(57)【要約】  カソード、発光層及びアノードをその順序で含み、且つ前記カソードと前記発光層との間に配置される、２−（２−ヒドロキシフェニル）フェナントロリン誘導体のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩を含有する更なる層を有するＯＬＥＤ装置。かかる装置は、良好な輝度を保持しつつ、低減された駆動電圧を示す。
2013507013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード、発光層及びアノードをその順序で含み、且つ前記カソードと前記発光層との間に配置される、２−（２−ヒドロキシフェニル）フェナントロリン誘導体のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩を含有する更なる層を有するＯＬＥＤ装置。
【請求項２】
前記２−（２−ヒドロキシフェニル）フェナントロリン誘導体は、式（ＭＣ）：
【化１】
2013507013.tif 000059
（式中、Ｍは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属であり；Ｒ1及びＲ2は置換基であり；並びにｎは０〜７及びｐは０〜４である）に従う請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記２−（２−ヒドロキシフェニル）フェナントロリン誘導体の前記金属塩は、リチウムである請求項１に記載の装置。
【請求項４】
２−（２−ヒドロキシフェニル）フェナントロリン誘導体の前記金属塩は、
【化２】
2013507013.tif 000060
である請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記更なる層は、アントラセン又はテトラセンから選択される縮合環芳香族化合物を１０体積％よりも多く更に含有する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記縮合環芳香族化合物は、式（２）：
【化３】
2013507013.tif 000061
（式中、Ａｒ1〜Ａｒ4は、独立して選択される芳香族基を表し；Ｒ1〜Ｒ4は、水素又は独立して選択される置換基を表す）により表されるテトラセンである請求項５に記載の装置。
【請求項７】
式（２）において、Ａｒ1及びＡｒ4が同じ基であり；Ａｒ1及びＡｒ4、Ａｒ2及びＡｒ3が独立して同じ基であり；Ｒ1及びＲ4が水素ではなく、同じ基を表す請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記縮合環芳香族化合物は、式（３）：
【化４】
2013507013.tif 000062
（式中、Ｗ9及びＷ10は、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基又はアントラセニル基から独立して選択され、Ｗ1〜Ｗ8は、水素、アルキル基又はフェニル基から独立して選択される）により表されるアントラセンである請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記更なる層は前記発光層に直接隣接しており、前記更なる層と前記カソードとの間に配置される、式（４’）
【化５】
2013507013.tif 000063
（式中、Ｚ及び破線の弧は、２又は３個の原子を表し、Ｍと５又は６員環を完成するのに必要な結合を表し；各Ａは、Ｈ又は置換基を表し、各Ｂは、Ｚ原子上の独立して選択される置換基を表し、ただし、２つ以上の置換基は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及びｋは１又は２であり；Ｍは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を表し；ｍ及びｎは、錯体に中性電荷を与えるように選択される、独立して選択される整数である）により表される有機アルカリのシクロメタル化錯体又はアルカリ土類金属錯体を含有する追加層を更に含有する請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記追加層におけるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の前記有機錯体は、式（５）：
【化６】
2013507013.tif 000064
（式中、ｒaおよびｒbは、独立して選択される置換基を表し、ただし、２つの置換基は結合して環を形成してもよく；ｓは０〜３であり；ｔは０〜３であり；ｎは整数である）により表される請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記追加層におけるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の前記有機錯体は、式（ＭＣ）：
【化７】
2013507013.tif 000065
（式中、Ｍは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属であり；Ｒ1及びＲ2は置換基であり；ｎは０〜７及びｐは０〜４である）に従う請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記更なる層は前記カソードに直接隣接しており、前記更なる層と前記発光層との間に配置される追加層を更に含有する請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記追加層はアントラセンを含有する請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２００５年１０月２６日に出願され、現在放棄された米国出願第１１／２５９，２９０号の一部継続出願である２００６年８月９日に出願された米国出願第１１／５０１，３３６号の継続出願である２００７年４月３０日に出願された米国出願第１１／７９６，９５３号の一部継続出願であり、それらの各々は、それらの全てを参照することによって本明細書中に援用される。
【０００２】
［発明の分野］
本発明は、発光層、及び発光層とカソードとの間のシクロメタル化２−（２−ヒドロキシフェニル）フェナントロリンを含有する層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ス（ＥＬ）装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
［発明の背景］
有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置は２０年以上にわたって知られているが、その性能の制限は、多くの望ましい用途にとって障害となっていた。最も単純な形態において、有機ＥＬ装置は、正孔注入用のアノードと、電子注入用のカソードと、これらの電極間に挟まれ、発光を生じる電荷再結合を支援する有機媒体とから構成される。また、これらの装置は、有機発光ダイオード又はＯＬＥＤとも一般に称される。より初期の有機ＥＬ装置の代表例が、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、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。これらの装置における有機層は、通常、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。
【０００４】
より近年の有機ＥＬ装置は、極めて薄い層（例えば、１．０μｍ未満）からなる有機ＥＬ素子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素子」は、アノードとカソートとの間の層を包含する。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装置を可能にする。基本的な２層ＥＬ装置構造（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素子の一方の有機層が、正孔を輸送するために特に選択されており、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択されており、電子輸送層と呼ばれる。有機ＥＬ装置内における注入された正孔及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る。
【０００５】
これらの初期の発明以降、例えば、米国特許第５，０６１，５６９号、同第５，４０９，７８３号、同第５，５５４，４５０号、同第５，５９３，７８８号、同第５，６８３，８２３号、同第５，９０８，５８１号、同第５，９２８，８０２号、同第６，０２０，０７８号及び同第６，２０８，０７７号などに開示されているように、装置材料の更なる改良が、色、安定性、発光効率及び製造可能性などの特性における改善された性能をもたらした。
【０００６】
米国特許第６，６５３，６５４号は、発光ドーパントとしてビス−２，９−（２−ヒドロキシフェニル）フェナントロリンの第１０族金属錯体をもつＯＬＥＤを開示する。
【０００７】
米国特許第６，４６８，６７６号は、発光層とカソードとの間に配置される電子注入層のために、フェナントロリン錯体などの有機アルカリ金属錯体の使用を教示する。
【０００８】
米国特許第６，３９６，２０９号は、電子輸送有機化合物と、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン又は希土類金属イオンの少なくとも１つを２−（ヒドロキシフェニル）ピリジンと共に含有する有機金属錯体化合物との混合層を含むＯＬＥＤ構造を記載する。同様に、米国特許第６，７０３，１８０号及び米国特許第７，１９８，８５９号もまた、カソード側の発光層に隣接する層における２−（ヒドロキシフェニル）ピリジンの金属錯体を教示する。国際公開第２００４／０８１０１７号は、電子輸送層において２−（ヒドロキシフェニル）ピリジンのアルミニウム錯体をもつＯＬＥＤを開示する。
【０００９】
米国特許公開第２００４／０２０７３１８号は、電子輸送層における有機金属錯体、及び電子注入層における電子輸送物質と有機金属塩（ＬｉＱなど）との混合物をもつＯＬＥＤ装置を開示する。
【００１０】
キノリン酸リチウム（リチウム８−ヒドロキシキノレート、リチウム８−キノレート、８−キノリノラトリチウム又はＬｉｑとしても知られる）などの有機金属錯体は、ＥＬ装置において使用されている（例えば、国際公開第００３２７１７号及び米国特許公開第２００５／０１０６４１２号参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、これらの装置は、低駆動電圧と組み合わせた高輝度の点において、所望の全てのＥＬ特性を有していない。したがって、これらの発展にも関らず、良好な輝度を保持しつつ、ＯＬＥＤ装置の駆動電圧を低減する必要性が残っている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
［発明の概要］
本発明の１つの実施形態は、カソード、発光層及びアノードをその順序で含み、且つ前記カソードと前記発光層との間に配置される、２−（２−ヒドロキシフェニル）フェナントロリン誘導体のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩を含有する更なる層を有するＯＬＥＤ装置を提供する。他の実施形態において、前記更なる層は、アントラセン又はテトラセンから選択される縮合環芳香族化合物を１０体積％よりも多く更に含有する。
【００１３】
また他の実施形態において、前記更なる層は前記発光層に直接隣接しており、前記更なる層と前記カソードとの間に配置される、有機アルカリのシクロメタル化錯体又はアルカリ土類金属錯体を含有する追加層が存在する。或いは、前記更なる層は前記カソードに直接隣接しており、前記更なる層と前記発光層との間に配置される追加層が存在する。
【発明の効果】
【００１４】
このような装置は、良好な輝度を保持しつつ、低減された駆動電圧を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の装置の１つの実施形態の概略断面図である。
【図２】比較及び本発明の装置の動作（輝度及び電圧）寿命データを示すグラフである。
【図３】比較及び本発明の装置の動作（輝度及び電圧）寿命データを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
この発明の全ての態様におけるＯＬＥＤ装置は、カソード、発光層及びアノードをその順序で含む。本明細書で使用される場合、１つの層が他の層と並べて配置され且つ共通の境界を共有するなら、２つの層は「隣接する」。
【００１７】
本発明の目的のため、「錯体」、「有機錯体」、及び「シクロメタル化錯体」という用語は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属と有機分子との配位結合又は供与結合を介した錯体形成を表す。配位子として働く分子は本質的に単座、二座、三座又は多座であり得るが、これは配位子中に存在し得る配位原子の数を示す。金属イオンの周囲の配位子の数は、錯体を電気的に中性とするのに十分である必要があることを理解すべきである。また、錯体は種々の結晶形態で存在する場合があり、形態に応じて２つ以上の金属イオンが存在し、錯体を電気的に中性とするのに十分な配位子が存在し得ることを理解すべきである。
【００１８】
配位結合又は供与結合の定義は、Grant & Hackh’s Chemical Dictionaryの９１頁に見ることができる。要するに、配位結合又は供与結合は、Ｏ又はＮなどの電子の豊富な原子が、Ａｌ又はＢなどの電子不足の原子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又はシクロメタル化環（錯体と呼ばれる）が形成され、その結果Ａｌｑに合計で３つの縮合環が生じる。同じことがＬｉｑにも当てはまる。
【００１９】
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、一般に、Grant & Hackh’s Chemical Dictionary, 第５版, 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、炭素原子と、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と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。また、本発明の態様の目的上、配位結合又は供与結合を含む環も複素環の定義に含まれる。
【００２０】
本発明の第１の実施形態において、更なる層は、２−（２−ヒドロキシフェニル）フェナントロリン誘導体のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩を含有する。２−（２−ヒドロキシフェニル）置換基及びフェナントロリン核は、さらに置換されていてもよく、縮合環を含んでもよい。アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、アニオン性水酸基に対して配位結合及びフェナントロリンの窒素の１つ又は両方に対して供与結合を形成するカチオンである。当該金属は、好ましくはアルカリ金属であり、最も好ましくはリチウムである。
【００２１】
望ましくは、２−（２−ヒドロキシフェニル）フェナントロリン誘導体は、式（ＭＣ）に従う。
【００２２】
【化１】
2013507013.tif 000003
【００２３】
式中、Ｍは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属であり；Ｒ1及びＲ2は置換基であり；並びにｎは０〜７及びｐは０〜４である。式（ＭＣ）中、Ｍは、アニオン性水酸基に対して配位結合及びフェナントロリンの窒素の１つ又は両方に対して供与結合を形成する。
【００２４】
置換基Ｒ1及びＲ2は、任意の置換基であってよく、好ましくはアルキル又はアリールである。アリールとしては、フェニル、ビフェニル及びナフチルなどの芳香族炭素環式化合物、並びにピリジニル、チオフェニル及びベンズイミダゾイルなどの芳香族複素環式化合物を挙げることができる。任意の２つの隣接するＲ1置換基又は任意の２つの隣接するＲ2置換基は、結合して縮合環系を形成してもよい。好ましくは、ｎは０又は１であるが、ｐは０又は１のいずれかである。最も好ましいのは、ｎ及びｐの両方が０の場合である。
【００２５】
本発明の２−（２−ヒドロキシフェニル）フェナントロリン誘導体のいくつかの具体例は以下の通りである。
【００２６】
【化２】
2013507013.tif 000004
【００２７】
【化３】
2013507013.tif 000005
【００２８】
【化４】
2013507013.tif 000006
【００２９】
本発明の第２の実施形態において、更なる層は、式（ＭＣ）の有機錯体に加えて、テトラセン又はアントラセンから選択される炭素環式縮合環芳香族化合物を１０体積％よりも多く含む。好ましくは、炭素環式縮合環芳香族化合物は、更なる層の１０％、２０％、４０％、或いは５０％以上含まれる。このような場合において、式（ＭＣ）の有機錯体は、当該層の９０％未満、８０％、６０％、或いは５０％未満含まれる。しかしながら、式（ＭＣ）の有機錯体は、本発明の層の１０〜９０体積％、一般に２５〜８０体積％含まれることが最も望ましい。
【００３０】
適切には、炭素環式縮合環芳香族化合物は、式（１）により表されるテトラセンであり得る。
【００３１】
【化５】
2013507013.tif 000007
【００３２】
式（１）において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11及びＲ12は、水素又は置換基として独立して選択され、但し、示された置換基のいずれかは結合して更なる縮合環を形成してもよい。１つの望ましい実施形態において、Ｒ1、Ｒ4、Ｒ7及びＲ10は水素を表し、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ11及びＲ12は、独立して選択される芳香環基を表す。
【００３３】
更なる実施形態において、テトラセンは、式（２）により更に表され得る。
【００３４】
【化６】
2013507013.tif 000008
【００３５】
式（２）において、Ａｒ1〜Ａｒ4は、独立して選択される芳香族基、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基、４−ビフェニル基又は４−ｔ−ブチルフェニル基を表す。１つの適切な実施形態において、Ａｒ1及びＡｒ4は同じ基を表し、Ａｒ1及びＡｒ4、Ａｒ2及びＡｒ3が独立して同じ基である。Ｒ1〜Ｒ4は、水素又は置換基（メチル基、ｔ−ブチル基又はフルオロ基など）を独立して表す。１つの実施形態において、Ｒ1及びＲ4は水素ではなく、同じ基を表す。
【００３６】
有用なテトラセンのいくつかの具体例は以下の通りである。
【００３７】
【化７】
2013507013.tif 000009
【００３８】
【化８】
2013507013.tif 000010
【００３９】
【化９】
2013507013.tif 000011
【００４０】
【化１０】
2013507013.tif 000012
【００４１】
【化１１】
2013507013.tif 000013
【００４２】
第２の実施形態の他の態様において、炭素環式縮合環芳香族化合物はアントラセン基である。特に有用な化合物は、式（３）のものである。
【００４３】
【化１２】
2013507013.tif 000014
【００４４】
式（３）において、Ｗ9及びＷ10は、独立して選択される芳香族炭素環式基及び芳香族複素環式基を表す。好ましくは、Ｗ9及びＷ10は、フェニル基、ナフチル基及びビフェニル基から独立して選択される。例えば、Ｗ9及びＷ10は、１−ナフチル、２−ナフチル、４−ビフェニル、２−ビフェニル及び３−ビフェニルなどの基を表し得る。Ｗ1〜Ｗ8は、独立して選択される水素、アルキル基、芳香族炭素環式基及び芳香族複素環式基であり、好ましくは水素、第３級アルキル基及びアリール基である。本発明の特に有用な実施形態は、Ｗ9及びＷ10が芳香族炭素環式基、Ｗ7及びＷ3が水素、アルキル基及びアリール基から独立して選択される場合である。最も好ましくは、Ｗ7が水素、第３級アルキル基又はアリール基、Ｗ3が水素である。
【００４５】
有用であるアントラセンのいくつかの具体例は以下の通りである。
【００４６】
【化１３】
2013507013.tif 000015
【００４７】
【化１４】
2013507013.tif 000016
【００４８】
【化１５】
2013507013.tif 000017
【００４９】
【化１６】
2013507013.tif 000018
【００５０】
【化１７】
2013507013.tif 000019
【００５１】
【化１８】
2013507013.tif 000020
【００５２】
更なる層は発光しない。決して該層が相当量の光を生じることを意味しているわけではない。適切には、この層は、全ての光の５％未満、或いは該光の１％未満を発光し、望ましくは全く発光しない。最も一般的な場合において、式（５）などの式（ＭＣ）ではない有機金属錯体を含む縮合環芳香族化合物以外の他の電子輸送物質が存在してもよい。このような場合において、式（ＭＣ）は１０体積％以上で存在することが好ましい。それがカソードと発光層との間の層のみである場合、更なる層の厚さは、一般に０．５〜２００ｎｍ、適切には２〜１００ｎｍ、望ましくは５〜５０ｎｍであり得る。
【００５３】
本発明の他の実施形態において、更なる層は、カソードに直接隣接して接触し、更なる層と発光層との間に配置される追加層を含有する。望ましくは、追加層はアントラセンを含む。追加層のための適切なアントラセンは、更なる層における使用のために記載したものと同じである。追加層は、アントラセンに加えて、有機金属錯体を含む他の電子輸送物質、好ましくは、式（ＭＣ）、式（４’）又は式（５）によるものを含有してもよい。追加層は、少なくとも５０％以上のアントラセンを含有することが望ましい。
【００５４】
この出願に関し、２−（２−ヒドロキシフェニル）フェナントロリン誘導体のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩を持つ更なる層の厚さは薄くあるべきであり、一般に０．５〜５０ｎｍ、適切には１〜１０ｎｍ、望ましくは５ｎｍ以下である。
【００５５】
本発明の更に他の実施形態において、更なる層は、発光層に直接隣接し、且つ更なる層とカソードとの間に配置される、式（４’）により表される有機アルカリのシクロメタル化錯体又はアルカリ土類金属錯体を含有する追加層を更に含む。
【００５６】
【化１９】
2013507013.tif 000021
【００５７】
式中、Ｚ及び破線の弧は、２又は３個の原子を表し、Ｍと５又は６員環を完成するのに必要な結合を表し；各Ａは、Ｈ又は置換基を表し、各Ｂは、Ｚ原子上の独立して選択される置換基を表し、ただし、２つ以上の置換基は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及びｋは１又は２であり；Ｍは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を表し；ｍ及びｎは、錯体に中性電荷を与えるように選択される、独立して選択される整数である。
【００５８】
式（４’）に従う１つの好ましい物質は、式（ＭＣ）に従う２−（２−ヒドロキシフェニル）フェナントロリン誘導体である。更なる層及び追加層の両方において同じ２−（２−ヒドロキシフェニル）フェナントロリン誘導体が存在し得るか、又はそれらは各層において異なる誘導体であってもよい。式（４’）に従う他の好ましい物質は、式（５）により表されるものである。
【００５９】
【化２０】
2013507013.tif 000022
【００６０】
式（５）において、Ｍは前述のようにアルカリ金属又はアルカリ土類金属を表す。１つの望ましい実施形態において、ＭはＬｉ+を表す。ｒa及びｒbは各々、独立して選択される置換基を表すが、ただし２つの置換基が結合して縮合環基を形成してもよい。かかる置換基の例としては、メチル基、フェニル基、フルオロ置換基、及び２つの置換基が結合して形成される縮合ベンゼン環基が挙げられる。式（５）において、ｔは１〜３であり、ｓは１〜３であり、ｎは１〜６の整数である。
【００６１】
式（５）の特に望ましい錯体は、ＭＣ−１（Ｌｉｑ）である。Ｌｉｑは、キノリン酸リチウム錯体（リチウム８−キノレートとしても知られるが、Ｌｉｑと称されることもある）を与える、Ｌｉ+と８−ヒドロキシキノリネートとの錯体である。Ｌｉｑは、単一種として、又はＬｉ6ｑ6及びＬｉnｑnなどの他の形態で存在し得る。式中、ｎは整数であり、ｑは８−ヒドロキシキノレート配位子又は誘導体である。
【００６２】
式（４’）の金属錯体のいくつかの具体例は、式（ＭＣ）に含まれるものと同じであると共に、以下の通りである。
【００６３】
【化２１】
2013507013.tif 000023
【００６４】
【化２２】
2013507013.tif 000024
【００６５】
【化２３】
2013507013.tif 000025
【００６６】
【化２４】
2013507013.tif 000026
【００６７】
【化２５】
2013507013.tif 000027
【００６８】
本発明の全ての態様のＯＬＥＤ装置の構造は、装置が青色、緑色、赤色又は白色光を発光させ得るように、ホスト及びドーパント（発光物質としても知られている）の細心の選択によって構成され得る。さらに、当該装置は、２つ以上の発光層（例えば、白色光を生じるタンデム型ＥＬ装置など）を含み得る。本発明の全ての記載した態様において、本発明の層、更なる層及び追加層を、蛍光及びリン光の両方によって発光するＯＬＥＤ装置に適用することが理解されるべきである。すなわち、ＯＬＥＤ装置は、本質的に三重項状態（triple）又は一重項状態（singlet）であり得る。本発明の利点は、蛍光装置及びリン光装置の両方を用いて実現し得る。
【００６９】
本発明の他の態様において、本発明の層は、仕事関数が４．２ｅＶ未満の金属元素も含む。仕事関数の定義は、CRC Handbook of Chemistry and Physics、第７０版,１９８９−１９９０、ＣＲＣプレス社、Ｆ−１３２頁に見ることができ、様々な金属の仕事関数の一覧はＥ−９３頁及びＥ−９４頁に見ることができる。かかる金属の典型的な例としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｙｂが挙げられる。１つの望ましい実施形態において金属はＬｉである。層に含まれる場合、金属元素は、層の全物質の０．１体積％〜１５体積％の量、一般に０．１体積％〜１０体積％の量、しばしば１〜５体積％の量で存在することが多い。
【００７０】
特に言及しない限り、「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、装置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。必要なら、置換基は、記載された置換基で１回以上さらに置換されたものであってもよい。使用される特定の置換基は、特定の用途のための所望の特性を実現するために当業者によって選択されてよく、例えば、電子吸引基、電子供与基及び立体基（steric groups）が挙げられる。分子が２つ以上の置換基を有してもよい場合、置換基は、特段の定めのない限り、結合して縮合環などの環を形成してもよい。一般に、上記基及びその置換基としては、４８個以下の炭素原子、典型的に１〜３６個の炭素原子、通常２４個未満の炭素原子を有するものが挙げられるが、選択される特定の置換基に応じて、より大きな数が可能である。
【００７１】
＜一般的な装置の構造＞
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ＥＬ装置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含む非常に単純な構造から、より複雑な装置（例えば、画素を形成するアノードとカソードとの直交配列から構成され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。
【００７２】
本発明を首尾よく実施することができる有機層の構成は多数ある。ＯＬＥＤの必須の要件は、アノード、カソード、及びアノードとカソードとの間に配置される有機発光層である。下記にさらに十分に説明するように追加層を使用してもよい。
【００７３】
小分子装置に特に有用な本発明による典型的な構造を図１に示すが、該構造は基板１０１、アノード１０３、正孔注入層１０５、正孔輸送層１０７、発光層１０９、電子輸送層１１１、電子注入層１１２、及びカソード１１３から構成される。これらの層を下記に詳しく説明する。基板１０１を代替的にカソード１１３に隣接させて配置してもよいこと、又は基板１０１が実際にアノード１０３若しくはカソード１１３を構成し得ることに留意されたい。アノード１０３とカソード１１３との間の有機層は、便宜上、有機ＥＬ素子と称される。また、有機層を合計した厚さは、望ましくは５００ｎｍ未満である。装置がリン光材料を含む場合、発光層と電子輸送層との間に配置される正孔ブロック層が存在してもよい。
【００７４】
ＯＬＥＤのアノード１０３及びカソード１１３は、導体１６０を介して電圧／電流源１５０と接続される。アノード１０３とカソード１１３との間に、アノード１０３がカソード１１３よりも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１０３から有機ＥＬ素子に注入され、電子はカソード１１３で有機ＥＬ素子に注入される。ＡＣモードではＡＣ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装置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の例は、米国特許第５，５５２，６７８号に記載されている。
【００７５】
＜基板＞
本発明のＯＬＥＤ装置は、典型的には支持基板１０１上に設けられるが、ここでカソード１１３又はアノード１０３のいずれかが基板と接触していてもよい。基板１０１と接触する電極は、便宜上、底面電極と称される。従来、底面電極はアノード１０３であるが、本発明はその構成に限定されない。基板１０１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１０１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１０１は複数の材料層を含む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１０１が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、基板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）、及び回路基板材料が挙げられるが、これらに限定されない。この場合もやはり、基板１０１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含む複雑な構造であってもよい。これらの装置構成においては、光透明性の上部電極を設けることが必要とされる。
【００７６】
＜アノード＞
所望のエレクトロルミネッセンス発光（ＥＬ）をアノードを通して見る場合には、アノード１０３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、及びニッケル−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１０３として用いることができる。ＥＬ発光をカソード１１３のみを通して見るような用途ではアノード１０３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、任意の適切な方法（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用い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。
【００７７】
＜カソード＞
アノード１０３のみを通して発光を見る場合には、本発明において使用されるカソード１１３は、ほぼ任意の導電性材料から構成され得る。望ましい材料は、下にある有機層との良好な接触を確実にする良好な膜形成特性を有し、低電圧で電子の注入を促進し、良好な安定性を有する。有用なカソード材料は、仕事関数が小さな（４．０ｅＶ未満）金属又は金属合金を含有することが多い。有用なカソード材料の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（銀の割合は１％〜２０％の範囲内である）から構成される。別の適切な種類のカソード材料としては、カソード及び有機層（例えば、電子輸送層（ＥＴＬ））に接触する薄い電子注入層（ＥＩＬ）を含み、カソードが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、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層から構成される。有用なＥＩＬの別の例は、アルカリ金属をドープしたＥＴＬ材料、例えばＬｉドープＡｌｑである。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。
【００７８】
カソードを通して発光を見る場合、カソード１１３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、金属を薄くするか、又は透明な導電性酸化物を使用するか、又はこれらの材料の組み合わせを使用する必要がある。光学的に透明なカソードは、米国特許第４，８８５，２１１号、米国特許第５，２４７，１９０号、特許第３，２３４，９６３号公報、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、及び米国特許第６，２８４，３９３６号により詳細に記載されている。カソード材料は、蒸着、スパッタリング、又は化学蒸着等の任意の適切な方法によって典型的に堆積される。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ことができる。
【００７９】
＜正孔注入層（ＨＩＬ）＞
本発明の態様に応じて、装置は、本発明のＨＩＬ、又は当該技術分野で既知のＨＩＬ、或いは両方を含み得る。正孔注入層１０５をアノード１０３と正孔輸送層１０７との間に設けてもよい。正孔注入層は、続く有機層の膜形成特性を向上させ、正孔輸送層１０７への正孔の注入を促進する役割を果たし得る。正孔注入層１０５に使用するのに適切な材料としては、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、米国特許第６，２０８，０７５号に記載されるようなプラズマ堆積フルオロカーボンポリマー、及びいくつかの芳香族アミン（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））が挙げられるが、これらに限定されない。有機ＥＬ装置において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。正孔注入層は本発明において使用するのが好都合であり、望ましくはプラズマ堆積フルオロカーボンポリマーである。プラズマ堆積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〜１５ｎｍの範囲内であり得るが、適切には０．３ｎｍ〜１．５ｎｍの範囲内である。
【００８０】
＜正孔輸送層（ＨＴＬ）＞
必ずしも必要な訳ではないが、正孔輸送層をＯＬＥＤ装置に加えることが有用であることが多い。有機ＥＬ装置の正孔輸送層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）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。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（例えば、モノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリールアミン、又は高分子アリールアミン）であり得る。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。少なくとも１つの活性水素含有基を含む、１つ以上のビニルラジカルで置換された適切なトリアリールアミンは、Brantleyらの米国特許第３，５６７，４５０号及び米国特許第３，６５８，５２０号に開示されている。
【００８１】
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は、構造式（Ａ）により表されるものが挙げられる。
【００８２】
【化２６】
2013507013.tif 000028
【００８３】
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。１つの実施形態において、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。
【００８４】
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）により表される。
【００８５】
【化２７】
2013507013.tif 000029
【００８６】
式中、Ｒ1及びＲ2は各々、水素原子、アリール基若しくはアルキル基を独立して表すか、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、アリール基を独立して表すが、このアリール基は、構造式（Ｃ）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。
【００８７】
【化２８】
2013507013.tif 000030
【００８８】
式中、Ｒ5及びＲ6は、独立して選択されるアリール基である。１つの実施形態において、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。
【００８９】
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、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）により表されるものが挙げられる。
【００９０】
【化２９】
2013507013.tif 000031
【００９１】
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。
【００９２】
典型的な実施形態において、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。
【００９３】
上記の構造式（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）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、及びハロゲン化物（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、約１個〜６個の炭素原子を典型的に含有する。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、５個、６個又は７個の環炭素原子を典型的に含有する（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、通常、フェニル部分及びフェニレン部分である。
【００９４】
正孔輸送層は、単一の第三級アミン化合物、又はかかる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）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。有用な芳香族第三級アミンの例は以下である。
【００９５】
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−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）−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）−３−フェニルプロパン（ＴＡＰＰＰ）
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（toly））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（ＴＴＢ）
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−ナフチル）アミノ］ナフタレン
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（２−ナフチル）−４，４’’−ジアミノ−ｐ−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）アミン］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）
【００９６】
別の種類の有用な正孔輸送材料としては、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））等のポリマー正孔輸送材料が使用され得る。正孔輸送層は異なる組成の２つ以上の副層を含むことも可能である（各副層の組成は上記に記載されるようなものである）。正孔輸送層の厚さは１０ｎｍ〜約５００ｎｍであり得るが、適切には５０ｎｍ〜３００ｎｍである。
【００９７】
＜発光層（ＬＥＬ）＞
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、有機ＥＬ素子の発光層（ＬＥＬ）は、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材料を含む。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、ゲスト発光材料をドープしたホスト材料、又は発光が主に発光材料に由来する材料から成り、任意の色であり得る。発光層中のホスト材料は、下記に規定される電子輸送材料であっても、上記に規定される正孔輸送材料であっても、又は別の材料若しくは正孔−電子再結合を支持する材料の組み合わせであってもよい。蛍光発光材料は、ホスト材料の０．０１重量％〜１０重量％で典型的に組み込まれる。
【００９８】
ホスト材料及び発光材料は非ポリマー小分子、又はポリフルオレン及びポリビニルアリーレン（例えば、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ＰＰＶ）等のポリマー材料であり得る。ポリマーの場合、小分子発光材料をポリマーホスト中に分子状に分散させてもよく、又は微量成分をホストポリマー中に共重合させることによって発光材料を添加してもよい。ホスト材料は、膜形成特性、電気的特性、発光効率、動作寿命、又は製造容易性を向上させるために混ぜ合わせてもよい。ホストは、良好な正孔輸送特性を有する材料及び良好な電子輸送特性を有する材料を含み得る。
【００９９】
ゲスト発光材料として蛍光材料を選択する上で重要な関係は、ホスト及び蛍光材料の励起一重項状態エネルギーの比較である。蛍光材料の励起一重項状態エネルギーがホスト材料の励起一重項状態エネルギーよりも低いことが非常に望ましい。励起一重項状態エネルギーは、発光一重項状態と基底状態とのエネルギーの差として規定される。非発光ホストに関しては、基底状態と同じ電子スピンの最低励起状態が発光状態と見なされる。
【０１００】
有用であることが知られているホスト及び発光材料としては、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。
【０１０１】
金属キレート化オキシノイド化合物としても知られる、８−ヒドロキシキノリン及び類似の誘導体の金属錯体（式（Ｅ））は、エレクトロルミネッセンスを支持することが可能な、有用なホスト化合物の１つの群を構成し、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適切である。
【０１０２】
【化３０】
2013507013.tif 000032
【０１０３】
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、少なくとも２つの縮合芳香環を有する核を完成する原子を独立して表す。
【０１０４】
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三価金属、又は亜鉛若しくはジルコニウム等の他の金属であり得る。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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
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）］
【０１０７】
９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（式（Ｆ１））の誘導体は、エレクトロルミネッセンスを支持することが可能な、有用なホスト材料の１つの群を構成し、４００ｎｍより長い波長、例えば、青色、緑色、黄色、橙色又は赤色の発光に特に適切である。
【０１０８】
【化３１】
2013507013.tif 000033
【０１０９】
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6は、各々の環上の１つ以上の置換基を表すが、ここで、各々の置換基は以下の群から個々に選択される。
第１群：水素、又は１個〜２４個の炭素原子を有するアルキル、
第２群：５個〜２０個の炭素原子を有するアリール又は置換アリール、
第３群：アントラセニル、ピレニル又はペリレニルの縮合芳香環を完成させるのに必要な４個〜２４個の炭素原子、
第４群：フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル又は他の複素環系の縮合ヘテロ芳香環を完成させるのに必要な５個〜２４個の炭素原子を有するヘテロアリール又は置換ヘテロアリール、
第５群：１個〜２４個の炭素原子を有するアルコキシルアミノ、アルキルアミノ又はアリールアミノ、及び
第６群：フッ素、塩素、臭素又はシアノ。
【０１１０】
具体例としては、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン及び２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセンが挙げられる。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含む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。
【０１１１】
米国特許第５，１２１，０２９号及び日本国特許第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、青色発光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］アントラセン及び４，４’−ビス（２，２−ジフェニルエテニル）−１，１’−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）は青色発光のための有用なホストである。
【０１１２】
ベンザゾール誘導体（式Ｇ）は、エレクトロルミネッセンスを支持し得る有用なホスト材料の別の種類を構成し、４００ｎｍより長い波長、例えば、青色、緑色、黄色、橙色又は赤色の発光に特に適切である。
【０１１３】
【化３２】
2013507013.tif 000034
【０１１４】
式中、ｎは３〜８の整数であり；Ｚは、Ｏ、ＮＲ又はＳであり；Ｒ及びＲ’は個々に、水素、１〜２４個の炭素原子のアルキル（例えば、プロピル、ｔ−ブチル、ヘプチルなど）、５〜２０個の炭素原子のアリール又はヘテロ原子置換アリール（例えば、フェニル、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）、又はハロ（例えば、クロロ、フルオロ）、又は縮合芳香環を完成するのに必要な原子であり；Ｌは、アルキル、アリール、置換アルキル、又は置換アリールから成り、多数のベンザゾールを一緒に接続する結合ユニットである。Ｌは、多数のベンザゾールと共役していても、共役していなくてもよい。有用なベンザゾールの例は、２，２’，２’’−（１，３，５−フェニレン）トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール］である。
【０１１５】
有用な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）イミンホウ素化合物、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は、下記のものが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１１６】
【化３３】
2013507013.tif 000035
【０１１７】
【化３４】
2013507013.tif 000036
【０１１８】
【化３５】
2013507013.tif 000037
【０１１９】
【化３６】
2013507013.tif 000038
【０１２０】
【化３７】
2013507013.tif 000039
【０１２１】
リン光発光材料をＥＬ装置において使用してもよい。便宜上、リン光錯体ゲスト材料は本明細書中ではリン光材料と称することができる。リン光材料は、１つ以上の配位子、例えば、ｓｐ2炭素及びヘテロ原子を介して金属に配位することができる一価アニオン性配位子を典型的に含む。配位子は、フェニルピリジン（ｐｐｙ）又はその誘導体若しくは類似体であるのが都合がよい。いくつかの有用なリン光有機金属材料の例としては、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）イリジウム（ＩＩＩ）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトネート）、及びビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ2’）白金（ＩＩ）が挙げられる。多くのリン光有機金属材料が、スペクトルの緑色領域において発光すること、すなわち、その発光極大が５１０ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲内であることが有用である。
【０１２２】
リン光材料は、単独又は他のリン光材料と同じ層若しくは異なる層において組み合わせて使用することができる。リン光材料及び適切なホストは、国際公開第００／５７６７６号、国際公開第００／７０６５５号、国際公開第０１／４１５１２号、国際公開第０２／１５６４５号、米国特許出願公開第２００３／００１７３６１号、国際公開第０１／９３６４２号、国際公開第０１／３９２３４号、米国特許第６，４５８，４７５号、国際公開第０２／０７１８１３号、米国特許第６，５７３，６５１号、米国特許出願公開第２００２／０１９７５１１号、国際公開第０２／０７４０１５号、米国特許第６，４５１，４５５号、米国特許出願公開第２００３／００７２９６４号、米国特許出願公開第２００３／００６８５２８号、米国特許第６，４１３，６５６号、米国特許第６，５１５，２９８号、米国特許第６，４５１，４１５号、米国特許第６，０９７，１４７号、米国特許出願公開第２００３／０１２４３８１号、米国特許出願公開第２００３／００５９６４６号、米国特許出願公開第２００３／００５４１９８号、欧州特許第１２３９５２６号、欧州特許第１２３８９８１号、欧州特許第１２４４１５５号、米国特許出願公開第２００２／０１００９０６号、米国特許出願公開第２００３／００６８５２６号、米国特許出願公開第２００３／００６８５３５号、特開２００３−０７３３８７号公報、特開２００３−０７３３８８号公報、米国特許出願公開第２００３／０１４１８０９号、米国特許出願公開第２００３／００４０６２７号、特開２００３−０５９６６７号公報、特開２００３−０７３６６５号公報、及び米国特許出願公開第２００２／０１２１６３８号に記載されている。
【０１２３】
ＩｒＬ3タイプ及びＩｒＬ2Ｌ’タイプのシクロメタル化Ｉｒ（ＩＩＩ）錯体、例えば、緑色発光ｆａｃ−トリス（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’）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトネート）の発光波長は、シクロメタル化配位子Ｌ上の適切な位置で電子供与基又は電子求引基を置換することにより、又はシクロメタル化配位子Ｌによって異なる複素環を選択することによりシフトし得る。発光波長は、補助配位子Ｌ’の選択によってもシフトし得る。赤色エミッタの例は、ビス（２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ3’）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトネート）及びトリス（２−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ）イリジウム（ＩＩＩ）である。青色発光の例は、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）（ピコリネート）である。
【０１２４】
ビス（２−（２’−ベンゾ［４，５−ａ］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ3）イリジウム（アセチルアセトネート）［Ｂｔｐ2ｌｒ（ａｃａｃ）］をリン光材料として用いた赤色電気リン光が報告されている（C. Adachi, S. Lamansky, M. A. Baldo, R. C. Kwong, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, App. Phys. Lett., 78, 1622-1624 (2001)）。
【０１２５】
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）等のシクロメタル化Ｐｔ（ＩＩ）錯体が挙げられる。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Ｐｔ（ＩＩ）ポルフィリン錯体も有用なリン光材料である。
【０１２６】
有用なリン光材料の更に他の例としては、Ｔｂ3+及びＥｕ3+等の三価ランタニドの配位錯体が挙げられる（J. Kido et al., Appl. Phys. Lett., 65, 2124 (1994)）。
【０１２７】
リン光材料に適切なホスト材料は、ホスト材料からリン光材料への三重項励起子の移動が効率的に起こり得るが、リン光材料からホスト材料への三重項励起子の移動が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、リン光材料の三重項エネルギーは、ホストの三重項エネルギーより低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、発光層への電荷キャリア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らないように選択しなくてはならない。適切なホスト材料は、国際公開第００／７０６５５号、国際公開第０１／３９２３４号、国際公開第０１／９３６４２号、国際公開第０２／０７４０１５号、国際公開第０２／１５６４５号、及び米国特許出願公開第２００２／０１１７６６２号に記載されている。適切なホストとしては、或る特定のアリールアミン、トリアゾール、インドール、及びカルバゾール化合物が挙げられる。望ましいホストの例は、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル又はＣＢＰとしても知られる）、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−２，２’−ジメチル−ビフェニル（２，２’−ジメチル−４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル又はＣＤＢＰとしても知られる）；１，３−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール）ベンゼン（１，３−ビス（カルバゾール−９−イル）ベンゼンとしても知られる）、及びポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）である（これらの誘導体を含む）。
【０１２８】
望ましいホスト材料は、連続膜を形成することができる。
【０１２９】
＜正孔ブロック層（ＨＢＬ）＞
リン光材料を使用するＯＬＥＤ装置では多くの場合、励起子及び再結合現象をホスト及びリン光材料を含む発光層に局限するのを助けるために、適切なホストに加えて少なくとも１つの正孔ブロック層を電子輸送層１１１と発光層１０９との間に配置する必要がある。この場合、ホスト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ホスト及びリン光材料を含む発光層へと容易に受け渡される必要がある。第１の要件では、正孔ブロック層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、望ましくは０．２ｅＶ以上大きいことが必要とされる。第２の要件では、正孔ブロック層の電子親和力が、発光層１０９の電子親和力を大きく上回らないこと、望ましくは発光層の電子親和力より小さいか、又は発光層の電子親和力を約０．２ｅＶ以上上回らないことが必要とされる。
【０１３０】
特有の発光が緑色である電子輸送層（例えば、下記に記載されるようなＡｌｑ含有電子輸送層）と共に使用される場合、正孔ブロック層の材料の最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）及び最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギーに関する要件は、電子輸送層の波長よりも短い波長での正孔ブロック層の特有の発光、例えば、青色発光、紫色発光、又は紫外発光をもたらすことが多い。したがって、正孔ブロック層の材料の特有の発光は青色、紫色、又は紫外であることが望ましい。必ずしも必要というわけではないが、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さらに望ましい。適切な正孔ブロック材料は、国際公開第００／７０６５５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。ＢＣＰの特有の発光は紫外領域にあり、ＢＡｌｑの発光は青色である。米国特許出願公開第２００３／００６８５２８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遮断することが知られている。また、米国特許出願公開第２００３／０１７５５５３号は、ｆａｃ−トリス（１−フェニルピラゾラト−Ｎ，Ｃ2’）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒｐｐｚ）をこの目的で使用することを記載している。
【０１３１】
正孔ブロック層を使用する場合、その厚さは２ｎｍ〜１００ｎｍ、適切には５ｎｍ〜１０ｎｍであり得る。
【０１３２】
＜電子輸送層（ＥＴＬ）＞
電子輸送層は、発光層とカソードとの間に配置される。１つの実施形態において、本発明の層は、装置の電子輸送層として機能する。他の実施形態において、下記するような追加の電子輸送層を有することが望ましいことがある。
【０１３３】
有機ＥＬ装置の電子輸送層を形成する際に使用される望ましい薄膜形成材料は、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）である。かかる化合物は、電子の注入及び輸送、高レベルの性能の発揮の助けとなり、容易に薄膜の形態に製造される。意図されるオキシノイド化合物の例は、先述した構造式（Ｅ）を満たすものである。
【０１３４】
電子輸送層における使用に適切な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号に記載されているような様々な複素環光学的光沢剤が挙げられる。構造式（Ｇ）を満たすベンザゾールも有用な電子輸送材料である。トリアジンも電子輸送材料として有用であることが知られている。
【０１３５】
正孔ブロック層及び電子輸送層１１１の両方が使用される場合、電子が電子輸送層１１１から正孔ブロック層へと容易に受け渡される必要がある。したがって、電子輸送層１１１の電子親和力は正孔ブロック層の電子親和力を大きく上回ってはならない。電子輸送層の電子親和力は正孔ブロック層の電子親和力より小さいか、又は正孔ブロック層の電子親和力を約０．２ｅＶ以上上回らないことが望ましい。
【０１３６】
電子輸送層が使用される場合、その厚さは２ｎｍ〜１００ｎｍであり得るが、適切には５ｎｍ〜２０ｎｍである。
【０１３７】
＜電子注入層（ＥＩＬ）＞
電子注入層は、カソードに隣接して配置される。１つの実施形態において、本発明の層は、装置の電子注入層として機能する。他の実施形態において、下記するような追加の電子注入層を有することが望ましいことがある。電子注入層としては、米国特許第５，６０８，２８７号、同第５，７７６，６２２号、同第５，７７６，６２３号、同第６，１３７，２２３号、及び同第６，１４０，７６３号に教示されるものが挙げられる。電子注入層は、一般に、仕事関数が４．２ｅＶ未満の電子注入材料、又は仕事関数が４．２ｅＶ未満の金属の塩から成る。仕事関数が小さなアルカリ金属又はアルカリ土類金属（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、及びＢａ）を含有する薄膜を使用することができる。また、これらの仕事関数の小さな金属をドープした有機材料も、電子注入層として効果的に使用することができる。例は、Ｌｉ又はＣｓをドープしたＡｌｑである。１つの適切な実施形態において、電子注入層は、アルカリ金属無機塩及びアルカリ土類金属無機塩（それらの酸化物を含む）を含む。また、アルカリ金属有機塩及びアルカリ土類金属有機塩及び錯体も含まれる。実際は、装置において還元され、その遊離金属を遊離体又は過渡種のいずれかとして放出することのできる任意の金属塩又は化合物が電子注入層において有用である。例としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、リチウムアセチルアセトネート（Ｌｉａｃａｃ）、安息香酸リチウム、安息香酸カリウム、酢酸リチウム、ギ酸リチウムが挙げられる。実際には、電子注入層は、０．１〜１０．０ｎｍの範囲、より典型的には０．１〜５．０ｎｍの範囲の適切な厚さに堆積される薄い界面層であることが多い。この厚さの範囲内にある界面電子注入層は、本発明の層又は更なる層への効率的な電子注入を与えるであろう。任意に、電子注入層は、本発明から除かれてもよい。
【０１３８】
＜他の有用な有機層及び装置構造＞
場合によっては、層１０９〜層１１１を任意で発光及び電子輸送の両方を支持する機能を果たす単一の層にまとめることができる。正孔ブロック層が存在する場合、正孔ブロック層及び層１１１も、正孔又は励起子を遮断し、電子輸送を支持するように機能する単一の層にまとめることができる。また、正孔輸送層１０７中に発光材料が含まれていてもよいことが当該技術分野で知られている。その場合、正孔輸送材料はホストとして機能し得る。例えば、青色発光材料及び黄色発光材料、青緑色発光材料及び赤色発光材料、又は赤色発光材料、緑色発光材料及び青色発光材料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、複数の材料を１つ以上の層に添加してもよい。白色発光装置は、例えば、欧州特許第１１８７２３５号、米国特許出願公開第２００２００２５４１９号、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、及び米国特許第５，２８３，１８２号に記載されており、カラー発光（color emission）を得るために適切なフィルタ装置を備えることができる。
【０１３９】
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、いわゆる積層装置構造で使用され得る。
【０１４０】
＜有機層の堆積＞
上記の有機材料は、昇華によって適切に堆積されるが、膜の形成を改善するために任意の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。
【０１４１】
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、以下の本願と同一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。
【０１４２】
＜封止＞
大抵のＯＬＥＤ装置は、水分又は酸素、又はその両方に敏感であるため、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、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。また、ＳｉＯx、テフロン（登録商標）、及び無機／ポリマー交互層等の障壁層が封止に関して当該技術分野で知られている。これらの密封又は封止及び乾燥の方法はいずれも、本発明に従って構築されるＥＬ装置に使用することができる。
【０１４３】
＜光学的最適化＞
本発明のＯＬＥＤ装置では、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、ＥＬ装置の上に、又はＥＬ装置の一部として特に設けることができる。
【０１４４】
本発明の実施形態によって、より高い発光収率、より低い駆動電圧、及びより高い電力効率、より長い動作寿命、又は製造容易性等の有利な特徴がもたらされ得る。本発明において有用な装置の実施形態によって、白色光（直接又はフィルタを介して多色ディスプレイを提供する）の発光に有用な色相を含む広範囲の色相がもたらされ得る。本発明の実施形態は、エリア照明装置も提供することができる。
【０１４５】
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。
【実施例】
【０１４６】
「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、層中の全材料及び装置の他の成分における特定の第１化合物又は第２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。また、２つ以上の第２化合物が存在するなら、第２化合物の全体積は、本発明の相中の全材料におけるパーセンテージとして表すことができる。
【０１４７】
＜実施例Ａ：ＭＣ−２０の合成＞
Halcrowら、Journal of the Chemical Society (1946), 155-7に従い、１，１０−フェナントロリンから２−クロロ−１，１０−フェナントロリンを調製した。全体の収率は約５０％であった。
【０１４８】
４０ｍＬのＥｔＯＨ及び３００ｍＬのトルエン中、２５ｇの２−メトキシフェニルボロン酸、１６５ｍＬの２Ｍ炭酸ナトリウム（２５０ｍＬの水中、６２ｇの一水和物）の混合物に２９．５ｇの２−クロロフェナントロリンを加え、１Ｌの３つ口ＲＢフラスコ中、機械的に攪拌しながら窒素を用いて３０分間脱気した。５ｇのＰｄ（Ｐｈ3Ｐ）4を加えて加熱し、一晩還流した。カップリング反応のためのこれらの条件は、McKillopら、Tetrahedron, 1992, pp 8117-8126に基づいている。室温まで冷却した後、３００ｍＬのトルエンを加え、ＥｔＯＡＣで洗浄されたセライト（登録商標）を通して溶液を濾過した。有機相を分離し、水で１回洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥させた。溶液を濾過し、濃縮して褐色油を得た。これを８０ｍＬのＣＨ2Ｃｌ2に溶解して１Ｌのジエチルエーテルで希釈した。２５ｍＬの（２０ｍＬの濃ＨＣｌ＋３０ｍＬのＥｔＯＨ）を、機械的に攪拌しながら滴下して加え、鮮黄色の沈殿物を形成させた。これを室温で１時間攪拌して濾過し、ジエチルエーテルで洗浄した。次に、粗固体を１Ｌのアセトニトリルから再結晶した。室温で真空乾燥した後の収量は３４．１ｇであり、理論の７７％であった。
【０１４９】
次に、２−（２−ヒドロキシフェニル）−１，１０−フェナントロリンを以下のようにして合成した。Ｎ2下、ディーンスタークとラップを備えた１Ｌの３つ口ＲＢフラスコ中で機械的に攪拌しながら、３２０ｍＬのピリジンを３８０ｍＬの濃ＨＣｌに滴下して加えた。反応温度を１００℃に上昇させた。混合物を２２０℃の最終温度に更に加熱した。２５２ｍＬの液体をトラップ中で収集した。混合物を攪拌することなく一晩かけて室温まで冷却し、白色固体を得た。６０．５ｇの２（２−メトキシフェニル）−１，１０−フェナントロリンを固体上部に加え、混合物を約２時間にわたって２２０℃に再加熱した（固体が溶解した後、攪拌した。）追加の７ｍＬの液体をトラップ中で収集した。混合物を１００℃に冷却し、２００ｍＬの水を滴下して加えた。次に、得られた混合物を攪拌しながら室温まで更に冷却し、１６００ｍＬの水に注いだ。水溶液を泡立てながら炭酸ナトリウムを用いてｐＨ８超過に中和した。得られた黄色沈殿物を濾過して取り除き、空気乾燥させた。１６００ｍＬのアセトニトリルからの再結晶は、４２．５ｇの褐色／黄色プレート（plates）を与えた。アセトニトリル再結晶からの濾液を約３００ｍＬに濃縮して冷却し、追加の５．８ｇの固体を収集した。合計収量（２回の生成量）は４８．３ｇ（室温での真空乾燥後）であり、理論の９５％であった。
【０１５０】
１８ｇの上記物質を３００ｍＬのＴＨＦに溶解し、５ｇのリチウムｔ−ブトキシドを一部で室温にて加えた。黄色沈殿物が直ぐに形成した。１時間の各反語、黄色固体を濾過してエーテルで洗浄した。乾燥後、１６．７５ｇのＭＣ−２０を得た。
【０１５１】
＜実施例９：装置８−１〜８−６の作製＞
（１）アノードとして、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、順に、市販の洗剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、トルエン蒸気中で脱脂し、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（ＨＩＬ１）を堆積させた。
（３）次に、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７５ｎｍの厚さに堆積させた。
（４）次に、３５ｎｍのＡｌｑ3の発光層（ＬＥＬ）を堆積させた。
（５）Ａｌｑ3又はＣｐｄ−１（ルブレン）とＭＣ−２０との混合物（テーブル８参照）の３５ｎｍの電子輸送層（ＥＴＬ）をＬＥＬ上に真空蒸着させた。
（６）次に、０．５ｎｍのフッ化リチウム層をＥＴＬ上に真空蒸着させた後、１５０ｎｍのアルミニウム層を蒸着させてカソード層を形成した。
【０１５２】
上記の手順によってＥＬ装置の堆積が完了した。次に、装置を周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックス中で密封包装した。
【０１５３】
このように形成した装置を、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で駆動電圧及び発光効率を試験した。その結果をテーブル８に報告する。
【０１５４】
【表１】
2013507013.tif 000040
【０１５５】
テーブル８の本発明例に説明されているように、装置の電子輸送層が、金属錯体ＭＣ−２０、又は炭素環Ｃｐｄ−１と混合された金属錯体ＭＣ−２０からなる場合、比較装置（実施例８−１、Ａｌｑ3（１００％））と比較して、良好な発光効率を保持しつつ、装置電圧の低減を得ることができる。
【０１５６】
＜実施例１１：比較装置１０−１〜１０−６の作製＞
一連のＥＬ装置（１０−１〜１０−６）を以下の方法で組み立てた。
（１）アノードとして、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、順に、市販の洗剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、トルエン蒸気中で脱脂し、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（ＨＩＬ１）を堆積させた。
（３）次に、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７５ｎｍの厚さに堆積させた。
（４）次に、青色ドーパントＬ５５を１．５体積％もつＣｐｄ−１２の２０ｎｍ発光層（ＬＥＬ）を堆積させた。
（５）Ａｌｑ3又はＭＣ−１６とＣｐｄ−１２との混合物（テーブル８参照）の３５ｎｍの電子輸送層（ＥＴＬ）をＬＥＬ上に真空蒸着させた。
（６）０．５ｎｍのフッ化リチウム層をＥＴＬ上に真空蒸着させた後、１５０ｎｍのアルミニウム層を蒸着させてカソード層を形成した。
【０１５７】
上記の手順によってＥＬ装置の堆積が完了した。次に、装置を周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックス中で密封包装した。このように形成した装置を、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で駆動電圧及び発光効率を試験した。その結果をテーブル１０に報告する。
【０１５８】
【表２】
2013507013.tif 000041
【０１５９】
＜実施例１２：比較装置１１−１〜１１−６の作製＞
金属錯体ＭＣ−１６をＭＣ−３に置き換えたこと以外は、実施例１１に記載されたものと同一の方法で一連のＥＬ装置（１１−１〜１１−６）を組み立てた。
【０１６０】
このように形成した装置を、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で駆動電圧及び発光効率を試験した。その結果をテーブル１１に報告する。
【０１６１】
【表３】
2013507013.tif 000042
【０１６２】
＜実施例１６：装置１５−１〜１５−６＞
金属錯体ＭＣ−１６をＭＣ−２０に置き換えたこと以外は、実施例１１に記載されたものと同一の方法で一連のＥＬ装置（１５−１〜１５−６）を組み立てた。
【０１６３】
このように形成した装置を、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で駆動電圧及び発光効率を試験した。その結果をテーブル１５に報告する。
【０１６４】
【表４】
2013507013.tif 000043
【０１６５】
テーブル１５の本発明例に説明されているように、装置の電子輸送層が、金属錯体ＭＣ−２０、又は炭素環Ｃｐｄ−１２と混合された金属錯体ＭＣ−２０からなる場合、比較例１５−１、又は比較材料ＭＣ−１６（テーブル１０参照）若しくはＭＣ−３（テーブル１１参照）と同等以下の装置電圧の低減を得ることができる。しかしながら、本発明の実施例の発光効率及びＣＩＥ色座標は、比較装置と比較した場合、優れている。
【０１６６】
＜実施例１７：装置１６−１〜１６−６の作製＞
炭素環Ｃｐｄ−１をＣｐｄ−１２に置き換えたこと以外は、実施例９に記載されたものと同一の方法で一連のＥＬ装置（１６−１〜１６−６）を組み立てた。
【０１６７】
このように形成した装置を、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で駆動電圧及び発光効率を試験した。その結果をテーブル１６に報告する。
【０１６８】
【表５】
2013507013.tif 000044
【０１６９】
テーブル１６の本発明例に説明されているように、装置の電子輸送層が、金属錯体ＭＣ−２０、又は炭素環Ｃｐｄ−１２と混合された金属錯体ＭＣ−２０からなる場合、平均して、比較例１６−１と同等以下の装置電圧を得ることができ、比較例１６−１は、本発明の実施例と同等の発光効率及びＣＩＥ色座標をもつ。
【０１７０】
＜実施例２１：比較装置２０−１〜２０−５の作製＞
ＥＴＬ中の金属錯体ＭＣ−２０をＭＣ−２８に置き換えたこと以外は、実施例９に記載されたものと同一の方法で一連のＥＬ装置（２０−１〜２０−５）を組み立てた。
【０１７１】
このように形成した装置を、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で駆動電圧及び発光効率を試験した。その結果をテーブル２０に報告する。
【０１７２】
【表６】
2013507013.tif 000045
【０１７３】
テーブル２０の本発明例に説明されているように、装置の電子輸送層が、金属錯体ＭＣ−２８、又は炭素環Ｃｐｄ−１と混合された金属錯体ＭＣ−２８からなる場合、その結果は、ＭＣ−２０をもつ実施例９（テーブル８）の結果よりも劣っている。
【０１７４】
＜実施例２２：比較装置２１−１〜２１−５の作製＞
ＥＴＬ中の金属錯体ＭＣ−２０をＭＣ−３０に置き換えたこと以外は、実施例９に記載されたものと同一の方法で一連のＥＬ装置（２１−１〜２１−５）を組み立てた。
【０１７５】
このように形成した装置を、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で駆動電圧及び発光効率を試験した。その結果をテーブル２１に報告する。
【０１７６】
【表７】
2013507013.tif 000046
【０１７７】
テーブル２１の本発明例に説明されているように、平均して、装置の電子輸送層が、金属錯体ＭＣ−３０、又は炭素環Ｃｐｄ−１と混合された金属錯体ＭＣ−３０からなる場合、その結果は、ＭＣ−２０をもつ実施例９（テーブル８）の結果よりも劣っている。
【０１７８】
＜実施例２７：装置２６−１〜２６−１２の作製＞
一連のＥＬ装置（２６−１〜２６−１２）を以下の方法で組み立てた。
（１）アノードとして、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、順に、市販の洗剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、トルエン蒸気中で脱脂し、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（ＨＩＬ１）を堆積させた。
（３）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正孔注入層（ＨＩＬ２）を１０ｎｍの厚さに堆積させた。
（４）次に、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１００ｎｍの厚さに堆積させた。
（５）次に、Ｃｐｄ−１２中に赤色ドーパントＬ２２（２体積％）をもつ４０ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を堆積させた。
（６）Ａｌｑ3、Ｃｐｄ−１２、Ｃｐｄ−１２とＭＣ−１との混合物、又はＭＣ−１（テーブル２６参照）の電子輸送層（ＥＴＬ）をＬＥＬ上に真空蒸着させた。
（７）３．５ｎｍのＭＣ−２０、又は０．５ｎｍのフッ化リチウムの電子注入層（ＥＩＬ）（テーブル２６参照）をＥＴＬ上に真空蒸着させた後、１００ｎｍのアルミニウム層を真空蒸着させてカソード層を形成した。
【０１７９】
ＥＴＬ層及びＥＩＬ層の合計の厚さは３５．５ｎｍであった。したがって、ＥＩＬがＭＣ−２０（３．５ｎｍ）である場合、ＥＴＬは３２．０ｎｍの厚さを有し、ＥＩＬがフッ化リチウムである場合、ＥＴＬは３５．０ｎｍの厚さを有していた。
【０１８０】
上記の手順によってＥＬ装置の堆積が完了した。次に、装置を周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックス中で密封包装した。
【０１８１】
このように形成した装置を、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で駆動電圧及び発光効率を試験した。その結果をテーブル２６に報告する。
【０１８２】
【表８】
2013507013.tif 000047
【０１８３】
テーブル２６の本発明例に説明されているように、装置の電子注入層が金属錯体ＭＣ−２０を含む場合、比較装置と比べて、改善された駆動電圧と共に増大した発光効率が得られる。電子輸送層中にＣｐｄ−１２とＭＣ−１との混合物をもつ本発明例２６−７は、実施例２６−４に示されるような如何なる色変化を受けることなく、駆動電圧のより一層の改善及び増大した発光効率を示す。
【０１８４】
＜実施例２８：装置２７−１〜２７−１０の作製＞
一連のＥＬ装置（２７−１〜２７−１０）を以下の方法で組み立てた。
（１）アノードとして、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、順に、市販の洗剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、トルエン蒸気中で脱脂し、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（ＨＩＬ１）を堆積させた。
（３）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正孔注入層（ＨＩＬ２）を１０ｎｍの厚さに堆積させた。
（４）次に、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。
（５）次に、Ｃｐｄ−１２中に青色ドーパントＬ５５（１．５体積％）をもつ２０ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を堆積させた。
（６）Ａｌｑ3、Ｃｐｄ−１２、Ｃｐｄ−１２とＭＣ−１との混合物、ＭＣ−１、Ｃｐｄ−１２とＭＣ−２０との混合物、又はＭＣ−２０（テーブル２７参照）の電子輸送層（ＥＴＬ）をＬＥＬ上に真空蒸着させた。装置２７−１は、ＥＴＬ中にＡｌｑ3のみを含有した。
（７）３．５ｎｍのＭＣ−２０、又は０．５ｎｍのフッ化リチウムの電子注入層（ＥＩＬ）（テーブル２７参照）をＥＴＬ上に真空蒸着させた後、１００ｎｍのアルミニウム層を真空蒸着させてカソード層を形成した。
【０１８５】
ＥＴＬ層及びＥＩＬ層の合計の厚さは３５．５ｎｍであった。したがって、ＥＩＬがＭＣ−２０（３．５ｎｍ）である場合、ＥＴＬは３２．０ｎｍの厚さを有し、ＥＩＬがフッ化リチウムである場合、ＥＴＬは３５．０ｎｍの厚さを有していた。
【０１８６】
上記の手順によってＥＬ装置の堆積が完了した。次に、装置を周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックス中で密封包装した。
【０１８７】
このように形成した装置を、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で駆動電圧及び発光効率を試験した。その結果をテーブル２７に報告する。
【０１８８】
【表９】
2013507013.tif 000048
【０１８９】
テーブル２７の本発明例に説明されているように、装置の電子注入層又は電子輸送層が金属錯体ＭＣ−２０を含む場合、比較装置と比べて、改善された駆動電圧と共に増大した発光効率が得られる。電子輸送層中にＣｐｄ−１２とＭＣ−２０との混合物又はＭＣ−１をもつ本発明例２７−３及び２７−７は、駆動電圧のより一層の改善及び増大した発光効率を示す。
【０１９０】
＜実施例２９：装置２８−１〜２８−１２の作製＞
一連のＥＬ装置（２８−１〜２７−１２）を以下の方法で組み立てた。
（１）アノードとして、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、順に、市販の洗剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、トルエン蒸気中で脱脂し、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（ＨＩＬ１）を堆積させた。
（３）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正孔注入層（ＨＩＬ２）を１０ｎｍの厚さに堆積させた。
（４）次に、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。
（５）次に、Ｃｐｄ−１２中に青色ドーパントＬ５５（１．５体積％）をもつ２０ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を堆積させた。
（６）Ａｌｑ3、Ｃｐｄ−１２、Ｃｐｄ−１２とＭＣ−１との混合物、又はＭＣ−１（テーブル２８参照）の電子輸送層（ＥＴＬ）をＬＥＬ上に真空蒸着させた。
（７）３．５ｎｍのＭＣ−２０、又は０．５ｎｍのフッ化リチウムの電子注入層（ＥＩＬ）（テーブル２８参照）をＥＴＬ上に真空蒸着させた後、１００ｎｍのアルミニウム層を真空蒸着させてカソード層を形成した。
【０１９１】
ＥＴＬ層及びＥＩＬ層の合計の厚さは３５．５ｎｍであった。したがって、ＥＩＬがＭＣ−２０（３．５ｎｍ）である場合、ＥＴＬは３２．０ｎｍの厚さを有し、ＥＩＬがフッ化リチウムである場合、ＥＴＬは３５．０ｎｍの厚さを有していた。
【０１９２】
上記の手順によってＥＬ装置の堆積が完了した。次に、装置を周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックス中で密封包装した。このように形成した装置を、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で駆動電圧及び発光効率を試験した。その結果をテーブル２８に報告する。
【０１９３】
【表１０】
2013507013.tif 000049
【０１９４】
テーブル２８の本発明例に説明されているように、装置の電子注入層又は電子輸送層が金属錯体ＭＣ−２０を含む場合、比較装置と比べて、改善された駆動電圧と共に増大した発光効率が得られる。電子輸送層中にＣｐｄ−１２とＭＣ−１との混合物をもつ本発明例２８−７は、実施例２８−４に示されるような色変化なしに、駆動電圧のより一層の改善及び増大した発光効率を示す。
【０１９５】
＜実施例３１：装置３０−１〜３０−１２の作製＞
一連のＥＬ装置（３０−１〜３０−１２）を以下の方法で組み立てた。
（１）アノードとして、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、順に、市販の洗剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、トルエン蒸気中で脱脂し、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（ＨＩＬ１）を堆積させた。
（３）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正孔注入層（ＨＩＬ２）を１０ｎｍの厚さに堆積させた。
（４）次に、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１３４ｎｍの厚さに堆積させた。
（５）次に、Ｌ５中にドーパントＬ４６（１．５体積％）をもつ２０ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を堆積させた。
（６）Ａｌｑ3、Ｃｐｄ−１２、Ｃｐｄ−１２とＭＣ−１との混合物、又はＣｐｄ−１２とＭＣ−２０との混合物（テーブル３０参照）の電子輸送層（ＥＴＬ）をＬＥＬ上に真空蒸着させた。
（７）３．５ｎｍのＭＣ−２０、又は０．５ｎｍのフッ化リチウムの電子注入層（ＥＩＬ）（テーブル３０参照）をＥＴＬ上に真空蒸着させた後、１００ｎｍのアルミニウム層を真空蒸着させてカソード層を形成した。
【０１９６】
ＥＴＬ層及びＥＩＬ層の合計の厚さは４０ｎｍであった。したがって、ＥＩＬがＭＣ−２０（３．５ｎｍ）である場合、ＥＴＬは３６．５ｎｍの厚さを有し、ＥＩＬがフッ化リチウムである場合、ＥＴＬは３９．５ｎｍの厚さを有していた。
【０１９７】
上記の手順によってＥＬ装置の堆積が完了した。次に、装置を周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックス中で密封包装した。このように形成した装置を、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で駆動電圧及び発光効率を試験した。その結果をテーブル３０に報告する。
【０１９８】
【表１１】
2013507013.tif 000050
【０１９９】
テーブル３０の本発明例に説明されているように、装置の電子注入層が金属錯体ＭＣ−２０を含む場合、比較装置と比べて、改善された駆動電圧と共に増大した発光効率が得られる。電子輸送層中にＣｐｄ−１２とＭＣ−１との混合物又はＭＣ−２０をもつ本発明例３０−７及び３０−１０は、駆動電圧のより一層の改善及び増大した発光効率を示す。
【０２００】
＜実施例３２：装置３１−１〜３１−４の作製＞
一連のＥＬ装置（３１−１〜３１−４）を以下の方法で組み立てた。
（１）アノードとして、２０ｎｍ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、順に、市販の洗剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、トルエン蒸気中で脱脂し、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（ＨＩＬ１）を堆積させた。
（３）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正孔注入層（ＨＩＬ２）を１０ｎｍの厚さに堆積させた。
（４）次に、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１３４ｎｍの厚さに堆積させた。
（５）次に、発光層（ＬＥＬ）を堆積させた。使用されるＬＥＬについてはテーブル３１参照。赤色ＬＥＬは、Ｌ５中に赤色ドーパントＬ４６（０．５体積％）をもつ４０ｎｍの厚さであった。青色ＬＥＬは、Ｃｐｄ−１２中に青色ドーパントＬ５５（１．５体積％）をもつ２０ｎｍの厚さであった。
（６）Ｃｐｄ−１２とＭＣ−１との５０／５０混合物（体積による）の電子輸送層（ＥＴＬ）をＬＥＬ上に真空蒸着させた。
（７）ＭＣ−２０の電子注入層（ＥＩＬ）をＥＴＬ上に真空蒸着させた後、１００ｎｍのアルミニウム層を真空蒸着させてカソード層を形成した。
【０２０１】
ＥＴＬ層及びＥＩＬ層の合計の厚さは３５ｎｍであった。したがって、ＥＩＬがＭＣ−２０（３．５ｎｍ）である場合、ＥＴＬは３１．５ｎｍの厚さを有していた。
【０２０２】
上記の手順によってＥＬ装置の堆積が完了した。次に、装置を周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックス中で密封包装した。このように形成した装置を、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で駆動電圧及び発光効率を試験した。その結果をテーブル３１に報告する。
【０２０３】
【表１２】
2013507013.tif 000051
【０２０４】
テーブル３１の本発明例に説明されているように、装置の電子注入層が金属錯体ＭＣ−２０及びアントラセンを含む場合、比較装置と比べて、改善された駆動電圧と共に増大した発光効率が得られる。
【０２０５】
＜実施例３３：装置３２−１〜３２−４の作製＞
一連のＥＬ装置（３２−１〜３２−４）を以下の方法で組み立てた。
（１）アノードとして、２０ｎｍ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、順に、市販の洗剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、トルエン蒸気中で脱脂し、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（ＨＩＬ１）を堆積させた。
（３）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正孔注入層（ＨＩＬ２）を１０ｎｍの厚さに堆積させた。
（４）次に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）中にＣｐｄ−９（３０体積％）及びＣｐｄ−３（２体積％）を有する発光層（ＬＥＬ）を２０ｎｍの厚さに堆積させた。
（５）次に、Ｃｐｄ−１２中にＬ５５（１．５体積％）を有する第２発光層（ＬＥＬ）を２０ｎｍの厚さに堆積させた。
（６）Ｃｐｄ−１２、Ｂｐｈｅｎ又はＡｌｑ3とＭＣ−２０との５０／５０混合物（体積による）の電子輸送層（ＥＴＬ）（テーブル３２参照）をＬＥＬ上に３１．５ｎｍの厚さで真空蒸着させた。
（７）ＭＣ−２０の電子注入層（ＥＩＬ）をＥＴＬ上に３５ｎｍの厚さで真空蒸着させた。
【０２０６】
上記の手順によってＥＬ装置の堆積が完了した。次に、装置を周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックス中で密封包装した。このように形成した装置を、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で駆動電圧及び発光効率を試験した。その結果をテーブル３２に報告する。
【０２０７】
【表１３】
2013507013.tif 000052
【０２０８】
テーブル３２の本発明例に説明されているように、装置の電子注入層が金属錯体ＭＣ−２０を含む場合、比較装置と比べて、改善された駆動電圧と共に増大した発光効率が得られる。縮合環芳香族化合物をさらに含む電子輸送層をもつ実施例３２−１及び３２−２は、駆動電圧のより一層の改善及び増大した発光効率を示す。
【０２０９】
＜実施例４０：（比較例）＞
従来のＯＬＥＤの調製は、次の通りである。透明なＩＴＯ導電層でコーティングした約１．１ｍｍ厚のガラス基板を市販のガラス洗浄手段（scrubber tool）を用いて洗浄して乾燥させた。ＩＴＯの厚さは約２５ｎｍであり、ＩＴＯのシート抵抗は、７０Ω／□である。次に、ＩＴＯ表面を酸化プラズマで処理し、アノードとしての表面に調整した。ＲＦプラズマ処理チャンバ中でＣＨＦ3ガスを分解することにより、１ｎｍ厚のＣＦｘ層をアノードバッファー層として清浄なＩＴＯ上に堆積させた。次に、基板上部の他の全ての層の堆積のために、基板を真空蒸着チャンバに移動した。役１０-6トールの真空下、熱ボートからの蒸発によって、下記の層を下記の順序で堆積させた。
ａ）Ｄｐｑ−１を含む１０ｎｍ厚のＨＩＬ、
ｂ）ＮＰＢを含む１００ｎｍ厚のＨＴＬ、
ｃ）Ｌ２２を１．０体積％ドープしたＣｐｄ−１２を含む４０ｎｍ厚のＬＥＬ、
ｄ）Ｃｐｄ−１２を含む２５ｎｍ厚のＥＴＬ、
ｅ）ＭＣ−１を含む２．５ｎｍ厚のＥＩＬ、及び
ｆ）Ａｌを含む約１２０ｎｍ厚のカソード
【０２１０】
このＯＬＥＤは、２０ｍＡ／ｃｍ2を通すために約３．６Ｖの駆動電圧を要求する。この試験条件下、装置は、４，４５１ｃｄ／ｍ2の輝度、及び約２２．８ｃｄ／Ａの発光効率を有する。色度座標は、ＣＩＥx＝０．２３３及びＣＩＥy＝０．６２６であり、発光ピークは５０４ｎｍにある。Ｔ50（５，０００ニトにおける）は１，８５４時間である。従って、Ｔ50（１，０００ニトにおける）は、２４，３００時間であると推定される。ＥＬ性能データをテーブル３３にまとめる。初期輝度と動作時間、及び初期駆動電圧と動作時間との寿命試験曲線を図２及び３にそれぞれ示す。
【０２１１】
＜実施例４１（本発明例）＞
層ｅ）を以下のように変えたこと以外は、実施例４０におけるものと同様にして、本発明に従う他のＯＬＥＤを組み立てた。
ｅ）ＭＣ−２０を含む２．５ｎｍ厚のＥＩＬ
【０２１２】
このＯＬＥＤは、２０ｍＡ／ｃｍ2を通すために約３．５Ｖの駆動電圧を要求する。この試験条件下、装置は、４，６０３ｃｄ／ｍ2の輝度、及び約２３．０ｃｄ／Ａの発光効率を有する。色度座標は、ＣＩＥx＝０．２３４及びＣＩＥy＝０．６２７であり、発光ピークは５０４ｎｍにある。そのＴ50（５，０００ニトにおける）は２，１７４時間である。従って、Ｔ50（１，０００ニトにおける）は、２８，２００時間であると推定される。ＥＬ性能データをテーブル３３にまとめる。初期輝度と動作時間、及び初期駆動電圧と動作時間との寿命試験曲線を図２及び３にそれぞれ示す。
【０２１３】
ＥＩＬとしてＭＣ−２０を使用することにより、動作寿命をさらに改善し、寿命にわたる電圧上昇を低減し得ることが示される。
【０２１４】
【表１４】
2013507013.tif 000053
【０２１５】
＜実施例４２：装置４２−１〜４２−９＞
一連のＥＬ装置（４２−１〜４２−９）を以下の方法で組み立てた。
（１）アノードとして、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、順に、市販の洗剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、トルエン蒸気中で脱脂し、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）次に、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７５ｎｍの厚さに堆積させた。
（４）次に、ホスト材料ルブレン（Ｃｐｄ−１）及び０．５体積％のＬ４６（８９頁参照）に相当する３５ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を堆積させた。
（５）Ａｌｑ、シクロメタル化錯体若しくは炭素環式化合物、又は２つの混合物（テーブルに示されるような）の３５ｎｍの電子輸送層（ＥＴＬ）をＬＥＬ上に真空蒸着させた。
（６）０．５ｎｍのフッ化リチウム層をＥＴＬ上に真空蒸着させた後、１５０ｎｍのアルミニウム層を真空蒸着させてカソード層を形成した。
【０２１６】
上記の手順によってＥＬ装置の堆積が完了した。次に、装置を周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックス中で密封包装した。これは、本明細書の実施例２に記載されたものと同じ一般的な装置構成である。装置が生成した光の色は、全体にわたってほとんど同じであり、平均すると、１９３１ＣＩＥ（国際照明委員会）のＣＩＥx、ＣＩＥy色度座標の０．６５、０．３５に相当した。
【０２１７】
【表１５】
2013507013.tif 000054
【０２１８】
装置４２−２〜４２−４の直接比較は、本発明の化合物ＭＣ−２０のための駆動電圧の有意な低下を示す。リチウム錯体がテトラセン化合物と混合される装置１−５〜１−７の比較は、ＭＣ−２０での駆動電圧の同様の低下を示す。装置１−８及び１−９の火かっ句は、ＭＣ−２０がアントラセン誘導体と混合される場合、電圧のより一層大きな低下を示す。
【０２１９】
＜実施例４３：装置４３−１〜４３−１０＞
一連のＥＬ装置（４３−１〜４３−１０）を以下の方法で組み立てた。
（１）アノードとして、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、順に、市販の洗剤中で超音波処理し、脱イオン水でリンスし、トルエン蒸気中で脱脂し、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。
（７）次に、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７５ｎｍの厚さに堆積させた。
（８）次に、ホスト材料ルブレン（Ｃｐｄ−１）及び０．５体積％のＬ４６（８９頁参照）に相当する３５ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を堆積させた。
（９）Ａｌｑ、シクロメタル化錯体若しくは炭素環式化合物、又は２つの混合物（テーブルに示されるような）の３５ｎｍの電子輸送層（ＥＴＬ）をＬＥＬ上に真空蒸着させた。
（１０）０．５ｎｍのフッ化リチウム層をＥＴＬ上に真空蒸着させた後、１５０ｎｍのアルミニウム層を真空蒸着させてカソード層を形成した。
【０２２０】
上記の手順によってＥＬ装置の堆積が完了した。次に、装置を周囲環境から保護するため、乾燥グローブボックス中で密封包装した。これは、本明細書の実施例２（７７頁）に記載されたものと同じ一般的な装置構成である。このように形成した装置を、２０ｍＡ／ｃｍ2の動作電流で発光効率を試験した。装置が生成した光の色は、ほとんど同じであり、平均すると、１９３１ＣＩＥ（国際照明委員会）のＣＩＥx、ＣＩＥy色度座標の０．６５、０．３５に相当した。
【０２２１】
【表１６】
2013507013.tif 000055
【０２２２】
テーブル４３において、ＭＣ−３は本発明ではない有機錯体である。ＭＣ−３が、本発明の有機錯体のＭＣ−２０で置き換えられたこと以外は同じである装置１−３、１−４及び１−５と対応する装置１−７、１−８及び１−９はそれぞれ、電圧における大きく且つ有意な減少を示す。
【０２２３】
＜実施例４４−１〜４４−２９＞
テーブル４４に記載した変更を除き、実施例４３と同様の方法で一連のＥＬ装置（４４−１〜４４−２９）を組み立てた。実施例４３からいくつかの比較例を加えた。
【０２２４】
【表１７】
2013507013.tif 000056
【０２２５】
【表１８】
2013507013.tif 000057
【０２２６】
テーブル４４における結果は、本発明の金属錯体が、炭素環式縮合環芳香族化合物をもつ発光層に隣接する混合層において使用される場合に、効率が増大することを示す。本発明の金属錯体が１０体積％以上で且つ９０体積％未満の場合に最も良好な結果が得られる。
【０２２７】
＜実施例４５：装置４５−１〜４５−８（比較例）＞
テーブル４４に記載した変更を除き、実施例４３及び４４と同様の方法でＭＣ−２８をもつ一連の比較ＥＬ装置（４５−１〜４５−８）を組み立てた。実施例４３からいくつかの比較例を加えた。
【０２２８】
【表１９】
2013507013.tif 000058
【０２２９】
テーブル４５における結果は、混合ＥＴＬ構造における本発明の金属錯体と非発明の金属錯体の性能を直接比較する。各場合において、本発明の錯体は、電圧、効率又は両方において、大きく且つ有意な改善を示す。
【０２３０】
この明細書に引用された特許及び他の文献の全ての内容は、参照することにより本明細書中に援用される。本発明は、それらの特定の好ましい実施形態に特に関連して詳細に説明されたが、本発明の精神及び範囲内で変更及び改良がなされ得ることが理解されるであろう。
【符号の説明】
【０２３１】
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）
１１１  電子輸送層（ＥＴＬ）
１１２  電子注入層（ＥＩＬ）
１１３  カソード
１５０  電源
１６０  導体。
【図１】
2013507013.tif 000066
【図２】
2013507013.tif 000067
【図３】
2013507013.tif 000068
【国際調査報告】
2013507013.tif 000069
2013507013.tif 000070