JP2002038140A - 有機ルミネセンス層及びエレクトロルミネセンス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 稼動安定性及び輝度効率が向上したＥＬ装置
を提供することである。 【解決手段】 稼動寿命が改良されたエレクトロルミネ
センス装置に使用するための有機ルミネセンス層であっ
て、ａ）正孔及び電子の注入及び再結合の両者を維持で
きる有機ホスト材料；並びにｂ）少なくとも２種類のド
ーパント：ｉ）ホスト材料中の電子正孔結合エネルギー
を受容できる第一ドーパント；及びii）ホスト材料から
の正孔をトラップできる第二ドーパントを含んでなり；
ｃ）前記第一ドーパントは、第一ドーパントのバンドギ
ャップエネルギーがホスト材料のバンドギャップエネル
ギーより低いように選択され；そしてｄ）前記第二ドー
パントは、ホスト材料の価電子帯より高い正孔トラップ
エネルギーレベルを有するように選択された有機ルミネ
センス層、並びにそれを含むエレクトロルミネセンス装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機エレクトロル
ミネセンス装置、及び更に詳細には、これらの装置の稼
動安定性及び効率を改良するために好適なドーパントを
含む発光層に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＯＬＥＤ装置には、基板、陽極、有機化
合物から製造された正孔移送層、好適なドーパントを含
む有機ルミネセンス層、有機電子移送層及び陰極が含ま
れる。ＥＬ装置は、それらの駆動電圧が低く、ルミネセ
ンスが高く、視覚角度が広く、フルカラー平坦発光ディ
スプレー能があるので魅力的である。Ｔａｎｇ等は、こ
の多層ＥＬ装置を、本願と同一人に譲渡された米国特許
第４，７６９，２９２号及び第４，８８５，２１１号に
開示している。

【０００３】以下の特許及び刊行物は、稼動寿命が改良
されたＥＬ装置の製造について開示している。構造上の
改変、安定な陽極、及びキャリヤの限定及び発光域での
それらの再結合により、これらの装置の稼動寿命がかな
り向上した。Ｓｏ等は、陽極と陰極に挟まれた電子移送
材料及び正孔移送材料の混合物を備えた単一の有機発光
層からなるＥＬ装置について米国特許第５，８５３，９
０５号で検討している。

【０００４】Ｐｏｐｏｖｉｃ等は、発光電子移送材料及
び正孔移送材料を混合することにより効率及び安定性が
向上したＥＬ装置について、ＳＰＩＥ Ｃｏｎｆｅｒｅ
ｎｃｅ会報 ３４７６巻、６８〜７２頁、１９９８年に
記載している。Ｃｈｅｎ等は、Ａｌｑ発光層がＤＣＪＴ
Ｂでドーピングされた高効率の赤色装置を報告している
（米国特許第５，９０８，５８１号及びＭｉｃｒｏｍｏ
ｌ．Ｓｙｍｐ．２５，４９０、１９９７年）。

【０００５】Ｈａｍａｄａ等は、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓ．Ｌｅｔｔ．７５，１６８２（１９９９年）に、ル
ブレン及びＤＣＭ₂をＡｌｑ発光層にドーピングした赤
色ＥＬ装置を報告している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ラップトップコンピュ
ータ、デジタルパーソナルオーガナイザー、セルホーン
等用のディスプレースクリーンに、これらのＥＬ装置を
使用することを目的として、輝度及び駆動電圧について
遥かに安定な稼動性を有するＥＬ装置に対するニーズが
存在する。

【０００７】したがって、本発明の目的は稼動（ｏｐｅ
ｒａｔｉｖｅ）安定性及び輝度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）
効率が向上したＥＬ装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的は、稼動寿命が
改良されたエレクトロルミネセンス装置に使用するため
の有機ルミネセンス層であって、 ａ）正孔及び電子の注入及び再結合の両者を維持できる
有機ホスト材料；並びに ｂ）少なくとも２種類のドーパント： ｉ）ホスト材料中の電子正孔結合エネルギーを受容でき
る第一ドーパント；及び ii）ホスト材料からの正孔をトラップできる第二ドーパ
ントを含んでなり； ｃ）前記第一ドーパントは、第一ドーパントのバンドギ
ャップエネルギーが、ホスト材料のバンドギャップエネ
ルギーより低いように選択され；そして ｄ）前記第二ドーパントは、ホスト材料の価電子帯より
高い正孔トラップエネルギーレベルを有するように選択
された有機ルミネセンス層により達成された。

【０００９】本発明の特徴は、第一及び第二ドーパント
を適切に選択することにより、前記エレクトロルミネセ
ンス層を含むエレクトロルミネセンス装置の稼動寿命を
大幅に改良できたことである。本発明の別の特徴は、色
度が改良されたエレクトロルミネセンス装置を提供する
のに本発明を使用できることである。

【００１０】本発明の別の特徴は、高い輝度を得なが
ら、稼動安定性が改良されたエレクトロルミネセンス装
置を提供するのに使用できることである。本発明の別の
特徴は、低電圧駆動源を用いて使用できることである。
本発明において、励起子トラップドーパント及び正孔ト
ラップドーパントをドーピングする相乗効果により、そ
れらのドーパント濃度が低くても、より良好な稼動安定
性及び効率が得られることが、全く予想しないことであ
ったが判明した。このため、稼動寿命及び輝度効率が改
良された。発光色を調整するための、更に別の第三ルミ
ネセンスドーパントにより、優れた色が得られ、このこ
とは他のいかなる組み合わせによっても得られないもの
である。

【００１１】本発明により製造した装置は、極めて安定
でしかも優れた輝度特性を有する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の有機ＥＬ装置の発光層
は、ルミネセンス材料又は蛍光材料を含み、この領域で
電子−正孔対の再結合の結果としてエレクトロルミネセ
ンスが生じる。図１に示すように、最も簡単な構成にお
いて、発光層１０８は、陽極１０４と陰極１０６の間に
挟まれている。発光層は、高いルミネセンス効率を有す
る純粋な材料である。周知材料は、トリス（８−キノリ
ネート）アルミニウム（Ａｌｑ）であり、優れた緑色エ
レクトロルミネセンスを発生する。

【００１３】簡単な構造１００を改変して、図２に示す
ような三層構造とすることができ、この構造において
は、追加のエレクトロルミネセンス層を正孔移送層と電
子移送層の間に導入して、主に、正孔−電子の再結合
用、従ってエレクトロルミネセンス用の部位として機能
させる。この点で、個々の有機層の機能は、別個であ
り、したがって独立して最適化することができる。エレ
クトロルミネセンス層又は再結合層は、望ましいＥＬ色
と同時に高い輝度効率を有するように選択することがで
きる。同様に、電子移送層及び正孔移送層は、主にキャ
リヤ移送特性について最適化することができる。

【００１４】図２について言えば、多層有機発光装置２
００は、光透過性陽極２０４がその上に配備されている
光透過性基材２０２を有する。陽極２０４は、２層，２
０４ａ及び２０４ｂを含む。有機発光構造物２０８は、
陽極２０４と陰極２０６の間に形成されている。有機発
光構造物２０８は、順に有機正孔移送層２１０、有機発
光層２１２、及び有機電子移送層２１４からなる。陽極
２０４と陰極２０６間に電圧差をかけると（図示せ
ず）、陰極は電子を電子移送層２１４に注入し、次いで
それらの電子は層２１４を横切って発光層２１２にまで
遊動する。同時に正孔が陽極２０４から正孔移送層２１
０に注入されるであろう。これらの正孔は、層２１０を
横切って遊動し、次いで正孔移送層２１０と発光層２１
２の間に形成されたジャンクション（接点）で又はその
近傍で電子と再結合する。遊動電子が正孔を満たして、
その伝導帯から価電子帯へドロップする際、エネルギー
が光として放出され、光透過性陽極２０４及び基材２０
２を介して発光する。

【００１５】有機ＥＬ装置は、ダイオードとして視るこ
とができ、陽極が陰極より電位が高い場合、ダイオード
に順方向バイアスがかかる。有機ＥＬ装置の陽極及び陰
極は、各々適切な慣用形、例えば、Ｔａｎｇ等の米国特
許第４，８８５，２１１号により開示されている各種の
形をとることができる。低仕事関数の陰極及び高仕事関
数の陽極を用いる場合は、稼動電圧を、実質的に低下さ
せることができる。好ましい陰極は、４．０ｅＶ未満の
仕事関数を有する金属と、他の金属、好ましくは４．０
ｅＶより高い仕事関数を有する金属を組み合わせて構成
したものである。Ｔａｎｇ等の米国特許第４，８８５，
２１１号のＭｇ：Ａｇは、一つの好ましい陰極構成物を
構成する。Ｖａｎｓｌｙｋｅ等の米国特許第５，０５
９，０６２号のＡｌ：Ｍｇ陰極は、別の好ましい陰極構
成物である。Ｈｕｎｇ等の米国特許第５，７７６，６２
２号は、有機ＥＬ装置の電子注入を高めるために、Ｌｉ
Ｆ／Ａｌバイレーヤー（二層構造）の使用を開示してい
る。

【００１６】慣用の陽極２０４ａは、導電性でしかも透
明な酸化物から形成する。インジウムスズ酸化物は、そ
の透明性、良好な導電性、及び高い仕事関数の故に、陽
極接点として広く使用されている。好ましい態様におい
て、陽極２０４ａは、正孔注入層２０４ｂで改質するこ
とができる。このような正孔注入層における材料例は、
Ｈｕｎｇの米国特許出願第０９／１８６，８２９号（１
９９８年１１月５日出願、その開示は引用することによ
り本明細書に包含する）に開示されているフルオロカー
ボンである。

【００１７】発光層のための好ましいホスト材料として
は、以下が挙げられる：

【００１８】

【化１】

【００１９】本発明の有機ＥＬ装置の電子移送層を形成
するのに用いるのに好ましい材料は、金属キレートオキ
シノイド化合物、例えば、米国特許第４，８８５，２１
１号に開示されているようなオキシンそれ自身のキレー
ト（通常、８−キノリノール又は８−ヒドロキシキノリ
ンとも称する）が挙げられる。このような化合物は、高
レベルの性能を示し、同時に薄層として容易に作成でき
る。

【００２０】光透過性基材２０２は、ガラス、石英又は
プラスチックス材料から構成することができる。有機Ｅ
Ｌ装置の正孔移送層の形成に使用するのに好ましい材料
は、Ｖａｎ Ｓｌｙｋｅの米国特許第４，５３９，５０
７号に教示されているような第三アミンである。別のク
ラスの好ましいアミンとしては、テトラアリールアミン
である。好ましいテトラアリールジアミンは、２個のジ
アリールアミノ基を含む。好ましいテトラアリールジア
ミンとしては、次式により示されるものが挙げられる：

【００２１】

【化２】

【００２２】（式中、Ａｒ，Ａｒ¹，Ａｒ²，Ａｒ³は、
独立して、フェニル、ビフェニル及びナフチル部分から
選ばれ；Ｌは、二価のナフチレン部分又はｄ_nであり；
ｄは、フェニレン部分であり；ｎは、１〜４の整数であ
り；そしてＬがｄ_nである場合は、Ａｒ，Ａｒ¹，Ａ
ｒ²，Ａｒ³の少なくとも１個は、ナフチル部分であ
る）。

【００２３】前記構造式（Ｉ）、（II）、（III）及び
（IV）の種々のアルキル、アルキレン、アリール及びア
リーレン部分はそれぞれ置換されていてもよい。典型的
置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール
基、アリールオキシ基、及びハロゲン、例えば、フッ化
物、塩化物及び臭化物が挙げられる。各種のアルキル及
びアルキレン部分は、典型的に約１から６個の炭素原子
を含む。シクロアルキル部分は、３〜約１０個の炭素原
子、しかし典型的に５、６又は７個の環炭素原子を含む
ことができ、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシ
ル、及びシクロヘプチル環構造である。アリール及びア
リーレン部分が、縮合芳香族環部分でない場合は、それ
らは好ましくはフェニル及びフェニレン部分である。

【００２４】選択された芳香族第三アミン（を含有する
縮合芳香族環）の有用例は、以下の通りである： ＡＴＡ−１ ４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）
−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ） ＡＴＡ−２ 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 ＡＴＡ−３ ４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフチル）
−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル ＡＴＡ−４ 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 ＡＴＡ−５ １，５−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−
Ｎ−フェニルアミノ］ナフタレン ＡＴＡ−６ ４，４’−ビス［Ｎ−（９−アントリ
ル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル ＡＴＡ−７ 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 ＡＴＡ−８ 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 ＡＴＡ−９ ４，４’−ビス［Ｎ−（８−フルオラン
テニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル ＡＴＡ−１０ ４，４’−ビス［Ｎ−（２−ピレニル）
−Ｎ−フェニルアミノ］−ビフェニル ＡＴＡ−１１ ４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフタアセ
ニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル ＡＴＡ−１２ ４，４’−ビス［Ｎ−（２−ペリレニ
ル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル ＡＴＡ−１３ ４，４’−ビス［Ｎ−（１−コロネニ
ル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル ＡＴＡ−１４ ２，６−ビス（ジ−ｐ−トリルアミノ）
ナフタレン ＡＴＡ−１５ ２，６−ビス［ジ−（１−ナフチル）ア
ミノ］ナフタレン ＡＴＡ−１６ ２，６−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−
Ｎ−（２−ナフチル）−アミノ］ナフタレン ＡＴＡ−１７ 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 ＡＴＡ−１８ 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 ＡＴＡ−１９ ４，４’−ビス［Ｎ−フェニル−Ｎ−
（２−ピレニル）アミノ］ビフェニル ＡＴＡ−２０ ２，６−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチ
ル）アミノ］フルオレン ＡＴＡ−２１ １，５−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−
Ｎ−フェニルアミノ］ナフタレン 好ましい態様のルミネセンス層は、蛍光色素でドーピン
グされたホスト材料からなる。この方法を用いて高効率
のＥＬ装置を構成することができる。同時に、ＥＬ装置
の色を、共通のホスト材料であるが、異なる発光波長の
蛍光色素を用いることにより調整することができる。同
一人に譲渡されたＴａｎｇ等の米国特許第４，７６９，
２９２号は、このドーパントスキームを、ホスト材料と
してＡｌｑを用いるＥＬ装置についてかなり詳細に開示
している。

【００２５】図３は、本発明に使用した有機発光層ホス
ト及び３種類のドーパントのエネルギーレベルのダイア
グラムである。この図は、特にＡｌｑホスト材料及び３
種類のドーパント：励起子トラップドーパント、正孔ト
ラップドーパント及びルミネセンスドーパントからなる
有機発光層に関する。Ａｌｑ中の正孔トラップは、例え
ば、Ａｌｑのバンドギャップより大きいバンドギャップ
を有し、電子をＡｌｑに供与できるドーパントとして定
義される。後者の条件は、ドーパントの最高被占分子軌
道（ＨＯＭＯ）が、Ａｌｑの軌道より高ければ（電子エ
ネルギースケールで）満足される。実験上、ＨＯＭＯレ
ベルは、真空レベルを基準にしたイオン化電位として測
定する。Ａｌｑ中の正孔トラップドーパントのイオン化
電位（ＩＰ）は、（Ａｌｑ）ホストのイオン化電位より
低く決定する。ＡｌｑのＩＰは、５．６２ｅＶである。
正孔トラップドーパントは、満たされると正に荷電す
る。

【００２６】有機ＥＬ装置の正孔トラップドーパントと
して用いるのに好ましい材料は、テトラアリールアミン
である。アリールアミン材料のいくつかを以下に示す：

【００２７】

【化３】

【００２８】Ａｌｑ中の励起子トラップは、例えば、Ａ
ｌｑホスト材料のバンドギャップエネルギーより低いバ
ンドギャップエネルギーを有するドーパントとして定義
され、そのトラップは、満たされると電子的に中性のま
まである。有機ＥＬ装置の励起子トラップドーパントと
して用いるのに好ましい材料は、ルブレン類材料であ
る。ルブレン類材料のいくつかを以下に示す：

【００２９】

【化４】

【００３０】ルミネセンスドーパントは、第一励起子ド
ーパントのバンドギャップエネルギーより低いバンドギ
ャップを有する。励起子ドーパントは、ホスト材料中の
電子−正孔結合から生じるエネルギーを受容することが
でき、かつ第二ドーパントから転送されるエネルギーを
受容することができる。有機ＥＬ装置のルミネセンスド
ーパントとして用いるのに好ましい材料は、ＤＣＭ材料
である。ＤＣＪＴＢ構造のいくつかを以下に示す：

【００３１】

【化５】

【００３２】

【化６】

【００３３】

【化７】

【００３４】本発明を具体的に説明する実施例に例示さ
れるように、ＮＰＢは、正孔トラップドーパントとし
て、ルブレンは励起子トラップドーパントとして、そし
てＤＣＪＴＢはルミネセンスドーパントとして、Ａｌｑ
発光層に用いられる。これらの材料のエネルギーレベル
を図３に示す。図２に記載したような装置構造に従っ
て、ＩＴＯ陽極及びＭｇ：Ａｇ又はＬｉＦ／Ａｌ陰極を
用いてガラス基材上にいくつかの装置を製造した。この
装置の構造は、ガラス基材／ＩＴＯ陽極／ＣＦｘ正孔注
入層／ＮＰＢ正孔移送層／ドーパント含有Ａｌｑ発光層
／Ａｌｑ電子移送層／Ｍｇ：Ａｇ又はＬｉＦ／Ａｌであ
る。

【００３５】ＥＬ装置に用いられるＡｌｑ発光層中の各
種ドーパントの濃度範囲は、以下が好ましい：励起子ト
ラップドーパント＝１〜２５％、正孔トラップドーパン
ト＝０．１〜３５％、及びルミネセンスドーパント＝
０．０５〜４％。前記ドーパントを用いていくつかの装
置を製造した。結果を、表１及び表２に要約した。

【００３６】励起子ドーパント及び正孔トラップドーパ
ントの両者をドーピングして製造した装置は、いずれか
一方のドーパントでドーピングした装置と比較して、効
率及び稼動安定性が有意に高かった。さらに、励起子ド
ーパント及び正孔トラップドーパントの相乗効果によ
り、良好な稼動安定性及び効率が得られた。第三のルミ
ネセンスドーパントの添加により、優れたカラー座標
が、高い輝度効率と共に得られ、これらの効果は、他の
組み合わせでは得られないものであった。

【００３７】本発明及びその利点を、さらに以下の具体
例により説明する。用語「％」とはホスト材料に対する
特定ドーパントの容量％である。

【００３８】

【実施例】例１ ＥＬ装置を以下のように構成した：８０ｎｍのＩＴＯを
コーティングした基材を、市販の蒸解剤中で逐次超音波
処理にかけ、脱イオン水でリンスし、トルエン蒸気で脱
脂した。これらの基材を、約１分間酸素プラズマ処理に
付し、ＣＨＦ₃のプラズマ補助付着（ｐｌａｓｍａａｓ
ｓｉｓｔｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により１ｎｍの
フルオロカーボン層をコーティングした。

【００３９】これらの基材を、有機層及び陰極を付着さ
せるために付着室に置いた。１５０ｎｍのＮＰＢ正孔移
送層、次にドーパント非含有の３７．５ｎｍのＡｌｑ発
光層（ＥＭＬ）、３７．５ｎｍのＡＬｑ電子移送層（Ｅ
ＴＬ）その次に陰極の一部として０．５ｎｍのＬｉＦ及
び２００ｎｍのＡｌを逐次付着させることにより、装置
Ａを製造した。前記のシーケンスでＥＶ装置の付着を完
了した。

【００４０】次に、このＥＶ装置を、周囲環境から保護
するために、窒素を充填した乾燥グラブボックス中に溶
融密封した。これらのＥＬを製造するために用いたＩＴ
Ｏパターン基材は、いくつかのアイコンを含有した。こ
の装置の個々のアイコンを、電流電圧特性及びエレクト
ロルミネセンス収量（ｙｉｅｌｄ）について試験した。例２ ３７．５Ａｌｑ発光層を、１０％のルブレン、励起子ド
ーパント１（ＥＸＤ１）でドーピングした以外は、装置
Ａと同様のシーケンスで、装置Ｂを製造した。例３ ３７．５Ａｌｑ発光層を、１０％のＮＰＢ、正孔トラッ
プドーパント２（ＨＤ２）でドーピングした以外は、装
置Ａと同様のシーケンスで、装置Ｃを製造した。例４ ３７．５Ａｌｑ発光層を、５％のルブレン及び５％のＮ
ＰＢでドーピングした以外は、装置Ａと同様のシーケン
スで、装置Ｄを製造した。付着速度、したがってＡｌｑ
ホスト及び２種類のドーパントの容量％は、ボート（ｂ
ｏａｔ）温度により調整した。

【００４１】これらの装置の輝度特性を、表１に示す。
装置Ａは、２０ｍＡ／ｃｍ²電流密度で３．１７ｃｄ／
Ａ輝度収量であった。この装置は、５３２ｎｍにＥＬ極
大を有し、緑色であった。Ａｌｑ発光層を１０％ルブレ
ンでドーピングした装置Ｂについて、輝度収量は４．６
８ｃｄ／Ａであった。ＥＬ極大は５６８ｎｍにあり、黄
色の発光であった。Ａｌｑ発光層を１０％ＮＰＢでドー
ピングした装置Ｃについて、輝度収量は３．２７ｃｄ／
Ａ＠２０ｍＡ／ｃｍ²まで増加した。ＥＬ極大は５２８
ｎｍにあり、緑色であった。Ａｌｑ発光層を５％のルブ
レン及び５％のＮＰＢで共ドーピングした装置Ｄについ
て、輝度収量は４．９５ｃｄ／Ａであり、ＥＬ極大は５
６８ｎｍにあり、黄色発光であった。

【００４２】周囲環境における密封装置の稼動安定性
を、これらの装置の各々の４個の異なるアイコンを、２
０、４０、６０及び８０ｍＡ／ｃｍ²の一定の電流密度
で作動させた際の、時間の相関としての駆動電圧及び輝
度の変化を測定することにより、調べた。これらの装置
についての寿命半減期を表２に示す：

【００４３】

【表１】

【００４４】図４は、４種類の装置Ａ〜Ｄについての、
２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度での作業時間の相関として
の標準化輝度を示す。励起子トラップドーパントと正孔
トラップドーパントの相乗効果が、ＮＰＢとルブレンを
同時にＡｌｑホストにドーピングした際、認められた。
装置Ｄについての輝度収量の低下は、装置Ａ，Ｂ及びＣ
と比較して最低であった。輝度の変化は、両ドーパント
の加算効果から可能な値より低く、予期せざることであ
った。ドーパント濃度が低くても、稼動安定性及び効率
が良好であるという相乗効果が得られた。稼動寿命の向
上は２倍より高く、輝度効率は１０〜２０％の増加を示
し、このことは、いずれかのドーパントをいかなるドー
パント濃度量で使用しても達成できるものではなかっ
た。

【００４５】図５は、２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度での
駆動電圧の稼動安定性を示す。予期せざることである
が、ここでもまたルブレンとＮＰＢドーパントの両者で
ドーピングしたＡｌｑ発光層を有する装置Ｄは、駆動電
圧の変化が最小であった。したがって、装置Ｄは、４種
類の装置の中で稼動安定性が最高であった。このよう
に、本発明装置は、標準化輝度及び駆動電圧が長期間に
わたって安定であった。例５〜８ ３７．５ｎｍＡｌｑ発光層のドーパント以外は、装置Ａ
〜Ｄについて述べた方法によった。例５ 装置Ｅについては、３７．５ｎｍＡｌｑ発光層は、２％
のＤＣＪＴＢルミネセンスドーパントを含有した。例６ 装置Ｆについては、３７．５ｎｍＡｌｑ発光層は、２％
のＤＣＪＴＢルミネセンスドーパント及び１０％のルブ
レン励起子ドーパントを含有した。例７ 装置Ｇについては、３７．５ｎｍＡｌｑ発光層は、２％
のＤＣＪＴＢルミネセンスドーパント及び１０％のＮＰ
Ｂ正孔トラップドーパントを含有した。例８ 装置Ｈについては、３７．５ｎｍＡｌｑ発光層は、３種
類のドーパント、すなわち、２％のＤＣＪＴＢ＋５％の
ルブレン＋５％のＮＰＢを含有した。

【００４６】これらの装置の輝度特性を表１に示す。装
置Ｅは、２０ｍＡ／ｃｍ²電流密度で２．０５ｃｄ／Ａ
輝度収量であった。この装置は、６２８ｎｍにＥＬ極大
を有し、カラー座標でＣＩＥｘ＝０．６４及びＣＩＥｙ
＝０．３５の赤色であった。Ａｌｑ発光層を、２％ＤＣ
ＪＴＢ＋１０％ルブレンでドーピングすると、輝度収量
は装置Ｆについて２．４１ｃｄ／Ａ＠２０ｍＡ／ｃｍ²
まで増加した。ＥＬ極大は６２８ｎｍにあり、カラー座
標、ＣＩＥｘ＝０．６４及びＣＩＥｙ＝０．３４の赤色
であった。Ａｌｑ発光層を２％ＤＣＪＴＢ＋１０％ＮＰ
Ｂでドーピングした装置Ｇについて、輝度収量は２．０
６ｃｄ／Ａであった。ＥＬ極大は６２８ｎｍにあり、６
２８ｎｍで赤色発光を示し、カラー座標、ＣＩＥｘ＝
０．６４及びＣＩＥｙ＝０．３４であった。Ａｌｑ発光
層を２％ＤＣＪＴＢ＋５％ルブレン及び５％ＮＰＢで共
ドーピングした装置Ｈについて、輝度収量は２．７６ｃ
ｄ／Ａであり、ＥＬ極大は６２８ｎｍにあり、６２８ｎ
ｍで赤色発光を示し、カラー座標、ＣＩＥｘ＝０．６５
及びＣＩＥｙ＝０．３４であった。２０ｍＡ／ｃｍ²電
流密度での駆動電圧は、装置Ｈについて最低であった。
３種類のドーパント：ＤＣＪＴＢルミネセンスドーパン
ト；ルブレン励起子ドーパント及びＮＰＢ正孔トラップ
ドーパントでドーピングしたＡｌｑホスト発光層を用い
て製造した装置Ｈは、輝度効率がより高く、駆動電圧は
最低で、カラー座標は優れていた。

【００４７】これらの密封装置の稼動安定性を、時間の
相関として、輝度及び駆動電圧の変化を測定することに
より調べた。２０、４０、６０及び８０ｍＡ／ｃｍ²の
電流密度で、各装置の４個のアイコンを再び作動させ
た。これらの装置についての寿命半減期を表２に示す：

【００４８】

【表２】

【００４９】図６は、４種類の装置Ｅ〜Ｈについての、
稼動輝度安定性を示す。３種類すべてのドーパント、２
％ＤＣＪＴＢ＋５％ＮＰＢ＋５％ルブレンをＡｌｑホス
ト層に用いて製造した装置Ｈは、最高の稼動安定性を有
した。この装置はまた最良のカラー座標及び最高の輝度
効率及び最低の駆動電圧を有した。図７は、前記の４種
類の装置Ｅ〜Ｈについての、稼動電圧安定性を示す。こ
こでもまた３種類すべてのドーパント、２％ＤＣＪＴＢ
＋５％ＮＰＢ＋５％ルブレンをＡｌｑホスト層に用いて
製造した装置Ｈは、稼動時間全体にわたって、駆動電圧
の増加が最小であり、したがって、稼動電圧安定性が最
高であった。

【００５０】ＤＣＪＴＢのような第三のルミネセンスド
ーパントを添加すると優れた赤発光カラー座標が、高い
輝度効率及び最低の駆動電圧で得ることができ、このこ
とは、他の組み合わせでは得られないものであった。し
たがって、ルブレン及びＮＰＢを、ＤＣＪＴＢと共に、
又はＤＣＪＴＢなしで、含有するＡｌｑ発光層を用いて
製造した本発明のＥＬ装置は、稼動褪色安定性を著しく
向上させる。これらの装置は、高い輝度収量及び低い駆
動電圧を有する。これらの装置は、カラー座標及び輝度
効率の低下を最小に保ちながら、より高い電流密度で作
動させることができる。３種類のすべてのドーパント、
ルブレン励起子トラップ、ＮＰＢ正孔トラップ及びＤＣ
ＪＴＢルミネセンスドーパントを含有する発光層を有す
る装置は、最高の輝度収量、最低の駆動電圧、最良の色
及び最高の稼動安定性を有する。追加の態様 態様１ 前記第一ドーパントが、多環式ベンゾイド発色
単位を含有する蛍光炭化水素化合物を含む請求項１記載
の有機ルミネセンス層。態様２ 前記第一ドーパントの濃度が、有機ルミネセン
ス層の０．５〜２５容量％の範囲である請求項１記載の
有機ルミネセンス層。態様３ 前記第二ドーパントの濃度が、有機ルミネセン
ス層の０．５〜２５容量％の範囲である請求項１記載の
有機ルミネセンス層。態様４ 前記第一ドーパントが、多環式ベンゾイド発色
単位を含有する蛍光炭化水素化合物を含む請求項２記載
の有機ルミネセンス層。態様５ 前記第一ドーパントの濃度が、有機ルミネセン
ス層の０．５〜２５容量％の範囲である請求項２記載の
有機ルミネセンス層。態様６ 前記第二ドーパントの濃度が、有機ルミネセン
ス層の０．５〜２５容量％の範囲である請求項２記載の
有機ルミネセンス層。態様７ 前記第三ドーパントの濃度が、有機ルミネセン
ス層の０．０５容量％より高くかつ５容量％未満である
請求項２記載の有機ルミネセンス層。態様８ 前記第一ドーパント、第二ドーパント及び第三
ドーパントの合計濃度が、有機ルミネセンス層の１．０
５容量％より高くかつ５５容量％未満である請求項２記
載の有機ルミネセンス層。

【図面の簡単な説明】

【図１】有機発光装置の単純構造である。

【図２】発光構造物が本発明により製造された発光層を
有するＩＴＯ陽極上に配備されている有機発光装置の略
図である。

【図３】発光層のＡｌｑホスト、励起子トラップドーパ
ント（ＥＸＤ）（ドーパント１）、正孔トラップドーパ
ント（ＨＤ）（ドーパント２）及びルミネセンスドーパ
ント（ＬＤ）（ドーパント３）のエネルギーレベルダイ
アグラムをグラフで表したものである。

【図４】ドーピングしたＥＬ装置について、稼動時間の
相関としての相対標準化稼動輝度を示す。

【図５】図４のＥＬ装置について、稼動時間の相関とし
ての相対駆動電圧を示す。

【図６】ドーピングしたＥＬ装置について、稼動時間の
相関としての相対標準化輝度を示す。

【図７】図６のＥＬ装置について、稼動時間の相関とし
ての相対駆動電圧を示す。前記図面は、当然のことなが
ら、略図である。個々の層の厚さは余りに薄く、各種要
素の厚さの差異が、正しい比率で縮尺して表現するには
大き過ぎるからである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チン ダブリュ．タン アメリカ合衆国，ニューヨーク 14625, ロチェスター，パーク レーン 176 (72)発明者 ジアンミン シー アメリカ合衆国，ニューヨーク 14580, ウェブスター，グロウス ポイント 34 Ｆターム(参考） 3K007 AB03 AB04 AB06 AB11 AB18 CB01 DA01 DB03 EB00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 稼動寿命が改良されたエレクトロルミネ
   センス装置に使用するための有機ルミネセンス層であっ
   て、 ａ）正孔及び電子の注入及び再結合の両者を維持できる
   有機ホスト材料；並びに ｂ）少なくとも２種類のドーパント： ｉ）ホスト材料中の電子正孔結合エネルギーを受容でき
   る第一ドーパント；及び ii）ホスト材料からの正孔をトラップできる第二ドーパ
   ントを含んでなり； ｃ）前記第一ドーパントは、第一ドーパントのバンドギ
   ャップエネルギーが、ホスト材料のバンドギャップエネ
   ルギーより低いように選択され；そして ｄ）前記第二ドーパントは、ホスト材料の価電子帯より
   高い正孔トラップエネルギーレベルを有するように選択
   された有機ルミネセンス層。
2. 【請求項２】 稼動寿命が改良されたエレクトロルミネ
   センス装置に使用するための有機ルミネセンス層であっ
   て、 ａ）正孔及び電子の注入及び再結合の両者を維持できる
   有機ホスト材料；並びに ｂ）少なくとも３種類のドーパント： ｉ）ホスト材料中の電子正孔結合エネルギーを受容でき
   る第一ドーパント； ii）ホスト材料からの正孔をトラップできる第二ドーパ
   ント；及び iii）ホスト材料中の電子正孔結合からのエネルギーを
   受容でき、かつ第二ドーパントから転送されたエネルギ
   ーを受容できる第三ドーパントを含んでなり； ｃ）前記第一ドーパントは、第一ドーパントのバンドギ
   ャップエネルギーが、ホスト材料のバンドギャップエネ
   ルギーより低いように選択され；そして ｄ）前記第二ドーパントは、ホスト材料の価電子帯より
   高い正孔トラップエネルギーレベルを有するように選択
   され；そして ｅ）前記第三ドーパントは、第一ドーパントのバンドギ
   ャップエネルギーより低いバンドギャップエネルギーを
   有する有機ルミネセンス層。
3. 【請求項３】 陰極及び陽極並びに少なくとも１層の有
   機ルミネセンス層を有するエレクトロルミネセンス装置
   であって、前記有機ルミネセンス層が、 ａ）正孔及び電子の注入及び再結合の両者を維持できる
   有機ホスト材料；並びに ｂ）少なくとも２種類のドーパント： ｉ）ホスト材料中の電子正孔結合エネルギーを受容でき
   る第一ドーパント；及び ii）ホスト材料からの正孔をトラップできる第二ドーパ
   ントを含んでなり； ｃ）前記第一ドーパントは、第一ドーパントのバンドギ
   ャップエネルギーが、ホスト材料のバンドギャップエネ
   ルギーより低いように選択され；そして ｄ）前記第二ドーパントは、ホスト材料の価電子帯より
   高い正孔トラップエネルギーレベルを有するように選択
   されたエレクトロルミネセンス装置。
4. 【請求項４】 陰極及び陽極並びに少なくとも１層の有
   機ルミネセンス層を有するエレクトロルミネセンス装置
   であって、前記有機ルミネセンス層が、 ａ）正孔及び電子の注入及び再結合の両者を維持できる
   有機ホスト材料；並びに ｂ）３種類のドーパント： ｉ）ホスト材料中の電子正孔結合エネルギーを受容でき
   る第一ドーパント； ii）ホスト材料からの正孔をトラップできる第二ドーパ
   ント；及び iii）ホスト材料中の電子正孔結合からのエネルギーを
   受容でき、かつ第二ドーパントから転送されたエネルギ
   ーを受容できる第三ドーパントを含んでなり； ｃ）前記第一ドーパントは、第一ドーパントのバンドギ
   ャップエネルギーが、ホスト材料のバンドギャップエネ
   ルギーより低いように選択され； ｄ）前記第二ドーパントは、ホスト材料の価電子帯より
   高い正孔トラップエネルギーレベルを有するように選択
   され；そして ｅ）前記第三ドーパントは、第一ドーパントのバンドギ
   ャップエネルギーより低いバンドギャップエネルギーを
   有するように選択されたエレクトロルミネセンス装置。