(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードとアノードの間に挟まれた機能層を含み、
前記機能層が、
下記構造
【化１】
0003903038.tif 000009
の化合物からなる２０ｎｍの正孔注入層と、
下記構造
【化２】
0003903038.tif 000010
の化合物からなる４０ｎｍの発光層と、
下記構造
【化３】
0003903038.tif 000011
の何れかの化合物からなる２０ｎｍの電子輸送層と、
から構成されることを特徴とする有機発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェナントロリン誘導体が発光層、電子輸送層、正孔−ブロッキング層、及び／又はホスト材料として使用された有機発光デバイス（ＯＬＥＤ：ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光デバイス（以下、ＯＬＥＤと称す）は、その高効率、低駆動電力、広いカラー領域、軽い重量、簡単なデバイス製造と潜在的な低コストにより種々のディスプレイに対する応用に対して商業的に魅力的である。これらのデバイスにおいて、使用するための効率的な材料を開発するために多くの努力がなされた。
【０００３】
ＯＬＥＤは、通常、透光性のインジウムすず酸化物（ＩＴＯ）のような透光性のアノードと、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｇあるいはそれらの合金のような金属カソードとの間に挟まれた発光層を有する。バイアスがその電極間を横切って印可されるとき、正孔と電子はアノードとカソードから発光層にそれぞれ注入され、通常それぞれの電極に隣接する正孔輸送層および電子輸送層によって促進される。正孔と電子は発光層中で発光性の結合をして光を発光する。
【０００４】
多くの場合、ホスト材料中への機能性の材料のドーピングは改善された特性を導くかもしれない。改善された性能はまたデバイスから逃げ出す正孔や電子をブロックするブロッキング層の利用を通して成し遂げられるかもしれない。
【０００５】
ＯＬＥＤに対する良好な効率、長寿命、純粋な色に対する消費者の期待のため、これらのデバイスで使用するために効率的な材料の開発に対する必要性が存在する。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】
【０００６】
本発明の目的は、フェナントロリン誘導体が発光層、電子輸送層、正孔−ブロッキング層、及び／又はホスト材料として使用される改善された有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、１つの態様では、本発明は、機能層がアノードとカソードの間に挟まれており、その機能層がフェナントロリン誘導体を含むところのＯＬＥＤである。機能層の一例は、下記に示すように、
下記構造
【化４】
0003903038.tif 000002
の化合物からなる２０ｎｍの正孔注入層と、
下記構造
【化５】
0003903038.tif 000003
の化合物からなる４０ｎｍの発光層と、
下記構造
【化６】
0003903038.tif 000004
の何れかの化合物からなる２０ｎｍの電子輸送層とから構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明の更なる完全な理解は以下に示す好ましい実施例の詳細な説明を図面と共に参照することによって得られる。
【００３７】
従って、本発明はＯＬＥＤの機能性の膜中にフェナントロリン誘導体の利用を提供する。フェナントロリン誘導体は優れた発光性、電子−輸送性、及び／又は正孔ブロッキング能力を示すかもしれない。さらに、機能性材料のためのホストとして働くフェナントロリン誘導体はＯＬＥＤの向上した性能を導く。
【００３８】
図１は、概略的に本発明によるＯＬＥＤを表現したものであり、透光性の基板１、その基板に隣接するアノード２、アノード２に隣接する正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５及びカソード６を含んでいる。これらの層の各々は、類似の組成や機能を有する材料の多層を有するかもしれない。
【００３９】
透光性基板１の適切な材料は、ガラス、石英など、およびポリマー（ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリスルホンを限定無しに含む）を含む。基板の厚さは、臨界ではなく、デバイスの構造の要求に依存して、例えば、約２５μｍ〜１０００μｍ以上に広がることができる。
【００４０】
基板に隣接するアノード２は、特に、約４ｅＶに等しいあるいはそれより大きい仕事関数を有する、金属、合金、電気伝導性の化合物、あるいはそれらの混合物を有することができる。アノードの特別な例は、インジウムすず酸化物（ＩＴＯ）、酸化すず、酸化亜鉛、金、白金、電気伝導性カーボン、および、ポリアミン、ポリピロール等のような共役ポリマーのような正電荷注入電極を含む。ＩＴＯは好ましいものである。アノードの厚さは約１０ｎｍ〜１μｍの範囲が可能である。
【００４１】
正孔注入層３（ここでは正孔輸送層としても参照される）は発光層中に正孔を注入するおよび輸送することができる如何なる材料を有し得る。好ましくは、正孔注入層３の厚さは約２０ｎｍである。好ましい正孔注入及び正孔輸送材料は、以下の構造を有する４、４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル−１）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（ＮＰＢ）である。
【００４２】
【化２９】
0003903038.tif 000005
【００４３】
発光層４はゲストーホストシステムまたは成膜されたニート（ｎｅａｔ）であるかもしれない。好ましくは、発光層の厚さは、１０〜４０ｎｍである。本発明で使用され得る１つの適切な発光材料は以下の構造を有するアルミニウムトリス（８−ハイドロオキシキノリン）（ＡｌＱ３）である。
【００４４】
【化３０】
0003903038.tif 000006
【００４５】
電子輸送層５は電子輸送材料を有する。与えられた電子輸送能力は発光層中に組み入れられることもでき、この電子輸送層は任意である。電子輸送層は、正孔ブロッキング層として働くかもしれない。正孔ブロッキング層は、励起子がその正孔ブロッキング層中に存在することができないような、発光層中に生成された励起子のエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有する。電子輸送層から分離された正孔ブロッキング層もまた提供される。例えば、正孔ブロッキング層は、発光層４と電子輸送層５の間に提供されるかもしれない。通常、電子輸送層５の厚さは２０〜４０ｎｍの範囲である。
カソード６は、高い又は低い仕事関数を含む如何なる金属からなり得ることができる。アルミニウム、リチウム、マグネシウム、カルシウムは特に好まれる。
【００４６】
ＯＬＥＤを製造するための一般的な手順は、その上にパターン化されたアノード２を持つ清浄な透明な基板１は酸素プラズマで１〜５分処理される。それから、その上にパターン化されたアノード２を有する基板１は真空蒸着チャンバー中に配置され、圧力が６×１０−６トールに減圧される。種々の層３〜６は真空蒸着によって成膜され、その後、真空蒸着チャンバーは冷却される。
【００４７】
種々のフェナントロリン誘導体はＯＬＥＤ中における適合性を調べるために準備される。
【００５４】
［例１］
【化７】
0003903038.tif 000007
【００５５】
５、６−ジアミノ−１、１０−フェナントロリン（０．２８ｇ、１．３ｍｍｏｌ）、２、２’−ピリジル（ｐｙｒｉｄｉｌ）（０．２８ｇ、１．３ｍｍｏｌ）、無水ＤＭＦ（２０ｍＬ）が丸いフラスコに加えられた。混合物は、窒素中で２日間還流された。冷却後、上記に示された化合物（Ｄ）は、沈殿され、ろ過され、温かいメタノールで洗浄され、真空下で加熱された。化合物（Ｄ）の収量（収率）は０．３０ｇ（５９％）であった。この化合物が３００℃まで加熱されたときのこの化合物のＤＳＣスキャンは融点を示さなかった。この化合物は３４０℃の高い熱分解温度を有する。この化合物は固体状態で緑の発光を示す。この化合物はサイクリックボルタンメトリ分析（ｃｙｃｌｉｃ  ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｉｃ  ａｎａｌｙｓｉｓ）によって特性付けられた。サイクリックボルタンメトリ分析の結果は図２に示される。この化合物は−３．０ｅＶのＬＵＭＯ、−６．２５ｅＶのＨＯＭＯおよび３．２５ｅＶのＥｇを有する。化合物（Ｄ）は上記の一般化された手順を用いてＯＬＥＤ中に製造された。
【００５８】
［例２］
【化８】
0003903038.tif 000008
【００５９】
化合物（Ｆ）は５、６−ジアミノ−１、１０−フェナントロリンとベンジルから化合物（Ｄ）に対して上記説明したのと同様の方法で合成された。化合物（Ｆ）が３００℃まで加熱されたときのこの化合物のＤＳＣスキャンは融点を示さなかった。この化合物は３２５℃の高い熱分解温度を有する。この化合物は固体状態で緑色の発光を示す。この化合物はＴＨＦ中における４１０℃のＰＬ発光ピークを有する。化合物（Ｆ）は上記の一般化された手順を用いてＯＬＥＤ中に製造された。
【００６６】
［例３］
図１の参照番号を再び参照しながら本発明のＯＬＥＤは、ＩＴＯアノード２がその上にパターン化されたガラス基板１（ＩＴＯアノードは２５ｍｍ×７４ｍｍ×１ｍｍである）を超音波洗浄によって５分間イソプロピルアルコール中で最初に洗浄され、続いて、脱イオン水中で５分間および再びイソプロピルアルコール中で５分間すすがれることにより作製された。洗浄されたＩＴＯ基板は、真空蒸着（ｖａｃｕｕｍ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）チャンバーの基板ホルダー中に配置され、圧力が２×１０−２Ｐａまで減圧される。ＮＰＢの層は加熱され３ｎｍ／ｓｅｃのレートで厚さ２０ｎｍまで真空蒸着によって正孔注入層３として成膜される。ＡｌＱ３の層は３ｎｍ／ｓｅｃのレートで厚さ４０ｎｍまで真空蒸着によって発光層４として成膜される。上記に示された化合物（Ｄ）は厚さ２０ｎｍまで真空蒸着によって電子輸送層５として成膜される。最後に、ＬｉＦ（０．８ｎｍ）と続いてＡＬ（２００ｎｍ）の薄膜を有する２重層カソード６が成膜される。駆動電圧が印加されると均一な緑色の光が観測される。そのデバイスによって生成した電流密度は、１０Ｖで６００ｍＡ／ｃｍ２である。
【００６７】
［例４］
本発明のＯＬＥＤデバイスは、上記に示された化合物（Ｆ）が化合物（Ｄ）と置換されたことを除けば、例３で説明されたのと同様の方法で製造された。そのデバイスは順バイアスが印加されたとき緑色の光を発光した。そのデバイスによって生成した電流密度は、１０Ｖで５００ｍＡ／ｃｍ２である。
【００６８】
［比較例］
ＯＬＥＤデバイスは、６０ｎｍのＡｌＱ３の１層が発光層４と化合物（Ｄ）の電子輸送層５の場所に成膜されたことを除けば、例３で説明されたのと同様の方法で製造された。この層は発光層と電子輸送層の両方として働く。順バイアスが印加されると緑色の光を発光する。そのデバイスによって生成した電流密度は、１０Ｖで３００ｍＡ／ｃｍ２である。
【００６９】
上述の例は単に例示されたものであり本発明の制限とみなすものではなく、本発明は請求項によって画定され、当業者にとって明らかであるような変形や変更を含むことが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係るＯＬＥＤの断面図である
【図２】本発明の範囲のフェナントロリン誘導体のサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）のスキャンを例示したものである。
【図１】
0003903038.tif 000012
【図２】
0003903038.tif 000013