JP2018022705A - 溶液加工可能な、ドープされたトリアリールアミン正孔注入材料 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶液法（溶液加工法）によるＯＬＥＤの製造方法を提供する。【解決手段】この方法には、有機電子受容体及び有機電子供与体の混合物を含む有機層を堆積させて、非極性溶媒に不溶性である層を形成させる工程が含まれる。その有機層を含むデバイスは、良好な発光効率を維持しているとともに、向上した寿命を示し、且つより低い作動電圧を有しうる。【選択図】図３
Description
特許請求の範囲に記載した発明は、共同の大学・企業研究契約に関わる１つ以上の以下の団体：ミシガン大学評議員会、プリンストン大学、サザン・カリフォルニア大学、及びユニバーサル・ディスプレイ・コーポレーションにより、１つ以上の団体によって、１つ以上の団体のために、及び／又は１つ以上の団体と関係して行われた。上記契約は、特許請求の範囲に記載された発明がなされた日及びそれ以前に発効しており、特許請求の範囲に記載された発明は、前記契約の範囲内で行われた活動の結果としてなされた。
本発明は有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）に関する。より具体的には、本発明は、非極性溶媒に不溶な層を形成している有機電子供与体及び有機電子受容体を含む有機層を有するデバイスを作製する方法、及びその有機層を含むデバイスに関する。
有機物質を用いるオプトエレクトロニクスデバイスは、多くの理由によりますます望ましいものとなってきている。そのようなデバイスを作るために用いられる多くの物質はかなり安価であり、そのため有機オプトエレクトロニクスデバイスは、無機デバイスに対してコスト上の優位性について潜在力をもっている。加えて、有機物質固有の特性、例えばそれらの柔軟性は、それらを柔軟な基材上への製作などの特定用途に非常に適したものにしうる。有機オプトエレクトロニクスデバイスの例には、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、有機光トランジスタ、有機光電池、及び有機光検出器が含まれる。ＯＬＥＤについては、有機物質は、従来の物質に対して性能上優位性をもちうる。例えば、有機発光層が発光する波長は、一般に、適切なドーパントで容易に調節することができる。
ＯＬＥＤは、そのデバイスを横切って電圧を印加した場合に光を発する薄い有機膜（有機フィルム）を用いる。ＯＬＥＤは、フラットパネルディスプレイ、照明、及びバックライトなどの用途で用いるためのますます興味ある技術となってきている。いくつかのＯＬＥＤの物質と構成が、米国特許第５，８４４，３６３号明細書、同６，３０３，２３８号明細書、及び同５，７０７，７４５号明細書に記載されており、これらの明細書はその全体を参照により本明細書に援用する。
燐光発光分子の一つの用途はフルカラーディスプレイである。そのようなディスプレイのための工業規格は、「飽和」色といわれる特定の色を発光するように適合された画素（ピクセル）を要求している。特に、これらの規格は、飽和の赤、緑、及び青の画素を必要としている。色はＣＩＥ座標を用いて測定でき、ＣＩＥ座標は当分野で周知である。
緑色発光分子の一例は、Ｉｒ(ｐｐｙ)３と表されるトリス(2-フェニルピリジン)イリジウムであり、これは以下の式Ｉの構造を有する。
この式及び本明細書の後の図で、窒素から金属（ここではＩｒ）への供与結合は直線で表す。
本明細書で用いるように、「有機」の用語は、有機オプトエレクトロニクスデバイスを製作するために用いることができるポリマー物質並びに小分子有機物質を包含する。「小分子(small molecule)」とは、ポリマーではない任意の有機物質をいい、「小分子」は、実際は非常に大きくてもよい。小分子はいくつかの状況では繰り返し単位を含んでもよい。例えば、置換基として長鎖アルキル基を用いることは、分子を「小分子」の群から排除しない。小分子は、例えばポリマー主鎖上のペンダント基として、あるいは主鎖の一部として、ポリマー中に組み込まれてもよい。小分子は、コア残基上に作り上げられた一連の化学的殻からなるデンドリマーのコア残基として働くこともできる。デンドリマーのコア残基は、蛍光性又は燐光性小分子発光体であることができる。デンドリマーは「小分子」であることができ、ＯＬＥＤの分野で現在用いられている全てのデンドリマーは小分子であると考えられる。
本明細書で用いるように「トップ」は、基材から最も遠くを意味する一方で、「ボトム」は基材に最も近いことを意味する。第一の層が第二の層の「上に配置される」と記載した場合は、第一の層は基材から、より遠くに配置される。第一の層が第二の層と「接触している」と特定されていない限り、第一の層と第二の層との間に別な層があってよい。例えば、カソードとアノードとの間に様々な有機層があったとしても、カソードはアノードの「上に配置される」と記載できる。
本明細書で用いるように、「溶液処理（加工）可能」とは、溶液もしくは懸濁液の形態で、液体媒体中に溶解され、分散され、又は液体媒体中で輸送され、及び／又は液体媒体から堆積されうることを意味する。
配位子が発光物質の光活性特性に直接寄与していると考えられる場合は、その配位子は「光活性」ということができる。配位子が発光物質の光活性特性に寄与していないと考えられる場合は、配位子は「補助」ということができるが、補助配位子は光活性配位子の特性を変えうる。
本明細書で用いるように、かつ当業者によって一般に理解されているように、第一の「最高被占分子軌道」（ＨＯＭＯ）又は「最低空分子軌道」（ＬＵＭＯ）のエネルギー準位は、その第一のエネルギー準位が真空のエネルギー準位により近い場合には、第二のＨＯＭＯ又はＬＵＭＯよりも「大きい」あるいは「高い」。イオン化ポテンシャル（ＩＰ）は真空準位に対して負のエネルギーとして測定されるので、より高いＨＯＭＯエネルギー準位は、より小さな絶対値をもつＩＰに対応する（より小さな負のＩＰ）。同様に、より高いＬＵＭＯエネルギー準位は、より小さな絶対値をもつ電子親和力（ＥＡ）に対応する（より小さな負のＥＡ）。上（トップ）に真空準位をもつ従来のエネルギー準位図の上では、物質のＬＵＭＯエネルギー準位はその同じ物質のＨＯＭＯエネルギー準位よりも高い。「より高い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位は、「より低い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位よりも、そのような図のトップのより近くに現れる。
本明細書で用いるように、また当業者によって一般に理解されるように、第一の仕事関数は、その第一の仕事関数がより高い絶対値を有する場合には、第二の仕事関数よりも「大きい」あるいは「高い」。仕事関数は通常、真空準位に対して負の値として測定されるので、このことは「より高い」仕事関数は、より負であることを意味する。上（トップ）に真空準位をもつ従来のエネルギー準位図の上では、「より高い」仕事関数は真空準位から下向きの方向へさらに離れて図示される。したがって、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギー準位の定義は、仕事関数とは異なる慣例に従う。
ＯＬＥＤについてのさらなる詳細及び上述した定義は、米国特許第７，２７９，７０４号明細書に見ることができ、その全体を参照により本明細書に援用する。
Baldoら,"Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices", Nature, vol. 395, 151-154, 1998
Baldoら,"Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence", Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4-6 (1999)
［本発明のまとめ］
有機発光デバイスを作製する方法を提供する。この方法は、電極を準備する工程、溶液法によってその電極と接触する第一の有機層を堆積させる工程、及びその第一の有機層を加熱して、非極性溶媒に不溶性である層を形成させる工程を含む。好ましくは、その電極はアノードであり、第一の有機層はそのアノードと接触して堆積される。
有機発光デバイスを作製する方法を提供する。この方法は、電極を準備する工程、溶液法によってその電極と接触する第一の有機層を堆積させる工程、及びその第一の有機層を加熱して、非極性溶媒に不溶性である層を形成させる工程を含む。好ましくは、その電極はアノードであり、第一の有機層はそのアノードと接触して堆積される。
上記第一の有機層は、有機電子受容体と、下記式を有する有機電子供与体とを含む。
Ａ、Ｂ、及びＣは、５又は６員の環又はヘテロ環である。ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣは独立に、水素、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリール、及びヘテロアリールからなる群から選択される。ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣは任意選択で、Ａ、Ｂ、及びＣと縮合していてもよい。ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣのうち少なくとも２つは下記構造：
を含む。
Ｘ及びＹは独立に５又は６員の環又はヘテロ環である。ＲＸ及びＲＹは独立に、水素、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリール、及びヘテロアリールからなる群から選択される。ＲＸ及びＲＹは任意選択によりＸ及びＹと縮合していてもよい。ＲＸ及びＲＹは任意選択によりＡ及びＢと結合していてもよい。
一つの側面では、有機電子供与体は下記式：
を有する。
Ｌ１は、その芳香環を形成している６〜６０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアリーレン基、置換もしくは非置換のフルオレニレン基、又は環を形成している５〜６０の原子を有する置換もしくは非置換のヘテロアリーレン基を表し；Ａｒ１及びＡｒ２はそれぞれ独立に、その芳香環を形成している６〜６０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアリール基、又は環を形成している５〜６０の原子を有する置換もしくは非置換のヘテロアリール基を表し；Ｒ′１は、その芳香環を形成している６〜６０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアリール基を表し；Ｒ′２は、水素原子、その芳香環を形成している６〜６０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアリール基、１〜５０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアルキル基、１〜５０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアルコキシ基、環を形成している６〜５０の原子を有する置換もしくは非置換のアリールオキシ基、環を形成している５〜５０の原子を有する置換もしくは非置換のアリールチオ基、２〜５０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアルコキシカルボニル基、その芳香環を形成している６〜５０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアリール基で置換されたアミノ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、又はカルボキシル基を表し；但し、Ａｒ１とＡｒ２のいずれもフルオレン構造を含まず、且つ上記式によって表される芳香族アミン誘導体中のカルバゾール構造の数が１又は２であることを条件とする。
別の側面では、上記の有機電子供与体は下記式：
を有する。
Ｚは、置換もしくは非置換Ｃ１〜Ｃ３０アルキレン基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０アルケニレン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリーレン基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０ヘテロアリーレン基、及び置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０ヘテロ環基からなる群から選択され；Ｒ′３、Ｒ′４、Ｒ′５、Ｒ′６、Ｒ′７、及びＲ′８のそれぞれは独立に、水素原子、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０ヘテロ環基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０縮合多環式基、ヒドロキシ基、シアノ基、置換もしくは非置換のアミノ基からなる群から選択され、且つ、あるいは、Ｒ′３、Ｒ′４、Ｒ′５、Ｒ′６、Ｒ′７、及びＲ′８のなかの２つ以上の隣接する基が互いに結合して飽和もしくは不飽和の炭素環を形成していることもでき；且つ、Ａｒ３及びＡｒ４のそれぞれは独立に、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、又は置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０ヘテロアリール基である。
なお別の側面では、有機電子供与体は下記式：
を有する。
Ｌ０は、２つ、３つ、又は４つの環を有し、且つ置換基を有するｏ−、ｐ−、及びｍ−フェニレン基のいずれか一つであり、但し、Ｌ０が４つの環を有するフェニレン基である場合には、そのフェニレン基はそのどこかに非置換もしくは置換アミノフェニル基を有していてもよいことを条件とし、且つ、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３、及びＲ０４は以下の基のうちのいずれか一つであることを条件とする。
Ｒ′９、Ｒ′１０、Ｒ′１１、Ｒ′１２、及びＲ′１３はそれぞれ、置換もしくは非置換のアリール基であり、且つｒ１、ｒ２、ｒ３、及びｒ４はそれぞれ０〜５の整数であり、但し、ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４≧１であることを条件とする。
一つの側面では、有機電子受容体は、以下のものからなる群から選択される。
Ｙ５〜Ｙ７は独立に水素原子、フルオロアルキル基、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基であり；且つ、Ｙ６及びＹ７は環を形成していてもよい。
好ましくは、有機電子受容体は、
である。
好ましくは、有機電子供与体は、以下のもの：
からなる群から選択される。
さらに好ましくは、有機電子受容体が、
であり、且つ、有機電子供与体が、以下のもの：
からなる群から選択される。
最も好ましくは、有機電子受容体がドーパント１であり、有機電子供与体が、
である。
一つの側面では、非極性溶媒を含む第二の有機層が第一の有機層の上に堆積され、その第一の有機層はその第二の有機層中の非極性溶媒に不溶である。好ましくは、第一の有機層は正孔注入層である。好ましくは、第二の有機層は、正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、又は発光層である。
本明細書で用いる場合、非極性溶媒は、３．５以下の極性指数（polarity index）を有する。一つの側面では、非極性溶媒は、ベンゼン、四塩化炭素、シクロヘキサン、１，２−ジクロロエタン、ジクロロメタン、ジエチルエーテル、ヘプタン、ヘキサン、メチル−ｔ−ブチルエーテル、ペンタン、ジイソプロピルエーテル、トルエン、及びキシレンからなる群から選択される。好ましくは、非極性溶媒はトルエンである。
一つの側面では、溶液法（溶液加工）は、スピンコーティング又はインクジェット印刷である。
別の側面では、有機電子受容体及び有機電子供与体は、１：１又は２：１のモル比で混合される。
なお別の側面では、組成物が約１００℃以上且つ約２５０℃以下の温度で加熱された場合に、不溶性有機層が形成される。
さらに、第一のデバイスを提供し、そのデバイスは有機発光デバイスを含み、これはさらに、アノード、カソード、そのアノードとカソードの間に配置された第一の有機層を含み、その有機層は電子受容体及び電子供与体を含む。本方法にとって好ましいと記載した、置換基、溶媒、有機電子受容体及び有機電子供与体のモル比、及び温度の選択は、電子受容体及び電子供与体を含む有機層を有するデバイスに用いるためにも好ましい。これらの選択には、少なくとも、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、Ｘ、Ｙ、ＲＸ、ＲＹ、Ｒ１〜Ｒ６１、Ｙ１〜Ｙ７、Ｘ１、Ｘ２、Ｒ′１〜Ｒ′１３、Ａｒ１〜Ａｒ４、Ｌ０、Ｌ１、Ｚ、ｒ１〜ｒ４、及びＲ０１〜Ｒ０４について記載したものが含まれる。
[詳細な説明]
一般に、ＯＬＥＤは、アノードとカソードとの間に配置され且つそれらと電気的に接続された少なくとも１つの有機層を含む。電流が流された場合、有機層（１又は複数）にアノードは正孔を注入し、カソードは電子を注入する。注入された正孔と電子はそれぞれ反対に帯電した電極に向かって移動する。電子と正孔が同じ分子上に局在する場合、励起エネルギー状態を有する局在化された電子−正孔対である「励起子」が形成される。励起子が発光機構によって緩和するときに光が発せられる。いくつかの場合には、励起子はエキシマー又はエキシプレックス上に局在化されうる。非放射機構、例えば、熱緩和も起こりうるが、通常は好ましくないと考えられる。
一般に、ＯＬＥＤは、アノードとカソードとの間に配置され且つそれらと電気的に接続された少なくとも１つの有機層を含む。電流が流された場合、有機層（１又は複数）にアノードは正孔を注入し、カソードは電子を注入する。注入された正孔と電子はそれぞれ反対に帯電した電極に向かって移動する。電子と正孔が同じ分子上に局在する場合、励起エネルギー状態を有する局在化された電子−正孔対である「励起子」が形成される。励起子が発光機構によって緩和するときに光が発せられる。いくつかの場合には、励起子はエキシマー又はエキシプレックス上に局在化されうる。非放射機構、例えば、熱緩和も起こりうるが、通常は好ましくないと考えられる。
初期のＯＬＥＤは、一重項状態から光を発する（「蛍光」）発光性分子を用いており、例えば、米国特許第４，７６９，２９２号明細書（この全体を参照により援用する）に記載されているとおりである。蛍光発光は、一般に、１０ナノ秒よりも短いタイムフレームで起こる。
より最近、三重項状態から光を発する（「燐光」）発光物質を有するＯＬＥＤが実証されている。Baldoら,“Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices”, Nature, vol. 395, 151-154, 1998 (“Baldo-I”);
及び、Baldoら,“Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence”, Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4-6 (1999) (“Baldo-II”)、これらを参照により全体を援用する。燐光は、米国特許第７，２７９，７０４号明細書の第５〜６欄に、より詳細に記載されており、これを参照により援用する。
及び、Baldoら,“Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence”, Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4-6 (1999) (“Baldo-II”)、これらを参照により全体を援用する。燐光は、米国特許第７，２７９，７０４号明細書の第５〜６欄に、より詳細に記載されており、これを参照により援用する。
図１は有機発光デバイス100を示している。この図は、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。デバイス100は、基板110、アノード115、正孔注入層120、正孔輸送層125、電子阻止層130、発光層135、正孔阻止層140、電子輸送層145、電子注入層150、保護層155、およびカソード160を含み得る。カソード160は、第一導電層162および第二導電層164を有する複合カソードである。デバイス100は、記載した層を順次、堆積させることによって作製できる。これらの様々な層の特性及び機能、並びに例示物質は、米国特許第７，２７９，７０４号明細書の第６〜１０欄により詳細に記載されており、これを参照により援用する。
これらの層のそれぞれについてのより多くの例が得られる。例えば、可撓性且つ透明な基材−アノードの組み合わせが米国特許第５，８４４，３６３号明細書に開示されており、参照により全体を援用する。ｐ型ドープ正孔輸送層の例は、５０：１のモル比で、Ｆ４−ＴＣＮＱでドープしたｍ−ＭＴＤＡＴＡであり、これは米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号公報に開示されているとおりであり、その全体を参照により援用する。発光物質及びホスト物質の例は、Thompsonらの米国特許第６，３０３，２３８号明細書に開示されており、その全体を参照により援用する。ｎ型ドープ電子輸送層の例は、１：１のモル比でＬｉでドープされたＢＰｈｅｎであり、これは米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号公報に開示されているとおりであり、その全体を参照により援用する。米国特許第５，７０３，４３６号明細書及び同５，７０７，７４５号明細書（これらはその全体を参照により援用する）は、上に重ねられた透明な電気導電性のスパッタリングによって堆積されたＩＴＯ層を有するＭｇ：Ａｇなどの金属の薄層を有する複合カソードを含めたカソードの例を開示している。阻止層の理論と使用は、米国特許第６，０９７，１４７号明細書及び米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号公報に、より詳細に記載されており、その全体を参照により援用する。注入層の例は、米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号公報に提供されており、その全体を参照により援用する。保護層の記載は米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号公報にみられ、その全体を参照により援用する。
図２は倒置型(inverted)ＯＬＥＤ200を示している。このデバイスは、基板210、カソード215、発光層220、正孔輸送層225、およびアノード230を含む。デバイス200は記載した層を順に堆積させることによって製造できる。最も一般的なＯＬＥＤの構成はアノードの上方に配置されたカソードを有し、デバイス200はアノード230の下方に配置されたカソード215を有するので、デバイス200を「倒置型」ＯＬＥＤとよぶことができる。デバイス100に関して記載したものと同様の物質を、デバイス200の対応する層に使用できる。図２は、デバイス100の構造からどのようにいくつかの層を省けるかの１つの例を提供している。
図１および２に例示されている簡単な層状構造は非限定的な例として与えられており、本発明の実施形態は多様なその他の構造と関連して使用できることが理解される。記載されている具体的な物質および構造は事実上例示であり、その他の物質および構造も使用できる。設計、性能、およびコスト要因に基づいて、実用的なＯＬＥＤは様々なやり方で上記の記載された様々な層を組み合わせることによって実現でき、あるいは、いくつかの層は完全に省くことができる。具体的に記載されていない他の層を含むこともできる。具体的に記載したもの以外の物質を用いてもよい。本明細書に記載されている例の多くは単一の物質を含むものとして様々な層を記載しているが、物質の組合せ（例えばホストおよびドーパントの混合物、または、より一般的には混合物）を用いてもよいことが理解される。また、層は様々な副層（sublayer）を有してもよい。本明細書において様々な層に与えられている名称は、厳格に限定することを意図するものではない。例えば、デバイス200において、正孔輸送層225は正孔を輸送し且つ発光層220に正孔を注入するので、正孔輸送層として、あるいは正孔注入層として説明されうる。一実施形態において、ＯＬＥＤは、カソードとアノードとの間に配置された「有機層」を有するものとして説明できる。この有機層は単一の層を含むか、または、例えば図１および２に関連して記載したように様々な有機物質の複数の層をさらに含むことができる。
具体的には説明していない構造および物質、例えばFriendらの米国特許第５，２４７，１９０号（これはその全体を参照により援用する）に開示されているようなポリマー物質で構成されるＯＬＥＤ（ＰＬＥＤ）、も使用することができる。さらなる例として、単一の有機層を有するＯＬＥＤを使用できる。ＯＬＥＤは、例えば、Forrestらの米国特許第５，７０７，７４５号（これはその全体を参照により援用する）に記載されているように積み重ねられてもよい。ＯＬＥＤの構造は、図１および２に示されている簡単な層状構造から逸脱していてもよい。例えば、基板は、光取出し（out-coupling）を向上させるために、Forrestらの米国特許第６，０９１，１９５号（これはその全体を参照により援用する）に記載されているメサ構造、および/またはBulovicらの米国特許第５，８３４，８９３号（これはその全体を参照により援用する）に記載されているピット構造などの、角度の付いた反射表面を含みうる。
特に断らないかぎり、様々な実施形態の層のいずれも、何らかの適切な方法によって堆積されうる。有機層については、好ましい方法には、熱蒸着（thermal evaporation）、インクジェット（例えば、米国特許第６，０１３，９８２号および米国特許第６，０８７，１９６号（これらはその全体を参照により援用する）に記載されている）、有機気相成長（organic vapor phase deposition、ＯＶＰＤ）（例えば、Forrestらの米国特許第６，３３７，１０２号（その全体を参照により援用する）に記載されている）、ならびに有機気相ジェットプリンティング（organic vapor jet printing、ＯＶＪＰ）による堆積（例えば、米国特許出願第１０／２３３，４７０号（これはその全体を参照により援用する）に記載されている）が含まれる。他の適切な堆積方法には、スピンコーティングおよびその他の溶液に基づく方法が含まれる。溶液に基づく方法は、好ましくは、窒素または不活性雰囲気中で実施される。その他の層については、好ましい方法には熱蒸着が含まれる。好ましいパターニング方法には、マスクを通しての蒸着、圧接（cold welding）（例えば、米国特許第６，２９４，３９８号および米国特許第６，４６８，８１９号（これらはその全体を参照により援用する）に記載されている）、ならびにインクジェットおよびＯＶＪＤなどの堆積方法のいくつかに関連するパターニングが含まれる。その他の方法も用いることができる。堆積される物質は、それらを特定の堆積方法に適合させるために改変されてもよい。例えば、分枝した又は分枝していない、好ましくは少なくとも３個の炭素を含むアルキルおよびアリール基などの置換基が、溶液加工性を高めるために、小分子に用いることができる。２０個又はそれより多い炭素を有する置換基を用いてもよく、３〜２０炭素が好ましい範囲である。非対称構造を有する物質は対称構造を有するものよりも良好な溶液加工性を有しうるが、これは、非対称物質はより小さな再結晶化傾向を有しうるからである。デンドリマー置換基は、小分子が溶液加工を受ける能力を高めるために用いることができる。
本発明の実施形態により製造されたデバイスは多様な消費者製品に組み込むことができ、これらの製品には、フラットパネルディスプレイ、コンピュータのモニタ、テレビ、広告板、室内もしくは屋外の照明灯および／または信号灯、ヘッドアップディスプレイ、完全に透明な（fully transparent）ディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、レーザープリンタ、電話機、携帯電話、携帯情報端末（personal digital assistant、PDA）、ラップトップコンピュータ、デジタルカメラ、カムコーダ、ビューファインダー、マイクロディスプレイ、乗り物、大面積壁面（large area wall）、映画館またはスタジアムのスクリーン、あるいは標識が含まれる。パッシブマトリクスおよびアクティブマトリクスを含めて、様々な制御機構を用いて、本発明にしたがって製造されたデバイスを制御できる。デバイスの多くは、１８℃から３０℃、より好ましくは室温（２０〜２５℃）などの、人にとって快適な温度範囲において使用することが意図されている。
本明細書に記載した物質及び構造は、ＯＬＥＤ以外のデバイスにおける用途を有しうる。例えば、その他のオプトエレクトロニクスデバイス、例えば、有機太陽電池及び有機光検出器は、これらの物質及び構造を用いることができる。より一般には、有機デバイス、例えば、有機トランジスタは、これらの物質及び構造を用いることができる。
ハロ、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、ヘテロ環基、アリール、芳香族基、及びヘテロアリールの用語は、当分野で公知であり、米国特許第７，２７９，７０４号明細書の第３１〜３２欄で定義されており、これを参照により援用する。
［発明の説明］
有機電子供与体及び有機電子受容体を含む有機層を溶液堆積させることによる有機発光デバイスの作製方法であって、この方法によって非極性溶媒に対して不溶性の層が形成される方法を提供する。好ましくは、この有機層はデバイス中の正孔注入層（ＨＩＬ）を形成する。ＨＩＬはＯＬＥＤ中で特に重要な有機層であり、なぜなら、それは発光層中の発光物質に正孔を提供することを助けるからである。
有機電子供与体及び有機電子受容体を含む有機層を溶液堆積させることによる有機発光デバイスの作製方法であって、この方法によって非極性溶媒に対して不溶性の層が形成される方法を提供する。好ましくは、この有機層はデバイス中の正孔注入層（ＨＩＬ）を形成する。ＨＩＬはＯＬＥＤ中で特に重要な有機層であり、なぜなら、それは発光層中の発光物質に正孔を提供することを助けるからである。
溶液加工されたＯＬＥＤにとって、有機層は、次の有機層に用いられる溶媒に対して耐性でなければならない。これまで、次の層に対して耐性の有機層をもたらすために利用できるわずか２つの方法しかなかった。第一には、直交溶媒（orthogonal solvent）を用いることができ、例えば、水溶液中のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳである。第二には、架橋性ポリマーを用いることができる。この第二の場合、層を処置してポリマーを架橋させた後に膜が不溶性になる（国際公開第２００８／０７３４４０号公報を参照されたい）。
本発明では、非架橋性有機化合物の混合物が、次の有機層に用いられる非極性溶媒に不溶な層を形成する。本明細書で用いる場合、「非極性溶媒」は３．５以下の極性指数（polarity index）を有する。この極性指数は、フェノメネックス（Phenomenex）社のカタログの付録中の溶媒混和性表（Solvent Miscibility Table）において定義されている（http://www.chemical-ecology.net/java/solvents.htmも参照されたい）。この不溶性有機層には、有機電子供与体、例えば、トリアリールアミン誘導体、及び有機電子受容体、例えば、アザトリフェニレンが含まれる。特に好ましい有機電子供与体は、０．６Ｖ（ｖｓ Ｆｃ＋／Ｆｃ）未満の酸化電位を有する。有機電子受容体は、−１．０Ｖ（ｖｓ Ｆｃ＋／Ｆｃ）よりも高い第一還元電位を有する。理論に縛られないが、この有機電子供与体と有機電子受容体は、イオン性電荷移動錯体を形成し、それによって非極性溶媒に対して不溶性の層を作りだすと考えられる。
トリアリールアミン誘導体を含む真空熱蒸着ＯＬＥＤは文献に報告されている（例えば、米国特許出願公開第２００８／１０７９１９号公報、同第２００８／１２４５７２号公報、及び米国特許第６３４４２８３号公報を参照されたい）。特に、真空蒸着ＯＬＥＤのためのＨＩＬ材料としてｐ−ドープされたトリアリールアミン誘導体を用いることが報告されている（Walzerら，Chemical Review, 2007, 107, 1233を参照されたい）。無機電子供与体と組み合わせたトリアリールアミンの不溶性層を含む溶液加工されたＯＬＥＤ（この場合、その層は金属酸化物に埋め込まれている）もまた報告されている（Suzukiら，SID Digest, 2007, 1840-1843を参照されたい）。しかし、有機電子受容体と組み合わせて非架橋性トリアリールアミン誘導体を含む有機層はまだ報告されていない。これらの化合物を用いる良好な有機層膜の形成は、いくつかの理由から予測できなかった。それらの化合物の特性は、それらが溶液加工された多層デバイスのためには劣る膜しか作らないであろうことを示唆している。特に、トリアリールアミン誘導体及びアザトリフェニレンの結晶性は、芳しくない膜形成を示唆している。さらに、これらの化合物は、層がＶＴＥ加工法、すなわち溶液加工とは非常に異なる方法を用いて堆積されたＯＬＥＤに伝統的に用いられてきている。
さらに、トリアリールアミン誘導体と導電性ドーパントの組成物を加熱して、不溶性の層が形成されることは驚くべきことだった。その膜は非常に劣る耐溶剤性を有し、したがって、溶液加工された多層デバイスの用いるためには適していないことが予測される。別個に加熱した場合には、これらの化合物は不溶性にはならないだろう。本発明では、有機電子供与体、すなわち、トリアリールアミン誘導体と、有機電子受容体、すなわち、アザトリフェニレンを含む有機層を加熱することで、予期せぬことに、非極性溶媒に対して不溶性の層の形成をもたらした。架橋する必要がない小分子化合物を含む不溶性の有機層はこれまでに報告がない。したがって、これらの小分子物質が加熱したときに不溶性になるという予測は存在しなかった。本明細書に記載した不溶性層は、溶液加工されたＯＬＥＤの作製にとって特に有利である。
さらに、有機電子供与体、すなわちトリアリールアミン誘導体と、有機電子受容体、すなわちアザトリフェニレンを含む有機層を有するデバイスは、向上した特性を有することができ、それには、より長い寿命、良好な再現性、発光効率を維持すると同時により低い作動電圧、及び向上した精製を有することができ、図３に示したとおりである。
有機発光デバイスの作製方法を提供する。この方法は、電極を準備する工程、溶液法によってその電極と接触した第一の有機層を堆積させる工程、及び、その第一の有機層を加熱して非極性溶媒に不溶性である層を形成させる工程を含む。好ましくは、その電極はアノードであり、且つ、第一の有機層はそのアノードと接触させて堆積される。
第一の有機層は、有機電子受容体と、下記式：
を有する有機電子供与体を含む。
上記式中、Ａ、Ｂ、及びＣは、５又は６員の環又はヘテロ環である。ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣは独立に、水素、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリール、及びヘテロアリールからなる群から選択される。ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣは任意選択で、Ａ、Ｂ、及びＣと縮合していてもよい。ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣのうち少なくとも２つは下記構造：
を含む。
式中、Ｘ及びＹは独立に５又は６員の環又はヘテロ環である。ＲＸ及びＲＹは独立に、水素、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリール、及びヘテロアリールからなる群から選択される。ＲＸ及びＲＹは任意選択によりＸ及びＹと縮合していてもよい。ＲＸ及びＲＹは任意選択によりＡ及びＢと結合していてもよい。
一つの側面では、有機電子供与体は下記式：
を有する。
式中、Ｌ１は、その芳香環を形成している６〜６０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアリーレン基、置換もしくは非置換のフルオレニレン基、又は環を形成している５〜６０の原子を有する置換もしくは非置換のヘテロアリーレン基を表し；Ａｒ１及びＡｒ２はそれぞれ独立に、その芳香環を形成している６〜６０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアリール基、又は環を形成している５〜６０の原子を有する置換もしくは非置換のヘテロアリール基を表し；Ｒ′１は、その芳香環を形成している６〜６０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアリール基を表し；Ｒ′２は、水素原子、その芳香環を形成している６〜６０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアリール基、１〜５０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアルキル基、１〜５０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアルコキシ基、環を形成している６〜５０の原子を有する置換もしくは非置換のアリールオキシ基、環を形成している５〜５０の原子を有する置換もしくは非置換のアリールチオ基、２〜５０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアルコキシカルボニル基、その芳香環を形成している６〜５０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアリール基で置換されたアミノ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、又はカルボキシル基を表し；但し、Ａｒ１とＡｒ２のいずれもフルオレン構造を含まず、且つ上記式によって表される芳香族アミン誘導体中のカルバゾール構造の数が１又は２であることを条件とする。
別の側面では、上記の有機電子供与体は下記式：
を有する。
Ｚは、置換もしくは非置換Ｃ１〜Ｃ３０アルキレン基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０アルケニレン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリーレン基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０ヘテロアリーレン基、及び置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０ヘテロ環基からなる群から選択され；Ｒ′３、Ｒ′４、Ｒ′５、Ｒ′６、Ｒ′７、及びＲ′８のそれぞれは独立に、水素原子、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０ヘテロ環基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０縮合多環式基、ヒドロキシ基、シアノ基、置換もしくは非置換のアミノ基からなる群から選択され、且つ、あるいは、Ｒ′３、Ｒ′４、Ｒ′５、Ｒ′６、Ｒ′７、及びＲ′８のなかの２つ以上の隣接する基が互いに結合して飽和もしくは不飽和の炭素環を形成していることもでき；且つ、Ａｒ３及びＡｒ４のそれぞれは独立に、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、又は置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０ヘテロアリール基である。
なお別の側面では、有機電子供与体は下記式：
を有する。
Ｌ０は、２つ、３つ、又は４つの環を有し且つ置換基を有するｏ−、ｐ−、及びｍ−フェニレン基のいずれか一つであり、但し、Ｌ０が４つの環を有するフェニレン基である場合には、そのフェニレン基はそのどこかに非置換もしくは置換アミノフェニル基を有することができることを条件とし、且つ、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３、及びＲ０４は以下の基：
のうちのいずれか一つであることを条件とする。
Ｒ′９、Ｒ′１０、Ｒ′１１、Ｒ′１２、及びＲ′１３はそれぞれ、置換もしくは非置換のアリール基であり、且つｒ１、ｒ２、ｒ３、及びｒ４はそれぞれ０〜５の整数であり、但し、ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４≧１であることを条件とする。
一つの側面では、有機電子受容体は、以下のものからなる群から選択される。
Ｙ５〜Ｙ７は独立に、水素原子、フルオロアルキル基、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基であり；且つ、Ｙ６及びＹ７は環を形成していてもよい；
好ましくは、有機電子受容体は、
である。
好ましくは、有機電子供与体は、以下のもの：
からなる群から選択される。
さらに好ましくは、有機電子受容体が、
であり、且つ、有機電子供与体が、以下のもの：
からなる群から選択される。
最も好ましくは、有機電子受容体がドーパント１であり、有機電子供与体が、
である。
一つの側面では、非極性溶媒を含む第二の有機層が第一の有機層の上に堆積され、その第一の有機層はその第二の有機層中の非極性溶媒に不溶性である。好ましくは、第一の有機層は正孔注入層である。好ましくは、第二の有機層は、正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、又は発光層である。
本明細書で用いる場合、非極性溶媒は、３．５以下の極性指数（polarity index）を有する。非極性溶媒の例には、ベンゼン、四塩化炭素、シクロヘキサン、１，２−ジクロロエタン、ジクロロメタン、ジエチルエーテル、ヘプタン、ヘキサン、メチル−ｔ−ブチルエーテル、ペンタン、ジイソプロピルエーテル、トルエン、及びキシレンが含まれるが、これらに限定されない。好ましくは、非極性溶媒はトルエンである。
一つの側面では、溶液法（溶液加工）は、スピンコーティング又はインクジェット印刷である。
別の側面では、有機電子受容体及び有機電子供与体は、１：１又は２：１のモル比で混合される。理論に縛られないが、有機電子受容体の高いモル比は、その有機電子受容体と有機電子供与体との間のイオン錯体の良好な形成をもたらすと考えられる。ドープされたＶＴＥ ＨＩＬにおいては、わずか数パーセントの電子受容体、通常は５％未満が、アノードからの効率的な電子注入と高い導電性を達成するために必要とされる。しかし、低い電子受容体パーセント割合では、不溶性の層を形成するためには充分ではないかもしれない。例えば、供与体（ドナー）と受容体（アクセプター）のモル比が１：２０である場合は、電子供与体の多くは電子受容体と反応しない。したがって、ずっと高い電子受容体濃度（モル比）が必要とされうる。
なお別の側面では、その組成物が約１００℃以上且つ約２５０℃以下の温度で加熱された場合に、不溶性有機層が形成される。この温度の範囲内では、有機電子受容体と有機電子供与体の間で形成されるイオン性錯体がより効率的に形成され、溶媒はより良好に蒸発され、且つ材料が分解しないと考えられる。
さらに、第一のデバイスを提供し、そのデバイスは有機発光デバイスを含み、これはさらに、アノード；カソード；及び、そのアノードとカソードの間に配置された第一の有機層を含む。その第一の有機層は、有機電子受容体と、下記式を有する有機電子供与体を含む。
Ａ、Ｂ、及びＣは、５又は６員の環又はヘテロ環である。ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣは独立に、水素、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリール、及びヘテロアリールからなる群から選択される。ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣは任意選択により、Ａ、Ｂ、及びＣと縮合していてもよい。ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣのうちの少なくとも２つは下記の構造を含む。
Ｘ及びＹは独立に、５又は６員の環又はヘテロ環である。ＲＸ及びＲＹは独立に、水素、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリール、及びヘテロアリールからなる群から選択される。ＲＸ及びＲＹは任意選択により、Ｘ及びＹと縮合していてもよい。ＲＸ及びＲＹは任意選択によりＡ及びＢと縮合していてもよい。有機電子受容体及び有機電子供与体が加熱された場合、それらは非極性溶媒に不溶性である層を形成する。
一つの側面では、第一の有機層はアノードと接して堆積される。
一つの側面では、有機電子供与体は下記式：
を有する。
上記式中、Ｌ１は、その芳香環を形成している６〜６０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアリーレン基、置換もしくは非置換のフルオレニレン基、又は環を形成している５〜６０の原子を有する置換もしくは非置換のヘテロアリーレン基を表し；Ａｒ１及びＡｒ２はそれぞれ独立に、その芳香環を形成している６〜６０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアリール基、又は環を形成している５〜６０の原子を有する置換もしくは非置換のヘテロアリール基を表し；Ｒ′１は、その芳香環を形成している６〜６０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアリール基を表し；Ｒ′２は、水素原子、その芳香環を形成している６〜６０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアリール基、１〜５０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアルキル基、１〜５０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアルコキシ基、環を形成している６〜５０の原子を有する置換もしくは非置換のアリールオキシ基、環を形成している５〜５０の原子を有する置換もしくは非置換のアリールチオ基、２〜５０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアルコキシカルボニル基、その芳香環を形成している６〜５０の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアリール基で置換されたアミノ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、又はカルボキシル基を表し；但し、Ａｒ１とＡｒ２のいずれもフルオレン構造を含まず、且つ上記式によって表される芳香族アミン誘導体中のカルバゾール構造の数が１又は２であることを条件とする。
別の側面では、上記の有機電子供与体は下記式：
を有する。
Ｚは、置換もしくは非置換Ｃ１〜Ｃ３０アルキレン基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０アルケニレン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリーレン基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０ヘテロアリーレン基、及び置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０ヘテロ環基からなる群から選択され；Ｒ′３、Ｒ′４、Ｒ′５、Ｒ′６、Ｒ′７、及びＲ′８のそれぞれは独立に、水素原子、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０ヘテロ環基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０縮合多環式基、ヒドロキシ基、シアノ基、及び置換もしくは非置換のアミノ基からなる群から選択され、且つ、あるいは、Ｒ′３、Ｒ′４、Ｒ′５、Ｒ′６、Ｒ′７、及びＲ′８のなかの２つ以上の隣接する基が互いに結合して飽和もしくは不飽和の炭素環を形成していることもでき；且つ、Ａｒ３及びＡｒ４のそれぞれは独立に、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、又は置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０ヘテロアリール基である。
なお別の側面では、有機電子供与体は下記式：
を有する。
Ｌ０は、２つ、３つ、又は４つの環を有し、且つ置換基を有するｏ−、ｐ−、及びｍ−フェニレン基のいずれか一つであり、但し、Ｌ０が４つの環を有するフェニレン基である場合には、そのフェニレン基はそのなかのどこかに非置換もしくは置換アミノフェニル基を有することができることを条件とし、且つ、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３、及びＲ０４は以下の基：
のうちのいずれか一つであることを条件とする。
Ｒ′９、Ｒ′１０、Ｒ′１１、Ｒ′１２、及びＲ′１３はそれぞれ、置換もしくは非置換のアリール基であり、且つｒ１、ｒ２、ｒ３、及びｒ４はそれぞれ０〜５の整数であり、但し、ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４≧１であることを条件とする。
一つの側面では、有機電子受容体は、以下のものからなる群から選択される。
Ｙ５〜Ｙ７は独立に、水素原子、フルオロアルキル基、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基であり；且つ、Ｙ６及びＹ７は環を形成していてもよい；
好ましくは、有機電子受容体は、下記式を有する。
好ましくは、有機電子供与体は、以下のものからなる群から選択される。
より好ましくは、有機電子受容体がドーパント１であり、且つ、有機電子供与体が以下のもの：
から選択される。
最も好ましくは、有機電子受容体は下記式を有する。
一つの側面では、有機電子受容体と有機電子供与体は、３．５以下の極性指数（plarity index）を有する非極性溶媒に不溶性である層を形成する。非極性溶媒の例には、ベンゼン、四塩化炭素、シクロヘキサン、１，２−ジクロロエタン、ジクロロメタン、ジエチルエーテル、ヘプタン、ヘキサン、メチル−ｔ−ブチルエーテル、ペンタン、ジイソプロピルエーテル、トルエン、及びキシレンが含まれるが、これらに限定されない。好ましくは、非極性溶媒はトルエンである。
一つの側面では、第一のデバイスは消費者製品である。別の側面では、第一のデバイスは有機発光デバイスである。
別の側面では、有機電子受容体と有機電子供与体が約１００℃以上且つ約２５０℃以下で加熱された場合に、非極性溶媒中で不溶性である層が生成する。上で論じた理由により、有機電子受容体と有機電子供与体との間のイオン錯体は、この温度範囲内でより効率的に生成すると考えられる。
一つの側面では、有機電子授与体と有機電子供与体は、１：１又は２：１のモル比で混合される。
別の側面では、非極性溶媒を含む第二の有機層がその第一の有機層の上に堆積され、且つその第一の有機層は、その第二の有機層中に含まれる非極性溶媒に不溶性である。好ましくは、第一の有機層は正孔注入層である。なおさらなる側面では、第二の有機層は、正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、又は発光層である。
有機発光デバイス中の具体的な層に有用として本明細書に記載した物質は、そのデバイス中に存在するその他の広範囲にわたる物質と組み合わせて用いることができる。例えば、本明細書に開示した発光ドーパントは、存在してもよい広い範囲のホスト、輸送層、阻止層、注入層、電極、及びその他の層と組み合わせて用いることができる。以下に記載乃至言及した物質は、本明細書に記載した化合物と組み合わせて有用でありうる物質の非制限的な例であり、当業者は組み合わせて有用でありうるその他の物質を特定するために文献を容易に参考にすることができる。
本明細書に開示した物質に加えて、及び／又はそれと組み合わせて、多くの正孔注入物質、正孔輸送物質、ホスト物質、ドーパント物質、励起子／正孔阻止層物質、電子輸送及び電子注入物質をＯＬＥＤに用いてもよい。本明細書に開示した物質と組み合わせてＯＬＥＤに用いてもよい物質の非限定的な例を、以下の表１に列挙している。表１は、非限定的な物質群、各群についての錯体の非限定的な例、及びその物質を開示している参考文献を列挙している。
いくつかのデバイスを以下のように作製した。
有機溶媒中で、トリアリールアミン誘導体及び導電性ドーパント（モル比１：１又は２：１）を混合することによって、正孔注入層（ＨＩＬ）の溶液を調製した。表２は、そのＨＩＬ溶液の組成を示している。ＨＩＬ膜は、様々な速度でそのＨＩＬ溶液をスピンコーティングすることによって形成させた。その膜を次に２５０℃ベーキングした。
緑色発光ＯＬＥＤは、正孔注入層のために、ＨＩＬ１、ＨＩＬ２、及びＨＩＬ３を用いて作った。ＨＩＬを形成させるために、パターン形成したインジウム錫オキシド（ＩＴＯ）電極上に、上記溶液を２５００ｒｐｍで６０秒間スピンコーティングした。得られた膜を３０分間、２５０℃でベーキングした。
本明細書で用いるとおり、以下の化合物は以下の構造を有する。
本明細書で用いるとおり、ドーパント１は、１．９：１８．０：４６．７：３２．８の比のＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤの混合物であり、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは以下の構造を有する。
不溶性を調べるために、ＨＩＬ１溶液をＳｉウェハーの上にスピンコーティングし、そのスピン及びベーキング条件はＩＴＯ上と同じだった。ベーキングした後、ＨＩＬ１の膜を測定した。次に、添加物なしのトルエン溶媒を、そのＨＩＬの膜を洗い落とすようにＨＩＬ１の膜の上にスピン塗布したが、これはデバイス作製において用いた正孔輸送層（ＨＴＬ）のスピンコーティング工程と同じだった。ＨＩＬ１膜の厚さは、洗浄前に１３３Åと測定され、トルエン洗浄後で８６Åだった。膜厚の約６０％が、トルエン洗浄後に残っていた。
比較の緑色発光デバイスを、ＨＩＬ材料としてＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｂａｙｔｏｎ，ＣＨ８０００）を用いて作製した。水性分散液中のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを、パターン形成したインジウム錫オキシド（ＩＴＯ）電極上に４０００ｒｐｍで６０秒間スピンコーティングさせた。得られた膜を５分間、２００℃でベーキングした。
ＨＩＬの上に、正孔輸送層（ＨＴＬ）及び次に発光層（ＥＭＬ）もスピンコーティングによって形成した。ＨＴＬは、トルエン中の正孔輸送物質ＨＴＬ−１の０．５質量％溶液をスピンコーティングすることによって作成した。そのＨＴＬ膜を２００℃で２０分間ベーキングした。ベーキング後、ＨＴＬは不溶性膜になった。
ホスト物質としてホスト−１を、発光物質として緑色発光リン光ドーパント−１を用いてＥＭＬを作成した。ＥＭＬを形成するために、ホスト−１及びドーパント−１（合計０．７５質量％）を８８：１２のホスト−１：ドーパント−１の質量比で含むトルエン溶液を、その不溶性ＨＴＬの上に１０００ｒｐｍにて６０秒間スピンコーティングし、次に１００℃で３０分間ベーキングした。
正孔阻止層（化合物ＨＰＴを含む）、電子輸送層（Ａｌｑ３を含む）、電子注入層（ＬｉＦを含む）、及びアルミニウム電極を順次、真空蒸着させた。
性能試験のために、これらの緑色発光デバイスを一定の直流（ＤＣ）電流下で作動させた。図３は、上記デバイスについての発光強度対時間のグラフを示している。寿命ＬＴ８０（初期レベルの８０％まで輝度が低下するために経過した時間として測定して）は、比較例、ＨＩＬ１、ＨＩＬ２、及びＨＩＬ３のデバイスについて、それぞれ９時間、１４３時間、８７時間、及び１３１時間だった。新規なＨＩＬ物質を用いたデバイスは、比較のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳデバイスよりもずっと長い寿命をもっている。
表３には緑色発光デバイスの性能をまとめている。表３に見られるとおり、４０００ｃｄ／ｍ２において比較デバイス（４２ｃｄ／Ａ、８．１Ｖ）と比較して、ＨＩＬ１デバイスは発光効率（３９ｃｄ／Ａ）及びより低い駆動電圧（７．８Ｖ）において類似した性能をもっていた。しかし、ＨＩＬ２及びＨＩＬ３は、比較デバイスよりも低い効率と高い電圧をもっていた。
本明細書に記載した様々な態様は例示の目的であり、本発明の範囲を限定することを意図していないことが理解される。例えば、本明細書に記載した多くの物質及び構造は、本発明の精神から離れることなく、その他の物質及び構造で置き換えることができる。特許請求の範囲に記載した本発明は、したがって、本明細書に記載した具体的な例及び好ましい態様からの変形を含むことができ、それは当業者には明らかである。本発明が何故機能するのかについての様々な理論は限定することを意図していないことが理解される。
Claims (37)
- 有機発光デバイスの製造方法であって、
電極を準備する工程；
溶液法によって前記電極と接触する第一の有機層を堆積させる工程
〔ここで、前記第一の有機層は、有機電子受容体と、下記式：
ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣは独立に、水素、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリール、及びヘテロアリールからなる群から選択され；
ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣは任意選択で、Ａ、Ｂ、及びＣと縮合していてもよく；
ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣのうち少なくとも２つは下記構造：
Ｘ及びＹは独立に５又は６員の環又はヘテロ環であり；
ＲＸ及びＲＹは独立に、水素、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリール、及びヘテロアリールからなる群から選択され；
ＲＸ及びＲＹは任意選択によりＸ及びＹと縮合していてもよく；
ＲＸ及びＲＹは任意選択によりＡ及びＢと結合していてもよい）
を有する有機電子供与体を含む。〕；及び
前記第一の有機層を加熱して、非極性溶媒に不溶性である層を形成させる工程
を含む、製造方法。 - 前記非極性溶媒が、ベンゼン、四塩化炭素、シクロヘキサン、１，２−ジクロロエタン、ジクロロメタン、ジエチルエーテル、ヘプタン、ヘキサン、メチル−ｔ−ブチルエーテル、ペンタン、ジイソプロピルエーテル、トルエン、及びキシレンからなる群から選択される、請求項１記載の方法。
- 前記非極性溶媒がトルエンである、請求項１に記載の方法。
- 前記有機電子供与体が下記式を有する、請求項１に記載の方法。
- 前記有機電子供与体が下記式を有する、請求項１に記載の方法。
Ａｒ３及びＡｒ４のそれぞれは独立に、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、又は置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０ヘテロアリール基である。 - 前記有機電子供与体が下記式を有する、請求項１に記載の方法。
前記式中、Ｒ′９、Ｒ′１０、Ｒ′１１、Ｒ′１２、及びＲ′１３はそれぞれ、置換もしくは非置換のアリール基であり、且つｒ１、ｒ２、ｒ３、及びｒ４はそれぞれ０〜５の整数であり、但し、ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４≧１であることを条件とする。 - 前記電極がアノードであり、前記第一の有機層が前記アノードと接触して堆積される、請求項１に記載の方法。
- 非極性溶媒を含む第二の有機層が前記第一の有機層の上に堆積され、且つ前記第一の有機層が前記第二の有機層中の前記非極性溶媒に不溶である、請求項１に記載の方法。
- 前記第一の有機層が正孔注入層である、請求項１に記載の方法。
- 前記第二の有機層が、正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、又は発光層である、請求項１に記載の方法。
- 前記有機電子受容体が下記の式を有する化合物の群から選択される、請求項１に記載の方法。
Ｙ５〜Ｙ７は独立に、水素原子、フルオロアルキル基、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基であり；且つ、Ｙ６及びＹ７は環を形成していてもよい；
- 前記有機電子受容体が、
- 前記有機電子供与体が以下のもの：
- 前記有機電子受容体が、
- 前記有機電子供与体が、
- 前記溶液法がスピンコーティング又はインクジェット印刷である、請求項１に記載の方法。
- 前記有機電子受容体と前記有機電子供与体が１：１又は２：１のモル比で混合される、請求項１に記載の方法。
- 前記不溶性有機層が、前記有機層の組成物を約１００℃以上且つ約２５０℃以下の温度で加熱した場合に形成される、請求項１に記載の方法。
- 有機発光デバイスを含む第一のデバイスであって、さらに、
アノード；
カソード；及び
前記アノードとカソードの間に配置された第一の有機層を含み、
前記第一の有機層が、有機電子受容体と、下記式：
ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣは独立に、水素、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリール、及びヘテロアリールからなる群から選択され；
ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣは任意選択で、Ａ、Ｂ、及びＣと縮合していてもよく；
ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣのうち少なくとも２つは下記構造：
Ｘ及びＹは独立に５又は６員の環又はヘテロ環であり；
ＲＸ及びＲＹは独立に、水素、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリール、及びヘテロアリールからなる群から選択され；
ＲＸ及びＲＹは任意選択によりＸ及びＹと縮合していてもよく；
ＲＸ及びＲＹは任意選択によりＡ及びＢと結合していてもよい）
を有する有機電子供与体とを含み；且つ、
前記有機電子受容体と前記有機電子供与体が、それらの組成物を加熱した場合に不溶性の有機層を形成している、第一のデバイス。 - 前記有機電子受容体と前記電子供与体が、非極性溶媒に不溶性である層を形成している、請求項１９に記載のデバイス。
- 前記非極性溶媒が、ベンゼン、四塩化炭素、シクロヘキサン、１，２−ジクロロエタン、ジクロロメタン、ジエチルエーテル、ヘプタン、ヘキサン、メチル−ｔ−ブチルエーテル、ペンタン、ジイソプロピルエーテル、トルエン、及びキシレンからなる群から選択される、請求項１９に記載のデバイス。
- 前記非極性溶媒がトルエンである、請求項１９に記載のデバイス。
- 前記有機電子供与体が下記式を有する、請求項１９に記載のデバイス。
- 前記有機電子供与体が下記式を有する、請求項１９に記載のデバイス。
Ａｒ３及びＡｒ４のそれぞれは独立に、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、又は置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ３０ヘテロアリール基である。 - 前記有機電子供与体が下記式を有する、請求項１９に記載のデバイス。
のうちのいずれか一つであることを条件とする。 - 前記第一の有機層が前記アノードと接触して堆積されている、請求項１９に記載のデバイス。
- 非極性溶媒を含む第二の有機層が前記第一の有機層の上に堆積されており、且つ前記第一の有機層が前記第二の有機層中の前記非極性溶媒に不溶性である、請求項１９に記載のデバイス。
- 前記第一の有機層が正孔注入層である、請求項１９に記載のデバイス。
- 前記有機電子受容体が下記のいずれかの式を有する、請求項１９に記載のデバイス。
Ｙ５〜Ｙ７は独立に、水素原子、フルオロアルキル基、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基であり；且つ、Ｙ６及びＹ７は環を形成していてもよい；
- 前記有機電子受容体が、
- 前記有機電子供与体が以下のもの：
- 前記有機電子受容体が、
- 前記有機電子供与体が、
- 前記第一のデバイスが消費者製品である、請求項１９に記載のデバイス。
- 前記第一のデバイスが有機発光デバイスである、請求項１９に記載のデバイス。
- 前記不溶性有機層が、前記有機層の組成物を約１００℃以上且つ約２５０℃以下の温度で加熱した場合に形成される、請求項１９に記載のデバイス。
- 前記有機電子受容体と前記有機電子供与体が１：１又は２：１のモル比で混合されている、請求項１９に記載のデバイス。
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