(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)基板と、
(b)該基板上に配置されたアノードおよびカソードと、
(c)該アノードと該カソードの間に配置された発光層であって、ホストおよび少なくとも１種のドーパントを含むものとを含んで成る有機発光デバイスにおいて、
(d)該発光層のホストが、２種以上の成分からなる混合物を含む固体有機材料を含有するように選定され、その際、
(i)該混合物の第１成分は電子も正孔も輸送することができ、かつ、双極子モーメントが１デバイ未満である実質的に無極性のベンゼノイド化合物であってベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、テトラセン、ピレン、ペンタセン、ペリレン、コロネン、クリセンおよびピセンの中から選ばれたものであり、かつ
(ii)該混合物の第２成分は、該発光層に対する体積分率が５〜４０％の範囲内にあり、かつ、該第１成分よりも極性が大きい有機化合物であって、下記一般式：
【化１】
0004105434.tif 000017
（上式中、ＺはＯ、ＮＲ”またはＳを表し、ＲおよびＲ’は、各々独立に、水素、炭素原子数１〜２４のアルキル基、炭素原子数５〜２０のアリールもしくは異種原子置換型アリール基、ハロまたは、縮合芳香環を完成するのに必要な原子群を表し、そしてＲ”は水素、炭素原子数１〜２４のアルキル基または炭素原子数５〜２０のアリール基を表す。）
で表される複素環式ベンゼノイド、又は下記一般式：
【化２】
0004105434.tif 000018
（上式中、Ｍｅは金属を表し、ｎは１〜３の整数であり、そしてＺは、各々独立して、２以上の縮合芳香環を有する核を完成する原子群を表す。）
で表されるオキシノイド化合物のいずれかであり、そして
(e)該発光層のドーパントが該発光デバイスの光を発するように選定されている
ことを特徴とする有機発光デバイス。
【請求項２】
前記第２成分のバンドギャップが前記第１成分のそれよりも小さい、請求項１記載の有機発光デバイス。
【請求項３】
前記発光層のドーパントのバンドギャップが前記ホストの第１成分および第２成分のそれよりも小さい、請求項１記載の有機発光デバイス。
【請求項４】
前記第２成分の双極子モーメントが０．５デバイ以上である、請求項１記載の有機発光デバイス。
【請求項５】
前記第２成分の分子内の部分の双極子モーメントが０．５デバイ以上である、請求項１記載の有機発光デバイス。
【請求項６】
前記第１ホスト成分が前記ベンゼノイド化合物を含み、かつ、前記第２成分が前記オキシノイド化合物を含む、請求項１記載の有機発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機発光ダイオードデバイスに、具体的には、輝度効率を向上させるための有機層の組成設計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機発光ダイオード（OLED）は、有機エレクトロルミネセント（EL）デバイスとしても知られているが、デバイスへの印加電流に応じて発光する電子装置の一種である。OLEDデバイスの構造は、一般に、アノード、有機ＥＬ媒体およびカソードを含む。有機ＥＬ媒体とは、本明細書では、OLEDデバイスのアノードとカソードの間に配置された有機材料層または有機材料をさす。有機ＥＬ媒体は、低分子量化合物、高分子量ポリマー、低分子量化合物のオリゴマーまたはバイオマテリアルを薄膜またはバルク固体の形状で含むことができる。該媒体は非晶質であっても結晶性であってもよい。従来技術には各種構造の有機エレクトロルミネセント媒体が説明されている。Dresnerは、RCA Review, 30, 322 (1969)において、アントラセン被膜の単層を含む媒体について記載している。Tangらは、Applied Physics Letters, 51, 913 (1987)、Journal of Applied Physics, 65, 3610 (1989)および譲受人共通の米国特許第４,７６９,２９２号において、有機薄膜の多層構造によるＥＬ媒体を報告し、このような媒体を使用した高効率OLEDデバイスを実証している。OLEDデバイス構造の中には、多層ＥＬ媒体が、アノードに隣接した正孔輸送層と、カソードに隣接した電子輸送層とを含み、これら２つの層の間に発光層が配置されているものもある。さらに、好ましいデバイス構造のなかには、発光層が、有機材料のホストにドーパントとして少量の蛍光化合物を含有させたドープ型有機被膜で構成されているものもある。このようなドープ型OLEDデバイスでは、ドーパント／ホスト組成を適切に選定することにより、ＥＬ効率および色度が改良される。所望のＥＬ色を得るため、主要発光中心であるドーパントを選定する場合が多い。Tangらの譲受人共通の米国特許第４,７６９,２９２号およびChenらの譲受人共通の米国特許第５,９０８,５８１号に報告されているドープ型発光層の例として、緑色発光OLED用にクマリン色素をドープしたトリス(8-キノリノール)アルミニウム(AlQ)および橙／赤色発光OLED用に4-ジシアノメチレン-4H-ピラン(DCM)をドープしたAlQが挙げられる。ドープ型発光層の使用には、色度および輝度効率の向上の他にも顕著な利点がある。Shiらは、譲受人共通の米国特許第５,５９３,７８８号において、ドープ型発光層の使用によりOLEDデバイスの安定性が著しく向上したことを開示している。Shiらの開示によれば、AlQホストにドーパントとしてキナクリドン化合物を使用したことにより、OLEDデバイスの動作寿命が延びた。キナクリドン系ドーパントは緑色発光を高い輝度効率で提供した。Bryanらは、譲受人共通の米国特許第５,１４１,６７１号において、青色発光ホストにドーパントとしてペリレンまたはペリレン誘導体を含有させた発光層について開示している。彼等は、青色相が改良され、しかも動作安定性が向上したOLEDデバイスが得られたことを示している。いずれの開示においても、発光層に特定の蛍光性ドーパントを含めることにより、OLEDデバイスの性能パラメータの実質的に全体を改良することが見出されている。
【０００３】
ドープ型発光層の最も一般的な組成は、ホスト母材にドーパントを１種類だけ含めたものである。しかしながら、場合によっては、発光層に２種以上のドーパントを含めることが、色相の改良にとって有益であることが知られている。このような場合の一つが、HamadaらのApplied Phys. Lett. 75, 1682 (1999)に報告されている。黄色発光性ドーパントのルブレンと、赤色発光性ドーパントのDCJ 4-(ジシアノメチレン)-2-メチル-6-[2-(4-ユロリジル)エテニル]-4H-ピランとをAlQホストに内蔵した発光層を使用したことにより、Hamadaらは、色度の優れた赤色発光性OLEDデバイスを製造することができた。その上、DCJドーパントの赤色相は、OLEDデバイスの発光出力強度とは無関係に、実質的に一定に保たれる。対照的に、AlQホストにDCJドーパントしか含有させない場合には、ドーパントDCJからの発光色は認知できるほどに青色シフトし、赤色相というよりは望ましくないオレンジ色で発光する。二元ドーパント系の場合、ルブレンは、AlQホストからDCJ発光体へのエネルギー伝達を仲介するコドーパントとして機能する。単一ドーパント系または二元ドーパント系のいずれにおいても、輝度効率が明るさの増大と共に、すなわち電流密度の増加と共に、低下する傾向にある。赤色発光性ドーパントを使用すると、通常は電流密度の増加と共に色相がオレンジ色の方へシフトする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
各種組成によるドープ型発光層を使用することによりＥＬ効率、色および安定性については著しく改良されているが、発光出力または駆動電流密度が増大するとＥＬ効率が低下するという問題が、特に赤色発光性OLEDデバイスにおいて、いまだに残っている。
本発明の目的は、OLEDの発光出力強度とは実質的に関係なく輝度効率が向上したOLEDデバイスを提供することにある。
本発明の別の目的は、発光出力強度とは実質的に関係なく輝度効率が向上した赤色発光性OLEDデバイスを特に提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、発光出力とは実質的に無関係な色度を有する赤色発光性OLEDデバイスを特に提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、
(a)基板と、
(b)該基板上に配置されたアノードおよびカソードと、
(c)該アノードと該カソードの間に配置された発光層であって、ホストおよび少なくとも１種のドーパントを含むものとを含んで成る有機発光デバイスにおいて、
(d)該発光層のホストが、２種以上の成分からなる混合物を含む固体有機材料を含有するように選定され、その際、
(i)該混合物の第１成分は電子も正孔も輸送することができ、かつ、双極子モーメントが１デバイ未満である実質的に無極性のベンゼノイド化合物であってベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、テトラセン、ピレン、ペンタセン、ペリレン、コロネン、クリセンおよびピセンの中から選ばれたものであり、かつ
(ii)該混合物の第２成分は、該発光層に対する体積分率が５〜４０％の範囲内にあり、かつ、該第１成分よりも極性が大きい有機化合物であって、下記一般式：
【化３】
0004105434.tif 000002
（上式中、ＺはＯ、ＮＲ”またはＳを表し、ＲおよびＲ’は、各々独立に、水素、炭素原子数１〜２４のアルキル基、炭素原子数５〜２０のアリールもしくは異種原子置換型アリール基、ハロまたは、縮合芳香環を完成するのに必要な原子群を表し、そしてＲ”は水素、炭素原子数１〜２４のアルキル基または炭素原子数５〜２０のアリール基を表す。）
で表される複素環式ベンゼノイド、又は下記一般式：
【化４】
0004105434.tif 000003
（上式中、Ｍｅは金属を表し、ｎは１〜３の整数であり、そしてＺは、各々独立して、２以上の縮合芳香環を有する核を完成する原子群を表す。）
で表されるオキシノイド化合物のいずれかであり、そして
(e)該発光層のドーパントが該発光デバイスの光を発するように選定されている
ことを特徴とする有機発光デバイスによって達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明において実施される最も簡単な構造のOLEDデバイスを示す。この構造では、OLEDデバイス100は、基板110の上にアノード120、ＥＬ媒体130およびカソード140を配置してなる。動作時、電気導体10により外部電源をアノードとカソードに接続して電流をOLEDに流すことで、ＥＬ媒体から発光させる。発光は、所望により、また光学透明性に依存して、アノードまたはカソードの一方からでも双方からでも取り出すことができる。ＥＬ媒体は、単層または多層形態の有機材料を含む。
【０００７】
図２に、本発明の別のOLEDデバイスの構造を示す。この構造では、OLEDデバイス200は、基板210およびアノード220とカソード240の間に配置されたＥＬ媒体230を含む。ＥＬ媒体230は、アノードに隣接した正孔輸送層231、カソードに隣接した電子輸送層233および正孔輸送層と電子輸送層の間に配置された発光層232を含む。動作時、電気導体10により外部電源をアノードとカソードに接続して電流をOLEDに流す。電流がＥＬ媒体を通過し、主として発光層232から発光が起こる。正孔輸送層231は、アノードから発光層へ正孔、すなわち正電荷キャリヤを運搬する。電子輸送層233は、カソードから発光層232へ電子、すなわち負電荷キャリヤを運搬する。正孔と電子が再結合することにより、発光層232から光、すなわちエレクトロルミネセンスが発生する。
【０００８】
図３に、本発明のさらに別のOLEDデバイスの構造を示す。この構造では、OLEDデバイス300は、基板310およびアノード320とカソード340の間に配置されたＥＬ媒体330を含む。ＥＬ媒体330は、正孔注入層331、正孔輸送層332、発光層333、電子輸送層334および電子注入層335を含む。図２のOLEDデバイス200と同様に、電子と正孔が再結合することにより、発光層333から発光する。正孔注入層331と電子注入層335を設けることにより、それぞれの電極からのキャリヤ注入に対する障壁を低くする。その結果、OLEDデバイスに必要な駆動電圧を下げることができる。
【０００９】
本発明によると、発光層（図２の層232または図３の層333）がOLEDデバイスからのエレクトロルミネセンスを主に担う。この発光層について最も一般的に用いられている組成の一つは、ホストと一種以上のドーパントを含む有機薄膜である。ホストは、アノードとカソードから注入された電荷キャリヤの輸送および再結合のための固体媒体またはマトリックスとして働く。ドーパントは、通常はホスト内で均質に少量分布しており、光が発生する発光中心を提供する。本発明は、従来技術の教示に従ってホストとドーパントを含む発光層を使用するが、本発明によるホストは各々特定の電子特性を有する２種以上の成分を含む混合物である点で、従来技術とは区別される。これらのホスト成分および適合するドーパント材料の選定は、以下の基準に従う。
【００１０】
１．ホストは、均一混合された２種以上のホスト成分を含む固体有機薄膜であること。
２．第１ホスト成分は、電子も正孔も輸送することができる有機化合物であって、その分子構造が実質的に無極性であること。
３．第２ホスト成分は、第１ホスト成分よりも極性が大きい分子構造を有する有機化合物であること。
４．ドーパントは、第１ホスト成分または第２ホスト成分のいずれかにおいて電子と正孔の再結合により放出されたエネルギーを受容して、そのエネルギーを光として放出することができる発光性有機化合物であること。
【００１１】
本発明の選定基準に従い、優れた輝度効率および色度を有するOLEDデバイスを構築した。カンデラ／アンペアで測定された輝度効率が広範囲にわたる明るさまたは電流密度について実質的に一定であることが一層重要である。この点で本発明は、明るさまたは電流密度が増加すると輝度効率がしばしば低下するか、そうでなくても変動する従来技術よりも明らかに有利である。別の重要な利点は、色度も、明るさまたは電流密度とは無関係に実質的に一定に保たれることである。このため、OLEDデバイスの明るさと共に色がシフトするという問題が解消する。
【００１２】
本発明の発光層の第１ホスト成分として好適な材料には、本発明の目的のためベンゼノイド化合物と称する一群の化合物が含まれる。該ベンゼノイド化合物は、多環式炭化水素（PAH）および２種以上のPAHの組合せを含んで成る。２種以上のPAHを組み合わせて形成されるベンゼノイド化合物においては、PAH同士が、単結合によって結合されているか、または飽和もしくは不飽和炭化水素基を介して連結されている。ベンゼノイド化合物の構成ブロックとして有用なPAHの一覧を以下に示す。
【００１３】
１．ベンゼン
２．ナフタレン
３．アントラセン
４．フェナントレン
５．テトラセン
６．ピレン
７．ペンタセン
８．ペリレン
９．コロネン
10．クリセン
11．ピセン
12．ペリシクレン(Pericyclene)
【００１４】
上記PAHのいずれでも、また上記PAHの一種以上を組み合わせて形成されるいずれのベンゼノイド化合物でも、第１ホスト成分として有用であるが、該化合物は室温において被膜形成性であることも必要である。通常、PAH基に含まれる６員環の総数が５以上であるベンゼノイド化合物は被膜形成性である。
【００１５】
PAH同士が単結合で結合されている有用なベンゼノイド化合物の代表例を以下に示す。
１）ヘキサフェニルベンゼン
２）ベンゼン-アントラセン-ベンゼン（例、9,10-ジフェニルアントラセン）
３）ナフタレン-アントラセン-ナフタレン（例、9,10-ビス(2-ナフチル)アントラセン）
４）(ベンゼン)2-テトラセン-(ベンゼン)2（例、ルブレン）
５）アントラセン-アントラセン（例、ビアントリル）
６）アントラセン-アントラセン-アントラセン（例、9,10-ジアントリルアントラセン）
７）ピレン-ペリレン
８）ペリレン-アントラセン
【００１６】
上記の例において、ハイフン(-)はPAH部分間の単結合を表す。有用なベンゼノイド化合物には、複数のPAH基が１以上の炭化水素基で連結されているものも含まれる。１以上の炭化水素基で置換された上記ベンゼノイドのいずれも有用である。
本発明の発光層の第１ホスト成分として特に好適な材料には、以下の構造を有するベンゼノイド化合物が含まれる。
【００１７】
【化３】
0004105434.tif 000004
【００１８】
上式中、置換基Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3およびＲ4は、各々独立に、水素、炭素原子数１〜２４のアルキル基、アリール基または炭素原子数５〜３０の置換アリール基を表す。
特に好適な材料の具体例を、その化学名および略号と共に以下に示す。
【００１９】
【化４】
0004105434.tif 000005
【００２０】
【化５】
0004105434.tif 000006
【００２１】
第１ホスト成分の具体的選定基準の一つは、当該化合物の分子構造が実質的に無極性でなければならないことである。化合物の極性は、当該分子内の電荷分布の測定値である。無極性または実質的に無極性の分子は、各原子が電気的に概ね中性である構造を有する。対照的に、極性化合物は、一部の原子が正または負の部分電荷を有する分子構造を有する。分子の極性は、場合によっては、単位デバイで定義される双極子モーメントの大きさによって表すこともできる。参照のため、Handbook of Chemistry and Physics、第51版、第E70頁に、多数の有機化合物の双極子モーメント値が掲載されている。無極性分子の双極子モーメント値は通常1.0デバイ未満である。
【００２２】
有機化合物の中には、個々の基としてはかなり極性が大きい各種部分または原子基を含有することができるが該分子の平均双極子モーメントは比較的小さくなり得るような分子構造をとるものもある。その理由は、分子構造内の個々の部分の双極子モーメントが互いに対向し、これらの双極子モーメントが相殺される場合があるからである。分子内の各種原子基の双極子モーメントの値は、基双極子モーメントとして知られているが、V.I. Minkin、O.A. OsipovおよびY.A. Zhdanovの本Dipole Moments in Organic Chemistryに記載されている。OLEDに有用な分子の無極性または極性を記述する正味および基双極子モーメントの使用のさらなる例が、YoungおよびFitzgeraldのJournal of Physical Chemistry, 99, 4230 (1995)に記載されている。
【００２３】
本明細書では、分子内の部分または原子基の双極子モーメントを基双極子モーメントと称する。分子全体の双極子モーメントを分子の正味の双極子モーメントと称する。有機化合物が本明細書でいう実質的に無極性であるというためには、基双極子モーメントまたは分子の正味の双極子モーメントが１デバイ未満でなければならない。
【００２４】
本発明における第１ホスト成分として有用であると認められたベンゼノイド化合物のほとんどすべてが、１デバイ未満の双極子モーメントを示し、かつ、これら化合物に含まれる原子基もまた１デバイ未満の双極子モーメントを示す。多くの代表的ベンゼノイド、例えば、ナフタレン、アントラセンおよびペリレンは、基双極子モーメントも正味の双極子モーメントも実際上ゼロである。このような無極性基準を満たす他の有機化合物もまた有用である。
【００２５】
本発明の発光層の第２ホスト成分のための材料には、双極子モーメントが第１ホスト成分のそれよりも高い有機化合物が含まれる。上述したように、分子の正味の双極子モーメント値と基双極子モーメント値とはまったく異なることがある。有機化合物が第２ホスト成分として有用であるというためには、該分子の正味の双極子モーメントまたは個々の基双極子モーメントのいずれかが、第１ホスト成分に用いた分子の正味の双極子モーメントまたは個々の基双極子モーメントのいずれかよりも大きいことだけが必要である。発光層の第２ホスト成分として有用な分子の個々の基双極子モーメントまたは正味の双極子モーメントのデバイ値は０.５以上であることが好ましい。
【００２６】
第２ホスト成分のバンドギャップは第１ホスト成分のそれよりも小さいことが好ましい。バンドギャップは、分子の最高被占軌道から最低空軌道へ電子を運搬するのに要するエネルギーとして定義される。この条件により、第１ホスト成分から第２ホスト成分へのエネルギー伝達が有利になり、第１ホスト成分において電子と正孔の再結合により生じたエネルギーを第２ホスト成分へ伝達させ、続いて発光性ドーパントへ伝達させ得ることが確実になる。
【００２７】
第２ホスト成分についてバンドギャップの小さい材料を選択する別の理由は、第２ホスト成分が正孔トラップ、電子トラップまたはその両方として働き得ることにある。注入されたキャリヤを直接第２ホスト成分において捕捉することは、第２ホスト成分における電子-正孔再結合を促進し、第１ホスト成分におけるキャリヤ再結合の必要性を簡略化するので有益である。この条件下では、第１ホスト成分はキャリヤ輸送のみに関して必要となる。
【００２８】
発光層に含まれる第２ホスト成分として有用な材料には、分子構造内に１種以上の電子供与性部分または電子吸引性部分を含めることにより極性を一層高めたベンゼノイドが含まれる。電子供与性部分にはアミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ、ジアルキルアミノ、ジアリールアミノ、メトキシおよびフェノキシが含まれる。電子吸引性部分にはシアノ、ニトロ、フルオロ、クロロ、ケト、カルボキシルおよびピリジルが含まれる。
【００２９】
第２ホスト成分として有用な別種の材料に、複素環式構造を含むベンゼノイドがある。これらの構造には、下記一般式で表されるベンゾオキサゾリル並びにそのチオおよびアミノ類似体が包含される。
【００３０】
【化６】
0004105434.tif 000007
【００３１】
上式中、ＺはＯ、ＮＲ”またはＳを表し、ＲおよびＲ’は、各々独立に、水素、炭素原子数１〜２４のアルキル基、炭素原子数５〜２０のアリールもしくは異種原子置換型アリール基、ハロまたは、縮合芳香環を完成するのに必要な原子群を表し、そしてＲ”は水素、炭素原子数１〜２４のアルキル基または炭素原子数５〜２０のアリール基を表す。
【００３２】
上記構造のベンズイミダゾール基の双極子モーメントの概算値は、報文（A.L. McClellan編、Freeman, 1963, p. 238の双極子モーメント実測値表）によると約４デバイである。
第２ホスト成分として好適な別種の材料にオキシノイド化合物がある。企図されるオキシノド化合物の例は、下記構造式を満たす化合物である。
【００３３】
【化７】
0004105434.tif 000008
【００３４】
上式中、Ｍｅは金属を表し、ｎは１〜３の整数であり、そしてＺは、各々独立して、２以上の縮合芳香環を有する核を完成する原子群を表す。
上記事項から、該金属が１価、２価または３価のいずれであってもよいことは明らかである。該金属は、例えば、リチウム、ナトリウムもしくはカリウムのようなアルカリ金属、マグネシウムもしくはカルシウムのようなアルカリ土類金属またはホウ素もしくはアルミニウムのような土類金属であることができる。一般に、有用なキレート化金属であるとして知られている１価、２価または３価のいずれの金属でも使用することができる。
【００３５】
Ｚは、２以上の縮合芳香環であってその少なくとも一つがアゾール環またはアジン環であるものを含有する複素環式核を完成する。この２つの必須環に、必要に応じて、脂肪族環でも芳香環でもよい追加の環を縮合させることができる。機能の向上を伴わずに分子の嵩高さが増大することを避けるため、環構成原子の数を１８以下に維持することが好ましい。
【００３６】
有用なキレート化オキシノイド化合物の例とその略称を以下に示す。
トリス(8-キノリノール)アルミニウム（AlQ）
ビス(8-キノリノール)マグネシウム（MgQ）
トリス(8-キノリノール)インジウム（InQ）
8-キノリノールリチウム（LiQ）
【００３７】
発光層に含まれるドーパントの材料選定基準は、
１）ドーパント分子が発光層において高い蛍光またはりん光効率を示すこと、並びに
２）該分子が第１ホスト材料および第２ホスト材料のいずれよりも小さいバンドギャップを有すること
である。
赤色発光性OLEDの場合、本発明の好適な種類のドーパントは下記一般式で表される。
【００３８】
【化８】
0004105434.tif 000009
【００３９】
上式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3およびＲ4は、各々独立に、炭素原子数１〜１０のアルキル基を表し、Ｒ5は、炭素原子数２〜２０のアルキル基、アリール基、立体妨害型アリールまたはヘテロアリールを表し、そしてＲ6は、炭素原子数１〜１０のアルキル基またはＲ5と連結する５員もしくは６員の炭素環式環を表す。
これらの材料は、溶液中で１(unity)程度の高い蛍光効率を示し、かつ、橙色／赤色分光領域の光を発する。この種の代表的材料とその略称を以下に示す。
【００４０】
【化９】
0004105434.tif 000010
【化１０】
0004105434.tif 000011
【００４１】
本発明におけるドーパントとして有用な別種の蛍光材料として、下記一般式で表される化合物が含まれる。
【００４２】
【化１１】
0004105434.tif 000012
【００４３】
上式中、ＸはＳまたはＯを表し、Ｒ1およびＲ2は、各々独立に、炭素原子数１〜２０のアルキル基、アリール基または炭素環式系を表し、Ｒ3およびＲ4は、各々独立に、炭素原子数１〜１０のアルキル基、またはそれぞれＲ1、Ｒ2に連結する分岐または非分岐型の５員または６員置換環を表し、そしてＲ5およびＲ6は、各々独立に、分岐していてもよい炭素原子数１〜２０のアルキル基を表す。
この種の代表的材料とその略称を以下に示す。
【００４４】
【化１２】
0004105434.tif 000013
【００４５】
本発明の発光層の組成は、第１ホスト成分が最大体積分率を構成し、第２ホスト成分がそれに続く。ドーパントは最小体積分率を構成する。第１ホスト成分の体積分率の好適な範囲は約５０％〜９５％である。第２ホスト成分の体積分率の好適な範囲は約５％〜約４０％である。ドーパントの体積分率の好適な範囲は、０.１％〜１０％である。本発明において有用な発光層の厚さは５０Å〜２０００Åの範囲内である。この範囲内の厚さは、電荷キャリヤの再結合を可能ならしめるに十分な大きさであるため、エレクトロルミネセンスはもっぱら該層において起こる。好適な範囲は１００Å〜５００Åである。この範囲内では、駆動電圧をはじめとするOLEDデバイスの性能パラメータが全体として最適化される。
【００４６】
本発明の発光層を形成するために有用な方法は、真空室内での蒸着法である。この方法はOLEDデバイスの製造に特に有用であり、有機層をはじめとする層構造を、層間に有意な干渉をもたらすことなく、基板上に逐次付着することができる。個別の層の厚さとその組成は、蒸着プロセスにおいて精密に制御することができる。所望の組成の発光層を作製するため、各成分の蒸着速度を蒸着速度モニターにより独立して制御する。
【００４７】
図２を参照する。正孔輸送層231と電子輸送層233は、それぞれ正孔と電子を発光層232へ輸送する機能を有する。OLEDデバイスにおいてこれらの層を使用することおよびその材料組成については、Tangらの譲受人共通の米国特許第4,769,292号に記載されており、その記載事項を本明細書の一部とする。典型的な正孔輸送層は、正孔輸送性化合物のNPB、N,N’-ビス(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニルベンジジンを含む。
【００４８】
図３を参照する。正孔注入層331および電子注入層335は、それぞれアノードからの正孔注入性およびカソード340からの電子注入性を改良する機能を有する。OLEDデバイスにおいて正孔注入層を使用することについては、Van Slykeらの譲受人共通の米国特許第4,720,432号に記載されており、その記載事項を本明細書の一部とする。電子注入層を使用することについては、Hungらの譲受人共通の米国特許第5,776,622号に記載されており、その記載事項を本明細書の一部とする。
【００４９】
【実施例】
例１（比較例）
OLEDデバイスを以下のように製造した。透明なインジウム錫酸化物（ITO）導電層を被覆したガラス基板を市販のガラス製スクラバー工具で洗浄して乾燥した。次いで、ITO面を酸化的プラズマで処理し、アノードとしての表面状態を調節した。常用の真空蒸着室内で約10-6torrの真空下で加熱されたるつぼボートから昇華させることにより、下記の層を順に蒸着した：(1)NPBからなる厚さ700Åの正孔輸送層、(2)単一ホスト材料としてのTBADNとドーパントとしての１％DCJTBとからなる厚さ350Åの発光層、(3)AlQからなる厚さ400Åの電子輸送層、および(4)マグネシウムと銀の合金（Mg：Ag体積比約10：1）からなる厚さ約2200Åのカソード。
【００５０】
このデバイスのＥＬ特性を、一定電源および光度計を使用して評価した。比較的低い電流密度の１mA/cm2と比較的高い電流密度の100mA/cm2とにおいて、効率、CIE色度座標および駆動電圧を測定した。これらの値を表１に示す。
【００５１】
例２
例１（比較例）のものと同様のOLEDデバイスを構築したが、但し、発光層において、第１ホスト成分としてTBADNを、第２ホスト成分としてAlQを、そして蛍光ドーパントとしてDCJTBを使用した。TBADN、AlQおよびDCJTBの相対量は体積比で89:10:１とした。このデバイスのＥＬ特性を表１に示す。
【００５２】
例３〜５
例２のものと同様のOLEDデバイスを構築したが、但し、発光層中のTBADN、AlQおよびDCJTBの相対量を、例３では74：25：１に、例４では49：50：１に、そして例５では25：74：１に変更した。これらのデバイスのＥＬ特性を表１に示す。
【００５３】
例６（比較例）
例１（比較例）のものと同様のOLEDデバイスを構築したが、但し、発光層中の単一ホスト材料をTBADNではなくAlQとした。このデバイスのＥＬ特性を表１に示す。
【００５４】
【表１】
0004105434.tif 000014
【００５５】
比較例の例１および例６は、単一ホスト材料を使用したOLEDデバイスの輝度効率が比較的低いこと（単一ホスト材料がTBADNである例１の場合４cd/A未満、単一ホスト材料がAlQである例６の場合2.5 cd/A未満）を示している。対照的に、第１ホスト材料と第２ホスト材料の混合物を使用したOLEDデバイスの輝度効率は顕著に高くなった（すべての実施例で３cd/Aを超え、例２では5.93 cd/Aもの高さを示した）。例２〜５において、第１ホスト材料のTBADNは実質的に無極性のベンゼノイド系炭化水素である。第２ホスト材料のAlQは、双極子モーメントが５.５デバイであり、比較的極性が高い。TBADN、AlQおよびDCJTBのバンドギャップ値は、それぞれ３.２、２.８および２.４電子ボルトである。
【００５６】
低電流密度および高電流密度における輝度効率は、発光層にホスト成分混合物を使用したOLEDデバイス（例２、３、４）において一般に最高となる。単一ホスト成分を使用したOLEDデバイス（比較例の例１と例６）の場合、輝度効率は相当に低くなる。その上、例６のOLEDデバイスは、電流密度の増大に伴ない輝度効率が大幅に低下した。さらに、色度座標CIExおよびCIEyによると、OLEDデバイスの発光色が、発光層中の第２ホスト成分濃度の増加に伴ない赤色シフトする。
【００５７】
例７〜１０
例２〜５のものと同様のOLEDデバイスを構築したが、但し、第１ホスト材料をADNに変更した。また、第２ホスト材料はAlQとし、蛍光ドーパントはDCJTBとした。発光層の組成およびこれらのデバイスのＥＬ特性を表２に示す。例１〜６におけるTBADN：AlQについて下した推断と同様の推断を、ADN:AlQ混合ホストについて下すことができる。
【００５８】
【表２】
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【００５９】
例１１（比較例）
比較例の例１のものと同様のOLEDデバイスを構築したが、但し、発光層中の単一ホスト材料をTBADNではなくADNとし、かつ、蛍光ドーパントをDCJTBではなくC-545Tとした。このデバイスのＥＬ特性を表３に示す。
例１２〜１４
比較例の例１１のものと同様のOLEDデバイスを構築したが、但し、発光層中の第１ホスト成分の材料をADNとし、かつ、第２ホスト成分の材料をAlQとした。発光層の組成およびこれらデバイスのＥＬ特性を表３に示す。
【００６０】
【表３】
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【００６１】
例１２〜１４を比較例の例１１と比較すると、第１ホスト成分と第２ホスト成分としてADNとAlQの混合物を使用したOLEDデバイスの輝度効率は、ADNを単一ホスト材料として使用したデバイスよりも相当高くなることが示される。さらに、CIExおよびCIEy色度座標は、飽和度の高い緑色相を示している。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の利点は、発光層に含まれる第１および第２ホスト成分並びにドーパントを適切に選定することにより、輝度効率の高いOLEDデバイスが得られることにある。
本発明の別の利点は、OLEDデバイスの発光出力強度との関係が比較的薄い輝度効率を示すOLEDデバイスが得られることにある。
本発明のさらに別の利点は、OLEDデバイスの発光出力強度とは実質的に無関係の色度を示すOLEDデバイスが得られることにある。
本発明のさらなる利点として、優れた効率および色度を示す赤色発光性OLEDデバイスが得られることが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬ媒体を含むOLEDの構造を示す略図である。
【図２】有機ＥＬ媒体の構成が異なるOLEDの構造を示す略図である。
【図３】有機ＥＬ媒体の構成が異なるOLEDの構造を示す略図である。
【符号の説明】
１０…電気導体
１００…OLEDデバイス
１１０…基板
１２０…アノード
１３０…ＥＬ媒体
１４０…カソード
２００…OLEDデバイス
２１０…基板
２２０…アノード
２３０…ＥＬ媒体
２３１…正孔輸送層
２３２…発光層
２３３…電子輸送層
２４０…カソード
３００…OLEDデバイス
３１０…基板
３２０…アノード
３３０…ＥＬ媒体
３３１…正孔注入層
３３２…正孔輸送層
３３３…発光層
３３４…電子輸送層
３３５…電子注入層
３４０…カソード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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