CN113527369A - 有机电致发光材料和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及有机电致发光材料和装置。描述了具有式M(LA)x(LB)y(LC)z的化合物，含有其的装置，和含有其的调配物。所述化合物包括：配位体LA：
配位体LB：
并且配位体LC：
其中M是具有大于40的原子数的金属；x是1或2；y是1或2；并且z是0、1或2；其中x+y+z是所述金属M的氧化态，其中X1、X2、X3和X4是C或N；其中R1、R2、R3和R4中的至少一者具有至少两个C原子；其中RB表示二取代基、三取代基或四取代基，并且其中两个相邻RB形成稠合到环B的六元碳环或杂环E；其中当环E是杂环时，唯一杂原子是氮；其中环E可以进一步被取代；并且其中(a)X1、X2、X3和X4中的至少一者是N，(b)环E是杂环，或(c)两者。
Description
本申请为申请日2015年02月11日，申请号201510072177.7，名称为“有机电致发光材料和装置”的发明专利申请的分案申请。
联合研究协议的各方
所要求的本发明是由达成联合大学公司研究协议的以下各方中的一或多者，以以下各方中的一或多者的名义和/或结合以下各方中的一或多者而作出：密歇根大学董事会、普林斯顿大学、南加州大学和环宇显示器公司(Universal Display Corporation)。所述协议在作出所要求的本发明的日期当天和之前就生效，并且所要求的本发明是因在所述协议的范围内进行的活动而作出。
技术领域
本发明涉及适用作发射体的化合物；和包括其的装置，例如有机发光二极管。
背景技术
出于若干原因，利用有机材料的光学电子装置变得越来越受欢迎。用以制造这样的装置的材料中的许多材料相对便宜，因此有机光学电子装置具有获得相对于无机装置的成本优势的潜力。另外，有机材料的固有性质(例如其柔性)可以使其非常适合具体应用，例如在柔性衬底上的制造。有机光学电子装置的实例包括有机发光装置(OLED)、有机光电晶体管、有机光伏打电池和有机光检测器。对于OLED，有机材料可以具有相对于常规材料的性能优点。举例来说，有机发射层发射光的波长通常可以容易地用适当的掺杂剂来调整。
OLED利用有机薄膜，其在电压施加于装置上时发射光。OLED正变为用于例如平板显示器、照明和背光应用中的越来越引人注目的技术。美国专利第5,844,363号、第6,303,238号和第5,707,745号中描述若干OLED材料和配置，所述专利以全文引用的方式并入本文中。
磷光性发射分子的一个应用是全色显示器。用于这种显示器的行业标准需要适于发射具体色彩(称为“饱和”色彩)的像素。具体地说，这些标准需要饱和的红色、绿色和蓝色像素。可以使用本领域中所熟知的CIE坐标来测量色彩。
绿色发射分子的一个实例是三(2-苯基吡啶)铱、表示为Ir(ppy)3，其具有以下结构：
在此图和本文后面的图中，将从氮到金属(此处，Ir)的配价键描绘为直线。
如本文所用，术语“有机”包括聚合材料以及小分子有机材料，其可以用以制造有机光学电子装置。“小分子”是指不是聚合物的任何有机材料，并且“小分子”可能实际上相当大。在一些情况下，小分子可以包括重复单元。举例来说，使用长链烷基作为取代基不会将分子从“小分子”类别中去除。小分子还可以并入到聚合物中，例如作为聚合物主链上的侧基或作为主链的一部分。小分子还可以充当树枝状聚合物的核心部分，所述树枝状聚合物由建立在核心部分上的一系列化学壳层组成。树枝状聚合物的核心部分可以是荧光或磷光小分子发射体。树枝状聚合物可以是“小分子”，并且据信当前在OLED领域中使用的所有树枝状聚合物都是小分子。
如本文所用，“顶部”意指离衬底最远，而“底部”意指离衬底最近。在将第一层描述为“安置”在第二层“上”的情况下，第一层被安置为距衬底较远。除非规定第一层“与”第二层“接触”，否则第一与第二层之间可以存在其它层。举例来说，即使阴极和阳极之间存在各种有机层，仍可以将阴极描述为“安置在”阳极“上”。
如本文所用，“溶液可处理”意指能够以溶液或悬浮液的形式在液体介质中溶解、分散或输送和/或从液体介质沉积。
当据信配位体直接促成发射材料的光敏性质时，配位体可以称为“光敏性的”。当据信配位体并不促成发射材料的光敏性质时，配位体可以称为“辅助性的”，但辅助性的配位体可以改变光敏性的配位体的性质。
如本文所用，并且如本领域技术人员一般将理解，如果第一能级较接近真空能级，那么第一“最高占用分子轨道”(HOMO)或“最低未占用分子轨道”(LUMO)能级“大于”或“高于”第二HOMO或LUMO能级。由于将电离电位(IP)测量为相对于真空能级的负能量，因此较高HOMO能级对应于具有较小绝对值的IP(负得较少的IP)。类似地，较高LUMO能级对应于具有较小绝对值的电子亲和性(EA)(负得较少的EA)。在常规能级图上，真空能级在顶部，材料的LUMO能级高于同一材料的HOMO能级。“较高”HOMO或LUMO能级表现为比“较低”HOMO或LUMO能级靠近这个图的顶部。
如本文所用，并且如本领域技术人员一般将理解，如果第一功函数具有较高绝对值，那么第一功函数“大于”或“高于”第二功函数。因为通常将功函数测量为相对于真空能级的负数，因此这意指“较高”功函数负得较多。在常规能级图上，真空能级在顶部，将“较高”功函数说明为在向下方向上距真空能级较远。因此，HOMO和LUMO能级的定义遵循与功函数不同的惯例。
可以在以全文引用的方式并入本文中的美国专利第7,279,704号中找到关于OLED和上文所述的定义的更多细节。
发明内容
根据一个实施例，公开了一种化合物，其具有式M(LA)x(LB)y(LC)z。在所述式中，配位体LA是
配位体LB是
并且配位体LC是
其中
M是具有大于40的原子数的金属；
x是1或2；
y是1或2；
z是0、1或2；
x+y+z是所述金属M的氧化态；
X1、X2、X3和X4是C或N；
R1、R2、R3和R4独立地选自由以下组成的群组：烷基、环烷基、芳基和杂芳基；
R1、R2、R3和R4中的至少一者具有至少两个C原子；
R5选自由以下组成的群组：氢、氘、卤基、烷基、环烷基、杂烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羰基、羧酸、酯、腈、异腈、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合；
环A、C和D各自独立地是5或6元碳环或杂环；
RA、RC和RD各自独立地表示单取代基、二取代基、三取代基或四取代基或无取代基；
RB表示二取代基、三取代基或四取代基；
两个相邻RB形成稠合到环B的六元碳环或杂环E；其中当环E是杂环时，唯一杂原子是氮；并且其中环E可以进一步被取代；
RA、RB、RC和RD中的每一者独立地选自由以下组成的群组：氢、氘、卤基、烷基、环烷基、杂烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羰基、羧酸、酯、腈、异腈、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合；
RA、RB、RC和RD的任何相邻取代基任选地连接以形成稠合环；并且其中(a)X1、X2、X3和X4中的至少一者是N，(b)环E是杂环，或(c)两者。
根据本发明的另一方面，还提供了一种第一装置。所述第一装置包括第一有机发光装置，所述第一有机发光装置包括阳极、阴极和安置在所述阳极与所述阴极之间的有机层。所述有机层可以包括根据式M(LA)x(LB)y(LC)z的化合物和其如本文中所描述的变化形式。
在本发明的另一方面，提供一种调配物，其包含根据式M(LA)x(LB)y(LC)z的化合物和其如本文中所描述的变化形式。所述调配物可以包括一或多种本文中所公开的选自由以下组成的群组的组分：溶剂、主体、空穴注入材料、空穴输送材料和电子输送层材料。
附图说明
图1展示了有机发光装置。
图2展示了不具有单独电子输送层的倒转的有机发光装置。
图3展示了本文中所描述的化合物的配位体LA、LB和LC。
具体实施方式
一般来说，OLED包含安置在阳极与阴极之间并且电连接到阳极和阴极的至少一个有机层。当施加电流时，阳极注入空穴并且阴极注入电子到有机层中。所注入的空穴和电子各自朝带相反电荷的电极迁移。当电子和空穴局限于同一分子上时，形成“激子”，其为具有激发能量状态的局部化电子-空穴对。当激子经由光电发射机制弛豫时，发射光。在一些情况下，激子可以局限于激元或激态复合物上。非辐射机制(例如热弛豫)也可能发生，但通常被视为不合需要的。
最初的OLED使用从单态发射光(“荧光”)的发射分子，如例如美国专利第4,769,292号中所公开，所述专利以全文引用的方式并入。荧光发射通常在小于10纳秒的时间范围中发生。
最近，已经论证了具有从三重态发射光(“磷光”)的发射材料的OLED。巴尔多(Baldo)等人的“从有机电致发光装置的高效磷光发射(Highly EfficientPhosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices)”，自然(Nature)，第395卷，第151-154页，1998；(“巴尔多-I”)和巴尔多等人的“基于电致磷光的非常高效绿色有机发光装置(Very high-efficiency green organic light-emittingdevices based on electrophosphorescence)”，应用物理学报(Appl.Phys.Lett.)，第75卷，第3期，第4-6页(1999)(“巴尔多-II”)，其以全文引用的方式并入。以引用的方式并入的美国专利第7,279,704号第5-6列中更详细地描述磷光。
图1展示了有机发光装置100。图不一定按比例绘制。装置100可以包括衬底110、阳极115、空穴注入层120、空穴输送层125、电子阻挡层130、发射层135、空穴阻挡层140、电子输送层145、电子注入层150、保护层155、阴极160和屏障层170。阴极160是具有第一导电层162和第二导电层164的复合阴极。装置100可以通过依序沉积所描述的层来制造。在以引用的方式并入的US 7,279,704的第6-10列中更详细地描述这些各种层以及实例材料的性质和功能。
这些层中的每一者有更多实例。举例来说，以全文引用的方式并入的美国专利第5,844,363号中公开柔性并且透明的衬底-阳极组合。经p掺杂的空穴输送层的实例是以50:1的摩尔比率掺杂有F4-TCNQ的m-MTDATA，如以全文引用的方式并入的美国专利申请公开案第2003/0230980号中所公开。以全文引用的方式并入的颁予汤普森(Thompson)等人的美国专利第6,303,238号中公开发射材料和主体材料的实例。经n掺杂的电子输送层的实例是以1:1的摩尔比率掺杂有Li的BPhen，如以全文引用的方式并入的美国专利申请公开案第2003/0230980号中所公开。以全文引用的方式并入的美国专利第5,703,436号和第5,707,745号公开了阴极的实例，其包括具有例如Mg:Ag等金属薄层与上覆的透明、导电、经溅镀沉积的ITO层的复合阴极。以全文引用的方式并入的美国专利第6,097,147号和美国专利申请公开案第2003/0230980号中更详细地描述阻挡层的原理和使用。以全文引用的方式并入的美国专利申请公开案第2004/0174116号中提供注入层的实例。可以在以全文引用的方式并入的美国专利申请公开案第2004/0174116号中找到保护层的描述。
图2展示了倒转的OLED 200。所述装置包括衬底210、阴极215、发射层220、空穴输送层225和阳极230。装置200可以通过依序沉积所描述的层来制造。因为最常见OLED配置具有安置在阳极上的阴极，并且装置200具有安置在阳极230下的阴极215，所以装置200可以称为“倒转”OLED。在装置200的对应层中，可以使用与关于装置100所描述的材料类似的材料。图2提供了可以如何从装置100的结构省略一些层的一个实例。
图1和2中所说明的简单分层结构是作为非限制实例而提供，并且应理解，可以结合各种各样的其它结构使用本发明的实施例。所描述的具体材料和结构本质上是示范性的，并且可以使用其它材料和结构。可以基于设计、性能和成本因素，通过以不同方式组合所描述的各个层来实现功能性OLED，或可以完全省略若干层。还可以包括未具体描述的其它层。可以使用不同于具体描述的材料的材料。尽管本文所提供的实例中的许多实例将各种层描述为包含单一材料，但应理解，可以使用材料的组合(例如主体与掺杂剂的混合物)或更一般来说，混合物。并且，所述层可以具有各种子层。本文中给予各个层的名称不意欲具有严格限制性。举例来说，在装置200中，空穴输送层225输送空穴并且将空穴注入到发射层220中，并且可以被描述为空穴输送层或空穴注入层。在一个实施例中，可以将OLED描述为具有安置在阴极与阳极之间的“有机层”。此有机层可以包含单个层，或可以进一步包含如例如关于图1和2所描述的不同有机材料的多个层。
还可以使用未具体描述的结构和材料，例如包含聚合材料的OLED(PLED)，例如以全文引用的方式并入的颁予弗兰德(Friend)等人的美国专利第5,247,190号中所公开。作为另一实例，可以使用具有单个有机层的OLED。OLED可以堆叠，例如如以全文引用的方式并入的颁予福利斯特(Forrest)等人的第5,707,745号中所描述。OLED结构可以脱离图1和2中所说明的简单分层结构。举例来说，衬底可以包括有角度的反射表面以改进出耦(out-coupling)，例如如颁予福利斯特等人的美国专利第6,091,195号中所述的台式结构，和/或如颁予布利维克(Bulovic)等人的美国专利第5,834,893号中所述的凹点结构，所述专利以全文引用的方式并入。
除非另外规定，否则可以通过任何合适方法来沉积各种实施例的层中的任一者。对于有机层，优选方法包括热蒸发、喷墨(例如以全文引用的方式并入的美国专利第6,013,982号和第6,087,196号中所述)、有机气相沉积(OVPD)(例如以全文引用的方式并入的颁予福利斯特等人的美国专利第6,337,102号中所述)和通过有机蒸气喷射印刷(OVJP)的沉积(例如以全文引用的方式并入的美国专利第7,431,968号中所述)。其它合适沉积方法包括旋涂和其它基于溶液的工艺。基于溶液的工艺优选在氮或惰性气氛中进行。对于其它层，优选方法包括热蒸发。优选的图案化方法包括通过掩模的沉积、冷焊(例如以全文引用的方式并入的美国专利第6,294,398号和第6,468,819号中所述)和与例如喷墨和OVJD等沉积方法中的一些方法相关联的图案化。还可以使用其它方法。可以修改待沉积的材料，以使其与具体沉积方法相容。举例来说，可以在小分子中使用具支链或无支链并且优选含有至少3个碳的例如烷基和芳基等取代基，来增强其经受溶液处理的能力。可以使用具有20个或更多个碳的取代基，并且3-20个碳是优选范围。具有不对称结构的材料可以比具有对称结构的材料具有更好的溶液可处理性，因为不对称材料可以具有更低的再结晶倾向性。可以使用树枝状聚合物取代基来增强小分子经受溶液处理的能力。
根据本发明实施例制造的装置可以进一步任选地包含屏障层。屏障层的一个用途是保护电极和有机层免于因暴露于环境中的有害物质(包括水分、蒸气和/或气体等)而受损。屏障层可以沉积在衬底、电极上，沉积在衬底、电极下或沉积在衬底、电极旁，或沉积在装置的任何其它部分(包括边缘)上。屏障层可以包含单个层或多个层。屏障层可以通过各种已知的化学气相沉积技术形成，并且可以包括具有单一相的组合物以及具有多个相的组合物。任何合适材料或材料组合都可以用于屏障层。屏障层可以并入有无机化合物或有机化合物或两者。优选的屏障层包含聚合材料与非聚合材料的混合物，如以全文引用的方式并入本文中的美国专利第7,968,146号、PCT专利申请第PCT/US2007/023098号和第PCT/US2009/042829号中所述。为了被视为“混合物”，构成屏障层的前述聚合材料和非聚合材料应在相同反应条件下和/或在同时沉积。聚合材料对非聚合材料的重量比率可以在95:5到5:95的范围内。聚合材料和非聚合材料可以由同一前体材料产生。在一个实例中，聚合材料与非聚合材料的混合物基本上由聚合硅和无机硅组成。
根据本发明的实施例而制造的装置可以并入到各种各样的消费型产品中，包括平板显示器、计算机监视器、医疗监视器、电视机、告示牌、用于内部或外部照明和/或发信号的灯、平视显示器、全透明显示器、柔性显示器、激光印刷机、电话、手机、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、数码相机、摄录像机、取景器、微显示器、3-D显示器、运载工具、大面积墙壁、剧院或体育馆屏幕，或指示牌。可以使用各种控制机制来控制根据本发明而制造的装置，包括无源矩阵和有源矩阵。意欲将所述装置中的许多装置用于对人类来说舒适的温度范围中，例如18摄氏度到30摄氏度，并且更优选在室温下(20-25摄氏度)，但可以在此温度范围外(例如-40摄氏度到+80摄氏度)使用。
本文所述的材料和结构可以应用于不同于OLED的装置中。举例来说，例如有机太阳能电池和有机光检测器等其它光电子装置可以使用所述材料和结构。更一般来说，例如有机晶体管等有机装置可以使用所述材料和结构。
如本文所用，术语“卤基”或“卤素”包括氟、氯、溴和碘。
如本文所用，术语“烷基”涵盖直链和支链烷基。优选的烷基是含有一到十五个碳原子的烷基，并且包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基等。另外，烷基可以是任选地被取代的。
如本文所用，术语“环烷基”涵盖环状烷基。优选的环烷基是含有3到7个碳原子的环烷基，并且包括环丙基、环戊基、环己基等。另外，环烷基可以是任选地被取代的。
如本文所用，术语“烯基”涵盖直链和支链烯基。优选的烯基是含有二到十五个碳原子的烯基。另外，烯基可以是任选地被取代的。
如本文所用，术语“炔基”涵盖直链和支链炔基。优选的炔基是含有二到十五个碳原子的炔基。另外，炔基可以是任选地被取代的。
如本文所用，术语“芳烷基”或“芳基烷基”可互换地使用并且涵盖具有芳香族基团作为取代基的烷基。另外，芳烷基可以是任选地被取代的。
如本文所用，术语“杂环基”涵盖非芳香族环状基团。优选的杂环基是含有包括至少一个杂原子的3或7个环原子的杂环基，并且包括环胺，例如吗啉基、哌啶基、吡咯烷基等，和环醚，例如四氢呋喃、四氢吡喃等。另外，杂环基可以是任选地被取代的。
如本文所用，术语“芳基”或“芳香族基团”涵盖单环基团和多环系统。多环可以具有其中两个碳为两个邻接环(所述环是“稠合的”)共用的两个或更多个环，其中所述环中的至少一者是芳香族的，例如其它环可以是环烷基、环烯基、芳基、杂环和/或杂芳基。另外，芳基可以是任选地被取代的。
如本文所用，术语“杂芳基”涵盖可以包括一到三个杂原子的单环杂芳香族基团，例如吡咯、呋喃、噻吩、咪唑、噁唑、噻唑、三唑、吡唑、吡啶、吡嗪和嘧啶等。术语杂芳基还包括具有其中两个原子为两个邻接环(所述环是“稠合的”)共用的两个或更多个环的多环杂芳香族系统，其中所述环中的至少一者是杂芳基，例如其它环可以是环烷基、环烯基、芳基、杂环和/或杂芳基。另外，杂芳基可以是任选地被取代的。
烷基、环烷基、烯基、炔基、芳烷基、杂环基、芳基和杂芳基可以任选地被一或多个选自由以下组成的群组的取代基取代：氢、氘、卤素、烷基、环烷基、杂烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、环状氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羰基、羧酸、醚、酯、腈、异腈、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合。
如本文所用，“被取代的”表示，不是H的取代基键结到相关位置，例如碳。因此，举例来说，在R1被单取代时，则一个R1必须不是H。类似地，在R1被二取代时，则两个R1必须不是H。类似地，在R1未被取代时，R1对于所有可用位置来说都是氢。
本文所述的片段(即氮杂-二苯并呋喃、氮杂-二苯并噻吩等)中的“氮杂”名称意指相应片段中的一或多个C-H基团可以被氮原子置换，例如并且无任何限制性地，氮杂三亚苯涵盖二苯并[f,h]喹喔啉和二苯并[f,h]喹啉。本领域的普通技术人员可以容易地预想上文所述的氮杂-衍生物的其它氮类似物，并且所有这些类似物都旨在由如本文中阐述的术语涵盖。
应理解，当将分子片段描述为取代基或另外连接到另一部分时，其名称可以如同其是片段(例如萘基、二苯并呋喃基)一般或如同其是整个分子(例如萘、二苯并呋喃)一般书写。如本文所用，这些不同的命名取代基或连接的片段的方式被视为等效的。
所要求的化合物是包括基于喹唑啉的配位体和由支链乙酰基丙酮(acac)衍生物形成的配位体两者的有机金属络合物。这些配位体的组合提供了具有良好外部量子效率(EQE)、色彩和寿命的红色磷光材料。
根据一个实施例，公开了一种化合物，其具有式M(LA)x(LB)y(LC)z。在式M(LA)x(LB)y(LC)z中，配位体LA是
配位体LB是
并且配位体LC是
其中
M是具有大于40的原子数的金属；
x是1或2；
y是1或2；
z是0、1或2；
x+y+z是所述金属M的氧化态；
X1、X2、X3和X4是C或N；
R1、R2、R3和R4独立地选自由以下组成的群组：烷基、环烷基、芳基和杂芳基；
R1、R2、R3和R4中的至少一者具有至少两个C原子；
R5选自由以下组成的群组：氢、氘、卤基、烷基、环烷基、杂烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羰基、羧酸、酯、腈、异腈、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合；
环A、C和D各自独立地是5或6元碳环或杂环；
RA、RC和RD各自独立地表示单取代基、二取代基、三取代基或四取代基或无取代基；
RB表示二取代基、三取代基或四取代基；
两个相邻RB形成稠合到环B的六元碳环或杂环E；其中当环E是杂环时，唯一杂原子是氮；并且其中环E可以进一步被取代；
RA、RB、RC和RD中的每一者独立地选自由以下组成的群组：氢、氘、卤基、烷基、环烷基、杂烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羰基、羧酸、酯、腈、异腈、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合；
RA、RB、RC和RD的任何相邻取代基任选地连接以形成稠合环；并且其中(a)X1、X2、X3和X4中的至少一者是N，(b)环E是杂环，或(c)两者。
在一些实施例中，R1、R2、R3和R4中的至少一者具有至少三个C原子，而在其它实施例中，R1、R2、R3和R4中的至少一者具有至少四个C原子。在一些实施例中，R1、R2、R3和R4中的至少一者是支链烷基。
在一些实施例中，M可以选自由以下组成的群组：Ir、Rh、Re、Ru、Os、Pt、Au和Cu。
在一些实施例中，环A是苯。在一些实施例中，环C是苯，并且环D是吡啶。
在一些实施例中，R5选自由以下组成的群组：氢、氘、烷基、环烷基和其组合。在一些实施例中，R5是氢。
在一些实施例中，R1、R2、R3和R4是烷基或环烷基。在一些更特定实施例中，R1、R2、R3和R4独立地选自由以下组成的群组：甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、环丁基、环戊基、环己基、其部分或完全氘化变体和其组合。
在一些实施例中，所述化合物选自由以下组成的群组：
其中X5、X6、X7和X8是C或N；
其中R7和R8各自独立地表示单取代基、二取代基、三取代基或四取代基或无取代基；
其中R6、R7和R8独立地选自由以下组成的群组：氢、氘、卤基、烷基、环烷基、杂烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羰基、羧酸、酯、腈、异腈、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合；并且
其中n是1或2。
在一些实施例中，n是2在一些实施例中，X5、X6、X7和X8中的至少一者是N。在其它实施例中，X5、X6、X7和X8中的至少两者是N。
在一些实施例中，R6和R7独立地选自由以下组成的群组：氢、氘、烷基、环烷基和其组合。在一些实施例中，R6是支链烷基或环烷基。在一些实施例中，R7是至少单取代的并且是支链烷基或环烷基。
在一些实施例中，R8选自由以下组成的群组：氢、氘、烷基、环烷基、卤基和其组合。在一些实施例中，R8包含至少一个卤基、至少一个烷基或两者。在一些实施例中，R8包含至少一个卤基和至少两个烷基。
在一些实施例中，所述化合物选自由以下组成的群组：
其中R7和R8各自独立地表示单取代基、二取代基、三取代基或四取代基或无取代基；
其中R6、R7和R8独立地选自由以下组成的群组：氢、氘、卤基、烷基、环烷基、杂烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羰基、羧酸、酯、腈、异腈、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合；并且
其中n是1或2。
在一些实施例中，LA选自由以下组成的群组：以下列出的LA1到LA270：
一些实施例指示式M(LA)x(LB)y(LC)z的化合物，其中x＝1或2，y＝1或2，并且z＝0。
在一些实施例中，LB选自由以下组成的群组：以下列出的LB1-LB13：
在一些实施例中，z＝0，x＝1或2，y＝1或2，并且具有式Ir(LA)x(LB)y的化合物选自由以下组成的群组：下表中列出的化合物1到化合物3510：
在一些实施例中，所述化合物选自由以下组成的群组：
根据本发明的另一方面，还提供了一种第一装置。所述第一装置包括第一有机发光装置，所述第一有机发光装置包括阳极、阴极和安置在所述阳极与所述阴极之间的有机层。有机层可以包括根据式M(LA)x(LB)y(LC)z的化合物和其如本文中所描述的变化形式。
第一装置可以是消费型产品、有机发光装置和照明面板中的一或多者。有机层可以是发射层，并且化合物在一些实施例中可以是发射掺杂剂，而化合物在其它实施例中可以是非发射掺杂剂。
有机层还可以包括主体。在一些实施例中，主体可以包括金属络合物。主体可以是含有苯并稠合噻吩或苯并稠合呋喃的三亚苯。主体中的任何取代基可以是独立地选自由以下组成的群组的非稠合取代基：CnH2n+1、OCnH2n+1、OAr1、N(CnH2n+1)2、N(Ar1)(Ar2)、CH＝CH-CnH2n+1、C≡C-CnH2n+1、Ar1、Ar1-Ar2、CnH2n-Ar1或无取代基。在前述取代基中，n可以在1到10范围内变化；并且Ar1和Ar2可以独立地选自由以下组成的群组：苯、联苯、萘、三亚苯、咔唑和其杂芳香族类似物。
主体可以是选自由以下组成的群组的化合物：咔唑、二苯并噻吩、二苯并呋喃、二苯并硒吩、氮杂咔唑、氮杂-二苯并噻吩、氮杂-二苯并呋喃和氮杂-二苯并硒吩。主体可以包括金属络合物。主体可以是选自由以下组成的群组的特定化合物：
在本发明的另一方面，描述了一种调配物，其包含根据式M(LA)x(LB)y(LC)z的化合物。所述调配物可以包括一或多种本文中所公开的选自由以下组成的群组的组分：溶剂、主体、空穴注入材料、空穴输送材料和电子输送层材料。
与其它材料的组合
本文描述为可用于有机发光装置中的具体层的材料可以与存在于所述装置中的多种其它材料组合使用。举例来说，本文所公开的发射掺杂剂可以与多种主体、输送层、阻挡层、注入层、电极和其它可能存在的层结合使用。下文描述或提及的材料是可以与本文所公开的化合物组合使用的材料的非限制性实例，并且本领域技术人员可以容易地查阅文献以鉴别可以组合使用的其它材料。
HIL/HTL：
本发明中所用的空穴注入/输送材料不受特别限制，并且可以使用任何化合物，只要化合物典型地用作空穴注入/输送材料即可。所述材料的实例包括(但不限于)：酞菁或卟啉衍生物；芳香族胺衍生物；吲哚并咔唑衍生物；含有氟烃的聚合物；具有导电性掺杂剂的聚合物；导电聚合物，例如PEDOT/PSS；衍生自例如膦酸和硅烷衍生物的化合物的自组装单体；金属氧化物衍生物，例如MoOx；p型半导体有机化合物，例如1,4,5,8,9,12-六氮杂三亚苯六甲腈；金属络合物，和可交联化合物。
HIL或HTL中所用的芳香族胺衍生物的实例包括(但不限于)以下通式结构：
Ar1到Ar9中的每一者选自由芳香族烃环化合物组成的群组，所述化合物例如为苯、联苯、联三苯、三亚苯、萘、蒽、萉、菲、芴、芘、屈、苝、薁；由芳香族杂环化合物组成的群组，所述化合物例如为二苯并噻吩、二苯并呋喃、二苯并硒吩、呋喃、噻吩、苯并呋喃、苯并噻吩、苯并硒吩、咔唑、吲哚并咔唑、吡啶基吲哚、吡咯并二吡啶、吡唑、咪唑、三唑、噁唑、噻唑、噁二唑、噁三唑、二噁唑、噻二唑、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、噁嗪、噁噻嗪、噁二嗪、吲哚、苯并咪唑、吲唑、吲哚并噁嗪、苯并噁唑、苯并异噁唑、苯并噻唑、喹啉、异喹啉、噌啉、喹唑啉、喹喔啉、萘啶、酞嗪、喋啶、二苯并哌喃、吖啶、吩嗪、吩噻嗪、吩噁嗪、苯并呋喃并吡啶、呋喃并二吡啶、苯并噻吩并吡啶、噻吩并二吡啶、苯并硒吩并吡啶和硒吩并二吡啶；和由2到10个环状结构单元组成的群组，所述结构单元为选自芳香族烃环基和芳香族杂环基的相同类型或不同类型的基团，并且直接或经由氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子、链结构单元和脂族环基中的至少一者彼此键结。其中每个Ar进一步被选自由以下组成的群组的取代基取代：氢、氘、卤基、烷基、环烷基、杂烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羰基、羧酸基、酯基、腈基、异腈基、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合。
在一个方面，Ar1到Ar9独立地选自由以下组成的群组：
其中k是1到20的整数；X101到X108是C(包括CH)或N；Z101是NAr1、O或S；Ar1具有以上定义的相同基团。
HIL或HTL中所用的金属络合物的实例包括(但不限于)以下通式：
其中Met是金属，其可以具有大于40的原子量；(Y101-Y102)是双齿配位体，Y101和Y102独立地选自C、N、O、P和S；L101是辅助性配位体；k'是1到可以与金属连接的最大配位体数的整数值；并且k'+k"是可以与金属连接的最大配位体数。
在一个方面，(Y101-Y102)是2-苯基吡啶衍生物。在另一方面，(Y101-Y102)是碳烯配位体。在另一方面，Met选自Ir、Pt、Os和Zn。在另一方面，金属络合物具有小于约0.6V的相对于Fc+/Fc对的溶液态最小氧化电位。
主体：
本发明的有机EL装置的发光层优选地至少含有金属络合物作为发光材料，并且可以含有使用金属络合物作为掺杂剂材料的主体材料。主体材料的实例不受特别限制，并且可以使用任何金属络合物或有机化合物，只要主体的三重态能量大于掺杂剂的三重态能量即可。虽然下表将优选用于发射各种颜色的装置的主体材料加以分类，但可以与任何掺杂剂一起使用任何主体材料，只要三重态准则满足即可。
用作主体的金属络合物的实例优选具有以下通式：
其中Met是金属；(Y103-Y104)是双齿配位体，Y103和Y104独立地选自C、N、O、P和S；L101是另一配位体；k'是1到可以与金属连接的最大配位体数的整数值；并且k'+k"是可以与金属连接的最大配位体数。
在一个方面，金属络合物是：
其中(O-N)是具有与O和N原子配位的金属的双齿配位体。
在另一方面，Met选自Ir和Pt。在另一方面，(Y103-Y104)是碳烯配位体。
用作主体的有机化合物的实例选自由芳香族烃环化合物组成的群组，所述化合物例如为苯、联苯、联三苯、三亚苯、萘、蒽、萉、菲、芴、芘、屈、苝、薁；由芳香族杂环化合物组成的群组，所述化合物例如为二苯并噻吩、二苯并呋喃、二苯并硒吩、呋喃、噻吩、苯并呋喃、苯并噻吩、苯并硒吩、咔唑、吲哚并咔唑、吡啶基吲哚、吡咯并二吡啶、吡唑、咪唑、三唑、噁唑、噻唑、噁二唑、噁三唑、二噁唑、噻二唑、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、噁嗪、噁噻嗪、噁二嗪、吲哚、苯并咪唑、吲唑、吲哚并噁嗪、苯并噁唑、苯并异噁唑、苯并噻唑、喹啉、异喹啉、噌啉、喹唑啉、喹喔啉、萘啶、酞嗪、喋啶、二苯并哌喃、吖啶、吩嗪、吩噻嗪、吩噁嗪、苯并呋喃并吡啶、呋喃并二吡啶、苯并噻吩并吡啶、噻吩并二吡啶、苯并硒吩并吡啶和硒吩并二吡啶；和由2到10个环状结构单元组成的群组，所述结构单元为选自芳香族烃环基和芳香族杂环基的相同类型或不同类型的基团，并且直接或经由氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子、链结构单元和脂族环基中的至少一者彼此键结。其中每个基团进一步被选自由以下组成的群组的取代基取代：氢、氘、卤基、烷基、环烷基、杂烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羰基、羧酸基、酯基、腈基、异腈基、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合。
在一个方面，主体化合物在分子中含有以下基团中的至少一者：
其中R101到R107独立地选自由以下组成的群组：氢、氘、卤基、烷基、环烷基、杂烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羰基、羧酸、酯、腈、异腈、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合，当其是芳基或杂芳基时，其具有与上述Ar类似的定义。k是0到20或1到20的整数；k'"是0到20的整数。X101到X108选自C(包括CH)或N。Z101和Z102选自NR101、O或S。
HBL：
空穴阻挡层(HBL)可以用以减少离开发射层的空穴和/或激子的数目。与缺乏阻挡层的类似装置相比，这种阻挡层在装置中的存在可以产生实质上较高的效率。此外，阻挡层可以用以将发射限于OLED的所要区域。
在一个方面，HBL中所用的化合物含有用作上述主体的相同分子或相同官能团。
在另一方面，HBL中所用的化合物在分子中含有以下基团中的至少一者：
其中k是1到20的整数；L101是另一配位体，k'是1到3的整数。
ETL：
电子输送层(ETL)可以包括能够输送电子的材料。电子输送层可以是本质的(未掺杂)或经掺杂的。掺杂可以用以增强导电性。ETL材料的实例不受特别限制，并且可以使用任何金属络合物或有机化合物，只要其典型地用以输送电子即可。
在一个方面，ETL中所用的化合物在分子中含有以下基团中的至少一者：
其中R101选自由以下组成的群组：氢、氘、卤基、烷基、环烷基、杂烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羰基、羧酸基、酯基、腈基、异腈基、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合，当其是芳基或杂芳基时，其具有与上述Ar类似的定义。Ar1到Ar3具有与上述Ar类似的定义。k是1到20的整数。X101到X108选自C(包括CH)或N。
在另一方面，ETL中所用的金属络合物含有(但不限于)以下通式：
其中(O-N)或(N-N)是具有与原子O、N或N、N配位的金属的双齿配位体；L101是另一配位体；k'是1到可以与金属连接的最大配位体数的整数值。
在OLED装置的每个层中所用的任何上述化合物中，氢原子可以部分或完全氘化。因此，任何具体列出的取代基(例如(但不限于)甲基、苯基、吡啶基等)涵盖其非氘化、部分氘化和完全氘化形式。类似地，取代基类别(例如(但不限于)烷基、芳基、环烷基、杂芳基等)也涵盖其非氘化、部分氘化和完全氘化形式。
除本文所公开的材料外和/或与本文所公开的材料组合，OLED中还可以使用许多空穴注入材料、空穴输送材料、主体材料、掺杂剂材料、激子/空穴阻挡层材料、电子输送材料和电子注入材料。可以与本文所公开的材料组合用于OLED中的材料的非限制性实例在下表1中列出。表1列出材料的非限制性类别、每种类别的化合物的非限制性实例和公开所述材料的参考文献。
表1
实验
除非另外规定，否则所有反应在氮气保护下进行。反应的所有溶剂都是无水的并且由商业来源按原样使用。
合成化合物81
合成4-(3,5-二甲基苯基)喹唑啉
将(3,5-二甲基苯基)硼酸(5.75g，38.4mmol)、4-氯喹唑啉(5.05g，30.7mmol)和K2CO3(8.48g，61.4mmol)溶解于甲苯(150mL)和水(30mL)中。将混合物通过使其用氮气鼓泡而脱气30分钟，并且添加四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4)(1.78g，1.53mmol)。然后将混合物保持在100℃下过夜。在完成反应后，将混合物冷却到室温，用甲苯萃取，并且用盐水和水洗涤。将有机溶液过滤并且蒸发。将粗产物通过柱色谱法、使用乙酸乙酯(EA)于庚烷中的梯度混合物(20％到65％)纯化。使白色粉末产物由庚烷再结晶三次，得到无色晶体(5.0g，70％产率)。
合成Ir(III)二聚体
将4-(3,5-二甲基苯基)喹唑啉(2.50g，10.7mmol)溶解于乙氧基乙醇(30mL)和水(10mL)中，并且通过用氮气鼓泡而脱气30分钟。然后添加氯化铱(1.32g，3.56mmol)到混合物中，并且将反应物在氮气下回流24小时。在冷却到室温之后，将固体产物过滤，用甲醇洗涤，并且干燥，得到Ir(III)二聚体(2.40g，97％产率)。
合成化合物81
将Ir(III)二聚体(2.00g，1.15mmol)和3,7-二乙基壬烷-4,6-二酮(1.84g，8.64mmol)悬浮于2-乙氧基乙醇(35mL)中，并且通过鼓泡氮气而脱气。然后添加碳酸钾(1.19g，8.64mmol)，并且将混合物在室温下搅拌48小时。在真空下蒸发溶剂，添加甲醇，并且过滤固体。将粗红色固体通过柱色谱法、以100％庚烷开始并且缓慢添加含15％二氯甲烷的庚烷纯化。将所获得的固体由二氯甲烷和甲醇再结晶。获得呈红色固体状的目标化合物(0.45g，22％产率)。
合成比较化合物1
将Ir(III)二聚体(2.50g，1.44mmol)(参看以上)和戊烷-2,4-二酮(1.48g，14.4mmol)稀释于2-乙氧基乙醇(48mL)中，并且通过鼓泡氮气而脱气。然后添加碳酸钾(1.99g，14.4mmol)到混合物中，然后将其在室温下搅拌24小时。在真空下蒸发溶剂。将粗油溶解于DCM中，并且通过经三乙胺处理的硅胶塞过滤。然后蒸发溶剂。添加甲醇(25mL)到固体中，并且将产物于冷冻器中再结晶。获得呈深红色固体状的目标化合物(0.52g，22％产率)。
装置实例
所有实例装置都通过高真空(<10-7托)热蒸发制造。阳极电极是
的氧化铟锡(ITO)。阴极由
的LiF接着是
的Al组成。在制造之后，将所有装置立即用经环氧树脂密封的玻璃盖包封于氮气手套箱(<1ppm的H2O和O2)中，并且将吸湿气剂并入到包装内部。
装置实例的有机堆叠从ITO表面依序由以下组成：
的LG101(购自LG化学(LGChem))作为空穴注入层(HIL)，
的4,4'-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPD)作为空穴输送层(HTL)，
的掺杂于BAlq中的本发明化合物或比较化合物(作为主体)和化合物H(作为稳定性掺杂剂(SD))作为发射层(EML)，
的BAlq作为阻挡层(BL)，和
的Alq3(三-8-羟基喹啉铝)作为电子输送层(ETL)。
那些装置的装置结果和数据概述于表2和3中。如本文中所用，NPD、Alq3、BAlq、SD具有以下结构：
表2本发明化合物的装置结构
表3 VTE装置结果
表3概述了装置的性能。驱动电压(V)、发光效率(LE)和外部量子效率(EQE)在1000尼特下测量。EL光谱在10mA/cm2下测量。装置实例和比较实例装置两者都展示CIE是(0.71,0.29)的极深红色色彩。实例装置和比较实例装置分别具有668nm和672nm的峰值波长，并且实例装置具有比比较实例窄10nm的半高全宽(FWHM)。实例装置具有比比较实例高29％的LE和高19％的EQE。
应理解，本文所述的各种实施例仅作为实例，并且无意限制本发明的范围。举例来说，本文所述的材料和结构中的许多可以用其它材料和结构来取代，而不脱离本发明的精神。如所要求的本发明因此可以包括本文所述的具体实例和优选实施例的变化，如本领域技术人员将明白。应理解，关于本发明为何起作用的各种理论无意为限制性的。
Claims (20)
1.一种化合物，其具有式M(LA)x(LB)y(LC)z：
其中配位体LA是
其中配位体LB是
其中配位体LC是
其中M是具有大于40的原子数的金属；
其中x是1或2；
其中y是1或2；
其中z是0、1或2；
其中x+y+z是所述金属M的氧化态；
其中X1、X2、X3和X4是C或N；
其中R1、R2、R3和R4独立地选自由以下组成的群组：烷基、环烷基、芳基和杂芳基；
其中R1、R2、R3和R4中的至少一者具有至少两个C原子；
其中R5选自由以下组成的群组：氢、氘、卤基、烷基、环烷基、杂烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羰基、羧酸、酯、腈、异腈、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合；
其中环A、C和D各自独立地是5或6元碳环或杂环；
其中RA、RC和RD各自独立地表示单取代基、二取代基、三取代基或四取代基或无取代基；
其中RB表示二取代基、三取代基或四取代基；
其中两个相邻RB形成稠合到环B的六元碳环或杂环E；其中当环E是杂环时，唯一杂原子是氮；并且其中环E可以进一步被取代；
其中(a)X1、X2、X3和X4中的至少一者是N，
(b)环E是杂环，或
(c)两者；
其中RA、RB、RC和RD中的每一者独立地选自由以下组成的群组：氢、氘、卤基、烷基、环烷基、杂烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羰基、羧酸、酯、腈、异腈、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合；并且
其中RA、RB、RC和RD的任何相邻取代基任选地连接以形成稠合环。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中M选自由以下组成的群组：Ir、Rh、Re、Ru、Os、Pt、Au和Cu。
3.根据权利要求1所述的化合物，其中M是Ir。
4.根据权利要求1所述的化合物，其中环A是苯。
5.根据权利要求1所述的化合物，其中环C是苯，并且环D是吡啶。
6.根据权利要求1所述的化合物，其中R1、R2、R3和R4是烷基或环烷基。
7.根据权利要求1所述的化合物，其中LA选自由以下列出的LA1到LA270组成的群组：
8.根据权利要求7所述的化合物，其中x＝1或2，y＝1或2，并且z＝0，并且其中LB选自由以下列出的LB1-LB13组成的群组：
9.根据权利要求1所述的化合物，其中LB选自由以下列出的LB1-LB13组成的群组：
10.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物选自由以下组成的群组：
11.一种有机发光装置，其包含：
阳极；
阴极；和
安置在所述阳极与所述阴极之间的有机层，其包含根据权利要求1-10中任一项所述的化合物。
12.一种调配物，其包含根据权利要求1-10中任一项所述的化合物。
13.一种消费型产品，其包含根据权利要求11所述的装置。
14.根据权利要求13所述的消费型产品，其中所述消费型产品选自平板显示器、全透明显示器和柔性显示器中的一者。
15.根据权利要求13所述的消费型产品，其中所述消费型产品选自计算机监视器、医疗监视器、电视机、激光打印机、平视显示器、膝上型计算机和平板显示器中的一者。
16.根据权利要求13所述的消费型产品，其中所述消费型产品选自电话、手机、个人数字助理(PDA)、数码相机、摄录像机、取景器、微显示器和3-D显示器中的一者。
17.根据权利要求13所述的消费型产品，其中所述消费型产品选自告示牌、大面积墙壁、剧院或体育场屏幕、和指示牌中的一者。
18.根据权利要求13所述的消费型产品，其中所述消费型产品选自用于内部或外部照明的灯中的一者。
19.根据权利要求13所述的消费型产品，其中所述消费型产品选自信号装置和运载工具中的一者。
20.根据权利要求13所述的消费型产品，其中所述消费型产品选自光电子装置，例如，有机太阳能电池和有机光检测器，中的一者。
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