JP2012518275A - フルオランテン大環状物質をもつｏｌｅｄ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、カソード、アノードを含み、それらの間に発光層を有し、カソードと発光層との間に、フルオランテン大環状化合物を含有する第１層をさらに含むＯＬＥＤ装置を提供する。フルオランテン大環状化合物は、連結基によって接続された７,１０位を有するフルオランテン核を含む。フルオランテン核は、さらに置換されることができ、ただし、８及び９位の置換基は、結合して５員環基を形成することができない。ＯＬＥＤ装置は、発光層とカソードとの間に、アルカリ金属物質を含有する少なくとも１つの層を含む。望ましくは、ＯＬＥＤ装置は、第１層、又はカソードと第１層の間に配置される第２層中に存在する有機アルカリ金属化合物を含む。ＯＬＥＤ装置は、フルオランテン大環状化合物に加えて、第１層中に存在するアントラセン誘導体を含むことができる。本発明の装置は、効率及び駆動電圧などの特性における改良を与える。

Description

［関連出願の相互参照］
参照は、同一出願人による、特定のフルオランテン発光ドーパントをもつＯＬＥＤ装置と題されたWilliam J.Begleyらによる２００７年１０月２６日に出願された米国特許出願第１１／９２４，６２９号、特定のフルオランテンホストをもつＯＬＥＤ装置と題されたWilliam J.Begleyらによる２００７年１０月２６日に出願された米国特許出願第１１／９２４，６２６号、フルオランテン電子輸送物質をもつＯＬＥＤ装置と題されたWilliam J.Begleyらによる２００７年１０月２６日に出願された米国特許出願第１１／９２４，６３１号、フルオランテン化合物を含有するエレクトロルミネッセンス装置と題されたWilliam J.Begleyらによる２００８年１１月７日に出願された米国特許出願第１２／２６６，８０２号、フルオランテン電子注入物質をもつＯＬＥＤ装置と題されたWilliam J.Begleyらによる２００８年１１月１２日に出願された米国特許出願第１２／２６９，０６６号、シクロブテン電子注入物質をもつＯＬＥＤ装置と題されたWilliam J.Begleyらによる２００８年１２月９日に出願された米国特許出願第１２／３３０，５４７号に対してなされ、それらの開示は本明細書に援用される。
［発明の分野］
本発明は、発光層を有し、電子輸送層が特定の種類のフルオランテン大環状化合物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）装置に関する。

［発明の背景］
本発明は、発光層を有し、且つ電子輸送層が特定の種類のフルオランテン大環状化合物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）装置に関する。

有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置は２０年以上前から知られているが、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。最も単純な形態の有機ＥＬ装置は、正孔注入のためのアノードと、電子注入のためのカソードと、これらの電極に挟まれ、電荷の再結合を支持して光を発生させる有機媒体とから構成されている。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。初期の代表的な有機ＥＬ装置は、１９６５年３月９日に発行されたGurneeらの米国特許第３，１７２，８６２号、１９６５年３月９日に発行されたGurneeの米国特許第３，１７３，０５０号、Dresnerの「Double Injection Electroluminescence in Anthracene」, RCA Review, 30, 322, (1969)、及び１９７３年１月９日に発行されたDresnerの米国特許第３，７１０，１６７号である。これらの装置の有機層は、通常、多環芳香族炭化水素から構成されており、非常に厚いものであった（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。

より最近の有機ＥＬ装置は、アノードとカソードとの間に極めて薄い層（例えば１．０μｍ未満）から成る有機ＥＬ素子を含む。本明細書では、「有機ＥＬ素子」という用語は、アノードとカソードとの間の層を包含する。厚さを小さくすることにより、有機層の抵抗値が小さくなり、はるかに低い電圧で動作する装置が可能となった。米国特許第４，３５６，４２９号に初めて記載された基本的な２層ＥＬ装置構造では、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ように特別に選択されているため、正孔輸送層と称され、他方の有機層が電子を輸送するように特別に選択されているため、電子輸送層と称される。有機ＥＬ素子の内部で注入された正孔と電子と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生じる。

C. Tangら（J. Applied Physics, Vol. 65, 3610 (1989)）によって開示されるような、正孔輸送層と電子輸送層との間に有機発光層（ＬＥＬ）を含有する３層有機ＥＬ装置も提案されている。発光層は、ゲスト材料（別名ドーパントとしても知られる）をドープしたホスト材料を一般に含有する。またさらに、米国特許第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）とを含む４層ＥＬ素子が提案されている。これらの構造によって装置の効率が改善された。

近年のＥＬ装置は、赤色、緑色及び青色等の単色発光装置だけでなく、白色光を発する装置である白色装置にも拡大されている。効率的な白色発光ＯＬＥＤ装置は産業上非常に望ましく、紙のように薄い光源、ＬＣＤディスプレイのバックライト、自動車のドーム型ライト、及びオフィス照明等の幾つかの用途の低コスト代替品とみなされている。白色発光ＯＬＥＤ装置は明るく、効率的でなくてはならず、その国際照明委員会（ＣＩＥ）色度座標は一般に、約（０．３３、０．３３）である。いずれにせよ、本開示によれば、白色光とは白色を有すると使用者により認識される光である。

これら初期の発明以来、装置の材料がさらに改善された結果、例えば、特に米国特許第５，０６１，５６９号、米国特許第５，４０９，７８３号、米国特許第５，５５４，４５０号、米国特許第５，５９３，７８８号、米国特許第５，６８３，８２３号、米国特許第５，９０８，５８１号、米国特許第５，９２８，８０２号、米国特許第６，０２０，０７８号、及び米国特許第６，２０８，０７７号に開示されているように、色、安定性、輝度効率、製造容易性のような特性における性能が改善された。

これら全ての発展にもかかわらず、高い色純度と同時に高い輝度効率及び長い寿命を維持しつつ、装置駆動電圧をさらに低くし、したがって電力消費量を減少させる、電子輸送材料及び電子注入材料等の有機ＥＬ装置構成要素が引き続き必要とされている。

電子注入層の例としては、米国特許第５，６０８，２８７号、米国特許第５，７７６，６２２号、米国特許第５，７７６，６２３号、米国特許第６，１３７，２２３号及び米国特許第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、４．０ｅＶ未満の仕事関数を有する材料を一般に含有する。仕事関数の定義は、ケミストリー・アンド・フィジックスのＣＲＣハンドブック（第７０版、１９８９〜１９９０、ＣＲＣプレス社）Ｆ−１３２頁に見られ、様々な金属の仕事関数のリストがＥ-９３頁及びＥ-９４頁に見られる。このような金属の典型例としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｙｂが挙げられる。Ｌｉ、Ｃｓ、Ｃａ、Ｍｇ等の低仕事関数アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有する薄膜は、電子注入のために用いられ得る。さらに、これらの低仕事関数金属をドープした有機材料もまた電子注入層として効果的に使用され得る。例は、Ｌｉ又はＣｓドープＡｌｑである。

米国特許第６，５０９，１０９号及び米国出願公開第２００３００４４６４３号は、電子注入領域が、ホスト材料としての窒素を含有しない芳香族化合物と、アルカリ金属化合物等の還元ドーパントとを含有する有機エレクトロルミネッセンス装置を記載する。米国特許第６，３９６，２０９号は、電子輸送有機化合物と、少なくとも１つの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を含有する有機金属錯体化合物との電子注入層を記載する。ＥＬ装置の電子注入層における有機リチウム化合物の追加例としては、米国特許出願公開第２００６０２８６４０５号、米国特許出願公開第２００２００８６１８０号、米国特許出願公開第２００４０２０７３１８号、米国特許第６，３９６，２０９号、米国特許第６，４６８，６７６号、特開２０００−０５３９５７号公報、国際公開第９９／６３０２３号が挙げられる。

有用な種類の電子輸送材料は、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（oxinoid）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）に由来する材料である。トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌｑ又はＡｌｑ₃としても知られる）並びに他の金属及び非金属オキシンキレートが、電子輸送材料として当該技術分野で既知である。米国特許第４，７６９，２９２号におけるTangら及び米国特許第４，５３９，５０７号におけるVanSlykeらは、発光層又は発光域における電子輸送材料としてのＡｌｑの使用を教示することによりＥＬ装置の駆動電圧を低下させている。米国特許第６，０９７，１４７号におけるBaldoら及び米国特許第６，１７２，４５９号におけるHungらは、電子がカソードから電子輸送層に注入されると、電子が電子輸送層及び発光層の両方を横断するように、有機電子輸送層をカソードと隣接させて使用することを教示している。

電子輸送層における置換フルオランテンの使用も既知であり、例としては、米国特許出願公開第２００８０００７１６０号、米国特許出願公開第２００７０２５２５１６号、米国特許出願公開第２００６０２５７６８４号、米国特許出願公開第２００６００９７２２７号及び特開２００４−０９１４４号公報が挙げられる。

特開２００３−１２３９７８号公報は、７,１４−アルカノアセナフト［１,２−k］フルオランテン誘導体を含む有機エレクトロルミネッセンス素子を記載し、特に、発光層
におけるこの種類の材料の使用が開示されている。

これら全ての発展にもかかわらず、ＯＬＥＤ装置の効率を改善し、そして駆動電圧を低減すると共に、他の改善された特徴を持つ実施形態を与える新規化合物を開発する必要性が残っている。

［発明の概要］
本発明は、カソード、アノードを含み、それらの間に発光層を有し、前記発光層と前記カソードとの間に、フルオランテン大環状化合物を含有する第１層をさらに含むＯＬＥＤ装置を提供する。フルオランテン大環状化合物は、連結基によって接続された７,１０位を有するフルオランテン核を含む。フルオランテン核は、さらに置換されることができ、ただし、８及び９位の置換基は、結合して５員環基を形成することができない。ＯＬＥＤ装置は、発光層とカソードとの間に、アルカリ金属物質を含有する少なくとも１つの層を含む。

第２の実施形態において、ＯＬＥＤ装置は、第１層、又はカソードと第１層との間に配置された第２層に存在するアルカリ金属又は有機アルカリ金属化合物を含む。

第３の実施形態において、ＯＬＥＤ装置は、フルオランテン大環状化合物に加えて、第１層に存在するアントラセン誘導体を含む。

本発明の装置は、効率及び駆動電圧などの特徴の改善を与える。

本発明のＯＬＥＤ装置の１つの実施形態の概略断面図である。個々の層があまりに薄く、各種層の厚さの差が縮尺通りに描写するには大き過ぎるため、図１は正確な縮尺ではないことが理解されよう。

［発明の詳細な説明］
本発明は、一般に上記に記載されるようなものである。本発明のＯＬＥＤ装置は、カソード、アノード、発光層（ＬＥＬ）（複数可）、電子輸送層（ＥＴＬ）（複数可）、及び電子注入層（ＥＩＬ）（複数可）、並びに任意で、正孔注入層（複数可）、正孔輸送層（複数可）、励起子ブロック層（複数可）、スペーサ層（複数可）、結合層（複数可）、及び正孔ブロック層（複数可）等の追加の層を備える多層エレクトロルミネッセンス装置である。

発光層とカソードとの間の第１層は、フルオランテン大環状化合物を含む。フルオランテン大環状化合物は、カソードから発光層への電子の輸送を容易にする。望ましくは、第１層は電子輸送層である。電子輸送層の厚さは、多くの場合２ｎｍ〜７５０ｎｍ、しばしば５ｎｍ〜５０ｎｍ、典型的に１０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲にある。電子輸送層は、２つ以上の副層にさらに分割されることができ、例えば、第１（ＥＴＬ１）及び第２（ＥＴＬ２）輸送層に分けられることができ、それはさらに分けられることができる。

１つの実施形態において、フルオランテン大環状化合物は、非発光層である、少なくとも１つの電子輸送層に存在する。すなわち、電子輸送層は装置の全発光量の２５％未満を提供すべきである。理想的には、電子輸送層は実質的に発光しない。

フルオランテン大環状化合物は、環化した環を４つ含有するフルオランテン核を含み、その環の番号付けの順序を下記に示す：

フルオランテン大環状化合物は、フルオランテン核に環化した追加の環を含有することができるが、ただし、それは、８及び９位に環化した５員環基を含有しない。環化した環（縮合環としても一般に称される）は、フルオランテン核のいずれかの２つの炭素原子間の共通の環結合を共有する環である。８及び９位に環化した５員環基をもつフルオランテン核を含有する化合物（本発明から除外される）の実例が以下に示される。１つの実施形態において、フルオランテン大環状化合物は、フルオランテン核に環化した芳香環を含有しない。

フルオランテン核の７,１０位は、連結基によって接続されており、連結基は、７位及び１０位の両方に結合する２価種である。連結基は、炭素原子を含有し、Ｎ、Ｏ及びＳ等のヘテロ原子を含有することができる。

７,１０位に結合することで環を形成し、過剰の環の歪みが存在しないか、又は化合物が不安定であるように、連結基は十分な長さでなければならない。したがって、環の歪みを避けるために、大きな環を形成することが望ましく、本明細書において大環状環として称される。好ましくは、形成される大環状環が、１０員環以上、より適切には１２員環以上、望ましくは１４員環以上であるように、連結基が選択される。

本願において、連結基の長さは、連続した原子の最も少ない数として定義され、フルオランテン核の７及び１０位を接続する鎖を形成する原子上の置換基を含まない。望ましくは、連結基の長さは、６原子以上、適切には８原子以上、より望ましくは１０原子以上である。連結基があまりにも長すぎると、適切な昇華温度等の所望の物性を有さない化合物が得られる。望ましくは、連結基は、３０原子以下、適切には２５原子以下、さらには２２０原子以下の長さを有する。例として、以下に記載する各連結基は１０原子の長さを有する。

有用な２価連結基の例は、式（１）により表される。
−（ＣＹ₂）_n− 式（１）

式（１）において、ダッシュ記号（dash mark）は、フルオランテン核の７及び１０位に式（１）の断片（fragment）を接続する結合を表す。各Ｙは同一でも異なっていてもよく、各Ｙは、水素又は置換基（例えば、１〜２４個の炭素原子を有するアルキル基又は６〜２４個の炭素原子を有するアリール基など）を表す。隣接するＹ基は、結合して環基（例えば、５又は６員環基）を形成することができ、環基は芳香族（例えば、ベンゼン環基）又は非芳香族（例えば、シクロヘキサン環基）であることができ、環基はヘテロ原子を含有することができる。１つの実施形態において、各Ｙは水素を表す。式（１）において、ｎは６〜３０の値を有する整数である。他の適切な実施形態において、ｎは８〜２５の値を有し、望ましくはｎは１０〜２０の値を有する。

有用な連結基の他の例は、式（２）により表される。
−（ＣＹ₂）_r−［（ＣＹ₂）−（Ｘ）−（ＣＹ₂）］_s−（ＣＹ₂）_t− 式（２）

式（２）において、最初及び最後のダッシュ記号は、フルオランテン核の７及び１０位に式（２）の断片を接続する結合を表す。各Ｘは同一でも異なっていてもよく、それぞれＣＹ₂、Ｎ、Ｏ又はＳを独立して表す。式（２）において、各Ｙは、水素又は置換基を独立して表し、ただし、隣接するＹ基は、結合して環基を形成することができる。Ｙ基の例としては、１〜２４個の炭素原子を有するアルキル基、及び６〜２４個の炭素原子を有するアリール基が挙げられる。式（２）において、ｒは０〜１０であり、ｔは０〜１０であり、ｓは１〜１０であり、ただし、ｒ、ｔ及びｓは、式（２）により表される連結基が、６〜３０原子、適切には８〜２５原子、望ましくは１０〜２０原子の長さを有するように選択される。

特定の有用な連結基の非限定的な実例が以下に示される。

１つの望ましい実施形態において、フルオランテン核及びその置換基を含むフルオランテン大環状化合物は、合計１０未満の縮合芳香環、又は８未満の縮合芳香環、又は６未満の縮合芳香環を含有する。本発明のフルオランテン大環状化合物は、１つよりも多いフルオランテン核を含有することができ、すなわち、２つ以上のフルオランテン基が単結合を介して結合されるか、又は一緒に環化されることができる。しかしんがら、１つの実施形態において、フルオランテン大環状化合物は、唯一のフルオランテン核を含有する。

本発明に用いられるフルオランテン大環状化合物は、フルオランテン核がまさにポリマー鎖の一部であるポリマー骨格又は化合物に接続された多数のフルオランテン基を含まない。本発明のフルオランテン大環状化合物は、典型的に１５００ダルトン未満、好ましくは１０００ダルトン未満の分子量をもつ小さな分子である。

１つの望ましい実施形態において、フルオランテン大環状化合物は、式（I）により表される。

式（I）において、Ｒ₁〜Ｒ₈はそれぞれ、水素又は個々に選択された置換基を独立して表し、隣接する置換基は、結合して環基を形成することができ、ただし、Ｒ₁及びＲ₂は、結合して５員環基を形成することができない。適切な置換基としては、例えば、１〜２４個の炭素原子を有するアルキル基（例えば、メチル基及びｔ−ブチル基）、６〜２４個の炭素原子を有するアリール基（例えば、フェニル基及びナフチル基）が挙げられる。１つの実施形態において、隣接するＲ₁〜Ｒ₈置換基は、結合して、さらに置換され得る縮合ベンゼン環基を形成することができる。さらなる実施形態において、フルオランテン大環状化合物は、フルオランテン核に縮合した芳香環を含有しない。

式（I）において、Ｌは連結基を形成するのに必要な原子を表す。望ましくは、Ｌは、６〜３０原子、適切には８〜２５原子、より望ましくは１０〜２０原子の長さを有する。Ｌの長さは、フルオランテン核の７及び１０位を接続する鎖を形成する、連結基の連続した原子の最も少ない数として定義されるが、鎖の原子上の置換基を含まない。連結基は、炭素、水素及びヘテロ原子（例えば、Ｎ、Ｏ及びＳ）を含有することができる。また、連結基は、環基を含有することができる。１つの望ましい実施形態において、Ｌは前述した式（１）又は式（２）により表される。

他の望ましい実施形態において、フルオランテン大環状化合物は、式（II）により表される。

式（II）において、Ｒ₁〜Ｒ₈はそれぞれ、水素又は個々に選択された置換基を独立して表す。隣接する置換基は、結合して環基を形成することができ、ただし、Ｒ₁及びＲ₂は、結合して５員環基を形成することができない。しかしながら、１つの実施形態において、隣接するＲ₁〜Ｒ₈置換基は、結合して如何なる種類の環基を形成することができない。したがって、１つの適切な実施形態において、式（II）のフルオランテン大環状化合物は、フルオランテン核に環化した芳香環を含有しない。他の実施形態において、Ｒ₁及びＲ₂の少なくとも１つは、１〜２４個の炭素原子を有するアルキル基、又は６〜２４個の炭素原子を有するアリール基を表す。

式（II）において、各Ｙは同一でも異なっていてもよく、それぞれ水素又は置換基を独立して表し、ただし、隣接するＹ基は、結合して環基を形成することができる。１つの実施形態において、各Ｙは、水素、１〜２４個の炭素原子を有するアルキル基又は６〜２４個の炭素原子を有するアリール基を表し、ただし、隣接するＹ基は、結合して環基を形成することができる。式（II）において、ｍは４以上３０未満、適切にはｍは６以上２５未満、望ましくはｍは８以上２０未満である。

またさらなる実施形態において、本発明のフルオランテン大環状化合物は、置換基としてか、又は置換基内に含有されるヘテロ原子を含有しない。

適切なフルオランテン大環状化合物は、公知の合成法（例えば、Marappan VelusamyらのDalton Trans., 3025-3034(2007)又はP.BergmannらのChemische Berichte, 828-35(1967)に記載されている方法に類似する方法）の改良を利用することによって調製することができる。１つの一般的な合成経路の例が、以下（スキームＡ）に示される。化合物１を塩基（例えば、水酸化カリウム）の存在下でケトン２と反応させ、３を生成する。高沸点溶媒（例えば、ｏ−ジクロロベンゼン又はジフェニルエーテル）中、高温でアセチレン４を用いて３を処理することにより、フルオランテン大環状化合物を形成する。

有機分子の合成において、特定の合成経路が、分子を排他的に、又は同じ分子式を有するが、分子中のどこかの様々な場所に配置される特定の置換基を有する点においてのみ異なる分子の混合物として生じさせることができることを理解すべきである。言い換えると、分子又は混合物中の分子は、それらの置換基の配置、又は一般的には空間中のそれらの原子のいくつかの配置によって互いに異なることができる。これが起きると、物質は異性体として称される。異性体の広範な定義は、Grant and Hackh's Chemical Dictionary, Fifth Edition, McGraw-Hill Book Company, page 313に見出すことができる。スキームＡで説明される合成経路は、化合物３が非対称である場合に、アセチレン分子４が化合物３とどのように空間的に反応するかで異性体を生じさせ得る経路の例である。本発明は、一般式（I）及び（II）により表される分子の例、並びにそれらの特定の分子例を含むだけでなく、これらの構造と関連した全ての異性体も含むことに気付くべきである。さらに、本発明の化合物及びそれらの異性体の例は、一般構造３の対称又は非対称化合物から誘導されるものに限定されず、式（I）及び（II）の化合物を製造するのに有用な他の構造及び調製方法も含むことができる。いくつかの実施形態において、異性体の混合物からなるフルオランテン大環状化合物を使用することが望ましい。

有用なフルオランテン大環状化合物の非限定的な実例が以下に示される。

ＯＬＥＤ装置は、発光層とカソードとの間に、アルカリ金属物質を含有する少なくとも１つの層を含む。本願において、アルカリ金属物質は、アルカリ金属、有機アルカリ金属化合物、又は無機アルカリ金属化合物として定義される。

望ましくは、カソードと第１層との間に配置され、好ましくは第１層に接触する第２層が追加的に存在し、第２層はアルカリ金属又は有機アルカリ金属化合物を含有する。この層は電子注入層（ＥＩＬ）と典型的に称される。かかる層は、カソードと直接接触して一般に配置され、発光層へと向かう電子の効率的な移動の助けとなる。一般的な層の順序はＬＥＬ｜ＥＴＬ｜ＥＩＬ｜カソードである。ＥＴＬ及びＥＩＬは、複数の副層に分かれていてもよい。これら３つの界面のいずれかの間に中間層、例えばカソードとＥＩＬとの間に無機アルカリ金属化合物の薄層があってもよい。有用な無機アルカリ金属化合物の例としては、ＬｉＦ及びＣｓＦが挙げられる。アルカリ金属又は有機アルカリ金属化合物は、ＥＴＬやＥＩＬ中にも存在することができる。

ＥＩＬは、単一のアルカリ金属又は有機アルカリ金属化合物のみから構成されていても、又は２種以上のアルカリ金属又は有機アルカリ金属化合物の混合物であってもよい。ＥＩＬは、アルカリ金属又はアルカリ金属化合物に加えて、１つ以上の追加物質を含有することができ、例えば、それは、１２〜５０個の炭素原子を有する多環芳香族炭化水素を含有することができる。追加物質に対するアルカリ金属の体積比％は、０．１％〜１０％のいずれであってもよく、典型的には０．５％〜８％、適切には０．５％〜５％である。追加物質に対する有機アルカリ金属化合物の体積比％は、０．１％〜９９％のいずれであってもよく、典型的には０．５％〜９５％、より適切には１０％〜９０％、最も望ましくは３０％〜７０％である。第１層は、追加物質を含むことができる。ＥＩＬの厚さは、典型的に０．１ｎｍ〜２０ｎｍ、しばしば０．４ｎｍ〜１０ｎｍ、頻繁には１ｎｍ〜８ｎｍであり得る。

有用なアルカリ金属の例としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓ金属が挙げられ、Ｌｉ金属が好ましい。

有機アルカリ金属化合物は、有機配位子がアルカリ金属イオンに結合した有機金属化合物である。アルカリ金属は、周期表第１族に属する。その中でも、リチウムが非常に好ましい。

有用な有機アルカリ金属化合物としては、式（ＩＩＩ）に従う有機リチウム化合物が挙げられる。
（Ｌｉ⁺）_f（Ｑ）_g 式（III）
式中、Ｑはアニオン性有機配位子であり、ｆ及びｇは錯体の電荷が中性となるように独立して選択される整数である。

アニオン性有機配位子Ｑは、最も好適には一価アニオン性（monoanionic）であり、酸素、窒素又は炭素から成る少なくとも１つのイオン化可能な部位を含有する。エノラート又は酸素を含有する他の互変異系の場合、リチウムが酸素に結合していると見なされ、そのように描かれるが、リチウムは実際は他の部位に結合してキレートを形成している場合もある。また、配位子が、リチウムイオンと配位結合又は供与結合を形成することのできる少なくとも１つの窒素原子を含有するのが望ましい。整数ｆ及びｇは、幾つかの有機リチウム化合物について知られる、クラスター錯体を形成する傾向に鑑みると、１超過であり得る。

また、有用な有機アルカリ金属化合物としては、式（IV）に従う有機リチウム化合物も挙げられる。

式中、Ｚ及び破線の弧は、２個〜４個の原子及びリチウムカチオンを有する５員〜７員環を完成するのに必要な結合を表し、各Ａは、水素又は置換基を表し、各Ｂは、水素又は独立して選択されるＺ原子上の置換基を表し、ただし、２つ以上の置換基が結合して縮合環又は縮合環系を形成することができ、ｊは０〜３であり、ｋは１又は２であり、ｆ及びｇは錯体の電荷が中性となるように独立して選択される整数である。

式（IV）の化合物の中でも、Ａ置換基及びＢ置換基が一緒になって追加の環系を形成するのが最も望ましい。この追加の環系は、リチウムに配位結合又は供与結合して、多座配位子を形成する追加のヘテロ原子をさらに含有することができる。望ましいヘテロ原子は窒素又は酸素である。

式（IV）において、示される酸素が、ヒドロキシル基、カルボキシ基又はケト基の一部であることが好ましい。適切な窒素配位子の例は、８−ヒドロキシキノリン、２−ヒドロキシメチルピリジン、ピペコリン酸又は２−ピリジンカルボン酸である。

有用な有機アルカリ金属化合物の具体例は以下の通りである。

有用な第２層（ＥＩＬ）は、その場で形成される、すなわち、層の形成中にアルカリ金属と有機配位子とを混合することによって形成される有機アルカリ金属化合物を含む。例えば、有用なＥＩＬは、有機配位子（例えば、フェナントロリン誘導体）とアルカリ金属（例えば、Ｌｉ金属）との両方を含有する。好切な金属としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓが挙げられ、リチウム金属が最も好ましい。適切な置換フェナントロリン誘導体としては、式（Ｒ）により表されるものが挙げられる。

式（Ｒ）において、Ｒ₁〜Ｒ₈は独立して、水素、アルキル基、アリール基又は置換アリール基であり、Ｒ₁〜Ｒ₈のうち少なくとも１つはアリール基又は置換アリール基である。

ＥＩＬに有用なフェナントロリンの具体例は、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−フェナントロリン（ＢＣＰ）（式（Ｒ−１）を参照）及び４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）（式（Ｒ−２）を参照）である。

他の実施形態において、フルオランテン大環状化合物は、ＥＴＬ中に存在し、ＥＩＬは、２つ以上の副層、例えば、ＥＩＬ１（ＥＴＬに隣接する）及びＥＩＬ２（カソードに隣接する）に分割される。フェナントロリン化合物はＥＩＬ１中に存在し、有機アルカリ金属化合物又は無機アルカリ金属化合物はＥＩＬ２中に存在する。有用な無機アルカリ金属化合物の例としては、ＬｉＦ及びＣｓＦが挙げられる。

図１は、電子輸送層（ＥＴＬ、１３６）及び電子注入層（ＥＩＬ、１３８）が存在する本発明の１つの実施形態を示す。発光層と電子輸送層との間に任意の正孔ブロック層（ＨＢＬ、１３５）が示される。任意の正孔注入層（ＨＩＬ、１３０）も図面に示される。他の実施形態では、ＥＴＬとＬＥＬとの間に配置される正孔ブロック層（ＨＢＬ、１３５）は存在しない。さらに他の実施形態では、電子注入層は、２つ以上の副層（示されていない）に分割されることができる。

１つの実例において、ＯＬＥＤ装置１００は、正孔ブロック層を有さず、正孔注入層、電子注入層及び電子輸送層のみを有する。フルオランテン大環状化合物はＥＴＬ（１３６）中に存在し、有機アルカリ金属化合物（例えば、ＡＭ−１）はＥＩＬ（１３８）中に存在する。

フルオランテン大環状化合物は、第１層の１００％を構成してもよく、又は層中に他の成分があってもよい。この場合、フルオランテン大環状化合物は、実質的に層の１００％未満のレベルで存在することができ、例えば、９０体積％、８０体積％、７０体積％若しくは５０体積％、又はそれ以下で存在することができる。望ましくは、他の成分が層中に存在する場合、それらは良好な電子輸送特性も有する。

上記したように、アルカリ金属又は有機アルカリ金属化合物もまた、ＥＴＬ及びＥＩＬ中に存在することができる。例えば、特に有用な組み合わせとしては、フルオランテン大環状化合物及び有機リチウム化合物ＡＭ−２の両方を含有するＥＴＬが挙げられ、ここで、この層は、ＡＭ−２も含有するＥＩＬに隣接する。

さらに望ましい実施形態において、第１層は、フルオランテン大環状化合物に加えてアントラセン誘導体を含む。アントラセン誘導体は、９及び１０位に、６〜２４個の炭素原子を有する独立して選択されたアリール基を有するアントラセン核を含み、アントラセン核はさらに置換されていてもよい。アントラセン核の付番方式を下記に示す：

有用なアントラセン誘導体としては、式（Ｖ）に従って表されるものが挙げられる。

式（Ｖ）において、各Ｒ¹及びＲ⁶は、６〜２４個の炭素原子を有するアリール基（例えば、フェニル基又はナフチル基）を独立して表す。各Ｒ²〜Ｒ⁵及びＲ⁷〜Ｒ¹⁰は、水素、１〜２４個の炭素原子を有するアルキル基、又は６〜２４個の炭素原子を有する芳香族基から独立して選択される。

１つの適切な実施形態において、各Ｒ¹及びＲ⁶は、独立して選択されたフェニル基、ビフェニル基又はナフチル基を表す。Ｒ³は、水素又はフェニル基又はナフチル基を表す。Ｒ²、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁷〜Ｒ¹⁰は、水素を表す。

有用なアントラセンの実例が下記に記載される。

本発明の好ましい組み合わせの例は、フルオランテン大環状化合物がＩｎｖ−１、Ｉｎｖ−２、Ｉｎｖ−３、Ｉｎｖ−４及びＩｎｖ−５又はこれらの混合物から選択され；アルカリ金属がＬｉ金属であり、有機アルカリ金属が、ＡＭ−１、ＡＭ−２及びＡＭ−３又はこれらの混合物から選択され、アントラセン誘導体（存在する場合）が、Ｐ−１、Ｐ−２、Ｐ−３及びＰ−４又はこれらの混合物から選択されるものである。

１つの適切な実施形態において、ＥＬ装置は白色光を発し、それは、相補エミッタ、白色エミッタ、又はフィルタを含むことによって達成され得る。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。本発明の実施形態は、白色光を生じさせるために蛍光素子だけを含む積層装置において使用され得る。装置は、蛍光発光材料とリン光発光材料との組み合わせを含んでもよい（ハイブリッドＯＬＥＤ装置と称される場合もある）。白色発光装置を作製するためには、ハイブリッド蛍光／リン光装置は、青色蛍光エミッタ、並びに適当な割合の緑色及び赤色リン光エミッタ、又は白色発光を生じるのに好適な他の色の組み合わせを備えるのが理想的である。しかしながら、非白色発光を有するハイブリッド装置は、それ自体が有用であり得る。非白色発光を有するハイブリッド蛍光／リン光素子を、積層ＯＬＥＤにおいて、追加のリン光素子と順に組み合わせてもよい。例えば、白色発光は、１つ以上のハイブリッド青色蛍光／赤色リン光素子を、Tangらの米国特許第６９３６９６１Ｂ２号に開示されているようなｐ／ｎ接合コネクタを用いて、緑色リン光素子と順に積層することによって生じさせることができる。

１つの望ましい実施形態において、ＥＬ装置は、ディスプレイ装置の一部である。他の適切な実施形態において、ＥＬ装置は、エリア照明装置の一部である。

本発明のＥＬ装置は、電灯、又はテレビ、携帯電話、ＤＶＤプレイヤー、若しくはコンピュータ用モニター等の静止画像装置若しくは動画像装置の構成要素のような安定した発光が所望される任意の装置に有用である。

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, Fifth Edition, 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、複素環は炭素原子及び窒素（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。本発明の目的上、配位結合を含む環も複素環の定義に含まれる。配位結合又は供与結合の定義は、Grant & Hackh's Chemical Dictionary, pages 91 and 153に見ることができる。要するに、配位結合は、Ｏ又はＮ等の電子の豊富な原子が、電子不足の原子又はイオン、例えばアルミニウム、ホウ素、又はＬｉ⁺、Ｎａ⁺、Ｋ⁺、及びＣｓ⁺等のアルカリ金属イオン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が形成され、その結果Ａｌｑに合計で３つの縮合環が生じる。多座配位子を含む配位子の定義はそれぞれ、Grant & Hackh's Chemical Dictionary, pages 337 and 176に見ることができる。

特に規定のない限り、「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、デバイス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。適切には、置換基は、ハロゲンであり得るか、又は原子（炭素、ケイ素、酸素、窒素、リン、硫黄、セレン、若しくはホウ素）によって分子の残部と結合し得る。置換基は、例えば、ハロゲン（クロロ、ブロモ、若しくはフルオロ等）、ニトロ、ヒドロキシル、シアノ、カルボキシル、又はさらに置換されていてもよい基であり得る。さらに置換されていてもよい基としては、例えば、アルキル（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、及びテトラデシル等の直鎖アルキル若しくは分岐鎖アルキル又は環式アルキルが含まれる）、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、ｓｅｃ−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、及び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−ナフチルオキシ又はβ−ナフチルオキシ、及び４−トリルオキシ）、カルボンアミド（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、及び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、及びｔ−ブチルカルボンアミド）、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、及び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−エチルスルファモイル、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、及び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、及び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、及び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、及び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及び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、及び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、及び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、及び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、又は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及びエチルブチルホスフェート）、ホスファイト（例えば、ジエチルホスファイト及びジヘキシルホスファイト）、複素環基、複素環オキシ基、又は複素環チオ基（どの基も置換されていてもよく、炭素原子と少なくとも１個のヘテロ原子（酸素、窒素、硫黄、リン、又はホウ素から成る群から選択される）とから構成される３員〜７員の複素環を含有し、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、又は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）、並びにシリルオキシ（例えば、トリメチルシリルオキシ）が挙げられる。

必要に応じて、置換基それ自体が上記の置換基で１回以上さらに置換されていてもよい。当業者は、特定の用途にとって望ましい性質が実現されるように、使用する具体的な置換基を選択することができる。置換基としては、例えば、電子求引基、電子供与基及び立体基を挙げることができる。分子が２つ以上の置換基を有することができる場合には、特に規定のない限り、その置換基を互いに結合させて環（例えば、縮合環）を形成させてもよい。一般に、上記の基及びその置換基は、４８個までの炭素原子（典型的には１個〜３６個であり、通常は２４個未満である）を有する基を含み得るが、選択される個々の置換基によって、それよりも多くすることも可能である。

ＯＬＥＤ装置の層構造、材料の選択、及び製造プロセスについて以下に記載する。

＜ＯＬＥＤ装置の一般的な構造＞
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ＯＬＥＤ構成で使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有する非常に単純な構造から、より複雑なデバイス（例えば、複数のアノードとカソードとが直交配列を成して画素を形成す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。本発明が首尾よく実施される有機層の構成は多数ある。本発明にとって必須の要件は、カソード、アノード、ＬＥＬ、ＥＴＬ、及びＨＩＬである。

上記したように、小分子装置に特に有用な本発明による１つの実施形態を図１に示す。ＯＬＥＤ１００は、基板１１０、アノード１２０、正孔注入層１３０、正孔輸送層１３２、発光層１３４、正孔ブロック層１３５、電子輸送層１３６、電子注入層１３８、及びカソード１４０を含有する。いくつかの他の実施形態において、ＬＥＬのいずれかの側に任意のスペーサ層が存在する。これらのスペーサ層は、発光材料を典型的に含有しない。これらの層タイプの全てを下記に詳しく説明する。基板を代替的にカソードに隣接して配置してもよいこと、又は基板が実際にアノード若しくはカソードを構成し得ることに留意されたい。また、有機層を合計した厚さは、５００ｎｍ未満であることが好ましい。

ＯＬＥＤのアノード及びカソードは、導電体１６０を介して電圧／電流源１５０と接続される。アノードとカソードとの間に、アノードがカソードより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。正孔はアノードから有機ＥＬ素子に注入される。ＡＣモードでは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の例が、米国特許第５，５５２，６７８号に記載されている。

＜アノード＞
所望のＥＬ発光をアノードを通して見る場合には、アノード１２０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、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１２０として用いることができる。ＥＬ発光をカソード１４０のみを通して見るような用途では、アノード１２０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、任意の適切な手段（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）によって一般に堆積される。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。

＜正孔注入層＞
必ずしも必要な訳ではないが、ＯＬＥＤにＨＩＬを設けることが有用であることが多い。ＯＬＥＤ中のＨＩＬ１３０は、アノードからＨＴＬへの正孔の注入を促進する役割を果たすことができ、それによりＯＬＥＤの駆動電圧が低下する。ＨＩＬ１３０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、及びいくつかの芳香族アミン（例えば、４，４’，４’’−トリス［（３−エチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアミン（ｍ−ＴＤＡＴＡ））が挙げられるが、これらに限定されない。ＯＥＬＤに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。後述する芳香族第三級アミンも正孔注入材料として有用であり得る。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等の他の有用な正孔注入材料が、米国特許出願公開第２００４／０１１３５４７号及び米国特許第６，７２０，５７３号に記載されている。また、米国特許第６，４２３，４２９号に記載されるように、ｐ型ドープ有機層もＨＩＬに有用である。「ｐ型ドープ有機層」という用語は、この層がドープ後に半導体特性を有し、この層を流れる電流が正孔により実質的に搬送されることを意味する。伝導性は、ドーパントからホスト材料への正孔の移動による電荷移動錯体の形成によってもたらされる。

ＨＩＬ１３０の厚さは、０．１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内、好ましくは０．５ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内である。

＜正孔輸送層＞
ＨＴＬ１３２は、少なくとも１つの正孔輸送材料（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。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、高分子アリールアミン）である。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。１つ以上のビニルラジカル、又は少なくとも１つの活性な水素含有基で置換された他の適切なトリアリールアミンは、Brantleyらの米国特許第３，５６７，４５０号及び同第３，６５８，５２０号に開示されている。

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、構造式（Ａ）により表されるものが挙げられる。

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。

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）で表される。

式中、各Ｒ₁及びＲ₂は、水素原子、アリール基又はアルキル基を独立して表し、又はＲ₁及びＲ₂は共にシクロアルキル基を完成する原子を表し、各Ｒ₃及びＲ₄は、構造式（Ｃ）により示されるようなジアリール置換アミノ基で順に置換されたアリール基を独立して表す。

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。

他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、構造式（Ｃ）に示されるもののような、アリーレン基を介して連結された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である。

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。典型的な実施形態において、Ａｒ、Ｒ₇、Ｒ₈及び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。

他の種類の正孔輸送材料は、式（Ｅ）の材料を含む。

式（Ｅ）において、Ａｒ₁〜Ａｒ₆は、芳香族基（例えば、フェニル基又はトリル基）を独立して表し、Ｒ₁〜Ｒ₁₂は、水素、又は独立して選択される置換基（例えば、１個〜４個の炭素原子を含有するアルキル基、アリール基、置換アリール基）を独立して表す。

上記の構造式（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）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それぞれ、順に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（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、典型的にフェニル部分及びフェニレン部分である。

ＨＴＬは、単一の芳香族第三級アミン化合物、又は芳香族第三級アミン化合物の混合物から形成される。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。トリアリールアミンをテトラアリールジアミンと組み合わせて用いる場合には、テトラアリールジアミンは、トリアリールアミンと電子注入層及び電子輸送層とに挟まれた層として位置する。芳香族第三級アミンは、正孔注入材料としても有用である。有用な芳香族第三級アミンの例は以下である。

１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、
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、
１，５−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフタレン、
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、
２，６−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）アミン］フルオレン、
４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−スチリル］スチルベン、
４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クアドリフェニル、
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−（１−コロネニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、
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−ターフェニル、
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−ナフチル）−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−（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−（２−ピレニル）−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、
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）、
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−（９−アントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、
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、
４，４’−ビス［Ｎ−フェニル−Ｎ−（２−ピレニル）アミノ］ビフェニル、
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（ｍ−ＴＤＡＴＡ）、
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、
Ｎ−フェニルカルバゾール、
Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（［１，１’−ビフェニル］−４−イルフェニルアミノ）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジ−１−ナフタレニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（ジ−１−ナフタレニルアミノ）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジ−１−ナフタレニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ’−ビス［４−［（３−メチルフェニル）フェニルアミノ］フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ−ビス［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］−Ｎ’，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ’−ジ−１−ナフタレニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（１−ナフタレニルフェニルアミノ）フェニル］−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ’−ジ−１−ナフタレニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（２−ナフタレニルフェニルアミノ）フェニル］−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、
Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン、
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４，４’−ジアミノビフェニル、
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、及び
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（２−ナフチル）−４，４’’−ジアミノ−ｐ−ターフェニル。

他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、２個より多い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））等の高分子正孔輸送材料が使用される。

ＨＴＬ１３２の厚さは、５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内、好ましくは１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内である。

＜励起子ブロック層（ＥＢＬ）＞
任意の励起子ブロック層又は電子ブロック層は、ＨＴＬとＬＥＬとの間に存在し得る（図１に示さず）。かかるブロック層のいくつかの好適な例が、米国特許出願公開第２００６０１３４４６０号に記載されている。

＜発光層＞
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、図１に示す有機ＥＬ素子の発光層（ＬＥＬ）１３４（複数可）は、発光材料、蛍光材料、又はリン光材料を含み、この領域で電子−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、エレクトロルミネッセンスゲスト化合物（一般に、ドーパントと称される）をドープした非エレクトロルミネッセンス化合物（一般に、ホストと称される）、又は発光がエレクトロルミネッセンス化合物に主に由来する化合物を含有し、任意の色であり得る。エレクトロルミネッセンス化合物は、０．０１％〜５０％で非エレクトロルミネッセンス成分材料にコーティングすることができるが、典型的には０．０１％〜３０％、より典型的には０．０１％〜１５％で非エレクトロルミネッセンス成分にコーティングすることができる。ＬＥＬの厚さは任意の適切な厚さであり、０．１ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内であり得る。

エレクトロルミネッセンス成分として染料を選択する上で重要な関係は、分子の最高被占分子軌道と最低空分子軌道とのエネルギー差として規定されるバンドギャップ電位の比較である。非エレクトロルミネッセンス化合物からエレクトロルミネッセンス化合物分子への効率的なエネルギー移動にとって必要な条件は、エレクトロルミネッセンス化合物のバンドギャップが、非エレクトロルミネッセンス化合物（複数可）のバンドギャップより小さいことである。したがって、適切なホスト材料の選択は、エレクトロルミネッセンス化合物（発せられる光の性質及び効率について選択される）の電気的特性と比較したその電気的特性に基づく。下記に記載されるように、蛍光ドーパント及びリン光ドーパントは、異なる電気的特性を典型的に有するため、それぞれのために最も適切なホストは異なり得る。しかしながら、同一のホスト材料がいずれかのタイプのドーパントにとって有用である場合もある。

有用であることが知られている非エレクトロルミネッセンス化合物及び発光分子としては、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。

ａ）リン光発光層
リン光ＬＥＬに適切なホストは、ホストからリン光ドーパント（複数可）への三重項励起子の移動が効率的に起こり得るが、リン光ドーパント（複数可）からホストへの三重項励起子の移動が効率的に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、ホストの三重項エネルギーが、リン光ドーパントの三重項エネルギーより高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、正孔の蛍光青色ＬＥＬへ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いように選択しなくてはならない。リン光ＬＥＬのホストは、それが層中のリン光ドーパントの三重項エネルギーより高い三重項エネルギーを有する限り、ＨＴＬ１３２に使用される上述の正孔輸送材料のいずれかを含み得る。リン光ＬＥＬに使用されるホストは、ＨＴＬ１３２に使用される正孔輸送材料と同一であっても、又は異なっていてもよい。場合によっては、リン光ＬＥＬのホストは、適切には、それがリン光ドーパントの三重項エネルギーより高い三重項エネルギーを有する限り、電子輸送材料（後述する）も含み得る。

ＨＴＬ１３２中の上述の正孔輸送材料に加えて、いくつかの他の種類の正孔輸送材料もリン光ＬＥＬにおいてホストとして使用するのに適切である。

望ましいホストの１つは、式（Ｆ）の正孔輸送材料を含む。

式（Ｆ）において、Ｒ₁及びＲ₂は置換基を表し、ただし、Ｒ₁及びＲ₂は結合して環を形成してもよく（例えば、Ｒ₁及びＲ₂はメチル基であっても、又は結合してシクロヘキシル環を形成してもよい）、Ａｒ₁〜Ａｒ₄は、独立して選択される芳香族基（例えば，フェニル基又はトリル基）を表し、Ｒ₃〜Ｒ₁₀は、水素、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基を独立して表す。

適切な材料の例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
１，１−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−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−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアミノ）フェニル）シクロペンタン、
４，４’−（９Ｈ−フルオレン−９−イリデン）ビス［Ｎ，Ｎ−ビス（４−メチルフェニル）−ベンゼンアミン、
１，１−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−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−（Ｎ，Ｎ−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−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアミノ）フェニル）−３−フェニルプロパン、
ビス［４−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）−２−メチルフェニル］（４−メチルフェニル（methylpenyl））メタン、
ビス［４−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）−２−メチルフェニル］（４−メチルフェニル）エタン、
４−（４−ジエチルアミノフェニル）トリフェニルメタン、
４，４’−ビス（４−ジエチルアミノフェニル）ジフェニルメタン。

ホストとして使用するのに適切である有用な種類のトリアリールアミンとしては、式（Ｇ）で表されるようなカルバゾール誘導体が挙げられる。

式（Ｇ）において、Ｑは、窒素、炭素、アリール基又は置換アリール基、好ましくはフェニル基を独立して表し、Ｒ₁は好ましくはアリール基又は置換アリール基、より好ましくはフェニル基、置換フェニル基、ビフェニル基、置換ビフェニル基であり、Ｒ₂〜Ｒ₇は独立して、水素、アルキル基、フェニル基若しくは置換フェニル基、アリールアミン、カルバゾール又は置換カルバゾールであり、且つｎは１〜４から選択される。

構造式（Ｇ）を満たす他の有用な種類のカルバゾールは、式（Ｈ）により表される。

式中、ｎは１〜４の整数であり、Ｑは、窒素、炭素、アリール又は置換アリールであり、Ｒ₂〜Ｒ₇は独立して、水素、アルキル基、フェニル若しくは置換フェニル、アリールアミン、カルバゾール及び置換カルバゾールである。

有用な置換カルバゾールの例は以下である。
４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−Ｎ，Ｎ−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−ベンゼンアミン（ＴＣＴＡ）、
４−（３−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−Ｎ，Ｎ−ビス［４（３−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−ベンゼンアミン、
９，９’−［５’−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］［１，１’：３’，１’’−ターフェニル］−４，４’’−ジイル］ビス−９Ｈ−カルバゾール、
９，９’−（２，２’−ジメチル［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジイル）ビス−９Ｈ−カルバゾール（ＣＤＢＰ）；
９，９’−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジイルビス−９Ｈ−カルバゾール（ＣＢＰ）、
９，９’−（１，３−フェニレン）ビス−９Ｈ−カルバゾール（ｍＣＰ）、
９，９’−（１，４−フェニレン）ビス−９Ｈ−カルバゾール、
９，９’，９’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス−９Ｈ−カルバゾール、
９，９’−（１，４−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３，６−ジアミン、
９−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン、
９，９’−（１，４−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン、
９−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３，６−ジアミン。

リン光ＬＥＬに適切な上記の種類のホストは、蛍光ＬＥＬにおけるホストとしても同様に使用することができる。

リン光ＬＥＬに使用するのに適切なリン光ドーパントは、下記式（Ｊ）によって記載されるリン光材料から選択することができる。

式中、Ａは、少なくとも１つの窒素原子を含有する置換又は非置換の複素環であり、Ｂは、置換又は非置換の芳香環若しくは芳香族複素環であるか、又はＭに結合したビニル炭素を含有する環であり、Ｘ−Ｙはアニオン性二座配位子であり、Ｍ＝Ｒｈ若しくはＩｒの場合、ｍ＋ｎ＝３となるように、ｍは１〜３の整数であり、且つｎは０〜２の整数であるか、又はＭ＝Ｐｔ若しくはＰｄの場合、ｍ＋ｎ＝２となるように、ｍは１〜２の整数であり、且つｎは０〜１の整数である。

式（Ｊ）に従う化合物は、その中心金属原子が、金属原子と１つ以上の配位子の炭素原子及び窒素原子との結合により形成される環状単位に含有されることを示すために、Ｃ，Ｎ−（又はＣ＾Ｎ−）シクロメタル化錯体と称される場合もある。式（Ｊ）における複素環Ａの例としては、置換又は非置換のピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、ピリミジン環、インドール環、インダゾール環、チアゾール環、及びオキサゾール環が挙げられる。式（Ｊ）における環Ｂの例としては、置換又は非置換のフェニル環、ナフチル（napthyl）環、チエニル環、ベンゾチエニル環、フラニル環が挙げられる。式（Ｊ）における環Ｂは、ピリジン等のＮ含有環であってもよく、ただし、このＮ含有環は、式（Ｊ）に示すように、Ｎ原子ではなくＣ原子を介してＭに結合する。

式（Ｊ）（ｍ＝３であり、且つｎ＝０である）に従うトリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化錯体の例は、トリス（２−フェニル−ピリジナト−Ｎ，Ｃ^2’−）イリジウム（ＩＩＩ）であり、ｆａｃｉａｌ（ｆａｃ）異性体又はｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ（ｍｅｒ）異性体として下記立体図に示す。

一般に、ｆａｃｉａｌ異性体はｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ異性体より高いリン光量子収率を有すると判明することが多いため、ｆａｃｉａｌ異性体が好ましい。式（Ｊ）に従うトリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化リン光材料のさらなる例は、トリス（２−（４’−メチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^2’）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（３−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ^2’）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ^2’）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ^2’）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（１−（４’−メチルフェニル）イソキノリナト−Ｎ，Ｃ^2’）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（２−（４’，６’−ジフルオロフェニル（diflourophenyl））−ピリジナト−Ｎ，Ｃ^2’）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（２−（（５’−フェニル）−フェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^2’）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^3’）イリジウム（ＩＩＩ）、トリス（２−フェニル−３，３’−ジメチル）インドラト（indolato）−Ｎ，Ｃ^2’）Ｉｒ（ＩＩＩ）、トリス（１−フェニル−１Ｈ−インダゾラト（indazolato）−Ｎ，Ｃ^2’）Ｉｒ（ＩＩＩ）である。

これらの中でも、トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）₃とも称される）及びトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）₃とも称される）が本発明に特に適切である。

トリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化リン光材料には、一価アニオン性二座配位子Ｘ−Ｙが他のＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子である、式（Ｊ）に従う化合物も含まれる。例としては、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ^2’）（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^2’）イリジウム（ＩＩＩ）及びビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^2’）（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ^2’）イリジウム（ＩＩＩ）が挙げられる。２つの異なるＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子を含有する、かかるトリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化錯体の合成は、以下の工程により都合よく合成することができる。最初に、ビス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化ジハロゲン化二イリジウム錯体（又は類似の二ロジウム錯体）を、Nonoyama（Bull. Chem. Soc. Jpn., 47, 767 (1974)）の方法に従って作製する。第２に、第２の異種Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子の亜鉛錯体を、ハロゲン化亜鉛と、シクロメタル化配位子のリチウム錯体又はグリニャール試薬との反応により調製する。第３に、そのように形成された第２のＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子の亜鉛錯体を、先に得られたビス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化ジハロゲン化二イリジウム錯体と反応させて、２つの異なるＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子を含有するトリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化錯体を形成させる。望ましくは、そのように得られた２つの異なるＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子を含有するトリス−Ｃ，Ｎ−シクロメタル化錯体は、ジメチルスルホキシド等の適切な溶媒中で加熱することにより、金属（例えばＩｒ）に結合したＣ原子が全て互いにシスである異性体に変換することができる。

式（Ｊ）に従う適切なリン光材料は、Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子（複数可）に加えて、Ｃ，Ｎ−シクロメタル化していない一価アニオン性二座配位子（複数可）Ｘ−Ｙも含有し得る。一般的な例は、アセチルアセトネート等のβ−ジケトネート、及びピコリネート等のシッフ塩基である。式（Ｊ）に従う、かかる混合配位子錯体の例としては、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^2’）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトネート）、ビス（２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^3’）イリジウム（ＩＩＩ）（アセチルアセトネート）、及びビス（２−（４’，６’−ジフルオロフェニル（diflourophenyl））−ピリジナト−Ｎ，Ｃ^2’）イリジウム（ＩＩＩ）（ピコリネート）が挙げられる。

式（Ｊ）に従う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，Ｃ^2’）白金（ＩＩ）、ｃｉｓ−ビス（２−（２’−チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^3’）白金（ＩＩ）、ｃｉｓ−ビス（２−（２’−チエニル）キノリナト−Ｎ，Ｃ^5'）白金（ＩＩ）、又は（２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^2’）白金（ＩＩ）（アセチルアセトネート）等のＣ，Ｎ−シクロメタル化Ｐｔ（ＩＩ）錯体が挙げられる。

式（Ｊ）に従うＣ，Ｎ−シクロメタル化リン光材料の発光波長（色）は、錯体の最低エネルギー光学遷移、したがってＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子の選択に主に依存する。例えば、２−フェニル−ピリジナト−Ｎ，Ｃ^2’錯体は典型的に緑色発光であるが、１−フェニル−イソキノリノラト−Ｎ，Ｃ^2’錯体は典型的に赤色発光である。１つよりも多いＣ，Ｎ−シクロメタル化配位子を有する錯体の場合、発光は発光波長が最も長いという性質を有する配位子のものとなる。発光波長は、Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子上の置換基の影響によりさらにシフトし得る。例えば、Ｎ含有環Ａ上の適切な位置にある電子供与基、又はＣ含有環Ｂ上の電子求引基を置換することにより、発光が非置換Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子錯体と比較して青色にシフトする傾向がある。式（Ｊ）においてより強い電子求引特性を有する単座アニオン性配位子Ｘ，Ｙを選択することにより、Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子錯体の発光が同様に青色にシフトする傾向がある。電子求引特性を有する一価アニオン性二座配位子及び電子求引置換基の両方をＣ含有環Ｂ上に有する錯体の例としては、ビス（２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ^2’）イリジウム（ＩＩＩ）（ピコリネート）及びビス（２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ^2’）イリジウム（ＩＩＩ）（テトラキス（１−ピラゾリル）ボレート）が挙げられる。

式（Ｊ）に従うリン光材料の中心金属原子は、Ｒｈ又はＩｒ（ｍ＋ｎ＝３）、及びＰｄ又はＰｔ（ｍ＋ｎ＝２）であり得る。好ましい金属原子はＩｒ及びＰｔであるが、これはこれらの原子が、より強いスピン軌道結合相互作用（一般に、第三遷移系列の元素により得られる）によって、より高いリン光量子効率をもたらす傾向があるためである。

式（Ｊ）によって表される二座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化錯体に加えて、多くの適切なリン光材料が多座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を含有する。本発明に使用するのに好適な、三座配位子を有するリン光材料は、米国特許第６，８２４，８９５号に開示されている。本発明に使用するのに適切な、四座配位子を有するリン光材料は、以下の式により記載される。

式中、ＭはＰｔ又はＰｄであり、Ｒ¹〜Ｒ⁷は水素又は独立して選択される置換基を表し、ただし、Ｒ¹及びＲ²、Ｒ²及びＲ³、Ｒ³及びＲ⁴、Ｒ⁴及びＲ⁵、Ｒ⁵及びＲ⁶、並びにＲ⁶及びＲ⁷が結合して環基を形成してもよく、Ｒ⁸〜Ｒ¹⁴は水素又は独立して選択される置換基を表し、ただし、Ｒ⁸及びＲ⁹、Ｒ⁹及びＲ¹⁰、Ｒ¹⁰及びＲ¹¹、Ｒ¹¹及びＲ¹²、Ｒ¹²及びＲ¹³、並びにＲ¹³及びＲ¹⁴が結合して環基を形成してもよく、Ｅは以下から選択される架橋基を表す。

式中、Ｒ及びＲ’は、水素又は独立して選択される置換基を表し、ただし、Ｒ及びＲ’が結合して環基を形成してもよい。

リン光ドーパントとして使用するのに適切な望ましい四座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化リン光材料の１つは、以下の式により表される。

式中、Ｒ¹〜Ｒ⁷は、水素又は独立して選択される置換基を表し、ただし、Ｒ¹及びＲ²、Ｒ²及びＲ³、Ｒ³及びＲ⁴、Ｒ⁴及びＲ⁵、Ｒ⁵及びＲ⁶、並びにＲ⁶及びＲ⁷が結合して環基を形成してもよく、Ｒ⁸〜Ｒ¹⁴は、水素又は独立して選択される置換基を表し、ただし、Ｒ⁸及びＲ⁹、Ｒ⁹及びＲ¹⁰、Ｒ¹⁰及びＲ¹¹、Ｒ¹¹及びＲ¹²、Ｒ¹²及びＲ¹³、並びにＲ¹³及びＲ¹⁴が結合して環基を形成してもよく、Ｚ¹〜Ｚ⁵は、水素又は独立して選択される置換基を表し、ただし、Ｚ¹及びＺ²、Ｚ²及びＺ³、Ｚ³及びＺ⁴、並びにＺ⁴及びＺ⁵が結合して環基を形成してもよい。

本発明に使用するのに適切な四座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を有するリン光材料の具体例としては、下記に示される化合物（Ｍ−１）、（Ｍ−２）及び（Ｍ−３）が挙げられる。

四座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を有するリン光材料は、四座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を、氷酢酸等の適当な有機溶媒中でＫ₂ＰｔＣｌ₄等の所望の金属の塩と、四座Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を有するリン光材料が形成されるように反応させることにより合成することができる。テトラブチルアンモニウムクロリド等のテトラアルキルアンモニウム塩を相間移動触媒として用いて、反応を促進することができる。

Ｃ，Ｎ−シクロメタル化配位子を含まない他のリン光材料が知られている。Ｐｔ（ＩＩ）、Ｉｒ（Ｉ）、及びＲｈ（Ｉ）のマレオニトリルジチオレートとのリン光錯体が報告されている（Johnson et al., J. Am. Chem. Soc., 105, 1795 (1983)）。Ｒｅ（Ｉ）トリカルボニルジイミン錯体も強いリン光を発することが知られている（Wrighton and Morse, J. Am. Chem. Soc., 96, 998 (1974)、Stufkens, Comments Inorg. Chem., 13, 359 (1992)、Yam, Chem. Commun., 789 (2001)）。シアノ配位子及びビピリジル配位子又はフェナントロリン配位子を含む配位子の組み合わせを含有するＯｓ（ＩＩ）錯体も、ポリマーＯＬＥＤにおいて実証されている（Ma et al., Synthetic Metals, 94, 245 (1998)）。

２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン白金（ＩＩ）等のポルフィリン錯体も有用なリン光ドーパントである。

有用なリン光材料のさらに他の例としては、Ｔｂ³⁺及びＥｕ³⁺等の三価ランタニドの配位錯体が挙げられる（Kido et al., Chem. Lett., 657 (1990)、J. Alloys and Compounds, 192, 30 (1993)、Jpn. J. Appl. Phys., 35, L394 (1996)及びAppl. Phys. Lett., 65, 2124 (1994)）。

リン光ＬＥＬ中のリン光ドーパントは、ＬＥＬの１体積％〜２０体積％の量で典型的に存在し、ＬＥＬの２体積％〜８体積％であるのが都合がよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のホスト材料にリン光ドーパント（複数可）を加えてもよい。ホスト材料はさらに、ポリマーであってもよい。第１のリン光発光層中のリン光ドーパントは、緑色リン光材料及び赤色リン光材料から選択される。

リン光ＬＥＬの厚さは、０．５ｎｍ超過、好ましくは１．０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲内である。

ｂ）蛍光発光層
「蛍光」という用語は、任意の発光材料を説明するために一般に使用されるが、本件においては、該用語は一重項励起状態から発光する材料を指す。蛍光材料は、リン光材料と同一の層、隣接する層、隣接する画素において、又は任意の組み合わせで使用され得る。本発明のリン光材料の性能に悪影響を与える材料を選択しないよう注意しなければならない。リン光材料と同一の層又は隣接する層における材料の濃度及び三重項エネルギーを、望ましくないリン光の消失を防ぐよう適切に設定すべきことが当業者には理解される。

典型的には、蛍光ＬＥＬは、少なくとも１つのホスト及び少なくとも１つの蛍光ドーパントを含む。ホストは正孔輸送材料であっても、又は上記に規定されるリン光ドーパントに適切なホストのいずれかであっても、又は下記に規定される電子輸送材料であってもよい。

ドーパントは、強い蛍光を発する染料、例えば、国際公開第９８／５５５６１号、国際公開第００／１８８５１号、国際公開第００／５７６７６号、及び国際公開第００／７０６５５号に記載されるような遷移金属錯体から典型的に選択される。

有用な蛍光ドーパントとしては、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、フェニレンの誘導体、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、アリールピレン化合物、アリーレンビニレン化合物、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）アミンホウ素化合物、ビス（アジニル）メタンホウ素化合物、ジスチリルベンゼン（distryrylbenzene）誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、ジスチリルアミン誘導体、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。

いくつかの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）アミンホウ素化合物、（米国特許第５，１２１，０２９号に記載されるような）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。有用な材料の実例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。

好ましい蛍光青色ドーパントは、Chen, Shi, and Tang, "Recent Developments in Molecular Organic Electroluminescent Materials," Macromol. Symp. 125, 1 (1997)及びそれに引用される引用文献、Hung and Chen, "Recent Progress of Molecular Organic Electroluminescent Materials and Devices," Mat. Sci. and Eng. R39, 143 (2002)及びそれに引用される引用文献に見ることができる。

特に好ましい種類の青色発光蛍光ドーパントは、ビス（アジニル）アミンボラン錯体として知られる式（Ｎ）によって表され、米国特許第６，６６１，０２３号に記載されている。

式中、Ａ及びＡ’は、少なくとも１つの窒素を含有する６員芳香環系に相当する独立したアジン環系を表し、各Ｘ^a及びＸ^bは、独立して選択される置換基であり、そのうちの２つがＡ又はＡ’と結合して縮合環を形成してもよく、ｍ及びｎは独立して０〜４であり、Ｚ^a及びＺ^bは独立して選択される置換基であり、且つ１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’は炭素原子又は窒素原子のいずれかであるように独立して選択される。

望ましくは、アジン環がキノリニル環又はイソキノリニル環のいずれかであって、１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’が全て炭素であり、ｍ及びｎが２以上であり、且つＸ^a及びＸ^bが、結合して芳香環を形成する少なくとも２つの炭素置換基を表す。望ましくは、Ｚ^a及びＺ^bはフッ素原子である。

好ましい実施形態は、２つの縮合環系がキノリン系又はイソキノリン系であり、アリール又は複素環置換基がフェニル基であり、結合して６−６縮合環を形成する少なくとも２つのＸ^a基及び２つのＸ^b基が存在し、この縮合環系がそれぞれ１位−２位、３位−４位、１’位−２’位、又は３’位−４’位で縮合し、縮合環の一方又は両方がフェニル基で置換され、且つドーパントが式（Ｎ−ａ）、式（Ｎ−ｂ）、又は式（Ｎ−ｃ）に示される装置をさらに含む。

式中、各Ｘ^c、Ｘ^d、Ｘ^e、Ｘ^f、Ｘ^g及びＸ^hは、水素又は独立して選択される置換基であり、そのうちの１つがアリール基又は複素環基でなくてはならない。

望ましくは、アジン環がキノリニル環又はイソキノリニル環のいずれかであって、１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’が全て炭素であり、ｍ及びｎが２以上であり、且つＸ^a及びＸ^bが、結合して芳香環を形成する少なくとも２つの炭素置換基を表し、１つはアリール基又は置換アリール基である。望ましくは、Ｚ^a及びＺ^bはフッ素原子である。

これらの中でも、化合物ＦＤ−５４が特に有用である。

クマリンは、Tangらの米国特許第４，７６９，２９２号及び米国特許第６，０２０，０７８号に記載されているように、有用な種類の緑色発光ドーパントである。緑色ドーパント又は緑色発光材料は、０．０１重量％〜５０重量％でホスト材料にコーティングしてもよいが、典型的には０．０１％〜３０％、より典型的には０．０１重量％〜１５重量％でホスト材料にコーティングしてもよい。有用な緑色発光クマリンの例としては、Ｃ５４５Ｔ及びＣ５４５ＴＢが挙げられる。キナクリドンは、他の有用な種類の緑色発光ドーパントである。有用なキナクリドンは、米国特許第５，５９３，７８８号、特開平０９−１３０２６号、及び本発明の譲受人に譲渡された、Lelia Cosimbescuにより２００２年６月２７日付で出願された、「緑色有機発光ダイオードを含むデバイス（Device Containing Green Organic Light-Emitting Diode）」という表題の米国特許出願第１０／１８４，３５６号（現在、放棄されている）で説明されている。

特に有用な緑色発光キナクリドンの例は、ＦＤ−７及びＦＤ−８である。

下記式（Ｎ−ｄ）は、本発明に有用な他の種類の緑色発光ドーパントを表す。

式中、Ａ及びＡ’は、少なくとも１つの窒素を含有する６員芳香環系に相当する独立したアジン環系を表し、各Ｘ^a及びＸ^bは、独立して選択される置換基であり、そのうちの２つがＡ又はＡ’と結合して縮合環を形成してもよく、ｍ及びｎは独立して０〜４であり、ＹはＨ又は置換基であり、Ｚ^a及びＺ^bは独立して選択される置換基であり、且つ１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’は炭素原子又は窒素原子のいずれかであるように独立して選択される。

該装置において、１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’は全て炭素原子であるのが都合がよい。装置は、結合して縮合環を形成する置換基を含有する環Ａ又は環Ａ’の少なくとも一方又は両方を望ましくは含有し得る。有用な１つの実施形態において、ハロゲン化物、並びにアルキル基、アリール基、アルコキシ基、及びアリールオキシ基から成る群から選択される少なくとも１つのＸ^a基又はＸ^b基が存在する。他の実施形態において、フッ素、並びにアルキル基、アリール基、アルコキシ基、及びアリールオキシ基から成る群から独立して選択されるＺ^a基及びＺ^b基が存在する。望ましい実施形態において、Ｚ^a及びＺ^bはＦである。Ｙは、好適には、水素、又はアルキル基、アリール基、若しくは複素環基等の置換基である。

これらの化合物の発光波長は、目標色、すなわち緑色を達成するために、中心のビス（アジニル）メテンホウ素基の周囲を適切に置換することにより或る程度調整することができる。有用な材料のいくつかの例は、ＦＤ−５０、ＦＤ−５１及びＦＤ−５２である。

ナフタセン及びその誘導体も有用な種類の発光ドーパントであり、安定剤としても使用することができる。これらのドーパント材料を０．０１重量％〜５０重量％でホスト材料にコーティングしてもよいが、典型的には０．０１％〜３０％、より典型的には０．０１重量％〜１５重量％でホスト材料にコーティングしてもよい。下記のナフタセン誘導体ＹＤ−１（ｔ−ＢｕＤＰＮ）は、安定剤として使用されるドーパント材料の例である。

この種類の材料のいくつかの例は、ドーパントだけでなくホスト材料としても適切である。例えば、米国特許第６７７３８３２号又は米国特許第６７２００９２号を参照されたい。この材料の具体例はルブレン（ＦＤ−５）である。

他の種類の有用なドーパントはペリレン誘導体である。例えば、米国特許第６６８９４９３号を参照されたい。具体例はＦＤ−４６である。

８−ヒドロキシキノリン及び類似の誘導体の金属錯体（式Ｏ）は、エレクトロルミネッセンスを支持することが可能な、有用な非エレクトロルミネッセンスホスト化合物の１種を構成し、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。

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。

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土類金属、又は亜鉛若しくはジルコニウム等の遷移金属であり得る。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。

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。

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。
Ｏ−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）］
Ｏ−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）］
Ｏ−３：ビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト］亜鉛（ＩＩ）
Ｏ−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）
Ｏ−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］
Ｏ−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）］
Ｏ−７：リチウムオキシン［別名、（８−キノリノラト）リチウム（Ｉ）］
Ｏ−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）］
Ｏ−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）］
Ｏ−１０：ビス（２−メチル−８−キノリナト）−４−フェニルフェノラトアルミニウム（ＩＩＩ）。

式（Ｐ）に従うアントラセン誘導体もＬＥＬに有用なホスト材料である。

式中、Ｒ₁〜Ｒ₁₀は、水素、１個〜２４個の炭素原子を有するアルキル基又は６個〜２４個の炭素原子を有する芳香族基から独立して選択される。特に好ましいのは、Ｒ₁及びＲ₆がフェニル、ビフェニル、又はナフチル（napthyl）であり、Ｒ₃がフェニル、置換フェニル、又はナフチル（napthyl）であり、Ｒ₂、Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ₇〜Ｒ₁₀が全て水素である化合物である。かかるアントラセンホストは、優れた電子輸送特性を有することが知られている。

９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセンの誘導体が特に望ましい。具体例としては、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）及び２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）が挙げられる。米国特許第５，９２７，２４７号に記載されるようなジフェニルアントラセン及びその誘導体等の他のアントラセン誘導体が、ＬＥＬにおける非エレクトロルミネッセンス化合物として有用であり得る。米国特許第５，１２１，０２９号及び特開平０８−３３３５６９号に記載されるようなスチリルアリーレン誘導体も、有用な非エレクトロルミネッセンス材料である。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、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルエテニル）−１，１’−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、及び欧州特許第６８１，０１９号に記載されるようなフェニルアントラセン誘導体は、有用な非エレクトロルミネッセンス材料である。

適切なアントラセンのいくつかの具体例は以下である。

＜スペーサ層＞
スペーサ層が存在する場合、スペーサ層はＬＥＬと直接接触させて配置される。スペーサ層は、アノード若しくはカソードのいずれかの上に配置してもよく、又はさらにはＬＥＬの両側に配置してもよい。スペーサ層は、典型的には、いかなる発光ドーパントをも含有しない。１つ以上の材料を使用してもよく、材料は上記で規定されるような正孔輸送材料、又は下記に規定されるような電子輸送材料のいずれかであり得る。リン光ＬＥＬの隣に配置した場合、スペーサ層中の材料は、ＬＥＬ中のリン光ドーパントの三重項エネルギーより高い三重項エネルギーを有しなくてはならない。最も望ましくは、スペーサ層中の材料は、隣接するＬＥＬにおいてホストとして使用されるものと同一である。したがって、記載されるいずれのホスト材料もスペーサ層に使用する上でも適切である。スペーサ層は、薄くなくてはならず、少なくとも０．１ｎｍ、しかし好ましくは１．０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内である。

＜正孔ブロック層（ＨＢＬ）＞
リン光エミッタを含有するＬＥＬが存在する場合、励起子及び再結合現象をＬＥＬに留めるのを助けるために、正孔ブロック層１３５を電子輸送層１３６と発光層１３４との間に配置するのが望ましい。この場合、共通ホスト（co-hosts）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共通ホスト材料及びリン光エミッタを含む発光層へと容易に受け渡される必要がある。さらに、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望ましい。適切な正孔ブロック材料は、国際公開第００／７０６５５号、国際公開第０１／４１５１２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。米国特許出願公開第２００３００６８５２８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ブロックすることが知られている。正孔ブロック層を使用する場合、その厚さは２ｎｍ〜１００ｎｍ、好適には５ｎｍ〜１０ｎｍであり得る。

＜電子輸送層＞
上記したように、電子輸送層１３６は、フルオランテン大環状化合物を望ましくは含有し、又はフルオランテン大環状化合物と他の適切な材料との混合物であってもよい。

いくつかの実施形態において、追加の電子輸送材料は、ＥＴＬ又は追加の電子輸送層に使用するのに適切であり得る。キレート化オキシノイド化合物、アントラセン誘導体、ピリジン系材料、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール及びこれらの誘導体、ポリベンゾビスアゾール、シアノ含有ポリマー、及び過フッ化材料が挙げられるが、これらに限定されない。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号に記載されるような様々な複素環光学的増白剤が挙げられる。

好ましい種類のベンザゾールは、米国特許第５，６４５，９４８号及び米国特許第５，７６６，７７９号においてShiらにより説明されている。かかる化合物は構造式（Ｑ）により表される。

式（Ｑ）において、ｎは２〜８から選択され、ｉは１〜５から選択され、Ｚは独立してＯ、ＮＲ、又はＳであり、Ｒは個々に、水素、１個〜２４個の炭素原子を有するアルキル（例えば、プロピル、ｔ−ブチル、ヘプチル等）、５個〜２０個の炭素原子を有するアリール若しくはヘテロ原子置換アリール（例えば、フェニル、及びナフチル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、及び他の複素環系）、又はクロロ、フルオロ等のハロゲン、又は縮合芳香環を完成するのに必要な原子であり、Ｘは、炭素、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る結合単位であり、共役的又は非共役的に複数のベンザゾールを結合する。

有用なベンザゾールの例は、下記に示す式（Ｑ−１）によって表される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］（ＴＰＢＩ）である。

他の適切な種類の電子輸送材料としては、式（Ｒ）によって表されるような様々な置換フェナントロリンが挙げられる。

式（Ｒ）において、Ｒ₁〜Ｒ₈は独立して、水素、アルキル基、アリール基又は置換アリール基であり、Ｒ₁〜Ｒ₈のうち少なくとも１つはアリール基又は置換アリール基である。

ＥＩＬに有用なフェナントロリンの具体例は、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−フェナントロリン（ＢＣＰ）（式（Ｒ−１）を参照）及び４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）（式（Ｒ−２）を参照）である。

電子輸送材料として機能する適切なトリアリールボランは、化学式（Ｓ）を有する化合物から選択され得る。

式中、Ａｒ₁〜Ａｒ₃は独立して、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環式（hydrocarbocyclic）基又は芳香族複素環基である。上記構造を有する化合物は、式（Ｓ−１）から選択されることが好ましい。

式中、Ｒ₁〜Ｒ₁₅は独立して、水素、フルオロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、スルホニル基、アルキル基、アリール基又は置換アリール基である。

トリアリールボランの具体的な実施態様としては以下が挙げられる。

電子輸送材料は、式（Ｔ）の置換１，３，４−オキサジアゾールからも選択され得る。

式中、Ｒ₁及びＲ₂は個々に、水素、１個〜２４個の炭素原子を有するアルキル（例えば、プロピル、ｔ−ブチル、ヘプチル等）、５個〜２０個の炭素原子を有するアリール又はヘテロ原子置換アリール（例えば、フェニル、及びナフチル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、及び他の複素環系）、又はクロロ、フルオロ等のハロゲン、又は縮合芳香環を完成するのに必要な原子である。

有用な置換オキサジアゾールの例は以下である。

電子輸送材料は、式（Ｕ）に従う置換１，２，４−トリアゾールからも選択され得る。

式中、Ｒ₁、Ｒ₂、及びＲ₃は独立して、水素、アルキル基、アリール基又は置換アリール基であり、Ｒ₁〜Ｒ₃のうち少なくとも１つはアリール基又は置換アリール基である。有用なトリアゾールの例は、式（Ｕ−１）によって表される３−フェニル−４−（１−ナフチル）−５−フェニル−１，２，４−トリアゾールである。

電子輸送材料は、置換１，３，５−トリアジンからも選択され得る。適切な材料の例は：
２，４，６−トリス（ジフェニルアミノ）−１，３，５−トリアジン、
２，４，６−トリカルバゾロ−１，３，５−トリアジン、
２，４，６−トリス（Ｎ−フェニル−２−ナフチルアミノ）−１，３，５−トリアジン、
２，４，６−トリス（Ｎ−フェニル−１−ナフチルアミノ）−１，３，５−トリアジン、
４，４’，６，６’−テトラフェニル−２，２’−ビ−１，３，５−トリアジン、
２，４，６−トリス（［１，１’：３’，１’’−ターフェニル］−５’−イル）−１，３，５−トリアジンである。

また、ＬＥＬ中のホスト材料として有用な式（Ｏ）の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）のいずれかも、ＥＴＬに使用するのに適切である。

高い三重項エネルギーを有するいくつかの金属キレート化オキシノイド化合物が、電子輸送材料として特に有用であり得る。高い三重項エネルギー準位を有する特に有用なアルミニウム又はガリウム錯体ホスト材料は、式（Ｗ）によって表される。

式（Ｗ）において、Ｍ₁はＡｌ又はＧａを表す。Ｒ₂〜Ｒ₇は水素又は独立して選択される置換基を表す。望ましくは、Ｒ₂は電子供与基を表す。適切には、Ｒ₃及びＲ₄は各々独立して、水素又は電子供与置換基を表す。好ましい電子供与基は、メチル等のアルキルである。好ましくは、Ｒ₅、Ｒ₆及びＲ₇は各々独立して、水素又は電子求引基を表す。隣接する置換基Ｒ₂〜Ｒ₇は、結合して環基を形成してもよい。Ｌは、酸素によりアルミニウムに連結した芳香族部分であり、Ｌが６個〜３０個の炭素原子を有するように置換基で置換されていてもよい。

ＥＴＬに使用する有用なキレート化オキシノイド化合物の例は、アルミニウム（ＩＩＩ）ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリン）−４−フェニルフェノラート［別名、Ｂａｌｑ］である。

ＬＥＬ中のホスト材料として有用な式（Ｐ）に従うアントラセン誘導体と同一のものを、同様にＥＴＬにおいて使用してもよい。

ＥＴＬの厚さは、典型的に５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内、好ましくは１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内である。

＜電子注入層＞
上記したように、いくつかの実施形態において、アルカリ金属又は有機アルカリ金属化合物（例えば、ＡＭ−１又はＡＭ−２等の有機リチウム化合物）がＥＩＬ１３８中に存在する。さらなる実施形態において、ＥＩＬは、２つ以上の副層、例えば、ＥＩＬ１（ＥＴＬに隣接する）及びＥＩＬ２（カソードに隣接する）に分割されることができ、ＥＩＬ１及びＥＩＬ２は、アルカリ金属、無機アルカリ金属化合物若しくは有機アルカリ金属化合物、又はそれらの混合物を含有することができる。またさらなる実施形態において、フルオランテン大環状化合物がＥＴＬ中に存在し、式（Ｒ）により表されるようなフェナントロリン化合物（例えば、Ｂｐｈｅｎ）がＥＩＬ中に存在し、アルカリ金属もまたＥＩＬ中に存在する。また他の実施形態において、フルオランテン大環状化合物がＥＴＬ中に存在し、フェナントロリン化合物がＥＩＬ１に存在し、ＡＭ−１等の有機アルカリ金属化合物又はＬｉＦ等の無機リチウム化合物がＥＩＬ２中に存在する。

いくつかの実施形態において、追加の電子注入材料は、ＥＩＬ又は追加の電子注入層に使用するのに適切であり得る。ホストとして少なくとも１つの電子輸送材料、及び少なくとも１つのｎ型ドーパントを含有するｎ型ドープ層等の材料が挙げられるが、これに限定されない。ドーパントは、電荷移動によってホストを還元することが可能である。「ｎ型ドープ層」という用語は、この層がドープ後に半導体特性を有し、この層を流れる電流が電子によって実質的に搬送されることを意味する。

ＥＩＬにおけるホストは、電子の注入及び電子の輸送を支持することが可能な電子輸送材料であり得る。電子輸送材料は、上記で規定されるようなＥＴＬ領域に使用する電子輸送材料から選択することができる。

ｎ型ドープＥＩＬ中のｎ型ドーパントは、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、若しくはアルカリ土類金属化合物、又はそれらの組み合わせから選択することができる。「金属化合物」という用語は、有機金属錯体、金属有機塩、及び金属無機塩、金属酸化物、及び金属ハロゲン化物を包含する。この種類の金属含有ｎ型ドーパントのうち、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、又はＹｂ、及びこれらの化合物が特に有用である。ｎ型ドープＥＩＬにおいてｎ型ドーパントとして使用される材料には、強い電子供与特性を有する有機還元剤も含まれる。「強い電子供与特性」とは、有機ドーパントが少なくともいくつかの電子電荷をホストに供与して、ホストと共に電荷移動錯体を形成可能であることを意味する。有機分子の非限定的な例として、ビス（エチレンジチオ）−テトラチアフルバレン（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）、テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）、及びこれらの誘導体が挙げられる。高分子ホストの場合、ドーパントは上記のいずれかであるか、又は微量成分として分子状に分散した材料若しくはホストと共重合した材料でもある。好ましくは、ｎ型ドープＥＩＬ中のｎ型ドーパントは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、若しくはＹｂ、又はそれらの組み合わせを含む。ｎ型ドープ濃度は、この層の０．０１体積％〜２０体積％の範囲内であるのが好ましい。

ＥＩＬの厚さは、典型的に２０ｎｍ未満、しばしば１０ｎｍ未満、又は５ｎｍ以下である。

＜カソード＞
アノードのみを通して発光を見る場合には、カソード１４０は、ほぼ任意の導電性材料を含む。望ましい材料は、下にある有機層との効果的な接触を確実にする有効な膜形成特性を有し、低電圧で電子の注入を促進し、有効な安定性を有する。有用なカソード材料は、仕事関数が小さな金属又は合金（４．０ｅＶ未満）を含有することが多い。好ましいカソード材料の１つは、米国特許第４，８８５，２２１号に記載されるようなＭｇ：Ａｇ合金を含む。他の適切な種類のカソード材料としては、有機層（例えば、有機ＥＩＬ又はＥＴＬ）に接触する薄い無機ＥＩＬを含み、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、無機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層を含む。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。

カソードを通して発光を見る場合、カソード１４０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、金属が薄いか、又は透明な導電性酸化物を使用するか、又はこのような材料を含んでいる必要がある。光学的に透明なカソードは、米国特許第４，８８５，２１１号、同第５，２４７，１９０号、同第５，７０３，４３６号、同第５，６０８，２８７号、同第５，８３７，３９１号、同第５，６７７，５７２号、同第５，７７６，６２２号、同第５，７７６，６２３号、同第５，７１４，８３８号、同第５，９６９，４７４号、同第５，７３９，５４５号、同第５，９８１，３０６号、同第６，１３７，２２３号、同第６，１４０，７６３号、同第６，１７２，４５９号、同第６，２７８，２３６号、同第６，２８４，３９３号、及び欧州特許第１０７６３６８号により詳細に記載されている。カソード材料は、熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンスパッタリング、又は化学蒸着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。

ＥＩＬの厚さは、０．１ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内であることが多く、典型的に１ｎｍ〜５ｎｍの範囲内である。

＜基板＞
ＯＬＥＤ１００は、支持基板１１０上に典型的に設けられるが、ここでアノード１２０又はカソード１４０のいずれかが基板と接触していてもよい。基板と接触する電極は。便宜上、底面電極と称される。通常、底面電極はアノード１２０であるが、本発明はその構成に限定されない。基板は、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。基板は複数の材料層を備える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。基板は、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、したがって支持体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備える複雑な構造であってもよい。これらのデバイス構成においては、光透明性の上部電極を設けることが必要とされる。

＜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で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。

ＯＬＥＤを作製する上で有用な有機材料、例えば有機正孔輸送材料、有機エレクトロルミネッセンス成分をドープした有機発光材料は、分子結合力の比較的弱い比較的複雑な分子構造を有するため、物理的蒸着中に有機材料（複数可）の分解が回避されるよう注意を払う必要がある。上述の有機材料は、比較的高い純度で合成され、粉末、フレーク、又は顆粒の形態で提供される。これまで、かかる粉末又はフレークは、物理的蒸着源に入れて使用されてきたが、この物理的蒸着源には、有機材料の昇華又は気化により蒸気を形成させ、基板上で蒸気を凝縮させて基板上に有機層を設けるために熱が加えられる。

有機粉末、フレーク又は顆粒を物理的蒸着において使用する際にいくつかの問題が見られていたが、これは、これらの粉末、フレーク、又は顆粒の取り扱いが困難であるということである。これらの有機材料は、比較的低い物理的密度を一般に有し、特に１０^-6トールにまで減圧されるチャンバ内に配置される物理的蒸着源に入れる際に、望ましくない低い熱伝導率を有する。このため、粉末粒子、フレーク、又は顆粒は、加熱源からの放射加熱、及び加熱源の加熱表面と直接接触した粒子又はフレークの伝導加熱によってしか加熱されない。加熱源の加熱表面と接触していない粉末粒子、フレーク、又は顆粒は、粒子間接触面積が比較的小さいことから、伝導加熱では効果的に加熱されない。これは物理的蒸着源におけるかかる有機材料の不均一な加熱をもたらし得る。したがって、結果として不均一な蒸着有機層が基板上に形成される可能性がある。

これらの有機粉末は固結して固体ペレットとすることができる。昇華性有機材料粉末の混合物から固結して固体ペレットとなるこれらの固体ペレットは、取り扱いがより容易である。有機粉末の固体ペレットへの固結は、比較的単純な器具を用いて行なうことができる。１つ以上の非発光性の有機非エレクトロルミネッセンス成分材料、又は発光エレクトロルミネッセンス成分材料、又は非エレクトロルミネッセンス成分材料及びエレクトロルミネッセンス成分材料の混合物を含む混合物から形成される固体ペレットは、有機層を作製するために物理的蒸着源に入れることができる。かかる固結ペレットは、物理的蒸着装置において使用することができる。

１つの態様において、本発明は、有機材料の圧縮ペレットから、ＯＬＥＤの一部を形成する有機層を基板上に作製する方法を提供する。

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、以下の本願と同一出願人の米国特許第７，２３２，５８８号、同第７，２３８，３８９号、同第７，２８８，２８５号、同第７，２８８，２８６号、同第７，１６５，３４０号、米国特許出願第１１／０５０，９２４号に記載されている。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。

＜封止＞
大抵のＯＬＥＤ装置は、水分及び／又は酸素に敏感であるため、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、金属硫酸塩、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。

＜ＯＬＥＤ装置設計基準＞
フルカラーディスプレイに対しては、ＬＥＬの画素化が必要とされ得る。このＬＥＬの画素化堆積は、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５，６８８，５５１号、同第５，８５１，７０９号、及び同第６，０６６，３５７号）、並びにインクジェット法（米国特許第６，０６６，３５７号）を用いて行なわれる。

本発明のＯＬＥＤでは、必要なら、その発光特性を向上させるために、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、ＯＬＥＤの上に、又はＯＬＥＤの一部として特に設けることができる。

本発明のＯＬＥＤ装置では、必要なら、その特性を向上させるために、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、カバーの上に、又はカバーの一部として特に設けることができる。

本発明の実施形態により、良好な輝度効率、良好な動作安定性を有し、且つ駆動電圧を低減したＥＬ装置が提供され得る。本発明の実施形態は、装置の寿命期間にわたって電圧増大を抑えることもでき、良好な光効率をもたらすように、高い再現性及び一貫性をもって作製することができる。本発明の実施形態では、電力消費（consumption requirements）がより少ないため、電池と共に使用する場合、電池寿命を延長することができる。

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。「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、本発明の層及び装置の他の構成要素中の全材料における、特定の第１の化合物又は第２の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。１種より多い第２の化合物が存在する場合には、第２の化合物の総体積を、本発明の層中の全材料におけるパーセンテージとして表すこともできる。

（実施例１：本発明の化合物Ｉｎｖ−２の合成）
Ｉｎｖ−２を、以下に記載されるスキーム１に概説されるようにして合成した。

（化合物３の合成）
メタノール(１２０ｍＬ)中のシクロドデカノン（Ｃｐｄ２、１１ｇ、６０．３ミリモル）を６５℃に加熱し、１，２−アセナフチレンジオン（Ｃｐｄ１、１０ｇ、５４．９ミリモル）を加えた。よく攪拌しながら、次に水酸化カリウムの水溶液（２０ｍＬの１Ｍ溶液、２０ミリモル）を滴下して加えた。添加終了時に、茶色溶液を６５℃で約３６時間加熱した。次に、その溶液を冷却し、沈殿物を濾別し、エタノールで洗い、空気乾燥して８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６−ノナヒドロ−７，１７−メタノシクロトリデカアセナフチレン−１８−オン（Ｃｐｄ３、収量６．４ｇ）を得た。

（化合物Ｉｎｖ−２の調製）
化合物３（８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６−ノナヒドロ−７，１７−メタノシクロトリデカアセナフチレン−１８−オン、５．４ｇ、１６．４ミリモル）及び４−エチニル−１，１’−ビフェニル（Ｃｐｄ４、２．９ｇ、１６．３ミリモル）を、１，２−ジクロロベンゼン（１５０ｍＬ）中、２００℃で１２時間加熱した。次に、溶液を冷却し、減圧下で溶媒を除去し、約５０ｍＬの溶媒を除いた。メタノール（５０ｍＬ）を加えて再結晶を行った。得られた黄色がかった固体を濾別し、メタノールで洗い、空気乾燥して６．４ｇのＩｎｖ−２を得た。Ｉｎｖ−２は、３４０℃の融点、２２０℃の収縮（shrinkage）を有していた。Ｉｎｖ−２を１８０〜２１０℃／３×１０^-1Ｔｏｒｒで昇華させた。¹Ｈ ＮＭＲスペクトルの分析は、所望の生成物が得られたことを示した。

（実施例２．青色発光ＯＬＥＤ装置２．１〜２．１１の調製）
一連のＯＬＥＤ装置（２．１〜２．６）を以下の方法で組み立てた。
１．８５ｎｍ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アノードとして、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、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（ＣＦ_x）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、９５ｎｍの厚さに堆積させた。
４．次に、ホスト材料Ｐ−４及び５．０体積％のＦＤ−５７に相当する２０ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を堆積させた。
５．表１に示すような、Ｉｎｖ−１に相当する第１の電子輸送材料（ＥＴＭ１）、又はＰ−４、又はＩｎｖ−１とＰ−４との混合物に相当する第２の電子輸送材料（ＥＴＭ２）を含有する３５．０ｎｍの電子輸送層（ＥＴＬ）を、ＬＥＬ上に堆積させた。
６．次に、ＡＭ−１に相当する３．５ｎｍの電子注入層（ＥＩＬ）を堆積させた。
７．最後に、１００ｎｍのアルミニウムの層をＥＩＬ上に堆積させて、カソードを形成した。

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。

電子輸送層において、表１に特定されるようなＣ−１でＩｎｖ−１（存在する場合）を置換したことを除き、装置２．１〜２．６と同様の方法で装置２．７〜２．１１を調製した。

それらの調製の間、各装置が重複して作製され、各実施例につき、完全に同じように作製された４つの装置を与えた。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輝度効率について試験した。４つの重複した装置からの結果は平均化され、その結果を表１に報告する。

電子輸送層においてＩｎｖ−１を単独又はアントラセン誘導体Ｐ−４と組み合わせて含む装置（装置２．１〜２．５）が、ＥＴＬにおいてＰ−４のみを含有する比較装置２．６に比べて、より高い輝度、及び類似か又はより低い駆動電圧を提供することが表１から明らかである。

比較装置２．７〜２．１１は、フルオランテン誘導体Ｃ−１でＩｎｖ−１を置換したことを除き、本発明の装置２．１〜２．５と同様の方法で組み立てられた。化合物Ｃ−１は、本発明の範囲外にあり、７，１０−連結基をもつが、８，９−位において核に縮合した５員環基を有するフルオランテン核として記載され得る。ＯＬＥＤ装置における化合物Ｃ−１及びその使用は、前に開示されている（特開２００３−１２３９７８号公報）。各対応するレベルについて、Ｉｎｖ−１を含有する装置は、Ｃ−１を含有する装置に比べて低駆動電圧及び高輝度効率の両方を与えることが表１からわかる。さらに、比較装置２．７−２．１１は、ＥＴＬ中にアントラセン誘導体のみを含有する比較装置２．６に比べて不利であり、それらは、装置２．６に比べて駆動電圧が高いが、輝度が同等又は低い。

（実施例３．赤色発光装置３．１〜３．６の調製）
一連のＯＬＥＤ装置（３．１〜３．６）を以下の方法で組み立てた。
１．８５ｎｍ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アノードとして、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、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（ＣＦ_x）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、１４４．０ｎｍの厚さに堆積させた。
４．次に、表２に示すような、ルブレン（ＦＤ−５）に相当する第１のホスト材料（ホスト１）、又はＦＤ−５とＩｎｖ−１に相当する第２のホスト材料（ホスト２）との混合物、及び０．５体積％のドーパントＦＤ−４６を含有する４０ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を堆積させた。
５．Ｉｎｖ−１の電子輸送層（ＥＴＬ）を３１．５ｎｍの厚さでＬＥＬ上に真空堆積させた。
６．ＡＭ−１に相当する電子注入層（ＥＩＬ）を３．５ｎｍの厚さでＥＴＬ上に真空堆積させた。
７．最後に、１００ｎｍのアルミニウムの層をＥＩＬ上に堆積させて、カソードを形成した。

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。

それらの調製の間、各装置が重複して作製され、各実施例につき、完全に同じように作製された４つの装置を与えた。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輝度効率について試験した。４つの重複した装置からの結果は平均化され、その結果を表２に報告する。

ＥＴＬにＩｎｖ−１を用いることに加えて、Ｉｎｖ−１がＬＥＬにおける共通ホストでもあるなら（装置３．２〜３．６）、改善された輝度効率、及びＬＥＬ中にＩｎｖ−１を含有しない装置３．１に比べて同等又は低い駆動電圧（装置３．４を除く）を有する装置を得ることが表２から明らかである。全ての装置は、同じ全体厚さを有する。

（実施例４．青色発光ＯＬＥＤ装置４．１〜４．６の調製）
一連のＯＬＥＤ装置（４．１〜４．６）を以下の方法で組み立てた。
１．８５ｎｍ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アノードとして、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、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（ＣＦ_x）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、９５ｎｍの厚さに堆積させた。
４．次に、ホスト材料Ｐ−４及び５．０体積％のドーパントＦＤ−５３に相当する２０ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を堆積させた。
５．表３に記載するレベルでＩｎｖ−２に相当する第１の電子輸送材料（ＥＴＭ１）、又は表３に記載するレベルでＩｎｖ−２とＡＭ−２に相当する第２の電子輸送材料（ＥＴＭ２）との混合物を含有する電子輸送層（ＥＴＬ）を、ＬＥＬ上に堆積させた。
６．装置４．２〜４．６については、表３に記載するレベルでＡＭ−２に相当する電子注入層（ＥＩＬ）をＥＴＬ上に堆積させた。
７．最後に、１００ｎｍのアルミニウムの層をＥＩＬ上に堆積させて、カソードを形成した。装置４．１については、この層をＥＴＬ上に直接堆積させた。

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。

それらの調製の間、各装置が重複して作製され、各実施例につき、完全に同じように作製された４つの装置を与えた。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輝度効率について試験した。４つの重複した装置からの結果は平均化され、その結果を表３に報告する。

作製され、そして試験された全ての装置は、同じ全体厚さを有していた。ＡＭ−２を含有するＥＩＬ、及びＩｎｖ−１又はＡＭ−２と組み合わせたＩｎｖ−２のいずれかを含有するＥＴＬを有する装置４．２〜４．６は、アルカリ金属物質を含有しない装置４．１に比べて良好な輝度及び比較的低い駆動電圧を与えた。

（実施例３．青色発光ＯＬＥＤ装置５．１〜５．１１の調製）
一連のＯＬＥＤ装置（５．１〜５．５）を以下の方法で組み立てた。
１．８５ｎｍ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アノードとして、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、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（ＣＦ_x）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、９５ｎｍの厚さに堆積させた。
４．次に、ホスト材料Ｐ−４及び１．５体積％のドーパントＦＤ−５４に相当する２０ｎｍの発光層（ＬＥＬ）を堆積させた。
５．表４に示すような、Ｉｎｖ−１に相当する第１の電子輸送材料（ＥＴＭ１）、又はＰ−４、又はＩｎｖ−１とＰ−４との混合物に相当する第２の電子輸送材料（ＥＴＭ２）を含有する３５．０ｎｍの電子輸送層（ＥＴＬ）を、ＬＥＬ上に堆積させた。
６．次に、ＡＭ−１に相当する３．５ｎｍの電子注入層（ＥＩＬ）をＥＴＬ上に堆積させた。
７．最後に、１００ｎｍのアルミニウムの層をＥＩＬ上に堆積させて、カソードを形成した。

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。

Ｉｎｖ−１（存在する場合）をＩｎｖ−２で置換したことを除き、装置５．１〜５．５（表４参照）と同じ方法で第２の一連のＯＬＥＤ装置（５．６〜５．１１）を組み立てた。

それらの調製の間、各装置が重複して作製され、各実施例につき、完全に同じように作製された４つの装置を与えた。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輝度効率について試験した。４つの重複した装置からの結果は平均化され、その結果を表４に報告する。

全ての装置は、同じ全体厚さを有する。比較装置５．１及び５．１１は、Ｉｎｖ−１又はＩｎｖ−２を含有せず、電子輸送材料としてアントラセン誘導体Ｐ−４を使用する。Ｉｎｖ−１又はＩｎｖ−２のいずれかを単独又はＰ−４と組み合わせて含有するＥＴＬを用いることにより、平均して、良好な輝度及び駆動電圧の両方を提供する装置を得ることができることが表４から明らかである。

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。

１００ ＯＬＥＤ
１１０ 基板
１２０ アノード
１３０ 正孔注入層（ＨＩＬ）
１３２ 正孔輸送層（ＨＴＬ）
１３４ 発光層（ＬＥＬ）
１３５ 正孔ブロック層（ＨＢＬ）
１３６ 電子輸送層（ＥＴＬ）
１３８ 電子注入層（ＥＩＬ）
１４０ カソード
１５０ 電圧／電流源
１６０ 電気コネクタ。

Claims (20)

1. カソード、アノードを含み、それらの間に発光層を有し、前記発光層と前記カソードとの間に第１層をさらに含むＯＬＥＤ装置であって、前記第１層は、連結基によって接続された７,１０位を有するフルオランテン核を含むフルオランテン大環状化合物を含み、前記フルオランテン核は、さらに置換されることができ、ただし、８及び９位の置換基は、結合して５員環基を形成することができず、前記発光層と前記カソードとの間にアルカリ金属物質を含む少なくとも１つの層を含むＯＬＥＤ装置。
2. 前記連結基は、８原子以上３０原子未満の長さを有する請求項１に記載のＯＬＥＤ装置。
3. 前記連結基は、１０原子以上２０原子未満の長さを有する請求項１に記載のＯＬＥＤ装置。
4. 前記フルオランテン大環状化合物は、１つのみのフルオランテン核を含有する請求項１に記載のＯＬＥＤ装置。
5. 前記フルオランテン核に環形成された芳香環がない請求項１に記載のＯＬＥＤ装置。
6. 前記フルオランテン大環状化合物は、式（I）：
   

   

   （式中、Ｒ₁〜Ｒ₈は、水素又は置換基を独立して表し、隣接するＲ₁〜Ｒ₈置換基は、結合して環基を形成することができ、ただし、Ｒ₁及びＲ₂は、結合して５員環基を形成することができず、Ｌは、連結基を完成するのに必要な原子を表す）により表される請求項１に記載のＯＬＥＤ装置。
7. Ｌは、式（１）：
   −（ＣＹ₂）_n− 式（１）
   （式中、各Ｙは同一でも異なっていてもよく、各Ｙは水素又は置換基を表し、ただし、隣接する置換基は、結合して環基を形成することができ、ｎは８〜２５である）により表される請求項６に記載のＯＬＥＤ装置。
8. Ｌは、式（２）：
   −（ＣＹ₂）_r−［（ＣＹ₂）−（Ｘ）−（ＣＹ₂）］_s−（ＣＹ₂）_t− 式（２）
   （式中、各Ｙは同一でも異なってもよく、各Ｙは水素又は置換基を表し、ただし、隣接する置換基は、結合して環基を形成することができ、各Ｘは同一でも異なっていてもよく、各ＸはＣＹ₂、Ｎ、Ｏ又はＳを表し、ｒは０〜１０であり、ｔは０〜１０であり、ｓは１〜１０であり、ただし、ｒ、s及びｔは、Ｌが少なくとも８原子であるが２５原子未満の長さを有するように選択される）により表される請求項６に記載のＯＬＥＤ装置。
9. Ｒ₁〜Ｒ₈の各々が、水素、１〜２４個の炭素原子を有するアルキル基、又は６〜２４個の炭素原子を有するアリール基を独立して表し、ただし、隣接する基は、結合して前記フルオランテン核に結合した芳香環基を形成することができない請求項６に記載のＯＬＥＤ装置。
10. 前記フルオランテン大環状化合物は、式（II）：
    

    

    （式中、Ｒ₁〜Ｒ₈の各々は、水素、１〜２４個の炭素原子を有するアルキル基、６〜２４個の炭素原子を有するアリール基を独立して表し、ただし、隣接する基は、結合して前記フルオランテン核に結合した芳香環基を形成することができず；各Ｙは、同一でも異なっていてもよく、水素、１〜２４個の炭素原子を有するアルキル基、６〜２４個の炭素原子を有するアリール基をそれぞれ表し、ただし、隣接するＹ基は結合して環基を形成することができ；ｍは、４以上３０未満である）により表される請求項１に記載のＯＬＥＤ装置。
11. ｍは、６以上２５未満である請求項１０に記載のＯＬＥＤ装置。
12. 前記アルカリ金属物質は、リチウム金属又は有機リチウム化合物を含む請求項１に記載のＯＬＥＤ装置。
13. 前記第１層は、アルカリ金属又は有機アルカリ金属化合物を含む請求項１に記載のＯＬＥＤ装置。
14. 前記第１層と前記カソードとの間に配置され且つ前記第１層に接触する第２層は、アルカリ金属又は有機アルカリ金属化合物を含む請求項１に記載のＯＬＥＤ装置。
15. 前記第１層は、アルカリ金属又は有機アルカリ金属化合物を含み、前記第１層と前記カソードとの間に配置され且つ前記第１層に接触する第２層は、独立して選択されるアルカリ金属又は独立して選択される有機アルカリ金属化合物を含む請求項１に記載のＯＬＥＤ装置。
16. 前記アルカリ金属物質は、式（III）：
    （Ｌｉ⁺）_f（Ｑ）_g 式（III）
    （式中、Ｑはアニオン性有機配位子であり；ｆ及びｇは、前記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た整数である）により表される化合物を含む請求項１に記載のＯＬＥＤ装置。
17. 前記アルカリ金属物質は、式（IV）
    

    

    （式中、Ｚ及び点線の弧は、２〜４個の原子及びリチウムカチオンとの５〜７員環を完成するのに必要な結合を表し；各Ａは、水素又は置換基を表し、各Ｂは、Ｚ原子上の水素又は独立的に選択された置換基を表し、ただし、２個以上の置換基は、結合して縮合環又は縮合環系を形成することができ；ｊは０〜３であり、ｋは１又は２であり；ｆ及びｇは、前記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た整数である）により表される化合物を含む請求項１に記載のＯＬＥＤ装置。
18. 前記第１層は、前記フルオランテン大環状化合物に加えて、式（V）：
    

    

    （式中、Ｒ¹及びＲ⁶はそれぞれ、６〜２４個の炭素原子を有するアリール基を独立して表し；Ｒ²〜Ｒ⁵及びＲ⁷〜Ｒ¹⁰はそれぞれ、水素、１〜２４個の炭素原子を有するアルキル基、及び６〜２４個の炭素原子を有する芳香族基から独立して選択される）によるアントラセン誘導体を含む請求項１に記載のＯＬＥＤ装置。
19. 前記フルオランテン大環状化合物は、前記第１層及び前記発光層中に存在する請求項１に記載のＯＬＥＤ装置。
20. カソード、アノードを含み、それらの間に発光層を有し、前記発光層と前記カソードとの間に第１層をさらに含むＯＬＥＤ装置であって、前記第１層は、非発光電子輸送層であり、
    ａ）前記第１層は、連結基によって接続された７,１０位を有するフルオランテン核を含むフルオランテン大環状化合物を含み、前記連結基は少なくとも８原子の長さを有し、前記フルオランテン核は、さらに置換されることができ、ただし、８及び９位の置換基は、結合して５員環基を形成することができず、
    ｂ）前記第１層は、アルカリ金属又は有機アルカリ金属化合物を含み；前記第１層と前記カソードとの間に配置され且つ前記第１層に接触する第２層は、アルカリ金属又は有機アルカリ金属化合物を含み、ただし、前記第１層及び前記第２層の両方は、独立して選択されたアルカリ金属又は有機アルカリ金属化合物を含み得る
    ＯＬＥＤ装置。

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