JP6496392B2 - 電子輸送化合物 - Google Patents

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Description

共同研究契約
特許請求されている発明は、大学・企業の共同研究契約の下記の当事者：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｃｈｉｇａｎ、Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、及びＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの理事らの１又は複数によって、その利益になるように、且つ／又は関連して為されたものである。該契約は、特許請求されている発明が為された日付以前に発効したものであり、特許請求されている発明は、該契約の範囲内で行われる活動の結果として為されたものである。
本発明は、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）に関する。より具体的には、本発明は、アザ−ジベンゾ部分と、少なくとも３個のベンゼン環を有する縮合芳香族部分とを含む燐光発光材料に関する。これらの材料をＯＬＥＤに用いることで改善された性能を有するデバイスを提供することができる。
有機材料を利用する光電子デバイスは、いくつもの理由から、次第に望ましいものとなりつつある。そのようなデバイスを作製するために使用される材料の多くは比較的安価であるため、有機光電子デバイスは無機デバイスを上回るコスト優位性の可能性を有する。加えて、柔軟性等の有機材料の固有の特性により、該材料は、フレキシブル基板上での製作等の特定用途によく適したものとなり得る。有機光電子デバイスの例は、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、有機光トランジスタ、有機光電池及び有機光検出器を含む。ＯＬＥＤについて、有機材料は従来の材料を上回る性能の利点を有し得る。例えば、有機放出層が光を放出する波長は、概して、適切なドーパントで容易に調整され得る。
ＯＬＥＤはデバイス全体に電圧が印加されると光を放出する薄い有機膜を利用する。ＯＬＥＤは、フラットパネルディスプレイ、照明及びバックライティング等の用途において使用するためのますます興味深い技術となりつつある。数種のＯＬＥＤ材料及び構成は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、特許文献１、特許文献２及び特許文献３において記述されている。
リン光性放出分子の１つの用途は、フルカラーディスプレイである。そのようなディスプレイの業界標準は、「飽和」色と称される特定の色を放出するように適合された画素を必要とする。特に、これらの標準は、飽和した赤色、緑色及び青色画素を必要とする。色は、当技術分野において周知のＣＩＥ座標を使用して測定することができる。
緑色放出分子の一例は、下記の構造：
を有する、Ｉｒ（ｐｐｙ）３と表示されるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムである。
この図面及び本明細書における後出の図面中で、本発明者らは、窒素から金属（ここではＩｒ）への配位結合を直線として描写する。
本明細書において使用される場合、用語「有機」は、有機光電子デバイスを製作するために使用され得るポリマー材料及び小分子有機材料を含む。「小分子」は、ポリマーでない任意の有機材料を指し、且つ「小分子」は実際にはかなり大型であってよい。小分子は、いくつかの状況において繰り返し単位を含み得る。例えば、長鎖アルキル基を置換基として使用することは、「小分子」クラスから分子を除去しない。小分子は、例えばポリマー骨格上のペンダント基として、又は該骨格の一部として、ポリマーに組み込まれてもよい。小分子は、コア部分上に構築された一連の化学的シェルからなるデンドリマーのコア部分として役立つこともできる。デンドリマーのコア部分は、蛍光性又はリン光性小分子エミッターであってよい。デンドリマーは「小分子」であってよく、ＯＬＥＤの分野において現在使用されているデンドリマーはすべて小分子であると考えられている。
本明細書において使用される場合、「頂部」は基板から最遠部を意味するのに対し、「底部」は基板の最近部を意味する。第一層が第二層「の上に配置されている」と記述される場合、第一層のほうが基板から遠くに配置されている。第一層が第二層「と接触している」ことが指定されているのでない限り、第一層と第二層との間に他の層があってもよい。例えば、間に種々の有機層があるとしても、カソードはアノード「の上に配置されている」と記述され得る。
本明細書において使用される場合、「溶液プロセス可能な」は、溶液又は懸濁液形態のいずれかの液体媒質に溶解、分散若しくは輸送することができ、且つ／又は該媒質から堆積することができるという意味である。
配位子は、該配位子が放出材料の光活性特性に直接寄与していると考えられる場合、「光活性」と称され得る。配位子は、該配位子が放出材料の光活性特性に寄与していないと考えられる場合には「補助」と称され得るが、補助配位子は、光活性配位子の特性を変化させることができる。
本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の「最高被占分子軌道」（ＨＯＭＯ）又は「最低空分子軌道」（ＬＵＭＯ）エネルギー準位は、第一のエネルギー準位が真空エネルギー準位に近ければ、第二のＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位「よりも大きい」又は「よりも高い」。イオン化ポテンシャル（ＩＰ）は、真空準位と比べて負のエネルギーとして測定されるため、より高いＨＯＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有するＩＰ（あまり負でないＩＰ）に相当する。同様に、より高いＬＵＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有する電子親和力（ＥＡ）（あまり負でないＥＡ）に相当する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、材料のＬＵＭＯエネルギー準位は、同じ材料のＨＯＭＯエネルギー準位よりも高い。「より高い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位は、「より低い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位よりもそのような図の頂部に近いように思われる。
本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の仕事関数がより高い絶対値を有するならば、第一の仕事関数は第二の仕事関数「よりも大きい」又は「よりも高い」。仕事関数は概して真空準位と比べて負数として測定されるため、これは「より高い」仕事関数が更に負であることを意味する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、「より高い」仕事関数は、真空準位から下向きの方向に遠く離れているものとして例証される。故に、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギー準位の定義は、仕事関数とは異なる慣例に準ずる。
ＯＬＥＤについての更なる詳細及び上述した定義は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる特許文献４において見ることができる。
アザ−ジベンゾ部分と、少なくとも３個のベンゼン環を有する縮合芳香族部分とを含む化合物が提供される。これら化合物は、次式Ａｒ（ＬｉＤｉ）ｎを有する。
Ａｒは、少なくとも３個のベンゼン環を有する縮合芳香族環を含み、前記縮合芳香族環は、４４０ｎｍ未満の三重項エネルギーを有する。Ａｒは、更に置換されていてもよい。Ｌは、単結合又は２価の連結基である。ｎは、少なくとも１である。ｉは、ｎ個の構造をＬｉ及びＤｉについて特定する指標変数であり、Ｌｉ及びＤｉは、ｉの値について同一であっても異なっていてもよい。各Ｌｉは、独立して単結合又は２価の連結基である。各Ｄｉは、独立して下記構造を有する。
Ｘ５は、Ｏ、Ｓ又はＳｅである。Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８及びＸ９は、それぞれ独立してＣ（Ｒ）及びＮから選択される。Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８及びＸ９の少なくとも１つは、Ｎである。Ｒは、それぞれ独立して水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、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。Ｒは、Ｌと結合していてもよい。
一態様において前記化合物は、下記式を有する。
他の態様において前記化合物は、下記式からなる群から選択される式を有する。
一態様において各Ｄｉは、下記式からなる群から選択される。
Ｒ’１及びＲ’２は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。Ｒ’１及びＲ’２は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される。
一態様においてＬは、単結合である。他の態様において各Ｌｉは、下記式からなる群から独立して選択される。
Ｒ１及びＲ２は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。Ｒ１及びＲ２は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される。
他の態様においてＡｒは、下記式からなる群から選択される。
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される。
一態様において、ｎは１である。他の態様において、ｎは１より大きく、且つ各Ｄｉは、同一の構造を有する。更に他の態様において、ｎは１より大きく、且つ少なくとも２つのＤｉが異なる構造を有する。更に他の態様において、ｎは２である。
前記化合物は、下記式を有することが好ましい。
Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される。
前記アザ−ジベンゾ部分と、拡張された共役を有する芳香族部分とを含む化合物の具体的且つ非限定的な例を示す。一態様において、前記化合物は、下記式からなる群から選択される。
また、有機発光デバイスを含む第一のデバイスも提供される。前記有機発光デバイスは、アノードと、カソードと、アノード及びカソードの間に配置された有機層とを含む。該有機層は、式Ａｒ（ＬｉＤｉ）ｎを有する化合物を含む。
Ａｒは、少なくとも３個のベンゼン環を有する縮合芳香族環を含み、前記縮合芳香族環は、４４０ｎｍ未満の三重項エネルギーを有する。Ａｒは、更に置換されていてもよい。Ｌは、単結合又は２価の連結基である。ｎは、少なくとも１である。ｉは、ｎ個の構造をＬｉ及びＤｉについて特定する指標変数であり、Ｌｉ及びＤｉは、ｉの値について同一であっても異なっていてもよい。各Ｌｉは、独立して単結合又は２価の連結基である。各Ｄｉは、独立して下記構造を有する。
Ｘ５は、Ｏ、Ｓ又はＳｅである。Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８及びＸ９は、それぞれ独立してＣ（Ｒ）及びＮから選択される。Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８及びＸ９の少なくとも１つは、Ｎである。Ｒは、それぞれ独立して水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、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。Ｒは、Ｌと結合していてもよい。
前記式Ａｒ（ＬｉＤｉ）ｎを有する化合物について上述した各種の具体的な態様を、第一のデバイスに用いる式Ａｒ（ＬｉＤｉ）ｎを有する化合物にも適用することができる。特に、上述した式Ａｒ（ＬｉＤｉ）ｎを有する化合物のＡｒ、Ｌ、ｎ、ｉ、Ｌｉ、Ｄｉ、Ｘ１〜Ｘ９、Ｒ、Ｒ’１、Ｒ’２、Ｒ１〜Ｒ６、式Ｉ、式ＩＩ、式ＩＩＩ、式ＩＶ、式Ｖ及び式ＶＩの具体的な態様が、前記第一のデバイスに用いられる式Ａｒ（ＬｉＤｉ）ｎを有する化合物にも適用することができる。
本明細書に開示の前記化合物を含むデバイスの具体的且つ非限定的な例を示す。一態様において、前記第一のデバイスに用いられる前記化合物は、化合物１〜化合物６５からなる群から選択される。
一態様において、前記有機層は非発光層であり、前記化合物は非発光化合物である。他の態様において、前記有機層は電子輸送層であり、前記化合物は電子輸送化合物である。更に他の態様において、前記電子輸送層はｎ型伝導性ドーパントでドープされている。一態様において、前記ｎ型伝導性ドーパントは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓを含む化合物である。好ましくは、前記ｎ型伝導性ドーパントは、ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＮａＣｌ、ＫＢｒ及びＬｉＱからなる群から選択される。
他の態様において、前記有機層は、下記式からなる群から選択される少なくとも１つのリガンドを有する遷移金属錯体である発光性化合物を更に含む。
Ｒ’ａ、Ｒ’ｂ及びＲ’ｃはそれぞれ、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。Ｒ’ａ、Ｒ’ｂ及びＲ’ｃはそれぞれ、水素、重水素、アルキル、ヘテロアルキル、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される。隣接する２つの置換基は、環を形成していてもよい。
一態様において、前記第一のデバイスは、消費者製品である。他の態様においては、前記第一のデバイスは、有機発光デバイスである。
有機発光デバイスを示す図である。
別個の電子輸送層を有さない反転させた有機発光デバイスを示す図である。
アザ−ジベンゾ部分と、拡張された共役を有する芳香族部分とを含む化合物の一例を示す図である。
概して、ＯＬＥＤは、アノード及びカソードの間に配置され、それらと電気的に接続された少なくとも１つの有機層を含む。電流が印加されると、アノードが正孔を注入し、カソードが電子を有機層（複数可）に注入する。注入された正孔及び電子は、逆帯電した電極にそれぞれ移動する。電子及び正孔が同じ分子上に局在する場合、励起エネルギー状態を有する局在電子正孔対である「励起子」が形成される。光は、励起子が緩和した際に、光電子放出機構を介して放出される。いくつかの事例において、励起子はエキシマー又はエキシプレックス上に局在し得る。熱緩和等の非放射機構が発生する場合もあるが、概して望ましくないとみなされている。
初期のＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第４、７６９、２９２号において開示されている通り、その一重項状態から光を放出する放出分子（「蛍光」）を使用していた。蛍光発光は、概して、１０ナノ秒未満の時間枠で発生する。
ごく最近では、三重項状態から光を放出する放出材料（「リン光」）を有するＯＬＥＤが実証されている。参照によりその全体が組み込まれる、Ｂａｌｄｏら、「Ｈｉｇｈｌｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ」、３９５巻、１５１〜１５４、１９９８；（「Ｂａｌｄｏ−Ｉ」）及びＢａｌｄｏら、「Ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｇｒｅｅｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、７５巻、３号、４〜６（１９９９）（「Ｂａｌｄｏ−ＩＩ」）。リン光については、参照により組み込まれる米国特許第７、２７９、７０４号５〜６段において更に詳細に記述されている。
図１は、有機発光デバイス１００を示す。図は必ずしも一定の縮尺ではない。デバイス１００は、基板１１０、アノード１１５、正孔注入層１２０、正孔輸送層１２５、電子ブロッキング層１３０、放出層１３５、正孔ブロッキング層１４０、電子輸送層１４５、電子注入層１５０、保護層１５５及びカソード１６０を含み得る。カソード１６０は、第一の導電層１６２及び第二の導電層１６４を有する化合物カソードである。デバイス１００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。これらの種々の層の特性及び機能並びに材料例は、参照により組み込まれるＵＳ７、２７９、７０４、６〜１０段において更に詳細に記述されている。
これらの層のそれぞれについて、更なる例が利用可能である。例えば、フレキシブル及び透明基板−アノードの組合せは、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５、８４４、３６３号において開示されている。ｐ−ドープされた正孔輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、５０：１のモル比でｍ−ＭＴＤＡＴＡをＦ４−ＴＣＮＱにドープしたものである。放出材料及びホスト材料の例は、参照によりその全体が組み込まれるＴｈｏｍｐｓｏｎらの米国特許第６、３０３、２３８号において開示されている。ｎ−ドープされた電子輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、１：１のモル比でＢＰｈｅｎにＬｉをドープしたものである。参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５、７０３、４３６号及び同第５、７０７、７４５号は、上を覆う透明の、導電性の、スパッタリング蒸着したＩＴＯ層を持つＭｇ：Ａｇ等の金属の薄層を有する化合物カソードを含むカソードの例を開示している。ブロッキング層の理論及び使用は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６、０９７、１４７号及び米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において更に詳細に記述されている。注入層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において提供されている。保護層についての記述は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において見ることができる。
図２は、反転させたＯＬＥＤ２００を示す。デバイスは、基板２１０、カソード２１５、放出層２２０、正孔輸送層２２５、及びアノード２３０を含む。デバイス２００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。最も一般的なＯＬＥＤ構成はアノードの上に配置されたカソードを有し、デバイス２００はアノード２３０の下に配置されたカソード２１５を有するため、デバイス２００は「反転させた」ＯＬＥＤと称されることがある。デバイス１００に関して記述されたものと同様の材料を、デバイス２００の対応する層において使用してよい。図２は、いくつかの層が如何にしてデバイス１００の構造から省略され得るかの一例を提供するものである。
図１及び２において例証されている単純な層構造は、非限定的な例として提供されるものであり、本発明の実施形態は多種多様な他の構造に関連して使用され得ることが理解される。記述されている特定の材料及び構造は、事実上例示的なものであり、他の材料及び構造を使用してよい。機能的なＯＬＥＤは、記述されている種々の層を様々な手法で組み合わせることによって実現され得るか、又は層は、設計、性能及びコスト要因に基づき、全面的に省略され得る。具体的には記述されていない他の層も含まれ得る。具体的に記述されているもの以外の材料を使用してよい。本明細書において提供されている例の多くは、単一材料を含むものとして種々の層を記述しているが、ホスト及びドーパントの混合物等の材料の組合せ、又はより一般的には混合物を使用してよいことが理解される。また、層は種々の副層を有してもよい。本明細書における種々の層に与えられている名称は、厳しく限定することを意図するものではない。例えば、デバイス２００において、正孔輸送層２２５は正孔を輸送し、正孔を放出層２２０に注入し、正孔輸送層又は正孔注入層として記述され得る。一実施形態において、ＯＬＥＤは、カソード及びアノードの間に配置された「有機層」を有するものとして記述され得る。有機層は単層を含んでいてよく、又は、例えば図１及び２に関して記述されている通りの異なる有機材料の多層を更に含んでいてよい。
参照によりその全体が組み込まれるＦｒｉｅｎｄらの米国特許第５、２４７、１９０号において開示されているもののようなポリマー材料で構成されるＯＬＥＤ（ＰＬＥＤ）等、具体的には記述されていない構造及び材料を使用してもよい。更なる例として、単一の有機層を有するＯＬＥＤが使用され得る。ＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第５、７０７、７４５号において記述されている通り、積み重ねられてよい。ＯＬＥＤ構造は、図１及び２において例証されている単純な層構造から逸脱してよい。例えば、基板は、参照によりその全体が組み込まれる、Ｆｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６、０９１、１９５号において記述されている通りのメサ構造及び／又はＢｕｌｏｖｉｃらの米国特許第５、８３４、８９３号において記述されている通りのくぼみ構造等、アウトカップリングを改良するための角度のついた反射面を含み得る。
別段の規定がない限り、種々の実施形態の層のいずれも、任意の適切な方法によって堆積され得る。有機層について、好ましい方法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６、０１３、９８２号及び同第６、０８７、１９６号において記述されているもの等の熱蒸発、インクジェット、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６、３３７、１０２号において記述されているもの等の有機気相堆積（ＯＶＰＤ）、並びに参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願第１０／２３３、４７０号において記述されているもの等の有機気相ジェットプリンティング（ＯＶＪＰ）による堆積を含む。他の適切な堆積法は、スピンコーティング及び他の溶液ベースのプロセスを含む。溶液ベースのプロセスは、好ましくは、窒素又は不活性雰囲気中で行われる。他の層について、好ましい方法は熱蒸発を含む。好ましいパターニング法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６、２９４、３９８号及び同第６、４６８、８１９号において記述されているもの等のマスク、冷間圧接を経由する堆積、並びにインクジェット及びＯＶＪＤ等の堆積法のいくつかに関連するパターニングを含む。他の方法を使用してもよい。堆積する材料は、特定の堆積法と適合するように修正され得る。例えば、分枝鎖状又は非分枝鎖状であり、且つ好ましくは少なくとも３個の炭素を含有するアルキル及びアリール基等の置換基は、溶液プロセシングを受ける能力を増強するために、小分子において使用され得る。２０個以上の炭素を有する置換基を使用してよく、３〜２０個の炭素が好ましい範囲である。非対称構造を持つ材料は、対称構造を有するものよりも良好な溶液プロセス性を有し得、これは、非対称材料のほうが再結晶する傾向が低くなり得るからである。溶液プロセシングを受ける小分子の能力を増強するために、デンドリマー置換基が使用され得る。
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニター、テレビ、掲示板、屋内若しくは屋外照明及び／又は信号送信用のライト、ヘッドアップディスプレイ、完全透明ディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、レーザープリンター、電話、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ、デジタルカメラ、カムコーダー、ファインダー、マイクロディスプレイ、車、大面積壁、劇場又はスタジアムのスクリーン、或いは看板を含む多種多様な消費者製品に組み込まれ得る。パッシブマトリックス及びアクティブマトリックスを含む種々の制御機構を使用して、本発明に従って製作されたデバイスを制御することができる。デバイスの多くは、摂氏１８度から摂氏３０度、より好ましくは室温（摂氏２０〜２５度）等、ヒトに快適な温度範囲内での使用が意図されている。
本明細書において記述されている材料及び構造は、ＯＬＥＤ以外のデバイスにおける用途を有し得る。例えば、有機太陽電池及び有機光検出器等の他の光電子デバイスが、該材料及び構造を用い得る。より一般的には、有機トランジスタ等の有機デバイスが、該材料及び構造を用い得る。
用語ハロ、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリルキル、複素環式基、アリール、芳香族基及びヘテロアリールは当技術分野において公知であり、参照により本明細書に組み込まれるＵＳ７、２７９、７０４、３１〜３２段において定義されている。
ＯＬＥＤの電子輸送層（ＥＴＬ）中に用いるための各種材料が報告されている。例えば、アントラセン−ベンズイミダゾール化合物、アザトリフェニレン誘導体、アントラセン−ベンゾチアゾール化合物、及び金属８−ヒドロキノレートのいずれも、電子輸送材料に通常用いられる。表１に、通常用いられる幾つかの電子輸送材料をまとめる。
多くの材料がＥＴＬ材料としての使用について報告されているものの、低作動電圧と良好な安定性を有するデバイスの開発は依然として問題点を残している。Ａｌｑは、一般的に用いられるＥＴＬ材料であるが、Ａｌｑは、ＯＬＥＤでの使用に制約がある。Ａｌｑは、良好な安定性を有するが、Ａｌｑを含むデバイスは、低電子移動度に起因して高作動電圧を有する。ベンズイミダゾール置換基を有するアントラセン化合物もまたＥＴＬ材料として報告されている。例えば、ＵＳ６８７８４６９及びＵＳ２００９０１７９５５４を参照。しかしながら、これらの化合物もまた、デバイスにおけるＥＴＬ材料として使用されたときに制約を有する。ベンズイミダゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、トリアジン、及びピリジンなどの電子欠乏ヘテロ環を導入することにより、電子親和性を上昇させることができ、これにより、電子輸送性が良好となり且つデバイス電圧が低下するが、多くの場合これらの化合物は、デバイスの寿命も短くしてしまう。
電子欠乏基を加えることがデバイス性能を向上させるかどうかを予測することは非常に難しい。例えば、ベンズイミダゾール置換基を有するアントラセン化合物を含むデバイスは、ＡｌｑをＥＴＬ材料として用いるデバイスに比べ、妥当なデバイス寿命と作動電圧を有する。しかしながら、ＥＴＬにこれらの電子欠乏ヘテロ環化合物を用いるデバイスの多くは、寿命が非常に短い。例えば、１，３，５−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾ［ｄ］イミダソール−２−イル）ベンゼン（ＴＰＢｉ）をＥＴＬ材料として用いるデバイスは、良好な効率を有するが寿命は非常に短い。したがって、どの化合物が低作動電圧と長デバイス寿命をもたらし得るかを予測することは非常に難しい。
アザジベンゾフラン、アザジベンゾチオフェン、及びアザジベンゾセレノフェンは、リン光ＯＬＥＤにおけるホスト材料の構成単位として用いられている。ＪＰ２００８０７４９３９を参照。これらの材料は、対応するジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、及びジベンゾセレノフェンよりも低いＬＵＭＯ、即ちより良好な電子親和性を有する。これらのアザへテロ環化合物の電子親和性はＥＴＬ材料に有利に用いることができると考えられる。
本明細書中に提供される化合物は、低三重項エネルギーを有する縮合芳香環を含む芳香族部分と、アザ−ジベンゾ部分とを含む。前記アザ−ジベンゾ部分、例えば、アザジベンゾフラン、アザジベンゾチオフェン、及びアザジベンゾセレノフェンと、前記芳香族部分、例えば、アントラセンとを、化合物中に組み合わせることにより、低電圧と良好なデバイス安定性をもたらすＥＴＬ材料となる。特に、本明細書中に提供される化合物は、アザジベンゾフラン、アザジベンゾチオフェン、又はアザジベンゾセレノフェンで置換されたアントラセン化合物を含む。これらの化合物は、ＯＬＥＤにおけるＥＴＬ材料として用いられて、良好なデバイス安定性を維持しつつ作動電圧が低下したデバイスを提供することができる。何ら理論に拘束されるものではないが、前記化合物のアザ−ジベンゾ部分が、ＬＵＭＯを低下させることによってデバイス電圧を向上させ、低三重項エネルギー（即ち、より高い共役）を有する芳香族部分が、電子を非局在化且つ不安定化させることによってデバイス安定性を向上させると考えられる。
更に、本明細書中に提供されるＥＴＬ材料は、例えば、ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＮａＣｌ、ＫＢｒ、及びＬｉＱなどのｎ型伝導性ドーパントでドープされていてもよい。
アザ−ジベンゾ部分と、少なくとも３個のベンゼン環を有する縮合芳香族部分とを含む化合物が提供される。これら化合物は、次式Ａｒ（ＬｉＤｉ）ｎを有する。
Ａｒは、少なくとも３個のベンゼン環を有する縮合芳香族環を含み、前記縮合芳香族環は、４４０ｎｍ未満の三重項エネルギーを有する。Ａｒは、更に置換されていてもよい。Ｌは、単結合又は２価の連結基である。ｎは、少なくとも１である。ｉは、ｎ個の構造をＬｉ及びＤｉについて特定する指標変数であり、Ｌｉ及びＤｉは、ｉの値について同一であっても異なっていてもよい。各Ｌｉは、独立して単結合又は２価の連結基である。各Ｄｉは、独立して下記構造を有する。
Ｘ５は、Ｏ、Ｓ又はＳｅである。Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８及びＸ９は、それぞれ独立してＣ（Ｒ）及びＮから選択される。Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８及びＸ９の少なくとも１つは、Ｎである。Ｒは、それぞれ独立して水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、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。Ｒは、Ｌと結合していてもよい。
一態様において前記化合物は、下記式を有する。
他の態様において前記化合物は、下記式からなる群から選択される式を有する。
一態様において各Ｄｉは、下記式からなる群から選択される。
Ｒ’１及びＲ’２は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。Ｒ’１及びＲ’２は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される。
一態様においてＬは、単結合である。他の態様において各Ｌｉは、下記式からなる群から独立して選択される。
Ｒ１及びＲ２は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。Ｒ１及びＲ２は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される。
他の態様においてＡｒは、下記式からなる群から選択される。
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される。
一態様において、ｎは１である。他の態様において、ｎは１より大きく、且つ各Ｄｉは、同一の構造を有する。更に他の態様において、ｎは１より大きく、且つ少なくとも２つのＤｉが異なる構造を有する。更に他の態様において、ｎは２である。
前記化合物は、下記式を有することが好ましい。
Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される。
前記アザ−ジベンゾ部分と、拡張された共役を有する芳香族部分とを含む化合物の具体的且つ非限定的な例を示す。一態様において、前記化合物は、下記式からなる群から選択される。
また、有機発光デバイスを含む第一のデバイスも提供される。前記有機発光デバイスは、アノードと、カソードと、アノード及びカソードの間に配置された有機層とを含む。該有機層は、式Ａｒ（ＬｉＤｉ）ｎを有する化合物を含む。
Ａｒは、少なくとも３個のベンゼン環を有する縮合芳香族環を含み、前記縮合芳香族環は、４４０ｎｍ未満の三重項エネルギーを有する。Ａｒは、更に置換されていてもよい。Ｌは、単結合又は２価の連結基である。ｎは、少なくとも１である。ｉは、ｎ個の構造をＬｉ及びＤｉについて特定する指標変数であり、Ｌｉ及びＤｉは、ｉの値について同一であっても異なっていてもよい。各Ｌｉは、独立して単結合又は２価の連結基である。各Ｄｉは、独立して下記構造を有する。
Ｘ５は、Ｏ、Ｓ又はＳｅである。Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８及びＸ９は、それぞれ独立してＣ（Ｒ）及びＮから選択される。Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８及びＸ９の少なくとも１つは、Ｎである。Ｒは、それぞれ独立して水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、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。Ｒは、Ｌと結合していてもよい。
前記式Ａｒ（ＬｉＤｉ）ｎを有する化合物について上述した各種の具体的な態様を、第一のデバイスに用いる式Ａｒ（ＬｉＤｉ）ｎを有する化合物にも適用することができる。特に、上述した式Ａｒ（ＬｉＤｉ）ｎを有する化合物のＡｒ、Ｌ、ｎ、ｉ、Ｌｉ、Ｄｉ、Ｘ１〜Ｘ９、Ｒ、Ｒ’１、Ｒ’２、Ｒ１〜Ｒ６、式Ｉ、式ＩＩ、式ＩＩＩ、式ＩＶ、式Ｖ及び式ＶＩの具体的な態様が、前記第一のデバイスに用いられる式Ａｒ（ＬｉＤｉ）ｎを有する化合物にも適用することができる。
一態様において前記化合物は、下記式を有する。
他の態様において前記化合物は、下記式からなる群から選択される式を有する。
一態様において各Ｄｉは、下記式からなる群から選択される。
Ｒ’１及びＲ’２は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。Ｒ’１及びＲ’２は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される。
一態様においてＬは、単結合である。他の態様において各Ｌｉは、下記式からなる群から独立して選択される。
Ｒ１及びＲ２は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。Ｒ１及びＲ２は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される。
他の態様においてＡｒは、下記式からなる群から選択される。
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される。
一態様において、ｎは１である。他の態様において、ｎは１より大きく、且つ各Ｄｉは、同一の構造を有する。更に他の態様において、ｎは１より大きく、且つ少なくとも２つのＤｉが異なる構造を有する。更に他の態様において、ｎは２である。
前記化合物は、下記式を有することが好ましい。
Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される。
本明細書に開示の前記化合物を含むデバイスの具体的な例を示す。一態様において、前記第一のデバイスに用いられる前記化合物は、化合物１〜化合物６５からなる群から選択される。
一態様において、前記有機層は非発光層であり、前記化合物は非発光化合物である。他の態様において、前記有機層は電子輸送層であり、前記化合物は電子輸送化合物である。更に他の態様において、前記電子輸送層はｎ型伝導性ドーパントでドープされている。一態様において、前記ｎ型伝導性ドーパントは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓを含む化合物である。好ましくは、前記ｎ型伝導性ドーパントは、ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＮａＣｌ、ＫＢｒ及びＬｉＱからなる群から選択される。
他の態様において、前記有機層は、下記式からなる群から選択される少なくとも１つのリガンドを有する遷移金属錯体である発光性化合物を更に含む。
Ｒ’ａ、Ｒ’ｂ及びＲ’ｃはそれぞれ、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。Ｒ’ａ、Ｒ’ｂ及びＲ’ｃはそれぞれ、水素、重水素、アルキル、ヘテロアルキル、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される。隣接する２つの置換基は、環を形成していてもよい。
一態様において、前記第一のデバイスは、消費者製品である。他の態様においては、前記第一のデバイスは、有機発光デバイスである。
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。
ＨＩＬ／ＨＴＬ：
本発明の実施形態において使用される正孔注入／輸送材料は特に限定されず、その化合物が正孔注入／輸送材料として典型的に使用されるものである限り、任意の化合物を使用してよい。材料の例は、フタロシアニン又はポルフィリン誘導体；芳香族アミン誘導体；インドロカルバゾール誘導体；フッ化炭化水素を含有するポリマー；伝導性ドーパントを持つポリマー；ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性ポリマー；ホスホン酸及びシラン誘導体等の化合物に由来する自己集合モノマー；ＭｏＯｘ等の金属酸化物誘導体；１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル等のｐ型半導体有機化合物；金属錯体、並びに架橋性化合物を含むがこれらに限定されない。
ＨＩＬ又はＨＴＬ中に使用される芳香族アミン誘導体の例は、下記の一般構造：
を含むがこれらに限定されない。
Ａｒ１からＡｒ９のそれぞれは、ベンゼン、ビフェニル、トリフェニル、トリフェニレン、ナフタレン、アントラセン、フェナレン、フェナントレン、フルオレン、ピレン、クリセン、ペリレン、アズレン等の芳香族炭化水素環式化合物からなる群；ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾセレノフェン、カルバゾール、インドロカルバゾール、ピリジルインドール、ピロロジピリジン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、オキサトリアゾール、ジオキサゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、オキサジン、オキサチアジン、オキサジアジン、インドール、ベンズイミダゾール、インダゾール、インドキサジン、ベンゾオキサゾール、ベンズイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、フタラジン、プテリジン、キサンテン、アクリジン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾフロピリジン、フロジピリジン、ベンゾチエノピリジン、チエノジピリジン、ベンゾセレノフェノピリジン及びセレノフェノジピリジン等の芳香族複素環式化合物からなる群；並びに芳香族炭化水素環式基及び芳香族複素環式基から選択される同じ種類又は異なる種類の基である２から１０個の環式構造単位からなる群から選択され、且つ、直接的に、又は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子、鎖構造単位及び脂肪族環式基の少なくとも１つを介して、互いに結合している。ここで、各Ａｒは、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、ヘテロアルキル、アリール及びヘテロアリールからなる群から選択される置換基によって更に置換されている。
一態様において、Ａｒ１からＡｒ９は、
からなる群から独立に選択される。
ｋは１から２０までの整数であり；Ｘ１からＸ８はＣＨ又はＮであり；Ａｒ１は、上記で定義したものと同じ基を有する。
ＨＩＬ又はＨＴＬ中に使用される金属錯体の例は、下記の一般式：
を含むがこれに限定されない。
Ｍは、４０より大きい原子量を有する金属であり；（Ｙ１−Ｙ２）は二座配位子であり、Ｙ１及びＹ２は、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｐ及びＳから独立に選択され；Ｌは補助配位子であり；ｍは、１から金属に付着し得る配位子の最大数までの整数値であり；且つ、ｍ＋ｎは、金属に付着し得る配位子の最大数である。
一態様において、（Ｙ１−Ｙ２）は２−フェニルピリジン誘導体である。
別の態様において、（Ｙ１−Ｙ２）はカルベン配位子である。
別の態様において、Ｍは、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｏｓ及びＺｎから選択される。
更なる態様において、金属錯体は、約０．６Ｖ未満のＦｃ＋／Ｆｃカップルに対して、溶液中で最小酸化電位を有する。
ホスト：
本発明の幾つかの実施形態における有機ＥＬデバイスの発光層は、発光材料として少なくとも金属錯体を含むことが好ましく、前記金属錯体をドーパント材料として用いるホスト材料を含んでいてもよい。前記ホスト材料の例は、特に限定されず、ホストの三重項エネルギーがドーパントのものより大きい限り、任意の金属錯体又は有機化合物を使用してよい。
ホストとして使用される金属錯体の例は、下記の一般式：
を有することが好ましい。
Ｍは金属であり；（Ｙ３−Ｙ４）は二座配位子であり、Ｙ３及びＹ４は、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｐ及びＳから独立に選択され；Ｌは補助配位子であり；ｍは、１から金属に付着し得る配位子の最大数までの整数値であり；且つ、ｍ＋ｎは、金属に付着し得る配位子の最大数である。
一態様において、金属錯体は、
である。
（Ｏ−Ｎ）は、原子Ｏ及びＮに配位された金属を有する二座配位子である。
別の態様において、Ｍは、Ｉｒ及びＰｔから選択される。
更なる態様において、（Ｙ３−Ｙ４）はカルベン配位子である。
ホストとして使用される有機化合物の例は、ベンゼン、ビフェニル、トリフェニル、トリフェニレン、ナフタレン、アントラセン、フェナレン、フェナントレン、フルオレン、ピレン、クリセン、ペリレン、アズレン等の芳香族炭化水素環式化合物からなる群；ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾセレノフェン、カルバゾール、インドロカルバゾール、ピリジルインドール、ピロロジピリジン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、オキサトリアゾール、ジオキサゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、オキサジン、オキサチアジン、オキサジアジン、インドール、ベンズイミダゾール、インダゾール、インドキサジン、ベンゾオキサゾール、ベンズイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、フタラジン、プテリジン、キサンテン、アクリジン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾフロピリジン、フロジピリジン、ベンゾチエノピリジン、チエノジピリジン、ベンゾセレノフェノピリジン及びセレノフェノジピリジン等の芳香族複素環式化合物からなる群；並びに芳香族炭化水素環式基及び芳香族複素環式基から選択される同じ種類又は異なる種類の基である２から１０個の環式構造単位からなる群から選択され、且つ、直接的に、又は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子、鎖構造単位及び脂肪族環式基の少なくとも１つを介して、互いに結合している。ここで、各基は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、へテロアルキル、アリール及びヘテロアリールからなる群から選択される置換基によって更に置換されている。
一態様において、ホスト化合物は、分子中に下記の群：
の少なくとも１つを含有する。
Ｒ１からＲ７は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、へテロアルキル、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立に選択され、それがアリール又はヘテロアリールである場合、上記で言及したＡｒのものと同様の定義を有する。
ｋは０から２０までの整数である。
Ｘ１からＸ８はＣＨ又はＮから選択される。
ＨＢＬ：
正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）を使用して、放出層から出る正孔及び／又は励起子の数を低減させることができる。デバイスにおけるそのようなブロッキング層の存在は、ブロッキング層を欠く同様のデバイスと比較して大幅に高い効率をもたらし得る。また、ブロッキング層を使用して、放出をＯＬＥＤの所望の領域に制限することもできる。
一態様において、前記ＨＢＬ中に使用される前記化合物は、上述したホストとして使用されるものと同じ分子を含有する。
別の態様において、前記ＨＢＬ中に使用される前記化合物は、分子中に下記の群：
の少なくとも１つを含有する。
ｋは０から２０までの整数であり；Ｌは補助配位子であり、ｍは１から３までの整数である。
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。
Ｒ１は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリールアルキル、へテロアルキル、アリール及びヘテロアリールからなる群から選択され、それがアリール又はヘテロアリールである場合、上記で言及したＡｒのものと同様の定義を有する。
Ａｒ１からＡｒ３は、上記で言及したＡｒのものと同様の定義を有しする。
ｋは０から２０までの整数である。
Ｘ１からＸ８はＣＨ又はＮから選択される。
別の態様において、前記ＥＴＬ中に使用される金属錯体は、下記の一般式：
を含有するがこれらに限定されない。
（Ｏ−Ｎ）又は（Ｎ−Ｎ）は、原子Ｏ、Ｎ又はＮ、Ｎに配位された金属を有する二座配位子であり；Ｌは補助配位子であり；ｍは、１から金属に付着し得る配位子の最大数までの整数値である。
ＯＬＥＤデバイスの各層中に使用される任意の上記で言及した化合物において、水素原子は、部分的に又は完全に重水素化されていてよい。
本明細書において開示されている材料に加えて且つ／又はそれらと組み合わせて、多くの正孔注入材料、正孔輸送材料、ホスト材料、ドーパント材料、励起子／正孔ブロッキング層材料、電子輸送及び電子注入材料がＯＬＥＤにおいて使用され得る。ＯＬＥＤ中で本明細書において開示されている材料と組み合わせて使用され得る材料の非限定的な例を、以下の表２に収載する。表２は、材料の非限定的なクラス、各クラスについての化合物の非限定的な例、及び該材料を開示している参考文献を収載する。
化合物例
実施例１ 化合物１の合成
２−（９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン−２−イル）−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロランの合成
２−ブロモ−９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン（４．７５ｇ，９．３２ｍｍｏｌ）、４，４，４’，４’，５，５，５’，５’−オクタメチル−２，２’−ビ（１，３，２−ジオキサボロラン）（３．０８ｇ，１２．１２ｍｍｏｌ）、酢酸カリウム（１．８３０ｇ，１８．６５ｍｍｏｌ）及びジシクロヘキシル（２’，６’−ジメトキシ−［１，１’−ビフェニル］−２−イル）ホスフィン（０．１５３ｇ，０．３７３ｍｍｏｌ）を、ジオキサン４００ｍＬで混合した。混合物を２０分間窒素バブルした。Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．０８５ｇ，０．０９３ｍｍｏｌ）を添加した。反応物を一晩９０℃に加熱した。反応を停止させ、セライトろ過した。溶媒を蒸発させ、セライトに塗布し、カラムに１０％酢酸エチルとヘキサンを流した。次いで、固体を１００ｍＬのエタノールで再結晶した。黄色固体である２−（９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン−２−イル）−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン（３．８ｇ，６．８３ｍｍｏｌ，７３．２％収率）をろ過により回収した。
化合物１の合成
トルエン２００ｍＬとＨ２Ｏ２０ｍＬ中の、１−クロロベンゾ［４，５］チエノ［２，３−ｃ］ピリジン（２．４ｇ，１０．９３ｍｍｏｌ）、２−（９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン−２−イル）−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン（３．８ｇ，６．８３ｍｍｏｌ）及びリン酸カリウム（３．６２ｇ，１７．０７ｍｍｏｌ）の混合物を２０分間Ｎ２バブルした。次いで、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．１２５ｇ，０．１３７ｍｍｏｌ）とジシクロヘキシル（２’，６’−ジメトキシ−［１，１’−ビフェニル］−２−イル）ホスフィン（０．２２４ｇ，０．５４６ｍｍｏｌ）を添加し、混合物をＮ２雰囲気下で６時間加熱還流した。混合物を冷却し、固体をろ過により回収した。固体を水、メタノール、及びアセトンで洗浄した後、乾燥させた。３ｇの固体が得られた。固体をトルエン３００ｍＬで窒素雰囲気下にて一晩還流した。室温に冷却後、固体をろ過により回収した。この手順を、新たにトルエン３００ｍＬを用いて繰り返した。固体を回収し真空下で乾燥した。１−（９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン−２−イル）ベンゾ［４，５］チエノ［２，３−ｃ］ピリジン（３ｇ，４．８９ｍｍｏｌ，７１．６％収率）を得た。
デバイス実施例
デバイス実施例はいずれも、高真空（＜１０−７トール）熱蒸発によって製作した。アノード電極は８００Åのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）である。カソードは、１０ÅのＬｉＦ、続いて１，０００ÅのＡｌからなるものであった。デバイスはいずれも、製作直後に、窒素グローブボックス（＜１ｐｐｍのＨ２Ｏ及びＯ２）中、エポキシ樹脂で密閉したガラスの蓋でカプセル化されており、水分ゲッターをパッケージの内側に組み込んだ。
デバイス実施例の有機積層は、下記の構造を順次有する：ＩＴＯ表面から、正孔注入層（ＨＩＬ）としての１００Åの化合物Ａ、正孔輸送層（ＨＴＬ）としての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）、放出層（ＥＭＬ）としての３００Åの化合物Ａをドープしたホスト１、ブロッキング層（ＢＬ）としての５０Åのホスト１、及び電子輸送層（ＥＴＬ）としての４５０Åの化合物１又はＬｉＱをドープした化合物１。
ＡｌｑをＥＴＬとして用いたこと以外は前記デバイス実施例と同様にして、比較デバイス例を製作した。
本明細書に使用される下記化合物は、下記の構造を有する。
ＯＬＥＤのＥＴＬのための特定の化合物が提供される。これらの化合物は、特に良好な性能を有するデバイスとすることができる。デバイスの構造を表３に示し、対応するデバイスデータを表４に示す。
デバイス実施例１及び２は、化合物１又はＬｉＱをドープした化合物１をＥＴＬとする緑色ＰＨＯＬＥＤである。比較例１は、ＡｌｑをＥＴＬとして用いた。これらの表から分かるように、それぞれ化合物１又はＬｉＱをドープした化合物１をＥＴＬとするデバイス実施例１及び２は、ＡｌｑをＥＴＬとする比較デバイス例１に比べて同様の効率とデバイス寿命を示した。しかしながら、デバイス実施例１のデバイス作動電圧は、比較例１の作動電圧よりも低かった（即ち、８．１Ｖに対して７．８Ｖ）。デバイス実施例２の作動電圧は更により低く６．２Ｖであった。そのため、本発明化合物をＥＴＬとして含むデバイスは、良好な寿命と効率を維持し且つ低デバイス電圧を有することができる。
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。
米国特許第５，８４４，３６３号明細書 米国特許第６，３０３，２３８号明細書 米国特許第５，７０７，７４５号明細書 米国特許第７，２７９，７０４号明細書
１００ 有機発光デバイス
１１０ 基板
１１５ アノード
１２０ 正孔注入層
１２５ 正孔輸送層
１３０ 電子ブロッキング層
１３５ 放出層
１４０ 正孔ブロッキング層
１４５ 電子輸送層
１５０ 電子注入層
１５５ 保護層
１６０ カソード
１７０ 障壁層
１６２ 第一の導電層
１６４ 第二の導電層
２００ 反転させたＯＬＥＤ、デバイス
２１０ 基板
２１５ カソード
２２０ 放出層
２２５ 正孔輸送層
２３０ アノード

Claims (15)

  1. 式Ａｒ（ＬｉＤｉ）ｎを有する化合物。
    （式中、Ａｒは、少なくとも３個のベンゼン環を有する縮合芳香族環を含み、前記縮合芳香族環は、４４０ｎｍに相当するエネルギー未満の三重項エネルギーを有し；
    Ａｒは、更に置換されていてもよく；
    Ｌは、単結合又は２価の連結基であり；
    ｎは、１又は２であり；
    ｉは、１又は２個の構造をＬｉ及びＤｉについて特定する指標変数であって、ＬｉはＬ１又はＬ２であり、ＤｉはＤ１又はＤ２であり、
    ｎが２の場合に、Ｌ１及びＬ２は同一であっても異なっていてもよく、またＤ１及びＤ２は同一であっても異なっていてもよく、；
    Ｌ１又はＬ２は、独立して単結合又は２価の連結基であり；
    Ｄ１又はＤ２は、独立して下記構造を有し；
    Ｘ５は、Ｏ、又はＳｅであり；
    Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８及びＸ９は、それぞれ独立してＣ（Ｒ）及びＮから選択され；
    Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８及びＸ９の少なくとも１つは、Ｎであり；
    Ｒは、それぞれ独立して水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から選択され；
    Ｒは、Ｌと結合していてもよい）、
    ただし、前記Ａｒは、下記式からなる群から選択されるものであり、
    （式中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表し；
    Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される）、
    Ｌ１又はＬ２の前記２価の連結基は、下記式からなる群から選択されるものである。
    （式中、Ｒ１及びＲ２は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表し；
    Ｒ１及びＲ２は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される）。
  2. 下記式を有する請求項１に記載の化合物。
  3. 下記式からなる群から選択される式を有する請求項１に記載の化合物。
  4. Ｄ１又はＤ２が下記式からなる群から選択される請求項１に記載の化合物。
    （式中、Ｒ’１及びＲ’２は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表し；
    Ｒ’１及びＲ’２が水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される）
  5. 下記式を有する請求項１に記載の化合物。
    （式中、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表し；
    Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、シリル、シアノ、ハロゲン、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択される）
  6. 下記式からなる群から選択される請求項１に記載の化合物。
  7. 有機発光デバイスを含み、
    アノードと、
    カソードと、
    前記アノード及び前記カソードの間に配置された、請求項１から６のいずれかに記載の化合物を含む有機層を含む第一のデバイス。
  8. 有機層が非発光層であり、化合物が非発光化合物である請求項７に記載の第一のデバイス。
  9. 有機層が電子輸送層であり、化合物が電子輸送化合物である請求項７に記載の第一のデバイス。
  10. 電子輸送化合物がｎ型伝導性ドーパントでドープされている請求項７から９のいずれかに記載の第一のデバイス。
  11. ｎ型伝導性ドーパントがＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓを含む化合物である請求項１０に記載の第一のデバイス。
  12. ｎ型伝導性ドーパントがＬｉＦ、ＣｓＦ、ＮａＣｌ、ＫＢｒ及びＬｉＱからなる群から選択される請求項１１に記載の第一のデバイス。
  13. 有機層が下記式からなる群から選択される少なくとも１つのリガンドを有する遷移金属錯体である発光性化合物を更に含む請求項７から１２のいずれかに記載の第一のデバイス。
    （式中、Ｒ’ ａ 、Ｒ’ ｂ 及びＲ’ ｃ は、それぞれモノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表し；
    Ｒ’ ａ 、Ｒ’ ｂ 及びＲ’ ｃ は、それぞれ水素、重水素、アルキル、ヘテロアルキル、アリール及びヘテロアリールからなる群から独立して選択され；
    隣接する２つの置換基は、環を形成していてもよい）
  14. 消費者製品である請求項７から１３のいずれかに記載の第一のデバイス。
  15. 有機発光デバイスである請求項７から１３のいずれかに記載の第一のデバイス。
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