JP2005097549A

JP2005097549A - 発光素子およびイリジウム錯体

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Publication number: JP2005097549A
Application number: JP2004221628A
Authority: JP
Inventors: Chien-Hong Cheng; チエン−ホン，チェン; Ruey-Min Chen; ルイ−ミン，チェン; Cheng-Wei Huang; チェン−ウエイ，フアン; Chen-Chung Yang; チェン−チュン，ヤン
Original assignee: National Tsing Hua University NTHU; Chi Mei Electronics Corp
Current assignee: National Tsing Hua University NTHU; Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2024-07-29
Also published as: TW200504180A; US7560176B2; KR20050014708A; TWI287567B; US20050025995A1; JP4410631B2

Abstract

【課題】改良された輝度効率を持つ発光材料の提供。
【解決手段】２−アリールピリジン配位子を少なくとも２つ有するイリジウム化合物であって、その中の非水素原子基がピリジン環の４位において置換されたイリジウム化合物である特定の発光材料。
【選択図】なし

Description

本開示は、イリジウム化合物およびイリジウム化合物を含有する発光素子に関する。水素原子以外の基がピリジン環の４位において置換された、２‐アリールピリジン配位子を少なくとも２つ有するイリジウム化合物、および少なくとも１種以上の前記イリジウム化合物を含有する有機層を含む発光素子が開示される。前記イリジウム化合物を含む発光素子は、例えばディスプレイ機器、ディスプレイ、バックライト、および照明光源に用いることが可能である。

有機発光材料を用いたエレクトロルミネッセンス（“EL”）機器は、液晶ディスプレイ（“LCD”）に比べて視野角がより広く、そしてより応答速度が速いディスプレイを提供する可能性を持っている。自発発光を生み出す有機発光材料が、高速応答性および広範な視野角を提供し得ることが予想される。デジタルカメラ、携帯情報端末およびテレビ電話等の消費者向け電子機器に導入された場合、有機発光材料を用いたEL機器は、電力消費量が低い、照度が高い、薄型軽量化が容易である、等の種々の利益をさらに提供することができる。

ある種の有機EL機器は、電流を用いることによって光を放つことが可能な発光材料を含む有機薄型フィルム層を含有している。この有機薄型フィルム層は、アノードとカソードの間に形成することができる。フルカラーのELディスプレイパネルを製造するために、色度が適正かつ輝度効率が十分であるような、効率的な赤、緑及び青（RGB）のEL材料を有することは有用たり得る。

Ir(ppy)₃、すなわち２−フェニルピリジンを有するイリジウム・トリス−オルトメタル化錯体（III）等のイリジウム化合物は、改良された輝度効率を持つ有機EL機器製造用の発光材料として使用することができる（Applied Physics Letters、７５巻、第４頁、１９９９年）。こうした機器では、外部量子収率８％に到達することが可能であり、これは、従来の発光素子の外部量子収率５％より高いものである。

他の発光材料は、米国出願公開２００３／０１４８１４２（Frydら、２００３年８月７日公開）、米国出願公開２００２／０１２１６３８（Grushinら、２００２年９月５日公開）、米国出願公開２００２／００２４２９３（Igarashiら、２００２年２月２８日公開）、米国出願公開２００１／００１９７８２（Igarashiら、２００１年９月６日公開）、米国出願公開２００３／００９６１３８（Leclouxら、２００３年５月２２日公開）、米国出願公開２００２／００３４６５６（Thompsonら、２００２年３月２１日公開）、米国出願公開２００３／０１７３８９６（Grushinら、２００３年９月１８日公開）、米国出願公開２００２／０１８２４４１（Lamanskyら、２００２年１２月５日公開）、米国出願公開２００３／０１６２２９９（Hsiehら、２００３年８月２８日公開）、米国出願公開２００３／０１９８８３１（Oshiyamaら、２００３年１０月２３日公開）、米国出願公開２００３／００１７３６１（Thompsonら、２００３年１月２３日公開）、国際公開WO/０６４７００、および “Electrophosphosphorescent Light Emitting Devices Using New Iridium(III) Complexes（新規イリジウム（III）錯体を用いた電子リン光性発光機器）”と題された、刊行された論文Mat. Res. Soc. Symp. Proc.、７０８巻、２００２年、Materials Research Societyに開示されているが、発光材料に関連する部分は、参照により本明細書に援用される。

しかしながら、改良された輝度効率を持つ発光材料が引き続き求められている。

本開示は、２−アリールピリジン配位子を少なくとも２つ有するイリジウム化合物であって、その中の非水素原子基がピリジン環の４位において置換されたイリジウム化合物を提供する。本開示における第一の態様では、式（I）および（II）より選ばれる部分構造を含む化合物を含有する発光材料が提供される。

式中、R¹、R²およびR³は、独立して水素、ハロゲン、アルキル、置換アルキル、アルコキシ、置換アルコキシ、シクロアルキル、置換シクロアルキル、アルケニル、置換アルケニル、アルキニル、置換アルキニル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アルキルチオ、アルキルアルコキシ、置換アルキルアルコキシ、アシル、アシルオキシ、アミノアシル、スルホニル、スルフィニル、シリルおよびホウ素基から選択され、

Arはアリーレン、置換アリーレン、ヘテロアリーレンおよび置換ヘテロアリーレン基から選択され、

Gは、アルキル、置換アルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アルコキシ、置換アルコキシ、アリールオキシ、置換アリールオキシ、ジアルキルアミノ、置換ジアルキルアミノ、アルキルアミノ、置換アルキルアミノ、ジアリールアミノ、置換ジアリールアミノ、アミノ、置換アミノ、シアノ、F、シリル、ホウ素基等の非水素原子基から選択され、ならびに

Z¹⁰¹は基を含み、ただしZ¹⁰¹はZ¹⁰¹に結合する炭素原子と共にアリール、置換アリール、ヘテロアリールまたは置換へテロアリール環を形成し、

以下の条件：R¹、R²、R³およびGは、F、−C_nF_2n+1、−OC_nF_2n+1および−OCF₂X（式中、nは１〜６の整数、XはH、ClおよびBrから選択される）から選択されず、

Arが置換アリーレンから選択される場合には、この置換基はF、−C_nF_2n+1、−OC_nF_2n+1および−OCF₂X（式中、nは１〜６の整数、XはH、ClおよびBrから選択される）から選択されず、そして

Gが−OCH₃および−N(CH₃)₂から選択される場合には、Arはフェニレンではない、を満たす。

本開示の第二の態様では、アノード、カソード、ならびに該アノードと該カソードとの間に配置した発光層を含む有機層を含有し、該発光層が式（I）および（II）から選択される部分構造を有する化合物を少なくとも一種含有する発光素子が提供される。

本開示の第三の態様では、式（VIII）の化合物を含有する発光素子が提供される。

Ir−L^a−L^b−L^c _x−L^' _y−L^" _z （VIII）

式中、xは０および１から選択され、

yは０、１および２から選択され、

zは０および１から選択され、

L^'は単座配位子および二座配位子から選択され、

L^"は単座配位子から選択され、

L^a、L^bおよびL^cは独立して式（IX）および（X）から選択され、

式中、

x＝０またはy＋z=０であり、

y＝２の場合、z＝０であり、

L^'およびL^"はリン配位子から選択されず、

L^'が単座配位子である場合、y＋z=２であり、

L^'が二座配位子である場合、y＝１、z=０であり、

R¹、R²およびR³は、独立して水素、ハロゲン、アルキル、置換アルキル、アルコキシ、置換アルコキシ、シクロアルキル、置換シクロアルキル、アルケニル、置換アルケニル、アルキニル、置換アルキニル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アルキルチオ、アルキルアルコキシ、置換アルキルアルコキシ、アシル、アシルオキシ、アミノアシル、スルホニル、スルフィニル、シリルおよびホウ素基から選択され、

Gは、アルキル、置換アルキル、アルコキシ、置換アルコキシ、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アミノ、置換アミノ、シアノ、F、シリル、ホウ素基から選択され、ならびに

以下の条件、

R¹、R²、R³およびGは、F、−C_nF_2n+1、−OC_nF_2n+1および−OCF₂X（式中、nは１〜６の整数、XはH、ClおよびBrから選択される）から選択されず、

Arが置換アリーレンから選択される場合には、この置換基はF、−C_nF_2n+1、−OC_nF_2n+1および−OCF₂X（式中、nは１〜６の整数、XはH、ClおよびBrから選択される）から選択されず、

Gが−OCH₃および−N(CH₃)₂から選択される場合には、ArはC₆アリーレンではない、を満たす。

本開示の第４の態様では、アノード、カソード、ならびに該アノードと該カソードとの間に配置した有機層を含有し、該有機層が発光層を含有し、該発光層が式（IV）の化合物を含有する発光素子が提供される。

本発明の更なる実施態様は、以下の記載に記述されるか、あるいは本発明の実施により確認される場合がある。

本開示で使用される定義
別段明示しない限り、明細書および特許請求の範囲に使用される、成分量、反応条件およびその他を表現する全ての数字は、全ての例において「約」という用語によって修飾されると理解される。従って、そうでないことを明記しない限り、以下の明細書および添付された請求の範囲に記載される数的なパラメータは概算のものであり、各検査測定法に用いられる標準偏差によって変動する場合がある。最後に、そして特許請求の範囲への均等論の適用の制限が意図されないよう、請求項に記載されるそれぞれの数的なパラメータは、少なくとも報告された有効桁数に鑑み、また、通常の周辺技術を適用して解釈されるべきである。

「アシル」とは−C(O)Rである基を指し、ここでRは、ここで定義される通り、水素、アルキル、シクロアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロアルキル、およびヘテロアリールである。代表例は、ホルミル、アセチル、シクロヘキシカルボニル、シクロヘキシルメチルカルボニル、ベンゾイル、ベンジルカルボニル、ピバロイルなどであるが、これに限定されるものではない。

「アシルオキシ」とは−OC(O)Rである基を指し、ここでRは、ここで定義される通り、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、アリール、へテロアリール、またはアリールアルキルである。

「アルコキシカルボニルアミノ」とは−NHC(O)ORである基を指し、ここでRは、ここで定義される通り、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、アリール、へテロアリール、またはアリールアルキルである。

「アミノアシル」とは−NRC(O)R^'である基を指し、ここでRおよびR^'は、ここで定義される通り、独立して水素、アルキル、シクロアルキル、アリール、アリールアルキル、へテロアルキル、およびヘテロアリールから選択される。代表例としてはホルミルアミノ、アセチルアミノ、シクロへキシルカルボニルアミノ、シクロへキシルメチル−カルボニルアミノ、ベンゾイルアミノ、ベンジルカルボニルアミノなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。

「アルケニル」とは、母体となるアルケンの一炭素原子から、一個の水素原子を除去して得られ、少なくともひとつの炭素−炭素の二重結合を持つ、不飽和で分岐、直鎖または環状のアルキル基を指す。このような基は、二重結合に関してシス型、トランス型のいずれの構造であっても良い。典型的なアルケニル基には、エテニル；プロプ−１−エン−１−イル、プロプ−１−エン−２−イル、プロプ−２−エン−１−イル（アリル）、プロプ−２−エン−２−イル、シクロプロプ−１−エン−１−イル、シクロプロプ−２−エン−１−イルなどのプロペニル；ブタ−１−エン−１−イル、ブタ−１−エン−２−イル、２−メチル−プロプ−１−エン−１−イル、ブタ−２−エン−１−イル、ブタ−２−エン−１−イル、ブタ−２−エン−２−イル、ブタ−１、３−ジエン−１−イル、ブタ−１、３−ジエン−２−イル、シクロブタ−１−エン−１−イル、シクロブタ−１−エン−３−イル、シクロブタ−１、３−ジエン−１−イルなどのブテニル；などが含まれるが、これらに限定されるものではない。特定の実施態様において、アルケニル基は２〜２０個の炭素原子を有し、その他の実施態様では、２〜６個の炭素原子を有する。

「アルコキシ」とは−ORである基を指し、ここでRは、ここで定義される通り、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、またはアリールアルキル基である。代表例としてメトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、シクロへキシルオキシなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。

「アルコキシカルボニル」とは−C(O)−アルコキシである基を指し、アルコキシはここで定義される通りである。

「アルキル」とは飽和あるいは不飽和の、分岐、直鎖、あるいは環状の一価の炭化水素基であって、母体となるアルカン、アルケン又はアルキンの一炭素原子から、一個の水素原子を除去して得られるものを指す。典型的なアルキル基には、メチル；エタニル、エテニル、エチニルなどのエチル；プロパン−１−イル、プロパン−２−イル、シクロプロパン−１−イル、プロプ−１−エン−１−イル、プロプ−１−エン−２−イル、プロプ−２−エン−１−イル（アリル）、シクロプロプ−１−エン−１−イル、シクロプロプ−２−エン−１−イル、プロプ−１−イン−１イル、プロプ−２−イン−１イルなどのプロピル；ブタン−１−イル、ブタン−２−イル、２−メチル−プロパン−１−イル、２−メチル−プロパン−２−イル、シクロブタン−１−イル、ブタ−１−エン−１−イル、ブタ−１−エン−２−イル、２−メチル−プロプ−１−エン−１−イル、ブタ−２−エン−１−イル、ブタ−２−エン−２−イル、ブタ−１、３−ジエン−１−イル、ブタ−１、３−ジエン−２−イル、シクロブタ−１−エン−１−イル、シクロブタ−１−エン−３−イル、シクロブタ−１、３−ジエン−１−イル、ブタ−１−イン−１−イル、ブタ−１−イン−３−イル、ブタ−３−イン−１−イルなどのブチル；などが含まれるが、これらに限定されるものではない。

「アルキル」という用語は、いかなる飽和度または飽和レベルを持つ基、すなわち、一重炭素−炭素結合だけを有する基、ひとつまたはそれ以上の二重炭素−炭素結合を有する基、ひとつまたはそれ以上の三重炭素−炭素結合を有する基、ならびに一重、二重および三重炭素−炭素結合を併せ持つ基、のいずれであっても含むことを特に意図している。特定の飽和レベルが意図された場合には、「アルカニル」、「アルケニル」および「アルキニル」の表現が使用される。ある特定の実施態様では、アルキル基は１〜２０個の炭素原子を有する。別の実施態様では、アルキル基は１〜６個の炭素原子を有し、これを低級アルキル基と呼ぶ。

「アルキルアミノ」は、−NHRである基を指し、ここでRは、ここで定義される通りアルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、又はアリールアルキル基である。代表例にはメチルアミノ、エチルアミノ、１−メチルエチルアミノ、シクロへキシルアミノなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。

「アルキルチオ」とは、−SRである基を指し、ここでRは、ここで定義される通りアルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、またはアリールアルキル基であり、ここで定義される通り任意に置換されていてもよい。代表例にはメチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ、ブチルチオなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。

「アルキルチオカルボニル」とは、−C(S)Rである基を指し、ここでRは、ここで定義される通り、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、またはアリールアルキル基である。

「アルキニル」とは、不飽和で分岐、直鎖または環状のアルキル基で、少なくともひとつの炭素−炭素の三重結合を有し、母体となるアルキンの一炭素原子から、一個の水素原子を除去して得られるものを指す。典型的なアルキニル基には、エチニル；プロプ−１−イン−１イル、プロプ−２−イン−１イルなどのプロピニル；ブタ−１−イン−１−イル、ブタ−１−イン−３−イル、ブタ−３−イン−１−イルなどのブチニル；などが含まれるが、これらに限定されるものではない。特定の実施態様では、アルキニル基は２〜２０個の炭素原子を有し、他の実施態様では、３〜６個の炭素原子を有している。

「アミノ」とは、−NH₂である基を指す。

「アミノカルボニル」とは、−C(O)NRR^'である基を指し、ここでRおよびR^'は、ここで定義される通り、独立して水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、またはアリールアルキルから選択されるか、あるいは、任意にRおよびR^'はRおよびR^'に結合する窒素原子と共にひとつ以上の複素環または置換複素環を形成する。ここで用いられる通り、アミノカルボニルはまたカルバモイルとも称される。

「アミノスルホニル」とは、−S(O₂)NRR^'である基を指し、ここでRおよびR^'は、ここで定義される通り、独立して、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、またはアリールアルキルから選択されるか、あるいは、任意にRおよびR^'はRおよびR^'に結合する窒素原子と共にひとつ以上の複素環または置換複素環を形成する。ここで用いられる通り、アミノスルホニルはまたスルファモイルとも称される。

「アリール」とは、母体となる芳香族環系の一炭素原子から、一個の水素原子を除去して誘導される、一価の芳香族炭化水素基を指す。典型的なアリール基には、アセアントリレン、アセナフチレン、アセフェナントリレン、アントラセン、アズレン、ベンゼン、クリセン、コロネン、フルオランテン、フルオレン、ヘキサセン、ヘキサフェン、ヘキサレン、as−インダセン、s−インダセン、インダン、インデン、ナフタレン、オクタセン、オクタフェン、オクタレン、オバレン、ペンタ−２、４−ジエン、ペンタセン、ペンタレン、ペンタフェン、ペリレン、フェナレン、フェナントレン、ピセン、プレイアデン、ピレン、ピラントレン、ルビセン、トリフェニレン、トリナフタレンなどから誘導される基が含まれるが、これらに限定されるものではない。特定の実施態様において、アリール基は６〜２０個の炭素原子から構成されることができる。

「アリーレン」とは、母体となる芳香族環系から誘導される、二価の芳香族炭化水素基を指す。典型的なアリーレン基には、アセアントリレン、アセナフチレン、アセフェナントリレン、アントラセン、アズレン、ベンゼン、クリセン、コロネン、フルオランテン、フルオレン、ヘキサセン、ヘキサフェン、ヘキサレン、as−インダセン、s−インダセン、インダン、インデン、ナフタレン、オクタセン、オクタフェン、オクタレン、オバレン、ペンタ−２、４−ジエン、ペンタセン、ペンタレン、ペンタフェン、ペリレン、フェナレン、フェナントレン、ピセン、プレイアデン、ピレン、ピラントレン、ルビセン、トリフェニレン、トリナフタレンなどから誘導される基が含まれるが、これらに限定されるものではない。特定の実施態様において、アリーレン基は６〜２０個の炭素原子から構成されることができる。

「アリールアルキル」とは、非環式アルキル基において、その中の炭素原子、典型的には末端またはsp³炭素原子、に結合している水素原子のひとつがアリール基に置換されているものを指す。典型的なアリールアルキル基には、ベンジル、２−フェニルエタン−１−イル、２−フェニルエテン−１−イル、ナフチルメチル、２−ナフチルエタン−１−イル、２−ナフチルエテン−１−イル、ナフトベンジル、２−ナフトフェニルエタン−１−イルなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。特定のアルキル部分を意図する場合は、アリールアルカニル、アリールアルケニルおよび／またはアリールアルキニルの命名が使用される。特定の実施態様において、アリールアルキル基は（C_6-30）アリールアルキルとすることができる。例えばアリールアルキル基のアルカニル、アルケニルまたはアルキニル部分を（C_1-10）と、アリール部分を（C_6-20）とすることができる。

「アリールアルキルオキシ」とは、アリールアルキル−O−である基を指しており、ただしアリールアルキルはここに定義される通りである。

「アリールオキシカルボニル」とは、−C(O)−O−アリールである基を指しており、ただしアリールはここに定義される通りである。

「カルボニル」とは、−C(O)基を指す。

「カルボキシ」とは、−C(O)OH基を指す。

「本開示の化合物」とは、ここに開示される一般式およびこれらの一般式の亜属により包含される化合物、およびこれらの一般式およびその亜属の範囲内の全ての特定の化合物を指す。本開示の化合物は、特定の種、亜属、または、これより大きな属を含み、これらはそれぞれ化学構造あるいは化学名で特定される。さらに、本開示の化合物には、ここに示される、これらの種、亜属または属のいずれかの置換または修飾もまた包含される。

化学構造と化学名に不一致が生じた場合は、化学構造によって化合物の特定が行なわれる。本開示の化合物はひとつ以上のキラル中心および／または二重結合を含有し得るもので、したがって、二重結合による異性体（すなわち、幾何異性体）、エナンチオマーまたはジアステレオマーなどが立体異性体として存在し得る。したがって、本明細書における表現の範疇にあり、全体または部分的に関連する形を有する化学構造のいずれであっても、立体異性体として純粋な形状であるもの（例えば、幾何異性体として純粋、エナンチオマーとして純粋、あるいはジアステレオマーとして純粋）、およびエナンチオマー的および立体異性的な混成物を含む、示されている化合物のエナンチオマーおよび立体異性体として可能性を持つもの全てを包含する。さらに、本開示の化合物の部分構造が例示されている場合、アスタリスクは、残りの分子に対してこの部分構造が結合するポイントを示している。エナンチオマー的及び立体異性的な混成物は、当業者に周知の分離技術またはキラル合成技術を用いてエナンチオマーまたは立体異性体成分へと分割されることが可能である。

「シアノ」とは、−CNである基を指す。

「シクロアルキル」とは、飽和あるいは不飽和の環状アルキル基を指す。特定の飽和レベルを意図する場合は、「シクロアルカニル」または「シクロアルケニル」の命名が用いられる。典型的なシクロアルキル基にはシクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサンなどから誘導される基が含まれるが、これらに限定されるものではない。特定の実施態様において、シクロアルキル基は、例えばC_3-6シクロアルキルなどのC_3-10シクロアルキルとすることができる。

「ジアルキルアミノ」とは、−NRR^'基である基を指し、ここでRおよびR^'は独立して、ここに定義される通り水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、またはアリールアルキルから選択されるか、あるいは、任意にR^'およびR^{' '}はR^'およびR^{' '}に結合する窒素原子と共にひとつ以上の複素環または置換複素環を形成する。代表例には、ジメチルアミノ、メチルエチルアミノ、ジ−（１−メチルエチル）アミノ、（シクロヘキシル）（メチル）アミノ、（シクロヘキシル）（エチル）アミノ、（シクロへキシル）（プロピル）アミノなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。

「ハロゲン」とは、フルオロ、クロロ、ブロモ、またはヨード基を指す。

「ヘテロアルキル、ヘテロアルカニル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル」とは、それぞれアルキル、アルカニル、アルケニルおよびアルキニル基において、各基の中のひとつ以上の炭素原子（およびこれに結合している水素原子全て）がそれぞれ独立して同一または異種のヘテロ原子基によって置換されているものを指す。典型的なヘテロ原子基には、−O−、−S−、−O−O−、−S−S−、−O−S−、−NR^'−、＝N−N＝、−N＝N−、−N＝N−NR^'−、−PH−、−P(O)₂−、−O−P(O)₂−、−S(O)−、−S(O)₂−および−SnH₂−（ただしR^'は水素、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、アリールまたは置換アリール）などが含まれるが、これらに限定されるものではない。

「ヘテロアリール」とは、母体である芳香族複素環系において、１原子から１個の水素を除去して誘導される、一価の芳香族複素環基を指す。典型的なヘテロアリール基には、アクリジン、アルシンドール、カルバゾール、β−カルボリン、クロマン、クロメン、シンノリン、フラン、イミダゾール、インダゾール、インドール、インドリン、インドリジン、イソベンゾフラン、イソクロメン、イソインドール、イソインドリン、イソキノリン、イソチアゾール、イソオキサゾール、ナフチリジン、オキサジアゾール、オキサゾール、ペリミジン、フェナントリジン、フェナンスロリン、フェナジン、フタラジン、プテリジン、プリン、ピラン、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、ピリジン、ピリミジン、ピロール、ピロリジン、キナゾリン、キノリン、キノリジン、キノキサリン、テトラゾール、チアジアゾール、チアゾール、チオフェン、トリアゾール、キサンテンなどから誘導されるものが含まれるが、これらに限定されるものではない。特定の実施態様において、ヘテロアリール基は５〜２０の員から構成されるヘテロアリール、例えば５〜１０の員から構成されるヘテロアリールなどとすることができる。特定の実施態様において、ヘテロアリール基はチオフェン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ピリジン、キノリン、イミダゾール、オキサゾールおよびピラジンから誘導されたものとすることができる。

「ヘテロアリーレン」とは、母体である芳香族複素環系において、１原子から、または２個の異なる原子から２個の水素を除去して誘導される、二価の芳香族複素環基を指す。典型的なヘテロアリーレン基には、アクリジン、アルシンドール、カルバゾール、β−カルボリン、クロマン、クロメン、シンノリン、フラン、イミダゾール、インダゾール、インドール、インドリン、インドリジン、イソベンゾフラン、イソクロメン、イソインドール、イソインドリン、イソキノリン、イソチアゾール、イソオキサゾール、ナフチリジン、オキサジアゾール、オキサゾール、ペリミジン、フェナントリジン、フェナンスロリン、フェナジン、フタラジン、プテリジン、プリン、ピラン、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、ピリジン、ピリミジン、ピロール、ピロリジン、キナゾリン、キノリン、キノリジン、キノキサリン、テトラゾール、チアジアゾール、チアゾール、チオフェン、トリアゾール、キサンテンなどから誘導されるものが含まれるが、これらに限定されるものではない。特定の実施態様において、ヘテロアリーレン基は５〜２０の員から構成されるヘテロアリーレン、例えば５〜１０の員から構成されるヘテロアリーレンとすることができる。特定の実施態様において、ヘテロアリーレン基はチオフェン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ピリジン、キノリン、イミダゾール、オキサゾールおよびピラジンから誘導されたものとすることができる。

「置換」とは、ひとつ以上の水素原子が、それぞれ独立して同一または異種の置換基で置き換えられた基のことを指す。典型的な置換基には、−X、−R¹⁰、−O^-、＝O、−OR¹⁰、−SR¹⁰、−S^-、＝S、−NR¹⁰R¹¹、＝NR¹⁰、−CX₃、−CF₃、−CN、−OCN、−SCN、−NO、−NO₂、＝N₂、−N₃、−S(O)₂O^-、−S(O)₂OH、−S(O)₂R¹⁰、−OS(O)₂O^-、−OS(O)₂R¹⁰、−P(O)(O^-)₂、−P(O)(OR¹⁰)(O^-)、−OP(O)(OR¹⁰)(OR¹¹)、−C(O)R¹⁰、−C(S)R¹⁰、−C(O)OR¹⁰、−C(O)NR¹⁰R¹¹、−C(O)O^-、−CS(O)OR¹⁰、−NR¹⁰C(O)NR¹⁰R¹¹、−NR¹⁰C(S)NR¹⁰R¹¹、−NR¹⁰C(NR¹⁰)NR¹⁰R¹¹、−C(NR¹⁰)NR¹⁰R¹¹、−S(O)₂NR¹⁰R¹¹、−NR¹⁰S(O)₂R¹¹、−NR¹⁰C(O)R¹¹および−S(O)R¹⁰（ただしXはそれぞれ独立してハロゲンであり；R¹⁰およびR¹¹はそれぞれ独立して水素、アルキル、置換アルキル、アリール、置換アリール、アリールアルキル、置換アリールアルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、ヘテロアルキル、置換ヘテロアルキル、ヘテロアリール、置換ヘテロアリール、−NR¹²R¹³、−C(O)R¹²または−S(O)₂R¹²であり、あるいは、任意にR¹⁰およびR¹¹は、R¹⁰およびR¹¹が結合する原子と共にひとつ以上のヘテロアリール、または置換ヘテロアリール環を形成し；また、R¹²およびR¹³は独立して水素、アルキル、置換アルキル、アリール、置換アリール、アリールアルキル、置換アリールアルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、ヘテロアルキル、置換ヘテロアルキル、ヘテロアリール、または置換ヘテロアリールであり、あるいは任意にR¹²およびR¹³は、R¹²およびR¹³が結合する窒素原子と共にひとつ以上のヘテロアリール、または置換ヘテロアリール環を形成する）などが含まれるが、これらに限定されるものではない。特定の実施態様において、第三アミンまたは芳香族窒素は、対応する窒素酸化物が形成されるように、ひとつ以上の酸素原子で置換されていてもよい。

「スルホニル」とは、−S(O)₂Rである基を指し、ここでRは、ここに定義される通り水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、またはアリールアルキルである。

「スルホニルアミノ」とは、−NHS(O)₂Rである基を指し、ここでRは、ここで定義される通り、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、またはアリールアルキルである。

「スルフィニル」とは、−S(O)Rである基を指し、ここでRは、ここに定義される通り、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、またはアリールアルキルである。

「シリル」とは、−SiRR^'R^"である基を指し、ここでR、R^'、R^"は、ここで定義される通り、独立に、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、アリール、またはヘテロアリールである。

「ホウ素基」とは、−BRR^'である基を指し、ここでRおよびR^'は、ここで定義される通り、独立に、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、またはヘテロアリールである。

これより、本開示の実施態様について詳細に言及する。本開示中のある特定の実施態様について説明がなされるが、本開示の実施態様をこれらの記載された実施態様に限定することを意図したものではないことが理解される。これとは逆に、本開示の実施態様に対する言及は、代替、変更、および均等物を、添付の特許請求の範囲で定義される本開示の実施態様の精神と範囲に含まれうるものとして、包含することを意図するものである。

明細書および添付の特許請求の範囲における単数形（原文の“a”、“an”、“the”）には、文脈からそうではないことが明らかでない限り、複数形についての引用が包含される。

本開示は、概して２-アリールピリジン配位子を少なくとも２以上含むイリジウム化合物であって、その中の非水素原子基がピリジン環の４位において置換されたイリジウム化合物に関する。このようなイリジウム化合物は、例えば内部量子収率１００％を生み出す可能性を有している。イリジウム化合物の化学構造は、色彩調節、エネルギー伝達形態、凝集防止および発光のクエンチングを目的として修飾することが可能である。置換基の役割は、電子的効果および立体構造における相互作用において、非常に明らかである。置換基の配位子への導入は、吸収および発光スペクトルにおける小さな変化を、これらのスペクトルの原因である電子伝達の基本的な性質を大きく変化させずに引き起こすことが可能である。しかしながら、配位子の置換基は、発光状態の失活を著しく低下させることが可能であり、これによって量子収量が増加する。嵩高い置換基は、分子の凝集を回避し、濃度消光を減少させることができる。立体構造における相互作用は、複数環の間の非局在化における変化による、p−対称性配位子の電子軌道（オービタル）が関与する励起状態のエネルギーに影響を及ぼすこともまた予想される。

本開示における特定の実施態様は、式（I）および（II）から選択される部分構造を含有するイリジウム化合物に関する。

Gは、アルキル、置換アルキル、アルコキシ、置換アルコキシ、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アリールオキシ、置換アリールオキシ、ジアルキルアミノ、置換ジアルキルアミノ、アルキルアミノ、置換アルキルアミノ、ジアリールアミノ、置換ジアリールアミノ、アミノ、置換アミノ、シアノ、F、シリル、ホウ素基等の非水素原子基から選択され、

ただしR¹、R²、R³およびGは、F、−C_nF_2n+1、−OC_nF_2n+1および−OCF₂X（式中、nは１〜６の整数、XはH、ClおよびBrから選択される）から選択されず、Arが置換アリーレンから選択される場合には、この置換基はF、−C_nF_2n+1、−OC_nF_2n+1および−OCF₂X（式中、nは１〜６の整数、XはH、ClおよびBrから選択される）から選択されず、そして、Gが−OCH₃および−N(CH₃)₂から選択される場合には、ArはC₆アリーレンではない、という条件を満たす。

特定の実施態様において、Gは、アルキル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、N−N^'−ジアルキルアミノ、N−N^'−ジアルリールアミノ、アルキルエーテル、アルキルアミノ、シアノ、フッ素、シリルおよびホウ素基から選択することができる。特定の実施態様において、Gは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基およびネオブチル基などの、１〜８個の炭素原子を有するアルキル基から選択することができる。特定の実施態様において、Gは、例えば置換または非置換のフェニレン基、置換または非置換のナフタレン基、置換または非置換のアントラセン基、置換または非置換のフェニレン−ビニレン基、置換または非置換のナフタレン−ビニレン基、および置換または非置換のアントラセン−ビニレン基などの、アリール基から選択することができる。特定の実施態様において、Gは、例えば置換または非置換のチオフェン基、置換または非置換のカルバゾール基、置換または非置換のピロール基、置換または非置換のピリジン基、置換または非置換のチオフェン−ビニレン基、あるいは非置換のカルバゾール−ビニレン基、ならびに置換または非置換のピロール−ビニレン基などの、ヘテロアリール基から選択することができる。

式（I）および（II）の化合物の特定の実施態様において、Gは、C_1-8アルキル、C_1-8置換アルキル、C_5-10アリール、C_5-10置換アリール、C_5-10ヘテロアリール、C_5-10置換へテロアリール、C_1-8アルコキシ、C_1-8置換アルコキシ、C_1-8ジアルキルアミノ、C_1-8置換ジアルキルアミノ、C_1-8ヘテロアルキル、C_1-8置換ヘテロアルキル、C_1-8アルキルアミノ、C_1-8置換アルキルアミノ、−CNおよびFから選択される。

式（I）および（II）の化合物の特定の実施態様において、Gは、C_1-4アルキル、C_1-4置換アルキル、C_1-4アルコキシ、C_1-4置換アルコキシから選択される。

式（I）および（II）の化合物の特定の実施態様において、R¹、R²およびR³置換基は、独立してアルキル、置換アルキル、アルコキシ、置換アルコキシ、アミノ、アルキルアミノ、置換アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、置換ジアルキルアミノ、アシル、置換アシル、アルコキシカルボニル、置換アルコキシカルボニル、アシルオキシ、置換アシルオキシ、アミノアシル、置換アミノアシル、アルコキシカルボニルアミノ、置換アルコキシカルボニルアミノ、スルホニルアミノ、置換スルホニルアミノ、アミノスルホニル、置換アミノスルホニル、アミノカルボニル、置換アミノカルボニル、スルホニル、置換スルホニル、スルフィニル、置換スルフィニル、ウレイド、置換ウレイド、ホスホアミド、置換ホスホアミド、−OH、−CN、ハロゲン、−S(O)₂OH、−COOH、−N(O)₂、−NHOH、−SOOH、−NHNH₂、−NH₂、シリルおよび置換シリルから選択される。

式（II）の化合物の特定の実施態様において、Z¹⁰¹およびZ¹⁰¹に結合する炭素原子は、非置換または置換の芳香族六員環を形成する。

式（II）の化合物の特定の実施態様において、イリジウム化合物は式（III）の部分構造を含有する：

式中、R⁴は６および８位で置換され、そして各R⁴は独立して水素、アルキル、置換アルキル、ヘテロアルキル、置換ヘテロアルキル、アリールおよび置換アリールから選択される。R³、ArおよびGは、前記式（I）および（II）に対する記述の通り定義づけることができる。

式（III）の化合物の特定の実施態様において、各R⁴は互いに独立してC_1-4アルキル、C_1-4置換アルキル、C_1-4アルコキシ、およびC_1-4置換アルコキシから選択される。

式（I）および（II）の化合物の特定の実施態様において、該化合物は式（１）および式（２）から選択される：

本開示におけるイリジウム化合物のあるものは、同一構造を持つ配位子を含有することができる。例えば、本開示におけるイリジウム化合物のあるものは、式（IV）および式（V）の構造を有している。

本開示におけるイリジウム化合物のあるものは、異なる構造を持つ配位子を含有している。例えば、本開示における特定のイリジウム化合物は、式（VI）および式（VII）で表されるものなど、複数の構造を有する配位子を含有することができる：

式（VI）および（VII）において、L¹およびL²は単座配位子および二座配位子から選択される。L¹およびL²は、例えば、遷移金属錯体化学において知られる従来の配位子などの適当な配位子であれば、いずれをも含むことができる。単座配位子の例には、塩化物、硝酸イオンおよびモノアミンが含まれる。二座配位子の例には、エチレンジアミン、置換エチレンジアミン、アセチルアセトネートおよび置換アセチルアセトネートなどの２個の配位基を有する化合物が含まれる。

特定の実施態様において、本開示の化合物は式（VIII）の化合物に関するものである：
Ir−L^a−L^b−L^c _x−L^' _y−L^" _z （VIII）

式中、xは０および１から選択され、

yは０、１および２から選択され、

zは０および１から選択され、

L^'は単座配位子および二座配位子から選択され、

L^"は単座配位子から選択され、

式中、

x＝０またはy＋z=０のいずれかであり、

y＝２の場合、z＝０であり、

L^'およびL^"はリン配位子から選択されず、

L^'が単座配位子である場合、y＋z=２であり、

L^'が二座配位子である場合、y＝１、z=０であり、

Gは、アルキル、置換アルキル、アルコキシ、置換アルコキシ、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換ヘテロアリール、アリールオキシ、置換アリールオキシ、ジアルキルアミノ、置換ジアルキルアミノ、アルキルアミノ、置換アルキルアミノ、ジアリールアミノ、置換ジアリールアミノ、アミノ、置換アミノ、シアノ、F、シリルおよびホウ素基等の非水素原子基から選択され、ならびに

以下の条件、

特定の実施態様において、Gは、アルキル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、N,N^'−ジアルキルアミノ、N,N^'−ジアリールアミノ、アルキルエーテル、アルキルアミノ、シアノおよびフッ素から選択することができる。特定の実施態様において、Gは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基およびネオブチル基などの、１〜８個の炭素原子を有するアルキル基から選択することができる。特定の実施態様において、Gは、例えば置換または非置換のフェニレン基、置換または非置換のナフタレン基、置換または非置換のアントラセン基、置換または非置換のフェニレン−ビニレン基、置換または非置換のナフタレン−ビニレン基、および置換または非置換のアントラセン−ビニレン基などの、アリール基から選択することができる。特定の実施態様において、Gは、例えば置換または非置換のチオフェン基、置換または非置換のカルバゾール基、置換または非置換のピロール基、置換または非置換のピリジン基、置換または非置換のチオフェン−ビニレン基、あるいは非置換のカルバゾール−ビニレン基、ならびに置換または非置換のピロール−ビニレン基などの、ヘテロアリール基から選択することができる。

式（VIII）の化合物の特定の実施態様において、Gは、C_1-8アルキル、C_1-8置換アルキル、C_5-10アリール、C_5-10置換アリール、C_5-10ヘテロアリール、C_5-10置換へテロアリール、C_1-8アルコキシ、C_1-8置換アルコキシ、C_1-8N,N^'−ジアルキルアミノ、C_1-8置換N,N^'−ジアルキルアミノ、C_1-8ヘテロアルキル、C_1-8置換ヘテロアルキル、C_1-8アルキルアミノ、C_1-8置換アルキルアミノ、−CNおよびFから選択される。

式（VIII）の化合物の特定の実施態様において、Gは、C_1-4アルキル、C_1-4置換アルキル、C_1-4アルコキシおよびC_1-4置換アルコキシから選択される。

式（VIII）の化合物の特定の実施態様において、Gは、C_1-8アルキル、C_1-8置換アルキル、C_5-14アリールおよびC_5-14置換アリールから選択される。

式（VIII）の化合物の特定の実施態様において、R¹、R²およびR³置換基は、独立してアルキル、置換アルキル、アルコキシ、置換アルコキシ、アミノ、アルキルアミノ、置換アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、置換ジアルキルアミノ、アシル、置換アシル、アルコキシカルボニル、置換アルコキシカルボニル、アシルオキシ、置換アシルオキシ、アミノアシル、置換アミノアシル、アルコキシカルボニルアミノ、置換アルコキシカルボニルアミノ、スルホニルアミノ、置換スルホニルアミノ、アミノスルホニル、置換アミノスルホニル、アミノカルボニル、置換アミノカルボニル、スルホニル、置換スルホニル、スルフィニル、置換スルフィニル、ウレイド、置換ウレイド、ホスホアミド、置換ホスホアミド、−OH、−CN、ハロゲン、−S(O)₂OH、−COOH、−N(O)₂、−NHOH、−SOOH、−NHNH₂、−NH₂、シリルおよび置換シリルから選択される。

式（VIII）の化合物の特定の実施態様において、Z¹⁰¹およびZ¹⁰¹に結合する炭素原子は、非置換または置換の芳香族六員環を形成する。

式（VIII）の化合物の特定の実施態様において、配位子L^a、L^bおよびL^cのひとつ以上が独立して式（XI）から選択され、

式（XI）の化合物の特定の実施態様において、各R⁴は独立してC_1-4アルキル、C_1-4置換アルキル、C_1-4アルコキシ、およびC_1-4置換アルコキシから選択される。

本開示のイリジウム化合物ピリジン環の３位および／または４位への置換基の導入は、非放射減衰率および自己消光現象を減少させることができる。非放射減衰および自己消光は、励起状態のエネルギーの減少につながる代替機構を提供する。したがって、非放射減衰率および自己消光の減少は、発光効率の増強を導くことが可能である。特定の電子供与および電子求引特性を持つピリジン環の３位および／または４位における置換のバリエーションは、本開示のイリジウム化合物のエレクトロルミネセント特性の微調整を容易にしうる。３位および／または４位における置換基の選択は、本開示のイリジウム化合物のEL発光素子の効率および輝度の最適化のために利用することが可能である。

本開示のイリジウム化合物のいくつかの例としては、式（１）〜（６４）の化学構造を有するものが含まれるが、これらに限定されるものではない：

特定の実施態様において、本開示のイリジウム化合物は発光素子の発光層として使用、あるいは組み込むことが可能である。発光素子は、アノードとカソードとの間に配置した発光層を含む有機層を含有することができる。有機層は、少なくとも一種の本開示のイリジウム化合物を含む、単層の発光層を含有することが可能である。特定の実施態様において、有機層は、少なくともひとつの発光素子を含む多数の層を含有することが可能である。例えば、以下に詳しく記載されるように、少なくとも一種の本開示のイリジウム化合物は、電子輸送層と正孔輸送層との間に配置される発光層としての形を取ることができる。本開示の発光素子は、そのシステム、制御方法、および／または利用方式において特に限定されるものではない。発光素子の代表例は、有機発光ダイオード（OLED）を用いた機器である。

図１、２および３は、本開示による発光素子の実施態様を説明している。図中、番号１０は発光素子形成用の基板を示しており、この基板は、例えば、ガラス、プラスチック、金属、セラミックおよび／またはその他の適切な材料、および／またはこれらの組み合わせを含有することが可能である。番号２０はアノードを示しており、このアノードは、例えば金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、および／またはこれらの組み合わせなどの導電性材料を含んでいる。番号５０は有機発光層を示しており、この層は発光性材料として本発明のイリジウム化合物を一種以上含むことが可能である。有機発光層５０はアノード２０の表面上に形成されることが可能であり、また、分子線法、抵抗加熱法および熱的蒸発法などの物理的蒸着を含むがこれらに限定されない適切な方法により形成されることが可能である。番号３０はカソードを示しており、このカソードは、例えば金属、合金、金属酸化物、導電性有機化合物、および／またはこれらの組み合わせなどの導電性材料を含んでいる。発光素子の断面における概略図は、図１において示されている。図１に示されるように、発光素子は、基板１０上に配置されたアノード２０、アノード２０上に配置された有機発光層５０、および有機発光層５０上に配置されたカソード３０を含有している。

特定の実施態様において、アノードは、例えば酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物（ITO）といった導電性金属酸化物；例えば金、銀、クロム、およびニッケルといった金属；あるいは、これらの金属および／または導電性金属酸化物の組み合わせ、および／またはこれらの積層物、を含有することができる。特定の実施態様において、アノードは光学透過性である導電性材料、例えばITOなどの金属酸化物のように最小限の可視光線の吸収を示すものを含むことが可能である。

発光素子のアノードおよびカソードに電位がかけられると、アノードは、正孔注入層、正孔輸送層または発光層へと正孔を注入する。特定の実施態様では、アノード材料は少なくとも４eVの仕事関数を示す。少なくとも４eVの作業関数を示す材料の例には、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム、およびITOなどの導電性金属酸化物；金、銀、クロム、およびニッケルなどの金属；このような金属および導電性金属酸化物の混合物または積層物；ヨウ化銅および硫酸銅などの導電性無機材料、ポリアニリン、ポリチオフェンおよびポリピロールなどの導電性有機材料、およびITOによるこれらの材料の積層物が含まれる。アノードの厚さは、少なくとも部分的にアノードを形成する材料に依存しうる。例えば、特定の実施態様において、アノードの厚さは１０nm〜５μmの範囲であることが可能であり、また特定の実施態様において、厚さは５０nm〜１μmの範囲であることが可能であり、また特定の実施態様において、厚さは１００nm〜５００nmの範囲であることが可能である。

アノードは、例えばソーダ石灰ガラス、無アルカリガラス、シリカ、セラミック、ポリマー、金属、透明樹脂基板、および／またはこれらの組み合わせなどの基板上に配置することが可能である。特定の実施態様において、ガラスは、自身から溶出するイオンの量を減らすため、無アルカリガラスを含有し得る。特定の実施態様において、基板は光学的に透明なものとすることができる。特定の実施態様において、基板は障壁層で被覆され得る。例えば、ソーダ石灰ガラスはシリカなどの障壁で被覆され得る。基板の厚さおよび寸法については、発光素子を支えるに足る機構的強度を保持するものである限り、特に限定されるものではない。例えば、ガラス基板であれば、厚さは少なくとも０.２mm以上であることが可能であり、特定の実施態様では少なくとも０.７mm以上であることが可能である。

アノードは、基板およびアノードを形成する材料に少なくとも部分的に依存する、いずれかの適切な方法を用いて蒸着することが可能である。例えば、ITOを含むアノードは、電子ビームの蒸着、スパッタリング、抵抗加熱真空蒸発、化学反応法（ゾル−ゲル法）、あるいはインジウムスズ酸化物などの懸濁液の被覆を含む方法により形成しうる。

アノードは、機器の駆動電圧を低下させるか、または機器の発光効率を強化するように、洗浄するかまたは他の処理を施すことができる。例えば、ITOを含有するアノードに対してUV−オゾン処理、プラズマ処理、または他の工程を行なうことが可能である。

カソードは、金属、合金、ハロゲン化金属、金属酸化物、導電性化合物、および／またはこれらの混合物などの導電性材料を含むことが可能である。Li、Na、Kおよびこれらのフッ化物などのアルカリ金属；Mg、Caおよびこれらのフッ化物などのアルカリ土類金属；金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金およびこれらの混合物；リチウム−アルミニウム合金およびそれらの混合物；マグネシウム−銀合金およびそれらの混合物；インジウム、イッテルビウムなどの希土類金属がこうした材料に含まれるが、これらに限定されるものではない。カソードは、例えばインジウムスズ酸化物を含有し得る。カソードは、一種以上の前記化合物または組み合わせを含む一層構造の形をとることができ、あるいは一種以上の前記材料によって形成される多数層を含有する積層化構造を含みうる。

カソードは、電子注入層、電子輸送層または発光層へと電子を供給する。適切なカソード材料は、電子注入層、電子輸送層または発光層などの隣接層へのカソード材料の付着、イオン化電位、および安定性により、少なくとも部分的に決定される。特定の実施態様において、仕事関数が４.５eV以下の材料が使用される。特定の実施態様において、カソード材料はアルミニウム、リチウム−アルミニウム合金、リチウムとアルミニウムの混合物、マグネシウム−銀合金、ならびにマグネシウムと銀の混合物から選択され得る。カソードは、前記化合物またはそれらの混合物を一種以上含有する一層構造の形であり得るが、あるいはその代わりに、前記化合物またはそれらの混合物を一種以上含有する積層構造の形状となり得る。カソード層の厚さは、これを形成する材料に、少なくとも部分的に依存しうる。例えば、カソードの厚さは１０nm〜５μmの範囲であることが可能であり、また特定の実施態様において、厚さは５０nm〜１μmの範囲であることが可能であり、また特定の実施態様において、厚さは１００nm〜１μmの範囲であることが可能である。

カソードは、例えば、電子ビーム法、スパッタ法、抵抗加熱真空蒸発法、およびコーティング法などのいずれかの適切な方法を用いて形成することが可能である。真空蒸発法が使用される場合、単一の材料を真空蒸発してもよく、あるいはその代わりに、２種以上の化合物を同時に真空蒸発しても良い。さらに、合金電極を形成するために複数の金属を真空蒸発することが可能である。または、先に準備しておいた合金を真空蒸発することも可能である。

特定の態様において、アノードおよびカソードのシート抵抗は最小化され、したがって、例えば、数百Ω/□以下とすることができる。

本開示の特定の発光素子において、有機層５０は複数の有機層を含有することが可能である。複数の有機層を含有する有機層５０の例は、図２に概略的に図示される。図２に示されるように、有機層５０は電子輸送層５０a、正孔ブロッキング層５０b、発光層５０c、正孔輸送層５０d、および正孔注入層５０eを含んでいる。発光層５０cは、本開示のイリジウム化合物を少なくとも一種以上含有することができる。特定の実施態様において、発光層５０cは、その中に少なくとも一種以上の本開示のイリジウム化合物がゲストとして存在する一種以上のホスト材料を含有することができる。ホスト材料は、例えば、一種またはそれ以上の置換トリアリルアミンなどの正孔輸送材料を含有することが可能であり、あるいはホスト材料は、一種またはそれ以上の金属系キノキソラート（metal quinoxolate）、オキサジアゾール、およびトリアゾールなどの電子輸送材料を含有することが可能である。ホスト材料の例は、以下の式を持つ４,４'− N,N'−ジカルバゾール−ビフェニル（CBP）である：

電子輸送層５０aは、カソード３０から発光層５０cへと電子を輸送することができる。電子輸送層５０aは、金属キノキソラート、オキサジアゾール、トリアゾールおよび／またはこれらの組み合わせの一種以上などの電子輸送材料により形成することができるが、これらに限定されない。電子輸送材料の例は、トリス−（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Alq₃）である。

電子輸送層５０aは、カソード３０にバイアスをかけた場合に電子を注入する能力を有し、電子を輸送する能力を有し、且つアノードにおける構造に正孔を注入する障壁として作用する能力を有する適切な材料をすべて含み得る。電子輸送層５０aを形成する材料の例には金属錯体が含まれるが、これらに限定されるものではない。金属錯体の例には複素環テトラカルボン酸無水物、例えばトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体；フルオレノン誘導体；アントラキノジメタン誘導体；アントロン誘導体；ジフェニルキノン誘導体；チオピランジオキシド誘導体；カルボジイミド誘導体；フルオレニリデンメタン誘導体；ジスチリルピラジン誘導体；ナフタレンペリレン；フタロシアニン誘導体；８−キノリノール誘導体；金属フタロシアニン、ベンゾオキサゾールまたはベンゾチアゾールを配位子として含む金属錯体；有機シラン誘導体；本明細書に開示の配位子、から選択される配位子を持つ金属錯体が含まれる。

電子輸送層５０aには、真空蒸発法；Langmuir−Blodgett法；スピンコーティング法、キャスティング法、浸漬被覆法などの溶剤コーティング法；インクジェット法；および印刷法などの既知の方法のいずれによっても形成することが可能である。溶液又は懸濁液のコーティング法の場合、前記の陽電子注入または電子輸送材料は、樹脂成分の入った溶剤中に溶解あるいは分散することが可能である。樹脂成分は、ここに開示される正孔注入層５０eおよび正孔輸送層５０dを形成するための一種以上の樹脂を含むことが可能である。

電子輸送層５０aの厚さはいずれの適切な厚さであっても良い。特定の実施態様において、層５０aの厚さは１nm〜５μmの範囲であることが可能であり、また特定の実施態様において、厚さは５nm〜１μmの範囲であることが可能であり、また特定の実施態様において、厚さは１０nm〜５００nmの範囲であることが可能である。電子注入層３０aおよび電子輸送層５０aは、一種またはそれ以上の前記材料を含む単一層または複数層を含有することができ、また、複数層の各層は、同一または異なる材料および／または組成物を含有することができる。

正孔輸送層５０dは、正孔注入層５０eから発光層５０cへと正孔を輸送することができる。正孔輸送層５０dは、例えばα−ナフチルフェニルベンジジン（α−NPB）を含有することができる。

正孔輸送層５０dおよび正孔注入層５０eは、アノードから正孔を注入することが可能で、正孔を輸送することが可能で、且つカソードから注入された電子に対して障壁として作用することが可能である材料を含み得る。このような材料の例には、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザラン誘導体、芳香族第３アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリジン化合物、ポルフィリン化合物、ポリシラン化合物、ポリ（N−ビニルカルバゾール）誘導体、アニリン共重合体、チオフェンオリゴマーおよびポリチオフェン、有機シラン誘導体、炭素膜、ならびに本開示のイリジウム錯体などの、導電性ポリマーが含まれる。

正孔注入層５０eおよび正孔輸送層５０dの厚さは適切であればいずれの厚さであっても良い。特定の実施態様において、正孔注入層５０eおよび正孔輸送層５０dの厚さは１nm〜５μmの範囲であることが可能であり、また特定の実施態様において、厚さは５nm〜１μmの範囲であることが可能であり、また特定の実施態様において、厚さは１０nm〜５００nmの範囲であることが可能である。正孔注入層５０eおよび正孔輸送層５０dはそれぞれ、単一層または複数層を含有することができ、ここで複数層の各層は、同一または異なる材料および／または組成物を含有することができる。

正孔注入層５０eおよび正孔輸送層５０dは、真空蒸発法；Langmuir−Blodgett法；スピンコーティング法、キャスティング法、浸漬被覆法などの溶剤コーティング法；インクジェット法；および印刷法などの、当業界で既知の適切な方法のいずれかを用いて形成することができる。溶剤コーティング法の場合、一種またはそれ以上の正孔注入材料あるいは正孔輸送材料は、任意に樹脂成分が含まれた溶剤中に溶解あるいは分散することが可能である。樹脂成分の例には、塩化ポリビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、酸化ポリフェニレン、ポリブタジエン、ポリ（N−ビニルカルバゾール）、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキル樹脂、エポキシ樹脂、およびシリコン樹脂が含まれる。

特定の実施態様において、正孔ブロッキング層５０bは、励起子を発光層５０c内に閉じ込めることができる。特定の実施態様において、正孔ブロッキング層５０bは、次式を有する２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−１,１０−フェネントロリン（BCP）を含有することができる：

図２に示されるように、保護層４０は、発光素子の機械的、化学的、熱的および／または環境的な劣化を最小限とするため、カソード３０上に配置され得る。例えば、特定の実施態様において、保護層４０はO₂、水および／または有害ガスが機器内に入ることにより、機器の性能が劣化することを最小限化、あるいは防止することができる。保護層４０はIn、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Al、Ti、およびNi；MgO、SiO、SiO₂、Al₂O₃、GeO、NiO、CaO、BaO、Fe₂O₃、Y₂O₃およびTiO₂などの金属酸化物；MgF₂、LiF、AlF₃およびCaF₂などのフッ化金属；ZnS、ZnSe、アリルアミン、アリルフルオリド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリ尿素、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも一種以上の単量体を含む単量体混合物との共重合により得られる共重合体、共重合体の主鎖に環状構造をもつフッ素含有共重合体、１％またはそれ以上の吸水率を有する吸水性材料、および０.１％またはそれ以下の吸水率を有する耐水性材料を含む材料から形成することが可能であるが、これらに限定されるものではない。保護層４０は、例えば、一種以上の前記材料を含有する単一層あるいは複数層とすることができ、ここで各複数層が同一または異種の材料および／または材料の量を含むことができる。特定の実施態様において、保護層４０は光学透過性を有することが可能である。

図２に示される発光素子は、ここに「ボトムエミッション」構造と称される。「ボトムエミッション」構造において、発光層５０cにより発生した光はアノード２０および基板１０を通過して放射される。「ボトムエミッション」構造を採用した、図２に説明される発光素子は、輝度において空間的な輝度の不均一化を生み出しうるが、これは寸法が大きな発光素子に対してとりわけ明白となりうる。輝度の均一化が改善された発光素子は、図３で説明される「トップエミッション」の採用によって提供することが可能である。

光学透過性カソード３０、ならびにアノード２０および基板１０の間に配置された反射層６０を含む、「トップエミッション」型の発光素子の断面図を、図３に示す。図３に示されるトップエミッション型の発光素子において、発光層５０cにより発生した光学的な放射光は、機器から、光学透過性のカソード３０および保護層４０を通過して放射され得る。図３に示されるように、基板１０およびアノード２０の間に配置された光学的反射層６０は、発光層５０cからカソード３０方向への入射光を反射する。

特定の化合物の合成
本開示のイリジウム錯体はいずれかの既知の方法によって合成することができる。このような方法の例は、Inorg. Chem.、No. ３０、第１６８５ページ、１９９１年；Inorg. Chem.、No. ２７、第３４６４ページ、１９８８年；Inorg. Chem.、No. ３３、第５４５ページ、１９９４年；Inorg. Chem. Acta.、No. １８１、第２４５ページ、１９９１年；J. Organomet. Chem.、No. ３５、第２９３ページ、１９８７年；J. Am. Chem. Soc., No. １０７、第１４３１ページ、１９８５年、に開示されている。これらの各参考文献の関連部分は参照により本明細書中に援用される。

本開示の化合物は、以下に示す一般的手法および手順、ならびに実施例の開示に従って、容易に入手できる出発材料から調製することが可能である。反応温度、時間、反応材料のモル比、溶媒、圧力などの典型的なあるいは好適な工程の条件が記載されている場合、別段の記載がない限り、その他の工程の条件も使用可能であることが認識される。使用される反応物質または溶媒により、反応条件が変化する場合があるが、このような条件は、当業者による通常行なわれる最適化の手順によって決定され得るものである。

本開示の化合物を調製するために使用される一般合成スキームおよび個々の反応プロトコルは、ここに提供される反応スキーム及び実施例に提示される。例えば、トリス−ハロゲン化イリジウム（III）およびトリスアセチルアセトナトイリジウム（III）は、本開示の化合物の合成の出発材料として使用することができる：

本開示の実施態様は、本開示のイリジウム化合物および発光素子の調製、ならびに本開示のイリジウム化合物および発光素子を特徴付けるための手順の詳細を記載した以下の実施例を参照することにより、さらに規定されうる。本開示の範囲を逸脱することなく、材料および方法の双方に対する数多くの変更が行なわれ得ることは、当業者にとって明白である。

下記実施例において、以下の略語は以下の意味を持つものとする。略語が定義されていない場合、一般的に理解されている意味を持つものとする。

Ir(acac)₃＝トリスアセチルアセトナトイリジウム（III）

g＝グラム

mL＝ミリリットル

min＝分

mm＝ミリメートル

α−NBP＝α−ナフチルフェニルベンジジン

CBP＝４,４^'−N,N^'−ジカルバゾール−ビフェニル

BCP＝２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−１,１０−フェナントロリン

(Alq)₃＝トリス−（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム

ITO＝インジウムスズ酸化物

hr＝時間

mol＝モル

n−BuLi＝n−ブチルリチウム

nm＝ナノメートル

cd／A＝外部量子収率

Ir(ppy)₃＝トリス(２−フェニルピリジン)イリジウム

実施例１
化合物１の合成
還流濃縮器を取り付け攪拌棒を入れた２ツ口の丸底フラスコ（２５０mL）を真空とし、窒素ガスパージを行なった。乾燥エーテル（５０mL）およびブロモベンゼン（０.０１９１mol、３.０g）をフラスコに加えた後、シリンジポンプを用いてn−BuLi（０.０２２９mol、９.１７mL）をゆっくりと加えた。反応混合物は室温にて３０〜４０分攪拌した後、４−メチルピリジン（０.０１９１mol、１.７７９g）をゆっくりと加えた。次に反応混合物を２〜３時間還流した。その後、反応混合物を室温に冷却し、塩水溶液（aqueous brine solution）で希釈して、エーテル（３×３０mL）で抽出した。合わせた抽出物を硫酸マグネシウム上で乾燥し、減圧下で濃縮した。残渣は、ヘキサン／EAを溶離液としたカラムクロマトグラフィーを用いて精製した。目的の４−メチル−２−フェニルピリジンが得られた（１.１５g、収率３６％）。

IrCl₃・nH₂O（１４.９g）、４−メチル−２−フェニルピリジン（３０.８g）、水（１０mL）および２−エトキシエタノール（４００mL）の混合物を、１０時間、還流下で激しく攪拌した。次に、１０％HCl（５０mL）溶液を加え、さらに２時間、還流下で混合物を攪拌した。次に混合物を室温に冷却し、５０mLのメタノールで希釈し、そしてろ過を行なった。固形物を水で洗浄し、真空下で乾燥したところ、２１gのイリジウム・クロロ二量体が得られた。

イリジウム・クロロ二量体（１１.３g）、アセチルアセトン（６.４g）、Na₂CO₃（２.１g）および２−エトキシエタノール（１００mL）の混合物を８時間、還流下で攪拌した。次に混合物を室温に冷却し、５０mLのメタノールで希釈し、そしてろ過を行なった。固形物を水で洗浄し、真空下で乾燥したところ、５.２gのイリジウム化合物１が得られた（収率４５％）。化合物１を真空昇華によって精製し、この化合物の溶液蛍光スペクトラムを測定した。化合物１の蛍光スペクトラムは、λ_max５１１nm（CH₂Cl₂）を示した。¹H NMR (CDCl₃, ４００ MHz) (ppm)：δ１.７５ (s, ６H), ２.５４ (s, ６H), ５.１７ (s, １H), ６.２６ (d, J=８.０Hz, ２H), ６.６５ (t, J=７.２Hz, ２H), ６.７６ (t, J=７.２Hz, ２H), ６.９３ (d, J=６.０Hz, ２H), ７.７９ (d, J=８.４Hz, ２H), ７.６２ (s, ２H), ８.３２ (d, J=５.６Hz, ２H)。

実施例２
化合物２の合成
３.０gの４−メチル−２−フェニルピリジン、１.３gのトリスアセチルアセトナトイリジウム（III）および５０mLのグリセロールを混合し、２００℃、窒素雰囲気下で１６時間攪拌した。室温に冷却した後、反応混合物に２００mLのメタノールを加え、固形沈殿物をろ過により取った。固形物を真空昇華によって精製し、２.０gのイリジウム化合物２を得た（収率５８％）。化合物２を真空昇華によって精製した。化合物２の溶液蛍光スペクトラムは、λ_max５１６nm（CH₂Cl₂）を示した。¹H NMR (CDCl₃, ４００ MHz) (ppm)：δ２.５４ (s, ６H), ６.２６ (d, J=８.０Hz, ２H), ６.６５ (t, J=７.２Hz, ２H), ６.７６ (t, J=７.２Hz, ２H), ６.９３ (d, J=６.０Hz, ２H), ７.７９ (d, J=８.４Hz, ２H), ７.６２ (s, ２H), ８.３２ (d, J=５.６Hz, ２H)。

実施例３
化合物８の合成
還流濃縮器を取り付け攪拌棒を入れた２ツ口の丸底フラスコ（２５０mL）を真空とし、窒素ガスパージを行なった。乾燥エーテル（５０mL）および２−ブロモチオフェン（０.０１９１mol、３.０６g）をフラスコに加えた後、シリンジポンプを用いてn−BuLi（０.０２２９mol、９.１７mL）をゆっくりと加えた。反応混合物は室温にて３０〜４０分攪拌した後、４−メチルキノリン（０.０１９１mol、２.７２g）をゆっくりと加えた。反応混合物をさらに２〜３時間還流した。その後、反応混合物を室温に冷却し、塩水溶液で希釈して、エーテル（３×３０mL）で抽出した。合わせた抽出物を硫酸マグネシウム上で乾燥し、減圧下で濃縮した。残渣は、ヘキサン／CH₂Cl₂を溶離液としたカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、２.７７gの４−メチル−（２−チオフェニル）キノリンを得た（収率６５％）。

IrCl₃・nH₂O（１４.９g）、４−メチル−２−チオフェニルキノリン（４０.５g）、水（１０mL）および２−エトキシエタノール（４００mL）の混合物を、１０時間、還流下で激しく攪拌した。次に、１０％HCl（５０mL）溶液を加え、さらに２時間、還流下で混合物を攪拌した。混合物を室温に冷却し、５０mLのメタノールで希釈し、そしてろ過を行なった。固形物を水で洗浄し、真空下で乾燥したところ、２５gのイリジウム・クロロ二量体が得られた。

イリジウム・クロロ二量体（１４g）、アセチルアセトン（６.４g）、Na₂CO₃（２.１g）および２−エトキシエタノール（１００mL）の混合物を８時間、還流下で攪拌した。混合物を室温に冷却し、５０mLのメタノールで希釈し、そしてろ過を行なった。固形沈殿物を水で洗浄し、真空下で乾燥したところ、５.０gのイリジウム化合物８が得られた（収率３５％）。化合物８の溶液蛍光スペクトラムは、λ_max６１４nm（CH₂Cl₂）を示した。¹H NMR：δ１.５９ (s, ６H), ２.８６ (s, ６H), ４.８１ (s, １H), ６.２１ (d, J=６.４Hz, ２H), ７.０７ (d, J=６.４Hz, ２H), ７.４２ (m, ４H), ７.５４ (s, ２H), ７.８５ (d, J=７.２ Hz, ２H), ８.３４ (d, J=７.２ Hz, ２H)。

実施例４
化合物１３の合成
還流濃縮器を取り付け攪拌棒を入れた、２ツ口の丸底フラスコ（２５０mL）を真空とし、窒素ガスパージを行なった。乾燥エーテル（５０mL）およびα−ブロモ−ナフタレン（０.０１９１mol、３.９５g）をフラスコに加えた後、シリンジポンプを用いてn−BuLi（０.０２２９mol、９.１７mL）をゆっくりと加えた。反応混合物は室温にて３０〜４０分攪拌した後、４−メチルキノリン（０.０１９１mol、２.７２g）をゆっくりと加えた。反応混合物をさらに２〜３時間還流した。その後、反応混合物を室温に冷却し、塩水溶液で希釈して、エーテル（３×３０mL）で抽出した。合わせた抽出物を硫酸マグネシウム上で乾燥し、減圧下で濃縮した。残渣は、ヘキサン／EAを溶離液としたカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、４.０８gの４−メチル−（２−ナフタレン）キノリンを得た（収率８０％）。

IrCl₃・nH₂O（１４.９g）、４−メチル−（２−ナフタレン）キノリン（４８.４２g）、水（１０mL）および２−エトキシエタノール（４００mL）の混合物を、１０時間、還流下で激しく攪拌した。次に、１０％HCl（５０mL）溶液を加え、さらに２時間、還流下で混合物を攪拌した。混合物を室温に冷却し、５０mLのメタノールで希釈し、そしてろ過を行なった。固形沈殿物を水で洗浄し、真空下で乾燥したところ、２５gのイリジウム・クロロ二量体が得られた。

イリジウム・クロロ二量体（１４g）、アセチルアセトン（６.４g）、Na₂CO₃（２.１g）および２−エトキシエタノール（１００mL）の混合物を８時間、還流下で攪拌した。混合物を室温に冷却し、５０mLのメタノールで希釈し、そしてろ過を行なった。固形沈殿物を水で洗浄し、真空下で乾燥したところ、７.２gのイリジウム化合物１３が得られた（収率５２％）。化合物１３を真空昇華によって精製した。この化合物１３の溶液蛍光スペクトラムは、λ_max６２５nm（CH₂Cl₂）を示した。¹H NMR：δ１.４２ (s, ６H), ２.９６ (s, ６H), ４.５３ (s, １H), ６.７２ (d, J=８.８Hz, ２H), ６.９５ (d, J=８.４Hz, ２H), ７.３０ (m, ４H), ７.４８ (m, ４H), ７.６２ (d, J=８.４ Hz, ２H), ７.９３ (d, J=８.４ Hz, ２H), ８.２８ (d, J=８,８ Hz, ２H), ８.５２ (s, ２H), ８.６８ (d, J=８,８ Hz, ２H)。

実施例５
化合物１５の合成
還流冷却器を取り付け攪拌棒を入れた２ツ口の丸底フラスコ（２５０mL）を真空とし、窒素ガスパージを行なった。乾燥エーテル（５０mL）および２,３−ベンゾフラン（０.０１９１mol、２.２４g）をフラスコに加えた後、シリンジポンプを用いてn−BuLi（０.０２２９mol、９.１７mL）をゆっくりと加えた。反応混合物は室温にて３０〜４０分攪拌した後、４−メチルキノリン（０.０１９１mol、２.７２g）をゆっくりと加えた。反応混合物をさらに２〜３時間還流した。その後、反応混合物を室温に冷却し、塩水溶液で希釈して、エーテル（３×３０mL）で抽出した。合わせた抽出物を硫酸マグネシウム上で乾燥し、減圧下で濃縮した。残渣は、ヘキサン／EAを溶離液としたカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、２.９５gの４−メチル−［２−（２,３−ベンゾフラン）］キノリンを得た（収率６０％）。

IrCl₃・nH₂O（１４.９g）、４−メチル−［２−（２,３−ベンゾフラン）］キノリン（４６.６２g）、水（１０mL）および２−エトキシエタノール（４００mL）の混合物を、１０時間、還流下で激しく攪拌した。次に、１０％HCl（５０mL）溶液を加え、２時間、還流下で混合物を攪拌した。混合物を室温に冷却し、５０mLのメタノールで希釈し、そしてろ過を行なった。固形沈殿物を水で洗浄し、真空下で乾燥したところ、２５gのイリジウム・クロロ二量体が得られた。

イリジウム・クロロ二量体（１４g）、アセチルアセトン（６.４g）、Na₂CO₃（２.１g）および２−エトキシエタノール（１００mL）の混合物を８時間、還流下で攪拌した。混合物を室温に冷却し、５０mLのメタノールで希釈し、そしてろ過を行なった。固形沈殿物を水で洗浄し、真空下で乾燥したところ、７gのイリジウム化合物１５が得られた（収率５０％）。化合物１５を真空昇華によって精製した。溶液蛍光スペクトラムは、λ_max６２５nm（CH₂Cl₂）を示した。¹H NMR：δ１.５８ (s, ６H), ２.９７ (s, ６H), ４.８２ (s, １H), ６.００ (d, J=７.６Hz, ２H), ６.５６ (d, J=７.６Hz, ２H), ７.００ (m, ２H), ７.３８ (m, ６H), ７.７２ (s, ２H), ７.８５ (d, J=８.０ Hz, ２H), ８.３２ (d, J=８,０ Hz, ２H)。

実施例６
化合物１６の合成
還流冷却器を取り付け攪拌棒を入れた２ツ口の丸底フラスコ（２５０mL）を真空とし、窒素ガスパージを行なった。乾燥エーテル（５０mL）およびα−ブロモ−ナフタレン（０.０１９１mol、３.９５g）をフラスコに加えた後、シリンジポンプを用いてn−BuLi（０.０２２９mol、９.１７mL）をゆっくりと加えた。反応混合物は室温にて３０〜４０分攪拌した後、４−メチルキノリン（０.０１９１mol、２.７２g）をゆっくりと加えた。反応混合物をさらに２〜３時間還流した。その後、反応混合物を室温に冷却し、塩水溶液で希釈して、エーテル（３×３０mL）で抽出した。合わせた抽出物を硫酸マグネシウム上で乾燥し、減圧下で濃縮した。残渣は、ヘキサン／EAを溶離液としたカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、２.５５gの４−メチル−（２−β−ナフタレン）キノリンを得た（収率５０％）。

IrCl₃・nH₂O（１.４９g）、４−メチル−（２−β−ナフタレン）キノリン（４.６６g）、水（２mL）および２−エトキシエタノール（４０mL）の混合物を、１０時間、還流下で激しく攪拌した。次に、１０％HCl（５mL）溶液を加え、さらに２時間、還流下で混合物を攪拌した。混合物を室温に冷却し、５mLのメタノールで希釈し、そしてろ過を行なった。固形沈殿物を水で洗浄し、真空下で乾燥したところ、２.５gのイリジウム・クロロ二量体が得られた。

イリジウム・クロロ二量体（１.４g）、アセチルアセトン（０.６４g）、Na₂CO₃（０.２１g）および２−エトキシエタノール（１０mL）の混合物を８時間、還流下で攪拌した。混合物を室温に冷却し、５mLのメタノールで希釈し、そしてろ過を行なった。固形沈殿物を水で洗浄し、真空下で乾燥したところ、０.８５gのイリジウム化合物１６が得られた（収率６１％）。化合物１６を真空昇華によって精製した。溶液蛍光スペクトラムは、λ_max６１６nm（CH₂Cl₂）を示した。¹H NMR：δ１.４５ (s, ６H), ３.００ (s, ６H), ４.６１ (s, １H), ６.８８ (s, ２H), ７.１０ (m, ６H), ７.３８ (m, ２H), ７.４５ (d, J=８.０ Hz, ２H), ７.７７ (d, J=８.０ Hz, ２H), ８.００ (d, J=８.０ Hz, ２H), ８.１９ (s, ２H), ８.３５ (s, ２H), ８.６０ (d, J=８,４ Hz, ２H)。

実施例７
比較化合物Aを含むボトムエミッションOLED機器
比較化合物AであるIr(ppy)₃は下記の構造を有している。

５０〜２００nmの厚さを有するインジウムスズ酸化物（ITO）層を、ガラス基板上に蒸着した。不要のITOを１N HCl溶液でエッチングしてITOをパターン化し、第一電極パターンを形成した。次に、水性界面活性剤溶液中で超音波によるITOパターン化基板の浄化が行なわれた。その後、蒸留水、次いでイソプロパノ−ルを用いてITOパターン化基板のすすぎを行なった。浄化したITOパターン化基板を真空槽に搭載し、この槽を１０^-6torrにポンプダウンした。全ての薄膜蒸着のための到達真空度は１０^-6 torrの範囲であった。その後、ITOパターン化基板は、さらに５〜１０分の間、酸素プラズマによって浄化された。

薄膜の多重層を、熱的蒸発法によりITOパターン化基板上に順次蒸着した。まず、α−NPB（N,N'−ジフェニル−N,N'−ジ（α−ナフチル）ベンジジン）層を、５０nmの厚さとなるようにITOパターン化基板の上に真空蒸着した。次に、比率１０：１の化合物CBPおよびイリジウム化合物を、３０nmの厚さとなるように、α−NPB層の上に同時に真空蒸着した。次に、化合物BCPを、１０nmの厚さとなるように真空蒸着した。Alq₃を、４０nmの厚さとなるようにBCP層の上に真空蒸着した。

次に、パターン化金属電極を、まず始めにマスクを位置合わせすることにより、３mm×３mmの発光領域が規定されるように有機層の上に蒸着した。マグネシウムおよび銀を、薄い有機層の上に１０：１の割合で、５５nmの厚さとなるように真空メタライザー（vacuum metallizer）中で同時に真空蒸着した。次に、銀をMg／Ag層の上に５０nmの厚さとなるように真空蒸着した。最後に、保護層をAgカソードの上に蒸着した。

これらの層の厚さは蒸着中に水晶モニタを使用して測定した。完成OLED機器は、窒素雰囲気中にて特徴付けが行なわれた。一定の直流電圧をOLED機器に加えることで、光を放つよう調製した。

実施例８
比較化合物Bを含むボトムエミッションOLED機器
比較化合物Bは下記の構造を有している。

イリジウム化合物Aを比較用イリジウム化合物Bで代用したことを除いて、前記実施例７の方法を用いてOLED機器が調製された。

実施例９
化合物２を含むボトムエミッションOLED機器
イリジウム化合物Aを本開示によるイリジウム化合物２で代用したことを除いて、前記実施例７の方法を用いてOLED機器が調製された。

実施例１０
化合物８を含むボトムエミッションOLED機器
イリジウム化合物Aを本開示によるイリジウム化合物８で代用したことを除いて、前記実施例７の方法を用いてOLED機器が調製された。

実施例１１
化合物１３を含むボトムエミッションOLED機器
イリジウム化合物Aを本開示によるイリジウム化合物１３で代用したことを除いて、前記実施例７の方法を用いてOLED機器が調製された。

実施例１２
トップエミッションOLED機器
「ボトムエミッション」構造を採用したOLED機器の作成のためにここに記載した方法、手順および装置を用いて、図３に示される「トップエミッション」構造を採用したOLED機器が作成された。「トップエミッション」型OLED機器には、以下の層が含まれていた：Al／Ni金属アノード、NPB正孔注入層、CBP／イリジウム複合体、BCP正孔ブロッキング層、Alq₃電子輸送層、カルシウムカソードおよび保護層。Al／Niアノードのマルチプレイヤーはガラス基板上に順次蒸着された。反射層を形成するAl層の厚さは２０〜５００nmの間で変動する。Niの厚さは１〜１００nmの間で変動する。Al/Niの蒸着の間、Al／Niのマルチプレイヤーは金属マスクにより、領域と形状を規定するためにパターン化された。さらに、酸素プラズマを用いてAl／Ni基板の浄化が行なわれた。

完成したEL機器は、（１）電流-電圧（I-V）曲線、（２）エレクトロルミネセンス放射輝度対電圧、および（３）エレクトロルミネセンススペクトラム対印加電圧、を測定することにより特徴付けられた。I-V曲線は、Keithley Source-Measurement Unit（SMU）、２４００型を使用して測定された。cd／m²を単位とするエレクトロルミネセンス放射輝度および印加電圧作用に関するエレクトロルミネセンススペクトラムは、Photo Research PR６５０分光放射計を用いて測定され、一方電圧はKeithley SMUを使用してスキャンされた。外部量子効率であるη_Qeは、PR ６５０分光放射計を用いて測定された。それはまた、計測されたランバート分布（Lambertian distribution）と共に、光子束の測定を提供した。cd／Aを単位とする特定の印加電圧におけるOLED機器の効率は、OLED機器のエレクトロルミネセンス放射輝度を、機器を稼動させるために必要な電流密度で割ることにより決定された。

OLED機器の特性の測定値を、表１、２、３に示す。

ピーク効率はエレクトロルミネセント機器の重要な特性である。ピーク効率は、一定数の放射光子を生成するために必要な注入電子の数の測定値を提供するものであり、したがって、これは機器の効率についての測定値である。効率がより高くなるにつれて、特定の放射輝度に対する消費電力が低下する。また電子の光子転換効率がより高くなるにつれて、可能性を持つ非放射過程が減少する。そのように減少しないと熱を発生し、望ましくない化学反応を生じうる。表１および２に示すように、本開示のイリジウム錯体は、対応する親化合物に比べて、より高いピーク効率を示す。

本開示の他の実施態様は、明細書の検討、およびここに開示されている発明の実施から、当業者にとって自明であろう。明細書の記載および実施例は例示に過ぎず、本開示の真の権利範囲と精神は、特許請求の範囲によって示されることを意図するものである。

図１は、本開示の一実施態様による発光素子の断面における概略図である。図２は、本開示の他の実施態様による発光素子の断面における概略図である。図３は、本開示の他の実施態様による発光素子の断面における概略図である。

Claims

式（I）および（II）から選択される部分構造を含有する化合物を含む、発光材料：

式中、R¹、R²およびR³は、独立して水素、ハロゲン、アルキル、置換アルキル、アルコキシ、置換アルコキシ、シクロアルキル、置換シクロアルキル、アルケニル、置換アルケニル、アルキニル、置換アルキニル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アルキルチオ、アルキルアルコキシ、置換アルキルアルコキシ、アシル、アシルオキシ、アミノアシル、スルホニル、スルフィニル、シリルおよびホウ素基から選択され、
Arはアリーレン、置換アリーレン、ヘテロアリーレンおよび置換ヘテロアリーレン基から選択され、
Gは、アルキル、置換アルキル、アルコキシ、置換アルコキシ、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アリールオキシ、置換アリールオキシ、ジアルキルアミノ、置換ジアルキルアミノ、アルキルアミノ、置換アルキルアミノ、ジアリールアミノ、置換ジアリールアミノ、アミノ、置換アミノ、シアノ、F、シリルおよびホウ素基から選択され、
Z¹⁰¹は基を含み、ただしZ¹⁰¹はZ¹⁰¹に結合する炭素原子と共にアリール、置換アリール、ヘテロアリールまたは置換へテロアリール環を形成し、
以下の条件：
R¹、R²、R³およびGは、F、−C_nF_2n+1、−OC_nF_2n+1および−OCF₂X（式中、nは１〜６の整数、XはH、ClおよびBrから選択される）から選択されず、
Arが置換アリーレンから選択される場合には、この置換基はF、−C_nF_2n+1、−OC_nF_2n+1および−OCF₂X（式中、nは１〜６の整数、XはH、ClおよびBrから選択される）から選択されず、そして、
Gが−OCH₃および−N(CH₃)₂から選択される場合には、ArはC₆アリーレンではない、
を満たす。
Gが、C_1-8アルキル、C_1-8置換アルキル、C_5-10アリール、C_5-10置換アリール、C_5-10ヘテロアリール、C_5-10置換へテロアリール、C_1-8アルコキシ、C_1-8置換アルコキシ、C_1-8ジアルキルアミノ、C_1-8置換ジアルキルアミノ、C_1-8ヘテロアルキル、C_1-8置換ヘテロアルキル、C_1-8アルキルアミノ、C_1-8置換アルキルアミノ、−CNおよびFから選択される、請求項１に記載の発光材料。
Gが、C_1-4アルキル、C_1-4置換アルキル、C_1-4アルコキシおよびC_1-4置換アルコキシから選択される、請求項１に記載の発光材料。
Z¹⁰¹およびZ¹⁰¹に結合する炭素原子が、非置換または置換の芳香族六員環を形成する、請求項１に記載の発光材料。
該化合物が、式（III）の部分構造を含有する、請求項１の発光材料：

式中、R⁴は６および８位で置換され、そして各R⁴は独立して水素、アルキル、置換アルキル、ヘテロアルキル、置換ヘテロアルキル、アリールおよび置換アリールから選択される。
各R⁴が、独立してC_1-4アルキル、C_1-4置換アルキル、C_1-4アルコキシ、およびC_1-4置換アルコキシから選択される、請求項５の発光材料。
該化合物が式（１）および式（２）から選択される、請求項１の発光材料：
該化合物が式（８）、（９）、（１３）、（１４）、（１５）および式（１６）から選択される、請求項１の発光材料：
アノード、
カソード、および
該アノードと該カソードとの間に配置した発光層を含む有機層を含有する発光素子であって；
ただし、該発光層は式（I）および（II）から選択される部分構造を含有する化合物を、少なくとも一種含有する発光素子：

式中、R¹、R²およびR³は、独立して水素、ハロゲン、アルキル、置換アルキル、アルコキシ、置換アルコキシ、シクロアルキル、置換シクロアルキル、アルケニル、置換アルケニル、アルキニル、置換アルキニル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アルキルチオ、アルキルアルコキシ、置換アルキルアルコキシ、アシル、アシルオキシ、アミノアシル、スルホニル、スルフィニル、シリルおよびホウ素基から選択され、
Arはアリーレン、置換アリーレン、ヘテロアリーレンおよび置換ヘテロアリーレン基から選択され、
Gは、アルキル、置換アルキル、アルコキシ、置換アルコキシ、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アリールオキシ、置換アリールオキシ、ジアルキルアミノ、置換ジアルキルアミノ、アルキルアミノ、置換アルキルアミノ、ジアリールアミノ、置換ジアリールアミノ、アミノ、置換アミノ、シアノ、F、シリルおよびホウ素基等の非水素原子基から選択され、
Z¹⁰¹は基を含み、ただしZ¹⁰¹はZ¹⁰¹に結合する炭素原子と共にアリール、置換アリール、ヘテロアリールまたは置換へテロアリール環を形成し、
以下の条件、
R¹、R²、R³およびGは、F、−C_nF_2n+1、−OC_nF_2n+1および−OCF₂X（式中、nは１〜６の整数、XはH、ClおよびBrから選択される）から選択されず、
Arが置換アリーレンから選択される場合には、この置換基はF、−C_nF_2n+1、−OC_nF_2n+1および−OCF₂X（式中、nは１〜６の整数、XはH、ClおよびBrから選択される）から選択されず、そして、
Gが−OCH₃および−N(CH₃)₂から選択される場合には、Arはフェニレンではない、
を満たす。
該有機層が、該カソードと該発光層の間に配置された電子輸送層、および該発光層と該アノードの間に配置された正孔輸送層をさらに含有する、請求項９に記載の発光素子。
該有機層が、該電子輸送層と該発光層の間に配置された正孔ブロッキング層、および該正孔輸送層および該アノードの間に配置された正孔注入層をさらに含有する、請求項１０に記載の発光素子。
該アノード上に配置される光反射層を含有し、該カソードが光学透過性をもつ、請求項９に記載の発光素子。
Gが、C_1-8アルキル、C_1-8置換アルキル、C_5-10アリール、C_5-10置換アリール、C_5-10ヘテロアリール、C_5-10置換へテロアリール、C_1-8アルコキシ、C_1-8置換アルコキシ、C_1-8ジアルキルアミノ、C_1-8置換ジアルキルアミノ、C_1-8ヘテロアルキル、C_1-8置換ヘテロアルキル、C_1-8アルキルアミノ、C_1-8置換アルキルアミノ、−CNおよびFから選択される、請求項９に記載の発光素子。
Gが、C_1-4アルキル、C_1-4置換アルキル、C_1-4アルコキシおよびC_1-4置換アルコキシから選択される、請求項９に記載の発光素子。
Z¹⁰¹およびZ¹⁰¹に結合する炭素原子が、非置換または置換の芳香族六員環を形成する、請求項９に記載の発光素子。
式（III）の部分構造を含有する化合物を少なくとも一種含有する、請求項９に記載の発光素子：

式中、R⁴は６および８位で置換され、各R⁴は独立して水素、アルキル、置換アルキル、ヘテロアルキル、置換ヘテロアルキル、アリールおよび置換アリールから選択される。
各R⁴が、独立してC_1-4アルキル、C_1-4置換アルキル、C_1-4アルコキシ、およびC_1-4置換アルコキシから選択される、請求項１６の発光素子。
少なくとも一種の該化合物が、式（１）および式（２）から選択される、請求項９の発光素子。
少なくとも一種の該化合物が、式（８）、（９）、（１３）、（１４）、（１５）および（１６）から選択される、請求項９の発光素子。
下式（I）または（II）に代表される部分構造を含有する化合物を含む、発光材料：

式中、R¹、R²およびR³は、独立して水素原子または置換基であり、Arはアリーレンおよびヘテロアリーレンから選択され、Gは、アルキル、アリール、ヘテロアリール、アリールオキシ、N,N'−ジアリールアミノ、アルキルエーテル、シアノおよびフッ素原子から選択され、Z¹⁰¹は基を含み、Z¹⁰¹はZ¹⁰¹に結合する炭素原子と共にアリール、置換アリール、ヘテロアリール環または置換へテロアリール環を形成する。
基板、
該基板上に配置したアノード、および該アノード上に配置したカソード、ならびに
該アノードと該カソードの間に配置した発光層を含む有機層、を含有する発光素子であって、
ただし、該有機層は、下記式（I）または（II）に表わされる部分構造を含有する化合物を含有する、発光素子：

式中、R¹、R²およびR³は、独立して水素原子または置換基であり、Arはアリーレンおよびヘテロアリーレンから選択され、Gは、アルキル、アリール、ヘテロアリール、アリールオキシ、N,N'−ジアリールアミノ、アルキルエーテル、シアノおよびフッ素原子から選択され、Z¹⁰¹は記を含み、Z¹⁰¹はZ¹⁰¹に結合する炭素原子と共にアリール、置換アリール、ヘテロアリール環または置換へテロアリール環を形成する。
下記式(VIII)を有する化合物を含有する発光材料：
Ir−L^a−L^b−L^c _x−L^' _y−L^" _z （VIII）
式中、x＝０または１、y＝０、１または２、z＝０または１、ただし：
X=０またはy+z＝０およびy=２のときはZ=０、
L^'＝二座配位子または単座配位子であり、リン配位子ではなく、ただし：
L^'＝単座配位子である場合、y+z＝２、
L^'＝二座配位子である場合、y=１およびz=０、
L^"＝単座配位子であり、リン配位子ではなく、
L^a、L^bおよびL^cは互いに同一または互いに異なっており、各L^a、L^bおよびL^cは下記式（IX）または（X）に表わされる構造を有し：

式中、R¹、R²およびR³は、独立して水素原子または置換基から選択され、Arはアリーレンおよびヘテロアリーレンから選択され、Gは、アルキル、アリール、ヘテロアリール、アリールオキシ、N,N'−ジアリールアミノ、アルキルエーテル、シアノおよびフッ素原子から選択され、Z¹⁰¹は基を含み、Z¹⁰¹はZ¹⁰¹に結合する炭素原子と共にアリール、置換アリール、ヘテロアリール環または置換へテロアリール環を形成する。
基板、
該基板上に配置したアノード、および該アノード上に配置したカソード、ならびに
該アノードと該カソードの間に配置された発光帯（luminescent zone）を有する有機層、
を含有する発光素子であって、
ただし、該有機層は、下記式を有する化合物を有する発光素子：
Ir−L^a−L^b−L^c _x−L^' _y−L^" _z （VIII）
式中、x＝０または１、y＝０、１または２、z＝０または１、ただし：
X=０またはy+z＝０およびy=２のときはZ=０、
L^'＝二座配位子または単座配位子であり、リン配位子ではなく、ただし：
L^'＝単座配位子である場合、y+z＝２、
L^'＝二座配位子である場合、y=１およびz=０、
L^"＝単座配位子であり、リン配位子ではなく、
L^a、L^bおよびL^cは互いに同一または互いに異なっており、各L^a、L^bおよびL^cは下記式（IX）または（X）に表わされる構造を有し：

式中、R¹、R²およびR³は、独立して水素原子または置換基から選択され、Arはアリーレンおよびヘテロアリーレンから選択され、Gは、アルキル、アリール、ヘテロアリール、アリールオキシ、N,N'−ジアリールアミノ、アルキルエーテル、シアノおよびフッ素原子から選択され、Z¹⁰¹は基を含み、Z¹⁰¹はZ¹⁰¹に結合する炭素原子と共にアリール、置換アリール、ヘテロアリール環または置換へテロアリール環を形成する。
アノード、カソード、および該アノードとカソードの間に配置された発光層を含有する有機層、を提供することを含み、該発光層が、請求項１に記載の発光材料を少なくとも一種含有するものである、発光素子の作成方法。
アノード、カソード、および該アノードとカソードの間に配置された発光層を含有する有機層、を提供することを含み、該発光層が、請求項２０に記載の発光材料を少なくとも一種含有するものである、発光素子の作成方法。
アノード、カソード、および該アノードとカソードの間に配置された発光層を含有する有機層、を提供することを含み、該発光層が、請求項２２に記載の発光材料を少なくとも一種含有するものである、発光素子の作成方法。
請求項１に記載の発光材料を、少なくとも一種提供することを含む、発光層の作成方法。
請求項２０に記載の発光材料を、少なくとも一種提供することを含む、発光層の作成方法。
請求項２２に記載の発光材料を、少なくとも一種提供することを含む、発光層の作成方法。