JP2006313908A - ドープされたトリアジン電子輸送層を含む有機発光デバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】ドープされたトリアジン電子輸送層を含む有機発光デバイスを提供すること。
【解決手段】本発明は、トリアジンを含む電子輸送層を含む有機発光デバイス(OLED)に関する。トリアジンは、有機および無機材料の少なくとも1種でドープすることができる。OLEDを含むディスプレイデバイスも開示される。
【選択図】図1

Description

本開示は、ドープされたトリアジン電子輸送層を含む有機発光デバイスに関する。
有機発光デバイス(OLED)は、ディスプレイ用途、特に、携帯ディスプレイ用途に有用である。一般に、OLEDはアノードと、カソードと、アノードとカソードの間の発光ゾーンとを含む。発光ゾーンは、1層または複数の層を含むことができ、一般に少なくともこれらの1層中に少なくとも1種のエレクトロルミネセンス材料を含む。OLEDは、典型的に、正孔輸送材料と放射電子輸送材料の分離した層を含むように製造された。多くの既知のOLEDディスプレイにおいて、正孔輸送層および電子輸送層は、効率を高め、またはOLEDの安定性を改善するために有機染料でドープされる。
単純なOLEDは、一般にインジウムスズ酸化物などの透明な導体から構成されたアノードと、一般にマグネシウム、カルシウム、アルミニウム、または他の金属との合金など仕事関数の低い金属カソード間に導電的に挟まれた有機発光材料の層を含むことができる。OLEDは、電場の下で、正の電荷(正孔)と負の電荷(電子)がそれぞれアノードおよびカソードから発光層に注入され、再結合して励起状態を形成し、その結果光を発する原理に基づいて機能する。多くの従来技術のOLEDが、有機発光材料および逆極性電極の積層体から調製され、そのデバイスは、例えば、米国特許第3,530,325号に記載されたように、発光物質として単結晶アントラセンなどの単結晶材料を含む。しかし、それらのデバイスは100ボルトまたはそれ以上の程度の過剰な励起電圧を必要とするであろう。
また、OLEDは、正孔輸送を支持するアノードに接する1層の有機層と、電子輸送を支持するカソードに接してデバイスの有機発光ゾーン中の発光領域として働く他の有機層とを含む二重層構造として形成することができる。他の代替のデバイス形態は、正孔輸送層、発光層、および電子輸送層の3層の分離した層を含み、これらの層は順番に積層されアノードとカソードの間に挟まれる。発光ドープ材料が任意選択的に放射ゾーンまたは層に添加され、それによって電荷の再結合が発光材料の励起をもたらす。
小分子のOLEDにおいて、トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(AlQ)は適切な電子輸送材料であり、OLEDの電子輸送層に広く使用された。トリアジンは、そのより高い電子輸送度のためAlQのより良い代替材料とすることができる。より高い電子輸送度は、実質上より低いOLED駆動電圧をもたらし、したがって電力消費が大きく低減される。例えば、OLEDの電子輸送層において、AlQ上のトリアジンを使用すると、駆動電圧が低下し、電力消費は30%ほど低減する。電子輸送材料としてのトリアジンの使用は、米国特許第6,229,012号および第6,225,468号に開示されている(その開示は参照により本明細書に組み込まれている)。
米国特許第3,530,325号 米国特許第6,229,012号 米国特許第6,225,468号 米国特許第4,885,211号 米国特許第4,356,429号 米国特許第4,539,507号 米国特許第5,247,190号 Bemlusら、「Developmental Progress of Electroluminescent Polymeric Materials and Devices」、Proceedings of SPIE Conference on Organic Light Emitting Materials and Devices III、コロラド州デンバー、1999年7月、3797巻、129頁 米国特許第5,151,629号 米国特許第5,150,006号 米国特許第5,141,671号 米国特許第5,846,666号 米国特許第5,516,577号 米国特許第6,465,115号 欧州特許第1009044A2号 米国特許第5,972,247号 米国特許第6,479,172号 米国特許第5,935,721号 米国特許第6,057,048号 米国特許第5,227,252号 米国特許第5,276,381号 米国特許第5,593,788号 米国特許第3,172,862号 米国特許第4,356,429号 米国特許第5,516,577号 米国特許第5,601,903号 米国特許出願第11/122,288号 米国特許第6,225,467号 米国特許第5,429,884号
トリアジンはOLEDに優れた電子輸送度を提供することができるが、それらは他の既知の電子輸送材料に比べて、形態学的な安定性が比較的低くなり得る。形態学的な不安定さは、OLEDディスプレイに不均一性と構造的な欠陥を招くことがある。したがって、望ましい電子輸送度を提供することができ、形態学的に安定な電子輸送材料が必要である。
一実施形態によれば、本明細書には(a)カソードと、(b)発光ゾーンと、(c)アノードとを含み、発光ゾーンが少なくとも1種の有機または無機材料でドープされたトリアジンを含む電子輸送層を含む有機発光デバイスが提供される。
他の実施形態によれば、(a)カソードと、(b)発光ゾーンと、(c)アノードとを含む少なくとも1個の有機発光デバイスを含み、発光ゾーンが少なくとも1種の有機または無機材料でドープされたトリアジンを含む電子輸送層を含むディスプレイデバイスが提供される。
さらに他の実施形態によれば、少なくとも1種の有機または無機材料でドープされたトリアジンを含む電子輸送層が提供される。
本明細書に開示されるOLEDは、カソードと、発光ゾーンと、アノードとを含む。発光ゾーンは、アノードとカソード間の発光を提供することのできるゾーンを指す。発光ゾーンは少なくとも1層を含む。例えば、発光ゾーンは、2層または3層を含む。発光ゾーンはエレクトロルミネセンス材料、例えば、有機エレクトロルミネセンス材料を含む。有機エレクトロルミネセンス材料は、発光ゾーンの任意の層に存在することができる。OLEDは、発光ゾーン中に電子および正孔輸送材料を含むことができる。電子および正孔輸送材料は、それぞれ電子および正孔輸送層中に存在することができる。電子および正孔輸送層は発光ゾーン内とすることができ、またはそれらは発光ゾーンから離れた層中に存在することができる。
発光ゾーンは、エレクトロルミネセンス層および/または電子輸送層を含むことができる。本開示によれば、発光ゾーンはトリアジンおよびドーパントを含む層を含む。エレクトロルミネセンス層はドープされたトリアジンを含むことができる。さらに、または代りに、電子輸送層はドープされたトリアジンを含むことができる。
「ドーパント」は、混合物中の成分を指す。例えば、混合物中の材料は、その材料が混合物の大部分を含まないとき、ドーパントと考えることができる。一実施形態によれば、典型的にドーパントは、混合物中に、混合物の全体積に対して50体積%未満の量で存在する。他の実施形態によれば、ドーパントは、混合物の全体積に対して20体積%未満の量で存在する。
一実施形態において、および図1を参照すれば、OLED10は、例えばガラスの支持基板20と、例えば厚さが約30〜約100nmなど、約1〜約500nm厚さのインジウムスズ酸化物のアノード30と、例えば厚さ約1nm〜約300nmのフタロシアニン銅またはプラズマ重合されたCHFの任意選択的な緩衝層40と、例えば厚さが約5〜約100nmなど、約1〜約200nm厚さの、例えば、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン)(NPB)の任意選択的な正孔輸送層50と、例えば厚さが約10〜約100nmなど、約5〜約300nm厚さの、例えば、AlQを含む組成物から構成されるエレクトロルミネセンス層60と、厚さが約5〜約300nm、例えば約5〜約100nmなど、約1〜約200nmの厚さの、例えば、AlQでドープされた4,4’−ビス[2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジニル)]−1,1’−ビフェニル(T1)から構成される電子輸送層70と、それに接触する低仕事関数の金属カソード80とを順番に含む。任意選択的な保護層90をカソード80上に形成することができる。他の実施形態によれば、および図2に示すように、OLED15において支持基板20はカソード80に隣接し、任意選択的な保護層90はアノード30に隣接する。
様々な実施形態において、OLEDは支持基板20を含むことができる。支持基板20の実例は、ガラス等、MYLAR(登録商標)などのポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリスルホンを含むポリマー成分、石英等を含む。また、効率的に他の層を支持することができ、デバイスの機能的な性能を妨害しないならば、他の基板20も選択することができる。基板20の厚さは、例えばデバイスの構造的な要求に応じて、例えば、約25〜約1,000μmまたはそれ以上、例えば約50〜約500μmの範囲とすることができる。
様々な実施形態によれば、OLEDは基板に隣接することのできるアノード30を含むことができる。適切な、非制限的なアノード30の例は、インジウムスズ酸化物、酸化スズ、金、白金などの正電荷注入電極、または導電性カーボン、ポリアニリン、ポリピロール等などのπ共役ポリマーなど、例えば、仕事関数が約4eV(エレクトロンボルト)を超え、さらに詳細には約4eV〜約6eVの他の適切な材料を含む。アノードの厚さは、約1〜約500nmの範囲とすることができ、適切な範囲は、アノード材料の光学定数の点から選択される。ひとつの適切なアノード厚さの範囲は、約30〜約100nmである。追加の適切なアノードの形は米国特許第4,885,211号に示される(その開示は参照により本明細書に組み込まれている)。
緩衝層40は任意選択的にアノードに隣接して提供することができる。アノードからの正孔注入を効率的に促進し、アノードと正孔輸送層間の接着を改善する(したがってデバイスの使用安定性を改善する)働きをすることのできる緩衝層は、ポリアニリンおよびその酸をドープした形、ポリピロール、ポリ(フェニレンビニレン)、および既知の半導体有機材料、1,10,15,20−テトラフェニル−21H、23H−ポルフィリン銅(II)など、米国特許第4,356,429号に開示されたポルフィリン誘導体(その開示は参照により本明細書に組み込まれている)、フタロシアニン銅、テトラメチルフタロシアニン銅、フタロシアニン亜鉛、フタロシアニン酸化チタン、フタロシアニンマグネシウム等の導電性材料を含む。緩衝層は、電子正孔輸送材料として適したtert−アミンを含むことができる。緩衝層は、上記組成物を蒸着またはスピンコーティングなどの既知の方法で薄膜に形成することによって調製することができる。このようにして形成された緩衝層の厚さは特に制限されず、約5nm〜約300nm、例えば約10nm〜約100nmの範囲とすることができる。
様々な実施形態において、OLED10は、正孔輸送材料を含む任意選択的な正孔輸送層50を含む。適切な非制限的な正孔輸送材料の例は、NPB、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン)(TPD)、N,N’−ビス(p−フェニル)−N,N’ジフェニルベンジデン(BP−TPD)などのtert−芳香族アミン、および米国特許第4,539,507号(その開示は参照により本明細書に組み込まれている)に開示された芳香族tert−アミンを含む。適切な芳香族tertアミンの例は、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,N,N−トリ(p−トリル)アミン;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;N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン;N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン;N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−メトキシフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン;N,N,N’,N’−テトラ−p−トリル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン;N,N’−ジ−1−ナフチル−N,N’−ジフェニル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン等を含む。
正孔輸送材料として適した芳香族tert−アミンの他の種類は、N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−m−トリルアミノ)−4−ビフェニリル]アニリン;N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−m−トリルアミノ)−4−ビフェニリル]−m−トルイジン;N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−m−トリルアミノ)−4−ビフェニリル]−p−トルイジン;N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−p−トリルアミノ)4−ビフェニリル]アニリン;N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−p−トリルアミノ)−4−ビフェニリル−m−トルイジン;N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−p−トリルアミノ)−4−ビフェニリル]−p−トルイジン;N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−p−クロロフェニルアミノ)−4−ビフェニリル]−m−トルイジン;N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−m−クロロフェニルアミノ)−4−ビフェニリル]−m−トルイジン;N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−m−クロロフェニルアミノ)−4−ビフェニリル]−p−トルイジン;N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−m−トリルアミノ)−4−ビフェニリル]−p−クロロアニリン;N,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−p−トリルアミノ)−4−ビフェニリル]−m−クロロアニリン;およびN,N−ビス−[4’−(N−フェニル−N−m−トリルアミノ)−4−ビフェニリル]−1−アミノナフタレンなどの多核芳香族アミンである。
追加の適切な正孔輸送材料は、N,N’−ジカルバゾリル−4,4’−ビフェニル(CBP)、4,4’−ビス(3,6−ジフェニルカルバゾール−9−イル)−1,1’ビフェニル(TPCB)、4,4’−ビス(9−カルバゾリル)−1,1’−ビフェニル化合物などのカルバゾールを含む。4,4’−ビス(9−カルバゾリル)−1,1’−ビフェニル化合物の実例は、4,4’−ビス(9−カルバゾリル)−1,1’ビフェニルおよび4,4’−ビス(3−メチル−9−カルバゾリル)−1,1’ビフェニル等を含む。適切な正孔輸送材料の他の種類は、5,11−ジ−ナフチル−5,11−ジヒドロインドロ[3,2−b]カルバゾール(NIC)を含むインドカルバゾールである。
OLED10はエレクトロルミネセンス材料を含むエレクトロルミネセンス層60を含む。適切なエレクトロルミネセンス材料は、例えば、ポリ(p−フェニレンビニレン)(PPV)、ポリ(2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシロキシ)1,4−フェニレンビニレン)(MEHPPV)、ポリ(2,5−ジアルコキシフェニレンビニレン)(PDMeOPV)、および米国特許第5,247,190号(その開示は参照により本明細書に組み込まれている)に開示された他の材料などのポリフェニレンビニレン、ポリ(p−フェニレン)(PPP)、ラダーポリパラフェニレン(LPPP)、およびポリ(テトラヒドロピレン)(PTHP)などのポリフェニレン、ポリ(9,9−ジ−n−オクチルフルオレン−2,7−ジイル)、ポリ(2,8−(6,7,12,12−テトラアルキルインデノフルオレン)などのポリフルオレン、およびフルオレン−アミンコポリマーなどのフルオレンを含むコポリマー(例えば、Bemiusら、「Developmental Progress of Electroluminescent Polymeric Materials and Devices」、Proceedings of SPIE Conference on Organic Light Emitting Materials and Devices III、コロラド州デンバー、1999年7月、3797巻、129頁を参照されたい)を含む。
エレクトロルミネセンス層に適切な他の種類のエレクトロルミネセンス材料は、米国特許第4,539,507号、第5,151,629号、第5,150,006号、第5,141,671号、第5,846,666号(その開示は参照により本明細書に組み込まれている)に開示された金属オキシノイド化合物を含む。実例は、AlQおよびビス(8−ヒドロキシキノラト)−(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(BAlq)を含む。この種類の材料の他の例は、トリス(8−ヒドロキシキノリナト)ガリウム、ビス(8−ヒドロキシキノリナト)マグネシウム、ビス(8−ヒドロキシキノリナト)亜鉛、トリス(5−メチル−8−ヒドロキシキノリナト)アルミニウム、トリス(7−プロピル−8−キノリノラト)アルミニウム、ビス[ベンゾ{f}−8−キノリナト]亜鉛、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム等、およびビス(8−キノリンチオラト)亜鉛、ビス(8−キノリンチオラト)カドミウム、トリス(8−キノリンチオラト)ガリウム、トリス(8−キノリンチオラト)インジウム、ビス(5−メチルキノリンチオラト)亜鉛、トリス(5−メチルキノリンチオラト)ガリウム、トリス(5−メチルキノリンチオラト)インジウム、ビス(5−メチルキノリンチオラト)カドミウム、ビス(3−メチルキノリンチオラト)カドミウム、ビス(5−メチルキノリンチオラト)亜鉛、ビス[ベンゾ{f}−8−キノリンチオラト]亜鉛、ビス[3−メチルベンゾ{f}−8−キノリンチオラト)亜鉛、ビス[3,7−ジメチルベンゾ{f}−8−キノリンチオラト]亜鉛等の金属チオキシノイド化合物など、米国特許第5,846,666号(その開示は参照により本明細書に組み込まれている)に開示された金属チオキシノイド化合物を含む。適切な材料はビス(8−キノリンチオラト)亜鉛、ビス(8−キノリンチオラト)カドミウム、トリス(8−キノリンチオラト)ガリウム、トリス(8−キノリンチオラト)インジウムおよびビス[ベンゾ{f}−8−キノリンチオラト]亜鉛を含む。
エレクトロルミネセンス層中に使用することのできる他の種類のエレクトロルミネセンス材料は、米国特許第5,516,577号(その開示は参照により本明細書に組み込まれている)に開示されたものなどのスチルベン誘導体を含む。ひとつの適切なスチルベン誘導体は、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニルである。エレクトロルミネセンス層に使用することのできる他の種類のエレクトロルミネセンス材料は、例えば、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン)、2−t−ブチル−9,10−ジ−(2−ナフチル)アントラセン、2−(1,1,−ジメチルエチル)−9,10−ビス(2−ナフタレニル)アントラセン(TBADN)、9,10−ジ−(2−ナフチル)アントラセン(DNA)、9,10−ジ−フェニル アントラセン(DPA)、9−ビス(フェニル)アントラセン(BPA)、2−t−ブチル−9,10−ジ−(2−ナフチル)アントラセン、9,10−ジ−(2−ナフチル)アントラセン、9,10−ジ−フェニルアントラセン、9,9−ビス[4−(9−アントリル)フェニル]フッ素、および9,9−ビス[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]フッ素などのアントラセン誘導体を含む。他の適切なアントラセンは、米国特許第6,465,115号(欧州特許第1009044A2号に対応する)、米国特許第5,972,247号、米国特許第6,479,172号、米国特許第5,935,721号に開示される(その開示は参照により本明細書に組み込まれている)。
エレクトロルミネセンス層中での使用に適切であるさらに他の種類のエレクトロルミネセンス材料は、オキサジアゾール金属錯体である。これらの材料は、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾラト]ベリリウム;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾラト]ベリリウム;ビス[5−ビフェニル−2−(2−ヒドロキシフェニル)−1,3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[5−ビフェニル−2−(2−ヒドロキシフェニル)−1,3,4−オキサジアゾラト)ベリリウム;ビス(2−ヒドロキシフェニル)−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾラト]リチウム;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−p−トリル−1,3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−p−トリル−1,3,4−オキサジアゾラト]ベリリウム;ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−2−(2−ヒドロキシフェニル)−1,3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−2−(2−ヒドロキシフェニル)−1,3,4−オキサジアゾラト]ベリリウム;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−(3−フルオロフェニル)−1,3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−(4−フルオロフェニル)−1,3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−(4−フルオロフェニル)−1,3,4−オキサジアゾラト]ベリリウム;ビス[5−(4−クロロフェニル)−2−(2−ヒドロキシフェニル)−1,3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−(4−メトキシフェニル)−1,3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシ−4−メチルフェニル)−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−α−(2−ヒドロキシナフチル)−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−p−ピリジル−1,3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−p−ピリジル−1,3,4−オキサジアゾラト]ベリリウム;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−(2−チオフェニル)−1,3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−フェニル−1,3,4−チアジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2ヒドロキシフェニル)−5−フェニル−1,3,4−チアジアゾラト]ベリリウム;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−(1−ナフチル)−1,3,4−チアジアゾラト]亜鉛;およびビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−(1−ナフチル)−1,3,4−チアジアゾラト]ベリリウム等、および米国特許第6,057,048号に開示されたもの(その開示の全体が参照により本明細書に組み込まれている)を含むトリアジンを含む。
エレクトロルミネセンス層は、約0.01重量%〜約49重量%、例えば約1重量%〜約20重量%の範囲のドーパントをさらに含むことができる。ドーパントはエレクトロルミネセンス材料とすることができる。エレクトロルミネセンス層中に使用することのできるドーパントの例は、クマリン、ジシアノメチレンピラン、ポリメチン、オキサベンズアントラセン、キサンテン、ピリリウム、カルボスチル(carbostyl)、ペリレン等などの蛍光材料を含む。他の適切な種類の蛍光材料はキナクリドン染料である。キナクリドン染料の実例は、米国特許第5,227,252号、第5,276,381号、第5,593,788号(その開示の全体が参照により本明細書に組み込まれている)に開示された、キナクリドン、2−メチルキナクリドン、2,9−ジメチルキナクリドン、2−クロロキナクリドン、2−フルオロキナクリドン、1,2−ベンゾキナクリドン、N,N’−ジメチルキナクリドン、N,N’−ジメチル−2−メチルキナクリドン、N,N’−ジメチル−2,9−ジメチルキナクリドン、N,N’−ジメチル−2−クロロキナクリドン、N,N’−ジメチル−2−フルオロキナクリドン、N,N’−ジメチル−1,2−ベンゾキナクリドン等を含む。
ドーパントとして使用することのできる他の種類の蛍光材料は、縮合環蛍光染料である。適切な縮合環蛍光染料の例は、米国特許第3,172,862号(その開示の全体が参照により本明細書に組み込まれている)に開示されたように、ペリレン、ルブレン、アントラセン、コロネン、フェナントレセン、ピレン等を含む。追加の蛍光材料は、米国特許第4,356,429号、第5,516,577号(各々、参照により本明細書に組み込まれている)に開示されたように、1,4−ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、およびスチルベン等などのブタジエンを含む。使用することのできる蛍光材料の他の例は、米国特許第5,601,903号(その開示の全体が参照により本明細書に組み込まれている)に開示されたものである。
低い駆動電圧を達成するために、エレクトロルミネセンス層の厚さは約5nm〜約50nmとすることができる。一実施形態によれば、厚さは約10nm〜約40nmの範囲である。他の実施形態によれば、厚さは約15nm〜約30nmの範囲である。他の実施形態によれば、厚さは約40nm〜約20nmの範囲である。さらに他の実施形態によれば、エレクトロルミネセンス層の厚さは約20nm未満である。
様々な実施形態によれば、エレクトロルミネセンス材料層60は、同一日付で出願された、米国特許出願第11/122,288号(代理人整理番号第0010.0025号)(その開示は参照により本明細書に組み込まれている)に記述されたように、異なる電子輸送および正孔輸送能力を有し、約50nm未満の厚さを有することのできる少なくとも2種の材料を含むことができる。
様々な実施形態において、本明細書に開示されるOLEDは、有機および無機材料の少なくとも1種でドープされた電子輸送層70を含む。電子輸送層70を形成するのに適したトリアジンは多数存在する。適切なトリアジンは、米国特許第6,225,467号および第6,229,012号(その開示は参照により本明細書に組み込まれている)に開示されたものを含む。適切なトリアジンの非制限的な例は、4,4’−ビス[2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジニル)]−1,1’−ビフェニル(T1);2,4,6−トリス(4−ビフェニリル)−1,3,5−トリアジン;2,4,6−トリス[4−(4’−メチルビフェニリル)]−1,3,5−トリアジン;2,4,6−トリス[4−(4’−tert−ブチルビフェニリル)−1,3,5−トリアジン;2,4,6−トリス[4−(3’,4’−ジメチルビフェニリル)]−1,3,5−トリアジン;2,4,6−トリス[4−(4’−メトキシビフェニリル)]−1,3,5−トリアジン;2,4,6−トリス[4−(3’−メトキシビフェニリル)]−1,3,5−トリアジン;2,4−ビス(4−ビフェニリル)−6−フェニル−1,3,5−トリアジン;2,4−ビス(4−ビフェニリル)−6−m−トリル−1,3,5−トリアジン;4,4’−ビス−[2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジニル)]−1,1’−ビフェニル;4,4’−ビス−[2−(4,6−ジ−p−トリル−1,3,5−トリアジニル)]−1,1’−ビフェニル;4,4’−ビス−[2−(4,6−ジ−m−トリル−1,3,5−トリアジニル)]−1,1’−ビフェニル;4,4’−ビス−[2−(4,6−ジ−p−メトキシフェニル−1,3,5−トリアジニル)]−1,1’−ビフェニル;4,4’−ビス−[2−(4,6−ジ−m−メトキシフェニル−1,3,5−トリアジニル)]−1,1’−ビフェニル;4,4’−ビス−[2−(4−β−ナフチル−6−フェニル−1,3,5−トリアジニル)]−1,1’−ビフェニル;4,4’−ビス−[2−(4,6−ジ−ビフェニリル−1,3,5−トリアジニル)]−1,1’−ビフェニル;4−[2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジニル)]−4’−[2−(4,6−ジ−m−トリル−1,3,5−トリアジニル)]−1,1’−ビフェニル;2,7−ビス−[2−(4,6−ジ−フェニル−1,3,5−トリアジニル)]フルオレン;2,7−ビス−[2−(4,6−ジ−フェニル−1,3,5−トリアジニル)]−9,9−ジメチルフルオレン;2,7−ビス−[2−(4,6−ジ−フェニル−1,3,5−トリアジニル)]−9,9−ジエチルフルオレン;2,7−ビス−[2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジニル)]−9,9−ジフェニルフルオレン;2,7−ビス−[2−(4,6−ジ−フェニル−1,3,5−トリアジニル)]−9,10−ジヒドラフェナントレン;4,9−ビス−[2−(4,6−ジ−フェニル−1,3,5−トリアジニル)]ジベンゾフラン;4,9−ビス−[2−(4,6−ジ−フェニル−1,3,5−トリアジニル)]ジベンゾチオフェン;2,7−ビス−[2−(4,6−ジ−フェニル−1,3,5−トリアジニル)]−9,9−ジメチル−9−シラフルオレン等を含む。
電子輸送層はドープされたトリアジンから完全に構成することができ、または他の材料、例えば米国特許第5,516,577号(参照により本明細書に組み込まれている)に開示されたものなど、スチルベン誘導体などの他の電子輸送材料と組み合わせて、ドープされたトリアジンを含むことができる。適切なスチルベン誘導体は、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニルである。ドープされたトリアジンと組み合わせることのできるさらに他の種類の適切な電子輸送材料は、米国特許第5,846,666号(その開示は参照により本明細書に組み込まれている)に示された金属チオキシノイド化合物である。ある実施形態において、電子輸送層70は少なくとも50体積%の量のトリアジンを含む。
様々な実施形態において、トリアジンは少なくとも1種の材料でドープされる。ドープ材料の存在は、トリアジン電子輸送層の形態学的安定性を著しく改善し、OLEDディスプレイの稼動寿命の間、層の構造的欠陥の発達を防止しない場合でも大きく低減する。ドーパントは有機および無機材料など、広範囲の材料から選択することができる。例えば、ドーパントは、金属オキシノイドおよびスチルベンなど、その例を上に述べた有機電子輸送材料、tert芳香族アミン、カルバゾール、インドロカルバゾール、およびビカルバゾールなど、その例を上に述べた有機正孔輸送材料、アントラセン、縮合環有機染料、および炭化水素材料など、その例を上に述べた有機バイポーラ輸送材料から選択することができる。ドーパントの濃度は、電子輸送層の体積に対して約49%またはそれ未満とすることができる。他の実施形態によれば、ドーパントは約25%またはそれ未満の量で存在することができる。さらに他の実施形態によれば、ドーパントは約20%未満、例えば約10%未満の量で存在する。
ドーパントとして好適な電子および正孔輸送材料は、任意選択的な正孔輸送層50およびエレクトロルミネセンス層60に有用であると認めたものを含む。例えば、適切な有機ドーパントは、AlQ、NPB、BH2などのアントラセン、ペリレンやルブレンなどの炭化水素を含む。ドーパントとして有用な適切なバイポーラ輸送材料は、例えば、2−(1,1’−ジメチルエチル)−9,10−ビス(2−ナフタレニル)アントラセン、9,10−ジ−(2−ナフチル)アントラセン(DNA)、9,10−ジ−フェニルアントラセン(DPA)、9−ビス(フェニル)アントラセン(BPA)、スピロ−(BPA)、スピロ−DPA、2,5,8,11−テトラ−t−ブチルペリレン(BD2)などのペリレン、ルブレンなどのテトラセン、および他の一般的な炭化水素材料を含む。適切な有機ドーパントは、本明細書に開示された炭素を含むドーパントを含む。適切な無機ドーパントは、SiO、SiO、および例えばLi、Cs、K、Na、Mg、Ca、Scなどの金属、および例えばLiFなど前述のものを含む化合物を含む。また、ドーパントは、本明細書でエレクトロルミネセンス層60に適していると認めたエレクトロルミネセンス材料から選択することができる。
様々な実施形態において、OLEDはカソード80を含む。カソード80は、金属などの任意の適切な材料を含むことができる。材料は、例えば、eVが約4.0eV〜6.0eVの仕事関数の高い成分を有することができる。カソードは、例えば、eVが約2.5eV〜4.0eVの金属など、仕事関数の低い成分を含むことができる。カソードは、低仕事関数(約4eV、例えば約2eV〜4eV)の金属と少なくとも1種の他の金属との組合せから誘導することができる。
第2または追加の金属に対する低仕事関数金属の有効な割合は、約0.1重量%未満〜約99.9重量%である。低仕事関数金属の実例は、リチウムまたはナトリウムなどのアルカリ金属、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、またはバリウムなどの2A族またはアルカリ土類金属、希土金属を含むIII族金属、およびスカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、ユーロピウム、テルビウム、またはアクチニウムなどのアクチニド族金属を含む。リチウム、マグネシウム、およびカルシウムは適切な低仕事関数金属である。
カソード80の厚さは、例えば、約10nm〜約500nmの範囲とすることができる。米国特許第4,885,211号(その開示は参照により本明細書に組み込まれている)のMg:Agカソードは1つの適切なカソード構造を構成する。他の適切なカソードは、米国特許第5,429,884号(その開示は参照により本明細書に完全に組み込まれている)に記述されており、カソードはアルミニウムおよびインジウムなどの高仕事関数金属とのリチウム合金から形成される。
本明細書に開示されるOLEDは、従来の方法によって作製することができる。様々な実施形態において、ガラスなどの支持基板20が提供される。アノード30はガラス上に配設することができ、例えば、厚さが約1〜約500nm、例えば約30〜約100nm(開示を通して、各層の厚さの範囲は例として提供される。他の適切な厚さを選択することができる。)のインジウムスズ酸化物から構成することができる。アノードに接触する緩衝層40を任意選択的に提供することができ、厚さが約5〜約500nm、例えば約10〜約100nmの導電性成分または正孔輸送材料から構成することができる。任意選択的な有機正孔輸送層50は、アノード30または緩衝層40の上に、約1〜約200nm、例えば約5〜約100nmの厚さで配設することができる。エレクトロルミネセンス層60は正孔輸送層50に接触して提供することができる。電子輸送層70は、約1〜約200nmなど、約5〜約300nm、例えば約5〜約100nmの厚さでエレクトロルミネセンス層60に接触して提供することができる。例えば、低仕事関数金属を含むカソード80は電子輸送層70に接触することができる。
本開示によれば、本明細書に開示されるOLEDの実施形態は、交流(AC)および/または直流(DC)駆動条件の下で運転することができる。ある場合には、AC駆動条件は、特に高温のデバイス駆動条件で動作寿命の延長を提供するのに適している。適切な運転電圧は、少なくとも約100cd/mの輝度、および典型的には例えば、約1000cd/mなど、少なくとも約500cd/mの輝度を得るために十分な電流を駆動するのに必要な外部印加駆動電圧である。それらの電圧は、例えば、約1ボルト〜約15ボルトなど、約0.5ボルト〜約20ボルトの範囲とすることができる。様々な実施形態において、運転電圧は約6ボルト未満、例えば、約5.5ボルト未満である。適切な駆動電流は、例えば約10mA/cm〜約200mA/cmなど、約1〜約1000mA/cm、例えば約25mA/cmの範囲である。これらの範囲以外の駆動電圧および電流を用いることもできる。
本明細書に開示されるドープされたトリアジン材料は、小分子OLED、ポリマーOLED、および混成デバイス(小分子とポリマー材料の混合物を含む)の電子輸送材料として適している。それらの優れた電子輸送特性および形態学的安定性のため、それらは、光受容器、薄膜トランジスタ、太陽電池、センサー等など効率的な電子輸送特性が必要とされる他の有機電子デバイスに用途を見出すことができる。
以下の実施例は、例示のためであり、本教示を制限するものではない。
緑色発光OLEDの群を、物理的蒸着を用いて作製した。すべてのデバイスは、ガラス基板上に被覆されたインジウムスズ酸化物アノードとMg:Agカソードを含んだ。すべてのデバイスは、アノードとカソードの間に、(1)60nmのNPB正孔輸送層、(2)AlQ+0.8%の10−2−(ベンゾチアゾリル)−2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル−1H、5H、11H−(1)ベンゾピロピラノ(6,7,−8−ij)キノリジン−11−オン(C545T)を含む15nmのエレクトロルミネセンス層、および(3)45nmの電子輸送層を含む3層の発光領域を有した。製作に続いて、デバイスを25mA/cmの定電流で運転した。この電流での各デバイスの駆動電圧および輝度を測定して記録し、デバイス作製直後(t)の外観検査、および50時間後(t50)の再外観検査の結果も記録した。
Figure 2006313908
比較デバイス1は高い駆動電圧で運転した。比較デバイス2は低い駆動電圧で運転したが、50時間後の不均一な外観から実証されるように低い形態学的安定性を示した。一方、発明のデバイス3〜5は、駆動電圧5.1Vまたはそれ未満で運転し、50時間後の均一な外観から実証されるように、満足できる形態学的安定性を示した。
本明細書および添付請求項の目的のために、特別に示さない限り、本明細書および請求項に用いられる量、パーセント、または割合を表すすべての数字、および他の数値は、すべての場合において、用語「約」によって修正されることを理解すべきである。したがって、特に逆に示さない限り、以下の明細書および添付請求項に記載される数字による因子は、概略であり、本開示によって得ることが望まれる必要特性に応じて変化することができる。少なくとも、および請求項の範囲と等価の原理を応用することを制限しないで、各数字による因子は、少なくとも報告された数字の数に照らして、および通常の丸め技術を適用して解釈されるべきである。
本明細書および添付請求項に用いられる単数の形「a」、「an」および「the」は、特記され明白に1個の参照に制限されない限り、複数の参照を含む。したがって、例えば、「ドーパント(a dopant)」の参照は2種またはそれ以上のドーパントを含む。本明細書に用いられる用語「含む(include)」およびその文法的な変形は、非制限を意図するものであり、リスト中の物の記載は、リストされた物を置き換え、または追加することのできる他の同様の物を排除するものではない。
特定の実施形態を説明したが、出願人または他の当業者は、現在予見できなかった代替、修正、変形、改善、および実質的な等価を想起することができるであろう。したがって、出願され、補正されることのできる添付の請求項は、それらの代替、修正、変形、改善、および実質的な等価を包含するものである。
本開示による有機発光デバイスを示す図である。 本開示による他の有機発光デバイスを示す図である。

Claims (20)

  1. (a)カソードと、
    (b)発光ゾーンと、
    (c)アノードとを含み、
    前記発光ゾーンが有機および無機材料の少なくとも1種でドープされたトリアジンを含む電子輸送層を含む有機発光デバイス。
  2. 前記発光ゾーンが複数の層を含む請求項1に記載の有機発光デバイス。
  3. 正孔輸送材料をさらに含む請求項1に記載の有機発光デバイス。
  4. 前記正孔輸送材料を含む正孔輸送層をさらに含む請求項3に記載の有機発光デバイス。
  5. 前記ドーパントが、電子輸送材料、正孔輸送材料、バイポーラ電荷輸送材料、エレクトロルミネセンス材料、および蛍光染料から選択される有機材料である請求項1に記載の有機発光デバイス。
  6. 前記ドーパントが、SiO、SiO、Li、Cs、K、Na、Mg、Ca、Scの少なくとも1種を含む無機材料である請求項1に記載の有機発光デバイス。
  7. 前記トリアジンが4,4’−ビス[2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジニル)]−1,1’−ビフェニルである請求項1に記載の有機発光デバイス。
  8. 前記ドーパントが、前記電子輸送層の全体積に対して約49体積%未満の量で存在する請求項1に記載の有機発光デバイス。
  9. 前記ドーパントが、電子輸送層の全体積に対して約10体積%未満の量で存在する請求項1に記載の有機発光デバイス。
  10. 前記ドーパントが、トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン、2−t−ブチル−9,10−ジ−(2−ナフチル)アントラセン、2−(1,1’−ジメチルエチル)−9,10−ビス(2−ナフタレニル)アントラセン、9,10−ジ−(2−ナフチル)アントラセン、9,10−ジ−フェニルアントラセン、9−ビス(フェニル)アントラセン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ−t−ブチルペリレン、およびルブレンから選択される請求項5に記載の有機発光デバイス。
  11. 前記電子輸送層が、トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウムでドープされた4,4’−ビス[2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジニル)]−1,1’−ビフェニルを含む請求項1に記載の有機発光デバイス。
  12. トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウムが、電子輸送材料の全体積に対して約49体積%未満の量で存在する請求項11に記載の有機発光デバイス。
  13. トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウムが、電子輸送材料の全体積に対して約20体積%の量で存在する請求項11に記載の有機発光デバイス。
  14. トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウムが、電子輸送材料の全体積に対して約5体積%の量で存在する請求項11に記載の有機発光デバイス。
  15. 前記電子輸送層が、トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウムでドープされた4,4’−ビス[2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジニル)]−1,1’−ビフェニルを含み、
    前記発光ゾーンが、トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウムおよびアントラセンの少なくとも1種を含み、
    前記正孔輸送層が、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニルベンジデンを含む請求項4に記載の有機発光デバイス。
  16. (a)カソードと、
    (b)発光ゾーンと、
    (c)アノードとを含む少なくとも1つの有機発光デバイスを含み、
    前記発光ゾーンが有機および無機材料の少なくとも1種でドープされたトリアジンを含む電子輸送層を含むディスプレイ。
  17. 前記有機発光デバイスが正孔輸送材料をさらに含む請求項16に記載のディスプレイ。
  18. 前記発光ゾーンが複数の層を含む請求項16に記載のディスプレイ。
  19. 有機および無機材料の少なくとも1種でドープされたトリアジンを含む電子輸送材料。
  20. トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウムでドープされた4,4’−ビス[2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジニル)]−1,1’−ビフェニルを含む請求項19に記載の電子輸送材料。
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