JP2008508727A - 白色光発光エレクトロルミネッセント装置 - Google Patents

白色光発光エレクトロルミネッセント装置 Download PDF

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Abstract

青色発光ホスト中に分散された緑色光発光化合物および赤色光発光化合物を含む発光層を有する、白色光発光エレクトロルミネッセントデバイス。発光デバイスであって、第一電極と第二電極との間に発光層を備え、該発光層は、約５２０ｎｍ〜約６００ｎｍの範囲の発光を有する第１化合物、約６２０ｎｍ〜約７２０ｎｍの範囲の発光を有する第２化合物を、約４２０ｎｍ〜約４８０ｎｍの範囲の発光を有する発光性ホスト材料中に含む、発光デバイス。

Description

（発明の分野）
本発明は、青色光発光ホスト中に分散した緑色光発光化合物および赤色光発光化合物を含む発光層を有する、白色光発光エレクトロルミネッセントデバイスに関する。
（発明の背景）
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、それらの高い量子効率、軽い重量および費用対効果から、フラットパネルディスプレイのために非常に魅力的である。より良好な材料およびより効率的なデバイス構造体の開発によるこれらのＯＬＥＤの効率、発色する色および有効期間を改善することに相当な労力が費やされた。
近年、白色の有機発光デバイス（ＷＯＬＥＤ）は、照明および液晶ディスプレイ用のバックプレーンライトの適用が考慮された。ＷＯＬＥＤに関する理想的なＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄ’Ｅｎｃｌａｉｒａｇｅ（ＣＩＥ）色度座標は、ｘ＝０．３３、ｙ＝０．３３にあり、そして印加電圧に非感受性であるべきである。この目的を達成するために、多数の方法（例えば、色素が分散されたポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、色素がドープされた複数層、中間層の連続的なエネルギー移動による色素がドープされた複数層構造体、励起子拡散の制御、電子リン光性材料中の三重エキシマーおよびポリマーのブレンド）が探索された。色素がドープされたシステムにおける１つの重大な問題は、カスケードエネルギー移動から生じる、下部エネルギードーパントによる単発光を妨げることである。理想的には、ホストおよびドーパントの両方からの複数の発光は、白色光に必要なスペクトルをカバーすべきである。これは、ドーパントの濃度および発光層または正孔ブロッキング層の厚さを制御することにより達成され得る。
白色発光デバイスの開発の最近の進歩にもかかわらず、実質的に純粋な白色光発光を有する発光デバイスについての必要性が存在する。本発明は、この必要を満たすことを求めており、さらに関連した効果を提供する。
（発明の要旨）
本発明は発光デバイスを提供し、この発光デバイスは、第一電極と第二電極との間に発光層を備え、この発光層は、約５２０ｎｍ〜約６００ｎｍの範囲の発光を有する第１化合物、および約６２０ｎｍ〜約７２０ｎｍの範囲の発光を有する第２化合物を、約４２０ｎｍ〜約４８０ｎｍの範囲の発光を有する発光性ホスト材料中に含む。第１化合物、第２化合物およびホスト材料は、吸光スペクトルおよび発光スペクトルを各々有し、ここで、ホスト材料の発光スペクトルは、ホスト材料から第１化合物へのエネルギー移動をもたらすために十分に第１化合物の吸光スペクトルと重なり、そして第１化合物の発光スペクトルは、第１化合物から第２化合物へのエネルギー移動をもたらするために十分に第２化合物の吸光スペクトルと重なる。このデバイスによって生じる光は、実質的に純粋な白色光である。
一実施形態において、このデバイスは、発光層と第二電極との間に電子輸送層をさらに備える。
一実施形態において、このデバイスは、第一電極と発光層との間に正孔輸送層をさらに備える。
一実施形態において、このデバイスは、発光層と第二電極との間に電子注入層をさらに備える。
一実施形態において、このデバイスは、発光層と電子注入層との間に電子輸送層をさらに備える。
一実施形態において、第１化合物は、１以上のフルオレニル部分を含む。一実施形態において、第１化合物は、１以上の９，９−ジアルキルフルオレニル部分を含む。一実施形態において、第１化合物は、ＦＦＢＦＦまたはその誘導体である。
一実施形態において、第２化合物は、１以上のフルオレニル部分を含む。一実施形態において、第２化合物は、１以上の９，９−ジアルキルフルオレニル部分を含む。一実施形態において、第２化合物は、ＦＴＢＴＦまたはその誘導体である。
一実施形態において、ホスト材料は、１以上のフルオレニル部分を含む。一実施形態において、ホスト材料は、１以上の９，９−ジアルキルフルオレニル部分を含む。一実施形態において、ホスト材料は、ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤまたはその誘導体である。
本発明は、添付の図面を参照しながら、以下の詳細な説明を参照することで、よりよく理解されるので、本発明の上記の局面および付随する利点は、より容易に認識される。
（好ましい実施形態の詳細な説明）
一つの局面では、本発明は、実質的に純粋な白色光を生じる発光エレクトロルミネッセントデバイスを提供する。この発光デバイスは、第一電極と第二電極との間に発光層を備える。発光層は、約５２０ｎｍ〜約６００ｎｍの範囲の発光を有する第１発光性化合物（例えば、緑色光発光化合物）、約６２０ｎｍ〜約７２０ｎｍの範囲の発光を有する第２発光性化合物（例えば、赤色光発光化合物）、および約４２０ｎｍ〜約４８０ｎｍの範囲の発光を有する発光性ホスト（例えば、青色光発光ホスト）を備える。青色光発光ホスト、ならびに赤色光発光化合物および緑色光発光化合物からの発光が、発光波長最大および発光帯域幅を有する波長のバンドとして発生することが認識される。本明細書において言及される特定の波長は、最大吸光または最大発光（ｎｍ）に関する。
本発明の発光デバイスは、実質的に白色光を生じる。一実施形態において、このデバイスは、ほぼ純粋な白色発光を有する光を生じる。
デバイスの実施形態によって生じる光のＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄ’Ｅｎｃｌａｉｒａｇｅ （ＣＩＥ）色度座標は、６Ｖ（ｘ＝０．３６、ｙ＝０．３７）から１２Ｖ（ｘ＝０．３４、ｙ＝０．３４）までの比較的幅広いバイアス範囲において、純粋な白色光のＣＩＥ色度座標に近いままである。
デバイスの発光層は、約５２０ｎｍ〜約６００ｎｍの範囲の発光を有する第１発光性化合物、約６２０ｎｍ〜約７２０ｎｍの範囲の発光を有する第２発光性化合物、および約４２０ｎｍ〜約４８０ｎｍの範囲の発光を有する発光性ホストを含む。第１発光性化合物および第２発光性化合物は、発光性ホスト中に分散している。
第１発光性化合物は、約５２０ｎｍ〜約６００ｎｍの範囲の発光を有する。一実施形態において、第１化合物は、約５４０ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲の発光を有する。他の実施形態では、第１化合物は、約５５０ｎｍの発光を有する。一般に、第１発光性化合物は、緑色光発光化合物である。１つの代表的な第１発光性化合物は、４，７−ビス−（９，９，９’，９’−テトラヘキシル−９Ｈ，９Ｈ’−［２，２’］ビフルオレニル−７−イル）−ベンゾ［１，２，５］チアジアゾールである（本明細書において、「ＦＦＢＦＦ」と称される）。ＦＦＢＦＦの合成は、実施例１に記載されている。代表的な第１発光性化合物の化学構造は、図１Ａに図示される。図１Ａを参照すると、Ｒ１〜Ｒ８は、置換されたアルキル、シクロアルキルおよびヘテロアルキルを含め、Ｃ１〜Ｃ１２アルキル、ならびにヘテロアリールを含め、Ｃ５〜Ｃ１０アリールから独立して選択される。一実施形態において、Ｒ１〜Ｒ８は、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルから独立して選択される。一実施形態において、Ｒ１〜Ｒ８は、Ｃ４〜Ｃ８アルキルから独立して選択される。一実施形態において、Ｒ１〜Ｒ８は、ｎ−ヘキシルである（すなわち、ＦＦＢＦＦ）。
発光性化合物ＦＦＢＦＦは、４位および７位にフルオレニル置換基を含むように修飾されたベンゾ［１，２，５］チアジアゾール化合物である。ＦＦＢＦＦ誘導体が、本明細書に記載されている発光層においても用いられ得る。適切なＦＦＢＦＦ誘導体としては、発光層中での化合物の溶解性適合性にも、発光層が本明細書に記載されるように白色光を発光するために必要な光学的性質（例えば、吸光度、発光、エネルギー移動効率）にも悪影響を与えない、他の置換基（例えば、さらなる置換基によってさらに置換されるフルオレニル置換基）を含むように修飾されたベンゾ［１，２，５］チアジアゾール化合物が挙げられる。代表的な置換基としては、フルオレニル基の９位における、またはフルオレニル基の芳香族位におけるアルキル置換基またはアリール置換基が挙げられる。他の置換基によるフルオレニル基の置換が、本発明の範囲内にあることが理解される。
第２発光性化合物は、約６２０ｎｍ〜約７２０ｎｍの範囲の発光を有する。一実施形態において、第２化合物は、約６４０ｎｍ〜約６７０ｎｍの範囲の発光を有する。他の実施形態では、第２化合物は、約６６０ｎｍの発光を有する。一般に、第２発光性化合物は、赤色光発光化合物である。１つの代表的な第１発光性化合物は、４，７−ビス−［５−（９，９−ジヘキシル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−チオフェン−２−イル］−ベンゾ［１，２，５］チアジアゾールである（本明細書において、「ＦＴＢＴＦ」と称される）。ＦＴＢＴＦの合成は、実施例２に記載されている。代表的な第２発光性化合物の化学構造は、図１Ｂに図示される。図１Ｂを参照すると、Ｒ９〜Ｒ１２は、置換されたアルキル、シクロアルキルおよびヘテロアルキルを含め、Ｃ１〜Ｃ１２アルキル、ならびにヘテロアリールを含め、Ｃ５〜Ｃ１０アリールから独立して選択される。一実施形態において、Ｒ９〜Ｒ１２は、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルから独立して選択される。一実施形態において、Ｒ９〜Ｒ１２は、Ｃ４〜Ｃ８アルキルから独立して選択される。一実施形態において、Ｒ９〜Ｒ１２は、ｎ−ヘキシルである（すなわち、ＦＴＢＴＦ）。
発光性化合物ＦＴＢＴＦは、フルオレニル基によってさらに置換される、４位および７位にチオフェン置換基を含むように修飾されたベンゾイル［１，２，５］チアジアゾール化合物である。ＦＴＢＴＦ誘導体は、本明細書に記載されている発光層においても用いられ得る。適切なＦＴＢＴＦ誘導体としては、発光層中での化合物の溶解性適合性にも、発光層が本明細書に記載されるように白色光を発光するために必要な光学的性質（例えば、吸光度、発光、エネルギー移動効率）にも悪影響を与えない、他の置換基（例えば、さらなる置換基によってさらに置換される、チオフェン置換基および／またはフルオレニル置換基）を含むように修飾されたベンゾ［１，２，５］チアジアゾール化合物が挙げられる。代表的な置換基としては、フルオレニル基の９位における、またはチオフェン置換基および／もしくはフルオレニル基の芳香族位におけるアルキル置換基またはアリール置換基が挙げられる。他の置換基によるチオフェン基および／またはフルオレニル基の置換が、本発明の範囲内にあることが理解される。
発光性ホストは、約４２０ｎｍ〜約４８０ｎｍの範囲の発光を有する。一実施形態において、ホストは、約４２５ｎｍ〜約４５０ｎｍの範囲の発光を有する。一般に、発光性ホストは、青色光発光化合物である。１つの代表的な発光性ホスト化合物は、ポリ［（９，９−ビス（４−ジ（４−ｎ−ブチルフェニル）アミノフェニル）］−ｓｔａｔ−（９，９−ビス（４−（５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−２−オキサジアゾリル）−フェニル−ｓｔａｔ−（９，９−ジ−ｎ−オクチル）フルオレンである（「ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ」と称される）。ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤの合成は、実施例３に記載されている。
代表的なホストの模式的な化学構造を図１Ｃに図示する。図１Ｃを参照すると、Ｒ１３〜Ｒ２２は、置換されたアルキル、シクロアルキルおよびヘテロアルキルを含め、Ｃ１〜Ｃ１２アルキル、ならびにヘテロアリールを含め、Ｃ５〜Ｃ１０アリールから独立して選択される。一実施形態において、Ｒ１３〜Ｒ２２は、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルから独立して選択される。一実施形態において、Ｒ１３〜Ｒ２２は、Ｃ４〜Ｃ８アルキルから独立して選択される。一実施形態において、Ｒ１３〜Ｒ１６はｎ−オクチルであり、Ｒ１７〜Ｒ２０はｎ−ブチルであり、そしてＲ２１およびＲ２２はｔ−ブチルである（すなわち、ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ）。
代表的なホストの模式的な化学構造を、図１Ｃに図示する。図１Ｃにおいて、ｎ：ｍは、約１：１である。図１Ｃに示すように、ホストは、正孔輸送部分および電子輸送部分を側鎖として含む。この図において、ホストの化学構造は模式的に図示され、正孔輸送部分を側鎖として有する第２ジフルオレニル単位（ｍ単位）に共有結合された、電子輸送部分を側鎖として有する第１ジフルオレニル単位（ｎ単位）（これらの２つの単位は一緒に繰り返される（ｘ単位））を示す。図１Ｃの表現は模式的であり、ポリマーを形成する繰り返し単位に関して、コポリマーの組成を一般的に表す。このコポリマーが、正孔輸送部分を側鎖として有するｍ単位の第２ジフルオレニル単位に共有結合された、電子輸送部分を側鎖として有するｎ単位の第１ジフルオレニル単位（これらの２つの単位は一緒にｘ回繰り返される）を必ずしも有するというわけではないことが理解される。
発光性ホストＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤは、２つのモノマーの共重合から得られるフルオレンから誘導されたコポリマーである。各モノマーは、第２フルオレン部分に共有結合された第１フルオレン部分（すなわち、９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレニル基）を含む。１つのモノマーにおいて、第２のフルオレン部分は、正孔輸送部分（すなわち、オキサジアゾリル基）を含む。他のモノマーにおいて、第２フルオレン部分は、電子輸送部分（すなわち、トリフェニルアミン基）を含む。ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ誘導体もまた、本明細書に記載されている発光層において用いられ得る。適切なＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ誘導体としては、発光層中でのホストおよびその中に分散される発光性化合物の溶解性適合性にも、発光層が本明細書に記載されるように白色光を発光するために必要な光学的性質（例えば、吸光度、発光、エネルギー移動効率）にも悪影響を与えない、他の置換基（例えば、さらなる置換基によってさらに置換されるフルオレニル置換基および／またはフェニル置換基）を含むように修飾されたポリマーが挙げられる。代表的な置換基としては、フルオレニル基の９位における、またはフルオレニル基および／もしくはフェニル基の芳香族位におけるアルキル置換基またはアリール置換基が挙げられる。他の置換基によるフルオレニル基および／またはフェニル基の置換が、本発明の範囲内にあることが理解される。
第１発光性化合物および第２発光性化合物は、発光性ホストと適合性である。適切なエネルギー移動を有することに加えて、相分離が最小化されるかまたは実質的に回避されるように、第１発光性化合物および第２発光性化合物はホスト材料中に適切に可溶性である。第１発光性化合物および第２発光性化合物ならびにホストの適合性、ならびにそれらの適切な溶解性は、置換基Ｒ１〜Ｒ２２の選択によって少なくとも部分的に達成される。例えば、第１発光性化合物がＦＦＢＦＦであり、第２発光性化合物がＦＴＢＴＦであり、そしてホストがＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤである場合に、適合性および適切な溶解性が達成される。なぜなら、置換基Ｒ１〜Ｒ２２に加えて、第１発光性化合物および第２発光性化合物の各々が、フルオレンから誘導された化合物であり（すなわち、１以上のフルオレン部分を含む）、そしてホストが、ポリフルオレンから誘導されたコポリマーである（すなわち、フルオレンから誘導された繰り返し単位を含む）からである。
一つの局面では、発光層は、緑色光発光化合物および赤色光発光化合物を含み、これらの各々は、青色光発光ホスト中に高度に可能性である。緑色光発光化合物および赤色光発光化合物ならびに青色光発光ホストの溶解性は、適合性であるように設計され得、そして化合物およびホストの各々を構成する構造成分（すなわち、原子団および／または官能基）の選択により制御され得る。化合物の構造成分およびホストの構造成分の溶解性特徴を一致させることによって、溶解性適合性が達成され得る。
緑色光発光化合物および赤色光発光化合物は、ホストの１以上の構造成分と適合性の１以上の構造成分を含み得る。一実施形態において、化合物およびホストは、１以上の共通の構造成分を有する。一実施形態において、化合物およびホストは、共通の炭化水素構造成分を含む。一実施形態において、共通の構造成分は、フルオレニル基である。この実施形態については、緑色光発光化合物、赤色光発光化合物および青色光発光ホストは、１以上のフルオレニル基を各々含む。一実施形態において、フルオレニル基は、９，９−ジアルキルフルオレニル基（例えば、９，９−ジヘキシルフルオレニル基または９，９−ジオクチルフルオレニル基）である。発光性化合物ＦＦＢＦＦおよびＦＴＢＴＦならびに発光性ホストＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤは、共通の構造成分（すなわち、ジアルキルフルオレニル基）を有する化合物およびホストの例である。発光性化合物ＦＦＢＦＦは、４つの９，９−ｎ−ジヘキシルフルオレニル基を含む；発光性化合物ＦＴＢＴＦは、２つの９，９−ジ−ｎ−ヘキシルフルオレニル基を含む；そして、ホストＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤは、２つの異なる繰り返し単位の各々が９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレニル基を含むコポリマーである。
適合性および適切な溶解性に加えて、第１発光性化合物および第２発光性化合物ならびにホストは、適切な加工性を有する。加工性とは、その成分（すなわち、第１発光性化合物および第２発光性化合物ならびにホスト）が発光デバイスの発光層を提供するように容易に加工され得ることを意味する。適切な加工性は、発光層を作製することに役立つ溶媒に可溶な成分を含む。発光層を提供するのに十分な様式で成分を溶解し、それらの成分を配置するために適切な溶媒。一実施形態において、成分は、溶媒中に溶解され、そしてスピンコーティングされて発光層が提供される。成分をスピンコーティングするために適切な溶媒としてはトルエンが挙げられる。
一実施形態において、発光層は、発光層の総重量を基準として、約０．１０重量パーセント〜約０．３０重量パーセントの第１発光性化合物、および約０．０５重量パーセント〜約０．１５重量パーセントの第２発光性化合物を含む。他の実施形態では、発光層は、発光層の総重量を基準として、約０．１５重量パーセント〜約０．２０重量パーセントの第１発光性化合物、および約０．０８パーセント〜約０．１２重量パーセントの第２発光性化合物を含む。
一実施形態において、発光層は、約２５ｎｍ〜約１００ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、発光層の厚さは、約５０ｎｍである。
一連の効率的でかつ明るい白色光発光ダイオードは、効率的な青色光を発光する、ポリフルオレンから誘導されたコポリマー（ポリ［（９，９−ビス（４−ジ（４−ｎ−ブチルフェニル）アミノフェニル）］−ｓｔａｔ−（９，９−ビス（４−（５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−２−オキサジアゾリル）−フェニル−ｓｔａｔ−（９，９−ジ−ｎ−オクチル）フルオレン（ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ）中の、フルオレンから誘導された２つの蛍光色素（４，７−ビス−（９，９，９’，９’−テトラヘキシル−９Ｈ，９’Ｈ−［２，２’］ビフルオレニル−７−イル）−ベンゾ［１，２，５］チアジアゾール（ＦＦＢＦＦ、緑色光発光化合物）および４，７−ビス−［５−（９，９−ジヘキシル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−チオフェン−２−イル］−ベンゾ［１，２，５］チアジアゾール（ＦＴＢＴＦ、赤色光発光化合物））のブレンドを使用して製作された。白色光発光デバイス（ＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ／ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ：ＦＦＢＦＦ（０．１８重量パーセント）：ＦＴＢＴＦ（０．１１重量パーセント）／Ｃａ／Ａｇ）は、１２Ｖにおいて、０．８２％という最大外部量子効率および１２９００ｃｄ／ｍ２の最大明るさに達する。デバイスのＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄ’Ｅｎｃｌａｉｒａｇｅ（ＣＩＥ）色度座標は、６Ｖ（ｘ＝０．３６、ｙ＝０．３７）から１２Ｖ（ｘ＝０．３４、ｙ＝０．３４）までの比較的幅広いバイアス範囲において純粋な白色発光のＣＩＥ）色度座標の非常に近くのままである。
ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤのエレクトロルミネセンス（ＥＬ）スペクトルを図２Ａに示す。図２Ａを参照すると、ＥＬスペクトルは、４２５ｎｍおよび４５０ｎｍに２つの強いピークを、そして４８０ｎｍに小さいショルダーピークを有する、ポリフルオレンの代表的発光を示す。クロロホルム溶液のＦＦＢＦＦの紫外−可視（ＵＶ−Ｖｉｓ）および光ルミネセンス（ＰＬ）スペクトルをそれぞれ、図２Ｄおよび図２Ｂに示す。図２Ｄは約４１５ｎｍに吸光度最大を示し、そして、図２Ｂは約５５０ｎｍで発光最大を示す。ＦＦＢＦＦの吸収および発光は両方とも、フルオレンから電子が不足したベンゾチアジアゾール部分への電荷移動の効果に起因して、レッドシフトされる。さらに、サイクリックボルタモグラムおよびＵＶ−Ｖｉスペクトルの結果から見積もられるＦＦＢＦＦのＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位はそれぞれ、−５．７３ｅＶおよび−３．３２ｅＶである。クロロホルム溶液中のＦＴＢＴＦのＵＶ−ＶｉおよびＰＬスペクトルを、それぞれ、図２Ｅおよび図２Ｃに示す。ＦＦＢＦＦと比較して、吸収のピークおよびＦＴＢＴＦの発光スペクトルは、電子供与チオフェン環とこの化合物中のベンゾチアジアゾールとの間でのより強い電荷移動効果に起因して、さらによりレッドシフトされる（それぞれ、５０６ｎｍおよび６６０ｎｍ）。ＦＴＢＴＦのＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位はそれぞれ、−５．６２ｅＶおよび−３．５３ｅＶである。
フェルスターエネルギー移動プロセスにおいて、効率は、供与体の発光スペクトルと受容体の吸収スペクトルとの間の重なり積分と比例している。原則として、ホスト（ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ）からＦＦＢＦＦへの、次いでＦＴＢＴＦへの、カスケードエネルギー移動（フェルスター型エネルギー移動またはデクスター型エネルギー移動）が生じるはずである。なぜなら、ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤのＥＬスペクトルがＦＦＢＦＦの吸収スペクトルとよく重なり（図２Ａのホスト発光と図２ＤのＦＦＢＦＦ吸光とを比較する）、そしてＦＦＢＦＦのＰＬスペクトルがＦＴＢＴＦの吸収スペクトルとよく重なる（図２ＥのＦＦＢＦＦ発光と図２ＢのＦＴＢＴＦ吸光度とを比較する）からである。しかし、エネルギー移動効率もまた、供与体と受容体との間の距離に非常に高感度である（∝ｒ−６）。従って、ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ中のＦＦＢＦＦ濃度およびＦＴＢＴＦ濃度の慎重な制御によって、効率的なエネルギー移動を防止することが可能である。
上記のように、発光層は、発光性ホスト中に分散された第１発光性成分および第２発光性成分（例えば、ＦＦＢＦＦおよびＦＴＢＴＦ）を含む。発光層のこれらの成分は協同して、エネルギー移動によって所望の白色光発光を提供する。エネルギー移動は、供与体発光スペクトルと受容体吸光スペクトルとの重なりによって生じる。一実施形態において、ホストは、第１発光性化合物の吸光スペクトル（図２Ｄを参照のこと）との充分な重なりを有する発光スペクトル（図２Ａを参照のこと）を有してエネルギー移動を容易にしており、そして第１発光性化合物は、第２発光性化合物の吸光スペクトル（図２Ｅを参照のこと）との十分な重なりを有する発光スペクトル（図２Ｂを参照のこと）を有してエネルギー移動を容易にしている。発光層からの白色光発光は、青色光を発光し、さらに、エネルギー移動カスケードならびに第１発光性化合物および第２発光性化合物からのそれぞれ緑色光および赤色光の発光を始めるホスト化合物の励起により達成される。
一つの局面では、発光層は、エレクトロルミネセントホスト材料ならびに第１発光性化合物および第２発光性化合物を含む。ホスト材料の発光スペクトルは、第１発光性化合物へのエネルギー移動および第１発光性化合物からの発光をもたらすに充分に第１発光性化合物の吸収スペクトルと重なり、そして第１発光性化合物の発光スペクトルは、第２発光性化合物へのエネルギー移動および第２発光性化合物からの発光をもたらすに十分に第２発光性化合物の吸収スペクトルと重なる。この結果は、ホスト材料からの発光（青色）、第１発光性化合物からの発光（緑色）および第２発光性化合物からの発光（赤色）であり、これらは集合的に発光層からの白色光発光をもたらす。
本発明の代表的な発光デバイスのエレクトロルミネセンススペクトルを図３Ａに示す：０．２０重量パーセントのＦＦＢＦＦおよび０．０９重量パーセントのＦＴＢＴＦをＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ中に含んでいる発光層を有するデバイス（デバイス１）。図３Ａを言及すると、デバイス１のＥＬスペクトルは、可視領域全体（４００ｎｍ〜７５０ｎｍ）で青色、緑色および橙色の複合発光帯を示す。データを２つの色素のＰＬスペクトル（図２Ｂおよび図２Ｃ）と比較すると、５２０ｎｍの緑色光発光バンドおよび５８６ｎｍの赤色光発光バンドは、それぞれ、ＦＦＢＦＦおよびＦＴＢＴＦからの発光である。デバイス１のＣＩＥ座標は、６．０Ｖでの（ｘ＝０．３０、ｙ＝０．３４）から１２．０Ｖでの（ｘ−＝０．３２、ｙ＝０．３８）へとわずかに変化する（図３Ｂの挿入図を参照のこと）。これは、印加電圧に全く非感受性であり、純粋な白色についての理想的なＣＩＥ色度座標（すなわち、ｘ＝０．３３、ｙ＝０．３３）のものに近い。図３Ｂは、バイアス電圧（Ｊ−Ｖ−Ｂ）の関数として、電流密度および明るさを示す。デバイス１は、５．０Ｖで比較的低いターンオン電圧を示す（１ｃｄ／ｍ２の輝度を与えるために必要とされる電圧として定義される）。デバイス１の最大外部量子効率は、１０．０Ｖの電圧および０．４１Ａ／ｃｍ２の電流密度において０．８２％であると算出される。最大の明るさは、１２．５Ｖの電圧および１．３８Ａ／ｃｍ２の電流密度において１５８００ｃｄ／ｍ２である。この明るさで、効率は、それぞれ、０．５４％、１．１４ｃｄ／Ａおよび０．３２１ｍ／Ｗである。７．０Ｖのバイアスで、明るさ、電流密度および外部量子効率は、それぞれ、４０５ｃｄ／ｍ２、０．０６１Ａ／ｃｍ２および０．３１％である。
色純度は、ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ中にわずかに調整された第１発光性化合物濃度および第２発光性化合物濃度（０．１８重量パーセントのＦＦＢＦＦおよび０．１１重量パーセントのＦＴＢＴＦ）を有する発光層を有する第２デバイス（デバイス２）において改良された。デバイス２のＥＬスペクトルを図４Ａに示す。図４Ａを参照すると、デバイス１のＥＬスペクトルは、５２０ｎｍでのＦＦＢＦＦのＥＬ強度が減少し、そして５８６ｎｍでのＦＴＢＴＦが増加することを示し、このことは、スペクトル変化が色素の濃度と比例していることを示す。図４Ｂの挿入図に示すように、デバイス２のＣＩＥ座標は、６．０Ｖでの（ｘ＝０．３６、ｙ−０．３７）からために１２．０Ｖでの（ｘ＝０．３４、ｙ＝０．３４）へと変化し、これもまた、印加電圧に極めて非感受性であり、純粋な白色のものに非常に近い。図４Ｂに示すように、デバイス２のターンオン電圧は、デバイス１のターンオン電圧と同様である。最大外部量子効率は、０．４１Ａ／ｃｍ２の電流密度を有する１０．０Ｖの電圧において０．８９％である。図４Ｂに図示するように、白色光発光のための最大明るさは、１２．５Ｖの電圧および１．２３Ａ／ｃｍ２の電流密度において１２９００ｃｄ／ｍ２である。最大の明るさでの効率は、それぞれ、０．６１％、１．０５ｃｄ／Ａおよび０．２９１ｍ／Ｗである。７．０Ｖのバイアスで、明るさ、電流密度および外部量子効率は、それぞれ、２６３ｃｄ／ｍ２、０．０５６Ａ／ｃｍ２および０．２７％である。両方のデバイスのＣＩＥ座標は、印加電圧を増加させた場合、青色発光領域へと僅かにシフトした。これは、大部分の低エネルギー状態はすでに満たされているので、より高い電圧では、ブレンド中の高エネルギ状態が占められ始めるということによる。このこともまた、青色光発光の相対強度を増加させる。ＦＦＢＦＦおよびＦＴＢＴＦの最大ＥＬは、固体状態溶媒和効果（ＳＳＳＥ）のため、クロロホルム中のそれらのＰＬ最大と比較して青色にシフトされる。
上記のデバイス１およびデバイス２は、実施例４にて説明した通りに調製された二層デバイスである。
別の局面においては、本発明は、上記の発光層を含む発光デバイスを提供する。本発明の化合物を含んでいるデバイスは、公知のデバイスと比較して有利な特性を有する。高い外部量子効率および視感度効率が、本発明のデバイスにおいて達成され得る。デバイスの寿命もまた、報告されるいくつかの最も安定な蛍光デバイスよりも一般に良好であるか、または少なくとも同等である。
正孔注入アノード層と電子注入カソード層との間に１以上の層が挟まれるように、代表的デバイスは構築される。挟まれた層は２つの側面を有し、一方の面はカソードに面しており、他方の面はアノードに面している。層は一般に、基板（例えば、ガラス）上に置かれ、ここでは、アノード層またはカソード層のいずれもが存在し得る。いくつかの実施形態では、アノード層は、基板と接触してある。いくつかの実施形態では、例えば、基板が導電性材料または半導性材料を含む場合、絶縁材が電極層と基板との間に挿入され得る。剛性、可撓性、透明または不透明であり得る、代表的な基板材料としては、ガラス、ポリマー、クォーツ、サファイヤなどが挙げられる。
いくつかの実施形態では、本発明のデバイスは、発光層に加えて層を含む。例えば、電極に加えて、デバイスは、任意の１以上の正孔ブロッキング層、電子ブロッキング層、励起子ブロッキング層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔注入層または電子注入層を備え得る。アノードは、酸化材料（例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、Ｚｎ−Ｉｎ−ＳｎＯ２、ＳｂＯ２などを含み得、そして、カソードは、Ｍｇ、Ｍｇ：ＡｇまたはＬｉＦ：Ａｌのような金属層を含み得る。他の材料の中でも、正孔輸送層（ＨＴＬ）は、トリアリールアミンまたは金属錯体を含み得る。同様に、電子輸送層（ＥＴＬ）は、例えば、アルミニウムトリス（８−ヒドロキシキノレート）（Ａｌｑ３）または他の適切な材料を含み得る。正孔注入層は、例えば、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（ＭＴＤＡＴＡ）、ポリマー材料（例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）または金属錯体（例えば、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ））または他の適切な材料を含み得る。正孔ブロッキング層、電子ブロッキング層および励起子ブロッキング層は、例えば、ＢＣＰ、ＢＡｌｑおよび他の適切な材料（例えば、ＦＩｒｐｉｃまたは他の金属錯体）を含み得る。
本発明の発光デバイスは、当業者に周知の様々な技術により製造され得る。低分子層は、真空蒸着、有機気相蒸着（ＯＶＰＤ）または溶液処理（例えば、スピンコーティング）により調製され得る。ポリマーフィルムは、スピンコーティングおよび化学蒸着（ＣＶＤ）によって配置され得る。帯電化合物（例えば、帯電金属錯体の塩）の層は、スピンコーティングのような溶液法によって、または米国特許第５，５５４，２２０号（その全体が明確に本明細書に参考として引用される）において開示されるようなＯＶＰＤ法によって調製され得る。必ずしもそうではないが、層の配置は、一般に、カソードからアノードへの方向に進行し、そしてアノードは代表的に基板上にある。デバイスおよびそれらの製造技術は、文献に完全に記載されており、そして例えば、米国特許第５，７０３，４３６号、同第５，９８６，４０１号、同第６，０１３，９８２号、同第６，０９７，１４７号および同第６，１６６，４８９号（各々、その全体が明確に本明細書中に参考として援用される）に記載されている。発光がデバイスの底部から外側に（すなわち、基板側）実質的に導かれるデバイスに関しては、ＩＴＯのような透明なアノード材料が、底部電子として使用され得る。このようなデバイスの頂部電極は透明である必要はないので、このような頂部電極（これは代表的にはカソードである）は、高い導電率を有する厚くかつ反射性の金属層から構成されてもよい。対照的に、透明なデバイスまたは上部発光デバイスに関しては、例えば、米国特許第５，７０３，４３６号および同第５，７０７，７４５号（これらの各々は、その全体が明確に本明細書中に参考として援用される）に開示される透明なカソードを使用し得る。上部発光デバイスは、不透明なおよび／または反射性の基板を有し、その結果、光がデバイスの頂部の実質的に外側に取り出される。デバイスはまた、完全に透明であって、上部および底部の両方から発光してもよい。
透明なカソード（例えば、上部発光デバイスにおいて使用されるもの）は好ましくは、デバイスが少なくとも約５０％の光透過を有するような光透過特性を有するが、より低い光透過も使用され得る。いくつかの実施形態では、デバイスは、デバイスが少なくとも約７０％、少なくとも８５％またはより多くの光透過を有することを可能にする光学特性を有する透明なカソードを備える。透明なカソード（例えば、米国特許第５，７０３，４３６号および同第５，７０７，７４５号に記載されているもの）は代表的に、例えば、約１００オングストローム未満の厚さの金属（例えば、Ｍｇ：Ａｇ）の薄層を含む。Ｍｇ：Ａｇ層は、透明な導電性の、スパッター蒸着されたＩＴＯ層で被覆され得る。このようなカソードはしばしば、化合物カソードと呼ばれるか、または、ＴＯＬＥＤ（透明なＯＬＥＤ）カソードと呼ばれる。化合物カソード中のＭｇ：Ａｇ層およびＩＴＯ層の厚さは、高い光透過および高い導電率（例えば、約３０オーム〜１００オームの総カソード抵抗によって反映されるような導電率）の両方の所望の組合せを生じるように各々調整され得る。しかし、このような比較的低い抵抗が特定のタイプの適用に許容され得るとはいえ、このような抵抗性は、各ピクセルに動力を供給する電流が化合物カソードの狭いストリップを通して配列全体に導かれることを必要とする受動的なマトリックスアレイＯＬＥＤピクセルには依然としていくらか高すぎ得る。
本発明の発光デバイスは、電子ディスプレイ用のピクセルにおいて使用され得る。実質的にあらゆるタイプの電子ディスプレイは、本発明のデバイスを組み込み得る。ディスプレイとしては、コンピュータモニタ、テレビ、個人用デジタルアシスタント、プリンタ、計器パネル、ビルボードなどが挙げられ得る。特に、本発明のデバイスは、フラットパネルディスプレイおよびヘッドアップディスプレイにおいて使用され得る。
一実施形態において、デバイスは、単層デバイスである。他の実施形態において、デバイスは、１より多くの層を含む（例えば、二層デバイスまたは三層デバイス）。本発明の代表的なデバイスを図５Ａ〜図５Ｃに図示する。
単層デバイス（エレクトロルミネセンスセル）を図５Ａに図示する。図５Ａを参照すると、代表的なデバイス１００は、第１基板層１１０、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）アノード層１２０、発光層１３０、電子輸送および保護層１４０、第一電極１０１、および第二電極１０２を備える。このデバイスでは、第１基板層は、ガラス基板層であり得、そして電子輸送／保護層は、金を含む層であり得る。
二層デバイスを図５Ｂに図示する。図５Ｂを参照すると、代表的なデバイス２００は、第１基板層２１０、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）アノード層２２０、正孔輸送材料層２２５、発光層２３０、電子注入カソード層２３５、保護層２４０、第一電極２０１および第二電極２０２を備える。このデバイスにおいて、第１基板層はガラス基板層であり得、そして保護層はアルミニウム、金または銀を含み得る。電子注入カソード層は、カルシウムを含み得る。従って、１つの実施形態において、本発明は、正孔輸送層、上記の通りの発光層および電子注入カソード層を有する二層デバイスを提供する。
三層デバイスを図５Ｃに図示する。図５Ｃを参照すると、代表的なデバイス３００は、第１基板層３１０、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）アノード層３２０、正孔輸送材料層３２５、発光層３３０、電子輸送層３３５、電子注入カソード層３３６、保護層３４０、第一電極３０１および第二電極３０２を備える。このデバイスにおいて、第１基板層はガラス基板層であり得、そして保護層はアルミニウム、銀または金を含み得る。電子輸送層はアルミニウムトリス（８−ヒドロキシキノレート）（Ａｌｑ３）を含み得、そして電子注入カソード層はフッ化リチウムを含み得る。従って、１つの実施形態において、本発明は、正孔輸送層、上記の通りの発光層、電子輸送層および電子注入カソード層を有する三層デバイスを提供する。
まとめると、本発明は、２つのフルオレンから誘導された化合物（すなわち、第１緑色光発光化合物および第２赤色光発光化合物）の分散物をポリフルオレンベースのコポリマー（すなわち、青色光発光ホスト化合物）中に含む発光層を有する、明るい白色光発光デバイスを提供する。ホストポリマーのバランスのとれた電荷注入および電荷輸送、ならびに慎重に制御された色素濃度によって、得られるデバイスは、それぞれ０．８２％、１５８００ｃｄ／ｍ２および０．８９％（１２９００ｃｄ／ｍ２）という、高い外部量子効率および明るさに達する。これらのデバイスはまた、低い印加電圧で比較的高い効率および明るさを示す。これらのデバイスの色度座標は、純粋な白色の色度座標に非常に近く、そして６．０Ｖ〜１２．０Ｖという比較的広いバイアス範囲において非常に安定したままである。
以下の実施例は、本発明を限定する目的ではなく、本発明を例示する目的で提供される。
（実施例１：代表的な第１発光性化合物ＦＦＢＦＦの合成）
本実施例では、本発明のデバイスにおいて役立つ、代表的な第１発光性化合物である４，７−ビス−（９，９，９’，９’−テトラヘキシル−９Ｈ，９’Ｈ−［２，２’］ビフルオレニル−７−イル）−ベンゾ［１，２，５］チアジアゾール（ＦＦＢＦＦ）（緑色光発光化合物）を記載する。
９，９−ジヘキシルフルオレン。フルオレン（１０ｇ、６０ｍｍｏｌ）を無水ＴＨＦに溶かし、窒素下に置いた。この溶液を０℃に冷やし、そしてｎＢｕＬｉ（２６ｍＬ、６５ｍｍｏｌ）をこの温度で滴下した。この溶液をこの温度でさらに２時間保持した。ブロムヘキサン（９．３ｍＬ、６５ｍｍｏｌ）をこの温度で滴下し、そしてこの溶液は一晩解凍させた。橙色の溶液を水によりクエンチし、そして室温でさらに２時間撹拌した。ＴＨＦをエバポレートし、そして残渣を水およびヘキサンに再溶解させた。層を分離させ、そして水層をヘキサンによってさらに抽出した。すべての有機物層を合わせ、硫酸ナトリウムで乾燥し、そして溶媒はエバポレートした。溶離剤としてヘキサンを用いて粗生成物をシリカゲルで濾過して透明なオイルを得て、これを一晩減圧して乾燥させた。透明なオイル（１０ｇ、６０ｍｍｏｌ）を無水ＴＨＦに溶かし、窒素下に置いた。この溶液を０℃に冷やし、そしてｎＢｕＬｉ（２６ｍＬ、６５ｍｍｏｌ）をこの温度で滴下した。この溶液をこの温度でさらに２時間保持した。ブロムヘキサン（９．３ｍＬ、６５ｍｍｏｌ）をこの温度で滴下し、そしてこの溶液を一晩解凍させた。橙色の溶液を水によりクエンチし、室温でさらに２時間撹拌した。ＴＨＦをエバポレートし、そして残渣を水およびヘキサンに再溶解した。層を分離させ、そして水層をヘキサンによってさらに抽出した。すべての有機物層を合わせ、硫酸ナトリウムで乾燥し、そして溶媒をエバポレートした。溶離剤としてヘキサンを用いて粗生成物をシリカゲルで濾過して透明なオイル１８ｇ（８９％）を得て、これは一週間後に結晶化した。
Figure 2008508727
 ２，７−ジブロモ−９，９−ジヘキシルフルオレン。９，９−ジヘキシルフルオレン（７．５ｇ、２１ｍｍｏｌ）を乾燥ＤＭＦ（３５ｍＬ）に溶かした。ヨウ素の結晶を添加し、続いて臭素（４．２ｍＬ、８２ｍｍｏｌ）をゆっくりと添加した。この溶液を、光のない状態で室温にて一晩撹拌した。次いで、この溶液を水浴中で１０℃に冷やし、そして１０％水酸化カリウム水溶液（２０ｍＬ）をゆっくりと添加した。層を分離させ、そして水層をヘキサンにより抽出した。すべての有機物層を合わせ、中性になるまで水により洗浄し、そして硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧下で除去した。溶離剤としてヘキサンを用いてシリカゲルにより粗生成物を濾過した。得られたオイルを結晶化するために置き、続いてヘキサン／エタノール（１：１）およびヘキサンから再結晶させて、１０．５ｇ（９０％）の白色固体を得た。
Figure 2008508727
 （９，９−ジヘキシル−９Ｈ−２，７−フルオレン−イレン）ビス−１，３，２−ジオキソボロラン。２，７−ジブロモ−（９，９−ジヘキシルフルオレン）（１４ｇ、２９ｍｍｏｌ）を、乾燥ＴＨＦ（１５０ｍＬ）に溶解し、そして窒素下に置いた。この溶液を−７８℃に冷やし、そしてｔＢｕＬｉ（７６ｍＬ、１３０ｍｍｏｌ）をこの温度で滴下した。この溶液をこの温度でさらに２時間撹拌した。ホウ酸トリメチル（７．５ｍＬ、６６ｍｍｏｌ）を−７８℃でいっぺんに添加し、そしてこの溶液を一晩解凍させた。この溶液を２Ｍ塩酸（８０ｍＬ）によってゆっくりクエンチした。この溶液を室温でさらに６時間撹拌した。次いで、ＴＨＦを減圧下でエバポレートし、そして残渣をエーテルと混合した。有機物層を分離させ、そして水層をさらなるエーテルにより抽出した。すべての有機物層を合わせ、水で一度洗浄し、硫酸ナトリウムによって乾燥した。減圧してエーテルをエバポレートして、わずかに黄色の結晶を得た。溶離剤としてトルエン／メタノール（３０：１）を用いるフラッシュカラムクロマトグラフィー（シリカゲル）を使用して固体を精製した。得られる結晶を無水トルエンに溶かし、そして加熱還流した。エチレングリコール（３．４ｍＬ、６１ｍｍｏｌ）をいっぺんに添加し、そしてこの溶液を還流し続けた。Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップを使用して水を蒸留した。この溶液を室温まで冷やし、水により洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、そして溶媒を減圧下でエバポレートした。溶離剤としてトルエン／メタノール（３０：１）を用いたフラッシュカラムクロマトグラフィーにより粗製オイルを精製した。ヘキサンからの再結晶によってさらなる精製を行ない、９．２ｇ（６８％）白色粉末を得た。
Figure 2008508727
 ２−ブロモ−９，９−ジヘキシルフルオレン。２−ブロモフルオレン（１０．０ｇ、４１ｍｍｏｌ）、ｎ−ブロムヘキサン（１３．３ｍＬ、９４ｍｍｏｌ）およびテトラペンチル臭化アンモニウム（０．１５ｇ、０．４０ｍｍｏｌ）をトルエン（９０ｍＬ）に溶解した。水酸化ナトリウムの５０重量パーセント水溶液（９０ｍＬ）をいっぺんに添加し、そしてこの溶液を６０℃で一晩撹拌した。この溶液を室温まで冷やし、酢酸エチルによって希釈し、そして層を分離させた。水層は、酢酸エチルによって３回抽出した。すべての有機物層を合わせ、中性になるまで水により洗浄し、そして硫酸ナトリウムで乾燥させた。この溶媒を減圧下でエバポレートし、そして溶離剤としてヘキサンを用いたシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィーにより粗製オイルを精製して、１１．８ｇ（７０％）の透明なオイルを得た。
Figure 2008508727
 （９’，９’−ジヘキシル−２’−フルオレン−イル）ボロン酸。２−ブロモ−９，９−ジヘキシルフルオレン（１７ｇ、４１ｍｍｏｌ）を窒素下に置き、そしてＴＨＦに溶かした。この溶液を−７８℃に冷やした。ｔＢｕＬｉ（５３ｍｌ、９０ｍｍｏｌ）をこの温度で滴下し、そしてこの溶液をこの温度で２時間撹拌した。ホウ酸トリメチル（５．２ｍｌ、４５ｍｍｏｌ）をいっぺんに添加し、そしてこの溶液は一晩解凍させた。この溶液を２Ｍ塩酸（１６０ミリリットル）によりクエンチし、そして再び一晩撹拌した。ＴＨＦを減圧下で取除し、そして水層をジエチルエーテルにより抽出した。すべての有機物層を合わせ、中性になるまで水により洗浄し、そして硫酸ナトリウムで乾燥させた。エーテルを減圧下でエバポレートし、そして残留するオイルを減圧乾燥した。ヘキサン／塩化メチレン（７０／３０）を溶離剤として用いるシリカゲルフラッシュカラムによりこの化合物を精製してわずかに黄色のオイルを得て、このオイルを静置後結晶させた。この結晶をヘキサンから再結晶させて、１１ｇ（７２％）の白色結晶を得た。
Figure 2008508727
 ２，１，３−ベンゾチアジアゾール。１，２−フェニレンジアミン（２０ｇ、１８５ｍｍｏｌ）を乾燥トルエン（４００ｍＬ）およびピリジン（６０ｍＬ、７４０ｍｍｏｌ）に溶かした。この溶液を加熱還流し、そして塩化チオニル（３２ｍＬ、４４０ｍｍｏｌ）をこの温度で滴下した。ディーン−スタークトラップを使用して、水を一晩除去した。この溶液をＲＴに冷やし、そして氷（４００ｍＬ）に注いだ。層を分離させ、そして有機物層が中性になるまで水により洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、そしてトルエンを減圧下でエバポレートした。溶離剤としてヘキサン／塩化メチレン（３：２）を用いたフラッシュカラムクロマトグラフィーによって粗生成物を精製して、８．８ｇ（３５％）の白色結晶を得た。
Figure 2008508727
 ４，７−ジブロモ−２，１，３−ベンゾチアジアゾール。２，１，３−ベンゾチアジアゾール（１．５ｇ、１１ｍｍｏｌ）を臭化水素酸（水中４８％、２０ｍＬ）に溶かし、そして混合物を加熱還流した。臭素（１．３ｍＬ、２４ｍｍｏｌ）をこれらの条件下で添加し、そして溶液を一晩還流し続けた。この溶液は熱濾過し、そして濾液を氷浴中で冷やした。形成された沈澱物を濾別し、中性になるまで水、飽和炭酸ナトリウム溶液および水により洗浄した。粗生成物をヘキサンから再結晶させて、１．４ｇ（４３％）の白色結晶を得た。
Figure 2008508727
 ４，７−ビス（９’，９’−ジヘキシル−２’−フルオレン−イル）−１，３，２−ベンゾチアジアゾール（ＦＢＦ）。４，７−ジブロモ−１，３，２−ベンゾチアジアゾール（０．９２ｇ、３．１ｍｍｏｌ）、（９，９−ジヘキシル−２−フルオレン−イル）ボロン酸（３．０ｇ、７．８ｍｍｏｌ）、パラジウムテトラキストリフェニルホスフィン（０．０３５ｇ、０．０３０ｍｍｏｌ）およびＡＬＩＱＵＡＴ３３６（０．５７ｇ、１．４ｍｍｏｌ）は窒素下に置いた。トルエンを添加し、そしてこの溶液を８０℃まで加熱した。２Ｍ炭酸カリウム溶液（１２ｍＬ、２６ｍｍｏｌ）をいっぺんに添加し、そして混合物を一晩還流し、次いで室温まで冷やした。トルエン層を分離させ、そして水層を塩化メチレンにより抽出した。すべての有機物層を合わせ、中性になるまで水により洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧下でエバポレートした。溶離剤ととしてヘキサン／塩化メチレン（５％）を用いたシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィーにより黄色のオイルを精製して、２．１ｇ（８１％）の黄色固体を得た。
Figure 2008508727
 ４，７−ビス（７’−ブロモ−９’，９’−ジヘキシル−２−フルオレン−イル）−１，３，２−ベンゾチアジアゾール（ＢｒＦＢＦＢｒ）。ＦＢＦ（２．０ｇ、２．５ｍｍｏｌ）をＤＭＦ（４０ｍＬ）中に懸濁した。臭素（０．５１ｍＬ、１０ｍｍｏｌ）をいっぺんに添加し、そして懸濁液を光のない状態で室温にて一晩撹拌した。次いで、橙色の懸濁液をチオ硫酸ナトリウムの１０重量％溶液によりクエンチし、そしてさらに１時間撹拌した。明るい黄色の沈澱物が形成され、この沈澱を吸入により濾過し、次いでさらなるチオ硫酸ナトリウム液によって洗浄し、次いで水で洗浄した。この固体を減圧下で一晩乾燥した。溶離剤としてヘキサン／塩化メチレン（５％）を用いたシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィーによってこの化合物を精製した。得られた粉末をヘキサンからさらに再結晶させ、濾過し、そして減圧下で乾燥して１．８３ｇ（７６％）の明るい黄色の固体を得た。
Figure 2008508727
 ４，７−ビス［７’−（７’−（９”，９”−ジヘキシル−フルオレン−２”−イル）−９’，９’−ジヘキシル−２’−フルオレニレン］−１，３，２−ベンゾチアジアゾール（ＦＦＢＦＦ）。４，７−ビス（７’−ブロモ−９’，９’−ジヘキシル−２−フルオレン−イル）−１，３，２−ベンゾチアジアゾール（０．３０ｇ、０．３２ｍｍｏｌ）、（９，９−ジヘキシル−２−フルオレン−イル）ボロン酸（０．３６ｇ、０．９５ｍｍｏｌ）、パラジウムテトラキス（トリフェニル）ホスフィン（０．０１１ｇ、０．００９６ｍｍｏｌ）および炭酸カリウム（５００ｍｇ、１．９ｍｍｏｌ）を窒素下に置き、そしてＤＭＦ（３０ｍＬ）中に溶解させた。この溶液を８０℃まで加熱し、そして水（１ｍＬ）をいっぺんに添加した。この溶液を１０５℃まで加熱し、そしてこの温度で３０時間保持した。次いで、この溶液を室温まで冷やし、そしてＤＭＦを減圧下で除去した。残渣を塩化メチレン／水混合物中に入れた。層を分離させ、そして有機物層を水によって徹底的に洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、そして塩化メチレンをエバポレートさせた。粗生成物を一晩風乾し、そして溶離剤としてヘキサン／塩化メチレン（２０％）を用いたシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィーによって精製して、０．１８ｇ（３８％）の黄色粉末を得た。
Figure 2008508727
 （実施例２）
（代表的な第２発光性化合物（ＦＴＢＴＦ）の合成）
本実施例において、本発明のデバイスにおいて役立つ代表的な第２発光性化合物である４，７−ビス−［５−（９，９−ジヘキシル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−チオフェン−２−イル］−ベンゾ［１，２，５］チアジアゾール（ＦＴＢＴＦ）（赤色光発光化合物）の合成を記載する。
４，７−ビス（２’−チエニル）−１，３，２−ベンゾチアジアゾール（ＴＢＴ）。チオフェンボロン酸（０．９３ｇ、７．０ｍｍｏｌ）、２，７−ジブロモベンゾチアジアゾール（０．５８ｇ、２．０ｍｍｏｌ）、パラジウムテトラキス（トリフェニルホスフィン）（０．０２０ｇ、０．０１７ｍｍｏｌ）およびＡＬＩＱＵＡＴ３３６（０．０８１、０．２０ｍｍｏｌ）を窒素下に置き、次いで乾燥トルエン（１５ｍＬ）に溶かした。この混合物を８０℃まで加熱し、そして炭酸カリウムの２Ｍの溶液（８．２ｍＬ、１６ｍｍｏｌ）をいっぺんに添加した。この溶液を１００℃にて３日間撹拌し、次いで室温まで冷やした。トルエンを減圧下でエバポレートした。残留するオイルを塩化メチレンに再溶解し、そして水でクエンチした。有機物層を分離させ、そして水層をさらなる塩化メチレンにより抽出した。全ての有機物層を合わせ、中性になるまで水により洗浄し、そして硫酸ナトリウムで乾燥させた。塩化メチレンを減圧下でエバポレートし、そして溶離剤としてヘキサン／塩化メチレン（１０％）を用いたシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィーにより暗赤色のオイルを精製して、０．１１ｇ（１８％）の橙色固体を得た。
Figure 2008508727
 ４，７−ビス（５’−ブロモ−２’−チエニル）−１，３，２−ベンゾチアジアゾール（ＢｒＴＢＴＢｒ）。ＴＢＴ（０．１１ｇ、０．３６ｍｍｏｌ）およびＮＢＳ（０．１６ｇ、０．９２ｍｍｏｌ）をＤＭＦ（２０ｍｌ）に溶解し、そして８５℃まで一晩加熱した。次いで、この混合物を室温まで冷やし、１０％ＫＯＨ溶液（１０ｍＬ）によりクエンチした。形成された赤色の沈殿物を吸入により濾過し、そして塩化メチレンに再溶解した。この溶液を中性になるまで水により洗浄し、硫酸ナトリウムにより乾燥した。次いで溶媒をエバポレートした。固体をヘキサンから再結晶させ、減圧して乾燥することにより、０．１０ｇ（６０％）の橙色粉末を得た。
４．７−ビス［５’−（９”，９”−ジヘキシル−２”−フルオレン−イル）−２’−チエニレン］−１，３，２−ベンゾチアジアゾール（ＦＴＢＴＦ）。（９，９−ジヘキシル−２−フルオレン−イル）−ボロン酸（０．１０ｇ、０．２６ｍｍｏｌ）、ＢｒＴＢＴＢｒ（０．０３６ｇ、０．０７９ｍｍｏｌ）、パラジウムテトラキス（トリフェニルホスフィン）（０．００５０ｇ、０．００４３ｍｍｏｌ）およびＡＬＩＱＵＡＴ３３６（０．０３３ｇ、０．００８１ｍｍｏｌ）を窒素下に置き、次いで乾燥トルエン（１０ｍＬ）に溶かした。この混合物を８０℃まで加熱し、そして炭酸カリウムの２Ｍの溶液（０．４０ｍＬ、０．７５ｍｍｏｌ）をいっぺんに添加した。この混合物を１１０℃にて一晩撹拌し、次いで室温まで冷やした。層を分離させ、そして水性層を塩化メチレンによって抽出した。すべての有機物層を合わせ、中性になるまで水により洗浄し、そして硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧下でエバポレートし、そして溶離剤としてヘキサン／塩化メチレン（０〜５％）を用いたシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィーにより赤色オイルを精製して、０．０４４ｇ（５８％）の紫色粉末を得た。
Figure 2008508727
 （実施例３）
（代表的な発光性ホスト化合物（ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ）の合成）
本実施例において、本発明のデバイスにおいて役立つ、代表的な発光性ホスト化合物（ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ）（青色光発光化合物）の合成を記載する。
ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤの合成およびいくつかの特性は、Ｊｅｎら，「Ｈｉｇｈｌｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｂｌｕｅ−Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ ｆｒｏｍ Ｐｏｌｙｆｌｕｏｒｅｎｅ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｐｅｎｄａｎｔ Ｇｒｏｕｐｓ」，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２００３，３６，６６９８−６７０３およびＪｅｎら，「Ｂｒｉｇｈｔ Ｒｅｄ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｓｉｎｇ Ｏｓｍｉｕｍ Ｃｏｍｐｌｅｘ ａｓ ａ Ｔｒｉｐｌｅｔ Ｅｍｉｔｔｅｒ」，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２００３，８３，７７６−７７８によって記載された（各参考文献は、その全体が本明細書中に参考として援用される）。
９，９−ビス（４−ジ（４−ブチルフェニル）アミノフェニル）−２，７−ジブロモフルオレン。２，７−ジブロモフルオレン（３１５ｍｇ、９３０μｍｏｌ）（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １９９９、３２、３３０６に記載される通りに調製）および４，４’−ジブチルトリフェニルアミン（１．０ｇ、２．８ｍｍｏｌ）（Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．１９９７、９、３２３１に記載される通りに調製）の混合物に、メタンスルホン酸（６０μＬ、０．９３ｍｍｏｌ）を添加した。次いで、この反応混合物を窒素下で１４０℃にて１２時間加熱した。冷やされた混合物をジクロロメタンで希釈し、そして炭酸ナトリウム水溶液により洗浄した。有機相をＭｇＳＯ４により乾燥し、そして溶媒をエバポレートした。ヘキサン／酢酸エチル（８：２）によって溶離するカラムクロマトグラフィーにより粗生成物を精製し、続いてアセトンからの再結晶により、白色結晶として３（０．５０ｇ、５２％）を得た。
Figure 2008508727
 ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ。トルエン（４．０ｍＬ）中の９，９−ビス（４−ジ（４−ブチルフェニル）アミノフェニル）−２，７−ジブロモフルオレン（１６１ｍｇ、１５６μｍｏｌ）、オキサジアゾールモノマー（１３７ｍｇ、１５６μｍｏｌ）（Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２００３，１５，２６９に記載される通りに調製）および２，７−ビス−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−９，９−ジオクチルフルオレン（２００．０ｍｇ、３１２μｍｏｌ）（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １９９７，３０，７６８６に記載の通りに調製）の溶液に、炭酸カリウム水溶液（２．０Ｍ、４．０ｍＬ）およびＡＬＩＱＵＡＴＥ３３６（２０ｍｇ）を添加した。上記の溶液を脱気し、そしてテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（１０ｍｇ、５．５ｍｏｌ％）を窒素雰囲気下でいっぺんに添加した。この溶液を窒素下で３日間還流させた。フェニルボロン酸（４０ｍｇ、０．３３ｍｍｏｌ）およびブロモベンゼン（５２ｍｇ、０．３３ｍｍｏｌ）とともにそれぞれ１２時間還流することによって、末端基をキャップした。この期間の後、この混合物を冷やし、そしてメタノールと水との混合物（１５０ｍＬ、７：３ ｖ／ｖ）に注いだ。粗製ポリマーを濾過し、過剰なメタノールにより洗浄し、そして乾燥させた。このポリマーをＣＨＣｌ３（２．０ｍＬ）に溶かし、濾過し、そしてメタノール（１５０ｍＬ）中に沈澱させた。この沈澱物を集め、Ｓｏｘｈｌｅｔ装置を使用して２４時間にわたってアセトンにより洗浄し、そして減圧下で乾燥してＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ（２７０ｍｇ、７３％）を得た。
Figure 2008508727
 （実施例４）
（代表的な白色光発光デバイスの製造）
本実施例において、本発明の代表的な白色光発光デバイスの製造を記載する。この代表的なデバイスは、二層発光デバイスである：ＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ／ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ：ＦＦＢＦＦ：ＦＴＢＴＦ／Ｃａ／Ａｇ。代表的な二層デバイスの概略図を図５Ｂに示す。
代表的なデバイスを、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）で被覆されたガラス基板上に製造した。この基板は、使用の前に予めクリーニングされ、そして酸素プラズマにより処理された。その水溶液（１．３重量％）からスピンコーティングすることによって最初に配置し、次いで窒素下で１６０℃にて１０分間焼きなましすることにより、厚さ２０ｎｍのポリ（エチレンジオキシチオフェン）：ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ、Ｂａｙｅｒ Ｃｏ．）の層を配置した。次いで、ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ中に緑色光発光色素および赤色光発光色素（ＦＦＢＦＦおよびＦＴＢＴＦ）が分散された発光層を、ＰＥＤＯＴ層の上部において、そのトルエン溶液（約１５ｍｇ／ｍＬ）から２０００ｒｐｍにてスピンコーティングした。発光層は、約０．１８重量パーセントのＦＦＢＦＦおよび約０．１１重量パーセントのＦＴＢＴＦを含んでいた。発光層の代表的な厚さは、約５０ｎｍであった。その後、カルシウム（Ｃａ）の層（約３０ｎｍ）を、カソードとして発光層の上部に真空蒸着し（約１×１０−６ｔｏｒｒ）、そして最後に、銀（Ａｇ）の層（約１２０ｎｍ）を保護層として蒸着させた。
本発明の好ましい実施形態を例示して記載してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、その範囲内で様々な変更がなされ得ることが理解される。
図１Ａは、本発明のデバイスに役立つ代表的な緑色光発光化合物の化学構造である：４，７−ビス−（９，９，９’，９’−テトラヘキシル−９Ｈ，９’Ｈ−［２，２］ビフルオレニル−７−イル）−ベンゾ［１，２，５］チアジアゾール（ＦＦＢＦＦ）（Ｒ１〜Ｒ８はＣ６Ｈ１３である）。 図１Ｂは、本発明のデバイスに役立つ代表的な赤色光発光化合物の化学構造である：４，７−ビス−［５−（９，９−ジヘキシル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−チオフェン−２−イル］−ベンゾ［１，２，５］チアジアゾール（ＦＴＢＴＦ）（Ｒ９〜Ｒ１２はＣ６Ｈ１３である）。 図１Ｃは、本発明のデバイスに役立つ代表的な青色光発光ホスト化合物の化学構造である：ポリ［（９，９−ビス（４−ジ（４−ｎ−ブチルフェニル）アミノフェニル）］−ｓｔａｔ−（９，９−ビス（４−（５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−２−オキサジアゾリル）−フェニル−ｓｔａｔ−（９，９−ジ−ｎ−オクチル）フルオレン（ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤ）（Ｒ１３〜Ｒ１６はＣ８Ｈ１７であり、Ｒ１７〜Ｒ２０はｎ−ブチルであり、そしてＲ２１およびＲ２２はｔ−ブチルである）。 図２Ａは、ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤのエレクトロルミネセンススペクトルである。 図２Ｂは、ＦＦＢＦＦの光ルミネセンススペクトルである。 図２Ｃは、ＦＴＢＴＦの光ルミネセンススペクトルである。 図２Ｄは、ＦＦＢＦＦのＵＶ−Ｖｉｓ吸光スペクトルである。 図２Ｅは、ＦＴＢＴＦのＵＶ−Ｖｉｓ吸光スペクトルである。 図３Ａは、本発明の第１の代表的なデバイス（デバイス１）からの発光のエレクトロルミネセンススペクトルである。 図３Ｂは、本発明の第１の代表的なデバイス（デバイス１）のＪ−Ｖ−Ｂ曲線であり、このデバイスのＣＩＥ座標は、挿入図において異なるバイアスにある。 図４Ａは、本発明の第２の代表的なデバイス（デバイス２）からの発光のエレクトロルミネセンススペクトルである。 図４Ｂは、本発明の第２の代表的なデバイス（デバイス２）のＪ−Ｖ−Ｂ曲線であり、このデバイスのＣＩＥ座標は、挿入図において異なるバイアスにある。 図５Ａは、本発明の代表的なデバイスの概略図である。 図５Ｂは、本発明の代表的なデバイスの概略図である。 図５Ｃは、本発明の代表的なデバイスの概略図である。

Claims (21)

  1. 発光デバイスであって、第一電極と第二電極との間に発光層を備え、該発光層は、約５２０ｎｍ〜約６００ｎｍの範囲の発光を有する第１化合物、約６２０ｎｍ〜約７２０ｎｍの範囲の発光を有する第２化合物を、約４２０ｎｍ〜約４８０ｎｍの範囲の発光を有する発光性ホスト材料中に含む、発光デバイス。
  2. 前記発光層と前記第二電極との間に電子輸送層をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
  3. 前記第一電極と前記発光層との間に正孔輸送層をさらに備える、請求項２に記載のデバイス。
  4. 前記発光層と前記第二電極との間に電子注入層をさらに備える、請求項３に記載のデバイス。
  5. 前記発光層と前記電子注入層との間に電子輸送層をさらに備える、請求項４に記載のデバイス。
  6. 前記第１化合物が、ＦＦＢＦＦまたはその誘導体である、請求項１に記載のデバイス。
  7. 前記第１化合物が、前記発光層の総重量を基準として約０．１０重量パーセント〜約０．３０重量パーセントの量で該発光層中に存在する、請求項１に記載のデバイス。
  8. 前記第２化合物が、ＦＴＢＴＦまたはその誘導体である、請求項１に記載のデバイス。
  9. 前記第２化合物が、前記発光層の総重量を基準として約０．０５重量パーセント〜約０．１５重量パーセントの量で該発光層中に存在する、請求項１に記載のデバイス。
  10. 前記ホスト材料が、ＰＦ−ＴＰＡ−ＯＸＤまたはその誘導体である、請求項１３に記載のデバイス。
  11. 前記第１化合物が、１以上のフルオレニル部分を含む、請求項１に記載のデバイス。
  12. 前記第２化合物が、１以上のフルオレニル部分を含む、請求項１に記載のデバイス。
  13. 前記ホスト材料が、１以上のフルオレニル部分を含む、請求項１に記載のデバイス。
  14. 前記第１化合物、前記第２化合物および前記ホスト材料が、１以上のフルオレニル部分を各々含む、請求項１に記載のデバイス。
  15. 前記第１化合物が、１以上の９，９−ジアルキルフルオレニル部分を含む、請求項１に記載のデバイス。
  16. 前記第２化合物が、１以上の９，９−ジアルキルフルオレニル部分を含む、請求項１に記載のデバイス。
  17. 前記ホスト材料が、１以上の９，９−ジアルキルフルオレニル部分を含む、請求項１に記載のデバイス。
  18. 前記第１化合物、前記第２化合物および前記ホスト材料は、吸光スペクトルおよび発光スペクトルを各々有し、該ホスト材料の発光スペクトルは、該ホスト材料から該第１化合物へのエネルギー移動をもたらすために十分に該第１化合物の吸光スペクトルと重なり、そして該第１化合物の発光スペクトルは、該第１化合物から該第２化合物へのエネルギー移動をもたらすために十分に第２化合物の吸光スペクトルと重なる、請求項１に記載のデバイス。
  19. 前記デバイスによって、生じる光が、実質的に純粋な白色光である、請求項１に記載のデバイス。
  20. 前記デバイスによって、生じる光が、６Ｖのバイアスでｘ＝０．３０−０．３６，ｙ＝０．３４−０．３７というＣＩＥ色度座標を有する請求項１に記載のデバイス。
  21. 前記デバイスによって、生じる光が、１２Ｖのバイアスでｘ＝０．３２−０．３４，ｙ＝０．３４−０．３８というＣＩＥ色度座標を有する、請求項１に記載のデバイス。
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