フルオランテン電子輸送材料を有するＯＬＥＤデバイス
本発明は、カソードと、アノードとを備え、且つそれらの間に発光層を有するＯＬＥＤデバイスであって、該カソードと該発光層との間に、７，１０−ジアリール置換フルオランテン核を有し且つ該フルオランテン核と環化した芳香環を有しない化合物を含有する非発光性電子輸送層をさらに備え、望ましくは、該カソードと該電子輸送層との間に配置され、有機アルカリ金属化合物を含有する追加の層をさらに備えるＯＬＥＤデバイスを提供する。本発明のデバイスは、効率、駆動電圧及び動作安定性のような特徴における改善を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光層と、特定のタイプのフルオランテン化合物を含有する非発光性電子輸送層とを有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）エレクトロルミネッセント（ＥＬ）デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）デバイスは２０年以上前から知られているが、その性能の制限は、望ましい多くの用途にとって障害となっていた。最も単純な形態の有機ＥＬデバイスは、正孔を注入するためのアノードと、電子を注入するためのカソードと、これらの電極に挟まれ、電荷の再結合を支持して光を発生させる有機媒体とで構成されている。これらのデバイスは、一般に有機発光ダイオード、又はＯＬＥＤとも称される。初期の代表的な有機ＥＬデバイスは、１９６５年３月９日に発行されたGurneeらの米国特許第３，１７２，８６２号、１９６５年３月９日に発行されたGurneeの米国特許第３，１７３，０５０号、Dresnerの"Double Injection Electroluminescence in Anthracene", RCA Review, 30, 322, (1969)、及び１９７３年１月９日に発行されたDresnerの米国特許第３，７１０，１６７号である。これらのデバイスの有機層は、通常は多環芳香族炭化水素で構成されており、非常に厚いものであった（１μｍよりもはるかに厚い）。その結果、動作電圧が非常に大きくなり、１００Ｖを超えることがしばしばあった。
【０００３】
より最近の有機ＥＬデバイスは、アノードとカソードとの間の極めて薄い層（例えば１．０μｍ未満）から成る有機ＥＬ素子を含んでいる。本明細書では、「有機ＥＬ素子」という用語は、アノードとカソードとの間の層を包含する。厚さを減少させることで有機層の抵抗値が小さくなり、はるかに低い電圧で動作するデバイスが可能となった。米国特許第４，３５６，４２９号に初めて記載された基本的な２層ＥＬデバイス構造では、アノードに隣接するＥＬ素子の一方の有機層は正孔を輸送するように特別に選択されているため、正孔輸送層と称され、他方の有機層は電子を輸送するように特別に選択されているため、電子輸送層と称される。有機ＥＬ素子の内部で注入された正孔と電子とが再結合することで効率的なエレクトロルミネッセンスが生じる。
【０００４】
C. Tangら（J. Applied Physics, Vol. 65, 3610 (1989)）によって開示されるような、正孔輸送層と電子輸送層との間に有機発光層（ＬＥＬ）を含有する３層有機ＥＬデバイスも提案されている。発光層は一般に、ゲスト材料（別名ドーパントとしても知られる）をドープしたホスト材料から成る。またさらに、米国特許第４，７６９，２９２号には、正孔注入層（ＨＩＬ）と、正孔輸送層（ＨＴＬ）と、発光層（ＬＥＬ）と、電子輸送／注入層（ＥＴＬ）とを備える４層ＥＬ素子が提案されている。これらの構造によってデバイスの効率が改善された。
【０００５】
近年のＥＬデバイスは、赤色、緑色及び青色等の単色発光デバイスだけでなく、白色光を発するデバイスである白色デバイスにも拡大されている。効率的な白色発光ＯＬＥＤデバイスは産業上非常に望ましく、紙のように薄い光源、ＬＣＤディスプレイのバックライト、自動車のドーム型ライト、及びオフィス照明等の幾つかの用途の低コスト代替品と見なされている。白色発光ＯＬＥＤデバイスは明るく、効率的でなくてはならず、その国際照明委員会（ＣＩＥ）色度座標は一般に、約（０．３３、０．３３）である。いずれにせよ、本開示によれば、白色光とは白色を有するとユーザにより認識される光である。
【０００６】
これら初期の発明以来、デバイスの材料がさらに改善された結果、例えば特に米国特許第５，０６１，５６９号、米国特許第５，４０９，７８３号、米国特許第５，５５４，４５０号、米国特許第５，５９３，７８８号、米国特許第５，６８３，８２３号、米国特許第５，９０８，５８１号、米国特許第５，９２８，８０２号、米国特許第６，０２０，０７８号、及び米国特許第６，２０８，０７７号に開示されているように、色、安定性、輝度効率、製造容易性のような特性における性能が改善された。
【０００７】
これら全ての発展にもかかわらず、高い色純度と同時に高い輝度効率及び長い寿命を維持しつつ、デバイス駆動電圧をさらに低くし、したがって電力消費量を減少させる、電子輸送材料及び／又は電子注入材料等の有機ＥＬデバイス構成要素が引き続き必要とされている。
【０００８】
有用な種類の電子輸送材料は、オキシン自体のキレートを含む金属キレート化オキシノイド（oxinoid）化合物（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）に由来する材料である。トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌｑ又はＡｌｑ3としても知られる）並びに他の金属及び非金属オキシンキレートが、電子輸送材料として当該技術分野で既知である。米国特許第４，７６９，２９２号におけるTangら及び米国特許第４，５３９，５０７号におけるVanSlykeらは、発光層又は発光域における電子輸送材料としてのＡｌｑの使用を教示することによりＥＬデバイスの駆動電圧を低下させている。米国特許第６，０９７，１４７号におけるBaldoら及び米国特許第６，１７２，４５９号におけるHungらは、電子がカソードから電子輸送層に注入されると、電子が電子輸送層及び発光層の両方を横断するように、有機電子輸送層をカソードと隣接させて使用することを教示している。
【０００９】
フルオランテン誘導体は、発光化合物として有用であることが当該技術分野でよく知られている。例えば、米国特許出願公開第２００５０２７１８９９号、米国特許第６６１３４５４号、米国特許出願公開第２００２０１６８５４４号、米国特許第７１８３０１０号、米国特許第７１７５９２２号、欧州特許出願公開第１７１８１２４号、欧州特許出願公開第１７１９７４８号、米国特許出願公開第２００６０１４１２８７号、及び米国特許出願公開第２００７００６９１９８号を参照されたい。米国特許出願公開第２００６０２３８１１０号及び国際公開第２００７０３９３４４号は、青色発光ドーパントとしての高分子フルオランテン誘導体の使用を記載している。
【００１０】
特に、発光化合物としての７，１０−ジアリール−フルオランテン誘導体の例は、特開２００２０６９０４４号、特開２００５３２０２８６号、米国特許出願公開第２００７／００６９１９８号、米国特許出願公開第２００５／００６７９５５号、米国特許出願公開第２００６／０２４６３１５号、米国特許第６，８０３，１２０号、米国特許第６８６６９４７号、国際公開第２００７／０３９３４４号、及びR. TsengらのApplied Physics Letters (2006), 88(9), 09351/1-3に開示されている。米国特許出願公開第２００７／００６３１８９号では、発光体として３，８−ジフェニルフルオランテン誘導体が開示されている。
【００１１】
米国特許出願公開第２００２００２２１５１号は、フルオランテン環上で直接置換された少なくとも１つのアミノ基を有する７，１０−ジアリール−フルオランテンを、発光層並びに正孔輸送層及び電子輸送層において使用することを記載している。米国特許出願公開第２００７１４９８１５号はビス−アミノフルオランテンの使用を記載している。
【００１２】
有機リチウム化合物をＥＬデバイスの電子注入層において使用することも知られている。例えば、米国特許出願公開第２００６０２８６４０５号、米国特許出願公開第２００２００８６１８０号、米国特許出願公開第２００４０２０７３１８号、米国特許第６３９６２０９号、特開２００００５３９５７号、国際公開第９９６３０２３号、及び米国特許第６４６８６７６号を参照されたい。
【００１３】
米国特許出願公開第２００５／０２４４６７６号は、電子注入層の有機リチウム塩と組み合わせて、環化した（annulated）環を有する３−置換フルオランテン誘導体を発光層において使用することを開示している。
【００１４】
置換フルオランテンを電子輸送層において使用することは、米国特許出願公開第２００６０２５７６８４号に記載されている。
【００１５】
有機リチウム化合物をＥＬデバイスの電子注入層において使用することも知られている。例えば、米国特許出願公開第２００６０２８６４０５号、米国特許出願公開第２００２００８６１８０号、米国特許出願公開第２００４０２０７３１８号、米国特許第６３９６２０９号、特開２００００５３９５７号、国際公開第９９６３０２３号、及び米国特許第６４６８６７６号を参照されたい。
【００１６】
しかしながら、これらのデバイスは、低い駆動電圧と合わせた高い輝度及び構成要素の安定性という点で所望のＥＬ特性の全てを有するとは限らない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
これら全ての発展にもかかわらず、効率を改善し、ＯＬＥＤデバイスの駆動電圧を低減すること、並びに動作安定性及び色のような他の特徴が改善された実施の形態を提供することが依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、カソードと、アノードとを備え、且つそれらの間に発光層を有するＯＬＥＤデバイスであって、カソードと発光層との間に、７，１０−ジアリール−フルオランテン核を有し且つ該フルオランテン核と環化した芳香環を有しない化合物を含有する非発光性電子輸送層をさらに備えるＯＬＥＤデバイスを提供する。
【００１９】
第２の実施の形態では、ＯＬＥＤデバイスは、カソードと電子輸送層との間に配置され、有機アルカリ金属化合物を含有する追加の層をさらに備える。
【００２０】
第３の実施の形態では、ＯＬＥＤデバイスは、カソードと電子輸送層との間に配置され、リチウム金属及びフェナントロリン化合物を含有する追加の層をさらに備える。
【００２１】
本発明のデバイスは、効率、駆動電圧、及び動作安定性のような特徴における改善を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のＯＬＥＤデバイスの一実施形態の概略断面図である。個々の層があまりに薄く、各種層の厚さの差が縮尺通りに描写するには大き過ぎるため、図１は正確な縮尺ではないことが理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は概して、上記に記載されるようなものである。本発明のＯＬＥＤデバイスは、カソード、アノード、発光層（ＬＥＬ）（複数可）、電子輸送層（ＥＴＬ）（複数可）、及び電子注入層（ＥＩＬ）（複数可）、並びに任意で、正孔注入層（複数可）、正孔輸送層（複数可）、励起子ブロック層（複数可）、スペーサ層（複数可）、結合層（複数可）、及び正孔ブロック層（複数可）等の追加の層を備える多層エレクトロルミネッセントデバイスである。
【００２４】
本発明の電子輸送層（ＥＴＬ）は、カソードと発光層（ＬＥＬ）との間に配置され、特定の種類のフルオランテン化合物を含有する。この電子輸送層は非発光層である。すなわち、電子輸送層はデバイスの全発光量の２５％未満を提供すべきである。理想的には、電子輸送層は実質的に発光しない。
【００２５】
本発明のフルオランテン化合物は、環化した環を含有するもの以外のフルオランテン化合物である。本発明のフルオランテン化合物は、炭化水素であり、核の環系の一部としてヘテロ原子を含有しない。フルオランテン核は、環化した環を４つのみ含有し、その環の番号付けの順序を下記に示す：
【００２６】
【化１】
【００２７】
本発明のフルオランテンは、上記核と環化した環をさらには含有しない。環化した環とは、フルオランテン核の任意の２つの炭素原子間で、共通の環結合を共有する環である。
【００２８】
好適には、本発明の７，１０−ジアリール−フルオランテン化合物は、式（Ｉ）：
【００２９】
【化２】
【００３０】
（式中、Ａｒは、フルオランテン核上で置換されている６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環を表し、同一であっても、又は異なっていてもよく、Ｒ1〜Ｒ8は、水素及び６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環から個々に選択されるが、但し隣接する２つのＲ1置換基〜Ｒ8置換基が結合してフルオランテン核と環化した環を形成することはない）に従うものである。
【００３１】
式（Ｉ）において、Ａｒ基（複数可）は複素環であってもよいが、炭素環式基であるのが好ましい。Ａｒ基（複数可）はフルオランテン核と縮合することはなく、１つの単結合によってのみ結ばれている。Ａｒ基はフェニル又はナフチル（napthyl）であるのが好ましく、フェニルが特に好ましい。Ａｒ基が同一である化合物も望ましい。
【００３２】
より好ましい本発明の化合物は、式（ＩＩ）：
【００３３】
【化３】
【００３４】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は独立して、水素又は６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香族基であるが、但しどの隣接するＲ1〜Ｒ4も、環化した芳香環系の一部ではなく、Ｒは水素又は任意の置換基であり、且つｎ及びｍは独立して１〜５である）に従うものである。
【００３５】
最も好ましいフルオランテンは、式（ＩＩＩ−ａ）又は式（ＩＩＩ−ｂ）：
【００３６】
【化４】
【００３７】
（式中、Ｒ2及びＲ4は独立して、水素又は６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香族基であるが、但しＲ2及びＲ4の両方が水素であることはなく、Ｒ2がＲと結合して環を形成することもなく、Ｒは水素又は任意の置換基であり、且つｎ及びｍは独立して１〜５である）に従うものである。
【００３８】
式（ＩＩ）及び式（ＩＩＩ）において、最も好ましいＲ1基、Ｒ2基、Ｒ3基及びＲ4基はフェニル又はナフチル（napthyl）であり、さらに置換されていてもよい。特に好ましい置換フェニル基はビフェニルである。ビフェニルはオルト（ｏ）、メタ（ｍ）又はパラ（ｐ）置換ビフェニルであってもよく、ｐ−ビフェニルが特に好ましい。アントラセン、フェナントレン、フェナントロリン、及びペリレンのような他の芳香環系もこれらの置換基として好適である。典型的にはＲ置換基（複数可）は水素であるが、分子特性を変更するように選択される任意の好適な基であってもよい。本発明のフルオランテンが２つ以上の別個のフルオランテン核から成り得ること、すなわち２つ以上のフルオランテン基が、一緒になって環化しないように単結合を介して連結し得ることも考えられる。
【００３９】
しかしながら、本発明において使用されるフルオランテン誘導体は、ポリマー骨格と共有結合した複数のフルオランテン基、又はフルオランテン核が直接ポリマー鎖の一部である化合物を含まない。本発明のフルオランテンは、分子量が典型的には１５００未満、好ましくは１０００未満の小分子である。
【００４０】
また、本発明において使用されるフルオランテン化合物は、フルオランテン核に直接結合した任意のアミノ置換基を有し得ない。したがって、式（Ｉ）、式（ＩＩ）又は式（ＩＩＩ）におけるＲ1〜Ｒ8のいずれもジアリールアミンのようなアミノ基であることはない。しかしながら、Ｒ1〜Ｒ8の６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環がアミノ基でさらに置換され得ることが考えられ得る。しかしながら、本発明のフルオランテン化合物は完全な炭化水素であること、すなわちヘテロ原子を置換基として含有することも又は置換基中に含有することもないことが好ましい。
【００４１】
本発明において使用されるフルオランテン化合物は、フルオランテン核のフェニル環又はナフチル（napthyl）環のいずれかと環化した追加の芳香環を有し得ない。核と環化した追加の環系を有するフルオランテンは本発明の一部ではない。本発明から除外される、環化した環を有するフルオランテン核を含有する化合物の４つの具体例は以下である：
【００４２】
【化５】
【００４３】
本発明のフルオランテン発光材料の具体例は以下の通りである：
【００４４】
【化６】
【００４５】
【化７】
【００４６】
【化８】
【００４７】
【化９】
【００４８】
【化１０】
【００４９】
【化１１】
【００５０】
本発明の一実施形態では、カソードと電子輸送層との間に配置され、有機アルカリ金属化合物を含有する層がさらに存在する。この層は典型的には電子注入層（ＥＩＬ）と称される。かかる層は一般に、カソードと直接接触して配置され、発光層へと向かう電子の効率的な移動の助けとなる。一般的な層の順序はＬＥＬ｜ＥＴＬ｜ＥＩＬ｜カソードである。ＥＴＬ及びＥＩＬは複数の副層に分かれていてもよい。これら３つの界面のいずれかの間に中間層、例えばカソードとＥＩＬとの間にＬｉＦの薄層があってもよい。有機アルカリ金属化合物は、ＥＩＬだけでなくＥＴＬ中にも存在していてもよい。
【００５１】
ＥＩＬは単一の有機アルカリ金属化合物のみから構成されていても、又は２種以上の有機アルカリ金属化合物の混合物であってもよい。ＥＩＬは、アルカリ金属化合物に加えて、１つ又は複数の多環芳香族炭化水素を含有してもよい。有機アルカリ金属化合物と追加の材料との体積比％は１％〜９９％のいずれであってもよく、より好適には少なくとも１０％、典型的には少なくとも３０％である。ＥＩＬの厚さは、０．１ｎｍ〜２０ｎｍの厚さであり得るが、好ましくは０．４ｎｍ〜１０ｎｍ、より好ましくは１ｎｍ〜８ｎｍである。
【００５２】
使用されるアルカリ金属は周期表第１族に属する。その中でも、リチウムが非常に好ましい。
【００５３】
ＥＩＬに有用な有機リチウム化合物（電子注入材料又はＥＩＭ）は、式（ＩＶ）：
（Ｌｉ+）m（Ｑ）n 式（ＩＶ）
（式中、Ｑはアニオン性有機配位子であり、ｍ及びｎは錯体の電荷が中性となるように独立して選択される整数である）に従うものである。
【００５４】
アニオン性有機配位子Ｑは、最も好適には一価アニオン性（monoanionic）であり、酸素、窒素又は炭素から成る少なくとも１つのイオン化可能な部位を含有する。エノラート又は酸素を含有する他の互変異系の場合、リチウムが酸素に結合していると見なされ、そのように描かれるが、リチウムは実際は他の部位に結合してキレートを形成している場合もある。また、配位子が、リチウムと配位結合又は供与結合を形成することのできる少なくとも１つの窒素原子を含有するのが望ましい。整数ｍ及びｎは、幾つかの有機リチウム化合物について知られる、クラスター錯体を形成する傾向を鑑みると、２以上であり得る。
【００５５】
別の実施形態では、式（Ｖ）：
【００５６】
【化１２】
【００５７】
（式中、Ｚ及び破線の弧は、２個〜４個の原子及びリチウムカチオンを有する５員〜７員環を完成させるのに必要な結合を表し、各Ａは、水素又は置換基を表し、各Ｂは、水素又は独立して選択されるＺ原子上の置換基を表すが、但し２つ以上の置換基が結合して縮合環又は縮合環系を形成してもよく、ｊは０〜３であり、ｋは１又は２であり、ｍ及びｎは錯体の電荷が中性となるように独立して選択される整数である）がＥＩＭを表す。
【００５８】
式（Ｖ）の化合物において、Ａ置換基及びＢ置換基が一緒になって追加の環系を形成するのが最も望ましい。この追加の環系は、リチウムに配位結合又は供与結合して、多座配位子を形成する追加のヘテロ原子をさらに含有してもよい。望ましいヘテロ原子は窒素又は酸素である。
【００５９】
式（Ｖ）において、示される酸素が、ヒドロキシル基、カルボキシ基又はケト基の一部であるのが好ましい。好適な窒素配位子の例は、８−ヒドロキシキノリン、２−ヒドロキシメチルピリジン、ピペコリン酸又は２−ピリジンカルボン酸である。
【００６０】
有用な有機アルカリ金属化合物の具体例は以下の通りである：
【００６１】
【化１３】
【００６２】
【化１４】
【００６３】
【化１５】
【００６４】
【化１６】
【００６５】
望ましい一実施形態では、カソードと電子輸送層との間に配置される電子注入層は、金属をドープしたフェナントロリン誘導体を含有する。好適な金属としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ又はＹｂが挙げられるが、リチウムが最も好ましい。本願に好適な置換フェナントロリンは、式（Ｒ）に従うものである：
【００６６】
【化１７】
【００６７】
式（Ｒ）において、Ｒ1〜Ｒ8は独立して、水素、アルキル基、アリール基又は置換アリール基であり、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１つはアリール基又は置換アリール基である。
【００６８】
ＥＩＬに有用なフェナントロリンの具体例は、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−フェナントロリン（ＢＣＰ）（式（Ｒ−１）を参照）及び４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）（式（Ｒ−２）を参照）である。
【００６９】
【化１８】
【００７０】
図１は、電子輸送層及び電子注入層が存在する本発明の一実施形態を示す。本発明のフルオランテン化合物は、電子輸送層（ＥＴＬ、１３６）中に配置される。発光層と電子輸送層との間に任意の正孔ブロック層（ＨＢＬ、１３５）が示される。任意の正孔注入層（ＨＩＬ、１３０）も図面に示される。幾つかの実施形態では、有機リチウム化合物又はリチウムをドープしたフェナントロリンが電子注入層（ＥＩＬ、１３８）中に含有され、上記追加の層となる。別の実施形態では、ＥＴＬとＬＥＬとの間に配置される正孔ブロック層（ＨＢＬ、１３５）は存在しない。さらに他の実施形態では、正孔注入層、電子注入層及び電子輸送層が２つ以上あってもよい。
【００７１】
本発明の好ましい組み合わせの例は、フルオランテン化合物がＥＴＭ１、ＥＴＭ２、ＥＴＭ３、ＥＴＭ６、ＥＴＭ９及びＥＴＭ１１から選択され、有機リチウム化合物がＥＩＭ１、ＥＩＭ２及びＥＩＭ３から選択される組み合わせである。
【００７２】
好適な一実施形態では、ＥＬデバイスは、相補エミッタ、白色エミッタ、又はフィルタリング手段を含み得る白色光を発する手段を含む。デバイスは、蛍光発光材料とリン光発光材料との組み合わせを含んでもよい（ハイブリッドＯＬＥＤデバイスと称される場合もある）。白色発光デバイスを作り出すためには、ハイブリッド蛍光／リン光デバイスは青色蛍光エミッタ、並びに適当な割合の緑色及び赤色リン光エミッタ、又は白色発光を生じるのに好適な他の色の組み合わせを備えるのが理想的である。しかしながら、非白色発光を有するハイブリッドデバイスはそれ自体が有用であり得る。非白色発光を有するハイブリッド蛍光／リン光素子を、積層ＯＬＥＤにおいて、追加のリン光素子と順に組み合わせてもよい。例えば、白色発光は、１つ又は複数のハイブリッド青色蛍光／赤色リン光素子を、Tangらの米国特許第６９３６９６１号に開示されているようなｐ／ｎ接合コネクタを用いて、緑色リン光素子と順に積層することによって生じさせることができる。本発明は、例えば米国特許第５，７０３，４３６号及び米国特許第６，３３７，４９２号に教示されるような、いわゆる積層デバイス構造で使用され得る。
【００７３】
望ましい一実施形態では、ＥＬデバイスはディスプレイ装置の一部である。別の好適な実施形態では、ＥＬデバイスはエリア照明装置の一部である。
【００７４】
本発明のＥＬデバイスは、電灯、又はテレビ、携帯電話、ＤＶＤプレイヤー、若しくはコンピュータ用モニター等の静止画像装置若しくは動画像装置の構成要素のような安定した発光が所望される任意の装置に有用である。
【００７５】
本明細書中及び本願全体を通して使用される場合、「炭素環」及び「複素環」又は「炭素環基」及び「複素環基」という用語は概して、Grant & Hackh's Chemical Dictionary, Fifth Edition, McGraw-Hill Book Companyによって定義されるようなものである。炭素環は、炭素原子のみを含有する任意の芳香環系又は非芳香環系であり、複素環は炭素原子及び窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）、ケイ素（Ｓｉ）、ガリウム（Ｇａ）、ホウ素（Ｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、及び環系を形成するのに有用な、周期表に見られる他の元素等の非炭素原子の両方を含有する任意の芳香環系又は非芳香環系である。本発明の目的上、配位結合を含む環も複素環の定義に含まれる。配位結合又は供与結合の定義は、Grant & Hackh's Chemical Dictionary, pages 91 and 153に見ることができる。要するに、配位結合は、Ｏ又はＮ等の電子の豊富な原子が、電子不足の原子又はイオン、例えばアルミニウム、ホウ素、又はＬｉ+、Ｎａ+、Ｋ+、及びＣｓ+等のアルカリ金属イオンに電子対を供与する場合に形成される。かかる例の１つは、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌｑとも称される）において見られるが、この場合キノリン部分にある窒素が、その孤立電子対をアルミニウム原子に供与することで複素環が形成され、その結果Ａｌｑに合計で３つの縮合環が生じる。多座配位子を含む配位子の定義はそれぞれ、Grant & Hackh's Chemical Dictionary, pages 337 and 176に見ることができる。
【００７６】
特に規定のない限り、「置換された」又は「置換基」という用語の使用は、水素以外の任意の基又は原子を意味する。さらに、「基」という用語を用いる場合、置換基が置換可能な水素を含有するのであれば、置換基の置換されていない形態だけでなく、本明細書中に言及される任意の置換基（複数可）でさらに置換された形態も、デバイスの有用性に必要とされる性質をその置換基が失わせない限りは包含することも意図されることを意味する。置換基は、ハロゲンであり得るか、又は原子（炭素、ケイ素、酸素、窒素、リン、硫黄、セレン、若しくはホウ素）によって分子の残部と結合し得ることが好適である。置換基は、例えばハロゲン（クロロ、ブロモ、若しくはフルオロ等）、ニトロ、ヒドロキシル、シアノ、カルボキシル、又はさらに置換されていてもよい基であり得る。さらに置換されていてもよい基としては、例えばアルキル（メチル、トリフルオロメチル、エチル、ｔ−ブチル、３−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）プロピル、及びテトラデシル等の直鎖アルキル若しくは分岐鎖アルキル又は環式アルキルが含まれる）、アルケニル（例えばエチレン、２−ブテン）、アルコキシ（例えばメトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、２−メトキシエトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ヘキシルオキシ、２−エチルヘキシルオキシ、テトラデシルオキシ、２−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）エトキシ、及び２−ドデシルオキシエトキシ）、アリール（例えばフェニル、４−ｔ−ブチルフェニル、２，４，６−トリメチルフェニル、ナフチル）、アリールオキシ（例えばフェノキシ、２−メチルフェノキシ、α−ナフチルオキシ又はβ−ナフチルオキシ、及び４−トリルオキシ）、カルボンアミド（例えばアセトアミド、ベンズアミド、ブチルアミド、テトラデカンアミド、α−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）アセトアミド、α−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）ブチルアミド、α−（３−ペンタデシルフェノキシ）−ヘキサンアミド、α−（４−ヒドロキシ−３−ｔ−ブチルフェノキシ）−テトラデカンアミド、２−オキソ−ピロリジン−１−イル、２−オキソ−５−テトラデシルピロリン−１−イル、Ｎ−メチルテトラデカンアミド、Ｎ−スクシンイミド、Ｎ−フタルイミド、２，５−ジオキソ−１−オキサゾリジニル、３−ドデシル−２，５−ジオキソ−１−イミダゾリル、及びＮ−アセチル−Ｎ−ドデシルアミノ、エトキシカルボニルアミノ、フェノキシカルボニルアミノ、ベンジルオキシカルボニルアミノ、ヘキサデシルオキシカルボニルアミノ、２，４−ジ−ｔ−ブチルフェノキシカルボニルアミノ、フェニルカルボニルアミノ、２，５−（ジ−ｔ−ペンチルフェニル）カルボニルアミノ、ｐ−ドデシル−フェニルカルボニルアミノ、ｐ−トリルカルボニルアミノ、Ｎ−メチルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジメチルウレイド、Ｎ−メチル−Ｎ−ドデシルウレイド、Ｎ−ヘキサデシルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジオクタデシルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジオクチル−Ｎ’−エチルウレイド、Ｎ−フェニルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジフェニルウレイド、Ｎ−フェニル−Ｎ−ｐ−トリルウレイド、Ｎ−（ｍ−ヘキサデシルフェニル）ウレイド、Ｎ，Ｎ−（２，５−ジ−ｔ−ペンチルフェニル）−Ｎ’−エチルウレイド、及びｔ−ブチルカルボンアミド）、スルホンアミド（例えばメチルスルホンアミド、ベンゼンスルホンアミド、ｐ−トリルスルホンアミド、ｐ−ドデシルベンゼンスルホンアミド、Ｎ−メチルテトラデシルスルホンアミド、Ｎ，Ｎ−ジプロピルスルファモイルアミノ、及びヘキサデシルスルホンアミド）、スルファモイル（例えばＮ−メチルスルファモイル、Ｎ−エチルスルファモイル、Ｎ，Ｎ−ジプロピルスルファモイル、Ｎ−ヘキサデシルスルファモイル、Ｎ，Ｎ−ジメチルスルファモイル、Ｎ−［３−（ドデシルオキシ）プロピル］スルファモイル、Ｎ−［４−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）ブチル］スルファモイル、Ｎ−メチル−Ｎ−テトラデシルスルファモイル、及びＮ−ドデシルスルファモイル）、カルバモイル（例えばＮ−メチルカルバモイル、Ｎ，Ｎ−ジブチルカルバモイル、Ｎ−オクタデシルカルバモイル、Ｎ−［４−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）ブチル］カルバモイル、Ｎ−メチル−Ｎ−テトラデシルカルバモイル、及びＮ，Ｎ−ジオクチルカルバモイル）、アシル（例えばアセチル、（２，４−ジ−ｔ−アミルフェノキシ）アセチル、フェノキシカルボニル、ｐ−ドデシルオキシフェノキシカルボニル、メトキシカルボニル、ブトキシカルボニル、テトラデシルオキシカルボニル、エトキシカルボニル、ベンジルオキシカルボニル、３−ペンタデシルオキシカルボニル、及びドデシルオキシカルボニル）、スルホニル（例えばメトキシスルホニル、オクチルオキシスルホニル、テトラデシルオキシスルホニル、２−エチルヘキシルオキシスルホニル、フェノキシスルホニル、２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシスルホニル、メチルスルホニル、オクチルスルホニル、２−エチルヘキシルスルホニル、ドデシルスルホニル、ヘキサデシルスルホニル、フェニルスルホニル、４−ノニルフェニルスルホニル、及びｐ−トリルスルホニル）、スルホニルオキシ（例えばドデシルスルホニルオキシ及びヘキサデシルスルホニルオキシ）、スルフィニル（例えばメチルスルフィニル、オクチルスルフィニル、２−エチルヘキシルスルフィニル、ドデシルスルフィニル、ヘキサデシルスルフィニル、フェニルスルフィニル、４−ノニルフェニルスルフィニル、及びｐ−トリルスルフィニル）、チオ（例えばエチルチオ、オクチルチオ、ベンジルチオ、テトラデシルチオ、２−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）エチルチオ、フェニルチオ、２−ブトキシ−５−ｔ−オクチルフェニルチオ、及びｐ−トリルチオ）、アシルオキシ（例えばアセチルオキシ、ベンゾイルオキシ、オクタデカノイルオキシ、ｐ−ドデシルアミドベンゾイルオキシ、Ｎ−フェニルカルバモイルオキシ、Ｎ−エチルカルバモイルオキシ、及びシクロヘキシルカルボニルオキシ）、アミン（例えばフェニルアニリノ、２−クロロアニリノ、ジエチルアミン、ドデシルアミン）、イミノ（例えば１−（Ｎ−フェニルイミド）エチル、Ｎ−スクシンイミド、又は３−ベンジルヒダントイニル）、ホスフェート（例えばジメチルホスフェート及びエチルブチルホスフェート）、ホスファイト（例えばジエチルホスファイト及びジヘキシルホスファイト）、複素環基、複素環オキシ基、又は複素環チオ基（どの基も置換されていてもよく、炭素原子と少なくとも１個のヘテロ原子（酸素、窒素、硫黄、リン、又はホウ素から成る群から選択される）とから構成される３員〜７員の複素環を含有し、例えば２−フリル、２−チエニル、２−ベンゾイミダゾリルオキシ、又は２−ベンゾチアゾリルがある）、第四級アンモニウム（例えばトリエチルアンモニウム）、第四級ホスホニウム（例えばトリフェニルホスホニウム）、並びにシリルオキシ（例えばトリメチルシリルオキシ）がある。
【００７７】
必要に応じて、置換基それ自体がさらに上記の置換基で１回以上置換されていてもよい。当業者は、特定の用途にとって望ましい性質が実現されるように、使用する具体的な置換基を選択することができる。置換基としては、例えば、電子求引基、電子供与基及び立体基を挙げることができる。分子が２つ以上の置換基を有することができる場合には、特に規定のない限り、その置換基を互いに結合させて環（例えば縮合環）を形成させてもよい。一般に、上記の基及びその置換基は、４８個までの炭素原子（典型的には１個〜３６個であり、通常は２４個未満である）を有する基を含み得るが、選択される個々の置換基によって、それよりも多くすることも可能である。
【００７８】
ＯＬＥＤデバイスの層構造、材料の選択、及び製造プロセスについて以下に記載する。
【００７９】
＜ＯＬＥＤデバイスの一般的な構造＞
本発明は、小分子材料、オリゴマー材料、ポリマー材料、又はこれらの組み合わせを用いた多くのＯＬＥＤ構成で利用することができる。このような構成には、単一のアノードとカソードとを有する非常に単純な構造から、より複雑なデバイス（例えば、複数のアノードとカソードとが直交配列を成して画素を形成するパッシブマトリクスディスプレイ、及び各画素が例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって独立して制御されるアクティブマトリクスディスプレイ）までが含まれる。本発明が首尾よく実施される有機層の構成は多数ある。本発明にとって必須の要件は、カソード、アノード、ＬＥＬ、ＥＴＬ、及びＨＩＬである。
【００８０】
小分子デバイスに特に有用な本発明による一実施形態を図１に示す。ＯＬＥＤ１００は、基板１１０、アノード１２０、正孔注入層１３０、正孔輸送層１３２、発光層１３４、正孔ブロック層１３５、電子輸送層１３６、電子注入層１３８、及びカソード１４０を含有する。幾つかの他の実施形態では、ＬＥＬのいずれかの側に任意のスペーサ層が存在する。これらのスペーサ層は典型的には発光材料を含有しない。これらの層タイプの全てを下記に詳しく説明する。基板を代替的にカソードに隣接させて配置してもよいこと、又は基板が実際にアノード若しくはカソードを構成し得ることに留意されたい。また、有機層を合計した厚さは、５００ｎｍ未満であることが好ましい。
【００８１】
ＯＬＥＤのアノード及びカソードは、導電体１６０を介して電圧／電流源１５０と接続される。アノードとカソードとの間に、アノードがカソードより正の電位となるように電位を印加することによってＯＬＥＤが動作する。正孔はアノードから有機ＥＬ素子に注入される。ＡＣモードではサイクル中に電位バイアスが逆転して電流が流れない期間があるため、ＯＬＥＤをＡＣモードで動作させるときにデバイスの安定性向上を実現することができる場合もある。ＡＣ駆動のＯＬＥＤの一例が、米国特許第５，５５２，６７８号に記載されている。
【００８２】
＜アノード＞
所望のＥＬ発光をアノードを通して見る場合には、アノード１２０は、対象となる発光に対して透明であるか、又は実質的に透明である必要がある。本発明で用いられる透明なアノード用の一般的な材料は、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、及びスズ酸化物であるが、他の金属酸化物（アルミニウムをドープした亜鉛酸化物、インジウムをドープした亜鉛酸化物、マグネシウム−インジウム酸化物、ニッケル−タングステン酸化物が挙げられるが、これらに限定されない）も有効である。これらの酸化物に加え、金属窒化物（例えば窒化ガリウム）、金属セレン化物（例えばセレン化亜鉛）、及び金属硫化物（例えば硫化亜鉛）をアノード１２０として用いることができる。ＥＬ発光をカソード１４０のみを通して見るような用途ではアノード１２０の透光特性は重要でないため、透明、不透明又は反射性の任意の導電性材料を使用することができる。この用途での導体の例としては、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、これらに限定されない。典型的なアノード用材料は、光透過性であろうとそうでなかろうと、仕事関数が４．１ｅＶ以上である。望ましいアノード用材料は、一般に、任意の好適な手段（例えば、蒸着、スパッタリング、化学蒸着、又は電気化学的手段）で堆積させる。アノードは、既知のフォトリソグラフィ法を利用してパターニングすることができる。任意で、アノードを研磨した後に他の層を塗布することで表面粗度を小さくして、短絡を最少にすること、又は反射性を向上させることができる。
【００８３】
＜正孔注入層＞
必ずしも必要な訳ではないが、ＯＬＥＤにＨＩＬを設けることが有用であることが多い。ＯＬＥＤ中のＨＩＬ１３０は、アノードからＨＴＬへの正孔の注入を促進する役割を果たし得るが、それによりＯＬＥＤの駆動電圧が低下する。ＨＩＬ１３０に使用するのに好適な材料としては、米国特許第４，７２０，４３２号に記載されるようなポルフィリン化合物、及び幾つかの芳香族アミン（例えば４，４’，４’’−トリス［（３−エチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアミン（ｍ−ＴＤＡＴＡ））が挙げられるが、これらに限定されない。ＯＥＬＤに有用であることが報告されている代替的な正孔注入材料は、欧州特許出願公開第０８９１１２１号及び欧州特許出願公開第１０２９９０９号に記載されている。後述する芳香族第三級アミンも正孔注入材料として有用であり得る。ジピラジノ［２，３−ｆ：２’，３’−ｈ］キノキサリンヘキサカルボニトリル等の他の有用な正孔注入材料が、米国特許出願公開第２００４／０１１３５４７号及び米国特許第６，７２０，５７３号に記載されている。また、米国特許第６，４２３，４２９号に記載されるように、ｐ型ドープ有機層もＨＩＬに有用である。「ｐ型ドープ有機層」という用語は、この層がドープ後に半導体特性を有し、この層を流れる電流が実質的に正孔により搬送されることを意味する。伝導性は、ドーパントからホスト材料への正孔の移動による電荷移動錯体の形成によってもたらされる。
【００８４】
ＨＩＬ１３０の厚さは、０．１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内、好ましくは０．５ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内である。
【００８５】
＜正孔輸送層＞
ＨＴＬ１３２は、少なくとも１つの正孔輸送材料（例えば芳香族第三級アミン）を含有する。芳香族第三級アミンは、炭素原子（そのうちの少なくとも１つは芳香環の成員である）のみに結合する少なくとも１つの三価窒素原子を含有する化合物であると理解される。芳香族第三級アミンの１つの形態は、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、高分子アリールアミン）である。単量体トリアリールアミンの例は、Klupfelらの米国特許第３，１８０，７３０号に示されている。１つ以上のビニルラジカル、又は少なくとも１つの活性な水素含有基で置換された他の好適なトリアリールアミンは、Brantleyらの米国特許第３，５６７，４５０号及び同第３，６５８，５２０号に開示されている。
【００８６】
より好ましい種類の芳香族第三級アミンは、米国特許第４，７２０，４３２号及び米国特許第５，０６１，５６９号に記載されるように、少なくとも２つの芳香族第三級アミン部分を含むものである。かかる化合物として、構造式（Ａ）：
【００８７】
【化１９】
【００８８】
（式中、Ｑ1及びＱ2は、独立して選択される芳香族第三級アミン部分であり、Ｇは炭素−炭素結合の連結基（例えばアリーレン基、シクロアルキレン基、又はアルキレン基）である）で表されるものが挙げられる。
【００８９】
一実施形態では、Ｑ1又はＱ2の少なくとも一方は、多環式縮合環構造（例えばナフタレン）を含有する。Ｇがアリール基である場合には、Ｑ1又はＱ2の少なくとも一方は、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好都合である。
【００９０】
構造式（Ａ）を満たし、且つ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、構造式（Ｂ）：
【００９１】
【化２０】
【００９２】
（式中、Ｒ1及びＲ2は、各々独立して、水素原子、アリール基、若しくはアルキル基を表すか、又はＲ1及びＲ2は共にシクロアルキル基を完成させる原子を表し、Ｒ3及びＲ4は、各々独立してアリール基を表すが、このアリール基は、構造式（Ｃ）：
【００９３】
【化２１】
【００９４】
（式中、Ｒ5及びＲ6は、独立して選択されるアリール基である）に示されるように、ジアリール置換アミノ基によって置換されている）で表される。一実施形態では、Ｒ5又はＲ6の少なくとも一方は、多環式縮合環構造（例えばナフタレン）を含有する。
【００９５】
別の種類の芳香族第三級アミンは、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、構造式（Ｃ）に示されるもののような、アリーレン基を介して連結した２つのジアリールアミノ基を含む。有用なテトラアリールジアミンとしては、式（Ｄ）：
【００９６】
【化２２】
【００９７】
（式中、各ＡＲＥは、独立して選択されるアリーレン基（例えばフェニレン部分又はアントラセン部分）であり、ｎは１〜４の整数であり、Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8及びＲ9は、独立して選択されるアリール基である）で表されるようなものが挙げられる。典型的な実施形態では、Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8及びＲ9のうち少なくとも１つは多環式縮合環構造（例えばナフタレン）である。
【００９８】
別の種類の正孔輸送材料は、式（Ｅ）の材料を含む：
【００９９】
【化２３】
【０１００】
式（Ｅ）において、Ａｒ1〜Ａｒ6は独立して、芳香族基（例えばフェニル基又はトリル基）を表し、Ｒ1〜Ｒ12は独立して、水素、又は独立して選択される置換基、例えば１個〜４個の炭素原子を含有するアルキル基、アリール基、置換アリール基を表す。
【０１０１】
上記の構造式（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）の様々なアルキル部分、アルキレン部分、アリール部分、及びアリーレン部分は、各々置換されていてもよい。典型的な置換基としては、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。様々なアルキル部分及びアルキレン部分は、典型的には約１個〜６個の炭素原子を含有する。シクロアルキル部分は、３個〜約１０個の炭素原子を含有することができるが、典型的には５個、６個、又は７個の環炭素原子を含有する（例えばシクロペンチル環構造、シクロヘキシル環構造、及びシクロヘプチル環構造）。アリール部分及びアリーレン部分は、典型的にはフェニル部分及びフェニレン部分である。
【０１０２】
ＨＴＬは、単一の芳香族第三級アミン化合物、又は芳香族第三級アミン化合物の混合物で形成される。具体的には、トリアリールアミン（例えば式（Ｂ）を満たすトリアリールアミン）をテトラアリールジアミン（例えば式（Ｄ）に示されるもの）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用いる場合には、テトラアリールジアミンは、トリアリールアミンと電子注入層及び電子輸送層とに挟まれた層として位置する。芳香族第三級アミンは正孔注入材料としても有用である。有用な芳香族第三級アミンの例は以下である：
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、 １，５−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフタレン、
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、
２，６−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）アミン］フルオレン、
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、
４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クアドリフェニル、
４，４’’−ビス［Ｎ−（１−アントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ｐ−テルフェニル、
４，４’−ビス［Ｎ−（１−コロネニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、
４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）、
４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（２−ナフチル）アミノ］ビフェニル（ＴＮＢ）、
４，４’’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ｐ−テルフェニル、
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−ナフチル）−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−（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−（２−ピレニル）−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、
４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＴＰＤ）、
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、
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−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、
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（ｍ−ＴＤＡＴＡ）、
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−フェニルカルバゾール、
Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（［１，１’−ビフェニル］−４−イルフェニルアミノ）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジ−１−ナフタレニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（ジ−１−ナフタレニルアミノ）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジ−１−ナフタレニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ’−ビス［４−［（３−メチルフェニル）フェニルアミノ］フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ−ビス［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］−Ｎ’，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ’−ジ−１−ナフタレニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（１−ナフタレニルフェニルアミノ）フェニル］−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ’−ジ−１−ナフタレニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（２−ナフタレニルフェニルアミノ）フェニル］−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン、
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、及び
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（２−ナフチル）−４，４’’−ジアミノ−ｐ−テルフェニル。
【０１０３】
別の種類の有用な正孔輸送材料として、欧州特許第１００９０４１号に記載されるような多環芳香族化合物が挙げられる。オリゴマー材料を含む、３個以上のアミン基を有する芳香族第三級アミンを使用することができる。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、及びコポリマー（例えばポリ（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）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとも呼ばれる））等の高分子正孔輸送材料が使用される。
【０１０４】
ＨＴＬ１３２の厚さは、５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内、好ましくは１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内である。
【０１０５】
＜励起子ブロック層（ＥＢＬ）＞
任意の励起子ブロック層又は電子ブロック層がＨＴＬとＬＥＬとの間に存在し得る（図１に示さず）。かかるブロック層の幾つかの好適な例が、米国特許出願公開第２００６０１３４４６０号に記載されている。
【０１０６】
＜発光層＞
米国特許第４，７６９，２９２号及び米国特許第５，９３５，７２１号により詳しく説明されているように、図１に示す有機ＥＬ素子の発光層（ＬＥＬ）１３４（複数可）は、発光材料、蛍光材料、又はリン光材料を含み、この領域で電子−正孔対が再結合する結果としてエレクトロルミネッセンスが発生する。発光層は単一の材料で構成されていてもよいが、より一般的には、エレクトロルミネッセント若しくは発光ゲスト化合物（一般にドーパントと称される）をドープした非エレクトロルミネッセント化合物（一般にホストと称される）、又は発光が主にエレクトロルミネッセント化合物に由来する化合物から成り、任意の色であり得る。エレクトロルミネッセント化合物は、０．０１％〜５０％で非エレクトロルミネッセント成分材料にコーティングすることができるが、典型的には０．０１％〜３０％、より典型的には０．０１％〜１５％で非エレクトロルミネッセント成分にコーティングすることができる。ＬＥＬの厚さは任意の好適な厚さであり、０．１ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内であり得る。
【０１０７】
エレクトロルミネッセント成分として染料を選択する上で重要な関係は、分子の最高被占分子軌道と最低空分子軌道とのエネルギー差として規定されるバンドギャップ電位の比較である。非エレクトロルミネッセント化合物からエレクトロルミネッセント化合物分子への効率的なエネルギー移動にとって必要な条件は、エレクトロルミネッセント化合物のバンドギャップが、非エレクトロルミネッセント化合物（複数可）のバンドギャップより小さいことである。したがって、適切なホスト材料の選択は、エレクトロルミネッセント化合物（発せられる光の性質及び効率について選択される）の電気的特性と比較したその電気的特性に基づく。下記に記載されるように、蛍光ドーパント及びリン光ドーパントは典型的には異なる電気的特性を有するため、それぞれのために最も適切なホストは異なり得る。しかしながら、同一のホスト材料がいずれかのタイプのドーパントにとって有用である場合もある。
【０１０８】
有用であることが知られている非エレクトロルミネッセント化合物及び発光分子としては、米国特許第４，７６８，２９２号、米国特許第５，１４１，６７１号、米国特許第５，１５０，００６号、米国特許第５，１５１，６２９号、米国特許第５，４０５，７０９号、米国特許第５，４８４，９２２号、米国特許第５，５９３，７８８号、米国特許第５，６４５，９４８号、米国特許第５，６８３，８２３号、米国特許第５，７５５，９９９号、米国特許第５，９２８，８０２号、米国特許第５，９３５，７２０号、米国特許第５，９３５，７２１号、及び米国特許第６，０２０，０７８号に開示されているものが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１０９】
ａ）リン光発光層
リン光ＬＥＬに好適なホストは、ホストからリン光ドーパント（複数可）への三重項励起子の移動は効率的に起こり得るが、リン光ドーパント（複数可）からホストへの三重項励起子の移動は効率的には起こり得ないように選択しなくてはならない。したがって、ホストの三重項エネルギーが、リン光ドーパントの三重項エネルギーより高いことが非常に望ましい。一般的に言えば、大きな三重項エネルギーは光学バンドギャップが大きいことを示唆する。しかしながら、ホストのバンドギャップは、正孔の蛍光青色ＬＥＬへの注入に対する許容し難い障壁、及びＯＬＥＤの駆動電圧の許容し難い上昇の原因となるほど大きくないように選択しなくてはならない。リン光ＬＥＬのホストは、それが層中のリン光ドーパントの三重項エネルギーより高い三重項エネルギーを有する限り、ＨＴＬ１３２に使用される上述の正孔輸送材料のいずれかを含み得る。リン光ＬＥＬに使用されるホストは、ＨＴＬ１３２に使用される正孔輸送材料と同一であっても、又は異なっていてもよい。場合によっては、リン光ＬＥＬのホストは好適には、それがリン光ドーパントの三重項エネルギーより高い三重項エネルギーを有する限り、電子輸送材料（後述する）も含み得る。
【０１１０】
上述のＨＴＬ１３２の正孔輸送材料に加えて、幾つかの他の種類の正孔輸送材料もリン光ＬＥＬにおいてホストとして使用するのに好適である。
【０１１１】
望ましいホストのうちの１つは、式（Ｆ）の正孔輸送材料を含む：
【０１１２】
【化２４】
【０１１３】
式（Ｆ）において、Ｒ1及びＲ2は置換基を表すが、但しＲ1及びＲ2は結合して環を形成してもよく（例えば、Ｒ1及びＲ2はメチル基であっても、又は結合してシクロヘキシル環を形成してもよい）、Ａｒ1〜Ａｒ4は、独立して選択される芳香族基（例えばフェニル基又はトリル基）を表し、Ｒ3〜Ｒ10は独立して、水素、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基を表す。
【０１１４】
好適な材料の例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない：
１，１−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアミノ）フェニル）シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）、
１，１−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアミノ）フェニル）シクロペンタン、
４，４’−（９Ｈ−フルオレン−９−イリデン）ビス［Ｎ，Ｎ−ビス（４−メチルフェニル）−ベンゼンアミン、
１，１−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアミノ）フェニル）−４−フェニルシクロヘキサン、
１，１−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアミノ）フェニル）−４−メチルシクロヘキサン、
１，１−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアミノ）フェニル）−３−フェニルプロパン、
ビス［４−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）−２−メチルフェニル］（４−メチルフェニル（methylpenyl））メタン、
ビス［４−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）−２−メチルフェニル］（４−メチルフェニル）エタン、
４−（４−ジエチルアミノフェニル）トリフェニルメタン、
４，４’−ビス（４−ジエチルアミノフェニル）ジフェニルメタン。
【０１１５】
ホストとして使用するのに好適な有用な種類のトリアリールアミンとしては、式（Ｇ）で表されるようなカルバゾール誘導体が挙げられる：
【０１１６】
【化２５】
【０１１７】
式（Ｇ）において、Ｑは独立して、窒素、炭素、アリール基又は置換アリール基、好ましくはフェニル基を表し、Ｒ1は好ましくはアリール基又は置換アリール基、より好ましくはフェニル基、置換フェニル基、ビフェニル基、置換ビフェニル基であり、Ｒ2〜Ｒ7は独立して、水素、アルキル基、フェニル基若しくは置換フェニル基、アリールアミン、カルバゾール又は置換カルバゾールであり、且つｎは１〜４から選択される。
【０１１８】
構造式（Ｇ）を満たす別の有用な種類のカルバゾールは、式（Ｈ）：
【０１１９】
【化２６】
【０１２０】
（式中、ｎは１〜４の整数であり、Ｑは、窒素、炭素、アリール又は置換アリールであり、Ｒ2〜Ｒ7は独立して、水素、アルキル基、フェニル若しくは置換フェニル、アリールアミン、カルバゾール及び置換カルバゾールである）で表される。
【０１２１】
有用な置換カルバゾールの例は以下である：
４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−Ｎ，Ｎ−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−ベンゼンアミン（ＴＣＴＡ）、
４−（３−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−Ｎ，Ｎ−ビス［４（３−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−ベンゼンアミン、
９，９’−［５’−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］［１，１’：３’，１’’−テルフェニル］−４，４’’−ジイル］ビス−９Ｈ−カルバゾール、
９，９’−（２，２’−ジメチル［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジイル）ビス−９Ｈ−カルバゾール（ＣＤＢＰ）；
９，９’−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジイルビス−９Ｈ−カルバゾール（ＣＢＰ）、
９，９’−（１，３−フェニレン）ビス−９Ｈ−カルバゾール（ｍＣＰ）、
９，９’−（１，４−フェニレン）ビス−９Ｈ−カルバゾール、
９，９’，９’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス−９Ｈ−カルバゾール、
９，９’−（１，４−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３，６−ジアミン、
９−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン、
９，９’−（１，４−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン、
９−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３，６−ジアミン。
【０１２２】
リン光ＬＥＬに好適な上記の種類のホストは、蛍光ＬＥＬにおけるホストとしても同様に使用することができる。
【０１２３】
リン光ＬＥＬに使用するのに好適なリン光ドーパントは、下記式（Ｊ）：
【０１２４】
【化２７】
【０１２５】
（式中、Ａは、少なくとも１つの窒素原子を含有する置換又は非置換の複素環であり、Ｂは、置換又は非置換の芳香環若しくは芳香族複素環であるか、又はＭと結合したビニル炭素を含有する環であり、Ｘ−Ｙはアニオン性二座配位子であり、Ｍ＝Ｒｈ若しくはＩｒの場合、ｍ＋ｎ＝３となるように、ｍは１〜３の整数であり、且つｎは０〜２の整数であるか、又はＭ＝Ｐｔ若しくはＰｄの場合、ｍ＋ｎ＝２となるように、ｍは１〜２の整数であり、且つｎは０〜１の整数である）によって記載されるリン光材料から選択することができる。
【０１２６】
式（Ｊ）に従う化合物は、その中心金属原子が、金属原子と１つ又は複数の配位子の炭素原子及び窒素原子との結合により形成される環状単位に含有されることを示すために、Ｃ，Ｎ−（又はＣ＾Ｎ−）シクロメタル化錯体と称される場合もある。式（Ｊ）における複素環Ａの例としては、置換又は非置換のピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、ピリミジン環、インドール環、インダゾール環、チアゾール環、及びオキサゾール環が挙げられる。式（Ｊ）における環Ｂの例としては、置換又は非置換のフェニル環、ナフチル（napthyl）環、チエニル環、ベンゾチエニル環、フラニル環が挙げられる。式（Ｊ）における環Ｂは、ピリジン等のＮ含有環であってもよいが、但しこのＮ含有環は、式（Ｊ）に示すように、Ｎ原子ではなくＣ原子を介してＭと結合する。
【０１２７】
式（Ｊ）（ｍ＝３であり、且つｎ＝０である）に従うトリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化錯体の一例は、トリス（２−フェニル−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2'−）イリジウム（ＩＩＩ）であり、ｆａｃｉａｌ（ｆａｃ）異性体又はｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ（ｍｅｒ）異性体として下記立体図に示す。
【０１２８】
【化２８】
【０１２９】
一般に、ｆａｃｉａｌ異性体はｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ異性体より高いリン光量子収率を有すると判明することが多いため、ｆａｃｉａｌ異性体が好ましい。式（Ｊ）に従うトリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化リン光材料のさらなる例は、トリス（２−（４’−メチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（３−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ2'）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（１−（４’−メチルフェニル）イソキノリナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（２−（４’，６’−ジフルオロフェニル（diflourophenyl））−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（２−（（５’−フェニル）−フェニル）ピリジナト−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（２−フェニル−３，３’−ジメチル）インドラト（indolato）−Ｎ，Ｃ2'）Ｉｒ（ＩＩＩ）、トリス（１−フェニル−１Ｈ−インダゾラト（indazolato）−Ｎ，Ｃ2'）Ｉｒ（ＩＩＩ）である。
【０１３０】
その中でも、トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）3とも称される）及びトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）3とも称される）が本発明に特に好適である。
【０１３１】
トリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化リン光材料には、一価アニオン性二座配位子Ｘ−Ｙが別のＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子である、式（Ｊ）に従う化合物も含まれる。例としては、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ2'）（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）及びビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）が挙げられる。２つの異なるＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子を含有する、かかるトリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化錯体の合成は、以下の工程により都合よく合成することができる。最初に、ビス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化ジハロゲン化二イリジウム錯体（又は類似の二ロジウム錯体）を、Nonoyama（Bull. Chem. Soc. Jpn., 47, 767 (1974)）の方法に従って作製する。第２に、第２の異種Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子の亜鉛錯体を、ハロゲン化亜鉛と、シクロメタル化配位子のリチウム錯体又はグリニャール試薬との反応により調製する。第３に、そのように形成された第２のＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子の亜鉛錯体を、先に得られたビス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化ジハロゲン化二イリジウム錯体と反応させて、２つの異なるＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子を含有するトリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化錯体を形成させる。そのように得られた２つの異なるＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子を含有するトリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化錯体は、ジメチルスルホキシド等の好適な溶媒中で加熱することにより、金属（例えばＩｒ）と結合したＣ原子が全て互いにシスである異性体に変換するのが望ましい。
【０１３２】
式（Ｊ）に従う好適なリン光材料は、Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子（複数可）に加えて、Ｃ，Ｎ−シクロメタル化していない一価アニオン性二座配位子（複数可）Ｘ−Ｙも含有し得る。一般的な例は、アセチルアセトネート等のβ−ジケトネート、及びピコリネート等のシッフ塩基である。式（Ｊ）に従う、かかる混合配位子錯体の例としては、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトネート）、ビス（２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ3'）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトネート）、及びビス（２−（４’，６’−ジフルオロフェニル（diflourophenyl））−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）（ピコリネート）が挙げられる。
【０１３３】
式（Ｊ）に従う他の重要なリン光材料としては、ｃｉｓ−ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）白金（ＩＩ）、ｃｉｓ−ビス（２−（２’−チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ3'）白金（ＩＩ）、ｃｉｓ−ビス（２−（２’−チエニル）キノリナト−Ｎ，Ｃ5'）白金（ＩＩ）、又は（２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）白金（ＩＩ）（アセチルアセトネート）等のＣ，Ｎ−シクロメタル化Ｐｔ（ＩＩ）錯体が挙げられる。
【０１３４】
式（Ｊ）に従うＣ，Ｎ−シクロメタル化リン光材料の発光波長（色）は主に、錯体の最低エネルギー光学遷移、したがってＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子の選択に依存する。例えば、２−フェニル−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2'錯体は典型的には緑色発光であるが、１−フェニル−イソキノリノラト−Ｎ，Ｃ2'錯体は典型的には赤色発光である。２つ以上のＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子を有する錯体の場合、発光は発光波長が最も長いという性質を有する配位子のものとなる。発光波長は、Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子上の置換基の影響によりさらにシフトし得る。例えば、Ｎ含有環Ａ上の適切な位置にある電子供与基、又はＣ含有環Ｂ上の電子求引基を置換することにより、発光が非置換Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子錯体と比較して青色にシフトする傾向がある。式（Ｊ）においてより強い電子求引特性を有する単座アニオン性配位子Ｘ，Ｙを選択することにより、Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子錯体の発光が同様に青色にシフトする傾向がある。電子求引特性を有する一価アニオン性二座配位子及び電子求引置換基の両方をＣ含有環Ｂ上に有する錯体の例として、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）（ピコリネート）及びビス（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）（テトラキス（１−ピラゾリル）ボレート）が挙げられる。
【０１３５】
式（Ｊ）に従うリン光材料の中心金属原子は、Ｒｈ又はＩｒ（ｍ＋ｎ＝３）、及びＰｄ又はＰｔ（ｍ＋ｎ＝２）であり得る。好ましい金属原子はＩｒ及びＰｔであるが、これはこれらの原子が、より強いスピン軌道結合相互作用（一般に第三遷移系列の元素により得られる）によって、より高いリン光量子効率をもたらす傾向があるためである。
【０１３６】
式（Ｊ）によって表される二座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化錯体に加えて、多くの好適なリン光材料が多座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を含有する。本発明に使用するのに好適な、三座配位子を有するリン光材料は、米国特許第６，８２４，８９５号及びその引用文献（その全体が参照により本明細書中に援用される）に開示されている。本発明に使用するのに好適な、四座配位子を有するリン光材料は、以下の式：
【０１３７】
【化２９】
【０１３８】
（式中、ＭはＰｔ又はＰｄであり、Ｒ1〜Ｒ7は水素又は独立して選択される置換基を表すが、但しＲ1及びＲ2、Ｒ2及びＲ3、Ｒ3及びＲ4、Ｒ4及びＲ5、Ｒ5及びＲ6、並びにＲ6及びＲ7が結合して環基を形成してもよく、Ｒ8〜Ｒ14は水素又は独立して選択される置換基を表すが、但しＲ8及びＲ9、Ｒ9及びＲ10、Ｒ10及びＲ11、Ｒ11及びＲ12、Ｒ12及びＲ13、並びにＲ13及びＲ14が結合して環基を形成してもよく、Ｅは以下から選択される架橋基を表す：
【０１３９】
【化３０】
【０１４０】
（式中、Ｒ及びＲ’は水素又は独立して選択される置換基を表すが、但しＲ及びＲ’が結合して環基を形成してもよい））により記載される。
【０１４１】
リン光ドーパントとして使用するのに好適な望ましい四座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化リン光材料の１つは、以下の式：
【０１４２】
【化３１】
【０１４３】
（式中、Ｒ1〜Ｒ7は水素又は独立して選択される置換基を表すが、但しＲ1及びＲ2、Ｒ2及びＲ3、Ｒ3及びＲ4、Ｒ4及びＲ5、Ｒ5及びＲ6、並びにＲ6及びＲ7が結合して環基を形成してもよく、Ｒ8〜Ｒ14は水素又は独立して選択される置換基を表すが、但しＲ8及びＲ9、Ｒ9及びＲ10、Ｒ10及びＲ11、Ｒ11及びＲ12、Ｒ12及びＲ13、並びにＲ13及びＲ14が結合して環基を形成してもよく、Ｚ1〜Ｚ5は水素又は独立して選択される置換基を表すが、但しＺ1及びＺ2、Ｚ2及びＺ3、Ｚ3及びＺ4、並びにＺ4及びＺ5が結合して環基を形成してもよい）により表されるものである。
【０１４４】
本発明に使用するのに好適な四座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を有するリン光材料の具体例としては、下記に示される化合物（Ｍ−１）、（Ｍ−２）及び（Ｍ−３）が挙げられる。
【０１４５】
【化３２】
【０１４６】
四座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を有するリン光材料は、四座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を、氷酢酸等の適当な有機溶媒中でＫ2ＰｔＣｌ4等の所望の金属の塩と、四座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を有するリン光材料が形成されるように反応させることにより合成することができる。テトラブチルアンモニウムクロリド等のテトラアルキルアンモニウム塩を相間移動触媒として用いて、反応を促進することができる。
【０１４７】
Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を含まない他のリン光材料が知られている。Ｐｔ（ＩＩ）、Ｉｒ（Ｉ）、及びＲｈ（Ｉ）のマレオニトリルジチオレートとのリン光錯体が報告されている（Johnson et al., J. Am. Chem. Soc., 105, 1795 (1983)）。Ｒｅ（Ｉ）トリカルボニルジイミン錯体も強いリン光を発することが知られている（Wrighton and Morse, J. Am. Chem. Soc., 96, 998 (1974)、Stufkens, Comments Inorg. Chem., 13, 359 (1992)、Yam, Chem. Commun., 789 (2001)）。シアノ配位子及びビピリジル配位子又はフェナントロリン配位子を含む配位子の組み合わせを含有するＯｓ（ＩＩ）錯体も、ポリマーＯＬＥＤにおいて実証されている（Ma et al., Synthetic Metals, 94, 245 (1998)）。
【０１４８】
２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）等のポルフィリン錯体も有用なリン光ドーパントである。
【０１４９】
有用なリン光材料のさらに他の例としては、Ｔｂ3+及びＥｕ3+等の三価ランタニドの配位錯体が挙げられる（Kido et al., Chem. Lett., 657 (1990)、J. Alloys and Compounds, 192, 30 (1993)、Jpn. J. Appl. Phys., 35, L394 (1996)及びAppl. Phys. Lett., 65, 2124 (1994)）。
【０１５０】
リン光ＬＥＬ中のリン光ドーパントは、典型的にはＬＥＬの１体積％〜２０体積％の量で存在し、ＬＥＬの２体積％〜８体積％であるのが都合がよい。幾つかの実施形態では、１つ又は複数のホスト材料にリン光ドーパント（複数可）を加えてもよい。ホスト材料はさらに、ポリマーであってもよい。第１のリン光発光層中のリン光ドーパントは、緑色リン光材料及び赤色リン光材料から選択される。
【０１５１】
リン光ＬＥＬの厚さは、０．５ｎｍ超、好ましくは１．０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲内である。
【０１５２】
ｂ）蛍光発光層
「蛍光」という用語は一般に、任意の発光材料を説明するために使用されるが、本件においては、該用語は一重項励起状態から発光する材料を指す。蛍光材料はリン光材料と同一の層、隣接する層、隣接する画素において、又は任意の組み合わせで使用され得る。本発明のリン光材料の性能に悪影響を与える材料を選択しないよう注意しなければならない。リン光材料と同一の層又は隣接する層における材料の濃度及び三重項エネルギーを、望ましくないリン光の消失を防ぐよう適切に設定すべきことが当業者には理解される。
【０１５３】
典型的には、蛍光ＬＥＬは、少なくとも１つのホスト及び少なくとも１つの蛍光ドーパントを含む。ホストは正孔輸送材料であっても、又は上記に規定されるリン光ドーパントに好適なホストのいずれかであっても、又は下記に規定される電子輸送材料であってもよい。
【０１５４】
ドーパントは典型的には、強い蛍光を発する染料、例えば国際公開第９８／５５５６１号、国際公開第００／１８８５１号、国際公開第００／５７６７６号、及び国際公開第００／７０６５５号に記載されるような遷移金属錯体から選択される。
【０１５５】
有用な蛍光ドーパントとしては、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、フェニレンの誘導体、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウム化合物及びチアピリリウム化合物、アリールピレン化合物、アリーレンビニレン化合物、ペリフランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、ビス（アジニル）アミンホウ素化合物、ビス（アジニル）メタンホウ素化合物、ジスチリルベンゼン（distryrylbenzene）誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、ジスチリルアミン誘導体、並びにカルボスチリル化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１５６】
幾つかの蛍光発光材料としては、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、及びキナクリドンの誘導体、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウム化合物及びチアピリリウム化合物、フルオレン誘導体、ペリフランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、ビス（アジニル）アミンホウ素化合物、（米国特許第５，１２１，０２９号に記載されるような）ビス（アジニル）メタン化合物、並びにカルボスチリル化合物が挙げられるが、これらに限定されない。有用な材料の具体例として以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１５７】
【化３３】
【０１５８】
【化３４】
【０１５９】
【化３５】
【０１６０】
【化３６】
【０１６１】
【化３７】
【０１６２】
【化３８】
【０１６３】
好ましい蛍光青色ドーパントは、Chen, Shi, and Tang, "Recent Developments in Molecular Organic Electroluminescent Materials," Macromol. Symp. 125, 1 (1997)及びそれに引用される引用文献、Hung and Chen, "Recent Progress of Molecular Organic Electroluminescent Materials and Devices," Mat. Sci. and Eng. R39, 143 (2002)及びそれに引用される引用文献に見ることができる。
【０１６４】
特に好ましい種類の青色発光蛍光ドーパントは、ビス（アジニル）アミンボラン錯体として知られる式（Ｎ）によって表され、米国特許第６，６６１，０２３号に記載されている。
【０１６５】
【化３９】
【０１６６】
（式中、Ａ及びＡ’は、少なくとも１つの窒素を含有する６員芳香環系に相当する独立したアジン環系を表し、各Ｘa及びＸbは、独立して選択される置換基であり、そのうちの２つがＡ又はＡ’と結合して縮合環を形成してもよく、ｍ及びｎは独立して０〜４であり、Ｚa及びＺbは独立して選択される置換基であり、且つ１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’は炭素原子又は窒素原子のいずれかであるように独立して選択される。）
【０１６７】
望ましくは、アジン環がキノリニル環又はイソキノリニル環のいずれかであって、１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’が全て炭素であり、ｍ及びｎが２以上であり、且つＸa及びＸbが、結合して芳香環を形成する少なくとも２つの炭素置換基を表す。望ましくは、Ｚa及びＺbはフッ素原子である。
【０１６８】
好ましい実施形態には、２つの縮合環系がキノリン系又はイソキノリン系であり、アリール又は複素環置換基がフェニル基であり、結合して６−６縮合環を形成する少なくとも２つのＸa基及び２つのＸb基が存在し、この縮合環系がそれぞれ１位−２位、３位−４位、１’位−２’位、又は３’位−４’位で縮合し、縮合環の一方又は両方がフェニル基で置換され、且つドーパントが式（Ｎ−ａ）、式（Ｎ−ｂ）、又は式（Ｎ−ｃ）に示されるデバイスがさらに含まれる。
【０１６９】
【化４０】
【０１７０】
（式中、各Ｘc、Ｘd、Ｘe、Ｘf、Ｘg及びＸhは、水素又は独立して選択される置換基であるが、そのうちの１つがアリール基又は複素環基でなくてはならない。）
【０１７１】
望ましくは、アジン環がキノリニル環又はイソキノリニル環のいずれかであって、１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’が全て炭素であり、ｍ及びｎが２以上であり、且つＸa及びＸbが、結合して芳香環を形成する少なくとも２つの炭素置換基を表し、１つはアリール基又は置換アリール基である。望ましくは、Ｚa及びＺbはフッ素原子である。
【０１７２】
その中でも、化合物ＦＤ−５４が特に有用である。
【０１７３】
クマリンは、Tangらの米国特許第４，７６９，２９２号及び米国特許第６，０２０，０７８号に記載されているように、有用な種類の緑色発光ドーパントである。緑色ドーパント又は緑色発光材料は０．０１重量％〜５０重量％でホスト材料にコーティングしてもよいが、典型的には０．０１％〜３０％、より典型的には０．０１重量％〜１５重量％でホスト材料にコーティングしてもよい。有用な緑色発光クマリンの例としては、Ｃ５４５Ｔ及びＣ５４５ＴＢが挙げられる。キナクリドンは別の有用な種類の緑色発光ドーパントである。有用なキナクリドンは、米国特許第５，５９３，７８８号、特開平０９−１３０２６号、及び本発明の譲受人に譲渡された、Lelia Cosimbescuにより２００２年６月２７日付で出願された、「緑色有機発光ダイオードを含むデバイス（Device Containing Green Organic Light-Emitting Diode）」という表題の米国特許出願第１０／１８４，３５６号で説明されている（それらの開示は本明細書中に援用される）。
【０１７４】
特に有用な緑色発光キナクリドンの例はＦＤ−７及びＦＤ−８である。
【０１７５】
下記式（Ｎ−ｄ）は、本発明に有用な別の種類の緑色発光ドーパントを表す。
【０１７６】
【化４１】
【０１７７】
（式中、Ａ及びＡ’は、少なくとも１つの窒素を含有する６員芳香環系に相当する独立したアジン環系を表し、各Ｘa及びＸbは、独立して選択される置換基であり、そのうちの２つがＡ又はＡ’と結合して縮合環を形成してもよく、ｍ及びｎは独立して０〜４であり、ＹはＨ又は置換基であり、Ｚa及びＺbは独立して選択される置換基であり、且つ１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’は炭素原子又は窒素原子のいずれかであるように独立して選択される。）
【０１７８】
該デバイスにおいて、１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’は全て炭素原子であるのが都合がよい。デバイスは望ましくは、結合して縮合環を形成する置換基を含有する環Ａ又は環Ａ’の少なくとも一方又は両方を含有し得る。有用な一実施形態では、ハロゲン化物、並びにアルキル基、アリール基、アルコキシ基、及びアリールオキシ基から成る群から選択される少なくとも１つのＸa基又はＸb基が存在する。別の実施形態では、フッ素、並びにアルキル基、アリール基、アルコキシ基、及びアリールオキシ基から成る群から独立して選択されるＺa基及びＺb基が存在する。望ましい実施形態では、Ｚa及びＺbがＦである。Ｙは好適には水素、又はアルキル基、アリール基、若しくは複素環基等の置換基である。
【０１７９】
これらの化合物の発光波長は、目標色、すなわち緑色を達成するために、中心のビス（アジニル）メテンホウ素基の周囲を適切に置換することにより或る程度調整することができる。有用な材料の幾つかの例はＦＤ−５０、ＦＤ−５１及びＦＤ−５２である。
【０１８０】
ナフタセン及びその誘導体も有用な種類の発光ドーパントであり、安定剤としても使用することができる。これらのドーパント材料を０．０１重量％〜５０重量％でホスト材料にコーティングしてもよいが、典型的には０．０１％〜３０％、より典型的には０．０１重量％〜１５重量％でホスト材料にコーティングしてもよい。下記のナフタセン誘導体ＹＤ−１（ｔ−ＢｕＤＰＮ）は、安定剤として使用されるドーパント材料の一例である。
【０１８１】
【化４２】
【０１８２】
この種類の材料の幾つかの例は、ドーパントだけでなくホスト材料としても好適である。例えば、米国特許第６７７３８３２号又は米国特許第６７２００９２号を参照されたい。この材料の具体例はルブレン（ＦＤ−５）である。
【０１８３】
別の種類の有用なドーパントはペリレン誘導体である。例えば、米国特許第６６８９４９３号を参照されたい。具体例はＦＤ−４６である。
【０１８４】
８−ヒドロキシキノリン及び類似の誘導体の金属錯体（式Ｏ）は、エレクトロルミネッセンスを支持することが可能な、有用な非エレクトロルミネッセントホスト化合物の１種を構成し、５００ｎｍより長い波長、例えば、緑色、黄色、橙色、及び赤色の発光に特に好適である。
【０１８５】
【化４３】
【０１８６】
（式中、Ｍは金属を表し、ｎは１〜４の整数であり、且つＺはどの場合も独立して、少なくとも２つの縮合芳香環を有する核を完成させる原子を表す。）
【０１８７】
金属が一価、二価、三価、又は四価の金属であり得ることが上記から明らかである。金属は、例えばリチウム、ナトリウム、若しくはカリウム等のアルカリ金属、マグネシウム若しくはカルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム若しくはガリウム等の土類金属、又は亜鉛若しくはジルコニウム等の遷移金属であり得る。一般に、有用なキレート金属であることが知られる任意の一価、二価、三価、又は四価の金属を使用することができる。
【０１８８】
Ｚは、少なくとも２つの縮合芳香環（そのうち少なくとも１つはアゾール環又はアジン環である）を含有する複素環の核を完成させる。必要に応じて、追加の環（脂環及び芳香環の両方を含む）を、２つの所要の環と縮合させてもよい。機能が改善されることなく多量の分子が付加されることを回避するために、環原子の数は通常１８以下に維持される。
【０１８９】
有用なキレート化オキシノイド化合物の例は以下である：
Ｏ−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）］
Ｏ−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）］
Ｏ−３：ビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト］亜鉛（ＩＩ）
Ｏ−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）
Ｏ−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］ Ｏ−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）］
Ｏ−７：リチウムオキシン［別名、（８−キノリノラト）リチウム（Ｉ）］
Ｏ−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）］ Ｏ−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）］
Ｏ−１０：ビス（２−メチル−８−キノリナト）−４−フェニルフェノラトアルミニウム（ＩＩＩ）。
【０１９０】
式（Ｐ）に従うアントラセン誘導体もＬＥＬに有用なホスト材料である。
【０１９１】
【化４４】
【０１９２】
（式中、Ｒ1〜Ｒ10は独立して、水素、１個〜２４個の炭素原子を有するアルキル基又は１個〜２４個の炭素原子を有する芳香族基から選択される）
Ｒ1及びＲ6がフェニル、ビフェニル、又はナフチル（napthyl）であり、Ｒ3がフェニル、置換フェニル、又はナフチル（napthyl）であり、Ｒ2、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ7〜Ｒ10が全て水素である化合物が特に好ましい。かかるアントラセンホストは、優れた電子輸送特性を有することが知られている。
【０１９３】
９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセンの誘導体が特に望ましい。具体例としては、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）及び２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）が挙げられる。米国特許第５，９２７，２４７号に記載されるようなジフェニルアントラセン及びその誘導体等の他のアントラセン誘導体が、ＬＥＬにおける非エレクトロルミネッセント化合物として有用であり得る。米国特許第５，１２１，０２９号及び特開平０８３３３５６９号に記載されるようなスチリルアリーレン誘導体も、有用な非エレクトロルミネッセント材料である。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、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルエテニル）−１，１’−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、及び欧州特許第６８１，０１９号に記載されるようなフェニルアントラセン誘導体は、有用な非エレクトロルミネッセント材料である。
【０１９４】
好適なアントラセンの幾つかの具体例は以下である：
【０１９５】
【化４５】
【０１９６】
【化４６】
【０１９７】
＜スペーサ層＞
スペーサ層が存在する場合、スペーサ層はＬＥＬと直接接触させて配置される。スペーサ層は、アノード若しくはカソードのいずれかの上に配置してもよく、又はさらにはＬＥＬの両側に配置してもよい。スペーサ層は典型的にはいかなる発光ドーパントをも含有しない。１つ又は複数の材料を使用してもよく、材料は上記で規定されるような正孔輸送材料、又は下記に規定されるような電子輸送材料のいずれかであり得る。リン光ＬＥＬの隣に配置した場合、スペーサ層中の材料は、ＬＥＬ中のリン光ドーパントの三重項エネルギーより高い三重項エネルギーを有しなくてはならない。最も望ましくは、スペーサ層中の材料は隣接するＬＥＬにおいてホストとして使用されるものと同一である。したがって、記載されるいずれのホスト材料もスペーサ層に使用する上でも好適である。スペーサ層は薄くなくてはならず、少なくとも０．１ｎｍ、しかし好ましくは１．０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内である。
【０１９８】
＜正孔ブロック層（ＨＢＬ）＞
リン光エミッタを含有するＬＥＬが存在する場合、励起子及び再結合現象をＬＥＬに局限するのを助けるために、正孔ブロック層１３５を電子輸送層１３６と発光層１３４との間に配置するのが望ましい。この場合、共通ホスト（co-hosts）から正孔ブロック層への正孔の移動に対するエネルギー障壁がなくてはならず、一方で電子が正孔ブロック層から共通ホスト材料及びリン光エミッタを含む発光層へと容易に受け渡される必要がある。さらに、正孔ブロック材料の三重項エネルギーがリン光材料の三重項エネルギーより大きいことが望ましい。好適な正孔ブロック材料は、国際公開第００／７０６５５号、国際公開第０１／４１５１２号、及び国際公開第０１／９３６４２号に記載されている。有用な正孔ブロック材料の２つの例は、バトクプロイン（ＢＣＰ）及びビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（ＢＡｌｑ）である。米国特許出願公開第２００３００６８５２８号に記載されるように、ＢＡｌｑ以外の金属錯体も正孔及び励起子をブロックすることが知られている。正孔ブロック層を使用する場合、その厚さは２ｎｍ〜１００ｎｍ、好適には５ｎｍ〜１０ｎｍであり得る。
【０１９９】
＜電子輸送層＞
電子輸送層１３６は、フルオランテン誘導体のみから構成されていても、又はフルオランテンと他の適切な材料との混合物であってもよい。フルオランテンと追加の材料との体積比％は１％〜９９％のいずれであってもよく、より好適には少なくとも１０％、典型的には少なくとも３０％である。フルオランテン又は使用される任意の追加の材料は、ＬＥＬ又はスペーサ層においてホストとして使用されるものと同一であっても又は異なっていてもよい。ＥＴＬ１３６は任意で副層に分かれていてもよい。
【０２００】
アントラセン類の電子輸送材料が、本発明のフルオランテンと組み合わせるのに特に望ましい。これらのアントラセン電子輸送誘導体は、ＬＥＬのホスト材料に関して上記に記載される式（Ｐ）により表される。
【０２０１】
先に記載される電子輸送材料のいずれかに加えて、ＥＴＬに使用するのに好適であることが知られる任意の他の材料を使用することができる。キレート化オキシノイド化合物、アントラセン誘導体、ピリジン系材料、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール及びこれらの誘導体、ポリベンゾビスアゾール、シアノ含有ポリマー、及び過フッ化材料が挙げられるが、これらに限定されない。他の電子輸送材料としては、米国特許第４，３５６，４２９号に開示されているような様々なブタジエン誘導体、及び米国特許第４，５３９，５０７号に記載されるような様々な複素環光学的増白剤が挙げられる。
【０２０２】
好ましい種類のベンザゾールは、米国特許第５，６４５，９４８号及び米国特許第５，７６６，７７９号においてShiらにより説明されている。かかる化合物は構造式（Ｑ）により表される：
【０２０３】
【化４７】
【０２０４】
式（Ｑ）において、ｎは２〜８から選択され、ｉは１〜５から選択され、Ｚは独立してＯ、ＮＲ、又はＳであり、Ｒは個々に、水素、１個〜２４個の炭素原子を有するアルキル（例えばプロピル、ｔ−ブチル、ヘプチル等）、５個〜２０個の炭素原子を有するアリール若しくはヘテロ原子置換アリール（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、及び他の複素環系）、又はクロロ、フルオロ等のハロゲン、又は縮合芳香環を完成させるのに必要な原子であり、Ｘは、炭素、アルキル、アリール、置換アルキル、又は置換アリールから成る結合単位であり、共役的又は非共役的に複数のベンザゾールを結合する。
【０２０５】
有用なベンザゾールの一例は、下記に示す式（Ｑ−１）によって表される２，２’，２’’−（１，３，５−フェニレン）トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール］（ＴＰＢＩ）である：
【０２０６】
【化４８】
【０２０７】
別の好適な種類の電子輸送材料としては、先述した式（Ｒ）によって表されるような様々な置換フェナントロリンが挙げられる。
【０２０８】
電子輸送材料として機能する好適なトリアリールボランは、化学式（Ｓ）：
【０２０９】
【化４９】
【０２１０】
（式中、Ａｒ1〜Ａｒ3は独立して、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環式（hydrocarbocyclic）基又は芳香族複素環基である）を有する化合物から選択され得る。上記構造を有する化合物は、好ましくは式（Ｓ−１）：
【０２１１】
【化５０】
【０２１２】
（式中、Ｒ1〜Ｒ15は独立して、水素、フルオロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、スルホニル基、アルキル基、アリール基又は置換アリール基である）から選択される。）
【０２１３】
トリアリールボランの具体的な実施態様としては以下が挙げられる：
【０２１４】
【化５１】
【０２１５】
電子輸送材料は、式（Ｔ）：
【０２１６】
【化５２】
【０２１７】
（式中、Ｒ1及びＲ2は個々に、水素、１個〜２４個の炭素原子を有するアルキル（例えばプロピル、ｔ−ブチル、ヘプチル等）、５個〜２０個の炭素原子を有するアリール又はヘテロ原子置換アリール（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、及び他の複素環系）、又はクロロ、フルオロ等のハロゲン、又は縮合芳香環を完成させるのに必要な原子である）の置換１，３，４−オキサジアゾールからも選択され得る。
【０２１８】
有用な置換オキサジアゾールの例は以下である：
【０２１９】
【化５３】
【０２２０】
電子輸送材料は、式（Ｕ）：
【０２２１】
【化５４】
【０２２２】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、及びＲ3は独立して、水素、アルキル基、アリール基又は置換アリール基であり、Ｒ1〜Ｒ3のうち少なくとも１つはアリール基又は置換アリール基である）に従う置換１，２，４−トリアゾールからも選択され得る。有用なトリアゾールの一例は、式（Ｕ−１）によって表される３−フェニル−４−（１−ナフチル）−５−フェニル−１，２，４−トリアゾールである：
【０２２３】
【化５５】
【０２２４】
電子輸送材料は、置換１，３，５−トリアジンからも選択され得る。好適な材料の例は：
２，４，６−トリス（ジフェニルアミノ）−１，３，５−トリアジン、
２，４，６−トリカルバゾロ−１，３，５−トリアジン、
２，４，６−トリス（Ｎ−フェニル−２−ナフチルアミノ）−１，３，５−トリアジン、
２，４，６−トリス（Ｎ−フェニル−１−ナフチルアミノ）−１，３，５−トリアジン、
４，４’，６，６’−テトラフェニル−２，２’−ビ−１，３，５−トリアジン、
２，４，６−トリス（［１，１’：３’，１’’−テルフェニル］−５’−イル）−１，３，５−トリアジンである。
【０２２５】
また、ＬＥＬ中のホスト材料として有用な式（Ｏ）のオキシン自体のキレートを含む金属キレート化オキシノイド化合物（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）のいずれかも、ＥＴＬに使用するのに好適である。
【０２２６】
高い三重項エネルギーを有する幾つかの金属キレート化オキシノイド化合物が、電子輸送材料として特に有用であり得る。特に有用な高い三重項エネルギー準位を有するアルミニウム又はガリウム錯体ホスト材料は、式（Ｖ）によって表される。
【０２２７】
【化５６】
【０２２８】
式（Ｖ）において、Ｍ1はＡｌ又はＧａを表す。Ｒ2〜Ｒ7は水素又は独立して選択される置換基を表す。望ましくは、Ｒ2は電子供与基を表す。好適には、Ｒ3及びＲ4は各々独立して、水素又は電子供与置換基を表す。好ましい電子供与基はメチル等のアルキルである。好ましくは、Ｒ5、Ｒ6及びＲ7は各々独立して、水素又は電子求引基を表す。隣接する置換基Ｒ2〜Ｒ7は、結合して環基を形成してもよい。Ｌは、酸素によりアルミニウムと連結した芳香族部分であり、Ｌが６個〜３０個の炭素原子を有するように置換基で置換されていてもよい。
【０２２９】
ＥＴＬに使用する有用なキレート化オキシノイド化合物の例は、アルミニウム（ＩＩＩ）ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリン）−４−フェニルフェノラート［別名、Ｂａｌｑ］である。
【０２３０】
ＬＥＬ中のホスト材料として有用な式（Ｐ）に従うアントラセン誘導体と同一のものを、同様にＥＴＬにおいて使用してもよい。
【０２３１】
ＥＴＬの厚さは、５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内、好ましくは１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内である。
【０２３２】
＜電子注入層＞
本発明の幾つかの実施形態の有機アルカリ金属化合物又は金属をドープしたフェナントロリンは、ＥＩＬ１３８中に配置される。他の好適な材料をＥＩＬにおいて使用してもよい。例えば、ＥＩＬは、ホストとして少なくとも１つの電子輸送材料、及び少なくとも１つのｎ型ドーパントを含有するｎ型ドープ層であってもよい。ドーパントは、電荷移動によってホストを還元することが可能である。「ｎ型ドープ層」という用語は、この層がドープ後に半導体特性を有し、この層を流れる電流が実質的に電子により搬送されることを意味する。
【０２３３】
ＥＩＬにおけるホストは、電子の注入及び電子の輸送を支持することが可能な電子輸送材料であり得る。電子輸送材料は、上記で規定されるようなＥＴＬ領域に使用する電子輸送材料から選択することができる。
【０２３４】
ｎ型ドープＥＩＬ中のｎ型ドーパントは、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、又はアルカリ土類金属化合物、又はそれらの組み合わせから選択することができる。「金属化合物」という用語は、有機金属錯体、金属有機塩、及び金属無機塩、金属酸化物、及び金属ハロゲン化物を包含する。この種類の金属含有ｎ型ドーパントのうち、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、又はＹｂ、及びこれらの化合物が特に有用である。ｎ型ドープＥＩＬにおいてｎ型ドーパントとして使用される材料には、強い電子供与特性を有する有機還元剤も含まれる。「強い電子供与特性」とは、有機ドーパントが少なくとも幾つかの電子電荷をホストに供与して、ホストと共に電荷移動錯体を形成可能であることを意味する。有機分子の非限定的な例として、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（ＴＴＦ）、及びこれらの誘導体が挙げられる。高分子ホストの場合、ドーパントは上記のいずれかであるか、又は微量成分として分子状に分散した材料若しくはホストと共重合した材料でもある。好ましくは、ｎ型ドープＥＩＬ中のｎ型ドーパントは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、若しくはＹｂ、又はそれらの組み合わせを含む。ｎ型ドープ濃度は、この層の０．０１体積％〜２０体積％の範囲内であるのが好ましい。
【０２３５】
ＥＩＬの厚さは、典型的には２０ｎｍ未満、好ましくは５ｎｍ未満の範囲である。ｎ型ドープＥＩＬを使用する場合、その厚さは典型的には２００ｎｍ未満、好ましくは１５０ｎｍ未満の範囲である。
【０２３６】
＜カソード＞
アノードのみを通して発光を見る場合には、カソード１４０は、ほぼ任意の導電性材料を含む。望ましい材料は、下にある有機層との効果的な接触を確実にする有効な膜形成特性を有し、低電圧で電子の注入を促進し、有効な安定性を有する。有用なカソード材料は、仕事関数が小さな金属又は合金（４．０ｅＶ未満）を含有することが多い。好ましいカソード材料の１つは、米国特許第４，８８５，２２１号に記載されるようなＭｇ：Ａｇ合金を含む。別の好適な種類のカソード材料としては、有機層（例えば有機ＥＩＬ又はＥＴＬ）に接触する薄い無機ＥＩＬを含み、より厚い導電性金属層で覆われる二重層が挙げられる。ここで、無機ＥＩＬは仕事関数が小さな金属又は金属塩を含んでいることが好ましく、そのような場合には、より厚い被覆層が小さな仕事関数を有する必要はない。かかるカソードの１つは、米国特許第５，６７７，５７２号に記載されているように、ＬｉＦの薄層と、その上に載るより厚いＡｌ層を含む。他の有用なカソード材料の組としては、米国特許第５，０５９，８６１号、同第５，０５９，８６２号、及び同第６，１４０，７６３号に開示されているものが挙げられるが、これらに限定されない。
【０２３７】
カソードを通して発光を見る場合、カソード１４０は透明であるか、又はほぼ透明である必要がある。かかる用途のためには、金属が薄いか、又は透明な導電性酸化物を使用するか、又はこのような材料を含んでいる必要がある。光学的に透明なカソードは、米国特許第４，８８５，２１１号、同第５，２４７，１９０号、同第５，７０３，４３６号、同第５，６０８，２８７号、同第５，８３７，３９１号、同第５，６７７，５７２号、同第５，７７６，６２２号、同第５，７７６，６２３号、同第５，７１４，８３８号、同第５，９６９，４７４号、同第５，７３９，５４５号、同第５，９８１，３０６号、同第６，１３７，２２３号、同第６，１４０，７６３号、同第６，１７２，４５９号、同第６，２７８，２３６号、同第６，２８４，３９３号、及び欧州特許第１０７６３６８号により詳細に記載されている。カソード材料は、典型的には熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンスパッタリング、又は化学蒸着によって堆積させる。必要に応じて、多くの既知の方法（スルーマスク蒸着、米国特許第５，２７６，３８０号及び欧州特許第０７３２８６８号に記載されるような一体化シャドーマスキング（integral shadow masking）、レーザーアブレーション、及び選択的化学蒸着が挙げられるが、これらに限定されない）によってパターニングを行なう。
【０２３８】
＜基板＞
ＯＬＥＤ１００は、典型的には支持基板１１０上に設けられるが、ここでアノード１２０又はカソード１４０のいずれかが基板と接触していてもよい。基板と接触する電極は便宜上、底面電極と称される。通常、底面電極はアノード１２０であるが、本発明はその構成に限定されない。基板は、意図される発光の方向に応じて光透過性であっても、又は不透明であってもよい。基板を通してＥＬ発光を見るには光透過性が望ましい。このような場合には、透明なガラス又はプラスチックが一般に使用される。基板は複数の材料層を備える複雑な構造であってもよい。これは典型的には、ＯＬＥＤ層の下側にＴＦＴが設けられるアクティブマトリックス基板の場合に当てはまる。基板は、少なくとも発光画素化領域において、概ね透明な材料（ガラス又はポリマー等）から構成されることがさらに必要とされる。ＥＬ発光を上部電極を通して見る用途においては、底面支持体の光透過性は重要ではなく、したがって支持体は光透過性であっても、光吸収性であっても、又は光反射性であってもよい。この場合に使用される基板としては、ガラス、プラスチック、半導体材料（ケイ素、セラミックス等）、及び回路基板が挙げられるが、これらに限定されない。この場合もやはり、基板は、アクティブマトリクスＴＦＴ設計において見られるような複数の材料層を備える複雑な構造であってもよい。これらのデバイス構成においては、光透明性の上部電極を設けることが必要とされる。
【０２３９】
＜有機層の堆積＞
上記の有機材料は、好適には昇華によって堆積させるが、膜の形成を改善するために任意で結合剤を用いて溶媒から堆積させることもできる。材料がポリマーである場合には、溶媒堆積が通常は好ましい。昇華によって堆積させる材料は、例えば米国特許第６，２３７，５２９号に記載されるように、タンタル材料で構成されることの多い昇華「ボート」（sublimator "boat"）から蒸発させるか、又は最初にドナーシートにコーティングし、次いで基板のより近くで昇華させることができる。材料の混合物を含む層では、別個の昇華ボートを用いるか、又は材料を予め混合し、単一のボート若しくはドナーシートからコーティングすることができる。パターニング堆積は、シャドーマスク、一体化シャドーマスク（米国特許第５，２９４，８７０号）、ドナーシートからの空間的に限定された染料熱転写（米国特許第５，８５１，７０９号及び米国特許第６，０６６，３５７号）、インクジェット法（米国特許第６，０６６，３５７号）を利用して実現することができる。
【０２４０】
ＯＬＥＤを作製する上で有用な有機材料、例えば有機正孔輸送材料、有機エレクトロルミネッセント成分をドープした有機発光材料は、分子結合力の比較的弱い比較的複雑な分子構造を有するため、物理的蒸着中に有機材料（複数可）の分解が回避されるよう注意を払う必要がある。上述の有機材料は、比較的高い純度で合成され、粉末、フレーク、又は顆粒の形態で提供される。これまで、かかる粉末又はフレークは、物理的蒸着源に入れて使用されてきたが、この物理的蒸着源には、有機材料の昇華又は気化により蒸気を形成させ、基板上で蒸気を凝縮させて基板上に有機層を設けるために熱が加えられる。
【０２４１】
有機粉末、フレーク又は顆粒を物理的蒸着において使用する際に幾つかの問題が見られていたが、これは、これらの粉末、フレーク、又は顆粒の取り扱いが困難であるということである。これらの有機材料は一般に、比較的低い物理的密度を有し、特に１０-6トールにまで減圧されるチャンバ内に配置される物理的蒸着源に入れる際に、望ましくない低い熱伝導率を有する。このため、粉末粒子、フレーク、又は顆粒は、加熱源からの放射加熱、及び加熱源の加熱表面と直接接触した粒子又はフレークの伝導加熱によってしか加熱されない。加熱源の加熱表面と接触していない粉末粒子、フレーク、又は顆粒は、粒子間接触面積が比較的小さいことから、伝導加熱では効果的に加熱されない。これは物理的蒸着源におけるかかる有機材料の不均一な加熱をもたらし得る。したがって、結果として不均一な蒸着有機層が基板上に形成される可能性がある。
【０２４２】
これらの有機粉末は固結して固体ペレットとすることができる。昇華性有機材料粉末の混合物から固結して固体ペレットとなるこれらの固体ペレットは、取り扱いがより容易である。有機粉末の固体ペレットへの固結は、比較的単純な器具を用いて行なうことができる。１つ又は複数の非発光性の有機非エレクトロルミネッセント成分材料、又は発光エレクトロルミネッセント成分材料、又は非エレクトロルミネッセント成分材料及びエレクトロルミネッセント成分材料の混合物を含む混合物から形成される固体ペレットは、有機層を作製するために物理的蒸着源に入れることができる。かかる固結ペレットは、物理的蒸着装置において使用することができる。
【０２４３】
一態様では、本発明は有機材料の圧縮ペレットから、ＯＬＥＤの一部を形成する有機層を基板上に作製する方法を提供する。
【０２４４】
本発明の材料を堆積させる好ましい方法の１つは、米国特許出願公開第２００４／０２５５８５７号及び米国特許出願第１０／９４５，９４１号に記載されているが、この場合、本発明の材料の各々を蒸発させるために異なる蒸発源（source evaporators）が使用される。第２の好ましい方法は、温度制御された材料供給経路に沿って材料が計量供給される（metered）フラッシュ蒸発を利用する。このような好ましい方法は、以下の本発明の譲受人に譲渡された特許出願に記載されている：米国特許出願第１０／７８４，５８５号、米国特許出願第１０／８０５，９８０号、米国特許出願第１０／９４５，９４０号、米国特許出願第１０／９４５，９４１号、米国特許出願第１１／０５０，９２４号、及び米国特許出願第１１／０５０，９３４号。この第２の方法を用いる場合、各々の材料を異なる蒸発源を用いて蒸発させても、又は固体材料を混合した後に、同一の蒸発源を用いて蒸発させてもよい。
【０２４５】
＜封止＞
大抵のＯＬＥＤデバイスは、水分及び／又は酸素に敏感であるため、一般に不活性雰囲気（例えば窒素又はアルゴン）中で、乾燥剤（例えばアルミナ、ボーキサイト、硫酸カルシウム、クレイ、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、金属硫酸塩、又は金属ハロゲン化物及び金属過塩素酸塩）と共に密封される。封止及び乾燥のための方法としては、米国特許第６，２２６，８９０号に記載される方法が挙げられるが、これに限定されない。
【０２４６】
＜ＯＬＥＤデバイス設計基準＞
フルカラーディスプレイに対しては、ＬＥＬの画素化が必要とされ得る。このＬＥＬの画素化堆積は、シャドーマスク、一体化シャドーマスク（米国特許第５，２９４，８７０号）、ドナーシートからの空間的に限定された染料熱転写（米国特許第５，６８８，５５１号、同第５，８５１，７０９号、及び同第６，０６６，３５７号）、並びにインクジェット法（米国特許第６，０６６，３５７号）を用いて行なわれる。
【０２４７】
本発明のＯＬＥＤでは、その発光特性の向上を望むのであれば、既知の様々な光学的効果を利用することができる。これには、層の厚さを最適化して光の透過を最大にすること、誘電体ミラー構造を設けること、反射性電極の代わりに光吸収性電極にすること、グレア防止用若しくは反射防止用コーティングをディスプレイ上に設けること、偏光媒体をディスプレイ上に設けること、又は色フィルタ、減光フィルタ、若しくは色変換フィルタをディスプレイ上に設けること等がある。フィルタ、偏光板、及びグレア防止用又は反射防止用コーティングは、特にＯＬＥＤの上に、又はＯＬＥＤの一部として設けることができる。
【０２４８】
本発明のＯＬＥＤデバイスでは、その特性の向上を望むのであれば、既知の様々な光学的効果を利用することができる。これには、層の厚さを最適化して光の透過を最大にすること、誘電体ミラー構造を設けること、反射性電極の代わりに光吸収性電極にすること、グレア防止用若しくは反射防止用コーティングをディスプレイ上に設けること、偏光媒体をディスプレイ上に設けること、又は色フィルタ、減光フィルタ、若しくは色変換フィルタをディスプレイ上に設けること等がある。フィルタ、偏光板、及びグレア防止用又は反射防止用コーティングは、特にカバーの上に、又はカバーの一部として設けることができる。
【０２４９】
本発明の実施形態により、良好な輝度効率、良好な動作安定性を有し、且つ駆動電圧が低減したＥＬデバイスが提供され得る。本発明の実施形態は、デバイスの寿命期間にわたって電圧増大を抑えることもでき、良好な光効率をもたらすように、高い再現性及び一貫性をもって作製することができる。本発明の実施形態では、電力消費（consumption requirements）がより少ないため、電池と共に使用する場合、電池寿命を延長することができる。
【実施例】
【０２５０】
＜実験例＞
有機分子の合成においては、特定の合成経路によって、同一の分子式を有するが、分子中のいずれか異なる部位に位置する特定の置換基を有するという点でのみ異なる分子が単独で、又は分子の混合物として生じる場合があることを理解されたい。言い換えると、これらの分子又は混合物中の分子は、その置換基の配置、又はより一般には、その原子のうち幾つかの空間配置が互いに異なり得る。この場合、この物質は異性体と称される。異性体のより広い定義は、Grant and Hackh's Chemical Dictionary, Fifth Edition, McGraw-Hill Book Company, page 313に見ることができる。実施例２に概説される合成経路は、アセチレン分子が、第２の分子の８Ｈ−シクロペンタ［ａ］アセナフチレン−８−オン単位（entity）の非対称骨格と空間的に反応する仕方によっては異性体を生じ得る経路の一例である。この特定の例においては、ＥＴＭ２及びＥＴＭ７という２つの異性体が可能である。本発明が、一般式Ｉ、一般式ＩＩ及び一般式ＩＩＩによって表される分子の例、及びそれらの具体的な分子の例だけでなく、それらの構造に関連する全ての異性体を包含することに留意されたい。また、本発明の化合物及びそれらの異性体の例は、対称又は非対称の８Ｈ−シクロペンタ［ａ］アセナフチレン−８−オン骨格に由来するものに限定されず、他の骨格、並びに式Ｉ、式ＩＩ及び式ＩＩＩの化合物を生成する上で有用な調製方法に由来するものも含み得る。
【０２５１】
実施例１：本発明の化合物ＥＴＭ１を、スキーム１に概説されるように合成した：
【０２５２】
【化５７】
【０２５３】
７，９−ジフェニル−８Ｈ−シクロペンタ［ａ］アセナフチレン−８−オン（１）：
７，９−ジフェニル−８Ｈ−シクロペンタ［ａ］アセナフチレン−８−オン（別名アセシクロン）（１）を、W. Dilthey, I. ter Horst and W. Schommer; Journal fuer Praktische Chemie (Leipzig), 143, (1935), 189-210の手順に従って十分な収率で調製した。
【０２５４】
８−［１，１’−ビフェニル］−４−イル−７，１０−ジフェニルフルオランテン（ＥＴＭ１）：
アセシクロン（１２ｇ、３３．６ｍｍｏｌ）及び４−ビフェニルアセチレン（９．０ｇ、５０．５ｍｍｏｌ）を、ο−ジクロロベンゼン（１００ｍＬ）中で加熱して２時間穏やかに還流した。次に反応物を冷却し、メタノール（２０ｍＬ）で処理して、室温で１時間攪拌した。得られた黄色固体を濾過して、メタノールでよく洗浄し、乾燥させた。生成物ＥＴＭ１の収量は１７．４ｇであった。デバイスの製造において使用する前に、ＥＴＭ１を２２０℃／１０-3ｍｍＨｇで昇華させた。
【０２５５】
実施例２：本発明の化合物ＥＴＭ２を、スキーム２に概説されるように合成した：
【０２５６】
【化５８】
【０２５７】
５−ブロモアセナフテンキノン（２）：
５−ブロモアセナフテンキノン（２）を、Gordon H. Rule and Samuel B. Thompson; Journal of the Chemical Society, (1937), 1761-1763の手順に従って十分な収率で調製した。
【０２５８】
３−ブロモ−７，９−ジフェニル−８Ｈ−シクロペンタ［ａ］アセナフチレン−８−オン（３）：
１，３−ジフェニルアセトン（１７．５ｇ、８３ｍｍｏｌ）を、メタノール（２４０ｍＬ）中に溶解させて、６５℃に加熱した。この溶液に、５−ブロモアセナフテンキノン（２）（２０ｇ、７５ｍｍｏｌ）を添加した。得られたよく攪拌した懸濁液を、次に１Ｍ メタノールＫＯＨ（１００ｍＬ、１００ｍｍｏｌ）を用いて速い滴下速度で処理すると、即座に暗色の生成物が沈殿した。次に混合物を６５℃で１時間攪拌し、冷却して、濾過した。この黒色固体をメタノール、エーテルでよく洗浄し、乾燥させた。生成物（３）の収量は３１ｇであった。
【０２５９】
３−ブロモ−８−［１，１’−ビフェニル］−４−イル−７，１０−ジフェニルフルオランテン（４）：
ο−ジクロロベンゼン（２００ｍＬ）中の３−ブロモ−７，９−ジフェニル−８Ｈ−シクロペンタ［ａ］アセナフチレン−８−オン（２０ｇ、４６ｍｍｏｌ）及び４−ビフェニルアセチレン（１２．３ｇ、６９ｍｍｏｌ）の混合物を、加熱して２時間穏やかに還流した。得られた溶液を冷却し、メタノール（１５０ｍＬ）で処理した。１時間のうちに、生成物が鮮黄色固体として晶出した。生成物（４）の収量は２２ｇであった。
【０２６０】
８−［１，１’−ビフェニル］−４−イル−３，７，１０−トリフェニルフルオランテン（ＥＴＭ２）：
３−ブロモ−８−［１，１’−ビフェニル］−４−イル−７，１０−ジフェニルフルオランテン（７．２ｇ、１２ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（０．４４ｇ、３ｍｏｌ％（フルオランテンに基づく））、及びフェニルボロン酸（１．８ｇ、１４ｍｍｏｌ）の混合物を、トルエン（１００ｍＬ）中に懸濁し、メカニカルスターラーを用いてよく攪拌した。次いで、これに２Ｍ Ｎａ2ＣＯ3（１４ｍＬ）、続いてエタノール（２０ｍＬ）を添加し、混合物を加熱して１時間穏やかに還流した。この混合物を次に室温まで冷却して、メタノール（１００ｍＬ）で処理した。この黄色固体を濾過して、水、メタノール、及びエーテルでよく洗浄した後、乾燥させた。生成物ＥＴＭ２の収量は５．１ｇであった。デバイスの製造において使用する前に、ＥＴＭ２を２６０℃／１０-3ｍｍＨｇで昇華させた。
【０２６１】
実施例３：ＯＬＥＤデバイス３．１〜３．１４の作製
本発明及びその利点を以下の具体例によりさらに説明する。「パーセンテージ」又は「パーセント」という用語、及び「％」という記号は、本発明の層及びデバイスの他の構成要素中の全材料における、特定の第１の化合物又は第２の化合物の体積パーセント（又は薄膜厚モニターで測定した厚さの比率）を表す。２種以上の第２の化合物が存在する場合には、第２の化合物の総体積を、本発明の層中の全材料におけるパーセンテージとして表すこともできる。
【０２６２】
一連のＯＬＥＤデバイス（３．１〜３．１４）を以下の方法で組み立てた：
１． ８５ｎｍのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）の層でコーティングしたガラス基板をアノードとして、順に、市販の界面活性剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、約１分間酸素プラズマに曝露した。
２． 米国特許第６，２０８，０７５号に記載されるようなＣＨＦ3のプラズマ支援堆積によって、ＩＴＯ上に１ｎｍのフッ化炭素（ＣＦx）正孔注入層（ＨＩＬ）を堆積させた。
３． 次いで、正孔輸送材料４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）の層を、９５ｎｍの厚さに堆積させた。
４． ホスト材料Ｐ−２及び３体積％のＦＤ−４７に相当する２０ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を次に堆積させた。
５． 表１に示すようなＰ−２、ＥＴＭ２、又はその両方の混合物の３５ｎｍの電子輸送層（ＥＴＬ）を、ＬＥＬ上に真空蒸着した。
６． 表１に示すような電子注入層（ＥＩＬ）を、ＥＴＬ上に真空蒸着した。ＬｉＦを使用する場合、厚さは０．５ｎｍとし、有機アルカリ金属化合物については、厚さは３．５ｎｍとした。
７． 最後に、１００ｎｍのアルミニウムの層をＥＩＬ上に堆積させて、カソードを形成した。
【０２６３】
上記の手順によってＥＬデバイスの堆積が完了した。次いで、デバイスを周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックスで密封包装した。
【０２６４】
このように形成したデバイスを、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で輝度効率について試験した。その結果を表１に報告する。
【０２６５】
【表１】
【０２６６】
ＥＴＬがＥＴＭ２、Ｐ−２、又はその両方の混合物であり、且つＥＩＬが有機リチウム錯体（ＥＩＭ１又はＥＩＭ２）である場合、本発明のデバイス３．７〜３．１４は、比較用デバイス３．１〜３．３（ＥＴＬは同一であるが、ＥＩＬを有しない）よりも低い駆動電圧及び優れた輝度効率を有することが、表１から明らかである。本発明のデバイスは、業界標準である比較用デバイス３．４〜３．６（ＥＴＬは同一であるが、ＥＩＬがＬｉＦである）に対して、より低い駆動電圧及び優れた輝度効率も示す。
【０２６７】
実施例４：デバイス４．１〜４．１５の作製
一連のＥＬデバイス（４．１〜４．１５）を、工程４のＬＥＬ層においてＰ−２の代わりにＰ−４を使用し、ＦＤ−４７の代わりにＦＤ−５４を２％レベルで使用した以外は、実施例３と同様の方法で組み立てた。また、工程５のＥＴＬ層においてＰ−２の代わりにＰ−４を使用し、さらに比較する目的で、工程４のＥＴＬ層においてＰ−２の代わりにＣｏｍｐ１を使用した。結果を表２に報告する。
【０２６８】
【化５９】
【０２６９】
【表２】
【０２７０】
本発明の実施例において、ＥＴＬがＥＴＭ２、Ｐ−４、又はその両方の混合物であり、且つＥＩＬが有機リチウム錯体（ＥＩＭ１又はＥＩＭ２）である場合、本発明のデバイス４．８〜４．１５は、比較用デバイス４．１〜４．３（ＥＴＬは同一であるが、ＥＩＬを有しない）よりも低い駆動電圧及び優れた輝度効率を有することが、表２から明らかである。本発明のデバイスは、業界標準である比較用デバイス４．４〜４．６（ＥＴＬは同一であるが、ＥＩＬがＬｉＦである）に対して、より低い駆動電圧及び優れた輝度効率も示す。さらに、有機リチウム錯体ＥＩＭ１をＥＩＬに用いた場合であっても、本発明の範囲外となる比較用化合物Ｃｏｍｐ１をＥＴＬに有する比較用デバイス４．７は、本発明のデバイスと比較すると、より劣った駆動電圧及び輝度効率を示す。
【０２７１】
実施例５：デバイス５．１〜５．３の作製
一連のＥＬデバイス（５．１〜５．３）を、工程４のＬＥＬ層においてＰ−２の代わりにＰ−１を使用し、ＦＤ−４７の代わりにＦＤ−５４を２％レベルで使用した以外は、実施例３と同様の方法で組み立てた。ＥＴＭ３、Ｐ−１、又はその両方の混合物をＥＴＬに使用した。結果を表３に報告する。
【０２７２】
【表３】
【０２７３】
ＥＩＬがＥＩＭ１であり、且つＥＴＬがＥＴＭ３、Ｐ−１、又はその両方の５０％混合物である場合、駆動電圧が低く、輝度効率が高いことが表３から明らかである。
【０２７４】
実施例６：デバイス６．１〜６．３の作製
一連のＥＬデバイス（６．１〜６．３）を、工程４のＬＥＬ層においてＰ−２の代わりにＰ−１を使用し、ＦＤ−４７の代わりにＦＤ−５４を２％レベルで使用した以外は、実施例３と同様の方法で組み立てた。ＥＴＭ４、Ｐ−１、又はその両方の混合物をＥＴＬに使用した。結果を表４に報告する。
【０２７５】
【表４】
【０２７６】
ＥＩＬがＥＩＭ１であり、且つＥＴＬがＥＴＭ４、Ｐ−１、又はその両方の５０％混合物である場合、駆動電圧が低く、輝度効率が高いことが表４から明らかである。
【０２７７】
実施例７：デバイス７．１〜７．３の作製
一連のＥＬデバイス（７．１〜７．３）を、工程４のＬＥＬ層においてＰ−２の代わりにＰ−１を使用し、ＦＤ−４７の代わりにＦＤ−５４を２％レベルで使用した以外は、実施例３と同様の方法で組み立てた。ＥＴＭ５、Ｐ−１、又はその両方の混合物をＥＴＬに使用した。結果を表５に報告する。
【０２７８】
【表５】
【０２７９】
ＥＩＬがＥＩＭ１であり、且つＥＴＬがＥＴＭ５、Ｐ−１、又はその両方の５０％混合物である場合、駆動電圧が低く、輝度効率が高いことが表５から明らかである。
【０２８０】
実施例８：デバイス８．１〜８．４の作製
一連のＥＬデバイス（８．１〜８．４）を、工程４のＬＥＬ層においてＰ−２の代わりにＰ−４を使用し、ＦＤ−４７の代わりにＦＤ−５４を２％レベルで使用した以外は、実施例３と同様の方法で組み立てた。ＥＴＭ６、Ｐ−４、又はその両方の混合物をＥＴＬに使用した。結果を表６に報告する。
【０２８１】
【表６】
【０２８２】
ＥＩＬがＥＩＭ１であり、且つＥＴＬがＥＴＭ６、Ｐ−４、又はその両方の混合物である場合、駆動電圧が低く、輝度効率が高いことが表６から明らかである。
【０２８３】
実施例９：デバイス９．１〜９．２の作製
一連のＥＬデバイス（９．１〜９．２）を以下の方法で組み立てた：
１． ８５ｎｍのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）の層でコーティングしたガラス基板をアノードとして、順に、市販の界面活性剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、約１分間酸素プラズマに曝露した。
２． 米国特許第６，２０８，０７５号に記載されるようなＣＨＦ3のプラズマ支援堆積によって、ＩＴＯ上に１ｎｍのフッ化炭素（ＣＦx）正孔注入層（ＨＩＬ）を堆積させた。
３． 次いで、正孔輸送材料４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）の層を、１４４ｎｍの厚さに堆積させた。
４． ホスト材料ルブレン（ＦＤ−５）及び０．５体積％のＦＤ−４６に相当する４０ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を次に堆積させた。
５． ＥＴＭ２の３５ｎｍの電子輸送層（ＥＴＬ）を、ＬＥＬ上に真空蒸着した。
６． ＥＩＭ１又はＥＩＭ２の３．５ｎｍの電子注入層（ＥＩＬ）を、ＥＴＬ上に真空蒸着した。
７． 最後に、１００ｎｍのアルミニウムの層をＥＩＬ上に堆積させて、カソードを形成した。
【０２８４】
上記の手順によってＥＬデバイスの堆積が完了した。次いで、デバイスを周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックスで密封包装した。
【０２８５】
このように形成したデバイスを、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で輝度効率について試験した。その結果を表７に報告する。
【０２８６】
【表７】
【０２８７】
ＥＴＬがＥＴＭ１であり、且つＥＩＬが有機リチウム錯体（ＥＩＭ１又はＥＩＭ２）である場合、本発明のデバイスは駆動電圧が低く、輝度効率が高いことが表７から明らかである。ＦＤ−４６は、本発明の範囲外となるフルオランテン誘導体であり、ＬＥＬに配置されることに留意されたい。
【０２８８】
実施例１０：デバイス１０．１〜１０．９の作製
一連のＥＬデバイス（１０．１〜１０．９）を以下の方法で組み立てた：
１． ８５ｎｍのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）の層でコーティングしたガラス基板をアノードとして、順に、市販の界面活性剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、約１分間酸素プラズマに曝露した。
２． 米国特許第６，２０８，０７５号に記載されるようなＣＨＦ3のプラズマ支援堆積によって、ＩＴＯ上に１ｎｍフッ化炭素（ＣＦx）正孔注入層（ＨＩＬ）を堆積させた。
３． 次いで、ジピラジノ［２，３−ｆ：２’，３’−ｈ］キノキサリンヘキサカルボニトリルの層を、ＨＴＬとして１０ｎｍの厚さに堆積させた。
４． 次いで、正孔輸送材料４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）の層を、８０ｎｍの厚さに堆積させた。
５． ホスト材料Ｐ−２及び７体積％のＦＤ−５３に相当する、２０ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を次に堆積させた。
５． 表８に挙げるような電子輸送層（ＥＴＬ１）を、ＬＥＬ上に真空蒸着した。一部の実施例においては、表８に詳述するような第２の電子輸送層（ＥＴＬ２）をさらに真空蒸着した。
６． 表８に挙げるような電子注入層（ＥＩＬ）を、ＥＴＬ上に真空蒸着した。
７． 最後に、８０ｎｍのアルミニウムの層をＥＩＬ上に堆積させて、カソードを形成した。
【０２８９】
上記の手順によってＥＬデバイスの堆積が完了した。次いで、デバイスを周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックスで密封包装した。このように形成したデバイスを、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で輝度効率について試験した。その結果を表８に報告する。
【０２９０】
【表８】
【０２９１】
本発明のフルオランテンをＥＴＬに有する本発明のデバイスは、他のＥＴＬ材料と比較して高い輝度効率を有することが表８から明らかである。また、リチウム金属をドープしたフェナントロリン誘導体をＥＩＬに利用することにより、効率に大きな影響を与えることなく低い駆動電圧が得られる。
【０２９２】
実施例１１：デバイス１１．１〜１１．１１の作製
一連のＥＬデバイス（１１．１〜１１．１１）を以下の方法で組み立てた：
１． ８５ｎｍのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）の層でコーティングしたガラス基板をアノードとして、順に、市販の界面活性剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、約１分間酸素プラズマに曝露した。
２． 次いで、ジピラジノ［２，３−ｆ：２’，３’−ｈ］キノキサリンヘキサカルボニトリルの層を、ＨＴＬとして１０ｎｍの厚さに堆積させた。
３． 次いで、正孔輸送材料４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）の層を、８５ｎｍの厚さに堆積させた。
４． ９８．５％のホスト材料Ｐ−１及び１．５体積％のＦＤ−５４に相当する、２０ｎｍの青色発光層（ＬＥＬ）を次に堆積させた。
５． 表９に詳述するような第１の電子輸送層（ＥＴＬ１）を、ＬＥＬ上に真空蒸着した。一部の実施例においては、表９に詳述するような第２の電子輸送層（ＥＴＬ２）をさらに真空蒸着した。
６． 表９に詳述するような電子注入層（ＥＩＬ）を、ＥＴＬ上に真空蒸着した。
７． 最後に、１００ｎｍのアルミニウムの層をＥＩＬ上に堆積させて、カソードを形成した。
【０２９３】
上記の手順によってＥＬデバイスの堆積が完了した。次いで、デバイスを周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックスで密封包装した。このように形成したデバイスを、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で輝度効率について試験した。その結果を表９に報告する。
【０２９４】
【表９】
【０２９５】
有機リチウム化合物をＥＩＬに使用した場合、本発明のデバイスは駆動電圧が低く、輝度効率が高いことが表８から明らかである。これらの実験により、本発明の利点を維持した上で、追加のＥＴＬ層が存在することができることも実証される。
【０２９６】
部品表
１００ ＯＬＥＤ
１１０ 基板
１２０ アノード
１３０ 正孔注入層（ＨＩＬ）
１３２ 正孔輸送層（ＨＴＬ）
１３４ 発光層（ＬＥＬ）
１３５ 正孔ブロック層（ＨＢＬ）
１３６ 電子輸送層（ＥＴＬ）
１３８ 電子注入層（ＥＩＬ）
１４０ カソード
１５０ 電圧／電流源
１６０ 電気コネクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光層と、特定のタイプのフルオランテン化合物を含有する非発光性電子輸送層とを有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）エレクトロルミネッセント（ＥＬ）デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）デバイスは２０年以上前から知られているが、その性能の制限は、望ましい多くの用途にとって障害となっていた。最も単純な形態の有機ＥＬデバイスは、正孔を注入するためのアノードと、電子を注入するためのカソードと、これらの電極に挟まれ、電荷の再結合を支持して光を発生させる有機媒体とで構成されている。これらのデバイスは、一般に有機発光ダイオード、又はＯＬＥＤとも称される。初期の代表的な有機ＥＬデバイスは、１９６５年３月９日に発行されたGurneeらの米国特許第３，１７２，８６２号、１９６５年３月９日に発行されたGurneeの米国特許第３，１７３，０５０号、Dresnerの"Double Injection Electroluminescence in Anthracene", RCA Review, 30, 322, (1969)、及び１９７３年１月９日に発行されたDresnerの米国特許第３，７１０，１６７号である。これらのデバイスの有機層は、通常は多環芳香族炭化水素で構成されており、非常に厚いものであった（１μｍよりもはるかに厚い）。その結果、動作電圧が非常に大きくなり、１００Ｖを超えることがしばしばあった。
【０００３】
より最近の有機ＥＬデバイスは、アノードとカソードとの間の極めて薄い層（例えば１．０μｍ未満）から成る有機ＥＬ素子を含んでいる。本明細書では、「有機ＥＬ素子」という用語は、アノードとカソードとの間の層を包含する。厚さを減少させることで有機層の抵抗値が小さくなり、はるかに低い電圧で動作するデバイスが可能となった。米国特許第４，３５６，４２９号に初めて記載された基本的な２層ＥＬデバイス構造では、アノードに隣接するＥＬ素子の一方の有機層は正孔を輸送するように特別に選択されているため、正孔輸送層と称され、他方の有機層は電子を輸送するように特別に選択されているため、電子輸送層と称される。有機ＥＬ素子の内部で注入された正孔と電子とが再結合することで効率的なエレクトロルミネッセンスが生じる。
【０００４】
C. Tangら（J. Applied Physics, Vol. 65, 3610 (1989)）によって開示されるような、正孔輸送層と電子輸送層との間に有機発光層（ＬＥＬ）を含有する３層有機ＥＬデバイスも提案されている。発光層は一般に、ゲスト材料（別名ドーパントとしても知られる）をドープしたホスト材料から成る。またさらに、米国特許第４，７６９，２９２号には、正孔注入層（ＨＩＬ）と、正孔輸送層（ＨＴＬ）と、発光層（ＬＥＬ）と、電子輸送／注入層（ＥＴＬ）とを備える４層ＥＬ素子が提案されている。これらの構造によってデバイスの効率が改善された。
【０００５】
近年のＥＬデバイスは、赤色、緑色及び青色等の単色発光デバイスだけでなく、白色光を発するデバイスである白色デバイスにも拡大されている。効率的な白色発光ＯＬＥＤデバイスは産業上非常に望ましく、紙のように薄い光源、ＬＣＤディスプレイのバックライト、自動車のドーム型ライト、及びオフィス照明等の幾つかの用途の低コスト代替品と見なされている。白色発光ＯＬＥＤデバイスは明るく、効率的でなくてはならず、その国際照明委員会（ＣＩＥ）色度座標は一般に、約（０．３３、０．３３）である。いずれにせよ、本開示によれば、白色光とは白色を有するとユーザにより認識される光である。
【０００６】
これら初期の発明以来、デバイスの材料がさらに改善された結果、例えば特に米国特許第５，０６１，５６９号、米国特許第５，４０９，７８３号、米国特許第５，５５４，４５０号、米国特許第５，５９３，７８８号、米国特許第５，６８３，８２３号、米国特許第５，９０８，５８１号、米国特許第５，９２８，８０２号、米国特許第６，０２０，０７８号、及び米国特許第６，２０８，０７７号に開示されているように、色、安定性、輝度効率、製造容易性のような特性における性能が改善された。
【０００７】
これら全ての発展にもかかわらず、高い色純度と同時に高い輝度効率及び長い寿命を維持しつつ、デバイス駆動電圧をさらに低くし、したがって電力消費量を減少させる、電子輸送材料及び／又は電子注入材料等の有機ＥＬデバイス構成要素が引き続き必要とされている。
【０００８】
有用な種類の電子輸送材料は、オキシン自体のキレートを含む金属キレート化オキシノイド（oxinoid）化合物（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）に由来する材料である。トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌｑ又はＡｌｑ3としても知られる）並びに他の金属及び非金属オキシンキレートが、電子輸送材料として当該技術分野で既知である。米国特許第４，７６９，２９２号におけるTangら及び米国特許第４，５３９，５０７号におけるVanSlykeらは、発光層又は発光域における電子輸送材料としてのＡｌｑの使用を教示することによりＥＬデバイスの駆動電圧を低下させている。米国特許第６，０９７，１４７号におけるBaldoら及び米国特許第６，１７２，４５９号におけるHungらは、電子がカソードから電子輸送層に注入されると、電子が電子輸送層及び発光層の両方を横断するように、有機電子輸送層をカソードと隣接させて使用することを教示している。
【０００９】
フルオランテン誘導体は、発光化合物として有用であることが当該技術分野でよく知られている。例えば、米国特許出願公開第２００５０２７１８９９号、米国特許第６６１３４５４号、米国特許出願公開第２００２０１６８５４４号、米国特許第７１８３０１０号、米国特許第７１７５９２２号、欧州特許出願公開第１７１８１２４号、欧州特許出願公開第１７１９７４８号、米国特許出願公開第２００６０１４１２８７号、及び米国特許出願公開第２００７００６９１９８号を参照されたい。米国特許出願公開第２００６０２３８１１０号及び国際公開第２００７０３９３４４号は、青色発光ドーパントとしての高分子フルオランテン誘導体の使用を記載している。
【００１０】
特に、発光化合物としての７，１０−ジアリール−フルオランテン誘導体の例は、特開２００２０６９０４４号、特開２００５３２０２８６号、米国特許出願公開第２００７／００６９１９８号、米国特許出願公開第２００５／００６７９５５号、米国特許出願公開第２００６／０２４６３１５号、米国特許第６，８０３，１２０号、米国特許第６８６６９４７号、国際公開第２００７／０３９３４４号、及びR. TsengらのApplied Physics Letters (2006), 88(9), 09351/1-3に開示されている。米国特許出願公開第２００７／００６３１８９号では、発光体として３，８−ジフェニルフルオランテン誘導体が開示されている。
【００１１】
米国特許出願公開第２００２００２２１５１号は、フルオランテン環上で直接置換された少なくとも１つのアミノ基を有する７，１０−ジアリール−フルオランテンを、発光層並びに正孔輸送層及び電子輸送層において使用することを記載している。米国特許出願公開第２００７１４９８１５号はビス−アミノフルオランテンの使用を記載している。
【００１２】
有機リチウム化合物をＥＬデバイスの電子注入層において使用することも知られている。例えば、米国特許出願公開第２００６０２８６４０５号、米国特許出願公開第２００２００８６１８０号、米国特許出願公開第２００４０２０７３１８号、米国特許第６３９６２０９号、特開２００００５３９５７号、国際公開第９９６３０２３号、及び米国特許第６４６８６７６号を参照されたい。
【００１３】
米国特許出願公開第２００５／０２４４６７６号は、電子注入層の有機リチウム塩と組み合わせて、環化した（annulated）環を有する３−置換フルオランテン誘導体を発光層において使用することを開示している。
【００１４】
置換フルオランテンを電子輸送層において使用することは、米国特許出願公開第２００６０２５７６８４号に記載されている。
【００１５】
有機リチウム化合物をＥＬデバイスの電子注入層において使用することも知られている。例えば、米国特許出願公開第２００６０２８６４０５号、米国特許出願公開第２００２００８６１８０号、米国特許出願公開第２００４０２０７３１８号、米国特許第６３９６２０９号、特開２００００５３９５７号、国際公開第９９６３０２３号、及び米国特許第６４６８６７６号を参照されたい。
【００１６】
しかしながら、これらのデバイスは、低い駆動電圧と合わせた高い輝度及び構成要素の安定性という点で所望のＥＬ特性の全てを有するとは限らない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
これら全ての発展にもかかわらず、効率を改善し、ＯＬＥＤデバイスの駆動電圧を低減すること、並びに動作安定性及び色のような他の特徴が改善された実施の形態を提供することが依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、カソードと、アノードとを備え、且つそれらの間に発光層を有するＯＬＥＤデバイスであって、カソードと発光層との間に、７，１０−ジアリール−フルオランテン核を有し且つ該フルオランテン核と環化した芳香環を有しない化合物を含有する非発光性電子輸送層をさらに備えるＯＬＥＤデバイスを提供する。
【００１９】
第２の実施の形態では、ＯＬＥＤデバイスは、カソードと電子輸送層との間に配置され、有機アルカリ金属化合物を含有する追加の層をさらに備える。
【００２０】
第３の実施の形態では、ＯＬＥＤデバイスは、カソードと電子輸送層との間に配置され、リチウム金属及びフェナントロリン化合物を含有する追加の層をさらに備える。
【００２１】
本発明のデバイスは、効率、駆動電圧、及び動作安定性のような特徴における改善を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のＯＬＥＤデバイスの一実施形態の概略断面図である。個々の層があまりに薄く、各種層の厚さの差が縮尺通りに描写するには大き過ぎるため、図１は正確な縮尺ではないことが理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は概して、上記に記載されるようなものである。本発明のＯＬＥＤデバイスは、カソード、アノード、発光層（ＬＥＬ）（複数可）、電子輸送層（ＥＴＬ）（複数可）、及び電子注入層（ＥＩＬ）（複数可）、並びに任意で、正孔注入層（複数可）、正孔輸送層（複数可）、励起子ブロック層（複数可）、スペーサ層（複数可）、結合層（複数可）、及び正孔ブロック層（複数可）等の追加の層を備える多層エレクトロルミネッセントデバイスである。
【００２４】
本発明の電子輸送層（ＥＴＬ）は、カソードと発光層（ＬＥＬ）との間に配置され、特定の種類のフルオランテン化合物を含有する。この電子輸送層は非発光層である。すなわち、電子輸送層はデバイスの全発光量の２５％未満を提供すべきである。理想的には、電子輸送層は実質的に発光しない。
【００２５】
本発明のフルオランテン化合物は、環化した環を含有するもの以外のフルオランテン化合物である。本発明のフルオランテン化合物は、炭化水素であり、核の環系の一部としてヘテロ原子を含有しない。フルオランテン核は、環化した環を４つのみ含有し、その環の番号付けの順序を下記に示す：
【００２６】
【化１】
【００２７】
本発明のフルオランテンは、上記核と環化した環をさらには含有しない。環化した環とは、フルオランテン核の任意の２つの炭素原子間で、共通の環結合を共有する環である。
【００２８】
好適には、本発明の７，１０−ジアリール−フルオランテン化合物は、式（Ｉ）：
【００２９】
【化２】
【００３０】
（式中、Ａｒは、フルオランテン核上で置換されている６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環を表し、同一であっても、又は異なっていてもよく、Ｒ1〜Ｒ8は、水素及び６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環から個々に選択されるが、但し隣接する２つのＲ1置換基〜Ｒ8置換基が結合してフルオランテン核と環化した環を形成することはない）に従うものである。
【００３１】
式（Ｉ）において、Ａｒ基（複数可）は複素環であってもよいが、炭素環式基であるのが好ましい。Ａｒ基（複数可）はフルオランテン核と縮合することはなく、１つの単結合によってのみ結ばれている。Ａｒ基はフェニル又はナフチル（napthyl）であるのが好ましく、フェニルが特に好ましい。Ａｒ基が同一である化合物も望ましい。
【００３２】
より好ましい本発明の化合物は、式（ＩＩ）：
【００３３】
【化３】
【００３４】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は独立して、水素又は６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香族基であるが、但しどの隣接するＲ1〜Ｒ4も、環化した芳香環系の一部ではなく、Ｒは水素又は任意の置換基であり、且つｎ及びｍは独立して１〜５である）に従うものである。
【００３５】
最も好ましいフルオランテンは、式（ＩＩＩ−ａ）又は式（ＩＩＩ−ｂ）：
【００３６】
【化４】
【００３７】
（式中、Ｒ2及びＲ4は独立して、水素又は６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香族基であるが、但しＲ2及びＲ4の両方が水素であることはなく、Ｒ2がＲと結合して環を形成することもなく、Ｒは水素又は任意の置換基であり、且つｎ及びｍは独立して１〜５である）に従うものである。
【００３８】
式（ＩＩ）及び式（ＩＩＩ）において、最も好ましいＲ1基、Ｒ2基、Ｒ3基及びＲ4基はフェニル又はナフチル（napthyl）であり、さらに置換されていてもよい。特に好ましい置換フェニル基はビフェニルである。ビフェニルはオルト（ｏ）、メタ（ｍ）又はパラ（ｐ）置換ビフェニルであってもよく、ｐ−ビフェニルが特に好ましい。アントラセン、フェナントレン、フェナントロリン、及びペリレンのような他の芳香環系もこれらの置換基として好適である。典型的にはＲ置換基（複数可）は水素であるが、分子特性を変更するように選択される任意の好適な基であってもよい。本発明のフルオランテンが２つ以上の別個のフルオランテン核から成り得ること、すなわち２つ以上のフルオランテン基が、一緒になって環化しないように単結合を介して連結し得ることも考えられる。
【００３９】
しかしながら、本発明において使用されるフルオランテン誘導体は、ポリマー骨格と共有結合した複数のフルオランテン基、又はフルオランテン核が直接ポリマー鎖の一部である化合物を含まない。本発明のフルオランテンは、分子量が典型的には１５００未満、好ましくは１０００未満の小分子である。
【００４０】
また、本発明において使用されるフルオランテン化合物は、フルオランテン核に直接結合した任意のアミノ置換基を有し得ない。したがって、式（Ｉ）、式（ＩＩ）又は式（ＩＩＩ）におけるＲ1〜Ｒ8のいずれもジアリールアミンのようなアミノ基であることはない。しかしながら、Ｒ1〜Ｒ8の６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環がアミノ基でさらに置換され得ることが考えられ得る。しかしながら、本発明のフルオランテン化合物は完全な炭化水素であること、すなわちヘテロ原子を置換基として含有することも又は置換基中に含有することもないことが好ましい。
【００４１】
本発明において使用されるフルオランテン化合物は、フルオランテン核のフェニル環又はナフチル（napthyl）環のいずれかと環化した追加の芳香環を有し得ない。核と環化した追加の環系を有するフルオランテンは本発明の一部ではない。本発明から除外される、環化した環を有するフルオランテン核を含有する化合物の４つの具体例は以下である：
【００４２】
【化５】
【００４３】
本発明のフルオランテン発光材料の具体例は以下の通りである：
【００４４】
【化６】
【００４５】
【化７】
【００４６】
【化８】
【００４７】
【化９】
【００４８】
【化１０】
【００４９】
【化１１】
【００５０】
本発明の一実施形態では、カソードと電子輸送層との間に配置され、有機アルカリ金属化合物を含有する層がさらに存在する。この層は典型的には電子注入層（ＥＩＬ）と称される。かかる層は一般に、カソードと直接接触して配置され、発光層へと向かう電子の効率的な移動の助けとなる。一般的な層の順序はＬＥＬ｜ＥＴＬ｜ＥＩＬ｜カソードである。ＥＴＬ及びＥＩＬは複数の副層に分かれていてもよい。これら３つの界面のいずれかの間に中間層、例えばカソードとＥＩＬとの間にＬｉＦの薄層があってもよい。有機アルカリ金属化合物は、ＥＩＬだけでなくＥＴＬ中にも存在していてもよい。
【００５１】
ＥＩＬは単一の有機アルカリ金属化合物のみから構成されていても、又は２種以上の有機アルカリ金属化合物の混合物であってもよい。ＥＩＬは、アルカリ金属化合物に加えて、１つ又は複数の多環芳香族炭化水素を含有してもよい。有機アルカリ金属化合物と追加の材料との体積比％は１％〜９９％のいずれであってもよく、より好適には少なくとも１０％、典型的には少なくとも３０％である。ＥＩＬの厚さは、０．１ｎｍ〜２０ｎｍの厚さであり得るが、好ましくは０．４ｎｍ〜１０ｎｍ、より好ましくは１ｎｍ〜８ｎｍである。
【００５２】
使用されるアルカリ金属は周期表第１族に属する。その中でも、リチウムが非常に好ましい。
【００５３】
ＥＩＬに有用な有機リチウム化合物（電子注入材料又はＥＩＭ）は、式（ＩＶ）：
（Ｌｉ+）m（Ｑ）n 式（ＩＶ）
（式中、Ｑはアニオン性有機配位子であり、ｍ及びｎは錯体の電荷が中性となるように独立して選択される整数である）に従うものである。
【００５４】
アニオン性有機配位子Ｑは、最も好適には一価アニオン性（monoanionic）であり、酸素、窒素又は炭素から成る少なくとも１つのイオン化可能な部位を含有する。エノラート又は酸素を含有する他の互変異系の場合、リチウムが酸素に結合していると見なされ、そのように描かれるが、リチウムは実際は他の部位に結合してキレートを形成している場合もある。また、配位子が、リチウムと配位結合又は供与結合を形成することのできる少なくとも１つの窒素原子を含有するのが望ましい。整数ｍ及びｎは、幾つかの有機リチウム化合物について知られる、クラスター錯体を形成する傾向を鑑みると、２以上であり得る。
【００５５】
別の実施形態では、式（Ｖ）：
【００５６】
【化１２】
【００５７】
（式中、Ｚ及び破線の弧は、２個〜４個の原子及びリチウムカチオンを有する５員〜７員環を完成させるのに必要な結合を表し、各Ａは、水素又は置換基を表し、各Ｂは、水素又は独立して選択されるＺ原子上の置換基を表すが、但し２つ以上の置換基が結合して縮合環又は縮合環系を形成してもよく、ｊは０〜３であり、ｋは１又は２であり、ｍ及びｎは錯体の電荷が中性となるように独立して選択される整数である）がＥＩＭを表す。
【００５８】
式（Ｖ）の化合物において、Ａ置換基及びＢ置換基が一緒になって追加の環系を形成するのが最も望ましい。この追加の環系は、リチウムに配位結合又は供与結合して、多座配位子を形成する追加のヘテロ原子をさらに含有してもよい。望ましいヘテロ原子は窒素又は酸素である。
【００５９】
式（Ｖ）において、示される酸素が、ヒドロキシル基、カルボキシ基又はケト基の一部であるのが好ましい。好適な窒素配位子の例は、８−ヒドロキシキノリン、２−ヒドロキシメチルピリジン、ピペコリン酸又は２−ピリジンカルボン酸である。
【００６０】
有用な有機アルカリ金属化合物の具体例は以下の通りである：
【００６１】
【化１３】
【００６２】
【化１４】
【００６３】
【化１５】
【００６４】
【化１６】
【００６５】
望ましい一実施形態では、カソードと電子輸送層との間に配置される電子注入層は、金属をドープしたフェナントロリン誘導体を含有する。好適な金属としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ又はＹｂが挙げられるが、リチウムが最も好ましい。本願に好適な置換フェナントロリンは、式（Ｒ）に従うものである：
【００６６】
【化１７】
【００６７】
式（Ｒ）において、Ｒ1〜Ｒ8は独立して、水素、アルキル基、アリール基又は置換アリール基であり、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１つはアリール基又は置換アリール基である。
【００６８】
ＥＩＬに有用なフェナントロリンの具体例は、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−フェナントロリン（ＢＣＰ）（式（Ｒ−１）を参照）及び４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）（式（Ｒ−２）を参照）である。
【００６９】
【化１８】
【００７０】
図１は、電子輸送層及び電子注入層が存在する本発明の一実施形態を示す。本発明のフルオランテン化合物は、電子輸送層（ＥＴＬ、１３６）中に配置される。発光層と電子輸送層との間に任意の正孔ブロック層（ＨＢＬ、１３５）が示される。任意の正孔注入層（ＨＩＬ、１３０）も図面に示される。幾つかの実施形態では、有機リチウム化合物又はリチウムをドープしたフェナントロリンが電子注入層（ＥＩＬ、１３８）中に含有され、上記追加の層となる。別の実施形態では、ＥＴＬとＬＥＬとの間に配置される正孔ブロック層（ＨＢＬ、１３５）は存在しない。さらに他の実施形態では、正孔注入層、電子注入層及び電子輸送層が２つ以上あってもよい。
【００７１】
本発明の好ましい組み合わせの例は、フルオランテン化合物がＥＴＭ１、ＥＴＭ２、ＥＴＭ３、ＥＴＭ６、ＥＴＭ９及びＥＴＭ１１から選択され、有機リチウム化合物がＥＩＭ１、ＥＩＭ２及びＥＩＭ３から選択される組み合わせである。
【００７２】
好適な一実施形態では、ＥＬデバイスは、相補エミッタ、白色エミッタ、又はフィルタリング手段を含み得る白色光を発する手段を含む。デバイスは、蛍光発光材料とリン光発光材料との組み合わせを含んでもよい（ハイブリッドＯＬＥＤデバイスと称される場合もある）。白色発光デバイスを作り出すためには、ハイブリッド蛍光／リン光デバイスは青色蛍光エミッタ、並びに適当な割合の緑色及び赤色リン光エミッタ、又は白色発光を生じるのに好適な他の色の組み合わせを備えるのが理想的である。しかしながら、非白色発光を有するハイブリッドデバイスはそれ自体が有用であり得る。非白色発光を有するハイブリッド蛍光／リン光素子を、積層ＯＬＥＤにおいて、追加のリン光素子と順に組み合わせてもよい。例えば、白色発光は、１つ又は複数のハイブリッド青色蛍光／赤色リン光素子を、Tangらの米国特許第６９３６９６１号に開示されているようなｐ／ｎ接合コネクタを用いて、緑色リン光素子と順に積層することによって生じさせることができる。本発明は、例えば米国特許第５，７０３，４３６号及び米国特許第６，３３７，４９２号に教示されるような、いわゆる積層デバイス構造で使用され得る。
【００７３】
望ましい一実施形態では、ＥＬデバイスはディスプレイ装置の一部である。別の好適な実施形態では、ＥＬデバイスはエリア照明装置の一部である。
【００７４】
本発明のＥＬデバイスは、電灯、又はテレビ、携帯電話、ＤＶＤプレイヤー、若しくはコンピュータ用モニター等の静止画像装置若しくは動画像装置の構成要素のような安定した発光が所望される任意の装置に有用である。
【００７５】
本明細書中及び本願全体を通して使用される場合、「炭素環」及び「複素環」又は「炭素環基」及び「複素環基」という用語は概して、Grant & Hackh's Chemical Dictionary, Fifth Edition, McGraw-Hill Book Companyによって定義されるようなものである。炭素環は、炭素原子のみを含有する任意の芳香環系又は非芳香環系であり、複素環は炭素原子及び窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）、ケイ素（Ｓｉ）、ガリウム（Ｇａ）、ホウ素（Ｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、及び環系を形成するのに有用な、周期表に見られる他の元素等の非炭素原子の両方を含有する任意の芳香環系又は非芳香環系である。本発明の目的上、配位結合を含む環も複素環の定義に含まれる。配位結合又は供与結合の定義は、Grant & Hackh's Chemical Dictionary, pages 91 and 153に見ることができる。要するに、配位結合は、Ｏ又はＮ等の電子の豊富な原子が、電子不足の原子又はイオン、例えばアルミニウム、ホウ素、又はＬｉ+、Ｎａ+、Ｋ+、及びＣｓ+等のアルカリ金属イオンに電子対を供与する場合に形成される。かかる例の１つは、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌｑとも称される）において見られるが、この場合キノリン部分にある窒素が、その孤立電子対をアルミニウム原子に供与することで複素環が形成され、その結果Ａｌｑに合計で３つの縮合環が生じる。多座配位子を含む配位子の定義はそれぞれ、Grant & Hackh's Chemical Dictionary, pages 337 and 176に見ることができる。
【００７６】
特に規定のない限り、「置換された」又は「置換基」という用語の使用は、水素以外の任意の基又は原子を意味する。さらに、「基」という用語を用いる場合、置換基が置換可能な水素を含有するのであれば、置換基の置換されていない形態だけでなく、本明細書中に言及される任意の置換基（複数可）でさらに置換された形態も、デバイスの有用性に必要とされる性質をその置換基が失わせない限りは包含することも意図されることを意味する。置換基は、ハロゲンであり得るか、又は原子（炭素、ケイ素、酸素、窒素、リン、硫黄、セレン、若しくはホウ素）によって分子の残部と結合し得ることが好適である。置換基は、例えばハロゲン（クロロ、ブロモ、若しくはフルオロ等）、ニトロ、ヒドロキシル、シアノ、カルボキシル、又はさらに置換されていてもよい基であり得る。さらに置換されていてもよい基としては、例えばアルキル（メチル、トリフルオロメチル、エチル、ｔ−ブチル、３−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）プロピル、及びテトラデシル等の直鎖アルキル若しくは分岐鎖アルキル又は環式アルキルが含まれる）、アルケニル（例えばエチレン、２−ブテン）、アルコキシ（例えばメトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、２−メトキシエトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ヘキシルオキシ、２−エチルヘキシルオキシ、テトラデシルオキシ、２−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）エトキシ、及び２−ドデシルオキシエトキシ）、アリール（例えばフェニル、４−ｔ−ブチルフェニル、２，４，６−トリメチルフェニル、ナフチル）、アリールオキシ（例えばフェノキシ、２−メチルフェノキシ、α−ナフチルオキシ又はβ−ナフチルオキシ、及び４−トリルオキシ）、カルボンアミド（例えばアセトアミド、ベンズアミド、ブチルアミド、テトラデカンアミド、α−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）アセトアミド、α−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）ブチルアミド、α−（３−ペンタデシルフェノキシ）−ヘキサンアミド、α−（４−ヒドロキシ−３−ｔ−ブチルフェノキシ）−テトラデカンアミド、２−オキソ−ピロリジン−１−イル、２−オキソ−５−テトラデシルピロリン−１−イル、Ｎ−メチルテトラデカンアミド、Ｎ−スクシンイミド、Ｎ−フタルイミド、２，５−ジオキソ−１−オキサゾリジニル、３−ドデシル−２，５−ジオキソ−１−イミダゾリル、及びＮ−アセチル−Ｎ−ドデシルアミノ、エトキシカルボニルアミノ、フェノキシカルボニルアミノ、ベンジルオキシカルボニルアミノ、ヘキサデシルオキシカルボニルアミノ、２，４−ジ−ｔ−ブチルフェノキシカルボニルアミノ、フェニルカルボニルアミノ、２，５−（ジ−ｔ−ペンチルフェニル）カルボニルアミノ、ｐ−ドデシル−フェニルカルボニルアミノ、ｐ−トリルカルボニルアミノ、Ｎ−メチルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジメチルウレイド、Ｎ−メチル−Ｎ−ドデシルウレイド、Ｎ−ヘキサデシルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジオクタデシルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジオクチル−Ｎ’−エチルウレイド、Ｎ−フェニルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジフェニルウレイド、Ｎ−フェニル−Ｎ−ｐ−トリルウレイド、Ｎ−（ｍ−ヘキサデシルフェニル）ウレイド、Ｎ，Ｎ−（２，５−ジ−ｔ−ペンチルフェニル）−Ｎ’−エチルウレイド、及びｔ−ブチルカルボンアミド）、スルホンアミド（例えばメチルスルホンアミド、ベンゼンスルホンアミド、ｐ−トリルスルホンアミド、ｐ−ドデシルベンゼンスルホンアミド、Ｎ−メチルテトラデシルスルホンアミド、Ｎ，Ｎ−ジプロピルスルファモイルアミノ、及びヘキサデシルスルホンアミド）、スルファモイル（例えばＮ−メチルスルファモイル、Ｎ−エチルスルファモイル、Ｎ，Ｎ−ジプロピルスルファモイル、Ｎ−ヘキサデシルスルファモイル、Ｎ，Ｎ−ジメチルスルファモイル、Ｎ−［３−（ドデシルオキシ）プロピル］スルファモイル、Ｎ−［４−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）ブチル］スルファモイル、Ｎ−メチル−Ｎ−テトラデシルスルファモイル、及びＮ−ドデシルスルファモイル）、カルバモイル（例えばＮ−メチルカルバモイル、Ｎ，Ｎ−ジブチルカルバモイル、Ｎ−オクタデシルカルバモイル、Ｎ−［４−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）ブチル］カルバモイル、Ｎ−メチル−Ｎ−テトラデシルカルバモイル、及びＮ，Ｎ−ジオクチルカルバモイル）、アシル（例えばアセチル、（２，４−ジ−ｔ−アミルフェノキシ）アセチル、フェノキシカルボニル、ｐ−ドデシルオキシフェノキシカルボニル、メトキシカルボニル、ブトキシカルボニル、テトラデシルオキシカルボニル、エトキシカルボニル、ベンジルオキシカルボニル、３−ペンタデシルオキシカルボニル、及びドデシルオキシカルボニル）、スルホニル（例えばメトキシスルホニル、オクチルオキシスルホニル、テトラデシルオキシスルホニル、２−エチルヘキシルオキシスルホニル、フェノキシスルホニル、２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシスルホニル、メチルスルホニル、オクチルスルホニル、２−エチルヘキシルスルホニル、ドデシルスルホニル、ヘキサデシルスルホニル、フェニルスルホニル、４−ノニルフェニルスルホニル、及びｐ−トリルスルホニル）、スルホニルオキシ（例えばドデシルスルホニルオキシ及びヘキサデシルスルホニルオキシ）、スルフィニル（例えばメチルスルフィニル、オクチルスルフィニル、２−エチルヘキシルスルフィニル、ドデシルスルフィニル、ヘキサデシルスルフィニル、フェニルスルフィニル、４−ノニルフェニルスルフィニル、及びｐ−トリルスルフィニル）、チオ（例えばエチルチオ、オクチルチオ、ベンジルチオ、テトラデシルチオ、２−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）エチルチオ、フェニルチオ、２−ブトキシ−５−ｔ−オクチルフェニルチオ、及びｐ−トリルチオ）、アシルオキシ（例えばアセチルオキシ、ベンゾイルオキシ、オクタデカノイルオキシ、ｐ−ドデシルアミドベンゾイルオキシ、Ｎ−フェニルカルバモイルオキシ、Ｎ−エチルカルバモイルオキシ、及びシクロヘキシルカルボニルオキシ）、アミン（例えばフェニルアニリノ、２−クロロアニリノ、ジエチルアミン、ドデシルアミン）、イミノ（例えば１−（Ｎ−フェニルイミド）エチル、Ｎ−スクシンイミド、又は３−ベンジルヒダントイニル）、ホスフェート（例えばジメチルホスフェート及びエチルブチルホスフェート）、ホスファイト（例えばジエチルホスファイト及びジヘキシルホスファイト）、複素環基、複素環オキシ基、又は複素環チオ基（どの基も置換されていてもよく、炭素原子と少なくとも１個のヘテロ原子（酸素、窒素、硫黄、リン、又はホウ素から成る群から選択される）とから構成される３員〜７員の複素環を含有し、例えば２−フリル、２−チエニル、２−ベンゾイミダゾリルオキシ、又は２−ベンゾチアゾリルがある）、第四級アンモニウム（例えばトリエチルアンモニウム）、第四級ホスホニウム（例えばトリフェニルホスホニウム）、並びにシリルオキシ（例えばトリメチルシリルオキシ）がある。
【００７７】
必要に応じて、置換基それ自体がさらに上記の置換基で１回以上置換されていてもよい。当業者は、特定の用途にとって望ましい性質が実現されるように、使用する具体的な置換基を選択することができる。置換基としては、例えば、電子求引基、電子供与基及び立体基を挙げることができる。分子が２つ以上の置換基を有することができる場合には、特に規定のない限り、その置換基を互いに結合させて環（例えば縮合環）を形成させてもよい。一般に、上記の基及びその置換基は、４８個までの炭素原子（典型的には１個〜３６個であり、通常は２４個未満である）を有する基を含み得るが、選択される個々の置換基によって、それよりも多くすることも可能である。
【００７８】
ＯＬＥＤデバイスの層構造、材料の選択、及び製造プロセスについて以下に記載する。
【００７９】
＜ＯＬＥＤデバイスの一般的な構造＞
本発明は、小分子材料、オリゴマー材料、ポリマー材料、又はこれらの組み合わせを用いた多くのＯＬＥＤ構成で利用することができる。このような構成には、単一のアノードとカソードとを有する非常に単純な構造から、より複雑なデバイス（例えば、複数のアノードとカソードとが直交配列を成して画素を形成するパッシブマトリクスディスプレイ、及び各画素が例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって独立して制御されるアクティブマトリクスディスプレイ）までが含まれる。本発明が首尾よく実施される有機層の構成は多数ある。本発明にとって必須の要件は、カソード、アノード、ＬＥＬ、ＥＴＬ、及びＨＩＬである。
【００８０】
小分子デバイスに特に有用な本発明による一実施形態を図１に示す。ＯＬＥＤ１００は、基板１１０、アノード１２０、正孔注入層１３０、正孔輸送層１３２、発光層１３４、正孔ブロック層１３５、電子輸送層１３６、電子注入層１３８、及びカソード１４０を含有する。幾つかの他の実施形態では、ＬＥＬのいずれかの側に任意のスペーサ層が存在する。これらのスペーサ層は典型的には発光材料を含有しない。これらの層タイプの全てを下記に詳しく説明する。基板を代替的にカソードに隣接させて配置してもよいこと、又は基板が実際にアノード若しくはカソードを構成し得ることに留意されたい。また、有機層を合計した厚さは、５００ｎｍ未満であることが好ましい。
【００８１】
ＯＬＥＤのアノード及びカソードは、導電体１６０を介して電圧／電流源１５０と接続される。アノードとカソードとの間に、アノードがカソードより正の電位となるように電位を印加することによってＯＬＥＤが動作する。正孔はアノードから有機ＥＬ素子に注入される。ＡＣモードではサイクル中に電位バイアスが逆転して電流が流れない期間があるため、ＯＬＥＤをＡＣモードで動作させるときにデバイスの安定性向上を実現することができる場合もある。ＡＣ駆動のＯＬＥＤの一例が、米国特許第５，５５２，６７８号に記載されている。
【００８２】
＜アノード＞
所望のＥＬ発光をアノードを通して見る場合には、アノード１２０は、対象となる発光に対して透明であるか、又は実質的に透明である必要がある。本発明で用いられる透明なアノード用の一般的な材料は、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、及びスズ酸化物であるが、他の金属酸化物（アルミニウムをドープした亜鉛酸化物、インジウムをドープした亜鉛酸化物、マグネシウム−インジウム酸化物、ニッケル−タングステン酸化物が挙げられるが、これらに限定されない）も有効である。これらの酸化物に加え、金属窒化物（例えば窒化ガリウム）、金属セレン化物（例えばセレン化亜鉛）、及び金属硫化物（例えば硫化亜鉛）をアノード１２０として用いることができる。ＥＬ発光をカソード１４０のみを通して見るような用途ではアノード１２０の透光特性は重要でないため、透明、不透明又は反射性の任意の導電性材料を使用することができる。この用途での導体の例としては、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、これらに限定されない。典型的なアノード用材料は、光透過性であろうとそうでなかろうと、仕事関数が４．１ｅＶ以上である。望ましいアノード用材料は、一般に、任意の好適な手段（例えば、蒸着、スパッタリング、化学蒸着、又は電気化学的手段）で堆積させる。アノードは、既知のフォトリソグラフィ法を利用してパターニングすることができる。任意で、アノードを研磨した後に他の層を塗布することで表面粗度を小さくして、短絡を最少にすること、又は反射性を向上させることができる。
【００８３】
＜正孔注入層＞
必ずしも必要な訳ではないが、ＯＬＥＤにＨＩＬを設けることが有用であることが多い。ＯＬＥＤ中のＨＩＬ１３０は、アノードからＨＴＬへの正孔の注入を促進する役割を果たし得るが、それによりＯＬＥＤの駆動電圧が低下する。ＨＩＬ１３０に使用するのに好適な材料としては、米国特許第４，７２０，４３２号に記載されるようなポルフィリン化合物、及び幾つかの芳香族アミン（例えば４，４’，４’’−トリス［（３−エチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアミン（ｍ−ＴＤＡＴＡ））が挙げられるが、これらに限定されない。ＯＥＬＤに有用であることが報告されている代替的な正孔注入材料は、欧州特許出願公開第０８９１１２１号及び欧州特許出願公開第１０２９９０９号に記載されている。後述する芳香族第三級アミンも正孔注入材料として有用であり得る。ジピラジノ［２，３−ｆ：２’，３’−ｈ］キノキサリンヘキサカルボニトリル等の他の有用な正孔注入材料が、米国特許出願公開第２００４／０１１３５４７号及び米国特許第６，７２０，５７３号に記載されている。また、米国特許第６，４２３，４２９号に記載されるように、ｐ型ドープ有機層もＨＩＬに有用である。「ｐ型ドープ有機層」という用語は、この層がドープ後に半導体特性を有し、この層を流れる電流が実質的に正孔により搬送されることを意味する。伝導性は、ドーパントからホスト材料への正孔の移動による電荷移動錯体の形成によってもたらされる。
【００８４】
ＨＩＬ１３０の厚さは、０．１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内、好ましくは０．５ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内である。
【００８５】
＜正孔輸送層＞
ＨＴＬ１３２は、少なくとも１つの正孔輸送材料（例えば芳香族第三級アミン）を含有する。芳香族第三級アミンは、炭素原子（そのうちの少なくとも１つは芳香環の成員である）のみに結合する少なくとも１つの三価窒素原子を含有する化合物であると理解される。芳香族第三級アミンの１つの形態は、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、高分子アリールアミン）である。単量体トリアリールアミンの例は、Klupfelらの米国特許第３，１８０，７３０号に示されている。１つ以上のビニルラジカル、又は少なくとも１つの活性な水素含有基で置換された他の好適なトリアリールアミンは、Brantleyらの米国特許第３，５６７，４５０号及び同第３，６５８，５２０号に開示されている。
【００８６】
より好ましい種類の芳香族第三級アミンは、米国特許第４，７２０，４３２号及び米国特許第５，０６１，５６９号に記載されるように、少なくとも２つの芳香族第三級アミン部分を含むものである。かかる化合物として、構造式（Ａ）：
【００８７】
【化１９】
【００８８】
（式中、Ｑ1及びＱ2は、独立して選択される芳香族第三級アミン部分であり、Ｇは炭素−炭素結合の連結基（例えばアリーレン基、シクロアルキレン基、又はアルキレン基）である）で表されるものが挙げられる。
【００８９】
一実施形態では、Ｑ1又はＱ2の少なくとも一方は、多環式縮合環構造（例えばナフタレン）を含有する。Ｇがアリール基である場合には、Ｑ1又はＱ2の少なくとも一方は、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好都合である。
【００９０】
構造式（Ａ）を満たし、且つ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、構造式（Ｂ）：
【００９１】
【化２０】
【００９２】
（式中、Ｒ1及びＲ2は、各々独立して、水素原子、アリール基、若しくはアルキル基を表すか、又はＲ1及びＲ2は共にシクロアルキル基を完成させる原子を表し、Ｒ3及びＲ4は、各々独立してアリール基を表すが、このアリール基は、構造式（Ｃ）：
【００９３】
【化２１】
【００９４】
（式中、Ｒ5及びＲ6は、独立して選択されるアリール基である）に示されるように、ジアリール置換アミノ基によって置換されている）で表される。一実施形態では、Ｒ5又はＲ6の少なくとも一方は、多環式縮合環構造（例えばナフタレン）を含有する。
【００９５】
別の種類の芳香族第三級アミンは、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、構造式（Ｃ）に示されるもののような、アリーレン基を介して連結した２つのジアリールアミノ基を含む。有用なテトラアリールジアミンとしては、式（Ｄ）：
【００９６】
【化２２】
【００９７】
（式中、各ＡＲＥは、独立して選択されるアリーレン基（例えばフェニレン部分又はアントラセン部分）であり、ｎは１〜４の整数であり、Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8及びＲ9は、独立して選択されるアリール基である）で表されるようなものが挙げられる。典型的な実施形態では、Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8及びＲ9のうち少なくとも１つは多環式縮合環構造（例えばナフタレン）である。
【００９８】
別の種類の正孔輸送材料は、式（Ｅ）の材料を含む：
【００９９】
【化２３】
【０１００】
式（Ｅ）において、Ａｒ1〜Ａｒ6は独立して、芳香族基（例えばフェニル基又はトリル基）を表し、Ｒ1〜Ｒ12は独立して、水素、又は独立して選択される置換基、例えば１個〜４個の炭素原子を含有するアルキル基、アリール基、置換アリール基を表す。
【０１０１】
上記の構造式（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）の様々なアルキル部分、アルキレン部分、アリール部分、及びアリーレン部分は、各々置換されていてもよい。典型的な置換基としては、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。様々なアルキル部分及びアルキレン部分は、典型的には約１個〜６個の炭素原子を含有する。シクロアルキル部分は、３個〜約１０個の炭素原子を含有することができるが、典型的には５個、６個、又は７個の環炭素原子を含有する（例えばシクロペンチル環構造、シクロヘキシル環構造、及びシクロヘプチル環構造）。アリール部分及びアリーレン部分は、典型的にはフェニル部分及びフェニレン部分である。
【０１０２】
ＨＴＬは、単一の芳香族第三級アミン化合物、又は芳香族第三級アミン化合物の混合物で形成される。具体的には、トリアリールアミン（例えば式（Ｂ）を満たすトリアリールアミン）をテトラアリールジアミン（例えば式（Ｄ）に示されるもの）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用いる場合には、テトラアリールジアミンは、トリアリールアミンと電子注入層及び電子輸送層とに挟まれた層として位置する。芳香族第三級アミンは正孔注入材料としても有用である。有用な芳香族第三級アミンの例は以下である：
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、 １，５−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフタレン、
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、
２，６−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）アミン］フルオレン、
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、
４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クアドリフェニル、
４，４’’−ビス［Ｎ−（１−アントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ｐ−テルフェニル、
４，４’−ビス［Ｎ−（１−コロネニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、
４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）、
４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（２−ナフチル）アミノ］ビフェニル（ＴＮＢ）、
４，４’’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ｐ−テルフェニル、
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−ナフチル）−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−（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−（２−ピレニル）−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、
４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＴＰＤ）、
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、
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−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、
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（ｍ−ＴＤＡＴＡ）、
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−フェニルカルバゾール、
Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（［１，１’−ビフェニル］−４−イルフェニルアミノ）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジ−１−ナフタレニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（ジ−１−ナフタレニルアミノ）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジ−１−ナフタレニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ’−ビス［４−［（３−メチルフェニル）フェニルアミノ］フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ−ビス［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］−Ｎ’，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ’−ジ−１−ナフタレニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（１−ナフタレニルフェニルアミノ）フェニル］−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ’−ジ−１−ナフタレニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（２−ナフタレニルフェニルアミノ）フェニル］−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン、
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、及び
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（２−ナフチル）−４，４’’−ジアミノ−ｐ−テルフェニル。
【０１０３】
別の種類の有用な正孔輸送材料として、欧州特許第１００９０４１号に記載されるような多環芳香族化合物が挙げられる。オリゴマー材料を含む、３個以上のアミン基を有する芳香族第三級アミンを使用することができる。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、及びコポリマー（例えばポリ（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）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとも呼ばれる））等の高分子正孔輸送材料が使用される。
【０１０４】
ＨＴＬ１３２の厚さは、５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内、好ましくは１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内である。
【０１０５】
＜励起子ブロック層（ＥＢＬ）＞
任意の励起子ブロック層又は電子ブロック層がＨＴＬとＬＥＬとの間に存在し得る（図１に示さず）。かかるブロック層の幾つかの好適な例が、米国特許出願公開第２００６０１３４４６０号に記載されている。
【０１０６】
＜発光層＞
米国特許第４，７６９，２９２号及び米国特許第５，９３５，７２１号により詳しく説明されているように、図１に示す有機ＥＬ素子の発光層（ＬＥＬ）１３４（複数可）は、発光材料、蛍光材料、又はリン光材料を含み、この領域で電子−正孔対が再結合する結果としてエレクトロルミネッセンスが発生する。発光層は単一の材料で構成されていてもよいが、より一般的には、エレクトロルミネッセント若しくは発光ゲスト化合物（一般にドーパントと称される）をドープした非エレクトロルミネッセント化合物（一般にホストと称される）、又は発光が主にエレクトロルミネッセント化合物に由来する化合物から成り、任意の色であり得る。エレクトロルミネッセント化合物は、０．０１％〜５０％で非エレクトロルミネッセント成分材料にコーティングすることができるが、典型的には０．０１％〜３０％、より典型的には０．０１％〜１５％で非エレクトロルミネッセント成分にコーティングすることができる。ＬＥＬの厚さは任意の好適な厚さであり、０．１ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内であり得る。
【０１０７】
エレクトロルミネッセント成分として染料を選択する上で重要な関係は、分子の最高被占分子軌道と最低空分子軌道とのエネルギー差として規定されるバンドギャップ電位の比較である。非エレクトロルミネッセント化合物からエレクトロルミネッセント化合物分子への効率的なエネルギー移動にとって必要な条件は、エレクトロルミネッセント化合物のバンドギャップが、非エレクトロルミネッセント化合物（複数可）のバンドギャップより小さいことである。したがって、適切なホスト材料の選択は、エレクトロルミネッセント化合物（発せられる光の性質及び効率について選択される）の電気的特性と比較したその電気的特性に基づく。下記に記載されるように、蛍光ドーパント及びリン光ドーパントは典型的には異なる電気的特性を有するため、それぞれのために最も適切なホストは異なり得る。しかしながら、同一のホスト材料がいずれかのタイプのドーパントにとって有用である場合もある。
【０１０８】
有用であることが知られている非エレクトロルミネッセント化合物及び発光分子としては、米国特許第４，７６８，２９２号、米国特許第５，１４１，６７１号、米国特許第５，１５０，００６号、米国特許第５，１５１，６２９号、米国特許第５，４０５，７０９号、米国特許第５，４８４，９２２号、米国特許第５，５９３，７８８号、米国特許第５，６４５，９４８号、米国特許第５，６８３，８２３号、米国特許第５，７５５，９９９号、米国特許第５，９２８，８０２号、米国特許第５，９３５，７２０号、米国特許第５，９３５，７２１号、及び米国特許第６，０２０，０７８号に開示されているものが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１０９】
ａ）リン光発光層
リン光ＬＥＬに好適なホストは、ホストからリン光ドーパント（複数可）への三重項励起子の移動は効率的に起こり得るが、リン光ドーパント（複数可）からホストへの三重項励起子の移動は効率的には起こり得ないように選択しなくてはならない。したがって、ホストの三重項エネルギーが、リン光ドーパントの三重項エネルギーより高いことが非常に望ましい。一般的に言えば、大きな三重項エネルギーは光学バンドギャップが大きいことを示唆する。しかしながら、ホストのバンドギャップは、正孔の蛍光青色ＬＥＬへの注入に対する許容し難い障壁、及びＯＬＥＤの駆動電圧の許容し難い上昇の原因となるほど大きくないように選択しなくてはならない。リン光ＬＥＬのホストは、それが層中のリン光ドーパントの三重項エネルギーより高い三重項エネルギーを有する限り、ＨＴＬ１３２に使用される上述の正孔輸送材料のいずれかを含み得る。リン光ＬＥＬに使用されるホストは、ＨＴＬ１３２に使用される正孔輸送材料と同一であっても、又は異なっていてもよい。場合によっては、リン光ＬＥＬのホストは好適には、それがリン光ドーパントの三重項エネルギーより高い三重項エネルギーを有する限り、電子輸送材料（後述する）も含み得る。
【０１１０】
上述のＨＴＬ１３２の正孔輸送材料に加えて、幾つかの他の種類の正孔輸送材料もリン光ＬＥＬにおいてホストとして使用するのに好適である。
【０１１１】
望ましいホストのうちの１つは、式（Ｆ）の正孔輸送材料を含む：
【０１１２】
【化２４】
【０１１３】
式（Ｆ）において、Ｒ1及びＲ2は置換基を表すが、但しＲ1及びＲ2は結合して環を形成してもよく（例えば、Ｒ1及びＲ2はメチル基であっても、又は結合してシクロヘキシル環を形成してもよい）、Ａｒ1〜Ａｒ4は、独立して選択される芳香族基（例えばフェニル基又はトリル基）を表し、Ｒ3〜Ｒ10は独立して、水素、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基を表す。
【０１１４】
好適な材料の例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない：
１，１−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアミノ）フェニル）シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）、
１，１−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアミノ）フェニル）シクロペンタン、
４，４’−（９Ｈ−フルオレン−９−イリデン）ビス［Ｎ，Ｎ−ビス（４−メチルフェニル）−ベンゼンアミン、
１，１−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアミノ）フェニル）−４−フェニルシクロヘキサン、
１，１−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアミノ）フェニル）−４−メチルシクロヘキサン、
１，１−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアミノ）フェニル）−３−フェニルプロパン、
ビス［４−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）−２−メチルフェニル］（４−メチルフェニル（methylpenyl））メタン、
ビス［４−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）−２−メチルフェニル］（４−メチルフェニル）エタン、
４−（４−ジエチルアミノフェニル）トリフェニルメタン、
４，４’−ビス（４−ジエチルアミノフェニル）ジフェニルメタン。
【０１１５】
ホストとして使用するのに好適な有用な種類のトリアリールアミンとしては、式（Ｇ）で表されるようなカルバゾール誘導体が挙げられる：
【０１１６】
【化２５】
【０１１７】
式（Ｇ）において、Ｑは独立して、窒素、炭素、アリール基又は置換アリール基、好ましくはフェニル基を表し、Ｒ1は好ましくはアリール基又は置換アリール基、より好ましくはフェニル基、置換フェニル基、ビフェニル基、置換ビフェニル基であり、Ｒ2〜Ｒ7は独立して、水素、アルキル基、フェニル基若しくは置換フェニル基、アリールアミン、カルバゾール又は置換カルバゾールであり、且つｎは１〜４から選択される。
【０１１８】
構造式（Ｇ）を満たす別の有用な種類のカルバゾールは、式（Ｈ）：
【０１１９】
【化２６】
【０１２０】
（式中、ｎは１〜４の整数であり、Ｑは、窒素、炭素、アリール又は置換アリールであり、Ｒ2〜Ｒ7は独立して、水素、アルキル基、フェニル若しくは置換フェニル、アリールアミン、カルバゾール及び置換カルバゾールである）で表される。
【０１２１】
有用な置換カルバゾールの例は以下である：
４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−Ｎ，Ｎ−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−ベンゼンアミン（ＴＣＴＡ）、
４−（３−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−Ｎ，Ｎ−ビス［４（３−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−ベンゼンアミン、
９，９’−［５’−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］［１，１’：３’，１’’−テルフェニル］−４，４’’−ジイル］ビス−９Ｈ−カルバゾール、
９，９’−（２，２’−ジメチル［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジイル）ビス−９Ｈ−カルバゾール（ＣＤＢＰ）；
９，９’−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジイルビス−９Ｈ−カルバゾール（ＣＢＰ）、
９，９’−（１，３−フェニレン）ビス−９Ｈ−カルバゾール（ｍＣＰ）、
９，９’−（１，４−フェニレン）ビス−９Ｈ−カルバゾール、
９，９’，９’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス−９Ｈ−カルバゾール、
９，９’−（１，４−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３，６−ジアミン、
９−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン、
９，９’−（１，４−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン、
９−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３，６−ジアミン。
【０１２２】
リン光ＬＥＬに好適な上記の種類のホストは、蛍光ＬＥＬにおけるホストとしても同様に使用することができる。
【０１２３】
リン光ＬＥＬに使用するのに好適なリン光ドーパントは、下記式（Ｊ）：
【０１２４】
【化２７】
【０１２５】
（式中、Ａは、少なくとも１つの窒素原子を含有する置換又は非置換の複素環であり、Ｂは、置換又は非置換の芳香環若しくは芳香族複素環であるか、又はＭと結合したビニル炭素を含有する環であり、Ｘ−Ｙはアニオン性二座配位子であり、Ｍ＝Ｒｈ若しくはＩｒの場合、ｍ＋ｎ＝３となるように、ｍは１〜３の整数であり、且つｎは０〜２の整数であるか、又はＭ＝Ｐｔ若しくはＰｄの場合、ｍ＋ｎ＝２となるように、ｍは１〜２の整数であり、且つｎは０〜１の整数である）によって記載されるリン光材料から選択することができる。
【０１２６】
式（Ｊ）に従う化合物は、その中心金属原子が、金属原子と１つ又は複数の配位子の炭素原子及び窒素原子との結合により形成される環状単位に含有されることを示すために、Ｃ，Ｎ−（又はＣ＾Ｎ−）シクロメタル化錯体と称される場合もある。式（Ｊ）における複素環Ａの例としては、置換又は非置換のピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、ピリミジン環、インドール環、インダゾール環、チアゾール環、及びオキサゾール環が挙げられる。式（Ｊ）における環Ｂの例としては、置換又は非置換のフェニル環、ナフチル（napthyl）環、チエニル環、ベンゾチエニル環、フラニル環が挙げられる。式（Ｊ）における環Ｂは、ピリジン等のＮ含有環であってもよいが、但しこのＮ含有環は、式（Ｊ）に示すように、Ｎ原子ではなくＣ原子を介してＭと結合する。
【０１２７】
式（Ｊ）（ｍ＝３であり、且つｎ＝０である）に従うトリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化錯体の一例は、トリス（２−フェニル−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2'−）イリジウム（ＩＩＩ）であり、ｆａｃｉａｌ（ｆａｃ）異性体又はｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ（ｍｅｒ）異性体として下記立体図に示す。
【０１２８】
【化２８】
【０１２９】
一般に、ｆａｃｉａｌ異性体はｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ異性体より高いリン光量子収率を有すると判明することが多いため、ｆａｃｉａｌ異性体が好ましい。式（Ｊ）に従うトリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化リン光材料のさらなる例は、トリス（２−（４’−メチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（３−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ2'）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（１−（４’−メチルフェニル）イソキノリナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（２−（４’，６’−ジフルオロフェニル（diflourophenyl））−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（２−（（５’−フェニル）−フェニル）ピリジナト−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（２−フェニル−３，３’−ジメチル）インドラト（indolato）−Ｎ，Ｃ2'）Ｉｒ（ＩＩＩ）、トリス（１−フェニル−１Ｈ−インダゾラト（indazolato）−Ｎ，Ｃ2'）Ｉｒ（ＩＩＩ）である。
【０１３０】
その中でも、トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）3とも称される）及びトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）3とも称される）が本発明に特に好適である。
【０１３１】
トリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化リン光材料には、一価アニオン性二座配位子Ｘ−Ｙが別のＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子である、式（Ｊ）に従う化合物も含まれる。例としては、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ2'）（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）及びビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）が挙げられる。２つの異なるＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子を含有する、かかるトリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化錯体の合成は、以下の工程により都合よく合成することができる。最初に、ビス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化ジハロゲン化二イリジウム錯体（又は類似の二ロジウム錯体）を、Nonoyama（Bull. Chem. Soc. Jpn., 47, 767 (1974)）の方法に従って作製する。第２に、第２の異種Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子の亜鉛錯体を、ハロゲン化亜鉛と、シクロメタル化配位子のリチウム錯体又はグリニャール試薬との反応により調製する。第３に、そのように形成された第２のＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子の亜鉛錯体を、先に得られたビス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化ジハロゲン化二イリジウム錯体と反応させて、２つの異なるＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子を含有するトリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化錯体を形成させる。そのように得られた２つの異なるＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子を含有するトリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化錯体は、ジメチルスルホキシド等の好適な溶媒中で加熱することにより、金属（例えばＩｒ）と結合したＣ原子が全て互いにシスである異性体に変換するのが望ましい。
【０１３２】
式（Ｊ）に従う好適なリン光材料は、Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子（複数可）に加えて、Ｃ，Ｎ−シクロメタル化していない一価アニオン性二座配位子（複数可）Ｘ−Ｙも含有し得る。一般的な例は、アセチルアセトネート等のβ−ジケトネート、及びピコリネート等のシッフ塩基である。式（Ｊ）に従う、かかる混合配位子錯体の例としては、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトネート）、ビス（２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ3'）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトネート）、及びビス（２−（４’，６’−ジフルオロフェニル（diflourophenyl））−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）イリジウム（ＩＩＩ）（ピコリネート）が挙げられる。
【０１３３】
式（Ｊ）に従う他の重要なリン光材料としては、ｃｉｓ−ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）白金（ＩＩ）、ｃｉｓ−ビス（２−（２’−チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ3'）白金（ＩＩ）、ｃｉｓ−ビス（２−（２’−チエニル）キノリナト−Ｎ，Ｃ5'）白金（ＩＩ）、又は（２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ2'）白金（ＩＩ）（アセチルアセトネート）等のＣ，Ｎ−シクロメタル化Ｐｔ（ＩＩ）錯体が挙げられる。
【０１３４】
式（Ｊ）に従うＣ，Ｎ−シクロメタル化リン光材料の発光波長（色）は主に、錯体の最低エネルギー光学遷移、したがってＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子の選択に依存する。例えば、２−フェニル−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2'錯体は典型的には緑色発光であるが、１−フェニル−イソキノリノラト−Ｎ，Ｃ2'錯体は典型的には赤色発光である。２つ以上のＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子を有する錯体の場合、発光は発光波長が最も長いという性質を有する配位子のものとなる。発光波長は、Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子上の置換基の影響によりさらにシフトし得る。例えば、Ｎ含有環Ａ上の適切な位置にある電子供与基、又はＣ含有環Ｂ上の電子求引基を置換することにより、発光が非置換Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子錯体と比較して青色にシフトする傾向がある。式（Ｊ）においてより強い電子求引特性を有する単座アニオン性配位子Ｘ，Ｙを選択することにより、Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子錯体の発光が同様に青色にシフトする傾向がある。電子求引特性を有する一価アニオン性二座配位子及び電子求引置換基の両方をＣ含有環Ｂ上に有する錯体の例として、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）（ピコリネート）及びビス（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）（テトラキス（１−ピラゾリル）ボレート）が挙げられる。
【０１３５】
式（Ｊ）に従うリン光材料の中心金属原子は、Ｒｈ又はＩｒ（ｍ＋ｎ＝３）、及びＰｄ又はＰｔ（ｍ＋ｎ＝２）であり得る。好ましい金属原子はＩｒ及びＰｔであるが、これはこれらの原子が、より強いスピン軌道結合相互作用（一般に第三遷移系列の元素により得られる）によって、より高いリン光量子効率をもたらす傾向があるためである。
【０１３６】
式（Ｊ）によって表される二座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化錯体に加えて、多くの好適なリン光材料が多座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を含有する。本発明に使用するのに好適な、三座配位子を有するリン光材料は、米国特許第６，８２４，８９５号及びその引用文献（その全体が参照により本明細書中に援用される）に開示されている。本発明に使用するのに好適な、四座配位子を有するリン光材料は、以下の式：
【０１３７】
【化２９】
【０１３８】
（式中、ＭはＰｔ又はＰｄであり、Ｒ1〜Ｒ7は水素又は独立して選択される置換基を表すが、但しＲ1及びＲ2、Ｒ2及びＲ3、Ｒ3及びＲ4、Ｒ4及びＲ5、Ｒ5及びＲ6、並びにＲ6及びＲ7が結合して環基を形成してもよく、Ｒ8〜Ｒ14は水素又は独立して選択される置換基を表すが、但しＲ8及びＲ9、Ｒ9及びＲ10、Ｒ10及びＲ11、Ｒ11及びＲ12、Ｒ12及びＲ13、並びにＲ13及びＲ14が結合して環基を形成してもよく、Ｅは以下から選択される架橋基を表す：
【０１３９】
【化３０】
【０１４０】
（式中、Ｒ及びＲ’は水素又は独立して選択される置換基を表すが、但しＲ及びＲ’が結合して環基を形成してもよい））により記載される。
【０１４１】
リン光ドーパントとして使用するのに好適な望ましい四座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化リン光材料の１つは、以下の式：
【０１４２】
【化３１】
【０１４３】
（式中、Ｒ1〜Ｒ7は水素又は独立して選択される置換基を表すが、但しＲ1及びＲ2、Ｒ2及びＲ3、Ｒ3及びＲ4、Ｒ4及びＲ5、Ｒ5及びＲ6、並びにＲ6及びＲ7が結合して環基を形成してもよく、Ｒ8〜Ｒ14は水素又は独立して選択される置換基を表すが、但しＲ8及びＲ9、Ｒ9及びＲ10、Ｒ10及びＲ11、Ｒ11及びＲ12、Ｒ12及びＲ13、並びにＲ13及びＲ14が結合して環基を形成してもよく、Ｚ1〜Ｚ5は水素又は独立して選択される置換基を表すが、但しＺ1及びＺ2、Ｚ2及びＺ3、Ｚ3及びＺ4、並びにＺ4及びＺ5が結合して環基を形成してもよい）により表されるものである。
【０１４４】
本発明に使用するのに好適な四座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を有するリン光材料の具体例としては、下記に示される化合物（Ｍ−１）、（Ｍ−２）及び（Ｍ−３）が挙げられる。
【０１４５】
【化３２】
【０１４６】
四座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を有するリン光材料は、四座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を、氷酢酸等の適当な有機溶媒中でＫ2ＰｔＣｌ4等の所望の金属の塩と、四座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を有するリン光材料が形成されるように反応させることにより合成することができる。テトラブチルアンモニウムクロリド等のテトラアルキルアンモニウム塩を相間移動触媒として用いて、反応を促進することができる。
【０１４７】
Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を含まない他のリン光材料が知られている。Ｐｔ（ＩＩ）、Ｉｒ（Ｉ）、及びＲｈ（Ｉ）のマレオニトリルジチオレートとのリン光錯体が報告されている（Johnson et al., J. Am. Chem. Soc., 105, 1795 (1983)）。Ｒｅ（Ｉ）トリカルボニルジイミン錯体も強いリン光を発することが知られている（Wrighton and Morse, J. Am. Chem. Soc., 96, 998 (1974)、Stufkens, Comments Inorg. Chem., 13, 359 (1992)、Yam, Chem. Commun., 789 (2001)）。シアノ配位子及びビピリジル配位子又はフェナントロリン配位子を含む配位子の組み合わせを含有するＯｓ（ＩＩ）錯体も、ポリマーＯＬＥＤにおいて実証されている（Ma et al., Synthetic Metals, 94, 245 (1998)）。
【０１４８】
２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）等のポルフィリン錯体も有用なリン光ドーパントである。
【０１４９】
有用なリン光材料のさらに他の例としては、Ｔｂ3+及びＥｕ3+等の三価ランタニドの配位錯体が挙げられる（Kido et al., Chem. Lett., 657 (1990)、J. Alloys and Compounds, 192, 30 (1993)、Jpn. J. Appl. Phys., 35, L394 (1996)及びAppl. Phys. Lett., 65, 2124 (1994)）。
【０１５０】
リン光ＬＥＬ中のリン光ドーパントは、典型的にはＬＥＬの１体積％〜２０体積％の量で存在し、ＬＥＬの２体積％〜８体積％であるのが都合がよい。幾つかの実施形態では、１つ又は複数のホスト材料にリン光ドーパント（複数可）を加えてもよい。ホスト材料はさらに、ポリマーであってもよい。第１のリン光発光層中のリン光ドーパントは、緑色リン光材料及び赤色リン光材料から選択される。
【０１５１】
リン光ＬＥＬの厚さは、０．５ｎｍ超、好ましくは１．０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲内である。
【０１５２】
ｂ）蛍光発光層
「蛍光」という用語は一般に、任意の発光材料を説明するために使用されるが、本件においては、該用語は一重項励起状態から発光する材料を指す。蛍光材料はリン光材料と同一の層、隣接する層、隣接する画素において、又は任意の組み合わせで使用され得る。本発明のリン光材料の性能に悪影響を与える材料を選択しないよう注意しなければならない。リン光材料と同一の層又は隣接する層における材料の濃度及び三重項エネルギーを、望ましくないリン光の消失を防ぐよう適切に設定すべきことが当業者には理解される。
【０１５３】
典型的には、蛍光ＬＥＬは、少なくとも１つのホスト及び少なくとも１つの蛍光ドーパントを含む。ホストは正孔輸送材料であっても、又は上記に規定されるリン光ドーパントに好適なホストのいずれかであっても、又は下記に規定される電子輸送材料であってもよい。
【０１５４】
ドーパントは典型的には、強い蛍光を発する染料、例えば国際公開第９８／５５５６１号、国際公開第００／１８８５１号、国際公開第００／５７６７６号、及び国際公開第００／７０６５５号に記載されるような遷移金属錯体から選択される。
【０１５５】
有用な蛍光ドーパントとしては、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、フェニレンの誘導体、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウム化合物及びチアピリリウム化合物、アリールピレン化合物、アリーレンビニレン化合物、ペリフランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、ビス（アジニル）アミンホウ素化合物、ビス（アジニル）メタンホウ素化合物、ジスチリルベンゼン（distryrylbenzene）誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、ジスチリルアミン誘導体、並びにカルボスチリル化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１５６】
幾つかの蛍光発光材料としては、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、及びキナクリドンの誘導体、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウム化合物及びチアピリリウム化合物、フルオレン誘導体、ペリフランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、ビス（アジニル）アミンホウ素化合物、（米国特許第５，１２１，０２９号に記載されるような）ビス（アジニル）メタン化合物、並びにカルボスチリル化合物が挙げられるが、これらに限定されない。有用な材料の具体例として以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１５７】
【化３３】
【０１５８】
【化３４】
【０１５９】
【化３５】
【０１６０】
【化３６】
【０１６１】
【化３７】
【０１６２】
【化３８】
【０１６３】
好ましい蛍光青色ドーパントは、Chen, Shi, and Tang, "Recent Developments in Molecular Organic Electroluminescent Materials," Macromol. Symp. 125, 1 (1997)及びそれに引用される引用文献、Hung and Chen, "Recent Progress of Molecular Organic Electroluminescent Materials and Devices," Mat. Sci. and Eng. R39, 143 (2002)及びそれに引用される引用文献に見ることができる。
【０１６４】
特に好ましい種類の青色発光蛍光ドーパントは、ビス（アジニル）アミンボラン錯体として知られる式（Ｎ）によって表され、米国特許第６，６６１，０２３号に記載されている。
【０１６５】
【化３９】
【０１６６】
（式中、Ａ及びＡ’は、少なくとも１つの窒素を含有する６員芳香環系に相当する独立したアジン環系を表し、各Ｘa及びＸbは、独立して選択される置換基であり、そのうちの２つがＡ又はＡ’と結合して縮合環を形成してもよく、ｍ及びｎは独立して０〜４であり、Ｚa及びＺbは独立して選択される置換基であり、且つ１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’は炭素原子又は窒素原子のいずれかであるように独立して選択される。）
【０１６７】
望ましくは、アジン環がキノリニル環又はイソキノリニル環のいずれかであって、１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’が全て炭素であり、ｍ及びｎが２以上であり、且つＸa及びＸbが、結合して芳香環を形成する少なくとも２つの炭素置換基を表す。望ましくは、Ｚa及びＺbはフッ素原子である。
【０１６８】
好ましい実施形態には、２つの縮合環系がキノリン系又はイソキノリン系であり、アリール又は複素環置換基がフェニル基であり、結合して６−６縮合環を形成する少なくとも２つのＸa基及び２つのＸb基が存在し、この縮合環系がそれぞれ１位−２位、３位−４位、１’位−２’位、又は３’位−４’位で縮合し、縮合環の一方又は両方がフェニル基で置換され、且つドーパントが式（Ｎ−ａ）、式（Ｎ−ｂ）、又は式（Ｎ−ｃ）に示されるデバイスがさらに含まれる。
【０１６９】
【化４０】
【０１７０】
（式中、各Ｘc、Ｘd、Ｘe、Ｘf、Ｘg及びＸhは、水素又は独立して選択される置換基であるが、そのうちの１つがアリール基又は複素環基でなくてはならない。）
【０１７１】
望ましくは、アジン環がキノリニル環又はイソキノリニル環のいずれかであって、１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’が全て炭素であり、ｍ及びｎが２以上であり、且つＸa及びＸbが、結合して芳香環を形成する少なくとも２つの炭素置換基を表し、１つはアリール基又は置換アリール基である。望ましくは、Ｚa及びＺbはフッ素原子である。
【０１７２】
その中でも、化合物ＦＤ−５４が特に有用である。
【０１７３】
クマリンは、Tangらの米国特許第４，７６９，２９２号及び米国特許第６，０２０，０７８号に記載されているように、有用な種類の緑色発光ドーパントである。緑色ドーパント又は緑色発光材料は０．０１重量％〜５０重量％でホスト材料にコーティングしてもよいが、典型的には０．０１％〜３０％、より典型的には０．０１重量％〜１５重量％でホスト材料にコーティングしてもよい。有用な緑色発光クマリンの例としては、Ｃ５４５Ｔ及びＣ５４５ＴＢが挙げられる。キナクリドンは別の有用な種類の緑色発光ドーパントである。有用なキナクリドンは、米国特許第５，５９３，７８８号、特開平０９−１３０２６号、及び本発明の譲受人に譲渡された、Lelia Cosimbescuにより２００２年６月２７日付で出願された、「緑色有機発光ダイオードを含むデバイス（Device Containing Green Organic Light-Emitting Diode）」という表題の米国特許出願第１０／１８４，３５６号で説明されている（それらの開示は本明細書中に援用される）。
【０１７４】
特に有用な緑色発光キナクリドンの例はＦＤ−７及びＦＤ−８である。
【０１７５】
下記式（Ｎ−ｄ）は、本発明に有用な別の種類の緑色発光ドーパントを表す。
【０１７６】
【化４１】
【０１７７】
（式中、Ａ及びＡ’は、少なくとも１つの窒素を含有する６員芳香環系に相当する独立したアジン環系を表し、各Ｘa及びＸbは、独立して選択される置換基であり、そのうちの２つがＡ又はＡ’と結合して縮合環を形成してもよく、ｍ及びｎは独立して０〜４であり、ＹはＨ又は置換基であり、Ｚa及びＺbは独立して選択される置換基であり、且つ１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’は炭素原子又は窒素原子のいずれかであるように独立して選択される。）
【０１７８】
該デバイスにおいて、１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’は全て炭素原子であるのが都合がよい。デバイスは望ましくは、結合して縮合環を形成する置換基を含有する環Ａ又は環Ａ’の少なくとも一方又は両方を含有し得る。有用な一実施形態では、ハロゲン化物、並びにアルキル基、アリール基、アルコキシ基、及びアリールオキシ基から成る群から選択される少なくとも１つのＸa基又はＸb基が存在する。別の実施形態では、フッ素、並びにアルキル基、アリール基、アルコキシ基、及びアリールオキシ基から成る群から独立して選択されるＺa基及びＺb基が存在する。望ましい実施形態では、Ｚa及びＺbがＦである。Ｙは好適には水素、又はアルキル基、アリール基、若しくは複素環基等の置換基である。
【０１７９】
これらの化合物の発光波長は、目標色、すなわち緑色を達成するために、中心のビス（アジニル）メテンホウ素基の周囲を適切に置換することにより或る程度調整することができる。有用な材料の幾つかの例はＦＤ−５０、ＦＤ−５１及びＦＤ−５２である。
【０１８０】
ナフタセン及びその誘導体も有用な種類の発光ドーパントであり、安定剤としても使用することができる。これらのドーパント材料を０．０１重量％〜５０重量％でホスト材料にコーティングしてもよいが、典型的には０．０１％〜３０％、より典型的には０．０１重量％〜１５重量％でホスト材料にコーティングしてもよい。下記のナフタセン誘導体ＹＤ−１（ｔ−ＢｕＤＰＮ）は、安定剤として使用されるドーパント材料の一例である。
【０１８１】
【化４２】
【０１８２】
この種類の材料の幾つかの例は、ドーパントだけでなくホスト材料としても好適である。例えば、米国特許第６７７３８３２号又は米国特許第６７２００９２号を参照されたい。この材料の具体例はルブレン（ＦＤ−５）である。
【０１８３】
別の種類の有用なドーパントはペリレン誘導体である。例えば、米国特許第６６８９４９３号を参照されたい。具体例はＦＤ−４６である。
【０１８４】
８−ヒドロキシキノリン及び類似の誘導体の金属錯体（式Ｏ）は、エレクトロルミネッセンスを支持することが可能な、有用な非エレクトロルミネッセントホスト化合物の１種を構成し、５００ｎｍより長い波長、例えば、緑色、黄色、橙色、及び赤色の発光に特に好適である。
【０１８５】
【化４３】
【０１８６】
（式中、Ｍは金属を表し、ｎは１〜４の整数であり、且つＺはどの場合も独立して、少なくとも２つの縮合芳香環を有する核を完成させる原子を表す。）
【０１８７】
金属が一価、二価、三価、又は四価の金属であり得ることが上記から明らかである。金属は、例えばリチウム、ナトリウム、若しくはカリウム等のアルカリ金属、マグネシウム若しくはカルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム若しくはガリウム等の土類金属、又は亜鉛若しくはジルコニウム等の遷移金属であり得る。一般に、有用なキレート金属であることが知られる任意の一価、二価、三価、又は四価の金属を使用することができる。
【０１８８】
Ｚは、少なくとも２つの縮合芳香環（そのうち少なくとも１つはアゾール環又はアジン環である）を含有する複素環の核を完成させる。必要に応じて、追加の環（脂環及び芳香環の両方を含む）を、２つの所要の環と縮合させてもよい。機能が改善されることなく多量の分子が付加されることを回避するために、環原子の数は通常１８以下に維持される。
【０１８９】
有用なキレート化オキシノイド化合物の例は以下である：
Ｏ−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）］
Ｏ−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）］
Ｏ−３：ビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト］亜鉛（ＩＩ）
Ｏ−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）
Ｏ−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］ Ｏ−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）］
Ｏ−７：リチウムオキシン［別名、（８−キノリノラト）リチウム（Ｉ）］
Ｏ−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）］ Ｏ−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）］
Ｏ−１０：ビス（２−メチル−８−キノリナト）−４−フェニルフェノラトアルミニウム（ＩＩＩ）。
【０１９０】
式（Ｐ）に従うアントラセン誘導体もＬＥＬに有用なホスト材料である。
【０１９１】
【化４４】
【０１９２】
（式中、Ｒ1〜Ｒ10は独立して、水素、１個〜２４個の炭素原子を有するアルキル基又は１個〜２４個の炭素原子を有する芳香族基から選択される）
Ｒ1及びＲ6がフェニル、ビフェニル、又はナフチル（napthyl）であり、Ｒ3がフェニル、置換フェニル、又はナフチル（napthyl）であり、Ｒ2、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ7〜Ｒ10が全て水素である化合物が特に好ましい。かかるアントラセンホストは、優れた電子輸送特性を有することが知られている。
【０１９３】
９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセンの誘導体が特に望ましい。具体例としては、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）及び２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）が挙げられる。米国特許第５，９２７，２４７号に記載されるようなジフェニルアントラセン及びその誘導体等の他のアントラセン誘導体が、ＬＥＬにおける非エレクトロルミネッセント化合物として有用であり得る。米国特許第５，１２１，０２９号及び特開平０８３３３５６９号に記載されるようなスチリルアリーレン誘導体も、有用な非エレクトロルミネッセント材料である。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、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルエテニル）−１，１’−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、及び欧州特許第６８１，０１９号に記載されるようなフェニルアントラセン誘導体は、有用な非エレクトロルミネッセント材料である。
【０１９４】
好適なアントラセンの幾つかの具体例は以下である：
【０１９５】
【化４５】
【０１９６】
【化４６】
【０１９７】
＜スペーサ層＞
スペーサ層が存在する場合、スペーサ層はＬＥＬと直接接触させて配置される。スペーサ層は、アノード若しくはカソードのいずれかの上に配置してもよく、又はさらにはＬＥＬの両側に配置してもよい。スペーサ層は典型的にはいかなる発光ドーパントをも含有しない。１つ又は複数の材料を使用してもよく、材料は上記で規定されるような正孔輸送材料、又は下記に規定されるような電子輸送材料のいずれかであり得る。リン光ＬＥＬの隣に配置した場合、スペーサ層中の材料は、ＬＥＬ中のリン光ドーパントの三重項エネルギーより高い三重項エネルギーを有しなくてはならない。最も望ましくは、スペーサ層中の材料は隣接するＬＥＬにおいてホストとして使用されるものと同一である。したがって、記載されるいずれのホスト材料もスペーサ層に使用する上でも好適である。スペーサ層は薄くなくてはならず、少なくとも０．１ｎｍ、しかし好ましくは１．０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内である。
【０１９８】
＜正孔ブロック層（ＨＢＬ）＞
リン光エミッタを含有するＬＥＬが存在する場合、励起子及び再結合現象をＬＥＬに局限するのを助けるために、正孔ブロック層１３５を電子輸送層１３６と発光層１３４との間に配置するのが望ましい。この場合、共通ホスト（co-hosts）から正孔ブロック層への正孔の移動に対するエネルギー障壁がなくてはならず、一方で電子が正孔ブロック層から共通ホスト材料及びリン光エミッタを含む発光層へと容易に受け渡される必要がある。さらに、正孔ブロック材料の三重項エネルギーがリン光材料の三重項エネルギーより大きいことが望ましい。好適な正孔ブロック材料は、国際公開第００／７０６５５号、国際公開第０１／４１５１２号、及び国際公開第０１／９３６４２号に記載されている。有用な正孔ブロック材料の２つの例は、バトクプロイン（ＢＣＰ）及びビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（ＢＡｌｑ）である。米国特許出願公開第２００３００６８５２８号に記載されるように、ＢＡｌｑ以外の金属錯体も正孔及び励起子をブロックすることが知られている。正孔ブロック層を使用する場合、その厚さは２ｎｍ〜１００ｎｍ、好適には５ｎｍ〜１０ｎｍであり得る。
【０１９９】
＜電子輸送層＞
電子輸送層１３６は、フルオランテン誘導体のみから構成されていても、又はフルオランテンと他の適切な材料との混合物であってもよい。フルオランテンと追加の材料との体積比％は１％〜９９％のいずれであってもよく、より好適には少なくとも１０％、典型的には少なくとも３０％である。フルオランテン又は使用される任意の追加の材料は、ＬＥＬ又はスペーサ層においてホストとして使用されるものと同一であっても又は異なっていてもよい。ＥＴＬ１３６は任意で副層に分かれていてもよい。
【０２００】
アントラセン類の電子輸送材料が、本発明のフルオランテンと組み合わせるのに特に望ましい。これらのアントラセン電子輸送誘導体は、ＬＥＬのホスト材料に関して上記に記載される式（Ｐ）により表される。
【０２０１】
先に記載される電子輸送材料のいずれかに加えて、ＥＴＬに使用するのに好適であることが知られる任意の他の材料を使用することができる。キレート化オキシノイド化合物、アントラセン誘導体、ピリジン系材料、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール及びこれらの誘導体、ポリベンゾビスアゾール、シアノ含有ポリマー、及び過フッ化材料が挙げられるが、これらに限定されない。他の電子輸送材料としては、米国特許第４，３５６，４２９号に開示されているような様々なブタジエン誘導体、及び米国特許第４，５３９，５０７号に記載されるような様々な複素環光学的増白剤が挙げられる。
【０２０２】
好ましい種類のベンザゾールは、米国特許第５，６４５，９４８号及び米国特許第５，７６６，７７９号においてShiらにより説明されている。かかる化合物は構造式（Ｑ）により表される：
【０２０３】
【化４７】
【０２０４】
式（Ｑ）において、ｎは２〜８から選択され、ｉは１〜５から選択され、Ｚは独立してＯ、ＮＲ、又はＳであり、Ｒは個々に、水素、１個〜２４個の炭素原子を有するアルキル（例えばプロピル、ｔ−ブチル、ヘプチル等）、５個〜２０個の炭素原子を有するアリール若しくはヘテロ原子置換アリール（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、及び他の複素環系）、又はクロロ、フルオロ等のハロゲン、又は縮合芳香環を完成させるのに必要な原子であり、Ｘは、炭素、アルキル、アリール、置換アルキル、又は置換アリールから成る結合単位であり、共役的又は非共役的に複数のベンザゾールを結合する。
【０２０５】
有用なベンザゾールの一例は、下記に示す式（Ｑ−１）によって表される２，２’，２’’−（１，３，５−フェニレン）トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール］（ＴＰＢＩ）である：
【０２０６】
【化４８】
【０２０７】
別の好適な種類の電子輸送材料としては、先述した式（Ｒ）によって表されるような様々な置換フェナントロリンが挙げられる。
【０２０８】
電子輸送材料として機能する好適なトリアリールボランは、化学式（Ｓ）：
【０２０９】
【化４９】
【０２１０】
（式中、Ａｒ1〜Ａｒ3は独立して、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環式（hydrocarbocyclic）基又は芳香族複素環基である）を有する化合物から選択され得る。上記構造を有する化合物は、好ましくは式（Ｓ−１）：
【０２１１】
【化５０】
【０２１２】
（式中、Ｒ1〜Ｒ15は独立して、水素、フルオロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、スルホニル基、アルキル基、アリール基又は置換アリール基である）から選択される。）
【０２１３】
トリアリールボランの具体的な実施態様としては以下が挙げられる：
【０２１４】
【化５１】
【０２１５】
電子輸送材料は、式（Ｔ）：
【０２１６】
【化５２】
【０２１７】
（式中、Ｒ1及びＲ2は個々に、水素、１個〜２４個の炭素原子を有するアルキル（例えばプロピル、ｔ−ブチル、ヘプチル等）、５個〜２０個の炭素原子を有するアリール又はヘテロ原子置換アリール（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、及び他の複素環系）、又はクロロ、フルオロ等のハロゲン、又は縮合芳香環を完成させるのに必要な原子である）の置換１，３，４−オキサジアゾールからも選択され得る。
【０２１８】
有用な置換オキサジアゾールの例は以下である：
【０２１９】
【化５３】
【０２２０】
電子輸送材料は、式（Ｕ）：
【０２２１】
【化５４】
【０２２２】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、及びＲ3は独立して、水素、アルキル基、アリール基又は置換アリール基であり、Ｒ1〜Ｒ3のうち少なくとも１つはアリール基又は置換アリール基である）に従う置換１，２，４−トリアゾールからも選択され得る。有用なトリアゾールの一例は、式（Ｕ−１）によって表される３−フェニル−４−（１−ナフチル）−５−フェニル−１，２，４−トリアゾールである：
【０２２３】
【化５５】
【０２２４】
電子輸送材料は、置換１，３，５−トリアジンからも選択され得る。好適な材料の例は：
２，４，６−トリス（ジフェニルアミノ）−１，３，５−トリアジン、
２，４，６−トリカルバゾロ−１，３，５−トリアジン、
２，４，６−トリス（Ｎ−フェニル−２−ナフチルアミノ）−１，３，５−トリアジン、
２，４，６−トリス（Ｎ−フェニル−１−ナフチルアミノ）−１，３，５−トリアジン、
４，４’，６，６’−テトラフェニル−２，２’−ビ−１，３，５−トリアジン、
２，４，６−トリス（［１，１’：３’，１’’−テルフェニル］−５’−イル）−１，３，５−トリアジンである。
【０２２５】
また、ＬＥＬ中のホスト材料として有用な式（Ｏ）のオキシン自体のキレートを含む金属キレート化オキシノイド化合物（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）のいずれかも、ＥＴＬに使用するのに好適である。
【０２２６】
高い三重項エネルギーを有する幾つかの金属キレート化オキシノイド化合物が、電子輸送材料として特に有用であり得る。特に有用な高い三重項エネルギー準位を有するアルミニウム又はガリウム錯体ホスト材料は、式（Ｖ）によって表される。
【０２２７】
【化５６】
【０２２８】
式（Ｖ）において、Ｍ1はＡｌ又はＧａを表す。Ｒ2〜Ｒ7は水素又は独立して選択される置換基を表す。望ましくは、Ｒ2は電子供与基を表す。好適には、Ｒ3及びＲ4は各々独立して、水素又は電子供与置換基を表す。好ましい電子供与基はメチル等のアルキルである。好ましくは、Ｒ5、Ｒ6及びＲ7は各々独立して、水素又は電子求引基を表す。隣接する置換基Ｒ2〜Ｒ7は、結合して環基を形成してもよい。Ｌは、酸素によりアルミニウムと連結した芳香族部分であり、Ｌが６個〜３０個の炭素原子を有するように置換基で置換されていてもよい。
【０２２９】
ＥＴＬに使用する有用なキレート化オキシノイド化合物の例は、アルミニウム（ＩＩＩ）ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリン）−４−フェニルフェノラート［別名、Ｂａｌｑ］である。
【０２３０】
ＬＥＬ中のホスト材料として有用な式（Ｐ）に従うアントラセン誘導体と同一のものを、同様にＥＴＬにおいて使用してもよい。
【０２３１】
ＥＴＬの厚さは、５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内、好ましくは１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内である。
【０２３２】
＜電子注入層＞
本発明の幾つかの実施形態の有機アルカリ金属化合物又は金属をドープしたフェナントロリンは、ＥＩＬ１３８中に配置される。他の好適な材料をＥＩＬにおいて使用してもよい。例えば、ＥＩＬは、ホストとして少なくとも１つの電子輸送材料、及び少なくとも１つのｎ型ドーパントを含有するｎ型ドープ層であってもよい。ドーパントは、電荷移動によってホストを還元することが可能である。「ｎ型ドープ層」という用語は、この層がドープ後に半導体特性を有し、この層を流れる電流が実質的に電子により搬送されることを意味する。
【０２３３】
ＥＩＬにおけるホストは、電子の注入及び電子の輸送を支持することが可能な電子輸送材料であり得る。電子輸送材料は、上記で規定されるようなＥＴＬ領域に使用する電子輸送材料から選択することができる。
【０２３４】
ｎ型ドープＥＩＬ中のｎ型ドーパントは、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、又はアルカリ土類金属化合物、又はそれらの組み合わせから選択することができる。「金属化合物」という用語は、有機金属錯体、金属有機塩、及び金属無機塩、金属酸化物、及び金属ハロゲン化物を包含する。この種類の金属含有ｎ型ドーパントのうち、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、又はＹｂ、及びこれらの化合物が特に有用である。ｎ型ドープＥＩＬにおいてｎ型ドーパントとして使用される材料には、強い電子供与特性を有する有機還元剤も含まれる。「強い電子供与特性」とは、有機ドーパントが少なくとも幾つかの電子電荷をホストに供与して、ホストと共に電荷移動錯体を形成可能であることを意味する。有機分子の非限定的な例として、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（ＴＴＦ）、及びこれらの誘導体が挙げられる。高分子ホストの場合、ドーパントは上記のいずれかであるか、又は微量成分として分子状に分散した材料若しくはホストと共重合した材料でもある。好ましくは、ｎ型ドープＥＩＬ中のｎ型ドーパントは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、若しくはＹｂ、又はそれらの組み合わせを含む。ｎ型ドープ濃度は、この層の０．０１体積％〜２０体積％の範囲内であるのが好ましい。
【０２３５】
ＥＩＬの厚さは、典型的には２０ｎｍ未満、好ましくは５ｎｍ未満の範囲である。ｎ型ドープＥＩＬを使用する場合、その厚さは典型的には２００ｎｍ未満、好ましくは１５０ｎｍ未満の範囲である。
【０２３６】
＜カソード＞
アノードのみを通して発光を見る場合には、カソード１４０は、ほぼ任意の導電性材料を含む。望ましい材料は、下にある有機層との効果的な接触を確実にする有効な膜形成特性を有し、低電圧で電子の注入を促進し、有効な安定性を有する。有用なカソード材料は、仕事関数が小さな金属又は合金（４．０ｅＶ未満）を含有することが多い。好ましいカソード材料の１つは、米国特許第４，８８５，２２１号に記載されるようなＭｇ：Ａｇ合金を含む。別の好適な種類のカソード材料としては、有機層（例えば有機ＥＩＬ又はＥＴＬ）に接触する薄い無機ＥＩＬを含み、より厚い導電性金属層で覆われる二重層が挙げられる。ここで、無機ＥＩＬは仕事関数が小さな金属又は金属塩を含んでいることが好ましく、そのような場合には、より厚い被覆層が小さな仕事関数を有する必要はない。かかるカソードの１つは、米国特許第５，６７７，５７２号に記載されているように、ＬｉＦの薄層と、その上に載るより厚いＡｌ層を含む。他の有用なカソード材料の組としては、米国特許第５，０５９，８６１号、同第５，０５９，８６２号、及び同第６，１４０，７６３号に開示されているものが挙げられるが、これらに限定されない。
【０２３７】
カソードを通して発光を見る場合、カソード１４０は透明であるか、又はほぼ透明である必要がある。かかる用途のためには、金属が薄いか、又は透明な導電性酸化物を使用するか、又はこのような材料を含んでいる必要がある。光学的に透明なカソードは、米国特許第４，８８５，２１１号、同第５，２４７，１９０号、同第５，７０３，４３６号、同第５，６０８，２８７号、同第５，８３７，３９１号、同第５，６７７，５７２号、同第５，７７６，６２２号、同第５，７７６，６２３号、同第５，７１４，８３８号、同第５，９６９，４７４号、同第５，７３９，５４５号、同第５，９８１，３０６号、同第６，１３７，２２３号、同第６，１４０，７６３号、同第６，１７２，４５９号、同第６，２７８，２３６号、同第６，２８４，３９３号、及び欧州特許第１０７６３６８号により詳細に記載されている。カソード材料は、典型的には熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンスパッタリング、又は化学蒸着によって堆積させる。必要に応じて、多くの既知の方法（スルーマスク蒸着、米国特許第５，２７６，３８０号及び欧州特許第０７３２８６８号に記載されるような一体化シャドーマスキング（integral shadow masking）、レーザーアブレーション、及び選択的化学蒸着が挙げられるが、これらに限定されない）によってパターニングを行なう。
【０２３８】
＜基板＞
ＯＬＥＤ１００は、典型的には支持基板１１０上に設けられるが、ここでアノード１２０又はカソード１４０のいずれかが基板と接触していてもよい。基板と接触する電極は便宜上、底面電極と称される。通常、底面電極はアノード１２０であるが、本発明はその構成に限定されない。基板は、意図される発光の方向に応じて光透過性であっても、又は不透明であってもよい。基板を通してＥＬ発光を見るには光透過性が望ましい。このような場合には、透明なガラス又はプラスチックが一般に使用される。基板は複数の材料層を備える複雑な構造であってもよい。これは典型的には、ＯＬＥＤ層の下側にＴＦＴが設けられるアクティブマトリックス基板の場合に当てはまる。基板は、少なくとも発光画素化領域において、概ね透明な材料（ガラス又はポリマー等）から構成されることがさらに必要とされる。ＥＬ発光を上部電極を通して見る用途においては、底面支持体の光透過性は重要ではなく、したがって支持体は光透過性であっても、光吸収性であっても、又は光反射性であってもよい。この場合に使用される基板としては、ガラス、プラスチック、半導体材料（ケイ素、セラミックス等）、及び回路基板が挙げられるが、これらに限定されない。この場合もやはり、基板は、アクティブマトリクスＴＦＴ設計において見られるような複数の材料層を備える複雑な構造であってもよい。これらのデバイス構成においては、光透明性の上部電極を設けることが必要とされる。
【０２３９】
＜有機層の堆積＞
上記の有機材料は、好適には昇華によって堆積させるが、膜の形成を改善するために任意で結合剤を用いて溶媒から堆積させることもできる。材料がポリマーである場合には、溶媒堆積が通常は好ましい。昇華によって堆積させる材料は、例えば米国特許第６，２３７，５２９号に記載されるように、タンタル材料で構成されることの多い昇華「ボート」（sublimator "boat"）から蒸発させるか、又は最初にドナーシートにコーティングし、次いで基板のより近くで昇華させることができる。材料の混合物を含む層では、別個の昇華ボートを用いるか、又は材料を予め混合し、単一のボート若しくはドナーシートからコーティングすることができる。パターニング堆積は、シャドーマスク、一体化シャドーマスク（米国特許第５，２９４，８７０号）、ドナーシートからの空間的に限定された染料熱転写（米国特許第５，８５１，７０９号及び米国特許第６，０６６，３５７号）、インクジェット法（米国特許第６，０６６，３５７号）を利用して実現することができる。
【０２４０】
ＯＬＥＤを作製する上で有用な有機材料、例えば有機正孔輸送材料、有機エレクトロルミネッセント成分をドープした有機発光材料は、分子結合力の比較的弱い比較的複雑な分子構造を有するため、物理的蒸着中に有機材料（複数可）の分解が回避されるよう注意を払う必要がある。上述の有機材料は、比較的高い純度で合成され、粉末、フレーク、又は顆粒の形態で提供される。これまで、かかる粉末又はフレークは、物理的蒸着源に入れて使用されてきたが、この物理的蒸着源には、有機材料の昇華又は気化により蒸気を形成させ、基板上で蒸気を凝縮させて基板上に有機層を設けるために熱が加えられる。
【０２４１】
有機粉末、フレーク又は顆粒を物理的蒸着において使用する際に幾つかの問題が見られていたが、これは、これらの粉末、フレーク、又は顆粒の取り扱いが困難であるということである。これらの有機材料は一般に、比較的低い物理的密度を有し、特に１０-6トールにまで減圧されるチャンバ内に配置される物理的蒸着源に入れる際に、望ましくない低い熱伝導率を有する。このため、粉末粒子、フレーク、又は顆粒は、加熱源からの放射加熱、及び加熱源の加熱表面と直接接触した粒子又はフレークの伝導加熱によってしか加熱されない。加熱源の加熱表面と接触していない粉末粒子、フレーク、又は顆粒は、粒子間接触面積が比較的小さいことから、伝導加熱では効果的に加熱されない。これは物理的蒸着源におけるかかる有機材料の不均一な加熱をもたらし得る。したがって、結果として不均一な蒸着有機層が基板上に形成される可能性がある。
【０２４２】
これらの有機粉末は固結して固体ペレットとすることができる。昇華性有機材料粉末の混合物から固結して固体ペレットとなるこれらの固体ペレットは、取り扱いがより容易である。有機粉末の固体ペレットへの固結は、比較的単純な器具を用いて行なうことができる。１つ又は複数の非発光性の有機非エレクトロルミネッセント成分材料、又は発光エレクトロルミネッセント成分材料、又は非エレクトロルミネッセント成分材料及びエレクトロルミネッセント成分材料の混合物を含む混合物から形成される固体ペレットは、有機層を作製するために物理的蒸着源に入れることができる。かかる固結ペレットは、物理的蒸着装置において使用することができる。
【０２４３】
一態様では、本発明は有機材料の圧縮ペレットから、ＯＬＥＤの一部を形成する有機層を基板上に作製する方法を提供する。
【０２４４】
本発明の材料を堆積させる好ましい方法の１つは、米国特許出願公開第２００４／０２５５８５７号及び米国特許出願第１０／９４５，９４１号に記載されているが、この場合、本発明の材料の各々を蒸発させるために異なる蒸発源（source evaporators）が使用される。第２の好ましい方法は、温度制御された材料供給経路に沿って材料が計量供給される（metered）フラッシュ蒸発を利用する。このような好ましい方法は、以下の本発明の譲受人に譲渡された特許出願に記載されている：米国特許出願第１０／７８４，５８５号、米国特許出願第１０／８０５，９８０号、米国特許出願第１０／９４５，９４０号、米国特許出願第１０／９４５，９４１号、米国特許出願第１１／０５０，９２４号、及び米国特許出願第１１／０５０，９３４号。この第２の方法を用いる場合、各々の材料を異なる蒸発源を用いて蒸発させても、又は固体材料を混合した後に、同一の蒸発源を用いて蒸発させてもよい。
【０２４５】
＜封止＞
大抵のＯＬＥＤデバイスは、水分及び／又は酸素に敏感であるため、一般に不活性雰囲気（例えば窒素又はアルゴン）中で、乾燥剤（例えばアルミナ、ボーキサイト、硫酸カルシウム、クレイ、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、金属硫酸塩、又は金属ハロゲン化物及び金属過塩素酸塩）と共に密封される。封止及び乾燥のための方法としては、米国特許第６，２２６，８９０号に記載される方法が挙げられるが、これに限定されない。
【０２４６】
＜ＯＬＥＤデバイス設計基準＞
フルカラーディスプレイに対しては、ＬＥＬの画素化が必要とされ得る。このＬＥＬの画素化堆積は、シャドーマスク、一体化シャドーマスク（米国特許第５，２９４，８７０号）、ドナーシートからの空間的に限定された染料熱転写（米国特許第５，６８８，５５１号、同第５，８５１，７０９号、及び同第６，０６６，３５７号）、並びにインクジェット法（米国特許第６，０６６，３５７号）を用いて行なわれる。
【０２４７】
本発明のＯＬＥＤでは、その発光特性の向上を望むのであれば、既知の様々な光学的効果を利用することができる。これには、層の厚さを最適化して光の透過を最大にすること、誘電体ミラー構造を設けること、反射性電極の代わりに光吸収性電極にすること、グレア防止用若しくは反射防止用コーティングをディスプレイ上に設けること、偏光媒体をディスプレイ上に設けること、又は色フィルタ、減光フィルタ、若しくは色変換フィルタをディスプレイ上に設けること等がある。フィルタ、偏光板、及びグレア防止用又は反射防止用コーティングは、特にＯＬＥＤの上に、又はＯＬＥＤの一部として設けることができる。
【０２４８】
本発明のＯＬＥＤデバイスでは、その特性の向上を望むのであれば、既知の様々な光学的効果を利用することができる。これには、層の厚さを最適化して光の透過を最大にすること、誘電体ミラー構造を設けること、反射性電極の代わりに光吸収性電極にすること、グレア防止用若しくは反射防止用コーティングをディスプレイ上に設けること、偏光媒体をディスプレイ上に設けること、又は色フィルタ、減光フィルタ、若しくは色変換フィルタをディスプレイ上に設けること等がある。フィルタ、偏光板、及びグレア防止用又は反射防止用コーティングは、特にカバーの上に、又はカバーの一部として設けることができる。
【０２４９】
本発明の実施形態により、良好な輝度効率、良好な動作安定性を有し、且つ駆動電圧が低減したＥＬデバイスが提供され得る。本発明の実施形態は、デバイスの寿命期間にわたって電圧増大を抑えることもでき、良好な光効率をもたらすように、高い再現性及び一貫性をもって作製することができる。本発明の実施形態では、電力消費（consumption requirements）がより少ないため、電池と共に使用する場合、電池寿命を延長することができる。
【実施例】
【０２５０】
＜実験例＞
有機分子の合成においては、特定の合成経路によって、同一の分子式を有するが、分子中のいずれか異なる部位に位置する特定の置換基を有するという点でのみ異なる分子が単独で、又は分子の混合物として生じる場合があることを理解されたい。言い換えると、これらの分子又は混合物中の分子は、その置換基の配置、又はより一般には、その原子のうち幾つかの空間配置が互いに異なり得る。この場合、この物質は異性体と称される。異性体のより広い定義は、Grant and Hackh's Chemical Dictionary, Fifth Edition, McGraw-Hill Book Company, page 313に見ることができる。実施例２に概説される合成経路は、アセチレン分子が、第２の分子の８Ｈ−シクロペンタ［ａ］アセナフチレン−８−オン単位（entity）の非対称骨格と空間的に反応する仕方によっては異性体を生じ得る経路の一例である。この特定の例においては、ＥＴＭ２及びＥＴＭ７という２つの異性体が可能である。本発明が、一般式Ｉ、一般式ＩＩ及び一般式ＩＩＩによって表される分子の例、及びそれらの具体的な分子の例だけでなく、それらの構造に関連する全ての異性体を包含することに留意されたい。また、本発明の化合物及びそれらの異性体の例は、対称又は非対称の８Ｈ−シクロペンタ［ａ］アセナフチレン−８−オン骨格に由来するものに限定されず、他の骨格、並びに式Ｉ、式ＩＩ及び式ＩＩＩの化合物を生成する上で有用な調製方法に由来するものも含み得る。
【０２５１】
実施例１：本発明の化合物ＥＴＭ１を、スキーム１に概説されるように合成した：
【０２５２】
【化５７】
【０２５３】
７，９−ジフェニル−８Ｈ−シクロペンタ［ａ］アセナフチレン−８−オン（１）：
７，９−ジフェニル−８Ｈ−シクロペンタ［ａ］アセナフチレン−８−オン（別名アセシクロン）（１）を、W. Dilthey, I. ter Horst and W. Schommer; Journal fuer Praktische Chemie (Leipzig), 143, (1935), 189-210の手順に従って十分な収率で調製した。
【０２５４】
８−［１，１’−ビフェニル］−４−イル−７，１０−ジフェニルフルオランテン（ＥＴＭ１）：
アセシクロン（１２ｇ、３３．６ｍｍｏｌ）及び４−ビフェニルアセチレン（９．０ｇ、５０．５ｍｍｏｌ）を、ο−ジクロロベンゼン（１００ｍＬ）中で加熱して２時間穏やかに還流した。次に反応物を冷却し、メタノール（２０ｍＬ）で処理して、室温で１時間攪拌した。得られた黄色固体を濾過して、メタノールでよく洗浄し、乾燥させた。生成物ＥＴＭ１の収量は１７．４ｇであった。デバイスの製造において使用する前に、ＥＴＭ１を２２０℃／１０-3ｍｍＨｇで昇華させた。
【０２５５】
実施例２：本発明の化合物ＥＴＭ２を、スキーム２に概説されるように合成した：
【０２５６】
【化５８】
【０２５７】
５−ブロモアセナフテンキノン（２）：
５−ブロモアセナフテンキノン（２）を、Gordon H. Rule and Samuel B. Thompson; Journal of the Chemical Society, (1937), 1761-1763の手順に従って十分な収率で調製した。
【０２５８】
３−ブロモ−７，９−ジフェニル−８Ｈ−シクロペンタ［ａ］アセナフチレン−８−オン（３）：
１，３−ジフェニルアセトン（１７．５ｇ、８３ｍｍｏｌ）を、メタノール（２４０ｍＬ）中に溶解させて、６５℃に加熱した。この溶液に、５−ブロモアセナフテンキノン（２）（２０ｇ、７５ｍｍｏｌ）を添加した。得られたよく攪拌した懸濁液を、次に１Ｍ メタノールＫＯＨ（１００ｍＬ、１００ｍｍｏｌ）を用いて速い滴下速度で処理すると、即座に暗色の生成物が沈殿した。次に混合物を６５℃で１時間攪拌し、冷却して、濾過した。この黒色固体をメタノール、エーテルでよく洗浄し、乾燥させた。生成物（３）の収量は３１ｇであった。
【０２５９】
３−ブロモ−８−［１，１’−ビフェニル］−４−イル−７，１０−ジフェニルフルオランテン（４）：
ο−ジクロロベンゼン（２００ｍＬ）中の３−ブロモ−７，９−ジフェニル−８Ｈ−シクロペンタ［ａ］アセナフチレン−８−オン（２０ｇ、４６ｍｍｏｌ）及び４−ビフェニルアセチレン（１２．３ｇ、６９ｍｍｏｌ）の混合物を、加熱して２時間穏やかに還流した。得られた溶液を冷却し、メタノール（１５０ｍＬ）で処理した。１時間のうちに、生成物が鮮黄色固体として晶出した。生成物（４）の収量は２２ｇであった。
【０２６０】
８−［１，１’−ビフェニル］−４−イル−３，７，１０−トリフェニルフルオランテン（ＥＴＭ２）：
３−ブロモ−８−［１，１’−ビフェニル］−４−イル−７，１０−ジフェニルフルオランテン（７．２ｇ、１２ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（０．４４ｇ、３ｍｏｌ％（フルオランテンに基づく））、及びフェニルボロン酸（１．８ｇ、１４ｍｍｏｌ）の混合物を、トルエン（１００ｍＬ）中に懸濁し、メカニカルスターラーを用いてよく攪拌した。次いで、これに２Ｍ Ｎａ2ＣＯ3（１４ｍＬ）、続いてエタノール（２０ｍＬ）を添加し、混合物を加熱して１時間穏やかに還流した。この混合物を次に室温まで冷却して、メタノール（１００ｍＬ）で処理した。この黄色固体を濾過して、水、メタノール、及びエーテルでよく洗浄した後、乾燥させた。生成物ＥＴＭ２の収量は５．１ｇであった。デバイスの製造において使用する前に、ＥＴＭ２を２６０℃／１０-3ｍｍＨｇで昇華させた。
【０２６１】
実施例３：ＯＬＥＤデバイス３．１〜３．１４の作製
本発明及びその利点を以下の具体例によりさらに説明する。「パーセンテージ」又は「パーセント」という用語、及び「％」という記号は、本発明の層及びデバイスの他の構成要素中の全材料における、特定の第１の化合物又は第２の化合物の体積パーセント（又は薄膜厚モニターで測定した厚さの比率）を表す。２種以上の第２の化合物が存在する場合には、第２の化合物の総体積を、本発明の層中の全材料におけるパーセンテージとして表すこともできる。
【０２６２】
一連のＯＬＥＤデバイス（３．１〜３．１４）を以下の方法で組み立てた：
１． ８５ｎｍのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）の層でコーティングしたガラス基板をアノードとして、順に、市販の界面活性剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、約１分間酸素プラズマに曝露した。
２． 米国特許第６，２０８，０７５号に記載されるようなＣＨＦ3のプラズマ支援堆積によって、ＩＴＯ上に１ｎｍのフッ化炭素（ＣＦx）正孔注入層（ＨＩＬ）を堆積させた。
３． 次いで、正孔輸送材料４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）の層を、９５ｎｍの厚さに堆積させた。
４． ホスト材料Ｐ−２及び３体積％のＦＤ−４７に相当する２０ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を次に堆積させた。
５． 表１に示すようなＰ−２、ＥＴＭ２、又はその両方の混合物の３５ｎｍの電子輸送層（ＥＴＬ）を、ＬＥＬ上に真空蒸着した。
６． 表１に示すような電子注入層（ＥＩＬ）を、ＥＴＬ上に真空蒸着した。ＬｉＦを使用する場合、厚さは０．５ｎｍとし、有機アルカリ金属化合物については、厚さは３．５ｎｍとした。
７． 最後に、１００ｎｍのアルミニウムの層をＥＩＬ上に堆積させて、カソードを形成した。
【０２６３】
上記の手順によってＥＬデバイスの堆積が完了した。次いで、デバイスを周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックスで密封包装した。
【０２６４】
このように形成したデバイスを、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で輝度効率について試験した。その結果を表１に報告する。
【０２６５】
【表１】
【０２６６】
ＥＴＬがＥＴＭ２、Ｐ−２、又はその両方の混合物であり、且つＥＩＬが有機リチウム錯体（ＥＩＭ１又はＥＩＭ２）である場合、本発明のデバイス３．７〜３．１４は、比較用デバイス３．１〜３．３（ＥＴＬは同一であるが、ＥＩＬを有しない）よりも低い駆動電圧及び優れた輝度効率を有することが、表１から明らかである。本発明のデバイスは、業界標準である比較用デバイス３．４〜３．６（ＥＴＬは同一であるが、ＥＩＬがＬｉＦである）に対して、より低い駆動電圧及び優れた輝度効率も示す。
【０２６７】
実施例４：デバイス４．１〜４．１５の作製
一連のＥＬデバイス（４．１〜４．１５）を、工程４のＬＥＬ層においてＰ−２の代わりにＰ−４を使用し、ＦＤ−４７の代わりにＦＤ−５４を２％レベルで使用した以外は、実施例３と同様の方法で組み立てた。また、工程５のＥＴＬ層においてＰ−２の代わりにＰ−４を使用し、さらに比較する目的で、工程４のＥＴＬ層においてＰ−２の代わりにＣｏｍｐ１を使用した。結果を表２に報告する。
【０２６８】
【化５９】
【０２６９】
【表２】
【０２７０】
本発明の実施例において、ＥＴＬがＥＴＭ２、Ｐ−４、又はその両方の混合物であり、且つＥＩＬが有機リチウム錯体（ＥＩＭ１又はＥＩＭ２）である場合、本発明のデバイス４．８〜４．１５は、比較用デバイス４．１〜４．３（ＥＴＬは同一であるが、ＥＩＬを有しない）よりも低い駆動電圧及び優れた輝度効率を有することが、表２から明らかである。本発明のデバイスは、業界標準である比較用デバイス４．４〜４．６（ＥＴＬは同一であるが、ＥＩＬがＬｉＦである）に対して、より低い駆動電圧及び優れた輝度効率も示す。さらに、有機リチウム錯体ＥＩＭ１をＥＩＬに用いた場合であっても、本発明の範囲外となる比較用化合物Ｃｏｍｐ１をＥＴＬに有する比較用デバイス４．７は、本発明のデバイスと比較すると、より劣った駆動電圧及び輝度効率を示す。
【０２７１】
実施例５：デバイス５．１〜５．３の作製
一連のＥＬデバイス（５．１〜５．３）を、工程４のＬＥＬ層においてＰ−２の代わりにＰ−１を使用し、ＦＤ−４７の代わりにＦＤ−５４を２％レベルで使用した以外は、実施例３と同様の方法で組み立てた。ＥＴＭ３、Ｐ−１、又はその両方の混合物をＥＴＬに使用した。結果を表３に報告する。
【０２７２】
【表３】
【０２７３】
ＥＩＬがＥＩＭ１であり、且つＥＴＬがＥＴＭ３、Ｐ−１、又はその両方の５０％混合物である場合、駆動電圧が低く、輝度効率が高いことが表３から明らかである。
【０２７４】
実施例６：デバイス６．１〜６．３の作製
一連のＥＬデバイス（６．１〜６．３）を、工程４のＬＥＬ層においてＰ−２の代わりにＰ−１を使用し、ＦＤ−４７の代わりにＦＤ−５４を２％レベルで使用した以外は、実施例３と同様の方法で組み立てた。ＥＴＭ４、Ｐ−１、又はその両方の混合物をＥＴＬに使用した。結果を表４に報告する。
【０２７５】
【表４】
【０２７６】
ＥＩＬがＥＩＭ１であり、且つＥＴＬがＥＴＭ４、Ｐ−１、又はその両方の５０％混合物である場合、駆動電圧が低く、輝度効率が高いことが表４から明らかである。
【０２７７】
実施例７：デバイス７．１〜７．３の作製
一連のＥＬデバイス（７．１〜７．３）を、工程４のＬＥＬ層においてＰ−２の代わりにＰ−１を使用し、ＦＤ−４７の代わりにＦＤ−５４を２％レベルで使用した以外は、実施例３と同様の方法で組み立てた。ＥＴＭ５、Ｐ−１、又はその両方の混合物をＥＴＬに使用した。結果を表５に報告する。
【０２７８】
【表５】
【０２７９】
ＥＩＬがＥＩＭ１であり、且つＥＴＬがＥＴＭ５、Ｐ−１、又はその両方の５０％混合物である場合、駆動電圧が低く、輝度効率が高いことが表５から明らかである。
【０２８０】
実施例８：デバイス８．１〜８．４の作製
一連のＥＬデバイス（８．１〜８．４）を、工程４のＬＥＬ層においてＰ−２の代わりにＰ−４を使用し、ＦＤ−４７の代わりにＦＤ−５４を２％レベルで使用した以外は、実施例３と同様の方法で組み立てた。ＥＴＭ６、Ｐ−４、又はその両方の混合物をＥＴＬに使用した。結果を表６に報告する。
【０２８１】
【表６】
【０２８２】
ＥＩＬがＥＩＭ１であり、且つＥＴＬがＥＴＭ６、Ｐ−４、又はその両方の混合物である場合、駆動電圧が低く、輝度効率が高いことが表６から明らかである。
【０２８３】
実施例９：デバイス９．１〜９．２の作製
一連のＥＬデバイス（９．１〜９．２）を以下の方法で組み立てた：
１． ８５ｎｍのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）の層でコーティングしたガラス基板をアノードとして、順に、市販の界面活性剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、約１分間酸素プラズマに曝露した。
２． 米国特許第６，２０８，０７５号に記載されるようなＣＨＦ3のプラズマ支援堆積によって、ＩＴＯ上に１ｎｍのフッ化炭素（ＣＦx）正孔注入層（ＨＩＬ）を堆積させた。
３． 次いで、正孔輸送材料４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）の層を、１４４ｎｍの厚さに堆積させた。
４． ホスト材料ルブレン（ＦＤ−５）及び０．５体積％のＦＤ−４６に相当する４０ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を次に堆積させた。
５． ＥＴＭ２の３５ｎｍの電子輸送層（ＥＴＬ）を、ＬＥＬ上に真空蒸着した。
６． ＥＩＭ１又はＥＩＭ２の３．５ｎｍの電子注入層（ＥＩＬ）を、ＥＴＬ上に真空蒸着した。
７． 最後に、１００ｎｍのアルミニウムの層をＥＩＬ上に堆積させて、カソードを形成した。
【０２８４】
上記の手順によってＥＬデバイスの堆積が完了した。次いで、デバイスを周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックスで密封包装した。
【０２８５】
このように形成したデバイスを、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で輝度効率について試験した。その結果を表７に報告する。
【０２８６】
【表７】
【０２８７】
ＥＴＬがＥＴＭ１であり、且つＥＩＬが有機リチウム錯体（ＥＩＭ１又はＥＩＭ２）である場合、本発明のデバイスは駆動電圧が低く、輝度効率が高いことが表７から明らかである。ＦＤ−４６は、本発明の範囲外となるフルオランテン誘導体であり、ＬＥＬに配置されることに留意されたい。
【０２８８】
実施例１０：デバイス１０．１〜１０．９の作製
一連のＥＬデバイス（１０．１〜１０．９）を以下の方法で組み立てた：
１． ８５ｎｍのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）の層でコーティングしたガラス基板をアノードとして、順に、市販の界面活性剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、約１分間酸素プラズマに曝露した。
２． 米国特許第６，２０８，０７５号に記載されるようなＣＨＦ3のプラズマ支援堆積によって、ＩＴＯ上に１ｎｍフッ化炭素（ＣＦx）正孔注入層（ＨＩＬ）を堆積させた。
３． 次いで、ジピラジノ［２，３−ｆ：２’，３’−ｈ］キノキサリンヘキサカルボニトリルの層を、ＨＴＬとして１０ｎｍの厚さに堆積させた。
４． 次いで、正孔輸送材料４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）の層を、８０ｎｍの厚さに堆積させた。
５． ホスト材料Ｐ−２及び７体積％のＦＤ−５３に相当する、２０ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を次に堆積させた。
５． 表８に挙げるような電子輸送層（ＥＴＬ１）を、ＬＥＬ上に真空蒸着した。一部の実施例においては、表８に詳述するような第２の電子輸送層（ＥＴＬ２）をさらに真空蒸着した。
６． 表８に挙げるような電子注入層（ＥＩＬ）を、ＥＴＬ上に真空蒸着した。
７． 最後に、８０ｎｍのアルミニウムの層をＥＩＬ上に堆積させて、カソードを形成した。
【０２８９】
上記の手順によってＥＬデバイスの堆積が完了した。次いで、デバイスを周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックスで密封包装した。このように形成したデバイスを、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で輝度効率について試験した。その結果を表８に報告する。
【０２９０】
【表８】
【０２９１】
本発明のフルオランテンをＥＴＬに有する本発明のデバイスは、他のＥＴＬ材料と比較して高い輝度効率を有することが表８から明らかである。また、リチウム金属をドープしたフェナントロリン誘導体をＥＩＬに利用することにより、効率に大きな影響を与えることなく低い駆動電圧が得られる。
【０２９２】
実施例１１：デバイス１１．１〜１１．１１の作製
一連のＥＬデバイス（１１．１〜１１．１１）を以下の方法で組み立てた：
１． ８５ｎｍのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）の層でコーティングしたガラス基板をアノードとして、順に、市販の界面活性剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、約１分間酸素プラズマに曝露した。
２． 次いで、ジピラジノ［２，３−ｆ：２’，３’−ｈ］キノキサリンヘキサカルボニトリルの層を、ＨＴＬとして１０ｎｍの厚さに堆積させた。
３． 次いで、正孔輸送材料４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）の層を、８５ｎｍの厚さに堆積させた。
４． ９８．５％のホスト材料Ｐ−１及び１．５体積％のＦＤ−５４に相当する、２０ｎｍの青色発光層（ＬＥＬ）を次に堆積させた。
５． 表９に詳述するような第１の電子輸送層（ＥＴＬ１）を、ＬＥＬ上に真空蒸着した。一部の実施例においては、表９に詳述するような第２の電子輸送層（ＥＴＬ２）をさらに真空蒸着した。
６． 表９に詳述するような電子注入層（ＥＩＬ）を、ＥＴＬ上に真空蒸着した。
７． 最後に、１００ｎｍのアルミニウムの層をＥＩＬ上に堆積させて、カソードを形成した。
【０２９３】
上記の手順によってＥＬデバイスの堆積が完了した。次いで、デバイスを周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックスで密封包装した。このように形成したデバイスを、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で輝度効率について試験した。その結果を表９に報告する。
【０２９４】
【表９】
【０２９５】
有機リチウム化合物をＥＩＬに使用した場合、本発明のデバイスは駆動電圧が低く、輝度効率が高いことが表８から明らかである。これらの実験により、本発明の利点を維持した上で、追加のＥＴＬ層が存在することができることも実証される。
【０２９６】
部品表
１００ ＯＬＥＤ
１１０ 基板
１２０ アノード
１３０ 正孔注入層（ＨＩＬ）
１３２ 正孔輸送層（ＨＴＬ）
１３４ 発光層（ＬＥＬ）
１３５ 正孔ブロック層（ＨＢＬ）
１３６ 電子輸送層（ＥＴＬ）
１３８ 電子注入層（ＥＩＬ）
１４０ カソード
１５０ 電圧／電流源
１６０ 電気コネクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードと、アノードとを備え、且つそれらの間に発光層を有するＯＬＥＤデバイスであって、該カソードと該発光層との間に、７，１０−ジアリール置換フルオランテン核を有し且つ該フルオランテン核と環化した芳香環を有しない化合物を含有する非発光性電子輸送層をさらに備えるＯＬＥＤデバイス。
【請求項２】
前記フルオランテン化合物が、式（Ｉ）：
【化１】
（式中、各Ａｒは、フルオランテン核に結合した６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環であり、同一であっても、又は異なっていてもよく、Ｒ1〜Ｒ8は、水素及び６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環基から個々に選択されるが、但し隣接する２つのＲ1置換基〜Ｒ8置換基が結合してフルオランテン核と縮合した芳香環系を形成することはない）に従うものである請求項１に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項３】
前記フルオランテン化合物が、式（ＩＩ）：
【化２】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は独立して、水素又は６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香族基であるが、但しどの隣接するＲ1〜Ｒ4も、結合して環化した芳香環系の一部を形成することはなく、Ｒは水素又は置換基であり、且つｎ及びｍは独立して１〜５である）に従うものである請求項２に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項４】
前記非発光性電子輸送層が、追加の電子輸送材料として、多環芳香族炭化水素を含有する請求項１に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項５】
前記非発光性電子輸送層が、追加の電子輸送材料として、式（Ｐ）：
【化３】
（式中、Ｒ1〜Ｒ10は独立して、水素、１個〜２４個の炭素原子を有するアルキル基又は１個〜２４個の炭素原子を有する芳香族基から選択される）に従うアントラセン誘導体を含有する請求項４に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項６】
前記非発光性電子輸送層が、式（Ｖ）：
【化４】
（式中、Ｚ及び破線の弧は、２個〜４個の原子及びリチウムカチオンを有する５員〜７員環を完成させるのに必要な結合を表し、各Ａは、水素又は置換基を表し、各Ｂは、水素又は独立して選択されるＺ原子上の置換基を表すが、但し２つ以上の置換基が結合して縮合環又は縮合環系を形成してもよく、ｊは０〜３であり、ｋは１又は２であり、且つｍ及びｎは錯体の電荷が中性となるように独立して選択される整数である）に従う有機リチウム材料を含有する請求項１に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項７】
カソードと、アノードとを備え、且つそれらの間に発光層を有するＯＬＥＤデバイスであって、
（ａ）前記カソードと前記発光層との間に、７，１０−ジアリール−フルオランテン核を有し且つ該核と環化した芳香環を有しない化合物を含有する非発光性電子輸送層を備え、
（ｂ）前記カソードと前記電子輸送層との間に配置され、有機アルカリ金属化合物を含有する追加の層をさらに備えるＯＬＥＤデバイス。
【請求項８】
前記有機アルカリ金属化合物が有機リチウム化合物である請求項７に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項９】
前記フルオランテン化合物が、式（Ｉ）：
【化５】
（式中、各Ａｒは、フルオランテン核に結合した６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環であり、同一であっても、又は異なっていてもよく、Ｒ1〜Ｒ8は、水素及び６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環基から個々に選択されるが、但し隣接する２つのＲ1置換基〜Ｒ8置換基が、フルオランテン核と縮合した芳香環系を形成することはない）に従うものである請求項７に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１０】
前記フルオランテン化合物が、式（ＩＩ）：
【化６】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は独立して、水素又は６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香族基であるが、但しどの隣接するＲ1〜Ｒ4も、環化した芳香環系の一部ではなく、Ｒは水素又は置換基であり、且つｎ及びｍは独立して１〜５である）に従うものである請求項９に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１１】
前記フルオランテン化合物が、式（ＩＩＩａ）又は式（ＩＩＩｂ）：
【化７】
（式中、Ｒ2及びＲ4は独立して、水素又は６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香族基であるが、但しＲ2及びＲ4の両方が水素であることはなく、Ｒ2がＲと結合して環を形成することもなく、Ｒは水素又は任意の置換基であり、且つｎ及びｍは独立して１〜５である）に従うものである請求項１０に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１２】
前記有機リチウム化合物が、式（ＩＶ）：
（Ｌｉ+）m（Ｑ）n 式（ＩＶ）
（式中、Ｑはアニオン性有機配位子であり、且つｍ及びｎは錯体の電荷が中性となるように独立して選択される整数である）に従うものである請求項８に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１３】
前記有機リチウム化合物が、式（Ｖ）：
【化８】
（式中、Ｚ及び破線の弧は、２個〜４個の原子及びリチウムカチオンを有する５員〜７員環を完成させるのに必要な結合を表し、各Ａは、水素又は置換基を表し、各Ｂは、水素又は独立して選択されるＺ原子上の置換基を表すが、但し２つ以上の置換基が結合して縮合環又は縮合環系を形成してもよく、ｊは０〜３であり、ｋは１又は２であり、且つｍ及びｎは錯体の電荷が中性となるように独立して選択される整数である）に従うものである請求項１２に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１４】
式（Ｖ）のＡ置換基及びＢ置換基が一緒になって追加の環系を形成する請求項１３に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１５】
Ａ置換基とＢ置換基との間に形成される前記環が、Ａに結合した窒素に加えて少なくとも１つのヘテロ原子を含有する請求項１４に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１６】
前記有機リチウム化合物が：
【化９】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
から成る群から選択される請求項１５に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１７】
前記追加の電子輸送材料が、式（Ｐ）：
【化１３】
（式中、Ｒ1〜Ｒ10は独立して、水素、１個〜２４個の炭素原子を有するアルキル基又は１個〜２４個の炭素原子を有する芳香族基から選択される）に従うアントラセン誘導体である請求項７に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１８】
前記非発光性電子輸送層が、式（Ｖ）：
【化１４】
（式中、Ｚ及び破線の弧は、２個〜４個の原子及びリチウムカチオンを有する５員〜７員環を完成させるのに必要な結合を表し、
各Ａは、水素又は置換基を表し、各Ｂは、水素又は独立して選択されるＺ原子上の置換基を表すが、但し２つ以上の置換基が結合して縮合環又は縮合環系を形成してもよく、ｊは０〜３であり、ｋは１又は２であり、且つｍ及びｎは錯体の電荷が中性となるように独立して選択される整数である）に従う少なくとも１つの追加の有機リチウム材料を含有する請求項７に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１９】
カソードと、アノードとを備え、且つそれらの間に発光層を有するＯＬＥＤデバイスであって、
（ａ）前記カソードと前記発光層との間に、７，１０−ジアリール置換フルオランテン核を有し且つ該フルオランテン核と環化した芳香環を有しない化合物を含有する非発光性電子輸送層を備え、
（ｂ）前記カソードと前記電子輸送層との間に配置され、フェナントロリン化合物及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有する追加の層をさらに備えるＯＬＥＤデバイス。
【請求項２０】
前記金属がリチウムである請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記フルオランテン化合物が、式（Ｉ）：
【化１５】
（式中、Ａｒは６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環であり、同一であっても、又は異なっていてもよく、Ｒ1〜Ｒ8は、水素及び６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環から個々に選択されるが、但し隣接する２つのＲ1置換基〜Ｒ8置換基が、環化又は縮合した芳香環系を形成することはない）に従うものである請求項１９に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項２２】
前記フェナントロリン化合物が、式（Ｒ）：
【化１６】
（式中、Ｒ1〜Ｒ8は独立して、水素、アルキル基、アリール基、又は置換アリール基であり、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１つはアリール基又は置換アリール基である）に従うものである請求項１９に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項２３】
請求項１に記載のデバイス全体に電位をかけることを含む、発光させる方法。
【請求項２４】
請求項１に記載のデバイスを備えるディスプレイ。
【請求項１】
カソードと、アノードとを備え、且つそれらの間に発光層を有するＯＬＥＤデバイスであって、該カソードと該発光層との間に、７，１０−ジアリール置換フルオランテン核を有し且つ該フルオランテン核と環化した芳香環を有しない化合物を含有する非発光性電子輸送層をさらに備えるＯＬＥＤデバイス。
【請求項２】
前記フルオランテン化合物が、式（Ｉ）：
【化１】
（式中、各Ａｒは、フルオランテン核に結合した６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環であり、同一であっても、又は異なっていてもよく、Ｒ1〜Ｒ8は、水素及び６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環基から個々に選択されるが、但し隣接する２つのＲ1置換基〜Ｒ8置換基が結合してフルオランテン核と縮合した芳香環系を形成することはない）に従うものである請求項１に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項３】
前記フルオランテン化合物が、式（ＩＩ）：
【化２】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は独立して、水素又は６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香族基であるが、但しどの隣接するＲ1〜Ｒ4も、結合して環化した芳香環系の一部を形成することはなく、Ｒは水素又は置換基であり、且つｎ及びｍは独立して１〜５である）に従うものである請求項２に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項４】
前記非発光性電子輸送層が、追加の電子輸送材料として、多環芳香族炭化水素を含有する請求項１に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項５】
前記非発光性電子輸送層が、追加の電子輸送材料として、式（Ｐ）：
【化３】
（式中、Ｒ1〜Ｒ10は独立して、水素、１個〜２４個の炭素原子を有するアルキル基又は１個〜２４個の炭素原子を有する芳香族基から選択される）に従うアントラセン誘導体を含有する請求項４に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項６】
前記非発光性電子輸送層が、式（Ｖ）：
【化４】
（式中、Ｚ及び破線の弧は、２個〜４個の原子及びリチウムカチオンを有する５員〜７員環を完成させるのに必要な結合を表し、各Ａは、水素又は置換基を表し、各Ｂは、水素又は独立して選択されるＺ原子上の置換基を表すが、但し２つ以上の置換基が結合して縮合環又は縮合環系を形成してもよく、ｊは０〜３であり、ｋは１又は２であり、且つｍ及びｎは錯体の電荷が中性となるように独立して選択される整数である）に従う有機リチウム材料を含有する請求項１に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項７】
カソードと、アノードとを備え、且つそれらの間に発光層を有するＯＬＥＤデバイスであって、
（ａ）前記カソードと前記発光層との間に、７，１０−ジアリール−フルオランテン核を有し且つ該核と環化した芳香環を有しない化合物を含有する非発光性電子輸送層を備え、
（ｂ）前記カソードと前記電子輸送層との間に配置され、有機アルカリ金属化合物を含有する追加の層をさらに備えるＯＬＥＤデバイス。
【請求項８】
前記有機アルカリ金属化合物が有機リチウム化合物である請求項７に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項９】
前記フルオランテン化合物が、式（Ｉ）：
【化５】
（式中、各Ａｒは、フルオランテン核に結合した６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環であり、同一であっても、又は異なっていてもよく、Ｒ1〜Ｒ8は、水素及び６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環基から個々に選択されるが、但し隣接する２つのＲ1置換基〜Ｒ8置換基が、フルオランテン核と縮合した芳香環系を形成することはない）に従うものである請求項７に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１０】
前記フルオランテン化合物が、式（ＩＩ）：
【化６】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は独立して、水素又は６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香族基であるが、但しどの隣接するＲ1〜Ｒ4も、環化した芳香環系の一部ではなく、Ｒは水素又は置換基であり、且つｎ及びｍは独立して１〜５である）に従うものである請求項９に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１１】
前記フルオランテン化合物が、式（ＩＩＩａ）又は式（ＩＩＩｂ）：
【化７】
（式中、Ｒ2及びＲ4は独立して、水素又は６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香族基であるが、但しＲ2及びＲ4の両方が水素であることはなく、Ｒ2がＲと結合して環を形成することもなく、Ｒは水素又は任意の置換基であり、且つｎ及びｍは独立して１〜５である）に従うものである請求項１０に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１２】
前記有機リチウム化合物が、式（ＩＶ）：
（Ｌｉ+）m（Ｑ）n 式（ＩＶ）
（式中、Ｑはアニオン性有機配位子であり、且つｍ及びｎは錯体の電荷が中性となるように独立して選択される整数である）に従うものである請求項８に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１３】
前記有機リチウム化合物が、式（Ｖ）：
【化８】
（式中、Ｚ及び破線の弧は、２個〜４個の原子及びリチウムカチオンを有する５員〜７員環を完成させるのに必要な結合を表し、各Ａは、水素又は置換基を表し、各Ｂは、水素又は独立して選択されるＺ原子上の置換基を表すが、但し２つ以上の置換基が結合して縮合環又は縮合環系を形成してもよく、ｊは０〜３であり、ｋは１又は２であり、且つｍ及びｎは錯体の電荷が中性となるように独立して選択される整数である）に従うものである請求項１２に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１４】
式（Ｖ）のＡ置換基及びＢ置換基が一緒になって追加の環系を形成する請求項１３に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１５】
Ａ置換基とＢ置換基との間に形成される前記環が、Ａに結合した窒素に加えて少なくとも１つのヘテロ原子を含有する請求項１４に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１６】
前記有機リチウム化合物が：
【化９】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
から成る群から選択される請求項１５に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１７】
前記追加の電子輸送材料が、式（Ｐ）：
【化１３】
（式中、Ｒ1〜Ｒ10は独立して、水素、１個〜２４個の炭素原子を有するアルキル基又は１個〜２４個の炭素原子を有する芳香族基から選択される）に従うアントラセン誘導体である請求項７に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１８】
前記非発光性電子輸送層が、式（Ｖ）：
【化１４】
（式中、Ｚ及び破線の弧は、２個〜４個の原子及びリチウムカチオンを有する５員〜７員環を完成させるのに必要な結合を表し、
各Ａは、水素又は置換基を表し、各Ｂは、水素又は独立して選択されるＺ原子上の置換基を表すが、但し２つ以上の置換基が結合して縮合環又は縮合環系を形成してもよく、ｊは０〜３であり、ｋは１又は２であり、且つｍ及びｎは錯体の電荷が中性となるように独立して選択される整数である）に従う少なくとも１つの追加の有機リチウム材料を含有する請求項７に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１９】
カソードと、アノードとを備え、且つそれらの間に発光層を有するＯＬＥＤデバイスであって、
（ａ）前記カソードと前記発光層との間に、７，１０−ジアリール置換フルオランテン核を有し且つ該フルオランテン核と環化した芳香環を有しない化合物を含有する非発光性電子輸送層を備え、
（ｂ）前記カソードと前記電子輸送層との間に配置され、フェナントロリン化合物及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有する追加の層をさらに備えるＯＬＥＤデバイス。
【請求項２０】
前記金属がリチウムである請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記フルオランテン化合物が、式（Ｉ）：
【化１５】
（式中、Ａｒは６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環であり、同一であっても、又は異なっていてもよく、Ｒ1〜Ｒ8は、水素及び６個〜２４個の炭素原子を含有する芳香環から個々に選択されるが、但し隣接する２つのＲ1置換基〜Ｒ8置換基が、環化又は縮合した芳香環系を形成することはない）に従うものである請求項１９に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項２２】
前記フェナントロリン化合物が、式（Ｒ）：
【化１６】
（式中、Ｒ1〜Ｒ8は独立して、水素、アルキル基、アリール基、又は置換アリール基であり、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１つはアリール基又は置換アリール基である）に従うものである請求項１９に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項２３】
請求項１に記載のデバイス全体に電位をかけることを含む、発光させる方法。
【請求項２４】
請求項１に記載のデバイスを備えるディスプレイ。
【図１】
【公表番号】特表２０１１−５０１４６３（Ｐ２０１１−５０１４６３Ａ）
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３１００８（Ｐ２０１０−５３１００８）
【出願日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０１１７８８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０５４９０５
【国際公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（５１００４８４１７）グローバル・オーエルイーディー・テクノロジー・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー (95)
【氏名又は名称原語表記】ＧＬＯＢＡＬ ＯＬＥＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＬＣ．
【住所又は居所原語表記】１２０９ Ｏｒａｎｇｅ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ， Ｄｅｌａｗａｒｅ １９８０１， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０１１７８８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０５４９０５
【国際公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（５１００４８４１７）グローバル・オーエルイーディー・テクノロジー・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー (95)
【氏名又は名称原語表記】ＧＬＯＢＡＬ ＯＬＥＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＬＣ．
【住所又は居所原語表記】１２０９ Ｏｒａｎｇｅ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ， Ｄｅｌａｗａｒｅ １９８０１， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【Ｆターム（参考）】
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