(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードと、アノードと、それらの間に配置された発光層（ＬＥＬ）とを含み、前記発光層が、リン光性ゲスト物質と、正孔および電子を輸送するホスト物質と、該ホスト物質のイオン化ポテンシャルよりも低いイオン化ポテンシャル、および、該リン光性ゲスト物質の三重項エネルギーレベル−０．２ｅＶ以上の三重項エネルギーレベルを有する効率向上物質とからなるエレクトロルミネセンスデバイスであって、該ホスト物質が、アリールアミン基含有化合物またはカルバゾール基含有化合物であり、
該効率向上物質が、下記の式（２ｂ）により表される化合物：
【化１】
0005466198.tif 000025
（式中、
Ａｒ5〜Ａｒ10は独立して芳香族基を表す；
各Ｒbは独立して、独立して選択された置換基を表す；かつ
各ｍは独立して、０〜４として選択される）
であり、かつ、該リン光性ゲスト物質が、イリジウムまたは白金である第５列目の遷移金属を含む有機金属化合物である、エレクトロルミネセンスデバイス。
【請求項２】
効率向上物質がリン光性ゲスト物質の三重項エネルギーレベルよりも高い三重項エネルギーレベルを有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
効率向上物質が発光性でない、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
リン光性ゲスト物質が緑色光を放出する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
リン光性ゲスト物質が赤色光を放出する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
効率向上物質が発光層の１質量％〜３０質量％の濃度で存在する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
ホスト物質が、下記の式Ｉにより表されるカルバゾール化合物：
【化２】
0005466198.tif 000026
（式中、Ｗは独立して、水素または独立して選択される置換基を表し、ｐは独立して０〜４であり、ＬAは連結基を表す）
を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
ホスト物質が、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル基含有化合物、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−２，２’−ジメチルビフェニル基含有化合物、１，３−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール）ベンゼン基含有化合物およびポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）基含有化合物から選択されるいずれかを含む、請求項１に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カソードと、アノードと、それらの間に配置された発光層（ＬＥＬ）とを含み、該発光層が、リン光性ゲスト物質と、正孔および電子を輸送するホスト物質と、ホスト物質のイオン化ポテンシャルよりも低いイオン化ポテンシャル、および、リン光性ゲスト物質の三重項エネルギーレベルよりも最大でも０．２ｅＶ低い三重項エネルギーレベルを有する効率向上物質とを含むエレクトロルミネセンスデバイスに関連する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）デバイスが２０年以上前から知られているが、それらの性能上の制限は多くの望ましい適用に対する障害となっている。最も単純な形態において、有機ＥＬデバイスは、正孔注入のためのアノードと、電子注入のためのカソードと、光の放射をもたらす電荷再結合を支援するための、これらの電極の間に挟まれた有機媒体とから構成される。これらのデバイスはまた、有機発光ダイオードまたはＯＬＥＤと一般には呼ばれている。より初期の有機ＥＬデバイスの代表例が、Ｇｕｒｎｅｅらの米国特許第３，１７２，８６２号（１９６５年３月９日発行）；Ｇｕｒｎｅｅの米国特許第３，１７３，０５０号（１９６５年３月９日発行）；Ｄｒｅｓｎｅｒ、「Ｄｏｕｂｌｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  ｉｎ  Ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ」、ＲＣＡ  Ｒｅｖｉｅｗ、第３０巻、３２２頁〜３３４頁、１９６９年；および、Ｄｒｅｓｎｅｒの米国特許第３，７１０，１６７号（１９７３年１月９日発行）である。これらのデバイスにおける有機層は、通常の場合には多環芳香族炭化水素から構成されており、非常に厚かった（１μｍをはるかに超えていた）。結果として、動作電圧が非常に高く、多くの場合には１００Ｖを超えていた。
【０００３】
より近年の有機ＥＬデバイスは、極めて薄い層（例えば、１．０μｍ未満）からなる有機ＥＬエレメントをアノードとカソートとの間に含む。本明細書中において、用語「有機ＥＬエレメント」は、アノードとカソートとの間におけるこのような層を包含する。厚さを小さくすることは、有機層の抵抗を低下させ、かつ、はるかに低い電圧で作動するデバイスを可能にする。基本的な二層ＥＬデバイス構造（これは米国特許第４，３５６，４２９号に最初に記載された）において、アノードに隣接するＥＬエレメントの一方の有機層が、正孔を輸送するために特に選ばれており、従って、これは正孔輸送層と呼ばれ、もう一方の有機層は、電子を輸送するために特に選ばれており、電子輸送層と呼ばれる。有機ＥＬエレメント内における注入された正孔および電子の再結合により、効率的なエレクトロルミネセンスがもたらされている。
【０００４】
三層有機ＥＬデバイスもまた提案されており、これは、Ｔａｎｇら（Ｊ．Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ．６５、３６１０〜３６１６（１９８９））によって開示される三層有機ＥＬデバイスなどのように、有機発光層（ＬＥＬ）を正孔輸送層と電子輸送層との間に含有する。発光層は、一般には、ドーパントとしてもまた知られているゲスト物質がドープされたホスト物質からなる。なおさらに、米国特許第４，７６９，２９２号では、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＬＥＬ）および電子輸送／注入層（ＥＴＬ）を含む４層ＥＬエレメントが開示されている。これらの構造は、改善されたデバイス効率をもたらしている。
【０００５】
ＯＬＥＤデバイスにおいて有用であるとして記載されている多くの発光物質は、蛍光によってその励起された一重項状態から光を放射する。励起された一重項状態は、ＯＬＥＤデバイスにおいて形成される励起子がそのエネルギーをドーパントの一重項励起状態に転移させたときに生じ得る。しかしながら、ＥＬデバイスにおいて生じた励起子の２５％のみが一重項の励起子であると一般には考えられている。残る励起子は三重項であり、三重項は、ドーパントの一重項励起状態を生じさせるためにそのエネルギーをドーパントに容易に転移させることができない。このことは、励起子の７５％が発光過程において使用されないので、効率における大きな損失をもたらしている。
【０００６】
三重項の励起子は、エネルギーにおいて十分に低い三重項励起状態をドーパントが有するならば、そのエネルギーをドーパントに転移させることができる。ドーパントの三重項状態が発光性であるならば、ドーパントは光をリン光によって生じさせることができる。多くの場合、一重項の励起子はまた、そのエネルギーを同じドーパントの最も低い一重項励起状態に転移させることができる。一重項励起状態は、多くの場合、項間交差プロセスによって、発光性の三重項励起状態に緩和することができる。従って、エネルギーをＯＬＥＤデバイスにおいて生じた一重項励起子および三重項励起子の両方から集め、かつ、非常に効率的なリン光放射を生じさせることが、ホストおよびドーパントを適正に選ぶことによって可能である。エレクトロホスホレセンスの用語が、発光機構がリン光であるエレクトルミネセンスを示すために使用されることがある。
【０００７】
ドーパントの励起状態が生じ得る別のプロセスは、正孔がドーパントにより捕捉され、その後、電子と再結合するか、または、電子が捕捉され、その後、正孔と再結合し、これにより、いずれかの場合でも、ドーパントの励起状態を直接的に生じさせる逐次プロセスである。一重項状態および三重項状態、ならびに、蛍光、リン光および項間交差は、Ｊ．Ｇ．ＣａｌｖｅｒｔおよびＪ．Ｎ．Ｐｉｔｔｓ，Ｊｒ．、Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（Ｗｈｉｌｅｙ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９６６）において議論され、さらには、Ｓ．Ｒ．Ｆｏｒｒｅｓｔおよび共同研究者による刊行物において、例えば、Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ、Ｄ．Ｆ．Ｏ’Ｂｒｉｅｎ、Ｍ．Ｅ．ＴｈｏｍｐｓｏｎおよびＳ．Ｒ．Ｆｏｒｒｅｓｔ、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ、６０、１４４２２（１９９９）などにおいて議論される。単数形の用語「三重項状態」は、多くの場合、ほぼ同一の電子構造およびほぼ同一のエネルギーを有し、かつ、主として各状態の正味の磁気モーメントの配向が異なるスピン１の３つの電子的に励起された状態の１組を示すために使用される。分子は、典型的には、エネルギーが広範囲に異なる多くのそのような三重項状態を有する。本明細書中下記において使用されるように、分子の「三重項状態」の用語は、エネルギーが最も低い３つのスピン−１の励起状態の１組を特に示し、用語「三重項エネルギー」は、分子の基底状態のエネルギーに対してこれらの状態のエネルギーを示す。同様に、用語「一重項エネルギー」は、分子の基底状態のエネルギーに対して最も低い励起された一重項状態のエネルギーを示す。
【０００８】
有用なリン光性物質の１つのクラスが、一重項基底状態および三重項励起状態を有する遷移金属錯体である。例えば、ｆａｃ−トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｒ）3）は、第１には、重原子の大きいスピン−軌道カップリングのために、また、第２には、基底状態へのラポルテ許容（軌道対称性により許容される）転移を有する最も低い励起状態（これは電荷移動状態である）のために、緑色光を三重項励起状態から強く放射する（Ｋ．Ａ．Ｋｉｎｇ、Ｐ．Ｊ．ＳｐｅｌｌａｎｅおよびＲ．Ｊ．Ｗａｔｔｓ、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、１０７、１４３１（１９８５）；Ｍ．Ｇ．Ｃｏｌｏｍｂｏ、Ｔ．Ｃ．Ｂｒｕｎｏｌｄ、Ｔ．Ｒｅｉｄｅｎｅｒ、Ｈ．Ｕ．Ｇｕｅｄｅｌ、Ｍ．ＦｏｒｔｓｃｈおよびＨ．−Ｂ．Ｂｕｅｒｇｉ、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．、３３、５４５（１９９４））。高い効率を有する小分子の真空蒸着ＯＬＥＤもまた、リン光性物質としてのＩｒ（ｐｐｒ）3およびホストとしての４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）を用いて明らかにされている（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ、Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ、Ｐ．Ｅ．Ｂｕｒｒｏｗｓ、Ｍ．Ｅ．ＴｈｏｍｐｓｏｎおよびＳ．Ｒ．Ｆｏｒｒｅｓｔ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、７５、４（１９９９）；Ｔ．Ｔｓｕｔｓｕｉ、Ｍ．−Ｊ．Ｙａｎｇ、Ｍ．Ｙａｓｈｉｒｏ、Ｋ．Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅ、Ｔ．Ｔｓｕｊｉ、Ｙ．Ｆｕｋｕｄａ、Ｔ．ＷａｋｉｍｏｔｏおよびＳ．Ｍｉｙａｇｕｃｈｉ、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、３８、Ｌ１５０２（１９９９）；Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅ、Ｋ．Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｓ．Ｋａｗａｍｉ、Ｙ．Ｆｕｋｕｄａ、Ｔ．Ｔｓｕｊｉ、Ｔ．Ｗａｋｉｍｏｔｏ、Ｓ．Ｍｉｙａｇｕｃｈｉ、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、４１０５、１７５〜１８２（２００１））。ＬｅＣｌｏｕｘらは、国際特許出願公開ＷＯ０３／０４０２５６Ａ２において、また、Ｐｅｔｒｏｖらは、国際特許出願公開ＷＯ０２／０２７１４Ａ２において、エレクトロルミネセンスデバイスのためのさらなるイリジウム錯体を教示する。
【０００９】
様々な添加剤が、三重項ＯＬＥＤデバイスの効率を改善するために使用されている。米国特許出願公開２００２／００７１９６３Ａ１では、４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＪＴＢ）が三重項の発光層に対する添加剤として使用された。しかしながら、ＤＣＪＴＢは、スペクトルの赤色領域に一重項放射を有するという難点を有しており、従って、三重項ＯＬＥＤデバイスの放射の色に影響を及ぼし得る。具体的には、青色または緑色の放射を有するＯＬＥＤデバイスが所望される場合、ＤＣＪＴＢの放射からの赤色の寄与は望ましくない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらの開発にもかかわらず、有用な光放出を提供するように、リン光性有機金属物質を含有するＯＬＥＤの機能を改善することが依然として求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、カソードと、アノードと、それらの間に配置された発光層（ＬＥＬ）とを含み、該発光層が、リン光性ゲスト物質と、正孔および電子を輸送するホスト物質と、ホスト物質のイオン化ポテンシャルよりも低いイオン化ポテンシャル、および、リン光性ゲスト物質の三重項エネルギーレベルよりも最大で０．２ｅＶ低い三重項エネルギーレベルを有する効率向上物質とを含むエレクトロルミネセンスデバイスを提供する。本発明はまた、そのようなデバイスを用いるディスプレーおよび面照明デバイス、ならびに、そのようなデバイスを使用する発光方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のデバイスは、改善された効率を有する有用な光放出を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が使用され得る典型的なＯＬＥＤデバイスの概略的な断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のエレクトロルミネセンスデバイスは上記に要約されている。本発明のエレクトロルミネセンスデバイスは、カソードと、アノードと、発光層とを含み、この場合、発光層は、リン光発光物質と、正孔および電子を輸送するホスト物質と、ホスト物質のイオン化ポテンシャルよりも低いイオン化ポテンシャル、および、リン光性ゲスト物質の三重項エネルギーレベルよりも最大で０．２ｅＶ低い三重項エネルギーレベルを有する効率向上物質とを含む。１つの望ましい実施形態において、効率向上物質の三重項エネルギーはリン光性ゲスト物質の三重項エネルギーレベルよりも大きい。本発明のデバイスはまた、様々な層を含むことができ、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、または、これらの必要に応じて使用される層の２つ以上を含むことができる。
【００１５】
本発明によれば、ＥＬデバイスの発光層１０９は、ホスト物質、光を放出するための１つまたは複数のゲスト物質、および、その性質が明らかになる効率向上物質を含む。ゲスト物質の少なくとも１つはリン光性の錯体であり、例えば、第５列目の遷移金属（例えば、白金またはイリジウム）を含む有機金属化合物を含むリン光性錯体である。光を放出するゲスト物質（１つまたは複数）は、典型的には、発光層の１質量％〜２０質量％の量で存在し、好都合には、発光層の３質量％〜７質量％の量で存在する。便宜上、リン光性錯体のゲスト物質は、本明細書中ではリン光性物質として示される場合がある。リン光性物質は、典型的には、ｓｐ2炭素およびヘテロ原子を介して金属に配位することができる１つまたは複数の配位子（例えば、モノアニオン性配位子）を含む。好都合には、配位子はフェニルピリジン（ｐｐｙ）またはフェニルイソキノリン（ｐｉｑ）あるいはそれらの誘導体またはアナログなどのＮ−複素環化合物であり得る。いくつかの有用なリン光性有機金属物質の例には、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）イリジウム（ＩＩＩ）およびビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）白金（ＩＩ）が含まれる。
【００１６】
リン光性物質および関連する物質がまた、国際特許出願公開ＷＯ００／５７６７６、同ＷＯ００／７０６５５、同ＷＯ０１／４１５１２Ａ１、同ＷＯ０２／１５６４５Ａ１、米国特許出願公開２００３／００１７３６１Ａ１、国際特許出願公開ＷＯ０１／９３６４２Ａ１、同ＷＯ０１／３９２３４Ａ２、米国特許第６，４５８，４７５号Ｂ１、国際特許出願公開ＷＯ０２／０７１８１３Ａ１、米国特許第６，５７３，６５１号、米国特許出願公開２００２／０１９７５１１Ａ１、国際特許出願公開ＷＯ０２／０７４０１５Ａ２、米国特許第６，４５１，４５５号Ｂ１、米国特許出願公開２００３／００７２９６４Ａ１、米国特許出願公開２００３／００６８５２８Ａ１、米国特許第６，４１３，６５６号Ｂ１、米国特許第６，５１５，２９８号Ｂ２、米国特許第６，４５１，４１５号Ｂ１、米国特許第６，０９７，１４７号、米国特許出願公開２００３／０１２４３８１Ａ１、米国特許出願公開２００３／００５９６４６Ａ１、米国特許出願公開２００３／００５４１９８Ａ１、欧州特許ＥＰ１２３９５２６Ａ２、同ＥＰ１２３８９８１Ａ２、同ＥＰ１２４４１５５Ａ２、米国特許出願公開２００２／０１００９０６Ａ１、米国特許出願公開２００３／００６８５２６Ａ１、米国特許出願公開２００３／００６８５３５Ａ１、特開２００３０７３３８７Ａ、特開２００３０７３３８８Ａ、米国特許出願公開２００３／０１４１８０９Ａ１、米国特許出願公開２００３／００４０６２７Ａ１、特開２００３０５９６６７Ａ、特開２００３０７３６６５Ａおよび米国特許出願公開２００２／０１２１６３８Ａ１に記載される。
【００１７】
ＩｒＬ3型およびＩｒＬ2Ｌ’型のシクロ金属化Ｉｒ（ＩＩＩ）錯体（例えば、緑色を放出するｆａｃ−トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）イリジウム（ＩＩＩ）およびビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）など）の放出波長は、シクロ金属化する配位子Ｌにおける適切な位置での電子供与基または電子吸引基の置換によって、あるいは、シクロ金属化する配位子Ｌのための異なる複素環を選ぶことによって変化させることができる。放出波長はまた、補助的な配位子Ｌ’を選ぶことによって変化させることができる。赤色発光体の例には、ビス（２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ3’）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）およびトリス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ，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）、ならびにトリス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ2’）イリジウム（ＩＩＩ）、ならびにトリス（３−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ2’）イリジウム（ＩＩＩ）がある。青色発光体には、ビス（２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）イリジウム（ＩＩＩ）（ピコリナート）がある。
【００１８】
赤色のエレクトロホスホレセンスが、ビス（２−（２’−ベンゾ［４，５−ａ］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトナート）［ｂｔｐ2Ｉｒ（ａｃａｃ）］をリン光性物質として使用したとき、報告されている（Ｃ．Ａｄａｃｈｉ、Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ、Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ、Ｒ．Ｃ．Ｋｗｏｎｇ、Ｍ．Ｅ．ＴｈｏｍｐｓｏｎおよびＳ．Ｒ．Ｆｏｒｒｅｓｔ、Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、７８、１６２２〜１６２４（２００１））。
【００１９】
他の重要なリン光性物質には、シクロ金属化Ｐｔ（ＩＩ）錯体が含まれ、例えば、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）または（２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）白金（ＩＩ）（アセチルアセトナート）が含まれる。Ｐｔ（ＩＩ）ポルフィリン錯体（例えば、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）など）もまた有用なリン光性物質である。
【００２０】
有用なリン光性物質のさらに他の例には、三価ランタニド（例えば、Ｔｂ3+およびＥｕ3+など）の配位錯体が含まれる（Ｊ．Ｋｉｄｏら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、６５、２１２４（１９９４））。
【００２１】
好適なホスト物質は、好ましくは、三重項励起子の転移がホスト物質からリン光性ゲスト物質に効率よく生じることができるように、しかし、リン光性物質からホスト物質には効率よく生じることができないように選択しなければならない。従って、リン光性物質の三重項エネルギーがホストの三重項エネルギーよりも低いことが非常に望ましい。一般的に言えば、大きい三重項エネルギーは大きい光学的バンドギャップを意味する。しかしながら、ホストのバンドギャップは、発光層内への電荷キャリアの注入に対する受け入れがたい障壁、および、ＯＬＥＤの駆動電圧における受け入れがたい増大を引き起こすほど大きく選ぶべきではない。好適なホスト物質が、国際特許出願公開ＷＯ００／７０６５５Ａ２、同ＷＯ０１／３９２３４Ａ２、同ＷＯ０１／９３６４２Ａ１、同ＷＯ０２／０７４０１５Ａ２、同ＷＯ０２／１５６４５Ａ１および米国特許出願公開２００２０１１７６６２に記載される。好適なホストは、ある種のアリールアミン系化合物、チアゾール系化合物、インドール系化合物およびカルバゾール系化合物を含む。望ましいホストの例には、それらの誘導体を含めて、４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル（ＣＢＰ）、４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）−２，２’−ジメチルビフェニル（ＣＤＢＰ）、１，３−ビス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン、およびポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）がある。
【００２２】
望ましいホスト物質は、連続した薄膜を形成することができる。加えて、望ましいホスト物質は正孔輸送性および電子輸送性であり得る。すなわち、望ましいホスト物質は正孔および電子の両方の輸送を可能にし得る。様々なカルバゾール含有化合物（例えば、ＣＢＰなど）（Ｃ．Ａｄａｃｈｉら、Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、２、３７〜４３（２００１））が正孔移動物質および電子移動物質の両方として役立ち得る。好適なホスト物質には、下記の式（１）によって表されるカルバゾール誘導体などのカルバゾール誘導体が含まれる。
【化１】
0005466198.tif 000002
【００２３】
式１において、Ｗは独立して、水素または独立して選択される置換基（例えば、メチル基など）を表し、ｐは独立して０〜４であり、ＬAは連結基を表す。好適な連結基には、アリーレン基、例えば、フェニレン基またはビフェニレン基など、あるいは、脂肪族基または脂環基、例えば、１，３−プロピルまたは１，３−シクロブチルなどが含まれる。特に好適なものは、ＷおよびＬAがさらなる縮合環（例えば、ナフタレン環など）を含有しない式Ｉの化合物である。例には、下記の化合物が含まれる。
【化２】
0005466198.tif 000003
【化３】
0005466198.tif 000004
【００２４】
発光層は、デバイスの薄膜形態学、電気特性、発光効率および寿命を改善するために、２つ以上のホスト物質を含有することができる。発光層は、良好な正孔輸送特性を有する第１のホスト物質と、良好な電子輸送特性を有する第２のホスト物質とを含有することができ、これらは一緒になって、正孔および電子を輸送するホスト物質を形成することができる。
【００２５】
ＬＥＬにおいて使用される好適な効率向上層は、下記の２つの有用な性質を有するように選択される。ホスト物質のイオン化ポテンシャルよりも小さいイオン化ポテンシャル、および、約０．２ｅＶを超える差でリン光性ゲスト物質の三重項エネルギーよりも低くない三重項エネルギー。好適な化合物の例を下記に示す。
１，１−ビス（４−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−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−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−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−３−フェニルプロパン；
４，４’，４’’−トリス（ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＴＤＡＴＡ）；
４，４’，４’’−トリス［（３−メチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）；
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）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；および
４，４’−ビス（４−ジエチルアミノフェニル）ジフェニルメタン。
【００２６】
好ましい効率向上物質の一例が、４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル（ＣＢＰ）などのホスト物質およびｆａｃ−トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）などのリン光発光物質との組合せで使用される場合の４，４’，４’’−トリス［（３−メチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）である。
【００２７】
イオン化ポテンシャルの役割は完全には理解されていないが、効率向上物質は、正孔が効率向上物質によって捕捉され、その後、ホスト物質中で電子と再結合し、これにより、一方の物質または他方の物質の励起状態をもたらす逐次プロセスによって機能すると考えられている。この励起状態のエネルギーがリン光性ゲスト物質に転移し、リン光性ゲスト物質がそのエネルギーをリン光の光として放出するとさらには考えられている。イオン化ポテンシャルは、物質の最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）から電子を除くために要求されるエネルギーとして定義される。イオン化ポテンシャルは、例えば、光電子分光法によって測定することができる。例えば、Ｃ．Ａｄａｃｈｉら（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、２、３７〜４３（２００１））は、ＣＢＰ（６．３ｅＶ）およびＭＴＤＡＴＡ（５．１ｅＶ）をはじめとするいくつかの物質のイオン化ポテンシャルを報告している。これらの値によれば、ＭＴＤＡＴＡは、ホストとしてのＣＢＰとともに効率向上物質として使用するための第１の基準を満たしている。あるいは、イオン化ポテンシャルの差のみが要求されるので、溶液中での電気化学的方法により得られる酸化電位を代わりに使用することができる。従って、上記で示される第１の性質と同等であることは、効率向上物質の酸化電位がホスト物質の酸化電位よりも小さくなければならないという性質である。同じ電気化学的方法、溶媒、および、参照電極または参照物質（例えば、フェロセン）が、効率向上物質およびホスト物質の酸化電位を評価するために使用されなければならないことを理解しなければならない。イオン化ポテンシャルおよび酸化電位を決定するために光電子分光法による方法および電気化学的方法の両方を使用する一例が、Ｌ．−Ｂ．Ｌｉｎら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔ．、７２、８６４（１９９８）によって示される。
【００２８】
効率向上物質のイオン化エネルギーはホスト物質のイオン化エネルギーよりも小さくなければならない。しかしながら、そのイオン化エネルギーが低すぎる場合、リン光性ゲスト物質へのそのエネルギーの転移を妨げる十分に低いエネルギーでの「エキシプレックス」状態が存在し得る。そのような「エキシプレックス」状態は、典型的には、意図された効率向上物質の分子からホスト物質の分子への電子の部分的または完全な転移に影響を与える。従って、絶対的には要求されないが、効率向上物質が良好すぎる電子供与体でないことが望ましい。この目的のために、効率向上物質とホスト物質との間でのイオン化エネルギーの差が約１ｅＶ未満であることがしばしば望ましく、約０．５ｅＶ未満であることがより望ましい。
【００２９】
多くの化合物についての三重項エネルギーおよびイオン化ポテンシャルまたは酸化電位の値を、Ｓ．Ｌ．Ｍｕｒｏｖ、Ｉ．ＣａｒｍｉｃｈａｅｌおよびＧ．Ｌ．Ｈｕｇ、Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第２版（Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９９３）に見出すことができ、また、上記で引用されたＡｄａｃｈｉらおよびＬｉｎらによる参考文献に見出すことができる。さらなる化合物についての値は、多くの場合、類似する化合物についての既知の値から推定することができる。
【００３０】
三重項エネルギー値の役割もまた完全には理解されていないが、しかし、その役割はおよそ下記の通りであると考えられる。効率向上物質の三重項エネルギーが第２の基準を満たすならば、効率向上物質から直接的にリン光性ゲスト物質への三重項エネルギーの転移に対する障壁は、そのような障壁が存在したとしても、越えることができないほど大きくない。そのようなエネルギー転移を容易にするために、効率向上物質の三重項エネルギーはまた、０．２ｅＶを超える差でホスト物質の三重項エネルギーよりも低くないことが望ましい。この要件はまた、下記の式（１）で述べられる。
ＴE  ≧  ＴH  −  ０．２ｅＶ  （式１）
（式中、ＴEは効率向上物質の三重項エネルギーレベルを表し、ＴHはホスト物質の三重項エネルギーレベルを表す）。効率向上物質がこの性質を有するならば、効率向上物質からホスト物質への三重項エネルギーの転移に対する何らかの障壁は、その後のリン光性ゲスト物質への転移とともに、越えることができないほど大きくない。１つの望ましい実施形態において、効率向上物質の三重項エネルギーはリン光性物質の三重項エネルギーよりも大きい。
【００３１】
三重項エネルギーは、例えば、上記で引用されたＭｕｒｏｖらによる書籍において議論されているように、いくつかの方法のいずれかによって都合良く測定される。１つの便利な方法は、当業者に周知の方法ではあるが、低温でのリン光スペクトルを記録することである。典型的には、そのスペクトルは、いくつかの部分的に分離したピークまたは肩を有する。特定の波長（λ0）において、リン光の強度が最短波長のピークまたは肩における強度の半分に達する。λ0に対応するエネルギーが三重項エネルギーであると考えられる。例えば、Ａｄａｃｈｉらは、Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、２、３７〜４３（２００１）において、ＭＴＤＡＴＡのスペクトルを彼らの図４（ｂ）に示している。その説明文から、また、以前に発表されたデータ（Ｂａｌｄｏら、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ６２、１０９５８（２０００））から、その図における点線がＭＴＤＡＴＡのリン光スペクトルであることは明らかである。その図から求められたλ0の値は５１３ｎｍであり、これは１９，５００ｃｍ-1の波数（１／λ0）に対応し、１９．５００／８０６６＝２．４２ｅＶの三重項エネルギーに対応する。別の例については、Ｂａｌｄｏらによる同じ論文における図３はＩｒ（ｐｐｙ）3のリン光スペクトルを示す。その図から求められたλ0の値は約４９０ｎｍであり、２．５３ｅＶの三重項エネルギーに対応する。従って、ＭＴＤＡＴＡの三重項エネルギーは、０．２ｅＶ未満の差ではあるが、Ｉｒ（ｐｐｙ）3の三重項エネルギーよりも小さく、ＭＴＤＡＴＡは、リン光性物質としてＩｒ（ｐｐｙ）3とともに使用される効率向上物質についての第２の基準を満たしている。赤色の放射を有するリン光性物質は２．１ｅＶ未満の三重項エネルギーを有すると考えられる。ＭＴＤＡＴＡの三重項エネルギーはそのようなリン光性物質の三重項エネルギーを超えていると考えられる。
【００３２】
化合物の三重項状態はまた計算することができる。物質についての三重項状態のエネルギーが、分子の基底状態のエネルギー（Ｅ（ｇｓ））と、分子の最も低い三重項状態のエネルギー（Ｅ（ｔｓ））との差として得られる（両者はｅＶ単位で示される）。これらのエネルギーは、Ｇａｕｓｓｉａｎ９８（Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．、Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ、ＰＡ）コンピュータープログラムで実施されるようなＢ３ＬＹＰ法を使用して得られる。Ｂ３ＬＹＰ法とともに使用される基底系が下記のように規定される。ＭＩＤＩ！が定義される全ての原子についてはＭＩＤＩ！、ＭＩＤＩ！においてではなく、６−３１Ｇ*において定義される全ての原子については６−３１Ｇ*、ならびに、ＭＩＤＩ！または６−３１Ｇ*において定義されない原子についてはＬＡＣＶ３ＰまたはＬＡＮＬ２ＤＺのいずれかの基底系および擬似ポテンシャル（ＬＡＣＶ３Ｐが好ましい方法である）。任意の残った原子については、任意の発表された基底系および擬似ポテンシャルを使用することができる。ＭＩＤＩ！、６−３１Ｇ*およびＬＡＮＬ２ＤＺは、Ｇａｕｓｓｉａｎ９８コンピューターコードで実施されるように使用され、ＬＡＣＶ３ＰはＪａｇｕａｒ４．１（Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ，Ｉｎｃ．、Ｐｏｒｔｌａｎｄ、Ｏｒｅｇｏｎ）コンピューターコードで実施されるように使用される。各状態のエネルギーがその状態についての最小エネルギー幾何構造でコンピューター処理される。２つの状態の間でのエネルギー差が、三重項状態のエネルギー（Ｅ（ｔ））を与えるために、下記の式（２）によってさらに修正される。
Ｅ（ｔ）＝０．８４×（Ｅ（ｔｓ）−Ｅ（ｇｓ））＋０．３５  （式２）
【００３３】
ポリマー物質またはオリゴマー物質については、さらなるユニットが、コンピューター計算された三重項エネルギーを実質的に変化させないように、十分なサイズのモノマーまたはオリゴマーについて三重項エネルギーをコンピューター計算することが十分である。
【００３４】
所与の化合物の三重項状態のエネルギーについての計算値は、典型的には、実験値からの多少のずれを示すことがある。従って、計算は、適切な物質の選択における大まかな指針としてのみ使用しなければならない。
【００３５】
上記で記載された２つの性質（イオン化ポテンシャルおよび三重項エネルギーレベル）に加えて、効率向上物質は実質的に非発光性であることが多くの場合には望ましく、この場合、非発光性により、効率向上物質が、ホスト物質中でリン光性物質と一緒に使用されたとき、光を放射しないことを意味する。例えば、効率向上物質は、リン光性物質が存在するかどうかに関わりなく、効率向上物質がホスト物質に存在するとき、光を放射することができない場合がある。あるいは、効率向上物質は、効率向上物質がリン光性物質を伴うことなくホスト物質に存在するとき、光を放射する場合があり、しかし、発光する励起状態のエネルギーはリン光性物質の励起状態のエネルギーを超える場合があり、そのエネルギーは、効率向上物質によって放射される代わりに、リン光性物質に効率よく転移され得る。この場合の一例として、青色の放射を有する物質を、その励起エネルギーが、青色光として放射されるのではなく、リン光性物質に効率よく転移されるならば、緑色光を放射するリン光性物質と一緒に効率向上物質として使用することができる。どの物質も完全に非発光性でないことが理解される。この開示の目的のために、物質は、その物質がリン光性物質と一緒にホスト物質中に存在するとき、平均してその一重項エネルギーの最大でも約１／２、および、平均してその三重項エネルギーの最大でも約１０％が光として放射されるならば、非発光性であると称される。効率向上物質としての使用のために意図される物質は、リン光性物質が十分に低い濃度で存在するとき、発光性である場合がある。しかし、効率向上物質は、リン光性物質が所望の濃度で存在するときには非発光性であることが多くの場合には望ましい。この非発光性の性質は、リン光性ドーパントの放射色が既に最適化されているときには、非発光性により、効率向上物質の放射色によるその色の混入が防止されるので、好都合である。
【００３６】
多くの第三級芳香族アミン（これには、トリアリールアミン、ジアリールアルキルアミンおよびアリールジアルキルアミンが含まれる）は、ＣＢＰなどのホストと一緒に、かつ、そのリン光がスペクトルの可視領域に存在する（例えば、スペクトルの青色領域に存在するか、あるいは、より長い波長（例えば、緑色、黄色、オレンジ色または赤色など）で存在する）リン光性物質と一緒に使用されるとき、効率向上物質のための要件を満たす。多数のアミン基を有する第三級芳香族アミン（例えば、ビス［トリアリールアミン］）の場合、アミン基は、アルキレン基により、または、場合によっては、アリーレン基により連結され得る。そのような物質の非限定的な例の一部を下記に示す。
１，１−ビス（４−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−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−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−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−３−フェニルプロパン（ＴＡＰＰＰ）；
４，４’，４’’−トリス（ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＴＤＡＴＡ）；
４，４’，４’’−トリス［（３−メチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）；
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）メタン（ＭＰＭＰ）；
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；および
４，４’−ビス（４−ジエチルアミノフェニル）ジフェニルメタン。
【００３７】
例えば、ＴＡＰＣの三重項エネルギーは、構造的に関連する化合物のトリフェニルアミンの三重項エネルギー（すなわち、３．０ｅＶ）にほぼ等しく、これは、典型的なホスト物質のＣＢＰおよび典型的なリン光性物質のＩｒ（ｐｐｙ）3の両方の三重項エネルギーを超えている。ＴＡＰＣのイオン化ポテンシャルは約５．４ｅＶであり、これはＣＢＰのイオン化ポテンシャルよりも小さい（Ｍｕｒｏｖらによる書籍およびＬｉｎらによる論文を参照のこと；これらはともに上記で引用されている）。従って、ＴＡＰＣは、ホスト物質としてのＣＢＰおよびリン光性物質としてのＩｒ（ｐｐｙ）3と一緒に効率向上物質として使用するために好適である。
【００３８】
１つの好適な実施形態において、効率向上物質は、一緒に連結された２つ以上のトリアリールアミン、例えば、下記の式（２ａ）の物質などを含む。
【化４】
0005466198.tif 000005
【００３９】
式（２ａ）において、Ｒ1およびＲ2は水素または置換基を表し、ただし、Ｒ1およびＲ2は一緒になって、環を形成することができる。例えば、Ｒ1およびＲ2はメチル基が可能であり、または、一緒になって、シクロヘキシル環基を形成することができる。Ａｒ1〜Ａｒ4は、独立して選択された芳香族基を表し、例えば、フェニル基またはトリル基を表す。Ｒaは水素または独立して選択された置換基（例えば、メチル基など）を表し、ｎは独立して、０〜４として選択される。１つの望ましい実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、ＲaおよびＡｒ1〜Ａｒ4は縮合芳香族環を含有しない。
【００４０】
式２ａの物質の例を下記に示す。
【化５】
0005466198.tif 000006
【化６】
0005466198.tif 000007
【００４１】
１つの望ましい実施形態において、効率向上物質は、下記の式（２ｂ）により表される物質を含む。
【化７】
0005466198.tif 000008
【００４２】
式２ｂにおいて、Ａｒ5〜Ａｒ10は独立して芳香族基を表し、例えば、フェニル基およびトリル基を表す。Ｒbは独立して、水素または独立して選択された置換基（例えば、メチル基）を表し、ｍは独立して、０〜４として選択される。１つの望ましい実施形態において、ＲbおよびＡｒ5〜Ａｒ10は縮合芳香族環を含有しない。
【００４３】
式２ａの好適な物質の例を下記に示す。
【化８】
0005466198.tif 000009
【化９】
0005466198.tif 000010
【化１０】
0005466198.tif 000011
【化１１】
0005466198.tif 000012
【００４４】
効率向上物質は、好都合には、発光層の１質量％〜３０質量％の濃度で存在し、好適には、３質量％〜１０質量％の濃度で存在する。２つ以上の効率向上物質はまた、互いに組み合わせて使用することができる。
【００４５】
発光層の厚さは２ｎｍ〜１００ｎｍの間が可能であり、好適には５ｎｍ〜５０ｎｍの間である。
【００４６】
効率向上物質の添加により、改善された発光収率および出力効率を有するエレクトロルミネセンスデバイスが提供される。
【００４７】
別途特に言及されない限り、用語「置換された」または用語「置換基」の使用は、水素以外の任意の基または原子を意味する。別途示されない限り、置換可能な水素を含有する基（化合物または錯体を含む）が示されるとき、そのような用語の使用は、その置換されていない形態を包含するだけでなく、置換基が有用性のために必要な性質を破壊しない限り、本明細書中で述べられるような任意の置換基（１つまたは複数）を有するさらに置換された誘導体を形成することもまた意図される。好適には、置換基はハロゲンであり得るか、あるいは、炭素原子、ケイ素原子、酸素原子、窒素原子、リン原子、イオウ原子、セレン原子またはホウ素原子によって分子の残り部分に結合することができる。置換基は下記が可能である。例えば、ハロゲン、例えば、クロロ、ブロモまたはフルオロなど；ニトロ；ヒドロキシル；シアノ；カルボキシル；または、さらに置換され得る基、例えば、アルキル（直鎖アルキルまたは分枝鎖アルキルまたは環状アルキルを含む）、例えば、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）プロピルおよびテトラデシルなど；アルケニル、例えば、エチレン、２−ブテンなど；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）エトキシおよび２−ドデシルオキシエトキシなど；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、ナフチルなど；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−ナフチルオキシまたはβ−ナフチルオキシ、および４−トリルオキシなど；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−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−イミダゾリルおよび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、およびｔ−ブチルカルボンアミドなど；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およびヘキサデシルスルホンアミドなど；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およびＮ−ドデシルスルファモイルなど；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およびＮ，Ｎ−ジオクチルカルバモイルなど；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およびドデシルオキシカルボニルなど；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およびｐ−トリルスルホニルなど；スルホニルオキシ、例えば、ドデシルスルホニルオキシおよびヘキサデシルスルホニルオキシなど；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およびｐ−トリルスルフィニルなど；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およびｐ−トリルチオなど；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およびシクロヘキシルカルボニルオキシなど；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、ドデシルアミンなど；イミノ、例えば、１（Ｎ−フェニルイミトド）エチル、Ｎ−スクシンイミドまたは３−ベンジルヒダントイニルなど；ホスファート、例えば、ジメチルホスファートおよびエチルブチルホスファートなど；ホスフィト、例えば、ジエチルホスフィトおよびジヘキシルホスフィトなど；複素環基、複素環オキシ基または複素環チオ基（これらはそれぞれが置換され得るか、また、炭素原子と、酸素、窒素、イオウ、リンまたはホウ素からなる群から選択される少なくとも１つのヘテロ原子とから構成される３員〜７員の複素環状環（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または２−ベンゾチアゾリルなど）を含有する）；第四級アンモニウム、例えば、トリエチルアンモニウムなど、第四級ホスホニウム、例えば、トリフェニルホスホニウムなど；ならびに、シリルオキシ、例えば、トリメチルシリルオキシなど。
【００４８】
所望されるならば、置換基は、自体が、記載された置換基により１回または多数回さらに置換され得る。使用される特定の置換基を、具体的な適用のための所望される望ましい性質を得るために当業者によって選択することができ、そのような置換基には、例えば、電子吸引基、電子供与基および立体障害基が含まれ得る。分子が２つ以上の置換基を有し得るとき、別途示されない限り、置換基は一緒になって、縮合環などの環を形成することができる。一般に、上記の基およびその置換基には、４８個までの炭素原子を有するもの、典型的には、１個〜３６個の炭素原子を有するもの、通常的には、２４個未満の炭素原子を有するものが含まれ得る。しかし、それよりも大きい数が、選択された具体的な置換基に依存して可能である。
【００４９】
一般的なデバイス構造
本発明は、小分子物質、オリゴマー物質、ポリマー物質、または、それらの組合せを使用する多くのＯＬＥＤデバイス形態において用いることができる。これらは、１つだけのアノードおよびカソードを含む非常に単純な構造から、より複雑なデバイス（例えば、画素を形成するために直交配列のアノードおよびカソードから構成される受動型マトリックスディスプレー、ならびに、各画素が、例えば、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）により独立して制御される能動型マトリックスディスプレーなど）に及ぶ。
【００５０】
本発明が問題なく実行され得る有機層の無数の形態が存在する。ＯＬＥＤの不可欠な要件は、アノード、カソード、および、アノードとカソードとの間に配置された有機発光層である。さらなる層を、下記においてより詳細に記載されるように用いることができる。
【００５１】
本発明による典型的な構造で、小分子デバイスのために特に有用な構造が図１に示され、これは、基板１０１、アノード１０３、正孔注入層１０５、正孔輸送層１０７、発光層１０９、正孔阻止層１１０、電子輸送層１１１およびカソード１１３から構成される。これらの層は下記において詳しく記載される。基板１０１は、代替として、カソード１１３に隣接して設置され得るか、あるいは、基板１０１は、実際には、アノード１０３またはカソード１１３を構成し得ることに留意すること。アノード１０３とカソード１１３との間の有機層が、便宜上、有機ＥＬエレメントとして示される。また、これら有機層の一緒になった全体の厚さは望ましくは５００ｎｍ未満である。
【００５２】
ＯＬＥＤのアノード１０３およびカソード１１３は電気伝導体を介して電圧／電流源に接続される。ＯＬＥＤは、アノード１０３がカソード１１３よりも正の電位であるようにアノード１０３とカソード１１３との間に電位を加えることによって作動する。正孔がアノード１０３から有機ＥＬエレメント内に注入され、電子がカソード１１３から有機ＥＬエレメント内に注入される。ＯＬＥＤが、ＡＣサイクルにおけるある期間にわたって、電位バイアスが逆になり、電流が流れないＡＣモードで作動させられるとき、高まったデバイス安定性がときには達成され得る。ＡＣ駆動によるＯＬＥＤの一例が米国特許第５，５５２，６７８号に記載される。
【００５３】
基板
本発明のＯＬＥＤデバイスは、典型的には、カソード１１３またはアノード１０３のいずれかが基板と接触して存在し得る支持基板１０１の上に提供される。基板１０１と接触している電極は、便宜上、下部電極として示される。従来、下部電極はアノード１０３であり、しかし、本発明はそのような形態に限定されない。基板１０１は、意図された発光方向に依存して、光透過性または不透明のいずれかであり得る。光透過性の性質が、基板１０１を通してＥＬ放射を見るためには望ましい。透明なガラスまたはプラスチックがそのような場合において一般に用いられる。基板１０１は、多数の物質層を含む複雑な構造が可能である。これは、典型的には、ＴＦＴがＯＬＥＤ層の下側に提供される能動型マトリックス基板については当てはまる。基板１０１は、少なくとも発光性の画素化領域では、ガラスまたはポリマーなどの一般に透明な物質から構成されることがさらに必要である。ＥＬ放射が上部電極を通して見られる適用については、下部支持体の透過性特性は重要でなく、従って、基板は、光透過性、光吸収性または光反射性であることが可能である。この場合において使用される基板には、ガラス、プラスチック、半導体材料（例えば、シリコンなど）、セラミックス、および、回路ボード材料が含まれるが、これらに限定されない。再度ではあるが、基板１０１は、例えば、能動型マトリックスＴＦＴ設計において見出されるように、多数の物質層を含む複雑な構造が可能である。これらのデバイス形態では、光に対して透明な上部電極を備えることが必要である。
【００５４】
アノード
所望されるエレクトロルミネセンス光放射（ＥＬ）がアノードを通して見られるとき、アノード１０３は、目的とする放射に対して透明または実質的に透明でなければならない。本発明において使用される一般的な透明なアノード物質は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）および酸化スズであり、しかし、他の金属酸化物も機能し得る、そのような他の金属酸化物には、アルミニウムまたはインジウムがドープされた酸化亜鉛、マグネシウムインジウム酸化物およびニッケルタングステン酸化物が含まれるが、これらに限定されない。これらの酸化物に加えて、金属窒化物（例えば、窒化ガリウムなど）および金属セレン化物（例えば、セレン化亜鉛など）および金属硫化物（例えば、硫化亜鉛など）をアノード１０３として使用することができる。ＥＬ放射がカソード１１３を通してのみ見られる適用については、アノード１０３の透過性の特性は重要でなく、任意の導電性材料を、透明、不透明または反射性であっても、使用することができる。この適用のための例示的な導電体には、金、イリジウム、モリブデン、パラジウムおよび白金が含まれるが、これらに限定されない。典型的なアノード物質は、透過性またはそうでない場合でも、４．１ｅＶ以上の仕事関数を有する。所望のアノード物質は、一般には、任意の好適な手段によって、例えば、エバポレーション、スパッタリング、化学気相蒸着または電気化学的手段によって設置される。アノードは、周知のフォトリソグラフィープロセスを使用してパターン化することができる。必要に応じて、アノードは、表面粗さを低下させ、その結果、短絡を最小限に抑えるようにするために、または、反射性を高めるようにするために、他の層を適用する前に研磨することができる。
【００５５】
カソード
光放射がアノード１０３を通してだけ見られるとき、本発明において使用されるカソード１１３は、ほぼ任意の導電性物質から構成され得る。望ましい物質は、その下に存在する有機層との良好な接触を確保するために良好な薄膜形成性を有し、また、低い電圧での電子注入を促進させ、また、良好な安定性を有する。有用なカソード物質はまた、低い仕事関数の金属（４．０ｅＶ未満）または合金を含有する。１つの有用なカソード物質が、米国特許第４，８８５，２２１号に記載されるように、銀の割合が１％〜２０％の範囲にあるＭｇ：Ａｇ合金から構成される。別の好適なクラスのカソード物質には、カソードおよび薄い電子注入層（ＥＩＬ）を有機層（例えば、電子輸送層（ＥＴＬ））と接触して含み、カソードが導電性金属のより厚い層により被覆される二層系が含まれる。この場合、ＥＩＬは、好ましくは、低い仕事関数の金属、または、低い仕事関数の金属の塩を含み、そうである場合、より厚い被覆層は低い仕事関数を有する必要はない。１つのそのようなカソードが、米国特許第５，６７７，５７２号に記載されるように、ＬｉＦの薄い層、それに続くＡｌのより厚い層から構成される。アルカリ金属がドープされたＥＴＬ物質（例えば、ＬｉがドープされたＡｌｑ）は有用なＥＩＬの別の一例である。他の有用なカソード物質群には、米国特許第５，０５９，８６１号、同第５，０５９，８６２号および同第６，１４０，７６３号に開示されるカソード物質群が含まれるが、これらに限定されない。
【００５６】
光放射がカソードを通して見られるとき、カソード１１３は透明またはほぼ透明でなければならない。そのような適用のために、材料は薄くなければならず、あるいは、透明な導電性の酸化物、または、これらの物質の組合せを使用しなければならない。場合により透明なカソードが、米国特許第４，８８５，２１１号、米国特許第５，２４７，１９０号、日本国特許第３，２３４，９６３号、米国特許第５，７０３，４３６号、米国特許第５，６０８，２８７号、米国特許第５，８３７，３９１号、米国特許第５，６７７，５７２号、米国特許第５，７７６，６２２号、米国特許第５，７７６，６２３号、米国特許第５，７１４，８３８号、米国特許第５，９６９，４７４号、米国特許第５，７３９，５４５号、米国特許第５，９８１，３０６号、米国特許第６，１３７，２２３号、米国特許第６，１４０，７６３号、米国特許第６，１７２，４５９号、欧州特許第１０７６３６８号、米国特許第６，２７８，２３６号および米国特許第６，２８４，３９３６号においてより詳しく記載される。カソード物質は、典型的には、任意の好適な手段によって、例えば、エバポレーション、スパッタリングまたは化学気相蒸着によって設置される。必要なときには、パターン化を、スルーマスク蒸着、米国特許第５，２７６，３８０号および欧州特許第０７３２８６８号に記載されるようなインテグラルシャドーマスキング、レーザーアブレーション、ならびに、選択的化学気相蒸着（これらに限定されない）をはじめとする多くの周知の方法によって達成することができる。
【００５７】
正孔注入層（ＨＩＬ）
正孔注入層１０５をアノード１０３と正孔輸送層１０７との間に備えることができる。正孔注入物質は、続く有機層の薄膜成形特性を改善するために、また、正孔輸送層１０７内への正孔の注入を容易にするために役立ち得る。正孔輸送層１０５において使用される好適な物質には、米国特許第４，７２０，４３２号に記載されるようなポルフィリン系化合物、米国特許第６，２０８，０７５号に記載されるようなプラズマ蒸着されたフルオロカーボンポリマー、および、ある種の芳香族アミン、例えば、ＭＴＤＡＴＡ（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）が含まれるが、これらに限定されない。有機ＥＬデバイスにおいて有用であるとして報告される代わりの正孔注入物質が欧州特許ＥＰ０８９１１２１Ａ１および同ＥＰ１０２９９０９Ａ１に記載される。正孔注入層は本発明において好都良く使用され、望ましくは、プラズマ蒸着されたフルオロカーボンポリマーである。プラズマ蒸着されたフルオロカーボンポリマーを含有する正孔注入層の厚さは０．２ｎｍ〜２００ｎｍの範囲が可能であり、好適には０．３ｎｍ〜１．５ｎｍの範囲が可能である。
【００５８】
正孔輸送層（ＨＴＬ）
必ずしも常に必要ではないが、ＯＬＥＤデバイスにおいて正孔輸送層を含むことは多くの場合において有用である。有機ＥＬデバイスの正孔輸送層１０７は、少なくとも１つの正孔輸送化合物、例えば、芳香族第三級アミンなどを含有し、この場合、後者は、炭素原子（そのうちの少なくとも１つが芳香族環の構成原子である）にだけ結合する少なくとも１つの三価の窒素原子を含有する化合物であることが理解される。１つの形態において、芳香族第三級アミンはアリールアミンが可能であり、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またはポリマー状アリールアミンなどが可能である。例示的なモノマー状トリアリールアミンがＫｌｕｐｆｅｌらの米国特許第３，１８０，７３０号によって記載される。１つまたは複数のビニル基により置換され、かつ／または、少なくとも１つの活性水素含有基を含む他の好適なトリアリールアミンが、Ｂｒａｎｔｌｅｙらの米国特許第３，５６７，４５０号および米国特許第３，６５８，５２０号によって開示される。
【００５９】
より好ましいクラスの芳香族第三級アミンは、米国特許第４，７２０，４３２号および米国特許第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成分を含む芳香族第三級アミンである。そのような化合物には、下記の構造式（Ａ）により表される化合物が含まれる。
【化１２】
0005466198.tif 000013
（式中、Ｑ1およびＱ2は、独立して選択された芳香族第三級アミン成分であり、Ｇは連結基であり、例えば、炭素−炭素結合のアリーレン基、シクロアルキレン基またはアルキレン基などである）。１つの実施形態において、Ｑ1またはＱ2の少なくとも１つが多環縮合環構造（例えば、ナフタレン構造）を含有する。Ｇがアリール基であるとき、Ｇは、好都合には、フェニレン成分、ビフェニレン成分またはナフタレン成分である。
【００６０】
構造式（Ａ）を満たし、かつ、２つのトリアリールアミン成分を含有する有用なクラスのトリアリールアミンが下記の構造式（Ｂ）によって表される。
【化１３】
0005466198.tif 000014
（式中、
Ｒ1およびＲ2は、それぞれが独立して、水素原子、アリール基またはアルキル基を表し、あるいは、Ｒ1およびＲ2は一緒になって、シクロアルキル基を完成させる原子を表す；かつ
Ｒ3およびＲ4は、それぞれが独立してアリール基を表し、これは、下記の構造式（Ｃ）によって示されるようなジアリール置換されたアミノ基：
【化１４】
0005466198.tif 000015
（式中、Ｒ5およびＲ6は、独立して選択されたアリール基である）
により置換される）。１つの実施形態において、Ｒ5またはＲ6の少なくとも１つが多環縮合環構造（例えば、ナフタレン構造）を含有する。
【００６１】
別のクラス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、アリーレン基により連結されたな２つのジアリールアミノ基（例えば、構造式（Ｃ）によって示されるジアリールアミノ基など）を含む。有用なテトラアリールジアミンには、下記の式（Ｄ）により表されるテトラアリールジアミンが含まれる。
【化１５】
0005466198.tif 000016
（式中、
各Ａｒｅは、独立して選択されたアリーレン基（例えば、フェニレン成分またはアントラセン成分など）であり、
ｎは１〜４の整数であり、かつ
Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8およびＲ9は、独立して選択されたアリール基である）。
【００６２】
典型的な実施形態において、Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8およびＲ9の少なくとも１つが多環縮合環構造（例えば、ナフタレン構造）である。
【００６３】
前記の構造式（Ａ）、構造式（Ｂ）、構造式（Ｃ）、構造式（Ｄ）の様々なアルキル成分、アルキレン成分、アリール成分およびアリーレン成分はそれぞれがさらに置換され得る。典型的な置換基には、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基およびハロゲン（例えば、フルオリド、クロリドおよびブロミドなど）が含まれる。様々なアルキル成分およびアルキレン成分は、典型的には、約１個〜６個の炭素原子を含有する。シクロアルキル成分は３個〜約１０個の炭素原子を含有することができ、しかし、典型的には、５個、６個または７個の環炭素原子を含有することができ、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびシクロヘプチルの環構造を含有することができる。アリール成分およびアリーレン成分は通常的にはフェニル成分およびフェニレン成分である。
【００６４】
正孔輸送層は、１つだけの芳香族第三級アミン化合物から、または、そのような化合物の混合物から形成され得る。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など）を、テトラアリールジアミン（例えば、式（Ｄ）によって示されるテトラアリールジアミンなど）との組合せで用いることができる。有用な芳香族第三級アミンの例示には、下記の化合物がある。
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；
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’’’−ジアミノ−１，１’：４’、１’’：４’’，１’’’−クアテルフェニル；
ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；
１，４−ビス［２−４−［Ｎ，Ｎ−ジ（ｐ−トリル）アミノ］フェニル］ビニル］ベンゼン（ＢＤＴＡＰＶＢ）；
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４，４’−ジアミノビフェニル；
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル；
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−１−ナフチル−４，４’−ジアミノビフェニル；
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−２−ナフチル−４，４’−ジアミノビフェニル；
Ｎ−フェニルカルバゾール；
４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（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−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル；
４，４’−ビス［Ｎ−（３−アセナフテニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル；
１，５−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフタレン；
４，４’−ビス［Ｎ−（９−アントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル；
４，４’−ビス［Ｎ−（１−アントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ｐ−テルフェニル；
４，４’−ビス［Ｎ−（２−フェナントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル；
４，４’−ビス［Ｎ−（８−フルオランテニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル；
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ピレニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル；
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフタセニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル；
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ペリレニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル；
４，４’−ビス［Ｎ−（１−コロネニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル；
２，６−ビス（ジ−ｐ−トリルアミノ）ナフタレン；
２，６−ビス［ジ（１−ナフチル）アミノ］ナフタレン；
２，６−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（２−ナフタセニル）アミノ］ナフタレン；
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（２−ナフチル）−４，４’’−ジアミノ−ｐ−テルフェニル；
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；
２，６−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）アミノ］フルオレン；
４，４’，４’’−トリス［（３−メチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）；
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）。
【００６５】
別のクラスの有用な正孔輸送物質には、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含まれる。３つ以上のアミン基を有する第三級芳香族アミンを使用することができ、そのようなアミンには、オリゴマー物質が含まれる。加えて、ポリマー状の正孔輸送物質を使用することができる（例えば、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、および、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホナート）（これはまたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳと呼ばれる）などの共重合体など）。
【００６６】
正孔輸送層が、異なる組成の２つ以上の部分層を含むこともまた可能である。
【００６７】
正孔輸送層の厚さは１０ｎｍ〜約５００ｎｍの間が可能であり、好適には５０ｎｍ〜３００ｎｍの間が可能である。
【００６８】
発光層（ＬＥＬ）
リン光発光物質と、ホスト物質と、効率向上物質とを含む本発明の発光層は以前に記載されている。
【００６９】
蛍光発光物質および蛍光発光層（ＬＥＬ）
本発明のリン光性物質に加えて、蛍光性物質を含む他の発光物質を同じ層または別個の層でＯＬＥＤデバイスにおいて使用することができる。用語「蛍光（性）」は、任意の発光物質を記載するために一般的に使用されるが、本発明では、光を一重項励起状態から放射する物質を示す。蛍光性物質を、リン光性物質と同じ層で、または、隣接する層で、または、隣接する画素で、または、任意の組合せで使用することができる。本発明のリン光性物質の性能に有害な影響を与える物質を選択しないように注意しなければならない。当業者は、リン光性物質と同じ層または隣接する層における物質の濃度および三重項エネルギーが、リン光の好ましくない消光を防止するように適切に設定されなければならないことを理解する。
【００７０】
米国特許第４，７６９，２９２号および同第５，９３５，７２１号においてより詳しく記載されるように、有機ＥＬエレメントの発光層（ＬＥＬ）は、エレクトロルミネセンスが電子−正孔対の再結合の結果として生じる蛍光性またはリン光性の発光物質を含む。発光層は１つだけの物質から構成され得るが、より一般的には、光の放射が主にゲストの発光物質に由来し、かつ、任意の色が可能である、ゲストの発光物質（１つまたは複数）がドープされたホスト物質からなる。発光層におけるホスト物質は、下記で規定されるような電子輸送物質、上記で規定されるような正孔輸送層、あるいは、正孔−電子の再結合を支援する別の物質、または、正孔−電子の再結合を支援する物質の組合せが可能である。蛍光放射物質は典型的にはホスト物質の０．０１質量％〜１０質量％で含まれる。
【００７１】
ホスト物質および発光物質は小さい非ポリマー分子またはポリマー物質（例えば、ポリフルオレンおよびポリビニルアリーレン（例えば、ポリ（ｐ−フェニレンビニリレン）、ＰＰＶ）など）が可能である。ポリマーの場合、小分子の発光物質を、ポリマー状ホストに分子的に分散させることができ、または、小分子の発光物質を、微量構成成分をホストポリマー内に共重合することによって加えることができる。ホスト物質を、薄膜形成、電気的特性、発光効率、作動寿命または製造性を改善するために一緒に混合することができる。ホストは、良好な正孔輸送特性を有する物質、および、良好な電子輸送特性を有する物質を含むことができる。
【００７２】
蛍光性物質をゲストの発光物質として選ぶための重要な関係性は、ホスト物質および蛍光性物質の一重項エネルギーの比較である。蛍光性物質の一重項エネルギーがホスト物質の一重項エネルギーよりも低いことが非常に望ましい。
【００７３】
有用であることが知られているホスト物質および発光物質には、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号および米国特許第６，０２０，０７８号に開示されるような物質が含まれるが、これらに限定されない。
【００７４】
８−ヒドロキシキノリンおよび類似する誘導体の金属錯体（これはまた、金属キレート形成オキシノイド化合物（式Ｅ）として知られている）は、エレクトロルミネセンスを支援することができる有用なホスト化合物の１つのクラスを構成しており、５００ｎｍよりも長い波長の光放射（例えば、緑色、黄色、オレンジ色および赤色）のために特に好適である。
【００７５】
【化１６】
0005466198.tif 000017
式中、
Ｍは金属を表す；
ｎは１〜４の整数である；かつ
Ｚは独立してそれぞれの存在において、少なくとも２つの縮合芳香族環を有する核を完成させる原子を表す）。
【００７６】
前記から、金属が、一価、二価、三価または四価の金属であり得ることが明らかである。金属は、例えば、アルカリ金属、例えば、リチウム、ナトリウムまたはカリウムなど；アルカリ土類金属、例えば、マグネシウムまたはカルシウムなど；三価金属、例えば、アルミニウムまたはガリウム、あるいは別の金属（亜鉛またはジルコニウムなど）などが可能である。一般に、有用なキレート形成金属であることが知られている任意の一価、二価、三価または四価の金属を用いることができる。
【００７７】
Ｚは、少なくとも２つの縮合芳香族環（そのうちの少なくとも１つがアゾール環またはアジン環である）を含有する複素環核を完成させる。さらなる環（これには、脂肪族環および芳香族環の両方が含まれる）を、必要とされるならば、これら２つの要求される環と縮合させることができる。機能を向上させることなく分子的嵩張りを加えることを避けるために、環原子の数は、通常の場合、１８個以下で維持される。
【００７８】
有用な金属キレート形成オキシノイド化合物の例示には、下記の化合物がある。
ＣＯ−１：アルミニウムトリスオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）］、
ＣＯ−２：マグネシウムビスオキシン［別名、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム（ＩＩ）］、
ＣＯ−３：ビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト］亜鉛（ＩＩ）、
ＣＯ−４：ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）−μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）、
ＣＯ−５：インジウムトリスオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）インジウム］、
ＣＯ−６：アルミニウムトリス（５−メチルオキシン）［別名、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）］、
ＣＯ−７：リチウムオキシン［別名、（８−キノリノラト）リチウム（Ｉ）］、
ＣＯ−８：ガリウムオキシン［別名、トリス（８−キノリノラト）ガリウム（ＩＩＩ）］、
ＣＯ−９：ジルコニウムオキシン［別名、テトラ（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）］。
【００７９】
９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセンの誘導体（式Ｆ）は、エレクトロルミネセンスを支援することができる有用なホスト物質の１つのクラスを構成しており、４００ｎｍよりも長い波長の光放射（例えば、青色、緑色、黄色、オレンジ色または赤色）のために特に好適である。
【化１７】
0005466198.tif 000018
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6は、各環における１つまたは複数の置換基を表し、この場合、各置換基は下記の群から個々に選択される。
群１：水素、または、炭素原子が１個〜２４個のアルキル；
群２：炭素原子が５個〜２０個のアリールまたは置換されたアリール；
群３：アントラセニル；ピレニルまたはペリレニルの縮合芳香族環を完成させるために必要な４個〜２４個の炭素原子；
群４：フリル、チエニル、ピリジル、キノリニルまたは他の複素環系の縮合ヘテロ芳香族環を完成させるための、必要に応じた炭素原子が５個〜２４個のヘテロアリールまたは置換されたヘテロアリール；
群５：炭素原子が１個〜２４個のアルコキシアミノ、アルキルアミノまたはアリールアミノ；および
群６：フッ素、塩素、臭素またはシアノ。
【００８０】
例示的な例には、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセンおよび２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセンが含まれる。９，１０−ビス［（４−（２，２−ジフェニルエテニル）フェニル］アントラセンの誘導体をはじめとする他のアントラセン誘導体がＬＥＬにおけるホストとして有用であり得る。
【００８１】
ベンゾアゾール誘導体（式Ｇ）は、エレクトロルミネセンスを支援することができる有用なホスト物質の別のクラスを構成しており、４００ｎｍよりも長い波長の光放射（例えば、青色、緑色、黄色、オレンジ色または赤色）のために特に好適である。
【化１８】
0005466198.tif 000019
式中、
ｎは３〜８の整数である；
Ｚは、Ｏ、ＮＲまたはＳである；かつ
ＲおよびＲ’は個々に、水素；炭素原子が１個〜２４個のアルキル、例えば、プロピル、ｔ−ブチル、ヘプチルなど；炭素原子が５個〜２０個のアリールまたはヘテロ原子置換されたアリール、例えば、フェニルおよびナフチル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、ならびに他の複素環系など；または、ハロ、例えば、クロロ、フルオロなど；あるいは、縮合芳香族環を完成させるために必要な原子である；かつ
Ｌは、多数のベンゾアゾールを一緒につなぐアルキル、アリール、置換アルキルまたは置換アリールからなる連結ユニットである。Ｌは多数のベンゾアゾールと共役することができ、または、ベンゾアゾールと共役していなくてもよい。有用なベンゾアゾールの一例が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］である。
【００８２】
米国特許第５，１２１，０２９号および日本国特許第０８３３３５６９号に記載されるようなスチリルアリーレン誘導体もまた、青色放射のための有用なホストである。例えば、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルエテニル）フェニル］アントラセンおよび４，４’−ビス（２，２−ジフェニルエテニル）−１，１’−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）は青色放射のための有用なホストである。
【００８３】
有用な蛍光発光物質には、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、ルブレン、クマリン、ローダミンおよ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、ピリリウム化合物およ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、ビス（アジニル）メタン化合物、ならびに、カルボスチリル化合物が含まれるが、これらに限定されない。有用な物質の例示的な例には、下記の化合物が含まれるが、これらに限定されない：
【００８４】
【化１９】
0005466198.tif 000020
【化２０】
0005466198.tif 000021
【化２１】
0005466198.tif 000022
【化２２】
0005466198.tif 000023
【００８５】
正孔阻止層（ＨＢＬ）
好適なホストに加えて、リン光性物質を用いるＯＬＥＤデバイスは、多くの場合、励起子または再結合事象を、ホスト物質およびリン光性物質を含む発光層に制限するために、電子輸送層１１１と発光層１０９との間に設置された少なくとも１つの正孔阻止層１１０を必要とする。この場合、ホストから正孔阻止層内への正孔移動についてのエネルギー障壁が存在しなければならず、一方で、電子が正孔阻止層から、ホスト物質およびリン光性物質を含む発光層の中に容易に通過しなければならない。最初の要件は、正孔阻止層１１０のイオン化ポテンシャルが発光層１０９のイオン化ポテンシャルよりも大きいこと（好ましくは０．２ｅＶ以上大きいこと）を必要とする。第２の要件は、正孔阻止層１１０の電子親和性が発光層１０９の電子親和性を大きく超えないこと（好ましくは、発光層の電子親和性よりも小さいこと、あるいは、約０．２ｅＶを超える差で発光層の電子親和性を超えないこと）を必要とする。
【００８６】
正孔阻止物質の三重項エネルギーがリン光性物質の三重項エネルギーよりも大きいことが、絶対的には要求されないが、さらに望ましく、また、正孔阻止物質の三重項エネルギーがホスト物質の三重項エネルギーよりも大きいことがさらに一層望ましい。好適な正孔阻止物質が国際特許出願公開ＷＯ００／７０６５５Ａ２および同ＷＯ０１／９３６４２Ａ１に記載される。有用な正孔阻止物質の２つの例がバソクプロイン（ＢＣＰ）およびビス（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）（ＢＡＩｑ）である。ＢＡｌｑ以外の金属錯体もまた、米国特許出願公開２００３００６８５２８に記載されるように、正孔および励起子を阻止することが知られている。加えて、米国特許出願公開２００３０１７５５５３Ａ１は、ｆａｃ−トリス（１−フェニルピラゾラト−Ｎ，Ｃ2’）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒｐｐｚ）をこの目的のために使用することを記載する。
【００８７】
正孔阻止層が使用されるとき、その厚さは２ｎｍ〜１００ｎｍの間が可能であり、好ましくは５ｎｍ〜１０ｎｍの間が可能である。
【００８８】
電子輸送層（ＥＴＬ）
本発明の有機ＥＬデバイスの電子輸送層１１１を構築する際に使用される好ましい薄膜形成物質は、オキシン自体（これは一般には８−キノリノールまたは８−ヒドロキシキノリンとも呼ばれている）のキレートを含めて、金属キレート形成オキシノイド化合物である。そのような化合物は、電子を注入し、かつ、電子を輸送することを助け、これにより高レベルの性能を示し、また、薄い薄膜の形態で容易に製造される。意図されるオキシノイド化合物の例示には、以前に記載された構造式（Ｅ）を満たす化合物がある。
【００８９】
電子輸送層１１１における使用のために好適な他の電子輸送物質には、米国特許第４，３５６，４２９号に開示されるような様々なブタジエン誘導体、および、米国特許第４，５３９，５０７号に記載されるような様々な複素環蛍光増白剤が含まれる。構造式（Ｇ）を満たすベンゾアゾール系化合物もまた、有用な電子輸送物質である。トリアジン系化合物もまた、電子輸送物質として有用であることが知られている。
【００９０】
正孔阻止層１１０および電子輸送層１１１の両方が使用されるならば、電子は電子輸送層１１１から正孔阻止層１１０内に容易に通過するに違いない。従って、電子輸送層１１１の電子親和性は正孔阻止層１１０の電子親和性を大きく超えてはならない。好ましくは、電子輸送層の電子親和性は正孔阻止層の電子親和性よりも小さくなければならず、または、約０．２ｅＶを超える差で正孔阻止層の電子親和性を超えてはならない。
【００９１】
電子輸送層が使用されるならば、その厚さは２ｎｍ〜１００ｎｍの間が可能であり、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍの間が可能である。
【００９２】
他の有用な有機層およびデバイス構造
リン光性物質を用いるＯＬＥＤデバイスは、電子−正孔の再結合事象および生じる励起子を、ホスト物質およびリン光性物質を含む発光層１０９に制限することを助けるために、発光層１０９に隣接してアノード側に設置される励起子阻止層を含むことができる。励起子阻止層は、本出願の最初の段落において特定される同時継続中の特許出願（その内容は本明細書中に組み込まれる）に記載されるように、少なくとも１×１０-3ｃｍ2Ｖ-1ｓ-1の正孔移動度と、ＬＥＬの光放射物質の三重項エネルギーを超える三重項エネルギーとを有する化合物を含有することができる。
【００９３】
場合により、層１０９〜層１１１は、必要に応じて、発光および電子輸送の両方を支援する機能を果たす１つの層に折り畳むことができる。層１１０および層１１１もまた、正孔または励起子を阻止し、かつ、電子輸送を支援するように機能する１つの層に折り畳むことができる。発光物質が正孔輸送層１０７に含められ得ることもまた当分野では知られている。その場合、正孔輸送物質はホストとして役立ち得る。多数の物質を、例えば、青色発光物質および黄色発光物質を組み合わせることによって、または、シアン色発光物質および赤色発光物質を組み合わせることによって、または、赤色発光物質、緑色発光物質および青色発光物質を組み合わせることによって白色発光ＯＬＥＤを作製するために、１つまたは複数の層に加えることができる。白色発光デバイスが、例えば、欧州特許第１１８７２３５号、米国特許出願公開２００２００２５４１９、欧州特許第１１８２２４４号、米国特許第５，６８３，８２３号、米国特許第５，５０３，９１０号、米国特許第５，４０５，７０９号および米国特許第５，２８３，１８２号に記載され、また、ある色の放射をもたらすために、好適なフィルター配置を備えることができる。
【００９４】
本発明は、例えば、米国特許第５，７０３，４３６号および米国特許第６，３３７，４９２号に教示されるように、いわゆる積み重ねデバイス構造において使用することができる。
【００９５】
有機層の設置
上記で述べられた有機物質は、有機物質の形態について好適な任意の手段によって好適に設置される。小分子の場合、小分子は、好都合には、昇華またはエバポレーションによって設置され、しかし、他の手段によって設置することができ、例えば、薄膜形成を改善するための必要に応じて使用される結合剤と一緒に溶媒からのコーティングなどによって設置することができる。物質がポリマーであるならば、溶媒からのコーティングが通常の場合には好ましい。昇華によって設置される物質は、例えば、米国特許第６，２３７，５２９号に記載されるように、タンタル材から多くの場合には構成される昇華装置「ボート」から気化させることができ、または、最初に供与体シートにコーティングし、次いで、基板のより近い近傍で昇華させることができる。物質の混合物を有する層では、別個の昇華装置ボートを利用することができ、あるいは、物質を予備混合し、１つのボートまたは供与体シートからコーティングすることができる。パターン化された設置を、シャドーマスク、インテグラルシャドーマスク（米国特許第５，２９４，８７０号）、供与体シートからの空間的に規定された感熱色素転写（米国特許第５，６８８，５５１号、米国特許第５，８５１，７０９号および米国特許第６，０６６，３５７号）、またはインクジェット法（米国特許第６，０６６，３５７号）を使用して達成することができる。
【００９６】
封入
ほとんどのＯＬＥＤデバイスは水分または酸素または両者に対して敏感であり、従って、一般には、乾燥剤（例えば、アルミナ、ボーキサイト、硫酸カルシウム、粘土、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、硫酸塩、または、ハロゲン化金属および過塩素酸金属など）と一緒に、不活性な雰囲気（例えば、窒素またはアルゴンなど）において封止される。封入および乾燥のための方法には、米国特許第６，２２６，８９０号に記載される様々な方法が含まれるが、これらに限定されない。加えて、バリア層（例えば、ＳｉＯx、テフロン（登録商標）、交互に存在する無機／ポリマー層など）が、封入のために当分野では知られている。封止または封入および乾燥のこれらの方法はどれも、本発明に従って構築されるＥＬデバイスとともに使用することができる。
【００９７】
光学的最適化
本発明のＯＬＥＤデバイスは、所望されならば、その発光特性を高めるために、様々な周知の光学的効果を用いることができる。層の厚さを最適化して、最大限の光透過を得ること、誘電性ミラー構造を提供すること、反射性電極を光吸収電極で置き換えること、グレア防止コーティングまたは反射防止コーティングをディスプレー上に提供すること、偏光性媒体をディスプレー上に提供すること、あるいは、有色フィルター、減光フィルターまたは色変換フィルターをディスプレー上に提供することが含まれる。フィルター、偏光板、および、グレア防止コーティングまたは反射防止コーティングを、ＥＬデバイス上に、またはＥＬデバイスの一部として特に備えることができる。
【００９８】
本発明の様々な実施形態は様々な好都合な特徴（例えば、より大きい発光収率および出力効率など）を提供することができる。本発明において有用な有機金属化合物の様々な実施形態は、（多色ディスプレーを提供するために直接的に、または、フィルターを介して）白色光の放射において有用な色相を含む広範囲の色相を提供することができる。本発明の実施形態はまた、面照明デバイスを提供することができる。
【００９９】
本発明およびその利点を下記の実施例によって一層十分に理解することができる。
【実施例】
【０１００】
デバイス例１
本発明の要件を満たすＥＬデバイス（デバイス１）を下記の様式で構築した：
１．アノードとしてインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の約８５ｎｍの層がコーティングされたガラス基板を、順次、市販の界面活性剤において超音波処理し、脱イオン水で洗浄し、トルエン蒸気中で脱脂し、酸素プラズマに約１分間さらした。
２．ＩＴＯ上に、１ｎｍのフルオロカーボン（ＣＦx）の正孔注入層（ＨＩＬ）をＣＨＦ3のプラズマ支援蒸着によって設置した。
３．その後、厚さが７５ｎｍであるＮ，Ｎ’−ジ−１−ナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル（ＮＰＢ）の正孔輸送層（ＨＴＬ）を抵抗加熱によるタンタルボートからエバポレーションした。
４．その後、ホストとしての４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）と、リン光性ゲスト物質としての６ｗｔ％でのｆａｃ−トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）［すなわち、Ｉｒ（ｐｐｙ）3］と、効率向上物質としての１ｗｔ％の４，４’，４’’−トリス［Ｎ−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）とからなる３５ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を正孔輸送層の上に設置した。これらの物質はタンタルボートから同時にエバポレーションされた。
５．その後、厚さが１０ｎｍであるビス（２−メチルキノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（ＢＡｌｑ）の正孔阻止層（ＨＢＬ）を別のタンタルボートからエバポレーションした。
６．その後、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌｑ）の４０ｎｍの電子輸送層（ＥＴＬ）を発光層上に設置した。この物質もまた、タンタルボートからエバポレーションした。
７．Ａｌｑ層の上に、１０：１（体積比）のＭｇおよびＡｇから形成される２２０ｎｍのカソードを設置した。
【０１０１】
上記シーケンスにより、ＥＬデバイスの設置を完了した。その後、デバイスを、乾燥剤と一緒に、周囲環境から保護するために、乾燥グローブボックスにおいて気密包装した。
【０１０２】
デバイス例２〜５
本発明の要件を満たすデバイス例２〜４を、ＬＥＬにおけるＭＴＤＡＴＡの濃度（これは発光層の質量百分率として表される）が下記において表１に示される通りであったことを除いて、デバイス１と同一の様式で製造した。本発明の要件を満たさない比較用デバイス５を、ＭＴＤＡＴＡがＬＥＬに含まれなかったことを除いて、デバイス１と同一の様式で製造した。
【０１０３】
このようにして形成されたデバイスを６ｍＡ／ｃｍ2の動作電流密度で効率および色について調べた。１９３１  ＣＩＥ（国際照明委員会）座標（ＣＩＥｘおよびＣＩＥｙ）を含めて、その結果を表１に報告する。感知された放射色は緑色であった。
【０１０４】
【表１】
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【０１０５】
上記で議論されたように、ＭＴＤＡＴＡは、効率向上物質が本発明に従ってリン光性物質としてのＩｒ（ｐｐｙ）3およびホスト物質としてのＣＢＰとともに使用されるための基準を満たしている。従って、ＭＴＤＡＴＡをＬＥＬにおいて効率向上物質として含むデバイス１〜４は本発明に従って構築されている。表１から理解され得るように、デバイス１〜４は、デバイス５（これは効率向上物質を有さず、従って、本発明に従って構成されていない）に対して優れた発光収率および出力効率を示している。その上、効率が、効率向上物質を３質量％〜１０質量％の好適な範囲で含有するデバイス３については最大であった。
【０１０６】
本明細書において示される特許および他の刊行物の内容全体は参考として本明細書中に組み込まれる。本発明は、その特定の好ましい実施形態を特に参照することにより詳細に記載されており、しかし、様々な変化および改変が本発明の精神および範囲において行われ得ることが理解される。
【符号の説明】
【０１０７】
１０１    基板
１０３    アノード
１０５    正孔注入層（ＨＩＬ）
１０７    正孔輸送層（ＨＴＬ）
１０９    発光層（ＬＥＬ）
１１０    正孔阻止層（ＨＢＬ）
１１１    電子輸送層（ＥＴＬ）
１１３    カソード
【図１】
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