(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-13
(54)【発明の名称】有機発光素子
(51)【国際特許分類】
H01L 51/50 20060101AFI20220105BHJP
【ＦＩ】
H05B33/22 D
H05B33/14 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021519563
(86)(22)【出願日】2019-10-04
(85)【翻訳文提出日】2021-06-08
(86)【国際出願番号】 EP2019076882
(87)【国際公開番号】W WO2020074379
(87)【国際公開日】2020-04-16
(31)【優先権主張番号】102018125307.9
(32)【優先日】2018-10-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】503180100
【氏名又は名称】ノヴァレッド ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】ローゼノ，トーマス
(72)【発明者】
【氏名】フンメルト，マルクス
【テーマコード（参考）】
3K107
【Ｆターム（参考）】
3K107AA01
3K107BB01
3K107CC04
3K107CC12
3K107DD67
3K107DD72
3K107DD78
3K107DD80
3K107DD82
(57)【要約】
本発明は、（ｉ）アノードと、（ｉｉ）カソードと、（ｉｉｉ）アノードとカソードとの間に配置された少なくとも１つの発光層と、（ｉｖ）第１正孔注入化合物を有し、アノードに隣接するようにアノードと発光層の間に配置されている任意的な第１正孔注入層と、（ｖ）第１正孔輸送マトリクス化合物を含み、ａ）第１正孔注入層に隣接するように第１正孔注入層と発光層との間に配置された、あるいはｂ）アノードに隣接するようにアノードと発光層との間に配置されている第１正孔輸送層と、（ｖｉ）第１正孔輸送層と発光層との間に配置され、第１正孔輸送層に隣接し、フラーレンまたは部分的、あるいは完全にハロゲン化された金属錯体、またはフラーレンとハロゲン化された金属錯体の混合物である第２正孔注入化合物を含む第２正孔注入層と、を含む有機発光素子に関連する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
（ｉ）アノードと、（ｉｉ）カソードと、
（ｉｉｉ）前記アノードと前記カソードとの間に配置された少なくとも１つの発光層と、
（ｉｖ）任意的に、第１正孔注入化合物を含む第１正孔注入層であって、前記第１正孔注入層は、前記アノードと前記発光層との間に配置されており、かつ前記アノードに隣接している第１正孔注入層と、
（ｖ）第１正孔輸送マトリクス化合物を含む第１正孔輸送層であって、前記第１正孔輸送層は、
ａ）前記第１正孔注入層と前記発光層との間に配置され、かつ前記第１正孔注入層に隣接しているか、あるいは
ｂ）前記アノードと前記発光層との間に配置されており、かつ前記アノードに隣接している、第１正孔輸送層と、
（ｖｉ）前記第１正孔輸送層と前記発光層との間に配置された第２正孔注入層であって、前記第２正孔注入層は、前記第１正孔輸送層に隣接しており、かつ前記第２正孔注入層は、第２正孔注入化合物を含む、第２正孔注入層と、を備え、
前記第２正孔注入化合物は、ハロゲン化フラーレン、部分ハロゲン化金属錯体もしくは完全ハロゲン化金属錯体、またはこれらの混合物である、有機発光素子。
【請求項2】
前記第１正孔注入層は、第２正孔輸送マトリクス化合物をさらに含む、請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項3】
前記第２正孔注入層は、第３正孔輸送マトリクス化合物をさらに含む、請求項１または２に記載の有機発光素子。
【請求項4】
前記有機発光デバイスは、前記第２正孔注入層と前記発光層との間に配置された第２正孔輸送層をさらに含み、前記第２正孔輸送層は、前記第２正孔注入層に隣接しており、かつ、前記第２正孔輸送層は、第４正孔輸送マトリクス化合物を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項5】
前記ハロゲン化フラーレンは、フッ化フラーレンであり、および／または前記部分ハロゲン化金属錯体もしくは完全ハロゲン化金属錯体は、部分フッ化金属錯体もしくは完全フッ化金属錯体である、請求項１から４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項6】
前記ハロゲン化フラーレンは、式ＣｘＦｙを有しており、式中、ｘは６０～１２０の偶数であり、ｙはｘ／２～４ｘ／５である、請求項１から５のいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項7】
ｘが６０である、請求項６に記載の有機発光素子。
【請求項8】
前記ハロゲン化フラーレンは、式Ｃ６０Ｆ４８を有する、請求項６または７に記載の有機発光素子。
【請求項9】
前記ハロゲン化金属錯体は、以下の式（Ｉ）【化1】
を有しており、上記式において、
【数1】
は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属ならびにＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＺｎおよびＣｄから選択される金属のｘ価のカチオンであり、
ｘ＝１である場合Ｍはアルカリ金属から選択され、ｘ＝２である場合Ｍはアルカリ土類金属ならびに、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＺｎおよびＣｄから選択され、ｘ＝２または３である場合Ｍは希土類金属から選択され、ｘ＝３である場合ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択され、ｘ＝２、３または４である場合ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗから選択され、ｘ＝２または４である場合ＭはＳｎであり、
Ｂ１およびＢ２は、部分的または完全にハロゲン化された、Ｃ３からＣ２０のアルキル、Ｃ３からＣ２０のシクロアルキル、またはＣ３からＣ２０のアリールアルキルから独立して選択される、請求項１から８のいずれか１項に記載の有機発光ダイオード。
【請求項10】
前記発光層は、燐光発光体を含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の有機発光素子。【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【0001】
本発明は、その層構造の電子特性に関して最適化された有機発光素子に関する。
【0002】
〔背景技術〕
自己発光素子である有機発光ダイオード（organic light-emitting diode：ＯＬＥＤ）は、広い視野角、優れたコントラスト、迅速な応答性、高輝度、優れた駆動電圧特性、および色再現性を有している。典型的なＯＬＥＤは、アノード、正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、およびカソードを含む。アノード、ＨＴＬ、ＥＭＬ、ＥＴＬおよびカソードは、基板上に順次積層されている。この場合、ＨＴＬ、ＥＭＬ、およびＥＴＬは、有機化合物および／または有機金属化合物から形成された薄膜である。
自己発光素子である有機発光ダイオード（organic light-emitting diode：ＯＬＥＤ）は、広い視野角、優れたコントラスト、迅速な応答性、高輝度、優れた駆動電圧特性、および色再現性を有している。典型的なＯＬＥＤは、アノード、正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、およびカソードを含む。アノード、ＨＴＬ、ＥＭＬ、ＥＴＬおよびカソードは、基板上に順次積層されている。この場合、ＨＴＬ、ＥＭＬ、およびＥＴＬは、有機化合物および／または有機金属化合物から形成された薄膜である。
【0003】
アノードとカソードに電圧を加えると、アノード電極から注入された正孔はＨＴＬを介してＥＭＬに移動し、カソード電極から注入された電子はＥＴＬを介してＥＭＬに移動する。正孔と電子とは、ＥＭＬ内で再結合してエキシトンを生成する。エキシトンが励起状態から基底状態に落ちると、光が放出される。正孔および電子の、注入および流出の間のバランスをとる必要がある。当該バランスを取ることにより、上記構成を有するＯＬＥＤは、優れた効率を有する。
【0004】
有機発光素子（有機発光デバイス）は、ｐドーパントおよび／または正孔注入材料化合物として利用される正孔注入層および／またはｐドープ型正孔輸送層を含んでもよく、（絶対エネルギースケールで、真空エネルギー準位をゼロに等しく設定する）それらの最低空分子軌道（Lowest unoccupied molecular orbital：ＬＵＭＯ）のエネルギー準位は真空レベルより約３ｅＶ、またはそれより低い。この点に関して、１つまたは（好ましくは）１つより多くのニトリル官能基を含む有機小分子化合物がよく知られている。これらの材料は、例えば、ヘキサシアノ－ヘキサアザトリフェニレン（ＣＮＨＡＴ）
【0005】
【化1】
【0006】
または、以下の化合物
【0007】
【化2】
【0008】
【化3】
【0009】
によって示され、これらは、工業規格の一種となった。
【0010】
米国特許出願公開第２０１４／００１４４４号明細書に示されるように、エレクトロルミネセントデバイスは、通常アノードに隣接して配置される第１正孔注入層の代わりに、および／または第１正孔注入層に加えて、アノードと発光層との間に配置される第２正孔注入層を備えることが有利であり得る。当該エレクトロルミネセントデバイスにおいて、第２正孔注入層は、アノードに隣接していない。
【0011】
しかしながら、有機発光素子の効率をできるだけ高くしながら、動作電圧をできるだけ低くすることを目的として、当該素子の性能を向上させる必要性が依然として存在している。
【0012】
したがって、本発明の目的は、従来技術の欠点を克服する有機発光素子、特に、改善された動作電圧および／または効率を有する有機発光素子を提供することである。
【0013】
〔本発明の概要〕
上記目的は、（ｉ）アノードと、（ｉｉ）カソードと、（ｉｉｉ）前記アノードと前記カソードとの間に配置された少なくとも１つの発光層と、（ｉｖ）任意的に、第１正孔注入化合物を含む第１正孔注入層であって、前記第１正孔注入層は、前記アノードと前記発光層との間に配置されており、かつ前記アノードに隣接している第１正孔注入層と、（ｖ）第１正孔輸送マトリクス化合物を含む第１正孔輸送層であって、前記第１正孔輸送層は、ａ）前記第１正孔注入層と前記発光層との間に配置され、かつ前記第１正孔注入層に隣接しているか、あるいはｂ）前記アノードと前記発光層との間に配置されており、かつ前記アノードに隣接している、第１正孔輸送層と、（ｖｉ）前記第１正孔輸送層と前記発光層との間に配置された第２正孔注入層であって、前記第２正孔注入層は、前記第１正孔輸送層に隣接しており、かつ前記第２正孔注入層は、第２正孔注入化合物を含む、第２正孔注入層と、を備え、前記第２正孔注入化合物は、ハロゲン化フラーレン、部分ハロゲン化金属錯体もしくは完全ハロゲン化金属錯体、またはこれらの混合物である、有機発光素子によって達成される。
上記目的は、（ｉ）アノードと、（ｉｉ）カソードと、（ｉｉｉ）前記アノードと前記カソードとの間に配置された少なくとも１つの発光層と、（ｉｖ）任意的に、第１正孔注入化合物を含む第１正孔注入層であって、前記第１正孔注入層は、前記アノードと前記発光層との間に配置されており、かつ前記アノードに隣接している第１正孔注入層と、（ｖ）第１正孔輸送マトリクス化合物を含む第１正孔輸送層であって、前記第１正孔輸送層は、ａ）前記第１正孔注入層と前記発光層との間に配置され、かつ前記第１正孔注入層に隣接しているか、あるいはｂ）前記アノードと前記発光層との間に配置されており、かつ前記アノードに隣接している、第１正孔輸送層と、（ｖｉ）前記第１正孔輸送層と前記発光層との間に配置された第２正孔注入層であって、前記第２正孔注入層は、前記第１正孔輸送層に隣接しており、かつ前記第２正孔注入層は、第２正孔注入化合物を含む、第２正孔注入層と、を備え、前記第２正孔注入化合物は、ハロゲン化フラーレン、部分ハロゲン化金属錯体もしくは完全ハロゲン化金属錯体、またはこれらの混合物である、有機発光素子によって達成される。
【0014】
驚くべきことに、本発明者らは、ハロゲン化フラーレンおよび／または部分的もしくは完全にハロゲン化された金属錯体をその第２正孔注入層（本明細書で定義される）中に含む、本発明に係る有機発光素子は、改善された特性を有することを見出した。特に、本発明に係る有機発光素子は、より低い動作電圧および／またはより高い効率を特徴とし得ることを見出した。さらに、本発明者らの知見によれば、上記化合物は、有機発光素子を製造する際に、より広い設計自由度を提供する。
【0015】
フラーレン自体は、中空球、楕円体、管および他の多くの形状の炭素の同素体である。フラーレンは、構造がグラファイトに類似している。フラーレンは、円筒形でない限り、六角形環の他に五角形（または時には七角形）環も含まなければならない。本発明に関して、ハロゲン化フラーレンとは、フラーレンに奇数個のハロゲン原子を付加したフラーレン誘導体であり、一般式ＣｘＸｙを有する化合物である。このＣｘＸｙの式において、ｘは６０以上の偶数であり、ｙはｘより小さい偶数であり、それぞれのＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩから独立して選択される。
【0016】
本発明に関して、「金属錯体」は、有機金属錯体、すなわち少なくとも１つの有機配位子（すなわち供与結合を提供し得る基）を含み、さらに少なくとも１つのヒドロカルビル基を含む錯体であり得る。当該有機金属錯体において、供与結合を提供することができる原子は、金属錯体に含まれる少なくとも１つの金属イオンに供与結合（＝配位共有結合または配位結合）を提供する。本発明の金属錯体は、いわゆる配位中心である１個の中心原子またはイオンからなると規定され得る。配位中心は、結合した分子またはイオン（好ましくは有機分子またはイオン）によって取り囲まれている。結合した分子またはイオンは順に、配位子または錯化剤として知られている。本発明に関して、部分的にハロゲン化された金属錯体（部分ハロゲン化金属錯体）は、例えば、その中に含まれる水素原子の少なくとも１つ（だが全てではない）がハロゲン原子によって置換されている、有機配位子を含む金属錯体であってもよい。同様に、完全にハロゲン化された金属錯体（完全ハロゲン化金属錯体）は、例えばヒドロカルビル含有配位子を含む金属錯体であってもよい。当該金属錯体では、配位子において、全ての水素原子がハロゲン原子によって置換されている。
【0017】
本発明の有機発光素子において、前記第１正孔注入層は、第２正孔輸送マトリクス化合物をさらに含むことができる。このようにして、当該素子の動作電圧および／または効率に関するさらなる利点を達成することができる。
【0018】
本発明の有機発光素子において、前記第２正孔注入層は、第３正孔輸送マトリクス化合物をさらに含むことができる。これにより、当該素子の動作電圧および／または効率に関するさらなる利点を達成することができる。
【0019】
前記有機発光素子は、第２正孔注入層と発光層との間に配置された第２正孔輸送層をさらに含んでもよく、第２正孔輸送層は第２正孔注入層に隣接し、第２正孔輸送層は第４正孔輸送マトリクス化合物を含む。これにより、当該素子の動作電圧および／または効率に関するさらなる利点を達成することができる。
【0020】
本発明に関して、ハロゲン化化合物はフッ化化合物であってもよい。つまり、部分的にハロゲン化された化合物（部分ハロゲン化化合物）は、部分フッ化化合物であってもよく、完全にハロゲン化された化合物（完全ハロゲン化化合物）は完全フッ化化合物であってもよい。すなわち、ハロゲン化フラーレンはフッ化フラーレンであってもよく、部分ハロゲン化金属錯体は部分フッ化金属錯体であってもよく、完全ハロゲン化金属錯体は完全フッ化金属錯体であってもよい。これにより、前記素子の動作電圧および／または効率に関するさらなる利点を達成することができる。
【0021】
前記有機発光素子において、ハロゲン化フラーレンは、式ＣｘＦｙを有し得る。この式において、ｘは６０～１２０の偶数であり、ｙはｘ／２～４ｘ／５の偶数である。これにより、当該素子の動作電圧および／または効率に関するさらなる利点を達成することができる。
【0022】
この点において、ｘが６０であるということは、すなわちハロゲン化フラーレンは、ハロゲン化されたＣ６０フラーレン（炭素数６０のフラーレン）であるということであり得る。これにより、装置の動作電圧および／または効率に関するさらなる利点を達成することができる。
【0023】
ハロゲン化フラーレンは、さらに、式Ｃ６０Ｆ４８を有していてもよい。これにより、前記素子の動作電圧および／または効率に関するさらなる利点を達成することができる。
【0024】
部分ハロゲン化金属錯体または完全ハロゲン化金属錯体は、以下の式（Ｉ）を有していてもよい。
【0025】
【化4】
【0026】
式中、
Ｍｘは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属ならびにＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＺｎおよびＣｄから選択される金属のｘ価のカチオンであり、ｘ＝１である場合Ｍはアルカリ金属から選択され、ｘ＝２である場合Ｍはアルカリ土類金属ならびに、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＺｎおよびＣｄから選択され、ｘ＝２または３である場合Ｍは希土類金属から選択され、ｘ＝３である場合ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択され、ｘ＝２、３または４である場合ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗから選択され、ｘ＝２または４である場合ＭはＳｎであり、Ｂ１およびＢ２は、部分的または完全にハロゲン化された、Ｃ３からＣ２０のアルキル、Ｃ３からＣ２０のシクロアルキル、またはＣ３からＣ２０のアリールアルキルから独立して選択される。これにより、素子の動作電圧および／または効率に関してさらなる利点を達成できる。
Ｍｘは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属ならびにＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＺｎおよびＣｄから選択される金属のｘ価のカチオンであり、ｘ＝１である場合Ｍはアルカリ金属から選択され、ｘ＝２である場合Ｍはアルカリ土類金属ならびに、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＺｎおよびＣｄから選択され、ｘ＝２または３である場合Ｍは希土類金属から選択され、ｘ＝３である場合ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択され、ｘ＝２、３または４である場合ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗから選択され、ｘ＝２または４である場合ＭはＳｎであり、Ｂ１およびＢ２は、部分的または完全にハロゲン化された、Ｃ３からＣ２０のアルキル、Ｃ３からＣ２０のシクロアルキル、またはＣ３からＣ２０のアリールアルキルから独立して選択される。これにより、素子の動作電圧および／または効率に関してさらなる利点を達成できる。
【0027】
この点に関し、ＭはＭｇ、ＭｎおよびＺｎから選択され得、ｘは２であり得る。これにより、前記素子の動作電圧および／または効率に関してさらなる利点を達成することができる。
【0028】
この点に関し、式（Ｉ）の化合物、すなわち部分ハロゲン化金属錯体または完全ハロゲン化金属錯体は、化合物（ＩＩ）および（ＩＩＩ）から選択することができる。
【0029】
【化5】
【0030】
【化6】
【0031】
これにより、前記素子の動作電圧および／または効率に関してさらなる利点を達成することができる。
【0032】
本発明に適した部分ハロゲン化金属錯体または完全ハロゲン化金属錯体のさらなる例は、最近公開された以下の出願に見出すことができる：ＷＯ２０１８／１５００４８Ａ１、ＷＯ２０１８／１５００４９Ａ１、ＷＯ２０１８／１５００５０Ａ１およびＷＯ２０１８／１５００５１Ａ１。
【0033】
本発明による有機発光素子における発光層は、燐光発光物質、あるいは緑色燐光発光物質を含むことができる。
【0034】
前記有機発光素子は、電子輸送層、正孔ブロッキング層、および電子注入層からなる群から選択される少なくとも１つのさらなる層をさらに含むことができる。
【0035】
本発明による有機発光素子のアノードは、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）アノードであってもよい。
【0036】
なお、透明導電性酸化物は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡｌＺＯ）またはこれらの２種以上の混合物であってもよい。
【0037】
本発明による有機発光素子のカソードは、反射カソードおよび／または半透明カソードであってもよい。
【0038】
この点に関して、カソードは金属元素を含んでもよい。本発明の有機発光素子のカソードに含まれ得る金属元素は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）およびこれらの２つ以上の混合物からなる群から選択されてもよい。
【0039】
本発明の有機発光素子において、前記電子輸送層および／または前記電子注入層は、ｎ－ドーパントを含んでもよい。
【0040】
本発明による有機発光素子の電子輸送層および／または電子注入層に含まれ得るｎ－ドーパントは、金属塩、金属錯体、金属元素および還元性有機ラジカルからなる群から選択され得る。例示的な適切な化合物を以下に開示する。
【0041】
〔さらなる層〕
本発明による有機発光素子は、前記有機発光素子の本質的な機能部を形成するために一緒に積み重ねられた種々の異なる層を含む。本発明による有機発光素子のそれぞれの層および領域に関するさらなる詳細は、以下に示される。
本発明による有機発光素子は、前記有機発光素子の本質的な機能部を形成するために一緒に積み重ねられた種々の異なる層を含む。本発明による有機発光素子のそれぞれの層および領域に関するさらなる詳細は、以下に示される。
【0042】
〔電子輸送領域〕
前記有機発光素子を形成する有機層の積層体の電子輸送領域は、発光層上に配置されてもよい。
前記有機発光素子を形成する有機層の積層体の電子輸送領域は、発光層上に配置されてもよい。
【0043】
前記有機層の積層体の電子輸送領域は、少なくとも第１電子輸送層と、任意的に第２電子輸送層とを含む。前記有機層の積層体の電子輸送領域は、電子注入層をさらに含んでもよい。
【0044】
例えば、前記有機層の積層体の電子輸送領域は、第１電子輸送層／電子注入層あるいは代替として、第１電子輸送層／第２電子輸送層／電子注入層のような構造をもちうるが、それに限定されるものではない。例えば、本発明の一実施形態による有機発光ダイオードは、少なくとも１つの電子輸送層を含む。この場合、電気的ｐドーパントおよび少なくとも１つの第１電子輸送マトリクス化合物を含む電子輸送層は、第１電子輸送層として定義される。別の実施形態では、有機発光ダイオードは、前記有機層の積層体の電子輸送領域に少なくとも２つの電子輸送層を含むことができる。この場合、発光層に接触する電子輸送層を第２電子輸送層と定義する。
【0045】
電子輸送層は、１つまたは２つ以上の異なる電子輸送マトリクス化合物を含むことができる。
【0046】
第１電子輸送層の厚さは、約２ｎｍ～約１００ｎｍ、例えば約３ｎｍ～約３０ｎｍとすることができる。第１電子輸送層の厚さが当該範囲内にあるとき、第１電子輸送層は駆動電圧の大幅な増加がなくとも、改善された電子輸送補助能力を有することができる。
【0047】
任意的に設けられる第２電子輸送層の厚さは、約１０ｎｍ～約１００ｎｍ、例えば約１５ｎｍ～約５０ｎｍとすることができる。当該電子輸送層の厚さが当該範囲内にあるとき、当該電子輸送層は駆動電圧の大幅な増加がなくとも、十分な電子輸送能力を有することができる。
【0048】
〔第１電子輸送マトリクス化合物〕
第１電子輸送マトリクスは、特に限定されない。本発明の素子内にあり、発光層の外側に含まれる、他の物質と同様に、第２電子輸送マトリクスは、光を放出しなくてもよい。
第１電子輸送マトリクスは、特に限定されない。本発明の素子内にあり、発光層の外側に含まれる、他の物質と同様に、第２電子輸送マトリクスは、光を放出しなくてもよい。
【0049】
一実施形態によれば、第１電子輸送マトリクスは、有機化合物、有機金属化合物、または金属錯体とすることができる。
【0050】
一実施形態によれば、第１電子輸送マトリクスは、少なくとも６個の非局在化電子の共役系を含む、共有結合化合物であってもよい。可能な限り広い意味での共有結合物質の定義下では、共有結合物質とは、すべての化学結合の少なくとも５０％が共有結合である物質であると理解され得、配位結合も共有結合とみなされる。本出願において、共有結合物質という前記の用語は、前述の最も広い意味において、全ての通常の電子輸送マトリクスを包含する。当該通常の電子輸送マトリクスは、主に有機化合物から選択されるが、有機化合物以外にも例えば、置換２，４，６－トリボラ－１，３，５トリアジンのような、炭素を含まない構造部分を含む化合物、または、例えば、アルミニウムトリス（８－ヒドロキシキノリノレート）のような金属錯体からも選択される。
【0051】
前記分子共有結合物質は、好ましくは真空熱蒸発（ＶＴＥ）によって処理可能であるくらい、十分に安定である可能性のある低分子量化合物を含みうる。あるいは、共有結合物質は、好ましくは溶媒に可溶であり、したがって溶液の形態で処理可能な化合物である、高分子共有結合化合物を含みうる。重合体の実質的に共有結合した物質は、無限の不規則なネットワークを形成するように架橋され得ることを理解されたい。しかし、このような架橋された、重合体の実質的に共有結合したマトリクス化合物は、依然として骨格原子および周辺原子の両方を含むと考えられる。共有結合化合物の骨格原子は、少なくとも２つの隣接原子に共有結合している。共有結合化合物の他の原子は、単一の隣接原子と共有結合している周辺原子である。ケイ素、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、リン化インジウム、硫化亜鉛、ケイ酸塩ガラスなどのような、部分的に共有結合を有するが、実質的に周辺原子を欠く、無機無限結晶または完全に架橋されたネットワークは、本出願の意味において共有結合マトリクスとは見なされない。前記の完全に架橋された共有結合物質は、前記の物質によって形成された相の表面上にのみ周辺原子を含むからである。カチオンおよびアニオンを含む化合物は、少なくとも該当するカチオンあるいは該当するアニオンのいずれかが、少なくとも１０個以上の共有結合した原子を含む場合、依然として共有結合的であると考えられる。
【0052】
共有結合した第１電子輸送マトリクス化合物の好ましい例は、共有結合したＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｓから主に構成される有機化合物であり、当該有機化合物は、共有結合したＢ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｅも任意的に含みうる。一実施形態では、第１電子輸送マトリクス化合物が金属原子を欠き、当該第１電子輸送マトリクス化合物の骨格原子の大部分はＣ、Ｏ、Ｓ、Ｎから選択される。
【0053】
別の実施形態では、第１電子輸送マトリクス化合物は、少なくとも６個、より好ましくは少なくとも１０個、さらにより好ましくは少なくとも１４個の非局在化電子の共役系を含む。
【0054】
非局在化電子の共役系の例は、パイ結合とシグマ結合とが交互に存在する系である。任意的に、原子間にパイ結合を有する１つ以上の２原子構造単位を、少なくとも１つの孤立電子対を有する原子、すなわち典型的にはＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅから選択される２価原子、またはＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉから選択される３価原子によって置換することができる。好ましくは、非局在化電子の共役系がヒュッケル則を遵守する少なくとも１つの芳香族環またはヘテロ芳香族環を含む。また、好ましくは、第１電子輸送マトリクス化合物は、少なくとも２つの芳香族環またはヘテロ芳香族環を含んでいてもよい。これらの２つの芳香族環またはヘテロ芳香族環は、共有結合または縮合のいずれかによって連結されている。
【0055】
特定の実施形態の１つでは、第１電子輸送マトリクス化合物は、共有結合した原子から構成される環を含み、当該環中の少なくとも１つの原子はリンである。
【0056】
より好ましい実施形態において、共有結合した原子から構成されるリン含有環はホスフェピン環である。
【0057】
別の好ましい実施形態では、第１電子輸送化合物は、ホスフィンオキシド基を含む。また、好ましくは、第１電子輸送マトリクス化合物は、少なくとも１つの窒素原子を含む複素環を含む。本発明の素子のための第１電子輸送マトリクス化合物として特に有利な窒素含有複素環式化合物の例は、ピリジン構造部分、ジアジン構造部分、トリアジン構造部分、キノリン構造部分、ベンゾキノリン構造部分、キナゾリン構造部分、アクリジン構造部分、ベンズアクリジン構造部分、ジベンズアクリジン構造部分、ジアゾール構造部分およびベンゾジアゾール構造部分を、単独で、または複数の組み合わせで含むマトリクスである。
【0058】
第１電子輸送マトリクス化合物は、４００ｇ／ｍｏｌ以上８５０ｇ／ｍｏｌ以下、好ましくは４５０ｇ／ｍｏｌ以上８３０ｇ／ｍｏｌ以下の分子量（Ｍｗ）を有することができる。分子量がこの範囲内で選択される場合、良好な長期安定性が観察される温度で、真空中において、特に再現性のある蒸発および堆積を達成することができる。
【0059】
好ましくは、第１電子輸送マトリクス化合物は本質的に非発光性でありうる。
【0060】
別の実施形態では、第１電子輸送マトリクス化合物は、２．３デバイ（debye）よりも高い双極子モーメントを有していてもよい。当該双極子モーメントは、最低エネルギー配座異性体のためのプログラムパッケージＴＵＲＢＯＭＯＬＥ Ｖ６．５に導入されているような、Ｇａｕｓｓｉａｎ６－３１Ｇ＊基底セットを有するハイブリッド汎関数Ｂ３ＬＹＰを用いて計算され、Ｇａｕｓｓｉａｎ６－３１Ｇ＊基底セットを有するハイブリッド汎関数Ｂ３ＬＹＰを用いて、プログラムパッケージＴＵＲＢＯＭＯＬＥ Ｖ６．５によって見出される。当該双極子モーメントは、金属元素から選択される酸化還元ドーパントと組み合わせた、好ましい実施形態になり得る。
【0061】
本発明のさらなる態様によれば、テトラヒドロフラン中のＦｃ／Ｆｃ＋に対するサイクリックボルタンメトリーによって同じ条件下で測定される場合、第１電子輸送マトリクス化合物の還元電位は、ある値を有しうる。前記の値は、トリフェニルホスフィンオキシドについて得られた値よりも負でなく、テトラキス（キノキサリン－５－イルオキシ）ジルコニウムについて得られた値よりも負である。
【0062】
これらの条件下で、トリフェニルホスフィンオキシドの酸化還元電位は約－３．０６Ｖであり、テトラキス（キノキサリン－５－イルオキシ）ジルコニウムの還元電位は約－１．７８Ｖである。
【0063】
本発明のさらなる態様によれば、第１電子輸送マトリクス化合物の酸化還元電位は、テトラヒドロフラン中のＦｃ／Ｆｃ＋に対するサイクリックボルタンメトリーによって同じ条件下で測定される場合、ある値を有し得る。前記の値はトリフェニル酸化物について得られたそれぞれの値よりも負であり、好ましくはビス（４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル）（フェニル）酸化物についてのそれぞれの値よりも負でなく、より好ましくは３－（［１，１’－ビフェニル］－４－イル）－５－（４－（ｔｅｒｔ－ブチル）フェニル）－４－フェニル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾールについてのそれぞれの値よりも負でなく、さらにより好ましくはピレンのそれぞれの値よりも負でなく、最も好ましくは２，７－ジ－ピレニル－９，９－スピロビフルオレンについてのそれぞれの値よりも負でなく、また好ましくは４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリンについてのそれぞれの値よりも負でなく、また好ましくは２，４，７，９－テトラフェニル－１，１０－フェナントロリンについてのそれぞれの値よりも負でない。また前記の値は、好ましくは７－（［１，１’－ビフェニル］－４－イル）ジベンゾ［ｃ，ｈ］アクリジンのそれぞれの値よりも負でなく、また好ましくは２，４，６－トリフェニルトリアジンのそれぞれの値よりも負でなく、さらに好ましくは、２，４，６－トリ（ビフェニル－４－イル）－１，３，５－トリアジンのそれぞれの値よりも負でない。
【0064】
本発明のさらなる態様によれば、第１電子輸送マトリクス化合物の酸化還元電位は、テトラヒドロフラン中のＦｃ／Ｆｃ＋に対するサイクリックボルタンメトリーによって同じ条件下で測定した場合、固有の値を有する。前記の値は、テトラキス（キノキサリン－５－イルオキシ）ジルコニウムについて得られたそれぞれの値よりも負であり、好ましくは４，４’－ビス（４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン－２－イル）－１，１’－ビフェニルについてのそれぞれの値よりも負であり、最も好ましくは２，４，６－トリ（ビフェニル－４－イル）－１，３，５－トリアジンについてのそれぞれの値よりも負である。
【0065】
酸化還元電位は、定電圧装置Ｍｅｔｒｏｈｍ ＰＧＳＴＡＴ３０およびソフトウェアＭｅｔｒｏｈｍ Ａｕｔｏｌａｂ ＧＰＥＳを用いたサイクリックボルタンメトリーを用いて、室温で、以下の標準的な方法によって測定することができる。特定の化合物に向けて与えられる酸化還元電位は、試験物質のアルゴン脱気乾燥０．１Ｍ ＴＨＦ溶液中で、アルゴン環境下で、（ｉ）白金作用電極間の、０．１Ｍヘキサフルオロリン酸テトラブチルアンモニウム支持電解質と、（ｉｉ）塩化銀で覆われて、前記測定された溶液中に、走査速度１００ｍＶ／ｓで直接浸される銀のワイヤで構成されるＡｇ／ＡｇＣｌ疑似標準電極（Ｍｅｔｒｏｈｍ Ｓｉｌｖｅｒロッド電極）と、を用いて測定される。第１操作は作用電極上に設定された電位の最も広い範囲で行われ、次いで、前記の範囲はその後の操作内で適切に調整された。最後の３回の操作は、標準としてフェロセン（０．１Ｍ濃度）を添加して行う。標準的なＦｃ＋／Ｆｃ酸化還元対について観察されたカソード電位およびアノード電位の平均を差し引いた後、研究された化合物のカソードピークおよびアノードピークに対応する電位の平均は、最終的に上記に報告された値を与える。全ての研究された化合物ならびに報告された比較化合物は、明確に定義された可逆的電気化学的挙動を示した。
【0066】
電子輸送層および適切な電子輸送マトリクス化合物の例は、例えば、最近公開された出願ＷＯ２０１８／１３８３７３Ａ１に見出すことができる。
【0067】
エレクトロルミネセント素子の種々の実施形態によれば、第１電子輸送層は、第１電子輸送層の総重量に基づいて、約３０重量％以上約１００重量％以下、好ましくは約４０重量％以上９５重量％以下のマトリクス化合物を含む。
【0068】
好ましくは、第１電子輸送マトリクス化合物は、本質的に非発光性であってもよい。
【0069】
〔第２電子輸送マトリクス〕
第２電子輸送化合物は、特に限定されない。本発明の素子内にあり、発光層の外側に含まれる他の物質と同様に、第２電子輸送マトリクスは、光を放出しなくてもよい。
第２電子輸送化合物は、特に限定されない。本発明の素子内にあり、発光層の外側に含まれる他の物質と同様に、第２電子輸送マトリクスは、光を放出しなくてもよい。
【0070】
一実施形態によれば、第２電子輸送マトリクス化合物は、有機化合物、有機金属化合物、または金属錯体であってもよい。
【0071】
第１電子輸送マトリクス化合物の例として挙げた化合物は、第２電子輸送マトリクス化合物としても用いることができる。
【0072】
一実施形態によれば、前記素子はさらに、少なくとも１つの第２電子輸送マトリクス化合物を含む第２電子輸送層を有する。前記の第２電子輸送層は、少なくとも６個の非局在化電子の共役系を含む共有結合化合物から選択され、好ましくは少なくとも１つの芳香環を含む有機化合物から選択され、より好ましくは少なくとも２個の芳香環を含む有機化合物から選択され、さらにより好ましくは少なくとも３個の芳香環を含む有機化合物から選択され、最も好ましくは少なくとも４個の芳香環を含む有機化合物から選択される。第２電子輸送層は第１電子輸送層と発光層との間に配置され、好ましくは、第２正孔輸送層は第２電子輸送マトリクス化合物から形成され、さらに好ましくは、第２電子輸送層は第１電子輸送層および／または発光層に隣接して配置される。
【0073】
一実施形態によれば、第２電子輸送マトリクス化合物は、少なくとも６個の非局在化電子の共役系を含む共有結合化合物であってもよい。
【0074】
一実施形態では、第２電子輸送マトリクス化合物の双極子モーメントは、０．５デバイ以上４．５デバイ以下、好ましくは１．０デバイ以上４．０デバイ未満、より好ましくは１．５デバイ以上３．５デバイ未満から選択される。
【0075】
本発明のさらなる態様によれば、第２電子マトリクス化合物の酸化還元電位はテトラヒドロフラン中のＦｃ／Ｆｃ＋に対して測定した場合、－２．３５Ｖよりも負ではなく、－２．１４Ｖよりも負の範囲内であり、好ましくは－２．３Ｖよりも負でなく、～－２．１６Ｖよりも負の範囲内であり、より好ましくは－２．２５Ｖよりも負でなく、～－２．１６Ｖよりも負の範囲内である。
【0076】
〔酸化還元ｎ－ドーパント〕
酸化還元ｎ－ドーパントの項目下では、酸化還元ｎ－ドーパントは、電子輸送マトリクス中に埋め込まれた場合、同じ物理的条件下で、整然とした状態のマトリクスと比較して、自由電子の濃度を増加させる化合物であると理解される。この物理的条件は、フェロセン／フェロセニウム参照酸化還元対に対するサイクリックボルタンメトリーによって測定される。
酸化還元ｎ－ドーパントの項目下では、酸化還元ｎ－ドーパントは、電子輸送マトリクス中に埋め込まれた場合、同じ物理的条件下で、整然とした状態のマトリクスと比較して、自由電子の濃度を増加させる化合物であると理解される。この物理的条件は、フェロセン／フェロセニウム参照酸化還元対に対するサイクリックボルタンメトリーによって測定される。
【0077】
前記酸化還元ｎ－ドーパントは、エレクトロルミネセント素子、例えばＯＬＥＤの操作条件下では発光しないことがある。一実施形態では、酸化還元ｎ－ドーパントは、金属元素、電気的に中性の金属錯体（電気的中性金属錯体）および／または電気的に中性の有機ラジカル（電気的中性有機ラジカル）から選択される。
【0078】
ｎ－ドーパントの強度についての最も実用的な基準は、ｎ－ドーパントの酸化還元電位の値である。なお、酸化還元電位の値がどの程度負となり得るかは特に限定されない。
【0079】
有機発光ダイオードに使用される通常の電子輸送マトリクスの酸化還元電位は、フェロセン／フェロセニウム参照酸化還元対に対するサイクリックボルタンメトリーによって測定される場合、大体、約－１．８Ｖ～約－３．１Ｖの範囲であり、前記のようなマトリクスを効果的にｎ－ドープすることができるｎ型ドーパントに対する、実際に適用可能な酸化還元電位の範囲は、約－１．７Ｖ～約－３．３Ｖの、わずかにより広い範囲である。
【0080】
酸化還元電位の測定は、実際には同じ化合物の還元型および酸化型から構成される、対応する酸化還元対について行われる。
【0081】
酸化還元ｎ－ドーパントが電気的中性金属錯体および／または電気的中性有機ラジカルである場合、その酸化還元電位の測定は、以下によって形成される酸化還元対のいずれかについて実際に行われる。
【0082】
（ｉ）電気的中性金属錯体と、当該電気的中性金属錯体から１つの電子を引き抜くことによって形成される、電気的中性金属錯体のカチオンラジカルと、によって形成される酸化還元対。
【0083】
（ｉｉ）電気的中性有機ラジカルと、当該電気的中性有機ラジカルから１つの電子を引き抜くことによって形成される、電気的中性有機ラジカルのカチオンと、によって形成される酸化還元対。
【0084】
好ましくは、電気的中性金属錯体および／または電気的中性有機ラジカルの酸化還元電位は、下記の（ｉ）または（ｉｉ）によって構成される、対応する酸化還元対について、フェロセン／フェロセニウム参照酸化還元対に対するサイクリックボルタンメトリーによって測定される場合、ある値を持ちうる。当該値は、－１．７Ｖよりも負であり、好ましくは－１．９Ｖよりも負であり、より好ましくは－２．１Ｖよりも負であり、さらにより好ましくは－２．３Ｖよりも負であり、最も好ましくは－２．５Ｖよりも負である。
【0085】
（ｉ）電気的中性金属錯体と、当該電気的中性金属錯体から１つの電子を引き抜くことによって形成される前記の電気的中性金属錯体のカチオンラジカルと、から構成される酸化還元対。
【0086】
（ｉｉ）電気的中性有機ラジカルと、電気的中性有機ラジカルから１つの電子が引き抜かれることによって形成される前記の電気的中性有機ラジカルのカチオンと、から構成される参加還元対。
【0087】
好ましい実施形態では、ｎ－ドーパントの酸化還元電位は、選択された電子輸送マトリクスの還元電位の値よりも約０．５Ｖを超えて正（ポジティブ）の値と、電子輸送マトリクスの還元電位の値よりも約０．５Ｖを超えて負（ネガティブ）の値との間である。
【0088】
酸化還元ｎ－ドーパントとして好適な電気的中性金属錯体は、例えば、低酸化状態にあるいくつかの遷移金属の強い還元錯体であってもよい。特に強力な酸化還元ｎ－ドーパントはＷＯ２００５／０８６２５１により詳細に記載されているように、例えばＣｒ（ＩＩ）、Ｍｏ（ＩＩ）および／またはＷ（ＩＩ）グアニジネート錯体（Guanidinate complex）（例えばＷ２（ｈｐｐ）４）から選択することができる。
【0089】
酸化還元ｎ－ドーパントとして適切な、電気的に中性な有機ラジカルは、有機ラジカルであってもよい。当該有機ラジカルは、例えば、ＥＰ１８３７９２６Ｂ１、ＷＯ２００７／１０７３０６、またはＷＯ２００７／１０７３５６により詳細に記載されているように、当該有機ラジカルの安定なダイマー、オリゴマー、またはポリマーから、追加のエネルギーの供給によって生成される。前記のような適切なラジカルの具体例は、ジアゾリルラジカル、オキサゾリルラジカルおよび／またはチアゾリルラジカルであってもよい。
【0090】
金属元素の項目下で、金属元素は、純金属の状態の金属、金属合金の状態の金属、または遊離原子もしくは金属クラスターの状態の金属であると理解される。例えば純金属バルクのような金属相から真空熱蒸発によって蒸着された金属は、それらの元素形態で気化することが理解される。さらに、気化した金属元素が共有結合マトリクスと一緒に蒸着される場合、金属原子および／またはクラスターは共有結合マトリクスに埋め込まれることが理解される。言い換えれば、真空熱蒸発によって調製される任意の金属ドープ共有結合物質は、金属を少なくとも部分的に、その元素形態で含有することが理解される。
【0091】
家庭用電化製品での使用には、非常に長い半減期を有する核種または安定な核種を含有する金属のみが適用可能であろう。許容可能なレベルの核安定性として、天然カリウムの核安定性を採用することができる。
【0092】
一実施形態において、ｎ－ドーパントは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、ならびに第１遷移期のＴｉ、Ｖ、ＣｒおよびＭｎの金属から選択される正極金属から選択される。前記ｎ－ドーパントは、好ましくはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｙｂから選択され、より好ましくはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、ＭｇおよびＹｂから選択され、さらにより好ましくはＬｉ、Ｎａ、ＣｓおよびＹｂから選択され、最も好ましくはＬｉ、Ｎａ、ＣｓおよびＹｂから選択される。
【0093】
酸化還元ドーパントは、本質的に非発光性であってもよい。
【0094】
〔正孔注入層〕
本発明の有機発光素子は、１つ以上の正孔注入層を含んでもよい。正孔注入層が第１正孔輸送層と発光層との間に配置される場合、当該正孔輸送層は、本発明の用語において「第２正孔注入層」であり、本明細書で定義されるように、第２正孔注入化合物を含む。当該第２正孔注入化合物は、すなわちハロゲン化フラーレン、部分的もしくは完全にハロゲン化された金属錯体、またはこれらの混合物である。
本発明の有機発光素子は、１つ以上の正孔注入層を含んでもよい。正孔注入層が第１正孔輸送層と発光層との間に配置される場合、当該正孔輸送層は、本発明の用語において「第２正孔注入層」であり、本明細書で定義されるように、第２正孔注入化合物を含む。当該第２正孔注入化合物は、すなわちハロゲン化フラーレン、部分的もしくは完全にハロゲン化された金属錯体、またはこれらの混合物である。
【0095】
本発明の有機発光素子は、第２正孔注入層に加えて、１つ以上のさらなる正孔注入層、例えば、アノードに隣接する、本明細書で定義される第１正孔注入層を含んでもよい。（特に第２正孔注入層に関して）特記なき場合、正孔注入層は、以下の特性を有してもよく、また、正孔注入層の形成のためには以下の物質を含んでもよい。
【0096】
正孔注入層は、アノードと、正孔輸送層に使用される有機物質と、の間の界面特性を改善することができる。正孔注入層は、非平坦なアノード上に適用され、これにより、アノードの表面を平坦化する。例えば、正孔注入層は、その最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギー準位の中央値を有する物質を含んでいてもよい。当該中央値は、アノード物質の仕事関数と、正孔輸送層のＨＯＭＯのエネルギー準位との間にある。その結果、アノードの仕事関数と正孔輸送層のＨＯＭＯのエネルギー準位との差を調整することができる。
【0097】
正孔輸送領域が正孔注入層３６を含む場合、正孔注入層は例えば、真空蒸着、スピンコーティング、キャスティング、ラングミュア・ブロジェット（ＬＢ）法等の種々の方法のいずれかによって、アノード上に形成されてもよい。
【0098】
真空蒸着を用いて正孔注入層を形成する場合、真空蒸着条件は、正孔注入層を形成するために使用される物質、ならびに形成される正孔注入層の所望の形状および熱特性に応じて変更され得る。例えば、真空蒸着は、約１００℃～約５００℃の温度、約１０－６Ｐａ～約１０－１Ｐａの圧力、および約０．１～約１０ｎｍ／秒の蒸着速度で実施され得る。しかし、蒸着条件はこれらの条件に限定されるものではない。
【0099】
スピンコーティングを用いて正孔注入層を形成する場合、コーティング条件は、正孔注入層を形成するために使用される物質、ならびに形成される正孔注入層の所望の形状および熱特性に応じて変更され得る。例えば、コーティング速度は約２０００ｒｐｍ～約５０００ｒｐｍの範囲であってもよく、コーティング後に溶媒を除去するために行われる熱処理の温度は約８０℃～約２００℃の範囲であってもよい。ただし、コーティングの条件はこれらに限定されるものではない。
【0100】
本発明に適した正孔輸送マトリクス物質の実施例は、例えば、ＷＯ２０１３／１３５２３７Ａ１、ＷＯ２０１４／０６０５２６Ａ１もしくはＷＯ２０１５／１５８８８６Ａ１、および前記出願に引用された文書、または最近公開された出願ＷＯ２０１８／１５０００６Ａ１、ＷＯ２０１８／１５００４８Ａ１、ＷＯ２０１８／１５００４９Ａ１、ＷＯ２０１８／１５００５０Ａ１およびＷＯ２０１８／１５００５１Ａ１に見出すことができる。
【0101】
〔正孔輸送層〕
正孔輸送層及び電子阻止層を形成する条件は、正孔注入層について上述した形成条件に基づいて規定することができる。
正孔輸送層及び電子阻止層を形成する条件は、正孔注入層について上述した形成条件に基づいて規定することができる。
【0102】
電荷輸送領域の正孔輸送部の厚さは、約１０ｎｍ～約１０００ｎｍ、例えば、約１０ｎｍ～約１００ｎｍとすることができる。電荷輸送領域の正孔輸送部分が正孔注入層および正孔輸送層を含む場合、正孔注入層の厚さは約１０ｎｍ～約１０００ｎｍ、例えば、約１０ｎｍ～約１００ｎｍとすることができ、正孔輸送層の厚さは約５ｎｍ～約２００ｎｍ、例えば、約１０ｎｍ～約１５０ｎｍとすることができる。電荷輸送領域の正孔輸送部分、ＨＩＬ、およびＨＴＬの厚さがこれらの範囲内にあると、駆動電圧を大幅に増加させることなしに十分な正孔輸送特性を得ることができる。
【0103】
正孔輸送領域で使用される正孔輸送マトリクス物質は、特に限定されない。少なくとも６個の非局在化電子の共役系を含む共有結合性化合物が好まれ、少なくとも１個の芳香環を含む有機化合物が好ましく、少なくとも２個の芳香環を含む有機化合物がより好ましく、少なくとも３個の芳香環を含む有機化合物がさらに好ましく、少なくとも４個の芳香環を含む有機化合物がもっとも好ましい。正孔輸送層に広く使用されている正孔輸送マトリクス物質の典型例は、多環式芳香族炭化水素、トリアリールアミン化合物および複素環式芳香族化合物である。正孔輸送領域の種々の層で有用な正孔輸送マトリクスのフロンティア軌道エネルギー準位の適切な範囲はよく知られている。ＨＴＬマトリクスの、酸化還元対ＨＴＬマトリクス／カチオンラジカルの酸化還元電位に関して、好ましい値（参照としてフェロセン／フェロセニウム酸化還元対に対するサイクリックボルタンメトリーによって測定される場合）は、０．０～１．０Ｖの範囲、より好ましくは０．２～０．７Ｖの範囲、さらにより好ましくは０．３～０．５Ｖの範囲であってもよい。
【0104】
本発明に適した正孔輸送マトリクス物質の例は、例えば、ＷＯ２０１３／１３５２３７Ａ１、ＷＯ２０１４／０６０５２６Ａ１もしくはＷＯ２０１５／１５８８８６Ａ１、および前記出願に引用された文書、または最近公開された出願ＷＯ２０１８／１５０００６Ａ１、ＷＯ２０１８／１５００４８Ａ１、ＷＯ２０１８／１５００４９Ａ１、ＷＯ２０１８／１５００５０Ａ１およびＷＯ２０１８／１５００５１Ａ１に見出すことができる。
【0105】
有機層の積層体の正孔輸送領域は、上述の物質に加えて、導電性および／またはアノードからの正孔注入を改善する電気的ｐ－ドーパントをさらに含んでもよい。
【0106】
〔電気的ｐ－ドーパント〕
電荷発生物質は、第１正孔輸送層中に均質にまたは不均質に分散させることができる。
電荷発生物質は、第１正孔輸送層中に均質にまたは不均質に分散させることができる。
【0107】
電気的ｐ－ドーパントは、キノン誘導体、ラジアレン化合物、金属酸化物、およびシアノ基含有化合物のうちの１つであってもよいが、これらに限定されない。ｐ－ドーパントの非限定的な例は、（ｉ）テトラシアノキノンジメタン（ＴＣＮＱ）、２，３，５，６－テトラフルオロ－テトラシアノ－１，４－ベンゾキノンジメタン（Ｆ４－ＴＣＮＱ）などのキノン誘導体、（ｉｉ）ＰＤ－２などのラジアレン化合物、（ｉｉｉ）酸化タングステン、酸化モリブデンなどの金属酸化物、および（ｉｖ）以下に示す化合物ＨＴ－Ｄ１などのシアノ含有化合物である。
【0108】
【化7】
【0109】
〔バッファ層〕
電荷輸送領域の正孔輸送部は、バッファ層をさらに含んでいてもよい。
電荷輸送領域の正孔輸送部は、バッファ層をさらに含んでいてもよい。
【0110】
適切に使用することができるバッファ層は、ＵＳ６１４０７６３、ＵＳ６６１４１７６およびＵＳ２０１６／２４８０２２に開示されている。
【0111】
バッファ層は、ＥＭＬから放射される光の波長に従って、光の光学共鳴距離を補償することができ、したがって、効率を高めることができる。
〔発光層〕
発光層（ＥＭＬ）は、真空蒸着、スピンコーティング、キャスティング、ＬＢ法等を使用することによって、正孔輸送領域上に形成されてもよい。真空蒸着またはスピンコーティングを用いて発光層を形成する場合、蒸着およびコーティングのための条件は、正孔注入層の形成のための条件と同様であってもよい。しかしながら、蒸着およびコーティングのための条件は、発光層を形成するために使用される物質に応じて変化させてもよい。発光層は、エミッタホスト（ＥＭＬホスト）およびエミッタドーパント（さらにはエミッタのみ）を含んでもよい。
〔発光層〕
発光層（ＥＭＬ）は、真空蒸着、スピンコーティング、キャスティング、ＬＢ法等を使用することによって、正孔輸送領域上に形成されてもよい。真空蒸着またはスピンコーティングを用いて発光層を形成する場合、蒸着およびコーティングのための条件は、正孔注入層の形成のための条件と同様であってもよい。しかしながら、蒸着およびコーティングのための条件は、発光層を形成するために使用される物質に応じて変化させてもよい。発光層は、エミッタホスト（ＥＭＬホスト）およびエミッタドーパント（さらにはエミッタのみ）を含んでもよい。
【0112】
エミッタは、赤、緑、または青色のエミッタであってもよい。
【0113】
一実施形態では、エミッタホスト物質は、極性エミッタホスト化合物である。好ましくは、エミッタホスト物質は、以下のような極性エミッタホスト化合物であってもよい。前記極性エミッタホスト化合物は、約０．２デバイ以上約２．０デバイ以下の範囲の気相双極子モーメントを有しており、当該気相双極子モーメントは、最低エネルギー配座異性体のためのプログラムパッケージＴＵＲＢＯＭＯＬＥ Ｖ６．５に導入されているような、Ｇａｕｓｓｉａｎ６－３１Ｇ＊基底セットを有するハイブリッド汎関数Ｂ３ＬＹＰを用いて計算され、Ｇａｕｓｓｉａｎ６－３１Ｇ＊基底セットを有するハイブリッド汎関数Ｂ３ＬＹＰを用いて、プログラムパッケージＴＵＲＢＯＭＯＬＥ Ｖ６．５によって見出される。
【0114】
一実施形態では、エミッタホストは、少なくとも３つの芳香環を有する極性エミッタホスト化合物である。そして、これらの芳香環は、独立に、炭素環及び複素環から選択される。
【0115】
１つの好ましい実施形態において、エミッタホスト物質は、少なくとも３つの芳香環を有する極性エミッタホスト化合物であり得る。そして、その３つの芳香環は、約０．２デバイ以上約２．０デバイ以下の範囲の気相双極子モーメントを有する。当該気相双極子モーメントは、最低エネルギー配座異性体のためのプログラムパッケージＴＵＲＢＯＭＯＬＥ Ｖ６．５に導入されているような、Ｇａｕｓｓｉａｎ６－３１Ｇ＊基底セットを有するハイブリッド汎関数Ｂ３ＬＹＰを用いて計算され、Ｇａｕｓｓｉａｎ６－３１Ｇ＊基底セットを有するハイブリッド汎関数Ｂ３ＬＹＰを用いて、プログラムパッケージＴＵＲＢＯＭＯＬＥ Ｖ６．５によって見出される。
【0116】
一実施形態では、エミッタホスト物質は、以下の化学式１で表される極性エミッタホスト化合物である。
【0117】
【化8】
【0118】
上記の化学式において、
Ａ１は、置換または非置換のＣ６－Ｃ６０アリールまたはＣ６－Ｃ６０ヘテロアリールを含む群から選択され、
Ａ２は、置換または非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基、置換または非置換のＣ６～Ｃ６０アリールまたはＣ６～Ｃ６０ヘテロアリールを含む群から選択され、
Ａ３は、置換または非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基、置換または非置換のＣ６～Ｃ６０アリールまたはＣ６～Ｃ６０ヘテロアリールを含む群から選択され、
Ａ４は、置換または非置換Ｃ６～Ｃ６０アリールまたはＣ６～Ｃ６０ヘテロアリールを含む群から選択され、好ましくはＣ６～Ｃ６０ヘテロアリールである。
Ａ１は、置換または非置換のＣ６－Ｃ６０アリールまたはＣ６－Ｃ６０ヘテロアリールを含む群から選択され、
Ａ２は、置換または非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基、置換または非置換のＣ６～Ｃ６０アリールまたはＣ６～Ｃ６０ヘテロアリールを含む群から選択され、
Ａ３は、置換または非置換のＣ１～Ｃ１０アルキル基、置換または非置換のＣ６～Ｃ６０アリールまたはＣ６～Ｃ６０ヘテロアリールを含む群から選択され、
Ａ４は、置換または非置換Ｃ６～Ｃ６０アリールまたはＣ６～Ｃ６０ヘテロアリールを含む群から選択され、好ましくはＣ６～Ｃ６０ヘテロアリールである。
【0119】
〔エミッタホスト〕
極性エミッタホスト化合物は少なくとも３つの芳香環を有し、これらの芳香環は、炭素環および複素環から独立に選択される。
極性エミッタホスト化合物は少なくとも３つの芳香環を有し、これらの芳香環は、炭素環および複素環から独立に選択される。
【0120】
極性エミッタホスト化合物は、気相双極子モーメントを有しうる。当該気相双極子モーメントは、最低エネルギー配座異性体のためのプログラムパッケージＴＵＲＢＯＭＯＬＥ Ｖ６．５に導入されているような、Ｇａｕｓｓｉａｎ６－３１Ｇ＊基底セットを有するハイブリッド汎関数Ｂ３ＬＹＰを用いて計算され、Ｇａｕｓｓｉａｎ６－３１Ｇ＊基底セットを有するハイブリッド汎関数Ｂ３ＬＹＰを用いて、約０．２～約２．０デバイの範囲でプログラムパッケージＴＵＲＢＯＭＯＬＥ Ｖ６．５によって見出される。
【0121】
エレクトロルミネセント素子の一実施形態によれば、極性エミッタホスト化合物は、炭素環および複素環から独立に選択される少なくとも３つの芳香環を有し、気相双極子モーメントを有しうる。当該気相双極子モーメントは、最低エネルギー配座異性体のためのプログラムパッケージＴＵＲＢＯＭＯＬＥ Ｖ６．５に導入されているような、Ｇａｕｓｓｉａｎ６－３１Ｇ＊基底セットを有するハイブリッド汎関数Ｂ３ＬＹＰを用いて計算され、Ｇａｕｓｓｉａｎ６－３１Ｇ＊基底セットを有するハイブリッド汎関数Ｂ３ＬＹＰを用いて、約０．２～約２．０デバイの範囲でプログラムパッケージＴＵＲＢＯＭＯＬＥ Ｖ６．５によって見出される。
【0122】
別の実施形態において、エミッタホスト化合物は、気相双極子モーメントを有しうる。当該気相双極子モーメントは、最低エネルギー配座異性体のためのプログラムパッケージＴＵＲＢＯＭＯＬＥ Ｖ６．５に導入されているような、Ｇａｕｓｓｉａｎ６－３１Ｇ＊基底セットを有するハイブリッド汎関数Ｂ３ＬＹＰを用いて計算され、Ｇａｕｓｓｉａｎ６－３１Ｇ＊基底セットを有するハイブリッド汎関数Ｂ３ＬＹＰを用いて、約０．３デバイ～約１．８デバイ、好ましくは約０．５デバイ～約１．６デバイ、さらにより好ましくは約０．６デバイ～約１．４デバイの範囲である。最も好ましくは０．７デバイ～１．３デバイの範囲でプログラムパッケージＴＵＲＢＯＭＯＬＥ Ｖ６．５によって見出される。
【0123】
Ｎ原子を含む分子の双極子モーメント
【0124】
【数1】
【0125】
は、以下の式によって与えられる。
【0126】
【数2】
【0127】
【数3】
【0128】
ここで、ｑiおよび
【0129】
【数4】
【0130】
は、分子中の原子ｉの部分電荷および位置である。
【0131】
当該部分電荷および原子位置は、気相中の分子の基底状態の最低エネルギー立体配座について、プログラムパッケージＴＵＲＢＯＭＯＬＥ Ｖ６．５に導入されているようなＧａｕｓｓｉａｎ６－３１Ｇ＊基底セットを有するハイブリッド汎関数Ｂ３ＬＹＰを用いて、標準化された方法で計算した。２つ以上の立体配座が存在可能である場合、可能性のある立体配座のエネルギーを、プログラムパッケージＴＵＲＢＯＭＯＬＥ Ｖ６．５において導入されているようなＧａｕｓｓｉａｎ６－３１Ｇ＊基底セットを有するハイブリッド関数Ｂ３ＬＹＰを使用してまず計算し、その後最も低い全エネルギーを有する立体配座を選択して、双極子モーメントを計算する。
【0132】
第２電子輸送マトリクス化合物として適している可能性のある化合物の、双極子モーメントおよび酸化還元電位は、最近公開された出願ＷＯ２０１８／１３８３７３Ａ１に見出すことができる。本発明のさらなる態様によれば、エミッタホストは、サイクリックボルタンメトリーによってテトラヒドロフラン中のＦｃ／Ｆｃ＋に対する同じ条件下で測定した場合、以下の値を有する：７－（［１，１’－ビフェニル］－４－イル）ジベンゾ［ｃ，ｈ］）アクリジンについて得られたそれぞれの値よりも負の値、好ましくは９，９’，１０，１０’－テトラフェニル－２，２’－ビアントラセンについてのそれぞれの値よりも負の値、より好ましくは２，９－（［１，１’－ビフェニル］－４－イル）－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン）についてのそれぞれの値よりも負の値、さらにより好ましくは２，４，７，９－テトラフェニル－１，１０－フェナントロリンについてのそれぞれの値よりも負の値、さらに好ましくは９，１０－ジ（ナフタレン－２－イル）－２－フェニルアントラセンについてのそれぞれの値よりも負の値、さらに好ましくは２，９－ビス（２－メトキシフェニル）－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリンのそれぞれの値よりも負の値、最も好ましくは９，９’－スピロビ［フルオレン］－２，７－ジイルビス（ジフェニルホスフィンオキシド）のそれぞれの値よりも負の値。
【0133】
エミッタは、少量混合することにより発光する。エミッタは例えば、無機化合物、有機化合物、または有機金属化合物であってもよく、これらの１種類以上を用いてもよい。
【0134】
エミッタは蛍光エミッタであってもよく、例えば、ｔｅｒ－フルオレン、４，４’－ビス（４－ジフェニルアミノスチリル）ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）、２，５，８，１１－テトラ－ｔｅｒｔ－ブチルペリレン（ＴＢＰｅ）、および以下の化合物４は、蛍光青色エミッタの例である。
【0135】
【化9】
【0136】
発光層の厚さは、約１０ｎｍ～約１００ｎｍ、例えば、約２０ｎｍ～約６０ｎｍであってもよい。発光層の厚さがこれらの範囲内にある場合、発光層は駆動電圧を大幅に増加させることなしに、発光特性を改善することができる。
【0137】
〔電子注入層〕
本発明の別の態様によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１電子輸送層とカソードとの間に電子注入層をさらに含んでもよい。
本発明の別の態様によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１電子輸送層とカソードとの間に電子注入層をさらに含んでもよい。
【0138】
電子注入層（ＥＩＬ）は、カソードからの電子の注入を促すことができる。
【0139】
本発明の別の態様によれば、電子注入層は以下を含む：
（ｉ）アルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類金属から実質的に元素の形態で選択される陽性金属であって、好ましくはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、ＥｕおよびＹｂから選択され、より好ましくはＬｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＹｂから選択され、さらにより好ましくはＬｉおよびＹｂから選択され、最も好ましくはＹｂである金属、ならびに／あるいは
（ｉｉ）アルカリ金属錯体および／またはアルカリ金属塩であって、好ましくはＬｉの錯体および／または塩、より好ましくはＬｉキノリノレート、さらにより好ましくはリチウム８－ヒドロキシキノリノレート、最も好ましくは第２電子輸送層のアルカリ金属塩および／またはアルカリ金属錯体は、注入層のアルカリ金属塩および／またはアルカリ金属錯体と同一である。
（ｉ）アルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類金属から実質的に元素の形態で選択される陽性金属であって、好ましくはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、ＥｕおよびＹｂから選択され、より好ましくはＬｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＹｂから選択され、さらにより好ましくはＬｉおよびＹｂから選択され、最も好ましくはＹｂである金属、ならびに／あるいは
（ｉｉ）アルカリ金属錯体および／またはアルカリ金属塩であって、好ましくはＬｉの錯体および／または塩、より好ましくはＬｉキノリノレート、さらにより好ましくはリチウム８－ヒドロキシキノリノレート、最も好ましくは第２電子輸送層のアルカリ金属塩および／またはアルカリ金属錯体は、注入層のアルカリ金属塩および／またはアルカリ金属錯体と同一である。
【0140】
電子注入層は、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、及びＢａＯから選択された少なくとも１つを含むことができる。
【0141】
ＥＩＬの厚さは、約０．１ｎｍ～約１０ｎｍ、または約０．３ｎｍ～約９ｎｍとすることができる。電子注入層の厚さがこれらの範囲内にあるとき、電子注入層は駆動電圧を大幅に増加させることなしに電子注入能力を十分なものにすることができる。
【0142】
〔カソード〕
カソードの材料としては、仕事関数の小さい金属、仕事関数の小さい合金、仕事関数の小さい導電性化合物、またはこれらの組み合わせを用いることができる。カソードの材料の具体例は、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム－リチウム（Ａｌ－Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム－インジウム（Ｍｇ－Ｉｎ）、マグネシウム－銀（Ｍｇ－Ａｇ）等が挙げられる。基板上に堆積された反射アノードを有するトップエミッション発光素子を製造するために、カソードは例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）から、透過電極として形成されてもよい。
カソードの材料としては、仕事関数の小さい金属、仕事関数の小さい合金、仕事関数の小さい導電性化合物、またはこれらの組み合わせを用いることができる。カソードの材料の具体例は、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム－リチウム（Ａｌ－Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム－インジウム（Ｍｇ－Ｉｎ）、マグネシウム－銀（Ｍｇ－Ａｇ）等が挙げられる。基板上に堆積された反射アノードを有するトップエミッション発光素子を製造するために、カソードは例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）から、透過電極として形成されてもよい。
【0143】
透明金属酸化物カソードまたは反射金属カソードを含む素子において、カソードは、約５０ｎｍから約１００ｎｍの厚さを有してもよいが、一方で、半透明金属カソードの許容範囲は約５ｎｍから約１５ｎｍの薄さである。
【0144】
〔アノード〕
アノードのための物質は、金属もしくは金属酸化物、または有機材料であってもよく、好ましくは約４．８ｅＶを超える、より好ましくは約５．１ｅＶを超える、最も好ましくは約５．３ｅＶを超える仕事関数を有する物質である。好ましい金属はＰｔ、ＡｕまたはＡｇのような貴金属であり、好ましい金属酸化物はＩＴＯまたはＩＺＯのような透明な金属酸化物であり、当該金属酸化物は、反射カソードを有するボトムエミッション型ＯＬＥＤにおいて有利に使用され得る。
アノードのための物質は、金属もしくは金属酸化物、または有機材料であってもよく、好ましくは約４．８ｅＶを超える、より好ましくは約５．１ｅＶを超える、最も好ましくは約５．３ｅＶを超える仕事関数を有する物質である。好ましい金属はＰｔ、ＡｕまたはＡｇのような貴金属であり、好ましい金属酸化物はＩＴＯまたはＩＺＯのような透明な金属酸化物であり、当該金属酸化物は、反射カソードを有するボトムエミッション型ＯＬＥＤにおいて有利に使用され得る。
【0145】
透明金属酸化物アノードまたは反射性金属アノードを含む素子では、アノードは約５０ｎｍから約１００ｎｍの厚さを有してもよいが、一方で、半透明金属アノードの許容範囲は約５ｎｍから約１５ｎｍの薄さである。
【0146】
〔有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）〕
本発明の一態様によれば、（ｉ）基板と、（ｉｉ）当該基板上に形成されたアノード電極と、を備え、（ｉｉｉ）第１正孔注入層、正孔輸送層、第２正孔注入層、発光層、およびカソード電極を備えていてもよい、有機発光ダイオードが提供される。
本発明の一態様によれば、（ｉ）基板と、（ｉｉ）当該基板上に形成されたアノード電極と、を備え、（ｉｉｉ）第１正孔注入層、正孔輸送層、第２正孔注入層、発光層、およびカソード電極を備えていてもよい、有機発光ダイオードが提供される。
【0147】
本発明の別の態様によれば、（ｉ）基板と、（ｉｉ）当該基板上に形成されたアノード電極と、を備え、（ｉｉｉ）第１正孔注入層、正孔輸送層、第２正孔注入層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層およびカソード電極を備えていてもよい、ＯＬＥＤが提供される。
【0148】
本発明の別の態様によれば、（ｉ）基板と、（ｉｉ）当該基板上に形成されたアノード電極と、を備え、（ｉｉｉ）第１正孔注入層、正孔輸送層、第２正孔注入層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、およびカソード電極を備えていてもよい、ＯＬＥＤが提供される。
【0149】
本発明の別の態様によれば、（ｉ）基板と、（ｉｉ）当該基板上に形成されたアノード電極と、を備え、（ｉｉｉ）第１正孔注入層、正孔輸送層、第２正孔注入層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、およびカソード電極を備えていてもよい、ＯＬＥＤが提供される。
【0150】
本発明の種々の実施形態によれば、上述の層の間、基板上、または上部電極上に配置された層を含むＯＬＥＤを提供することができる。
【0151】
一態様によれば、ＯＬＥＤはアノード電極に隣接して配置される、基板の層状構造を備えることができる。アノード電極は（任意の）第１正孔注入層に隣接して配置され、当該第１正孔注入層は第１正孔輸送層に隣接して配置され、当該第１正孔輸送層は第２正孔注入層に隣接して配置され、当該第２正孔注入層は第１電子阻止層に隣接して配置され、当該第１電子阻止層は第１発光層に隣接して配置され、当該第１発光層は第１電子輸送層に隣接して配置され、当該第１電子輸送層はｎ型電荷発生層に隣接して配置され、当該ｎ型電荷発生層は正孔発生層に隣接して配置され、当該正孔発送層は第２正孔輸送層に隣接して配置され、当該第２正孔輸送層は第２電子阻止層に隣接して配置され、当該第２電子阻止層は第２発光層に隣接するように配置され、当該第２発光層とカソード電極との間に任意的に電子輸送層および／または任意的に第３注入層が配置される。
【0152】
例えば、図２に記載のＯＬＥＤ（１００）は、アノード（１１０）、第１正孔注入層（１２０）、正孔輸送層（１３０）、第２正孔注入層（１４０）、電子阻止層（１４５）、発光層（１５０）、正孔阻止層（１５５）、電子輸送層（１６０）、電子注入層（１８０）およびカソード電極（１９０）を、基板（図示せず）上にその順序で形成されてもよい。
【0153】
〔発明の詳細および定義〕
本発明の有機発光素子において、前記第２正孔注入層は、第２正孔注入化合物を含む。なお、第２正孔注入層は、第２正孔注入化合物から構成されるものであってもよい。同様に、第２正孔注入化合物がマトリクス物質中に埋め込まれていてもよい。つまり、マトリクス物質がそのような層中の主要な物質であってもよい。
本発明の有機発光素子において、前記第２正孔注入層は、第２正孔注入化合物を含む。なお、第２正孔注入層は、第２正孔注入化合物から構成されるものであってもよい。同様に、第２正孔注入化合物がマトリクス物質中に埋め込まれていてもよい。つまり、マトリクス物質がそのような層中の主要な物質であってもよい。
【0154】
本明細書中で使用される用語「ヒドロカルビル基」は、炭素原子を含む任意の有機基、特にアルキル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロアルキルのような有機基、特に有機電子において一般的な置換基であるような基を包含すると理解されるべきである。
【0155】
本明細書で使用される「アルキル」という用語は、線形ならびに分枝鎖および環状アルキルを包含するものとする。例えば、Ｃ３－アルキルは、ｎ－プロピルおよびイソプロピルから選択され得る。同様に、Ｃ４－アルキルは、ｎ－ブチル、ｓｅｃ－ブチルおよびｔ－ブチルを包含する。同様に、Ｃ６－アルキルは、ｎ－ヘキシルおよびシクロヘキシルを包含する。
【0156】
Ｃｎ中の下付き数ｎは、アルキル基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはアリール基それぞれにおける炭素原子の総数を意味する。
【0157】
本明細書で使用される「アリール」という用語は、フェニル（Ｃ６－アリール）、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン等のような縮合芳香族を包含するものとする。さらに包含されるのは、ビフェニルおよびオリゴフェニルまたはポリフェニル（例えば、テルフェニルなど）である。フルオレニルなどの任意のさらなる芳香族炭化水素置換基がさらに包含されるものとする。アリーレン、ヘテロアリーレンのそれぞれは、さらに２つのさらなる部分が結合している基を指す。
【0158】
本明細書で使用される「ヘテロアリール」という用語は、少なくとも１個の炭素原子が好ましくはＮ、Ｏ、Ｓ、ＢまたはＳｉから選択されるヘテロ原子によって置換されているアリール基を指す。
【0159】
「ハロゲン化」という用語は、１個の水素原子がハロゲン原子に置換された有機化合物を指す。「過ハロゲン化」という用語は、全ての水素原子がハロゲン原子に置換された有機化合物を指す。「フッ化」及び「過フッ化」という用語の意味も、同様に理解されるべきである。
【0160】
Ｃn－ヘテロアリールにおける下付き数ｎは単に、ヘテロ原子の数を除く炭素原子の数を指す。これに関連して、Ｃ３ヘテロアリーレン基は、ピラゾール、イミダゾール、オキサゾール、チアゾールなどの３個の炭素原子を含む芳香族化合物であることは明らかである。
【0161】
本発明に関して、１つの層が他の２つの層の間にあることに関する「～の間」という表現は前記１つの層と、前記他の２つの層の一方との間に配置され得るさらなる層の存在を排除するものではない。本発明に関して、相互に直接接触している２つの層に関する「直接接触している」という表現は、前記の２つの層の間に別の層が配置されないことを意味している。別のある層の上に配置された１つの層は、前記の層と直接接触するとみなされる。
【0162】
本明細書の文脈において、「本質的に非発光性」または「非発光性」という用語は、素子からの可視発光スペクトルに対する化合物または層の寄与が可視発光スペクトルに対して１０％未満、好ましくは５％未満であることを意味する。可視発光スペクトルは、約３８０ｎｍ～７８０ｎｍの波長を有する発光スペクトルである。
【0163】
第２正孔注入化合物を含む層は、本質的に非発光性または非発光性であることが好ましい。
【0164】
本発明の有機発光素子に関しては、実施例部で述べられる化合物が最も好ましい可能性がある。
【0165】
別の態様によれば、本発明による有機エレクトロルミネセンス素子は、２つ以上の発光層、好ましくは２つまたは３つの発光層を含むことができる。２つ以上の発光層を含むＯＬＥＤは、タンデムＯＬＥＤまたは積層ＯＬＥＤとしても記載される。
【0166】
有機エレクトロルミネセンス素子は、ボトムエミッション素子またはトップエミッション素子であってもよい。
【0167】
別の態様は、少なくとも１つの有機エレクトロルミネセンス素子（ＯＬＥＤ）を含む素子を対象とする。有機発光ダイオードを含む素子は例えば、ディスプレイまたは照明パネルである。
【0168】
本発明において、以下の定義された用語、これらの定義は、特許請求の範囲または本明細書の他の場所において異なる定義が付与されない限り、適用されるものとする。
【0169】
本明細書の文脈において、マトリクス物質に関して「異なる」（形容詞）または「異なる」（動詞）という用語は、これらのマトリクス物質の構造式が異なっていることを意味する。
【0170】
ＨＯＭＯとも呼ばれる最高占有分子軌道のエネルギー準位およびＬＵＭＯとも呼ばれる最低空分子軌道のエネルギー準位は、電子ボルト（ｅＶ）で測定される。
【0171】
用語「ＯＬＥＤ」および「有機発光ダイオード」は同時に使用され、同じ意味を有する。本明細書で使用される用語「有機エレクトロルミネセンス素子」は有機発光ダイオードならびに有機発光トランジスタ（ＯＬＥＴ）の両方を含みうる。
【0172】
本明細書で使用される場合、「重量パーセント」、「ｗｔ．－％」、「ｗｔ％」、「重量百分率」、およびそれらの変形は、組成、成分、物質または薬剤について、各電子輸送層におけるその成分、物質または薬剤の重量を、各電子輸送層の総重量で割り、１００を掛けたものとして示す。各電子輸送層および電子注入層のすべての成分、物質および薬剤の総重量パーセント量は、１００重量－％を超えないように選択されることが理解される。
【0173】
本明細書中で使用される場合、「体積パーセント」、「ｖｏｌ．－％」、「体積百分率」、「体積あたりの％」およびそれらの変形は、組成、成分、物質または薬剤について、各電子輸送層におけるその成分、物質または薬剤の体積を、各電子輸送層の総体積で割り、１００を掛けたものとして示す。カソード層のすべての成分、物質および薬剤の総体積パーセント量は、１００体積－％を超えないように選択されることが理解される。
【0174】
本明細書では明示的に示されているか否かにかかわらず、すべての数値は、用語「約」によって修飾されるものとする。本明細書で使用される場合、用語「約」は生じ得る数量の変動を指す。用語「約」によって修飾されるか否かにかかわらず、特許請求の範囲はその数量と同等のものを含む。
【0175】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、（aやanやtheのような）単数形は別段の明確な指示がない限り、複数形の表現を含むことに留意されたい。
【0176】
「～なしの」、「～を含まない」、「～を有さない」という用語は、不純物を除外するものではない。不純物は、本発明によって達成される目的に関して技術的効果を有さない。
【0177】
〔図面の簡単な説明〕
本発明のこれらおよび／または他の態様および利点は添付の図面と併せて、例示的な実施形態の以下の説明から明らかになり、より容易に理解されるであろう。
本発明のこれらおよび／または他の態様および利点は添付の図面と併せて、例示的な実施形態の以下の説明から明らかになり、より容易に理解されるであろう。
【0178】
図１は、本発明の例示的な実施形態による有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の概略断面図である。
【0179】
図２は、本発明の例示的な実施形態によるＯＬＥＤの概略断面図である。
【0180】
図３は、本発明の例示的な実施形態による、電荷発生層を含むタンデムＯＬＥＤの概略断面図である。
【0181】
（本発明の素子の実施形態）
ここで、本発明の例示的な実施形態を詳細に参照し、その例を添付の図面に示し、同じ参照番号は、全体を通して同じ要素を指す。以下、例示的な実施形態について説明する。その結果、図面を参照して本発明の態様を説明することができる。
ここで、本発明の例示的な実施形態を詳細に参照し、その例を添付の図面に示し、同じ参照番号は、全体を通して同じ要素を指す。以下、例示的な実施形態について説明する。その結果、図面を参照して本発明の態様を説明することができる。
【0182】
本明細書中で、第１要素が第２要素「の上に」形成される、または配置されると言及される場合、第１要素は第２要素上に直接配置されてもよく、または１つ以上の他の要素がそれらの間に配置されてもよい。第１要素が第２要素の「直接上に（～の上に直接的に）」形成される、あるいは配置されると言及される場合、それらの間に他の要素は配置されない。
【0183】
図１は、本発明の例示的な実施形態による有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）１００の概略断面図である。ＯＬＥＤ１００は、アノード１１０と、第一正孔注入層（ＨＩＬ）１２０と、第一正孔輸送層（ＨＴＬ）１３０と、第２正孔注入層１４０と、発光層（ＥＭＬ）１５０と、電子輸送層（ＥＴＬ）１６０とを含む。電子輸送層（ＥＴＬ）１６０は、ＥＭＬ１５０の上に直接的に形成される。電子輸送層（ＥＴＬ）１６０上には、電子注入層（ＥＩＬ）１８０が配置されている。カソード１９０は、電子注入層（ＥＩＬ）１８０の上に直接的に配置される。
【0184】
単一の電子輸送層１６０の代わりに、任意的に電子輸送積層（ＥＴＬ）を使用することができる。
【0185】
【0186】
図２を参照すると、ＯＬＥＤ１００は、アノード１１０と、第一正孔注入層（ＨＩＬ）１２０と、第一正孔輸送層（ＨＴＬ）１３０と、第２正孔注入層１４０と、第２正孔輸送層１４５と、発光層（ＥＭＬ）１５０と、正孔阻止層（ＨＢＬ）１５５と、第１電子輸送層（ＥＴＬ）１６０と、電子注入層（ＥＩＬ）１８０と、カソード電極１９０とを含む。
【0187】
【0188】
図３を参照すると、ＯＬＥＤ２００は、アノード１１０、第１正孔注入層（ＨＩＬ）１２０、第１正孔輸送層（ＨＴＬ）１３０、第２正孔注入層１４０、第２正孔輸送層１４５、第１発光層（ＥＭＬ）１５０、第１正孔阻止層（ＨＢＬ）１５５、第１電子輸送層（ＥＴＬ）１６０、ｎ型電荷発生層（ｎ型ＣＧＬ）１８５、正孔発生層（ｐ型電荷生成層；ｐ型ＧＣＬ）１３５、第３正孔輸送層（ＨＴＬ）１４１、第４正孔輸送層（ＥＭＬ）１４６、第２発光層（ＥＭＬ）１５１、第２正孔阻止層（ＥＢＬ）１５６、第２電子輸送層（ＥＴＬ）１６１、第２電子注入層（ＥＩＬ）１８１およびカソード１９０を含む。
【0189】
図１、図２及び図３には示されていないが、カソード電極１９０上にシール層をさらに形成することができる。その結果、ＯＬＥＤ１００および２００を封止することができる。同様に、こちらも図１、図２および図３には示されていないが、アノードから始まる層はアノードに隣接する基板上に形成されてもよい。さらに、他にも種々の修正を加えることが可能である。
【0190】
以下、本発明の１つ以上の実施形態を、以下の実施例を参照して詳細に説明する。しかしながら、これらの実施例は、本発明の１つ以上の例示的な実施形態の目的および範囲を限定することを意図するものではない。
【0191】
〔実施例〕
（素子の実施例のためのサポート物質）
Ｆ１は、以下の物質である：
（素子の実施例のためのサポート物質）
Ｆ１は、以下の物質である：
【0192】
【化10】
【0193】
Ｎ－（［１，１’－ビフェニル］－４－イル）－９，９－ジメチル－Ｎ－（４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル）－９Ｈ－フルオレン－２－アミン、ＣＡＳ１２４２０５６－４２－３。
【0194】
Ｆ２は、以下の物質である：
【0195】
【化11】
【0196】
９－（［１，１’－ビフェニル］－３－イル）－９’－（［１，１’－ビフェニル］－４－イル）－９Ｈ，９’Ｈ－３，３’－ビカルバゾール、ＣＡＳ１６４３４７９－４７－３。
【0197】
Ｆ３は、以下の物質である：
【0198】
【化12】
【0199】
８－（４－（４，６－ジ（ナフタレン－２－イル）－１，３，５－トリアジン－２－イル）フェニル）キノリン、ＣＡＳ１３１２９２８－４４－１。
【0200】
Ｆ４は、以下の物質である：
【0201】
【化13】
【0202】
（２－（４－フェニルピリジン－２－イル）フェニル）ビス（２－（ピリジン－２－イル）フェニル）イリジウム、ＣＡＳ１２１５２８１－２４－５。
【0203】
Ｆ５は、以下の物質である：
【0204】
【化14】
【0205】
２，４－ジフェニル－６－（３’－（トリフェニレン－２－イル）－［１，１’－ビフェニル］－３－イル）－１，３，５－トリアジン、ＣＡＳ１６３８２７１－８５－８。
【0206】
Ｆ６は、以下の物質である：
【0207】
【化15】
【0208】
３－フェニル－３Ｈ－ベンゾ［ｂ］ジナフト［２，１－ｄ：１’，２’－ｆ］ホスフェピン－３－酸化物、ＣＡＳ５９７５７８－３８－６。
【0209】
ＧＨＭ０２０Ｓはエミッタホストであり、ＥＬ－ＧＤ０１０８Ｓは緑色燐光エミッタドーパントであり、両方とも韓国のＳＤＩから市販されている。
【0210】
ＩＴＯはインジウムスズ酸化物である。
【0211】
（標準的な手順）
（電圧安定度）
ＯＬＥＤは定電流回路によって駆動される。前記の回路は、所定の電圧範囲にわたって一定の電流を供給することができる。電圧範囲が広いほど、素子の電力損失は大きくなる。したがって、駆動の際の駆動電圧の変化を最小限に抑える必要がある。
（電圧安定度）
ＯＬＥＤは定電流回路によって駆動される。前記の回路は、所定の電圧範囲にわたって一定の電流を供給することができる。電圧範囲が広いほど、素子の電力損失は大きくなる。したがって、駆動の際の駆動電圧の変化を最小限に抑える必要がある。
【0212】
ＯＬＥＤの駆動電圧は温度に依存する。したがって、電圧安定性は熱平衡状態で判断する必要がある。駆動１時間後に熱平衡に達する。
【0213】
電圧安定性は、定電流密度で５０時間駆動後と１時間駆動後の駆動電圧の差を用いて測定する。その際、３０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度が使用される。測定は室温で行う。
ｄＵ［Ｖ］＝Ｕ（５０ｈ，３０ｍＡ／ｃｍ２）－Ｕ（１ｈ，３０ｍＡ／ｃｍ２）
（実施例）
（１）フッ化金属錯体またはフッ化フラーレン化合物でｐドープされた第２正孔注入層を含む緑色燐光ＯＬＥＤ
表１ａは、モデル素子を概略的に示す。
ｄＵ［Ｖ］＝Ｕ（５０ｈ，３０ｍＡ／ｃｍ２）－Ｕ（１ｈ，３０ｍＡ／ｃｍ２）
（実施例）
（１）フッ化金属錯体またはフッ化フラーレン化合物でｐドープされた第２正孔注入層を含む緑色燐光ＯＬＥＤ
表１ａは、モデル素子を概略的に示す。
【0214】
【表1】
【0215】
結果を表１ｂに示す。
【0216】
【表2】
【0217】
最新技術のニトリル化合物ＰＤ１およびＰＤ２と比べて、代替的なドーパントＥ１、Ｅ２およびＣ６０Ｆ４８はより低い動作電圧で同等の効率を可能にし、または同等の電圧でより高い効率を可能にする。
【0218】
（２）フッ化金属錯体またはフッ化フラーレン化合物でｐドープされた第２正孔注入層を含む黄色燐光ＯＬＥＤ
表２ａは、モデル素子を概略的に示す。
表２ａは、モデル素子を概略的に示す。
【0219】
【表3】
【0220】
結果を表２ｂに示す。
【0221】
【表4】
【0222】
最新技術のニトリル化合物ＰＤ１に比べて、代替的なドーパントＣ６０Ｆ４８は、より低い動作電圧でより高い効率性を可能にする。
【0223】
前述の説明、特許請求の範囲、および添付の図面に開示された特徴は別々に、または任意の組合せで、本発明を多様な形態で実現するための材料とすることができる。
【0224】
本願全体で使用されている重要な記号と略語：
ＣＶ サイクリックボルタンメトリー
ＤＳＣ 示差走査熱量測定
ＥＢＬ 電子阻止層
ＥＩＬ 電子注入層
ＥＭＬ 発光層
ｅｑ． 当量
ＥＴＬ 電子輸送層
ＥＴＭ 電子輸送マトリクス
Ｆｃ フェロセン
Ｆｃ＋ フェリセニウム
ＨＢＬ 正孔阻止層
ＨＩＬ 正孔注入層
ＨＯＭＯ 最高占有分子軌道
ＨＰＬＣ 高速液体クロマトグラフィー
ＨＴＬ 正孔輸送層
ｐ－ＨＴＬ ｐドープ正孔輸送層
ＨＴＭ 正孔輸送マトリクス
ＩＴＯ インジウムスズ酸化物
ＬＵＭＯ 最低空分子軌道
モル％ モルパーセント
ＮＭＲ 核磁気共鳴
有機ＥＬ 有機発光ダイオード
ＯＰＶ 有機太陽光発電
ＰＴＦＥ ポリテトラフルオロエチレン
ＱＥ 量子効率
Ｒｆ ＴＬＣの遅延因子
ＲＧＢ 赤緑青
ＴＣＯ 透明導電酸化物
ＴＦＴ 薄膜トランジスタ
Ｔｇ ガラス転移温度
ＴＬＣ 薄層クロマトグラフィー
ＶＴＥ 真空熱蒸発
ｗｔ％ 重量パーセント
ＣＶ サイクリックボルタンメトリー
ＤＳＣ 示差走査熱量測定
ＥＢＬ 電子阻止層
ＥＩＬ 電子注入層
ＥＭＬ 発光層
ｅｑ． 当量
ＥＴＬ 電子輸送層
ＥＴＭ 電子輸送マトリクス
Ｆｃ フェロセン
Ｆｃ＋ フェリセニウム
ＨＢＬ 正孔阻止層
ＨＩＬ 正孔注入層
ＨＯＭＯ 最高占有分子軌道
ＨＰＬＣ 高速液体クロマトグラフィー
ＨＴＬ 正孔輸送層
ｐ－ＨＴＬ ｐドープ正孔輸送層
ＨＴＭ 正孔輸送マトリクス
ＩＴＯ インジウムスズ酸化物
ＬＵＭＯ 最低空分子軌道
モル％ モルパーセント
ＮＭＲ 核磁気共鳴
有機ＥＬ 有機発光ダイオード
ＯＰＶ 有機太陽光発電
ＰＴＦＥ ポリテトラフルオロエチレン
ＱＥ 量子効率
Ｒｆ ＴＬＣの遅延因子
ＲＧＢ 赤緑青
ＴＣＯ 透明導電酸化物
ＴＦＴ 薄膜トランジスタ
Ｔｇ ガラス転移温度
ＴＬＣ 薄層クロマトグラフィー
ＶＴＥ 真空熱蒸発
ｗｔ％ 重量パーセント
【図面の簡単な説明】
【0225】
【図1】本発明の例示的な実施形態による有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の概略断面図である。
【図2】本発明の例示的な実施形態によるＯＬＥＤの概略断面図である。
【図3】本発明の例示的な実施形態による、電荷発生層を含むタンデムＯＬＥＤの概略断面図である。
【図1】
【図2】
【図3】
【国際調査報告】