JP2018048148A - 置換イミダゾールカルベンを配位子として含有する遷移金属錯体及びｏｌｅｄにおけるそれらの用途 - Google Patents

置換イミダゾールカルベンを配位子として含有する遷移金属錯体及びｏｌｅｄにおけるそれらの用途 Download PDF

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Abstract

【課題】稼働寿命が改善されたりん光性発光材料の提供。【解決手段】下記式で表される、置換イミダゾールカルベン基を含有する配位子Ｌと錯体を形成している金属Ｍを有する化合物。［環ＢはＮ、Ｏ及びＳから選択される少なくとも１個のヘテロ原子を含有する５員の芳香族複素環；環Ａは５員又は６員の炭素環又は複素環；ＲＡはモノ、ジ、トリ或いはテトラ置換又は無置換；Ｒ１はモノ或いはトリ置換又は無置換；各ＲＡ、Ｒ１及びＲ２は各々独立にＨ、Ｄ、ハロゲン、アルキル、アルキニル、アミノ、シリル、ニトリル等、又は隣接する置換基と環を形成しても良い；Ｚ１はＮ又はＣ；且つ、前記配位子は、他の配位子と連結して、三座、四座、五座又は六座配位子を構成してもよい］【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその内容全体が本明細書に組み込まれる、２０１２年７月１９日に出願された米国仮出願第６１／６７３，６３４号の優先権を主張する。
共同研究契約
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、及び／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。より具体的には、本発明は、改良された稼働寿命を有し得るリン光性発光材料に関する。
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、有機放出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。
リン光性放出分子の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」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。
緑色放出分子の一例は、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」クラスから分子を除去しない。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エミッターであってよい。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、及び／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、該配位子が放出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、該配位子が放出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。
新たな種類の発光材料が提供される。この新たなクラスの材料は、以下の式（Ｉ）によって表される、置換イミダゾールカルベン基を含有する配位子Ｌ３と錯体を形成している金属Ｍ１を有する化合物：
（Ｉ）
［式中、環Ｂは、Ｎ、Ｏ及びＳからなる群から選択される少なくとも１個のヘテロ原子を含有する５員の芳香族複素環であり；環Ａは、５員又は６員の炭素環又は複素環であり；ＲＡは、モノ、ジ、トリ、テトラ置換又は無置換であることを表し；Ｒ１は、モノ、ジ若しくはトリ置換又は無置換であることを表し；各ＲＡ、Ｒ１及びＲ２は、水素、重水素、ハロゲン化物、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、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組合せからなる群から独立に選択され；任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよく；Ｚ１は窒素又は炭素であり；且つ、配位子Ｌ３は、他の配位子と連結して、三座、四座、五座又は六座配位子を構成してもよい］
を含む。
任意の適切な金属Ｍ１が上記錯体において使用され得る。いくつかの実施形態において、配位子Ｌ３は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ａｕ及びＣｕからなる群から選択される金属と錯体を形成している。いくつかの更なる実施形態において、錯体中の金属Ｍ１は、Ｉｒ又はＰｔである。
いくつかの更なる実施形態において、錯体は、
［式中、Ａ１、Ａ２及びＡ３は、炭素、窒素、酸素及び硫黄からなる群から独立に選択され、且つ、Ａ１、Ａ２及びＡ３の少なくとも１つは炭素ではない］からなる群から選択される配位子Ｌ３を含む。他の変数は、上記で提供されている定義を有する。
いくつかの更なるそのような実施形態において、錯体は、
［式中、Ａ１及びＡ３は、酸素、窒素及び硫黄からなる群から独立に選択され；Ｒ３は、モノ、ジ、トリ若しくはテトラ置換又は無置換であることを表し；Ｒ３は、水素、重水素、ハロゲン化物、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、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組合せからなる群から独立に選択され；且つ、任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよい］からなる群から選択される配位子Ｌ３を含む。他の変数は、上記で提供されている定義を有する。
いくつかの更なるそのような実施形態において、錯体は、
からなる群から選択される配位子Ｌ３を含む。
式（ＩＩ）の置換イミダゾールカルベン錯体：
（ＩＩ）
［式中、−Ｌ１−Ｌ２−は、
からなる群から選択される二座配位子であり、
ここで、Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、モノ、ジ、トリ又はテトラ置換を表し；Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、水素、重水素、ハロゲン化物、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、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ独立に選択され；Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃの任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよく；且つ、ｎは、１、２又は３である］も提供される。他の変数は、上記で提供されている定義を有する。
式（ＩＩＩ）の置換イミダゾールカルベン錯体：
（ＩＩＩ）
［式中、−Ｌ１−Ｌ２−は二座配位子であり、且つ、ｍは１又は２である］も提供される。他の変数は、上記で提供されている定義を有する。
式（ＩＶ）の置換イミダゾールカルベン錯体：
（ＩＶ）
［式中、−Ｌ１−Ｌ２−は二座配位子であり；Ｘは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲ’Ｒ”、ＳｉＲ’Ｒ”からなる群から選択され；Ｒ、Ｒ’及びＲ”は、アルキル、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立に選択され、ここで、Ｒ’及びＲ”は、連結していてもよく；且つ、任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよい］も提供される。他の変数は、上記で提供されている定義を有する。
式（Ｖ）の置換イミダゾールカルベン錯体：
（Ｖ）
［式中、変数は、上記で提供されている定義を有する］
も提供される。
式（ＶＩ）の置換イミダゾールカルベン錯体：
（ＶＩ）
［式中、Ｘ及びＹは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲ’Ｒ”及びＳｉＲ’Ｒ”からなる群から独立に選択され；Ｒ、Ｒ’及びＲ”は、アルキル、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立に選択され；且つ、任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよい］も提供される。他の変数は、上記で提供されている定義を有する。
式（ＶＩＩ）の置換イミダゾールカルベン錯体：
（ＶＩＩ）
［式中、変数は、上記で提供されている定義を有する］
も提供される。
置換イミダゾールカルベン錯体が提供され、該錯体は、
からなる群から選択される。
置換イミダゾールカルベン錯体が提供され、該錯体は、
からなる群から選択される。
デバイスも提供される。デバイスは、アノードと、カソードと、アノード及びカソードの間に配置された有機層とを含み得、ここで、該有機層は、先の実施形態のいずれかの化合物（例えば、置換イミダゾールカルベン錯体）を含む。
本発明は、任意の特定の種類のデバイスに限定されない。いくつかの実施形態において、デバイスは消費者製品である。いくつかの実施形態において、デバイスは有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）である。他の実施形態において、デバイスはライティングパネルを含む。
いくつかの実施形態において、デバイスの有機層は放出層である。いくつかのそのような実施形態において、置換イミダゾールカルベン錯体は放出ドーパントである。いくつかの他の実施形態において、置換イミダゾールカルベン錯体は非放出ドーパントである。
いくつかの実施形態において、デバイスの有機層は、ホストを更に含む。
いくつかのそのような実施形態において、ホストは、ベンゾ縮合チオフェン又はベンゾ縮合フランを含有するトリフェニレンを含み、該ホスト中の任意の置換基は、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からなる群から独立に選択される非縮合置換基であるか、又は無置換であり、ｎは１から１０までであり、且つ、Ａｒ１及びＡｒ２は、ベンゼン、ビフェニル、ナフタレン、トリフェニレン、カルバゾール、及びそれらのヘテロ芳香族類似体からなる群から独立に選択される。いくつかのそのような実施形態において、ホストは、
並びにそれらの組合せからなる群から選択される化合物である。
いくつかの他の実施形態において、ホストは金属錯体を含む。いくつかの更なる実施形態において、ホストは、カルバゾール、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、アザカルバゾール、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学基の少なくとも１つを含む。
有機発光デバイスを示す図である。
別個の電子輸送層を有さない反転させた有機発光デバイスを示す図である。
本明細書において開示されている通りの置換イミダゾールカルベン配位子を表す化学式を示す図である。
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シプレックス上に局在し得る。熱緩和等の非放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放出分子（「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放出材料（「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、放出層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、カソード１６０、及び障壁層１７０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を有する化合物カソードである。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をＦ４−ＴＣＮＱにドープしたものである。放出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化合物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、放出層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、正孔を放出層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発、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発を含む。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、障壁層を更に含んでいてよい。障壁層の１つの目的は、電極及び有機層を、水分、蒸気及び／又はガス等を含む環境における有害な種への損傷性暴露から保護することである。障壁層は、基板、電極の上、下若しくは隣に、又はエッジを含むデバイスの任意の他の部分の上に堆積し得る。障壁層は、単層又は多層を含んでいてよい。障壁層は、種々の公知の化学気相堆積技術によって形成され得、単相を有する組成物及び多相を有する組成物を含み得る。任意の適切な材料又は材料の組合せを障壁層に使用してよい。障壁層は、無機若しくは有機化合物又は両方を組み込み得る。好ましい障壁層は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第７，９６８，１４６号、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３０９８号及び同第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４２８２９号において記述されている通りの、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物を含む。「混合物」とみなされるためには、障壁層を構成する前記のポリマー及び非ポリマー材料は、同じ反応条件下で及び／又は同時に堆積されるべきである。ポリマー材料対非ポリマー材料の重量比は、９５：５から５：９５の範囲内となり得る。ポリマー材料及び非ポリマー材料は、同じ前駆体材料から作成され得る。一例において、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物は、ポリマーケイ素及び無機ケイ素から本質的になる。
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、医療モニター、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。
用語ハロ、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（ａｒｙｌｋｙｌ）、複素環式基、アリール、芳香族基及びヘテロアリール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、３１〜３２段において定義されている。
金属カルベン錯体は、広い三重項エネルギーギャップを有し、このことが、該錯体をリン光性ＯＬＥＤにおける青色エミッターとして適切なものにしている。しかしながら、これらの錯体は、ある特定のデバイスにおいて用いられる際に不安定性を呈することがあり、それにより、稼働寿命の低減につながる。理論に縛られることなく、そのような不安定性は、長い励起遅延寿命、エネルギー準位の不一致、及び平衡していない電子／正孔流束（ｆｌｕｅｘｅｓ）を含むがこれらに限定されない多様な要因に起因し得ると考えられている。イミダゾール−カルベン部分上における置換は、錯体のＨＯＭＯ／ＬＵＭＯエネルギー準位、その発光スペクトル、及びその発光量子収率に影響を及ぼし得、それにより、エネルギー準位、発光スペクトル、及び電荷輸送特性を微調整することが可能になる。
新たな金属錯体が提供され、該金属は、置換イミダゾールカルベン部分を含有する少なくとも１つの配位子と錯体を形成している。そのような錯体は、ＯＬＥＤにおいて有利に使用され得る。特定の置換イミダゾールカルベン錯体は、式（Ｉ）の配位子Ｌ３と錯体を形成している金属Ｍ１を含む化合物：
（Ｉ）
［式中、環Ｂは、Ｎ、Ｏ及びＳからなる群から選択される少なくとも１個のヘテロ原子を含有する５員の芳香族複素環であり；環Ａは、５員又は６員の炭素環又は複素環であり；ＲＡは、モノ、ジ、トリ、テトラ置換又は無置換であることを表し；Ｒ１は、モノ、ジ若しくはトリ置換又は無置換であることを表し；各ＲＡ、Ｒ１及びＲ２は、水素、重水素、ハロゲン化物、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、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組合せからなる群から独立に選択され；任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよく；Ｚ１は窒素又は炭素であり；且つ、配位子Ｌ３は、他の配位子と連結して、三座、四座、五座又は六座配位子を構成してもよい］である。
任意の適切な金属Ｍ１が上記錯体において使用され得る。いくつかの実施形態において、配位子Ｌ３は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ａｕ及びＣｕからなる群から選択される金属Ｍと錯体を形成している。いくつかの更なる実施形態において、錯体中の金属Ｍ１は、Ｉｒ又はＰｔである。
いくつかの更なる実施形態において、錯体は、
［式中、Ａ１、Ａ２及びＡ３は、炭素、窒素、酸素及び硫黄からなる群から独立に選択され、且つ、Ａ１、Ａ２及びＡ３の少なくとも１つは炭素ではない］からなる群から選択される配位子Ｌ３を含む。他の変数は、上記で提供されている定義を有する。
いくつかの更なるそのような実施形態において、錯体は、
［式中、Ａ１及びＡ３は、酸素、窒素及び硫黄からなる群から独立に選択され；Ｒ３は、モノ、ジ、トリ若しくはテトラ置換又は無置換であることを表し；Ｒ３は、水素、重水素、ハロゲン化物、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、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組合せからなる群から独立に選択され；且つ、任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよい］からなる群から選択される配位子Ｌ３を含む。他の変数は、上記で提供されている定義を有する。
いくつかの更なるそのような実施形態において、錯体は、
からなる群から選択される配位子Ｌ３を含む。
式（ＩＩ）の置換イミダゾールカルベン錯体：
（ＩＩ）
［式中、−Ｌ１−Ｌ２−は、
からなる群から選択される二座配位子であり、
ここで、Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、モノ、ジ、トリ又はテトラ置換を表し；Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、水素、重水素、ハロゲン化物、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、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ独立に選択され；Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃの任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよく；且つ、ｎは、１、２又は３である］も提供される。他の変数は、上記で提供されている定義を有する。
式（ＩＩＩ）の置換イミダゾールカルベン錯体：
（ＩＩＩ）
［式中、−Ｌ１−Ｌ２−は二座配位子であり、且つ、ｍは１又は２である］も提供される。他の変数は、上記で提供されている定義を有する。
式（ＩＶ）の置換イミダゾールカルベン錯体：
（ＩＶ）
［式中、−Ｌ１−Ｌ２−は二座配位子であり；Ｘは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲ’Ｒ”、ＳｉＲ’Ｒ”からなる群から選択され；Ｒ、Ｒ’及びＲ”は、アルキル、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立に選択され、ここで、Ｒ’及びＲ”は、連結していてもよく；且つ、任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよい］も提供される。他の変数は、上記で提供されている定義を有する。
式（Ｖ）の置換イミダゾールカルベン錯体：
（Ｖ）
［式中、変数は、上記で提供されている定義を有する］も提供される。
式（ＶＩ）の置換イミダゾールカルベン錯体：
（ＶＩ）
［式中、Ｘ及びＹは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲ’Ｒ”及びＳｉＲ’Ｒ”からなる群から独立に選択され；Ｒ、Ｒ’及びＲ”は、アルキル、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立に選択され；且つ、任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよい］も提供される。他の変数は、上記で提供されている定義を有する。
式（ＶＩＩ）の置換イミダゾールカルベン錯体：
（ＶＩＩ）
［式中、変数は、上記で提供されている定義を有する］も提供される。
置換イミダゾールカルベン錯体が提供され、該錯体は、
からなる群から選択される。
置換イミダゾールカルベン錯体が提供され、該錯体は、
からなる群から選択される。
デバイスも提供される。デバイスは、アノードと、カソードと、アノード及びカソードの間に配置された有機層とを含み得、ここで、該有機層は、先の実施形態のいずれかの化合物（例えば、置換イミダゾールカルベン錯体）を含む。
本発明は、任意の特定の種類のデバイスに限定されない。いくつかの実施形態において、デバイスは消費者製品である。いくつかの実施形態において、デバイスは有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）である。他の実施形態において、デバイスはライティングパネルを含む。
いくつかの実施形態において、デバイスの有機層は放出層である。いくつかのそのような実施形態において、置換イミダゾールカルベン錯体は放出ドーパントである。いくつかの他の実施形態において、置換イミダゾールカルベン錯体は非放出ドーパントである。
いくつかの実施形態において、デバイスの有機層は、ホストを更に含む。
いくつかのそのような実施形態において、ホストは、ベンゾ縮合チオフェン又はベンゾ縮合フランを含有するトリフェニレンを含み、該ホスト中の任意の置換基は、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からなる群から独立に選択される非縮合置換基であるか、又は無置換であり、ｎは１から１０までであり、且つ、Ａｒ１及びＡｒ２は、ベンゼン、ビフェニル、ナフタレン、トリフェニレン、カルバゾール、及びそれらのヘテロ芳香族類似体からなる群から独立に選択される。いくつかのそのような実施形態において、ホストは、
並びにそれらの組合せからなる群から選択される化合物である。
いくつかの他の実施形態において、ホストは金属錯体を含む。いくつかの更なる実施形態において、ホストは、カルバゾール、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、アザカルバゾール、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学基の少なくとも１つを含む。
他の材料との組合せ
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化合物は、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集合モノマー；ＭｏＯｘ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。
Ａｒ１からＡｒ９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、ハロゲン化物、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、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組合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、Ａｒ１からＡｒ９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；Ｘ１からＸ８はＣ（ＣＨを含む）又はＮであり；Ａｒ１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；（Ｙ１−Ｙ２）は二座配位子であり、Ｙ１及びＹ２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、（Ｙ１−Ｙ２）は２−フェニルピリジン誘導体である。
別の態様において、（Ｙ１−Ｙ２）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、約０．６Ｖ未満のＦｃ＋／Ｆｃカップルに対して、溶液中で最小酸化電位を有する。
上述したホスト材料に加えて、デバイスは、他のホスト材料を更に含み得る。そのような他の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。以下の表では、種々の色を放出するデバイスに好ましいものとしてホスト材料を分類しているが、三重項の基準が満たされている限り、任意のホスト材料を任意のドーパントとともに使用してよい。
ホスト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；（Ｙ３−Ｙ４）は二座配位子であり、Ｙ３及びＹ４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、（Ｙ３−Ｙ４）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、各基は、水素、重水素、ハロゲン化物、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、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組合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。
Ｒ１からＲ７は、水素、重水素、ハロゲン化物、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、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組合せからなる群から独立に選択され、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し；ｋは０から２０までの整数であり；Ｘ１からＸ８はＣ（ＣＨを含む）又はＮから選択され；且つＺ１及びＺ２はＮＲ１、Ｏ又はＳから選択される。
正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）を使用して、放出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、放出を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、ＨＢＬ中に使用される化合物は、上述したホストとして使用されるものと同じ分子又は同じ官能基を含有する。
別の態様において、ＨＢＬ中に使用される化合物は、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。
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、ＥＴＬ中に使用される化合物は、分子中に下記の群：
の少なくとも１つを含有する。
Ｒ１は、水素、重水素、ハロゲン化物、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、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組合せ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し；Ａｒ１からＡｒ３は、上記で言及したＡｒのものと同様の定義を有し；ｋは０から２０までの整数であり；Ｘ１からＸ８はＣ（ＣＨを含む）又はＮから選択される。
別の態様において、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。故に、メチル、フェニル、ピリジル等であるがこれらに限定されない任意の具体的に挙げられている置換基は、それらの重水素化されていない、部分的に重水素化された、及び完全に重水素化されたバージョンを包含する。同様に、アルキル、アリール、シクロアルキル、ヘテロアリール等であるがこれらに限定されない置換基のクラスは、それらの重水素化されていない、部分的に重水素化された、及び完全に重水素化されたバージョンも包含する。
本明細書において開示されている材料に加えて及び／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１に収載する。表１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。
実験
化合物例
置換イミダゾールカルベン錯体のいくつかは、次の通りに合成した。
化合物１の合成
イリジウムヘテロレプティック化合物
氷酢酸（１４０ｍｌ）中の３−ブロモベンゾ［ｂ］チオフェン（４０ｇ、１９０ｍｍｏｌ）の溶液に、氷酢酸（４０ｍＬ）中の硝酸（７４ｍｌ、１７６０ｍｍｏｌ）の溶液を４５分間かけて添加した。反応混合物を室温で５時間撹拌した後、水でクエンチした。沈殿物を濾過によって単離し、水で洗浄し、酢酸エチル／ヘキサン（１／１、ｖ／ｖ）から再結晶させて、３−ブロモ−２−ニトロベンゾ［ｂ］チオフェン（３５ｇ、７２％）を黄色結晶として産出した。
ＤＭＦ（１５０ｍｌ）中の、３−ブロモ−２−ニトロベンゾ［ｂ］チオフェン（１４ｇ、５４ｍｍｏｌ）、アニリン（１４ｍｌ、１５４ｍｍｏｌ）及びトリエチルアミン（１１ｍｌ、７９ｍｍｏｌ）の混合物溶液を、１２０℃で３０分間加熱した後、水でクエンチした。固体を濾過によって単離し、水で洗浄し、ＤＣＭ／ヘキサンから再結晶させて、２−ニトロ−Ｎ−フェニルベンゾ［ｂ］チオフェン−３−アミン（１４ｇ、９６％）を黄色固体として産出した。
酢酸（２００ｍｌ）及び水（２０ｍｌ）中の２−ニトロ−Ｎ−フェニルベンゾ［ｂ］チオフェン−３−アミン（１３ｇ、４８ｍｍｏｌ）の溶液に、鉄粉（１４ｇ、２５０ｍｍｏｌ）を小分けにして添加した。室温で２時間撹拌した後、それをセライトのショートプラグに通して濾過し、ＤＣＭで洗浄した。合わせた濾液を水及び炭酸ナトリウム水溶液で洗浄した。溶媒を蒸発除去したら、ヘキサン／ＤＣＭ（４／１、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるシリカゲル上でのカラムクロマトグラフィーによって残留物を精製して、Ｎ３−フェニルベンゾ［ｂ］チオフェン−２，３−ジアミン（７．５ｇ、６５％）を白色固体として産出した。
トリメトキシメタン（２００ｍｌ）中のＮ３−フェニルベンゾ［ｂ］チオフェン−２，３−ジアミン（１６ｇ、６６．７ｍｍｏｌ）の溶液に、ギ酸（１．５ｍｌ、４２．３ｍｍｏｌ）を室温で添加した。その後、反応混合物を１２０℃で６時間加熱した。室温に冷却した後、それをＮａＨＣＯ３水溶液でクエンチし、酢酸エチルで抽出した。溶媒を蒸発除去したら、ヘキサン／ＥｔＯＡｃ（９５／５、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるシリカゲル上でのクロマトグラフィーによって残留物を精製して、１−フェニル−１Ｈ−ベンゾ［４，５］チエノ［２，３−ｄ］イミダゾール（９．０ｇ、５４％）を固体として産出した。
ＥｔＯＡｃ（１００ｍｌ）中の１−フェニル−１Ｈ−ベンゾ［４，５］チエノ［２，３−ｄ］イミダゾール（４ｇ、１６ｍｍｏｌ）及びヨウ化メチル（１１．３６ｇ、８０ｍｍｏｌ）の溶液を、室温で４８時間撹拌した。沈殿物を濾過によって単離し、ＥｔＯＡｃで徹底的に洗浄して、３−メチル−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾ［４，５］チエノ［２，３−ｄ］イミダゾール−３−イウムヨージド（５．５２ｇ、８８％）を白色固体として産出した。
アセトニトリル（１５０ｍｌ）中の３−メチル−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾ［４，５］チエノ［２，３−ｄ］イミダゾール−３−イウムヨージド（２．５ｇ、６．３７ｍｍｏｌ）及びＡｇ２Ｏ（０．７３８ｇ、３．１９ｍｍｏｌ）の混合物を、窒素下、室温で終夜撹拌した。溶媒を蒸発除去したら、二量体（３．１６ｇ、１．８９ｍｍｏｌ）及びＴＨＦ（１５０ｍｌ）を導入し、反応混合物を窒素下で終夜還流させた。室温に冷却した後、それをセライトのショートプラグに通して濾過し、固体をＤＣＭで洗浄した。合わせた濾液を蒸発させ、ヘキサン／ＤＣＭ（９／１、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるＴＥＡ処理したシリカゲル上でのカラムクロマトグラフィーによって精製して、ｍｅｒ形態のＩｒヘテロレプティック化合物（３．０ｇ、７５％）を黄色固体として産出した。
ｍｅｒ形態の生成物（２．０ｇ、１．８８ｍｍｏｌ）をＤＭＳＯ（１５０ｍｌ）に溶解し、窒素下で２時間、ＵＶ光（３６０ｎｍ）を照射した。減圧下で溶媒を蒸発除去したら、ヘキサンを溶離液として用いるＴＥＡ処理したシリカゲル上でのカラムクロマトグラフィー、続いてヘキサン及びメタノールを連続的に用いる抽出によって残留物を精製して、ｆａｃ形態の生成物（１．４ｇ、７０％）を、化合物１として同定される黄色固体として産出した。
計算例
化合物１及び比較化合物（ＣＣ−１）を、Ｂ３ＬＹＰ／ｃｅｐ−３１ｇ関数及び基底系でＧａｕｓｓｉａｎソフトウェアパッケージを使用するＤＦＴ計算による調査に供した。化合物１は青色を放出する２．６７ｅＶ（４６４ｎｍ）の三重項エネルギー（Ｔ１）を有するのに対し、ＣＣ−１は黄色を放出する２．２４ｅＶ（５５２ｎｍ）のＴ１を有することが分かった。化合物１のＴ１増強は、イミダゾール環と縮合した５員の複素環チエノ環に起因する。その一方で、ＣＣ−１は、イミダゾール環と縮合したフェニル環を有し、三重項エネルギーの低下につながる。高い三重項エネルギーは短波長領域における放出に有益であるため、式Ｉの配位子を含有する金属錯体は、５員の複素環を有さないものよりも有利であると結論付けられる。
デバイス例
実施例１
デバイス例は、高真空（＜１０−７トール）熱蒸発によって製作した。アノード電極は８００Åのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）である。カソードは、１０ÅのＬｉＦ、続いて１，０００ÅのＡｌからなるものであった。デバイスは、製作直後に、窒素グローブボックス（＜１ｐｐｍのＨ２Ｏ及びＯ２）中、エポキシ樹脂で密閉したガラスの蓋でカプセル化されており、水分ゲッターをパッケージの内側に組み込んだ。
使用されるＯＬＥＤデバイスの有機積層は、下記の構造を有する：ＩＴＯ表面から、正孔注入層としての１００ÅのＬＧ１０１（ＬＧ Ｃｈｅｍ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）としての、２重量パーセントのＡｌｑをドープした３００ÅのＮＰＤ、放出層（ＥＭＬ）としての、１５重量パーセントの化合物１をドープした３００Åの化合物Ｈ、ブロッキング層（ＢＬ）としての５０Åの化合物Ｈ、及び電子輸送層（ＥＴＬ）としての４００ÅのＡｌｑ。
７．４Ｖの駆動電圧下で、デバイスは、１０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度及び１９３１ＣＩＥ座標（０．１９５，０．３２２）を持つ空色発光及び０．８ｃｄ／Ａの電流効率を実現する。
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。
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 放出層
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
１７０ 障壁層
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 放出層
２２５ 正孔輸送層
２３０ アノード

Claims (21)

  1. 式（ＩＩＩ）、式（ＩＶ）、式（Ｖ）、及び式（ＶＩ）のいずれかで表される化合物。
    （ＩＩＩ）
    （ＩＶ）
    （Ｖ）
    （ＶＩ）
    式（ＩＩＩ）、式（ＩＶ）、式（Ｖ）、及び式（ＶＩ）中、
    環Ｂは、ベンゾチオフェン環、及びベンゾフラン環のいずれかであり、
    環Ａは、五員又は６員の炭素環又は複素環であり、
    ＲＡは、モノ、ジ、トリ、テトラ置換又は無置換であることを表し、
    Ｒ１は、モノ、若しくはトリ置換又は無置換であることを表し、
    各ＲＡ、Ｒ１、及びＲ２は、水素、重水素、ハロゲン化物、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、及びヘテロアリール、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、スルホニル、ホスフィノからなる群からそれぞれ独立に選択され、ＲＡ、Ｒ１、及びＲ２の任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよく、
    Ｘ及びＹは、Ｏ、及びＳ、ＮＲ、ＣＲ’Ｒ”、ＳｉＲ’Ｒ”からなる群から選択され、
    Ｒ、Ｒ’及びＲ”は、アルキル、及びアリール及びヘテロアリールからなる群から独立に選択され、ここで、Ｒ’及びＲ”は、連結していてもよく、且つ
    任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよい
    −Ｌ１−Ｌ２−は、下記からなる群から選択される二座配位子である。
    ここで、Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、モノ、ジ、トリ又はテトラ置換を表し、
    Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、水素、重水素、ハロゲン化物、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、及びアリール、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、スルホニル、ホスフィノからなる群からそれぞれ独立に選択され、
    Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃの任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよく、
    ｎは、１、２、又は３である。
  2. 環Ａは、ベンゼン環である請求項１に記載の化合物。
  3. 環Ｂを有するイミダゾール環、及び環Ａを有する配位子が、以下のものである請求項１、及び２に記載の化合物。
    式中、Ａ１及びＡ３は、酸素、及び硫黄からなる群から独立に選択され、Ｒ３は式（Ｉ）から式（ＶＩ）におけるＲ１と同義である。
  4. 環Ｂを有するイミダゾール環、及び環Ａを有する配位子が、以下のものである請求項１、及び２に記載の化合物。
  5. からなる群から選択される請求項１に記載の化合物。
  6. 第一の有機発光デバイスを含み、
    アノードと、
    カソードと、
    前記アノード及び前記カソードの間に配置された、請求項１に記載された式（ＩＩＩ）、式（ＩＶ）、式（Ｖ）、及び式（ＶＩ）のいずれかで表される化合物を含む有機層と
    を更に含むことを特徴とする第一のデバイス。
  7. 有機層がホストをさらに含む請求項６に記載の第一のデバイス。
  8. ホストが、
    並びにそれらの組合せからなる群から選択される請求項６に記載の第一のデバイス。
  9. ホストが金属錯体を含む請求項６に記載の第一のデバイス。
  10. ホストが、カルバゾール、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、アザカルバゾール、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学基の少なくとも１つを含む請求項６に記載の第一のデバイス。
  11. リン光発光体であって、
    式（Ｉ）の配位子Ｌ３：
    （Ｉ）
    ［式中、環Ｂは、ベンゾチオフェン環、及びベンゾフラン環のいずれかであり、
    環Ａは、５員又は６員の炭素環又は複素環であり、
    ＲＡは、モノ、ジ、トリ、テトラ置換又は無置換であることを表し、
    Ｒ１は、モノ、ジ若しくはトリ置換又は無置換であることを表し、
    各ＲＡ、Ｒ１及びＲ２は、水素、重水素、ハロゲン化物、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、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組合せからなる群から独立に選択され、
    任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよく、
    Ｚ１は窒素又は炭素であり、
    前記配位子Ｌ３は金属Ｍ１に配位されており、前記Ｍ１がＩｒであり、
    且つ前記配位子Ｌ３は、他の配位子と連結して、三座、四座、五座又は六座配位子を構成してもよい］
    を含むことを特徴とするリン光発光体。
  12. 配位子Ｌ３が、
    ［式中、Ａ１、Ａ２及びＡ３は、炭素、窒素、酸素及び硫黄からなる群から独立に選択され、且つ、Ａ１、Ａ２及びＡ３の少なくとも１つは炭素ではない］
    からなる群から選択される請求項１１に記載のリン光発光体。
  13. 配位子Ｌ３が、
    ［式中、Ａ１及びＡ３は、酸素、窒素及び硫黄からなる群から独立に選択され、
    Ｒ３は、モノ、ジ、トリ若しくはテトラ置換又は無置換であることを表し、
    Ｒ３は、水素、重水素、ハロゲン化物、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、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組合せからなる群から独立に選択され、且つ
    任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよい］
    からなる群から選択される請求項１２に記載のリン光発光体。
  14. 配位子Ｌ３が、
    からなる群から選択される請求項１３に記載のリン光発光体。
  15. 式（ＩＩ）の化合物：
    （ＩＩ）
    ［式中、−Ｌ１−Ｌ２−は、
    からなる群から選択される二座配位子であり、
    ここで、Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、モノ、ジ、トリ又はテトラ置換を表し、
    Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃは、水素、重水素、ハロゲン化物、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、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ独立に選択され、
    Ｒａ、Ｒｂ及びＲｃの任意の２個の隣接する置換基は、互いに結合して環を形成していてもよく、該環は、更に置換されていてよく、且つ
    ｎは、１、２又は３である］
    である請求項１１に記載のリン光発光体。
  16. からなる群から選択される請求項１１に記載のリン光発光体。
  17. 第一の有機発光デバイスを含み、
    アノードと、
    カソードと、
    前記アノード及び前記カソードの間に配置された、請求項１１に記載の式（Ｉ）を含むリン光発光体を含む有機層と
    を更に含むことを特徴とする第一のデバイス。
  18. 有機層がホストをさらに含む請求項１７に記載の第一のデバイス。
  19. ホストが、
    並びにそれらの組合せからなる群から選択される請求項１８に記載の第一のデバイス。
  20. ホストが金属錯体を含む請求項１８に記載の第一のデバイス。
  21. ホストが、カルバゾール、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、アザカルバゾール、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学基の少なくとも１つを含む請求項１８に記載の第一のデバイス。
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