JP2015526887A - Ｏｌｅｄ発光領域のためのビスカルバゾール誘導体ホスト物質及び緑色発光体 - Google Patents

Abstract

有機エレクトロルミネッセンスデバイスが、そのデバイスの発光領域において、緑色リン光ドーパント物質と組み合わせて、リン光ホスト物質として１つ以上のビスカルバゾール誘導体化合物を含む新規な組み合わせを用いており、そのビスカルバゾール誘導体化合物は式（１Ａ）又は（１Ｂ）で表され、式中、Ａ１は１〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有ヘテロ環基を表し；Ａ２は、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、あるいは１〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有ヘテロ環基を表し；Ｘ１及びＸ２はそれぞれ連結基であり；Ｙ１〜Ｙ４はそれぞれ置換基を表し；ｐ及びｑは１〜４の整数を表し；ｒ及びｓは１〜３の整数を表し；緑色リン光ドーパント物質は、ＬＬ’Ｌ’’Ｍで表される化学構造を有するリン光有機金属錯体であって、式中、Ｍは八面体（オクタヘドラル）錯体を形成する金属であり、Ｌ、Ｌ’、及びＬ’’は同じか又は異なる二座配位子であり、Ｌ、Ｌ’、及びＬ’’のそれぞれはｓｐ２混成炭素及びＮを介してＭに配位した置換又は非置換のフェニルピリジン配位子を含み、Ｌ、Ｌ’、及びＬ’’のうち１つは、その他の２つのうちの少なくとも１つとは異なる。

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）デバイス、例えば、有機発光デバイス（以下ではＯＬＥＤと略する）、及びそのようなＯＬＥＤに用いることができる物質に関する。特に、本発明は、緑色光を発する発光層を含むＯＬＥＤと、発光層に用いられるＯＬＥＤ用物質に関する。

アノードとカソードの間に配置された発光層を含む有機薄膜層を含むＯＬＥＤは、当技術分野において公知である。そのようなデバイスにおいては、発光は、発光層に注入された正孔と電子の再結合によって生み出される励起子エネルギーから得ることができる。

一般に、ＯＬＥＤはいくつかの有機層を含んでなり、その層のうちの少なくとも一つが、そのデバイスを横切る電圧を印加することによって電界発光をするように作られることができる。電圧がデバイスを横切って印加された場合、カソードはそれに隣接する有機層を有効に還元し（すなわち、電子を注入し）、アノードはそれに隣接する有機層を有効に酸化する（すなわち、正孔を注入する）。正孔と電子は、それら各々と反対に帯電した電極に向かってデバイスを横切って移動する。正孔と電子が同一分子上で出会った場合、再結合が起こるといわれ、励起子が形成される。発光性化合物中での正孔と電子の再結合には発光放出が伴い、それによって電界発光（エレクトロルミネッセンス）が生み出される。

正孔と電子のスピン状態に応じて、正孔と電子の再結合によって生じる励起子は一重項又は三重項のスピン状態のいずれかを有することができる。一重項励起子からの発光は蛍光をもたらし、その一方、三重項励起子からの発光はリン光をもたらす。統計的には、ＯＬＥＤに一般に用いられる有機物質については、励起子の四分の一が一重項であり、残りの四分の三が三重項である（Baldoら, Phys. Rev. B, 1999, 60, 14422を参照されたい）。実用的な電界リン光ＯＬＥＤを作製するために用いることができる特定のリン光物質が存在するという発見（米国特許第６，３０３，２３８号明細書）、及びそれに続いての、そのような電界リン光ＯＬＥＤが１００％までの理論的量子効率（すなわち三重項及び一重項の両方の全部の収穫）を有することができることが実証されるまでは、最も効率的なＯＬＥＤは一般に蛍光発光する物質に基づいていた。蛍光物質は、わずか２５％の最大理論量子効率（ＯＬＥＤの量子効率とは、正孔と電子が再結合して発光を生じる効率をいう）でしか発光せず、なぜなら、リン光発光の三重項から基底状態への遷移は形式的にはスピン禁制過程だからである。現在は、電界リン光ＯＬＥＤは、電界蛍光ＯＬＥＤと比較して、優れた全デバイス効率を有することが示されている（Baldoら, Nature, 1998, 395, 151、及びBaldoら, Appl. Phys. Lett. 1999, 75(3), 4を参照されたい）。

一重項−三重項状態の混合をもたらす強いスピン−軌道カップリングによって、重金属錯体はしばしば、室温においてそのような三重項からの効率的なリン光発光を示す。したがって、そのような錯体を含むＯＬＥＤは７５％より大きな内部量子効率を有することが示されている（Adachiら, Appl. Phys. Lett., 2000, 77, 904）。特定の有機金属イリジウム錯体が強いリン光を有することが報告されており（Lamanskyら, Inorganic Chemistry, 2001, 40, 1704）、緑から赤のスペクトルで発光する効率的なＯＬＥＤがそれらの錯体を用いて作られている（Lamanskyら, J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 4304）。リン光重金属有機金属錯体及びそれらそれぞれのデバイスは、米国特許第６，８３０，８２８号及び同６，９０２，８３０号、米国特許出願公開第２００６／０２０２１９４号公報及び同２００６／０２０４７８５号公報、及び米国特許第７，００１，５３６号、同６，９１１，２７１号、同６，９３９，６２４号、及び同６，８３５，４６９号の主題である。

ＯＬＥＤは、上述したように、一般に、優れた発光効率、優れた画像品質、優れた電力消費、及び薄いデザインの製品、例えば、フラットスクリーンに組み込まれうる能力を備え、したがって、従来技術、例えば陰極線デバイスに対して多くの利点をもっている。

しかし、例えば、より大きな電流効率を有するＯＬＥＤを作ることを含めて、改良されたＯＬＥＤが望ましい。これに関連して、発光物質（リン光物質）が開発されてきており、それにおいては、内部量子効率を高めるために発光は三重項励起子から得られる。

上で論じたように、そのようなＯＬＥＤは発光層中にそのようなリン光物質を用いること（リン光層）によって１００％までの理論的内部量子効率を有することができ、その結果得られるＯＬＥＤは高効率及び低い電力消費を有する。そのようなリン光物質は、そのような発光層に含まれるホスト物質中のドーパントとして用いることができる。

リン光物質などの発光物質でドープすることによって形成された発光層中では、励起子は、ホスト物質に注入された電荷から効率的に生成されうる。生じた励起子の励起子エネルギーはドーパントに移されることができ、高効率でドーパントからの発光を得ることができる。励起子は、ホスト物質上で、あるいはドーパント上で直接形成されうる。

高いデバイス効率でホスト物質からリン光ドーパントへの分子間のエネルギー移動を達成するためには、ホスト物質の励起三重項エネルギーＥｇＨは、リン光ドーパントの励起三重項エネルギーＥｇＤよりも大きくなければならない。

ホスト物質からリン光ドーパントへの分子間のエネルギー移動を行わせるためには、ホスト物質の励起三重項エネルギーＥｇ（Ｔ）は、リン光ドーパントの励起三重項エネルギーＥｇ（Ｓ）よりも大きくなければならない。

ＣＢＰ（４，４′-ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル）は、効率的かつ大きな励起三重項エネルギーを有する物質の代表例として知られている。たとえば米国特許第６，９３９，６２４号明細書を参照されたい。ＣＢＰをホスト物質として用いる場合、所定の発光波長、例えば緑を有するリン光ドーパントにエネルギーが移動されることができ、高効率を有するＯＬＥＤを得ることができる。ＣＢＰをホスト物質として用いる場合、発光効率はリン光発光によって顕著に高められる。しかし、ＣＢＰは非常に短い寿命をもつことが知られており、そのため、ＯＬＥＤなどのＥＬデバイスにおける実用的使用には適していない。科学的理論には束縛されないが、これは、分子構造に関してＣＢＰはその酸化安定性が高くないため、正孔によって大きく劣化されうるためと考えられる。

国際特許出願公開ＷＯ２００５／１１２５１９号は、窒素含有環を有する縮合環誘導体（例えばカルバゾール）などを、緑色リン光を示すリン光層のためのホスト物質として用いる方法を開示している。この方法によって電流効率及び寿命は改善されているが、実用のためにはいくつかの場合には満足できるものではない。

一方、蛍光発光を示す蛍光ドーパントのための多種多様なホスト物質（蛍光ホスト）が知られており、蛍光ドーパントと組み合わせて優れた発光効率と寿命を示す蛍光層を形成しうる様々なホスト物質が提示されうる。

蛍光ホストにおいては、励起一重項エネルギーＥｇ（Ｓ）は蛍光ドーパントにおけるものよりも大きいが、そのようなホストの励起三重項エネルギーＥｇ（Ｔ）は必ずしもより大きくはない。したがって、蛍光ホストをホスト物質としてリン光ホストに単純に用いてリン光発光層をもたらすことはできない。

例えば、アントラセン誘導体は蛍光ホストとして良く知られている。しかし、アントラセン誘導体の励起状態三重項エネルギーＥｇ（Ｔ）は約１．９ｅＶほどの小ささでありうる。したがって、５００ｎｍから７２０ｎｍの可視光領域内に発光波長をもつリン光ドーパントへのエネルギー移動はそのようなホストを用いて達成することはできず、なぜなら励起状態の三重項エネルギーがそのような低い三重項エネルギーを有するホストによって消光されるかもしれないからである。したがって、アントラセン誘導体はリン光ホストとして適していない。

ペリレン誘導体、ピレン誘導体、及びナフタセン誘導体は同じ理由によってリン光ホストとして好ましくない。

リン光ホストとして芳香族炭化水素化合物を使用することが、特開２００３−１４２２６７号公報に記載されている。この特許出願は、ベンゼン骨格コアとメタ位に結合した２つの芳香族置換基をもつリン光ホスト化合物を開示している。

しかし、特開２００３−１４２２６７号公報に記載された芳香族炭化水素化合物は、良好な対称性を有する剛体分子構造であると推測され、５つの芳香環を備えており、分子が中心のベンゼン骨格に対して左右対称の配置をとっている。そのような配置は発光層が結晶化しやすいという欠点をもっている。

その一方で、様々な芳香族炭化水素化合物が用いられているＯＬＥＤは、国際特許出願公開ＷＯ２００７／０４６６８５号、特開２００６−１５１９６６号公報、特開２００５−８５８８号公報、特開２００５−１９２１９号公報、及び特開２００４−７５５６７号公報に開示されている。しかし、リン光ホストとしてのこれらの物質の有効性は記載されていない。

加えて、様々な蛍光化合物を用いて調製したＯＬＥＤが、特開２００４−０４３３４９号公報、特開２００７−３１４５０６号公報、特開２００４−０４２４８５号公報に記載されている。しかし、リン光ホストとしてのこれらの物質の有効性は記載されていない。

さらに、特開２００４−０４２４８５号公報は、縮合した多環式の芳香族環がフルオレン環に直接結合した炭化水素化合物を開示している。しかし、そのような物質とリン光物質とを組み合わせて調製したＯＬＥＤの有効性は記載されておらず、また、この出願は縮合した多環式の芳香族環として、小さな三重項エネルギー準位を有することが知られているペリレン及びピレン環を開示しており、これらはリン光デバイスの発光層として用いるためには好ましくなく、リン光デバイスのために有効な物質を選択していない。

米国特許第６，３０３，２３８号明細書 米国特許第６，８３０，８２８号 米国特許第６，９０２，８３０号明細書 米国特許出願公開第２００６／０２０２１９４号公報 米国特許出願公開第２００６／０２０４７８５号公報 米国特許第７，００１，５３６号明細書 米国特許第６，９１１，２７１号明細書 米国特許第６，９３９，６２４号明細書 米国特許第６，８３５，４６９号明細書 米国特許第６，９３９，６２４号明細書 国際公開第２００５／１１２５１９号 特開２００３−１４２２６７号公報 国際公開第２００７／０４６６８５号 特開２００６−１５１９６６号公報 特開２００５−８５８８号公報 特開２００５−１９２１９号公報 特開２００４−７５５６７号公報 特開２００４−０４３３４９号公報 特開２００７−３１４５０６号公報 特開２００４−０４２４８５号公報 米国特許第６，５４８，９５６号明細書 特開平９−３４４８号公報 特開２０００−１７３７７４号公報 米国特許出願公開第２０１１／０２７８５５５号公報

Baldoら, Phys. Rev. B, 1999, 60, 14422 Baldoら, Nature, 1998, 395, 151 Baldoら, Appl. Phys. Lett. 1999, 75(3), 4 Adachiら, Appl. Phys. Lett., 2000, 77, 904 Lamanskyら, Inorganic Chemistry, 2001, 40, 1704 Lamanskyら, J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 4304

ＯＬＥＤ技術の最近の進歩にもかかわらず、高効率でリン光物質にエネルギーを移動させることができ、延長された寿命をもつホスト物質に対するニーズが依然として存在する。

［本発明のまとめ］
ここでの開示の一つの態様は、デバイスの発光領域において、ホスト化合物としてのビスカルバゾール誘導体化合物と緑色リン光ドーパント物質を含む新規な組み合わせを利用するＯＬＥＤなどの有機エレクトロルミネセンスデバイスを提供する。この緑色リン光ドーパント物質は有機金属リン光物質である。ここで開示する有機エレクトロルミネセンスデバイスは、カソード、アノード、及びそのカソードとアノードの間に備えられた複数の有機薄膜層を含む。その有機薄膜層の少なくとも１つが、緑色リン光ドーパント物質と下記式（１Ａ）又は（１Ｂ）で表されるビスカルバゾール誘導体化合物であるホスト物質とを含む発光層である：

式中、Ａ^１は、環を形成する１〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有ヘテロ環基を表し；
Ａ^２は、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、あるいは１〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有へテロ環基を表し；
Ｘ^１及びＸ^２はそれぞれ連結基であり、かつ独立に、単結合、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族炭化水素基、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族へテロ環基、あるいは２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族へテロ環基を表し；
Ｙ^１〜Ｙ^４は独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルコキシ基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のハロアルキル基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のハロアルコキシ基、１〜１０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキルシリル、６〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアリールシリル、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族炭化水素基、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族へテロ環基、あるいは、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族へテロ環基を表し；
Ｙ^１〜Ｙ^４のうちの隣接するものは、互いに結合して環構造を形成していてもよく；
ｐ及びｑは１〜４の整数を表し；
ｒ及びｓは１〜３の整数を表し；
ｐ及びｑが２〜４の整数であり、ｒ及びｓが２〜３の整数である場合は、複数のＹ^１〜Ｙ^４は同じであるか異なっていてよい。
また、緑色リン光ドーパント物質は、下記式で表される化学構造を有するリン光有機金属錯体である：
ＬＬ′Ｌ″Ｍ
式中、Ｍは、八面体（オクタヘドラル）錯体を形成する金属であり、Ｌ、Ｌ′、及びＬ″は、同じか又は異なる二座配位子であって、Ｌ、Ｌ′、及びＬ″のそれぞれはｓｐ^２混成炭素と窒素を介してＭに配位された置換又は非置換のフェニルピリジン配位子であり；Ｌ、Ｌ′、及びＬ″のうちの１つは、その他の２つのうちの少なくとも１つとは異なる。配位子Ｌ、Ｌ′、及びＬ″は、４０より大きな原子番号を有する金属Ｍに配位している。好ましくは、その金属ＭはＩｒである。

本明細書においては、「水素原子」には、水素の同位体、例えば、プロチウム、ジュウテリウム、及びトリチウムが含まれる。

ここでの開示のある側面によれば、緑色リン光ドーパント物質は、下記式（４Ａ）で表される置換された化学構造を有する有機金属化合物である：

式中、各Ｒは独立に、Ｈ、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルキルアリール、ＣＮ、ＣＦ_３、Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１、トリフルオロビニル、ＣＯ_２Ｒ、Ｃ(Ｏ)Ｒ、ＮＲ_２、ＮＯ_２、ＯＲ、ハロ、アリール、ヘテロアリール、置換アリール、置換ヘテロアリール、又はヘテロ環基からなる群から選択され；
Ａｒ′、Ａｒ″、Ａｒ″′、Ａｒ″″はそれぞれ独立に、フェニルピリジン配位子上の置換又は非置換のアリール又はヘテロアリール置換基を表し；
ａは０又は１であり；
ｂは０又は１であり；
ｃは０又は１であり；
ｄは０又は１であり；
ｍは１又は２であり；
ｎは１又は２であり；
ｍ＋ｎはＭに配位することができる配位子の最大数であり、
ａ、ｂ、ｃ、及びｄのうち少なくとも１つは１であり、
ａ及びｂのうちの少なくとも１つが１であり且つｂ及びｃのうちの少なくとも１つが１である場合は、Ａｒ′及びＡｒ″のうちの少なくとも１つは、Ａｒ″′及びＡｒ″″のうちの少なくとも１つとは異なる。

ここでの開示のある側面によれば、緑色リン光ドーパント物質は、下記式４Ｂで表される有機金属化合物である。

ここでの開示の別の側面によれば、有機ＥＬデバイスは、式４Ｂで表される緑色リン光ドーパント物質を含み、ホスト物質は下記式１Ｈ又は２Ｈで表されるビスカルバゾール誘導体化合物である。

別の態様では、有機エレクトロルミネセンスデバイスは、カソード、アノード、及びそのカソードとアノードの間に備えられた複数の有機薄膜層を含み、その有機薄膜層のうちの少なくとも１つが、第一のホスト物質、第二のホスト物質、及び発光体として緑色リン光ドーパント物質を含む発光層である。その共ホストのペアの第一のホスト物質が、上述した下記式（１Ａ）又は（１Ｂ）で表されるビスカルバゾール誘導体化合物である。

共ホスト物質のうち第二のホスト物質は、下記式（１Ａ′）、（１Ｂ′）、又は（２）で表されるビスカルバゾール誘導体化合物である：

式中、Ａ_１′は、環を形成する１〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有ヘテロ環基を表し；
Ａ_２′は、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、あるいは１〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有ヘテロ環基を表し；
Ｘ_２′は連結基であり、独立に、単結合、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族炭化水素基、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族へテロ環基、あるいは２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族へテロ環基を表し；
Ｙ_１′〜Ｙ_４′は独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルコキシ基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のハロアルキル基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のハロアルコキシ基、１〜１０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキルシリル、６〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアリールシリル、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族炭化水素基、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族へテロ環基、あるいは、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族へテロ環基を表し；
Ｙ_１′〜Ｙ_４′のうちの隣接するものは、互いに結合して環構造を形成していてもよく；
ｐ′及びｑ′は１〜４の整数を表し；
ｒ′及びｓ′は１〜３の整数を表し；
ｐ′及びｑ′が２〜４の整数であり、ｒ′及びｓ′が２〜３の整数である場合は、複数のＹ_１′〜Ｙ_４′は同じであるか異なっていてよい。

式中、Ｒ^２は独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換のアリール基、５〜３０の環原子を有する置換又は非置換のヘテロ環基、１〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル基、２〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルケニル基、２〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキニル基、３〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキルシリル基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換のアリールシリル基、１〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルコキシ基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換のアラルキル基、あるいは６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換のアリールオキシ基を表し；
ｐ″及びｑ″は独立に０〜４の整数であり；
複数のＲ^２は互いに同じであるか異なり；
隣接するＲ^２基どうしは、互いに結合して環を形成していてもよく；
Ｌ^２は、単結合又は連結基を表し、その連結基は、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換のアリール基、５〜３０の環原子を有する置換又は非置換のヘテロ環基、及び５〜３０の環炭素原子を有するシクロアルキル基のうちの１つ又はそれらを組み合わせた基を表し；
ＦＡは、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香環基、あるいは５〜３０の環原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族ヘテロ環基を表す。
式（２）で表される第二のホスト物質中のＦＡの例は、下記式（２−１）〜（２−４）のいずれか一つで表される：

式中、Ｒ^２及びＲ^２１は、式（２）のＲ^２と同じものを表し；
Ｒ^２の１つは、式（２）中のＬ^２と結合する単結合であり；
ｒ及びｓは０〜４の整数である。

発光体としての緑色リン光ドーパント物質は下記式で表される化学構造を有する有機金属錯体である：
ＬＬ′Ｌ″Ｍ
式中、Ｍは、八面体（オクタヘドラル）錯体を形成する金属であり、Ｌ、Ｌ′、及びＬ″は、同じか又は異なる二座配位子であって、Ｌ、Ｌ′、及びＬ″のそれぞれはｓｐ^２混成炭素とＮ（窒素）を介してＭに配位された置換又は非置換のフェニルピリジン配位子を含み；Ｌ、Ｌ′、及びＬ″のうちの１つは、その他の２つのうちの少なくとも１つとは異なる。配位子Ｌ、Ｌ′、及びＬ″は、４０より大きな原子番号を有する金属Ｍに配位している。好ましくは、その金属ＭはＩｒである。

発光層中に第一及び第二のホスト物質を有する有機ＥＬデバイスのある側面によれば、緑色リン光ドーパント物質の例は、上述した式（４Ａ）で表される置換された化学構造を有する有機金属化合物である。

発光層中に第一及び第二のホスト物質を有する有機ＥＬデバイスの別の側面によれば、緑色リン光ドーパント物質は、式（４Ｂ）で表される有機金属化合物である。

発光層中に第一及び第二のホスト物質を有する有機ＥＬデバイスの別の側面によれば、緑色リン光ドーパント物質は式４Ｂで表される有機金属化合物であり、第一のホスト物質は式１Ｈで表されるビスカルバゾール誘導体化合物であり、かつ、第二のホスト物質は式２Ｈ又は下に示す式３Ｈで表されるビスカルバゾール誘導体化合物である。

本発明者は、ここでの開示にしたがうホスト物質とリン光物質を含む有機ＥＬデバイスが、低い電圧しか必要とせずに高い発光効率を示すことを発見した。さらに、ここでの開示にしたがう、発光層中に共ホスト物質(co-host materials)とリン光ドーパント物質の組み合わせを有するデバイスは、デバイスの寿命における追加の向上を示すことができる。

多層型有機ＥＬデバイスの発光効率と寿命は、有機ＥＬデバイス全体のキャリアバランスに左右される。キャリアバランスを制御する主な要因は、有機層（複数）のそれぞれのキャリア輸送能力と、個々の有機層（複数）の界面領域におけるキャリア注入能力である。ここでの開示にしたがう共ホストの組み合わせを有する有機ＥＬデバイスにおいては、その共ホスト物質が、実際的な正孔輸送性物質と電子輸送性物質の２つを一緒にすることによって、有機ＥＬデバイス全体の改善された電荷キャリアバランスをもたらす。そのような共ホスト物質の規定は、隣接する層への電荷キャリアの侵入による劣化を低減することができる。

たとえば、ここでの開示で示した発光体ホスト物質は、発光層中の単一ホストとしてだけでなく、それとは異なる第二のホスト物質と組み合わせる共ホスト物質としてもうまく機能することができる。発光層中のホスト物質として２種の化合物を備えることによって、発光層（再結合領域）において隣接する層へのキャリア注入能力を均衡（バランス）させることができる。

ここで開示した発光層のホスト物質と緑色リン光ドーパント物質の組み合わせは、向上した寿命を有する有機ＥＬデバイスをもたらした。

図１は、ここで開示した例示の態様にしたがうＯＬＥＤについての例示の配置の略図である。

本発明のＯＬＥＤは、アノードとカソードの間に配置された複数の層を含むことができる。本発明による代表的なＯＬＥＤは、以下に記載した構成の層を有する構造を含むが、それらには限定されない。
（１）アノード／発光層／カソード；
（２）アノード／正孔注入層／発光層／カソード；
（３）アノード／発光層／電子注入・輸送層／カソード；
（４）アノード／正孔注入層／発光層／電子注入・輸送層／カソード；
（５）アノード／有機半導体層／発光層／カソード；
（６）アノード／有機半導体層／電子阻止層／発光層／カソード；
（７）アノード／有機半導体層／発光層／接着性向上層／カソード；
（８）アノード／正孔注入・輸送層／発光層／電子注入・輸送層／カソード；
（９）アノード／絶縁層／発光層／絶縁層／カソード；
（１０）アノード／無機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／カソード；
（１１）アノード／有機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／カソード；
（１２）アノード／絶縁層／正孔注入・輸送層／発光層／絶縁層／カソード；及び
（１３）アノード／絶縁層／正孔注入・輸送層／発光層／電子注入・輸送層／カソード

上述したＯＬＥＤの構成の構造のなかでは、構成構造（８）が好ましい構造であるが、本発明はこれらの開示した構成構造に限定されない。

図１は一つの態様によるＯＬＥＤ１を示している。ＯＬＥＤ１は、透明基板２、アノード３、カソード４、アノード３とカソード４の間に配置された複数の有機薄膜層１０を含んでいる。複数の有機薄膜層１０のうち少なくとも１つの層が、１つ以上のリン光ホスト物質とリン光ドーパント物質を含むリン光発光層５である。

複数の有機薄膜層１０は、リン光発光層５とアノード３との間に正孔注入・輸送層６などのその他の層を含むことができる。複数の有機薄膜層１０はまた、リン光発光層５とカソード４との間に電子注入・輸送層７などの層を含むこともできる。

さらに、アノード３とリン光発光層５の間に配置された電子阻止層、及びカソード４とリン光発光層５との間に配置された正孔阻止層をそれぞれ備えていてもよい。これは、電子と正孔をリン光発光層５内に封じ込めて、リン光発光層５内での励起子の生成率を高めることを可能にする。

ここでの開示では、「リン光ホスト」の語は、リン光ドーパントと組み合わせた場合にリン光ホストとして機能するホスト物質をいうために用いられ、分子構造のみに基づくホスト物質の分類に限定されるべきではない。

したがって、リン光ホストとは、リン光ドーパントを含むリン光発光層を構成する物質を意味し、リン光物質のホストのためにのみ用いることができる物質を意味しない。リン光発光層はまた、本明細書では発光層をいう。

本明細書中、「正孔注入・輸送層」は、正孔注入層及び正孔輸送層の少なくともいずれか一つを意味し、「電子注入・輸送層」は、電子注入層及び電子輸送層の少なくともいずれか一つを意味する。

［基材］
ここで開示するＯＬＥＤは、基材上に作ることができる。基材はこの場合、ＯＬＥＤを支えるための基材であり、それは約４００〜約７００ｎｍの可視領域の光が少なくとも約５０％の透過率を有する平坦な基板であることが好ましい。

基材には、ガラス板、ポリマーの板などが含まれうる。特に、ガラス板には、ソーダライムガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、バリウムボロシリケートガラス、石英などが含まれうる。ポリマーの板には、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリスルホンなどが含まれうる。

［アノード及びカソード］
ここで開示したＯＬＥＤ中のアノードは、正孔を正孔注入層、正孔輸送層、又は発光層へと注入する役割を担っている。典型的には、アノードは４．５ｅＶ以上の仕事関数を有する。

アノードとして用いるのに適した物質の具体例には、インジウムスズオキシド合金（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＮＥＳＡガラス）、インジウム亜鉛オキシド、金、銀、白金、銅などが含まれる。アノードは、気相蒸着法、スパッタリング法などによって、上で論じたものなどの電極物質の薄膜を形成させることによって調製することができる。

発光層から光が放射される場合、アノードにおける可視光領域中の光の透過率は１０％より大きいことが好ましい。アノードのシート抵抗は数百Ω／ｓｑ以下であることが好ましい。アノードの膜厚はその物質に応じて選択され、典型的には約１０ｎｍから約１μｍの範囲、好ましくは約１０ｎｍから約２００ｎｍの範囲である。

カソードは、電子を電子注入層、電子輸送層、又は発光層に注入する目的のために小さな仕事関数を有する物質を含むことが好ましい。カソードとして用いるために適した物質には、インジウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金などが含まれるがこれらに限定されない。透明又は上面発光型デバイスのためには、米国特許第６，５４８，９５６号明細書に記載されているものなどのＴＯＬＥＤカソードが好ましい。

カソードは、アノードの場合と同様に、気相蒸着法、スパッタリング法などの方法によって薄膜を形成させることにより調製できる。さらに、発光をカソード側から取り出す態様も同様に用いることができる。

［第一の態様による発光層］
ここでの開示によるＯＬＥＤ中の発光層は、以下の機能を一つ又は組み合わせて行うことができる。
（１）注入機能：電場を適用中に、正孔がアノード又は正孔注入層から注入されることでき、電子がカソード又は電子注入層から注入されることができる機能、
（２）輸送機能：注入された電荷（電子及び正孔）が電場の力によって輸送されうる機能、及び
（３）発光機能：電子及び正孔の再結合のための領域を提供することができ、発光をもたらす機能。

正孔の注入の容易さと電子の注入の容易さとの間に違いが存在してもよく、正孔及び電子の移動度によって示される輸送能力に違いが存在してもよい。

例えば、気相蒸着、スピンコーティング、ラングミュア・ブロジェット法などを含めた公知の方法を用いて発光層を作ることができる。発光層は分子を堆積させた膜であることが好ましい。これに関連して、「分子を堆積させた膜」の語は、気相から化合物を堆積させることによって形成された薄膜、及び溶液状態又は液相状態中の物質化合物を固体化させることによって形成された膜を意味し、通常は、上述した分子堆積膜は、凝集構造及びより高次の構造における相違及びそれに由来する機能の相違によって、ＬＢ法によって形成された薄膜（分子積層膜）から区別できる。

好ましい態様では、発光層の膜厚は約５〜約５０ｎｍであることが好ましく、さらに好ましくは約７〜約５０ｎｍ、最も好ましくは約１０〜約５０ｎｍである。膜厚が５ｎｍ未満である場合には、発光層を形成すること及びその色度を制御することが困難になるおそれがある。一方、膜厚が約５０ｎｍを超えると、作動電圧が高くなるおそれがある。

［ホスト物質］
ここでの開示による態様にしたがうＯＬＥＤ中の複数の有機薄膜の層１０のうちの少なくとも１つは、デバイスの発光領域中のホスト物質としてのビスカルバゾール誘導体化合物と、その発光領域中の緑色リン光ドーパント物質（発光体）の新規な組み合わせを含む発光層である。そのホスト物質は、以下の式（１Ａ）又は（１Ｂ）で表されるビスカルバゾール誘導体化合物である。

上記式中、Ａ^１は、環を形成している１〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有ヘテロ環基を表し；
Ａ^２は、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、あるいは１〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有へテロ環基を表し；
Ｘ^１及びＸ^２はそれぞれ連結基であり、かつ独立に、単結合、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族炭化水素基、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族へテロ環基、あるいは２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族へテロ環基を表し；
Ｙ^１〜Ｙ^４は独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルコキシ基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のハロアルキル基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のハロアルコキシ基、１〜１０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキルシリル、６〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアリールシリル、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族炭化水素基、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族へテロ環基、あるいは、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族へテロ環基を表し；
Ｙ^１〜Ｙ^４のうちの隣接するものは、互いに結合して環構造を形成していてもよく；
ｐ及びｑは１〜４の整数を表し；
ｒ及びｓは１〜３の整数を表し；
ｐ及びｑが２〜４の整数であり、ｒ及びｓが２〜３の整数である場合は、複数のＹ^１〜Ｙ^４は同じであるか異なっていてよい。

ここでの開示の別の側面によれば、この態様のデバイスにおいては、ホスト化合物中のＡ_１は、置換又は非置換のピリジン環、置換又は非置換のピリミジン環、及び置換又は非置換のトリアジン環、及び置換又は非置換のキナゾリン環からなる群から選択することができる。

ここでの開示の別の側面によれば、この態様のデバイスにおいては、ホスト化合物中のＡ_１は、置換又は非置換のベンゾフラニル基、置換又は非置換のジベンゾフラニル基、置換又は非置換のベンゾチオフェニル基、置換又は非置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は非置換のベンゾナフトフラニル基、あるいは置換又は非置換のベンゾナフトチオフェニル基から選択することができる。

式（１Ａ）又は（１Ｂ）によって表されるホスト物質としてのビスカルバゾール誘導体化合物の例は、化学式１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、及び１５０として本明細書中に後で記載されている。一つの態様によれば、ホスト物質は、以下の式１Ｈ又は２Ｈで表されるビスカルバゾール誘導体化合物であることができる。

［緑色リン光ドーパント物質］
緑色リン光ドーパント物質は、下記式で表される化学構造を有するリン光有機金属錯体である：
ＬＬ′Ｌ″Ｍ
式中、Ｍは、八面体（オクタヘドラル）錯体を形成する金属であり、Ｌ、Ｌ′、及びＬ″は、同じか又は異なる二座配位子であって、Ｌ、Ｌ′、及びＬ″のそれぞれはｓｐ^２混成炭素とＮ（窒素）を介してＭに配位された置換又は非置換のフェニルピリジン配位子であり；Ｌ、Ｌ′、及びＬ″のうちの１つは、その他の２つのうちの少なくとも１つとは異なる。配位子Ｌ、Ｌ′、及びＬ″は、４０より大きな原子番号を有する金属Ｍに配位している。好ましくは、その金属ＭはＩｒである。

緑色リン光ドーパント物質の例は、下記式４Ａで表される置換された化学構造を有する有機金属化合物であることができる。

式中、各Ｒは独立に、Ｈ、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルキルアリール、ＣＮ、ＣＦ_３、Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１、トリフルオロビニル、ＣＯ_２Ｒ、Ｃ(Ｏ)Ｒ、ＮＲ_２、ＮＯ_２、ＯＲ、ハロ、アリール、ヘテロアリール、置換アリール、置換ヘテロアリール、又はヘテロ環基からなる群から選択され；
Ａｒ′、Ａｒ″、Ａｒ″′、及びＡｒ″″はそれぞれ独立に、フェニルピリジン配位子上の置換又は非置換のアリール又はヘテロアリール置換基を表し；
ａは０又は１であり；
ｂは０又は１であり；
ｃは０又は１であり；
ｄは０又は１であり；
ｍは１又は２であり；
ｎは１又は２であり；
ｍ＋ｎはＭに配位することができる配位子の最大数であり、
ａ、ｂ、ｃ、及びｄのうち少なくとも１つは１であり、
ａ及びｂのうちの少なくとも１つが１であり且つｂ及びｃのうちの少なくとも１つが１である場合は、Ａｒ′及びＡｒ″のうちの少なくとも１つが、Ａｒ″′及びＡｒ″″のうちの少なくとも１つとは異なる。

この態様の有機ＥＬデバイスにおいては、リン光ドーパント物質は、下の式４Ｂで表される有機金属化合物であることができる。

［ＥＩＬ／ＥＴＬ］
電子を発光層に注入することを助ける電子注入層又は電子輸送層は、大きな電子移動度を有する。電子注入層はエネルギー準位を調節するために設けられ、それによって、例えば、エネルギー準位の突然の変化を低減することができる。

この態様による有機ＥＬデバイスは、発光層とカソードの間に電子注入層を含むことが好ましく、その電子注入層は主成分として窒素含有環状誘導体を含むことが好ましい。その電子注入層は電子輸送層として働くことができる。「主成分として」は、窒素含有環状誘導体が電子注入層中に５０質量％以上の含有量で含まれていることを意味することに留意すべきである。

電子注入層を形成するための電子輸送物質の好ましい例は、少なくとも１つのヘテロ原子を分子内に有する芳香族ヘテロ環化合物である。特に、窒素含有環状誘導体が好ましい。この窒素含有環状誘導体は、窒素含有６員又は５員環骨格を有する芳香族環、あるいはは窒素含有６員又は５員環骨格を有する縮合芳香族環状化合物であることが好ましい。

窒素含有環状誘導体は、下記式Ｅ１で表される窒素含有環状金属キレート錯体によって好ましくは例示される。

式Ｅ１中のＲ^２〜Ｒ^７はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、オキシ基、アミノ基、１〜４０の炭素原子を有する炭化水素基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、又は芳香族ヘテロ環基を表す。これらの基は置換されていても非置換でもよい。

ハロゲン原子の例には、フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素が含まれる。さらに、置換又は非置換のアミノ基の例には、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、及びアラルキルアミノ基が含まれる。

アルコキシカルボニル基は−ＣＯＯＹ′で表される。Ｙ′の例は、アルキル基の例と同じである。アルキルアミノ基及びアラルキルアミノ基は−ＮＱ^１Ｑ^２で表される。Ｑ^１及びＱ^２のそれぞれの例は、アルキル基及びアラルキル基と関連して説明した例と同じであり、Ｑ^１及びＱ^２のそれぞれについての好ましい例も、アルキル基及びアラルキル基と関連して説明した例と同じである。Ｑ^１及びＱ^２のうちのいずれ１つが水素原子であってもよい。

アリールアミノ基は−ＮＡｒ^１Ａｒ^２で表される。Ａｒ^１及びＡｒ^２のそれぞれの例は、非縮合芳香族炭化水素基及び縮合芳香族炭化水素基と関連して説明した例と同じである。Ａｒ^１及びＡｒ^２のいずれか１つが水素原子であってもよい。

式Ｅ１中のＭは、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、又はインジウム（Ｉｎ）を表し、それらの中ではＩｎが好ましい。

式Ｅ１中のＬは、下記式（Ａ′）又は（Ａ″）によって表される基を表す。

式Ａ′中、Ｒ^８〜Ｒ^１２はそれぞれ独立に、水素原子、又は１〜４０の炭素原子を有する置換又は非置換の炭化水素基を表す。隣接する基は環状構造を形成してもよい。式Ａ″中、Ｒ^１３〜Ｒ^２７はそれぞれ独立に、水素原子、又は１〜４０の炭素原子を有する置換又は非置換の炭化水素基を表す。隣接する基は環状構造を形成してもよい。

式Ａ′及びＡ″中のＲ^８〜Ｒ^１２及びＲ^１３〜Ｒ^２７のそれぞれによって表される１〜４０の炭素原子を有する炭化水素基の例は、式Ｅ１中のＲ^２〜Ｒ^７のものと同じである。

Ｒ^８〜Ｒ^１２及びＲ^１３〜Ｒ^２７の隣接する組が環状構造を形成する場合に形成される二価の基の例は、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ジフェニルメタン−２，２′−ジイル基、ジフェニルエタン−３，３′−ジイル基、ジフェニルプロパン−４，４′−ジイル基などである。

電子注入層又は電子輸送層のための電子輸送化合物としては、８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体、オキサジアゾール誘導体、及び窒素含有ヘテロ環誘導体が好ましい。８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体の具体例は、オキシン（典型的には８−キノリノール又は８−ヒドロキシキノリン）のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物である。例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウムを用いることができる。オキサジアゾール誘導体の例は下記式で表される。

上の式中、Ａｒ^１７、Ａｒ^１８、Ａｒ^１９、Ａｒ^２１、Ａｒ^２２、及びＡｒ^２５はそれぞれ、６〜４０の環炭素原子を有する置換もしくは非置換の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基を表す。Ａｒ^１７、Ａｒ^１９、及びＡｒ^２２はそれぞれＡｒ^１８、Ａｒ^２１、及びＡｒ^２５と同じであるか、異なっていてよい。６〜４０の環炭素原子を有する芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素の例は、フェニル基、ビフェニル基、アントラニル基、ペリレニル基、及びピレニル基である。それらのための置換基の例は、１〜１０の炭素原子を有するアルキル基、１〜１０の炭素原子を有するアルコキシ基、及びシアノ基である。

Ａｒ^２０、Ａｒ^２３、及びＡｒ^２４はそれぞれ、６〜４０の環炭素原子を有する置換又は非置換の二価の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基を表す。Ａｒ^２３及びＡｒ^２４は互いに同じであっても異なっていてもよい。６〜４０の環炭素原子を有する二価の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基の例は、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントラニレン基、ペリレニレン基、及びピレニレン基である。それらへの置換基の例は、１〜１０の炭素原子を有するアルキル基、１〜１０の炭素原子を有するアルコキシ基、及びシアノ基である。

好ましくは、そのような電子輸送化合物は薄膜（１又は複数）に都合よく形成されることができる。電子輸送化合物のいくつかの例は以下のとおりである。

電子輸送化合物としての窒素含有ヘテロ環誘導体の例は、金属錯体ではない窒素含有化合物であり、その誘導体は下記の一般式のうちの１つによって表される有機化合物から形成される。窒素含有ヘテロ環誘導体の例は、下記式ＡＡによって表される骨格を有する５員又は６員環誘導体と、下記式ＢＢで表される構造を有する誘導体である。

上の式ＢＢにおいて、Ｘは炭素原子又は窒素原子を表す。Ｚ_１及びＺ_２はそれぞれ独立に、窒素含有ヘテロ環を形成することができる原子群を表す。

好ましくは、上記窒素含有ヘテロ環誘導体は、５員又は６員環を有する窒素含有芳香族多環式基を有する有機化合物である。窒素含有ヘテロ環誘導体が、複数の窒素原子を有するそのような窒素含有芳香族多環列を含む場合、窒素含有ヘテロ環誘導体は、式ＡＡ及びＢＢによってそれぞれ表される骨格の組み合わせによって、あるいは式ＡＡ及びＣＣによってそれぞれ表される骨格の組み合わせによって形成される骨格を有する窒素含有芳香族多環式有機化合物であってよい。

窒素含有芳香族多環式有機化合物の窒素含有基は、以下の一般式でそれぞれ表される窒素含有ヘテロ環基から選択される。

式中、Ｒは、６〜４０の環炭素原子を有する芳香族炭化水素又は縮合芳香族炭化水素基、２〜４０の環炭素原子を有する芳香族ヘテロ環基又は縮合芳香族ヘテロ環基、１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、又は１〜２０の炭素原子を有するアルコキシ基を表し、ｎは０〜５の範囲の整数を表す。ｎが２以上の整数である場合は、複数のＲは互いに同じであっても異なっていてもよい。

好ましい具体的な化合物の例は、下記式：
ＨＡｒ−Ｌ^１−Ａｒ^１−Ａｒ^２
で表される窒素含有ヘテロ環誘導体である。

上記式中、ＨＡｒは、１〜４０の環炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有ヘテロ環基を表し；Ｌ^１は、単結合、６〜４０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、あるいは２〜４０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族ヘテロ環基又は縮合芳香族ヘテロ環基を表し；Ａｒ^１は、６〜４０の環炭素原子を有する置換又は非置換の二価の芳香族炭化水素基を表し；Ａｒ^２は、６〜４０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、あるいは２〜４０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族ヘテロ環基又は縮合芳香族ヘテロ環基を表す。

ＨＡｒのいくつかの例は、以下の群から選択されうる：

Ｌ^１のいくつかの例は、以下の群から選択されうる。

Ａｒ^１のいくつかの例は、以下の群から選択されうる。

式中、Ｒ^１〜Ｒ^１４はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、１〜２０の炭素原子を有するアルコキシ基、６〜４０の環炭素原子を有するアリールオキシ基、６〜４０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、あるいは、２〜４０の環炭素原子を有する芳香族ヘテロ環基又は縮合芳香族ヘテロ環基を表し；Ａｒ^３は、６〜４０の環炭素原子を有する芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、あるいは２〜４０の環炭素原子を有する芳香族ヘテロ環基又は縮合芳香族ヘテロ環基を表す。

窒素含有ヘテロ環誘導体のＲ^１〜Ｒ^８の全てが水素原子であってもよい。

Ａｒ^２の例は以下の群から選択されうる。

上の例に加えて、以下の窒素含有芳香族多環式有機化合物（特開平９−３４４８号公報を参照されたい）を電子輸送化合物として好ましく使用できる。

式中、Ｒ_１〜Ｒ_４はそれぞれ独立に、水素原子、置換又は非置換の脂肪族基、置換又は非置換の脂環式基、置換又は非置換の炭素環式芳香族環状基、あるいは置換又は非置換のヘテロ環基を表し；Ｘ_１及びＸ_２はそれぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、又はジシアノメチレン基を表す。

電子輸送物質として用いることができる化合物の追加の例は、特開２０００−１７３７７４号公報に見ることができる。

電子注入層は、好ましくは、上記の窒素含有環状誘導体に加えて、無機化合物、例えば、絶縁体又は半導体を含む。そのような絶縁体又は半導体は、電子注入層に含まれる場合、電流漏えいを効果的に防止でき、それによって電子注入層の電子注入機能を高めることができる。

絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属ハロゲン化物、及びアルカリ土類金属ハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも１つの金属化合物を用いることが好ましい。アルカリ金属カルコゲニドなどから電子注入層を形成することによって、電子注入機能を好ましいことにさらに高めることができる。特に、アルカリ金属カルコゲニドの好ましい例は、Ｌｉ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｓ、Ｎａ_２Ｓｅ、及びＮａ_２Ｏであり、アルカリ土類金属カルコゲニドの好ましい例は、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ、及びＣａＳｅである。アルカリ金属のハロゲン化物の好ましい例は、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、及びＮａＣｌである。アルカリ土類金属のハロゲン化物の好ましい例は、フッ化物、例えば、ＣａＦ_２、ＢａＦ_２、ＳｒＦ_２、ＭｇＦ_２、及びＢｅＦ_２、並びにフッ化物以外のハロゲン化物である。

半導体の例は、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｓｂ、及びＺｎから選択される少なくとも１種の元素を含む、酸化物、窒化物、又は酸窒化物の１つであるか又は２つ以上の組み合わせである。電子注入層を形成するための無機化合物は、好ましくは、微結晶又は非晶質の半導体膜である。電子注入層がそのような絶縁体膜で形成されている場合には、より均一な薄膜が形成でき、それによって暗点などの画素の欠陥を低減できる。そのような無機化合物の例は、上述したアルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属のハロゲン化物、及びアルカリ土類金属のハロゲン化物である。

電子注入層がそのような絶縁体又はそのような半導体を含む場合、その厚さは好ましくは約０．１ｎｍ〜１５ｎｍの範囲である。この例示態様における電子注入層は、上述した還元を引き起こすドーパントを含むことが好ましい。

［ＨＩＬ／ＨＴＬ］
正孔注入層又は正孔輸送層（正孔注入／輸送層を含む）は、芳香族アミン化合物、例えば下記一般式（Ｉ）で表される芳香族アミン誘導体を含んでいてもよい。

式（Ｉ）中、Ａｒ^１〜Ａｒ^４はそれぞれ、６〜５０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、２〜４０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族ヘテロ環基又は縮合芳香族ヘテロ環基、あるいは前記の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基を前記の芳香族ヘテロ環基又は縮合芳香族ヘテロ環基と結合させることによって形成される基を表す。

一般式（Ｉ）で表される化合物のいくつかの例は、例えば、米国特許出願公開第２０１１／０２７８５５５号公報に見ることができ、その開示を本明細書に援用する。しかし、一般式（Ｉ）で表される化合物はそれらに限定されない。

下記式（ＩＩ）で表される芳香族アミンも、正孔注入層又は正孔輸送層を形成するために用いることができる。

式（ＩＩ）中、Ａｒ^１〜Ａｒ^３はそれぞれ、上記式（Ｉ）のＡｒ^１〜Ａｒ^４と同じものを表す。一般式（ＩＩ）で表される化合物のいくつかの例は、例えば、米国特許出願公開第２０１１／０２７８５５５号公報に見ることができ、その開示を本明細書に援用する。しかし、一般式（ＩＩ）で表される化合物はそれらに限定されない。

ここに記載した様々な態様の有機ＥＬデバイスの各層を形成する方法は特に限定されない。真空蒸着又はスピンコーティングなどの従来公知の方法を、それらの層を形成するために用いることができる。この例示態様による有機ＥＬデバイスに用いられる式（１Ａ）又は（１Ｂ）で表される化合物を含む有機薄膜層は、慣用されているコーティング法、例えば、真空蒸着、分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ法）、及び溶液を用いるコーティング法、例えば、ディッピング、スピンコーティング、キャスティング、バーコーティング、及びロールコーティングによって形成することができる。

この例示態様による有機ＥＬデバイスの各有機層の厚さは特に限定されないが、その厚さは数ナノメートルから１μｍの範囲であることが一般的には好ましく、なぜなら、過度に薄くした膜はピンホールなどの欠点を伴うおそれがあり、その一方で過度に厚くした膜は高電圧を印加することを必要とし、効率が低下するからである。

ここでの開示によるＯＬＥＤの態様においては、カソードとアノードの間に複数の有機薄膜層が備えられ；その複数の有機薄膜層が、少なくとも１つのリン光物質と少なくとも１つのビスカルバゾール誘導体ホスト物質を含む少なくとも１つのリン光発光層を含み、これは以下に説明するとおりである。

上述したように、高効率及び長寿命を有するリン光発光層は本発明の教示にしたがって調製することができ、特に、高い作動温度において高い安定性を有する。

これに関し、ここで開示するＯＬＥＤを構成する物質の励起三重項エネルギーギャップＥｇ（Ｔ）はそのリン光発光スペクトルに基づいて規定することができ、エネルギーギャップが（通常用いられているように）以下のように規定されうることを、ここでの開示において例として示されている。

それぞれの物質をＥＰＡ溶媒（体積比で、ジエチルエーテル：イソペンタン：エタノール＝５：５：２）中に１０μモル／Ｌの濃度で溶かして、リン光を測定するためのサンプルを調製する。このリン光測定用サンプルを石英セルに入れ、７７Ｋに冷やし、次に励起光を照射して、放射されたリン光の波長を測定する。

そうして短波長側で得られるリン光発光スペクトルの増大に基づいて接線を引き、その接線と基線との交点の波長の値をエネルギー値に変換し、これが励起三重項エネルギーギャップＥｇ（Ｔ）として設定される。市販されている測定装置Ｆ−４５００（日立社製）をその測定に使用することができる。

しかし、三重項エネルギーギャップとして定義されることができる値は、それが本発明の範囲から離れない限り、上記の方法によることなく用いることができる。

［第二の態様による発光層］
別の態様によれば、有機ＥＬデバイスは、カソード、アノード、及びそのカソードとアノードの間に備えられた複数の有機薄膜層を含み、その有機薄膜層のうちの少なくとも１つが、第一のホスト物質、第二のホスト物質、及び発光体として緑色リン光ドーパント物質を含む。その共ホスト物質のペアの第一のホスト物質は、記載したように式（１Ａ）又は（１Ｂ）によって表されるビスカルバゾール誘導体化合物である。

共ホスト物質のペアの第二のホスト物質は、下の式（１Ａ′）、（１Ｂ′）、又は（２）で表されるビスカルバゾール誘導体化合物である：

式中、Ａ_１′は、環を形成する１〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有ヘテロ環基を表し；
Ａ_２′は、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、あるいは１〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有ヘテロ環基を表し；
Ｘ_２′は連結基であり、独立に、単結合、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族炭化水素基、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族へテロ環基、あるいは２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族へテロ環基を表し；
Ｙ_１′〜Ｙ_４′は独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルコキシ基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のハロアルキル基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のハロアルコキシ基、１〜１０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキルシリル、６〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアリールシリル、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族炭化水素基、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族へテロ環基、あるいは、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族へテロ環基を表し；
Ｙ_１′〜Ｙ_４′のうちの隣接するものは、互いに結合して環構造を形成していてもよく；
ｐ′及びｑ′は１〜４の整数を表し；
ｒ′及びｓ′は１〜３の整数を表し；
ｐ′及びｑ′が２〜４の整数であり、ｒ′及びｓ′が２〜３の整数である場合は、複数のＹ_１′〜Ｙ_４′は同じであるか異なっていてよい。

式中、Ｒ^２は独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換のアリール基、５〜３０の環原子を有する置換又は非置換のヘテロ環基、１〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル基、２〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルケニル基、２〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキニル基、３〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキルシリル基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換のアリールシリル基、１〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルコキシ基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換のアラルキル基、あるいは６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換のアリールオキシ基を表し；
ｐ″及びｑ″は独立に０〜４の整数であり；
複数のＲ^２は互いに同じであるか異なり；
隣接するＲ^２基どうしは、互いに結合して環を形成していてもよく；
Ｌ^２は、単結合又は連結基を表し、その連結基は、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換のアリール基、５〜３０の環原子を有する置換又は非置換のヘテロ環基、及び５〜３０の環炭素原子を有するシクロアルキル基のうちの１つ又はそれらを組み合わせた基を表し；
ＦＡは、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香環基、あるいは５〜３０の環原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族ヘテロ環基を表す。
式（２）で表される第二のホスト物質中のＦＡの例は、下記式（２−１）〜（２−４）のいずれか一つで表される：

式中、Ｒ^２及びＲ^２１は、式（２）のＲ^２と同じものを表し；
Ｒ^２の１つは、式（２）中のＬ^２と結合する単結合であり；
ｒ及びｓは０〜４の整数である。

この態様の有機ＥＬデバイスにおいて、式（１Ａ′）又は（１Ｂ′）で表される第二のホスト物質は、下の式（２Ｈ）で表される化合物であることができる。

式（２）で表される第二のホスト物質としてのビスカルバゾール誘導体化合物の例は、化学式２６０として以下に記載している。そのような物質の例は、下の式（３Ｈ）で表される化合物であることができる：

発光体としての緑色リン光ドーパント物質は、下記式で表される化学構造を有する有機金属錯体である：
ＬＬ′Ｌ″Ｍ
式中、Ｍは、八面体（オクタヘドラル）錯体を形成する金属であり、Ｌ、Ｌ′、及びＬ″は、同じか又は異なる二座配位子であって、Ｌ、Ｌ′、及びＬ″のそれぞれはｓｐ^２混成炭素とＮ（窒素）を介してＭに配位された置換又は非置換のフェニルピリジン配位子を含み；Ｌ、Ｌ′、及びＬ″のうちの１つは、その他の２つのうちの少なくとも１つとは異なる。配位子Ｌ、Ｌ′、及びＬ″は、４０より大きな原子番号を有する金属Ｍに配位している。好ましくは、その金属ＭはＩｒである。緑色リン光ドーパント物質の例は、下に記載する式（４Ａ）で表される置換された化学構造を有する有機金属化合物であってよい。

この態様の有機ＥＬデバイスにおいては、リン光物質は、下の式（４Ｂ）で表される有機金属化合物であることができる。

ここでの開示の別の側面によれば、この態様のデバイスにおいて、第一のホスト化合物及び／又は第二のホスト化合物中のＡ_１は、置換又は非置換のベンゾフラニル基、置換又は非置換のジベンゾフラニル基、置換又は非置換のベンゾチオフェニル基、置換又は非置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は非置換のベンゾナフトフラニル基、あるいは置換又は非置換のベンゾナフトチオフェニル基を表すことができる。

この態様のデバイスにおいては、第一のホスト物質は、下の式１Ｈで表される化合物であることができる。

この態様のデバイスにおいては、第二のホスト物質は、下の式２Ｈ又は３Ｈで表される化合物であることができる。

ここで開示されるビスカルバゾール誘導体化合物において、Ｙ_１〜Ｙ_４が互いに結合して環構造を形成している場合、その環構造は以下の式で表される構造によって例示される。

さらに、式（１Ａ）又は（１Ｂ）中のＡ_１は、置換又は非置換のピリジン環、置換又は非置換のピリミジン環、及び置換又は非置換のトリアジン環からなる群から選択されることが好ましく、より好ましくは、置換又は非置換のピリミジン環あるいは置換又は非置換のトリアジン環から選択され、さらに好ましくは、置換又は非置換のピリミジン環である。

さらに、上での側面によれば、式（１Ａ）又は（１Ｂ）中のＡ_１は、置換又は非置換のキナゾリン環であることが好ましい。

式（１Ａ）又は（１Ｂ）中、Ｘ_１は、単結合又は６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の二価の芳香族炭化水素基であることが好ましく、ベンゼン環であることが特に好ましい。

式（１Ａ）又は（１Ｂ）中、Ｘ_１が置換又は非置換のベンゼン環である場合は、Ｘ_１に結合しているＡ_１及びカルバゾール基がメタ配置又はパラ配置であることが好ましい。特に好ましくは、Ｘ_１は非置換のパラフェニレンである。

式（１Ａ）又は（１Ｂ）中、ピリジン環、ピリミジン環、及びトリアジン環は、以下の式で表されることがさらに好ましい。式中、Ｙ及びＹ′は置換基を表す。置換基の例は、上述したＹ_１〜Ｙ_４で表されるものと同じ基である。Ｙ及びＹ′は同じであっても異なっていてもよい。それらの好ましい例は、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、及び２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族ヘテロ環基又は縮合芳香族ヘテロ環基である。以下の式中、＊はＸ_１又はＸ_２への結合位置を表す。

式（１Ａ）及び（１Ｂ）において、上記キナゾリン環は下記の式で表される。Ｙは置換基を表す。ｕは１〜５の整数を表す。ｕが２〜５の整数である場合は、複数のＹは同じであるか又は異なっていてよい。置換基Ｙとしては、上述したＹ^１〜Ｙ^４に対するものと同じ基が使用でき、そのなかでそれらの好ましい例は、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、及び２〜３０の環炭素原子を有する置換または非置換の芳香族ヘテロ環基又は縮合芳香族ヘテロ環基である。また、以下の式において、＊はＸ_１又はＸ_２への結合位置を表す。

式（１Ａ）〜（１Ｂ）中、Ｙ_１〜Ｙ_５で表されるアルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基、及びアルキルシリル基は、直鎖状、分岐状、又は環状であってよい。

式（１Ａ）及び（１Ｂ）中、１〜２０の炭素原子を有するアルキル基のいくつかの例は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ネオペンチル基、１−メチルペンチル基、２−メチルペンチル基、１−ペンチルヘキシル基、１−ブチルペンチル基、１−ヘプチルオクチル基、３−メチルペンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、及び３，５−テトラメチルシクロヘキシル基である。１〜１０の炭素原子を有するアルキル基は好ましくは、それらの例は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロヘプチル基である。

１〜２０の炭素原子を有するアルコキシ基としては、１〜６の炭素原子を有するアルコキシ基が好ましく、その具体例は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、及びヘキシルオキシ基である。

１〜２０の炭素原子を有するハロアルキル基は、１〜２０の炭素原子を有するアルキル基を１つ又は複数のハロゲン原子で置換することによってもたらされるハロアルキル基によって例示される。ハロゲン原子の好ましいものはフッ素である。ハロアルキル基は、トリフルオロメチル基及び２，２，２−トリフルオロエチル基によって例示される。

１〜２０の炭素原子を有するハロアルコキシ基は、１〜２０の炭素原子を有するアルコキシ基を１つ又は複数のハロゲン原子で置換することによってもたらされるハロアルコキシ基によって例示される。ハロゲン原子のうち好ましいものはフッ素である。

１〜１０の炭素原子を有するアルキルシリル基のいくつかの例は、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリブチルシリル基、ジメチルエチルシリル基、ジメチルイソプロピルシリル基、ジメチルプロピルシリル基、ジメチルブチルシリル基、ジメチル−ｔｅｒｔ−ブチルシリル基、及びジエチルイソプロピルシリル基である。

６〜３０の炭素原子を有するアリールシリル基のいくつかの例は、フェニルジメチルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、ジフェニル−ｔｅｒｔ−ブチルシリル基、及びトリフェニルシリル基である。

２〜３０の環炭素原子を有する芳香族ヘテロ環基又は縮合芳香族ヘテロ環基のいくつかの例は、ピロリル基、ピラジニル基、ピリジニル基、インドリル基、イソインドリル基、フリル基、ベンゾフラニル基、イソベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリニル基、カルバゾリル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、チエニル基；及び、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環、インドール環、キノリン環、アクリジン環、ピロリジン環、ジオキサン環、ピペリジン環、モルホリン環、ピペラジン環、カルバゾール環、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾチアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピラン環、及びジベンゾフラン環から形成される基である。これらのうち、２〜１０の環炭素原子を有する芳香族ヘテロ環基又は縮合芳香族ヘテロ環基が好ましい。

６〜３０の環炭素原子を有する芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基のいくつかの例は、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クアテルフェニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、フェナントレニル基、ピレニル基、クリセニル基、フルオレニル基、及び９，９−ジメチルフルオレニル基である。これらのうち、６〜２０の環炭素原子を有する芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基が好ましい。

式（１Ａ）又は（１Ｂ）のＡ_１、Ａ_２、Ｘ_１、Ｘ_２、及びＹ_１〜Ｙ_５がそれぞれ１つ以上の置換基を有する場合は、その置換基は、好ましくは、１〜２０の炭素原子を有する直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基；１〜２０の炭素原子を有する直鎖状、分岐状、又は環状のアルコキシ基；１〜２０の炭素原子を有する直鎖状、分岐状、又は環状のハロアルキル基；１〜１０の炭素原子を有する直鎖状、分岐状、又は環状のアルキルシリル基；６〜３０の環炭素原子を有するアリールシリル基；シアノ基；ハロゲン原子；６〜３０の環炭素原子を有する芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基；あるいは、２〜３０の環炭素原子を有する芳香族ヘテロ環基又は縮合芳香族ヘテロ環基である。

１〜２０の炭素原子を有する直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基；１〜２０の炭素原子を有する直鎖状、分岐状、又は環状のアルコキシ基；１〜２０の炭素原子を有する直鎖状、分岐状、又は環状のハロアルキル基；１〜１０の炭素原子を有する直鎖状、分岐状、又は環状のアルキルシリル基；６〜３０の環炭素原子を有するアリールシリル基；６〜３０の環炭素原子を有する芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基；及び２〜３０の環炭素原子を有する芳香族ヘテロ環基又は縮合芳香族ヘテロ環基のいくつかの例は、上述した基である。ハロゲン原子の例はフッ素原子である。

式（１Ａ）又は（１Ｂ）で表されるこの例示の態様によるビスカルバゾール誘導体についての化合物の例は以下のとおりである。

式（１Ａ）又は（１Ｂ）によって表されるこの例示の態様にしたがうビスカルバゾール誘導体は、カルバゾール骨格がそれぞれ互いに２位及び３位で結合されているビスカルバゾール誘導体である。一般に、カルバゾールの反応活性位置は３位であって、２位ではない。この理由により、２位に置換基を有するカルバゾール誘導体の合成は、３位に置換基を有するカルバゾール誘導体の合成（例えば、カルバゾール骨格が互いにそれらの３位で結合しているビスカルバゾール誘導体の合成）よりも困難である。この例示態様においては、これらの化合物は、本明細書中の後のほうに記載した実施例に記載した方法によって合成される。

式（４Ａ）で表されるこの例示態様にしたがう緑色リン光ドーパント物質のいくつかの例は以下のとおりである。

式中、Ｒは水素ではなく、例えば、Ｒはアルキルである。

上で述べたとおり、この例示態様における有機ＥＬデバイス中の第二のホスト物質のためのビスカルバゾール誘導体化合物は、式（１Ａ′）及び（１Ｂ′）によって表される。この式（１Ａ′）及び（１Ｂ′）は、式（１Ａ）及び（１Ｂ）においてＸ_１が単結合の場合である。したがって、Ｘ_１が単結合である式（１Ａ）及び（１Ｂ）に対する例示化合物のリストからの化合物は、式（１Ａ′）又は（１Ｂ′）によって表される化合物の例である。

式（２）で表される、この例示態様による第二のホスト物質としてのビスカルバゾール誘導体のための化合物の例は、以下のとおりである。

この例示態様にしたがう有機ＥＬデバイスは、好ましくは、上記のビスカルバゾール誘導体化合物を含む電子注入／輸送層を含んでいてもよい。

この例示態様にしたがう有機ＥＬデバイスは、好ましくは、電子注入／輸送層と上記ビスカルバゾール誘導体化合物を含む正孔阻止層のうち少なくとも１つを含んでいてもよい。

この例示態様にしたがう有機ＥＬデバイスは、好ましくは、上記ビスカルバゾール誘導体化合物を含む正孔輸送層（正孔注入層）を含んでいてもよい。

この例示態様にしたがう式（１Ａ）又は（１Ｂ）で表されるカルバゾール誘導体化合物は、例えば、カルバゾール骨格（複数）がそれらの３位で互いに結合されているビスカルバゾール誘導体よりも小さなイオン化ポテンシャル（ＩＰ）を有する傾向がある。この例示態様にしたがうカルバゾール誘導体を有機ＥＬデバイス用物質として用いる場合、このカルバゾール誘導体は、より高い正孔注入性を有することが予期される。

さらに、上記ビスカルバゾール誘導体においては、複数のカルバゾールの間の結合位置を変えることは、共役系を変えることを意味する。例えば、カルバゾール骨格が互いにそれらの３位で結合されているビスカルバゾール誘導体を、カルバゾール骨格が互いにそれぞれ２位と３位で結合されている本発明の例示態様によるカルバゾール誘導体に変えた場合、共役系が切断されて、一重項エネルギーギャップ（Ｓ１）を増大させ、親和性（Ａｆ）を低下させる。したがって、そのような３位どうしから２位及び３位への結合位置の変化がカルバゾール誘導体への電子注入性を制御することを可能にすることが予期される。

ここでの開示において示した発明は、１つ以上の発光体ホスト物質と、リン光ドーパント物質との新規な組み合わせを提供する。その１つ以上の発光体ホスト物質は、正孔輸送能と電子輸送能を有する１つ以上のビスカルバゾール誘導体を含み、優れたキャリアバランスを示す。発光体ホストとリン光ドーパント物質の上記の組み合わせを用いて作製した有機ＥＬデバイスは、低い作動電圧と向上した寿命を示す。本発明者は、熱心な研究の後、これらの向上を達成した。本発明者は、２つのカルバゾール基と窒素含有ヘテロ環基を含む化合物が、有機デバイスの発光層においてホスト物質として用いた場合に、その有機ＥＬデバイスの発光層中のキャリアバランスを最適化するために有効に働くことを発見した。

しかしながら、先に上で述べたとおり、多層型有機ＥＬデバイスの発光効率と寿命は、その有機ＥＬデバイス全体のキャリアバランスに左右される。このキャリアバランスを制御するための主な因子は、各有機層のキャリア輸送能と、別個の有機層どうしの界面領域におけるキャリア注入能である。発光層（再結合領域）において隣接層に対してキャリア注入能を釣り合わせる（バランスさせる）ためには、複数のホスト物質によってキャリアバランスを調節することが好ましい。具体的には、第一のホスト物質に加えて、発光層にいて、第二のホスト物質を共ホストとして適切に選択することが好ましい。本明細書に開示した組み合わせの共ホストシステムがそのような向上をもたらすことを発見した。

［ホスト物質である化合物１Ｈの合成］
化合物１Ｈの合成スキームを下に示す。

３−ブロモベンズアルデヒド（100 g, 54 mmol）及びアニリン（50 g, 54 mmol）をトルエン（1 L）に添加し、８時間加熱し還流させた。その反応溶液を冷やした後、溶媒を減圧下で濃縮して、中間体１Ｈ−１（130 g, 93%の収率）を得た。

次に、アルゴンガス雰囲気下で、中間体１Ｃ−１（130 g, 50 mmol）、ベンズアミジン塩酸塩（152 g, 100 mmol）、無水エタノール（1 L）、及び水酸化ナトリウム（42 g）を順番に一緒に添加し、８０℃で１６時間撹拌した。次に、ナトリウムt-ブトキシド（20 g, 208 mmol）をさらに添加し、撹拌しながら８０℃で１６時間加熱した。反応溶液を冷やした後、固体を濾過によって分離し、メタノールで洗って、中間体１Ｈ−２（67 g, 37%の収率）を得た。

アルゴンガス雰囲気下で、中間体１−４（1.6 g, 3.9 mmol）、中間体１Ｈ−２（1.5 g, 3.9 mmol）、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム（0.071 g, 0.078 mmol）、トリ-t-ブチルホスホニウムテトラフルオロボレート（0.091 g, 0.31 mmol）、ナトリウムt-ブトキシド（0.53 g, 5.5 mmol）、及び無水トルエン（20 mL）を順次混ぜ、８時間加熱還流させた。

反応溶液を室温まで冷やした後、有機層をとり、有機溶媒を減圧下で留去した。得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製し、それにより化合物１Ｈ（2.3 g, 82%の収率）を得た。
ＦＤ−ＭＳ分析は、結果としてｍ／ｅが７１５であることを示し、一方、計算した分子量は７１５だった。

［ホスト物質である化合物２Ｈの合成］
化合物２Ｈの合成スキームを下に示す。

窒素雰囲気下で、トリクロロピリミジン（10 g, 54.5 mmol）、フェニルボロン酸（13.3 g, 109 mmol）、酢酸パラジウム（0.3 g, 1.37 mmol）、トリフェニルホスフィン（0.72 g, 2.73 mmol）、ジメトキシエタン（150 mL）、及び２Ｍの炭酸ナトリウム水溶液（170 mL）を順番に一緒に加え、８時間加熱し還流させた。

反応溶液を室温まで冷やした後、有機層をとり、有機溶媒を減圧下で留去した。得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製し、それにより中間体２Ｈ−１（9.2 g, 63%の収率）が得られた。

窒素雰囲気下で、２−ニトロ−１，４−ジブロモベンゼン（11.2 g, 40 mmol）、フェニルボロン酸（4.9 g, 40 mmol）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（1.39 g, 1.2 mmol）、トルエン（120 mL）、及び２Ｍの炭酸ナトリウム水溶液（60 mL）を順番に一緒に加え、８時間加熱し還流させた。

反応溶液を室温まで冷やした後、有機層をとり、有機溶媒を減圧下で留去した。得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製して、中間体２Ｈ−２（6.6 g, 59%の収率）を得た。

次に、アルゴンガス雰囲気下で、中間体７−２（6.6 g, 23.7 mmol）、トリフェニルホスフィン（15.6 g, 59.3 mmol）、及びｏ−ジクロロベンゼン（24 mL）を順次一緒に加え、１８０℃で８時間加熱し還流させた。

室温まで冷やした後、反応溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製して、中間体２Ｈ−３（4 g, 68%の収率）を得た。

窒素雰囲気下で、中間体２Ｈ−３（4 g, 16 mmol）、Ｎ−フェニルカルバゾール−３−ボロン酸（5.1 g, 17.8 mmol）、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム（0.56 g, 0.48 mmol）、トルエン（50 mL）、及び２Ｍの炭酸ナトリウム水溶液（24 mL）を順次一緒に加え、８時間加熱し還流させた。

反応溶液を室温まで冷やした後、有機層をとり、有機溶媒を減圧下で留去した。得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製して、中間体２Ｈ−４（3.2 g, 49%の収率）を得た。

アルゴンガス雰囲気下で、中間体２Ｈ−４（1.6 g, 3.9 mmol）、中間体２Ｈ−１（1.0 g, 3.9 mmol）、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム（0.071 g, 0.078 mmol）、トリ−ｔ−ブチルホスホニウムテトラフルオロボレート（0.091 g, 0.31 mmol）、ナトリウムｔ−ブトキシド（0.53 g, 5.5 mmol）、及び無水トルエン（20 mL）を順次混合し、８時間加熱し還流させた。

反応溶液を室温まで冷やした後、有機層をとり、有機溶媒を減圧下で留去した。得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製し、化合物２Ｈ（2.4 g, 95%の収率）を得た。

ＦＤ−ＭＳ分析は、結果としてｍ／ｅが６３８であることを示し、一方、計算した分子量は６３８だった。

［ホスト物質である化合物３Ｈの合成］
化合物３Ｈの合成スキームを以下に示す。

アルゴン雰囲気下で、トルエン（150 mL）、ジメトキシエタン（150 mL）、及び２Ｍの濃度を有する炭酸ナトリウムの水溶液（150 mL）を、４−ヨードブロモベンゼン（28.3 g, 100.0 mmol）、ジベンゾフラン−４−ボロン酸（22.3 g, 105 mmol）、及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(０)（2.31 g, 2.00 mmol）に添加し、次にその混合物を還流させながら１０時間加熱した。

反応が完了した直後に、得られたものを濾過し、水層を除去した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、次に濃縮した。残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製した。そうして中間体３Ｈ−１（26.2 g, 81%収率）を得た。ＦＤ−ＭＳ分析（電界脱離質量分析法）により、その中間体が３２２のｍ／ｅ比をその分子量（すなわち３２２）について有することを確認した。

アルゴン雰囲気下で、中間体３Ｈ−１（2.36 g, 7.3 mmol）、中間体３Ｈ−２（3.0 g, 7.3 mmol）、ＣｕＩ（1.4 g, 7.3 mmol）、リン酸三カリウム（2.3 g, 11 mmol）、無水ジオキサン（30 mL）、及びシクロヘキサンジアミン（0.84 g, 7.3 mmol）を三ツ口フラスコ中に、記載した順序で仕込み、次に１００℃で８時間撹拌した。

水をその反応液に添加して固体を沈殿させ、次にその固体をヘキサンで、次にメタノールで洗った。さらに、得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製した。そうして、化合物３Ｈ（2.9 g, 60%収率）を得た。ＦＤ−ＭＳ分析の結果により、その化合物が６５０のｍ／ｅ比をその分子量（すなわち６５０）について有することを確認した。

［リン光化合物４Ｂのための例示の合成情報］
リン光ドーパント化合物４Ｂを以下のように合成した。

２−フェニル−５−ブロモピリジンの合成
１００ｍＬのジメトキシエタン及び４０ｍＬの水中の２，５−ジブロモピリジン（10 g, 42.21 mmol）、フェニルボロン酸（5.1 g, 42.21 mmol）、及び炭酸カリウム（11.7 g, 84.42 mmol）の混合物を調製する。窒素を、３０分間、その混合物中に直接バブリングする。次に、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(０)（244 mg, 2.11 mmol）を添加し、その混合物を窒素下で夜通し加熱し還流させる。その混合物を冷やし、酢酸エチル及び水で希釈する。層分離を行い、水層を酢酸エチルで抽出する。有機層を食塩水で洗い、硫酸マグネシウム上で乾燥させ、濾過し、蒸発させて残留物を得る。その残留物を、０、２、及び５％酢酸エチル／ヘキサンで溶出させるカラムクロマトグラフィーによって精製する。

２−フェニル−５−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサンボロラン−２−イル）ピリジンの合成
１００ｍＬのジオキサン中の２−フェニル−４−ブロモピリジン（4.28 g, 18.28 mmol）、ビス（ピナコラト）ジボロン（9.29 g, 36.57 mmol）、及び酢酸カリウム（5.38 g, 54.85 mmol）の混合物を調製する。窒素を３０分間その混合物中に直接バブリングする。ジクロロ［１，１′−フェロセニルビス（ジフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロロメタン（448 mg, 0.55 mmol）を添加する。反応混合物を内温９０℃に３時間加熱する。溶媒を蒸発させてオイルを得る。そのオイルをクーゲルロールで精製して、過剰のビス（ピナコラト）ジボロンを除去した。沸騰しているポット中に残された残留物を酢酸エチルに溶かし、硫酸マグネシウムを通して濾過し、酢酸エチルで濯ぎ、濾液を蒸発させる。生成物は精製することなく次の工程で用いることができる。

ボロン酸エステル前駆体の合成
１００ｍＬのエタノール中の上記トリフラート（4.6 g, 7.11 mmol）及び２−フェニル−５−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）ピリジン（4 g, 14.23 mmol）の混合物を調製する。この混合物を窒素下で２４時間加熱し還流させる。溶媒を蒸発させ、ヘキサンを添加する。固体を濾別し、これをヘキサンで洗う。その固体を、ジクロロメタン、その後いくらかのメタノールを添加したジクロロメタンで溶出させるカラムクロマトグラフィーによって精製する。

化合物４Ｂの合成
上記のボロン酸エステル前駆体（0.92 g, 1.18 mmol）、ブロモベンゼン（0.6 g, 3.54 mmol）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２′，６′−ジメトキシビフェニル（19 mg, 0.047 mmol）、及び第三リン酸カリウム（0.82 g, 3.54 mmol）を５０ｍＬのトルエン及び５ｍＬの水中で混合する。窒素をその混合物に３０分間直接バブリングさせ、その後、トリス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）（11 mg, 0.0118 mmol）を添加する。窒素をさらに５分間バブリングさせ、次にその反応混合物を窒素下で１時間加熱し還流させる。その混合物を冷やし、橙色固体が形成された。その固体を濾別し、ヘキサン、次にメタノールで洗う。その固体を５０％ジクロロメタン／ヘキサンで溶出させるカラムクロマトグラフィーによって精製する。

緑色リン光ドーパント化合物４Ｂを以下のように代替法で合成した。

２，５−ジフェニルピリジンの合成
２，５−ジブロモピリジン（10 g, 42 mmol）、フェニルボロン酸（13.4 g, 110 mmol）、ジシクロヘキシル（２′，６′−ジメトキシビフェニル−２−イル）ホスフィン（Ｓ−Ｐｈｏｓ）（0.7 g, 1.6 mmol）、及びリン酸カリウム（22 g, 105 mmol）を、２００ｍＬのトルエン及び２０ｍＬの水に混合した。窒素をその混合物中に３０分間直接バブリングさせる。次にＰｄ_２（ｄｂａ）_３（0.38 g, 0.4 mmol）を添加し、その混合物を窒素下で２時間加熱し還流させた。その混合物を冷やし、有機層を分離した。有機層を食塩水で洗い、硫酸マグネシウム上で乾燥させ、濾過し、蒸発させて残留物を得る。この残留物を１０％酢酸エチル／ヘキサンで溶出させるカラムクロマトグラフィーによって精製した。７ｇの所望する生成物が、精製後に得られた（91.8%収率）。

化合物４Ｂの合成
上記イリジウムトルフラート前駆体（2.5 g, 3.5 mmol）及び２，５−ジフェニルピリジン（2.4 g, 11 mmol）を２００ｍＬのエタノール中で混合した。その混合物を２４時間、窒素下で加熱し還流させた。還流中に沈殿物が生じた。セライトベッドを通して反応混合物を濾過した。その生成物をメタノール及びヘキサンで洗った。その固体をジクロロメタンに溶かし、１：１のジクロロメタン及びヘキサンを用いるカラムによって精製した。カラム精製後、１．２ｇの純粋な生成物を得た。（ＨＰＬＣ純度：99.8%）

［デバイスデータ］
本発明を、いくつかの実施例デバイス及び参照デバイスを参照してさらに詳細に説明する。しかし、本発明は実施例の記載によって限定されない。

１Ｈ、２Ｈ、３Ｈ、及び４Ｂを含む化合物は上に記載している。実施例で用いたその他の化合物を以下に示す。

［単一ホストを有する有機ＥＬデバイスの作製−実施例デバイス＃１］
厚さ１３０ｎｍのＩＴＯ透明電極（アノード）を有するガラス基板（大きさ：25 mm×75 mm×1.1 mm）（Geomatec Co., Ltd.製）を、イソプロピルアルコール中で５分間超音波洗浄をし、次にＵＶ（紫外線）／オゾン洗浄を３０分間行った。その透明電極を有するガラス基板を洗浄した後、そのガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダー上に備え付けた。

透明電極線がその透明電極をカバーするように備えられたガラス基板の表面を覆うように２０ｎｍの厚さの化合物ＨＩ−１を蒸着させることによって、正孔注入層を初めに形成させた。電子阻止層の上に３０ｎｍの厚さの化合物ＨＴ−１と２０ｎｍの厚さの化合物ＨＴ−２を順次蒸着させることによって正孔輸送層を形成させた。

リン光発光層は、リン光ホスト物質として用いた化合物１Ｈと、リン光ドーパント物質（緑色リン光発光体）として用いた化合物４Ｂを、正孔輸送層（ＨＴ−２）の上に４０ｎｍの厚さで共堆積させることによって得られた。化合物４Ｂの濃度は１０質量％であり、ホスト物質の濃度は９０質量％に設定した。

次に、３０ｎｍの厚さの電子輸送層を、化合物ＥＴ−１を蒸着させることによって形成した。１ｎｍの厚さのＬｉＦ層と８０ｎｍの厚さの金属Ａｌ層を順次形成してカソードを得た。ＬｉＦ層（これは電子注入可能な電極である）は１Å／分の速度で形成させた。

［単一ホストを有する有機ＥＬデバイスの作製−実施例デバイス＃２］
実施例デバイス＃２は、化合物１Ｈの代わりにリン光ホスト物質として化合物２Ｈを用いたことを除いて、実施例デバイス＃１と同じ方法で調製した。

［単一ホストを有する有機ＥＬデバイスの作製−参照デバイス＃１］
参照デバイス＃１は、ＣＢＰ（４，４′−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル）を化合物１Ｈに変えてリン光ホスト物質として用いたことを除いて、実施例デバイス＃１と同じ方法で調製した。

［単一ホストを有する有機ＥＬデバイスの作製−参照デバイス＃２］
参照デバイス＃２は、化合物４Ｂに代えてリン光ドーパント物質としてＩｒ（ｐｐｙ）_３を用いたことを除いて、実施例デバイス＃１と同じ方法で調製した。

［単一ホスト有する有機ＥＬデバイスの作製−参照デバイス＃３］
参照デバイス＃３は、化合物４Ｂに代えてリン光ドーパント物質としてＩｒ（ｐｐｙ）_３を用いたことを除いて、実施例デバイス＃２と同じ方法で調製した。

［単一ホストを有する有機ＥＬデバイスの作製−参照デバイス＃４］
化合物４Ｂに代えてリン光ドーパント物質としてＩｒ（ｐｐｙ）_３を用いたことを除いて、参照デバイス＃１と同じ方法で調製した。

［共ホストを有する有機ＥＬデバイスの作製−実施例デバイス＃３］
厚さ１３０ｎｍのＩＴＯ透明電極を有するガラス基板（大きさ：25 mm×75 mm×1.1 mm）（Geomatec Co., Ltd.製）を、イソプロピルアルコール中で５分間超音波洗浄をし、次にＵＶ（紫外線）／オゾン洗浄を３０分間行った。透明電極を有するガラス基板を洗浄した後、そのガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダー上に備え付けた。

透明電極線がその透明電極をカバーするように備えられたガラス基板の表面を覆うように２０ｎｍの厚さの化合物ＨＩ−１を蒸着させることによって、正孔注入層を初めに形成させた。電子阻止層の上に３０ｎｍの厚さの化合物ＨＴ−１と２０ｎｍの厚さの化合物ＨＴ−２を順次蒸着させることによって正孔輸送層を形成させた。

リン光発光層は、リン光共ホスト物質として用いた化合物１Ｈ及び２Ｈと、リン光ドーパント物質（緑色発光体）として用いた化合物４Ｂを、正孔輸送層（ＨＴ−２）の上に４０ｎｍの厚さで共堆積させることによって得られた。化合物４Ｂの濃度は１０質量％であり、共ホスト化合物１Ｈ及び２Ｈの濃度はそれぞれ４５質量％だった。

次に、３０ｎｍの厚さの電子輸送層を、化合物ＥＴ−１を蒸着させることによって形成した。１ｎｍの厚さのＬｉＦ層と８０ｎｍの厚さの金属Ａｌ層を順次形成してカソードを得た。ＬｉＦ層（これは電子注入性電極である）は１Å／分の速度で形成させた。

［共ホストを有する有機ＥＬデバイスの作製−実施例デバイス＃４］
実施例デバイス＃４は、リン光共ホスト物質として化合物１Ｈ及び３Ｈを用いたことを除いて、実施例デバイス＃３と同じ方法で調製した。

［共ホストを有する有機ＥＬデバイスの作製−参照デバイス＃５］
参照デバイス＃５は、化合物１Ｈ及びＣＢＰをリン光共ホスト物質として用いたことを除いて、実施例デバイス＃３と同じ方法で調製した。

［共ホストを有する有機ＥＬデバイスの作製−参照デバイス＃６］
参照デバイス＃６は、化合物４Ｂに代えてリン光ドーパント物質としてＩｒ（ｐｐｙ）_３を用いたことを除いて、実施例デバイス＃３と同じ方法で調製した。

［共ホストを有する有機ＥＬデバイスの作製−参照デバイス＃７］
参照デバイス＃７は、化合物４Ｂに代えてリン光ドーパント物質としてＩｒ（ｐｐｙ）_３を用いたことを除いて、実施例デバイス＃４と同じ方法で調製した。

［共ホストを有する有機ＥＬデバイスの作製−参照デバイス＃８］
参照デバイス＃８は、化合物４Ｂに代えてリン光ドーパント物質としてＩｒ（ｐｐｙ）_３を用いたことを除いて、参照デバイス＃５と同じ方法で調製した。

［サンプルデバイス］
表１は、発明者が評価した実施例デバイスと参照デバイスの作製において、発光体ドーパント物質及び発光体ホスト物質として用いた有機化合物を示している。

［サンプルデバイスの評価］
実施例デバイス＃１〜＃４及び参照デバイス＃１〜＃８として作製した有機ＥＬデバイス例を、１又は１０ｍＡ／ｃｍ^２の直流電流によって作動させた。発光色度（ＣＩＥ）、輝度（Ｌ）、及び電圧（Ｖ）を測定した。分光放射輝度スペクトルを、分光放射輝度計（コニカミノルタホールディングス社製のＣＳ−１０００）を使用して測定した。測定した値を用いて、電流効率（Ｌ／Ｊ）、発光効率η（ｌｍ／Ｗ）、及び外部量子効率（ＥＱＥ）を得た。外部量子効率（ＥＱＥ）は、得られたスペクトル、すなわち放射輝度スペクトルから、ランベルト放射が起こっていたと仮定して計算した。１０，０００ｃｄ／ｍ^２の初期発光強度の一定電流でデバイスを作動させ、発光強度が９５％まで低下するまでに費やした時間（ＬＴ９５）を得た。その結果を表２及び３に示す。

表２は、参照デバイス＃１〜＃４と比較して、単一ホストデバイスである実施デバイス＃１及び＃２の性能パラメータを示している。そのデータは、参照デバイスにおける物質の組み合わせの性能に対する、リン光化合物４Ｂとホスト化合物１Ｈ及び２Ｈの組み合わせ物の性能を比較している。

実施例デバイス＃１と参照デバイス＃２を比較すると、１ｍＡ／ｃｍ^２及び１０ｍＡ／ｃｍ^２において、実施例デバイス＃１におけるホスト物質化合物１Ｈ及び緑色リン光ドーパント化合物４Ｂの組み合わせは、参照デバイス＃２のホスト物質化合物１Ｈ及びリン光ドーパントＩｒ（ｐｐｙ）_３の組み合わせよりも、より低い電圧、より長い寿命、より高いＬ／Ｊ及び外部量子効率（ＥＱＥ）をもたらした。

同様に、１ｍＡ／ｃｍ^２及び１０ｍＡ／ｃｍ^２において、実施例デバイス＃２におけるホスト物質化合物２Ｈ及び緑色リン光ドーパント化合物４Ｂの組み合わせは、参照デバイス＃３のホスト物質化合物２Ｈ及びリン光ドーパントＩｒ（ｐｐｙ）_３の組み合わせよりも、より低い電圧、より長い寿命、より高いＬ／Ｊ及びＥＱＥをもたらした。表２中のデータは、燐光化合物４Ｂが、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３よりも、より低い電圧、より長い寿命、より高いＬ／Ｊ及びＥＱＥを有することを示している。

したがって、発光領域中の発光体としてのリン光化合物４Ｂとホスト物質としての化合物１Ｈ又は２Ｈは、ＰＨＯＬＥＤデバイスにおいて、従来の物質、例えばＩｒ（ｐｐｙ）３及びＣＢＰよりも、より効率的な発光、及び電気化学的により長い耐久性を生み出している。

表３は、共ホストデバイスである、実施例デバイス＃３及び＃４並びに参照デバイス＃５〜＃８の性能パラメータを示している。これらのデータは、共ホストシステムである化合物１Ｈ及び２Ｈ、並びに化合物１Ｈ及び３Ｈと組み合わされたリン光化合物４Ｂの性能を、参照デバイス＃５〜＃８中の材料の組み合わせの性能に対して比較している。

実施例デバイス＃３と参照デバイス＃６を比較すると、リン光化合物４Ｂと共ホスト化合物１Ｈ及び２Ｈとの組み合わせは、１ｍＡ／ｃｍ^２及び１０ｍＡ／ｃｍ^２において、リン光ドーパントＩｒ（ｐｐｙ）_３と共ホスト化合物１Ｈ及び２Ｈの組み合わせよりも、より低い電圧、より長い寿命、より高いＬ／Ｊ及びＥＱＥをもたらした。

実施例デバイス＃４を参照デバイス＃７と比較すると、リン光化合物４Ｂと共ホスト化合物１Ｈ及び３Ｈとの組み合わせは、１ｍＡ／ｃｍ^２及び１０ｍＡ／ｃｍ^２において、リン光性Ｉｒ（ｐｐｙ）_３と共ホスト化合物１Ｈ及び３Ｈの組み合わせよりも、より低い電圧、より長い寿命、より高いＬ／Ｊ及びＥＱＥをもたらした。

表３も、実施例デバイス＃１、＃２、＃３、及び＃４、並びに参照デバイス＃１、＃２、＃３、＃４、＃５、＃６、＃７、及び＃８のＬＴ９５データを示している。実施例デバイスは、参照デバイスよりも長い寿命を示している。ここでの開示にしたがうホスト及びドーパント物質の組み合わせを含む実施例デバイスの中では、共ホストデバイス＃３及び＃４が、単一ホスト実施例デバイス＃１及び＃２よりも長い寿命を有している。例えば、発光体としての４Ｂと共ホストとしての１Ｈ及び２Ｈの組み合わせを有する実施例デバイス＃３は、実施例デバイス＃１（これは４Ｂと１Ｈの組み合わせを有する）及び実施例デバイス＃２（これは４Ｂと１Ｈの組み合わせを有する）のいずれよりも顕著に長い寿命を示した。発光体として４Ｂと共ホストとして１Ｈ及び３Ｈの組み合わせを有する実施例デバイス＃４は、実施例デバイス＃１（４Ｂと１Ｈの組み合わせを有する）よりも顕著に長い寿命を示した。上で論じたように、本発明者は、これは、ここに開示した共ホスト物質の組み合わせが、発光層（再結合領域）において隣接層に対するキャリア注入能力を向上させるからであると考えている。

上のデバイスデータは、ＰＨＯＬＥＤ中で、化合物式４Ａで表されるファミリーのリン光物質と組み合わせて、ここで開示したビスカルバゾール誘導体化合物を単一ホストとして用い又は共ホストとして組み合わせた場合に、これらの組み合わせが、異なるリン光ドーパント（例えば、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）とともに上記ビスカルバゾール誘導体化合物を含む物質の組み合わせ、あるいは異なるホスト化合物（例えば、ＣＢＰ）とともに式４Ａの上記リン光ドーパント化合物を含む物質の組み合わせから作られたＰＨＯＬＥＤデバイスよりも優れた性能をもたらすことを示している。

本発明者は、式４Ｂの緑色リン光化合物と式１Ｈ、２Ｈ、又は３Ｈのホスト物質化合物の組み合わせが、電荷バランスと再結合を改善することによって、デバイス性能を高めていると考えている。上で論じたデバイスデータは、リン光化合物４Ｂを伴った式２Ｈのホスト物質化合物は、電圧、発光効率、及び寿命に関して、参照デバイス例よりも優れていることを示している。

ここでの開示の別の側面によれば、ここに開示した発明の範囲には、ここに記載した有機エレクトロルミネッセンスデバイスの様々な態様の１つ以上を組み込んでいる照明装置及び／又はディスプレイ装置が含まれる。そのようなディスプレイ装置のいくつかの例は、テレビのスクリーン、コンピュータのディスプレイのスクリーン、携帯電話のディスプレイのスクリーン、広告用掲示板のスクリーンなどである。

Claims (19)

1. カソード、アノード、及び前記カソードとアノードの間に備えられた複数の有機薄膜層を含み、前記の複数の有機薄膜層が発光層を含む有機エレクトロルミネッセンスデバイスであって、
   前記有機薄膜層の少なくとも１つが、緑色リン光ドーパント物質と下記式（１Ａ）又は（１Ｂ）：
   

   

   （式中、Ａ^１は、環を形成する１〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有ヘテロ環基を表し；
   Ａ^２は、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、又は１〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有へテロ環基を表し；
   Ｘ^１及びＸ^２はそれぞれ連結基であり、かつ独立に、単結合、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族炭化水素基、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族へテロ環基、あるいは２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族へテロ環基を表し；
   Ｙ^１〜Ｙ^４は独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルコキシ基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のハロアルキル基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のハロアルコキシ基、１〜１０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキルシリル、６〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアリールシリル、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族炭化水素基、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族へテロ環基、あるいは、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族へテロ環基を表し；
   Ｙ^１〜Ｙ^４のうちの隣接するものは、互いに結合して環構造を形成していてもよく；
   ｐ及びｑは１〜４の整数を表し；
   ｒ及びｓは１〜３の整数を表し；
   ｐ及びｑが２〜４の整数であり、ｒ及びｓが２〜３の整数である場合は、複数のＹ^１〜Ｙ^４は同じであるか異なっていてよい。）
   で表されるビスカルバゾール誘導体化合物であるホスト物質とを含む発光層であり；
   また、前記緑色リン光ドーパント物質が、下記式：
   ＬＬ′Ｌ″Ｍ
   （式中、Ｍは、八面体錯体を形成する金属であり、Ｌ、Ｌ′、及びＬ″は、同じか又は異なる二座配位子であって、Ｌ、Ｌ′、及びＬ″のそれぞれはｓｐ^２混成炭素と窒素を介してＭに配位された置換又は非置換のフェニルピリジン配位子であり；Ｌ、Ｌ′、及びＬ″のうちの１つは、その他の２つのうちの少なくとも１つとは異なる。）
   で表される化学構造を有するリン光有機金属錯体である、有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
2. Ａ_１が、置換又は非置換のピリジン環、置換又は非置換のピリミジン環、及び置換又は非置換のトリアジン環からなる群から選択される、請求項１に記載のデバイス。
3. Ａ_１が、置換又は非置換のピリミジン環あるいは置換又は非置換のトリアジン環から選択される、請求項１に記載のデバイス。
4. Ａ_１が置換又は非置換のピリミジン環である、請求項１に記載のデバイス。
5. Ａ_１が置換又は非置換のキナゾリン環である、請求項１に記載のデバイス。
6. Ｘ_１又はＸ_２がパラフェニレン又はメタフェニレンである、請求項１に記載のデバイス。
7. 前記緑色リン光ドーパント物質が、下記式：
   

   

   （式中、各Ｒは独立に、Ｈ、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルキルアリール、ＣＮ、ＣＦ_３、Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１、トリフルオロビニル、ＣＯ_２Ｒ、Ｃ(Ｏ)Ｒ、ＮＲ_２、ＮＯ_２、ＯＲ、ハロ、アリール、ヘテロアリール、置換アリール、置換ヘテロアリール、又はヘテロ環基からなる群から選択され；
   Ａｒ′、Ａｒ″、Ａｒ″′、Ａｒ″″はそれぞれ独立に、式中のフェニルピリジン配位子上の置換又は非置換のアリール又はヘテロアリール非縮合置換基を表し；
   ａは０又は１であり；
   ｂは０又は１であり；
   ｃは０又は１であり；
   ｄは０又は１であり；
   ｍは１又は２であり；
   ｎは１又は２であり；
   ｍ＋ｎはＭに配位することができる配位子の最大数であり、
   ａ、ｂ、ｃ、及びｄのうち少なくとも１つは１であり、
   ａ及びｂのうちの少なくとも１つが１であり且つｂ及びｃのうちの少なくとも１つが１である場合は、Ａｒ′及びＡｒ″のうちの少なくとも１つは、Ａｒ″′及びＡｒ″″のうちの少なくとも１つとは異なる。）
   を有する、請求項１に記載のデバイス。
8. 前記緑色リン光ドーパント物質が下記式：
   

   

   で表される化合物である、請求項１に記載のデバイス。
9. 前記ホスト物質が、下に示す式１Ｈ又は２Ｈで表されるビスカルバゾール誘導体化合物である、請求項８に記載のデバイス。
   

   
10. カソード、アノード、及び前記カソードとアノードの間に備えられた複数の有機薄膜層を含み、前記複数の有機薄膜層が、
    第一のホスト物質、
    第二のホスト物質、及び
    緑色リン光ドーパント物質を含む少なくとも１つの発光層を含み、
    前記第一のホスト物質が、下記の式（１Ａ）又は（１Ｂ）で表されるビスカルバゾール誘導体化合物であり；
    前記第二のホスト物質が、下記式（１Ａ′）、（１Ｂ′）、又は（２）で表され；
    前記緑色リン光ドーパント物質が、下記式：
    ＬＬ′Ｌ″Ｍ
    （式中、Ｍは、八面体錯体を形成する金属であり、Ｌ、Ｌ′、及びＬ″は、同じか又は異なる二座配位子であって、Ｌ、Ｌ′、及びＬ″のそれぞれはｓｐ^２混成炭素と窒素を介してＭに配位された置換又は非置換のフェニルピリジン配位子を含み；Ｌ、Ｌ′、及びＬ″のうちの１つは、その他の２つのうちの少なくとも１つとは異なる。）
    で表される化学構造を有するリン光有機金属錯体である、有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
    

    

    （式中、Ａ^１は、環を形成する１〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有ヘテロ環基を表し；
    Ａ^２は、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、あるいは１〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有へテロ環基を表し；
    Ｘ^１は連結基であり、かつ独立に、単結合、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族炭化水素基、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族へテロ環基、あるいは２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族へテロ環基を表し；
    Ｘ^２は連結基であり、かつ独立に、単結合、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族炭化水素基、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族へテロ環基、あるいは２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族へテロ環基を表し；
    Ｙ^１〜Ｙ^４は独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルコキシ基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のハロアルキル基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のハロアルコキシ基、１〜１０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキルシリル、６〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアリールシリル、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族炭化水素基、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族へテロ環基、あるいは、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族へテロ環基を表し；
    Ｙ^１〜Ｙ^４のうちの隣接するものは、互いに結合して環構造を形成していてもよく；
    ｐ及びｑは１〜４の整数を表し；
    ｒ及びｓは１〜３の整数を表し；
    ｐ及びｑが２〜４の整数であり、ｒ及びｓが２〜３の整数である場合は、複数のＹ^１〜Ｙ^４は同じであるか異なっていてよい。）；
    

    

    （式中、Ａ_１′は、環を形成する１〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有ヘテロ環基を表し；
    Ａ_２′は、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、あるいは１〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の窒素含有ヘテロ環基を表し；
    Ｘ_２′は連結基であり、独立に、単結合、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族炭化水素基、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族へテロ環基、あるいは２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族へテロ環基を表し；
    Ｙ_１′〜Ｙ_４′は独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルコキシ基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のハロアルキル基、１〜２０の炭素原子を有する置換又は非置換のハロアルコキシ基、１〜１０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキルシリル、６〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアリールシリル、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族炭化水素基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族炭化水素基、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の芳香族へテロ環基、あるいは、２〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族へテロ環基を表し；
    Ｙ_１′〜Ｙ_４′のうちの隣接するものは、互いに結合して環構造を形成していてもよく；
    ｐ′及びｑ′は１〜４の整数を表し；
    ｒ′及びｓ′は１〜３の整数を表し；
    ｐ′及びｑ′が２〜４の整数であり、ｒ′及びｓ′が２〜３の整数である場合は、複数のＹ_１′〜Ｙ_４′は同じであるか異なっていてよい。）；
    

    

    （式中、Ｒ^２は独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換のアリール基、５〜３０の環原子を有する置換又は非置換のヘテロ環基、１〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル基、２〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルケニル基、２〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキニル基、３〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキルシリル基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換のアリールシリル基、１〜３０の炭素原子を有する置換又は非置換のアルコキシ基、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換のアラルキル基、あるいは６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換のアリールオキシ基を表し；
    ｐ″及びｑ″は独立に０〜４の整数であり；
    複数のＲ^２は互いに同じであるか異なり；
    隣接するＲ^２基どうしは互いに結合して環を形成していてもよく；
    Ｌ^２は、単結合又は連結基を表し、その連結基は、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換のアリール基、５〜３０の環原子を有する置換又は非置換のヘテロ環基、及び５〜３０の環炭素原子を有するシクロアルキル基のうちの１つ又はそれらを組み合わせた基を表し；
    ＦＡは、６〜３０の環炭素原子を有する置換又は非置換の縮合芳香環基、あるいは５〜３０の環原子を有する置換又は非置換の縮合芳香族ヘテロ環基を表す。）
11. Ａ_１又はＡ_１′が、置換又は非置換のピリジン環、置換又は非置換のピリミジン環、及び置換又は非置換のトリアジン環からなる群から選択される、請求項１０に記載のデバイス。
12. Ａ_１又はＡ_１′が、置換又は非置換のピリミジン環、あるいは置換又は非置換のトリアジン環から選択される、請求項１０に記載のデバイス。
13. Ａ_１又はＡ_１′が置換又は非置換のピリミジン環である、請求項１０に記載のデバイス。
14. Ａ_１又はＡ_１′が置換又は非置換のキナゾリン環である、請求項１０に記載のデバイス。
15. Ｘ_１又はＸ_２がパラフェニレン又はメタフェニレンである、請求項１０に記載のデバイス。
16. 前記第二のホスト物質が式（２）で表され、式（２）中のＦＡが下記式（２−１）〜（２−４）：
    

    

    （式中、Ｒ^２及びＲ^２１は、前記式（２）のＲ^２と同じものを表し；
    Ｒ^２の１つは、前記式（２）中のＬ^２と結合する単結合であり；
    ｒ及びｓは０〜４の整数である。）
    のいずれか一つで表される、請求項１０に記載のデバイス。
17. 前記緑色リン光ドーパント物質が、下記式：
    

    

    （式中、各Ｒは独立に、Ｈ、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルキルアリール、ＣＮ、ＣＦ_３、Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１、トリフルオロビニル、ＣＯ_２Ｒ、Ｃ(Ｏ)Ｒ、ＮＲ_２、ＮＯ_２、ＯＲ、ハロ、アリール、ヘテロアリール、置換アリール、置換ヘテロアリール、又はヘテロ環基からなる群から選択され；
    Ａｒ′、Ａｒ″、Ａｒ″′、Ａｒ″″はそれぞれ独立に、式中のフェニルピリジン配位子上の置換又は非置換のアリール又はヘテロアリール非縮合置換基を表し；
    ａは０又は１であり；
    ｂは０又は１であり；
    ｃは０又は１であり；
    ｄは０又は１であり；
    ｍは１又は２であり；
    ｎは１又は２であり；
    ｍ＋ｎはＭに配位することができる配位子の最大数であり、
    ａ、ｂ、ｃ、及びｄのうち少なくとも１つは１であり、
    ａ及びｂのうちの少なくとも１つが１であり且つｂ及びｃのうちの少なくとも１つである場合は、Ａｒ′及びＡｒ″のうちの少なくとも１つが、Ａｒ″′及びＡｒ″″のうちの少なくとも１つとは異なる。）
    を有する、請求項１０に記載のデバイス。
18. 前記緑色リン光ドーパント物質が下記式４Ｂ：
    

    

    で表される化合物である、請求項１０に記載のデバイス。
19. 前記第一のホスト物質が下に示す式１Ｈ：
    

    

    で表されるビスカルバゾール誘導体化合物であり；
    前記第二のホスト物質が下の式２Ｈ又は３Ｈ：
    

    

    で表される化合物である、請求項１８に記載のデバイス。

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