべてのデバイスの操作は、窒素を充填したグローブボックス内で行った。図１２は、さまざまな輝度でのデバイスの発光効率および電力効率のプロットである。図１２ａは、約２００ｃｄ／ｍ２〜約１，０００ｃｄ／ｍ２の輝度で、発光効率が、一般的に約６６ｃｄ／Ａ〜約７２ｃｄ／Ａの範囲であり、電力効率が、約５１ ｌｍ／Ｗ〜約７０ ｌｍ／Ｗの範囲であることを示す。輝度１，０００ｃｄ／ｍ２で、４．１Ｖで駆動すると、このデバイスは、６６．０ｃｄ／Ａの発光効率と、５１．０ ｌｍ／Ｗの電力効率を示し、したがって、実施例２および３のデバイスよりも効率が高い。図１２ｂは、同じデバイスのエレクトロルミネセンススペクトルのプロットであり、可視範囲に強い発光を示し、ＣＩＥ（０．３５、０．４３）、ＣＲＩ（６８）であった。
本発明を特定の好ましい実施形態および実施例という観点で開示してきたが、本発明を、特定的に開示されている実施形態を超えて、他の代替的な実施形態および／または本発明の使用、およびこれらのさまざまな改変および等価物にまで拡張されることが当業者には理解されるだろう。したがって、本明細書に開示されている本発明の範囲は、上述の特定の開示されている実施形態に限定されず、以下の特許請求の範囲を正当に読むことによってのみ決定されるべきであることを意図している。

Claims (18)

  1. カソードと、アノードと、アノードおよびカソードの間に配置された一連の有機層とを備え、この一連の有機層は、
    アノードおよびカソードの間に配置され、第１のホスト材料および第１の放射性材料を含む第１の発光層と；
    アノードおよび第１の発光層の間に配置される正孔輸送層と；
    第１の発光層およびカソードの間に配置され、第１の発光層に直接配置されており、第２のホスト材料および第２の放射性材料を含む第２の発光層と；
    第２の発光層およびカソードの間に配置される電子輸送層と；
    第２の発光層および電子輸送層の間に配置され、第２の発光層に直接配置されており、第３のホスト材料および第３の放射性材料を含む第３の発光層とを備え、
    正孔輸送層のＨＯＭＯエネルギー準位は、電子輸送層のＨＯＭＯエネルギー準位より高く、正孔輸送層のＬＵＭＯエネルギー準位は、電子輸送層のＬＵＭＯエネルギー準位より高く、
    第３の発光層のＬＵＭＯエネルギー準位は、電子輸送層のＬＵＭＯエネルギー準位より低く、
    前記第２の発光層のＨＯＭＯエネルギー準位は、前記第１の発光層のＨＯＭＯエネルギー準位より高く、
    前記第２の発光層のＬＵＭＯエネルギー準位は、前記電子輸送層のＬＵＭＯエネルギー準位より低い、有機発光デバイス。
  2. 前記第２の発光層のＨＯＭＯエネルギー準位は、前記第１の発光層のＨＯＭＯエネルギー準位より高く、前記第１の発光層のＬＵＭＯエネルギー準位は、前記第２の発光層のＬＵＭＯエネルギー準位より低い、請求項１に記載の有機発光デバイス。
  3. 前記第１の発光層のＬＵＭＯエネルギー準位は、前記第２の発光層のＬＵＭＯエネルギー準位より低い、請求項１に記載の有機発光デバイス。
  4. 前記正孔輸送層が、ＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位をもつ正孔輸送化合物を含み、前記正孔輸送層のＨＯＭＯエネルギー準位が、前記正孔輸送化合物のＨＯＭＯエネルギー準位にほぼ等しく、前記正孔輸送層のＬＵＭＯエネルギー準位が、前記正孔輸送化合物のＬＵＭＯエネルギー準位にほぼ等しい、請求項１に記載の有機発光デバイス。
  5. 前記電子輸送層が、ＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位をもつ電子輸送化合物を含み、前記電子輸送層のＨＯＭＯエネルギー準位が、前記電子輸送化合物のＨＯＭＯエネルギー準位にほぼ等しく、前記電子輸送層のＬＵＭＯエネルギー準位が、前記電子輸送化合物のＬＵＭＯエネルギー準位にほぼ等しい、請求項１に記載の有機発光デバイス。
  6. 前記第１のホスト材料が、前記第１の発光層の少なくとも約５０重量％であり、前記第１の発光層のＨＯＭＯエネルギー準位が、前記第１のホスト材料のＨＯＭＯエネルギー準位にほぼ等しく、前記第１の発光層のＬＵＭＯエネルギー準位が、前記第１のホスト材料のＬＵＭＯエネルギー準位にほぼ等しい、請求項１に記載の有機発光デバイス。
  7. 前記第２のホスト材料が、前記第２の発光層の少なくとも約５０重量％であり、前記第２の発光層のＨＯＭＯエネルギー準位が、前記第２のホスト材料のＨＯＭＯエネルギー準位にほぼ等しく、前記第２の発光層のＬＵＭＯエネルギー準位が、前記第２のホスト材料のＬＵＭＯエネルギー準位にほぼ等しい、請求項１に記載の有機発光デバイス。
  8. 前記第１の放射性材料が、第２の放射性材料が放射する可視光光子よりも平均波長が短い可視光子を放射する、請求項１に記載の有機発光デバイス。
  9. 前記第１の発光層が、平均波長が約４００ｎｍ〜約５５０ｎｍの範囲の可視光子を放射する、請求項１に記載の有機発光デバイス。
  10. 前記第１の発光層が、イリジウム配位化合物を含む、請求項１に記載の有機発光デバイス。
  11. 前記イリジウム配位化合物がＦＩｒＰｉｃである、請求項１０に記載の有機発光デバイス。
  12. 前記第２の発光層が、イリジウム配位化合物を含む、請求項１に記載の有機発光デバイス。
  13. 前記第２の発光層が、平均波長が約５００ｎｍ〜約７５０ｎｍの範囲の可視光子を放射する、請求項１に記載の有機発光デバイス。
  14. 前記第２の発光層が、黄色エミッタと赤色エミッタとを含む、請求項１に記載の有機発光デバイス。
  15. 前記黄色エミッタが、イリジウム（ＩＩＩ）［ビス（５−トリフルオロメチル−２−［３−（Ｎ−フェニルカルバゾリル）−ピリジナト］（アセチルアセトナート）またはＩｒ（ｐｑ）２ａｃａｃである、請求項１４に記載の有機発光デバイス。
  16. 前記赤色エミッタがＩｒ（ｐｉｑ）２ａｃａｃである、請求項１４に記載の有機発光デバイス。
  17. 前記正孔輸送層がＤＴＡＳｉを含み、前記第１のホストが４ＣｚＰＢＰを含み、前記第２のホストが２，２’−（４，４’−（９−ｐ−トリル−９Ｈ−カルバゾール−３，６−ジイル）ビス（４，１−フェニレン））ジベンゾ［ｄ］オキサゾールを含み、前記電子輸送層がＴＰＢＩを含む、請求項１に記載の有機発光デバイス。
  18. 前記正孔輸送層がＤＴＡＳｉを含み、前記第１のホストが５，５’−ジ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−３，３’−ビピリジンを含み、前記第２のホストが２，２’−（４，４’−（９−ｐ−トリル−９Ｈ−カルバゾール−３，６−ジイル）ビス（４，１−フェニレン））ジベンゾ［ｄ］オキサゾールを含み、前記電子輸送層がＴＰＢＩを含む、請求項１に記載の有機発光デバイス。
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