JP4782779B2 - 複数の金属層を備えるｏｌｅｄのドナー - Google Patents
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Description
本発明は、OLEDディスプレイ装置とその製造方法に関する。
カラー画素（例えば赤色画素、緑色画素、青色画素（一般にRGB画素と呼ばれる））のアレイを備えるカラーまたはフル・カラー有機エレクトロルミネッセンス（EL）ディスプレイ（有機発光ダイオード・デバイス、すなわちOLEDデバイスとしても知られる）では、色を出す有機EL媒体を正確にパターニングしてRGB画素を作る必要がある。基本的なOLEDデバイスは、共通して、アノードと、カソードと、アノードとカソードに挟まれた有機EL媒体とを備えている。有機EL媒体は、1つ以上の有機薄膜層を含むことができ、そのうちの1つの層が主として発光またはエレクトロルミネッセンスを担っている。この特定の層は、一般に、有機EL媒体の発光層と呼ばれる。有機EL媒体の中に存在している他の層は、主として電子輸送機能を提供することができ、（正孔を輸送するための）正孔輸送層または（電子を輸送するための）電子輸送層と呼ばれる。フル・カラーOLEDディスプレイ・パネルのRGB画素を形成する際には、有機EL媒体の発光層または有機EL媒体全体を正確にパターニングする方法を考案する必要がある。
高解像度OLEDディスプレイのパターニングに適した1つの方法は、Grandeらによる譲受人に譲渡されたアメリカ合衆国特許第5,851,709号に開示されている。この方法は、以下に示す一連のステップからなる。すなわち、1）それぞれの側に第1の面と第2の面を有する基板を用意するステップと；2）その基板の第1の面上に透光性断熱層を形成するステップと；3）その断熱層の上に光吸収層を形成するステップと；4）第2の面から断熱層へと延びる開口部のアレイを基板に設けるステップと；5）光吸収層の上に転写可能な色形成有機ドナー層を設けるステップと；6）基板に設けた開口部とデバイス上の対応するカラー画素が一方向に並んだ関係になるようにドナー基板をディスプレイ基板と正確に揃えるステップと；7）輻射線源を使用し、開口部の上方で光吸収層の位置に十分な熱を発生させてドナー基板上の有機層をディスプレイ基板に転写するステップからなる。Grandeらの方法の1つの問題点は、ドナー基板上の開口部アレイをパターニングせねばならないことである。別の問題点は、ドナー基板とディスプレイ基板を物理的に正確に揃えねばならないことである。さらに別の問題点は、ドナーのパターンが固定されていて容易に変更できないことである。
LittmanとTangは、譲受人に譲渡されたアメリカ合衆国特許第5,688,551号において、パターニングされていないドナー・シートからEL基板に有機EL材料をあるパターンで転写する方法を記載している。Wolkらによる一連の特許（アメリカ合衆国特許第6,114,088号、第6,140,009号、第6,214,520号、第6,221,553号）には、ドナー要素の選択された部分をレーザー・ビームで加熱することにより、Elデバイスの発光層をそのドナー要素から基板に転写できる方法が記載されている。各層は、デバイスが機能する際に利用される動作層または非動作層である。
これらの方法では、エレクトロルミネッセンス材料を含むドナーを輻射線によって加熱し、すでにアクティブ・デバイスの一部が含まれている可能性があるレシーバに転写する。その後、さらに層を追加することによってデバイスを完成させることができる。このようなデバイスの寿命を延ばすことが、相変わらず必要とされている。
そこで本発明の1つの目的は、輻射線熱転写によって製造したOLEDデバイスの寿命を延ばすことである。
この目的は、有機材料を転写してOLEDデバイスを形成するためのドナー要素であって、
a）透明な支持体と；
b）該透明な支持体を通過する輻射線に応答して熱を発生させる第1の金属層と；
c）該第1の金属層の上に設けられていて、水分と酸素の一方または両方と反応する第2の金属層と；
d）該第2の金属層の上に配置された転写可能な有機材料を有する有機層とを含んでなり、該第1の金属層によって吸収された輻射線に応答して該有機材料がOLEDデバイスに転写されることを特徴とするドナー要素によって達成される。
a）透明な支持体と；
b）該透明な支持体を通過する輻射線に応答して熱を発生させる第1の金属層と；
c）該第1の金属層の上に設けられていて、水分と酸素の一方または両方と反応する第2の金属層と；
d）該第2の金属層の上に配置された転写可能な有機材料を有する有機層とを含んでなり、該第1の金属層によって吸収された輻射線に応答して該有機材料がOLEDデバイスに転写されることを特徴とするドナー要素によって達成される。
この方法の1つの利点は、ドナー要素からの輻射線熱転写によって製造できるOLEDデバイスの寿命を延ばせることである。
“OLEDデバイス”または“有機発光ディスプレイ”という用語は、従来技術で使用されているように、画素として有機発光ダイオードを備えるディスプレイ装置を意味する。カラーOLEDデバイスは、少なくとも一色の光を出す。“マルチカラー”という用語は、異なる領域にいろいろな色相の光を出すことのできるディスプレイ・パネルを記述するのに用いる。この用語は、特に、いろいろな色の画像を表示することのできるディスプレイ・パネルを記述するのに用いる。領域は、必ずしも互いに連続している必要はない。“フル・カラー”という用語は、可視スペクトルの赤色領域と緑色領域と青色領域で光を出すことができて、色相を任意に組み合わせた画像を表示できるマルチカラー・ディスプレイ・パネルを記述するのに用いる。赤、緑、青は三原色を構成し、その三原色を適切に混合することによって他のあらゆる色を作り出すことができる。しかしデバイスの色域を広げるために追加の色を使用することが可能である。“画素”という用語は、従来技術で使用されているように、一般に、ディスプレイ・パネルの1つ領域であって、他の領域とは独立に刺激して光を出させることのできる領域を指すのに用いる。しかしフル・カラーシステムでは、色の異なるいくつかの画素を合わせて用いて幅広い色を作り出し、見る人がそのような一群の画素を単一の画素と名づけるうることが認められている。
ここで図1を参照すると、本発明によるドナー要素の断面図が示してある。ドナー要素10は、透明な支持体20と、第1の金属層40と、第2の金属層50と、有機層60を備えている。ドナー要素10は、場合によっては反射防止層30も含むことができる。
透明な支持体20は、少なくとも以下に示す条件を満たす任意のもので作ることができる。ドナー支持体は、一方の側を加圧しながら光によって熱を発生させる転写ステップの間と、揮発成分（例えば水蒸気）を除去するための予備加熱ステップの間を通じて完全な構造を維持せねばならない。さらに、ドナー支持体は、1つの面に有機ドナー材料からなる比較的薄いコーティングを載せることと、このコーティングされた支持体の予定保管期間を通じてこのコーティングを分解させずに保持することができねばならない。これらの条件を満たす支持体材料としては、例えば、金属ホイル、支持体上のコーティングに含まれる転写可能な有機ドナー材料の転写が起こると考えられる温度よりも高いガラス転移温度を持つある種のプラスチック・ホイル、繊維強化プラスチック・ホイルなどがある。具体例をいくつか挙げると、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリメチルペンテンのいずれか、またはこれらの混合物がある。選択できる適切な支持体材料は公知の技術的な手段によって制限される可能性があるが、選択された支持体材料を本発明を実施する際の有用なドナー支持体にするときには、この支持体材料のいくつかの特徴さらに考慮するとよかろう。例えば支持体は、転写可能な有機材料をあらかじめコーティングする前に、クリーニングして表面を整える多段階プロセスを必要とする可能性がある。本発明では、透明な支持体の厚さが200μｍ未満の場合に最も有用である。
支持体材料が透光性材料であり、適切なフラッシュ・ランプ、または適切なレーザーからのレーザー光を利用する場合には、ドナー支持体をより効果的に加熱し、それに対応して転写可能な有機発光材料を支持体から基板により多く転写するため、照射光を吸収する材料を支持体の内部に、または支持体の表面に組み込むことが有利になる可能性がある。そのような場合、透明な支持体20をまず最初に、スペクトルの所定の部分の光を吸収して熱を発生させることのできる第1の金属層40で均一に覆う。第1の金属層40としては、Ag、Au、Be、Co、Cr、Cu、Fe、Ir、Mo、Nb、Ni、Pt、Rh、Ta、Pd、V、Wなどの金属や、これらの混合物が可能である。このグループのうちで好ましい金属は、Be、Cr、V、Mo、Pt、Wのいずれか、またはこれらの混合物である。
反射防止層30は、場合によってはドナー要素10に含まれている層であり、屈折率の実数部が3.0よりも大きい材料を含んでいる。そのような材料として、例えば、シリコン、ゲルマニウム、ならびにこれらの組み合わせが挙げられる。反射防止層30と第1の金属層40の特に有用な組み合わせとして、シリコンとクロム、ゲルマニウムとニッケルがある。反射防止層の利用と、有効な反射防止層を第1の金属層と組み合わせる方法は、Donald R. Preussらによって2003年3月20日に「入射レーザー光に応答して転写することが可能な有機層をコーティングできる高吸収ドナー基板」という名称で出願されて譲受人に譲渡されたアメリカ合衆国特許出願シリアル番号第10/393,033号に記載されている。なおその開示内容は、参考としてこの明細書に組み込まれているものとする。
第2の金属層50は第1の金属層40の上にコーティングされ、第1の金属層40の表面にある水分および／または酸素と反応する。第1の金属層40の表面に水分および／または酸素がないというのが望ましい1つの特徴である。というのも、水分および／または酸素は有機層60を分解させるため、デバイスの性能が悪くになるからである。第2の金属層50は、水分および／または酸素と反応する金属を含んでいる。その金属は、Al、Ba、Ca、Co、Cr、Fe、K、Li、Mg、Mn、Na、Ni、Sc、Sr、Ti、Vなどである。さらに、第2の金属層50は、第1の金属層40とは異なる金属を含んでいる。第2の金属層50は、第1イオン化ポテンシャルが7eV未満である金属を含むことが好ましい。第2の金属層50は、有機層60をコーティングする少し前に蒸着法によって第1の金属層40の上に堆積させることができる。
ドナー要素10は、転写可能な層として、OLEDデバイス内に有用な層を形成するための有機材料（例えば正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料、またはこれらの組み合わせ）を含むことができる。
OLEDデバイスで有用な正孔輸送材料はよく知られており、芳香族第三級アミンなどがある。芳香族第三級アミンは、炭素原子（そのうちの少なくとも1つは芳香族環のメンバーである）だけに結合する少なくとも1つの3価窒素原子を含んでいる化合物であると理解されている。芳香族第三級アミンの1つの形態は、アリールアミン（例えばモノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリールアミン、ポリマー・アリールアミン）である。具体的なモノマー・トリアリールアミンは、Klupfelらによってアメリカ合衆国特許第3,180,730号に示されている。1個以上のビニル基で置換された他の適切なトリアリールアミン、および／または少なくとも1つの活性な水素含有基を含む他の適切なトリアリールアミンは、Brantleyらによってアメリカ合衆国特許第3,567,450号と第3,658,520号に開示されている。
芳香族第三級アミンのより好ましいクラスは、アメリカ合衆国特許第4,720,432号と第5,061,569号に記載されているように、少なくとも2つの芳香族第三級アミン部分を含むものである。このような化合物としては、構造式（A）：
で表わされるものがある。ただし、
Q1とQ2は、独立に、芳香族第三級アミン部分の中から選択され、
Gは、炭素-炭素結合の結合基（例えば、アリーレン基、シクロアルキレン基、アルキレン基など）である。
Q1とQ2は、独立に、芳香族第三級アミン部分の中から選択され、
Gは、炭素-炭素結合の結合基（例えば、アリーレン基、シクロアルキレン基、アルキレン基など）である。
一実施態様では、Q1とQ2の少なくとも一方は、多環縮合環構造（例えばナフタレン）を含んでいる。Gがアリール基である場合には、Q1とQ2の少なくとも一方は、フェニレン部分、ビフェニレン部分、ナフタレン部分のいずれかであることが好ましい。
構造式（A）に合致するとともに2つのトリアリールアミンを含むトリアリールアミンの有用な1つのクラスは、構造式（B）：
で表わされる。ただし、
R1とR2は、それぞれ独立に、水素原子、アリール基、アルキル基のいずれかを表わすか、R1とR2は、合わさって、シクロアルキル基を完成させる原子を表わし；
R3とR4は、それぞれ独立にアリール基を表わし、そのアリール基は、構造式（C）：
に示したように、ジアリール置換されたアミノ基によって置換されている。ただし、
R5とR6は、独立に、アリール基の中から選択される。一実施態様では、R5とR6のうちの少なくとも一方は、多環縮合環構造（例えばナフタレン）を含んでいる。
R1とR2は、それぞれ独立に、水素原子、アリール基、アルキル基のいずれかを表わすか、R1とR2は、合わさって、シクロアルキル基を完成させる原子を表わし；
R3とR4は、それぞれ独立にアリール基を表わし、そのアリール基は、構造式（C）：
R5とR6は、独立に、アリール基の中から選択される。一実施態様では、R5とR6のうちの少なくとも一方は、多環縮合環構造（例えばナフタレン）を含んでいる。
芳香族第三級アミンの別のクラスは、テトラアリールジアミンである。望ましいテトラアリールジアミンとして、構造式（C）に示したように、アリーレン基を通じて結合した2つのジアリールアミノ基が挙げられる。有用なテトラアリールジアミンとしては、一般式（D）：
で表わされるものがある。ただし、
それぞれのAreは、独立に、アリーレン基（例えばフェニレン基またはアントラセン基）の中から選択され；
nは1〜4の整数であり；
Ar、R7、R8、R9は、独立に、アリール基の中から選択される。
それぞれのAreは、独立に、アリーレン基（例えばフェニレン基またはアントラセン基）の中から選択され；
nは1〜4の整数であり；
Ar、R7、R8、R9は、独立に、アリール基の中から選択される。
典型的な一実施態様では、Ar、R7、R8、R9のうちの少なくとも1つは多環縮合構造（例えばナフタレン）である。
上記の構造式(A)、(B)、(C)、(D)のさまざまなアルキル部分、アルキレン部分、アリール部分、アリーレン部分は、それぞれ、置換されていてもよい。典型的な置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ハロゲン（例えばフッ化物、塩化物、臭化物）などがある。さまざまなアルキル部分とアルキレン部分は、一般に、1〜約6個の炭素原子を含んでいる。シクロアルキル部分は、3〜約10個の炭素原子を含むことができるが、一般には5個、または6個、または7個の炭素原子を含んでいる（例えばシクロペンチル環構造、シクロヘキシル環構造、シクロヘプチル環構造）。アリール部分とアリーレン部分は、通常は、フェニル部分とフェニレン部分である。
OLEDデバイスの正孔輸送層は、単一の芳香族第三級アミン化合物で形成すること、または芳香族第三級アミン化合物の混合物で形成することができる。特に、トリアリールアミン（例えば構造式(B)を満たすトリアリールアミン）をテトラアリールジアミン（例えば構造式(D)に示したもの）と組み合わせて使用することができる。トリアリールアミンをテトラアリールジアミンと組み合わせて使用する場合には、後者は、トリアリールアミンと電子注入・輸送層の間に位置する層として配置される。有用な芳香族第三級アミンの代表例としては、以下のものがある。
1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン；
1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン；
N,N,N',N'-テトラフェニル-4,4"'-ジアミノ-1,1':4',1":4",1"'-クアテルフェニル；
ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)フェニルメタン；
1,4-ビス[2-[4-[N,N-ジ(p-トリル)アミノ]フェニル]ビニル]ベンゼン（BDTAPVB）；
N,N,N',N'-テトラ-p-トリル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N,N,N',N'-テトラフェニル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N,N,N',N'-テトラ-1-ナフチル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N,N,N',N'-テトラ-2-ナフチル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N-フェニルカルバゾール；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（NPB）；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ビフェニル（TNB）；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]p-テルフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(3-アセナフテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
1,5-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ナフタレン；
4,4'-ビス[N-(9-アントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(1-アントリル)-N-フェニルアミノ]-p-テルフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-フェナントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(8-フルオランテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ピレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ナフタセニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ペリレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(1-コロネニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
2,6-ビス(ジ-p-トリルアミノ)ナフタレン；
2,6-ビス[ジ-(1-ナフチル)アミノ]ナフタレン；
2,6-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ナフタレン；
N,N,N',N'-テトラ(2-ナフチル)-4,4"-ジアミノ-p-テルフェニル；
4,4'-ビス｛N-フェニル-N-[4-(1-ナフチル)-フェニル]アミノ｝ビフェニル；
2,6-ビス[N,N-ジ(2-ナフチル)アミン]フルオレン；
4,4',4"-トリス[(3-メチルフェニル)フェニルアミノ]トリフェニルアミン（MTDATA）；
4,4'-ビス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（TPD）。
1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン；
1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン；
N,N,N',N'-テトラフェニル-4,4"'-ジアミノ-1,1':4',1":4",1"'-クアテルフェニル；
ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)フェニルメタン；
1,4-ビス[2-[4-[N,N-ジ(p-トリル)アミノ]フェニル]ビニル]ベンゼン（BDTAPVB）；
N,N,N',N'-テトラ-p-トリル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N,N,N',N'-テトラフェニル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N,N,N',N'-テトラ-1-ナフチル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N,N,N',N'-テトラ-2-ナフチル-4,4'-ジアミノビフェニル；
N-フェニルカルバゾール；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（NPB）；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ビフェニル（TNB）；
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]p-テルフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(3-アセナフテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
1,5-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ナフタレン；
4,4'-ビス[N-(9-アントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(1-アントリル)-N-フェニルアミノ]-p-テルフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-フェナントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(8-フルオランテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ピレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ナフタセニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(2-ペリレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
4,4'-ビス[N-(1-コロネニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル；
2,6-ビス(ジ-p-トリルアミノ)ナフタレン；
2,6-ビス[ジ-(1-ナフチル)アミノ]ナフタレン；
2,6-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ナフタレン；
N,N,N',N'-テトラ(2-ナフチル)-4,4"-ジアミノ-p-テルフェニル；
4,4'-ビス｛N-フェニル-N-[4-(1-ナフチル)-フェニル]アミノ｝ビフェニル；
2,6-ビス[N,N-ジ(2-ナフチル)アミン]フルオレン；
4,4',4"-トリス[(3-メチルフェニル)フェニルアミノ]トリフェニルアミン（MTDATA）；
4,4'-ビス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（TPD）。
有用な正孔輸送材料の別のクラスとして、ヨーロッパ特許第1,009,041号に記載されている多環式芳香族化合物がある。ヨーロッパ特許公開第0,891,121 A1号および第1,029,909 A1号に記載されているいくつかの正孔注入材料も、有用な正孔輸送材料になりうる。さらに、ポリマー正孔輸送材料を使用することができる。それは、例えば、ポリ(N-ビニルカルバゾール)（PVK）、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、コポリマー（例えばポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)／ポリ(4-スチレンスルホネート)（PEDOT/PSSとも呼ばれる））などである。
有用な有機発光材料はよく知られている。アメリカ合衆国特許第4,769,292号と第5,935,721号により詳しく説明されているように、有機EL素子の各発光層（LEL）は発光材料または蛍光材料を含んでおり、この領域で電子-正孔対の再結合が起こる結果としてエレクトロルミネッセンスが生じる。発光層は単一の材料で構成できるが、より一般的には、ゲスト化合物またはドーパントをドープしたホスト材料からなる。光は主としてドーパントから発生する。発光層内のホスト材料は、以下に示す電子輸送材料、または上記の正孔輸送材料、または正孔-電子再結合をサポートする別の単一の材料または組み合わせた材料にすることができる。ドーパントは、通常は強い蛍光染料の中から選択される。リン光化合物（例えばWO 98/55561、WO 00/18851、WO 00/57676、WO 00/70655に記載されている遷移金属錯体）も有用である。ドーパントは、一般に、0.01〜10質量％の割合でホスト材料に組み込まれる。
ホスト材料および発光材料としては、小さな非ポリマー分子またはポリマー材料が可能である（例えばポリフルオレン、ポリビニルアリーレン（例えばポリ(p-フェニレンビニレン)、PPV））。ポリマーの場合、小分子発光材料は、ホスト・ポリマーの中に分子として分散させること、または発光材料を微量成分とコポリマー化してホスト・ポリマーに添加することができる。
発光材料を選択する際の重要な1つの関係は、分子の最高被占軌道と最低空軌道のエネルギー差として定義されるバンドギャップ電位の比較である。ホスト材料から発光材料にエネルギーが効率的に移動するための必要条件は、ドーパントのバンドギャップがホスト材料のバンドギャップよりも小さいことである。リン光発光体（三重項励起状態から発光する材料、すなわちいわゆる“三重項発光体”が含まれる）では、ホスト材料から発光材料にエネルギーが移動できるためには、ホストの三重項エネルギー・レベルが十分に高いことも重要である。
有用であることが知られているホスト分子および発光分子としては、アメリカ合衆国特許第4,768,292号、第5,141,671号、第5,150,006号、第5,151,629号、第5,294,870号、第5,405,709号、第5,484,922号、第5,593,788号、第5,645,948号、第5,683,823号、第5,755,999号、第5,928,802号、第5,935,720号、第5,935,721号、第6,020,078号に開示されているものなどがある。
8-ヒドロキシキノリンの金属錯体と、それと同様の誘導体（一般式E）は、エレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト材料の1つのクラスを形成し、波長が500nmよりも長い光（例えば緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。
nは1〜3の整数であり；
Zは、各々独立に、縮合した少なくとも2つの芳香族環を有する核を完成させる原子を表わす。
以上の説明から、金属は、一価、二価、三価の金属が可能であることが明らかである。金属としては、例えばアルカリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウムなど）、アルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウムなど）、土類金属（ホウ素、アルミニウムなど）が可能である。一般に、キレート化金属として有用であることが知られている任意の一価、二価、三価の金属を使用することができる。
Zは、縮合した少なくとも2つの芳香族環を持っていてそのうちの少なくとも一方はアゾール環またはアジン環である複素環の核を完成させる。必要な場合には、必要なその2つの環に追加の環（例えば脂肪族環と芳香族環の両方）を縮合させることができる。機能の向上なしに分子が大きくなることを避けるため、環の原子数は、通常は18個以下に維持する。
有用なキレート化オキシノイド系化合物の代表例としては、以下のものがある。
CO-1：アルミニウムトリスオキシン［別名、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)］
CO-2：マグネシウムビスオキシン［別名、ビス(8-キノリノラト)マグネシウム(II)］
CO-3：ビス[ベンゾ｛f｝-8-キノリノラト]亜鉛(II)
CO-4：ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)-μ-オキソ-ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)
CO-5：インジウムトリスオキシン［別名、トリス(8-キノリノラト)インジウム］
CO-6：アルミニウムトリス(5-メチルオキシン)［別名、トリス(5-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)］
CO-7：リチウムオキシン［別名、(8-キノリノラト)リチウム(I)］
CO-8：ガリウムオキシン［別名、トリス(8-キノリノラト)ガリウム(III)］
CO-9：ジルコニウムオキシン［別名、テトラ(8-キノリノラト)ジルコニウム(IV)］
CO-1：アルミニウムトリスオキシン［別名、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)］
CO-2：マグネシウムビスオキシン［別名、ビス(8-キノリノラト)マグネシウム(II)］
CO-3：ビス[ベンゾ｛f｝-8-キノリノラト]亜鉛(II)
CO-4：ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)-μ-オキソ-ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)
CO-5：インジウムトリスオキシン［別名、トリス(8-キノリノラト)インジウム］
CO-6：アルミニウムトリス(5-メチルオキシン)［別名、トリス(5-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)］
CO-7：リチウムオキシン［別名、(8-キノリノラト)リチウム(I)］
CO-8：ガリウムオキシン［別名、トリス(8-キノリノラト)ガリウム(III)］
CO-9：ジルコニウムオキシン［別名、テトラ(8-キノリノラト)ジルコニウム(IV)］
本発明の1つ以上の発光層に含まれるホスト材料としては、9位と10位に炭化水素置換基または置換された炭化水素置換基を有するアントラセン誘導体が可能である。例えば9,10-ジ-(2-ナフチル)アントラセンの誘導体（一般式F）は、エレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト材料の1つのクラスを形成し、波長が400nmよりも長い光（例えば青、緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。
R1、R2、R3、R4、R5、R6は、各環上にある、以下に示すグループの中から選択した1個以上の置換基を表わす。
グループ1：水素、または1〜24個の炭素原子を有するアルキル；
グループ2：5〜20個の炭素原子を有するアリールまたは置換されたアリール；
グループ3：アントラセニル、ピレニル、ペリレニルいずれかの芳香族縮合環を完成させるのに必要な4〜24個の炭素原子；
グループ4：フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、または他の複素環系の複素芳香族縮合環を完成させるのに必要な、5〜24個の炭素原子を有するヘテロアリールまたは置換されたヘテロアリール；
グループ5：1〜24個の炭素原子を有するアルコキシアミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ；
グループ6：フッ素、塩素、臭素、シアノ。
以下に示す一般式（I）のモノアントラセン誘導体もエレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト材料の1つであり、波長が400nmよりも長い光（例えば青、緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。一般式（I）のアントラセン誘導体は、2003年10月24日にLelia Cosimbescuらによって「アントラセン誘導体ホストを含むエレクトロルミネッセンス・デバイス」という名称で出願されて譲受人に譲渡されたアメリカ合衆国特許出願シリアル番号第10/693,121号に記載されている（その開示内容は、参考としてこの明細書に組み込まれているものとする）。
R9は、脂肪族炭素環のメンバーを有する縮合環を含まないナフチル基である。ただしR9とR10は同じではなく、アミンとイオウ化合物を含んでいない。R9は、1つ以上の縮合環をさらに備えていて芳香族縮合環系（例えばフェナントリル、ピレニル、フルオランテン、ペリレン）を形成している置換されたナフチル基であるか、1個以上の置換基（例えばフッ素、シアノ基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリール基、複素環式オキシ基、カルボキシ基、トリメチルシリル基）で置換されたナフチル基であるか、縮合した2つの環からなる置換されていないナフチル基であることが好ましい。R9は、パラ位が置換された2-ナフチルまたは1-ナフチルか、パラ位が置換されていない2-ナフチルまたは1-ナフチルであることが好ましい。
R10は、脂肪族炭素環のメンバーを有する縮合環を含まないビフェニル基である。R10は、置換されていて芳香族縮合環（例えばナフチル、フェナントリル、ペリレン）を形成しているビフェニル基か、1個以上の置換基（例えばフッ素、シアノ基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリール基、複素環式オキシ基、カルボキシ基、トリメチルシリル基）で置換されたビフェニル基か、置換されていないビフェニル基であることが好ましい。R10は、置換されていない4-ビフェニルまたは3-ビフェニルか、縮合環を含まない他のフェニル環で置換されていて三フェニル環系を形成している4-ビフェニルまたは3-ビフェニルか、2-ビフェニルであることが好ましい。特に有用なのは、9-(2-ナフチル)-10-(4-ビフェニル)アントラセンである。
アントラセン誘導体の別の有用なクラスは、一般式（II）：
A1-L-A2 （II）
で表わされる。ただし、
A1とA2は、それぞれ、置換された、または置換されていないモノフェニルアントリル基、置換された、または置換されていないジフェニルアントリル基のいずれかであり、互いに同じでも異なっていてもよく；Lは、単結合または二価の結合基を表わす。
A1-L-A2 （II）
で表わされる。ただし、
A1とA2は、それぞれ、置換された、または置換されていないモノフェニルアントリル基、置換された、または置換されていないジフェニルアントリル基のいずれかであり、互いに同じでも異なっていてもよく；Lは、単結合または二価の結合基を表わす。
アントラセン誘導体の別の有用なクラスは、一般式（III）：
A3-An-A4 （III）
で表わされる。ただし、
Anは、置換された、または置換されていない二価のアントラセン残基であり；A3とA4は、それぞれ、置換された、または置換されていない一価の芳香族縮合環基、置換された、または置換されていない炭素原子が6個以上の非縮合環アリール基のいずれかであり、互いに同じでも異なっていてもよい。発光層で用いると有用なアントラセン材料の特別な具体例としては以下のものがある。
A3-An-A4 （III）
で表わされる。ただし、
Anは、置換された、または置換されていない二価のアントラセン残基であり；A3とA4は、それぞれ、置換された、または置換されていない一価の芳香族縮合環基、置換された、または置換されていない炭素原子が6個以上の非縮合環アリール基のいずれかであり、互いに同じでも異なっていてもよい。発光層で用いると有用なアントラセン材料の特別な具体例としては以下のものがある。
ベンズアゾール誘導体（一般式G）は、エレクトロルミネッセンスをサポートすることのできる有用なホスト材料の別のクラスを形成し、波長が400nmよりも長い光（例えば青、緑、黄、オレンジ、赤）を出させるのに特に適している。
Zは、O、NR、Sのいずれかであり；
R'は、水素；1〜24個の炭素原子を有するアルキル（例えばプロピル、t-ブチル、ヘプチルなど）；5〜20個の炭素原子を有するアリールまたはヘテロ原子で置換されたアリール（例えばフェニル、ナフチル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、ならびに他の複素環式系）；ハロ（例えばクロロ、フルオロ）；芳香族縮合環を完成させるのに必要な原子のいずれかであり；
Lは、アルキル、アリール、置換されたアルキル、置換されたアリールのいずれかを含んでいる結合単位であり、複数のベンズアゾールを互いに共役または非共役に結合させる。
有用なベンズアゾールの一例は、2,2',2"-(1,3,5-フェニレン)トリス[1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール]である。
上記の正孔輸送材料のうちのいくつか（例えば4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニルや4,4'-ビス[N-(2-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル）も、本発明による1つ以上の発光層にとって有用なホストになりうる。
リン光発光体に適したホスト材料（三重項励起状態から発光する材料、すなわちいわゆる“三重項発光体”が含まれる）は、三重項励起のエネルギーがホスト材料からリン光材料に効率的に移動できるように選択する必要がある。このエネルギー移動が起こるためには、リン光材料の励起状態のエネルギーが、最低三重項状態とホストの基底状態のエネルギー差よりも小さいというのが極めて望ましい条件である。しかしホスト材料のバンドギャップは、OLEDの駆動電圧の許容できない上昇を引き起こすほど大きくなるように選択してはならない。適切なホスト材料は、WO 00/70655 A2、WO 01/39234 A2、WO 01/93642 A1、WO 02/074015 A2、WO 02/15645 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0117662 A1に記載されている。適切なホスト材料としては、ある種のアリールアミン、トリアゾール、インドール、カルバゾール化合物などがある。望ましいホスト材料の具体例は、4,4'-N,N'-ジカルバゾール-ビフェニル（CBP）、2,2'-ジメチル-4,4'-(N,N'-ジカルバゾール)ビフェニル、m-(N,N'-ジカルバゾール)ベンゼン、ポリ(N-ビニルカルバゾール)と、これらの誘導体である。
望ましいホスト材料は、連続膜を形成することができる。発光層は、デバイスの膜の形状、電気的特性、発光効率、寿命の改善を目的として、2種類以上のホスト材料を含むことができる。発光層は、優れた正孔輸送特性を有する第1のホスト材料と、優れた電子輸送特性を有する第2のホスト材料を含むことができる。
OLEDディスプレイにとって望ましい蛍光ドーパントとしては、一般に、ペリレンまたはペリレンの誘導体や、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ルブレン、クマリン、ローダミン、キナクリドンの誘導体や、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、ビス(アジニル)メタンホウ素錯体化合物、カルボスチリル化合物などがある。ドーパントの代表例としては、以下のものがある。
他の有機発光材料としては、ポリマー物質が可能である。それは例えば、ポリフェニレンビニレン誘導体、ジアルコキシ-ポリフェニレンビニレン、ポリ-パラ-フェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体であり、Wolkらにより、譲受人に譲渡されたアメリカ合衆国特許第6,194,119号と、その中で引用されている参考文献に記載されている。
本発明の発光層で使用できる有用なリン光材料の具体例が記載されているのは、WO 00/57676、WO 00/70655、WO 01/41512 A1、WO 02/15645 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0017361 A1、WO 01/93642 A1、WO 01/39234 A2、アメリカ合衆国特許第6,458,475号、WO 02/071813 A1、アメリカ合衆国特許第6,573,651号、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0197511 A1、WO 02/074015 A2、アメリカ合衆国特許第6,451,455 B1号、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0072964 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0068528 A1、アメリカ合衆国特許第6,413,656号、アメリカ合衆国特許第6,515,298号、アメリカ合衆国特許第6,451,415号、アメリカ合衆国特許第6,097,147号、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0124381 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0059646 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0054198 A1、ヨーロッパ特許第1,239,526 A2号、ヨーロッパ特許第1,238,981 A2号、ヨーロッパ特許第1,244,155 A2号、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0100906 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0068526 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0068535 A1、日本国特開2003-073387A、日本国特開2003-073388A、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0141809 A1、アメリカ合衆国特許出願公開2003/0040627 A1、日本国特開2003-059667A、日本国特開2003-073665A、アメリカ合衆国特許出願公開2002/0121638 A1などである。
IrL3タイプとIrL2L'タイプのシクロメタル化されたIr(III)錯体（例えば緑色の光を出すfac-トリス(2-フェニルピリジナト-N,C2')イリジウム(III)、ビス(2-フェニルピリジナト-N,C2')イリジウム(III)(アセチルアセトネート)）の発光波長は、シクロメタル化リガンドL上の適切な位置における電子供与基または電子求引基の置換によってシフトさせること、またはシクロメタル化リガンドLのためにいろいろな複素環を選択することによってシフトさせることができる。発光波長は、補助リガンドL'を選択することによってシフトさせることもできる。赤色発光体の具体例は、ビス(2-(2'-ベンゾチエニル)ピリジナト-N,C3')イリジウム(III)(アセチルアセトネート)と、トリス(1-フェニルイソキノリナト-N,C)イリジウム(III)である。青色発光体の具体例は、ビス(2-(4,6-ジフルオロフェニル)-ピリジナト-N,C2')イリジウム(III)(ピコリネート)である。
リン光材料としてビス(2-(2'-ベンゾ[4,5-a]チエニル)ピリジナト-N,C3)イリジウム(アセチルアセトネート)[Btp2Ir(acac)]を用いた赤い電気リン光が報告されている（Adachi, C.、Lamansky, S.、Baldo, M.A.、Kwong, R.C.、Thompson, M.E.、Forrest, S.R.、App. Phys. Lett.、第78巻、1622〜1624ページ、2001年）。
有用なリン光材料のさらに別の具体例として、3価ランタニド（例えばTb3+、Eu3+）の配位錯体がある（J. Kido他、Appl. Phys. Lett.、第65巻、2124ページ、1994年）。
好ましい電子輸送材料は、金属キレート化オキシノイド化合物であり、その中にはオキシンそのもの（一般に、8-キノリノールまたは8-ヒドロキシキノリンとも呼ばれる）も含まれる。このような化合物は、電子を注入して輸送するのを助け、高レベルの性能を示し、薄膜の形態にするのが容易である。考慮するオキシノイド化合物の具体例は、すでに説明した構造式（E）を満たすものである。
他の電子輸送材料としては、アメリカ合衆国特許第4,356,429号に開示されているさまざまなブタジエン誘導体や、アメリカ合衆国特許第4,539,507号に記載されているさまざまな複素環式蛍光増白剤がある。構造式（G）を満たすベンズアゾールも、電子輸送材料として有用である。関連する材料として、まとめてBAlqと表記される材料も電子輸送材料として使用することができる。Bryanらは、アメリカ合衆国特許第5,141,671号において、このような材料について議論している。BAlq化合物は、混合リガンド・アルミニウム・キレート（特にビス(Rs-8-キノリノラト)(フェノラト)アルミニウム(III)キレート（ただしRsは、8-キノリノラト環核の環置換基である））である。これらの化合物は、一般式(RsQ)2AlOL（ただしQは、3個以上の置換された8-キノリノラト・リガンドがアルミニウム・イオンと結合するのを立体的に阻止する8-キノリノラト環置換基を表わし、OLはフェノラト・リガンドであり、Oは酸素であり、Lは、炭素原子が6〜24個のフェニル、または炭化水素で置換されたフェニル部分である）で表わされる。これらの材料は、従来技術で知られているように、三重項発光材料とともに使用される優れた正孔阻止層またはエキシトン阻止層にもなる。
他の電子輸送材料としては、ポリマー物質が可能である。それは例えば、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリ-パラ-フェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアセチレンや、他の導電性ポリマー有機材料（例えば『導電性分子と導電性ポリマーのハンドブック』、第1〜4巻、H.S. Nalwa編、ジョン・ワイリー＆サンズ社、チチェスター、1997年に記載されているもの）である。
図2は、本発明のドナー要素を用いた基板／ドナー要素統合体をレーザー・ビームで照射するレーザー光源70の断面図である。ドナー要素10は基板100に対して固定されている。すなわちドナー要素10は、基板100に接触して配置されている（図示せず）か、制御された状態で基板100から離れて保持されており（図示）、Phillipsによるアメリカ合衆国特許出願公開2003/014870 A1に記載されているように、例えば加圧手段110によって所定の位置に保持されている。レーザー光源70はレーザー光を発生させる。そのレーザー光は、必要に応じて照射光学系80によって焦点を合わせたり変調したりすることができる。レーザー・ビーム90はドナー要素10を照射し、上に説明したように有機材料を基板100の適切な部分に転写する。有機材料の転写は、Borosonらがアメリカ合衆国特許第6,555,284号と第6,566,032号に記載しているように、減圧下（例えば真空中）または大気圧下（例えば不活性雰囲気中）で実施することができる。
基板100は、有機または無機の固体にすることや、ドナーからの発光材料を受け入れるための表面を提供する有機または無機の固体を含むことができる。基板100は堅固でも可撓性があってもよく、独立した個々の部材（例えばシートやウエハ）として加工すること、または連続したロールとして加工することができる。典型的な基板材料としては、ガラス、プラスチック、金属、セラミック、半導体、金属酸化物、半導体酸化物、半導体窒化物、またはこれらの組み合わせがある。基板100は、さまざまな材料の均一な混合物、複合材料、多層材料にすることができる。基板100はOLED基板にすることができる。すなわち、OLEDデバイスを作るのに一般に用いられる基板（例えばアクティブ・マトリックス低温ポリシリコンTFT基板）にすることができる。基板100は、どの方向に光を出したいかに応じ、透光性または不透明にすることができる。透光性は、基板を通してEL光を見る場合に望ましい。その場合には透明なガラスまたはプラスチックが一般に用いられる。上部電極を通してEL光見る用途では、底部支持体の透光性は重要ではないため、底部支持体は、透光性、光吸収性、光反射性のいずれでもよい。この場合に用いられる基板としては、ガラス、プラスチック、半導体材料、セラミック、回路板材料などがある。
本発明とその利点は、以下の比較例によってさらによく理解できよう。
ドナー要素（比較例）
OLEDデバイスの比較例で使用するドナー要素を以下のようにして構成した。
1．40nmのシリコンからなる反射防止層と、40nmのクロムからなる吸収層を、この順番で51μｍのポリイミド製ドナー基板の上に真空蒸着した。
2．厚さ20nmの2-t-ブチル-9,10-ビス(2-ナフチル)アントラセン（TBADN）と厚さ0.25nmのテトラ-t-ブチル-ペリレン（TBP）を真空下で別々の蒸発ボートから同時に蒸着することにより、このようにして用意したドナー基板の上に混合ドナー層を形成した。
ドナー要素（本発明）
OLEDデバイスの本発明の実施例で使用する一連のドナー要素を以下のようにして構成したが、ステップ1を次のようにした点が異なっている。
1．40nmのシリコンからなる反射防止層と、40nmのクロムからなる吸収層と、アルミニウム層を、この順番で51μｍのポリイミド製ドナー基板の上に真空蒸着した。アルミニウム層の厚さは、以下の表に記載したようにいろいろと変えた。
OLEDデバイスの例
発明の例と比較例の両方のためのOLEDデバイスを以下のようにして構成した。
1．クリーンなガラス製OLED基板の表面に、標準的なフォトリソグラフィ法で40〜80nmの透明電極のパターンを作った。
2．得られた表面をプラズマ酸素エッチングで処理した後、約0.1nmのCFxをプラズマ堆積させた。
3．正孔輸送層として4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル（NPB）からなる150nmの層をこの表面に真空蒸着した。
4．上記のようにして作ったドナー要素をNPB層の上に置き、Phillipsによるアメリカ合衆国特許出願公開2003/014870 A1に記載されているように、圧力を利用して近接状態に保持した。ドナー基板の模様によって約1μｍの小さなギャップが維持された。OLED基板上の発光することが望ましい領域では、ドナー要素からの発光材料の転写を、ポリイミド基板を通過する赤外マルチチャネル線形レーザー光ビームの照射によって実現した。線形レーザー光ビームは、半値全幅が8.5μｍ、波長が2.56mm、パワーが10ワットである。ビームを、そのビームの長さ方向とは垂直な方向に650mm/秒の速度で走査した。滞在時間は13マイクロ秒であり、エネルギー密度は0.3J/cm2であった。
5．発光層の上にトリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム（ALQ）からなる厚さ30nmの電子輸送層を真空蒸着した。
6．電子輸送層の上にフッ化リチウム（LiF）からなる厚さ0.5nmの電子注入層を真空蒸着した。
7．電子注入層の上に真空蒸着によって厚さ100nmのアルミニウムを堆積させることにより、電極を形成した。
相対的な寿命は、構成したOLEDデバイスに80mA/cm2という一定電流を流し、光出力の時間経過をモニターすることによって測定した。青色ドーパントの発光は、ピークが3つあって最大のピークが約460nmに位置するTBPからの特徴的な発光の発光スペクトルによって検出した。結果を表1に示してある。
結果から、寿命が延びたOLEDデバイスが本発明の方法によって製造されることがわかる。なお寿命は、輝度が初期値の50％に低下するまでの時間として定義される。
10 ドナー要素
20 透明な基板
30 反射防止層
40 第1の金属層
50 第2の金属層
60 有機層
70 レーザー光源
80 照射光学系
90 レーザー光ビーム
100 基板
110 加圧手段
20 透明な基板
30 反射防止層
40 第1の金属層
50 第2の金属層
60 有機層
70 レーザー光源
80 照射光学系
90 レーザー光ビーム
100 基板
110 加圧手段
Claims (1)
- 有機材料を転写してOLEDデバイスを形成するためのドナー要素であって、
a）透明な支持体と；
b）該透明な支持体を通過する輻射線に応答して熱を発生させる第１の金属層と；
c）該第１の金属層の上に設けられていて、水分と酸素の一方または両方と反応する第２の金属層と；
d）該第２の金属層の上に配置された転写可能な有機材料を有する有機層とを含んでなり、該第１の金属層によって吸収された輻射線に応答して該有機材料がOLEDデバイスに転写され、
上記第２の金属層は、第1イオン化ポテンシャルが7eV未満の金属であって、Al、Ba、Ca、Co、Cr、Fe、K、Li、Mg、Mn、Na、Ni、Sc、Sr、TiおよびVからなる群より選ばれた金属を含み、
該第１の金属層と該透明な支持体の間に配置された反射防止層をさらに含む、
ことを特徴とするドナー要素。
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