JP6869293B2 - ヘテロレプティックイリジウムカルベン錯体及びそれを用いた発光デバイス - Google Patents

Description

本願は、２０１１年６月８日出願の米国特許出願第６１／４９４，６６７の優先権を主張し、この出願の開示内容全体を本明細書に参照により援用する。

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、新規なヘテロレプティックイリジウムカルベン錯体に関する。特に、これらのイリジウム錯体は、リン光性であり、ＯＬＥＤにおける発光体として有用である。

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

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

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

緑色発光分子の一例は、下記の構造：

を有する、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３と表示されるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムである。

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

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

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

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

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

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

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

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

下記の式Ｉを有するヘテロレプティックイリジウム錯体を含む化合物が提供される。

式Ｉの化合物において、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ_１０は、モノ、ジ、トリ、テトラ置換又は無置換であることを表し、Ｒ_７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、スルフォニル、ホスフィノ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_１、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_８、Ｒ_９、及びＲ_１０は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_５及びＲ_９は、それぞれ１５．５ｇ／ｍｏｌ超の分子量を有し、任意の２つの隣接する置換基は、結合して環を形成していてもよく、更に置換されていてもよい。ｎは、１又は２である。

１つの態様においては、ｎは２である。１つの態様においては、ｎは１である。１つの態様においては、Ｒ_５及びＲ_９は、少なくとも２個の炭素原子を有するアルキル又はシクロアルキルである。

１つの態様においては、Ｒ_５及びＲ_９は、独立して、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、２，２−ジメチルプロピル、シクロペンチル、及びシクロヘキシルからなる群から選択され、各基は、部分的に又は完全に重水素化されていてもよい。

１つの態様においては、Ｒ_５及びＲ_９は、アリール又はヘテロアリールである。１つの態様においては、Ｒ_７は、アリール又はヘテロアリールである。１つの態様においては、Ｒ_７は、フェニルである。

１つの態様においては、Ｒ_１は、アルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。

１つの態様においては、Ｒ_１〜Ｒ_１０の少なくとも１つが重水素を含む。

１つの態様においては、前記化合物は、下記の式ＩＩを有する。

式中、Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ_１２、及びＣＲ_１２Ｒ_１３からなる群から選択される。Ｒ_１１は、モノ、ジ、トリ、テトラ置換又は無置換であることを表す。Ｒ_１１、Ｒ_１２、及びＲ_１３は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。

１つの態様においては、前記化合物は、下記からなる群から選択される。

式中、Ｘは、Ｏ又はＳであり、Ｙは、Ｏ又はＳである。Ｒ_５及びＲ_９は、それぞれ独立して、メチル−ｄ３、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、２，２−ジメチルプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、フェニル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、各基は、部分的に又は完全に重水素化されていてもよい。Ｒ_１及びＲ_７は、それぞれ独立して、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、２，２−ジメチルプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、フェニル、２，６−ジメチルフェニル、２，４，６−トリメチルフェニル、２，６−ジイソプロピルフェニル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、各基は、部分的に又は完全に重水素化されていてもよい。

１つの態様においては、前記化合物は、化合物１〜化合物６１からなる群から選択される。

１つの態様においては、第１のデバイスが提供される。前記第１のデバイスは、有機発光デバイスを含み、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置された、下記の式Ｉを有する化合物を含む有機層とを更に含む。

式Ｉの化合物において、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ_１０は、モノ、ジ、トリ、テトラ置換又は無置換であることを表し、Ｒ_７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、スルフォニル、ホスフィノ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_１、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_８、Ｒ_９、及びＲ_１０は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_５及びＲ_９は、それぞれ１５．５ｇ／ｍｏｌ超の分子量を有し、任意の２つの隣接する置換基は、結合して環を形成していてもよく、更に置換されていてもよい。ｎは、１又は２である。

１つの態様においては、前記有機層が発光層であり、前記化合物が発光ドーパントである。１つの態様においては、前記有機層がホストを更に含む。

１つの態様においては、前記ホストは、カルバゾール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、アザカルバゾール、アザ−ジベンゾチオフェン、アザ−ジベンゾフラン、及びアザ−ジベンゾセレノフェンからなる群から選択される化学基の少なくとも１つを含む。

１つの態様においては、前記ホストは、金属錯体である。１つの態様においては、前記ホストは、金属カルベン錯体である。

１つの態様においては、前記金属カルベン錯体は、下記からなる群から選択される。

１つの態様においては、前記デバイスは、アノードと発光層との間に非発光層である第２の有機層を更に含み、前記第２の有機層における材料が金属カルベン錯体である。

１つの態様においては、前記デバイスは、カソードと発光層との間に非発光層である第３の有機層を更に含み、前記第３の有機層における材料が金属カルベン錯体である。

１つの態様においては、前記デバイスは、非発光層である第２の有機層を更に含み、式Ｉの化合物が前記第２の有機層における材料である。

１つの態様においては、前記第２の有機層がホール輸送層であり、式Ｉの化合物が前記第２の有機層における輸送材料である。

１つの態様においては、前記第２の有機層がブロッキング層であり、式Ｉの化合物が前記第２の有機層におけるブロッキング材料である。

１つの態様においては、前記第１のデバイスは、有機発光デバイスである。

１つの態様においては、前記第１のデバイスは、消費者製品である。

１つの態様においては、前記第１のデバイスは、照明パネルを含む。

図１は、有機発光デバイスを示す。

図２は、別個に設けられた電子輸送層がない逆構造有機発光デバイスを表す。

図３は、式Ｉの化合物を示す。

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

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

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

図１は、有機発光デバイス１００を示す。図は必ずしも一定の縮尺ではない。デバイス１００は、基板１１０、アノード１１５、正孔注入層１２０、正孔輸送層１２５、電子ブロッキング層１３０、発光層１３５、正孔ブロッキング層１４０、電子輸送層１４５、電子注入層１５０、保護層１５５、カソード１６０及びバリア層１７０を含み得る。カソード１６０は、第一の導電層１６２及び第二の導電層１６４を有する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Ｆ_４−ＴＣＮＱをドープしたものである。発光材料及びホスト材料の例は、参照によりその全体が組み込まれるＴｈｏｍｐｓｏｎらの米国特許第６，３０３，２３８号において開示されている。ｎ−ドープされた電子輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、１：１のモル比でＢＰｈｅｎにＬｉをドープしたものである。参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５，７０３，４３６号及び同第５，７０７，７４５号は、上を覆う透明の、導電性の、スパッタリング蒸着したＩＴＯ層を持つＭｇ：Ａｇ等の金属の薄層を有する複合カソードを含むカソードの例を開示している。ブロッキング層の理論及び使用は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０９７，１４７号及び米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において更に詳細に記述されている。注入層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において提供されている。保護層についての記述は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において見ることができる。

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

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

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

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

本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、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、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３０９８号及び同第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４２８２９号において記述されている通りの、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物を含む。「混合物」とみなされるためには、バリア層を構成する前記のポリマー及び非ポリマー材料は、同じ反応条件下で及び／又は同時に堆積されるべきである。ポリマー材料対非ポリマー材料の重量比は、９５：５から５：９５の範囲内となり得る。ポリマー材料及び非ポリマー材料は、同じ前駆体材料から作成され得る。一例において、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物は、ポリマーケイ素及び無機ケイ素から本質的になる。

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

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

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

下記の式Ｉを有するヘテロレプティックイリジウム錯体を含む化合物が提供される。

式Ｉの化合物において、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ_１０は、モノ、ジ、トリ、テトラ置換又は無置換であることを表し、Ｒ_７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、スルフォニル、ホスフィノ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_１、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_８、Ｒ_９、及びＲ_１０は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_５及びＲ_９は、それぞれ１５．５ｇ／ｍｏｌ超の分子量を有し、任意の２つの隣接する置換基は、結合して環を形成していてもよく、更に置換されていてもよい。ｎは、１又は２である。

１つの実施形態においては、ｎは２である。１つの実施形態においては、ｎは１である。１つの実施形態においては、Ｒ_５及びＲ_９は、少なくとも２個の炭素原子を有するアルキル又はシクロアルキルである。

１つの実施形態においては、Ｒ_５及びＲ_９は、独立して、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、２，２−ジメチルプロピル、シクロペンチル、及びシクロヘキシルからなる群から選択され、各基は、部分的に又は完全に重水素化されていてもよい。

幾つかの実施形態においては、Ｒ_５及びＲ_９はいずれも、イソプロピル基と少なくとも同じ大きさであることが好ましい。このような基は、それらが結合するアリール環にねじれを作る。何ら理論に拘束されるものではないが、これにより、錯体がより一層保護され、化合物Ｉを発光体として用いたデバイスがより安定になる。

１つの実施形態においては、Ｒ_５及びＲ_９は、アリール又はヘテロアリールである。１つ実施形態においては、Ｒ_７は、アリール又はヘテロアリールである。１つの実施形態においては、Ｒ_７は、フェニルである。

１つの実施形態においては、Ｒ_１は、アルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。

１つの実施形態においては、Ｒ_１〜Ｒ_１０の少なくとも１つが重水素を含む。

１つの実施形態においては、前記化合物は、下記の式ＩＩを有する。

式中、Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ_１２、及びＣＲ_１２Ｒ_１３からなる群から選択される。Ｒ_１１は、モノ、ジ、トリ、テトラ置換又は無置換であることを表す。Ｒ_１１、Ｒ_１２、及びＲ_１３は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。

１つの実施形態においては、前記化合物は、下記からなる群から選択される。

式中、Ｘは、Ｏ又はＳであり、Ｙは、Ｏ又はＳである。Ｒ_５及びＲ_９は、それぞれ独立して、メチル−ｄ３、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、２，２−ジメチルプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、フェニル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、各基は、部分的に又は完全に重水素化されていてもよい。Ｒ_１及びＲ_７は、それぞれ独立して、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、２，２−ジメチルプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、フェニル、２，６−ジメチルフェニル、２，４，６−トリメチルフェニル、２，６−ジイソプロピルフェニル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、各基は、部分的に又は完全に重水素化されていてもよい。

１つの実施形態においては、前記化合物は、下記からなる群から選択される。

１つの実施形態においては、第１のデバイスが提供される。前記第１のデバイスは、有機発光デバイスを含み、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置された、下記の式Ｉを有する化合物を含む有機層とを更に含む。

式Ｉの化合物において、Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ_１０は、モノ、ジ、トリ、テトラ置換又は無置換であることを表し、Ｒ_７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、スルフォニル、ホスフィノ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_１、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_８、Ｒ_９、及びＲ_１０は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。Ｒ_５及びＲ_９は、それぞれ１５．５ｇ／ｍｏｌ超の分子量を有し、任意の２つの隣接する置換基は、結合して環を形成していてもよく、更に置換されていてもよい。ｎは、１又は２である。

１つの実施形態においては、前記有機層が発光層であり、前記化合物が発光ドーパントである。１つの実施形態においては、前記有機層がホストを更に含む。

１つの実施形態においては、前記ホストは、カルバゾール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、アザカルバゾール、アザ−ジベンゾチオフェン、アザ−ジベンゾフラン、及びアザ−ジベンゾセレノフェンからなる群から選択される化学基の少なくとも１つを含む。

上述のフラグメント、即ちアザジベンゾフラン、アザジベンゾチオフェンなどの「アザ」という名称は、各フラグメント中の１つ以上のＣ−Ｈ基が窒素原子に置き換わっていることを意味し、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アナログを容易に想像することができ、このようなアナログ全てが、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。

１つの実施形態においては、前記ホストは、金属錯体である。 １つの実施形態においては、前記ホストは、金属カルベン錯体である。本明細書において「金属カルベン錯体」という用語は、少なくとも１つのカルベン配位子を含む金属配位錯体を意味する。

１つの実施形態においては、前記金属カルベン錯体は、下記からなる群から選択される。

１つの実施形態においては、前記デバイスは、アノードと発光層との間に非発光層である第２の有機層を更に含み、前記第２の有機層における材料が金属カルベン錯体である。

１つの実施形態においては、前記デバイスは、カソードと発光層との間に非発光層である第３の有機層を更に含み、前記第３の有機層における材料が金属カルベン錯体である。

１つの実施形態においては、前記デバイスは、非発光層である第２の有機層を更に含み、式Ｉの化合物が前記第２の有機層における材料である。

１つ実施形態においては、前記第２の有機層がホール輸送層であり、式Ｉの化合物が前記第２の有機層における輸送材料である。

１つの実施形態においては、前記第２の有機層がブロッキング層であり、式Ｉの化合物が前記第２の有機層におけるブロッキング材料である。

１つの実施形態においては、前記第１のデバイスは、有機発光デバイスである。

１つの実施形態においては、前記第１のデバイスは、消費者製品である。

１つの実施形態においては、前記第１のデバイスは、照明パネルを含む。

デバイス実施例

デバイスはいずれも、高真空下（＜１０^−７Ｔｏｒｒ）における熱蒸着（ＶＴＥ）で作製した。アノード電極は、８００Åの酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。カソードは、１０ÅのＬｉＦと、１，０００ÅのＡｌとからなる。デバイスはいずれも、作製後直ちに、窒素グローブボックス（Ｈ_２Ｏ及びＯ_２は、＜１ｐｐｍ）中で、エポキシ樹脂で封止したガラス製の蓋で封入し、水分ゲッターをパッケージに入れた。

デバイス実施例の有機積層体は、ＩＴＯ表面から順に、ＬＧ１０１（ＬＧ Ｃｈｅｍから購入）の１００Åホール注入層（ＨＩＬ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＤ）又は２％Ａｌｑ（トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム）をドープしたＮＰＤの３００Åホール輸送層（ＨＴＬ）、化合物Ｈに１５ｗｔ％の式Ｉの化合物をドープした３００Å発光層（ＥＭＬ）、５０Åブロッキング層（ＢＬ）、及びＡｌｑの３５０Å電子輸送層（ＥＴＬ）からなる。これらのデバイスのデバイス結果及びデータを表１及び表２にまとめる。本明細書において、ＮＰＤ、Ａｌｑ、化合物Ａ、及び化合物Ｈは、下記の構造を有する。

表１ ＶＴＥリン光ＯＬＥＤ

表２ １０００ニトでのＶＴＥデバイスデータ

表２にデバイスデータをまとめる。発光効率（ＬＥ）及び外部量子効率（ＥＱＥ）は、１０００ニトで測定し、寿命（ＬＴ_８０％）は、一定電流密度において、１０００ニトのデバイスの初期輝度が８０％まで減衰するのに要する時間として定義される。化合物１（式Ｉの化合物）は、Ｒ_７の位置にフェニル置換基を有する。この置換により、デバイス性能が比較化合物Ａに比べて著しく改善された。発光化合物（即ち、式Ｉの化合物又は比較例）のドーピング％が１５％であるデバイスにおいて、化合物１及び化合物Ａのいずれも、ＣＩＥが（０．１７、０．３２）である同程度の色と、約１５．５％という同程度のＥＱＥを示した。しかしながら、化合物１が５０６時間のＬＴ_８０を示した一方で、化合物Ａは、僅か２９６時間のＬＴ_８０であり、これは、７０％の改善に相当する。したがって、本発明化合物の構造特徴を有することが望ましい。

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；ＭｏＯ_ｘ等の金属酸化物誘導体；１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル等のｐ型半導体有機化合物；金属錯体、並びに架橋性化合物を含むがこれらに限定されない。

ＨＩＬ又はＨＴＬ中に使用される芳香族アミン誘導体の例は、下記の一般構造：

を含むがこれらに限定されない。

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

一態様において、Ａｒ^１からＡｒ^９は、

からなる群から独立に選択される。

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

ＨＩＬ又はＨＴＬ中に使用される金属錯体の例は、下記の一般式：

を含むがこれに限定されない。

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

一態様において、（Ｙ^１−Ｙ^２）は２−フェニルピリジン誘導体である。

別の態様において、（Ｙ^１−Ｙ^２）はカルベン配位子である。

別の態様において、Ｍは、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｏｓ及びＺｎから選択される。

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

本発明における有機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。下記の表において、各色を発光するデバイスに好ましいホスト材料が分類されているが、三重項の基準が満たされれば、いずれのホスト材料もいずれのドーパントと共に用いてもよい。

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

一態様において、金属錯体は、

である。

（Ｏ−Ｎ）は、原子Ｏ及びＮに配位された金属を有する二座配位子である。

別の態様において、Ｍは、Ｉｒ及びＰｔから選択される。

更なる態様において、（Ｙ^３−Ｙ^４）はカルベン配位子である。

ホストとして使用される有機化合物は、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。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、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される置換基によって更に置換されている。

一態様において、ホスト化合物は、分子中に下記の群：

の少なくとも１つを含有する。

Ｒ^１からＲ^７は、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、それがアリール又はヘテロアリールである場合、上記で言及したＡｒのものと同様の定義を有する。

ｋは０から２０までの整数である。

Ｘ^１からＸ^８はＣ（ＣＨを含む）又はＮから選択される。
Ｚ^１及びＺ^２は、ＮＲ^１、Ｏ、及びＳから選択される。
ＨＢＬ：

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

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

別の態様において、前記ＨＢＬ中に使用される前記化合物は、分子中に下記の群：

の少なくとも１つを含有する。

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

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

一態様において、前記ＥＴＬ中に使用される前記化合物は、分子中に下記の群：

の少なくとも１つを含有する。

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

Ａｒ^１からＡｒ^３は、上記で言及したＡｒのものと同様の定義を有しする。

ｋは０から２０までの整数である。

Ｘ^１からＸ^８は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。

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

ＯＬＥＤデバイスの各層中に使用される任意の上記で言及した化合物において、水素原子は、部分的に又は完全に重水素化されていてよい。故に、メチル、フェニル、ピリジル等であるがこれらに限定されない任意の具体的に挙げられている置換基は、それらの重水素化されていない、部分的に重水素化された、及び完全に重水素化されたバージョンを包含する。同様に、アルキル、アリール、シクロアルキル、ヘテロアリール等であるがこれらに限定されない置換基のクラスは、それらの重水素化されていない、部分的に重水素化された、及び完全に重水素化されたバージョンも包含する。

本明細書において開示されている材料に加えて且つ／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３に収載する。表３は、材料の非限定的なクラス、各クラスについての化合物の非限定的な例、及び該材料を開示している参考文献を収載する。

本明細書中で使用される化学略語は、次の通り：ｄｂａは、ジベンジリデンアセトン、ＥｔＯＡｃは、酢酸エチル、ＰＰｈ_３は、トリフェニルホスフィン、ｄｐｐｆは、１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン、ＤＣＭは、ジクロロメタン、ＳＰｈｏｓは、ジシクロヘキシル（２’，６’−ジメトキシ−［１，１’−ビフェニル］−３−イル）ホスフィン、ＴＨＦは、テトラヒドロフランである。

合成

化合物１７の合成
工程１

ＤＭＦ（２００ｍＬ）中の４−ヨードジベンゾ［ｂ，ｄ］フラン（１８．４ｇ、６２．６ｍｍｏｌ）、１Ｈ−イミダゾール（５．１１ｇ、７５ｍｍｏｌ）、ＣｕＩ（０．５９６ｇ、３．１３ｍｍｏｌ）、Ｃｓ_２ＣＯ_３（４２．８ｇ、１３１ｍｍｏｌ）、及びシクロヘキサン−１，２−ジアミン（１．４３ｇ、１２．５１ｍｍｏｌ）の混合溶液を、窒素下にて２０時間１５０℃で加熱した。室温まで冷却した後、水でクエンチし、酢酸エチルで抽出した。合わせた抽出物を食塩水で洗浄し、シリカゲルのショートプラグに通して濾過した。溶媒を留去して、粗生成物を酢酸エチルに溶解し、ヘキサン中で沈殿させて、１−ジベンゾ［ｂ，ｄ］フラン−４−イル）−１Ｈ−イミダゾール（１２．２ｇ、８３％）を白色固体として得た。

工程２

酢酸エチル（１００ｍＬ）中の１−ジベンゾ［ｂ，ｄ］フラン−４−イル）−１Ｈ−イミダゾール（１０ｇ、４２．７ｍｍｏｌ）及びヨードメタン（３０．３ｇ、２１３ｍｍｏｌ）の溶液を室温で２４時間撹拌した。沈殿物を濾過で単離し、１−（ジベンゾ［ｂ，ｄ］フラン−４−イル）−３−メチル−１Ｈ−イミダゾ−３−リウムヨージド（１５．３ｇ、９３％）を白色固体として得た。

工程３

アセトニトリル（１５０ｍＬ）中の１−（ジベンゾ［ｂ，ｄ］フラン−４−イル）−３−メチル−１Ｈ−イミダゾ−３−リウムヨージド（２．５ｇ、６．６５ｍｍｏｌ）及びＡｇ_２Ｏ（０．７７０ｇ、３．３２ｍｍｏｌ）の混合物を窒素下で一晩撹拌した。溶媒蒸発後、イリジウムフェニルイミダゾール錯体（２．５８ｇ、２．２１５ｍｍｏｌ）及びＴＨＦ（１５０ｍＬ）を添加した。得られた反応混合物を窒素下で一晩還流した。室温まで冷却後、セライト（登録商標）のショートプラグに通して濾過し、固体をＤＣＭで洗浄した。合わせた濾液を蒸発させ、残渣を、トリエチルアミンで処理したシリカゲルと、溶離液としてヘキサン／ＤＣＭ（９／１〜３／１、ｖ／ｖ）を用いるカラムクロマトグラフィーで精製し、ｍｅｒ体の化合物１７（１．９ｇ、７２％）を黄緑色固体として得た。

工程４

無水ＤＭＳＯ（１００ｍＬ）中のｍｅｒ体の化合物１７（１．９ｇ、１．５８４ｍｍｏｌ）の溶液に、窒素下で３．５時間ＵＶ光を照射した。溶媒蒸発後、残渣を、トリエチルアミンで処理したシリカゲルと、溶離液としてヘキサン／ＤＣＭ（３／１、ｖ／ｖ）を用いるカラムクロマトグラフィーで精製し、続いてトルエン中でボイルして、化合物１７（１．２ｇ、６２％）を黄緑色固体として得た。

化合物１の合成
工程１

１−フェニルイミダゾール（６．８ｇ、４７．２ｍｍｏｌ）を、２５０ｍＬのフラスコ中の酢酸エチル（５０ｍＬ）に溶解した。得られた混合物に、ＭｅＩ（３３．５ｇ、２３６ｍｍｏｌ）を添加した。反応混合物を室温で２４時間撹拌した。濾過後、白色塩（１２．９ｇ、９６％）が得られた。

工程２

工程１で得られた塩（１．０９ｇ、３．８ｍｍｏｌ）、Ａｇ_２Ｏ（０．４４５ｇ、１．９ｍｍｏｌ）、及び乾燥アセトニトリル（１５０ｍＬ）を２５０ｍＬのフラスコに入れた。得られた混合物を室温で一晩撹拌し、溶媒を蒸発させた。残渣にイリジウム二量体（２．５ｇ、１．２６７ｍｍｏｌ）及び１５０ｍＬのＴＨＦを添加した。次いで、反応混合物を一晩還流した。混合物を冷却し、ＴＨＦと共にセライト（登録商標）ベッドに通した。ＴＨＦを蒸発させメタノールで洗浄した後に、粗製ｍｅｒ異性体（２．３ｇ、８２％）を得た。

工程３

光反応フラスコで加熱しながら、工程２で得られたｍｅｒ異性体（２．０ｇ、１．８０３ｍｍｏｌ）をＤＭＳＯ（１５０ｍＬ）に溶解した。得られた混合物を室温まで冷却した。溶液に、数回Ｎ_２を送り込みパージし、次いで、ＨＰＬＣによりｍｅｒ異性体がｆａｃ異性体に転化されたことが示されるまで、Ｎ_２下にてＵＶランプで７時間照射した。ＤＣＭのヘキサン溶液を溶離液として用いるシリカゲルカラムクロマトグラフィーで生成物を精製した。カラム通過後に純粋なｆａｃ錯体（１．０ｇ、５０％）が得られた。ＮＭＲ及びＬＣ−ＭＳのいずれもが、所望の生成物であることを示した。

化合物３３の合成

工程１

４−ブロモ−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデン−１−オン（９．５ｇ、４５．０ｍｍｏｌ）をトリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）（１００ｍＬ）に氷温度でゆっくりと添加した。ＮａＢＨ_４（８．５１ｇ、２２５ｍｍｏｌ）を分割して添加した。これを、氷浴中で１時間撹拌し、次いで室温まで加温した。反応混合物を氷浴に注ぎ、ＮａＯＨ水溶液でｐＨを８に調整した。混合物をＤＣＭで抽出し、Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥し、濾過した。有機混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（１００％ヘキサン）で精製し、４−ブロモ−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデン（４．９ｇ、５５％）を得た。

工程２

４−ブロモ−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデン（２．５ｇ、１２．７ｍｍｏｌ）、イミダゾール（１．９ｇ、２８ｍｍｏｌ）、ＣｕＩ（０．５ｇ、２．６ｍｍｏｌ）、Ｃｓ_２ＣＯ_３（８．７ｇ、２７ｍｍｏｌ）、シクロヘキサン−１，２−ジアミン（０．２９ｇ、２．５ｍｍｏｌ）及びＤＭＦ（５０ｍＬ）の混合物をＮ_２でパージし、１５０℃で２日間加熱した。反応物を冷却し、ＤＣＭを添加した。有機層を水と、続いてＬｉＣｌ水溶液で洗浄し、Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥し、濾過し、濃縮し、１９０℃（Ｋｕｇｅｌｒｏｈｒ）で真空蒸留し、１−（２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデン−４−イル）−１Ｈ−イミダゾール（２．０ｇ、８６．０％）を得た。

工程３

酢酸エチル（４０ｍＬ）中の１−（２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデン−４−イル）−１Ｈ−イミダゾール（２．０ｇ、１０．５ｍｍｏｌ）の溶液に、ヨードメタン（７．５ｇ、５３ｍｍｏｌ）を添加した。反応物を室温で一晩撹拌した。得られた結晶を濾過し酢酸エチルで洗浄した。これにより、Ｎ−メチルヨージド塩（２．７ｇ、７９％）が得られた。

工程４

Ｎ−メチルヨージド塩（１．０９ｇ、３．３４ｍｍｏｌ）、Ａｇ_２Ｏ（０．３９ｇ、１．６７ｍｍｏｌ）及び無水アセトニトリル（９０ｍＬ）の混合物をＮ_２でパージし室温で一晩撹拌した。反応物を濃縮してアセトニトリルを除去した。イリジウム二量体（２．２ｇ、１．１１ｍｍｏｌ）をＴＨＦ（９０ｍＬ）と共に添加し、一晩還流した。室温まで冷却後、混合物をセライト（登録商標）に通して濾過し、濃縮した。残渣を、ヘキサン：ＤＣＭ（１：１、ｖ／ｖ）で溶出するクロマトグラフィー（ＴＥＡ処理カラム）に付し、ｍｅｒ異性体（２．９ｇウェット、１１３％）を得た。

ＤＭＳＯ（２５０ｍＬ）中のｍｅｒ異性体（２．９ｇ、１．９ｍｍｏｌ）の溶液にＮ_２下で９時間ＵＶ光を照射した。ＤＭＳＯを真空下１４５℃（Ｋｕｇｅｌｒｏｈｒ）で除去し、残渣を、ヘキサン：ジクロロメタンを溶離液として用いるクロマトグラフィー（ＴＥＡ処理カラム）に付し、更に、ジクロロメタン及びイソプロピルアルコールに溶解し且つ濃縮してジクロロメタンを除去することにより精製した。得られた結晶を濾過しイソプロパノールで洗浄して、純粋な化合物３３（０．５５ｇ、１９％）を得た。

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 発光層
１４０ 正孔ブロッキング層
１４５ 電子輸送層
１５０ 電子注入層
１５５ 保護層
１６０ カソード
１６２ 第一の導電層
１６４ 第二の導電層
１７０ バリア層
２００ 反転させたＯＬＥＤ、デバイス
２１０ 基板
２１５ カソード
２２０ 発光層
２２５ 正孔輸送層
２３０ アノード

Claims (12)

1. 下記の式Ｉを有するヘテロレプティックイリジウム錯体である化合物。
   

   

   （式中、Ｒ_３及びＲ_１０は、モノ、ジ、トリ、テトラ置換又は無置換であることを表し；
   Ｒ_４は、モノ、ジ置換又は無置換であることを表し、
   Ｒ_７は、下記（ａ）又は（ｂ）であり、
   （ａ）ハライド、炭素数２以上のアルキル、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、カルボン酸、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、ホスフィノ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、各基は、部分的に又は完全に重水素化されていてもよく、
   （ｂ）アリールまたはヘテロアリールであって、Ｒ_６又はＲ_８と結合して環を形成しており、前記環は更に置換されていてもよく；
   Ｒ_６又はＲ_８は、下記の（ｃ）又は（ｄ）であり、
   （ｃ）それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、カルボン酸、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、
   （ｄ）独立して、アリール又はヘテロアリールであって、隣接する置換基と結合して環を形成しており、前記環は更にされていてもよく；
   Ｒ_１、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_９、及びＲ_１０は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、カルボン酸、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
   Ｒ_５及びＲ_９は、少なくとも２個の炭素原子を有するアルキル又はシクロアルキルである；
   又は、Ｒ_５及びＲ_９は、独立して、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、２，２−ジメチルプロピル、シクロペンチル、及びシクロヘキシルからなる群から選択され、各基は、部分的に又は完全に重水素化されていてもよい；
   又は、Ｒ_５及びＲ_９は、アリール又はヘテロアリールであり；
   Ｒ_３及びＲ_４のうちの任意の２つの隣接する置換基は、結合して環を形成していてもよく、更に置換されていてもよく；
   ただし、２つの隣接するＲ_３が、結合してジベンゾフラン構造、又はジベンゾチオフェン構造を形成する場合を除き；
   ｎは、１又は２である。）
2. ｎが１である請求項１に記載の化合物。
3. Ｒ_７が、アリール又はヘテロアリールであり、Ｒ_６又はＲ_８と結合して環を形成している請求項１に記載の化合物。
4. Ｒ_７が、フェニルであり、Ｒ_６又はＲ_８と結合して環を形成している請求項３に記載の化合物。
5. Ｒ_１が、アルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項１に記載の化合物。
6. Ｒ_１〜Ｒ_１０の少なくとも１つが重水素を含む請求項１に記載の化合物。
7. 下記の式ＩＩを有する請求項１に記載の化合物。
   

   

   （式中、Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ_１２、及びＣＲ_１２Ｒ_１３からなる群から選択され；
   Ｒ_１１は、モノ、ジ、トリ、テトラ置換又は無置換であることを表し；
   Ｒ_１１、Ｒ_１２、及びＲ_１３は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、カルボン酸、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。）
8. 下記からなる群から選択される請求項１に記載の化合物。
   

   

   

   

   （式中、Ｘは、Ｏ又はＳであり；Ｙは、Ｏ又はＳであり；
   Ｒ_５及びＲ_９は、それぞれ独立して、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、２，２−ジメチルプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、フェニル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、各基は、部分的に又は完全に重水素化されていてもよく；
   Ｒ_１は、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、２，２−ジメチルプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、フェニル、２，６−ジメチルフェニル、２，４，６−トリメチルフェニル、２，６−ジイソプロピルフェニル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、各基は、部分的に又は完全に重水素化されていてもよく；
   Ｒ_７は、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、２，２−ジメチルプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、各基は、部分的に又は完全に重水素化されていてもよい。）
9. 下記からなる群から選択される請求項１に記載の化合物。
   

   

   

   

   

   

   
10. 有機発光デバイスを含む第１のデバイスであって、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、請求項１〜９のいずれかに記載の化合物を含む有機層とを更に含む第１のデバイス。
11. 有機層が発光層であり、化合物が発光ドーパントである請求項１０に記載の第１のデバイス。
12. 消費者製品である請求項１０に記載の第１のデバイス。

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