JP2022132158A - 有機エレクトロルミネセンス材料及びデバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】発光層に重水素化化合物を含む高性能OLEDを提供する。【解決手段】OLEDは、アノード115と;カソード160と;前記アノード115と前記カソード160との間に配置された発光層135とを含む。前記OLEDにおいて、発光層135は、第1の燐光発光体と第1のホストとを含み;第1の燐光発光体は、金属錯体であり;第1のホストは、部分的又は完全に重水素化されており;少なくとも1つの更なる条件が充足される。【選択図】図1
Description
関連出願の相互参照
本願は、米国特許法第119条(e)の定めにより、2019年10月25日出願の米国仮出願第62/926,035号、2020年2月7日出願の米国仮出願第62/971,295号、2020年2月28日出願の米国仮出願第62/982,883号に対する優先権を主張する2020年10月6日出願の米国特許第17/063,884号の一部継続出願であり、これらの開示内容の全体を参照により本明細書に援用する。本願は、また、米国特許法第119条(e)の定めにより、2021年2月26日出願の米国仮出願第63/154,320号、2021年7月9日出願の米国仮出願第63/220,429号、及び2021年8月5日出願の米国仮出願第63/229,748号に対する優先権を主張し、これらの開示内容の全体を参照により本明細書に援用する。
本願は、米国特許法第119条(e)の定めにより、2019年10月25日出願の米国仮出願第62/926,035号、2020年2月7日出願の米国仮出願第62/971,295号、2020年2月28日出願の米国仮出願第62/982,883号に対する優先権を主張する2020年10月6日出願の米国特許第17/063,884号の一部継続出願であり、これらの開示内容の全体を参照により本明細書に援用する。本願は、また、米国特許法第119条(e)の定めにより、2021年2月26日出願の米国仮出願第63/154,320号、2021年7月9日出願の米国仮出願第63/220,429号、及び2021年8月5日出願の米国仮出願第63/229,748号に対する優先権を主張し、これらの開示内容の全体を参照により本明細書に援用する。
本開示は、一般に、有機金属化合物及び組成物、並びに有機発光ダイオード及び関連する電子デバイスなどのデバイスにおける発光体を含むそれらの各種使用に関する。
有機材料を利用する光電子デバイスは、各種理由から、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、有機発光ダイオード/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。
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。
燐光発光性分子の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。若しくは、OLEDは、白色光を照射するように設計することができる。従来の、白色バックライトからの液晶ディスプレイ発光は、吸収フィルターを用いてフィルタリングされ、赤色、緑色、及び青色発光を生成する。同様の技術は、OLEDでも用いられることができる。白色OLEDは、単層の発光層(EML)デバイス又は積層体構造のいずれかであることができる。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。
一態様において、本開示は、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発光層とを含み;前記発光層が、第1の燐光発光体と第1のホストとを含み;前記第1の燐光発光体が、金属錯体であり;前記第1のホストが、部分的又は完全に重水素化されている有機エレクトロルミネッセンスデバイス(OLED)を提供する。幾つかの実施形態においては、前記第1の燐光発光体は、部分的又は完全に重水素化されており、前記第1のホストは、独立して、部分的又は完全に重水素化されている。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、金属カルベン錯体である。
幾つかの実施形態においては、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発光層とを含み;前記発光層が、第1の化合物と第2の化合物とを含み;前記第1の化合物と前記第2の化合物とがエキサイプレックスを形成し;前記第1の化合物が、有機金属化合物ではなく;前記第1の化合物が、完全又は部分的に重水素化されており、但し、前記第1の化合物と前記第2の化合物のいずれも、以下の化合物ではないOLEDが開示される。
更に別の態様において、本開示は、本明細書に記載のOLEDを含む消費者製品を提供する。
A.用語
特段の断りがない限り、本明細書に使用される下記用語は、以下のように定義される。
特段の断りがない限り、本明細書に使用される下記用語は、以下のように定義される。
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低分子有機材料を含む。「低分子」は、ポリマーでない任意の有機材料を指し、且つ「低分子」は実際にはかなり大型であってもよい。低分子は、幾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、「低分子」クラスから分子を排除しない。低分子は、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。低分子は、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、蛍光性又は燐光性低分子発光体であってよい。デンドリマーは「低分子」であってもよく、OLEDの分野において現在使用されているデンドリマーは全て低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1の層が第2の層「の上に配置されている」と記述される場合、第1の層のほうが基板から遠くに配置されている。第1の層が第2の層「と接触している」ことが指定されているのでない限り、第1の層と第2の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、分散若しくは輸送されることができ、且つ/又は該媒質から堆積され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ように、第1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1のエネルギー準位が真空エネルギー準位に近ければ、第2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ように、第1の仕事関数がより高い絶対値を有するならば、第1の仕事関数は第2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。
「ハロ」、「ハロゲン」、及び「ハライド」という用語は、相互交換可能に使用され、フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素を指す。
「アシル」という用語は、置換されたカルボニル基(C(O)-Rs)を指す。
「エステル」という用語は、置換されたオキシカルボニル(-O-C(O)-Rs又は-C(O)-O-Rs)基を指す。
「エーテル」という用語は、-ORs基を指す。
「スルファニル」又は「チオエーテル」という用語は、相互交換可能に使用され、-SRs基を指す。
「セレニル」という用語は、-SeRs基を指す。
「スルフィニル」という用語は、-S(O)-Rs基を指す。
「スルホニル」という用語は、-SO2-Rs基を指す。
「ホスフィノ」という用語は、-P(Rs)3基を指し、各Rsは、同一であっても異なっていてもよい。
「シリル」という用語は、-Si(Rs)3基を指し、各Rsは、同一であっても異なっていてもよい。
「ゲルミル」という用語は、-Ge(Rs)3基を指し、各Rsは、同一であっても異なっていてもよい。
「ボリル」という用語は、-B(Rs)2基、又はそのルイス(Lewis)付加物-B(Rs)3基を指し、Rsは同一であっても異なっていてもよい。
上記のそれぞれにおいて、Rsは、水素、又は重水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、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、及びそれらの組合せからなる群から選択される置換基であることができる。好ましいRsは、アルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、及びそれらの組合せからなる群から選択される。
「アルキル」という用語は、直鎖及び分岐鎖アルキル基の両方を指し、含む。好ましいアルキル基としては、1個から15個までの炭素原子を含むものであり、メチル、エチル、プロピル、1-メチルエチル、ブチル、1-メチルプロピル、2-メチルプロピル、ペンチル、1-メチルブチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、1,1-ジメチルプロピル、1,2-ジメチルプロピル、及び2,2-ジメチルプロピル等が挙げられる。更に、前記アルキル基は、任意に置換されていてもよい。
「シクロアルキル」という用語は、単環式、多環式、及びスピロアルキル基を指し、含む。好ましいシクロアルキル基は、3~12個の環炭素原子を含むものであり、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ビシクロ[3.1.1]ヘプチル、スピロ[4.5]デシル、スピロ[5.5]ウンデシル、アダマンチルなどが挙げられる。更に、前記シクロアルキル基は、任意に置換されていてもよい。
「ヘテロアルキル」又は「ヘテロシクロアルキル」という用語は、それぞれ、ヘテロ原子によって置換された少なくとも1つの炭素原子を有するアルキル基又はシクロアルキル基を指す。任意に、少なくとも1つのヘテロ原子は、O、S、N、P、B、Si、及びSe、好ましくはO、S、又はNから選択される。更に、前記ヘテロアルキル基又は前記ヘテロシクロアルキル基は、任意に置換されていてもよい。
「アルケニル」という用語は、直鎖及び分枝鎖のアルケン基の両方を指し、含む。アルケニル基は、本質的に、アルキル鎖中に少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を含むアルキル基である。シクロアルケニル基は、本質的に、シクロアルキル環中に少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を含むシクロアルキル基である。本明細書で使用される「ヘテロアルケニル」という用語は、ヘテロ原子によって置換された少なくとも1つの炭素原子を有するアルケニル基を指す。任意に、少なくとも1つのヘテロ原子は、O、S、N、P、B、Si、及びSe、好ましくはO、S、又はNから選択される。好ましいアルケニル、シクロアルケニル、又はヘテロアルケニル基は、2~15個の炭素原子を含むものである。更に、前記アルケニル、前記シクロアルケニル、又は前記ヘテロアルケニル基は、任意に置換されていてもよい。
「アルキニル」という用語は、直鎖及び分枝鎖アルキン基の両方を指し、含む。アルキニル基は、本質的に、アルキル鎖に少なくとも1つの炭素-炭素三重結合を含むアルキル基である。好ましいアルキニル基は、2~15個の炭素原子を含むものである。更に、前記アルキニル基は、任意に置換されていてもよい。
「アラルキル」又は「アリールアルキル」という用語は、相互交換可能に使用され、アリール基で置換されたアルキル基を指す。更に、前記アラルキル基は、任意に置換されていてもよい。
「複素環式基(ヘテロ環基;heterocyclic group)」という用語は、少なくとも1つのヘテロ原子を含む芳香族及び非芳香族の環式基を指し、含む。任意に、前記少なくとも1つのヘテロ原子は、O、S、N、P、B、Si、及びSe、好ましくはO、S、又はNから選択される。ヘテロ芳香族環式基は、ヘテロアリールと相互交換可能に使用され得る。好ましいヘテロ非芳香族環式基は、3~7個の環原子を含むものであって、少なくとも1つのヘテロ原子を含み、モルホリノ、ピペリジノ、ピロリジノなどの環式アミン、及び例えばテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、テトラヒドロチオフェンなどの環式エーテル/チオエーテルを含む。更に、前記複素環式基は、任意に置換されていてもよい。
「アリール」という用語は、単環式芳香族ヒドロカルビル基及び多環式芳香族環系の両方を指し、含む。多環とは、2つの隣接する環(前記環は、「縮合」している)に2つの炭素が共有されている2つ以上の環を有することができ、前記環の少なくとも1つは、芳香族ヒドロカルビル基であり、例えば、他の環は、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、ヘテロ環、及び/又はヘテロアリールであることができる。好ましいアリール基は、6~30個の炭素原子を含むものであり、6~20個の炭素原子を含むものが好ましく、6~12個の炭素原子を含むものが更に好ましい。6個の炭素を有するアリール基、10個の炭素を有するアリール基、又は12個の炭素を有するアリール基が特に好ましい。好適なアリール基としては、フェニル、ビフェニル、トリフェニル、トリフェニレン、テトラフェニレン、ナフタレン、アントラセン、フェナレン、フェナンスレン、フルオレン、ピレン、クリセン、ペリレン、及びアズレン等が挙げられ、フェニル、ビフェニル、トリフェニル、トリフェニレン、フルオレン、及びナフタレンが好ましい。更に、前記アリール基は、任意に置換されていてもよい。
「ヘテロアリール」という用語は、少なくとも1つのヘテロ原子を含む単環式芳香族基及び多環式芳香族環系の両方を指し、含む。ヘテロ原子としては、O、S、N、P、B、Si、及びSeが挙げられるが、これらに限定されない。多くの例においては、O、S、又はNが好ましいヘテロ原子である。ヘテロ単環式芳香族系は、好ましくは5個又は6個の環原子を有する単環であり、前記環は1~6個のヘテロ原子を有することができる。ヘテロ多環式環系は、2つの原子が2つの隣接する環(前記環は「縮合している」)に共通している2つ以上の環を有することができ、前記環の少なくとも1つはヘテロアリールであり、例えば、他の環は、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、ヘテロ環、及び/又はヘテロアリールであることができる。複素多環式芳香族環系は、多環式芳香族環系の環当たり1~6個のヘテロ原子を有することができる。好ましいヘテロアリール基は、3~30個の炭素原子を含むものであり、3~20個の炭素原子を含むものが好ましく、3~12個の炭素原子を含むものがより好ましい。好適なヘテロアリール基としては、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が挙げられ、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、カルバゾール、インドロカルバゾール、イミダゾール、ピリジン、トリアジン、ベンズイミダゾール、1,2-アザボリン、1,3-アザボリン、1,4-アザボリン、ボラジン、及びこれらのアザ類似体が好ましい。更に、前記ヘテロアリール基は、任意に置換されていてもよい。
上記にリストされる前記アリール及び前記ヘテロアリール基のうち、トリフェニレン、ナフタレン、アントラセン、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、カルバゾール、インドロカルバゾール、イミダゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン、及びベンズイミダゾールの基、並びにそのそれぞれのアザ類似体が、特に興味深い。
本明細書において使用される用語であるアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、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、アラルキル、複素環基、アリール、及びヘテロアリールは、独立して無置換である、又は独立して1以上の一般的な置換基で置換される。
多くの例において、前記一般的な置換基は、重水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、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、ゲルミル、ボリル、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、カルボン酸、エーテル、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、ボリル、セレニル、及びそれらの組合せからなる群から選択される。
幾つかの例において、好ましい一般的な置換基は、重水素、フッ素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、ボリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、ボリル、及びそれらの組合せからなる群から選択される。
幾つかの例においては、より好ましい一般的な置換基は、重水素、フッ素、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、ボリル、アリール、ヘテロアリール、スルファニル、及びそれらの組合せからなる群から選択される。
更に他の例においては、最も好ましい一般的な置換基は、重水素、フッ素、アルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、及びそれらの組合せからなる群から選択される。
「置換された」及び「置換」という用語は、関連する位置(例えば炭素又は窒素)に結合されているH以外の置換基を指す。例えば、R1がモノ置換を表す場合、1つのR1はH以外でなければならない(即ち、置換)。同様に、R1がジ置換を表す場合、R1の2つはH以外でなければならない。同様に、R1がゼロ又は無置換を表す場合、R1は、例えば、ベンゼンにおける炭素原子及びピロール中の窒素原子の場合のように、環原子の利用可能な原子価における水素であることができる、又は完全に満たされた原子価を有する環原子(例えば、ピリジン中の窒素)の場合には単に何も表さない。環構造において可能な置換の最大数は、環原子における利用可能な原子価の総数に依存する。
本明細書中で使用される場合、「それらの組合せ」は、適用されるリストから当業者が想到することができる、知られた又は化学的に安定な配置を形成するために、適用されるリストの1以上のメンバーが組み合わされることを示す。例えば、アルキル及び重水素は、組み合わされて、部分的又は完全に重水素化されたアルキル基を形成することができる;ハロゲン及びアルキルは、組み合わされて、ハロゲン化アルキル置換基を形成することができる;ハロゲン、アルキル、及びアリールは、組み合わされて、ハロゲン化アリールアルキルを形成することができる。1つの例においては、置換という用語は、リストされた基の2~4個の組合せを含む。別の例においては、置換という用語は、2~3個の基の組合せを含む。更に別の例では、置換という用語は、2個の基の組合せを含む。置換基の好ましい組合せは、水素又は重水素でない50個までの原子を含むもの、又は水素又は重水素ではない40個までの原子を含むもの、又は水素若しくは重水素ではない30個までの原子を含むものである。多くの例においては、置換基の好ましい組合せは、水素又は重水素ではない20個までの原子を含む。
本明細書において記述されるフラグメント、例えば、アザ-ジベンゾフラン、アザ-ジベンゾチオフェン等の中の「アザ」という名称は、各芳香族環中のC-H基の1以上が窒素原子に置き換わることができることを意味し、例えば、何ら限定するものではないが、アザトリフェニレンは、ジベンゾ[f,h]キノキサリンとジベンゾ[f,h]キノリンのいずれをも包含する。当業者であれば、上述のアザ誘導体の他の窒素類似体を容易に想像することができ、このような類似体全てが本明細書に記載の前記用語によって包含されることが意図される。
本明細書で使用される「重水素」は、水素の同位体を指す。重水素化化合物は、当該分野で公知の方法を用いて容易に調製されることができる。例えば、それらの内容の全体を参照によって援用する、米国特許第8,557,400号明細書、国際公開第WO2006/095951号、及び米国特許出願公開第2011/0037057号には、重水素で置換された有機金属錯体の作製が記載されている。更なる参照は、それらの内容の全体を参照によって組み込まれる、Tetrahedron 2015,71,1425~30(Ming Yanら)及びAngew.Chem.Int.Ed.(Reviews)2007,46,7744~65(Atzrodtら)によって為され、ベンジルアミン中のメチレン水素の重水素化及び芳香族環水素を重水素で置換する効率的な経路が、それぞれ記載されている。
分子フラグメントが置換基であるとして記述される、又は他の部分に結合されているものとして記述される場合、その名称は、フラグメント(例えば、フェニル、フェニレン、ナフチル、ジベンゾフリル)又は分子全体(例えば、ベンゼン、ナフタレン、ジベンゾフラン)であるように記載されることがあることを理解されたい。本明細書においては、置換基又は結合フラグメントの表示の仕方が異なっていても、これらは、等価であると考える。
ある例においては、対の隣接する置換基は、任意に結合又は縮合し、環を形成することができる。好ましい環は、5員環、6員環、又は7員環の炭素環又は複素環であり、対の置換基によって形成される環の部分が飽和されている例、及び対の置換基によって形成される環の部分が不飽和である例の両方を含む。本明細書中で使用される「隣接する」は、安定した縮合環系を形成することができる限り、関連する2つの置換基が、互いに隣り合って同じ環上にあることができる、又はビフェニルにおける2位と2’位、及びナフタレンにおける1位と8位など、2つの最も近い利用可能な置換可能位置を有する2つの隣どうしの環上にあることができることを意味する。
B.本開示のOLED及びデバイス
青色OLEDは、デバイス内の励起種間で発生する分子内又は分子間化学反応に一部起因して、デバイスの動作寿命が短くなる。このプロセスは、金属カルベン錯体と他の配位子との間の反応で特に顕著である。
青色OLEDは、デバイス内の励起種間で発生する分子内又は分子間化学反応に一部起因して、デバイスの動作寿命が短くなる。このプロセスは、金属カルベン錯体と他の配位子との間の反応で特に顕著である。
本明細書に開示されるデバイスは、金属錯体を重水素化ホストと対にして、カルベン錯体を劣化させる分解メカニズムを遅延させることによって、デバイス寿命を大幅に延ばす可能性に特に対処するように設計されている。更に、幾つかの実施形態においては、OLEDは、この二分子種上で生じる分解プロセスを遅延させるために重水素化された成分の1つとエキサイプレックスを形成するように設計されている。更に、開示されているような重水素化されたホスト成分を有するPt錯体は、Pt錯体の三次元構造がそれらをホストとの反応に対してより感受性にする可能性があるため、重要であり得る。同様に、分子から更に突出するペンダント基を有するIr錯体は、反応性部位になり得、部分的又は完全に重水素化された1以上のホストを使用することで、安定性の向上を達成することができる。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、金属カルベン錯体であることができる。
一態様において、本開示は、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発光層とを含むOLEDを提供する。かかる実施形態においては、前記発光層は、金属カルベン錯体と第1のホストとを含み、前記第1のホストは、部分的又は完全に重水素化されている。本明細書においては、「部分的に重水素化された」は、その通常の意味を有し、所定化合物について、少なくとも1つの水素が重水素で置き換えられている、又は少なくとも2つの水素が重水素で置き換えられている、又は少なくとも3つの水素が重水素で置き換えられており、重水素で置き換えられている化合物の水素が少なくとも5%、又は重水素で置き換えられている化合物中の水素が少なくとも10%、又は少なくとも15%、又は少なくとも25%、又は少なくとも35%、又は少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は少なくとも70%、又は少なくとも75%、又は少なくとも80%、又は少なくとも90%である。しかし、「部分的に重水素化された」は、「完全に重水素化された」は含まない。
幾つかの実施形態においては、前記金属カルベン錯体は、白金錯体である。
幾つかの実施形態においては、前記第1のホストは、トリアジン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、アザ-ジベンゾフラン、アザ-ジベンゾチオフェン、トリフェニレン、アザ-トリフェニレン、カルバゾール、インドロカルバゾール、アザ-カルバゾール、アザ-インドロカルバゾール、シリル、ボリル、5λ2-ベンゾ[d]ベンゾ[4,5]イミダゾ[3,2-a]イミダゾール、5,9-ジオキサ-13b-ボラナフト[3,2,1-de]アントラセン、及びアザ-(5,9-ジオキサ-13b-ボラナフト[3,2,1-de]アントラセン)からなる群から選択される部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属カルベン錯体は、カルバゾール部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属カルベン錯体は、四座配位子を含む白金錯体であり、前記四座配位子及び白金原子は、少なくとも1つの5員キレート環を形成する。幾つかの実施形態においては、前記金属カルベン錯体は、四座配位子を含む白金錯体であり、前記四座配位子及び前記白金原子は、5-6-6キレート環を形成する。一例として、次の構造は5-6-6キレート環を形成し、環の内側に数が示されている。
幾つかの実施形態においては、5-6-6キレート環は、第4のキレート環が存在する大環状環の一部であることができる。第4のキレート環は、5員環又は6員環であることができる。幾つかの実施形態においては、5-6-6キレート環は、3個のキレート環のみを形成する四座配位子の一部である。
幾つかの実施形態においては、前記発光層は、500nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、490nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、480nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、470nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、460nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、450nm以下のピーク発光を有する。
幾つかの実施形態においては、前記発光層は、500nm以下のピーク発光を有する発光体を含む。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、490nm以下のピーク発光を有する発光体を含む。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、480nm以下のピーク発光を有する発光体を含む。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、470nm以下のピーク発光を有する発光体を含む。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、460nm以下のピーク発光を有する発光体を含む。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、450nm以下のピーク発光を有する発光体を含む。
発光体の発光スペクトルは、フォトルミネセンスによって測定して、発光層内に含まれる発光体のピーク波長を決定することができる。この場合、発光体のフォトルミネッセンスは、0.005モル/リットル未満の濃度の2-メチルテトラヒドロフランの溶液中で室温(約22℃)にて測定される。発光ピークは、PL強度のグローバル最大値を1に規格化したときに、0.1を超える強度を有するフォトルミネッセンススペクトルにおける最も高いエネルギー(最も短い波長)のピークの波長である。幾つかの発光スペクトルには、複数の発光ピークが存在し、幾つかの場合には、スペクトルにおける2番目に高いエネルギーピークが全体的に最も高い強度を有するが、本明細書における定義では、本発明者らは、スペクトルを最大値1.0に規格化したときに、強度が0.1を超える場合、ピーク発光を、より高いエネルギーピークの波長と定義する。
最高被占軌道(HOMO)と最低空軌道(LUMO)は、重要な物質エネルギー準位である。高効率で安定性の高いOLEDデバイスを設計するためには、発光層コンポーネントのHOMO及びLUMOエネルギーの正しい選択が必要とされる。本明細書では、本発明者らは、サイクリックボルタンメトリーから得られる最初の酸化電位から、HOMOエネルギーを推定した。LUMOエネルギーは、サイクリックボルタンメトリーから得られる最初の還元電位から推定される。溶液サイクリックボルタンメトリー及び微分パルスボルタンメトリーを、無水ジメチルホルムアミド溶媒とテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェートを支持電解質として使用し、CH Instrumentsモデル6201Bポテンシオスタットを使用して行った。ガラス状炭素、白金線、及び銀線をそれぞれ作用電極、対向電極、及び参照電極として使用した。電気化学ポテンシャルは、微分パルスボルタンメトリーからのピーク電位差を測定することによって、内部フェロセン-フェロコニウムレドックス対(Fc+/Fc)を基準とした。EHOMO=-[(Eox1対Fc+/Fc)+4.8]、及びELUMO=-[(Ered1対Fc+/Fc)+4.8](式中、Eox1は、最初の酸化電位であり、Ered1は、最初の還元電位である。)
幾つかの実施形態においては、前記第1のホストのLUMOは、-2.3eV未満である。幾つかの実施形態においては、前記第1のホストのLUMOは、-2.4eV未満である。
幾つかの実施形態においては、前記第1のホストのHOMOは、-5.8eV超である。幾つかの実施形態においては、前記第1のホストのHOMOは、-5.7eV超である。
幾つかの実施形態においては、前記発光層は、第2のホストを更に含み、前記第1のホストが-5.8eV超のHOMO準位を有し、前記第2のホストが-2.3eV未満のLUMO準位を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、第2のホストを更に含み、前記第1のホストが-5.7eV超のHOMO準位を有し、前記第2のホストが-2.4eV未満のLUMO準位を有する。
幾つかの実施形態においては、前記金属カルベン錯体は、少なくとも1つのトリアリールアミンを含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属カルベン錯体は、前記金属を含む環の一部であるO-リンカー(即ち、-O-)を含む。幾つかの実施形態においては、前記O-リンカーは、前記金属に直接結合されている。幾つかの実施形態においては、前記O-リンカーは、前記金属に直接結合されていない。
幾つかの実施形態においては、前記金属カルベン錯体は、部分的に重水素化されたアルキル基、部分的に重水素化されたシクロアルキル基、部分的に重水素化されたアリール又はヘテロアリール基、完全に重水素化されたアルキル基、及び完全に重水素化されたアリール又はヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属カルベン錯体は、配位子と前記金属との間に少なくとも1つの5員キレート環を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属カルベン錯体は、-5.2eV未満のHOMO準位を有する。幾つかの実施形態においては、前記金属カルベン錯体は、-5.3eV未満のHOMO準位を有する。
別の態様において、本開示は、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発光層とを含み、前記発光層が、第1の燐光発光体と第1のホストとを含み、前記第1の燐光発光体が、金属錯体であり、前記第1のホストが、部分的又は完全に重水素化されているOLEDを提供する。前記OLEDの幾つかの実施形態においては、以下の条件の少なくとも1つが充足される。
(1)前記金属錯体が、金属-カルベン結合を含むPt錯体である。
(2)前記金属錯体が、イミダゾール部分;少なくとも2つのヘテロ原子を含む縮合又は非縮合ヘテロアリール部分;少なくとも1つの6員ヘテロアリール環を含む少なくとも3つの環を含む縮合環構造;少なくとも4つの環を有する縮合環構造;少なくとも3つの6員芳香環を含むペンダント基であって、前記少なくとも3つの6員芳香環のそれぞれが、前記少なくとも3つの6員芳香環のうちの別の6員芳香環に直接縮合されていないペンダント基;前記金属に直接結合された部分的又は完全に重水素化された5員又は6員の炭素環又は複素環;前記金属に直接結合されたカルバゾール部分;合計で少なくとも6つの6員芳香環;少なくとも1つのホウ素原子;少なくとも1つのフッ素原子;前記金属に直接結合されたベンゼン環を含む縮合環構造;又は置換若しくは非置換のアセチルアセトネート配位子;ケイ素原子;7つ以上の原子を含む環構造からなる群から選択される少なくとも1つの特徴を含む。
(3)前記金属錯体が、四座Pt錯体であり、前記四座配位子が、同一サイズの少なくとも2つの隣接するキレート環を含む少なくとも3つの隣接する5員又は6員のキレート環を形成する。
(4)前記金属錯体が、四座Pt錯体であり、前記四座配位子が、配位炭素原子に対してトランスである少なくとも1つの配位酸素原子又は硫黄原子を含む。
(5)前記金属錯体が、部分的又は完全に重水素化されている。
(6)前記金属錯体が、Os、Ag、Au、Cu、及びPdからなる群から選択される金属を含む。
(7)前記金属錯体が、3つの異なる二座配位子を含むIr(III)錯体である。
(8)前記金属錯体が、室温で光励起し発光し、発せられた光が、PMMAフィルムにおいて1%の質量濃度で測定したときのピーク発光波長λmaxによって特徴付けられる発光スペクトルを有し、前記金属錯体が、400~500nmの範囲のλmax及び0.15以下の垂直双極子比(VDR)値を有する、又は前記金属錯体が、500~590nmの範囲のλmax及び0.15以下のVDR値を有する、又は前記金属錯体が、590~700nmの範囲のλmax及び0.10以下のVDR値を有する。
(9)前記金属錯体が、最低三重項エネルギーT1emと最低一重項エネルギーS1emとを有し、S1em-T1emの差が、0.3eV以下である。
(10)前記第1のホストが、トリフェニレン、カルバゾール、インドロカルバゾール、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、5λ2-ベンゾ[d]ベンゾ[4,5]イミダゾール[3,2-a]イミダゾール、5,9-ジオキサ-13b-ボラナフト[3,2,1-de]アントラセン、アザ-トリフェニレン、アザ-カルバゾール、アザ-インドロカルバゾール、アザ-ジベンゾチオフェン、アザ-ジベンゾフラン、アザ-ジベンゾセレノフェン、アザ-5λ2-ベンゾ[d]ベンゾ[4,5]イミダゾ[3,2-a]イミダゾール、及びアザ-(5,9-ジオキサ-13b-ボラナフト[3,2,1-de]アントラセン)からなる群から選択される部分的又は完全に重水素化された部分を含む。
(11)前記第1のホストが、ボリル部分を含む。
(12)前記第1のホストが、最低三重項エネルギーT1hostと最低一重項エネルギーS1hostとを有し、S1host-T1hostの差が、0.25eV以上1.50eV以下である。
(13)前記金属錯体が、Pt錯体であり、前記第1のホストが、最低三重項エネルギーT1hostと最低一重項エネルギーS1hostとを有し、S1host-T1hostの差が、0.30eV以下である。
(14)前記第1のホストが、前記発光層中の唯一のホスト材料であり、前記第1のホストが、少なくとも2つの窒素原子を含むヘテロアリール基を含む。
(15)前記金属錯体が、室温で光励起し発光し、発せられた光が、PMMAフィルムにおいて1%の質量濃度で測定したときのピーク発光波長λmaxによって特徴付けられる発光スペクトルを有し、λmaxにおける発光の半値全幅が、40nm以下である。
(16)前記金属錯体が、室温で光励起し発光し、発せられた光が、PMMAフィルムにおいて1%の質量濃度で測定したときのピーク発光波長λmaxによって特徴付けられる発光スペクトルを有し、前記λmaxが、700~1000nmの範囲にあり、PLQY値が、少なくとも30%である。
(17)前記発光層が、エキサイプレックスを形成する2以上の材料を含む。
(18)前記OLEDが、少なくとも1つの部分的又は完全に重水素化された材料を含む少なくとも1つの更なる層を更に含む。
(19)前記OLEDが、10mA/cm2で測定される第1のデバイス寿命LT95を有し、前記第1のデバイス寿命が、前記第1のホストが重水素化されていないことを除き前記第1のデバイス寿命と同一の条件で得られる第2のデバイス寿命より少なくとも1.5倍長い。
(20)前記アノード、前記カソード、又は前記発光層の上に配置された更なる層のうちの少なくとも1つが、エンハンスメント層として機能し、前記エンハンスメント層が、前記第1の燐光発光体に非放射的に結合し、励起状態エネルギーを前記発光体材料から表面プラズモンポラリトンの非放射モードに伝達する表面プラズモン共鳴を示すプラズモン材料を含み、前記エンハンスメント層が、前記発光層から閾距離以内に設けられ、前記第1の燐光発光体が、前記エンハンスメント層の存在に起因する総非放射性崩壊速度定数と総放射性崩壊速度定数とを有し、前記閾距離は、前記総非放射性崩壊速度定数が、前記総放射性崩壊速度定数と等しい距離である。
(21)前記アノードに対して垂直に前記カソードに向かって延びる方向に沿う前記発光層中の前記金属錯体の濃度レベルが、予め定義された非一定の勾配プロファイルにしたがう。
(22)前記した2以上の条件の任意の組合せ。
(1)前記金属錯体が、金属-カルベン結合を含むPt錯体である。
(2)前記金属錯体が、イミダゾール部分;少なくとも2つのヘテロ原子を含む縮合又は非縮合ヘテロアリール部分;少なくとも1つの6員ヘテロアリール環を含む少なくとも3つの環を含む縮合環構造;少なくとも4つの環を有する縮合環構造;少なくとも3つの6員芳香環を含むペンダント基であって、前記少なくとも3つの6員芳香環のそれぞれが、前記少なくとも3つの6員芳香環のうちの別の6員芳香環に直接縮合されていないペンダント基;前記金属に直接結合された部分的又は完全に重水素化された5員又は6員の炭素環又は複素環;前記金属に直接結合されたカルバゾール部分;合計で少なくとも6つの6員芳香環;少なくとも1つのホウ素原子;少なくとも1つのフッ素原子;前記金属に直接結合されたベンゼン環を含む縮合環構造;又は置換若しくは非置換のアセチルアセトネート配位子;ケイ素原子;7つ以上の原子を含む環構造からなる群から選択される少なくとも1つの特徴を含む。
(3)前記金属錯体が、四座Pt錯体であり、前記四座配位子が、同一サイズの少なくとも2つの隣接するキレート環を含む少なくとも3つの隣接する5員又は6員のキレート環を形成する。
(4)前記金属錯体が、四座Pt錯体であり、前記四座配位子が、配位炭素原子に対してトランスである少なくとも1つの配位酸素原子又は硫黄原子を含む。
(5)前記金属錯体が、部分的又は完全に重水素化されている。
(6)前記金属錯体が、Os、Ag、Au、Cu、及びPdからなる群から選択される金属を含む。
(7)前記金属錯体が、3つの異なる二座配位子を含むIr(III)錯体である。
(8)前記金属錯体が、室温で光励起し発光し、発せられた光が、PMMAフィルムにおいて1%の質量濃度で測定したときのピーク発光波長λmaxによって特徴付けられる発光スペクトルを有し、前記金属錯体が、400~500nmの範囲のλmax及び0.15以下の垂直双極子比(VDR)値を有する、又は前記金属錯体が、500~590nmの範囲のλmax及び0.15以下のVDR値を有する、又は前記金属錯体が、590~700nmの範囲のλmax及び0.10以下のVDR値を有する。
(9)前記金属錯体が、最低三重項エネルギーT1emと最低一重項エネルギーS1emとを有し、S1em-T1emの差が、0.3eV以下である。
(10)前記第1のホストが、トリフェニレン、カルバゾール、インドロカルバゾール、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、5λ2-ベンゾ[d]ベンゾ[4,5]イミダゾール[3,2-a]イミダゾール、5,9-ジオキサ-13b-ボラナフト[3,2,1-de]アントラセン、アザ-トリフェニレン、アザ-カルバゾール、アザ-インドロカルバゾール、アザ-ジベンゾチオフェン、アザ-ジベンゾフラン、アザ-ジベンゾセレノフェン、アザ-5λ2-ベンゾ[d]ベンゾ[4,5]イミダゾ[3,2-a]イミダゾール、及びアザ-(5,9-ジオキサ-13b-ボラナフト[3,2,1-de]アントラセン)からなる群から選択される部分的又は完全に重水素化された部分を含む。
(11)前記第1のホストが、ボリル部分を含む。
(12)前記第1のホストが、最低三重項エネルギーT1hostと最低一重項エネルギーS1hostとを有し、S1host-T1hostの差が、0.25eV以上1.50eV以下である。
(13)前記金属錯体が、Pt錯体であり、前記第1のホストが、最低三重項エネルギーT1hostと最低一重項エネルギーS1hostとを有し、S1host-T1hostの差が、0.30eV以下である。
(14)前記第1のホストが、前記発光層中の唯一のホスト材料であり、前記第1のホストが、少なくとも2つの窒素原子を含むヘテロアリール基を含む。
(15)前記金属錯体が、室温で光励起し発光し、発せられた光が、PMMAフィルムにおいて1%の質量濃度で測定したときのピーク発光波長λmaxによって特徴付けられる発光スペクトルを有し、λmaxにおける発光の半値全幅が、40nm以下である。
(16)前記金属錯体が、室温で光励起し発光し、発せられた光が、PMMAフィルムにおいて1%の質量濃度で測定したときのピーク発光波長λmaxによって特徴付けられる発光スペクトルを有し、前記λmaxが、700~1000nmの範囲にあり、PLQY値が、少なくとも30%である。
(17)前記発光層が、エキサイプレックスを形成する2以上の材料を含む。
(18)前記OLEDが、少なくとも1つの部分的又は完全に重水素化された材料を含む少なくとも1つの更なる層を更に含む。
(19)前記OLEDが、10mA/cm2で測定される第1のデバイス寿命LT95を有し、前記第1のデバイス寿命が、前記第1のホストが重水素化されていないことを除き前記第1のデバイス寿命と同一の条件で得られる第2のデバイス寿命より少なくとも1.5倍長い。
(20)前記アノード、前記カソード、又は前記発光層の上に配置された更なる層のうちの少なくとも1つが、エンハンスメント層として機能し、前記エンハンスメント層が、前記第1の燐光発光体に非放射的に結合し、励起状態エネルギーを前記発光体材料から表面プラズモンポラリトンの非放射モードに伝達する表面プラズモン共鳴を示すプラズモン材料を含み、前記エンハンスメント層が、前記発光層から閾距離以内に設けられ、前記第1の燐光発光体が、前記エンハンスメント層の存在に起因する総非放射性崩壊速度定数と総放射性崩壊速度定数とを有し、前記閾距離は、前記総非放射性崩壊速度定数が、前記総放射性崩壊速度定数と等しい距離である。
(21)前記アノードに対して垂直に前記カソードに向かって延びる方向に沿う前記発光層中の前記金属錯体の濃度レベルが、予め定義された非一定の勾配プロファイルにしたがう。
(22)前記した2以上の条件の任意の組合せ。
本明細書において、「ペンダント基」は、金属に結合する部分に直接結合される部分又は置換基を意味し、前記ペンダント基それ自体は、金属に結合されない。例えば、フェニルピリジン配位子のフェニル基に結合されたメチル基は、ペンダント基である。
本明細書において、「少なくとも3つの6員芳香環を含むペンダント基であって、前記少なくとも3つの6員芳香環のそれぞれが、前記少なくとも3つの6員芳香環のうちの別の6員芳香環に直接縮合されていないペンダント基」の例としては、以下が挙げられる。
個々の発光体化合物では、発光は、三重項から基底状態への遷移双極子モーメント(TDM)に対して垂直に生じる。そのため、それらのTDMベクトルがOLEDの基板に対して水平に整列された発光体化合物分子の数を増やすと、光取り出し効率が高まり、デバイス効率(外部量子効率-EQE)が高くなる。この配向係数は、発光体分子のアンサンブルにおいて、TDMベクトルの垂直成分の、垂直成分と水平成分との合計に対する比θによって統計的に記述できる:θ=TDM/(TDM+TDM)(以下、垂直双極子比(「VDR」)と称する)。
前記垂直双極子比(θ)は、角度に依存するフォトルミネッセンス測定によって測定することができる。偏光の関数としての、光励起された薄膜サンプルの測定された発光パターンを、計算によりモデル化されたパターンと比較することにより、特定サンプルのTDMベクトルの配向を決定することができる。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、Ptと5員キレート環を形成する少なくとも1つの多座配位子を含む。
幾つかの実施形態においては、前記少なくとも1つの多座配位子は、四座配位子である。
幾つかの実施形態においては、前記5員キレート環は、カルベン結合を含む。幾つかのかかる実施形態においては、前記カルベンは、イミダゾール又はベンズイミダゾールから誘導される。幾つかのかかる実施形態においては、前記カルベンは、置換基Rによって置換され、前記置換基Rは、本明細書で定義される一般的な置換基からなる群から選択することができる。幾つかのかかる実施形態においては、前記置換基Rは、部分的又は完全に重水素化されている。
幾つかの実施形態においては、前記5員キレート環は、カルベン結合を含まない。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、Pt錯体である。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、Ir錯体である。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、更に置換及び縮合されてもよいイミダゾールを含む。幾つかの実施形態では、前記イミダゾールは、更に置換及び縮合されてもよいベンズイミダゾールである。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも2つのN原子を含む縮合又は非縮合ヘテロアリール部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも1つのNと少なくとも1つのO又はSとを含む縮合又は非縮合ヘテロアリール部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、1つの環上に少なくとも2つのヘテロ原子を含む縮合又は非縮合ヘテロアリール部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、2つの異なる環上に少なくとも1つのヘテロ原子を含む縮合又は非縮合ヘテロアリール部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも3つのヘテロ原子を含む縮合又は非縮合ヘテロアリール部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記縮合又は非縮合ヘテロアリール部分は、1以上の5員又は6員環を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも1つの6員ヘテロアリール環を含む少なくとも3つの環を含む縮合環構造を含む。幾つかの実施形態においては、前記縮合環構造は、アザ-ジベンゾフラン、アザ-ジベンゾチオフェン、アザ-ジベンゾセレフェン、アザ-ジベンゾフルオレン、及びアザ-カルバゾールからなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも4つの環を含む縮合環構造を含む。幾つかの実施形態においては、かかる4つの環は、線状に互いに縮合される。幾つかの実施形態においては、かかる4つの環は、非線状に互いに縮合される。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも5つの環を含む縮合環構造を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも6つの環を含む縮合環構造を含む。
縮合環構造を含む幾つかの実施形態においては、前記縮合環構造は、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾール、及びそれらのアザ-バリアントからなる群から選択される部分を含む。
縮合環構造を含む幾つかの実施形態においては、前記縮合環構造は、カルベン部分を含む。
縮合環構造を含む幾つかの実施形態においては、縮合環構造における環は、それぞれ独立して、5員のヘテロアリール環又は6員のアリール又はヘテロアリール環である。
幾つかのかかる実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも3つの6員芳香環を含むペンダント基であって、前記少なくとも3つの6員芳香環のそれぞれが、前記少なくとも3つの6員芳香環のうちの別の6員芳香環に直接縮合されていないペンダント基を含む。幾つかのかかる実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも4つの6員芳香環を含むペンダント基であって、前記少なくとも4つの6員芳香環のそれぞれが、前記少なくとも4つの6員芳香環のうちの別の6員芳香環に直接縮合されていないペンダント基を含む。幾つかのかかる実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも5つの6員芳香環を含むペンダント基であって、前記少なくとも5つの6員芳香環のそれぞれが、前記少なくとも5つの6員芳香環のうちの別の6員芳香環に直接縮合されていないペンダント基を含む。幾つかのかかる実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも6つの6員芳香環を含むペンダント基であって、前記少なくとも6つの6員芳香環のそれぞれが、前記少なくとも6つの6員芳香環のうちの別の6員芳香環に直接縮合されていないペンダント基を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、前記金属に直接結合した部分的又は完全に重水素化された5員又は6員の炭素環又は複素環を含む。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、前記金属に直接結合した部分的に重水素化された5員又は6員の炭素環又は複素環を含む。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、前記金属に直接結合した完全に重水素化された5員又は6員の炭素環又は複素環を含む。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、前記金属に直接結合した部分的又は完全に重水素化された5員のヘテロアリール環を含む。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、前記金属に直接結合した部分的又は完全に重水素化された6員のアリール又はヘテロアリール環を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、合計で少なくとも7個の6員芳香環を含む。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、合計で少なくとも8個の6員芳香環を含む。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、合計で少なくとも9個の6員芳香環を含む。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、合計で少なくとも10個の6員芳香環を含む。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、合計で少なくとも11個の6員芳香環を含む。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、合計で少なくとも12個の6員芳香環を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体の前記金属は、1位でカルバゾールに結合する。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも1つのホウ素原子を含む。幾つかの実施形態においては、前記ホウ素原子は、3価のホウ素原子である。幾つかの実施形態においては、前記ホウ素原子は、4価のホウ素原子である。幾つかの実施形態においては、前記ホウ素原子は、1つの環の骨格内にある。幾つかの実施形態においては、前記ホウ素原子は、2つの環の骨格内にある。幾つかの実施形態においては、前記ホウ素原子は、3つの環の骨格内にある。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、芳香族又は非芳香族環の環炭素に直接結合した少なくとも1つのフッ素原子を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、環の一部ではない炭素に直接結合した少なくとも1つのフッ素原子を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、前記金属に直接結合している、互いに縮合した少なくとも2つのベンゼン環を含む部分を含む。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、前記金属に直接結合している、互いに縮合した少なくとも3つのベンゼン環を含む部分を含む。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、前記金属に直接結合している、互いに縮合した少なくとも4つのベンゼン環を含む部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、4位で置換され、1位で前記金属に配位するナフタレン部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、アセチルアセトネート配位子を含み、アセチルアセトネート配位子の少なくとも1つのメチルが、本明細書に定義される一般的な置換基からなる群から選択される1つの置換基Rによって置換される。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、アセチルアセトネート配位子の少なくとも1つのメチルが2つの置換基Rで置換されているアセチルアセトネート配位子を含み、Rは、それぞれ独立して、本明細書に定義される一般的な置換基からなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、アセチルアセトネート配位子のメチル部分のそれぞれが、1つの置換基Rで置換されているアセチルアセトネート配位子を含み、Rは、それぞれ独立して、本明細書に定義される一般的な置換基からなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、アセチルアセトネート配位子のメチル部分のそれぞれが、2つの置換基Rで置換されているアセチルアセトネート配位子を含み、Rは、それぞれ独立して、本明細書に定義される一般的な置換基からなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、シリコン原子を含み、オプション(2)の幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、テトラアリールシランを含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、7個以上の原子を含む環構造を含み、幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、8個以上の原子を含む環構造を含み、幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、9個以上の原子を含む環構造を含む。
幾つかの実施形態においては、前記Pt及び前記四座配位子は、少なくとも1つの5員キレート環と少なくとも1つの6員キレート環とを形成する。
幾つかの実施形態においては、前記Ptと前記四座配位子は、5員キレート環と2つの6員キレート環とを形成する。
幾つかの実施形態においては、前記Ptと前記四座配位子は、2つの5員キレート環と1つの6員キレート環とを形成する。
幾つかの実施形態においては、前記四座配位子は、大環状配位子であり、2つの隣接する5員キレート環と2つの隣接する6員キレート環とを形成する。
幾つかの実施形態においては、前記四座配位子は、大環状配位子であり、3つの隣接する5員キレート環と1つの6員キレート環とを形成する。
幾つかの実施形態においては、前記四座配位子は、大環状配位子であり、1つの5員キレート環と3つの隣接する6員キレート環とを形成する。
幾つかの実施形態においては、前記四座配位子は、配位炭素原子に対してトランスである少なくとも1つの配位酸素原子を含む。
幾つかの実施形態においては、他の2つの配位原子は、Nである。
幾つかの実施形態においては、前記酸素又は硫黄原子に対してトランスである配位炭素原子は、フェニル環の一部である。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも10%重水素化されている。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも30%重水素化されている、又は少なくとも50%重水素化されている、又は少なくとも70%重水素化されている、又は少なくとも85%重水素化されている、又は少なくとも90%重水素化されている、又は少なくとも95%重水素化されている、又は少なくとも99%重水素化されている、又は少なくとも100%重水素化されている。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、Os錯体である。オプション(6)の幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、Ag錯体である。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、Au錯体である。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、Cu錯体である。幾つかの実施形態では、前記金属錯体は、Pd錯体である。
幾つかの実施形態においては、Ir(III)錯体は、0.15以下のVDR値を有する。幾つかの実施形態においては、3つの二座配位子がいずれもC^N配位子である。本明細書においては、X^Y命名法は、X原子及びY原子が金属(この場合、Ir)に配位する配位子を表す。例えば、フェニルピリジン配位子は、C^Nで表され、アセチルアセトネート配位子は、O^Oで表される。
幾つかの実施形態においては、前記二座配位子のうちの2つがC^N配位子であり、残りの1つがO^O配位子である。
幾つかの実施形態においては、前記二座配位子は、1つのC^N、1つのC^C、及び1つのO^Oを含む。
幾つかの実施形態においては、前記二座配位子の3つがいずれもC^C配位子である。
幾つかの実施形態においては、前記二座配位子のうちの2つがC^C配位子であり、残りの1つがC^N配位子である。
幾つかの実施形態においては、前記二座配位子のうちの2つがC^N配位子であり、残りの1つがC^C配位子である。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、400~500nmの範囲のλmax及び0.12以下のVDR値を有する。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、400~500nmの範囲のλmax及び0.10以下のVDR値を有する。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、400~500nmの範囲のλmax及び0.08以下のVDR値を有する。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、400~500nmの範囲のλmax及び0.05以下のVDR値を有する。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、500~590nmの範囲のλmax及び0.12以下のVDR値を有する。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、500~590nmの範囲のλmax及び0.10以下のVDR値を有する。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、500~590nmの範囲のλmax及び0.08以下のVDR値を有する。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、500~590nmの範囲のλmax及び0.05以下のVDR値を有する。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、590~700nmの範囲のλmax及び0.08以下のVDR値を有する。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、590~700nmの範囲のλmax及び0.05以下のVDR値を有する。
幾つかの実施形態においては、前記S1em-T1emの差が、0.25eV以下である。幾つかの実施形態においては、前記S1em-T1emの差が、0.20eV以下、又は0.18eV以下、又は0.16eV以下、又は0.14eV以下、又は0.12eV以下、又は0.10eV以下、又は0.08eV以下、又は0.06eV以下、又は0.05eV以下である。
幾つかの実施形態においては、前記第1のホストは、トリフェニレン、カルバゾール、インドロカルバゾール、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、5 2-ベンゾ[d]ベンゾ[4,5]イミダゾール[3,2-a]イミダゾール、及び5,9-ジオキサ-13b-ボラナフト[3,2,1-de]アントラセンからなる群から選択される2つの部分的又は完全に重水素化された部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記第1のホストは、アザ-トリフェニレン、アザ-カルバゾール、アザ-インドロカルバゾール、アザ-ジベンゾチオフェン、アザ-ジベンゾフラン、アザ-ジベンゾセレノフェン、アザ-5 2-ベンゾ[d]ベンゾ[4,5]イミダゾ[3,2-a]イミダゾール、及びアザ-(5,9-ジオキサ-13b-ボラナフト[3,2,1-de]アントラセン)からなる群から選択される2つの部分的又は完全に重水素化された部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記第1のホストは、トリフェニレン、カルバゾール、インドロカルバゾール、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、5 2-ベンゾ[d]ベンゾ[4,5]イミダゾ[3,2-a]イミダゾール、及び5,9-ジオキサ-13b-ボラナフト[3,2,1-de]アントラセンからなる群から選択される少なくとも1つの部分的又は完全に重水素化された部分と、
アザ-トリフェニレン、アザ-カルバゾール、アザ-インドロカルバゾール、アザ-ジベンゾチオフェン、アザ-ジベンゾフラン、アザ-ジベンゾセレノフェン、アザ-5 2-ベンゾ[d]ベンゾ[4,5]イミダゾ[3,2-a]イミダゾール、及びアザ-(5,9-ジオキサ-13b-ボラナフト[3,2,1-de]アントラセン)からなる群から選択される少なくとも1つの部分的又は完全に重水素化された部分とを含む。
アザ-トリフェニレン、アザ-カルバゾール、アザ-インドロカルバゾール、アザ-ジベンゾチオフェン、アザ-ジベンゾフラン、アザ-ジベンゾセレノフェン、アザ-5 2-ベンゾ[d]ベンゾ[4,5]イミダゾ[3,2-a]イミダゾール、及びアザ-(5,9-ジオキサ-13b-ボラナフト[3,2,1-de]アントラセン)からなる群から選択される少なくとも1つの部分的又は完全に重水素化された部分とを含む。
幾つかの実施形態においては、前記第1のホストは、インドール又はカルバゾール部分を含まない。
幾つかの実施形態においては、前記ボリル部分は、3価のホウ素原子である。
幾つかの実施形態においては、前記ボリル部分は、4価のホウ素原子である。
幾つかの実施形態においては、前記ホウ素原子は、1つの環の骨格内に存在する。
幾つかの実施形態においては、前記ホウ素原子は、2つの環の骨格内に存在する。
幾つかの実施形態においては、前記ホウ素原子は、3つの環の骨格内に存在する。
幾つかの実施形態においては、前記S1host-T1hostの差は、0.30eV以上1.25eV以下である。
幾つかの実施形態においては、前記S1host-T1hostの差は、0.35eV以上、又は0.40eV以上、又は0.45eV以上、又は0.50eV以上である。
幾つかの実施形態においては、前記S1host-T1hostの差は、1.15eV以下、又は1.10eV以下、又は1.00eV以下、又は0.90eV以下、又は0.80eV以下、又は以下0.70eVである。
幾つかの実施形態においては、前記S1host-T1hostの差は、0.25eV以下、又は0.20eV以下、又は0.15eV以下、又は0.10eV以下である。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、Pt錯体である。
幾つかの実施形態においては、前記第1のホストは、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、フタラジン、ピリドピラジン、ピリドピリダジン、ナフチリジン、及びナフチリジンからなる群から選択される少なくとも2つの窒素原子を含むヘテロアリール基を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、室温で光励起して発光し、発せられた光が、PMMAフィルムにおいて1%の質量濃度で測定したときのピーク発光波長λmaxによって特徴付けられる発光スペクトルを有し、λmaxにおける発光の半値全幅が35nm以下、又は30nm以下、又は25nm以下、又は20nm以下、又は15nm以下、又は10nm以下である。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、室温で光励起し発光し、発せられた光が、PMMAフィルムにおいて1%の質量濃度で測定したときのピーク発光波長λmaxによって特徴付けられる発光スペクトルを有し、λmaxが、700~1000nmの範囲にあり、PLQY値が、少なくとも30%である。幾つかのかかる実施形態においては、λmaxは、700~900nm又は700~800nmの範囲にある。幾つかのかかる実施形態においては、前記PLQY値は、少なくとも40%である、又は前記PLQY値は、少なくとも50%である、又は前記PLQY値は、少なくとも60%である、又は前記PLQY値は、少なくとも70%である、又は前記PLQY値は、少なくとも80%である、又は前記PLQY値は、少なくとも90%である、又は前記PLQY値は、少なくとも99.9%である。
幾つかの実施形態においては、前記発光層は、エキサイプレックスを形成する2以上の材料を含む。
幾つかの実施形態においては、前記発光層は、エキサイプレックスを形成する2つ以上のホスト材料を含む。
幾つかの実施形態においては、前記発光層は、エキサイプレックスを形成する少なくとも1つのホスト材料と、少なくとも1つの燐光発光体とを含む。
幾つかの実施形態においては、2以上の材料が、同一の更なる材料とエキサイプレックスを形成する。例えば、前記第1のホストと前記第2のホストとがエキサイプレックスを形成し、前記第1の金属錯体と前記第2のホストとがエキサイプレックスを形成する。
幾つかの実施形態においては、2以上の材料がエキサイプレックスを形成し、エキサイプレックスの形成の程度を低減する更なる材料が前記発光層に添加される。例えば、前記第1ホストと前記第2ホストの各フィルムが、赤色シフトフォトルミネッセンススペクトル、又は各成分それぞれの薄膜の発光と比較して、より長い波長又はより低いエネルギーで新たなピークを含むフォトルミネッセンススペクトルによって見られるエキサイプレックスを形成する。しかし、第3のホストの添加後、エキサイプレックスからの発光量が大幅に減少し、これは、エキサイプレックス形成率の低下を示す。
幾つかの実施形態においては、前記エキサイプレックスの青色端部は、前記第1の金属錯体のピーク波長よりエネルギーが高く、前記エキサイプレックスの青色端部は、PLスペクトルの最大値を値1に規格化したときに前記PLスペクトルの値が0.1になる最高エネルギー波長である。
幾つかの実施形態においては、前記エキサイプレックスの青色端部は、前記第1の金属錯体のピーク波長よりエネルギーが低く、前記エキサイプレックスの青色端部は、PLスペクトルの最大値を値1に規格化したときに前記PLスペクトルの値が0.1になる最高エネルギー波長である。
幾つかの実施形態においては、2以上の材料で形成されるエキサイプレックスは弱く発光し、フォトルミネッセンス量子収率(PLQY)が30%未満である。前記PLQYを、励起波長340nmの校正済みHamamatsu Quantaurus-QY Plus UV-NIR絶対PL量子収率分光計で測定すると、PLQY値は、トルエン中にPMMAを含む、ろ過され石英基板にドロップキャストされた1重量%のドーパント溶液から調製された薄膜から得られる。
幾つかの実施形態においては、2以上の材料によって形成されるエキサイプレックスは、50%を超えるPLQY、より好ましくは75%を超えるPLQYで強く発光する。
幾つかの実施形態においては、いずれの材料もエキサイプレックスを形成しない。幾つかの実施形態では、
幾つかの実施形態においては、前記少なくとも1つの更なる層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロッキング層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、及び電子注入層からなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記少なくとも1つの更なる層は、前記発光層に隣接している。
幾つかの実施形態においては、前記少なくとも1つの更なる層の材料はいずれも、部分的又は完全に重水素化されている。
幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、10mA/cm2で測定される第1のデバイス寿命LT95を有し、前記第1のデバイス寿命は、前記第1のホストが重水素化されていないことを除き前記第1のデバイス寿命と同一の条件で得られる第2のデバイス寿命より少なくとも1.5倍長い。幾つかの実施形態においては、前記第1のデバイスの寿命は、前記第1のホストが重水素化されていないことを除き前記第1のデバイス寿命と同一の条件で得られる第2のデバイス寿命より少なくとも2.0倍長い。幾つかの実施形態においては、前記第1のデバイスの寿命は、前記第1のホストが重水素化されていないことを除き前記第1のデバイス寿命と同一の条件で得られる第2のデバイス寿命より少なくとも2.5倍長い。幾つかの実施形態においては、前記第1のデバイスの寿命は、前記第1のホストが重水素化されていないことを除き前記第1のデバイス寿命と同一の条件で得られる第2のデバイス寿命より少なくとも3.0倍長い。幾つかの実施形態においては、前記第1のデバイスの寿命は、前記第1のホストが重水素化されていないことを除き前記第1のデバイス寿命と同一の条件で得られる第2のデバイス寿命より少なくとも4.5倍長い。
本明細書で使用されるとき、「LT95」は、10mA/cm2の定電流密度で駆動されたときに、初期デバイス輝度の95%に達する時間として定義される。上で行ったデバイス寿命の比較は、1超のホストを含む発光層に適用され得ることが理解される。かかる材料では、1.5倍、2.0倍、又は2.5倍、又は3.0倍、又は4.0倍、又は5.0倍超の改善が、前記ホスト化合物の1つ又は前記ホスト化合物の1超の重水素化の結果であり得る。上で行ったデバイス寿命の比較は、1超のホストを含む発光層に適用され得ることが理解される。かかる材料では、1.5倍超の改善が、前記ホスト化合物の1つ又は前記ホスト化合物の1超の重水素化の結果であり得る。
幾つかの実施形態においては、前記アノード、前記カソード、又は前記発光層の上に配置された更なる層のうちの少なくとも1つが、エンハンスメント層として機能し、前記エンハンスメント層が、前記第1の燐光発光体に非放射的に結合し、励起状態エネルギーを前記発光体材料から表面プラズモンポラリトンの非放射モードに伝達する表面プラズモン共鳴を示すプラズモン材料を含み、前記エンハンスメント層が、前記発光層から閾距離以内に設けられ、前記第1の燐光発光体が、前記エンハンスメント層の存在に起因する総非放射性崩壊速度定数と総放射性崩壊速度定数とを有し、前記閾距離は、前記総非放射性崩壊速度定数が、前記総放射性崩壊速度定数と等しい距離である。
幾つかの実施形態においては、前記アノードに対して前記垂直にカソードに向かって延びる方向に沿う前記発光層中の前記金属錯体の濃度レベルが、予め定義された非一定の勾配プロファイルにしたがう。
幾つかの実施形態においては、条件(1)~(21)のうちの少なくとも2つが充足され、条件(1)~(21)のうちの少なくとも3つが充足され、条件(1)~(21)のうちの少なくとも4つが充足され、条件(1)から(21)のうちの5個~21個の条件が充足される(但し、互いに一貫性を有する限り)。
以下の実施形態は、互いに一貫性を有する前述の実施形態のいずれかに適用される。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、Os、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、及びAuからなる群から選択される金属を含む。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、Ir、Pt、及びAuからなる群から選択される金属を含む。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、Ir又はPt錯体である。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、Pt錯体である。幾つかの実施形態においては、前記Pt錯体は、四座配位子を含む。幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、Pt(II)四座錯体である。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体と前記ホストとが、エキサイプレックスを形成する。
幾つかの実施形態においては、前記第1のホストは、少なくとも10%重水素化されている。幾つかの実施形態においては、前記第1のホストは、少なくとも30%重水素化されている、又は少なくとも50%重水素化されている、又は少なくとも70%重水素化されている、又は少なくとも85%重水素化されている、又は少なくとも90%重水素化されている、又は少なくとも95%重水素化されている、又は少なくとも99%重水素化されている、又は100%重水素化されている。
幾つかの実施形態においては、前記OLEDは第2のホストを含む。幾つかの実施形態においては、前記第2のホストは、重水素化されていない。幾つかの実施形態においては、前記第2のホストは、部分的又は完全に重水素化されている。幾つかの実施形態においては、前記第2のホストは、少なくとも50%重水素化されている、又は少なくとも75%重水素化されている、又は少なくとも90%重水素化されている。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、白金錯体であり、前記第1のホストは、トリアジン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、アザ-ジベンゾフラン、アザ-ジベンゾチオフェン、トリフェニレン、アザ-トリフェニレン、カルバゾール、インドロカルバゾール、アザ-カルバゾール、アザ-インドロカルバゾール、シリル、及びボリルからなる群から選択される部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、白金錯体であり、前記第1のホストは、トリアジン部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも1つのシアノ置換基を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、部分的にフッ素化されている。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも1つの部分的に重水素化されたアルキル基を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、カルバゾール部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、四座配位子を含む白金錯体であり、前記四座配位子と白金原子とが5-6-6キレート環を形成する。
幾つかの実施形態においては、前記発光層は、500nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、500nm以下のピーク発光を有する発光体を含む。
幾つかの実施形態においては、前記第1のホストのLUMOは、-2.3eV未満である。幾つかの実施形態においては、前記第1のホストのHOMOは、-5.8eV超である。
幾つかの実施形態においては、前記発光層は、第2のホストを更に含み、第1のホストは、-5.8eV超のHOMO準位を有し、前記第2のホストは、-2.3eV未満のLUMO準位を有する。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、少なくとも1つのトリアリールアミンを含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、前記金属を含むキレート環の一部であるO-リンカー(即ち、エーテル)を含む。幾つかの実施形態においては、前記O-リンカーは、前記金属に直接結合されている。幾つかの実施形態においては、前記O-リンカーは、前記金属に直接結合されていない。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、部分的に重水素化されたアルキル基、部分的に重水素化されたシクロアルキル基、部分的に重水素化されたアリール又はヘテロアリール基、完全に重水素化されたアルキル基、及び完全に重水素化されたアリール又はヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、配位子と前記金属との間に少なくとも1つの5員キレート環を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、-5.2eV未満のHOMO準位を有する。
幾つかの実施形態においては、前記第1のホストは、以下のリスト1の構造からなる群から選択される。
式中、
X1~X11は、それぞれ独立して、C又はNであり;
L’は、直接結合又は有機リンカーであり;
YAは、それぞれ独立して存在しない、又は存在する場合は、O、S、Se、CRR’、SiRR’、NR、BR、BRR’からなる群から選択され;
RA’、RB’、RC’、RD’、RE’、RF’、及びRG’は、それぞれ独立して、モノから最大の置換数、又は無置換を表し;
R、R’、RA’、RB’、RC’、RD’、RE’、RF’、及びRG’は、それぞれ独立して、水素、又は本明細書に定義される一般的な置換基からなる群から選択される置換基であり;
R、R’、RA’、RB’、RC’、RD’、RE’、RF’、又はRG’のうちの少なくとも1つは、重水素を含む。
X1~X11は、それぞれ独立して、C又はNであり;
L’は、直接結合又は有機リンカーであり;
YAは、それぞれ独立して存在しない、又は存在する場合は、O、S、Se、CRR’、SiRR’、NR、BR、BRR’からなる群から選択され;
RA’、RB’、RC’、RD’、RE’、RF’、及びRG’は、それぞれ独立して、モノから最大の置換数、又は無置換を表し;
R、R’、RA’、RB’、RC’、RD’、RE’、RF’、及びRG’は、それぞれ独立して、水素、又は本明細書に定義される一般的な置換基からなる群から選択される置換基であり;
R、R’、RA’、RB’、RC’、RD’、RE’、RF’、又はRG’のうちの少なくとも1つは、重水素を含む。
リスト1の構造に示されるように、存在する場合、YAは、2つのフェニル環の間の5員環の一部である。したがって、YAが存在しない例では、2つの6員環は既存の単結合によって互いに結合される。幾つかの実施形態においては、前記第1のホストは、以下のリスト2の構造からなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、以下からなる群から選択される部分を含む配位子LAを有する。
式中、
Y1~Y8は、それぞれ独立して、C又はNであり;
Rb、Rc、及びRdは、それぞれ独立して、モノから最大の置換数、又は無置換を表し;
Ra、Rb、Rc、及びRdは、それぞれ独立して、水素、又は本明細書に定義される一般的な置換基からなる群から選択される置換基である。
Y1~Y8は、それぞれ独立して、C又はNであり;
Rb、Rc、及びRdは、それぞれ独立して、モノから最大の置換数、又は無置換を表し;
Ra、Rb、Rc、及びRdは、それぞれ独立して、水素、又は本明細書に定義される一般的な置換基からなる群から選択される置換基である。
幾つかの実施形態においては、Ra、Rb、Rc、及びRdのうちの少なくとも1つは、重水素を含む。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、構造M(LA)p(LB)q(LC)rを有し、式中、pは、1、2、又は3であり;qは、0、1、又は2であり;rは、0、1、又は2であり;p+q+rは、金属Mの酸化状態であり;配位子LB及び配位子LCは、それぞれ独立して、以下のリスト3の構造からなる群から選択される。
式中、
Tは、B、Al、Ga、及びInからなる群から選択され;
Y1~Y13は、それぞれ独立して、炭素及び窒素からなる群から選択され;
Y’は、BRe、NRe、PRe、O、S、Se、C=O、S=O、SO2、CReRf、SiReRf、及びGeReRfからなる群から選択され;
Re及びRfは、縮合又は結合して、環を形成することができ;
Ra、Rb、Rc、及びRdは、それぞれ独立して、ゼロ、モノ、又はその関連する環に対して可能な置換の最大数までを表し;
Ra1、Rb1、Rc1、Rd1、Ra、Rb、Rc、Rd、Re、及びRfは、それぞれ独立して、水素、又は本明細書に定義される一般的な置換基からなる群から選択される置換基であり;
任意の2つの隣接するRa、Rb、Rc、Rd、Re、及びRfは、縮合又は結合して、環を形成することができる又は多座配位子を形成することができる。
Tは、B、Al、Ga、及びInからなる群から選択され;
Y1~Y13は、それぞれ独立して、炭素及び窒素からなる群から選択され;
Y’は、BRe、NRe、PRe、O、S、Se、C=O、S=O、SO2、CReRf、SiReRf、及びGeReRfからなる群から選択され;
Re及びRfは、縮合又は結合して、環を形成することができ;
Ra、Rb、Rc、及びRdは、それぞれ独立して、ゼロ、モノ、又はその関連する環に対して可能な置換の最大数までを表し;
Ra1、Rb1、Rc1、Rd1、Ra、Rb、Rc、Rd、Re、及びRfは、それぞれ独立して、水素、又は本明細書に定義される一般的な置換基からなる群から選択される置換基であり;
任意の2つの隣接するRa、Rb、Rc、Rd、Re、及びRfは、縮合又は結合して、環を形成することができる又は多座配位子を形成することができる。
幾つかの実施形態においては、Mは、Ir、Pt、Os、Pd、Ag、Au、及びCuからなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、配位子LB及び配位子LCは、それぞれ独立して、以下のリスト4の構造からなる群から選択される。
式中、
Ra’、Rb’、及びRc’は、それぞれ独立して、ゼロ、モノ、又はその関連する環に対して可能な置換の最大数までを表し;
Ra1、Rb1、Rc1、Ra、Rb、Rc、RN、Ra’、Rb’、及びRc’は、それぞれ独立して、水素、又は本明細書に定義される一般的な置換基からなる群から選択される置換基であり;
2つの隣接するRa’、Rb’、及びRc’は、縮合又は結合して、環を形成することができる又は多座配位子を形成することができる。
Ra’、Rb’、及びRc’は、それぞれ独立して、ゼロ、モノ、又はその関連する環に対して可能な置換の最大数までを表し;
Ra1、Rb1、Rc1、Ra、Rb、Rc、RN、Ra’、Rb’、及びRc’は、それぞれ独立して、水素、又は本明細書に定義される一般的な置換基からなる群から選択される置換基であり;
2つの隣接するRa’、Rb’、及びRc’は、縮合又は結合して、環を形成することができる又は多座配位子を形成することができる。
幾つかの実施形態においては、前記金属錯体は、以下のリスト5の構造からなる群から選択される。
式中、
X12~X19は、それぞれ独立して、C又はNであり;
Yは、それぞれ独立して、NR、O、S、及びSeからなる群から選択され;
Lは、それぞれ独立して、直接結合、BR、BRR’、NR、PR、O、S、Se、C=X’、S=O、SO2、CR、CRR’、SiRR’、GeRR’、アルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、及びそれらの組合せからなる群から選択され;
X及びX’は、それぞれ独立して、O、S、Se、NR”、及びCR”R’”からなる群から選択され;
R、R’、R”、R’”、RA”、RB”、RC”、RD”、RE”、及びRF”は、それぞれ独立して、モノから最大の置換数、又は無置換を表し;
R、R’、RA1’、RA2’、RA”、RB”、RC”、RD”、RE”、RF”、RG”、RH”、RI”、RJ”、RK”、RL”、RM”、及びRN”は、それぞれ独立して、水素、又は本明細書に定義される一般的な置換基からなる群から選択される置換基である。
X12~X19は、それぞれ独立して、C又はNであり;
Yは、それぞれ独立して、NR、O、S、及びSeからなる群から選択され;
Lは、それぞれ独立して、直接結合、BR、BRR’、NR、PR、O、S、Se、C=X’、S=O、SO2、CR、CRR’、SiRR’、GeRR’、アルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、及びそれらの組合せからなる群から選択され;
X及びX’は、それぞれ独立して、O、S、Se、NR”、及びCR”R’”からなる群から選択され;
R、R’、R”、R’”、RA”、RB”、RC”、RD”、RE”、及びRF”は、それぞれ独立して、モノから最大の置換数、又は無置換を表し;
R、R’、RA1’、RA2’、RA”、RB”、RC”、RD”、RE”、RF”、RG”、RH”、RI”、RJ”、RK”、RL”、RM”、及びRN”は、それぞれ独立して、水素、又は本明細書に定義される一般的な置換基からなる群から選択される置換基である。
幾つかの実施形態においては、前記第2のホストは、本明細書で定義されるリスト1及びリスト2の構造からなる群から選択される。
エキサイプレックスを含むOLED
本明細書に記載される更に別の実施形態においては、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発光層とを含むOLEDが開示される。前記発光層は、第1の化合物と第2の化合物とを含み、前記第1の化合物と前記第2の化合物とがエキサイプレックスを形成し、前記第1の化合物は、有機金属化合物ではなく、前記第1の化合物は、完全又は部分的に重水素化されており、但し、前記第1の化合物と前記第2の化合物のいずれも、以下の化合物ではない。
本明細書に記載される更に別の実施形態においては、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発光層とを含むOLEDが開示される。前記発光層は、第1の化合物と第2の化合物とを含み、前記第1の化合物と前記第2の化合物とがエキサイプレックスを形成し、前記第1の化合物は、有機金属化合物ではなく、前記第1の化合物は、完全又は部分的に重水素化されており、但し、前記第1の化合物と前記第2の化合物のいずれも、以下の化合物ではない。
幾つかの実施形態においては、前記第1及び第2の化合物はいずれも、有機材料である。
幾つかの実施形態においては、前記第1の化合物は、金属を含まない。
幾つかの実施形態においては、前記第1の化合物は、少なくとも2つの重水素原子を含む。
幾つかの実施形態においては、前記第1の化合物は、少なくとも5%重水素化されている。
幾つかの実施形態においては、前記第1及び第2の化合物はいずれも、ホスト材料であり、前記発光層は、発光体を更に含む。
幾つかの実施形態においては、前記第1の化合物及び前記第2の化合物は、それぞれ独立して、本明細書に定義されるリスト1の化合物からなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記第1の化合物及び前記第2の化合物は、それぞれ独立して、本明細書に定義されるリスト2の化合物からなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記発光体は、燐光化合物、蛍光化合物、及び熱活性化遅延蛍光(TADF)化合物から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記第1の化合物がホスト材料であり、前記第2の化合物が発光体である。
幾つかの実施形態においては、前記発光体は、本明細書で定義されるリスト3の構造からなる群から選択される配位子を含む燐光化合物である。
幾つかの実施形態においては、前記発光体は、本明細書で定義されるリスト4の構造からなる群から選択される配位子を含む燐光化合物である。
幾つかの実施形態においては、前記発光体は、本明細書で定義されるリスト5の構造からなる群から選択される燐光化合物である。
幾つかの実施形態においては、前記発光体がTADF化合物であり、前記TADF化合物が多重共鳴熱活性化遅延蛍光(MR-TADF)発光体である。
幾つかの実施形態においては、前記発光体がTADF化合物であり、前記TADF化合物が、以下:
からなる群から選択される化学部分の少なくとも1つを含むドナー基と、以下:
からなる群から選択される化学部分の少なくとも1つを含むアクセプター基とを含む。
(前記式中、Xは、O、S、Se、及びNRからなる群から選択され;
Rは、それぞれ同一でも異なっていてもよく、Rは、それぞれ独立してアクセプター基、アクセプター基に結合した有機リンカー、又はアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールアルキル、アリール、ヘテロアリール、及びそれらの組合せからなる群から選択される末端基であり;
R’は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、R’は、それぞれ独立して、アルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、及びそれらの組合せからなる群から選択される。)
からなる群から選択される化学部分の少なくとも1つを含むドナー基と、以下:
(前記式中、Xは、O、S、Se、及びNRからなる群から選択され;
Rは、それぞれ同一でも異なっていてもよく、Rは、それぞれ独立してアクセプター基、アクセプター基に結合した有機リンカー、又はアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールアルキル、アリール、ヘテロアリール、及びそれらの組合せからなる群から選択される末端基であり;
R’は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、R’は、それぞれ独立して、アルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、及びそれらの組合せからなる群から選択される。)
幾つかの実施形態においては、前記発光体は、以下のリスト11の構造からなる群から選択される蛍光化合物である。
式中、R1~R6は、それぞれ独立して、モノから可能な最大の置換数、又は無置換を表し;R1~R6は、それぞれ独立して、水素、又は本明細書で定義される一般的な置換基からなる群から選択される又は置換基である。
幾つかの実施形態においては、前記第2の化合物は、完全又は部分的に重水素化されている。
幾つかの実施形態においては、前記第2の化合物が白金錯体であり、前記第1の化合物がトリアジン部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記第2の化合物は、カルバゾール部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記第2の化合物は、四座配位子を含む白金錯体であり、前記四座配位子と白金原子とが5-6-6キレート環を形成する。
幾つかの実施形態においては、前記発光層は、500nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、490nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、480nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、470nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、460nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、450nm以下のピーク発光を有する。
幾つかの実施形態においては、前記第1の化合物のLUMOは、-2.3eV未満である。幾つかの実施形態においては、前記第1の化合物のLUMOは、-2.4eV未満である。
幾つかの実施形態においては、前記第1の化合物のHOMOは、-5.8eV超である。幾つかの実施形態においては、前記第1の化合物のHOMOは、-5.7eV超である。
幾つかの実施形態においては、前記発光層は、第2のホストを更に含み、前記第1の化合物は、-5.8eV超のHOMO準位を有し、前記第2のホストは、-2.3eV未満のLUMO準位を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、第2のホストを更に含み、前記第1の化合物は、-5.7eV超のHOMO準位を有し、前記第2のホストは、-2.4eV未満のLUMO準位を有する。
幾つかの実施形態においては、前記第2の化合物は、少なくとも1つのシアノ置換基を含む。
幾つかの実施形態においては、前記第2の化合物は、部分的にフッ素化されている。幾つかの実施形態においては、前記第2の化合物は、正確に1つのFを含む。幾つかの実施形態においては、前記第2の化合物は、少なくとも2つのFを含む。
幾つかの実施形態においては、前記第2の化合物は、少なくとも1つのトリアリールアミンを含む。
幾つかの実施形態においては、前記第2の化合物は、少なくとも1つの部分的に重水素化されたアルキル基を含む。
幾つかの実施形態においては、前記第2の化合物は、配位子と前記金属との間に少なくとも1つの5員キレート環を含む。
幾つかの実施形態においては、前記第2の化合物は、-5.2eV未満のHOMO準位を有する。幾つかの実施形態においては、前記第2の化合物は、-5.3eV未満のHOMO準位を有する。
別の態様において、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発光層とを含む有機エレクトロルミネッセンスデバイス(OLED)が記載される。前記発光層は、燐光ドーパントとホストとを含み、前記燐光ドーパントは、部分的又は完全に重水素化されており、前記ホストは、部分的又は完全に重水素化されている。
幾つかの実施形態においては、前記ドーパントは、Ir又はPt錯体である。幾つかの実施形態においては、前記ドーパントは、Pt錯体である。
幾つかの実施形態においては、前記Pt錯体は、四座配位子を含む。幾つかの実施形態においては、前記ドーパント及び前記ホストは、エキサイプレックスを形成する。
幾つかの実施形態においては、前記ホストは、本明細書で定義されるリスト1の構造からなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記ホストは、本明細書で定義されるリスト2の構造からなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記燐光ドーパントが白金錯体であり、前記ホストがトリアジン部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記燐光ドーパントは、カルバゾール部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記燐光ドーパントが四座配位子を含む白金錯体であり、前記四座配位子と白金原子とが5-6-6キレート環を形成する。
幾つかの実施形態においては、前記発光層は、500nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、490nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、480nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、470nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、460nm以下のピーク発光を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、450nm以下のピーク発光を有する。
幾つかの実施形態においては、前記ホストのLUMOは、-2.3eV未満である。幾つかの実施形態においては、前記ホストのLUMOは、-2.4eV未満である。
幾つかの実施形態においては、前記ホストのHOMOは、-5.8eV超である。幾つかの実施形態においては、前記ホストのHOMOは、-5.7eV超である。
幾つかの実施形態においては、前記発光層は、第2のホストを更に含み、前記第1のホストは、-5.8eV超のHOMO準位を有し、前記第2のホストは、-2.3eV未満のLUMO準位を有する。幾つかの実施形態においては、前記発光層は、第2のホストを更に含み、前記第1のホストは、-5.7eV超のHOMO準位を有し、前記第2のホストは、-2.4eV未満のLUMO準位を有する。
幾つかの実施形態においては、前記燐光ドーパントは、少なくとも1つのシアノ置換基を含む。
幾つかの実施形態においては、前記燐光ドーパントは、部分的にフッ素化されている。幾つかの実施形態においては、前記第2の化合物は、正確に1つのFを含む。幾つかの実施形態においては、前記第2の化合物は、少なくとも2つのFを含む。
幾つかの実施形態においては、前記燐光ドーパントは、少なくとも1つのトリアリールアミンを含む。
幾つかの実施形態においては、前記燐光ドーパントは、少なくとも1つの部分的に重水素化されたアルキル基を含む。
幾つかの実施形態においては、前記燐光ドーパントは、配位子と前記金属との間に少なくとも1つの5員キレート環を含む。
幾つかの実施形態においては、前記燐光ドーパントは、-5.2eV未満のHOMO準位を有する。幾つかの実施形態においては、前記燐光ドーパントは、-5.3eV未満のHOMO準位を有する。
更に別の態様において、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発光層とを含む有機エレクトロルミネッセンスデバイス(OLED)が記載される。前記発光層は、燐光ドーパントと第1のホストとを含み、前記第1のホストは、部分的又は完全に重水素化されており、前記燐光ドーパントは、少なくとも1つの金属-酸素結合を含む。
幾つかの実施形態においては、前記燐光ドーパントは、Ir又はPt錯体である。
幾つかの実施形態においては、前記ドーパントは、Pt錯体である。
幾つかの実施形態においては、前記Pt錯体は、四座配位子を含む。
幾つかの実施形態においては、前記燐光ドーパントと前記ホストとが、エキサイプレックスを形成する。
幾つかの実施形態においては、前記ホストは、本明細書で定義されるリスト1の構造からなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記ホストは、本明細書で定義されるリスト2の構造からなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記燐光ドーパントが白金錯体であり、前記ホストがトリアジン部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記燐光ドーパントは、ベンズイミダゾール部分を含む。
幾つかの実施形態においては、前記燐光ドーパントが四座配位子を含む白金錯体であり、前記四座配位子と白金原子とが5-6-6キレート環を形成する。
幾つかの実施形態においては、前記発光層は、第2のホストを更に含み、前記第1のホストは、-5.8eV超のHOMO準位を有し、前記第2のホストは、-2.3eV未満のLUMO準位を有する。
幾つかの実施形態においては、本明細書に記載されるOLEDは、更なる特徴を含むことができる。
一般的な用語(例えば、発光体、発光ドーパント、ホストなど)が使用される場合、ある実施形態の化合物を別の実施形態で使用することができる。
幾つかの実施形態においては、前記有機層は、更に、ホストを含むことができ、前記ホストは、ベンゾ縮合チオフェン又はベンゾ縮合フランを含むトリフェニレンを含み、前記ホストにおける任意の置換基は、CnH2n+1、OCnH2n+1、OAr1、N(CnH2n+1)2、N(Ar1)(Ar2)、CH=CH-CnH2n+1、C≡CCnH2n+1、Ar1、Ar1-Ar2、CnH2n-Ar1からなる群から独立して選択される非縮合置換基である、又は無置換であり、nは、1~10であり;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アナログからなる群から独立して選択される。
幾つかの実施形態においては、前記有機層は、更に、ホストを含むことができ、前記ホストは、トリフェニレン、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、アザトリフェニレン、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少なくとも1つの化学基を含む。
幾つかの実施形態においては、前記有機層は、更に、ホストを含むことができ、前記ホストは、金属錯体を含む。
幾つかの実施形態においては、本明細書に記載の化合物は、増感剤であることができ、前記デバイスは、更に、アクセプターを含み、前記アクセプターは、蛍光発光体、遅延蛍光発光体、及びそれらの組合せからなる群から選択することができる。
更に別の態様において、本開示のOLEDは、また、本開示の前記化合物セクションに開示される化合物を含む発光領域を含むことができる。
幾つかの実施形態においては、本開示のOLEDは、カソードとアノードとの間に発光領域を含み、前記発光領域は、第1の燐光発光体と第1のホストとを含む、本明細書に開示される発光層を含む。
幾つかの実施形態においては、アノード、カソード、又は有機発光層の上に配置された新たな層の少なくとも1つが、エンハンスメント層として機能する。エンハンスメント層は、非放射的に発光体材料に結合し、発光体材料から励起状態エネルギーを非放射モードの表面プラズモンポラリトンに伝達する表面プラズモン共鳴を示すプラズモン材料を含む。エンハンスメント層は、有機発光層から閾値距離以内に設けられ、発光体材料は、エンハンスメント層の存在により総非放射性崩壊速度定数及び総放射性崩壊速度定数を有し、閾値距離では、総非放射性崩壊速度定数は、総放射性崩壊速度定数に等しい。幾つかの実施形態においては、OLEDは、更に、アウトカップリング層を含む。幾つかの実施形態においては、アウトカップリング層は、有機発光層の反対側のエンハンスメント層の上に配置される。幾つかの実施形態においては、アウトカップリング層は、エンハンスメント層から発光層の反対側に配置されるが、依然として、エンハンスメント層の表面プラズモンモードからエネルギーをアウトカップリングする。アウトカップリング層は、表面プラズモンポラリトンからのエネルギーを散乱させる。幾つかの実施形態においては、このエネルギーは、光子として自由空間に散乱される。他の実施形態においては、エネルギーは、表面プラズモンモードから、デバイスの他のモード、例えば、有機導波路モード、基板モード、又は別の導波モードなどに散乱されるがこれらに限定されない。エネルギーがOLEDの非自由空間モードに散乱される場合、他のアウトカップリングスキームを組み込んでそのエネルギーを自由空間に取り出すことができる。幾つかの実施形態においては、1以上の介在層を、エンハンスメント層とアウトカップリング層との間に配置することができる。介在層の例としては、有機、無機、ペロブスカイト、酸化物を含む誘電体材料であることができ、これらの材料の積層体及び/又は混合物を含むことができる。
エンハンスメント層は、発光体材料が存在する媒体の有効特性を変更し、発光率の低下、発光ライン形状の変更、角度による発光強度の変化、発光体材料の安定性の変化、OLEDの効率の変化、及びOLEDデバイスの効率ロールオフの低下のいずれか又は全てをもたらす。カソード側、アノード側、又は両側にエンハンスメント層を配置すると、前記した効果のいずれかを利用するOLEDデバイスが得られる。本明細書に記載され、図示される様々なOLEDの例に示される特定の機能層に加えて、本開示に係るOLEDは、OLEDにしばしば見られる他の機能層のいずれかを含むことができる。
エンハンスメント層は、プラズモン材料、光学活性メタ材料、又はハイパーボリックメタ材料で構成することがきる。本明細書で使用されるとき、プラズモン材料は、誘電率の実部が、電磁スペクトルの可視又は紫外領域でゼロを横切る材料である。幾つかの実施形態では、プラズモン材料は、少なくとも1つの金属を含む。そのような実施形態においては、金属は、Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi、Ca、これらの材料の合金又は混合物、及びこれらの材料の積層体の少なくとも1つを含むことができる。一般に、メタ材料は、異なる材料で構成される媒体であり、媒体が全体として、その各材料部分の合計とは異なる動作をする。特に、光学活性メタ材料は、負の誘電率と負の透磁率の両方を有する材料と定義される。一方、ハイパーボリックメタ材料は、誘電率又は透磁率が異なる空間方向に対して異なる符号を有する異方性媒体である。光学活性メタ材料とハイパーボリックメタ材料は、光の波長の長さスケールで伝搬方向に均一に見える媒体であるという点で、分布ブラッグ反射器(「DBR」)などの他の多くのフォトニック構造体と厳密に区別される。当業者が理解できる用語を使用すると、伝播方向におけるメタ材料の誘電率は、有効媒質近似で記述することができる。プラズモン材料とメタ材料は、光の伝搬を制御する方法を提供し、様々な方法でOLED性能を向上させることができる。
幾つかの実施形態においては、エンハンスメント層は平坦層として設けられる。他の実施形態においては、エンハンスメント層は、周期的、準周期的、若しくはランダムに配置される波長サイズのフィーチャ、又は周期的、準周期的、若しくはランダムに配置されるサブ波長サイズのフィーチャを有する。幾つかの実施形態においては、波長サイズのフィーチャ及びサブ波長サイズのフィーチャは、シャープなエッジを有する。
幾つかの実施形態においては、アウトカップリング層は、周期的、準周期的、若しくはランダムに配置される波長サイズのフィーチャ、又は周期的、準周期的、若しくはランダムに配置されるサブ波長サイズのフィーチャを有する。幾つかの実施形態においては、アウトカップリング層は、複数のナノ粒子から構成することができ、他の実施形態においては、アウトカップリング層は、材料の上に配置された複数のナノ粒子から構成される。これらの実施形態においては、アウトカップリングを、複数のナノ粒子のサイズを変えること、複数のナノ粒子の形状を変えること、複数のナノ粒子の材料を変えること、材料の厚みを調整すること、材料の屈折率又は複数のナノ粒子上に配置される更なる層の屈折率を変えること、エンハンスメント層の厚みを変えること、及び/又はエンハンスメント層の材料を変えることの少なくとも1つによって調節可能であり得る。デバイスの複数のナノ粒子は、金属、誘電体材料、半導体材料、金属の合金、誘電体材料の混合物、1以上の材料の積層体又は層、及び/又はあるタイプの材料のコアであって、別のタイプの材料のシェルでコーティングされたものの少なくとも1つから形成することができる。幾つかの実施形態においては、アウトカップリング層は、少なくとも金属ナノ粒子から構成され、前記金属は、Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi、Ca、これらの材料の合金又は混合物、及びこれらの材料の積層体からなる群から選択される。複数のナノ粒子は、それらの上に配置された更なる層を有することができる。幾つかの実施形態においては、発光の偏光を、アウトカップリング層を使用して調節することができる。アウトカップリング層の次元と周期性を変えることで、空気に優先的にアウトカップリングされる偏光のタイプを選択できる。幾つかの実施形態においては、アウトカップリング層は、デバイスの電極としても機能する。
更に別の態様において、本開示は、また、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有機層とを有する有機発光デバイス(OLED)であって、前記有機層が、本開示の前記化合物セクションに開示される化合物を含むOLEDを含む消費者製品を提供する。
幾つかの実施形態においては、前記消費者製品は、本明細書に記載の有機発光デバイス(OLED)を含む。
幾つかの実施形態においては、前記消費者製品は、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニター、メディカルモニター、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、完全又は部分透明ディスプレイ、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、タブレット、ファブレット、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、ウェアラブルデバイス、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、ビューファインダー、対角で2インチ未満のマイクロディスプレイ、3-Dディスプレイ、バーチャルリアリティ又は拡張現実ディスプレイ、車両、共に並べた多重ディスプレイを含むビデオウォール、劇場又はスタジアムのスクリーン、光療法デバイス、及び看板の1つであることができる。
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。幾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。
幾つかのOLEDの材料及び構成が、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第5,844,363号明細書、米国特許第6,303,238号明細書、及び米国特許第5,707,745号明細書に記載されている。
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号明細書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(「燐光」)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」、Nature、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」)。燐光については、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、カソード160、及びバリア層170を含み得る。カソード160は、第1の導電層162及び第2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層を有する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と称されることができる。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、幾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及び図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、本開示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及び図2に関して記述されている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及び図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第7,431,968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有機蒸気ジェット印刷(OVJP)等の堆積法の幾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、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、低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。非対称構造を有する材料は、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低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。
本開示の実施形態に従って製作されたデバイスは、バリア層を更に含んでいてよい。バリア層の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。バリア層は、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。バリア層は、単層又は多層を含んでいてよい。バリア層は、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バリア層に使用してよい。バリア層は、無機若しくは有機化合物又は両方を組み込み得る。好ましいバリア層は、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号明細書、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、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、バリア層を含む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。非ポリマー材料に対する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製され得る。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。
本開示の実施形態にしたがって作製されたデバイスは、種々の電気製品又は中間部品に組み込まれることができる多種多様な電子部品モジュール(又はユニット)に組み込まれることができる。このような電気製品又は中間部品としては、エンドユーザーの製品製造者によって利用されることができるディスプレイスクリーン、照明デバイス(離散的光源デバイス又は照明パネル等)が挙げられる。このような電子部品モジュールは、駆動エレクトロニクス及び/又は電源を任意に含むことができる。本開示の実施形態にしたがって作製されたデバイスは、組み込まれた1以上の電子部品モジュール(又はユニット)を有する多種多様な消費者製品に組み込まれることができる。OLEDの有機層に本開示の化合物を含むOLEDを含む消費者製品が開示される。このような消費者製品は、1以上の光源及び/又は1以上のある種のビジュアルディスプレイを含む任意の種類の製品を含む。このような消費者製品の幾つかの例としては、フラットパネルディスプレイ、曲がったディスプレイ、コンピュータモニター、メディカルモニター、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、完全又は部分透明ディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、丸めることができるディスプレイ、折り畳むことができるディスプレイ、伸ばすことができるディスプレイ、レーザープリンター、電話、携帯電話、タブレット、ファブレット、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、ウェアラブルデバイス、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、ビューファインダー、マイクロディスプレイ(対角で2インチ未満のディスプレイ)、3-Dディスプレイ、バーチャルリアリティ又は拡張現実ディスプレイ、車両、共に並べた多重ディスプレイを含むビデオウォール、劇場又はスタジアムのスクリーン、光療法デバイス、及び看板を含む。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、本開示にしたが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、18℃から30℃、より好ましくは室温(20~25℃)等、ヒトに快適な温度範囲内での使用が意図されているが、この温度範囲外、例えば、摂氏-40℃~+80℃で用いることもできる。
OLEDに関する更なる詳細、及び前記した定義は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第7,279,704号明細書に見ることができる。
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。
幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、可撓性があること、丸めることができること、折り畳むことができること、伸ばすことができること、曲げることができることからなる群から選択される1以上の特性を有する。幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、透明又は半透明である。幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、カーボンナノチューブを含む層を更に含む。
幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、遅延蛍光発光体を含む層を更に含む。幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、RGB画素配列又は白色及びカラーフィルター画素配列を含む。幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、モバイルデバイス、ハンドヘルドデバイス、又はウェアラブルデバイスである。幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、10インチ未満の対角線又は50平方インチ未満の面積を有するディスプレイパネルである。幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、少なくとも10インチの対角線又は少なくとも50平方インチの面積を有するディスプレイパネルである。幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、照明パネルである。
幾つかの実施形態においては、前記化合物は、発光ドーパントであることができる。幾つかの実施形態においては、前記化合物は、燐光、蛍光、熱活性化遅延蛍光、即ちTADF(E型遅延蛍光とも呼ばれる;例えば、参照によりその全体が組み込まれる米国出願第15/700,352号参照)、三重項-三重項消滅、又はこれらの過程の組合せを介して、発光を生成することができる。幾つかの実施形態においては、前記発光ドーパントは、ラセミ混合物であることができる、又は1つのエナンチオマーに富む(enriched)ことができる。幾つかの実施形態においては、前記化合物は、ホモレプティックであることができる(各配位子が同じである)。幾つかの実施形態においては、前記化合物は、ヘテロレプティックであることができる(少なくとも1つの配位子が他と異なっている)。金属に配位する配位子が1超存在する場合、幾つかの実施形態においては、これらの配位子は、全て同一であることができる。幾つかの他の実施形態においては、少なくとも1つの配位子が、他の配位子と異なる。幾つかの実施形態においては、全ての配位子が、互いに異なることができる。このことは、金属に配位している配位子が、その金属に配位している他の配位子と結合し、三座、四座、五座、又は六座配位子を形成することができる実施形態においても当てはまる。したがって、配位している配位子が互いに結合されている場合、幾つかの実施形態においては、配位子の全てが同一であることができ、幾つかの他の実施形態においては、結合している配位子の少なくとも1つが、他の配位子と異なることができる。
幾つかの実施形態においては、前記化合物は、OLEDにおける燐光増感剤として、用いられることができ、前記OLEDにおける1つ又は複数の層は、1以上の蛍光及び/又は遅延蛍光発光体の形態で、アクセプターを含む。幾つかの実施形態においては、前記化合物は、増感剤として用いられるエキサイプレックスの1つの成分として用いられることができる。燐光増感剤として、前記化合物は、前記アクセプターへのエネルギー移動が可能でなくてはならず、前記アクセプターは、エネルギーを発光する又はエネルギーを最終発光体に更に移動する。前記アクセプター濃度は、0.001%~100%の範囲であり得る。前記アクセプターは、燐光増感剤と同じ層にあることも、又は1以上の異なる層にあることもできる。幾つかの実施形態においては、前記アクセプターは、TADF発光体である。幾つかの実施形態においては、前記アクセプターは、蛍光発光体である。幾つかの実施形態においては、前記発光は、前記増感剤、前記アクセプター、及び前記最終発光体のいずれか又は全てから生じることができる。
他の態様によれば、本明細書に記載される化合物を含む組成物も開示される。
本明細書中に開示される前記OLEDは、消費者製品、電子部品モジュール、及び照明パネルの1以上に組み込まれることができる。前記有機層は、発光層であることができ、幾つかの実施形態においては、前記化合物は、発光ドーパントであることができ、他の実施形態においては、前記化合物は、非発光ドーパントであることができる。
本開示の更に他の態様においては、本明細書に開示される新規化合物を含む組成物が記載される。前記組成物は、本明細書に開示される溶媒、ホスト、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子ブロッキング材料、正孔ブロッキング材料、及び電子輸送材料からなる群から選択される1以上の成分を含むこともできる。
本開示は、本開示の新規化合物、又はその一価又は多価のバリアントを含む任意の化学構造を包含する。言い換えれば、本発明化合物又はその一価又は多価のバリアントは、より大きな化学構造の一部であることができる。そのような化学構造は、モノマー、ポリマー、巨大分子、及び超分子(supramolecule)(超分子(supermolecule)としても知られている)からなる群から選択されることができる。本明細書中で使用される、「化合物の一価のバリアント」は、1個の水素が除去され、化学構造の残りへの結合で置き換えられていることを除いては、前記化合物と同一である部分を指す。本明細書中で使用される、「化合物の多価のバリアント」は、1個超の水素が除去され、化学構造の残りへの結合で置き換えられていることを除いては前記化合物と同一である部分を指す。超分子の例においては、発明化合物は、共有結合なしで前記超分子錯体に組み込まれることもできる。
本開示の更に別の態様において、前記化合物は、前記リスト1の化合物からなる群から選択される。幾つかの実施形態においては、前記化合物は、前記リスト2の化合物からなる群から選択される。
C.本開示の化合物の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。
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。
a)伝導性(導電性)ドーパント:
電荷輸送層は、伝導性ドーパントでドープされ、電荷キャリアの密度を大きく変え、それによりその伝導性を変えることとなる。伝導性は、マトリックス材料中の電荷キャリアを生成することで、又はドーパントのタイプに応じて増加され、半導体のフェルミ準位における変化も達成することができる。正孔輸送層は、p型伝導性ドーパントでドープされることができ、n型伝導性ドーパントは、電子輸送層中に用いられる。
電荷輸送層は、伝導性ドーパントでドープされ、電荷キャリアの密度を大きく変え、それによりその伝導性を変えることとなる。伝導性は、マトリックス材料中の電荷キャリアを生成することで、又はドーパントのタイプに応じて増加され、半導体のフェルミ準位における変化も達成することができる。正孔輸送層は、p型伝導性ドーパントでドープされることができ、n型伝導性ドーパントは、電子輸送層中に用いられる。
本明細書において開示される材料と組み合わせて、OLED中に用いられることができる伝導性ドーパントの非制限的な例は、これらの材料を開示する文献と共に下記に例示される。
EP01617493、EP01968131、EP2020694、EP2684932、US20050139810、US20070160905、US20090167167、US2010288362、WO06081780、WO2009003455、WO2009008277、WO2009011327、WO2014009310、US2007252140、US2015060804、US20150123047、及びUS2012146012
EP01617493、EP01968131、EP2020694、EP2684932、US20050139810、US20070160905、US20090167167、US2010288362、WO06081780、WO2009003455、WO2009008277、WO2009011327、WO2014009310、US2007252140、US2015060804、US20150123047、及びUS2012146012
b)HIL/HTL:
本開示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有するポリマー;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。
本開示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有するポリマー;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。
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。各Arは、無置換であることができる、又は重水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、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、カルボン酸、エーテル、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置換されることができる。
一態様において、Ar1からAr9は、
(式中、kは1から20までの整数であり;X101からX108はC(CHを含む)又はNであり;Z101はNAr1、O、又はSであり;Ar1は、上記で定義したものと同じ基を有する。)からなる群から独立に選択される。
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らに限定されない。
式中、Metは、40より大きい原子量を有し得る金属であり;(Y101-Y102)は二座配位子であり、Y101及びY102は、C、N、O、P及びSから独立に選択され;L101は補助配位子であり;k’は、1から金属に結合し得る配位子の最大数までの整数値であり;且つ、k’+k”は、金属に結合し得る配位子の最大数である。
一態様において、(Y101-Y102)は2-フェニルピリジン誘導体である。別の態様において、(Y101-Y102)はカルベン配位子である。別の態様において、Met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。
本明細書において開示される材料と組み合わせて、OLED中に用いられることができるHIL材料及びHTL材料の非制限的な例は、これらの材料を開示する文献と共に下記に例示される。
CN102702075、DE102012005215、EP01624500、EP01698613、EP01806334、EP01930964、EP01972613、EP01997799、EP02011790、EP02055700、EP02055701、EP1725079、EP2085382、EP2660300、EP650955、JP07-073529、JP2005112765、JP2007091719、JP2008021687、JP2014-009196、KR20110088898、KR20130077473、TW201139402、US06517957、US20020158242、US20030162053、US20050123751、US20060182993、US20060240279、US20070145888、US20070181874、US20070278938、US20080014464、US20080091025、US20080106190、US20080124572、US20080145707、US20080220265、US20080233434、US20080303417、US2008107919、US20090115320、US20090167161、US2009066235、US2011007385、US20110163302、US2011240968、US2011278551、US2012205642、US2013241401、US20140117329、US2014183517、US5061569、US5639914、WO05075451、WO07125714、WO08023550、WO08023759、WO2009145016、WO2010061824、WO2011075644、WO2012177006、WO2013018530、WO2013039073、WO2013087142、WO2013118812、WO2013120577、WO2013157367、WO2013175747、WO2014002873、WO2014015935、WO2014015937、WO2014030872、WO2014030921、WO2014034791、WO2014104514、WO2014157018
CN102702075、DE102012005215、EP01624500、EP01698613、EP01806334、EP01930964、EP01972613、EP01997799、EP02011790、EP02055700、EP02055701、EP1725079、EP2085382、EP2660300、EP650955、JP07-073529、JP2005112765、JP2007091719、JP2008021687、JP2014-009196、KR20110088898、KR20130077473、TW201139402、US06517957、US20020158242、US20030162053、US20050123751、US20060182993、US20060240279、US20070145888、US20070181874、US20070278938、US20080014464、US20080091025、US20080106190、US20080124572、US20080145707、US20080220265、US20080233434、US20080303417、US2008107919、US20090115320、US20090167161、US2009066235、US2011007385、US20110163302、US2011240968、US2011278551、US2012205642、US2013241401、US20140117329、US2014183517、US5061569、US5639914、WO05075451、WO07125714、WO08023550、WO08023759、WO2009145016、WO2010061824、WO2011075644、WO2012177006、WO2013018530、WO2013039073、WO2013087142、WO2013118812、WO2013120577、WO2013157367、WO2013175747、WO2014002873、WO2014015935、WO2014015937、WO2014030872、WO2014030921、WO2014034791、WO2014104514、WO2014157018
c)EBL:
電子ブロッキング層(EBL)は、発光層から出る電子及び/又は励起子の数を減らすために使用されることができる。デバイス中の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、大幅に高い効率及び/又はより長い寿命をもたらし得る。また、ブロッキング層を使用して、OLEDの所望の領域に発光を制限することもできる。幾つかの実施形態においては、EBL材料は、EBLインターフェースに最も近接した発光体よりも高いLUMO(真空準位により近い)及び/又は高い三重項エネルギーを有する。幾つかの実施形態においては、EBL材料は、EBLインターフェースに最も近接したホストの1以上よりも高いLUMO(真空準位により近い)及び/又は高い三重項エネルギーを有する。1つの態様においては、EBL中に用いられる前記化合物は、下記に記載されるホストの1つとして用いられる、同じ分子又は同じ官能基を含む。
電子ブロッキング層(EBL)は、発光層から出る電子及び/又は励起子の数を減らすために使用されることができる。デバイス中の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、大幅に高い効率及び/又はより長い寿命をもたらし得る。また、ブロッキング層を使用して、OLEDの所望の領域に発光を制限することもできる。幾つかの実施形態においては、EBL材料は、EBLインターフェースに最も近接した発光体よりも高いLUMO(真空準位により近い)及び/又は高い三重項エネルギーを有する。幾つかの実施形態においては、EBL材料は、EBLインターフェースに最も近接したホストの1以上よりも高いLUMO(真空準位により近い)及び/又は高い三重項エネルギーを有する。1つの態様においては、EBL中に用いられる前記化合物は、下記に記載されるホストの1つとして用いられる、同じ分子又は同じ官能基を含む。
d)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たホスト材料を含むことができる。前記ホスト材料としては特に限定されず、前記ホストの三重項エネルギーがドーパントのものよりも大きければ、任意の金属錯体又は有機化合物が用いられることができる。いずれのホスト材料も、三重項の基準が満たされる限り、任意のドーパントと共に用いられることができる。
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たホスト材料を含むことができる。前記ホスト材料としては特に限定されず、前記ホストの三重項エネルギーがドーパントのものよりも大きければ、任意の金属錯体又は有機化合物が用いられることができる。いずれのホスト材料も、三重項の基準が満たされる限り、任意のドーパントと共に用いられることができる。
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。
式中、Metは金属であり;(Y103-Y104)は二座配位子であり、Y103及びY104は、C、N、O、P及びSから独立に選択され;L101は他の配位子であり;k’は、1から金属に結合し得る配位子の最大数までの整数値であり;且つ、k’+k”は、金属に結合し得る配位子の最大数である。
別の態様において、Metは、Ir及びPtから選択される。更なる態様において、(Y103-Y104)はカルベン配位子である。
1つの態様においては、前記ホスト化合物は、ベンゼン、ビフェニル、トリフェニル、トリフェニレン、テトラフェニレン、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、及び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群の少なくとも1つを含む。各基内の各オプションは、無置換であることができる、又は重水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、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、カルボン酸、エーテル、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置換されることができる。
一態様において、前記ホスト化合物は、分子中に、下記の基の少なくとも1つを含む。
式中、R101は、水素、重水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、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、カルボン酸、エーテル、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する。kは0から20又は1から20までの整数である。X101~X108は、独立して、C(CHを含む)又はNから選択される。Z101及びZ102は、独立して、NR101、O、又はSから選択される。
本明細書において開示される材料と組み合わせて、OLED中に用いられることができるホスト材料の非制限的な例は、これらの材料を開示する文献と共に下記に例示される。
EP2034538、EP2034538A、EP2757608、JP2007254297、KR20100079458、KR20120088644、KR20120129733、KR20130115564、TW201329200、US20030175553、US20050238919、US20060280965、US20090017330、US20090030202、US20090167162、US20090302743、US20090309488、US20100012931、US20100084966、US20100187984、US2010187984、US2012075273、US2012126221、US2013009543、US2013105787、US2013175519、US2014001446、US20140183503、US20140225088、US2014034914、US7154114、WO2001039234、WO2004093207、WO2005014551、WO2005089025、WO2006072002、WO2006114966、WO2007063754、WO2008056746、WO2009003898、WO2009021126、WO2009063833、WO2009066778、WO2009066779、WO2009086028、WO2010056066、WO2010107244、WO2011081423、WO2011081431、WO2011086863、WO2012128298、WO2012133644、WO2012133649、WO2013024872、WO2013035275、WO2013081315、WO2013191404、WO2014142472、US20170263869、US20160163995、US9466803
EP2034538、EP2034538A、EP2757608、JP2007254297、KR20100079458、KR20120088644、KR20120129733、KR20130115564、TW201329200、US20030175553、US20050238919、US20060280965、US20090017330、US20090030202、US20090167162、US20090302743、US20090309488、US20100012931、US20100084966、US20100187984、US2010187984、US2012075273、US2012126221、US2013009543、US2013105787、US2013175519、US2014001446、US20140183503、US20140225088、US2014034914、US7154114、WO2001039234、WO2004093207、WO2005014551、WO2005089025、WO2006072002、WO2006114966、WO2007063754、WO2008056746、WO2009003898、WO2009021126、WO2009063833、WO2009066778、WO2009066779、WO2009086028、WO2010056066、WO2010107244、WO2011081423、WO2011081431、WO2011086863、WO2012128298、WO2012133644、WO2012133649、WO2013024872、WO2013035275、WO2013081315、WO2013191404、WO2014142472、US20170263869、US20160163995、US9466803
e)追加の発光体:
1以上の追加の発光体ドーパントを本開示の化合物と共に使用することができる。前記追加の発光体ドーパントの例としては、特に限定されず、前記化合物が典型的に発光体材料として用いられるものであれば、いずれの化合物も用いられることができる。好適な発光体材料の例としては、燐光、蛍光、熱活性化遅延蛍光、即ちTADF(E型遅延蛍光とも言われる)、三重項-三重項消滅、又はこれらの過程の組合せを介して、発光を生成することができる化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
1以上の追加の発光体ドーパントを本開示の化合物と共に使用することができる。前記追加の発光体ドーパントの例としては、特に限定されず、前記化合物が典型的に発光体材料として用いられるものであれば、いずれの化合物も用いられることができる。好適な発光体材料の例としては、燐光、蛍光、熱活性化遅延蛍光、即ちTADF(E型遅延蛍光とも言われる)、三重項-三重項消滅、又はこれらの過程の組合せを介して、発光を生成することができる化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書において開示される材料と組み合わせて、OLED中に用いられることができる発光体材料の非制限的な例は、これらの材料を開示する文献と共に下記に例示される。
CN103694277、CN1696137、EB01238981、EP01239526、EP01961743、EP1239526、EP1244155、EP1642951、EP1647554、EP1841834、EP1841834B、EP2062907、EP2730583、JP2012074444、JP2013110263、JP4478555、KR1020090133652、KR20120032054、KR20130043460、TW201332980、US06699599、US06916554、US20010019782、US20020034656、US20030068526、US20030072964、US20030138657、US20050123788、US20050244673、US2005123791、US2005260449、US20060008670、US20060065890、US20060127696、US20060134459、US20060134462、US20060202194、US20060251923、US20070034863、US20070087321、US20070103060、US20070111026、US20070190359、US20070231600、US2007034863、US2007104979、US2007104980、US2007138437、US2007224450、US2007278936、US20080020237、US20080233410、US20080261076、US20080297033、US200805851、US2008161567、US2008210930、US20090039776、US20090108737、US20090115322、US20090179555、US2009085476、US2009104472、US20100090591、US20100148663、US20100244004、US20100295032、US2010102716、US2010105902、US2010244004、US2010270916、US20110057559、US20110108822、US20110204333、US2011215710、US2011227049、US2011285275、US2012292601、US20130146848、US2013033172、US2013165653、US2013181190、US2013334521、US20140246656、US2014103305、US6303238、US6413656、US6653654、US6670645、US6687266、US6835469、US6921915、US7279704、US7332232、US7378162、US7534505、US7675228、US7728137、US7740957、US7759489、US7951947、US8067099、US8592586、US8871361、WO06081973、WO06121811、WO07018067、WO07108362、WO07115970、WO07115981、WO08035571、WO2002015645、WO2003040257、WO2005019373、WO2006056418、WO2008054584、WO2008078800、WO2008096609、WO2008101842、WO2009000673、WO2009050281、WO2009100991、WO2010028151、WO2010054731、WO2010086089、WO2010118029、WO2011044988、WO2011051404、WO2011107491、WO2012020327、WO2012163471、WO2013094620、WO2013107487、WO2013174471、WO2014007565、WO2014008982、WO2014023377、WO2014024131、WO2014031977、WO2014038456、WO2014112450
CN103694277、CN1696137、EB01238981、EP01239526、EP01961743、EP1239526、EP1244155、EP1642951、EP1647554、EP1841834、EP1841834B、EP2062907、EP2730583、JP2012074444、JP2013110263、JP4478555、KR1020090133652、KR20120032054、KR20130043460、TW201332980、US06699599、US06916554、US20010019782、US20020034656、US20030068526、US20030072964、US20030138657、US20050123788、US20050244673、US2005123791、US2005260449、US20060008670、US20060065890、US20060127696、US20060134459、US20060134462、US20060202194、US20060251923、US20070034863、US20070087321、US20070103060、US20070111026、US20070190359、US20070231600、US2007034863、US2007104979、US2007104980、US2007138437、US2007224450、US2007278936、US20080020237、US20080233410、US20080261076、US20080297033、US200805851、US2008161567、US2008210930、US20090039776、US20090108737、US20090115322、US20090179555、US2009085476、US2009104472、US20100090591、US20100148663、US20100244004、US20100295032、US2010102716、US2010105902、US2010244004、US2010270916、US20110057559、US20110108822、US20110204333、US2011215710、US2011227049、US2011285275、US2012292601、US20130146848、US2013033172、US2013165653、US2013181190、US2013334521、US20140246656、US2014103305、US6303238、US6413656、US6653654、US6670645、US6687266、US6835469、US6921915、US7279704、US7332232、US7378162、US7534505、US7675228、US7728137、US7740957、US7759489、US7951947、US8067099、US8592586、US8871361、WO06081973、WO06121811、WO07018067、WO07108362、WO07115970、WO07115981、WO08035571、WO2002015645、WO2003040257、WO2005019373、WO2006056418、WO2008054584、WO2008078800、WO2008096609、WO2008101842、WO2009000673、WO2009050281、WO2009100991、WO2010028151、WO2010054731、WO2010086089、WO2010118029、WO2011044988、WO2011051404、WO2011107491、WO2012020327、WO2012163471、WO2013094620、WO2013107487、WO2013174471、WO2014007565、WO2014008982、WO2014023377、WO2014024131、WO2014031977、WO2014038456、WO2014112450
f)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。デバイス中の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及び/又はより長い寿命をもたらし得る。また、ブロッキング層を使用して、OLEDの所望の領域に発光を制限することもできる。幾つかの実施形態においては、HBL材料は、HBLインターフェースに最も近接した発光体よりも低いHOMO(真空準位から更に離れて)及び/又は高い三重項エネルギーを有する。幾つかの実施形態においては、HBL材料は、HBLインターフェースに最も近接したホストの1以上よりも低いHOMO(真空準位から更に離れて)及び/又は高い三重項エネルギーを有する。
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。デバイス中の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及び/又はより長い寿命をもたらし得る。また、ブロッキング層を使用して、OLEDの所望の領域に発光を制限することもできる。幾つかの実施形態においては、HBL材料は、HBLインターフェースに最も近接した発光体よりも低いHOMO(真空準位から更に離れて)及び/又は高い三重項エネルギーを有する。幾つかの実施形態においては、HBL材料は、HBLインターフェースに最も近接したホストの1以上よりも低いHOMO(真空準位から更に離れて)及び/又は高い三重項エネルギーを有する。
一態様において、前記HBL中に使用される前記化合物は、上述したホストに用いられる場合と同じ分子又は同じ官能基を含む。
g)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。
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。
式中、R101は、水素、重水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、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、カルボン酸、エーテル、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する。Ar1からAr3は、上記で言及したArのものと同様の定義を有する。kは1から20までの整数である。X101からX108はC(CHを含む)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。
式中、(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;L101は他の配位子であり;k’は、1から金属に結合し得る配位子の最大数までの整数値である。
本明細書において開示される材料と組み合わせて、OLED中に用いられることができるETL材料の非制限的な例は、これらの材料を開示する文献と共に下記に例示される。CN103508940、EP01602648、EP01734038、EP01956007、JP2004-022334、JP2005149918、JP2005-268199、KR0117693、KR20130108183、US20040036077、US20070104977、US2007018155、US20090101870、US20090115316、US20090140637、US20090179554、US2009218940、US2010108990、US2011156017、US2011210320、US2012193612、US2012214993、US2014014925、US2014014927、US20140284580、US6656612、US8415031、WO2003060956、WO2007111263、WO2009148269、WO2010067894、WO2010072300、WO2011074770、WO2011105373、WO2013079217、WO2013145667、WO2013180376、WO2014104499、WO2014104535
h)電荷発生層(CGL)
タンデム型、又は積層型のOLED中で、CGLは、性能において重要な役割を果たし、それぞれ、電子及び正孔の注入ためのn-ドープ層及びp-ドープ層からなる。電子及び正孔は、前記CGL及び電極から供給される。前記CGL中の消費された電子及び正孔は、それぞれカソード及びアノードから注入された電子及び正孔によって再び満たされ、その後バイポーラ電流が徐々に安定した状態に達する。典型的なCGL材料は、輸送層で用いられるn型及びp型伝導性ドーパントを含む。
タンデム型、又は積層型のOLED中で、CGLは、性能において重要な役割を果たし、それぞれ、電子及び正孔の注入ためのn-ドープ層及びp-ドープ層からなる。電子及び正孔は、前記CGL及び電極から供給される。前記CGL中の消費された電子及び正孔は、それぞれカソード及びアノードから注入された電子及び正孔によって再び満たされ、その後バイポーラ電流が徐々に安定した状態に達する。典型的なCGL材料は、輸送層で用いられるn型及びp型伝導性ドーパントを含む。
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。重水素化される化合物の水素の最低量は、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%、及び100%からなる群から選択される。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、こ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であることができる。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も、こ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であることができる。
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。
実験データ
15-Ω/sq.のシート抵抗を有する酸化インジウムスズ(ITO)層でプレコートしたガラス基板上に、OLEDを成長させた。有機層の堆積又コーティングに先立ち、前記基板を溶剤で脱脂し、次いで、50W、100mTorrにて1.5分間、酸素プラズマで処理し、UVオゾンで5分間処理した。デバイスを、高真空下(<10-6Torr)、熱蒸着によって作製した。アノード電極は、酸化インジウムスズ(ITO)750Åとした。デバイスはいずれも、パッケージ内に入れた水分ゲッターを使用して作製直後に、窒素グローブボックス(<1ppmのH2O及びO2)内にて、エポキシ樹脂でシールされたガラス蓋で封入した。ドーピングパーセンテージは、体積パーセントである。デバイスは、以下の材料を使用して幾つかの異なるデバイス構造で成長させた。
15-Ω/sq.のシート抵抗を有する酸化インジウムスズ(ITO)層でプレコートしたガラス基板上に、OLEDを成長させた。有機層の堆積又コーティングに先立ち、前記基板を溶剤で脱脂し、次いで、50W、100mTorrにて1.5分間、酸素プラズマで処理し、UVオゾンで5分間処理した。デバイスを、高真空下(<10-6Torr)、熱蒸着によって作製した。アノード電極は、酸化インジウムスズ(ITO)750Åとした。デバイスはいずれも、パッケージ内に入れた水分ゲッターを使用して作製直後に、窒素グローブボックス(<1ppmのH2O及びO2)内にて、エポキシ樹脂でシールされたガラス蓋で封入した。ドーピングパーセンテージは、体積パーセントである。デバイスは、以下の材料を使用して幾つかの異なるデバイス構造で成長させた。
表1は、DH1~DH4の一重項及び三重項エネルギーの計算値を示す。B3LYP混成汎関数系及びCEP-31G基底関数系(有効内殻ポテンシャルを含む)を用いるGaussian 09ソフトウェアパッケージにおいて、ジオメトリ最適化計算を行った。本明細書で特定されるDFT関数系及び基底関数系で得られたこれらの計算は、理論的なものであることを理解されたい。本明細書で用いられるGEP-31Gを伴うGaussianなどのコンピュータによる複合プロトコルは、電子的作用は、付加的(additive)であり、そのため、より大きな基底関数系は、完全基底系(CBS)限界への外挿に用いることができるという仮定に依存している。しかし、研究の目的が、一連の構造的に関連した化合物におけるHOMO、LUMO、S1、T1、結合解離エネルギーなどのばらつきを理解することである場合、付加的効果は、類似すると予想される。したがって、B3LYPを用いることによる絶対誤差は、他のコンピュータ手法に比べて顕著であり得るものの、B3LYPプロトコルで計算されるHOMO、LUMO、S1、T1、及び結合解離エネルギーの各値の間の相対的な差は、実験を非常によく再現すると期待される。例えば、Hongら、Chem.Mater.2016,28,5791~98,5792~93及びSupplemental Information(OLED材料に関してDFT計算の信頼性について論じている)を参照されたい。更に、OLED技術において有用なイリジウム又は白金錯体に関して、DFT計算で得られたデータは、実際の実験データと非常によく相関する。Tavasliら、J.Mater.Chem.2012,22,6419~29,6422(表3)(DFT計算が、各種発光錯体について、実際のデータと非常に相関性が高いことを示す);Morello,G.R.,J.Mol.Model.2017,23:174(各種DFT関数系と基底関数系を研究し、B3LYPとCEP-31Gの組合せが、発光錯体の場合、特に正確であると結論付けている)を参照されたい。
表1:計算された一重項及び三重項エネルギーと対応する一重項-三重項ギャップ
表1:計算された一重項及び三重項エネルギーと対応する一重項-三重項ギャップ
室温で、ドープされたPMMAフィルムのフォトルミネッセンス発光スペクトルを、Pt-1、Pt-2、Pt-3、Pt-4、Pt-5、及びPt-7について測定した。前記フィルムの発光スペクトルは、校正済みHamamatsu Quantaurus-QYPlusUV-NIR絶対PL量子収率分光計で、励起波長340nmにて測定した。前記フィルムは、トルエン中にPMMAを含む、ろ過され石英基板にドロップキャストされた1重量%の発光体溶液から調製した。対応するピーク発光波長(λmax)及び半値全幅(FWHM)を表2に示す。
表2:1%ドープPMMAフィルムのフォトルミネッセンス発光スペクトルデータ
表2:1%ドープPMMAフィルムのフォトルミネッセンス発光スペクトルデータ
実施例1~10及び比較例1及び2では、2種類の異なるデバイス構造でデバイスを成長させた。デバイス構造1は、ITO表面から順に、100Åの化合物1(HIL)、250Åの化合物2(HTL)、50ÅのHH1(EBL)、一定パーセンテージのHH2、X%のドーパントをドープした300ÅのHH1(EML)、化合物4を35%ドープした300Åの化合物3(ETL)、10Åの化合物3(EIL)からなる有機層を有し、及び1,000ÅのAl(カソード)を有した。デバイス構造2は、ITO表面から順に、100Åの化合物1(HIL)、250Åの化合物2(HTL)、50ÅのHH1(EBL)、一定パーセンテージのDH2、X%のドーパントをドープした300ÅのDH1(EML)、50ÅのHH2(BL)、化合物4を35%ドープした300Åの化合物3(ETL)、10Åの化合物3(EIL)からなる有機層を有し、及び1,000ÅのAl(カソード)を有した。実施例1~7、実施例10及び11、及び比較例1では、HH2又はDH2のドーピングパーセンテージは、50%とした。実施例8及び9及び比較2では、HH2又はDH2のドーピングパーセンテージは、40%とした。各デバイスのドーパントとドーピング濃度を、表4及び表5に示す。
実施例1~6及び比較例1では、測定された寿命(LT90)は、20mA/cm2の定電流密度で、輝度が、初期輝度の90%に低下するまでの時間である。表3に示すエンハンスメントファクターは、デバイス構造2のLT90のデバイス構造1のLT90に対する比である。
表3:重水素化ホストにおける青色発光白金錯体のエンハンスメントファクター
表3:重水素化ホストにおける青色発光白金錯体のエンハンスメントファクター
前記データは、デバイス実施例1~7のそれぞれが、比較例1よりも重水素化による大きな向上を示したことを示している。60%~100%の寿命向上は、実験誤差に起因し得る値を超えており、観察された改善は顕著である。前記デバイスが、燐光ドーパントの選択のみが異なっている同一構造を有するという事実に基づくと、前記データで観察された顕著な性能改善は予想外であった。いかなる理論にも拘束されるものではないが、この改善は、重水素化されたホストと、特定の分子構造モチーフ又は特定の発光特性を有するドーパントとの間の分子間分解反応の抑制に起因している可能性がある。実施例1~5及び実施例7では、燐光物質は、金属-カルベン結合を含むPt錯体であり、カルベンを含まない比較例1の比較化合物よりも、ホストの重水素化による大きな向上を示す。実施例3では、燐光物質は、線状に縮合された4つの環を有する縮合環構造を含み、比較例1の比較化合物よりも、ホストの重水素化による大きな向上を示す。実施例1~4では、ターフェニル置換カルベン燐光物質は、少なくとも3つの6員芳香環を含むペンダント基を含み、前記少なくとも3つの6員芳香環のそれぞれは、前記少なくとも3つの6員芳香環の別のものに直接縮合せず、それらはそれぞれ、ターフェニル置換を含まない比較例1の比較化合物よりも、ホストの重水素化による大きな向上を示す。実施例1~7では、燐光物質のそれぞれは、金属に直接結合するカルバゾール部分を含み、カルバゾール部分を含まない比較例1の比較化合物よりも、ホストの重水素化による大きな向上を示す。実施例6では、燐光物質はホウ素原子を含み、ホウ素原子を含まない比較例1の比較化合物よりも、ホストの重水素化による大きな向上を示す。実施例1~7では、各燐光物質は、同一サイズの少なくとも2つの隣接するキレート環を含む少なくとも3つの隣接する5員又は6員のキレート環(1つの5員キレート及び2つの隣接する6員キレート)を形成する四座配位子を含み、それぞれ、同一サイズの2つの隣接するキレート環を含まない比較例1の比較化合物よりも、ホストの重水素化による大きな向上を示す。実施例7では、燐光物質は、シリコン原子を含み、シリコン原子を含まない比較例1の比較化合物よりも、ホストの重水素化による大きな向上を示す。実施例1~4では、燐光物質は、それぞれ、重水素化されたフェニル環を含み、重水素化を含まない比較例1の比較化合物よりも、ホストの重水素化による大きな向上を示す。実施例5では、燐光物質は、ホスト材料とエキサイプレックスを形成し、ホストとエキサイプレックスを形成しない比較例1の比較化合物よりも、ホストの重水素化による大きな向上を示す。実施例1~5では、燐光物質は、それぞれ、表2に示されるように、1%ドープしたPMMAフィルムにおいて40nm未満のλmaxでの発光の半値全幅を示し、それぞれが、40nm超のλmaxでの発光の半値全幅を示す比較例1の比較化合物よりも、ホストの重水素化による大きな向上を示す。
実施例8~11及び比較例2では、測定された寿命(LT95)は、60mA/cm2の定電流密度で、輝度が、初期輝度の95%に低下するまでの時間である。表4及び表5に示されるエンハンスメントファクターは、デバイス構造2のLT95のデバイス構造1のLT95に対する比である。Ir-1~Ir-3及びIr-5のデバイスのエンハンスメントファクターを表5に示す。
表4:重水素化ホストにおける緑色及び赤色発光イリジウム錯体のエンハンスメントファクター
表4:重水素化ホストにおける緑色及び赤色発光イリジウム錯体のエンハンスメントファクター
前記データは、デバイス実施例8~10がいずれも、重水素化による大きな向上を示し、比較例2よりも80%大きいエンハンスメントファクターを有することを示している。20%~110%の寿命向上は、実験誤差に起因し得る値を超えており、観察された改善は顕著である。前記デバイス実施例8~10が、燐光物質の選択のみが異なっている比較例2と同一構造を有するという事実に基づくと、前記データで観察された顕著な性能改善は予想外であった。いかなる理論にも拘束されるものではないが、この改善は、重水素化されたホストと、特定の分子構造モチーフ又は特定の発光特性を有するドーパントとの間の分子間分解反応の抑制に起因している可能性がある。実施例8では、燐光物質は、少なくとも1つの6員ヘテロアリール環を含む少なくとも3つの環を含む縮合環構造、又は金属に直接結合したベンゼン環を含む縮合環構造を含み、縮合構造を含まない比較例2の比較化合物よりも、ホストの重水素化による大きな向上を示す。実施例9では、燐光物質は、3つの異なる二座配位子を含むIr(III)錯体であり、ホモレプティックIr(III)錯体である比較例2の比較化合物よりも、ホストの重水素化による大きな向上を示す。実施例10では、燐光物質は、アセチルアセトナート配位子を含み、アセチルアセトナート配位子を含まない比較例2の比較化合物よりも大きな向上を示す。
表5:重水素化されたホストにおける赤外発光錯体のエンハンスメントファクター
表5:重水素化されたホストにおける赤外発光錯体のエンハンスメントファクター
室温で、ドープされたPMMAフィルムのフォトルミネッセンス量子収率(PLQY)を、Ir-4について測定した。前記PLQYは、校正済みHamamatsu Quantaurus-QYPlusUV-NIR絶対PL量子収率分光計で、励起波長340nmにて測定した。前記フィルムは、トルエン中にPMMAを含む、ろ過され石英基板にドロップキャストされた1重量%のIr-4溶液から調製した。対応するピーク発光波長(λmax)及びPLQYを表6に示す。
表6:Ir-4のλmax及びPLQY
表6:Ir-4のλmax及びPLQY
実施例11では、λmaxを有する燐光物質は、表6に示されるように、700~1000nmの範囲にあり、1%ドープPMMAフィルムで少なくとも30%のPLQY値を有しており、少なくとも2つのヘテロ原子と少なくとも1つのフッ素原子とを含むヘテロアリール部分を含むフッ素化キナゾリンを含み、ホストが重水素化されると、顕著な寿命向上を示す。
実施例12では、2種類の異なるデバイス構造でデバイスを成長させた。デバイス構造3は、ITO表面から順に、100Åの化合物1(HIL)、400Åの化合物2(HTL)、50ÅのDH1(EBL)、30%のHH2、12%のPt-8をドープした400ÅのHH1(EML)、化合物4を35%ドープした300Åの化合物3(ETL)、10Åの化合物3(EIL)からなる有機層を有し、及び1,000ÅのAl(カソード)を有した。デバイス構造4は、ITO表面から順に、100Åの化合物1(HIL)、400Åの化合物2(HTL)、50ÅのDH1(EBL)、30%のDH2、12%のPt-8をドープした400ÅのDH1(EML)、化合物4を35%ドープした300Åの化合物3(ETL)、10Åの化合物3(EIL)からなる有機層を有し、及び1,000ÅのAl(カソード)を有した。測定された寿命(LT95)は、80mA/cm2の定電流密度で、輝度が、初期輝度の95%に低下するまでの時間である。表7に示されるエンハンスメントファクターは、デバイス構造4のLT95のデバイス構造3のLT95に対する比である。
表7:Pt-8のエンハンスメントファクター
表7:Pt-8のエンハンスメントファクター
前記データは、デバイス実施例12が、比較例2よりも大きな寿命向上を示したことを示している。80%の寿命向上は、実験誤差に起因し得る値を超えており、観察された改善は顕著である。実施例12が、燐光物質の選択が比較例2との主な相違点であり、比較例2と同一のホスト材料を用いているという事実に基づくと、前記データで観察された顕著な性能改善は予想外であった。いかなる理論にも拘束されるものではないが、この改善は、重水素化されたホストと、配位炭素原子に対してトランスである配位酸素原子を含む四座配位子を有するPt-8との重水素化ホストの抑制された反応性に起因する可能性がある。更に、Pt-8の垂直双極子比(VDR)は0.15未満であり、528nmのλmaxと0.15未満のVDRとを有する当該燐光物質は、0.15超のVDRを有する比較例2よりも、ホストの重水素化による大きな寿命向上を示す。
実施例13では、2種類の異なるデバイス構造でデバイスを成長させた。デバイス構造5は、ITO表面から順に、100Åの化合物1(HIL)、250Åの化合物2(HTL)、50ÅのHH1(EBL)、50ÅのHH3(BL)、30%のHH3、12%のPt-2をドープした300ÅのHH1(EML)、化合物4を35%ドープした300Åの化合物3(ETL)、10Åの化合物3(EIL)からなる有機層を有し、及び1,000ÅのAl(カソード)を有した。デバイス構造6は、ITO表面から順に、100Åの化合物1(HIL)、250Åの化合物2(HTL)、50ÅのHH1(EBL)、30%のDH3、12%のPt-2をドープした300ÅのHH1(EML)、50ÅのHH3(BL)、化合物4を35%ドープした300Åの化合物3(ETL)、10Åの化合物3(EIL)からなる有機層を有し、及び1,000ÅのAl(カソード)を有した。測定された寿命(LT90)は、20mA/cm2の定電流密度で、輝度が、初期輝度の90%に低下するまでの時間である。表8に示されるエンハンスメントファクターは、デバイス構造6のLT90のデバイス構造5のLT90に対する比である。
表8:重水素化ホウ素含有ホストにおけるPt-2の相対寿命
表8:重水素化ホウ素含有ホストにおけるPt-2の相対寿命
前記データは、デバイス実施例13が、ホストを重水素化しないデバイスと比べて寿命が延びたことを示している。30%の寿命向上は、実験誤差に起因し得る値を超えており、観察された改善は顕著である。いかなる理論にも拘束されるものではないが、この改善は、重水素化ホウ素含有ホストの燐光物質との抑制された反応性に起因する可能性がある。
実施例14では、2種類の異なるデバイス構造でデバイスを成長させた。デバイス構造7は、ITO表面から順に、100Åの化合物1(HIL)、250Åの化合物2(HTL)、50ÅのDH1(EBL)、50%のHH4、12%のPt-2をドープした300ÅのHH1(EML)、50ÅのDH4(BL)、化合物4を35%ドープした300Åの化合物3(ETL)、10Åの化合物3(EIL)からなる有機層を有し、及び1,000ÅのAl(カソード)を有した。デバイス構造8は、ITO表面から順に、100Åの化合物1(HIL)、250Åの化合物2(HTL)、50ÅのDH1(EBL)、50%のDH4、12%のPt-2をドープした300ÅのDH1(EML)、50ÅのDH4(BL)、化合物4を35%ドープした300Åの化合物3(ETL)、10Åの化合物3(EIL)からなる有機層を有し、及び1,000ÅのAl(カソード)を有した。測定された寿命(LT90)は、20mA/cm2の定電流密度で、輝度が、初期輝度の90%に低下するまでの時間である。表9に示されるエンハンスメントファクターは、デバイス構造8のLT90のデバイス構造7のLT90に対する比である。
表9:重水素化TADFホストにおけるPt-2の相対寿命
表9:重水素化TADFホストにおけるPt-2の相対寿命
前記データは、デバイス実施例14が、ホストを重水素化した場合と比べて寿命が延びたことを示している。180%の寿命向上は、実験誤差に起因し得る値を超えており、観察された改善は顕著である。S1host-T1hostが小さいDH4を使用した実施例14における向上は、S1host-T1hostが大きいDH2を使用した場合に観察されたいずれの場合よりも遥かに大きい。DH4及びDH2は類似した構造を有し、主な相違点はDH4のS1host-T1hostが小さいことであるという事実に基づくと、前記データで観察される大幅な性能向上は予想外であった。いかなる理論にも拘束されるものではないが、この改善は、ホストが0.30eV未満の差S1host-T1hostを有する場合に特に影響が大きい、重水素化ホストと白金錯体との間の抑制された反応に起因する可能性がある。
実施例15及び16では、2種類の異なるデバイス構造でデバイスを成長させた。デバイス構造9は、ITO表面から順に、100Åの化合物1(HIL)、250Åの化合物2(HTL)、50ÅのDH1(EBL)、52%のHH2、13%のドーパントをドープした300ÅのHH1(EML)、50ÅのDH2(BL)、化合物4を35%ドープした300Åの化合物3(ETL)、10Åの化合物3(EIL)からなる有機層を有し、及び1,000ÅのAl(カソード)を有した。デバイス構造10は、ITO表面から順に、100Åの化合物1(HIL)、250Åの化合物2(HTL)、50ÅのDH1(EBL)、52%のDH2、13%のドーパントをドープした300ÅのDH1(EML)、50ÅのDH2(BL)、化合物4を35%ドープした300Åの化合物3(ETL)、10Åの化合物3(EIL)からなる有機層を有し、及び1,000ÅのAl(カソード)を有した。測定された寿命(LT90)は、20mA/cm2の定電流密度で、輝度が、初期輝度の90%に低下するまでの時間である。表10に示されるエンハンスメントファクターは、デバイス構造10のLT90のデバイス構造9のLT90に対する比である。
表10:重水素化ホストにおける青色発光錯体のエンハンスメントファクター
表10:重水素化ホストにおける青色発光錯体のエンハンスメントファクター
実施例15及び16では、それぞれ、比較例1よりも、重水素化による大きな向上を示した。90%~130%の寿命向上は、実験誤差に起因し得る値を超えており、観察された改善は顕著である。これらのデバイスが類似した構造を有し、主な相違点は燐光ドーパントの選択であるという事実に基づくと、前記データで観察される顕著な性能改善は予想外であった。いかなる理論にも拘束されるものではないが、この改善は、重水素化されたホストと特定の分子構造モチーフ又は特定の発光特性を有するドーパントとの間の分子間分解反応の抑制に起因する可能性がある。Pt-10及びPt-11はいずれも、9員環を含み、7個以上の原子を含む環を有さない比較例1の比較化合物よりも、ホストの重水素化による大きな向上を示す。
実施例15を実施例16と比較すると、Pt-10を含むデバイスは、Pt-11を含むデバイスよりも大きな向上を示している。燐光ドーパントが、Pt-10がPt-11よりも多くの重水素原子を含むということだけが異なる同一構造を有するという事実に基づくと、前記データで観察された顕著な性能向上は予想外であった。いかなる理論にも拘束されるものではないが、Pt-10のより大きなエンハンスメントファクターは、EMLから更なる水素原子が除去されることによって生じる可能性がある。幾つかの実施形態においては、好ましい発光錯体は、20%超のプロトンが重水素化されており、より好ましくは50%超のプロトンが重水素化されており、最も好ましくは75%超のプロトンが重水素化されている。
実施例17及び比較例3では、2種類の異なるデバイス構造でデバイスを成長させた。デバイス構造11は、ITO表面から順に、100Åの化合物1(HIL)、250Åの化合物2(HTL)、X%のドーパントを含む300ÅのHH1(EML)、50Åの化合物5(BL)、300Åの化合物6(ETL)、10Åの化合物3(EIL)からなる有機層を有し、及び1,000ÅのAl(カソード)を有した。デバイス構造12は、ITO表面から順に、100Åの化合物1(HIL)、250Åの化合物2(HTL)、X%のドーパントを含む300ÅのDH1(EML)、50Åの化合物5(BL)、300Åの化合物6(ETL)、10Åの化合物3(EIL)からなる有機層を有し、及び1,000ÅのAl(カソード)を有した。各デバイスのドーパントとドーパント濃度を表11に示す。測定された寿命(LT90)は、20mA/cm2の定電流密度で、輝度が、初期輝度の90%に低下するまでの時間である。表10に示されるエンハンスメントファクターは、デバイス構造12のLT90のデバイス構造11のLT90に対する比である。
表11:重水素化ホストにおける青色発光錯体のエンハンスメントファクター
表11:重水素化ホストにおける青色発光錯体のエンハンスメントファクター
前記データは、デバイス実施例17が、ホストの重水素化による大きな向上を示し、比較例2よりも60%向上していることを示す。90%の寿命向上は、実験誤差に起因し得る値を超えており、観察された改善は顕著である。Ir-6がIr-7と類似の構造を有し、主な相違点がIr-6の縮合環構造であるという事実に基づくと、前記データで観察された顕著な性能改善は予想外であった。いかなる理論にも拘束されるものではないが、この改善は、重水素化ホストと4以上の縮合環を含む縮合環構造を有するドーパントとの間の分子間分解反応の抑制に起因する可能性があり、実施例17は、縮合環構造を含まない比較例3の比較化合物よりも、ホストの重水素化による大きな向上を示す。
実施例1~17及び比較例1~3のそれぞれにおいて、試験されたデバイスは、重水素化カルバゾールを含むホストを含み、いずれもデバイス寿命の顕著な向上を示した。いかなる理論にも拘束されるものではないが、この改善は、重水素化カルバゾールのドーパントとの反応性の抑制に起因する可能性があり、実施例1~17に示される特定のドーパント化学は、比較例1~3よりも顕著に大きな向上を示している。実施例1~13及び実施例15及び16において、重水素化されたホストは、0.25eV超且つ1.50eV未満の差S1host-T1hostを有する。実施例12及び実施例14~16は、重水素化材料を含むブロッキング層を更に含み、それらがそれぞれ、最大のエンハンスメントファクターに含まれている。
Claims (15)
- 有機エレクトロルミネッセンスデバイス(OLED)であって、
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発光層とを含み;
前記発光層が、第1の燐光発光体と第1のホストとを含み;
前記第1の燐光発光体が、金属錯体であり;
前記第1のホストが、部分的又は完全に重水素化されており;
以下の条件の少なくとも1つが充足されることを特徴とする、OLED。
(1)前記金属錯体が、金属-カルベン結合を含むPt錯体である。
(2)前記金属錯体が、イミダゾール部分;少なくとも2つのヘテロ原子を含む縮合又は非縮合ヘテロアリール部分;少なくとも1つの6員ヘテロアリール環を含む少なくとも3つの環を含む縮合環構造;少なくとも4つの環を有する縮合環構造;少なくとも3つの6員芳香環を含むペンダント基であって、前記少なくとも3つの6員芳香環のそれぞれが、前記少なくとも3つの6員芳香環のうちの別の6員芳香環に直接縮合されていないペンダント基;前記金属に直接結合された部分的又は完全に重水素化された5員又は6員の炭素環又は複素環;前記金属に直接結合されたカルバゾール部分;合計で少なくとも6つの6員芳香環;少なくとも1つのホウ素原子;少なくとも1つのフッ素原子;前記金属に直接結合されたベンゼン環を含む縮合環構造;又は置換若しくは非置換のアセチルアセトネート配位子;ケイ素原子;7つ以上の原子を含む環構造からなる群から選択される少なくとも1つの特徴を含む。
(3)前記金属錯体が、四座Pt錯体であり、前記四座配位子が、同一サイズの少なくとも2つの隣接するキレート環を含む少なくとも3つの隣接する5員又は6員のキレート環を形成する。
(4)前記金属錯体が、四座Pt錯体であり、前記四座配位子が、配位炭素原子に対してトランスである少なくとも1つの配位酸素原子又は硫黄原子を含む。
(5)前記金属錯体が、部分的又は完全に重水素化されている。
(6)前記金属錯体が、Os、Ag、Au、Cu、及びPdからなる群から選択される金属を含む。
(7)前記金属錯体が、3つの異なる二座配位子を含むIr(III)錯体である。
(8)前記金属錯体が、室温で光励起し発光し、発せられた光が、PMMAフィルムにおいて1%の質量濃度で測定したときのピーク発光波長λmaxによって特徴付けられる発光スペクトルを有し、前記金属錯体が、400~500nmの範囲のλmax及び0.15以下の垂直双極子比(VDR)値を有する、又は前記金属錯体が、500~590nmの範囲のλmax及び0.15以下のVDR値を有する、又は前記金属錯体が、590~700nmの範囲のλmax及び0.10以下のVDR値を有する。
(9)前記金属錯体が、最低三重項エネルギーT1emと最低一重項エネルギーS1emとを有し、S1em-T1emの差が、0.3eV以下である。
(10)前記第1のホストが、トリフェニレン、カルバゾール、インドロカルバゾール、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、5λ2-ベンゾ[d]ベンゾ[4,5]イミダゾール[3,2-a]イミダゾール、5,9-ジオキサ-13b-ボラナフト[3,2,1-de]アントラセン、アザ-トリフェニレン、アザ-カルバゾール、アザ-インドロカルバゾール、アザ-ジベンゾチオフェン、アザ-ジベンゾフラン、アザ-ジベンゾセレノフェン、アザ-5λ2-ベンゾ[d]ベンゾ[4,5]イミダゾ[3,2-a]イミダゾール、及びアザ-(5,9-ジオキサ-13b-ボラナフト[3,2,1-de]アントラセン)からなる群から選択される部分的又は完全に重水素化された部分を含む。
(11)前記第1のホストが、ボリル部分を含む。
(12)前記第1のホストが、最低三重項エネルギーT1hostと最低一重項エネルギーS1hostとを有し、S1host-T1hostの差が、0.25eV以上1.50eV以下である。
(13)前記金属錯体が、Pt錯体であり、前記第1のホストが、最低三重項エネルギーT1hostと最低一重項エネルギーS1hostとを有し、S1host-T1hostの差が、0.30eV以下である。
(14)前記第1のホストが、前記発光層中の唯一のホスト材料であり、前記第1のホストが、少なくとも2つの窒素原子を含むヘテロアリール基を含む。
(15)前記金属錯体が、室温で光励起し発光し、発せられた光が、PMMAフィルムにおいて1%の質量濃度で測定したときのピーク発光波長λmaxによって特徴付けられる発光スペクトルを有し、λmaxにおける発光の半値全幅が、40nm以下である。
(16)前記金属錯体が、室温で光励起し発光し、発せられた光が、PMMAフィルムにおいて1%の質量濃度で測定したときのピーク発光波長λmaxによって特徴付けられる発光スペクトルを有し、前記λmaxが、700~1000nmの範囲にあり、PLQY値が、少なくとも30%である。
(17)前記発光層が、エキサイプレックスを形成する2以上の材料を含む。
(18)前記OLEDが、少なくとも1つの部分的又は完全に重水素化された材料を含む少なくとも1つの更なる層を更に含む。
(19)前記OLEDが、10mA/cm2で測定される第1のデバイス寿命LT95を有し、前記第1のデバイス寿命が、前記第1のホストが重水素化されていないことを除き前記第1のデバイス寿命と同一の条件で得られる第2のデバイス寿命より少なくとも1.5倍長い。
(20)前記アノード、前記カソード、又は前記発光層の上に配置された更なる層のうちの少なくとも1つが、エンハンスメント層として機能し、前記エンハンスメント層が、前記第1の燐光発光体に非放射的に結合し、励起状態エネルギーを前記発光体材料から表面プラズモンポラリトンの非放射モードに伝達する表面プラズモン共鳴を示すプラズモン材料を含み、前記エンハンスメント層が、前記発光層から閾距離以内に設けられ、前記第1の燐光発光体が、前記エンハンスメント層の存在に起因する総非放射性崩壊速度定数と総放射性崩壊速度定数とを有し、前記閾距離は、前記総非放射性崩壊速度定数が、前記総放射性崩壊速度定数と等しい距離である。
(21)前記アノードに対して垂直に前記カソードに向かって延びる方向に沿う前記発光層中の前記金属錯体の濃度レベルが、予め定義された非一定の勾配プロファイルにしたがう。
(22)前記した2以上の条件の任意の組合せ。 - 前記金属錯体が、金属-カルベン結合を含むPt錯体である;又は前記金属錯体が、Ptと5員キレート環を形成する少なくとも1つの多座配位子を含み、
前記少なくとも1つの多座配位子が、四座配位子であり、前記5員キレート環が、カルベン結合を含むことができる、請求項1に記載のOLED。 - 前記カルベンが、置換基Rによって置換されており、前記置換基Rが、部分的又は完全に重水素化されており、前記置換基Rが、少なくとも2つの6員芳香環を含み、そのそれぞれが、他の6員芳香環に直接縮合されていない、請求項2に記載のOLED。
- 前記金属錯体が、イミダゾール部分;少なくとも2つのヘテロ原子を含む縮合又は非縮合ヘテロアリール部分;少なくとも1つの6員ヘテロアリール環を含む少なくとも3つの環を含む縮合環構造;少なくとも4つの環を有する縮合環構造;少なくとも3つの6員芳香環を含むペンダント基であって、前記少なくとも3つの6員芳香環のそれぞれが、前記少なくとも3つの6員芳香環のうちの別の6員芳香環に直接縮合されていないペンダント基;前記金属に直接結合された部分的又は完全に重水素化された5員又は6員の炭素環又は複素環;前記金属に直接結合されたカルバゾール部分;合計で少なくとも6つの6員芳香環;少なくとも1つのホウ素原子;少なくとも1つのフッ素原子;前記金属に直接結合されたベンゼン環を含む縮合環構造;又は置換若しくは非置換のアセチルアセトネート配位子からなる群から選択される少なくとも1つの特徴を含む、請求項1に記載のOLED。
- 前記金属錯体が、四座Pt錯体であり、前記四座配位子が、同一サイズの少なくとも2つの隣接するキレート環を含む少なくとも3つの隣接する5員又は6員のキレート環を形成し;
前記Pt及び前記四座配位子が、
少なくとも1つの5員キレート環と少なくとも1つの6員キレート環、
5員キレート環と2つの6員キレート環、又は
2つの5員キレート環と1つの6員キレート環、
を形成する、請求項1に記載のOLED。 - 前記金属錯体が、四座Pt錯体であり、前記四座配位子が、配位炭素原子に対してトランスである少なくとも1つの配位酸素原子又は硫黄原子;又は
配位炭素原子に対してトランスである少なくとも1つの配位酸素原子を含む、
請求項1に記載のOLED。 - 前記第1のホストが、ボリル部分を含み、前記ボリル部分が、3価のホウ素原子であり、前記ホウ素原子が、環の骨格の1つに存在する;前記ホウ素原子が、環の骨格の2つに存在する;又は、前記ホウ素原子が、環の骨格の3つに存在する、請求項1に記載のOLED。
- 前記第1のホストが、少なくとも10%重水素化されている、請求項1に記載のOLED。
- 前記OLEDが、第2のホストを含み、前記第2のホストが、重水素化されていない;又は前記第2のホストが、部分的又は完全に重水素化されている、請求項1に記載のOLED。
- 前記金属錯体が、白金錯体であり、前記第1のホストが、トリアジン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、アザ-ジベンゾフラン、アザ-ジベンゾチオフェン、トリフェニレン、アザ-トリフェニレン、カルバゾール、インドロカルバゾール、アザ-カルバゾール、アザ-インドロカルバゾール、シリル、及びボリルからなる群から選択される部分を含む、請求項1に記載のOLED。
- 前記金属錯体が、部分的に重水素化されたアルキル基、部分的に重水素化されたシクロアルキル基、部分的に重水素化されたアリール又はヘテロアリール基、完全に重水素化されたアルキル基、及び完全に重水素化されたアリール又はヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの部分を含む、請求項1に記載のOLED。
- 前記第1のホストが、以下からなる群から選択される、請求項1に記載のOLED。
X1~X11は、それぞれ独立して、C又はNであり;
YAは、それぞれ独立して存在しない、又は存在する場合は、O、S、Se、CRR’、SiRR’、NR、BR、BRR’からなる群から選択され;
RA’、RB’、RC’、RD’、RE’、RF’、及びRG’は、それぞれ独立して、モノから最大の置換数、又は無置換を表し;
R、R’、RA’、RB’、RC’、RD’、RE’、RF’、及びRG’は、それぞれ独立して、水素、又は重水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、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、ボリル、ゲルミル、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、カルボン酸、エーテル、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、セレニル、及びそれらの組合せからなる群から選択される置換基であり;
R、R’、RA’、RB’、RC’、RD’、RE’、RF’、又はRG’のうちの少なくとも1つは、重水素を含む。) - 前記金属錯体が、構造M(LA)p(LB)q(LC)rを有し、式中、pは、1、2、又は3であり;qは、0、1、又は2であり;rは、0、1、又は2であり;p+q+rは、金属Mの酸化状態であり;配位子LB及び配位子LCは、それぞれ独立して、以下からなる群から選択される、請求項1に記載のOLED。
Tは、B、Al、Ga、及びInからなる群から選択され;
Y1~Y13は、それぞれ独立して、炭素及び窒素からなる群から選択され;
Y’は、BRe、BReRf、NRe、PRe、O、S、Se、C=O、C=S、C=Se、C=NRe、C=CReRf、S=O、SO2、CReRf、SiReRf、及びGeReRfからなる群から選択され;
Re及びRfは、縮合又は結合して、環を形成することができ;
Ra、Rb、Rc、及びRdは、それぞれ独立して、ゼロ、モノ、又はその関連する環に対して可能な置換の最大数までを表し;
Ra1、Rb1、Rc1、Rd1、Ra、Rb、Rc、Rd、Re、及びRfは、それぞれ独立して、水素、又は重水素、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、ボリル、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であり;
任意の2つの隣接するRa、Rb、Rc、Rd、Re、及びRfは、縮合又は結合して、環を形成することができる又は多座配位子を形成することができる。) - 前記第2のホストが、以下からなる群から選択される、請求項1に記載のOLED。
X1~X11は、それぞれ独立して、C又はNであり;
YAは、それぞれ独立して存在しない、又は存在する場合は、O、S、Se、CRR’、SiRR’、NR、BR、BRR’からなる群から選択され;
RA’、RB’、RC’、RD’、RE’、RF’、及びRG’は、それぞれ独立して、モノから最大の置換数、又は無置換を表し;
R、R’、RA’、RB’、RC’、RD’、RE’、RF’、及びRG’は、それぞれ独立して、水素、又は本明細書に定義される一般的な置換基からなる群から選択される置換基であり;
R、R’、RA’、RB’、RC’、RD’、RE’、RF’、又はRG’のうちの少なくとも1つは、重水素を含む。)
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