JP2014511861A - 発光ダイオードのための置換オリゴアザカルバゾール - Google Patents

Abstract

置換オリゴアザカルバゾール鎖を含む新規化合物が提供される。これらの化合物は、有機発光デバイスに有用であり、特に、このようなデバイスにおけるホストとして有用である。

Description

特許請求されている発明は、大学・企業の共同研究契約の下記の当事者：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｃｈｉｇａｎ、Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、及びＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの理事らの１又は複数によって、その利益になるように、且つ／又は関連して為されたものである。該契約は、特許請求されている発明が為された日付以前に発効したものであり、特許請求されている発明は、該契約の範囲内で行われる活動の結果として為されたものである。

本発明は、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）に関する。より詳細には、本発明は、置換オリゴアザカルバゾール化合物を含むホスト材料に関する。これらの化合物をＯＬＥＤに用いることにより、向上した性能を有するデバイスが提供される。

有機材料を利用する光電子デバイスは、いくつもの理由から、次第に望ましいものとなりつつある。そのようなデバイスを作製するために使用される材料の多くは比較的安価であるため、有機光電子デバイスは無機デバイスを上回るコスト優位性の可能性を有する。加えて、柔軟性等の有機材料の固有の特性により、該材料は、フレキシブル基板上での製作等の特定用途によく適したものとなり得る。有機光電子デバイスの例は、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、有機光トランジスタ、有機光電池及び有機光検出器を含む。ＯＬＥＤについて、有機材料は従来の材料を上回る性能の利点を有し得る。例えば、有機発光層が光を放出する波長は、概して、適切なドーパントで容易に調整され得る。

ＯＬＥＤはデバイス全体に電圧が印加されると光を放出する薄い有機膜を利用する。ＯＬＥＤは、フラットパネルディスプレイ、照明及びバックライティング等の用途において使用するためのますます興味深い技術となりつつある。数種のＯＬＥＤ材料及び構成は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、特許文献１、特許文献２及び特許文献３において記述されている。

リン光性発光分子の１つの用途は、フルカラーディスプレイである。そのようなディスプレイの業界標準は、「飽和（ｓａｔｕｒａｔｅｄ）」色と称される特定の色を放出するように適合された画素を必要とする。特に、これらの標準は、飽和した赤色、緑色及び青色画素を必要とする。色は、当技術分野において周知のＣＩＥ座標を使用して測定することができる。

緑色発光分子の一例は、下記の構造：
を有する、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３と表示されるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムである。

この図面及び本明細書における後出の図面中で、本発明者らは、窒素から金属（ここではＩｒ）への配位結合を直線として描写する。

本明細書において使用される場合、用語「有機」は、有機光電子デバイスを製作するために使用され得るポリマー材料及び小分子有機材料を含む。「小分子」は、ポリマーでない任意の有機材料を指し、且つ「小分子」は実際にはかなり大型であってよい。小分子は、いくつかの状況において繰り返し単位を含み得る。例えば、長鎖アルキル基を置換基として使用することは、「小分子」クラスから分子を排除しない。小分子は、例えばポリマー骨格上のペンダント基として、又は該骨格の一部として、ポリマーに組み込まれてもよい。小分子は、コア部分上に構築された一連の化学的シェルからなるデンドリマーのコア部分として役立つこともできる。デンドリマーのコア部分は、蛍光性又はリン光性小分子発光体であってよい。デンドリマーは「小分子」であってよく、ＯＬＥＤの分野において現在使用されているデンドリマーはすべて小分子であると考えられている。

本明細書において使用される場合、「頂部」は基板から最遠部を意味するのに対し、「底部」は基板の最近部を意味する。第一層が第二層「の上に配置されている」と記述される場合、第一層のほうが基板から遠くに配置されている。第一層が第二層「と接触している」ことが指定されているのでない限り、第一層と第二層との間に他の層があってもよい。例えば、間に種々の有機層があるとしても、カソードはアノード「の上に配置されている」と記述され得る。

本明細書において使用される場合、「溶液プロセス可能な」は、溶液又は懸濁液形態のいずれかの液体媒質に溶解、分散若しくは輸送することができ、且つ／又は該媒質から堆積することができるという意味である。

配位子は、該配位子が発光材料の光活性特性に直接寄与していると考えられる場合、「光活性」と称され得る。配位子は、該配位子が発光材料の光活性特性に寄与していないと考えられる場合には「補助」と称され得るが、補助配位子は、光活性配位子の特性を変化させることができる。

本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の「最高被占分子軌道」（ＨＯＭＯ）又は「最低空分子軌道」（ＬＵＭＯ）エネルギー準位は、第一のエネルギー準位が真空エネルギー準位に近ければ、第二のＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位「よりも大きい」又は「よりも高い」。イオン化ポテンシャル（ＩＰ）は、真空準位と比べて負のエネルギーとして測定されるため、より高いＨＯＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有するＩＰ（あまり負でないＩＰ）に相当する。同様に、より高いＬＵＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有する電子親和力（ＥＡ）（あまり負でないＥＡ）に相当する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、材料のＬＵＭＯエネルギー準位は、同じ材料のＨＯＭＯエネルギー準位よりも高い。「より高い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位は、「より低い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位よりもそのような図の頂部に近いように思われる。

本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の仕事関数がより高い絶対値を有するならば、第一の仕事関数は第二の仕事関数「よりも大きい」又は「よりも高い」。仕事関数は概して真空準位と比べて負数として測定されるため、これは「より高い」仕事関数が更に負であることを意味する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、「より高い」仕事関数は、真空準位から下向きの方向に遠く離れているものとして例証される。故に、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギー準位の定義は、仕事関数とは異なる慣例に準ずる。

ＯＬＥＤについての更なる詳細及び上述した定義は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる特許文献４において見ることができる。

式Ｉの置換オリゴアザカルバゾールを含む化合物が提供される
基Ｙは、下記からなる群から選択される。
Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、それぞれ独立して、式ＩＩの化合物から選択される。
式ＩＩの化合物において、Ｘ^１は、Ｃ−Ｒ^１及びＮからなる群から選択され、Ｘ^２は、Ｃ−Ｒ^２及びＮからなる群から選択され、Ｘ^３は、Ｃ−Ｒ^３及びＮからなる群から選択され、Ｘ^４は、Ｃ−Ｒ^４及びＮからなる群から選択され、Ｘ^５は、Ｃ−Ｒ^５及びＮからなる群から選択され、Ｘ^６は、Ｃ−Ｒ^６及びＮからなる群から選択され、Ｘ^７は、Ｃ−Ｒ^７及びＮからなる群から選択され、Ｘ^８は、Ｃ−Ｒ^８及びＮからなる群から選択される。

基Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、互いにＣ−Ｎ結合を介して結合しており、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤの少なくとも１つは、カルバゾールではない。基Ｘは、更に置換されていてもよいアリール又はヘテロアリールリンカーであり、Ｙ及びＸは、Ｃ−Ｎ結合を介して結合している。

Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、及びＲ_８は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。基Ｚは、更に置換されていてもよい、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、アザ−ジベンゾチオフェン、アザ−ジベンゾフラン、及びアザ−ジベンゾセレノフェンからなる群から選択される。

１つの態様においては、基Ｘは、下記の構造を有する。
式中、Ｅ、Ｆ、Ｇ、及びＨは、独立して、下記からなる群から選択される。

１つの態様においては、基Ｅ、Ｆ、Ｇ、及びＨは、Ｒ_９で更に置換されていてもよく、Ｒ_９は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表し、Ｒ_９は、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。ｐ、ｑ、ｒ、及びｓは、それぞれ、０〜４の値をとることができ、ｐ＋ｑ＋ｒ＋ｓは、少なくとも１である。

１つの態様においては、基Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、３位又は６位の炭素と９位の窒素との間の結合を介して互いに結合している。他の態様においては、Ｚは、２−ジベンゾチオフェニル、４−ジベンゾチオフェニル、２−ジベンゾフラニル、又は４−ジベンゾフラニルである。他の態様においては、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、カルバゾールではない。

１つの態様においては、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、及びＲ_８は、独立して、フェニル、ビフェニル、トリフェニル、ターフェニル、ナフタレン、フェナレン、フェナントレン、フルオレン、クリセン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、オキサトリアゾール、ジオキサゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、インドール、アザインドール、ベンズイミダゾール、インダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、フタラジン、プテリジン、キサンテン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾフロピリジン、フロジピリジン、ベンゾチエノピリジン、及びチエノジピリジンからなる群から選択される。

１つの態様においては、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、独立して、下記からなる群から選択される。

具体的且つ非限定的な化合物例を示す。１つの態様においては、前記化合物は、化合物１〜化合物３５からなる群から選択される。

有機発光デバイスを含む第１のデバイスが提供される。前記有機発光デバイスは、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置された第１の有機層とを更に含む。前記第１の有機層は、式Ｉの化合物を含む。

１つの態様においては、前記第１の有機層は、発光層であり、前記式Ｉの化合物は、ホストである。他の態様においては、前記デバイスは、非発光層である第２の有機層を更に含み、前記式Ｉの化合物は、前記第２の有機層の材料である。１つの態様においては、前記有機層は、発光化合物を更に含む。１つの態様においては、前記発光化合物は、下記からなる群から選択される少なくとも１つの配位子を有する遷移金属錯体である。

１つの態様においては、Ｒ_ａ、Ｒ_ｂ、及びＲ_ｃは、独立して、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。他の態様においては、Ｒ_ａ、Ｒ_ｂ、及びＲ_ｃは、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。１つの態様においては、Ｒ_ａ、Ｒ_ｂ、及びＲ_ｃの２つの隣接する置換基が結合して縮合環を形成していてもよい。

１つの態様においては、前記第２の有機層が電子輸送層であり、前記式Ｉの化合物が第２の有機層の電子輸送材料である。他の態様においては、前記第２の有機層がブロッキング層であり、前記式Ｉの化合物が第２の有機層のブロッキング材料である。

１つの態様においては、前記第１のデバイスは、有機発光デバイスである。他の態様においては、前記第１のデバイスは、消費者製品である。

図１は、有機発光デバイスを示す。

図２は、別個に設けられた電子輸送層がない逆構造有機発光デバイスを表す。

図３は、例示的な置換オリゴアザカルバゾール化合物を示す。

図４は、式Ｉの化合物を試験するための例示的なＯＬＥＤ構造体を示す。

概して、ＯＬＥＤは、アノード及びカソードの間に配置され、それらと電気的に接続された少なくとも１つの有機層を含む。電流が印加されると、アノードが正孔を注入し、カソードが電子を有機層（複数可）に注入する。注入された正孔及び電子は、逆帯電した電極にそれぞれ移動する。電子及び正孔が同じ分子上に局在する場合、励起エネルギー状態を有する局在電子正孔対である「励起子」が形成される。光は、励起子が緩和した際に、光電子放出機構を介して放出される。いくつかの事例において、励起子はエキシマー又はエキサイプレックス上に局在し得る。熱緩和等の無輻射機構が発生する場合もあるが、概して望ましくないとみなされている。

初期のＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第４，７６９，２９２号において開示されている通り、その一重項状態から光を放出する発光分子（「蛍光」）を使用していた。蛍光発光は、概して、１０ナノ秒未満の時間枠で発生する。

ごく最近では、三重項状態から光を放出する発光材料（「リン光」）を有するＯＬＥＤが実証されている。参照によりその全体が組み込まれる、Ｂａｌｄｏら、「Ｈｉｇｈｌｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ」、３９５巻、１５１〜１５４、１９９８；（「Ｂａｌｄｏ−Ｉ」）及びＢａｌｄｏら、「Ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｇｒｅｅｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、７５巻、３号、４〜６（１９９９）（「Ｂａｌｄｏ−ＩＩ」）。リン光については、参照により組み込まれる米国特許第７，２７９，７０４号５〜６段において更に詳細に記述されている。

図１は、有機発光デバイス１００を示す。図は必ずしも一定の縮尺ではない。デバイス１００は、基板１１０、アノード１１５、正孔注入層１２０、正孔輸送層１２５、電子ブロッキング層１３０、発光層１３５、正孔ブロッキング層１４０、電子輸送層１４５、電子注入層１５０、保護層１５５及びカソード１６０を含み得る。カソード１６０は、第一の導電層１６２及び第二の導電層１６４を有する複合カソードである。デバイス１００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。これらの種々の層の特性及び機能並びに材料例は、参照により組み込まれるＵＳ７，２７９，７０４、６〜１０段において更に詳細に記述されている。

これらの層のそれぞれについて、更なる例が利用可能である。例えば、フレキシブル及び透明基板−アノードの組合せは、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５、８４４、３６３号において開示されている。ｐ−ドープされた正孔輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、５０：１のモル比でｍ−ＭＴＤＡＴＡにＦ４−ＴＣＮＱをドープしたものである。発光材料及びホスト材料の例は、参照によりその全体が組み込まれるＴｈｏｍｐｓｏｎらの米国特許第６，３０３，２３８号において開示されている。ｎ−ドープされた電子輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、１：１のモル比でＢＰｈｅｎにＬｉをドープしたものである。参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５，７０３，４３６号及び同第５，７０７，７４５号は、上を覆う透明の、導電性の、スパッタリング蒸着したＩＴＯ層を持つＭｇ：Ａｇ等の金属の薄層を有する複合カソードを含むカソードの例を開示している。ブロッキング層の理論及び使用は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０９７，１４７号及び米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において更に詳細に記述されている。注入層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において提供されている。保護層についての記述は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において見ることができる。

図２は、反転させたＯＬＥＤ２００を示す。デバイスは、基板２１０、カソード２１５、発光層２２０、正孔輸送層２２５、及びアノード２３０を含む。デバイス２００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。最も一般的なＯＬＥＤ構成はアノードの上に配置されたカソードを有し、デバイス２００はアノード２３０の下に配置されたカソード２１５を有するため、デバイス２００は「反転させた」ＯＬＥＤと称されることがある。デバイス１００に関して記述されたものと同様の材料を、デバイス２００の対応する層において使用してよい。図２は、いくつかの層が如何にしてデバイス１００の構造から省略され得るかの一例を提供するものである。

図１及び２において例証されている単純な層構造は、非限定的な例として提供されるものであり、本発明の実施形態は多種多様な他の構造に関連して使用され得ることが理解される。記述されている特定の材料及び構造は、事実上例示的なものであり、他の材料及び構造を使用してよい。機能的なＯＬＥＤは、記述されている種々の層を様々な手法で組み合わせることによって実現され得るか、又は層は、設計、性能及びコスト要因に基づき、全面的に省略され得る。具体的には記述されていない他の層も含まれ得る。具体的に記述されているもの以外の材料を使用してよい。本明細書において提供されている例の多くは、単一材料を含むものとして種々の層を記述しているが、ホスト及びドーパントの混合物等の材料の組合せ、又はより一般的には混合物を使用してよいことが理解される。また、層は種々の副層を有してもよい。本明細書における種々の層に与えられている名称は、厳しく限定することを意図するものではない。例えば、デバイス２００において、正孔輸送層２２５は正孔を輸送し、正孔を発光層２２０に注入し、正孔輸送層又は正孔注入層として記述され得る。一実施形態において、ＯＬＥＤは、カソード及びアノードの間に配置された「有機層」を有するものとして記述され得る。有機層は単層を含んでいてよく、又は、例えば図１及び２に関して記述されている通りの異なる有機材料の多層を更に含んでいてよい。

参照によりその全体が組み込まれるＦｒｉｅｎｄらの米国特許第５，２４７，１９０号において開示されているもののようなポリマー材料で構成されるＯＬＥＤ（ＰＬＥＤ）等、具体的には記述されていない構造及び材料を使用してもよい。更なる例として、単一の有機層を有するＯＬＥＤが使用され得る。ＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第５，７０７，７４５号において記述されている通り、積み重ねられてよい。ＯＬＥＤ構造は、図１及び２において例証されている単純な層構造から逸脱してよい。例えば、基板は、参照によりその全体が組み込まれる、Ｆｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，０９１，１９５号において記述されている通りのメサ構造及び／又はＢｕｌｏｖｉｃらの米国特許第５，８３４，８９３号において記述されている通りのくぼみ構造等、アウトカップリングを改良するための角度のついた反射面を含み得る。

別段の規定がない限り、種々の実施形態の層のいずれも、任意の適切な方法によって堆積され得る。有機層について、好ましい方法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０１３，９８２号及び同第６，０８７，１９６号において記述されているもの等の熱蒸着、インクジェット、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，３３７，１０２号において記述されているもの等の有機気相堆積（ＯＶＰＤ）、並びに参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願第１０／２３３，４７０号において記述されているもの等の有機気相ジェットプリンティング（ＯＶＪＰ）による堆積を含む。他の適切な堆積法は、スピンコーティング及び他の溶液ベースのプロセスを含む。溶液ベースのプロセスは、好ましくは、窒素又は不活性雰囲気中で行われる。他の層について、好ましい方法は熱蒸着を含む。好ましいパターニング法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，２９４，３９８号及び同第６，４６８，８１９号において記述されているもの等のマスク、冷間圧接を経由する堆積、並びにインクジェット及びＯＶＪＤ等の堆積法のいくつかに関連するパターニングを含む。他の方法を使用してもよい。堆積する材料は、特定の堆積法と適合するように修正され得る。例えば、分枝鎖状又は非分枝鎖状であり、且つ好ましくは少なくとも３個の炭素を含有するアルキル及びアリール基等の置換基は、溶液プロセシングを受ける能力を増強するために、小分子において使用され得る。２０個以上の炭素を有する置換基を使用してよく、３〜２０個の炭素が好ましい範囲である。非対称構造を持つ材料は、対称構造を有するものよりも良好な溶液プロセス性を有し得、これは、非対称材料のほうが再結晶する傾向が低くなり得るからである。溶液プロセシングを受ける小分子の能力を増強するために、デンドリマー置換基が使用され得る。

本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニター、テレビ、掲示板、屋内若しくは屋外照明及び／又は信号送信用のライト、ヘッドアップディスプレイ、完全透明ディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、レーザープリンター、電話、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ、デジタルカメラ、カムコーダー、ファインダー、マイクロディスプレイ、車、大面積壁、劇場又はスタジアムのスクリーン、或いは看板を含む多種多様な消費者製品に組み込まれ得る。パッシブマトリックス及びアクティブマトリックスを含む種々の制御機構を使用して、本発明に従って製作されたデバイスを制御することができる。デバイスの多くは、摂氏１８度から摂氏３０度、より好ましくは室温（摂氏２０〜２５度）等、ヒトに快適な温度範囲内での使用が意図されている。

本明細書において記述されている材料及び構造は、ＯＬＥＤ以外のデバイスにおける用途を有し得る。例えば、有機太陽電池及び有機光検出器等の他の光電子デバイスが、該材料及び構造を用い得る。より一般的には、有機トランジスタ等の有機デバイスが、該材料及び構造を用い得る。

ハロ、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリルキル、複素環式基、アリール、芳香族基及びヘテロアリールの用語は当技術分野において公知であり、参照により本明細書に組み込まれるＵＳ７，２７９，７０４の３１〜３２段において定義されている。

提供される新規化合物は、オリゴアザカルバゾール及びジベンゾチオフェン（ＤＢＴ）又はジベンゾフラン（ＤＢＦ）部分からなり、これらは、（ポリ）芳香族スペーサーによって分離されている。「アザカルバゾール」は、少なくとも１つの芳香族ＣＨ基が窒素原子で置換された式ＩＩの化合物である。「オリゴカルバゾール」は、互いに結合した２つ以上のアザカルバゾール又はカルバゾールからなる。

本明細書に示す新規化合物は、調整可能な特性を有し、これにより、ＯＬＥＤデバイスにおける使用に望ましいものとされる。前記化合物のＨＯＭＯ準位は、オリゴアザカルバゾール基により制御され、ＬＵＭＯ準位は、ＤＢＴ又はＤＢＦ基により制御される。何ら理論に拘束されるものではないが、芳香族スペーサーが、式Ｉの化合物の分子間充填及び電荷輸送性を調節すると考えられる。したがって、本明細書に開示される化合物の新規な構造的特徴により、ＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位を干渉なしに同時に調節することが可能になる。更に、これらの化合物はまた、例えば、ＯＬＥＤデバイスにおいてホスト分子として用いられたときに優れた電荷の非局在化を達成することができ、これにより、より良好な電荷バランスと向上したデバイス性能（即ち、効率、電圧、及び寿命）をもたらす。式Ｉの化合物はまた、ＯＬＥＤデバイスにおけるホールブロッキング材料としても用いることができる。

何ら理論に拘束されるものではないが、式ＩＩの化合物に１つ以上のＮ原子を導入することにより、電圧を改善することできると共に得られた材料をより良好な電子キャリアとすることができる。本明細書に開示される新規化合物の更なる特徴は、改善された成膜性である。特に、全体として非対称構造を有する材料は、改善された成膜性を与えることができる。この改善された成膜性は、化合物の非対称構造に起因して結晶化傾向が低下した結果であると考えられる。

式Ｉの置換オリゴアザカルバゾールを含む新規化合物が提供される
基Ｙは、下記からなる群から選択される。
これらの構造のそれぞれにおける空の原子価は、後述する基Ｘのための結合点を表す。
Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、それぞれ独立して、式ＩＩの化合物から選択される。
式ＩＩの化合物において、Ｘ^１は、Ｃ−Ｒ^１及びＮからなる群から選択され、Ｘ^２は、Ｃ−Ｒ^２及びＮからなる群から選択され、Ｘ^３は、Ｃ−Ｒ^３及びＮからなる群から選択され、Ｘ^４は、Ｃ−Ｒ^４及びＮからなる群から選択され、Ｘ^５は、Ｃ−Ｒ^５及びＮからなる群から選択され、Ｘ^６は、Ｃ−Ｒ^６及びＮからなる群から選択され、Ｘ^７は、Ｃ−Ｒ^７及びＮからなる群から選択され、Ｘ^８は、Ｃ−Ｒ^８及びＮからなる群から選択される。

基Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、互いにＣ−Ｎ結合を介して結合しており、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤの少なくとも１つは、カルバゾールではない。前記Ｃ−Ｎ結合中の窒素は、式ＩＩの化合物におけるｓｐ^３混成窒素、即ち、空の原子価を有することができる９位の窒素である。前記Ｃ−Ｎ結合中の炭素は、式ＩＩの化合物中の結合を形成することができる任意の炭素原子である。「カルバゾール」という用語は、一般に、置換された式ＩＩの化合物を意味することもできるが、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤの１つがカルバゾールではないという場合、これは、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤの少なくとも１つが、Ｘ^１〜Ｘ^８が全てＣ−Ｎである式ＩＩの化合物ではないことを意味する。基Ｘは、更に置換されていてもよいアリール又はヘテロアリールリンカーであり、Ｙ及びＸは、Ｃ−Ｎ結合を介して結合している。基ＸがＣ−Ｎ結合を介して結合する場合、この結合は、基Ｘ上に結合を形成することができる炭素原子と式ＩＩの化合物中のｓｐ^３混成窒素を含む。

１つの実施形態においては、基Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、３位又は６位の炭素と９位の窒素との間の結合を介して互いに結合している。１つの実施形態においては、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、カルバゾールではない。何ら理論に拘束されるものではないが、３位又は６位を介してＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤを結合させることが好ましく、これは、この位置の水素原子が置換に対する反応性がより高いためである。３位又は６位を介してＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤを結合させることにより、全体的な化合物の安定性を向上させることができる。１つの実施形態においては、Ｚは、２−ジベンゾチオフェニル、４−ジベンゾチオフェニル、２−ジベンゾフラニル、又は４−ジベンゾフラニルである。上述したようにＺ、Ｘ、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを結合させることにより、式Ｉの化合物の三重項値をスペクトルの青色部分にすることができる。

基Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤに用いられるナンバリングスキームを次に示す。
カルバゾールのみを示したが、このナンバリングスキームは、アザカルバゾールにも適用される。

基Ｚのナンバリングスキームを次に示す。
ジベンゾチオフェン／ジベンゾフランのみを示したが、このナンバリングスキームは、ジベンゾチオフェン／ジベンゾフランのアザ誘導体にも適用される。

Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、及びＲ_８は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。基Ｚは、更に置換されていてもよい、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、アザ−ジベンゾチオフェン、アザ−ジベンゾフラン、及びアザ−ジベンゾセレノフェンからなる群から選択される。

１つの実施形態においては、基Ｘは、下記の構造を有する。
式中、Ｅ、Ｆ、Ｇ、及びＨは、独立して、下記からなる群から選択される。

１つの実施形態においては、基Ｅ、Ｆ、Ｇ、及びＨは、Ｒ_９で更に置換されていてもよく、Ｒ_９は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表し、Ｒ_９は、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。ｐ、ｑ、ｒ、及びｓは、それぞれ、０〜４の値をとることができ、ｐ＋ｑ＋ｒ＋ｓは、少なくとも１である。

１つの実施形態においては、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、及びＲ_８は、独立して、フェニル、ビフェニル、トリフェニル、ターフェニル、ナフタレン、フェナレン、フェナントレン、フルオレン、クリセン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、オキサトリアゾール、ジオキサゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、インドール、アザインドール、ベンズイミダゾール、インダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、フタラジン、プテリジン、キサンテン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾフロピリジン、フロジピリジン、ベンゾチエノピリジン、及びチエノジピリジンからなる群から選択される。

１つの実施形態においては、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、独立して、下記からなる群から選択される。
これらの構成単位及び相互の結合性（即ち、上述のＣ−Ｎ結合を介する結合）からＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤを選択することにより、これらの化合物の三重項状態からの発光をスペクトルの青色部分にすることができる。

前記化合物の具体的且つ非限定的な例を示す。１つの実施形態においては、前記化合物は、化合物１〜化合物３５からなる群から選択される。

有機発光デバイスも提供される。前記デバイスは、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置された第１の有機層とを更に含む。１つの実施形態においては、前記第１の有機層は、式Ｉの化合物を含む。有機発光層は、ホストとリン光ドーパントを含むことができる。

１つの実施形態においては、前記第１の有機層が発光層であり、前記式Ｉの化合物がホストである。他の態様においては、前記デバイスは、非発光層である第２の有機層を更に含み、前記式Ｉの化合物が前記第２の有機層中の材料である。１つの実施形態においては、前記有機層は、発光化合物を更に含む。前記発光化合物は、下記からなる群から選択される少なくとも１つの配位子を有する遷移金属錯体であることが好ましい。
何ら理論に拘束されるものではないが、これらの遷移金属配位子をＯＬＥＤデバイスに用いることにより、非常に望ましい性質（例えば、高効率、長い三重項寿命など）を有するＯＬＥＤデバイスの製造を可能にする。

１つの実施形態においては、Ｒ_ａ、Ｒ_ｂ、及びＲ_ｃは、独立して、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。他の実施形態においては、Ｒ_ａ、Ｒ_ｂ、及びＲ_ｃは、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。１つの実施形態においては、Ｒ_ａ、Ｒ_ｂ、及びＲ_ｃの２つの隣接する置換基が結合して縮合環を形成してもよい。

１つの実施形態においては、前記第２の有機層が電子輸送層であり、式Ｉの化合物が前記第２の有機層中の電子輸送材料である。他の実施形態においては、前記第２の有機層がブロッキング層であり、前記式Ｉの化合物が第２の有機層のブロッキング材料である。後述するように、前記式Ｉの化合物をＯＬＥＤデバイスに使用することは、その望ましい性質、例えば、量子効率、輝度などから有利である。

本明細書に記載される新規化合物及び比較化合物を含む例示的なＯＬＥＤデバイスを図４に示す。前記ＯＬＥＤデバイスは、当業者に知られた真空熱堆積技術を用いて作製した。

図４のＯＬＥＤデバイスの要素は、次の通りである：ＩＴＯ表面電極（８００Å）、正孔注入層としての化合物ＨＩＬ（１００Å）、正孔輸送層（ＨＴＬ）としての化合物ＮＰＤ（３００Å）、発光層（ＥＭＬ）としてのドーパント化合物１５ｗｔ％でドープされた化合物１又は比較化合物（３００Å）、ブロッキング層としての化合物１又は化合物ＢＬ（５０Å）、及びＥＴＬとしてのＡｌｑ_３（４００Å）。

ＯＬＥＤ層の要素の構造を次に示す。

表１は、ＯＬＥＤデバイス中に新規化合物１を用いて得られた結果を比較化合物と比較して示す。

表１において実施例１及び比較例１のＯＬＥＤデバイスは、前者では、化合物１がホストとして用いられているのに対して、後者では、比較化合物がホストとして用いられている点を除き、同一の構造を有する。いずれの場合も、化合物ＢＬがブロッキング層として用いられている。表１から明らかなように、化合物１は、比較化合物に比べて、より良好な発光効率（ＬＥ）、外部量子効率（ＥＱＥ）、電力効率（ＰＥ）、及び著しく良好な寿命を示した。ＬＴ_８０は、初期輝度Ｌ_０が、室温、定電流密度条件下で１００％から８０％に低下するのに要する時間として定義される。同様の結果が、化合物１と比較化合物をホストとしてではなくブロッキング層中に用いた場合にも得られた。いずれの場合にも、化合物１の使用により、比較化合物に比べて優れた効率及び寿命を有するデバイスが得られた。

データから、芳香族スペーサーによって結合されたオリゴアザカルバゾール及びジベンゾチオフェン又はジベンゾフラン部分を含む式Ｉの化合物を、ブロッキング層又はホストとして用いることにより、単一のアザカルバゾール部分及びジベンゾチオフェン部分を有する化合物（即ち、比較化合物）に比べてより高いデバイス安定性が得られることが示唆される。オリゴアザカルバゾールは、式Ｉの化合物においてＨＯＭＯに主に寄与するが、アザカルバゾールよりも電子リッチである。式Ｉの化合物のより高いＨＯＭＯ準位が、ＨＴＬからのホールの注入及びＥＭＬへのホールの輸送を高めることができるので、化合物１などの式Ｉの化合物は、比較化合物と類似した化合物群よりも優れている。式Ｉの化合物のこれらの性質は、デバイス電荷バランス及び／又は電荷再結合の位置を改善し、向上したデバイス寿命をもたらす。

有機発光デバイス中の特定の層に有用として本明細書において記述されている材料は、デバイス中に存在する多種多様な他の材料と組み合わせて使用され得る。例えば、本明細書において開示されている発光性ドーパントは、多種多様なホスト、輸送層、ブロッキング層、注入層、電極、及び存在し得る他の層と併せて使用され得る。以下で記述又は参照される材料は、本明細書において開示されている化合物と組み合わせて有用となり得る材料の非限定的な例であり、当業者であれば、組み合わせて有用となり得る他の材料を特定するための文献を容易に閲覧することができる。

本明細書において開示されている材料に加えて且つ／又はそれらと組み合わせて、多くの正孔注入材料、正孔輸送材料、ホスト材料、ドーパント材料、励起子／正孔ブロッキング層材料、電子輸送及び電子注入材料がＯＬＥＤにおいて使用され得る。ＯＬＥＤ中で本明細書において開示されている材料と組み合わせて使用され得る材料の非限定的な例を、以下収載する。以下のリストは、材料の非限定的なクラス、各クラスについての化合物の非限定的な例、及び該材料を開示している参考文献を収載する。
ＨＩＬ／ＨＴＬ：

本発明において使用される正孔注入／輸送材料は特に限定されず、その化合物が正孔注入／輸送材料として典型的に使用されるものである限り、任意の化合物を使用してよい。材料の例は、フタロシアニン又はポルフィリン誘導体；芳香族アミン誘導体；インドロカルバゾール誘導体；フッ化炭化水素を含有するポリマー；伝導性ドーパントを持つポリマー；ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性ポリマー；ホスホン酸及びシラン誘導体等の化合物に由来する自己組織化モノマー；ＭｏＯ_ｘ等の金属酸化物誘導体；１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル等のｐ型半導体有機化合物；金属錯体、並びに架橋性化合物を含むがこれらに限定されない。

ＨＩＬ又はＨＴＬ中に使用される芳香族アミン誘導体の例は、下記の一般構造：
を含むがこれらに限定されない。

Ａｒ^１からＡｒ^９のそれぞれは、ベンゼン、ビフェニル、トリフェニル、トリフェニレン、ナフタレン、アントラセン、フェナレン、フェナントレン、フルオレン、ピレン、クリセン、ペリレン、アズレン等の芳香族炭化水素環式化合物からなる群；ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾセレノフェン、カルバゾール、インドロカルバゾール、ピリジルインドール、ピロロジピリジン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、オキサトリアゾール、ジオキサゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、オキサジン、オキサチアジン、オキサジアジン、インドール、ベンズイミダゾール、インダゾール、インドキサジン、ベンゾオキサゾール、ベンズイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、フタラジン、プテリジン、キサンテン、アクリジン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾフロピリジン、フロジピリジン、ベンゾチエノピリジン、チエノジピリジン、ベンゾセレノフェノピリジン及びセレノフェノジピリジン等の芳香族複素環式化合物からなる群；並びに芳香族炭化水素環式基及び芳香族複素環式基から選択される同じ種類又は異なる種類の基である２から１０個の環式構造単位からなる群から選択され、且つ、直接的に、又は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子、鎖構造単位及び脂肪族環式基の少なくとも１つを介して、互いに結合している。ここで、各Ａｒは、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される置換基によって更に置換されている。

一態様において、Ａｒ^１からＡｒ^９は、
からなる群から独立に選択される。

ｋは１から２０までの整数であり；Ｘ^１からＸ^８はＣＨ又はＮであり；Ａｒ^１は、上記で定義したものと同じ基を有する。

ＨＩＬ又はＨＴＬ中に使用される金属錯体の例は、下記の一般式：
を含むがこれに限定されない。

Ｍは、４０より大きい原子量を有する金属であり；（Ｙ^１−Ｙ^２）は二座配位子であり、Ｙ^１及びＹ^２は、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｐ及びＳから独立に選択され；Ｌは補助配位子であり；ｍは、１から金属に付着し得る配位子の最大数までの整数値であり；且つ、ｍ＋ｎは、金属に付着し得る配位子の最大数である。

一態様において、（Ｙ^１−Ｙ^２）は２−フェニルピリジン誘導体である。

別の態様において、（Ｙ^１−Ｙ^２）はカルベン配位子である。

別の態様において、Ｍは、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｏｓ及びＺｎから選択される。

更なる態様において、金属錯体は、Ｆｃ^＋／Ｆｃカップルに対して、溶液中で約０．６Ｖ未満の最小酸化電位を有する。
ホスト：

本発明の有機ＥＬデバイスの発光層は、発光材料として少なくとも金属錯体を含むことが好ましく、前記金属錯体をドーパント材料として用いるホスト材料を含んでいてもよい。前記ホスト材料の例は、特に限定されず、ホストの三重項エネルギーがドーパントのものより大きい限り、任意の金属錯体又は有機化合物を使用してよい。

ホスト材料として使用される金属錯体の例は、下記の一般式：
を有することが好ましい。

Ｍは金属であり；（Ｙ^３−Ｙ^４）は二座配位子であり、Ｙ^３及びＹ^４は、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｐ及びＳから独立に選択され；Ｌは補助配位子であり；ｍは、１から金属に付着し得る配位子の最大数までの整数値であり；且つ、ｍ＋ｎは、金属に付着し得る配位子の最大数である。

一態様において、金属錯体は、
である。

（Ｏ−Ｎ）は、原子Ｏ及びＮに配位された金属を有する二座配位子である。

別の態様において、Ｍは、Ｉｒ及びＰｔから選択される。

更なる態様において、（Ｙ^３−Ｙ^４）はカルベン配位子である。

ホストとして使用される有機化合物の例は、ベンゼン、ビフェニル、トリフェニル、トリフェニレン、ナフタレン、アントラセン、フェナレン、フェナントレン、フルオレン、ピレン、クリセン、ペリレン、アズレン等の芳香族炭化水素環式化合物からなる群；ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾセレノフェン、カルバゾール、インドロカルバゾール、ピリジルインドール、ピロロジピリジン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、オキサトリアゾール、ジオキサゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、オキサジン、オキサチアジン、オキサジアジン、インドール、ベンズイミダゾール、インダゾール、インドキサジン、ベンゾオキサゾール、ベンズイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、フタラジン、プテリジン、キサンテン、アクリジン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾフロピリジン、フロジピリジン、ベンゾチエノピリジン、チエノジピリジン、ベンゾセレノフェノピリジン及びセレノフェノジピリジン等の芳香族複素環式化合物からなる群；並びに芳香族炭化水素環式基及び芳香族複素環式基から選択される同じ種類又は異なる種類の基であり、且つ、直接的に、又は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子、鎖構造単位及び脂肪族環式基の少なくとも１つを介して互いに結合している２から１０個の環式構造単位からなる群から選択される材料を含む。各基は、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される置換基によって更に置換されている。

一態様において、ホスト化合物は、分子中に下記の群：
の少なくとも１つを含有する。

Ｒ^１からＲ^７は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、ヘテロアルキル、アリール、及びヘテロアリールからなる群から選択され、それがアリール又はヘテロアリールである場合、上記で言及したＡｒのものと同様の定義を有する。

ｋは０から２０までの整数である。

Ｘ^１からＸ^８はＣＨ又はＮから選択される。
ＨＢＬ：

正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）を使用して、発光層から出る正孔及び／又は励起子の数を低減させることができる。デバイスにおけるそのようなブロッキング層の存在は、ブロッキング層を欠く同様のデバイスと比較して大幅に高い効率をもたらし得る。また、ブロッキング層を使用して、発光をＯＬＥＤの所望の領域に制限することもできる。

一態様において、前記ＨＢＬ中に使用される前記化合物は、上述したホストとして使用されるものと同じ分子を含有する。

別の態様において、前記ＨＢＬ中に使用される前記化合物は、分子中に下記の群：
の少なくとも１つを含有する。

ｋは０から２０までの整数であり；Ｌは補助配位子であり、ｍは１から３までの整数である。
ＥＴＬ：

電子輸送層（ＥＴＬ）は、電子を輸送することができる材料を含み得る。電子輸送層は、真性である（ドープされていない）か、又はドープされていてよい。ドーピングを使用して、伝導性を増強することができる。ＥＴＬ材料の例は特に限定されず、電子を輸送するために典型的に使用されるものである限り、任意の金属錯体又は有機化合物を使用してよい。

一態様において、前記ＥＴＬ中に使用される前記化合物は、分子中に下記の群：
の少なくとも１つを含有する。

Ｒ^１は、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。それがアリール又はヘテロアリールである場合、上記で言及したＡｒのものと同様の定義を有する。

Ａｒ^１からＡｒ^３は、上記で言及したＡｒのものと同様の定義を有しする。

ｋは０から２０までの整数である。

Ｘ^１からＸ^８はＣＨ又はＮから選択される。

別の態様において、前記ＥＴＬ中に使用される金属錯体は、下記の一般式：
を含有するがこれらに限定されない。

（Ｏ−Ｎ）又は（Ｎ−Ｎ）は、原子Ｏ、Ｎ又はＮ、Ｎに配位された金属を有する二座配位子であり；Ｌは補助配位子であり；ｍは、１から金属に付着し得る配位子の最大数までの整数値である。

ＯＬＥＤデバイスの各層中に使用される任意の上記で言及した化合物において、水素原子は、部分的に又は完全に重水素化されていてよい。

本明細書において開示されている材料に加えて且つ／又はそれらと組み合わせて、多くの正孔注入材料、正孔輸送材料、ホスト材料、ドーパント材料、励起子／正孔ブロッキング層材料、電子輸送及び電子注入材料がＯＬＥＤにおいて使用され得る。ＯＬＥＤ中で本明細書において開示されている材料と組み合わせて使用され得る材料の非限定的な例を、以下の表２に収載する。表２は、材料の非限定的なクラス、各クラスについての化合物の非限定的な例、及び該材料を開示している参考文献を収載する。

本明細書において記述されている種々の実施形態は、単なる一例としてのものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことが理解される。例えば、本明細書において記述されている材料及び構造の多くは、本発明の趣旨から逸脱することなく他の材料及び構造に置き換えることができる。したがって、特許請求されている通りの本発明は、当業者には明らかとなるように、本明細書において記述されている特定の例及び好ましい実施形態からの変形形態を含み得る。なぜ本発明が作用するのかについての種々の理論は限定を意図するものではないことが理解される。

本明細書中で使用される化学略語は、次の通り：ＰＰｈ_３は、トリフェニルホスフィン、ＤＣＭは、ジクロロメタン、ｄｂａは、ジベンジリデンアセトン、Ｃｙは、シクロヘキシル、ＯＡｃは、アセテート、ＤＢＵは、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン、ｄｐｐｆは、１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン、及びＴＨＦは、テトラヒドロフランである。

化合物１の合成
工程１

ナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド（１１．６９ｇ、１２２ｍｍｏｌ）、トリフェニルホスフィン（２．６６ｇ、１０．１４ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム（１．１３８ｇ、５．０７ｍｍｏｌ）、２，３−ジクロロピリジン（１５ｇ、１０１ｍｍｏｌ）及びアニリン（１０．１８ｍＬ、１１１ｍｍｏｌ）の混合物に、ｏ−キシレン（１００ｍＬ）を添加した。得られた溶液を真空窒素サイクルで脱気した後、暗所にて３時間１２０℃で加熱し、次いで室温まで冷却した。別のフラスコ中で、トリシクロヘキシルホスフィン（１６．０４ｍＬ、１０．１４ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム（１．１３８ｇ、５．０７ｍｍｏｌ）及びＤＢＵ（３０．６ｍＬ、２０３ｍｍｏｌ）をジメチルアセトアミド（１００ｍＬ）に溶解した。この溶液を真空窒素サイクルで脱気し、前記の反応混合物に入れた。得られた反応混合物を１５０℃で更に１２時間撹拌し、室温まで冷却し、水でクエンチした。水相を酢酸エチルで抽出した。合わせた有機相をＬｉＣｌ（１０ｗｔ％）水溶液で洗浄し、ＭｇＳＯ_４で乾燥した。溶媒留去の際に、黒色残渣がジクロロメタンからヘキサンに沈殿した。粗生成物を、トルエンを用いて再結晶し精製することにより、９Ｈ−ピリド［２，３−ｂ］インドールを黄白色物として得た（９．０ｇ）。
工程２

Ｎ−トシル−３−インドカルバゾールの合成は、国際公開公報ＷＯ２００９／０８６０２８号に記載されている。２５０ｍＬのフラスコに、９Ｈ−ピリド［２，３−ｂ］インドール（５ｇ、２９．７ｍｍｏｌ）、Ｎ−トシル−３−インドカルバゾール（１４．６３ｇ、３２．７ｍｍｏｌ）、銅（Ｉ）ヨージド（０．２８３ｇ、１．４８６ｍｍｏｌ）及びリン酸カリウム（１３．２５ｇ、６２．４ｍｍｏｌ）を添加した。これを脱気した後、無水ｍ−キシレン（１５０ｍＬ）及びシクロヘキサン−１，２−ジアミン（０．３３９ｇ、２．９７ｍｍｏｌ）を添加した。得られた緑色懸濁物を３日間還流した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶離液：ヘキサン／ＤＣＭ １：４、ｖ／ｖ）により、９−（９−トシル−カルバゾール−３−イル）−ピリド［２，３−ｂ］インドール（９．９ｇ）を得た。
工程３

９−（９−トシル−カルバゾール−３−イル）−ピリド［２，３−ｂ］インドール（９．９ｇ、２０．３０ｍｍｏｌ）とＮａＯＨ（８．１２ｇ、２０３ｍｍｏｌ）のＴＨＦ（１００ｍＬ）、エタノール（５０ｍＬ）及び水（５０ｍＬ）の混合溶液を、週末にかけて還流した。室温まで冷却後、濾過により白色固体を得て、これを水、エタノール、ＤＣＭ、及びエタノールで順次洗浄して、９−（９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−９Ｈ−ピリド［２，３−ｂ］インドール（４．８ｇ）を得た。

４−（３’−ブロモ−［１，１’−ビフェニル］−３−イル）ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェンの合成
１．４−（３−ブロモフェニル）ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェンの合成

ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン−４−イル−ボロン酸（１０．００ｇ、４３．８ｍｍｏｌ）、１，３−ジブロモベンゼン（２０．６９ｇ、８８ｍｍｏｌ）及びＰｄ（ＰＰｈ_３）_４触媒（０．５０７ｇ、０．４３８ｍｍｏｌ）を２００ｍＬのトルエンに溶解し、炭酸カリウム（１８．１８ｇ、１３２ｍｍｏｌ）の水（５０ｍＬ）溶液を添加した。得られた混合物をＮ_２下で一晩_{還流した。混合物を室温まで冷却し}、有機層を分離し、濾過し、蒸発させた。蒸発後の残渣を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン／ＤＣＭ ９５／５（ｖ／ｖ）で溶出）で精製し、次いでヘキサンを用いて再結晶した。４−（３−ブロモフェニル）ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェンを白色固体として得た（１２ｇ、８１％収率）。
２．２−（３−（ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン−４−イル）フェニル）−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロランの合成

４−（３−ブロモフェニル）ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン（１８．５０ｇ、５４．５ｍｍｏｌ）及び４，４，４’，４’，５，５，５’，５’−オクタメチル−２，２’−ビ（１，３，２−ジオキサボロラン）（１８．００ｇ、７０．９ｍｍｏｌ）を２００ｍＬのジオキサンに溶解し、得られたジオキサン溶液に、酢酸カリウム（１０．７０ｇ、１０９ｍｍｏｌ）、１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン（０．６６６ｇ、１．０９１ｍｍｏｌ）及びトリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）（０．４９９ｇ、０．５４５ｍｍｏｌ）を添加した。反応混合物を脱気し、一晩加熱還流し、室温まで冷却し、濾過し、蒸発させた。溶離液としてヘキサン／ＤＣＭ ９５／５（ｖ／ｖ）を用いるシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、２−（３−（ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン−４−イル）フェニル）−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロランを白色固体として得た（１５．１ｇ、７１％）。
３．４−（３’−ブロモ−［１，１’−ビフェニル］−３−イル）ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェンの合成

２−（３−（ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン−４−イル）フェニル）−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン（８．８０ｇ、２２．７８ｍｍｏｌ）及び１，３−ジブロモベンゼン（２１．４９ｇ、９１ｍｍｏｌ）をトルエン（３００ｍＬ）に溶解し、次いで、炭酸カリウム（９．４４ｇ、６８．３ｍｍｏｌ）の水（５０ｍＬ）溶液及びＰｄ（ＰＰｈ_３）_４触媒（０．２６３ｇ、０．２２８ｍｍｏｌ）を添加した。反応混合物を脱気し、Ｎ_２下で一晩還流した。続いて、有機層を分離し、蒸発させて、ヘキサン／ＤＣＭ ９：１（ｖ／ｖ）混合物で溶出させるシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、４−（３’−ブロモ−［１，１’−ビフェニル］−３−イル）ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン（７．５ｇ、１８．０６ｍｍｏｌ、７９％収率）を白色固体として得た。
工程４

９−（９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−ピリド［２，３−ｂ］インドール（２．５０ｇ、７．５０ｍｍｏｌ）、４−（３’−ブロモ−［１，１’−ビフェニル］−３−イル）ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン（３．１１ｇ、７．５０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（０．１３７ｇ、０．１５０ｍｍｏｌ）、ジシクロヘキシル（２’，６’−ジメトキシ−［１，１’−ビフェニル］−３−イル）ホスフィン（０．１２３ｇ、０．３０ｍｍｏｌ）及びナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド（１．４４ｇ、１５．００ｍｍｏｌ）のキシレン（１５０ｍＬ）溶液を、窒素雰囲気で一晩還流した。室温まで冷却した後、反応混合物を水で洗浄し、Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥し、溶媒を蒸発させた。残渣を温トルエンに溶解し、セライトと混合し、ヘキサン：トルエン（１：９〜０：１０（ｖ／ｖ））を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで精製した。生成物をエタノール中に沈殿させて、真空下（＜１０^５トル）の熱昇華により更に精製することにより、９−（９−（３’−（ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン−４−イル）−［１，１’−ジフェニル］−３−イル）−カルバゾール−３−イル）−ピリド［２，３−ｂ］インドールを白色ガラス状固体として得た（３．２１ｇ）。

米国特許第５，８４４，３６３号明細書 米国特許第６，３０３，２３８号明細書 米国特許第５，７０７，７４５号明細書 米国特許第７，２７９，７０４号明細書

１００ 有機発光デバイス
１１０ 基板
１１５ アノード
１２０ 正孔注入層
１２５ 正孔輸送層
１３０ 電子ブロッキング層
１３５ 発光層
１４０ 正孔ブロッキング層
１４５ 電子輸送層
１５０ 電子注入層
１５５ 保護層
１６０ カソード
１６２ 第一の導電層
１６４ 第二の導電層
２００ 反転させたＯＬＥＤ、デバイス
２１０ 基板
２１５ カソード
２２０ 発光層
２２５ 正孔輸送層
２３０ アノード

Claims (17)

1. 式Ｉの化合物であって、
   式中、基Ｙは、下記からなる群から選択され、
   Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、それぞれ独立して、下記の式ＩＩの化合物から選択され、
   式中、Ｘ^１は、Ｃ−Ｒ^１及びＮからなる群から選択され；
   Ｘ^２は、Ｃ−Ｒ^２及びＮからなる群から選択され；
   Ｘ^３は、Ｃ−Ｒ^３及びＮからなる群から選択され；
   Ｘ^４は、Ｃ−Ｒ^４及びＮからなる群から選択され；
   Ｘ^５は、Ｃ−Ｒ^５及びＮからなる群から選択され；
   Ｘ^６は、Ｃ−Ｒ^６及びＮからなる群から選択され；
   Ｘ^７は、Ｃ−Ｒ^７及びＮからなる群から選択され；
   Ｘ^８は、Ｃ−Ｒ^８及びＮからなる群から選択され；
   基Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、互いにＣ−Ｎ結合を介して結合しており；
   Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤの少なくとも１つは、カルバゾールではなく；
   式中、基Ｘは、更に置換されていてもよいアリール又はヘテロアリールリンカーであり；
   Ｙ及びＸは、Ｃ−Ｎ結合を介して結合しており；
   Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、及びＲ_８は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
   式中、基Ｚは、更に置換されていてもよい、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、アザ−ジベンゾチオフェン、アザ−ジベンゾフラン、及びアザ−ジベンゾセレノフェンからなる群から選択されることを特徴とする化合物。
2. Ｘが下記の構造を有する請求項１に記載の化合物。
   （式中、Ｅ、Ｆ、Ｇ、及びＨは、独立して、下記からなる群から選択され；
   Ｅ、Ｆ、Ｇ、及びＨは、Ｒ_９で更に置換されていてもよく；
   Ｒ_９は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表し；
   Ｒ_９は、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
   ｐ、ｑ、ｒ、及びｓは、それぞれ、０、１、２、３、又は４であり；
   ｐ＋ｑ＋ｒ＋ｓは、少なくとも１である。）
3. Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤが３位又は６位の炭素と９位の窒素との間の結合を介して互いに結合している請求項１に記載の化合物。
4. Ｚが２−ジベンゾチオフェニル、４−ジベンゾチオフェニル、２−ジベンゾフラニル、又は４−ジベンゾフラニルである請求項１に記載の化合物。
5. Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤがカルバゾールではない請求項１に記載の化合物。
6. Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、及びＲ_８が、独立して、フェニル、ビフェニル、トリフェニル、ターフェニル、ナフタレン、フェナレン、フェナントレン、フルオレン、クリセン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、オキサトリアゾール、ジオキサゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、インドール、アザインドール、ベンズイミダゾール、インダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、フタラジン、プテリジン、キサンテン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾフロピリジン、フロジピリジン、ベンゾチエノピリジン、及びチエノジピリジンからなる群から選択される請求項１に記載の化合物。
7. Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤが、独立して、下記からなる群から選択される請求項１に記載の化合物。
   
8. 下記からなる群から選択される請求項７に記載の化合物。
   
9. アノードと、
   カソードと、
   前記アノードと前記カソードとの間に配置された第１の有機層とを含む有機発光デバイスを含む第１のデバイスであって、前記第１の有機層が、下記の式Ｉの化合物であって、
   式中、基Ｙは、下記からなる群から選択され、
   Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、それぞれ独立して、下記の式ＩＩの化合物から選択され、
   式中、Ｘ^１は、Ｃ−Ｒ^１及びＮからなる群から選択され；
   Ｘ^２は、Ｃ−Ｒ^２及びＮからなる群から選択され；
   Ｘ^３は、Ｃ−Ｒ^３及びＮからなる群から選択され；
   Ｘ^４は、Ｃ−Ｒ^４及びＮからなる群から選択され；
   Ｘ^５は、Ｃ−Ｒ^５及びＮからなる群から選択され；
   Ｘ^６は、Ｃ−Ｒ^６及びＮからなる群から選択され；
   Ｘ^７は、Ｃ−Ｒ^７及びＮからなる群から選択され；
   Ｘ^８は、Ｃ−Ｒ^８及びＮからなる群から選択され；
   基Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、互いにＣ−Ｎ結合を介して結合しており；
   Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤの少なくとも１つは、カルバゾールではなく；
   式中、基Ｘは、更に置換されていてもよいアリール又はヘテロアリールリンカーであり；
   Ｙ及びＸは、Ｃ−Ｎ結合を介して結合しており；
   Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、及びＲ_８は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
   式中、基Ｚは、更に置換されていてもよい、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、アザ−ジベンゾチオフェン、アザ−ジベンゾフラン、及びアザ−ジベンゾセレノフェンからなる群から選択される化合物を含むことを特徴とする第１のデバイス。
10. 第１の有機層が発光層であり、式Ｉの化合物がホストである請求項９に記載の第１のデバイス。
11. 有機層が発光化合物を更に含む請求項１０に記載の第１のデバイス。
12. 発光化合物が下記からなる群から選択される少なくとも１つの配位子を有する遷移金属錯体である請求項１１に記載の第１のデバイス。
    （式中、Ｒ_ａ、Ｒ_ｂ、及びＲ_ｃは、独立して、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表し；
    Ｒ_ａ、Ｒ_ｂ、及びＲ_ｃは、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
    Ｒ_ａ、Ｒ_ｂ、及びＲ_ｃの２つの隣接する置換基が結合して縮合環を形成していてもよい。）
13. 非発光層である第２の有機層を更に含み、式Ｉの化合物が前記第２の有機層中の材料である請求項９に記載の第１のデバイス。
14. 第２の有機層が電子輸送層であり、式Ｉの化合物が前記第２の有機層中の電子輸送材料である請求項１３に記載の第１のデバイス。
15. 第２の有機層がブロッキング層であり、式Ｉの化合物が前記第２の有機層中のブロッキング材料である請求項１３に記載の第１のデバイス。
16. 有機発光デバイスである請求項９に記載の第１のデバイス。
17. 消費者製品である請求項９に記載の第１のデバイス。