JP6035076B2 - 有機発光ダイオードのための材料 - Google Patents

Description

特許請求の範囲に記載した発明は、共同の大学・企業研究契約に関わる１つ以上の以下の団体：ミシガン大学評議員会、プリンストン大学、サザン・カリフォルニア大学、及びユニバーサル・ディスプレイ・コーポレーションにより、１つ以上の団体によって、１つ以上の団体のために、及び／又は１つ以上の団体と関係して行われた。上記契約は、特許請求の範囲に記載された発明がなされた日及びそれ以前に発効しており、特許請求の範囲に記載された発明は、前記契約の範囲内で行われた活動の結果としてなされた。

本発明は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）に関する。より具体的には、本発明は、それぞれそのフェニルキノリン又はフェニルイソキノリンのフェニル環に連結したキノリン又はイソキノリンを有するフェニルキノリン又はフェニルイソキノリン配位子を含む有機金属化合物に関する。この配位子は、そのキノリン、イソキノリン、又は２つの炭素原子の連結基上の嵩高い置換基をも含む。これらの化合物はＯＬＥＤに用いられて、向上した寿命及び色をもつデバイスをもたらすことができる。特に、これらの化合物は、安定で、狭く且つ効率的な赤色発光化合物として特に有用でありうる。

有機物質を用いるオプトエレクトロニクスデバイスは、多くの理由によりますます望ましいものとなってきている。そのようなデバイスを作るために用いられる多くの物質はかなり安価であり、そのため有機オプトエレクトロニクスデバイスは、無機デバイスに対してコスト上の優位性について潜在力をもっている。加えて、有機物質固有の特性、例えばそれらの柔軟性は、それらを柔軟な基材上への製作などの特定用途に非常に適したものにしうる。有機オプトエレクトロニクスデバイスの例には、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、有機光トランジスタ、有機光電池、及び有機光検出器が含まれる。ＯＬＥＤについては、有機物質は、従来の物質に対して性能上優位性をもちうる。例えば、有機発光層が発光する波長は、一般に、適切なドーパントで容易に調節することができる。

ＯＬＥＤは、そのデバイスを横切って電圧を印加した場合に光を発する薄い有機膜（有機フィルム）を用いる。ＯＬＥＤは、フラットパネルディスプレイ、照明、及びバックライトなどの用途で用いるためのますます興味ある技術となってきている。いくつかのＯＬＥＤの物質と構成が、米国特許第５，８４４，３６３号明細書、同６，３０３，２３８号明細書、及び同５，７０７，７４５号明細書に記載されており、これらの明細書はその全体を参照により本明細書に援用する。

燐光発光分子の一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ための工業規格は、「飽和」色といわれる特定の色を発光するように適合された画素（ピクセル）を要求している。特に、これらの規格は、飽和の赤、緑、及び青の画素を必要としている。色はＣＩＥ座標を用いて測定でき、ＣＩＥ座標は当分野で周知である。

緑色発光分子の一例は、Ｉｒ(ｐｐｙ)_３と表されるトリス(2-フェニルピリジン)イリジウムであり、これは以下の式Ｉの構造を有する。

この式及び本明細書の後の図で、窒素から金属（ここではＩｒ）への供与結合は直線で表す。

本明細書で用いるように、「有機」の用語は、有機オプトエレクトロニクスデバイスを製作するために用いることができるポリマー物質並びに小分子有機物質を包含する。「小分子(small molecule)」とは、ポリマーではない任意の有機物質をいい、「小分子」は、実際は非常に大きくてもよい。小分子はいくつかの状況では繰り返し単位を含んでもよい。例えば、置換基として長鎖アルキル基を用いることは、分子を「小分子」の群から排除しない。小分子は、例えばポリマー主鎖上のペンダント基として、あるいは主鎖の一部として、ポリマー中に組み込まれてもよい。小分子は、コア残基上に作り上げられた一連の化学的殻からなるデンドリマーのコア残基として働くこともできる。デンドリマーのコア残基は、蛍光性又は燐光性小分子発光体であることができる。デンドリマーは「小分子」であることができ、ＯＬＥＤの分野で現在用いられている全てのデンドリマーは小分子であると考えられる。

本明細書で用いるように「トップ」は、基材から最も遠くを意味する一方で、「ボトム」は基材に最も近いことを意味する。第一の層が第二の層の「上に配置される」と記載した場合は、第一の層は基材から、より遠くに配置される。第一の層が第二の層と「接触している」と特定されていない限り、第一の層と第二の層との間に別な層があってよい。例えば、カソードとアノードとの間に様々な有機層があったとしても、カソードはアノードの「上に配置される」と記載できる。

本明細書で用いるように、「溶液処理（加工）可能」とは、溶液もしくは懸濁液の形態で、液体媒体中に溶解され、分散され、又は液体媒体中で輸送され、及び／又は液体媒体から堆積されうることを意味する。

配位子が発光物質の光活性特性に直接寄与していると考えられる場合は、その配位子は「光活性」ということができる。配位子が発光物質の光活性特性に寄与していないと考えられる場合は、配位子は「補助」ということができるが、補助配位子は光活性配位子の特性を変えうる。

本明細書で用いるように、かつ当業者によって一般に理解されているように、第一の「最高被占分子軌道」（ＨＯＭＯ）又は「最低空分子軌道」（ＬＵＭＯ）のエネルギー準位は、その第一のエネルギー準位が真空のエネルギー準位により近い場合には、第二のＨＯＭＯ又はＬＵＭＯよりも「大きい」あるいは「高い」。イオン化ポテンシャル（ＩＰ）は真空準位に対して負のエネルギーとして測定されるので、より高いＨＯＭＯエネルギー準位は、より小さな絶対値をもつＩＰに対応する（より小さな負のＩＰ）。同様に、より高いＬＵＭＯエネルギー準位は、より小さな絶対値をもつ電子親和力（ＥＡ）に対応する（より小さな負のＥＡ）。上（トップ）に真空準位をもつ従来のエネルギー準位図の上では、物質のＬＵＭＯエネルギー準位はその同じ物質の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、そのような図のトップのより近くに現れる。

本明細書で用いるように、また当業者によって一般に理解されるように、第一の仕事関数は、その第一の仕事関数がより高い絶対値を有する場合には、第二の仕事関数よりも「大きい」あるいは「高い」。仕事関数は通常、真空準位に対して負の値として測定されるので、このことは「より高い」仕事関数は、より負であることを意味する。上（トップ）に真空準位をもつ従来のエネルギー準位図の上では、「より高い」仕事関数は真空準位から下向きの方向へさらに離れて図示される。したがって、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従う。

ＯＬＥＤについてのさらなる詳細及び上述した定義は、米国特許第７，２７９，７０４号明細書に見ることができ、その全体を参照により本明細書に援用する。

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

Baldoら,"Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices", Nature, vol. 395, 151-154, 1998 Baldoら,"Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence", Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4-6 (1999)

そのフェニルキノリン又はフェニルイソキノリンのフェニル環に炭素連結基を介して連結したキノリン又はイソキノリンをそれぞれ有するフェニルキノリン又はフェニルイソキノリン配位子を含む有機金属化合物を提供する。この化合物は、そのキノリン、イソキノリン、又は連結基上の嵩高い置換基をも含む。この化合物は、式Ｍ（Ｌ_１）_ｘ（Ｌ_２）_ｙ（Ｌ_３）_ｚを有する。

配位子Ｌ_１は、

である。

配位子Ｌ_２は、

である。

配位子Ｌ_３は第三の配位子である。

Ｌ_１、Ｌ_２、及びＬ_３のそれぞれは、同じであるか又は異なることができる。Ｍは４０よりも大きな原子番号を有する金属である。好ましくは、ＭはＩｒである。ｘは、１、２、又は３である。ｙは、０、１、又は２である。ｚは、０、１、又は２である。ｘ＋ｙ＋ｚは金属Ｍの酸化状態である。Ｒは、ピリジン環に縮合した炭素環又はヘテロ環である。Ｒは任意選択により場合によってはＲ′でさらに置換されていてもよい。Ａ、Ｂ、及びＣはそれぞれ独立に、５又は６員の炭素環又はヘテロ環である。Ｒ′、Ｒ_Ｚ、Ｒ_Ａ、Ｒ_Ｂ、及びＲ_Ｃは、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表すことができる。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ′、Ｒ_Ｚ、Ｒ_Ａ、Ｒ_Ｂ、及びＲ_Ｃは独立に、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ′のうちの少なくとも１つは水素ではなく、重水素でもない。いずれか２つの隣接するＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ′は、任意選択により場合によっては連結してアルキル環を形成していてもよい。

一つの側面では、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ′のうち少なくとも１つはアルキルである。別の側面では、Ｒ′は水素ではなく、重水素でもない。好ましくは、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ′のうち少なくとも１つは、２つより多い炭素原子を有するアルキルである。さらに好ましくは、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ′のうち少なくとも１つはイソブチルである。

一つの側面では、Ｌ_３はモノアニオン性の二座配位子である。

別の側面では、Ｌ_３は、

であり、Ｒ_１′、Ｒ_２′、及びＲ_３′はそれぞれ独立に、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。好ましくは、Ｒ_２′は水素である。さらに好ましくは、Ｒ_１′、Ｒ_２′、及びＲ_３′のうち少なくとも１つは、そのカルボニル基のα位よりも遠い位置で分岐している分岐アルキル基を含む。さらに好ましくは、Ｒ_１′及びＲ_３′のうち少なくとも１つはイソブチルである。

一つの側面では、上記化合物は下記式を有する。

Ｒ_５及びＲ_６は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表すことができる。Ｒ_５及びＲ_６のそれぞれは独立に、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ_６のうち少なくとも１つは水素ではなく、重水素でもない。ｍは、１、２、又は３である。

別の側面では、上記化合物は下記式を有する。

Ｒ_５及びＲ_６は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表すことができる。Ｒ_５及びＲ_６のそれぞれは独立に、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ_６のうち少なくとも１つは水素ではなく、重水素でもない。ｍは、１、２、又は３である。

一つの側面では、上記化合物はホモレプティックである。別の側面では、上記化合物はヘテロレプティックである。

そのフェニルキノリン又はフェニルイソキノリンのフェニル環に連結したキノリン又はイソキノリンをそれぞれ有するフェニルキノリン又はフェニルイソキノリン配位子を含む有機金属化合物の具体的な非限定的例を提供する。これらの化合物は、キノリン、イソキノリン、又は連結基上に嵩高い置換基をも有する。一つの側面では、この化合物は以下のものからなる群から選択される。

好ましくは、上記化合物は、

である。

さらに、第一の有機発光デバイスを含む第一のデバイスを提供する。この有機発光デバイスは、アノード、カソード、及びそのアノード及びカソードの間に配置された有機層をさらに含む。この有機層は、さらに、上述した式Ｍ（Ｌ_１）_ｘ（Ｌ_２）_ｙ（Ｌ_３）_ｚを有する化合物を含む。

配位子Ｌ_１は、

である。

配位子Ｌ_２は、

である。

配位子Ｌ_３は第三の配位子である。

Ｌ_１、Ｌ_２、及びＬ_３のそれぞれは、同じであるか又は異なることができる。Ｍは４０よりも大きな原子番号を有する金属である。ｘは、１、２、又は３である。ｙは、０、１、又は２である。ｚは、０、１、又は２である。ｘ＋ｙ＋ｚは金属Ｍの酸化状態である。Ｒは、ピリジンに縮合した炭素環又はヘテロ環である。Ｒは任意選択により場合によってはＲ′でさらに置換されていてもよい。Ａ、Ｂ、及びＣはそれぞれ独立に、５又は６員の炭素環又はヘテロ環である。Ｒ′、Ｒ_Ｚ、Ｒ_Ａ、Ｒ_Ｂ、及びＲ_Ｃは、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表すことができる。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ′、Ｒ_Ｚ、Ｒ_Ａ、Ｒ_Ｂ、及びＲ_Ｃは独立に、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ′のうちの少なくとも１つは水素ではなく、重水素でもない。いずれか２つの隣接するＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ′は、任意選択により場合によっては連結してアルキル環を形成していてもよい。

式Ｍ（Ｌ_１）_ｘ（Ｌ_２）_ｙ（Ｌ_３）_ｚを有する化合物について上で論じた様々な具体的側面は、上記第一のデバイスに用いられるＭ（Ｌ_１）_ｘ（Ｌ_２）_ｙ（Ｌ_３）_ｚを有する化合物にも適用できる。特に、式Ｍ（Ｌ_１）_ｘ（Ｌ_２）_ｙ（Ｌ_３）_ｚを有する化合物のＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｒ_Ａ、Ｒ_Ｂ、Ｒ_Ｃ、Ｒ_Ｚ、Ｒ、Ｒ′、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ′_１、Ｒ′_２、Ｒ′_３、Ｍ、ｍ、式ＩＩＩ、及び式ＩＶの具体的な側面は、上記第一のデバイスに用いられるＭ（Ｌ_１）_ｘ（Ｌ_２）_ｙ（Ｌ_３）_ｚを有する化合物にも適用できる。

一つの側面では、第一のデバイスは消費者製品である。別の側面では、第一のデバイスは有機発光デバイスである。なお別の側面では、第一のデバイスには照明パネルが含まれる。

一つの側面では、上記有機層は発光層であり、上記化合物は発光ドーパントである。別の側面では、有機層はさらにホストを含む。好ましくは、ホストは金属８−ヒドロキシキノレートである。

図１は有機発光デバイスを示す。 図２は、別個の電子輸送層をもたない倒置型有機発光デバイスを示す。 図３は、そのフェニルキノリン又はフェニルイソキノリンのフェニル環に連結したキノリン又はイソキノリンをそれぞれ有し且つ嵩高い置換基を含むフェニルキノリン又はフェニルイソキノリン配位子を示す。 図４は、そのフェニルキノリン又はフェニルイソキノリンのフェニル環に連結したキノリン又はイソキノリンをそれぞれ有し且つ嵩高い置換基を含むフェニルキノリン又はフェニルイソキノリン配位子を含む有機金属化合物の例を示す。

[詳細な説明]
一般に、ＯＬＥＤは、アノードとカソードとの間に配置され且つ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。電流が流された場合、有機層（１又は複数）にアノードは正孔を注入し、カソードは電子を注入する。注入された正孔と電子はそれぞれ反対に帯電した電極に向かって移動する。電子と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化された電子−正孔対である「励起子」が形成される。励起子が発光機構によって緩和するときに光が発せられる。いくつかの場合には、励起子はエキシマー又はエキシプレックス上に局在化されうる。非放射機構、例えば、熱緩和も起こりうるが、通常は好ましくないと考えられる。

初期のＯＬＥＤは、一重項状態から光を発する（「蛍光」）発光性分子を用いており、例えば、米国特許第４，７６９，２９２号明細書（この全体を参照により援用する）に記載されているとおりである。蛍光発光は、一般に、１０ナノ秒よりも短いタイムフレームで起こる。

より最近、三重項状態から光を発する（「燐光」）発光物質を有するＯＬＥＤが実証されている。Baldoら,“Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices”, Nature, vol. 395, 151-154, 1998 (“Baldo-I”);
及び、Baldoら,“Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence”, Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4-6 (1999) (“Baldo-II”)、これらを参照により全体を援用する。燐光は、米国特許第７，２７９，７０４号明細書の第５〜６欄に、より詳細に記載されており、これを参照により援用する。

図１は有機発光デバイス100を示している。この図は、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。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、電子阻止層130、発光層135、正孔阻止層140、電子輸送層145、電子注入層150、保護層155、およびカソード160を含み得る。カソード160は、第一導電層162および第二導電層164を有する複合カソードである。デバイス100は、記載した層を順次、堆積させることによって作製できる。これらの様々な層の特性及び機能、並びに例示物質は、米国特許第７，２７９，７０４号明細書の第６〜１０欄により詳細に記載されており、これを参照により援用する。

これらの層のそれぞれについてのより多くの例が得られる。例えば、可撓性且つ透明な基材−アノードの組み合わせが米国特許第５，８４４，３６３号明細書に開示されており、参照により全体を援用する。ｐ型ドープ正孔輸送層の例は、５０：１のモル比で、Ｆ_４−ＴＣＮＱでドープしたｍ−ＭＴＤＡＴＡであり、これは米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号公報に開示されているとおりであり、その全体を参照により援用する。発光物質及びホスト物質の例は、Thompsonらの米国特許第６，３０３，２３８号明細書に開示されており、その全体を参照により援用する。ｎ型ドープ電子輸送層の例は、１：１のモル比でＬｉでドープされたＢＰｈｅｎであり、これは米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号公報に開示されているとおりであり、その全体を参照により援用する。米国特許第５，７０３，４３６号明細書及び同５，７０７，７４５号明細書（これらはその全体を参照により援用する）は、上に重ねられた透明な電気導電性のスパッタリングによって堆積されたＩＴＯ層を有するＭｇ：Ａｇなどの金属の薄層を有する複合カソードを含めたカソードの例を開示している。阻止層の理論と使用は、米国特許第６，０９７，１４７号明細書及び米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号公報に、より詳細に記載されており、その全体を参照により援用する。注入層の例は、米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号公報に提供されており、その全体を参照により援用する。保護層の記載は米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号公報にみられ、その全体を参照により援用する。

図２は倒置型(inverted)ＯＬＥＤ200を示している。このデバイスは、基板210、カソード215、発光層220、正孔輸送層225、およびアノード230を含む。デバイス200は記載した層を順に堆積させることによって製造できる。最も一般的なＯＬＥＤの構成はアノードの上方に配置されたカソードを有し、デバイス200はアノード230の下方に配置されたカソード215を有するので、デバイス200を「倒置型」ＯＬＥＤとよぶことができる。デバイス100に関して記載したものと同様の物質を、デバイス200の対応する層に使用できる。図２は、デバイス100の構造からどのようにいくつかの層を省けるかの１つの例を提供している。

図１および２に例示されている簡単な層状構造は非限定的な例として与えられており、本発明の実施形態は多様なその他の構造と関連して使用できることが理解される。記載されている具体的な物質および構造は事実上例示であり、その他の物質および構造も使用できる。設計、性能、およびコスト要因に基づいて、実用的なＯＬＥＤは様々なやり方で上記の記載された様々な層を組み合わせることによって実現でき、あるいは、いくつかの層は完全に省くことができる。具体的に記載されていない他の層を含むこともできる。具体的に記載したもの以外の物質を用いてもよい。本明細書に記載されている例の多くは単一の物質を含むものとして様々な層を記載しているが、物質の組合せ（例えばホストおよびドーパントの混合物、または、より一般的には混合物）を用いてもよいことが理解される。また、層は様々な副層（sublayer）を有してもよい。本明細書において様々な層に与えられている名称は、厳格に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は正孔を輸送し且つ発光層220に正孔を注入するので、正孔輸送層として、あるいは正孔注入層として説明されうる。一実施形態において、ＯＬＥＤは、カソードとアノードとの間に配置された「有機層」を有するものとして説明できる。この有機層は単一の層を含むか、または、例えば図１および２に関連して記載したように様々な有機物質の複数の層をさらに含むことができる。

具体的には説明していない構造および物質、例えばFriendらの米国特許第５，２４７，１９０号（これはその全体を参照により援用する）に開示されているようなポリマー物質で構成されるＯＬＥＤ（ＰＬＥＤ）、も使用することができる。さらなる例として、単一の有機層を有するＯＬＥＤを使用できる。ＯＬＥＤは、例えば、Forrestらの米国特許第５，７０７，７４５号（これはその全体を参照により援用する）に記載されているように積み重ねられてもよい。ＯＬＥＤの構造は、図１および２に示されている簡単な層状構造から逸脱していてもよい。例えば、基板は、光取出し（out-coupling）を向上させるために、Forrestらの米国特許第６，０９１，１９５号（これはその全体を参照により援用する）に記載されているメサ構造、および/またはBulovicらの米国特許第５，８３４，８９３号（これはその全体を参照により援用する）に記載されているピット構造などの、角度の付いた反射表面を含みうる。

特に断らないかぎり、様々な実施形態の層のいずれも、何らかの適切な方法によって堆積されうる。有機層については、好ましい方法には、熱蒸着（thermal evaporation）、インクジェット（例えば、米国特許第６，０１３，９８２号および米国特許第６，０８７，１９６号（これらはその全体を参照により援用する）に記載されている）、有機気相成長（organic vapor phase deposition、ＯＶＰＤ）（例えば、Forrestらの米国特許第６，３３７，１０２号（その全体を参照により援用する）に記載されている）、ならびに有機気相ジェットプリンティング（organic vapor jet printing、ＯＶＪＰ）による堆積（例えば、米国特許出願第１０／２３３，４７０号（これはその全体を参照により援用する）に記載されている）が含まれる。他の適切な堆積方法には、スピンコーティングおよびその他の溶液に基づく方法が含まれる。溶液に基づく方法は、好ましくは、窒素または不活性雰囲気中で実施される。その他の層については、好ましい方法には熱蒸着が含まれる。好ましいパターニング方法には、マスクを通しての蒸着、圧接（cold welding）（例えば、米国特許第６，２９４，３９８号および米国特許第６，４６８，８１９号（これらはその全体を参照により援用する）に記載されている）、ならびにインクジェットおよびＯＶＪＤなどの堆積方法のいくつかに関連するパターニングが含まれる。その他の方法も用いることができる。堆積される物質は、それらを特定の堆積方法に適合させるために改変されてもよい。例えば、分枝した又は分枝していない、好ましくは少なくとも３個の炭素を含むアルキルおよびアリール基などの置換基が、溶液加工性を高めるために、小分子に用いることができる。２０個又はそれより多い炭素を有する置換基を用いてもよく、３〜２０炭素が好ましい範囲である。非対称構造を有する物質は対称構造を有するものよりも良好な溶液加工性を有しうるが、これは、非対称物質はより小さな再結晶化傾向を有しうるからである。デンドリマー置換基は、小分子が溶液加工を受ける能力を高めるために用いることができる。

本発明の実施形態により製造されたデバイスは多様な消費者製品に組み込むことができ、これらの製品には、フラットパネルディスプレイ、コンピュータのモニタ、テレビ、広告板、室内もしくは屋外の照明灯および／または信号灯、ヘッドアップディスプレイ、完全に透明な（fully transparent）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、電話機、携帯電話、携帯情報端末（personal digital assistant、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、ビューファインダー、マイクロディスプレイ、乗り物、大面積壁面（large area wall）、映画館またはスタジアムのスクリーン、あるいは標識が含まれる。パッシブマトリクスおよびアクティブマトリクスを含めて、様々な制御機構を用いて、本発明にしたがって製造されたデバイスを制御できる。デバイスの多くは、１８℃から３０℃、より好ましくは室温（２０〜２５℃）などの、人にとって快適な温度範囲において使用することが意図されている。

本明細書に記載した物質及び構造は、ＯＬＥＤ以外のデバイスにおける用途を有しうる。例えば、その他のオプトエレクトロニクスデバイス、例えば、有機太陽電池及び有機光検出器は、これらの物質及び構造を用いることができる。より一般には、有機デバイス、例えば、有機トランジスタは、これらの物質及び構造を用いることができる。

ハロ、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、ヘテロ環基、アリール、芳香族基、及びヘテロアリールの用語は、当分野で公知であり、米国特許第７，２７９，７０４号明細書の第３１〜３２欄で定義されており、これを参照により援用する。

新規な群の有機金属化合物を提供する。これらの化合物には、そのフェニルキノリン又はフェニルイソキノリンのフェニル環に２つの炭素原子を介して連結したキノリン又はイソキノリンをそれぞれ有するフェニルキノリン又はフェニルイソキノリン配位子、例えば、（図３に示したように）連結されたフェニルキノリン又は連結されたフェニルイソキノリンが含まれる。さらに、その配位子は、キノリン、イソキノリン、あるいはそのキノリン又はイソキノリンを芳香族環に連結している２つの炭素原子上に、水素及び重水素以外の少なくとも１つの置換基、すなわち嵩高い置換基をも含む。これらの化合物は、リン光ＯＬＥＤ中の赤色発光体として用いることができる。特に、これらの化合物は、その剛性化及び嵩高い置換基の付加の結果として、安定で、狭く且つ効率的な赤色発光をもたらしうる。

本明細書に開示した化合物は、剛直化の結果として狭い赤色発光をもたらすことができ、これはそのＥＬスペクトルを狭くしうる。有機分子の半値幅（ＦＷＨＷ）でのスペクトルは、その分子がより剛直（rigid）になるにつれて狭くなりうる。本明細書に開示した化合物は、配位子の上の部分、例えばキノリン又はイソキノリンを、配位子の下の部分、例えばフェニル環に連結することによってより剛直にされる。例えば、これらの化合物は、連結されたフェニルキノリン又は連結されたフェニルイソキノリンを含みうる。特に、そのキノリンがフェニル環に連結されている２−フェニルキノリン配位子を含む化合物は、より狭いＥＬスペクトルを有しうる。狭いＥＬスペクトルは、ＯＬＥＤに用いるためのエレクトロルミネッセンス物質の望ましい特性である。

上で論じたように、２つの炭素原子の連結基（リンカー）が、そのキノリン又はイソキノリンを、そのフェニルキノリン又はフェニルイソキノリンのフェニル環に連結している。理論に縛られないが、連結基として炭素原子のみを用いることは、その他の連結基、例えば酸素原子をもつ連結基と比較した場合に、より良好なデバイス安定性、すなわち、より長いデバイス寿命をもたらしうると考えられる。さらに、連結基の骨格中の２つの原子は、１つの原子よりも望ましいと考えられる。１つの原子の連結基は小さすぎ、配位子の片側での配位子から金属への増大した配位結合角をもたらし、これが金属から配位子への結合強度を低下させ、次にその金属錯体の安定性を低下させうる。

さらに、本明細書に開示した化合物は、連結された配位子中のキノリン、イソキノリン、又は２つの炭素原子上に水素及び重水素以外の置換基を有する結果として、安定且つ効率的な赤色発光をもたらしうる。理論に縛られないが、連結された配位子に嵩高い置換基を付加することは、その化合物における凝集及び自己消光を防ぎ、それによってより高いデバイス効率をもたらすことができると考えられる。

理論に縛られないが、連結した配位子上の嵩高い基としてアルキル置換基を有することは特に有利であり、なぜなら、アルキルは広い範囲の調節可能性をもたらすからである。特に、アルキル置換基は、化合物の蒸発温度、溶解性、エネルギーレベル、デバイス効率、及び発光スペクトルの狭さを調節するために有用でありうる。さらに、アルキル基は、化学的に、及びデバイス駆動において安定な官能基であることができる。例えば、キノリン上のアルキル置換基を含む連結した配位子は、増大した効率をもたらしうる。

それぞれ、２つの炭素原子を介して、そのフェニルキノリン又はフェニルイソキノリンのフェニル環に連結したキノリン又はイソキノリンを含んでいるフェニルキノリン又はフェニルイソキノリン配位子を含む有機金属化合物を提供する（図４に示す）。これらの化合物は、キノリン、イソキノリン、又は連結基（リンカー）上に、嵩高い置換基（すなわち、水素又は重水素ではない）をも含む。これらの化合物は、式Ｍ（Ｌ_１）_ｘ（Ｌ_２）_ｙ（Ｌ_３）_ｚを有する。

配位子Ｌ_１は、

である。

配位子Ｌ_２は、

である。

配位子Ｌ_３は第三の配位子である。

Ｌ_１、Ｌ_２、及びＬ_３のそれぞれは、同じであるか又は異なることができる。Ｍは４０よりも大きな原子番号を有する金属である。好ましくは、ＭはＩｒである。ｘは、１、２、又は３である。ｙは、０、１、又は２である。ｚは、０、１、又は２である。ｘ＋ｙ＋ｚは金属Ｍの酸化状態である。Ｒは、そのピリジンに縮合した炭素環又はヘテロ環である。Ｒは任意選択により場合によってはＲ′でさらに置換されていてもよい。Ａ、Ｂ、及びＣはそれぞれ独立に、５又は６員の炭素環又はヘテロ環である。Ｒ′、Ｒ_Ｚ、Ｒ_Ａ、Ｒ_Ｂ、及びＲ_Ｃは、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表すことができる。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ′、Ｒ_Ｚ、Ｒ_Ａ、Ｒ_Ｂ、及びＲ_Ｃは独立に、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ′のうちの少なくとも１つは水素ではなく、重水素でもない。いずれか２つの隣接するＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ′は、任意選択により場合によっては連結してアルキル環を形成していてもよい。

本明細書に開示した化合物については、嵩高い置換基は、その連結した配位子中のキノリン、イソキノリン、又は２つの炭素原子上に存在する。この嵩高い基は、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせであることができ、すなわち、嵩高い基は水素又は重水素以外の置換基である。理論に縛られないが、嵩高い置換基がＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ′の位置の１つ以上に配置されている場合、その嵩高い置換基はその化合物の発光色に影響を及ぼすことはほとんどありそうにないと考えられる。

一つの側面では、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ′のうちの少なくとも１つはアルキルである。別の側面では、Ｒ′は水素でも、重水素でもない。好ましくは、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ′のうちの少なくとも１つは、２つより多い炭素原子を有するアルキルである。さらに好ましくは、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ′のうちの少なくとも１つはイソブチルである。

一つの側面では、Ｌ_３はモノアニオン性二座配位子である。

別の側面では、Ｌ_３は、

であり、Ｒ′_１、Ｒ′_２、及びＲ′_３はそれぞれ独立に、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。好ましくは、Ｒ′_２は水素である。さらに好ましくは、Ｒ′_１、Ｒ′_２、及びＲ′_３のうち少なくとも１つは、そのカルボニル基のα位よりも遠い位置で分岐している分岐アルキル基を含む。さらに好ましくは、Ｒ′_１及びＲ′_３のうち少なくとも１つはイソブチルである。

一つの側面では、この化合物は下記式を有する。

Ｒ_５及びＲ_６は、モノ、ジ、トリ、及びテトラ置換を表しうる。Ｒ_５及びＲ_６のそれぞれは独立に、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ_６のうち少なくとも１つは水素でも、重水素でもない。ｍは、１、２、又は３である。

別の側面では、上記化合物は下記式を有する。

Ｒ_５及びＲ_６は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表わすことができる。Ｒ_５及びＲ_６のそれぞれは独立に、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ_６のうちの少なくとも１つは、水素でも、重水素でもない。ｍは、１、２、又は３である。

一般に、赤色発光を維持するとともに、これらの化合物のその他の特性、例えば、蒸発温度及び溶解性を向上させることが望ましい。ある場合には、上記化合物が環Ａ上に、より嵩高くない置換基を有することが望ましい。環Ａ、例えば、ベンゼンは、上で論じたとおり、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせで置換されていることができる。しかし、環Ａ上に嵩高い置換基を配置することは、化合物の発光色に明確なシフトを引き起こしうると考えられる。いくつかの側面では、環Ａを、より嵩高くない化学置換基で置換して、良好な赤色発光を維持させるとともに、その化合物のその他の特性、例えば、蒸発温度及び溶解性を向上させることが好ましい。

一つの側面では、上記化合物はホモレプティックである。別の側面では、上記化合物はヘテロレプティックである。

２つの炭素原子の連結基を介してそれぞれそのフェニルキノリン又はフェニルイソキノリンのフェニル環に連結したキノリン又はイソキノリンを有するフェニルキノリン又はフェニルイソキノリン配位子を含む有機金属化合物の具体的な、非限定的な例を提供する。これらの化合物はさらに、そのキノリン、イソキノリン、又は連結基上に、嵩高い置換基を含む。一つの側面では、上記化合物は以下のものからなる群から選択される。

好ましくは、上記化合物は、

である。

さらに、第一の有機発光デバイスを含む第一のデバイスを提供する。さらに、この有機発光デバイスは、アノード、カソード、及びそのアノードとカソードの間に配置された有機層を含む。さらに、この有機層は、式Ｍ（Ｌ_１）_ｘ（Ｌ_２）_ｙ（Ｌ_３）_ｚを有する化合物を含む。

配位子Ｌ_１は、

である。

配位子Ｌ_２は、

である。

配位子Ｌ_３は第三の配位子である。

Ｌ_１、Ｌ_２、及びＬ_３のそれぞれは、同じであるか又は異なることができる。Ｍは４０よりも大きな原子番号を有する金属である。ｘは、１、２、又は３である。ｙは、０、１、又は２である。ｚは、０、１、又は２である。ｘ＋ｙ＋ｚは金属Ｍの酸化状態である。Ｒは、そのピリジン環に縮合した炭素環又はヘテロ環である。Ｒは任意選択により場合によってはＲ′でさらに置換されていてもよい。Ａ、Ｂ、及びＣはそれぞれ独立に、５又は６員の炭素環又はヘテロ環である。Ｒ′、Ｒ_Ｚ、Ｒ_Ａ、Ｒ_Ｂ、及びＲ_Ｃは、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表すことができる。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ′、Ｒ_Ｚ、Ｒ_Ａ、Ｒ_Ｂ、及びＲ_Ｃのそれぞれは独立に、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ′のうちの少なくとも１つは水素ではなく、重水素でもない。いずれか２つの隣接するＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ′は、任意選択により場合によっては連結してアルキル環を形成していてもよい。

式Ｍ（Ｌ_１）_ｘ（Ｌ_２）_ｙ（Ｌ_３）_ｚを有する化合物について上で論じた様々な具体的側面は、上記の第一のデバイスに用いられるＭ（Ｌ_１）_ｘ（Ｌ_２）_ｙ（Ｌ_３）_ｚを有する化合物にも適用できる。特に、式Ｍ（Ｌ_１）_ｘ（Ｌ_２）_ｙ（Ｌ_３）_ｚを有する化合物のＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｒ_Ａ、Ｒ_Ｂ、Ｒ_Ｃ、Ｒ_Ｚ、Ｒ、Ｒ′、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ′_１、Ｒ′_２、Ｒ′_３、Ｍ、ｍ、式ＩＩＩ、及び式ＩＶの具体的な側面は、上記の第一のデバイスに用いられるＭ（Ｌ_１）_ｘ（Ｌ_２）_ｙ（Ｌ_３）_ｚを有する化合物にも適用できる。

一つの側面では、第一のデバイスは消費者製品である。別の側面では、第一のデバイスは有機発光デバイスである。なお別の側面では、第一のデバイスは照明パネルを含む。

一つの側面では、上記有機層は発光層であり、上記化合物は発光ドーパントである。別の側面では、有機層はさらにホストを含む。好ましくは、ホストは金属８−ヒドロキシキノレートである。

［その他の物質との組み合わせ］
有機発光デバイス中の具体的な層に有用として本明細書に記載した物質は、そのデバイス中に存在するその他の広範囲にわたる物質と組み合わせて用いることができる。例えば、本明細書に開示した発光ドーパントは、存在してもよい広い範囲のホスト、輸送層、阻止層、注入層、電極、及びその他の層と組み合わせて用いることができる。以下に記載乃至言及した物質は、本明細書に記載した化合物と組み合わせて有用でありうる物質の非限定例であり、当業者は組み合わせて有用でありうるその他の物質を特定するために文献を容易に参考にすることができる。

〔ＨＩＬ／ＨＴＬ〕

本発明に用いられる正孔注入／輸送物質は特に限定されず、その化合物が通常、正孔注入／輸送物質として用いられる限り任意の化合物を用いることができる。この物質の例には以下のものが含まれるがそれらに限定されない：
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；フルオロ炭化水素を含むポリマー；導電性ドーパントを伴うポリマー；導電性ポリマー、例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ；ホスホン酸及びシラン誘導体などの化合物から誘導される自己組織化モノマー；金属酸化物誘導体、例えば、ＭｏＯ_ｘ；ｐ型半導体有機化合物、例えば、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；金属錯体、及び架橋性化合物。

ＨＩＬ又はＨＴＬに用いられる芳香族アミン誘導体の例には以下の構造のものが含まれるがそれらに限定されない。

Ａｒ^１〜Ａｒ^９のそれぞれは、芳香族炭化水素環式化合物からなる群、例えば、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；芳香族ヘテロ環化合物からなる群、例えば、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、ベンゾイミダゾール、インダゾール、インドキサジン、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、フタラジン、プテリジン、キサンテン、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；及び、前記の芳香族炭化水素環式基及び前記の芳香族ヘテロ環式基から選択された同じ種類又は異なる種類の基である２〜１０の環状構造単位からなり、互いに直接又は少なくとも１つの酸素原子、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、及び脂肪族環式基を介して結合された基、から選択される。式中、各Ａｒは、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される置換基でさらに置換されている。

一つの側面では、Ａｒ^１〜Ａｒ^９は以下のものからなる群から独立に選択される。

ｋは１〜２０の整数であり；Ｘ^１〜Ｘ^８はＣ（ＣＨも含めて）又はＮであり；Ａｒ^１は上で定義したものと同じ基を有する。

ＨＩＬ又はＨＴＬに用いる金属錯体の例には以下の一般式のものが含まれるがそれらに限定されない。

Ｍは４０より大きな原子量を有する金属であり；（Ｙ^１−Ｙ^２）は二座配位子であり、Ｙ^１及びＹ^２は独立に、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、及びＳから選択され；Ｌは補助配位子であり；ｍは１からその金属に結合しうる配位子の最大数までの整数値であり；ｍ＋ｎはその金属に結合しうる配位子の最大数である。

一つの側面では、（Ｙ^１−Ｙ^２）は２−フェニルピリジン誘導体である。

別の側面では、（Ｙ^１−Ｙ^２）はカルベン配位子である。

別の側面では、Ｍは、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｏｓ、及びＺｎから選択される。

さらなる側面では、この金属錯体は、溶液中でＦｃ^＋／Ｆｃカップルに対して約０．６Ｖ未満の最小酸化電位を有する。

〔ホスト〕

本発明の有機ＥＬデバイスの発光層は、発光物質として少なくとも金属錯体を含むことが好ましく、その金属錯体をドーパント物質として用いるホスト物質を含んでいてもよい。ホスト物質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三重項エネルギーよりも大きい限り、任意の金属錯体又は有機化合物を用いることができる。

ホストとして用いられる金属錯体の例は、以下の一般式を有することが好ましい。

Ｍは金属であり；（Ｙ^３−Ｙ^４）は二座配位子であって、Ｙ^３及びＹ^４は独立にＣ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、及びＳから選択され；Ｌは補助配位子であり；ｍは１からその金属に結合しうる配位子の最大数までの整数値であり；且つ、ｍ＋ｎはその金属に結合しうる配位子の最大数である。

一つの側面では、金属錯体は、

である。

（Ｏ−Ｎ）は二座配位子であり、金属をＯ及びＮ原子に配位させている。

別の側面では、ＭはＩｒ及びＰｔから選択される。

さらなる側面では、（Ｙ^３−Ｙ^４）はカルベン配位子である。

ホストとして用いられる有機化合物の例は、以下のものからなる群から選択される：芳香族炭化水素環状化合物、例えば、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；芳香族ヘテロ環状化合物からなる群、例えば、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、ベンゾイミダゾール、インダゾール、インドキサジン、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソキサゾール、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；並びに、前記の芳香族炭化水素環状基及び前記の芳香族ヘテロ環状基から選択される同じか又は異なる種類の基であり、且つ酸素原子、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、及び脂肪族環状基のうちの少なくとも１つを介して又は直接、互いに結合されている２〜１０の環状構造単位からなる群。ここで各基は、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される置換基でさらに置換されている。

一つの側面では、ホスト化合物はその分子内に以下の基のうちの少なくとも１つを含む：

Ｒ^１〜Ｒ^７は独立に、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わ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には、それは上述したＡｒ類と同様の定義を有する。

ｋは０〜２０の整数である。

Ｘ^１〜Ｘ^８はＣ（ＣＨも含めて）又はＮから選択される。

〔ＨＢＬ〕

正孔阻止層（ＨＢＬ）は、発光層を離れる正孔及び／又は励起子の数を減らすために用いることができる。デバイスにおけるそのような阻止層の存在は、阻止層をもたない類似のデバイスと比較して実質的に高い効率をもたらしうる。また、阻止層は、ＯＬＥＤの所望の領域に発光を閉じ込めるために用いることもできる。

一つの側面では、ＨＢＬに用いられる化合物は、上述したホストして用いられるものと同じ分子を含む。

別の側面では、ＨＢＬに用いられる化合物は、その分子中に以下の基のうち少なくとも１つを含む：

ｋは０〜２０の整数であり；Ｌは補助配位子であり、ｍは１〜３の整数である。

〔ＥＴＬ〕

電子輸送層（ＥＴＬ）は、電子を輸送できる物質を含むことができる。電子輸送層はその本来的性質（非ドープ）であるか、あるいはドープされていてもよい。ドーピングは導電性を高めるために用いることができる。ＥＴＬ物質の例は特に限定されず、それらが電子を輸送するために通常用いられる限り、任意の金属錯体又は有機化合物を用いることができる。

一つの側面では、ＥＴＬに用いる化合物は、その分子内に以下の基のうち少なくとも１つを含む。

Ｒ^１は、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わ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には、それは上述したＡｒ類と同様の定義を有する。

Ａｒ^１〜Ａｒ^３は上述したＡｒ類と同様の定義を有する。

ｋは０〜２０の整数である。

Ｘ^１〜Ｘ^８はＣ（ＣＨも含めて）又はＮから選択される。

別の側面では、ＥＴＬに用いられる金属錯体には以下の一般式のものが含まれるがこれらには限定されない。

（Ｏ−Ｎ）又は（Ｎ−Ｎ）は二座配位子であり、金属をＯ，Ｎ、又はＮ，Ｎ原子に配位させ；Ｌは補助配位子であり；ｍは、１からその金属に結合できる配位子の最大数までの整数値である。

ＯＬＥＤデバイスの各層に用いられる任意の上述した化合物においては、その水素原子は部分的に又は完全に重水素化されていることができる。

本明細書に開示した物質に加えて、及び／又はそれと組み合わせて、多くの正孔注入物質、正孔輸送物質、ホスト物質、ドーパント物質、励起子／正孔阻止層物質、電子輸送及び電子注入物質をＯＬＥＤに用いてもよい。本明細書に開示した物質と組み合わせてＯＬＥＤに用いてもよい物質の非限定的な例を以下の表１に列挙している。表１には、非限定的な物質群、各群についての錯体の非限定的な例、及びその物質を開示している参考文献を挙げている。

例１．化合物９の合成

（２−アミノ−６−クロロフェニル）メタノールの合成
２−アミノ−６−クロロ安息香酸（25.0 g, 143 mmol）を５００ｍＬの二口丸底フラスコ中で１２０ｍＬの無水ＴＨＦに溶かした。この溶液を氷水浴中で冷やした。２１５ｍＬの１．０Ｍリチウムアルミニウムヒドリド（ＬＡＨ）のＴＨＦ溶液を次に滴下して添加した。全てのＬＡＨを添加した後、反応混合物を室温まで温まるようにさせておき、夜通し室温で撹拌した。約１０ｍＬの水を反応混合物に添加し、次に７ｇの１５％ＮａＯＨを添加した。さらに２０ｇの水を反応混合物に添加した。有機ＴＨＦ層をデカンテーションし、固体を酢酸エチル約２００ｍＬとともに添加し、酢酸エチル有機部分及びＴＨＦ部分を一緒にし、そしてＮａ_２ＳＯ_４乾燥剤を添加した。その混合物を濾過して、蒸発させた。約２０ｇの黄色固体が得られ、さらなる精製なしに次のステップの反応に用いた。

８−クロロ−２，４−ジメチル−５，６−ジヒドロベンゾ［ｃ］アクリジンの合成
（２−アミノ−６−クロロフェニル）メタノール（16 g, 101 mmol）、５，７−ジメチル−３，４−ジヒドロナフタレン−１（２Ｈ）−オン（20.0 g, 111 mmol）、ＲｕＣｌ_２（ＰＰｈ_３）_３（0.971 g, 1.01 mmol）、及びＫＯＨ（5.7 g, 101 mmol）を２００ｍＬのトルエン中で１２時間還流させた。ディーン・スタークトラップを使用して反応物から水を集めた。その反応混合物を室温まで冷えるようにし、シリカゲルの詰め物を通して濾過し、ジクロロメタンで溶離させた。生成物をメタノールで洗い、ヘキサンから再結晶させて、約２０ｇの所望の生成物を得て、これはＧＣ−ＭＳで確認した。

８−イソブチル−２，４−ジメチル−５，６−ジヒドロベンゾ［ｃ］アクリジンの合成
８−クロロ−２，４−ジメチル−５，６−ジヒドロベンゾ［ｃ］アクリジン（15.0 g, 51.1 mmol）、イソブチルボロン酸（7.8 g, 77 mmol）、ジシクロへキシル（２′，６′−ジメトキシ−［１，１′−ビフェニル］−２−イル）ホスフィン（1.6 g, 4.08 mmol）、リン酸カリウム一水和物（41.2 g, 179 mmol）を３００ｍＬのトルエン中で混ぜた。この系を２０分間脱ガスした。Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（0.93 g, 1.02 mmol）を次に添加し、その系を夜通し還流させた。室温に冷やした後、セライト(登録商標)の詰め物を通して反応混合物を濾過し、トルエン中３０％酢酸エチルで溶離させた。約１９．５ｇの粗製液体が得られた。この粗生成物をヘキサン中５％アセトンから再結晶させて約１４．９ｇの純粋な生成物を得て（９９．６％）、これはＧＣ−ＭＳによって確認した。

イリジウムダイマーの合成
８−イソブチル−２，４−ジメチル−５，６−ジヒドロベンゾ［ｃ］アクリジン（11.5 g, 36.5 mmol）、ＩｒＣｌ_３・４Ｈ_２Ｏ（4.5 g, 12.2 mmol）、２−エトキシエタノール（90 mL）、及び水（30 mL）の混合物を窒素下で夜通し還流させた。その反応混合物を濾過し、ＭｅＯＨ（3×20 mL）で洗った。約９ｇのダイマーが、真空乾燥後に得られた。このダイマーはさらに精製することなく次のステップに用いた。

化合物９の合成
ダイマー（3.5 g, 2.07 mmol）、ペンタン−２，４−ジオン（2.07 g, 20.7 mmol）、Ｎａ_２ＣＯ_３（2.19 g, 20.7 mmol）、及び２−エトキシエタノール（100 mL）を室温で２４時間撹拌した。沈殿物を濾過し、メタノールで洗った。この固体を、（ヘキサン中１５％のＴＥＡで前処理した）シリカゲルの詰め物を通し、メチレンクロライドで溶出することによってさらに精製した。０．６ｇの生成物である化合物９を精製後に得た。この化合物はＬＣ−ＭＳで確認した。

例２．化合物１０の合成

化合物１０を化合物９と同様の方法で合成し、ＬＣ−ＭＳで確認した。

［デバイス例］
全てのデバイス例は、高真空（＜１０^−７Ｔｏｒｒ）熱蒸着（ＶＴＥ）によって作製した。アノード電極は、１２００Åのインジウム錫オキシド（ＩＴＯ）である。カソードは、１０ÅのＬｉＦとそれに続く１０００ÅのＡｌからなる。全てのデバイスは、作製後直ちに窒素グローブボックス（＜１ｐｐｍのＨ_２Ｏ及びＯ_２）中でエポキシ樹脂を用いてシールしたガラス蓋で密封し、吸湿剤をそのパッケージ内に組み込んだ。

デバイス例の有機積層部はＩＴＯ表面から順に、正孔注入層（ＨＩＬ）として１００Åの化合物Ａ、正孔輸送層（ＨＴＬ）として３００Åの４，４′−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、発光層（ＥＭＬ）として、４、６、又は８質量％のＩｒ燐光化合物とともにホストとしてＢＡｌｑ中にドープした本発明の化合物３００Å、そしてＥＴＬとして５００又は５５０ÅのＡｌｑ_３（トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム）、からなっていた。

化合物Ｂを用いる比較デバイス例を、化合物ＢをＥＭＬ中の発光体として用いることを除いて上記デバイス例と同様にして作製した。

本明細書で用いるとおり、上記デバイス例に用いた化合物Ａ、化合物Ｂ、及びその他の化合物は以下の構造を有する。

デバイス構造を表２にまとめており、デバイスデータは表３にまとめている。

表３はデバイスデータのまとめである。発光効率（ＬＥ）、外部量子効率（ＥＱＥ）、及び電力効率（ＰＥ）は、１０００ｎｉｔｓにおいて測定し、一方、寿命（ＬＴ_９７％）は、一定の電流密度のもとで、２０００ｎｉｔｓにおいてその初期輝度の９７％にそのデバイスが低下するのに要した時間として定義した。

表３からわかるように、化合物１０を含むデバイスについて１０００ｎｉｔｓで測定したＥＱＥは、化合物Ｂを含むデバイスについて測定したＥＱＥよりも１７％高い。さらに、化合物１０のＥＬスペクトルの半値全幅（ＦＷＨＭ）はまた、化合物ＢのＦＷＨＭよりも狭く、すなわち、化合物１０のＦＷＨＭが５４ｎｍである一方、化合物ＢのＦＷＨＭは６０ｎｍである。しかし、化合物９のＦＷＨＭは、化合物ＢのＦＷＨＭに類似している。狭いＦＷＨＭを有することは望ましいデバイス特性である。これらの結果は、化合物１０は化合物Ｂよりも効率的な赤色発光体であり、より狭い望ましいＦＷＨＭをもつことを示している。

化合物１０はまた、化合物Ｂよりも長い寿命を有し、すなわち、化合物１０について室温で測定したＬＴ_９７％は、化合物Ｂについて室温で測定したＬＴ_９７％の約３倍の長さである。化合物１０は、それがキノリン環上により嵩高い置換基を有する点で化合物Ｂと異なる。したがって、キノリン環上に置換基をもつ化合物を含むデバイスは、顕著に向上した性能を有しうる。

本明細書に記載した様々な態様は例示の目的であり、本発明の範囲を限定することを意図していないことが理解される。例えば、本明細書に記載した多くの物質及び構造は、本発明の精神から離れることなく、その他の物質及び構造で置き換えることができる。特許請求の範囲に記載した本発明は、したがって、本明細書に記載した具体的な例及び好ましい態様からの変形を含むことができ、それは当業者には明らかである。本発明が何故機能するのかについての様々な理論は限定することを意図していないことが理解される。

Claims (17)

1. 下記式ＩＩＩで表される化合物：
   

   

   式中、
   Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４ 、Ｒ_１′、Ｒ_２′、及びＲ_３′はそれぞれ独立に、水素、重水素、及びアルキルからなる群から選択され、
   Ｒ _５ はアルキルであり、
   Ｒ_６のそれぞれは独立に、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され；
   少なくとも１つのＲ_６は、４つ以上の炭素原子を有するアルキルであり、
   いずれか２つの隣接するＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４は、任意選択により場合によっては連結してアルキレン基を形成していてもよく；
   Ｒ_５は、モノ、ジ、又はトリ置換を表すことができ；
   Ｒ_６は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表すことができ；
   ｍは、１又は２である。
2. Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４のうち少なくとも１つはアルキルである、請求項１に記載の化合物。
3. Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４のうち少なくとも１つは、２つより多い炭素原子を有するアルキルである、請求項１に記載の化合物。
4. Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ_６のうち少なくとも１つはイソブチルである、請求項１に記載の化合物。
5. Ｒ_１′、Ｒ_２′、及びＲ_３′のうち少なくとも１つが、そのカルボニル基のα位よりも遠い位置で分岐している分岐アルキル基を含む、請求項１に記載の化合物。
6. Ｒ_１′及びＲ_３′のうち少なくとも１つがイソブチルである、請求項１に記載の化合物。
7. Ｒ_２′が水素である、請求項１に記載の化合物。
8. 少なくとも１つのＲ_６は、４つ以上の炭素原子を有するアルキルであり、そのほかのＲ_６はそれが存在する場合には、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、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からなる群から選択される、請求項１に記載の化合物。
9. 以下のものからなる群から選択される、請求項１に記載の化合物。
   

   
10. 第一の有機発光デバイスを含み、さらに、
    アノード；
    カソード、及び；
    前記アノード及びカソードの間に配置された有機層をさらに含み、前記有機層が下記式ＩＩＩ：
    

    

    （式中、
    Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４ 、Ｒ_１′、Ｒ_２′、及びＲ_３′はそれぞれ独立に、水素、重水素、及びアルキルからなる群から選択され、
    Ｒ _５ はアルキルであり、
    Ｒ_６のそれぞれは独立に、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され；
    少なくとも１つのＲ_６は、４つ以上の炭素原子を有するアルキルであり、
    いずれか２つの隣接するＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４は、任意選択により場合によっては連結してアルキレン基を形成していてもよく；
    Ｒ_５は、モノ、ジ、又はトリ置換を表すことができ；
    Ｒ_６は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表すことができ；
    ｍは、１又は２である。）
    で表される化合物を含む、第一のデバイス。
11. 前記第一のデバイスが消費者製品である、請求項１０に記載の第一のデバイス。
12. 前記第一のデバイスが有機発光デバイスである、請求項１０に記載の第一のデバイス。
13. 前記第一のデバイスが照明パネルを含む、請求項１０に記載の第一のデバイス。
14. 前記有機層が発光層であり、且つ前記化合物が発光ドーパントである、請求項１０に記載の第一のデバイス。
15. 前記有機層がさらにホストを含む、請求項１０に記載の第一のデバイス。
16. 前記ホストが金属８−ヒドロキシキノレートである、請求項１５に記載の第一のデバイス。
17. 以下のものからなる群から選択される、請求項１に記載の化合物。
    

    

Images