(57)【要約】  OLEDデバイスは、カソードと、アノードと、発光層と、そのカソードと発光層の間にあって一般式（1）：［図として挿入してある構造］を持つ“n”個の二座リガンドからなる金属錯体（ただし一般式（1）において、Mは、Ga、Al、Be、Mgのいずれかを表わし；nは、GaまたはAlの場合には3であり、BeまたはMgの場合には2であり；それぞれのZaとそれぞれのZbは独立に選択されて、それぞれ、不飽和環を完成させるのに必要な原子を表わし；ZaとZbは互いに直接に結合されていて、ZaとZbは互いにさらに結合して縮合環系を形成していてもよい）を含む非発光層とを備えていて、発光層が、非発光層に存在する金属錯体を実質的に含んでいない。このようなデバイスは輝度効率が向上する。
2008545273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードと、アノードと、発光層と、そのカソードと発光層の間にあって一般式（1）：
【化１】
2008545273.tif 000044
を持つ“n”個の二座リガンドの金属錯体（ただし一般式（1）において、
Mは、Ga、Al、Be、Mgのいずれかを表わし；
nは、GaまたはAlの場合には3であり、BeまたはMgの場合には2であり；
それぞれのZaとそれぞれのZbは独立に選択されて、それぞれ、不飽和環を完成させるのに必要な原子を表わし；
ZaとZbは互いに直接に結合されていて、ZaとZbは互いにさらに結合して縮合環系を形成していてもよい）を含む非発光層とを備えていて、
上記発光層が、上記非発光層に存在する上記金属錯体を実質的に含まないOLEDデバイス。
【請求項２】
MがGaまたはAlを表わす、請求項1に記載のデバイス。
【請求項３】
MがGaを表わす、請求項1に記載のデバイス。
【請求項４】
それぞれのZaとそれぞれのZbが、独立に選択した芳香族環基を形成するのに必要な原子を表わす、請求項1に記載のデバイス。
【請求項５】
少なくとも1つのZaが、6員の芳香族環を完成させるのに必要な原子を表わす、請求項1に記載のデバイス。
【請求項６】
少なくとも1つのZaがピリジン環基を含む、請求項1に記載のデバイス。
【請求項７】
少なくとも1つのZbが、5員の芳香族環を完成させるのに必要な原子を表わす、請求項1に記載のデバイス。
【請求項８】
少なくとも1つのZbが、少なくとも2つのヘテロ原子を含む環を完成させるのに必要な原子を表わす、請求項1に記載のデバイス。
【請求項９】
少なくとも1つのZbがイミダゾール環基を含む、請求項1に記載のデバイス。
【請求項１０】
それぞれのリガンドが同じである、請求項1に記載のデバイス。
【請求項１１】
上記金属錯体が、一般式（2）：
【化２】
2008545273.tif 000045
で表わされる（ただし、
Maは、GaまたはAlを表わし；
Z1〜Z7のそれぞれは、独立にNまたはC-Yを表わし；
それぞれのYは、水素または独立に選択した置換基を表わし、2つのY置換基が合わさって環を形成していてもよい）、請求項1に記載のデバイス。
【請求項１２】
MaがGaを表わす、請求項11に記載のデバイス。
【請求項１３】
Z1〜Z3のうちの少なくとも1つがNを表わす、請求項11に記載のデバイス。
【請求項１４】
Z1〜Z3がC-Yを表わす、請求項11に記載のデバイス。
【請求項１５】
Z4〜Z7のうちの少なくとも1つがNを表わす、請求項11に記載のデバイス。
【請求項１６】
Z4〜Z7がC-Yを表わす、請求項11に記載のデバイス。
【請求項１７】
上記非発光層が上記カソードに隣接している、請求項1に記載のデバイス。
【請求項１８】
上記非発光層が、上記カソードのより近くにある電子注入層に隣接している、請求項1に記載のデバイス。
【請求項１９】
上記非発光層が、リン光発光材料を含む発光層に隣接している、請求項1に記載のデバイス。
【請求項２０】
2つの発光層を含む、請求項1に記載のデバイス。
【請求項２１】
ZaとZbが、上記の直接的結合と、一般式（1）に示したMを介した結合以外は互いに結合していない、請求項1に記載のデバイス。
【請求項２２】
Gaトリ(シクロペンタジエニド)化合物を少なくとも1種類のアゾール環含有化合物と反応させる操作を含む、ガリウム錯体の調製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を発生しない層を備えていて、その層の中に望ましいエレクトロルミネッセンス特性を提供できる金属錯体を含む有機発光ダイオード（OLED）エレクトロルミネッセンス（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ス（EL）デバイスは20年以上前から知られているが、性能が限られているため、望ましい多くの用途にとっての障害となっていた。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、これら電極に挟まれていて、電荷の再結合をサポートして光を発生させる有機媒体とで構成されている。このようなデバイスは、一般に有機発光ダイオード、またはOLEDとも呼ばれる。初期の代表的な有機ELデバイスは、1965年3月9日に付与されたGurneeらのアメリカ合衆国特許第3,172,862号；1965年3月9日に付与されたGurneeのアメリカ合衆国特許第3,173,050号；Dresner、「アントラセンにおける二重注入エレクトロルミネッセンス」、RCA Review、第30巻、322ページ、1969年；1973年1月9日に付与されたDresnerのアメリカ合衆国特許第3,710,167号である。これら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いるために非常に厚かった（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に挟まれた極めて薄い層（例えば1.0μm未満）からなる有機EL素子を含んでいる。この明細書では、“有機EL素子”という用語に、アノードとカソードに挟まれたいろいろな層が含まれる。厚さを薄くして有機層の抵抗値を小さくすることで、デバイスがはるかに低電圧で動作できるようになった。アメリカ合衆国特許第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、EL素子のアノードに隣接する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、正孔輸送層と呼ばれ、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、電子輸送層と呼ばれる。有機EL素子の中で注入された正孔と電子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出る。
【０００４】
正孔輸送層と電子輸送層の間に有機発光層（LEL）を含む3層有機ELデバイスも提案されている。それは例えば、C. Tangら（J. Applied Physics、第65巻、3610ページ、1989年）によって開示されているものである。発光層は、一般に、ゲスト材料（ドーパントとしても知られる）をドープされたホスト材料からなる。さらに、アメリカ合衆国特許第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向上した。
【０００５】
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、色、安定性、輝度効率、製造しやすさなどの属性が向上した。それは例えばアメリカ合衆国特許第5,061,569号、第5,409,783号、第5,554,450号、第5,593,788号、第5,683,823号、第5,908,581号、第5,928,802号、第6,020,078号、第6,208,077号に特に開示されている。こうした進歩にもかかわらず、有機ELデバイスの構成要素が相変わらず必要とされている。
【０００６】
白色光を発生させるELデバイスは非常に有用であることがわかっている。白色ELデバイスをカラー・フィルタとともに用いるとフル-カラー・ディスプレイ装置を製造することができる。他のマルチカラー・ディスプレイ装置や機能的カラー・ディスプレイ装置で白色ELデバイスをカラー・フィルタとともに用いることもできる。このようなディスプレイ装置で使用される白色ELデバイスは製造が容易であり、ディスプレイの各画素で信頼できる白色光を発生させる。OLEDは白色と呼ばれるが、この用途では白色または灰白色に見える可能性がある。また、OLEDから出る光のCIE座標は、それぞれのカラー・フィルタを通過したスペクトル成分がその光に十分な強度で存在するという条件ほど重要でない。したがって白色OLEDデバイスで使用するための大きな輝度強度を提供する新しい材料が必要とされている。
【０００７】
多くのOLEDデバイスで使用される最も一般的な材料の1つはトリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（Alq）である。この金属錯体は優れた電子輸送材料であり、産業界で長年にわたって使用されてきた。しかしAlqに代わってエレクトロルミネッセンス・デバイスの性能をさらに向上させる可能性のあるる新しい材料を見いだすことが望ましかろう。
【０００８】
エレクトロルミネッセンス・デバイスで使用するための多くの新しい有機金属材料がこれまでに調べられてきた。例えばアメリカ合衆国特許第6,420,057号と日本国特開2001/081453には、発光層に含まれるいろいろな有機金属錯体が記載されている。これら錯体は、金属-窒素イオン結合に加え、金属-窒素供与結合または金属-窒素配位結合を含んでいる。アメリカ合衆国特許出願公開2003/068528と2003/059647には、それぞれ阻止層と正孔輸送層として使用される同様の材料が記載されている。日本国特開平09-003447には、関連する有機金属錯体が有用な電子輸送材料として報告されている。しかしこうした改善にもかかわらず。輝度を向上させることのできる新しい材料がさらに必要とされる状態が続いている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明により、カソードと、アノードと、発光層と、そのカソードと発光層の間にあって一般式（1）：
【化１】
2008545273.tif 000003
を持つ“n”個の二座リガンドの金属錯体（ただし一般式（1）において、
Mは、Ga、Al、Be、Mgのいずれかを表わし；
nは、GaまたはAlの場合には3であり、BeまたはMgの場合には2であり；
それぞれのZaとそれぞれのZbは独立に選択されて、それぞれ、不飽和環を完成させるのに必要な原子を表わし；
ZaとZbは互いに直接に結合されていて、ZaとZbは互いにさらに結合して縮合環系を形成していてもよい）を含む非発光層とを備えていて、
上記発光層が、上記非発光層に存在する上記金属錯体を実質的に含まないOLEDデバイスが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明により、カソードと、アノードと、発光層と、そのカソードと発光層の間にあって一般式（1）を持つ“n”個の二座リガンドの金属錯体を含む非発光層とを備えるOLEDデバイスが提供される。
【００１１】
【化２】
2008545273.tif 000004
【００１２】
この金属錯体のリガンドは、それぞれ、互いに同じでも異なっていてもよい。一実施態様では、どのリガンドも同じである。
【００１３】
一般式（1）において、Mは、Ga、Al、Be、Mgのいずれかを表わす。好ましい一実施態様では、MはGaまたはAlを表わすが、MはGaを表わすことが望ましい。
【００１４】
一般式（1）において、nは、金属の酸化状態が+3であるGaまたはAlの場合には3である。金属の酸化状態が+2であるBeまたはMgの場合には、nは2である。
【００１５】
それぞれのZaとZbは独立に選択されて、不飽和環を完成させるのに必要な原子を表わす。ZaとZbは、例えば、5員または6員の不飽和複素環を完成させるのに必要な原子にすることができる。一実施態様では、環は芳香族環である。適切な芳香族環の例は、ピリジン環基とイミダゾール環基である。
【００１６】
ZaとZbは互いに直接に結合している。ZaとZbは、直接結合していることに加え、互いにさらに結合して縮合環系を形成していてもよい。しかし一実施態様では、ZaとZbは互いにさらに結合してはいない。
【００１７】
ZaとZbの代表例を以下に示す。
【００１８】
【化３】
2008545273.tif 000005
【００１９】
一般式（1）において、1つの複素環の窒素との金属（M）結合はイオン結合である。イオン結合は、互いに逆に帯電した2つの原子または原子群の間の電気的引力である。この場合、金属は正に帯電し、1つの複素環の1つの窒素は負に帯電し、金属とこの窒素は互いに結合している。しかしこの結合は、個々の金属と複素環が何であるかに応じていくらか共有結合の特徴を持つことができよう。例えば脱プロトン化イミダゾールは、金属との間にこのタイプのイオン結合を形成することができよう。
【００２０】
一般式（1）において、他の複素環の窒素との金属（M）結合は供与結合である。供与結合（ドナー／アクセプタ結合とも呼ばれる）は、共有される電子対を含む結合である。その両方の電子は同じ原子（この場合には複素環の窒素）に由来する。例えばピリジンは共有されていない2つの電子を持つ窒素を備えており、その電子を金属に与えて供与結合を形成することができる。
【００２１】
本発明の1つの特徴では、金属錯体は一般式（2）で表わされる。
【００２２】
【化４】
2008545273.tif 000006
【００２３】
一般式（2）において、Maは、GaまたはAlを表わし、望ましい一実施態様では、MaはGaだけを表わす。Z1〜Z7のそれぞれは、NまたはC-Yを表わす。一実施態様では、Z1〜Z3のうちの2つまで、望ましくは1つまでがNを表わす。別の一実施態様では、Z4〜Z7のうちの1つまでがNを表わす。それぞれのYは、水素または独立に選択した置換基を表わす。置換基の例として、アルキル基（例えばメチル基）、芳香族基（例えばフェニル基）、シアノ置換基、トリフルオロメチル基などがある。2つのY置換基が合わさって環基（例えば縮合ベンゼン環基）を形成していてもよい。本発明の1つの特徴では、Z4〜Z7はC-Yを表わす。
【００２４】
一般式（1）の金属錯体は非発光層に含まれる。この非発光層は、発光層とカソードの間に位置する。非発光層は、電子輸送層として機能することが望ましい。一実施態様では、この層はカソードに隣接している。
【００２５】
別の一実施態様では、この層は、カソードに隣接している電子注入層の隣に位置する。電子注入層としては、アメリカ合衆国特許第5,608,287号、第5,776,622号、第5,776,623号、第6,137,223号、第6,140,763号に記載されているものなどが挙げられる。電子注入層は、一般に、仕事関数が4.0eV未満の金属からなる。仕事関数の定義は、『CRC 化学と物理学のハンドブック』、第70版、1989〜1990年、CRCプレス社、F-132ページに見いだすことができ、さまざまな金属の仕事関数のリストは、E-93ページとE-94ページに見いだすことができる。そのような金属の典型例として、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Sm、Gd、Ybなどがある。仕事関数が小さなアルカリ金属またはアルカリ土類金属（例えばLi、Cs、Ca、Mg）を含む薄膜を電子の注入に使用できる。さらに、仕事関数が小さなこれらの金属がドープされた有機材料も電子注入層としてうまく利用することができる。その例は、LiまたはCsをドープされたAlqである。好ましい一実施態様では、電子注入層はLiFを含んでいる。実際には、電子注入層は、適切な厚さである0.1〜3.0nmの範囲に堆積された薄い層であることがしばしばある。インターフェイスとなるこの厚さ範囲の電子注入層は、上記の非発光層に電子を有効に注入することになろう。
【００２６】
図は、発光層（109）を含む本発明の一実施態様の断面図である。この図には正孔注入層（HIL、105）と電子注入層（EIL、112）を示してあるが、これらの層はなくてもよい。この実施態様では、本発明の非発光層は、図の層111に対応する電子輸送層である。
【００２７】
本発明の別の特徴では、非発光層は、リン光発光材料を含む発光層に隣接している。さらに別の特徴では、本発明のデバイスは、2つの発光層を備えている。それは、例えば、青色発光層と黄色発光層を組み合わせて白色光を発生させる場合である。
【００２８】
発光層は、本発明の非発光層において有用な錯体を実質的に含んでいないことが望ましい。その量は、後出の実施例に示すように輝度効率に好ましくない効果が及ぶことのない量である。
【００２９】
本発明の非発光層は、少なくとも25％、40％、60％、それどころか80％以上の一般式（1）の錯体からなることが望ましい。一実施態様では、この層の100％が一般式（1）の錯体からなる。
【００３０】
一般式（1）の材料は、適切なリガンドから調製することができる。そのリガンドは、少なくとも1つのN-H基を含んでいて、脱プロトン化によって窒素アニオンにできることが望ましい。一実施態様では、このプロトンは、金属アルコキシド（例えばi-プロポキシドやメトキシド）によって脱プロトン化されるのに十分な酸性度である。別の一実施態様では、このプロトンは、シクロペンタジエン・アニオンによって脱プロトン化されるのに十分な酸性度である。
【００３１】
適切なリガンドを金属アルコキシドの溶液と反応させることで一般式（1）の錯体が得られる（例えばアメリカ合衆国特許第6,420,057号を参照のこと）。別の経路は、金属シクロペンタジエニル錯体を適切なリガンドと反応させるというものである。例えばガリウムの場合には、トリス(シクロペンタジエニル)ガリウムを溶媒（例えばトルエン）の中で1つのリガンドと反応させる（スキーム1）。
【００３２】
【化５】
2008545273.tif 000007
【００３３】
一般式（1）の錯体の代表例を以下に示す。
【００３４】
【化６】
2008545273.tif 000008
【００３５】
【化７】
2008545273.tif 000009
【００３６】
【化８】
2008545273.tif 000010
【００３７】
【化９】
2008545273.tif 000011
【００３８】
【化１０】
2008545273.tif 000012
【００３９】
【化１１】
2008545273.tif 000013
【００４０】
【化１２】
2008545273.tif 000014
【００４１】
【化１３】
2008545273.tif 000015
【００４２】
【化１４】
2008545273.tif 000016
【００４３】
【化１５】
2008545273.tif 000017
【００４４】
【化１６】
2008545273.tif 000018
【００４５】
【化１７】
2008545273.tif 000019
【００４６】
特に断わらない限り、“置換された”または“置換基”という用語は、水素以外のあらゆる基または原子を意味する。特に断わらない限り、置換可能な1つの水素を含む基、化合物、一般式に言及する場合、この用語には、置換されていない形態が含まれるだけでなく、この明細書に記載した任意の1個または複数個の置換基でさらに置換された形態も、デバイスが機能する上で必要な性質をその置換基が失わせない限りは含まれるものとする。置換基は、ハロゲンにすること、または1個の原子（炭素、ケイ素、酸素、窒素、リン、イオウ、セレン、ホウ素）によって分子の残部と結合させることが好ましい。置換基としては、例えば、ハロゲン（クロロ、ブロモ、フルオロなど）；ニトロ；ヒドロキシル；シアノ；カルボキシルや；さらに置換されていてもよい基が可能である。さらに置換されていてもよい基としては、アルキル（直鎖アルキル、分岐鎖アルキル、環式アルキルが含まれ、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、テトラデシルなどがある）；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、s-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、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、β-ナフチルオキシ、4-トリルオキシ）；カーボンアミド（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、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、t-ブチルカーボンアミド）；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、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���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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、エチルブチルホスフェート）；ホスフィト（例えばジエチルホスフィト、ジヘキシルホスフィト）；複素環基、複素環オキシ基、複素環チオ基（どの基も置換されていてよく、炭素原子と少なくとも1個のヘテロ原子（酸素、窒素、イオウ、リン、ホウ素からなるグループの中から選択する）からなる3〜7員の複素環を含んでいて、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、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）；シリルオキシ（例えばトリメチルシリルオキシ）がある。
【００４７】
望むのであれば、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。使用する具体的な置換基は、当業者が、特定の用途にとって望ましい性質が実現されるように選択することができ、例えば、電子求引基、電子供与基、立体基などが挙げられる。1つの分子が2つ以上の置換基を持てる場合には、特に断わらない限り、その置換基を互いに結合させて環（例えば縮合環）を形成することができる。一般に、上記の基と、その基に対する置換基は、48個までの炭素原子（一般には1〜36個であり、通常は24個未満である）を含むことができるが、選択した具体的な置換基が何であるかにより、それよりも多くすることも可能である。
【００４８】
デバイスの全体的構造
【００４９】
本発明は、小分子材料、オリゴマー材料、ポリマー材料、またはこれらの組み合わせを用いた多くのELデバイス構造で利用することができる。このような構造には、単一のアノードと単一のカソードを備える非常に単純な構造から、より複雑なデバイス（複数のアノードとカソードが直交アレイをなして画素を形成するパッシブ・マトリックス・ディスプレイや、各画素が例えば薄膜トランジスタ（TFT）で独立に制御されるアクティブ・マトリックス・ディスプレイ）までが含まれる。
【００５０】
本発明をうまく実現することのできる有機層の構造が多数ある。OLEDにとっての必須の条件は、アノードと、カソードと、アノードとカソードの間に位置する有機発光層とが存在していることである。追加の層を使用できるが、それについては後でさらに詳しく説明する。
【００５１】
本発明による典型的な構造、小分子デバイスのための特に有用な構造は図面に示したものであり、基板101と、アノード103と、正孔注入層105と、正孔輸送層107と、発光層109と、電子輸送層111と、電子注入層112と、カソード113からなる。これらの層について以下に詳しく説明する。基板101をカソード113に隣接した位置にすることや、基板101が実際にアノード103またはカソード113を構成することも可能であることに注意されたい。アノード103とカソード113に挟まれた有機層を、便宜上、有機EL素子と呼ぶ。また、有機層を合計した厚さは、500nm未満であることが望ましい。デバイスがリン光材料を含んでいる場合には、発光層と電子輸送層の間に位置する正孔阻止層が存在していてもよい。
【００５２】
OLEDのアノード103とカソード113は、導電体160を通じて電圧／電流源150に接続されている。OLEDは、アノード103とカソード113の間に、アノード103がカソード113と比べて正の電位となるように電圧を印加することによって動作する。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から有機EL素子に注入される。ACモードではACサイクル中にポテンシャル・バイアスが逆転して電流が流れないわずかな期間があるため、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できることがときにある。AC駆動のOLEDの一例が、アメリカ合衆国特許第5,552,678号に記載されている。
【００５３】
基板
【００５４】
本発明のOLEDデバイスは、支持用基板101の上に形成されて、カソード113またはアノード103が基板と接触できるようになっているのが一般的である。基板101と接触する電極は、通常、底部電極と呼ばれる。底部電極はアノード103であることが一般的であるが、本発明がこの構成に限定されることはない。基板101は、どの方向に光を出したいかに応じ、透過性または不透明にすることができる。透光特性は、基板101を通してEL光を見る上で望ましい。その場合には、透明なガラスまたはプラスチックが一般に用いられる。基板101は、多数の材料層を含む複合構造にすることができる。これは、一般に、TFTがOLED層の下に設けられるアクティブ・マトリックス基板の場合である。しかし基板101は、少なくとも光を出す画素化領域において、大部分が透明な材料（例えばガラスまたはポリマー）でできている必要がある。EL光を上部電極を通じて見るような用途では、底部支持体の透過特性は重要でないため、底部支持体は、光透過性、光吸収性、光反射性のいずれでもよい。この場合に用いる基板としては、ガラス、プラスチック、半導体材料（例えばシリコン）、セラミック、回路板材料などがある。この場合にも、基板101は、アクティブ・マトリックスTFTの設計に見られるように、多数の材料層を含む複合構造にすることができる。このような構成のデバイスでは、透光性のある上部電極を設ける必要がある。
【００５５】
アノード
【００５６】
エレクトロルミネッセンス光（EL）をアノードを通して見る場合には、アノード103は、興味の対象となる光に対して透明か、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）、スズ酸化物であるが、他の金属酸化物（例えば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）も可能である。これら酸化物に加え、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）、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光をカソード113だけを通して見るような用途では、アノード103の透過特性は重要でなく、あらゆる導電性材料（透明なもの、不透明なもの、反射性のもの）を使用することができる。この用途での導電性材料の例としては、金、イリジウム、モリブデン、パラジウム、白金などがある。典型的なアノード用材料は、透光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、一般に適切な任意の手段（例えば蒸着、スパッタリング、化学蒸着、電気化学的手段）で堆積させる。アノードは、よく知られている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。場合によっては、アノードを研磨した後に他の層を付着させて表面の粗さを小さくすることで、短絡を最少にすること、または反射性を大きくすることができる。
【００５７】
カソード
【００５８】
アノード103だけを通して発光を見る場合には、本発明で使用するカソード113は、ほぼ任意の導電性材料で構成することができる。望ましい材料は優れた膜形成特性を有するため、下にある有機層との接触がよくなり、低電圧で電子の注入が促進され、優れた安定性を得ることができる。有用なカソード材料は、仕事関数が小さな（4.0eV未満）金属または合金を含んでいることがしばしばある。有用な1つのカソード材料は、アメリカ合衆国特許第4,885,221号に記載されているように、銀が1〜20％の割合で含まれたMg：Ag合金からなる。適切なカソード材料の別のクラスとして、カソードと、有機層（例えば電子輸送層（ETL））に接する薄い電子注入層（EIL）とを備えていて、カソードの上により厚い導電性金属層を被せた構成の二層がある。その場合、EILは、仕事関数が小さな金属または金属塩を含んでいることが好ましく、そうなっている場合には、より厚い被覆層は仕事関数が小さい必要がない。このような1つのカソードは、アメリカ合衆国特許第5,677,572号に記載されているように、LiFからなる薄い層と、その上に載るより厚いAl層からなる。アルカリ金属をドープしたETL材料（例えばLiをドープしたAlq）は、有用なEILの別の一例である。他の有用なカソード材料としては、アメリカ合衆国特許第5,059,861号、第5,059,862号、第6,140,763号などに開示されているものがあるが、これだけに限定されるわけではない。
【００５９】
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、ほぼ透明である必要がある。このような用途のためには、金属が薄いか、透明な導電性酸化物を使用するか、このような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、アメリカ合衆国特許第4,885,211号、第5,247,190号、日本国特許第3,234,963号、アメリカ合衆国特許第5,703,436号、第5,608,287号、第5,837,391号、第5,677,572号、第5,776,622号、第5,776,623号、第5,714,838号、第5,969,474号、第5,739,545号、第5,981,306号、第6,137,223号、第6,140,763号、第6,172,459号、ヨーロッパ特許第1 076 368号、アメリカ合衆国特許第6,278,236号、第6,284,393号に、より詳細に記載されている。カソード材料は、一般に、適切な任意の方法（例えば蒸着、スパッタリング、化学蒸着）によって堆積させる。必要な場合には、よく知られた多数の方法でパターニングすることができる。方法としては、例えば、スルー・マスク蒸着、アメリカ合衆国特許第5,276,380号とヨーロッパ特許第0 732 868号に記載されている一体化シャドウ・マスキング、レーザー除去、選択的化学蒸着などがある。
【００６０】
正孔注入層（HIL）
【００６１】
正孔注入層105をアノード103と正孔輸送層107の間に設けることができる。正孔注入層は、後に続く有機層の膜形成能力を向上させ、正孔を正孔輸送層107に容易に注入できるようにする機能を持つ。正孔注入層105で使用するのに適した材料としては、アメリカ合衆国特許第4,720,432号に記載されているポルフィリン化合物や、アメリカ合衆国特許第6,208,075号に記載されているプラズマ堆積させたフルオロカーボン・ポリマーや、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））などがある。有機ELデバイスにおいて有用であることが報告されている別の正孔注入材料は、ヨーロッパ特許第0 891 121 A1号と第1 029 909 A1号に記載されている。正孔注入層を本発明で用いることが好ましく、それはプラズマ堆積させたフルオロカーボン・ポリマーであることが望ましい。プラズマ堆積させたフルオロカーボン・ポリマーを含む正孔注入層の厚さは、0.2〜15nmの範囲が可能であり、0.3〜1.5nmの範囲であることが好ましい。
【００６２】
正孔輸送層（HTL）
【００６３】
必ずしも必要なわけではないが、OLEDデバイスに正孔輸送層が含まれていると有用であることがしばしばある。有機ELデバイスの正孔輸送層107は、少なくとも1種類の正孔輸送化合物（例えば芳香族第三級アミン）を含んでいる。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つは芳香族環のメンバーである）だけに結合する少なくとも1つの3価窒素原子を含んでいる化合物であると理解されている。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、ポリマー・アリールアミン）である。モノマー・トリアリールアミンの例は、Klupfelらによってアメリカ合衆国特許第3,180,730号に示されている。1個以上のビニル基で置換された他の適切なトリアリールアミン、および／または少なくとも1つの活性な水素含有基を含む他の適切なトリアリールアミンは、Brantleyらによってアメリカ合衆国特許第3,567,450号と第3,658,520号に開示されている。
【００６４】
芳香族第三級アミンのより好ましい1つのクラスは、アメリカ合衆国特許第4,720,432号と第5,061,569号に記載されているように、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。このような化合物としては、構造式（A）：
【化１８】
2008545273.tif 000020
で表わされるものがある。ただし、
Q1とQ2は、独立に選択された芳香族第三級アミン部分であり、
Gは、炭素-炭素結合の結合基（例えば、アリーレン基、シクロアルキレン基、アルキレン基など）である。一実施態様では、Q1と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）を含んでいる。Gがアリール基である場合には、Q1と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、ナフタレン部分のいずれかであることが好ましい。
【００６５】
構造式（A）に合致するとともに2つのトリアリールアミン部分を含むトリアリールアミンの有用な1つのクラスは、構造式（B）：
【化１９】
2008545273.tif 000021
で表わされる。ただし、
R1とR2は、それぞれ独立に、水素原子、アリール基、アルキル基のいずれかを表わすか、R1とR2は、合わさって、シクロアルキル基を完成させる原子を表わし；
R3とR4は、それぞれ独立にアリール基を表わし、そのアリール基は、構造式（C）：
【化２０】
2008545273.tif 000022
に示したように、ジアリール置換されたアミノ基によって置換されている。ただし、
R5とR6は、独立に選択されたアリール基である。一実施態様では、R5とR6のうち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）を含んでいる。
【００６６】
芳香族第三級アミンの別のクラスは、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として、構造式（C）に示したように、アリーレン基を通じて結合した2つのジアリールアミノ基が挙げられる。有用なテトラアリールジアミンとしては、一般式（D）：
【化２１】
2008545273.tif 000023
で表わされるものがある。ただし、
それぞれのAreは、独立に選択されたアリーレン基（例えばフェニレン部分また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、R9は、独立に選択されたアリール基である。
【００６７】
典型的な一実施態様では、Ar、R7、R8、R9のうちの少なくとも1つは多環式縮合環構造（例えばナフタレン）である。
【００６８】
上記の構造式(A)、(B)、(C)、(D)のさまざまなアルキル部分、アルキレン部分、アリール部分、アリーレン部分は、それぞれ、置換されていてもよい。典型的な置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ハロゲン化物（例えばフッ化物、塩化物、臭化物）などがある。さまざまなアルキル部分とアルキレン部分は、一般に、1〜6個の炭素原子を含んでいる。シクロアルキル部分は、3〜10個の炭素原子を含むことができるが、一般には5個、または6個、または7個の炭素原子を含んでいる（例えばシクロペンチル環構造、シクロヘキシル環構造、シクロヘプチル環構造）。アリール部分とアリーレン部分は、通常は、フェニル部分とフェニレン部分である。
【００６９】
正孔輸送層は、単一の芳香族第三級アミン化合物で形成すること、またはそのような化合物の混合物で形成することができる。特に、トリアリールアミン（例えば一般式（B）を満たすトリアリールアミン）をテトラアリールアミン（例えば一般式（D）に示したもの）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代表例としては、以下のものがある。
1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン（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)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）。
【００７０】
有用な正孔輸送材料の別のクラスとして、ヨーロッパ特許第1 009 041号に記載されている多環式芳香族化合物がある。3つ以上のアミノ基を有する第三級芳香族アミン（オリゴマー材料を含む）を使用できる。さらに、ポリマー正孔輸送材料も使用できる。それは、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、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））などである。正孔輸送層が組成の異なる2つ以上のサブ層を備えることも可能である。各サブ層の組成は、上に説明した通りである。正孔輸送層の厚さは10〜500nmにできるが、50〜300nmであることが好ましい。
【００７１】
発光層（LEL）
【００７２】
アメリカ合衆国特許第4,769,292号、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、ルミネッセンス材料を含んでおり、この領域で電子-正孔対の再結合が起こる結果としてエレクトロルミネッセンスが生じる。発光層は単一の材料で構成できるが、より一般的には、1種類または複数のゲスト発光材料をドープしたホスト材料からなる。光は主として発光材料から発生し、任意の色が可能である。発光層内のホスト材料は、以下に示す電子輸送材料、または上記の正孔輸送材料、または正孔-電子再結合をサポートする別の単一の材料または組み合わせた材料にすることができる。蛍光材料は、一般に、0.01〜10質量％の割合でホスト材料に組み込まれる。
【００７３】
ホスト材料と発光材料は、小さな非ポリマー分子またはポリマー材料（例えばポリフルオレン、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)））にすることができる。ポリマーの場合、小分子発光材料をポリマーからなるホストに分子として分散させたり、発光材料を少量成分と共重合させてホスト・ポリマーに添加したりすることができる。複数のホスト材料を混合し、膜形成、電気的特性、発光効率、動作寿命、製造しやすさを改善することができる。ホストは、優れた正孔輸送特性を持つ材料と、優れた電子輸送特性を持つ材料を含むことができる。
【００７４】
ゲスト発光材料として蛍光材料を選択する際の重要な1つの関係は、ホストと蛍光材料の励起一重項状態のエネルギーの比較である。蛍光材料の励起一重項状態のエネルギーがホスト材料の励起一重項状態のエネルギーよりも低いことが非常に望ましい。励起一重項状態のエネルギーは、発光する一重項状態と基底状態のエネルギー差として定義される。非発光性ホストでは、基底状態と同じ電子スピンの最低励起状態を発光状態と考える。
【００７５】
有用であることが知られているホストおよび発光材料としては、アメリカ合衆国特許第4,768,292号、第5,141,671号、第5,150,006号、第5,151,629号、第5,405,709号、第5,484,922号、第5,593,788号、第5,645,948号、第5,683,823号、第5,755,999号、第5,928,802号、第5,935,720号、第5,935,721号、第6,020,078号に開示されているものなどがある。
【００７６】
8-ヒドロキシキノリンの金属錯体と、それと同様の誘導体は、金属キレート化オキシノイド（一般式E）としても知られており、エレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト材料の1つのクラスを形成し、波長が500nmよりも長い光（例えば緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。
【００７７】
【化２２】
2008545273.tif 000024
ただし、
Mは金属を表わし；
nは1〜4の整数であり；
Zは、各々独立に、縮合した少なくとも2つの芳香族環を有する核を完成させる原子を表わす。
【００７８】
以上の説明から、金属は、1価、2価、3価、4価の金属が可能であることが明らかである。金属としては、例えばアルカリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウムなど）、アルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウムなど）、3価の金属（アルミニウム、ガリウムなど）；別の金属（亜鉛、ジルコニウムなど）が可能である。一般に、キレート化金属として有用であることが知られている任意の1価、2価、3価、4価の金属を使用することができる。
【００７９】
Zは、縮合した少なくとも2つの芳香族環を持っていてそのうちの少なくとも一方はアゾール環またはアジン環である複素環の核を完成させる。必要な場合には、必要なその2つの環に追加の環（例えば脂肪族環と芳香族環の両方）を縮合させることができる。機能の向上なしに分子が大きくなることを避けるため、環の原子数は、通常は18個以下に維持する。
【００８０】
有用なキレート化オキシノイド化合物の代表例としては、以下のものがある。
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)］
【００８１】
9,10-ジ-(2-ナフチル)アントラセンの誘導体（一般式F1）は、エレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト材料の1つのクラスを形成し、波長が400nmよりも長い光（例えば青、緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。
【００８２】
【化２３】
2008545273.tif 000025
ただし、R1、R2、R3、R4、R5、R6は、それぞれの環上の1個以上の置換基を表わす。この場合の各置換基は、以下に示すグループの中から個別に選択される。
グループ1：水素、または炭素原子が1〜24個のアルキル；
グループ2：炭素原子が5〜20個のアリールまたは置換されたアリール
グループ3：アントラセニル、ピレニル、ペリレニルの縮合芳香族環を完成させるのに必要な4〜24個の炭素原子；
グループ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のに必要な、5〜24個の炭素原子からなるヘテロアリールまたは置換されたヘテロアリール；
グループ5：炭素原子が1〜24個のアルコキシルアミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ；
グループ6：フッ素、塩素、ホウ素、シアノ。
【００８３】
代表例として、9,10-ジ-(2-ナフチル)アントラセンと2-t-ブチル-9,10-ジ-(2-ナフチル)アントラセンがある。他のアントラセン誘導体もLELにおけるホストとして役に立つ可能性があり、例えば9,10-ビス[4-(2,2-ジフェニルエテニル)フェニル]アントラセンの誘導体などがある。
【００８４】
一般式（F2）のモノアントラセン誘導体もエレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用な1つのホスト材料であり、波長が400nmよりも長い光（例えば青、緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。一般式（F2）のアントラセン誘導体は、2003年10月24日にLelia Cosimbescuによって「アントラセン誘導体ホストを含むエレクトロルミネッセンス・デバイス」という名称で出願されて譲受人に譲渡されたアメリカ合衆国特許出願シリアル番号第10/693,121号に記載されている。
【００８５】
【化２４】
2008545273.tif 000026
ただし、R1〜R10は以下のようになっている。
R1〜R8はHである。
R9は、脂肪族炭素環のメンバーを有する縮合環を含まないナフチル基である。ただしR9とR10は同じではなく、アミンとイオウ化合物を含んでいない。R9は、1つ以上の縮合環をさらに備えていて芳香族縮合環系（例えばフェナントリル、ピレニル、フルオランテン、ペリレン）を形成している置換されたナフチル基であるか、1個以上の置換基（例えばフッ素、シアノ基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリール基、複素環式オキシ基、カルボキシ基、トリメチルシリル基）で置換されたナフチル基であるか、縮合した2つの環からなる置換されていないナフチル基であることが好ましい。R9は、パラ位が置換された2-ナフチルまたは1-ナフチルか、パラ位が置換されていない2-ナフチルまたは1-ナフチルであることが好ましい。
R10は、脂肪族炭素環のメンバーを有する縮合環を含まないビフェニル基である。R10は、置換されていて芳香族縮合環（例えばナフチル、フェナントリル、ペリレン）を形成しているビフェニル基か、1個以上の置換基（例えばフッ素、シアノ基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリール基、複素環式オキシ基、カルボキシ基、トリメチルシリル基）で置換されたビフェニル基か、置換されていないビフェニル基であることが好ましい。R10は、置換されていない4-ビフェニルまたは3-ビフェニルか、縮合環を含まない他のフェニル環で置換されていて三フェニル環系を形成している4-ビフェニルまたは3-ビフェニルか、2-ビフェニルであることが好ましい。特に有用なのは、9-(2-ナフチル)-10-(4-ビフェニル)アントラセンである。
【００８６】
アントラセン誘導体の別の有用な1つのクラスは、一般式（F3）；
A1-L-A2    （F3）
で表わされる。ただし、A1とA2は、それぞれ、置換された、または置換されていないモノフェニルアントリル基を表わすか、置換された、または置換されていないジフェニルアントリル基を表わし、互いに同じでも異なっていてもよく、Lは、単結合または2価の結合基を表わす。
【００８７】
アントラセン誘導体の別の有用な1つのクラスは、一般式（F4）；
A3-An-A4    （F4）
で表わされる。ただし、Anは、置換された、または置換されていない2価のアントラセン残基を表わし、A3とA4は、それぞれ、置換された、または置換されていない1価の縮合芳香族環基を表わすか、置換された、または置換されていない炭素原子が6個以上の非縮合環アリール基を表わし、互いに同じでも異なっていてもよい。
【００８８】
アメリカ合衆国特許第6,465,115号とWO 2004/018587に開示されている非対称なアントラセン誘導体は有用なホストであり、これら化合物は、単独で、または混合物の一成分として、以下に示す一般式（F5）または（F6）で表わされる。
【００８９】
【化２５】
2008545273.tif 000027
ただし、
Arは、核の炭素原子が10〜50個である置換された（置換されていない）縮合芳香族基であり；
Ar'は、核の炭素原子が6〜50個である置換された（置換されていない）芳香族基であり；
Xは、核の炭素原子が6〜50個である置換された（置換されていない）芳香族基、核の炭素原子が5〜50個である置換された（置換されていない）芳香族複素環基、炭素原子が1〜50個の置換された（置換されていない）アルキル基、炭素原子が1〜50個の置換された（置換されていない）アルコキシ基、炭素原子が6〜50個の置換された（置換されていない）アラルキル基、核の炭素原子が5〜50個である置換された（置換されていない）アリールオキシ基、核の炭素原子が5〜50個である置換された（置換されていない）アリールチオ基、核の炭素原子が1〜50個である置換された（置換されていない）アルコキシカルボニル基、カルボキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基のいずれかであり；
a、b、cは0〜4の整数であり；nは1〜3の整数であり；
nが2以上である場合には、以下に示す括弧の中の化学式は同じでも異なっていてもよい。
【００９０】
【化２６】
2008545273.tif 000028
【００９１】
さらに、本発明により、以下の一般式（F6）で表わされるアントラセン誘導体が提供される。
【００９２】
【化２７】
2008545273.tif 000029
ただし、
Arは、核の炭素原子が10〜50個である置換された（置換されていない）縮合芳香族基であり；
Ar'は、核の炭素原子が6〜50個である置換された（置換されていない）芳香族基であり；
Xは、核の炭素原子が6〜50個である置換された（置換されていない）芳香族基、核の炭素原子が5〜50個である置換された（置換されていない）芳香族複素環基、炭素原子が1〜50個の置換された（置換されていない）アルキル基、炭素原子が1〜50個の置換された（置換されていない）アルコキシ基、炭素原子が6〜50個の置換された（置換されていない）アラルキル基、核の炭素原子が5〜50個である置換された（置換されていない）アリールオキシ基、核の炭素原子が5〜50個である置換された（置換されていない）アリールチオ基、核の炭素原子が1〜50個である置換された（置換されていない）アルコキシカルボニル基、カルボキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基のいずれかであり；
a、bは0〜4の整数であり；nは1〜3の整数であり；
nが2以上である場合には、以下に示す括弧の中の化学式は同じでも異なっていてもよい。
【００９３】
【化２８】
2008545273.tif 000030
【００９４】
発光層で用いるための有用なアントラセン材料の特別な例として以下のものがある。
【００９５】
【化２９】
2008545273.tif 000031
【００９６】
【化３０】
2008545273.tif 000032
【００９７】
ベンズアゾール誘導体（一般式G）は、エレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト材料の1つのクラスを形成し、波長が400nmよりも長い光（例えば青、緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。
【００９８】
【化３１】
2008545273.tif 000033
ただし、nは3〜8の整数であり；
Zは、O、NR、Sのいずれかであり；
RとR'は、個別に、水素、炭素原子が1〜24個のアルキル（例えばプロピル、t-ブチル、ヘプチルなど）、アリール、またはヘテロ原子で置換されたアリールで炭素原子が5〜20個のもの（例えばフェニル、ナフチル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニルや、これら以外の複素環系）、ハロ（例えばクロロ、フルオロ）、縮合芳香族環を完成させるのに必要な原子のいずれかであり；
Lは、アルキル、アリール、置換されたアルキル、置換されたアリールなどからなる結合単位であり、複数のベンズアゾールを互いに結合させる。Lは、複数のベンズアゾールと共役していてもよいし、共役していなくてもよい。有用なベンズアゾールの一例は、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。
【００９９】
アメリカ合衆国特許第5,121,029号と日本国特開平08-333569に記載されているように、スチリルアリーレン誘導体も、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]アントラセンと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。
【０１００】
有用な蛍光材料としては、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、キナクリドンの誘導体や、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、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)メテン化合物、カルボスチリル化合物などがある。有用な材料の代表例としては、以下のものがある。
【０１０１】
【化３２】
2008545273.tif 000034
【０１０２】
【化３３】
2008545273.tif 000035
【０１０３】
【化３４】
2008545273.tif 000036
【０１０４】
【化３５】
2008545273.tif 000037
【０１０５】
【化３６】
2008545273.tif 000038
【０１０６】
光を出すリン光材料をELデバイスで用いることができる。便宜上、リン光錯体ゲスト材料を、この明細書ではリン光材料と呼ぶ。リン光材料は、一般に、1つ以上のリガンド（例えばsp2炭素とヘテロ原子を通じて金属と配位することができるモノアニオン・リガンド）を含んでいる。リガンドは、フェニルピリジン（ppy）、またはその誘導体、またはそのアナログにすることができる。有用なリン光有機金属材料のいくつかの例として、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)、ビス(2-フェニルピリジナト-N,C2')白金(II)などがある。好ましいことに、多数のリン光有機金属材料がスペクトルの緑色領域で発光する。すなわち510〜570nmの範囲で発光が最大になる。
【０１０７】
リン光材料は、単独で、または他のリン光材料と組み合わせ、同じ層または異なる層で使用することができる。リン光材料と適切なホストが記載されているのは、WO 00/57676、WO 00/70655、WO 01/41512 A1、WO 02/15645 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0017361 A1、WO 01/93642 A1、WO 01/39234 A2、アメリカ合衆国特許第6,458,475 B1号、WO 02/071813 A1、アメリカ合衆国特許第6,573,651 B2号、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0197511 A1、WO 02/074015 A2、アメリカ合衆国特許第6,451,455 B1号、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0072964 A1、2003/0068528 A1、アメリカ合衆国特許第6,413,656 B1号、第6,515,298 B2号、第6,451,415 B1号、第6,097,147号、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0124381 A1、2003/0059646 A1、2003/0054198 A1、ヨーロッパ特許第1 239 526 A2号、第1 238 981 A2号、第1 244 155 A2号、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0100906 A1、2003/0068526 A1、2003/0068535 A1、日本国特開2003/073387A、2003/073388A、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0141809 A1、2003/0040627 A1、日本国特開2003/059667A、2003/073665A、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0121638 A1である。
【０１０８】
IrL3タイプとIrL2L'タイプのシクロメタル化Ir(III)錯体（例えば緑色の光を出すfac-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)）の発光波長は、シクロメタル化リガンドL上の適切な位置における電子供与基または電子求引基の置換によってシフトさせること、またはシクロメタル化リガンドLのためにいろいろな複素環を選択することによってシフトさせることができる。発光波長は、補助リガンドL'を選択することによってシフトさせることもできる。赤色発光体の例は、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)と、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。青色発光体の例は、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。
【０１０９】
リン光材料としてビス(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)[Btp2Ir(acac)]を用いた赤い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、S.R. Forrest、App. Phys. Lett.、第78巻、1622〜1624ページ、2001年）。
【０１１０】
他の重要なリン光材料としては、シクロメタル化されたPt(II)錯体であるシス-ビス(2-フェニルピリジナト-N,C2')白金(II)、シス-ビス(2-(2'-チエニル)ピリジナト-N,C3')白金(II)、シス-ビス(2-(2'-チエニル)キノリナト-N,C5')白金(II)、(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)などがある。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)）も有用なリン光材料である。
【０１１１】
有用なリン光材料のさらに別の例として、3価ランタニド（例えばTb3+、Eu3+）の配位錯体がある（J. Kido他、Appl. Phys. Lett.、第65巻、2124ページ、1994年）。
【０１１２】
リン光材料に適したホスト材料は、三重項エキシトンの輸送がホスト材料からリン光材料へと効率的になされるが、リン光材料からホスト材料へは効率的に起こりえないようなものを選択すべきである。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も低いことが非常に望ましい。一般に、三重項エネルギーが大きいというのは、光学的バンドギャップが大きいことを意味する。しかしホストのバンドギャップは、電荷キャリアを発光層に注入する際の許容できない障壁を作り出したり、OLEDを駆動する電圧の許容できない上昇を引き起こしたりするほど大きくなるように選択してはならない。適切なホスト材料は、WO 00/70655 A2、WO 01/39234 A2、WO 01/93642 A1、WO 02/074015 A2、WO 02/15645 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0117662に記載されている。適切なホストとしては、ある種のアリールアミン、トリアゾール、インドール、カルバゾール化合物などがある。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(カルバゾル-9-イル)ビフェニルまたは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(カルバゾル-9-イル)ビフェニルまたは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(カルバゾル-9-イル)ベンゼンとしても知られる）、ポリ(N-ビニルカルバゾール)と、これらの誘導体である。
【０１１３】
望ましいホスト材料は連続膜を形成することができる。
【０１１４】
正孔阻止層（HBL）
【０１１５】
リン光材料を使用しているOLEDデバイスは、エキシトンと再結合イベントがホスト材料とリン光材料を含む発光層だけで発生するようにするため、適切なホストに加え、電子輸送相111と発光層109の間に位置する少なくとも1つの正孔阻止層をしばしば必要とする。この場合、正孔がホストから正孔阻止層に移動する際にエネルギー障壁が存在せねばならない一方で、電子は、正孔阻止層を容易に通過してホスト材料とリン光材料を含む発光層へと移動できねばならない。第1の条件は、正孔阻止層のイオン化電位が発光層109のイオン化電位よりも望ましくは0.2eV以上大きいことを要請する。第2の条件は、正孔阻止層の電子親和力が発光層109の電子親和力を大幅に上回ることはなく、望ましくは発光層の電子親和力よりも小さいか、発光層の電子親和力よりも約0.2eV以上大きくはないことを要請する。
【０１１６】
特徴的な発光が緑である電子輸送層（例えば以下に説明するAlq含有電子輸送層）とともに用いる場合、正孔阻止層材料の最高被占軌道（HOMO）と最低空軌道（LUMO）のエネルギーに関する条件により、正孔阻止層の特徴的な発光は、電子輸送層の特徴的な発光よりも短い波長の発光（例えば青、紫、紫外）になる。したがって、正孔阻止層材料の特徴的な発光は、青、紫、紫外のいずれかであることが望ましい。さらに、絶対に必要というわけではないが、正孔阻止材料の三重項エネルギーは、リン光材料の三重項エネルギーよりも大きいことが望ましい。適切な正孔阻止材料は、WO 00/70655 A2とWO 01/93642 A1に記載されている。有用な正孔阻止材料の例を2つ挙げると、バソクプロイン（BCP）とビス(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の特徴的な発光は紫外領域であり、BAlqの特徴的な発光は青である。アメリカ合衆国特許出願公開2003/0068528に記載されているように、BAlq以外の金属錯体も正孔とエキシトンを阻止することが知られている。さらに、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0175553 A1には、この目的でfac-トリス(1-フェニルピラゾラと-N,C2')イリジウム(III)（Irppz）を用いることが記載されている。
【０１１７】
正孔阻止層を用いる場合、その厚さは2〜100nmにすることができるが、5〜10nmであることが好ましい。
【０１１８】
電子輸送層（ETL）
【０１１９】
本発明の非発光層が唯一の電子輸送層として機能してもよいし、追加の電子輸送層が存在していてもよい。本発明の有機ELデバイスにおいて可能な追加の電子輸送層を形成するのに用いる望ましい薄膜形成材料は、金属キレート化オキシノイド化合物であり、その中にはオキシンそのもの（一般に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る）のキレートも含まれる。このような化合物は電子を注入して輸送するのを助け、高性能を示し、容易に薄膜の形態になる。ここで考慮するオキシノイド系化合物の例は、すでに説明した一般式（E）を満たす化合物である。
【０１２０】
電子輸送層で用いるのに適した他の電子輸送材料として、アメリカ合衆国特許第4,356,429号に開示されているさまざまなブタジエン誘導体と、アメリカ合衆国特許第4,539,507号に記載されているさまざまな複素環式蛍光剤がある。一般式（G）を満たすベンズア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。
【０１２１】
正孔阻止層と電子輸送層111の両方を利用する場合、電子は電子輸送層を容易に通過して正孔阻止層に入ることができねばならない。したがって電子輸送層の電子親和力は、正孔阻止層の電子親和力を大幅に上回ってはならない。電子輸送層の電子親和力は、正孔阻止層の電子親和力よりも小さいか、それよりも0.2eV以上は大きくないことが望ましい。
【０１２２】
電子輸送層を使用する場合には、その厚さは2〜100nmにすることができるが、5〜20nmであることが好ましい。
【０１２３】
電子注入層（EIL）
【０１２４】
存在している場合の電子注入層としては、アメリカ合衆国特許第5,608,287号、第5,776,622号、第5,776,623号、第6,137,223号、第6,140,763号に記載されているものが挙げられる。電子注入層は、一般に、仕事関数が4.0eV未満の材料からなる。仕事関数が小さなアルカリ金属またはアルカリ土類金属（例えばLi、Cs、Ca、Mg）を含む薄膜を使用できる。さらに、仕事関数が小さなこれらの金属がドープされた有機材料も電子輸送層としてうまく利用することができる。その例は、LiまたはCsをドープされたAlqである。好ましい一実施態様では、電子注入層はLiFを含んでいる。実際には、電子注入層は、適切な0.1〜3.0nmの範囲の厚さに堆積された薄い層であることがしばしばある。
【０１２５】
他の有用な有機層とデバイスの構造
【０１２６】
正孔輸送層（存在する場合）と電子輸送層111をまとめて単一の層にし、正孔またはエキシトンを阻止するとともに電子の輸送をサポートすることもできる。発光材料を正孔輸送層107に含めてよいことも従来技術で知られている。その場合には、正孔輸送材料はホストとして機能することができる。青色発光材料と黄色発光材料、またはシアン色発光材料と赤色発光材料、または赤色発光材料と緑色発光材料と青色発光材料を組み合わせることによって白色発光OLEDを作り出すため、1つ以上の層に複数の材料を添加することができる。白色発光デバイスは、例えば、ヨーロッパ特許第1 187 235号、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0025419、ヨーロッパ特許第1 182 244号、アメリカ合衆国特許第5,683,823号、第5,503,910号、第5,405,709号、第5,283,182号に記載されており、適切なフィルタを取り付けて着色光を発生させることができる。
【０１２７】
本発明は、例えばアメリカ合衆国特許第5,703,436号と第6,337,492号に教示されているいわゆる積層式デバイス構造で利用することができる。
【０１２８】
有機層の堆積
【０１２９】
上記の有機材料は、昇華を通じてうまく堆積するが、溶媒から堆積させることもできる（そのとき、場合によっては結合剤も用いて膜の形成を改善する）。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、タンタル材料からなることの多い昇華用“ボート”から気化させること（例えばアメリカ合衆国特許第6,237,529号に記載されている）や、まず最初にドナー・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。混合材料からなる層では、別々の昇華用ボートを用いること、または材料をあらかじめ混合し、単一のボートまたはドナー・シートからコーティングすることができる。パターニングした堆積は、シャドウ・マスク、一体化シャドウ・マスク（アメリカ合衆国特許第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（アメリカ合衆国特許第5,851,709号、第6,066,357号）、インクジェット法（アメリカ合衆国特許第6,066,357号）を利用して実現することができる。
【０１３０】
OLEDの製造に役立つ有機材料（例えば有機正孔輸送材料や、有機エレクトロルミネッセンス成分をドープされた有機発光材料）は分子構造が比較的複雑であり分子結合力が比較的弱いため、物理的気相蒸着の間にその有機材料が分解しないように注意する必要がある。上記の有機材料は比較的高純度で合成されて、粉末、フレーク、顆粒の形態で提供される。これまでは、このような粉末またはフレークが物理的蒸着源の中に入れられて加熱され、その有機材料の昇華または気化による蒸気が形成され、その蒸気が基板の表面に凝縮して有機層が形成されてきた。
【０１３１】
物理的気相蒸着において有機の粉末、フレーク、顆粒を用いる際にいくつかの問題が観察された。それは、このような粉末、フレーク、顆粒の取り扱いが難しいということである。これら有機材料は、一般に、密度が比較的小さく、特に10-6トルの減圧状態まで排気したチェンバーの中に配置した物理的蒸着源の中に入れたとき、望ましくないことに熱伝導率が小さい。その結果、粉末、フレーク、顆粒は、加熱された蒸着源からの放射熱によってと、蒸着源の加熱された表面と直接接触している粒子またはフレークへの熱伝導によってだけ加熱される。蒸着源の加熱された表面と接触していない粉末、フレーク、顆粒は、粒子と粒子の接触面積が比較的小さいために熱伝導によって効果的に加熱されることはない。すると物理的蒸着源の中にあるこのような有機材料の加熱が不均一になる可能性がある。したがって基板の表面に蒸着によって形成される有機層が一様でなくなる可能性がある。
【０１３２】
有機粉末を固めて固体ペレットにすることができる。昇華可能な有機材料の粉末の混合物からの複数の固体ペレットをまとめて1つの固体ペレットにするとより取り扱いやすくなる。有機粉末を固めて固体ペレットにすることは、比較的簡単なツールを用いて実現できる。有機層を形成するため、2種類以上の非発光性有機非エレクトロルミネッセンス性成分材料か発光性エレクトロルミネッセンス性成分材料を含む混合物、または非エレクトロルミネッセンス性成分材料とエレクトロルミネッセンス性成分材料の混合物から形成された固体ペレットを物理的蒸着源の中に入れることができる。このように固めたペレットは、物理的蒸着装置で使用することができる。
【０１３３】
本発明の1つの特徴では、有機材料からなる圧縮されたペレットからOLEDの一部となる基板の表面に有機層を形成する方法が提供される。
【０１３４】
本発明の材料を堆積させるための好ましい1つの方法が、アメリカ合衆国特許出願公開2004/0255857とアメリカ合衆国特許出願シリアル番号第10/945,941号に記載されており、これらの文献では、異なる蒸着源を用いて本発明のそれぞれの材料を蒸発させている。好ましい第2の方法では、温度制御された材料供給路に沿って材料が計量供給されるフラッシュ蒸発を利用する。このような好ましい方法は、譲受人に譲渡された以下の特許出願に記載されている：アメリカ合衆国特許出願シリアル番号第10/784,585号、第10/805,980号、10/945,940号、第10/945,941号、第11/050,924号、第11/050,934号。この第2の方法を利用し、異なる蒸着源を用いてそれぞれの材料を蒸発させること、または固体材料を混合した後に同じ蒸着源を用いて蒸発させることができる。
【０１３５】
封止
【０１３６】
たいていのOLEDデバイスは、水分と酸素の一方または両方に敏感であるため、一般に不活性雰囲気（例えば窒素やアルゴン）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、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、ハロゲン化金属、過塩素酸塩）とともに密封される。封止と乾燥のための方法としては、アメリカ合衆国特許第6,226,890号に記載されている方法などがある。さらに、障壁層（例えばSiOx、テフロン（登録商標））や、交互に積層された無機層／ポリマー層が、封止法として知られている。本発明に従って構成したELデバイスでは、これらのうちのどの密封法または封止法と乾燥法を用いてもよい。
【０１３７】
光学的最適化
【０１３８】
本発明のOLEDデバイスでは、発光特性の向上を望むのであれば、公知のさまざまな光学的効果を利用することが可能である。例示すると、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、グレア防止または反射防止のコーティングをディスプレイの表面に設けること、偏光媒体をディスプレイの表面に設けること、カラー・フィルタ、中性フィルタ、カラー変換フィルタをディスプレイの表面に設けることなどがある。フィルタ、偏光装置、グレア防止用または反射防止用コーティングを、ELデバイスの上に、またはELデバイスの一部として特別に設けることができる。
【０１３９】
本発明の実施態様は、より大きな輝度収率、より低い駆動電圧、より大きな電力効率、より長い動作寿命、製造しやすさなどの利点を提供することができる。本発明において有用なデバイスの実施態様は、広い範囲の色相を提供することができる。その中には、（マルチカラー・ディスプレイにするため直接的な、またはフィルタを通じた）白色光の発生に役立つ色相も含まれる。本発明の実施態様は、エリア照明装置も提供することができる。
【実施例】
【０１４０】
本発明とその利点を以下の特別な実施例によってさらに説明する。“パーセンテージ”または“パーセント”という用語と記号“％”は、特に断わらない限り、本発明の層に含まれる全材料のうちの特定の第1の化合物または第2の化合物の体積パーセント（または薄膜厚さ計で測定した厚さの比）を示す。
例１
Inv-1の合成
【０１４１】
【化３７】
2008545273.tif 000039
【０１４２】
Inv-1を以下の手続きに従って調製した（化学式1）。乾燥ボックスの中で作業し、0.334g（1.26ミリモル）のトリス(シクロペンタジエニル)ガリウムを100mlの反応フラスコの中に入れ、15mlのトルエンに溶かした。3当量の固体2-(2-ピリジル)イミダゾールを添加するとオレンジ色の沈殿物が形成された。フラスコをローダヴァイズ・アダプタを用いて密封した。この反応フラスコを乾燥ボックスから取り出し、油浴の中に入れ、3時間にわたって85℃に加熱した。油浴を除去した後、反応混合物を一晩にわたって撹拌した。
【０１４３】
溶媒を真空中で除去すると、淡い黄色の固形物が残った。ペンタンで洗浄した後、607mgの粗生成物を分離した。高真空昇華システムを用いてこの粗生成物を310℃で昇華させると、生成物（Inv-1）が290mg得られた。Inv-1の構造をNMRと質量スペクトル分析によって確認した。
【０１４４】
例２
デバイス1-1と1-2の製造
【０１４５】
デバイス1-1を以下のようにして構成した。
【０１４６】
1．アノードとしてインジウム-スズ酸化物（ITO）層を85nmの厚さにコーティングしたガラス基板に対し、市販の洗剤の中で超音波処理し、脱イオン水の中でリンスし、トルエン蒸気の中で脱脂し、酸素プラズマに約1分間にわたって曝露するという操作を順番に実施した。
【０１４７】
2．アメリカ合衆国特許第6,208,075号に記載されているようにしてCHF3をプラズマ支援堆積させることにより、ITOの上に厚さ1nmのフルオロカーボン（CFx）からなる正孔注入層（HIL）を堆積させた。
【０１４８】
3．次に、正孔輸送材料である4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（NPB）からなる層を75nmの厚さに堆積させた。
【０１４９】
4．次に、ホスト材料である9-(4-ビフェニル)-10-(2-ナフチル)アントラセン（H-1）に対応していて3％の発光材料L47を含む厚さ20nmの発光層（LEL）を堆積させた。
【０１５０】
5．トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（Alq）からなる厚さ35nmの電子輸送層（ETL）をLELの上に真空蒸着した。
【０１５１】
6．厚さ1.0nmのフッ化リチウム層をETLの上に真空蒸着した。その後、厚さ200nmのアルミニウム層を堆積させてカソード層を形成した。
【０１５２】
上記の一連の操作によってELデバイスの堆積が完了する。次に、このデバイスを周囲の環境から保護するため、乾燥グローブ・ボックスの中で密封した。
【０１５３】
デバイス1-2はデバイス1-1とまったく同じようにして製造したが、ETLに含まれるAlqの代わりにInv-1にした点が異なっている。
【０１５４】
【化３８】
2008545273.tif 000040
【０１５５】
このようにして形成したセルの輝度効率と色を表1に示したいろいろな電流密度（mA/cm2）でテストした。結果を効率（W/A）と1913 CIE（国際照明委員会）座標の形態で表1に示してある。
【０１５６】
表1．さまざまな電流密度におけるデバイス1-1と1-2の性能
【表１】
2008545273.tif 000041
【０１５７】
表1から、本発明の化合物Inv-1を層5の電子輸送材料として使用すると、いろいろな電流密度においてAlqよりもはるかに大きな輝度が得られることがわかる。特に、小さな電流密度で利点が大きい。
【０１５８】
例３
デバイス2-1〜2-4の製造
【０１５９】
一連のELデバイス（2-1〜2-4）を以下のようにして構成した。
【０１６０】
1．アノードとしてインジウム-スズ酸化物（ITO）層を85nmの厚さにコーティングしたガラス基板に対し、市販の洗剤の中で超音波処理し、脱イオン水の中でリンスし、トルエン蒸気の中で脱脂し、酸素プラズマに約1分間にわたって曝露するという操作を順番に実施した。
【０１６１】
2．アメリカ合衆国特許第6,208,075号に記載されているようにしてCHF3をプラズマ支援堆積させることにより、ITOの上に厚さ1nmのフルオロカーボン（CFx）からなる正孔注入層（HIL）を堆積させた。
【０１６２】
3．次に、正孔輸送材料である4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（NPB）からなる層を75nmの厚さに堆積させた。
【０１６３】
4．次に、ホスト材料である9-(4-ビフェニル)-10-(2-ナフチル)アントラセン（H-1）またはInv-1（表2参照）に対応していて3％の発光材料L47を含む厚さ20nmの発光層（LEL）を堆積させた。
【０１６４】
5．トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（Alq）またはInv-1（表2参照）からなる厚さ35nmの電子輸送層（ETL）をLELの上に真空蒸着した。
【０１６５】
6．厚さ1.0nmのフッ化リチウム層をETLの上に真空蒸着した。その後、厚さ200nmのアルミニウム層を堆積させてカソード層を形成した。
【０１６６】
上記の一連の操作によってELデバイスの堆積が完了する。次に、このデバイスを周囲の環境から保護するため、乾燥グローブ・ボックスの中で密封する。
【０１６７】
このようにして形成したセルの輝度効率と色を20mA/cm2という動作電流（mA/cm2）でテストした。結果を効率（W/A）と1913 CIE座標の形態で表2に示してある。
【０１６８】
表2．デバイス2-1〜2-4の性能
【表２】
2008545273.tif 000042
1：H-1は9-(4-ビフェニル)-10-(2-ナフチル)アントラセンである。
【０１６９】
表2からわかるように、本発明の化合物Inv-1は、発光層のホストとして使用すると（デバイス2-2と2-3）、アントラセンをホストとするデバイス2-1と比べて効率がよくない。しかしInv-1が発光層に存在せず電子輸送材料として使用されると（デバイス2-4）、デバイス2-1と比べて輝度効率が35％増大する。Inv-1をETLで使用すると、このデバイスから発生する光の色も改善される（より青-緑色になる）。
【０１７０】
例４
デバイス3-1と3-2の製造
【０１７１】
デバイス3-1を以下のようにして構成した。
【０１７２】
1．アノードとしてインジウム-スズ酸化物（ITO）層を85nmの厚さにコーティングしたガラス基板に対し、市販の洗剤の中で超音波処理し、脱イオン水の中でリンスし、トルエン蒸気の中で脱脂し、酸素プラズマに約1分間にわたって曝露するという操作を順番に実施した。
【０１７３】
2．アメリカ合衆国特許第6,208,075号に記載されているようにしてCHF3をプラズマ支援堆積させることにより、ITOの上に厚さ1nmのフルオロカーボン（CFx）からなる正孔注入層（HIL）を堆積させた。
【０１７４】
3．次に、正孔輸送材料である4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（NPB）からなる層を75nmの厚さに堆積させた。
【０１７５】
4．次に、ホスト材料である9-(4-ビフェニル)-10-(2-ナフチル)アントラセン（H-1）に対応していて3％の発光材料L47を含む厚さ20nmの発光層（LEL）を堆積させた。
【０１７６】
5．トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)（Alq）からなる厚さ35nmの電子輸送層（ETL）をLELの上に真空蒸着した。
【０１７７】
6．厚さ0.5nmのフッ化リチウム層をETLの上に真空蒸着した。その後、厚さ150nmのアルミニウム層を堆積させてカソード層を形成した。
【０１７８】
上記の一連の操作によってELデバイスの堆積が完了する。次に、このデバイスを周囲の環境から保護するため、乾燥グローブ・ボックスの中で密封する。
【０１７９】
デバイス3-2は、デバイス3-1とまったく同じようにして製造したが、ETLに含まれるAlqの代わりにInv-4にした点が異なっている。このようにして形成したセルの輝度効率と色を20mA/cm2という動作電流（mA/cm2）でテストした。結果を効率（W/A）と1913 CIE座標の形態で表3に示してある。
【０１８０】
表3．デバイス3-1と3-2の性能
【表３】
2008545273.tif 000043
【０１８１】
表3から、ETLでInv-4を用いて構成したデバイスは、Alqを含む比較用デバイスよりも輝度がかなり大きいことがわかる。
【０１８２】
この明細書で言及した特許文献と刊行物の全内容は、参考としてこの明細書に組み込まれているものとする。本発明をいくつかの好ましい実施態様を特に参照して詳細に説明してきたが、本発明の精神と範囲を外れることなく、さまざまな変更や修正を施しうることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０１８３】
【図１】本発明によるデバイスの一実施態様の概略断面図である。
【符号の説明】
【０１８４】
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    電圧／電流源
160    導電体
【図１】
2008545273.tif 000046
【国際調査報告】
2008545273.tif 000047
2008545273.tif 000048
2008545273.tif 000049