(57)【要約】      （修正有）【課題】改良型の有機発光デバイスを提供する。【解決手段】有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）において、下記の一般式に従う双極性のカルバゾール基の材料が、発光層およびまたは１つの電荷輸送層などのゲストーホスト層中のホスト材料として使用される。2004363103.tif 000012上式の一般式において、Ｒ１は、電子供与部分または電子受容部分を表し、各Ｒ２〜Ｒ７は任意に存在し、各Ｒ２〜Ｒ７は独立に電子供与部分または電子受容部分を表す。 【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードと、
カソードと、
前記アノードとカソードとの間にはさまれ、発光層（emissive layer）を含む１つまたはそれ以上の有機化合物層とを有し、
前記発光層は、ゲストーホスト層（gest-host layer）を有し、以下の一般式（Ｉ）によって表されるカルバゾール基のホスト（carbazole-based host）を含み、
【化１】
2004363103.tif 000010
ここで、Ｒ１は、電子供与部分（electron donating moiety）または電子受容部分（electron accepting moiety）を表し、各Ｒ２〜Ｒ７はオプション（optionally）であり、各Ｒ２〜Ｒ７は独立に電子供与部分または電子受容部分を表す、
ことを特徴とする有機発光デバイス。 
【請求項２】
前記カルバゾール基のホストは、発光ホスト（emissive host）であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光デバイス。
【請求項３】
前記Ｒ１の電子供与部分は、アルキル基、フェニル基、または複素環化合物（heterocyclic compound）であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光デバイス。
【請求項４】
前記フェニル基は、キシレンまたはベンゼンであることを特徴とする請求項３に記載の有機発光デバイス。
【請求項５】
前記複素環化合物は、インドール（indole）であることを特徴とする請求項３に記載の有機発光デバイス。
【請求項６】
前記Ｒ１の電子受容部分は、シアノベンゼン（cyanobenzene）、ベンジルナフタリン（benzylnaphthaline）、またはピリジンであることを特徴とする請求項１に記載の有機発光デバイス。
【請求項７】
前記Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６またはＲ７の電子供与部分は、正孔輸送性能を有することを特徴とする請求項１に記載の有機発光デバイス。
【請求項８】
前記Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６またはＲ７の電子供与部分は、フェニルアミン（phenyl amine）またはカルバゾールであることを特徴とする請求項１に記載の有機発光デバイス。
【請求項９】
前記Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６またはＲ７の電子受容部分は、キノリン（quinoline）またはキナルディン（quinaldine）であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光デバイス。
【請求項１０】
前記カルバゾール基のホストは、双極性（bipolar）であり、前記ホスト層を通して正孔および電子輸送の両方を促進できることを特徴とする請求項１に記載の有機発光デバイス。
【請求項１１】
アノードとカソードとの間に配置される、少なくとも１つの電荷輸送層と、発光層とを有し、
前記電荷輸送層は、電子輸送層または正孔輸送層であり、
前記電荷輸送層はゲスト−ホスト層を有し、以下の一般式（Ｉ）に従うカルバゾール基のホストを含み、
【化２】
2004363103.tif 000011
ここで、Ｒ１は電子供与部分または電子受容部分を表し、各Ｒ２〜Ｒ７は任意に存在し、各Ｒ２〜Ｒ７は独立に独立に電子供与部分または電子受容部分を表す、
ことを特徴とする有機発光デバイス。 
【請求項１２】
前記Ｒ１の電子供与部分は、アルキル基、フェニル基、または複素環化合物であることを特徴とする請求項１１に記載の有機発光デバイス。
【請求項１３】
前記フェニル基は、キシレンまたはベンゼンであることを特徴とする請求項１２に記載の有機発光デバイス。
【請求項１４】
前記複素環化合物は、インドールであることを特徴とする請求項１２に記載の有機発光デバイス。
【請求項１５】
前記Ｒ１の電子受容部分は、シアノベンゼン、ベンジルナフタリン、またはピリジンであることを特徴とする請求項１１に記載の有機発光デバイス。
【請求項１６】
前記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６またはＲ７の電子供与部分は、正孔輸送性能を有することを特徴とする請求項１１に記載の有機発光デバイス。
【請求項１７】
前記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６またはＲ７の電子供与部分は、フェニルアミンまたはカルバゾールであることを特徴とする請求項１１に記載の有機発光デバイス。
【請求項１８】
前記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６またはＲ７の電子受容部分は、キノリンまたはキナルディンであることを特徴とする請求項１１に記載の有機発光デバイス。
【請求項１９】
前記カルバゾール基のホストは、双極性（bipolar）であり、前記ホスト層を通して正孔および電子輸送の両方を促進できることを特徴とする請求項１１に記載の有機発光デバイス。
【請求項２０】
前記電荷輸送層は、電子輸送層であることを特徴とする請求項１１に記載の有機発光デバイス。
【請求項２１】
前記電荷輸送層は、正孔輸送層であることを特徴とする請求項１１に記載の有機発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双極性のカルバゾール（bipolar carbazole）がゲストーホスト系（guest-host system）におけるホスト材料として使用される有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）で使用する適当な材料を開発する中で多くの努力が費やされている。そのようなデバイスは、長寿命で高効率で広い色の範囲を持った明るいエレクトロルミネセンスを示す高密度の画素ディスプレイを低コストで製造することを約束してくれるので、商業的に魅力的である。
【０００３】
典型的な有機発光デバイスは、アノードとカソードとの間に発光層（emissive layer）をはさむことによって製造される。電子輸送層(electron transport layer)およびまたは正孔輸送層(hole transport layer)、または電子遮断およびまたは正孔遮断層のような電荷輸送能力を改良するために発光層の周りに追加の層を提供することによって改良された性能を得ることができる。
【０００４】
さらに、層の所望の効果を成し遂げるために（例えば、正孔輸送効果、電子輸送効果、発光効果を成し遂げるために）設計された別の材料（ゲスト）でドープされたホスト材料からこれらの層を形成することができる。燐光体基（phosphor-base）有機発光デバイスのためのゲストーホスト系（guest-host system）は、ゲストの凝集の減少（reduction of aggregation）と三重項−三重状態の消滅（triplet-triplet state annhilation）に依存する伝統的な燐光体薄膜（neat phosphor film）に対してかなり改善された効率を示す。
【０００５】
特に、ホスト材料の非発光三重項励起状態は、ゲスト燐光体の発光三重項励起状態よりも通常高い状態でなければならないので、従って、ゲストーホスト系において、適当なホストを選択することは困難である。ゲストの発光波長がより短くなるときに、そのようなホスト材料を探すことは困難である、なぜなら波長が短くなると、発光三重項励起状態はより高くなるからである。
【０００６】
上記の基準（criteria）を満たし、有機発光デバイスを通して効率的な電荷輸送を許容するホスト材料を選択することもまた困難である。最新（current）のホスト材料は、正孔輸送を増進して許容する傾向がある。しかしながら、このホスト材料は、同時に、発光層中に電子輸送および電子注入をほとんど供給しない。
【０００７】
さらに、たとえ正孔と電子輸送の両方を供給することができるとしても、４，４’ビスカルバゾール  ビフェニル（ＣＢＰ）のような最新の材料は、結晶化する傾向があり、有機発光デバイス中で使用するのを困難にしている。
【０００８】
有機発光デバイスに対する良い効率、長寿命、および純粋な色の消費者の期待のために、有機発光デバイスのゲストーホスト系で使用される改良されたホスト材料の開発の必要性は依然として存在している。例えば、米国特許第４５３９５０７号公報（対応する日本出願は、特開昭５９−１９４３９３号公報）には、陽極と正孔輸送層と有機発光層を有する発光素子が開示されており、さらに、特定の正孔輸送層材料が開示されている。（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】米国特許第４５３９５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、双極性のカルバゾールまたはその誘導体がゲストーホスト系におけるホスト材料として使用される有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
したがって、１つの態様では、本発明の有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）は、発光層を含む１つまたはそれ以上の有機化合物層がカソードとアソードとの間にはさまれており、さらに、この有機発光デバイスは、発光層はゲストーホスト系であり、ホスト材料として双極性のカルバゾールまたはその誘導体を含む。適当な双極性のカルバゾールまたはその誘導体は、以下の一般式（Ｉ）に対応して表され、
【００１１】
【化３】
2004363103.tif 000002
【００１２】
ここで、Ｒ１は、電子供与部分（electron donating moiety）または電子受容部分（electron accepting moiety）を表し、各Ｒ２〜Ｒ７はオプション（optionally）であり、各Ｒ２〜Ｒ７は独立に電子供与部分または電子受容部分を表す。
【００１３】
好ましくは、もし  Ｒ１が電子供与部分を表すならば、Ｒ１は、アルキル基、フェニル基、または複素環化合物（heterocyclic compound）である。さらにもし、Ｒ１がフェニル基であれば、Ｒ１は好ましくはキシレンまたはベンゼンであり、またもしＲ１が複素環化合物であれば、Ｒ１は好ましくはインドールである。一方、Ｒ１が電子受容部分を表すならば、Ｒ１は、好ましくは、シアノベンゼン（cyanobenzene）、ベンジルナフタリン（benzylnaphthaline）、またはピリジンである。
【００１４】
好ましくは、各Ｒ２〜Ｒ７もまた正孔輸送性能を有する。さらに、もし、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６またはＲ７の電子供与部分を表すならば、そのときＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６またはＲ７は、フェニルアミン（phenyl amine）またはカルバゾールである。一方、もし、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６またはＲ７が電子受容部分を表すならば、そのときＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６またはＲ７は、好ましくはキノリン（quinoline）またはキナルディン（quinaldine）である。
【００１５】
双極性のカルバゾールの大きなバンドギャップと高いエネルギー状態により、ホストとして双極性のカルバゾールまたはその誘導体の使用は、ゲスト燐光体から緑、赤および青までのエレクトロルミネッセンスの発光（emission）を許容する。適当なゲスト燐光体は、Ir(ppy)3（すなわち、トリス［２−（２−ピリジニール）フェニル−Ｃ，Ｎ］−イリジウム）およびフェニルイソキノリン配位子に配向されたイリジウム錯体であるIr−２８を含む。
【００１６】
さらに、双極性のカルバゾールまたはその誘導体は、電子供与および電子受容部分の両方の結合を許容する。従って、ホスト分子構造上の電子供与および電子受容部分の両方の結合とともにそのような双極性のカルバゾールまたはその誘導体の使用は、発光層を通して改良された正孔および電子注入の両方を結果として生じる。
【００１７】
さらに、式（Ｉ）に対応する双極性のカルバゾールまたはその誘導体は、結晶化しにくく、正孔と電子輸送の両方を提供する最新の知られたホスト、例えば上述した４，４’ビスカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）、より適当な形態を提供する。
【００１８】
更なる態様において、本発明は、アノードとカソードの間に配置される、少なくとも１つの電荷輸送層と発光層とを有する有機発光デバイスである。電荷輸送層は電子輸送層あるいは正孔輸送層のいずれかであり得るし、両方とも含み得る。本発明のこの態様に従うと、電荷輸送層はゲストーホスト層であり、Ｒ１およびＲ２〜Ｒ７が上記で特性化されている上記の一般式（Ｉ）に対応するカルバゾール基材料またはその誘導体を含む。
【００１９】
この簡潔な概要は、本発明の本質を素速く理解され得るように提供されたものである。本発明のより完全な理解は、付属の図面を参照しなが、以下に示す好ましい実施例の詳細な記載を参照することによって得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によって、双極性のカルバゾールまたはその誘導体がゲストーホスト系におけるホスト材料として使用される有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明で使用される双極性のカルバゾールまたはその誘導体は、以下の一般構造を持っている。
【００２２】
【化４】
2004363103.tif 000003
【００２３】
上式（Ｉ）において、Ｒ１は、電子供与部分（electron donating moiety）または電子受容部分（electron accepting moiety）を表し、各Ｒ２〜Ｒ７はオプション（optionally）であり、各Ｒ２〜Ｒ７は独立に電子供与部分または電子受容部分を表す。
【００２４】
好ましくは、もし  Ｒ１が電子供与部分を表すならば、Ｒ１は、アルキル基、フェニル基、または複素環化合物（heterocyclic compound）である。さらにもし、Ｒ１がフェニル基であれば、Ｒ１は好ましくはキシレンまたはベンゼンであり、またもしＲ１が複素環化合物であれば、Ｒ１は好ましくはインドールである。一方、Ｒ１が電子受容部分を表すならば、Ｒ１は、好ましくは、シアノベンゼン（cyanobenzene）、ベンジルナフタリン（benzylnaphthaline）、またはピリジンである。
【００２５】
好ましくは、各Ｒ２〜Ｒ７もまた正孔輸送性能を有する。さらに、もし、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６またはＲ７が電子供与部分を表すならば、そのときＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６またはＲ７は、フェニルアミン（phenyl amine）またはカルバゾールである。一方、もし、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６またはＲ７が電子受容部分を表すならば、そのときＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６またはＲ７は、好ましくはキノリン（quinoline）またはキナルディン（quinaldine）である。
【００２６】
本発明に従う有機発光デバイスに使用するために開示された双極性のカルバゾール材料の利点は、これらの化合物は大きなバンドギャップと高いエネルギー状態を示すことである。従って、ホストとして、双極性のカルバゾールまたはその誘導体は、ゲスト燐光体から緑、赤および青までの広い範囲のエレクトロルミネッセンスの発光を許容する。
【００２７】
第２の利点は、双極性の性質により、双極性のカルバゾールは電気供与および電子受容部分の両方の結合を許容することである。従って、双極性のカルバゾール材料の使用は、発光層を通して改良された正孔およびまたは電子の注入を結果として生じる。
【００２８】
更なる利点は、式（Ｉ）に対応する双極性のカルバゾールまたはその誘導体は結晶化しにくく、正孔と電子輸送の両方を提供する最新の知られたホスト、例えば上述した４，４’ビスカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）、より適当な形態を提供する。
【００２９】
式（Ｉ）によって表されたいくつかの好ましい双極性のカルバゾールまたはその誘導体は、以下の化合物を含む。
【００３０】
【化５】
2004363103.tif 000004
【００３１】
本発明での使用に適した双極性のカルバゾールまたは本発明に従う誘導体を調製するための出発原料として、上述の化合物（Ａ）および（Ｂ）などは公知の方法を用いて製造されることができる。
【００３２】
上記に表現した化合物（Ａ）の合成は、以下の通りである。
【００３３】
【化６】
2004363103.tif 000005
【００３４】
上記に表現した化合物（Ｂ）の合成は、以下の通りである。
【００３５】
【化７】
2004363103.tif 000006
【００３６】
【化８】
2004363103.tif 000007
【００３７】
式（Ｉ）に従って表現された化合物は、ゲストーホスト系におけるホストとして用いられることができる。本発明のゲストーホスト系において、適当なゲスト燐光体はIr(ppy)3（トリス［２−（２−ピリジニール）フェニル−Ｃ，Ｎ］−イリジウム）および下記に示されるフェニルイソキノリン配位子（ligand）に配向されたイリジウム錯体であるIr−２８を含む。
【００３８】
【化９】
2004363103.tif 000008
【化１０】
2004363103.tif 000009
【００３９】
図１に示すように、１つの典型的なゲストーホスト系において、本発明は、発光層１０３がカソード１０６とアノード１０１の間にはさまれている単層の有機発光デバイスである。そのような有機発光デバイスにおいて、発光層はゲストーホスト層でありホスト材料として本発明の双極性のカルバゾールを含む。
【００４０】
本発明は、またアノードとカソードの間に配置される、少なくとも１つの電荷輸送層と発光層とを有する多層の有機発光デバイスであり得る。
【００４１】
図２に示すように、そのような多層の有機発光デバイスの１つである、２層の有機発光デバイスは、アノード２０１とカソード２０６の間に配置される、少なくとも１つの電荷輸送層２０５と発光層２０３からなる。電荷輸送層２０５は電子輸送層または正孔輸送層のいずれにもなり得る。
【００４２】
一方、図３に示すように、電子輸送層３０５と正孔輸送層３０２は、両方とも存在し得る。この多層有機発光デバイスである三層の有機発光デバイスにおいて、発光層３０３は２つの電荷輸送層の間にはさまれている。さらに、電子輸送層３０５、発光層３０３および正孔輸送層３０２は、アノードとカソードの間に配置される。
【００４３】
二層または三層にかかわらず多層の有機発光デバイスにおいて、発光層またはいずれかの電荷輸送層は、ゲスト−ホスト層となり得ることができ、本発明の双極性のカルバゾールまたはその誘導体をホスト材料として含む。
【００４４】
有機発光デバイスの製造方法の一般的な手順を以下に示す。図３に示すような三層の有機発光デバイスを組み立てるために、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のパターン化された層でコーティングされた清浄な基板が最初に得られる。次に、この基板は、酸素プラズマで１〜５分処理される。その後、基板は熱蒸着装置中に配置され、減圧される。次に、基板上に約１〜３Å／ｓのレートで有機および金属膜が蒸着される。これらの有機および金属膜は所望の有機発光デバイスに依存して変化する。正孔輸送層は通常２００Å以下の厚さで蒸着される。次に、発光層はホストおよびドーパントとともに蒸着される。通常、１００〜４００Åの発光層が整膜される。次に、電子輸送材料は、通常２００〜４００Åの厚さである１つの層を形成するために蒸着される。好ましい有機および金属層を蒸着した後で、マスクがその層に隣接して配置され、カソードに対応する金属領域が蒸着され得る場所を画定する。次に、有機発光デバイス中における電子注入を改善するためにＬｉ−Ａｌ合金の約１２０Åが蒸着される。最後にＡｌの約１５００Åが蒸着されると蒸着装置は冷却される。
【００４５】
上記式（Ｉ）に対応する双極性のカルバゾールまたはその誘導体を用いる適当な発光およびまたは電荷輸送層の製造は、真空中の熱蒸着（thermal deposition）を用いることによって、あるいはその溶液のスピンコーティング（spin coating）によって成し遂げられる。さらに、高密度画素のディスプレイは、適当なマスキング手順を利用して、あるいは、熱的または圧電的インクジェット印刷技術を使用することによって製造することができる。
【００４６】
実施例１は本発明の代表的な有機発光デバイスの構造と製造方法を示す。
【００４７】
実施例１
有機発光デバイスは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の基板の上に、以下の層がリストされた順で、すなわち、キャノンＦＬ０３（下記に示される）の３０ｎｍの膜、７％Ｉｒ−２８：２−ＴＴ−８９の２０ｎｍの層（以下に示される）、ビスフェニルフェナントロリンの５０ｎｍの膜、およびＬｉ−Ａｌ合金の１２ｎｍ層とＡｌの１５０ｎｍ層からなる２層のカソードの順で、形成されて製造される。キャノンＦＬ０３（すなわち、ＤＦＬＤＰＢｉ、PolymerPrepr.,Japan,vol.47,pp.1862(1998)で報告されている）は、正孔輸送材料に関係する。Ｉｒ−２８：２−ＴＴ−８９は、イリジウムゲストエミッタと３，６−ジ（８−キノリル）−Ｎ−フェニル−カルバゾール（上記式（Ｉ）の双極性のカルバゾールホスト）に関係する。ビスフェニルフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）は電子輸送材料に関係する。有機発光デバイスは公知の手順に従って製造された。有機発光デバイスは、４．５ｌｍ（ルーメン）／Ｗで３１０ｃｄ（カンデラ）／ｍ２の明るさの赤色光を発光した。
【００４８】
本発明が上記説明した実施例に限定されないことおよび本発明の精神や範囲から外れることなしに種々の変更や変形が当業者にとってなしえることは理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】１層の有機発光デバイスの概略的な横断面図である。
【図２】２層の有機発光デバイスの概略的な横断面図である。
【図３】３層の有機発光デバイスの概略的な横断面図である。
【図１】
2004363103.tif 000013
【図２】
2004363103.tif 000014
【図３】
2004363103.tif 000015