JPH11176578A - インドロカルバゾールを用いたエレクトロルミネセントデバイス - Google Patents
インドロカルバゾールを用いたエレクトロルミネセントデバイスInfo
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Abstract
転寿命の長いインドロカルバゾールを用いたエレクトロ
ルミネセントデバイスを提供する。 【解決手段】 下記式の(I)、(II)、(III)、(I
V)、(V)、(VI)で表されるインドロカルバゾー
ル、または必要に応じてそれらの混合物を電荷輸送成分
として含む有機エレクトロルミネセントデバイスの部材
であって、前記インドロカルバゾールの下記式中のR及
びR’は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル、アルコ
キシル、及びアリールからなる群から独自に選ばれ、m
及びnは0ないし4の数字であり、R1及びR2は、アル
キル、アリール、及びビニルからなる群から独自に選ば
れ、R3及びR4は、水素原子、ハロゲン原子、アルキ
ル、アルコキシ、及びアリールからなる群から独自に選
ばれ、pは1ないし3の数字である有機エレクトロルミ
ネセントデバイスの部材である。 【化1】
Description
ロルミネセント(EL)デバイスまたは部材に関し、更
に詳しくは、熱及び操作安定性が改善され、デバイスの
耐久性が向上した有機ELデバイスに関する。当該デバ
イスは、本願に図示された式で表されるインドロカルバ
ゾール化合物を含む電荷、特に正孔輸送成分または化合
物を含む。
のよいフラットパネル型ディスプレイの開発に関心が集
まっている。その主たる理由は、有機ELデバイスに、
制限のない視角と低運転電圧で高発光出力を提供する発
光ディスプレイ技術としての可能性があるためである。
しかしながら、ELデバイスの設計と製作における最近
の進歩にもかかわらず、現在入手可能なELデバイスの
性能特性は実用的とは言い難い。性能の難点は、短い耐
用時間、高運転電圧、及び低EL効率などで、これらの
欠点の克服がELデバイスの研究開発における一つの難
しい課題である。そこで、本発明の実施の形態における
一つの特徴は、デバイスの寿命が長く、優れたEL効率
を有する有機ELデバイスを提供することにある。
光材料と対極性の電極を含むラミネートを含む。これら
のデバイスは、発光物質として単結晶アントラセンなど
の単結晶材料を含む。発光物質の例は、例えば米国特許
第3,530,325号にある。しかしながら、これら
のデバイスは約100ボルト以上の励起電圧を必要とす
る。この後、電荷注入層や電荷輸送層などの層をデバイ
スに追加する修正が行われ、パフォーマンスがいくらか
改善された。
Appl.Phys.,vol.65,pp3610−
3616(1989)、SaitoらのMol.Cry
st.Liq.Cryst.,vol.253,pp.
125−132(1994)に開示されており、当該開
示内容はすべて本願に引用して援用する。
ードに隣接し、正孔の注入と輸送をサポートする正孔輸
送層と、カソードに隣接し、電子の注入と輸送をサポー
トする電子輸送層とを含む。電荷キャリアの再結合とそ
れに続く発光は、どちらかの層の境界付近で行われる。
必要に応じて、電子−正孔再結合に反応して発光可能な
蛍光物質をどちらかの層に加えてもよい。別の構成にお
いては、ELデバイスは3つの層、すなわち正孔輸送
層、発光層、電子輸送層を含むこともできる。これらの
3層は順にラミネートされ、全体としてアノードとカソ
ードに挟まれる。
9号に、正孔輸送層と電子輸送層からなる有機発光媒体
で構成されるELデバイスが開示されている。ここで
は、正孔輸送層はポルフィリン化合物を含む。また、米
国特許第4,539,507号では、正孔輸送ポルフィ
リン層の代わりに芳香族第三級アミン層が用いられてい
る。前記第4,539,507号特許に開示されている
芳香族第三級アミンの実例は、例えば、N,N,N−ト
リフェニルアミン及びN,N,N−トリ−p−トリルア
ミンなどのトリフェニルアミン類、最低2個の芳香族第
三級アミン部分を含む1,1−ビス(4−ジ−トリルア
ミノフェニル)シクロヘキサンなどのトリフェニルアミ
ン類、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,
N’−ジフェニル−4,4’−ジアミノビフェニル、
N,N,N’,N’−テトラ−p−トリル−4,4’−
ジアミノビフェニルなどのテトラアリールジアミン類で
ある。このほか、ELデバイスに関しては、米国特許第
5,487,953号、第5,554,450号が興味
深い。
ミンを含む正孔輸送材料は、正孔注入と正孔輸送プロセ
スを容易にすることで知られているが、正孔輸送層とし
て熱的・形態的に不安定であるため、比較的EL性能が
悪く、運転寿命も短い。そこで、合成が容易で、収量よ
く調製でき、電子純度の優れた正孔輸送材料の開発が求
められている。また、熱的・形態的に安定な薄膜を例え
ば真空蒸着技術などで形成できる新規の正孔輸送材料の
提供も求められている。また、有機ELデバイス用に適
した新規の正孔輸送材料であって、優れた正孔輸送特性
を有し、例えば20ボルト未満の低電圧でELデバイス
を運転できる新規正孔輸送材料の調製も求められてい
る。このようなニーズは、本発明の実施の形態における
ELデバイスによって達成可能である。
Lデバイス用の電荷、特に正孔輸送材料について達成し
た新規の性能に関する。
転電圧、例えば約25ボルト以下、例えば約5から約2
0ボルトで高いエレクトロルミネセンス効率を有する改
良ELデバイスを提供することである。
ード、及びアノードとカソードに挟まれた有機エレクト
ロルミネセント部を含む改良ELデバイスにおいて、前
記有機エレクトロルミネセント部は、インドロカルバゾ
ールの正孔輸送成分を含む層を最低1つ含む改良ELデ
バイスを提供することである。
送能力と優れた熱安定性を有し、薄膜EL正孔輸送成分
として真空蒸着が可能なインドロカルバゾール化合物を
含むELデバイスを提供することである。
ドと、アノードとカソードに挟まれ、インドロカルバゾ
ール化合物を含有する正孔輸送層及び電子輸送層を含む
有機エレクトロルミネセント部とを含む積層有機ELデ
バイスを提供する本発明の実施の形態において達成され
る。当該デバイスは、向上した熱安定性、長い耐用時
間、高いエレクトロルミネセンス効率、優れた正孔及び
電子の注入並びに輸送特性といった多数の利点を有し、
真空蒸着技術による製作が可能である。更に詳しくは、
本発明の実施の形態におけるELデバイスは、熱及び運
転安定性が向上し、約45℃以上の温度における耐久性
に優れている。
子輸送層と、カソードとを含み、輸送層は、次式の
(I)から(VI)、すなわち(I)、(II)、(II
I)、(IV)、(V)、(VI)で表されるインドロカル
バゾール化合物;またはそれらの混合物を最低1つ含む
有機ELデバイス、または部材に関する。
ルキル、アルコキシル、及びアリールからなる群から独
自に選ばれ;m及びnは、好ましくは0ないし4の数字
であり;R1及びR2は、アルキル、アリール、及びビニ
ルからなる群から独自に選ばれ;R3及びR4は、水素原
子、アルキル、アルコキシ、アリール、またはハロゲン
原子からなる群から独自に選ばれ;pは、好ましくは1
ないし3の数字である。アルキルは炭素原子約1から約
25個;アルコキシは炭素原子約1から約25個、好ま
しくは2個;アリールは炭素原子約6から約30個を含
み、アリールは、例えばアルキル、アルコキシなどで置
換されていてもよい。
は縮合芳香環である部材またはELデバイス;縮合環は
ベンゾである部材;アルキルは炭素原子1から約25
個、アルコキシは炭素原子1から約25個、アリールは
炭素原子6から約30個を含む部材;アルキルは炭素原
子1から約10個、アルコキシは炭素原子2から約12
個、アリールは炭素原子6から約18個を含む部材;ア
ルキルは炭素原子1から約6個、アルコキシは炭素原子
1から約6個を含む部材;アルキルは、メチル、エチ
ル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘプチル、またはヘ
キシル、アルコキシは、メトキシ、エトキシ、プロポキ
シ、ブトキシ、ペントキシ、またはヘプトキシ、アリー
ルは、フェニル、またはナフチルである部材;前記ハロ
ゲン原子は、塩素、臭素、フッ素、またはヨウ素原子で
ある部材;m及びnは、数字の1、2、3、または4で
ある部材;R及びR’は水素またはアルキル、R1およ
びR2はアリールである部材;R3及びR4は水素原子で
ある部材;R1及びR2は、フェニル、ナフチル、及びビ
フェニルからなる群から独自に選ばれる部材;インドロ
カルバゾール(I)または(II)が選ばれる部材;前記
インドロカルバゾールは、5,11−ジ−m−トリル−
5,11−ジヒドロインドロ[3,2−b]カルバゾー
ル、5,11−ビス(3,4−ジメチルフェニル)−
5,11−ジヒドロインドロ[3,2−b]カルバゾー
ル、5,11−ジ−1−ナフチル−5,11−ジヒドロ
インドロ[3,2−b]カルバゾール、5,11−ビス
(3−メトキシフェニル)−5,11−ジヒドロインド
ロ[3,2−b]カルバゾール、5,11−ビス(1,
1’−ビフェニル−4−イル)−5,11−ジヒドロイ
ンドロ[3,2−b]カルバゾール、5,11−ジ−2
−ナフチル−5,11−ジヒドロインドロ[3,2−
b]カルバゾール、または2,8−ジメチル−5,11
−ジ−1−ナフチル−5,11−ジヒドロインドロ
[3,2−b]カルバゾールの正孔輸送である部材また
はELデバイス;アノード及びカソードと、アノードと
カソードに挟まれた有機エレクトロルミネセント領域と
を含む部材であって、前記有機エレクトロルミネセント
領域は、(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)、
または(VI)の正孔輸送インドロカルバゾールを含む部
材;更に、支持基板と、アノードと、正孔輸送層と、電
子輸送層と、カソードとを含む部材またはELデバイス
であって、前記アノードは酸化スズインジウムの層を含
み、厚さ約30から約100nm、前記正孔輸送層は最
低1つの前記インドロカルバゾール化合物を含み、厚さ
約10から約100nm、前記電子輸送層は金属キレー
ト化合物の層を含み、厚さ約10から約100nm、前
記カソードはマグネシウム/銀合金またはリチウム/ア
ルミニウム合金で、厚さ約10から約200nmである
部材またはELデバイス;基板と、アノードと、カソー
ドとを含み、アノードとカソードに挟まれて、正孔注入
層、前記電荷輸送インドロカルバゾール層、その上に電
子輸送層、及び電子注入層が位置する部材;アノードは
酸化スズインジウムで、厚さ約30から約100nm、
カソードはマグネシウム銀合金、正孔注入層はポルフィ
リン化合物を含み、厚さ約5から約50nm、電荷輸送
層は前記インドロカルバゾール化合物を含む正孔輸送層
で、厚さ約10から約80nm、電子輸送層は8−ヒド
ロキシキノリンの金属キレート化合物を含み、厚さ約1
0から約80nm、電子注入層は8−キノリンチオール
の金属キレート化合物を含み、厚さ約5から約50nm
であるELデバイス;インドロカルバゾールの正孔輸送
成分を含む有機エレクトロルミネセントデバイス部材に
関する。
基板2と、アノード3と、本願中に図示された構造式の
有機インドロカルバゾール正孔輸送層4と、有機電子輸
送層5と、それに接して仕事関数の低い金属などのカソ
ード6とを含むELデバイスまたは有機発光ダイオード
1を示す。本ELデバイスにおいて、接合部は正孔輸送
層または領域と電子輸送層または領域との間に形成され
る。運転中、カソードに関してアノードに正電位のバイ
アスをかけると、正孔は有機正孔輸送領域に注入され、
この領域を横断して前記接合部に輸送される。同時に、
電子はカソードから電子輸送領域に注入され、同じ接合
部に輸送される。正孔と電子の再結合は接合部付近で行
われ、その結果発光する。
イオード1は、例えばガラスなどの支持基板2と、アノ
ード3と、本願中に図示された構造式のインドロカルバ
ゾールの有機正孔輸送領域4と、有機電子輸送領域5
と、それに接してカソード6とを含む。本デバイス構造
の輸送領域は、図1のデバイス構造が単層の輸送領域で
あるのに対し、1以上の輸送層を含む。具体的には、図
2の正孔輸送領域4は、正孔注入を容易にする層4a
と、正孔キャリアを輸送するインドロカルバゾール層4
bを含む。電子輸送領域5は、電子注入を容易にする層
5aと、電子を輸送する層5bを含む。
ど、及びMYLAR(商品名)などのポリエステル、ポ
リカーボネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレー
ト、ポリスルホン、石英などである。これ以外の基板で
も、選んだ基板がその他の層を効果的にサポートでき、
デバイスの性能を妨害しないものであれば使用できる。
基板の厚さは、デバイスの構造要件に応じて、例えば約
25から約1,000μm以上、及び、例えば約50か
ら約500μmである。
電極を含み、例えば酸化スズインジウム、酸化スズ、
金、白金、または、導電性カーボン、ポリアニリンやポ
リピロールなどのπ−共役ポリマーなどのその他の材料
などで、仕事関数が約4電子ボルト以上、更に詳しくは
約4から約6電子ボルトである。アノードの厚さは、約
10から約5000オングストロームの範囲であるが、
好ましい範囲はアノード材料の光学定数によって変わ
る。一つの好ましい範囲は、約20から約1,000オ
ングストロームである。
かの好都合な形態をしている。例えば、この層は1以上
の正孔輸送成分を含む1つの層を含み、前記正孔輸送成
分の少なくとも1つはインドロカルバゾール化合物であ
る。一つの好ましい形態において、層4は、アノードに
接し、正孔注入を容易にする成分を含む層4aと、イン
ドロカルバゾールの正孔輸送成分を含む層4bを積層し
て形成される。層4aにはアノードから正孔を注入でき
る様々な適切な材料が使用されるが、好ましい材料は、
米国特許第4,720,432号に開示されているポル
フィリン誘導体である。前記特許の開示内容はすべて本
願に引用して援用する。ポルフィリン誘導体の代表例
は、ポルフィリン;1,10,15,20−テトラフェ
ニル−21H,23H−ポルフィリン銅(II);銅フタ
ロシアニン、銅テトラメチルフタロシアニン;亜鉛フタ
ロシアニン;酸化チタンフタロシアニン;マグネシウム
フタロシアニンなどである。
本願中に図示した式で表されるインドロカルバゾール化
合物を最低1つ含む。これらの化合物は、本願に示され
ているとおり、例えば、比較的高いガラス転移温度、例
えば約80℃から約200℃を有するとか、真空蒸着技
術によって熱的・形態的に安定な薄膜を形成できるとい
ったいくつかの利点を提供する。
5,11−ジ−m−トリル−5,11−ジヒドロインド
ロ[3,2−b]カルバゾール、(2)5,11−ビス
(3,4−ジメチルフェニル)−5,11−ジヒドロイ
ンドロ[3,2−b]カルバゾール、(3)5,11−
ジ−1−ナフチル−5,11−ジヒドロインドロ[3,
2−b]カルバゾール、(4)5,11−ビス(3−メ
トキシフェニル)−5,11−ジヒドロインドロ[3,
2−b]カルバゾール、(5)5,11−ビス(1,
1’−ビフェニル−4−イル)−5,11−ジヒドロイ
ンドロ[3,2−b]カルバゾール、(6)5,11−
ジフェニル−5,11−ジヒドロインドロ[3,2−
b]カルバゾール、(7)5,11−ジ−2−ナフチル
−5,11−ジヒドロインドロ[3,2−b]カルバゾ
ール、(8)5,11−ビス(3−クロロフェニル)−
5,11−ジヒドロインドロ[3,2−b]カルバゾー
ル、(9)2,8−ジメチル−5,11−ジフェニル−
5,11−ジヒドロインドロ[3,2−b]カルバゾー
ル、(10)2,8−ジメチル−5,11−ジ−m−ト
リル−5,11−ジヒドロインドロ[3,2−b]カル
バゾール、(11)2,8−ジメチル−5,11−ジ−
1−ナフチル−5,11−ジヒドロインドロ[3,2−
b]カルバゾール、(12)2,8,5,11−テトラ
メチル−5,11−ジヒドロインドロ[3,2−b]カ
ルバゾール、(13)5,11−ジシクロヘキシル−
5,11−ジヒドロインドロ[3,2−b]カルバゾー
ル、(14)15,11−ジシクロヘキシル−2,8−
ジメチル−5,11−ジヒドロインドロ[3,2−b]
カルバゾール、(15)ジベンゾ[bl]−5,11−
ジフェニル−5,11−ジヒドロインドロ[3,2−
b]カルバゾール、(16)5,7−ジ−m−トリル−
5,7−ジヒドロインドロ[2,3−b]カルバゾー
ル、(17)5,7−ジ−1−ナフチル−5,7−ジヒ
ドロインドロ[2,3−b]カルバゾール、(18)
5,8−ジ−m−トリル−5,8−ジヒドロインドロ
[2,3−c]カルバゾール、(19)5,8−ビス−
(3,4−ジメチルフェニル)−5,8−ジヒドロイン
ドロ[2,3−c]カルバゾール、(20)5,8−ジ
−1−ナフチル−5,8−ジヒドロインドロ[2,3−
c]カルバゾール、(21)5,12−ジ−m−トリル
−5,12−ジヒドロインドロ[3,2−c]カルバゾ
ール、(22)5,12−ジ−1−ナフチル−5,12
−ジヒドロインドロ[3,2−c]カルバゾール、(2
3)5,12−ジ−1−ナフチル−5,12−ジヒドロ
インドロ[3,2−c]カルバゾール、(24)5,1
2−ジ−1−ナフチル−5,12−ジヒドロインドロ
[3,2−a]カルバゾールなどで、次式で表される。
をしている。例えば、単層、二重層などである。この領
域に使用する電子輸送化合物は適切であればどのような
ものでもよい。有用な電子輸送化合物の例は、アントラ
セン、フェナントレン、ピレン、ペリレンなど、米国特
許第3,172,862号に記載の縮合環蛍光物質;
1,4−ジフェニルブタジエン及びテトラフェニルブタ
ジエン、スチルベンなど、米国特許第4,356,42
9号、第5,516,577号に記載のブタジエン類;
米国特許第4,539,507号に開示のoptica
lbrightnessなどである。
539,507号、第5,151,629号、及び第
5,150,006号に開示された8−ヒドロキシキノ
リンの金属キレート化合物類である。その実例は、トリ
ス(8−ヒドロキシキノリネート)アルミニウム(Al
Q3)、トリス(8−ヒドロキシキノリネート)ガリウ
ム、ビス(8−ヒドロキシキノリネート)マグネシウ
ム、ビス(8−ヒドロキシキノリネート)亜鉛、トリス
(5−メチル−8−ヒドロキシキノリネート)アルミニ
ウム、トリス(7−プロピル−8−キノリノラト)アル
ミニウム、ビス[ベンゾ{f}−8−キノリネート]亜
鉛、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリネー
ト)ベリリウム、ビス(2−メチルキノリノラト)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)、ビス(2−メ
チル−8−キノリノラト)(フェノラト)アルミニウ
ム、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(パラ−フ
ェニルフェノラト)アルミニウム、ビス(2−メチル−
8−キノリノラト)(2−ナフタロラト)アルミニウム
などである。
る金属キレート類である。
式(VIII)で表される配位子を表す。
ル基または芳香族複素環基で、具体的にはピリジル、キ
ノリル、チエニルなど;Xは、酸素、硫黄、セレンから
なる群から選ばれるもの;Nは窒素、Oは酸素、Zは、
芳香族成分で、具体的には1,2−フェニレン、1,2
−ナフチレン、2,3−ナフチレン、3,4−ピリジン
ジイル、3,4−キノリンジイル、それらの置換類似体
で、置換基は、好ましくは、炭素原子数1から5のアル
キル、ハロゲン又は炭素原子数1から5のアルキルまた
はアルコキシ基で置換されたフェニルまたはアリール、
ハロゲン、炭素原子数1から3のアルコキシ基、カルボ
キシ基、シアノ基などである。
または三価である。その実例は、配位子と安定なキレー
ト化合物を形成できるもので、例えば、リチウム、ナト
リウム、ベリリウム、マグネシウム、亜鉛などで、好ま
しい金属イオンはベリリウムと亜鉛である。金属キレー
ト化合物(VII)の実例は、ビス[2−(2−ヒドロキ
シフェニル)−5−フェニル−1,3,4−オキサジア
ゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)
−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾラト]ベリ
リウム;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−
(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾラト]亜
鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−(1
−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾラト]ベリリ
ウム;ビス[5−ビフェニル−2−(2−ヒドロキシフ
ェニル)−1,3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス
[5−ビフェニル−2−(2−ヒドロキシフェニル)−
1,3,4−オキサジアゾラト]ベリリウム;ビス
[(2−ヒドロキシフェニル)−5−フェニル−1,
3,4−オキサジアゾラト]リチウム;ビス[2−(2
−ヒドロキシフェニル)−5−p−トリル−1,3,4
−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキ
シフェニル)−5−p−トリル−1,3,4−オキサジ
アゾラト]ベリリウム;ビス[5−(p−tert−ブ
チルフェニル)−2−(2−ヒドロキシフェニル)−
1,3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[5−(p
−tert−ブチルフェニル)−2−(2−ヒドロキシ
フェニル)−1,3,4−オキサジアゾラト]ベリリウ
ム、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−(3
−フルオロフェニル)−1,3,4−オキサジアゾラ
ト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5
−(4−フルオロフェニル)−1,3,4−オキサジア
ゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)
−5−(4−フルオロフェニル)−1,3,4−オキサ
ジアゾラト]ベリリウム;ビス[5−(4−クロロフェ
ニル)−2−(2−ヒドロキシフェニル)−1,3,4
−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキ
シフェニル)−5−(4−メトキシフェニル)−1,
3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒ
ドロキシ−4−メチルフェニル)−5−フェニル−1,
3,4−オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−α−(2
−ヒドロキシナフチル)−5−フェニル−1,3,4−
オキサジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシ
フェニル)−5−p−ピリジル−1,3,4−オキサジ
アゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニ
ル)−5−p−ピリジル−1,3,4−オキサジアゾラ
ト]ベリリウム;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニ
ル)−5−(2−チオフェニル)−1,3,4−オキサ
ジアゾラト]亜鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニ
ル)−5−フェニル−1,3,4−チアジアゾラト]亜
鉛;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−フェ
ニル−1,3,4−チアジアゾラト]ベリリウム;ビス
[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−(1−ナフチ
ル)−1,3,4−チアジアゾラト]亜鉛;ビス[2−
(2−ヒドロキシフェニル)−5−(1−ナフチル)−
1,3,4−チアジアゾラト]ベリリウムなどである。
4と電子輸送領域5を含む発光媒体の総厚は、例えば、
電極に印加する電圧が比較的低くても有効な発光を導く
電流密度を維持するために、約1μm未満が好ましい。
正孔輸送領域の適厚は、約50から約2,000オング
ストローム、好ましくは約400から約1,000オン
グストロームである。同様に、電子輸送領域の厚さは約
50から約2,000オングストローム、好ましくは約
400から約1,000オングストロームである。アノ
ードとカソードに挟まれた正孔輸送及び電子輸送層など
の各層は、様々な適厚、例えば約50から約125nm
を有する。
0から約6.0eV(電子ボルト)の高い金属、また
は、例えば約2.5から約4.0eVの低い金属などの
適切な金属を含む。カソードは、仕事関数の低い金属
(約4eV未満)とその他の金属を最低1つ組み合わせ
て製造する。低仕事関数の金属と第二またはその他の金
属との有効割合は、約0.1未満から約99.9重量%
である。低仕事関数の金属の実例は、リチウムやナトリ
ウムなどのアルカリ金属、ベリリウム、マグネシウム、
カルシウム、バリウムなどの2A族すなわちアルカリ土
類金属、及び、スカンジウム、イットリウム、ランタ
ン、セリウム、ユウロピウム、テルビウム、アクチニウ
ムなどの希土類金属やアクチノイド系列金属を含むIII
族金属などである。本発明の実施の形態における好まし
い低仕事関数の金属は、リチウム、マグネシウム、カル
シウムである。
5,000オングストロームである。米国特許第4,8
85,211号に記載のMg:Agカソードは一つの好
ましいカソードである。別の好ましいカソード構成は、
米国特許第5,429,884号に記載されており、リ
チウムと他の高仕事関数の金属、例えばアルミニウムや
インジウムなどとの合金である。これらの特許の開示内
容はすべて本願に引用して援用する。
ード6は、好都合な形態であればよい。薄い導電層を、
例えば、透明または実質的に透明なガラスプレートやプ
ラスチックフィルムなどの光透過性基板上に被覆する。
ELデバイスには、酸化スズまたは酸化スズインジウム
をガラスプレートに被覆して形成した光透過性アノード
3が含まれる。また、非常に薄い、例えば約200オン
グストローム以下の、金やパラジウムなどの光透過性金
属アノードを用いることもできる。さらに、導電性カー
ボンまたはポリアニリンやポリピロールなどの共役ポリ
マーの、例えば約40から約100nmの透明または半
透明の薄膜をアノードに用いることもできる。基板には
適切な各種の光透過性高分子フィルムを用いることもで
きる。これ以外のアノード3及びカソード6の適切な形
態は、米国特許第4,885,211号に示されてい
る。
各種の適切な方法で調製される。例えば、次式の(I
b)から(VIb)の中から選んだ、対応するジヒドロイ
ンドロカルバゾール前駆物質を、銅触媒、特に配位子銅
触媒の存在下で、ハロゲン化アリールとウルマン(Ul
lmann)縮合することによって調製できる。これに
ついては、係属中の米国特許出願第791,694号、
同第791,696号、同第790,669号、及び米
国特許第5,538,829号、第5,648,542
号、第5,654,482号、第5,648,539号
に記載されており、これらの開示内容はすべて本願に引
用して援用する。ジヒドロインドロカルバゾールは公知
の文献法で容易に得られるが、その具体例は、5,11
−ジヒドロインドロ[3,2−b]カルバゾール、5,
7−ジヒドロインドロ[2,3−b]カルバゾール、
5,12−ジヒドロインドロ[3,2−c]カルバゾー
ル、5,10−ジヒドロインドロ[3,2−a]カルバ
ゾール、11,12−ジヒドロインドロ[2,3−a]
カルバゾールなどである。ジヒドロインドロカルバゾー
ル誘導体の一つである5,11−ジヒドロインドロ
[3,2−b]カルバゾールを用いた代表的プロセスは
実施例Iに述べた。
キル、アルコキシル、及びアリールからなる群から独自
に選ばれ;m及びnは0ないし4の数字;R3及びR
4は、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、または
ハロゲン;pは1ないし3の数字である。
ールの実例は、ヨードベンゼン、3−ヨードトルエン、
4−ヨードトルエン、4−ヨード−1,2−キシレン、
1−ヨードナフタレン、2−ヨードナフタレン、4−ヨ
ードビフェニル、4−ヨード−4’−(3−メチルジフ
ェニルアミノ)−1,1’−ビフェニル、4−ヨード−
4’−(ジフェニルアミノ)−1,1’−ビフェニル、
N,N−ジフェニル−4−ヨードアニリン、N−フェニ
ル−N−3−トリル−4−ヨードアニリンなどである。
ウルマン縮合は、一般的に、例えばドデカン、トリデカ
ン、キシレン、スルホラン、沸点が例えば約150℃を
越える高沸点石油エーテルなどの不活性溶媒中で、90
から約300℃、好ましくは約150から250℃の反
応温度で行われる。ウルマン縮合に適切な銅触媒は、銅
粉末、酸化銅(I)、塩化銅(I)、硫酸銅(II)、酢
酸銅(II)など、及び、前述の係属中の出願及び特許に
記載の配位子銅触媒も本発明のプロセスに使用できる。
ジヒドロインドロカルバゾール化合物に対する銅触媒の
有効モル比は約0.01から約0.5である。縮合反応
は、塩基、例えばアルカリ金属の水酸化物または炭酸
塩、具体的には水酸化カリウム、炭酸カリウム、水酸化
ナトリウムなどによって促進される。縮合後、反応混合
物は室温付近まで冷却され、生成物は、例えばろ過やク
ロマトグラフィーなどの公知の分離技術によって単離す
る。生成物は、一般的に、IRやNMRなどの公知の分
析技術によって確認する。
どの芳香族成分の適当な位置に入ることができる。
ロ[3,2−b]カルバゾール(1)の合成:メカニカ
ルスターラ、還流凝縮器、アルゴン口を備えた200m
lの三つ口丸底フラスコ内をアルゴン雰囲気下にした
後、5,11−ジヒドロインドロ[3,2−b]カルバ
ゾール(5.1g、0.02mol)、3−ヨードトル
エン(8.69g、0.04mol)、硫酸銅5水塩
(0.25g、1.0mmol)、炭酸カリウム(5.
52g、0.04mol)、n−トリデカン(5.0m
l)を入れた。アルゴン雰囲気下で、反応混合物を加熱
マントルで約250℃に加熱した。約6時間後、クロマ
トグラフィー分析により反応の完了が示されるまで、前
記温度で反応を進めた。加熱マントルを除去して混合物
を約100℃に冷却し、100mlのトルエンと15m
lの水を激しく攪拌しながら加えた。得られた2相混合
物を分液漏斗に移し、層を分離した。所望の生成物と溶
媒混合物を含む有機相を水洗し、アルゴン下で25gの
アルミナで処理した。アルミナをろ過除去後、有機相を
蒸発させて大部分のトルエンを除去した。上記生成物
は、残留物をシクロヘキサンから再結晶させて得た。収
量:6.8g。IR(KBr):1,604、1,58
8、1,490、1,475、1,450、1,32
1、1,201、1,153、760、745、701
cm-1。1H−NMR(CDCl3):δ2.51
(s)、7.18〜7.59(m)、8.05(s)、
8.12(d,J=8.5Hz)。
−5,11−ジヒドロインドロ[3,2−b]カルバゾ
ール(2)の合成:メカニカルスターラ、還流凝縮器、
アルゴン口を備えた200mlの三つ口丸底フラスコ内
をアルゴン雰囲気下にした後、5,11−ジヒドロイン
ドロ[3,2−b]カルバゾール(5.1g、0.02
mol)、3−ヨードトルエン(9.28g、0.04
mol)、硫酸銅5水塩(0.25g、1.0mmo
l)、炭酸カリウム(5.52g、0.04mol)、
n−トリデカン(5.0ml)を入れた。アルゴン雰囲
気下で、反応混合物を加熱マントルで約250℃に加熱
した。約6時間後、クロマトグラフィー分析により反応
の完了が示されるまで、前記温度で反応を進めた。加熱
マントルを除去して混合物を約100℃に冷却し、10
0mlのトルエンと15mlの水を激しく攪拌しながら
加えた。得られた2相混合物を分液漏斗に移し、層を分
離した。所望の生成物と溶媒混合物を含む有機相を水洗
し、アルゴン下で25gのアルミナで処理した。アルミ
ナをろ過除去後、有機相を蒸発させて大部分のトルエン
を除去した。生成物は、上述の残留物をシクロヘキサン
から再結晶させて得た。収量:7.5g。IR(KB
r):1,614、1,605、1,511、1,45
8、1,445、1,324、1,241、1,18
3、851、747、743cm-1。1H−NMR(C
DCl3):δ2.42(s)、2.44(s)、7.
14〜7.47(m)、8.03(s)、8.12
(d,J=8.5Hz)。
ドロ[3,2−b]カルバゾール(3)の合成:メカニ
カルスターラ、還流凝縮器、アルゴン口を備えた200
mlの三つ口丸底フラスコ内をアルゴン雰囲気下にした
後、5,11−ジヒドロインドロ[3,2−b]カルバ
ゾール(5.1g、0.02mol)、1−ヨードナフ
タレン(10.16g、0.04mol)、硫酸銅5水
塩(0.25g、1.0mmol)、炭酸カリウム
(5.52g、0.04mol)、n−トリデカン
(5.0ml)を入れた。アルゴン雰囲気下で、反応混
合物を加熱マントルで約250℃に加熱し、反応が完了
するまでの約6時間前記温度で反応を進めた。反応混合
物を約100℃に冷却し、100mlのトルエンと15
mlの水を加え、30分間激しく攪拌した。得られた2
相混合物を分液漏斗に移し、層を分離した。所望の生成
物と溶媒混合物を含む有機相を水洗し、アルゴン下で2
5gのアルミナで処理、ろ過した。ろ液を蒸発させ、残
留物をトルエンから再結晶し、2.5gの純度約99.
5%の5,11−ジ−1−ナフチル−5,11−ジヒド
ロインドロ[3,2−b]カルバゾール(3)を得た。
m)で被覆したガラス(1.0mm)を市販の洗剤で洗
浄し、脱イオン水ですすぎ、60℃の真空オーブンで1
時間乾燥した。使用直前にUVオゾンで0.5時間処理
した。
バに入れた。蒸着速度と層厚はInficon Mod
el IC/5コントローラで調整した。約5×10-6
torr(6.65×10-4Pa)の圧力下で、実施例
I、II、IIIのジヒドロインドロ[3,2−b]カルバ
ゾール化合物を電熱したタンタルボートから蒸発させ、
80nmの正孔輸送層をITOガラス上に蒸着(デポジ
ット)させた。インドロカルバゾール化合物の蒸着速度
は0.6nm/秒とした。
バゾール層4の上に、トリス(8−ヒドロキシキノリネ
ート)アルミニウムを蒸発速度0.6nm/秒で蒸着
し、80nmの電子輸送層を形成した。この層は発光領
域としても機能しうる。
合金を、総蒸着速度0.5nm/秒で電子輸送層5に蒸
着した。MgとAgは、独自に調整された各々のタンタ
ルボートから同時に蒸発させた。標準組成はMgとAg
の原子比で9:1であった。最後に、反応性Mgを大気
中の湿気から保護するため、Mg:Agカソードに20
0nmの銀層を被覆した。
囲気下でドライボックスに保存した。性能は、電流−電
圧特性と、直接電流測定による光出力を測定して評価し
た。電流−電圧特性は、Keithley Model
238 High Current Source
Measure Unitで測定した。ITO電極を電
流源の正端子に接続した。同時に、デバイスからの光出
力をシリコンフォトダイオードでモニタした。
評価した。デバイスの運転寿命は、デバイスの光度が初
期値の半分になる所要時間を測定して評価した。ジヒド
ロインドロ[3,2−b]カルバゾール化合物を利用し
たデバイスの初期光度(L0)、初期運転電圧(V0)、
運転寿命を以下の表にまとめる。
を利用したELデバイスは、長時間高レベルの光出力を
達成できたことが示された。更に、これらのデバイス
は、60℃に72時間暴露した後でも電流−光度特性に
変化を見せなかった。
ロ[3,2−b]カルバゾールの代わりに、従来技術の
ELデバイスによく用いられるトリフェニルアミンベー
スの正孔輸送分子であるN,N’−ビス(3−メチルフ
ェニル)−N,N’−ジフェニル−4,4’−ジアミノ
ビフェニルを用いた以外は実施例IVの方法に従って、
制御有機ELデバイスを調製した。ELデバイスの性能
特性は上記EL例と同様の方法で評価した。このデバイ
スは、定電流密度25mA/cm2で測定したところ、
運転電圧9.5ボルトで初期光度570cd/m2であ
った。光度は急速に下落し、90時間の連続運転後50
%の低下を示した。その上、このデバイスは60℃に7
2時間暴露した後、電流−光度特性が変化した。
5,11−ジ−m−トリル−5,11−ジヒドロインド
ロ[3,2−b]カルバゾールの代わりに、1,1−ビ
ス(4−ジ−トリルアミノフェニル)シクロヘキサンを
用いた以外は実施例Vの方法に従った。デバイスの性能
特性は同様の方法で評価した。デバイスの初期光度は、
運転電圧11.5ボルトで450cd/m2であった。
光度は急速に下落し、60時間の連続運転後50%の低
下を示した。
ド、4 正孔輸送層、5電子輸送層、6 カソード。
Claims (1)
- 【請求項1】 下記式の(I)、(II)、(III)、(I
V)、(V)、(VI)で表されるインドロカルバゾー
ル、または必要に応じてそれらの混合物を電荷輸送成分
として含む有機エレクトロルミネセントデバイスの部材
であって、 前記インドロカルバゾールの下記式中のR及びR’は、
水素原子、ハロゲン原子、アルキル、アルコキシル、及
びアリールからなる群から独自に選ばれ、m及びnは0
ないし4の数字であり、R1及びR2は、アルキル、アリ
ール、及びビニルからなる群から独自に選ばれ、R3及
びR4は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル、アルコ
キシ、及びアリールからなる群から独自に選ばれ、pは
1ないし3の数字であることを特徴とする有機エレクト
ロルミネセントデバイス。 【化1】
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