JP2010537427A - 有機カソードを用いるエレクトロルミネッセントデバイス - Google Patents

Abstract

本開示は、エレクトロルミネッセントデバイスにおける使用に適切な方法、物質およびデバイスを提供する。一実施形態において、例えば、金属物質および中間の有機層もしくは有機金属層を含む、電子受容基を有する層状基材カソードを提供する。上記中間の層は、上を覆うエレクトロルミネッセント層を有する界面を提供する。このようなデバイスを作製するための方法が、さらに提供される。本開示は、例えば、微小電子デバイスの分野において、有用性を見いだす。

Description

関連する出願への相互参照
本願は、２００７年８月２３日に出願された米国仮特許出願第６０／９５７，４８１号に対して米国特許法１１９（ｅ）のもとに優先権を主張する。米国仮特許出願第６０／９５７，４８１号の開示は、参照として本明細書中に援用される。

本開示は、電子受容単位と接着性物質との組み合わせを含む層でコーティングされた金属カソードを有するエレクトロルミネッセントデバイスに関する。このようなデバイスを作製するための方法が、さらに提供される。本開示は、例えば、エレクトロニクスの分野において、有用性を見いだす。

（背景）
エレクトロルミネッセントデバイス（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））は、近年において、デバイス成分のうちの１つ以上として有機物質の使用を含んでいた。有機物質は、それらが軽量および低コストであるために望ましい。不運なことに、多くの有機物質は、金属物質と比較して、低い安定性および低い耐久性を欠点としてもっている。

エレクトロルミネッセントデバイス（ＥＬＤ）は、代表的には、２つの電極で構築される。エレクトロルミネッセント物質は、両方の電極と電気的に接触した状態にあり、そして上記電極間で伝導経路を形成する。一方の電極は、電子注入層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）として機能する一方で、他方の電極は、正孔注入層（ｈｏｌｅ−ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）として機能する。

高効率ＰＬＥＤ／ＯＬＥＤデバイスは、電子が上記ポリマーに容易に注入され得るように、十分に低い仕事関数を有するカソードに依存する。伝統的なアプローチは、低い仕事関数の金属（例えば、カルシウムおよびバリウム金属）を利用して、上記発光ポリマーへの効率的電子注入を容易にする。これら金属は、化学的に非常に反応性であるので、これらは、空気からの微量の水分によって容易に破壊され得る。上記デバイスが合理的に長い寿命を有するようにするために、これらデバイスは、不活性ガス環境中で製造かつ包まれる必要があるだけでなく、乾燥剤が、通常、デバイスの寿命を延ばすために、内部に梱包される（以下の図面を参照のこと）。けれども、フルカラーＯＬＥＤディスプレイの現在の寿命は、今なお＜１０，０００時間であり、これは、多くの適用には不十分である。カソードの崩壊は、上記デバイスの寿命に対して重大な影響を有するいくつかの重要な因子のうちの１つであることが判明している。従って、ＯＬＥＤのための環境に安定で、低い仕事関数のカソードを開発することは、ＯＬＥＤ産業において未だに重要なトピックである。

さらに、内部乾燥剤の使用は、複雑性および製造コストを増すのみならず、上記ディスプレイ製品の重量および寸法も大きくする。過酷な環境および／もしくは強い機械的振動を要する特定の適用において、上記乾燥剤アプローチは、実現性がない可能性がある。これは、大きな温度変化および／もしくは強い振動が、上記デバイスの不良を生じ得る上記乾燥剤の剥がれ（ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）を引き起こし得るからである。従って、より安定なカソードの開発は、未だに、ＯＬＥＤディスプレイの商品化に対して重要な論点のうちの１つである。

より安定な金属（例えば、アルミニウム、銅、金など）の使用は、水分および酸素に対する上記カソードの耐性を改善し得、従って、乾燥剤の必要性を潜在的に排除し、密閉して包む必要性を減らす。しかし、これら金属の仕事関数は、上記発光ポリマー（ＬＥＰ）のＬＵＭＯ軌道にマッチさせるには、通常高すぎ、上記ＬＥＰのＬＵＭＯへの電子注入のための大きなエネルギーギャップを生じる。

当該分野では、未だにこれら欠点を克服し、一般に、ＥＬＤのための新たな方法および物質を開発する必要がある。理想的なＥＬＤは、強く効率的であり、長い操作寿命を有する。ＥＬＤを調製するための理想的方法は、容易に利用可能であるかもしくは容易に調製され、プロセス工程の数が最小であり、再現性の高い結果を提供する物質を利用する。

本開示は、上述の欠点のうちの１つ以上に対処し、そしてＥＬＤおよび上記の望ましい特徴のうちの１つ以上を満たすこのようなデバイスを調製するための方法を提供することに関する。

次いで、一実施形態において、本開示は、ケイ素含有接着性物質および電子受容部分を含む電子注入層を含む、エレクトロルミネッセントデバイス（ＥＬＤ）を提供する。

別の実施形態において、本開示は、エレクトロルミネッセントデバイスにおいて電子注入層を形成するための方法を提供する。上記方法は、露出されたヒドロキシル基を有する金属もしくは金属酸化物の表面を提供する工程；および上記表面上にコーティング層を形成する工程を包含し、ここで上記コーティング層は、上記表面に共有結合され、電子受容基を含む。

別の実施形態において、本開示は、エレクトロルミネッセントデバイスにおける使用のための層状基材を調製するための方法を提供する。上記方法は、露出されたヒドロキシル基を有する金属もしくは金属酸化物の表面を提供する工程；および電子受容部分を含む架橋セラミック層を形成する工程を包含し、ここで上記架橋セラミック層は、酸素結合を介して上記表面に共有結合される。

別の実施形態において、本開示は、層状デバイスを調製するための方法を提供する。上記方法は、露出されたヒドロキシル基を有する表面を提供する工程、上記表面に、金属ジケトネートおよびプレセラミック物質を含む組成物を適用する工程、ならびに上記プレセラミック物質が上記表面に共有結合された架橋ネットワークを形成するように、エネルギーを印加する工程を包含する。

別の実施形態において、本開示は、エレクトロルミネッセントデバイスを調製するための改善された方法を提供する。上記改善は、カソード表面に共有結合された架橋ケイ素含有コーティング層を形成することを含み、ここで上記コーティング層は、上記コーティング層に共有結合される有機部分および上記コーティング層と錯体化される金属ジケトネートから選択される電子受容部分を含む。

別の実施形態において、本開示は、エレクトロルミネッセントデバイスを調製するための改善された方法を提供する。上記改善は、プレセラミックシロキサン物質と、金属ジケトネートとを合わせて、混合物を形成し、そして上記混合物を露出されたヒドロキシル基を有するカソード表面に適用して、セラミックコーティングに共有結合された基材を形成することを包含する。

図１ａ、１ｂ、および１ｃは、本開示に従うエレクトロルミネッセントデバイスの例を示す。 図２ａおよび２ｂは、本開示に従うエレクトロルミネッセントデバイスの電流−電圧−明るさ（ＩＶＢ）曲線を提供する。 図２ａおよび２ｂは、本開示に従うエレクトロルミネッセントデバイスの電流−電圧−明るさ（ＩＶＢ）曲線を提供する。 図３は、２つのエレクトロルミネッセントデバイスの電流密度−電圧−明るさ曲線を提供する。 図４は、２つのエレクトロルミネッセントデバイスの電流密度−電圧−明るさ曲線を提供する。

（開示の詳細な説明）
本発明を詳細に記載する前に、別段示されなければ、本発明は、本明細書で記載されるいかなる特定のデバイスにも、構成にも、物質にも、調製方法にも限定されず、よって変動し得ることが理解されるべきである。本明細書において使用される用語は、特定の実施形態を記載する目的に過ぎず、限定することを意図しないこともまた、理解されるべきである。

本明細書および特許請求の範囲において使用される場合、単数形「１つの、ある（ａ）」、「１つの、ある（ａｎ）」および「上記、その（ｔｈｅ）」は、文脈が明らかに他のことを示さなければ、複数形への言及を含むことに注意すべきである。従って、例えば、「金属（ａ ｍｅｔａｌ）」とは、単一の金属に言及するのみならず、２種以上の金属の組み合わせ（例えば、混合物もしくは合金）にも言及し、「電極（ａｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）」とは、電極の組み合わせならびに単一の電極などに言及する。

別段規定されなければ、本明細書で使用される全ての技術的および科学的用語は、本発明が属する分野の当業者によって一般に理解される意味を有する。本明細書で記載される方法および物質に類似もしくはそれらと等価な任意の方法および物質が、本発明の実施もしくは試験において有用であり得るが、好ましい方法および物質は、以下に記載される。

用語「アルキル」とは、本明細書において使用される場合、代表的には、必須ではないが、１〜約２４個の炭素原子を含む分枝状もしくは非分枝状の飽和炭化水素基（例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、オクチル、デシルなど）ならびにシクロアルキル基（例えば、シクロペンチル、シクロヘキシルなど）をいう。一般に、繰り返すと、必須ではないが、アルキル基は、本明細書において、１〜約１８個の炭素原子を含み得、このような基は、１〜約１２個の炭素原子を含み得る。用語「低級アルキル」とは、１〜６個の炭素原子のアルキル基を意図する。「置換されたアルキル」とは、１個以上の置換基で置換されたアルキル基をいい、用語「ヘテロ原子含有アルキル」および「ヘテロアルキル」とは、少なくとも１個の炭素原子が、ヘテロ原子（以下にさらに詳細に記載される）で置換されているアルキル置換基をいう。別段示されなければ、用語「アルキル」および「低級アルキル」は、それぞれ、直線状の、分枝鎖の、環状の、置換されていない、置換された、および／もしくはヘテロ原子含有のアルキルもしくは低級アルキルを含む。

用語「アルケニル」とは、本明細書において使用される場合、少なくとも１個の二重結合を含む２〜約２４個の炭素原子の直線状の、分枝状のもしくは環状の炭化水素基(例えば、エテニル、ｎ−プロペニル、イソプロペニル、ｎ−ブテニル、イソブテニル、オクテニル、デセニル、テトラデセニル、ヘキサデセニル、エイコセニル、テトラコセニルなど)をいう。繰り返すと、必須ではないが、一般に、アルケニル基は、本明細書において、２〜約１８個の炭素原子を含み得、例えば、２〜１２個の炭素原子を含み得る。用語「低級アルケニル」とは、２〜６個の炭素原子のアルケニル基である。用語「置換されたアルケニル」とは、１個以上の置換基で置換されたアルケニルをいい、用語「ヘテロ原子含有アルケニル」および「ヘテロアルケニル」とは、少なくとも１個の炭素原子がヘテロ原子で置換されているアルケニルをいう。別段示されなければ、用語「アルケニル」および「低級アルケニル」は、それぞれ、直線状の、分枝状の、環状の、置換されていない、置換された、および／もしくはヘテロ原子含有のアルケニルおよび低級アルケニルを含む。

用語「アルキニル」とは、本明細書において使用される場合、少なくとも１個の三重結合を含む、２〜２４個の炭素原子の直線状もしくは分枝状の炭化水素基（例えば、エチニル、ｎ−プロピニルなど）をいう。繰り返すと、必須ではないが、一般に、アルキニル基は、本明細書において、２〜約１８個の炭素原子を含み得、このような基は、さらに、２〜１２個の炭素原子を含み得る。用語「低級アルキニル」とは、２〜６個の炭素原子のアルキニル基を意図する。用語「置換されたアルキニル」とは、１個以上の置換基で置換されたアルキニルをいい、用語「ヘテロ原子含有アルキニル」および「ヘテロアルキニル」とは、少なくとも１個の炭素原子がヘテロ原子で置換されているアルキニルをいう。別段示されなければ、用語「アルキニル」および「低級アルキニル」は、それぞれ、直線状の、分枝状の、置換されていない、置換されている、および／もしくはヘテロ原子含有のアルキニルおよび低級アルキニルを含む。

別段示されなければ、用語「不飽和アルキル」とは、アルケニルおよびアルキニル、ならびにコレラの組み合わせを含む。

用語「アルコキシ」とは、本明細書において使用される場合、単一の、末端エーテル結合を介して結合されたアルキル基を意図する；すなわち、「アルコキシ」基とは、−Ｏ−アルキル（ここでアルキルは、上記で定義されるとおりである）として表され得る。「低級アルコキシ」基とは、１〜６個の炭素原子を含むアルコキシ基を意図し、例えば、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、イソプロポキシ、ｔ−ブチルオキシなどを含む。「Ｃ_１−Ｃ_６アルコキシ」もしくは「低級アルコキシ」として本明細書中において同定される置換基は、例えば、１〜３個の炭素原子を含み得、そしてさらなる例としては、このような置換基は、１もしくは２個の炭素原子（すなわち、メトキシおよびエトキシ）を含み得る。

用語「アリール」とは、本明細書において使用される場合、および別段特定されなければ、必須ではないが、一般に、５〜３０個の炭素原子を含み、かつ一緒に縮合されているか、直接連結されているか、もしくは間接的に連結されている（異なる芳香族環が共通する基（例えば、メチレンもしくはエチレン部分）に結合されるように）単一の芳香族環もしくは複数の芳香族環（例えば、１〜３個の環）を含む芳香族置換基をいう。アリール基は、例えば、５〜２０個の炭素原子を含み得、さらなる例としては、アリール基は、５〜１２個の炭素原子を含み得る。例えば、アリール基は、１個の芳香族環または２個の縮合もしくは連結された芳香族環（例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジフェニルアミン、ベンゾフェノンなど）を含み得る。「置換されたアリール」とは、１個以上の置換基で置換されたアリール部分をいい、用語「ヘテロ原子含有アリール」および「ヘテロアリール」とは、少なくとも１個の炭素原子がヘテロ原子（以下でさらに詳細に記載される）で置換されたアリール置換基をいう。別段示されなければ、用語「アリール」は、置換されていない、置換された、および／もしくはヘテロ原子含有アリール置換基を含む。

用語「アラルキル」とは、アリール置換基を有するアルキル基をいい、用語「アルカリール」とは、アルキル置換基を有するアリール基をいい、ここで「アルキル」および「アリール」は、上記で定義されるとおりである。一般に、アラルキルおよびアルカリールは、本明細書において、６〜３０個の炭素原子を含む。アラルキルおよびアルカリール基は、例えば、６〜２０個の炭素原子を含み得、さらなる例としては、このような基は、６〜１２個の炭素原子を含み得る。

用語「オレフィン基（ｏｌｅｆｉｎｉｃ ｇｒｏｕｐ）」とは、２〜１２個の炭素原子の一不飽和もしくは二不飽和の炭化水素基を含む。この場合における好ましいオレフィン基は、ときおり本明細書において「低級オレフィン基」と表され、１個の末端二重結合を含む２〜６個の炭素原子の炭化水素部分を意図する。この後者の部分は、「低級」アルケニルともいわれる。

用語「アルキレン」とは、本明細書において使用される場合、１〜２４個の炭素原子を含む、二官能性の飽和した分枝状もしくは非分枝状の炭化水素鎖をいう。「低級アルキレン」とは、１〜６個の炭素原子を含むアルキレン連結をいい、例えば、メチレン（−ＣＨ_２−）、エチレン（−ＣＨ_２ＣＨ_２−）、プロピレン（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−）、２−メチルプロピレン（−ＣＨ_２−ＣＨ（ＣＨ_３）−ＣＨ_２−）、ヘキシレン（−（ＣＨ_２）_６−）などを含む。

用語「アミノ」とは、基−ＮＺ^１Ｚ^２をいうために本明細書において使用され、Ｚ^１およびＺ^２は、ａｒｅ 水素もしくは非水素置換基であり、非水素置換基としては、例えば、アルキル、アリール、アルケニル、アラルキル、ならびに置換されたおよび／もしくはヘテロ原子含有のこれらの改変体が挙げられる。

用語「ヘテロ原子含有」とは、「ヘテロ原子含有アルキル基」（「ヘテロアルキル」基ともいわれる）もしくは「ヘテロ原子含有アリール基」（「ヘテロアリール」基ともいわれる）におけるように、１個以上の炭素原子が炭素以外の原子（例えば、窒素、酸素、硫黄、リンもしくはケイ素、代表的には、窒素、酸素もしくは硫黄）で置換されている分子、連結もしくは置換基をいう。同様に、用語「ヘテロアルキル」とは、ヘテロ原子含有であるアルキル置換基をいい、用語「複素環式」とは、ヘテロ原子含有である環式置換基をいい、用語「ヘテロアリール」および「ヘテロ芳香族」とは、それぞれ、ヘテロ原子含有である「アリール」および「芳香族」置換基をいうなどである。ヘテロアルキル基の例としては、アルコキシアリール、アルキルスルファニル置換されたアルキル、Ｎ−アルキル化アミノアルキルなどが挙げられる。ヘテロアリール置換基の例としては、ピロリル、ピロリジニル、ピリジニル、キノリニル、インドリル、フリル、ピリミジニル、イミダゾリル、１，２，４−トリアゾリル、テトラゾリルなどが挙げられ、ヘテロ原子含有脂環式基の例は、ピロリジノ、モルホリノ、ピペラジノ、ピペリジノ、テトラヒドロフラニルなどである。

「ヒドロカルビル」とは、１〜約３０個の炭素原子（１〜約２４個の炭素原子が挙げられ、さらには、１〜約１８個の炭素原子が挙げられ、そしてさらには、約１〜１２個の炭素原子が挙げられ、直鎖状の、分枝状の、環状の、飽和の、および不飽和の種（例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基など）が挙げられる）を含む一価のヒドロカルビルラジカルをいう。「置換されたヒドロカルビル」とは、１個以上の置換基で置換されたヒドロカルビルをいい、用語「ヘテロ原子含有ヒドロカルビル」とは、少なくとも１個の炭素原子がヘテロ原子で置換されているヒドロカルビルをいう。別段示されなければ、用語「ヒドロカルビル」は、置換されていない、置換された、ヘテロ原子含有の、および置換されたヘテロ原子含有のヒドロカルビル部分を含むと解釈されるべきである。

「ハロ」もしくは「ハロゲン」とは、フルオロ、クロロ、ブロモもしくはヨードをいい、通常、有機化合物中の水素原子の代わりに、ハロ置換が使用されることに関する。上記ハロのうち、クロロおよびフルオロは、一般に好ましい。

「置換された」とは、「置換されたヒドロカルビル」、「置換されたアルキル」、「置換されたアリール」などにおけるように、上記の定義のうちのいくつかにおいて言われる場合、上記ヒドロカルビル、アルキル、アリールもしくは他の部分において、炭素（もしくは他の）原子に結合された少なくとも１個の水素原子が、１個以上の非水素置換基で置換されていることを意味する。このような置換基の例としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：官能基（例えば、ハロ、ヒドロキシル、スルフヒドリル、Ｃ_１−Ｃ_２４アルコキシ、Ｃ_２−Ｃ_２４アルケニルオキシ、Ｃ_２−Ｃ_２４アルキニルオキシ、Ｃ_５−Ｃ_２０アリールオキシ、アシル（Ｃ_２−Ｃ_２４アルキルカルボニル（−ＣＯ−アルキル）およびＣ_６−Ｃ_２０アリールカルボニル（−ＣＯ−アリール）を含む）、アシルオキシ（−Ｏ−アシル）、Ｃ_２−Ｃ_２４アルコキシカルボニル（−（ＣＯ）−Ｏ−アルキル）、Ｃ_６−Ｃ_２０アリールオキシカルボニル（−（ＣＯ）−Ｏ−アリール）、ハロカルボニル（−ＣＯ）−Ｘ（ここでＸはハロである））、Ｃ_２−Ｃ_２４アルキルカルボナト（ａｌｋｙｌｃａｒｂｏｎａｔｏ）（−Ｏ−（ＣＯ）−Ｏ−アルキル）、Ｃ_６−Ｃ_２０アリールカルボナト（−Ｏ−（ＣＯ）−Ｏ−アリール）、カルボキシ（−ＣＯＯＨ）、カルボキシラート（ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｏ）（−ＣＯＯ⁻）、カルバモイル（−（ＣＯ）−ＮＨ_２）、モノ置換Ｃ_１−Ｃ_２４アルキルカルバモイル（−（ＣＯ）−ＮＨ（Ｃ_１−Ｃ_２４アルキル））、ジ置換アルキルカルバモイル（−（ＣＯ）−Ｎ（Ｃ_１−Ｃ_２４アルキル）_２）、モノ置換アリールカルバモイル（−（ＣＯ）−ＮＨ−アリール）、チオカルバモイル（−（ＣＳ）−ＮＨ_２）、カルバミド（−ＮＨ−（ＣＯ）−ＮＨ_２）、シアノ（−Ｃ≡Ｎ）、イソシアノ（−Ｎ^＋≡Ｃ⁻）、シアナト（−Ｏ−Ｃ≡Ｎ）、イソシアナト（−Ｏ−Ｎ^＋≡Ｃ⁻）、イソチオシアナト（−Ｓ−Ｃ≡Ｎ）、アジド（−Ｎ＝Ｎ^＋＝Ｎ⁻）、ホルミル（−（ＣＯ）−Ｈ）、チオホルミル（−（ＣＳ）−Ｈ）、アミノ（−ＮＨ_２）、モノおよびジ（Ｃ_１−Ｃ_２４アルキル）置換アミノ、モノおよびジ（Ｃ_５−Ｃ_２０アリール）置換アミノ、Ｃ_２−Ｃ_２４アルキルアミノ（−ＮＨ−（ＣＯ）−アルキル）、Ｃ_５−Ｃ_２０アリールアミド（−ＮＨ−（ＣＯ）−アリール）、イミノ（−ＣＲ＝ＮＨ（ここでＲ＝水素、Ｃ_１−Ｃ_２４アルキル、Ｃ_５−Ｃ_２０アリール、Ｃ_６−Ｃ_２０アルカリール、Ｃ_６−Ｃ_２０アラルキルなど））、アルキルイミノ（−ＣＲ＝Ｎ（アルキル）（ここでＲ＝水素、アルキル、アリール、アルカリールなど））、アリールイミノ（−ＣＲ＝Ｎ（アリール）（ここでＲ＝水素、アルキル、アリール、アルカリールなど））、ニトロ（−ＮＯ_２）、ニトロソ（−ＮＯ）、スルホ（−ＳＯ_２−ＯＨ）、スルホナト（−ＳＯ_２−Ｏ⁻）、Ｃ_１−Ｃ_２４アルキルスルファニル（−Ｓ−アルキル；「アルキルチオ」ともいう）、アリールスルファニル（−Ｓ−アリール；「アリールチオ」ともいう）、Ｃ_１−Ｃ_２４アルキルスルフィニル（−（ＳＯ）−アルキル）、Ｃ_５−Ｃ_２０アリールスルフィニル（−（ＳＯ）−アリール）、Ｃ_１−Ｃ_２４アルキルスルホニル（−ＳＯ_２−アルキル）、Ｃ_５−Ｃ_２０アリールスルホニル（−ＳＯ_２−アリール）、ホスホノ（−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）_２）、ホスホナト（−Ｐ（Ｏ）（Ｏ⁻）_２）、ホスフィナト（−Ｐ（Ｏ）（Ｏ⁻））、ホスホ（−ＰＯ_２）、およびホスフィノ（−ＰＨ_２）、モノおよびジ（Ｃ_１−Ｃ_２４アルキル）置換ホスフィノ、モノおよびジ（Ｃ_５−Ｃ_２０アリール）置換ホスフィノ；ならびにヒドロカルビル部分Ｃ_１−Ｃ_２４アルキル（Ｃ_１−Ｃ_１８アルキルが挙げられ、さらにはＣ_１−Ｃ_１２アルキルが挙げられ、さらにはＣ_１−Ｃ_６アルキルが挙げられる）、Ｃ_２−Ｃ_２４アルケニル（Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニルが挙げられ、さらにはＣ_２−Ｃ_１２アルケニルが挙げられ、そしてさらにはＣ_２−Ｃ_６アルケニルが挙げられる）、Ｃ_２−Ｃ_２４アルキニル（Ｃ_２−Ｃ_１８アルキニルが挙げられ、さらにはＣ_２−Ｃ_１２アルキニルが挙げられ、そしてさらにはＣ_２−Ｃ_６アルキニルが挙げられる）、Ｃ_５−Ｃ_３０アリール（Ｃ_５−Ｃ_２０アリールが挙げられ、そしてさらにはＣ_５−Ｃ_１２アリールが挙げられる）、およびＣ_６−Ｃ_３０アラルキル（Ｃ_６−Ｃ_２０アラルキルが挙げられ、そしてさらにはＣ_６−Ｃ_１２アラルキルが挙げられる）。さらに、上記の官能基は、特定の基が許容される場合、１個以上のさらなる官能基、または１個以上のヒドロカルビル部分（例えば、上記で具体的に挙げたもの）でさらに置換され得る。同様に、上記のヒドロカルビル部分は、１個以上の官能基もしくはさらなるヒドロカルビル部分（例えば、具体的に挙げられたもの）でさらに置換され得る。

用語「置換された」が、考えられる置換された基の列挙の前に現れる場合、その用語は、その基のあらゆるメンバーに適用されることが意図される。例えば、語句「置換されたアルキルおよびアリール」とは、「置換されたアルキルおよび置換されたアリール」と解釈されるべきである。

別段特定されなければ、原子への言及は、その原子の同位体を含むことが意味される。例えば、Ｈへの言及は、^１Ｈ、^２Ｈ（すなわち、Ｄ）および^３Ｈ（すなわち、Ｔ）を含むことが意味され、Ｃへの言及は、^１２Ｃおよび炭素の全ての同位体（例えば、^１３Ｃ）を含むことが意味される。

次いで、一実施形態において、カソードとＥＬＤのエレクトロルミネッセント（ＥＬ）物質との間の中間層において電子受容部分を提供するための方法が開示される。理論に拘束されることは望まないが、上記電子受容部分は、上記カソードと上記ＥＬ物質との間のエネルギーマッチ界面（ｅｎｅｒｇｙ−ｍａｔｃｈｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供すると考えられる。上記電子受容部分は、上記ＥＬ物質のＬＵＭＯに対してエネルギーで類似したＬＵＭＯを有するように選択され得る。さらに、上記電子受容部分は、電子移動からのエネルギーの損失を最小にして、上記カソード物質からの電子を引っ張り、そして／または受容する。従って、上記中間層は、上記カソードと上記ＥＬ物質との間の接合点を横断するエネルギー移動の効率を高めるための機構を提供する。好ましい実施形態において、上記中間層は、上記カソード物質上に薄い層で沈着させられ、続いて、上記ＥＬ層に沈着させられる。好ましい実施形態において、上記ＥＬ物質は、発光ポリマー（ＬＥＰ）である。

いくつかの好ましい実施形態において、電子受容基を含む有機種は、上記カソードとＥＬ物質との間の中間コーティング層において使用される。上記有機種（従って、上記電子受容基）は、上記カソードに共有結合される。上記中間コーティング層と上記カソードとの組み合わせは、ＥＬＤにおける電子注入層として適している。

第１の例において、上記中間層は、段階的様式において構築される。ある表面を有するカソードが提供される。上記カソードは、上記カソードの上記表面上に露出されたヒドロキシル基を含む。上記カソード表面は、上記露出されたヒドロキシル基と、連結化合物とを反応させることによって、官能化される。上記連結化合物は、電子受容部分（これは、以下でより詳細に記載される）のための接着物質（ａｄｈｅｓｉｖｅ）として作用する上記カソード上に層を形成する。上記連結化合物は、上記カソードの上記露出されたヒドロキシル基と反応する連結基を含む。好ましい実施形態において、上記連結化合物は、シラン誘導体である。トリアルコキシシラン誘導体（例えば、トリメトキシシランおよびトリエトキシシラン誘導体）は、特に好ましい。このような化合物は、上記カソードの上記露出されたヒドロキシル基と反応することによって、架橋ネットワークを形成する。

上記連結化合物は、第１の官能基をさらに含み、その結果、上記連結化合物は、上記カソードに結合された場合に、官能化表面を形成する。上記第１の官能基は、上記カソード表面上の上記ヒドロキシル基と反応せず、さらに、上記連結化合物の上記連結基と反応しない任意の基であり得る。あるいは、上記第１の官能基は、上記連結基の保護された形態であり得る。あるいは、上記第１の官能基は、上記連結基の反応性と比較して、上記露出されたヒドロキシル基とそれほど優先的には反応しない可能性がある。これらの場合の全てにおいて、上記連結化合物と上記露出されたヒドロキシル基との間の反応の大部分もしくは全ては、上記連結基を介して生じることが好ましい。好ましい官能基としては、アミン基および保護されたアミン基が挙げられる。上記連結化合物は、上記連結基を介して、上記カソードに共有結合されるので、上記連結化合物は、上記カソードに表面結合される官能基を提供する。いくつかの実施形態において、一旦上記連結化合物が、上記表面に共有結合されたら、上記第１の官能基から保護基を除去することが必要であり得る。

上記中間層は、電子受容基および上記連結化合物の上記第１の官能基と反応することができる反応性基を含む有機種を提供することによって、完成される。上記有機種上の反応基の正体は、上記第１の官能基の反応性に応じて変動することが認識される。上記連結化合物の上記第１の官能基と反応することができる好ましい有機種としては、ジカルボン酸および／もしくは対応する無水部分、このようなカルボン酸化合物／誘導体のアシルハライド（例えば、アシルクロリド）、またはこのような化合物のエステルを有する化合物が挙げられる。このような化合物（例えば、アシルハライド）の活性化形態は、より穏和な条件および低温下での上記官能基との反応を可能にする。好ましい有機種は、電子移動を補助する（すなわち、電子受容特性を提供する）芳香族および／もしくは結合体化された基をさらに含む。

例えば、好ましい有機種は、式（Ｉ）の構造：

を有し得、ここで式（Ｉ）において：
Ｒ^１は、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｘ^１であり、ここでＸ^１は、−ＯＸ^２およびハライドから選択され；
Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６は、Ｈ、ヒドロカルビル、および官能基から独立して選択され；そして
Ｘ^２は、結合、Ｈもしくはヒドロカルビル基から選択される。

Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６から選択される任意の２個以上の隣接する基は一緒になって、環式基を形成し得る。上記環式基は、１個以上の環を含み得、そのうちのいずれかは、芳香族もしくは脂肪族であり得る。上記環式基は、環状の環（ａｎｎｕｌａｔｅｄ ｒｉｎｇ）の系をさらに含み得る。

式（Ｉ）のいくつかの好ましい実施形態において、Ｒ^１およびＲ^２は、ともにカルボン酸基であるか、またはカルボン酸基で置換されたヒドロカルビル基である。

式（Ｉ）のいくつかの好ましい実施形態において、Ｒ^１およびＲ^２は一緒になって、環を形成する。例えば、一実施形態において、Ｒ^１およびＲ^２は一緒になって、式−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−を有し、その結果、上記有機種は、式（Ｉａ）の構造：

を有し、ここでＲ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６は、先に定義されたとおりである。

式（Ｉ）のいくつかの好ましい実施形態において、Ｒ^１、Ｒ^２、およびＲ^３は一緒になって、環式基を形成し、その結果、上記有機種は、式（Ｉｂ）の構造：

を有し、ここでＲ^４、Ｒ^５、およびＲ^６は、先に定義されたとおりであり、Ｒ^７、Ｒ^８、およびＲ^９は、Ｒ^２〜Ｒ^６について定義されるとおりである。

式（Ｉ）のいくつかの好ましい実施形態において、（Ｉａ）、および（Ｉｂ）、上記有機種は対称であるか、または対称性のコアに基づく。例えば、式（Ｉａ）において、対称化合物は、Ｒ^４およびＲ^５が一緒になって式−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−を有する場合に生じ得る。さらなる例として、式（Ｉｂ）において、対称化合物は、Ｒ^４およびＲ^９が一緒になって、式−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−を有する場合に得られ得る。

いくつかの好ましい実施形態において、Ｒ^１およびＲ^２は一緒になって、環を形成し得、Ｒ^３〜Ｒ^９は、Ｈ、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルキニル、Ｃ_５−Ｃ_３０アリール、Ｃ_６−Ｃ_３０アラルキル、Ｃ_６−Ｃ_３０アルカリール、および官能基から独立して選択される。例えば、Ｒ^３〜Ｒ^９は、電子求引性基から独立して選択され、電子求引性基としては、ハロ基（フッ素を含む）、ニトロ基、およびアリールが挙げられるが、これらに限定されない。

式（Ｉ）のいくつかの好ましい実施形態において、Ｒ^２〜Ｒ^６から選択される２個の隣接する置換基は一緒になって、環を形成し、ここで上記環は、１個以上のヘテロ原子を含む。例えば、Ｒ４およびＲ５は一緒になって、式−ＮＨ−ＣＨ＝Ｎ−を有し得、その結果、上記有機種は、式（Ｉｃ）の構造：

を有し、ここでＲ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^６は、先に定義されたとおりである。

例の好ましい有機種としては、非限定的例として、化合物（３）〜（１５）が挙げられる。

上記連結化合物上の上記官能基がアミン基である好ましい実施形態において、上記有機種は、上記アミン基と反応し、上記カソードに結合する。このような実施形態において、上記有機カソードは、式（Ｉｄ）の構造：

を有する電子受容部分を含む中間層を含み、ここで式（Ｉｄ）において：
Ｒ^１ａは、Ｈおよび結合から選択されるが、ただしＲ^１ａが結合である場合、Ｒ^１ａおよびＲ^２は一緒になって、環を形成し；
Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６は、先に定義されたとおりであり；そして
上記波線は、上記連結化合物への上記有機種の結合点を表す。好ましい実施形態において、Ｒ^１ａは、結合であり、Ｒ^２はアシルであり、Ｒ^１ａおよびＲ^２は一緒になって環を形成し、その結果、上記有機カソードは、式（Ｉｅ）の構造：

を有する電子受容部分を有する中間層を含み、ここでＲ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、および上記波線は、先に定義されたとおりである。

上記中間層を調製するための段階的様式の手順は、スキーム１によって例示され、これは、例示目的で提供されるに過ぎず、限定ではない。スキーム１に示される例において、ヒドロキシル官能化表面を有するカソードは、（ａ）で提供される。上記ヒドロキシル官能化基材は、アミノフェニルトリメトキシシラン（化合物１）と反応させられて、（ｂ）で示される官能化表面を形成する。その後、スキーム１に示される一実施形態において、上記官能化表面は、５−ベンゾイミダゾールカルボン酸（化合物２）と反応させられて、（ｃ）で示されるように、共有結合された中間層を有するカソードを形成する。あるいは、上記官能化表面は、フタル酸無水物と反応させられて、（ｄ）で示される表面を提供する。熱を適用すると、環化反応は、（ｅ）で示されるように、共有結合された中間層において最終的な電子受容部分を提供する。

化合物８を使用して構築されるデバイスについては、例えば、上記形成される有機カソードは、上記有機カソード鎖の垂直方向の考えられるさらなる伸長のために、さらなる反応性部位（上記ＮＨ_２基）を提供する。例えば、スキームＩＩにおいて、官能化表面（（ａ）で示される）は、化合物（８）と反応させられ、続いて、加熱されて、（ｂ）で示される官能化中間表面を提供する。次いで、上記官能化中間表面は、化合物（例えば、化合物３〜１５のうちのいずれか１つ）と反応させられ、続いて、加熱されて、（ｃ）で示される伸長した中間層を形成する。上記有機カソード鎖をさらに伸長するための反応は、適切な場合、本明細書で開示される有機種のうちのいずれか（例えば、化合物３〜１５のうちのいずれかまたは上記カルボン酸もしくは酸無水物基を含む任意の化合物）を使用し得る。この鎖伸長法は、さらなる反応性部位を含むように適切に改変された場合に、本明細書で開示される化合物のうちのいずれかとともに使用し得る。

第２の無水物基を含む化合物（例えば、化合物９〜１０および１４〜１５）については、上記第２の無水物基は、伸長のための反応部位として使用され得る。従って、スキームＩＩＩにおいて示されるように、（ａ）に示される官能化表面は、２個の無水物基を有する化合物と反応させられて、（ｂ）に示される上記官能化中間表面を提供する。上記官能化中間表面は、（ｃ）に示される「平面の（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」有機カソードを形成するように、内部反応を受け得るか、または代わりに、別のアミン含有化合物との反応を介して伸長されて、（ｄ）に示される表面を提供し得る。スキームＩＩＩに示される内部反応（すなわち、表面（ｃ）を調製するための）が、例えば、高密度の表面結合アミン基を有する中間層を形成するか、または大きな可撓性の芳香族部分を有する無水化合物を使用することによって、促進され得ることが認識される。

上記中間層を調製するための方法は、硬化工程をさらに包含し得る。例えば、上記連結部分が（スキーム１に例示されるように）Ｓｉ−Ｏ結合である場合、上記プロセスは、上記基材を加熱して、架橋セラミックネットワークを提供することによって硬化する工程を包含し得る。段階的様式の方法が、上記中間層を提供するために使用される場合、上記硬化は、上記電子受容基を含む上記有機種を結合する前もしくは後に達成され得ることが認識される。いくつかの場合において、上記硬化反応（例えば、熱を適用することによって）を誘導することは必要ないことがさらに認識される。なぜならこのような反応は、自発的に生じるからである。好ましい実施形態において、上記硬化反応から生じる任意の副生成物は、溶媒洗浄によって都合よく除去される低分子（例えば、水、メタノールなど）である。

第２の例において、上記中間層は、電子受容基、ならびに上記カソード表面上の露出されたヒドロキシル基と共有結合を形成することができる連結基の両方を含む有機種から直接構築される。上記段階的様式の例のように、ある表面を有するカソードが提供される。上記カソードは、上記カソードの表面上に露出されたヒドロキシル基を含む。上記中間層は、上記露出されたヒドロキシル基と、上記有機種の連結基との間の反応を介して、上記カソード上に形成される。

上記有機種は、電子受容基、ならびに連結基の両方を含む。上記の好ましい連結基は、上記表面の露出されたヒドロキシル基（例えば、シラン誘導体（たとえば、トリアルコキシシラン基）と共有結合を形成することができるものである。好ましい電子受容基はまた、上記に記載される。いくつかの好ましい実施形態において、上記有機種は、式（ＩＩ）の構造：

を有し、ここで式ＩＩにおいて、Ｒ^２〜Ｒ^６は、先に定義されたとおりであり、Ｒ^１０は、上記カソード表面上の露出されたヒドロキシル基と共有結合を形成することができる連結基を含むヒドロカルビル基である。さらに、Ｒ^１０は、Ｒ^２〜Ｒ^６のうちの１個以上と一緒になって、環状構造を形成し得る。

式（ＩＩ）のいくつかの好ましい実施形態において、Ｒ^１０は、トリアルコキシシラン基を含む。例えば、Ｒ^１０は、トリメトキシシラン基を含む。さらに、式（ＩＩ）のいくつかの好ましい実施形態において、Ｒ^１０およびＲ^２は一緒になって、環を形成する。例えば、Ｒ^１０およびＲ^２は一緒になって、構造−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＲ^１１−Ｃ（＝Ｏ）−を有し、ここでＲ^１１は、上記カソード表面上の露出されたヒドロキシル基と共有結合を形成することができる官能基であるか、またはＲ^１１は、上記連結基を含むヒドロカルビル基である。例えば、Ｒ^１１は、−Ｃ_６Ｈ_４−Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３であり得る。さらに有機種の非限定的な例としては、化合物（３）〜（１５）の改変形態を含み、ここで上記化合物は、本明細書中に記載される連結基を含むように改変される。

連結部分および電子受容基の両方を含む有機種を使用して中間層を形成する場合、いくつかの場合に、硬化工程は、より強くかつ安定な中間層を形成するために必要であることが繰り返して、認識される。段階的様式の方法について上記で記載されるように、上記硬化反応は、上記有機種の、上記基材への共有結合の際に生じる自発的な反応であり得るか、または開始（例えば、熱の適用）を要し得る。

他の好ましい実施形態において、有機金属錯体は、上記電子受容基を提供する。上記有機金属錯体は、プレ接着性（ｐｒｅ−ａｄｈｅｓｉｖｅ）物質と混合され、ついで、上記カソードに適用される。上記プレ接着性物質は、上記カソード表面において上記ヒドロキシル基に共有結合し、それによって、上記カソードに共有結合されかつ上記電子受容基を含む中間層を形成する。上記カソードと中間層との組み合わせは、ＥＬＤにおいて電子注入層として適している。

上記プレ接着性物質（本明細書においてプレセラミック物質としても言及される）は、記基材上の露出されたヒドロキシル基と共有結合を形成する任意の適切な物質であり得る。好ましい実施形態において、上記プレ接着性物質は、上記基材への共有結合を含む架橋ネットワークを形成する。

例として、上記プレ接着性物質は、米国特許第５，２４６，７３８号（Ｂｌｕｍ、１９９３年９月２１日発行（「Ｈｙｄｒｉｄｏｓｉｌｏｘａｎｅｓ ａｓ Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ ｔｏ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ」）（その開示は、本明細書中に参考として援用される）に記載されるプレセラミック物質の構造を有し得る。

さらなる例として、上記プレ接着性物質は、式（ＩＩＩ）の構造：

を有し得、ここでＲ^１２は、ヒドロカルビルである。好ましい実施形態において、Ｒ^１２は、Ｃ_１−Ｃ_２０アルキル、Ｃ_２−Ｃ_２０アルケニル、Ｃ_２−Ｃ_２０アルキニル、Ｃ_５−Ｃ_２０アリール、Ｃ_６−Ｃ_２０アラルキル、およびＣ_６−Ｃ_２０アルカリールから選択される。さらに好ましい実施形態において、Ｒ^１２は、置換されたかもしくは置換されていないＣ_１−Ｃ_２０アルキル、置換されたかもしくは置換されていないヘテロ原子含有Ｃ_１−Ｃ_２０アルキル、置換されたかもしくは置換されていないＣ_２−Ｃ_２０アルケニル、置換されたかもしくは置換されていないヘテロ原子含有Ｃ_２−Ｃ_２０アルケニル、置換されたかもしくは置換されていないＣ_２−Ｃ_２０アルキニル、置換されたかもしくは置換されていないヘテロ原子含有Ｃ_２−Ｃ_２０アルキニル、置換されたかもしくは置換されていないＣ_５−Ｃ_２０アリール、置換されたかもしくは置換されていないＣ_５−Ｃ_２０ヘテロアリール、置換されたかもしくは置換されていないＣ_５−Ｃ_２０アラルキル、置換されたかもしくは置換されていないヘテロ原子含有Ｃ_５−Ｃ_２０アラルキル、置換されたかもしくは置換されていないＣ_６−Ｃ_２０アルカリール、および置換されたかもしくは置換されていないヘテロ原子含有Ｃ_５−Ｃ_２０アルカリールから選択される。好ましい実施形態において、Ｒ^１２は、低級アルキル（例えば、メチル）である。さらに、式（ＩＩＩ）において、ｎは、１以上の整数である。従って、モノマー、ダイマー、トリマー、およびより高次の物質（例えば、プレポリマーおよびポリマー）が考えられる。上記プレ接着性物質は、式（ＩＩＩ）の構造を有するが、ｎの種々の値を有する異なる化合物の混合物を含み得ることが認識される。

式（ＩＩＩ）の構造を有する上記プレ接着性物質と上記カソードの露出されたヒドロキシル基との反応の際に、上記電子注入層は、上記カソード表面に結合される中間層を含み、ここで上記中間層は、式（ＩＩＩａ）の構造：

を有するポリマー単位を含み、ここでＲ^１２は、先に定義されたとおりであり、そして上記波線は、上記カソード表面への結合点を示す。

好ましい有機金属錯体は、金属ジケトネートである。特に好ましい金属ジケトネートとしては、リチウムアセチルアセトネート、バリウムアセチルアセトネート、ベリリウムアセチルアセトネート、カルシウムアセチルアセトネート、マグネシウムアセチルアセトネート、ナトリウムアセチルアセトネート、カリウムアセチルアセトネート、セシウムアセチルアセトネート、ストロンチウムアセチルアセトネート、ホウ素アセチルアセトネート、アルミニウムアセチルアセトネート、ガリウムアセチルアセトネート、インジウムアセチルアセトネート、銀アセチルアセトネート、およびこれらの組み合わせが挙げられる。

上記カソードは、露出されたヒドロキシル基を含むかもしくはこれを含むように改変され得る任意の適切な物質から形成され得る。好ましいカソードは、金属（例えば、アルミニウム、チタン、銅、タングステン、銀など）、ならびに他の物質（例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ））である。露出されたヒドロキシル基は、任意の適切な様式で上記カソードの表面上に提供され得る。いくつかの実施形態において、例えば、上記露出されたヒドロキシル基は、上記カソード物質が周囲条件（すなわち、空気）に曝される場合に、酸化から生じる。他の実施形態において、上記露出されたヒドロキシル基は、上記中間コーティング層の沈着の前に行われる化学的酸化反応から生じる。従って、いくつかの実施形態において、上記カソードは、金属酸化物の層でコーティングされた金属を含む。上記金属酸化物は、上記カソードの金属を酸化させることによって形成され得るか、または別個の金属酸化物層を上記カソード物質の上に沈着させることによって形成され得る。好ましい実施形態において、上記金属酸化物の層は、例えば、約１０μｍ未満、もしくは約１μｍ未満、または約０．１μｍ未満の単層の間の薄層である。

上記カソード層は、電極および構造支持体（すなわち、基材）の両方として機能し得る。しかし、いくつかの実施形態において、上記カソード物質は、構造支持体を提供する別個の基材物質上に沈着させられる。任意の適切な基材物質が使用され得る。

上記有機カソードの合成において、上記連結化合物もしくはプレセラミック物質の、上記表面への結合反応は、一般に、上記金属電極表面上に沈着させた上記中間層（例えば、シラン層）の厚みに影響を及ぼし、従って、デバイス性能（例えば、デバイスの明るさ、操作電圧、および効率）に影響を及ぼす。より薄い、より密な層が、操作電圧を下げかつ効率を上げるために好ましい。

種々のＥＬＤ構造は、本開示の物質および方法とともに使用され得る。例えば、従来の層状（「サンドイッチ」）デバイスは、適切である。このようなデバイス（その例は、図１ａにおいて示される）において、基材１０は、カソード物質２０によって覆われる。中間コーティング３０は、基材１０に共有結合される。エレクトロルミネッセント層４０は、中間コーティング３０上に沈着させられかつこれに接触した状態であり、アノード層５０は、エレクトロルミネッセント層４０と接触した状態である。上記種々の構成要素層（すなわち、アノード、ＥＬ物質、中間体、およびカソード）は、基材全体にわたって実質的に均一である。米国特許第６，５９３，６８７号（２００３年７月１５日発行、および発明の名称「Ｃａｖｉｔｙ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｆｏｒｍｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ」（その開示は、その全体が本明細書において参考として援用される）に開示されるデバイス構造もまた、適している。

米国特許出願第１１／９００，４７８号（２００７年９月１１日出願、発明の名称「Ｃａｖｉｔｙ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ」）（その開示は、その全体が本明細書において参考として援用される）に開示されるデバイス構造もまた、適している。

例として、空洞発光（ｃａｖｉｔｙ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ）ＥＬＤ構造は、本明細書で開示される方法および構造に適している。従って、本開示のデバイスは、正孔注入電極層、電子注入電極層、および上記正孔注入電極層と電子注入電極層との間に挟まれた誘電層を含む層状構造を含み得る。空洞は、少なくとも上記誘電層および上記電極層のうちの一方を介して伸長し、正孔注入電極領域、電子注入電極領域および誘電領域を含む内部空洞表面を有する。いくつかの好ましい実施形態において、上記空洞は、両方の電極層および上記誘電層を介して伸長する。エレクトロルミネッセントコーティング物質は、上記内部空洞表面の上記正孔注入電極領域および電子注入電極領域と電気的に接触した状態で提供される。本開示に従う中間層は、エレクトロルミネッセントコーティング物質と上記電子注入層との間に提供される。

空洞発光ＥＬＤ構造の例は、図１ｂに示される。上記デバイス１００は、空洞１１を有する基材１０上の層状構造から構築され、上記空洞１１は、上記層状構造を貫通して伸長する。上記層状構造は、電子注入電極層２０、中間物質（すなわち、本開示に従う電子受容部分を含む）３０、誘電層３５、および正孔注入電極層５０を含み、ここで上記誘電層は、上記正孔注入電極層と電子注入電極層との間に挟まれる。上記空洞１１は、上記層状構造を貫通して開口部１２から伸長し、上記基材１０において終わる。上記空洞１１は、例えば、円筒の形状で存在し得る。すなわち、上記空洞の断面領域は、その長手軸に沿って一定である。エレクトロルミネッセント物質４０は、上記内部空洞表面の各領域と概して等角に接触した状態で示される。上記内部空洞の各領域と等角の接触が好ましい。しかし、少なくとも上記エレクトロルミネッセントコーティング物質は、上記内部空洞表面の両方に電極領域と電子的接触を提供するはずである。

空洞発光ＥＬＤ構造の別の例は、図１ｃに示される。デバイス２００は、空洞１１を有する基材１０上の層状構造から構築され、上記空洞１１は、上記層状構造の一部を通って伸長する。上記層状構造は、電子注入電極層２０、中間物質（すなわち、本開示に従う電子受容部分を含む）３０、誘電層３５、正孔注入電極層５０、およびエレクトロルミネッセント物質層４０を含む。上記誘電層は、空洞１１を通って電子を方向付けるように、上記電子注入電極と上記エレクトロルミネッセント物質との間に挟まれる。

本明細書で開示される方法およびデバイスは、以前から公知のものを超える１つ以上の利点を有する。このような利点としては、例えば、増大した耐久性が挙げられる。上記中間層の接着性物質は、上記金属表面に化学的に結合されるので、上記カソード金属と上記ＥＬ層との間の海面は、より耐久性が高い。このことは、例えば、より長いデバイス寿命を有するデバイスの製造を可能にする。別の利点は、ｉｓ ｔｈａｔ 上記中間層が、スピンコーティング（ｓｐｉｎ−ｃｏａｔｉｎｇ）を使用して層を形成するための伝統的な方法ではなく、液相反応化学を使用して、上記カソード基材に結合されうるということである。四組、空洞発光ＥＬＤにおいて、この方法は、本明細書で開示されるデバイスを形成することにおけるより高い融通性を可能にする。他の利点としては、以下が挙げられる：環境的に感受性の金属の使用の排除（このことは、デバイスにより長い寿命を提供し得る）；上記カソードとＥＬ層との間の海面の改善された安定性（従って、操作電圧を下げ、かつ電力効率および寿命を改善する）；単純化ＯＬＥＤディスプレイ製造プロセスおよびコストの低減；上記中間化学種に依存するが、上記電極金属の特性から独立した電子注入（上記カソードの性能に影響を及ぼすことなく、ここの要求に従ってあわせられ得る金属導体の選択を可能にする）；上記中間種の化学的構造を改変して、種々のＬＥＰについての異なる要求を満たすことによる上記有機電極の仕事関数の単純なチューニング；高相対量子効率。

（実施例１）
有機カソード構造を有するＥＬＤの調製のための方法は、以下のように提供される。シラン誘導体（すなわち、アミノフェニルトリメトキシシラン）を、上記金属表面の酸化物と反応させて、上記金属表面上にシランコーティングの単一層を形成した。その後、５−ベンゾイミダゾールカルボン酸を、その露出されたアミン基と反応させることによって、上記表面に結合させた。この方法で処理した空洞ＯＬＥＤは、高い量子効率を有することがわかった。このプロセスで処理したＩＴＯ表面は、上記伝統的なサンドイッチＯＬＥＤ構造においてカソードとして機能し得る。

アノードとしてＰｔを、上記カソードとしてＡｌを使用し、このプロセスに従って調製された空洞ＯＬＥＤは、量子効率において＞４０，０００倍の増大を示した。このようなデバイスの上記電流−電圧−明るさ（ＩＶＢ）曲線を、図２ａに示す。上記デバイス量子効率における改善は有意である。

別の実験において、上記カソードとして上記方法で処理したＩＴＯを、および上記アノードとしてＡｌを使用するサンドイッチＯＬＥＤ構造を、製造した。上記デバイスは、逆バイアス（ｒｅｖｅｒｓｅｄ ｂｉａｓ）下で（カソードとして改変ＩＴＯを、アノードとしてＡｌ）、中程度の発光を示した。上記の表面処理なしでは、このようなデバイスは、「正孔のみ（ｈｏｌｅ−ｏｎｌｙ）」デバイスであり、これは、同じ条件下で、いかなる可視光発光をも与えない。このデバイスのＩＶＢ曲線を、図２ｂに示す。

（実施例２）
一般的事項。バリウムアセチルアセトネート（Ｂａ（ａｃａｃ）_２）を、電子注入体として使用した。Ｂａ（ａｃａｃ）_２を、シロキサンタイプ物質（例えば、上記プレセラミックポリマー）と混合する。上記混合物を、金属電極表面（例えば、Ａｌの薄膜）にその後適用する。上記シロキサン物質は、上記電子注入体（Ｂａ（ａｃａｃ）_２）を、上記選択された金属表面に結合して、安定なカソード層を形成する接着物質として機能する。

基材およびデバイス。ＣＯＬＥＤ−Ａタイプデバイスを調製した。上記基材は、１５０ｎｍのＭｇ−Ａｌカソード層である。上記中間層に加えて、上記デバイスは、２００ｎｍ Ｓｉ_３Ｎ_４ 誘電層、および２５ｎｍ Ｔｉ（接着物質層）＋１５０ｎｍ Ｐｔ上部電極（ｔｏｐ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を含む。空洞発光ＥＬＤを、空洞直径／間隔＝５／２および７／３ μｍ／μｍで作製した。

手順。米国特許第５，２４６，７３８号に従う手順を使用して、ポリヒドリドメチルシロキサンを、ポリヒドロキシメチルシロキサン（ＰＨＭＳ−ＯＨ）に変換した。約１５ｍｇのＢａ（ａｃａｃ）_２を、３ｍＬの２−エトキシエタノール中に溶解し；次いで、０．１ｍＬのプレセラミックポリマー（ＰＨＭＳ−ＯＨ）溶液（１−ＭｅＯ−２−プロパノールアセテート中、５ｗｔ％）を添加した。上記混合物を、シリンジフィルタを介して、ＣＯＬＥＤ−Ａ基材を含む２０ｍＬのバイアルへと濾過した。上記バイアルにふたをし、超音波バスへと入れ、そして１．５分間にわたって超音波処理した。次いで、上記ＣＯＬＥＤ−Ａ基材を、上記バイアルから取り出し、イソプロパノールで洗浄した；次いで、Ｎ_２ガンで風乾した。上記基材を、１６０℃で１０分間にわたってＮ_２環境中で焼き固めた。その後、発光ポリマー溶液を、上記基材上にスピンコーティングし、次いで、これを、１００℃で１０分間焼き固めた。上記デバイス電流密度−電圧−明るさを、このデバイス（「Ｇｅｎ−４有機カソード」）について決定し、上記有機カソード（「Ｍｇ−Ａｌカソード」）を使用しないＣＯＬＥＤ−Ａデバイスと比較した。図３を参照のこと。

上記有機カソードを使用する上記ＣＯＬＥＤ−Ａデバイスは、上記有機カソードを使用しないデバイスと比較して、約１０Ｖ低い電源を入れる電圧（ｔｕｒｎ ｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ）、１００倍明るい明るさ、および２．５倍高い量子効率を有した。このアプローチは、上記Ｐｔアノードを汚染することなく、上記有機カソードの選択的沈着を可能にする。このアプローチはまた、上記伝統的な平坦ＯＬＥＤ構造に適用され得る（すなわち、上記有機カソードを、ＩＴＯに沈着させて、ＩＴＯを、低い仕事関数を有するカソードに変換する（および高仕事関数アノード（例えば、Ａｕ）をエバポレートする）こと；もしくは有機カソードを、ＩＴＯ上部電極（上部発光コンフィギュレーション（ｔｏｐ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ））を使用して、不透明金属上に沈着させること）を可能にする。

（実施例３）
化合物３〜１５を、上記方法を使用して、ＩＴＯ／ガラス基材上に沈着させ、ＰＬＥＤデバイスを、得られた有機カソードを使用して製造した。上記アノードを、Ａｕの熱蒸発（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）によって沈着させた。Ｇｒｅｅｎ−Ｋ発光ポリマー、有機カソード（化合物４から合成）、および金アノード（エバポレートした）を使用する、これらデバイスの代表的な電流密度−電圧−明るさ（ＪＶＢ）特徴を、図４に示す。上記有機カソードは、Ｃａ（すなわち、カルシウム金属）カソードより遙かに良好な化学的安定性を有した。上記デバイスは、いかなる閉じこめがなくても、空気中で操作し得る。対照的に、通常のＣａカソードを使用するＰＬＥＤは、閉じこめられなければ、秒単位で作動しなくなる。

このデバイスが合理的に強い発光を生じうるという事実は、上記ＩＴＯの仕事関数が、上記有機分子を結合することによって低くなり、その理由は、上記有機カソードを使用しなくても、ＩＴＯをカソードとしておよびＡｕをアノードとして使用するＰＬＥＤデバイスが、類似の条件下でいかなる光子をも生じない正孔のみのデバイスであるからであることを示唆する。

Claims (27)

1. ケイ素含有接着性物質および電子受容部分を含む、電子注入層を含む、エレクトロルミネッセントデバイス（ＥＬＤ）。
2. 前記ケイ素含有接着性物質は、金属もしくは金属酸化物の表面に、酸素連結を介して共有結合されている、請求項１に記載のＥＬＤ。
3. 前記電子受容部分は、前記ケイ素含有接着性物質に共有結合されている、請求項２に記載のＥＬＤ。
4. 前記電子受容部分は、式（Ｉｄ）の構造：
   

   

   を有し、ここで：
   Ｒ^１ａは、Ｈおよび結合から選択されるが、ただしＲ^１ａが結合である場合、Ｒ^１ａおよびＲ^２は一緒になって、環を形成し；
   Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６は、Ｈ、ヒドロカルビル、および官能基から独立して選択され；そして
   波線は、該ケイ素含有接着性物質への有機種の結合点を示す、請求項３に記載のＥＬＤ。
5. 前記電子受容部分は、金属ジケトネートである、請求項２に記載のＥＬＤ。
6. 前記金属ジケトネートは、ケイ素含有接着性物質と錯体を形成し、そしてリチウムアセチルアセトネート、バリウムアセチルアセトネート、ベリリウムアセチルアセトネート、カルシウムアセチルアセトネート、マグネシウムアセチルアセトネート、ナトリウムアセチルアセトネート、カリウムアセチルアセトネート、セシウムアセチルアセトネート、ストロンチウムアセチルアセトネート、ホウ素アセチルアセトネート、アルミニウムアセチルアセトネート、ガリウムアセチルアセトネート、インジウムアセチルアセトネート、銀アセチルアセトネート、およびこれらの組み合わせから選択される、請求項５に記載のＥＬＤ。
7. 前記ケイ素含有接着性物質は、式（ＩＩＩａ）の構造：
   

   

   を有するポリマー反復単位を含み、ここでＲ^１２は、ヒドロカルビルであり、そして波線は、前記カソード表面への結合点を表す、請求項６に記載のＥＬＤ。
8. 前記ＥＬＤは、前記電子注入層上に配置されるエレクトロルミネッセント（ＥＬ）層をさらに含む、請求項２に記載のＥＬＤ。
9. 前記電子受容部分のＬＵＭＯと前記ＥＬ物質のＬＵＭＯとの間のエネルギー差は、前記金属のＬＵＭＯと前記ＥＬ物質のＬＵＭＯとの間のエネルギー差より小さい、請求項８に記載のＥＬＤ。
10. エレクトロルミネッセントデバイスにおける電子注入層を形成するための方法であって、該方法は、露出されたヒドロキシル基を有する金属もしくは金属酸化物の表面を提供する工程、ならびに該表面上にコーティング層を形成する工程を包含し、ここで該コーティング層は、該表面に共有結合され、電子受容基を含む、方法。
11. 前記コーティング層は、前記金属もしくは金属酸化物の表面と、前記電子受容基を含むケイ素含有物質とを接触させることによって形成される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記コーティング層は、前記金属もしくは金属酸化物の表面と、官能化ケイ素含有物質とを接触させて、官能化コーティングを形成すること、および該官能化コーティングと、電子受容基および該官能化コーティングと反応することができる基を含む化合物とを接触させることによって形成される、請求項１０に記載の方法。
13. 前記コーティング層は、前記表面と、プレセラミック物質および金属ジケトネートを含む組成物とを接触させることによって形成される、請求項１０に記載の方法。
14. 前記プレセラミック物質は、式（ＩＩＩ）の構造を有する化合物：
    

    

    を含み、ここでＲ^１２は、ヒドロカルビルであり、ｎは、整数である、請求項１３に記載の方法。
15. エレクトロルミネッセントデバイスにおける使用のための層状基材を調製するための方法であって、該方法は、露出されたヒドロキシル基を有する、金属もしくは金属酸化物の表面を提供する工程；および電子受容部分を含む架橋セラミック層を形成する工程を包含し、ここで該架橋セラミック層は、該表面に、酸素連結を介して共有結合される、方法。
16. 前記方法は、前記架橋セラミック層上に発光ポリマー（ＬＥＰ）層を沈着させる工程をさらに包含する、請求項１５に記載の方法。
17. 前記電子受容部分のＬＵＭＯと前記ＬＥＰ層のＬＵＭＯとの間のエネルギー差は、前記金属もしくは金属酸化物のＬＵＭＯと、前記ＬＥＰ層のＬＵＭＯとの間のエネルギー差より小さい、請求項１６に記載の方法。
18. 前記電子受容部分は、前記架橋セラミック層に共有結合されている、請求項１５に記載の方法。
19. 前記電子受容部分は、前記架橋セラミック層と錯体を形成する金属ジケトネート化合物である、請求項１５に記載の方法。
20. 前記架橋セラミック層は、前記表面の中間化合物を共有結合および架橋して、架橋中間層を形成する工程であって、ここで該中間化合物は、架橋可能な部分および第１の官能基を含む、工程；前記電子受容部分および第２の官能基を含む化合物を提供する工程であって、ここで該第２の官能基は、該第１の官能基と反応して、共有結合を形成することができる、工程；ならびに該電子受容部分を該架橋中間層に共有結合する工程を包含する、複数工程プロセスにおいて形成される、請求項１８に記載の方法。
21. 前記電子受容部分および第２の官能基を含む前記化合物は、式（Ｉ）の構造：
    

    

    を有し、ここで式（Ｉ）において：
    Ｒ^１は、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｘ^１であり、ここでＸ^１は、−ＯＸ^２およびハライドから選択され；
    Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６は、Ｈ、ヒドロカルビル、および官能基から独立して選択され；そして
    Ｘ^２は、結合、Ｈもしくはヒドロカルビル基から選択されるが、ただしＲ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６から選択されるいずれか２個以上の隣接する基は一緒になって、環式基を形成する、
    請求項２０に記載の方法。
22. 前記架橋セラミック層は、化合物を前記表面に共有結合させ、得られた層を硬化することによって形成され、ここで該化合物は、前記電子受容部分および前記露出されたヒドロキシル基と架橋ネットワークを形成することができる部分を含む、請求項１８に記載の方法。
23. 層状デバイスを調製するための方法であって、該方法は、露出されたヒドロキシル基を有する表面を提供する工程、該表面に、金属ジケトネートおよびプレセラミック物質を含む組成物を適用する工程、ならびに該プレセラミック物質が、該表面に共有結合された架橋ネットワークを形成するようにエネルギーを印加する工程、を包含する、方法。
24. 前記プレセラミック物質は、架橋可能なシロキサン物質である、請求項２３に記載の方法。
25. 前記金属ジケトネートは、前記架橋されたシロキサン物質と錯体を形成し、リチウムアセチルアセトネート、バリウムアセチルアセトネート、ベリリウムアセチルアセトネート、カルシウムアセチルアセトネート、マグネシウムアセチルアセトネート、ナトリウムアセチルアセトネート、カリウムアセチルアセトネート、セシウムアセチルアセトネート、ストロンチウムアセチルアセトネート、ホウ素アセチルアセトネート、アルミニウムアセチルアセトネート、ガリウムアセチルアセトネート、インジウムアセチルアセトネート、銀アセチルアセトネート、およびこれらの組み合わせから選択される、請求項２４に記載の方法。
26. エレクトロルミネッセントデバイスを調製する方法において、改善は、カソード表面に共有結合された架橋されたケイ素含有コーティング層を形成することを包含し、ここで該コーティング層は、該コーティング層に共有結合される有機部分から選択される電子受容部分および該コーティング層と錯体化される金属ジケトネートを含む、改善。
27. エレクトロルミネッセントデバイスを調製するための方法において、改善は、プレセラミックシロキサン物質と金属ジケトネートとを合わせて、混合物を形成すること、および該混合物を、露出されたヒドロキシル基を有するカソード表面に適用して、セラミックコーティングに共有結合した表面を形成することを含む、改善。

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