JP2014212126A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用される活性材料の性質によって拘束されない複数層の溶液堆積により燐光ＯＬＥＤを形成する方法を提供する。【解決手段】次の工程を含む有機発光ダイオードを形成する方法であって、第１のタイプの電荷輸送体を注入する第１の電極２を含む基板１を提供する工程、第１のタイプの電荷輸送体を輸送するための電荷輸送材料を基板上に堆積することによって電荷輸送層４を形成する工程、ここで、電荷輸送材料は第１の溶媒に溶解性であり、前記電荷輸送層を第１の溶媒中に不溶性に変える工程、前記電荷輸送層上に、第１の溶媒、燐光性材料及びホスト材料を含む組成物を堆積することによって電界発光層５を形成する工程、及び前記電界発光層上に、第２のタイプの電荷輸送体の注入のための第２の電極６を蒸着する工程を含む方法。【選択図】図１

Description

本発明は、不溶性有機材料を含む有機光学装置及びその製造方法に関する。

有機半導体は、国際公開９０／１３１４８号パンフレットに開示される有機発光ダイオ
ード（ＯＬＥＤ）、国際公開９６／１６４４９号パンフレットに開示される光起電装置、
米国特許５５２３５５５号明細書に開示される光検出器のような多くの光学装置に頻繁に
使用されている。

典型的なＯＬＥＤは、アノード（通常、インジウム錫酸化物又はＩＴＯ）が支持される
基板、カソード及び前記アノードと前記カソードの間の有機電界発光層を含む。作動にお
いては、アノードを通して正孔が装置に注入され、カソードを通して電子が装置に注入さ
れる。正孔と電子は有機電界発光層において結合し励起子を形成し、次いで放射崩壊する
際に光を放出する。ＯＬＥＤには他の層も存在することができ、例えば、アノードから有
機電界発光層への正孔の注入を促進するためのポリ（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（ＰＥＤＴ／ＰＳＳ）のような有機正孔注入材料層がアノードと
有機電界発光層の間に供給され得る。

多くの種類の有機発光材料が知られている。特に、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（
国際公開９０／１３１４８号パンフレットに公開）、ポリフルオレン及びポリフェニレン
のようなポリマー、米国特許４，５３９，５０７号明細書に開示されるトリス−（８−ヒ
ドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ_３）のような低分子材料として知られる種類の
材料、及び国際公開９９／２１９３５号パンフレットに開示されるデンドリマーとして知
られる材料がある。これらの材料は１重項状態からの放射性崩壊によって電界発光（すな
わち蛍光）するが、スピン統計は、励起子の７５％は非放射性崩壊する３重項励起子であ
ることを決めており、すなわち、蛍光ＯＬＥＤは量子効率が２５％と低い。例えば、Chem
. Phys. Lett., 1993, 210, 61, Nature (London), 2001, 409, 494, Synth. Met., 2002
, 125, 55及びこれの引用文献を参照。

したがって、３重項励起子が放射性崩壊する金属錯体におけるスピン軌道カップリング
効果を利用することにより３重項励起からの発光（燐光）を作り出すための多くの努力が
なされてきた。金属錯体はホスト材料にドープされ、そこから電荷及び／又は３重項励起
子を受け取る。この目的のために研究された錯体の例は、ランタニド金属キレート［Adv.
Mater., 1999, 11, 1349］、プラチナ（ＩＩ）ポルフィリン［Nature (London), 1998, 3
95, 151］及びトリス（フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）（以後、「Ｉｒ（ｐｐ
ｙ）₃」という）［Appl. Phys. Lett., 1999, 75, 4; Appl. Phys. Lett., 2000, 77, 90
5］。そのような錯体のより詳細な考察は、Pure Appl. Chem., 1999, 71, 2095, Materia
ls Science & Engineering, R: Reports (2002), R 39(5-6), 143-222 及び Polymeric M
aterials Science and Engineering (2000), 83, 202-203参照。

従来の燐光性ＯＬＥＤは、しばしば、装置効率を最大化するために電界発光層と結合し
て使用される電荷輸送及び／又は電荷遮断層を含む。電荷輸送／遮断層及び電界発光層は
、通常、適当な材料の真空蒸着によって連続して形成される。

溶液からの材料の堆積、例えば、スピンコート又はインクジェット印刷は、真空蒸着に
比較してプロセスの簡素化のような利点を有する。しかしながら、多層の溶液堆積は、最
初のキャスティング又は堆積層のその後に続く層のために使用される溶媒に溶解する傾向
によって複雑化される。例えば、米国特許２００２／０９６９９５号明細書は、Ｉｒ（ｐ
ｐｙ）₃発光体がドープされたポリビニルカルバゾール（以後、「ＰＶＫ」という）の電
子発光層のＩＴＯ及びＰＥＤＴ／ＰＳＳ基板上へのスピンコートを開示する。次いで、電
子輸送材料が真空蒸着によって堆積される。

この問題に対する１つの解決策は日本国特開２００３−０７７６７３号公報に開示され
ており、ＰＶＫの正孔輸送層が、１，２−ジクロロエタン溶液からスピンコートにより形
成され、続いて、９，９−ジオクチルフルオレンのホスト材料／Ｉｒ（ｐｐｙ）₃発光体
からなる電界発光材料がキシレン溶液からのスピンコートにより形成される。溶液処理に
よるこの２層の形成は、電界発光層に使用されるキシレン溶媒中のＰＶＫの低溶解度のた
めに可能となる。この方法は、第１層に使用される材料は第２層に使用される溶媒に溶解
しないものからのみ選ばれるという制限がある。

この問題の他の解決方法は、日本国特開２００２−０５０４８２号公報に開示されてお
り、不溶性のポリ（フェニレンビニレン）（以下、「ＰＰＶ」という）が溶解性の前駆体
化合物のスピンコート堆積によって形成され、続いて前駆体から不溶性ＰＰＶへの熱転換
が行われる。次いで、ＰＶＫホスト材料／Ｉｒ（ｐｐｙ）₃ゲスト材料が不溶性ＰＰＶ層
に堆積される。また、この方法は、溶解性の前駆体を有する不溶性の化合物にのみ応用で
きる点で制限される。さらに、これら前駆体により要求される熱転換は、強制的な条件を
必要とし、完成装置の特性を害する可能性がある腐食性の副生物を生成する。

したがって、使用される活性材料の性質によって拘束されない複数層の溶液堆積により
燐光性ＯＬＥＤを形成する方法を提供する。改良された装置特性を有する燐光性材料を提
供することが本発明の他の目的である。
米国特許２００２／０９６９９５号明細書 特開２００３−０７７６７３号公報 特開２００２−０５０４８２号公報

本発明の発明者は、複数の溶液処理層を含む燐光性ＯＬＥＤが溶液処理層を不溶性にす
る処理により形成することができることを発見した。

したがって、本発明の第１の側面は、次の工程を含む有機発光ダイオードの形成方法を
提供する。
１）第１のタイプの電荷輸送体を注入する第１の電極を含む基板を提供する
２）第１のタイプの電荷輸送体を輸送するための電荷輸送材料を基板上に堆積することに
よって電荷輸送層を形成する。ここで、電荷輸送材料は溶媒に溶解性である
３）前記電荷輸送層を溶媒中に不溶性に変える
４）前記電荷輸送層上に、溶媒、燐光性材料及びホスト材料を含む組成物を堆積すること
によって電界発光層を形成する
５）前記電界発光層上に、第２のタイプの電荷輸送体の注入のための第２の電極を堆積す
る

好ましくは、第１の電極はアノードであり、第２の電極はカソードであり、第１のタイ
プの電荷輸送体は正孔であり、第２のタイプの電荷輸送体は電子である。

好ましくは、電荷輸送材料は溶液から堆積される。このような溶液に使用される溶媒は
、電界発光層を堆積するために使用される溶媒と同じか異なる。

１つの実施態様において、前記電荷輸送材料は架橋性材料を含み、前記処理は、前記電
荷輸送材料を架橋するために電荷輸送層を加熱、電磁波照射、特にＵＶ照射することを含
む。

本発明の発明者らは、驚くべきことに、架橋性基が存在しなくても電荷輸送層が溶媒中
に不溶性に変えられることを発見した。したがって、他の実施態様において、電荷輸送層
は架橋性基が実質的に皆無であり、処理は電荷輸送層を加熱することを含む。

前記処理に続いて、強制条件により、特に、電荷輸送層が実質的に架橋性基を有しない
場合に、電荷輸送層を溶解することが可能である（例えば、高温の溶媒にさらす及び／又
は溶媒に長い期間浸漬する）。この場合、本発明の発明者らは、電荷輸送層の上部部分は
溶媒に接触して溶解するかもしれないが、電界発光層に堆積に採用される通常の条件にお
いて電荷輸送層の少なくとも１部は無傷であることを発見した。不溶性という用語はこの
意味で解釈されるべきである。

電荷輸送層の部分的な溶解は、電荷輸送層と電界発光層の間に混合領域を形成するため
に望ましい。この部分的溶解の範囲は電荷輸送層の不溶化の条件を適当に選択することに
よって調整される。したがって、架橋性基の使用は、典型的には堆積される電荷輸送層の
全体の不溶化をもたらす。あるいは、架橋性基を実質的に有しない電荷輸送層の熱処理の
時間及び温度の選択は、堆積される電荷輸送層の不溶性の範囲を調整するために使用され
得る。

好ましくは、電荷輸送材料はポリマーである。

好ましくは、前記ポリマーは選択的に置換されるトリアリールアミン繰返し単位を含む
。

好ましくは、前記トリアリールアミン繰返し単位は一般式（Ｉ）の選択的に置換される
第１の繰返し単位を含む。

ここで、各Ａｒ¹、Ａｒ²及びＡｒ³は同じか異なり、独立して選択的に置換されるアリ
ール又はヘテロアリールを表す。ｎは０又は１である。
好ましくは、Ａｒ¹はフェニレンである。

好ましくは、Ａｒ²は、１，４−フェニレン又は４，４’−ビフェニレンである。ｎが
０であるとき、Ａｒ²は、好ましくは、１，４−フェニレンであり、ｎが１であるとき、
Ａｒ²は、好ましくは、１，４−フェニレン又は４，４’−ビフェニレンである。

好ましくは、Ａｒ³は、フェニルである。Ａｒ³は、好ましくは、置換されるか未置換で
あり、Ａｒ³は、好ましくは、溶解性基で置換され、より好ましくは選択的に置換される
Ｃ_1-20アルキル又はＣ_1-20アルコキシである。

好ましくは、前記ポリマーは２又はそれ以上の繰返し単位を含むコポリマーである。好
ましくは、このようなコポリマーの繰返し単位の１つは一般式（Ｉ）の第１の繰返し単位
である。より好ましくは、前記コポリマーは選択的に置換されるフルオレン、インデノフ
ルオレン、スピロフルオレン及びフェニレンから選択される第２の繰返し単位を含む。

好ましくは、前記燐光性材料は金属錯体である。

好ましくは、前記ホスト材料はホストポリマーである。

好ましくは、前記ホストポリマーは、上記で定義されるトリアリールアミン繰返し単位
、特に、第１の繰返し単位を含むポリマーである。

第２の側面において、本発明は、本発明の第１の側面の方法によって得られる有機発光
ダイオードを提供する。

第２の側面において、本発明は、順に、アノード、正孔輸送層、燐光性材料及びホスト
材料を含む電界発光層、並びにカソードを含む有機発光ダイオードを提供する。ここで、
正孔輸送層は、一般式（Ｉ）の選択的に置換される繰返し単位を含むポリマーである。

ここで、各Ａｒ¹、Ａｒ²及びＡｒ³は同じか異なり、独立して選択的に置換されるアリ
ールを表し、ｎは０又は１である。

好ましくは、前記ポリマーは選択的に置換されるフルオレン、インデノフルオレン、ス
ピロフルオレン及びフェニレンから選択される繰返し単位を含む。

好ましくは、導電性有機材料を含む正孔注入層は、前記アノードと前記正孔輸送層の間
に配置される。

好ましくは、燐光性材料は金属錯体である。

第３の側面において、本発明は、第１のタイプの電荷輸送体の注入のための第１の電極
、第２のタイプの電荷輸送体の注入のための第２の電極、燐光性材料とホスト材料を含む
第１と第２の電極の間の電界発光層を含む有機発光ダイオードを提供し、ここで、第１の
タイプの電荷輸送体を輸送するための電荷輸送材料の混合物、前記燐光性材料、及び前記
ホスト材料を含む混合層が電荷輸送層と電界発光層の間に配置される。

好ましくは、前記混合層は、電荷輸送材料の濃度が第１の電極からの距離と共に減少す
るように、厚さを横切って濃度勾配を有する。

好ましくは、第１の電極はアノードであり、第２の電極はカソードであり、電荷輸送材
料は正孔輸送材料である。

第４の側面において、本発明は、次の工程を含む本発明の第３の側面も装置の形成方法
を提供する。
１）第１のタイプの電荷輸送体の注入のための第１の電極を含む基板を供給する
２）第１のタイプの電荷輸送体の輸送のための電荷輸送材料を基板上に堆積し、前記電荷
輸送材料は溶媒に可溶性である
３）溶媒、燐光性材料及びホスト材料を含む組成物を電荷輸送層上に堆積することにより
電界発光層を形成し、及び
４）第２のタイプの電荷輸送体の注入のための第２の電極を電界発光層上に蒸着する

第４の側面の方法は、電界発光層の堆積に際し、電荷輸送材料の少なくとも部分的な溶
解をもたらす。

電荷輸送材料が溶解する範囲は、本発明の第１の側面の電荷輸送層の溶解に関する上記
のようにその堆積に従って電荷輸送材料の適切な処理によって調整される。

好ましくは、前記第１の電極はアノード、前記第２の電極はカソードであり、前記輸送
材料は正孔輸送材料である。

第５の側面において、本発明は、次の工程を含む本発明の第３の側面の装置を形成する
方法を提供する。
１）第１のタイプの電荷輸送体の注入のための第１の電極を含む基板を供給する
２）溶媒、燐光性材料、ホスト材料及び第１のタイプの電荷輸送体の輸送のための電荷輸
送材料を含む組成物を基板上に堆積する
３）電荷輸送材料が第１電極に向かって移動するように、溶媒の蒸発の間、前記組成物を
相分離させる
４）第２のタイプの電荷輸送体の注入のための第２の電極を電界発光層上に堆積する

第５の側面の方法は、混合領域及び／又は電荷輸送層を含む装置を形成する方法を提供
する。好ましくは、電荷輸送材料、電界発光材料及びホスト材料の相分離は、厚さ方向の
濃度勾配を含む混合領域をもたらし、ここで、電荷輸送材料の濃度は第１の電極からの距
離にしたがって減少する。

好ましくは、第１の電極はアノードであり、第２の電極はカソードであり、電荷輸送材
料は正孔輸送材料である。

好ましくは、第５の側面の燐光性材料及びホスト材料は同じ分子の構成要素である。

好ましくは、前記組成物は第１の電極上に供給されるに導電性有機材料の層上に堆積さ
れる。好ましくは、前記導電性有機材料はドープされたポリ（エチレンジオキシチオフェ
ン）、より好ましくは、ポリ（スチレンサルファネート）がドープされるポリ（エチレン
ジオキシチオフェン）を含む。

好ましくは、電荷輸送材料はポリマーであり、より好ましくは、トリアリールアミン繰
返し単位、最も好ましくは一般式（Ｉ）のトリアリールアミン繰返し単位を含むポリマー
である。

本発明の発明者らは、電界発光層が低い３重項エネルギーレベルの電荷輸送材料に隣接
するとき、燐光性ＯＬＥＤの燐光が消光され得ることを発見した。

したがって、第６の側面において、本発明は、順に、第１のタイプの電荷輸送体の注入
のための第１の電極、第１のタイプの電荷輸送体を輸送するための第１の電荷輸送材料を
含む第１の電荷輸送層、電荷輸送層に隣接し燐光性材料及びホスト材料を含む電界発光層
、及び第２のタイプの電荷輸送体を注入するための第２の電極を含み、第１の電荷輸送材
料は燐光性材料より高い３重項エネルギーレベルを有する有機発光ダイオードを提供する
。

低い３重項エネルギーレベルの電荷輸送又は注入材料は電界発光層に隣接する場合は好
ましくなく、そのような材料は電界発光層から離れて配置されると装置特性を最大化し得
る。

したがって、第１のタイプの電荷輸送体の輸送のための第２の電荷輸送層は第１の電極
と第１の電荷輸送層の間に供給されることが好ましい。

同様に、電界発光層から離れて第１のタイプの電荷輸送体の注入のための導電性有機材
料を含む電荷注入層を提供しこれら３層が隣接する場合の消光（例えば、導電性有機材料
のポーラロンバンドによる消光）を防ぐことが望ましい。

したがって、第１のタイプの電荷輸送体の注入のための導電性有機材料は第１の電極と
第１の電荷輸送層の間に供給されることが望ましい。

好ましくは、導電性有機材料はドープされたポリ（エチレンジオキシチオフェン）、よ
り好ましくは、ポリ（スチレンサルファネート）がドープされたポリ（エチレンジオキシ
チオフェン）を含む。

本発明の第３、第４、第５及び第６の側面の好ましい電荷輸送材料、ホスト材料及び電
子発光材料は本発明の第１の側面に関連する記載のとおりである。

図１は、本発明の方法によって作製されるＯＬＥＤを示す。

次に、本発明を添付の図面を参照して、単に例示としてさらに詳細に説明する。

図１を参照すると、本発明の方法により作成された有機発光ダイオードは基板１、イン
ジウム錫酸化物のアノード２、有機正孔注入材料の層３、不溶性正孔輸送層４、電界発光
層５及びカソード６を含む。

光学装置は湿気及び酸素によって劣化しやすい傾向にある。したがって、基板１は好ま
しくは、湿気及び酸素が装置に侵入するのを防ぐための良好な遮断特性を有する。基板は
通常ガラスであるが、特に装置の柔軟性が求められる場合には他の基板も使用され得る。
例えば、プラスチック及び遮断層が交互に設けられた基板を開示する米国特許６２６８６
９５号明細書のようなプラスチック、又は欧州特許０９４９８５０号明細書に開示される
ガラスとプラスチックのラミネートを含む。

必須ではないが、アノードから半導体ポリマー層への正孔注入を促進するので有機正孔
注入材料の層３が存在することが好ましい。正孔輸送材料の例としては、欧州特許０９０
１１７６及び０９４７１２３号明細書に開示されるＰＥＤＴ／ＰＳＳ、又は米国特許５７
２３８７３及び５７９８１７０号明細書に開示されるポリアニリンを含む。

カソード６は、電子が効率よく装置に注入されるように選択され、アルミニウム層のよ
うな単層導電性材料を含む。あるいは、複数の材料、例えば、国際公開９８／１０６２１
に開示されるようなカルシウムとアルミニウムの２層のような複数の金属層を含む。例え
ば、国際公開００／４８２５８のように、電子の注入を助けるために、フッ化リチウムの
ような誘電材料の薄い層が電界発光層５及びカソード６の間に供給される。

装置は、好ましくは、湿気と酸素の侵入を防止するためにカプセル材により封止される
。適切なカプセル材は、ガラスシート、例えば、国際公開０１／８１６４９に開示される
ポリマーと誘電材料の交互積層のような遮断特性を有する薄膜、又は例えば国際公開０１
／１９１４２に開示されるような選択的に乾燥剤を有する気密性容器を含む。

実用装置においては、少なくとも１つの電極は光が放出されるように半透明である。ア
ノードが透明であるとき、典型的にはインジウム錫酸化物を含む。透明カソードの例とし
ては、ＧＢ２３４８３１６に開示されている。

典型的な装置は、仕事関数４．８ｅＶを有するアノードを含む。したがって、正孔輸送
層４のための正孔輸送材料のＨＯＭＯレベルは好ましくは約４．８〜５．５ｅＶである。
適切な正孔輸送材料は、低分子、ポリマー及び選択的に置換されるトリアリールアミン単
位、特にトリフェニルアミン単位、及びカルバゾール単位を含む材料である。

正孔輸送層４は電子遮断層として機能することができる。正孔輸送層４が、ホスト材料
及び燐光性ドープ剤より浅い（すなわち、より活性でない）ＬＵＭＯレベルを有するとき
、電子遮断機能が提供される。典型的な装置設計においては、正孔輸送層４の適切なＬＵ
ＭＯレベルは約１．６〜２．３ｅＶである。

正孔輸送層４は、励起子遮断層としても機能する。励起子遮断機能は、正孔輸送層４が
（ａ）より広いＨＯＭＯ−ＬＵＭＯバンドギャップ及び（ｂ）燐光性ドープ剤より広いＴ
₁〜Ｔ₀のエネルギーギャップを有する場合に、付与される。

正孔輸送層４の好ましい正孔輸送材料は、繰返し単位１〜６を有するポリマーのような
トリアリールアミン繰返し単位を含むポリマーである。

ここで、Ｘ、Ｙ、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、Ｈ又は置換基から独立して選択される。より好
ましくは、Ｘ、Ｙ、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの１又は２以上は、選択的に置換される、分岐状又
は直鎖状アルキル、アリール、ペルフルオロアルキル、チオアルキル、シアノ、アルコキ
シ、ヘテロアリール、アルキルアリール及びアリールアルキル基からなる群より独立して
選択される。最も好ましくは、Ｘ、Ｙ、Ａ及びＢはＣ_1-10アルキルである。一般式１の繰
返し単位が最も好ましい。

これらのポリマーはホモポリマー又はコポリマーであり得る。これらがコポリマーであ
るとき、適切な共繰返し単位は、Adv. Mater. 2000 12 (23) 1737-1750に開示されるフル
オレン、特に２，７−結合９，９−ジアルキルフルオレン、９，９−ジアリールフルオレ
ン又は９−アルキル−９−アリールフルオレンのような選択的に置換されるアリーレン、
欧州特許０７０７０２０号に開示される２，７−結合スピロビフルオレンのようなスピロ
フルオレン、２，７結合インデノフルオレンのようなインデノフルオレン、又はアルキル
若しくはアルコキシ置換１，４フェニレンのようなフェニレンである。これらの各繰返し
単位は置換され得る。これらコポリマーは、良好な薄膜形成能を有し、得られるポリマー
の位置規則性の制御が高精度で行うことができるスズキ又はヤマモト重合によって容易に
形成されるので、特に有利である。

一般式（ＩＩ）の繰返し単位を含む好ましいポリフルオレン

ここで、Ｒ及びＲ’は、水素又は選択的に置換されるアルキル、アルコキシ、アリール
、アリールアルキル、ヘテロアリール及びヘテロアリールアルキルから独立して選択され
、少なくとも１つのＲ及びＲ’は水素ではない。より好ましくは、少なくとも１つのＲ及
びＲ’は選択的に置換されるＣ₁〜Ｃ₂₀アルキル基、より好ましくはＣ₄〜Ｃ₁₀アルキル基
を含む。

好ましくは、第１の半導体ポリマーは、１：１のフルオレン繰返し単位とトリアリール
アミン繰返し単位の規則交互コポリマーを含む。

他の適切な正孔輸送ポリマーはポリ（ビニルカルバゾール）である。

緑色燐光性材料のような高い３重項エネルギー材料と共に使用される際の正孔輸送層に
よる燐光の消光を避けるために、一般式（ＩＩ）の繰返し単位に比較してポリマーの３重
項エネルギーが増加する繰返し単位を有するように正孔輸送ポリマーが選択される。この
タイプの適切な繰返し単位は、非平面繰返し単位及び部分的又は完全非共役繰返し単位を
含む。

非平面繰返し単位は、非平面繰返し単位の置換基と隣接する環系の間で立体相互作用に
よりねじれを誘起することができる置換基を持つ環との間の立体相互作用により生じるね
じれを含む単位を含む。

ポリマー主鎖におけるねじれを生成することができる繰返し単位の１つの種類は、一般
式（ＩＩＩ）の選択的に置換される繰返し単位を含む。

ここで、ｍは０、１又は２であり、Ｒ³は置換基であり、好ましくは選択的に置換され
るアルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリール又はヘテロアリー
ルオキシ基であり、より好ましくはＣ_1-10アルキル基である。

Ｒ³基は、Ｒ³基が結合しているフェニル基に隣接する一般式（ＩＩＩ）の繰返し単位の
フェニル基との立体相互作用によりねじれを誘起する。

あるいは、Ｒ³基は、一般式（ＩＩＩ）の繰返し単位に隣接する繰返し単位との立体相
互作用によりねじれを誘起する。この場合、Ｒ³基は、前記隣接する繰返し単位に結合す
る繰返し単位の炭素原子に隣接する炭素原子に結合される。

より高い３重項エネルギーの正孔輸送ポリマーの部分又は完全非共役繰返し単位の例は
、一般式７〜１０である（破線は他の繰返し単位との結合を示す）。どちらかの末端にア
リール基を有する繰返し単位は、ズズキ又はヤマモト重合によって適当なモノマーから容
易に形成できるので特に有利である。

より高い３重項エネルギーのポリマーの繰返し単位の他の種類は、選択的に置換される
３，６−結合フルオレン又はカルバゾール繰返し単位である。

正孔輸送材料は、少なくともいくつかの有機溶媒に可溶性であり、特に溶液からのその
堆積を可能にし、及び／又はその溶媒からの電界発光層の堆積の際内部混合を可能にする
。堆積後、正孔輸送材料は不溶性になるように処理される。

１つの適切な処理は、正孔輸送材料に結合されるか又は混合される架橋性基の架橋を引
き起こす。適切な架橋性基は、Nature 421, 829-833, 2003に開示されるオキセタン、ア
ジド、国際公開９６／２０２５３に開示されるアクリレート、米国特許６１０７４５２号
明細書に開示されるビニル基、及びKim et al, Synthetic Metals 122 (2001), 363-368
に開示されるエチニル基を含む。架橋は熱処理によって達成され、又は正孔輸送層の露光
、特にＵＶ露光によって達成される。

正孔輸送層は、適当な不溶化処理によって、架橋性基が内部に存在しなくても不溶性に
変えられ得る。次いで、正孔輸送層は電界発光層の溶液堆積に対して安定である。本発明
の発明者らは、（ａ）ＰＥＤＴ／ＰＳＳ層が使用されるとされないにかかわらず（ＰＥＤ
Ｔ／ＰＳＳの存在が好ましいが）、及び（ｂ）空気中又は窒素だけの雰囲気中で、この不
溶性層が形成することを発見した。しかしながら、本発明の発明者らは、装置特性を最大
化するために正孔輸送層に不溶化処理を施すことが必要なこと、特に、第１の層の不溶性
を増大させることによって第１層と第２層の混合を最小化させることが必要であることを
発見した。理論に拘束されずに言うならば、架橋性基が存在しない場合に不溶化処理によ
り正孔輸送層の溶解性が喪失する可能性のメカニズムは、比較的に溶媒不浸透性な表面の
形成、または、正孔輸送層に堆積した溶液からの溶媒除去後の正孔輸送層表面への固着を
含む。

溶媒の除去手段は真空処理及び／または加熱処理を含む。加熱処理は、単独又は真空処
理と合わせて行うことが好ましい。加熱処理は、適切な処理時間は５分〜２時間の範囲で
ある。加熱処理の温度は、好ましくは正孔輸送材料のガラス転移温度以上である。

好ましくは、正孔輸送層は厚さ１０〜２０ｎｍの範囲を有する。正孔輸送ポリマーが正
孔輸送層４を形成するために使用されるとき、ポリマーの分子量（Ｍｗ）の適当な選択に
よってその厚さを変更し得る。したがって、５０，０００のＭｗは厚さ２ｎｍの薄さ、し
かし約２５０，０００〜３００，０００のＭｗは約１５〜２０ｎｍの厚さを与える。

電界発光層５は正孔輸送層４に直接堆積され、ホスト材料と燐光性ドープ剤を含む。ホ
スト材料はドープ剤より高いＴ１エネルギーレベルを有する。適切なホスト材料の例はト
リアリールアミン単位（例えば、Shirota, J. Mater. Chem., 2000, 10,1-25）、上記に
開示されるようなトリアリールアミン繰返し単位を含むポリマー、又はカルバゾール単位
、特にポリ（ビニルカルバゾール）を含む小分子である。

ホスト材料は電荷輸送特性も有する。正孔輸送ホスト材料は、次の一般式を有する選択
的に置換ざれる正孔輸送アリールアミンのようなものが特に好ましい。

ここで、Ａｒ⁵は、フェニル又は次式のように選択的に置換される芳香族基であり、

及びＡｒ⁶、Ａｒ⁷、Ａｒ⁸及びＡｒ⁹は、選択的に置換される芳香族基又は複素環式芳香
族基（Shi et al (Kodak) US 5,554,450. Van Slyke et al, US 5,061,569. So et al (M
otorola) US 5,853,905 (1997)）。Ａｒは好ましくはビフェニルである。少なくとも２つ
のＡｒ⁶、Ａｒ⁷、Ａｒ⁸及びＡｒ⁹は、チオール基又は反応性不飽和炭素−炭素結合を含む
基を形成するために結合される。Ａｒ⁶及びＡｒ⁷及び／又はＡｒ⁸及びＡｒ⁹基は、例えば
Ｎがカルバゾール単位例えば次式の一部を形成するように、Ｎ含有環を形成するように選
択的に結合する。

ホスト材料は代替的に電子輸送特性を有する。電子輸送ホスト材料の例としては、アゾ
ール、ジアゾール、トリアゾール、オキサジアゾール、ベンゾキサゾール、ベンザゾール
及びフェナントロリンであり、それぞれ選択的に置換され得る。特に好ましい置換基はア
リール基、特にフェニル、オキサジアゾール、特に、アリール置換オキサジアゾールであ
る。これらのホスト材料は低分子の形で存在し、ポリマーの繰返し単位として供給され、
特に、ポリマー主鎖に配置される繰返し単位又はポリマー主鎖からの分岐置換基として供
給される。電子輸送ホスト材料の特定の例は、３−フェニル−４−（１−ナフチル）−５
−フェニル−１，２，４−トリアゾール及び２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−フ
ェナントロリンを含む。

ホスト材料は双極性であり、すなわち、正孔及び電子を輸送することができる。適切な
双極性材料は好ましくは少なくとも２つのカルバゾール単位を含む（Shirota, J. Mater.
Chem., 2000, 10,1-25）。１つの好ましい化合物において、上記のようなＡｒ⁶及びＡｒ
⁷並びにＡｒ⁸及びＡｒ⁹の両方は、結合してカルバゾール環を形成し、Ａｒ⁵はフェニルで
ある。あるいは、双極性ホスト材料は、正孔輸送区域及び電子輸送区域を含む材料であり
得る。このような材料の例としては、国際公開００／５５９２７号に開示されるような正
孔輸送区域と電子輸送区域を含むポリマーがあり、ここで、正孔輸送はポリマー主鎖内に
位置するトリアリールアミン繰返し単位によって供給され、電子輸送はポリマー主鎖内の
共役ポリフルオレン鎖によって供給される。あるいは、正孔輸送及び電子輸送特性は共役
又は非共役ポリマー主鎖からの分岐繰返し単位によって供給される。

「低分子」ホスト材料の特定の例は、ＣＢＰとして知られる４，４’−ビス（カルバゾ
ール−９−イル）ビフェニル、及びＴＣＴＡとして知られ、Ikai et al. (Appl. Phys. L
ett., 79 no. 2, 2001, 156)に開示されている（４，４’，４”−トリス（カルバゾール
−９−イル）トリフェニルアミン）、並びにＭＴＤＡＴＡとして知られるトリス−４−（
Ｎ−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニル）フェニルアミンのようなトリアリールアミンを
含む。

ホモポリマー及びコポリマーは、正孔輸送層に関して、上記のようなポリフルオレン、
ポリスピロフルオレン、ポリインデノフルオレン又はポリフェニレンのように選択的に置
換されるポリアリーレンを含むホストとして使用され得る。

従来技術におけるホストポリマーの特定の例は、例えば、Appl. Phys. Lett. 2000, 77
(15), 2280に開示されるポリ（ビニルカルバゾール）、Synth. Met. 2001, 116, 379, P
hys. Rev. B 2001, 63, 235206 及びAppl. Phys. Lett. 2003, 82 (7), 1006に開示され
るポリフルオレン、Adv. Mater. 1999, 11 (4), 285に開示されるポリ［４−（Ｎ−４−
ビニルベンジルオキシエチル、Ｎ−メチルアミノ）−Ｎ−（２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチ
ルフェニルナフタルイミド）］、J. Mater. Chem. 2003, 13, 50-55に開示されるポリ（
パラ−フェニレン）、J. Chem. Phys. (2003), 118(6), 2853-2864に開示されるファク−
トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）及び２，３，７，８，１２，１３
，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリンプラチナ（ＩＩ）に対する
ホスト材料としてのポリ［９，９’−ジ−ｎ−ヘキシル−２，７−フルオレン−アルト−
１，４−（２，５−ジ−ｎ−ヘキシルオキシ）フェニレン］、Mat. Res. Symp. Spring M
eeting 2003 Book of Abstracts, Heeger, p. 214に開示されるジオクチルフルオレン及
びジシアノ−ベンゼンのランダムコポリマー、及びMat. Res. Soc. Symp. Proc. 708, 20
02,131に開示されるフルオレン繰返し単位とフェニレン繰返し単位のＡＢコポリマーがあ
る。

適切な燐光性ドープ剤は、急速な項間交差及び３重項状態からの発光を可能にする強い
スピン軌道結合を誘発する重原子Ｍに基づく金属錯体である。
適切な重金属Ｍとしては、
１）セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム、エ
ルビウム及びネオジムなどのランタニド金属、及び
２）ｄ−ブロック金属、特に２列及び３列のもの、すなわち、元素番号３９〜４８及び７
２〜８０、特に、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、レニウム、オスミウム、イリジウ
ム、プラチナ及び金

ｆ−ブロック金属の適切な配位基は、カルボン酸、１，３−ジケトネート、ヒドロキシ
カルボン酸、アシルフェノールを含むシッフ塩基及びイミノアシル基のような酸素又は窒
素ドナーシステムを含む。知られるように、発光ランタニド金属錯体は、金属イオンの１
重項励起状態より高い３重項エネルギーレベルを有する感光基を必要とする。発光は金属
のｆ−ｆ遷移から生じ、発光色は金属の選択によって決められる。鮮明な発光は通常狭く
、ディスプレイの応用に有利な純色の発光をもたらす。

ｄブロック金属はポルフィリン又は一般式（ＶＩＩ）の２座リガンドのような炭素又は
窒素ドナーを有する有機金属錯体を形成する。

ここで、Ａｒ¹⁰及びＡｒ¹¹は同じか異なり、選択的に置換されるアリール又はヘテロア
リールから独立して選択される。Ｘ¹及びＹ¹は同じか異なり、炭素又は窒素から独立して
選択される。Ａｒ¹⁰及びＡｒ¹¹は一緒に縮合され得る。Ｘ¹が炭素Ｙ¹が窒素であるリガン
ド、又はＸ¹及びＹ¹が共に窒素であるリガンドが特に好ましい。

２座リガンドの例は下記に例示される。

Ａｒ¹⁰及びＡｒ¹¹の１又は両者は１又は２以上の置換基を有する。特に好ましい置換基
は、国際公開０２／４５４６６号、国際公開０２／４４１８９号、米国特許２００２−１
１７６６２号及び米国２００２−１８２４４１号に開示される錯体の発光の青色シフトに
使用されるフッ素又はトリフルオロメチル、日本国公開２００２−３２４６７９に開示さ
れるアルキル又はアルコキシ基、国際公開０２／８１４４８に開示されるような発光材料
として使用されるとき錯体への正孔輸送を助けるために使用されるカルバゾール、国際公
開０２／６８４３５号及び欧州特許１２４５６５９号に開示される他の基の結合のための
リガンドを官能化するために働く臭素、塩素又はヨウ素、及び国際公開０２／６６５５２
に開示される金属錯体の溶液処理性を得るため又は増大するために使用されるデンドロン
を含む。
ｄ−ブロック元素との使用に適する他のリガンドにはジケトネート、特に、アセチルア
セトネート（ａｃａｃ）、それぞれ置換されていてよいトリアリールホスフィン、及びピ
リジンが含まれる。

ホスト金属における燐光性発光ドープ剤の濃度は薄膜が高い発光効率を有するようにあ
るべきである。発光種の濃度が高すぎると、発光の消光が生じる。０．０１〜４９重量％
、より好ましくは０．５〜１０重量％、最も好ましくは１〜３重量％の範囲の濃度が通常
適切である。

ホスト材料と電界発光材料は上記のように別々の材料として供給される。あるいは、こ
れらは同じ分子の構成要素である。例えば、燐光性金属錯体は、例えば、ＷＯ０２／３１
８９６号、ＷＯ０３／００１６１６号、ＷＯ０３／１８６５３号及び欧州特許１２４５６
５９号に開示されるようなホストポリマーの繰返し単位、側鎖置換基又は末端基として供
給され得る。同様に、低分子ホスト材料は燐光性金属錯体のリガンドに直接結合される。

燐光性材料は、典型的には、ホスト材料内で低濃度（１〜５％）のドープ剤として導入
される。任意の溶媒における燐光性材料の溶解度は比較的低いことがわかる。あるいは、
溶解度の増大した燐光性材料が導入され得る。このような燐光性材料としては、日本国特
開２００２−３２４６７９号に開示されるアルキル基又はアルコキシ基を有する錯体、国
際公開０２／６６５５２に開示されるデンドリマー、国際公開０２／３１８９６、０３／
００１６１６、ＷＯ０３／１８６５３号及び欧州特許１２４５６５９号に開示される溶解
性ポリマーの繰返し単位、側鎖置換基、又は末端基として供給される燐光性錯体を含む。

正孔輸送層及び電界発光層の堆積のための適切な溶液処理技術は、欧州特許８８０３０
３号に開示されるスピンコート、インクジェット、欧州特許０８５１７１４号に開示され
るレーザー転写、フレクソグラフィック印刷、スクリーン印刷及びドクターブレードコー
トを含む。上記のような可溶化基の製造は、燐光性材料をインクジェット印刷のような溶
液処理により適するように変えるのに特に有利である。

上記処理にしたがって、正孔輸送層は完全に不溶性又は部分的に不溶性であり得る。正
孔輸送材料は実質的に架橋性基を有しない場合、不溶性の程度は加熱処理の持続時間及び
／または温度によって変化する。完全に不溶性の層を残すために溶解性正孔輸送材料は適
当な溶媒中で洗浄することにより除去され得る。しかしながら、本発明は、第１層は部分
的にのみ不溶化にされ可溶化部分が除去されない場合の電界発光層の堆積も包含する。こ
の場合、正孔輸送層と電界発光層の材料の間である程度の混合が生じる。これは、正孔輸
送層及びある程度の正孔輸送材料を含む電界発光層を提供するのに有利であり、カソード
からアノードに向けて動く正孔輸送材料の濃度の増加勾配を生み出す。

本発明の正孔輸送材料、ホスト材料及び燐光性材料は共通の溶媒に少なくとも部分的に
可溶性である。電界発光層及び（溶液堆積の場合）正孔輸送層の堆積に適する溶媒は、当
業者に自明である。例えば、ポリフルオレン、ポリフェニレン及びポリインデノフルオレ
ンのようなアルキル−、アルコキシ−置換ポリアリーレンは、通常、芳香族炭化水素、よ
り好ましくは、トルエンエチルベンゼン及びシクロヘキシルベンゼンのようなモノ−又は
ポリ−アルキル化又はアルコキシル化ベンゼン、ポリアルキルベンゼン、例えば、キシレ
ン、トリメチルベンゼン及びテトラメチルベンゼン、アニソールのようなアルコキシベン
ゼン、及びこれらの混合に可溶性である。他方、ＰＶＫは１，２−ジクロロエタンのよう
な溶媒に可溶性である。

上記の処理はＰＬＥＤの効率及び寿命を改良することが発見された。理論に拘束されず
に言うならば、次の要因がこれらの観察された増加に寄与する。
１）第１層は、アノードと第２層の間に位置するとき正孔輸送、電子遮断及び／又は励起
遮断層として働く
２）ＰＥＤＴ／ＰＳＳ層として使用される場合、不溶性正孔輸送層が酸性のＰＳＳ材料か
ら第２層へのプロトンの侵入を防止する。これは、特に、ポリマーが、プロトンを受領す
ることができる一般式１−６のアミン、又はピリジルのような上記Ｈｅｔ基のような基本
単位を含むときに適用される

特に、残存する可溶性材料を除去するために行われる正孔輸送層を洗浄する際に達成で
きる不溶性層の厚さは、高い駆動電圧のようなより厚い層に起因する装置特性への悪影響
を与えることなく、電子がＰＥＤＴ／ＰＳＳ正孔注入層及び／又はＩＴＯアノード層に入
るのを遮断することができる。

一般的手順
本発明は、正孔輸送層として、下記に示され、国際公開９９／５４３８５号に開示され
る“Ｆ８−ＴＦＢ”を使用して例示される。

一般的な手順は下記のステップに従う。
１）ＰＥＤＴ／ＰＳＳ（Baytron P登録商標として、H C Starck of Leverkusen, Germany
より入手可）をガラス基板に支持されたインジウム錫酸化物（Applied Films, Colorado,
USAより入手可）上にスピンコートにより堆積する
２）濃度２％ｗ/ｖを有するキシレン溶液からF8-TFBをスピンコートすることにより、正
孔輸送層を堆積する
３）正孔輸送層を不活性（窒素）雰囲気中で加熱する
４）残存する可溶性F8-TFBを除去するために基板をキシレン中で選択的にスピン洗浄する
５）キシレン溶液からスピンコートにより電界発光層を堆積する
６）国際公開００／４８２５８号に開示されるように、電界発光層上にフッ化リチウムの
第１層（４ｎｍ）、第２層カルシウム（１０ｎｍ）及びアルミニウムキャップ層（＞２０
０ｎＭ）を含むカソードを堆積する
７）Saes Getters SpAから入手可能な気密性金属封入物を使用して装置を封止する

通常のプロセス内のパラメータは変化し得る。特に、正孔輸送材料の濃度は約３％ｗ／
ｖまでである。あるいは、特に薄い薄膜を提供するには０．５％ｗ/ｖの低さであり得る
。選択的な加熱工程は約２時間までの適当な長さ続けられる。選択的な加熱工程は約２２
０８℃までの適当な温度、しかし、好ましくは、堆積ポリマーのガラス転移温度以上で行
われる。当業者に明らかなように、第１及び／又は第２のポリマー、及びＰＥＤＴ／ＰＳ
Ｓのような他の装置構成要素は、加熱温度が過剰であると熱劣化を生じ、したがって、加
熱温度を選択しなければならない。

実施例１
上記の一般的手順は、次のものを含む電界発光装置を使用して遂行される。
１）国際公開０２／９２７２３に開示される７０％の９，９−ジオクチルフルオレン−２
，７−ジイル、１０％の９，９−ジフェニルフルオレン−２，７−ジイル、１０％の“Ｔ
ＦＢ”繰返し単位及び“ＰＦＢ”繰返し単位（ＴＦＢ及びＰＦＢ繰返し単位は下記に例示
される）の組成を有するホストホリマー。ポリマーは、例えば、国際公開００／５３６５
６号に開示されるように、スズキ重合によって製造される
２）Nature (London), 1998, 395, 151に開示される赤色燐光性ドープ剤プラチナオクタ
エチルポルフィン（ＰｔＯＥＰ）
ホスト材料：ドープ剤の比９８．８：１．２

正電荷輸送層は電界発光層の堆積の前に１３０℃で１０分間熱処理された。

比較例１
比較の目的のため、正孔輸送層（すなわち、上記一般的方法の２−４の工程）が省略さ
れた点を除いて、実施例１にしたがって装置が作製された。

実施例２
ホスト材料対ドープ剤が９８．０：２．０である点を除いて実施例１にしたがって装置
が作製された。

比較例２
比較の目的のため、正孔輸送層（すなわち、上記一般的方法の２−４の工程）が省略さ
れた点を除いて、実施例２にしたがって装置が作製された。

実施例３
電界発光層が、国際公開０２／０６６５５２に開示され下記に例示されるホスト材料Ｃ
ＢＰ及び緑色電界発光デンドリマードープ剤ＥＤ１がＣＢＰ：ＥＤ１比が８：２であるク
ロロホルム溶液からスピンコートにより堆積される点を除いて実施例１にしたがって装置
が作製された。

比較例３
比較の目的のため、正孔輸送層（すなわち、上記一般的方法の２−４の工程）が省略さ
れた点を除いて、実施例３にしたがって装置が作製された。

下記の表１は、本発明の本発明と比較例の装置の量子効率と寿命を示す。これからわか
るように、実施例１及び２の正孔輸送層の含有によって非常に顕著な効率の改善が見られ
る。さらに、赤色ＰｔＯＥＰ発光体（実施例１）及び緑色ＥＤ１発光体（実施例３）の寿
命が改良されている。

実施例１及び２に比較して、実施例３の比較例に対する量子効率（ＥＤ１ドープ剤）は
低下する。理論に拘束されずに言うならば、実施例３の正孔輸送層４のバンドギャップは
電界発光材料のバンドギャップに比べて十分には広くないため、発光が消光されるためと
考えられる。実施例３の寿命の増加は、適正なバンドギャップの材料（すなわち、前述し
た励起子遮断層）の使用により、比較例の効率を維持又は超えながら達成され得ると考え
られる。

本発明は特定の例示的な実施例によって説明されたが、特許請求の範囲に規定される本
発明の精神及び範囲から逸脱しない限り。多くの改良、変形及びこれらの組み合わせ可能
であることは当業者にとって自明である。

１ 基板
２ インジウム錫酸化物のアノード
３ 有機正孔注入層
４ 不溶性正孔輸送層
５ 電界発光層
６ カソード

Claims (11)

1. 次の工程を含む有機発光ダイオードを形成する方法であって、
   第１のタイプの電荷輸送体を注入する第１の電極を含む基板を提供する工程、
   第１のタイプの電荷輸送体を輸送するための電荷輸送材料を基板上に堆積することによ
   って電荷輸送層を形成する工程、ここで、電荷輸送材料は第１の溶媒に溶解性であり、
   前記電荷輸送層を前記第１の溶媒中に不溶性に変える工程、
   前記電荷輸送層上に、前記第１の溶媒、燐光性材料及びホストポリマーを含む組成物を
   堆積することによって電界発光層を形成する工程、及び
   前記電界発光層上に、第２のタイプの電荷輸送体の注入のための第２の電極を蒸着する
   工程
   を含む方法。
2. 前記第１の電極はアノードであり、前記第２の電極はカソードであり、前記第１の電荷輸
   送体は正孔であり、前記第２の電荷輸送体は電子である請求項１に記載の方法。
3. 前記電荷輸送材料は架橋性材料を含み、前記処理は、前記電荷輸送材料を架橋するために
   前記電荷輸送層を加熱、電子マグネトロン照射、ＵＶ照射することを含む請求項１又は２
   に記載の方法。
4. 前記電荷輸送層が実質的に架橋性基を有せず、前記処理は前記電荷輸送層を加熱すること
   を含む請求項１又は２に記載の方法。
5. 前記電荷輸送層はポリマーである請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
6. 前記ポリマーは選択的に置換されるトリアリールアミン繰返し単位を含む請求項５に記載
   の方法。
7. 前記トリアリールアミン繰返し単位は選択的に置換される一般式（Ｉ）の繰返し単位を含
   む請求項６に記載の方法であって、
   

   

   ここで、各Ａｒ^１、Ａｒ^２及びＡｒ^３は同じか異なり、独立して選択的に置換されるア
   リール表し、ｎは０又は１である方法。
8. 前記コポリマーは選択的に置換されるフルオレン、インデノフルオレン、スピロフルオレ
   ン及びフェニレンから選択される繰返し単位を含む請求項５ないし７のいずれかに記載の
   方法。
9. 前記燐光性材料は金属錯体である請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
10. 前記ホストポリマーは、請求項７又は８で定義される繰返し単位を含む請求項１に記載の
    方法。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法によって得られる有機発光ダイオード。

Images