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図面 (3)

課題

緑色、赤色、黄色、及び白色発光デバイス(OLED)に、電子輸送ホストとして用いることができる有機材料の提供。

解決手段

アザ環に少なくとも2つの窒素原子を有する、下記式生成物を代表例とする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の使用。

概要

背景

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無機デバイスを上回るコス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。

概要

緑色、赤色、黄色、及び白色発光デバイス(OLED)に、電子輸送ホストとして用いることができる有機材料の提供。アザ環に少なくとも2つの窒素原子を有する、下記式生成物を代表例とする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の使用。

目的

これらの新規化合物は、緑色、赤色、黄色、及び白色燐光OLEDにおける燐光発光体のための電子輸送ホストとして有用であり、低電圧、高効率、及び高安定性デバイスを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

式G1−L−G2(式I)で表される化合物。(式I中、G1は、下記の構造:で表され、G2は、下記の構造:で表され、Lは、直接結合、6〜30個の炭素原子を有するアリール基、3〜30個の炭素原子を有するヘテロアリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択され;前記アリール基及び前記ヘテロアリール基は、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、及びこれらの組合せからなる群から独立して選択される1つ以上の基で更に置換されていてもよく;Xは、O、S、及びSeからなる群から選択され;X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、及びZ8は、それぞれ、炭素又は窒素であり;X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、及びX8の少なくとも2つは、窒素であり;X1、X2、X3、及びX4の少なくとも1つは、炭素であり且つLに結合しており;破線は、それぞれ、G1とLとの間の結合及びG2とLとの間の結合を表し;R2、R3、及びR4は、それぞれ、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表すか、又は無置換であり;R1は、モノ、ジ、又はトリ置換を表すか、又は無置換であり;R1、R2、R3、及びR4は、それぞれ、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、及びこれらの組合せからなる群から独立して選択され;前記置換が、G1又はG2に縮合していてもよく;R3又はR4がカルバゾール又は置換カルバゾールであるとき、前記カルバゾール又は置換カルバゾールがNを介してG2に結合している。)

請求項2

R1又はR2がカルバゾール又は置換カルバゾールであるとき、前記カルバゾール又は置換カルバゾールがNを介してG1に結合している請求項1に記載の化合物。

請求項3

G1が下記:(式中、Xは、O、S、及びSeからなる群から選択される。)からなる群から選択され、Lが下記:からなる群から選択される請求項1に記載の化合物。

請求項4

化合物が、式Di−Lj−Ckで表される化合物x(x=1740k+58j+i−1798、iは、1〜58の整数であり、jは、1〜30の整数であり、kは、1〜26の整数であり;D1〜D58は、下記の構造で表され、L1〜L30は、下記の構造で表され、C1〜C26は、下記の構造で表される請求項1に記載の化合物。

請求項5

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。

請求項6

第1の燐光有機発光デバイスを含む第1のデバイスであって、前記第1の燐光有機発光デバイスが、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、式G1−L−G2(式I)で表される化合物を含む有機層と、を含むことを特徴とする第1のデバイス。(式I中、G1は、下記の構造:で表され、G2は、下記の構造:で表され、Lは、直接結合、6〜30個の炭素原子を有するアリール基、3〜30個の炭素原子を有するヘテロアリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択され;前記アリール基及び前記ヘテロアリール基は、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、及びこれらの組合せからなる群から独立して選択される1つ以上の基で更に置換されていてもよく;Xは、O、S、及びSeからなる群から選択され;X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、及びZ8は、それぞれ、炭素又は窒素であり;X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、及びX8の少なくとも2つは、窒素であり;X1、X2、X3、及びX4の少なくとも1つは、炭素であり且つLに結合しており;破線は、それぞれ、G1とLとの間の結合及びG2とLとの間の結合を表し;R2、R3、及びR4は、それぞれ、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表すか、又は無置換であり;R1は、モノ、ジ、又はトリ置換を表すか、又は無置換であり;R1、R2、R3、及びR4は、それぞれ、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、及びこれらの組合せからなる群から独立して選択され;前記置換が、G1又はG2に縮合していてもよく;R3又はR4がカルバゾール又は置換カルバゾールであるとき、前記カルバゾール又は置換カルバゾールがNを介してG2に結合している。)

請求項7

式G1−L−G2(式I)で表される化合物を含むことを特徴とする組成物。(式I中、G1は、下記の構造:で表され、G2は、下記の構造:で表され、Lは、直接結合、6〜30個の炭素原子を有するアリール基、3〜30個の炭素原子を有するヘテロアリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択され;前記アリール基及び前記ヘテロアリール基は、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、及びこれらの組合せからなる群から独立して選択される1つ以上の基で更に置換されていてもよく;Xは、O、S、及びSeからなる群から選択され;X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、及びZ8は、それぞれ、炭素又は窒素であり;X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、及びX8の少なくとも2つは、窒素であり;X1、X2、X3、及びX4の少なくとも1つは、炭素であり且つLに結合しており;破線は、それぞれ、G1とLとの間の結合及びG2とLとの間の結合を表し;R2、R3、及びR4は、それぞれ、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表すか、又は無置換であり;R1は、モノ、ジ、又はトリ置換を表すか、又は無置換であり;R1、R2、R3、及びR4は、それぞれ、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、及びこれらの組合せからなる群から独立して選択され;前記置換が、G1又はG2に縮合していてもよく;R3又はR4がカルバゾール又は置換カルバゾールであるとき、前記カルバゾール又は置換カルバゾールがNを介してG2に結合している。)

技術分野

0001

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。

0002

本発明は、有機発光デバイス(OLED)、及び該デバイスに用いられる有機材料に関する。より詳細には、本発明は、燐光OLEDに有用なアザ環に少なくとも2つの窒素原子を有する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に基づく新規ホスト化合物に関する。

背景技術

0003

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無機デバイスを上回るコス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。

0004

OLEDはデバイス全体に電圧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。

0005

リン光発光分子の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。

0006

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。

0007

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。

0008

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。

0009

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、カソードアノード「の上に配置されている」と記述され得る。

0010

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。

0011

配位子は、該配位子が発光材料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。

0012

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。

0013

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。

0014

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。

0015

本開示は、アザ環に少なくとも2つの窒素原子を有する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に基づく新規ホスト化合物に関する。これらの新規化合物は、緑色、赤色、黄色、及び白色燐光OLEDにおける燐光発光体のための電子輸送ホストとして有用であり、低電圧、高効率、及び高安定性デバイスを提供する。これらの材料は、蒸着する又は溶液プロセスで用いることができる。

0016

1つの実施形態によれば、式G1−L−G2(式I)で表される新規化合物が開示される。式I中、G1は、下記の構造:



で表され、
G2は、下記の構造:



で表され、
Lは、直接結合、6〜30個の炭素原子を有するアリール基、3〜30個の炭素原子を有するヘテロアリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択され;前記アリール基及び前記ヘテロアリール基は、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、及びこれらの組合せからなる群から独立して選択される1つ以上の基で更に置換されていてもよく;
Xは、O、S、及びSeからなる群から選択され;
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、及びZ8は、それぞれ、炭素又は窒素であり;
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、及びX8の少なくとも2つは、窒素であり;
X1、X2、X3、及びX4の少なくとも1つは、炭素であり且つLに結合しており;
G2は、LとNで結合しており;
R2、R3、及びR4は、それぞれ、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表すか、又は無置換であり;
R1は、モノ、ジ、又はトリ置換を表すか、又は無置換であり;
R1、R2、R3、及びR4は、それぞれ、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、及びこれらの組合せからなる群から独立して選択され;
前記置換が、G1又はG2に縮合していてもよく;
R3又はR4がカルバゾール又は置換カルバゾールであるとき、前記カルバゾール又は置換カルバゾールが9−Nを介してG2に結合している。

0017

本開示の態様によれば、前記新規化合物を含む燐光有機発光デバイスを含むデバイスも開示される。前記燐光有機発光デバイスは、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有機層とを含む。前記有機層は、本明細書に開示される式G1−L−G2(式I)で表される新規化合物を含む。

0018

本開示の新規化合物を含む組成物も開示される。

図面の簡単な説明

0019

図1は、本明細書に開示される本発明化合物を含むことができる有機発光デバイスを示す。

0020

図2は、本明細書に開示される本発明化合物を含むことができる反転された有機発光デバイスを示す。

実施例

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。1つの実施形態において、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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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、3−Dディスプレイ、車、大面積壁、劇場又はスタジアムスクリーン、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が、この温度範囲外、例えば、摂氏−40度〜+80度で用いることもできる。

0032

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。

0033

本明細書において、「ハロ」又は「ハロゲン」という用語は、フッ素塩素臭素、及びヨウ素を含む。

0034

本明細書において、「アルキル」という用語は、直鎖及び分岐鎖アルキル基のいずれをも意味する。好ましいアルキル基としては、1〜15個の炭素原子を含むアルキル基であり、メチルエチルプロピルイソプロピルブチルイソブチル、tert−ブチルなどを含む。更に、前記アルキル基は、置換されていてもよい。

0035

本明細書において、「シクロアルキル」という用語は、環状アルキル基を意味する。好ましいシクロアルキル基としては、3〜7個の炭素原子を含むシクロアルキル基であり、シクロプロピルシクロペンチルシクロヘキシルなどを含む。更に、前記シクロアルキル基は置換されていてもよい。

0036

本明細書において、「アルケニル」という用語は、直鎖及び分岐鎖アルケニル基のいずれをも意味する。好ましいアルケニル基としては、2〜15個の炭素原子を含むアルケニル基である。更に、前記アルケニル基は、置換されていてもよい。

0037

本明細書において、「アルキニル」という用語は、直鎖及び分岐鎖アルキン基のいずれをも意味する。好ましいアルキニル基は、2〜15個の炭素原子を含むアルキニル基である。更に、前記アルキニル基は置換されていてもよい。

0038

本明細書において、「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、置換基として芳香族基を有するアルキル基を意味する。更に、前記アラルキル基は、置換されていてもよい。

0039

本明細書において、「ヘテロ環基」という用語は、非芳香族環基を意味する。好ましいヘテロ環基は、3又は7個の環原子を含む少なくとも1つのヘテロ原子であり、モルホリノピペリジノピロリジノなどの環状アミンを含み、及びテトラヒドロフランテトラヒドロピランなどの環状エーテルを含む。更に、前記ヘテロ環基は、置換されていてもよい。

0040

本明細書において、「アリール」又は「芳香族基」は、単環及び多環系を意味する。多環とは、2つの隣接する環(前記環は、「縮合」している)により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。更に、前記アリール基は、置換されていてもよい。

0041

本明細書において、「ヘテロアリール」は、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾールオキサゾールチアゾールトリアゾールピラゾールピリジンピラジン、及びピリミジンなど、1〜3個のヘテロ原子を含む単環の複素芳香族基を意味する。ヘテロアリールという用語も、2つの隣接する環(前記環は、「縮合」している)により2つの原子が共されている2つ以上の環を有する多環のヘテロ芳香族系を含み、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。更に、前記ヘテロアリールは、置換されていてもよい。

0042

前記アルキル、前記シクロアルキル、前記アルケニル、前記アルキニル、前記アラルキル、前記ヘテロ環、前記アリール、及び前記ヘテロアリールは、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、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、環状アミノ、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、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組合せから選択される1つ以上の置換基で置換されていてもよい。

0043

本明細書において、用語「置換(された)」は、H以外の置換基が炭素等の関連している位置に結合していることを示す。したがって、例えば、R1が一置換である場合、R1はH以外でなくてはならない。同様に、R1が二置換である場合、R1のうちの2つは、H以外でなくてはならない。同様に、R1が無置換を表す場合、R1は全ての置換位置において水素である。

0044

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−ジベンゾンチオフェン等の中の「アザ」という名称は、各フラグメント中のC−H基の1つ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。

0045

分子フラグメントが置換基として記述される、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、ナフチル、ジベンゾフリル)又は分子全体(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。

0046

1つの態様によれば、式G1−L−G2(式I)で表される新規化合物が開示される。式I中、G1は、下記の構造:



で表され、
G2は、下記の構造:



で表され、
Lは、直接結合、6〜30個の炭素原子を有するアリール基、3〜30個の炭素原子を有するヘテロアリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択され;前記アリール基及び前記ヘテロアリール基は、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、及びこれらの組合せからなる群から独立して選択される1つ以上の基で更に置換されていてもよく;
Xは、O、S、及びSeからなる群から選択され;
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、及びZ8は、それぞれ、炭素又は窒素であり;
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、及びX8の少なくとも2つは、窒素であり;
X1、X2、X3、及びX4の少なくとも1つは、炭素であり且つLに結合しており;
破線は、それぞれ、G1とLとの間の結合及びG2とLとの間の結合を表し;
R2、R3、及びR4は、それぞれ、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表すか、又は無置換であり;
R1は、モノ、ジ、又はトリ置換を表すか、又は無置換であり;
R1、R2、R3、及びR4は、それぞれ、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、及びこれらの組合せからなる群から独立して選択され;
前記置換が、G1又はG2に縮合していてもよく;
R3又はR4がカルバゾール又は置換カルバゾールであるとき、前記カルバゾール又は置換カルバゾールがNを介してG2に結合している。

0047

1つの実施形態においては、R1又はR2がカルバゾール又は置換カルバゾールであるとき、前記カルバゾール又は置換カルバゾールがNを介してG1に結合している。

0048

1つの実施形態においては、Xは、O又はSである。1つの実施形態においては、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、及びX8の2つだけが窒素である。1つの実施形態においては、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、及びX8の2つだけが窒素であり且つ同一環上にある。1つの実施形態においては、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、及びX8の2つだけが窒素であり且つLに結合する同一環上にある。

0049

1つの実施形態においては、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、及びZ8は、それぞれ炭素である。1つの実施形態においては、R1及びR2は、それぞれ、水素、重水素、ハライド、アルキル、フェニルピリジルカルバゾリル、及びこれらの組合せからなる群から独立して選択される。1つの実施形態においては、R3及びR4は、それぞれ、水素、重水素、フェニル、ピリジル、9−カルバゾリル、及びこれらの組合せからなる群から独立して選択される。

0050

他の実施形態においては、G1は下記:






(式中、Xは、O、S、及びSeからなる群から選択される。)からなる群から選択される。

0051

他の実施形態においては、Lは下記:



及びこれらの組合せからなる群から選択される。

0052

他の実施形態においては、G1は下記:









からなる群から選択される。

0053

1つの実施形態においては、Lは、下記:

0054

1つの実施形態においては、G2は、下記:






からなる群から選択される。

0055

他の実施形態においては、前記式G1−L−G2(式I)で表される新規化合物は、式Di−Lj−Ckで定義される化合物xの化合物群から選択され、
ここで、x=1740k+58j+i−1798であり、
iは、1〜58の整数であり、jは、1〜30の整数であり、kは、1〜26の整数であり;
D1〜D58、L1〜L30、及びC1〜C26は、本明細書に示される化学構造で表される。

0056

他の実施形態によれば、前記式G1−L−G2(式I)で表される新規化合物は、下記:


















からなる群から選択される。

0057

本開示の他の態様によれば、第1の燐光有機発光デバイスを含む第1のデバイスが開示される。前記燐光有機発光デバイスは、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有機層とを含む。前記有機層は、式G1−L−G2(式I)で表される化合物を含む。
(式I中、G1は、下記の構造:



で表され、
G2は、下記の構造:



で表され、
Lは、直接結合、6〜30個の炭素原子を有するアリール基、3〜30個の炭素原子を有するヘテロアリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択され;前記アリール基及び前記ヘテロアリール基は、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、及びこれらの組合せからなる群から独立して選択される1つ以上の基で更に置換されていてもよく;
Xは、O、S、及びSeからなる群から選択され;
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、及びZ8は、それぞれ、炭素又は窒素であり;
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、及びX8の少なくとも2つは、窒素であり;
X1、X2、X3、及びX4の少なくとも1つは、炭素であり且つLに結合しており;
破線は、それぞれ、G1とLとの間の結合及びG2とLとの間の結合を表し;
R2、R3、及びR4は、それぞれ、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表すか、又は無置換であり;
R1は、モノ、ジ、又はトリ置換を表すか、又は無置換であり;
R1、R2、R3、及びR4は、それぞれ、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、及びこれらの組合せからなる群から独立して選択され;
前記置換が、G1又はG2に縮合していてもよく;
R3又はR4がカルバゾール又は置換カルバゾールであるとき、前記カルバゾール又は置換カルバゾールがNを介してG2に結合している。)

0058

前記第1のデバイスの1つの実施形態においては、前記有機層が発光層であり、式Iで表される前記化合物がホストである。1つの実施形態においては、前記有機層は、更に、燐光発光ドーパントを含む。1つの実施形態においては、前記燐光発光ドーパントは、下記からなる群から選択される少なくとも1つの配位子を有する遷移金属錯体である。






(式中、Ra、Rb、Rc、及びRdは、それぞれ、モノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表すことができ、又は無置換であってもよく;
Ra、Rb、Rc、及びRdは、それぞれ、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、及びこれらの組合せからなる群から独立して選択され;Ra、Rb、Rc、及びRdの隣接する2つ置換基は、結合して縮合環を形成してもよいし、多価配位子を形成してもよい。)

0059

前記第1のデバイスの1つの実施形態においては、前記有機層がブロッキング層であり、前記化合物が前記有機層のブロッキング材料である。他の実施形態においては、前記有機層が電子輸送層であり、前記化合物が前記有機層の電子輸送材料である。

0060

前記第1のデバイスの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。他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。他の実施形態においては、前記第1のデバイスは、照明パネルである。

0061

本開示の他の態様によれば、式G1−L−G2(式I)で表される化合物を含む組成物が開示され、G1、L、及びG2は、上に定義した通りである。

0062

本開示に記載される前記新規化合物は、有機発光デバイスの発光層中の電子輸送ホストとして用いられた。これらの化合物の分子は、2つの部分を有する。すなわち、電子リッチである部分(置換又は無置換カルバゾール)及び電子不足部分(ベンゾチエノピリミジン又はベンゾフロピリミジン)である。前記新規化合物のこのような二重、双極特性により、それらの電子伝導性が向上されるので、当該化合物は、赤色、緑色、黄色、及び白色OLEDデバイスにおける電子伝導性ホストとして有用である。アザデベンゾチオフェン及びアザジベンゾフランは、燐光OLEDデバイス中のホスト材料として用いられたいるが、1つの環内に2つのN原子を含むアナログは知られていない。窒素原子が2つあることにより、LUMOレベルを更に低下させ、より安定したLUMOを提供し、その結果、窒素原子を1つ有するアナログに比べて、これらの分子が電子に対してより安定となることができ、且つより良好な電子キャリア性を有することができると考えられる。これら化合物の合成アプローチについて、医薬及び農薬を調製するための有機化学において広汎な研究が行われた。したがって、種々の置換基を有する各種ジアザジベンゾチオフェン及びアザジベンゾフランを合成することが可能である。このような置換基により、当該材料の電子的性質(HOMO、LUMOなど)及びそれらの物理化学的性質、例えば、TD、TGなど、の調節が可能である。
実験結果

0063

本発明者らは、実験用OLEDデバイスを作製することにより、本明細書に開示される本発明化合物の利点について評価した。実施例デバイスは、本明細書に開示される本発明化合物である化合物3、化合物45、化合物6961、及び化合物24361を発光層中のホスト材料として用いて作製した。比較デバイスは、以下に示す比較化合物1を用いて作製した。

0064

HAT−CNを、ホール注入層(「HIL」)に用いた。NPDを、ホール輸送層(「HTL」)に用いた。Alq3を、電子輸送層(「ETL」)に用いた。

0065

ホール輸送コホスト、及び発光層中の赤色発光体に用いた化合物を以下に示す。

0066

実施例デバイス及び比較デバイスの有機積層体は、ITO表面から順に、ホール注入層(HIL)として100ÅのHAT−CN、ホール輸送層(HTL)として400ÅのNPD、ホスト(79%)と、化合物H(18%)と、赤色発光体(3%)とを含有する300Åの発光層(EML)、ブロッキング層として100Åのホスト化合物、電子輸送層(ETL)として550ÅのAlq3、及び電子注入層(EIL)として10ÅのLiFの構造で作製した。実験用デバイス性能データを次の表1に示す。

0067

1931CIE座標を除き、表1は、比較デバイスを基準とした相対値、すなわち、比較デバイスの相対的性能を100%とした場合の相対値を示す。表1から分かるように、実施例デバイス1〜4はいずれも、1,000ニトにおいて優れた電圧、発光効率(LE)、及び外部量子効率EQE)を示した。デバイス動作寿命の測定を、室温にて80mA/cm2の定直流電流で、光出力を時間の関数としてモニターして行った。L0は、動作寿命測定の初期輝度である。初期輝度の95%(LT95%)で定義される前記動作寿命を、表1に示した。実施例デバイス1〜4はいずれも、比較デバイスに比べて優れたL0及びLT95を示した。

0068

比較化合物1の合成



3,6−ジフェニル−9H−カルバゾール(2.000g、6.26mmol)及び1−クロロベンゾ[4,5]チエノ[2,3−c]ピリジン(1.376g、6.26mmol)を、キシレン(150ml)に溶解し、次いでナトリウム2−メチルプロパン−2−オレート(1.204g、12.52mmol)、Pd2(dba)3(120mg)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(0.129g、0.313mmol)を反応溶液に添加した。前記反応溶液を脱気し、N2下で一晩加熱還流した。次いで、室温まで冷却し、セライトパッドに通して濾過し、蒸発させた。残渣を、ヘキサン/DCM 9/1〜1/1(v/v)グラジエント混合物で溶出させるシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、白色固体を得、これをヘキサン/DCMから結晶化した。1−(3,6−ジフェニル−9H−カルバゾール−9−イル)ベンゾ[4,5]チエノ[2,3−c]ピリジンである比較化合物6961の白色結晶を得た(2.7g、5.37mmol、86%収率)。

0069

新規化合物3の合成



(1)銅(II)ブロミド(11.30g、50.6mmol)及び亜硝酸tert−ブチル(8.36ml、63.3mmol)を、アセトニトリル170mLに懸濁させ、65℃に加熱した。4−クロロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン−2−アミン(9.9g、42.2mmol)を、反応溶液に5分間で数回に分けて添加し、70℃で30分間撹拌した。反応溶液を室温に冷却し、1M HClでクエンチし、次いで、濾過と水洗を行った。得られた固体を10%NaOHで塩基性にし、DCMで5回抽出した。酸性水層をDCMで3回抽出し、他の有機物と合わせた。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、濃縮した。濃縮物をCHCl3に再度溶解させ、10%NaOHで洗浄し、乾燥、濾過、及び濃縮を行うことにより、9.4gの黄色固体とした。前記黄色固体を、温トルエンを用いたセライト/シリカプラグに通すことにより精製し、次いで濃縮して、8.7g(69%)の2−ブロモ−4−クロロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジンを黄色固体とした。



(2)250mLRBFを真空下乾燥させ、9H−カルバゾール(2.79g、16.69mmol)及び無水DMF(33mL)を入れた。水素化ナトリウム(0.801g、20.03mmol)を反応溶液に注意深く添加し、水素の発生が収まるまで撹拌した。2−ブロモ−4−クロロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン(2.0g、6.68mmol)を、反応溶液に一度に添加したところ、直ちに色が黄色から赤色に変化した。約5分間撹拌した後、反応溶液は、撹拌できないオレンジ色の懸濁物になり、次いで、15mLのDMFを添加して、撹拌できる濃い懸濁物にした。約1時間後、前記懸濁物を水でクエンチして、濾過し、水及びEtOHで洗浄することにより、3.25gの2,4−ジ(9H−カルバゾール−9−イル)ベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジンをオフホワイト固体として得た。前記固体をトルエンから2回再結晶し、真空下にて一晩50℃で乾燥させて、2.15g(62%収率)の化合物3を得た。

0070

新規化合物45の合成



(1)乾燥した2口の500mLRBFに21%ナトリウムエタノレート(46.2ml、124mmol)を入れ、151mLの無水EtOHで希釈し、氷浴中で冷却し、窒素雰囲気下にて、マロン酸ジエチル(18mL、118mmol)で滴下処理した。20分間撹拌した後、前記氷浴を外し、3−クロロベンゾ[d]イソチアゾール(20.0g、118mmol)を一度に添加し、24時間撹拌した。反応溶液を水でクエンチし、エーテルで抽出し、過剰の4M HCl/ジオキサンで処理した。得られた色がかった白色析出物を濾過し、水に懸濁させ、Na2CO3で塩基性にし、エーテルで抽出し、水及び食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮して、黄色固体(約20g)とし、これをエタノール/水から再結晶化し、真空オーブン中60℃で3時間乾燥して、19.9gの(76%収率)のエチル3−アミノベンゾ[b]チオフェン−2−カルボキシレートを得た。



(2)ジグリム(90mL)中のエチル3−アミノベンゾ[b]チオフェン−2−カルボキシレート(10g、45.2mmol)及び塩化カルバイミド塩酸塩(7.27g、63.3mmol)を、12時間で160℃に加熱した。反応溶液を室温に冷却し、濾過し、エーテル及びヘキサンで洗浄し、3時間真空下にて乾燥して、10.56g(108%収率)の2−アミノベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン−4(3H)−オンの粗灰色固体を得た。これを、更なる精製は行わずにそのまま用いた。



(3)100mLの3口RBF中で、2−アミノベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン−4(3H)−オン(15.30g、70.4mmol)及び塩化テトラエチルアンモニウム(23.34g、141mmol)を、真空下にて100℃で一晩乾燥させた。室温に冷却し、アセトニトリル(141ml)で処理し、続いてN,N−ジメチルアニリン(8.9ml、70.4mmol)及び三塩化ホスホリル(39.4ml、423mmol)で処理した。反応溶液を15分間で110℃に加熱し、次いで室温に冷却し、500mL RBFに移し、ロトエバポレータで濃縮した。を添加してクエンチし、NaHCO3でpHを7〜8に調整し、濾過した。固体を、水及びエーテルで洗浄し、水で柔らかくし、濾過し、エーテルで洗浄し、オーブン中一晩乾燥して、9.4g(57%収率)の4−クロロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン−2−アミンを得た。



(4)THF(22.63ml)及び2M Na2CO3(11.3ml)中の4−クロロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン−2−アミン(2.0g、8.49mmol)、9−フェニル−3−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9H−カルバゾール(3.45g、9.33mmol)、Pd(PPh3)4(0.588g、0.509mmol)を窒素で脱気し、75℃で一晩加熱還流した。反応溶液を水でクエンチし、CHCl3で5回抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮して、オレンジ色固体を得た。前記オレンジ色固体を、約150mLの沸騰EtOH及びトルエン中で室温で粉砕し2.65g(71%収率)の4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン−2−アミンを得た。



(5)4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン−2−アミン(1.0g、2.260mmol)、2,2’−ジブロモ−1,1’−ビフェニル(0.705g、2.260mmol)、Pd(0)2dba3(0.103g、0.113mmol)、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(0.186g、0.452mmol)、及びナトリウム2−メチルプロパン−2−オレート(0.543g、5.65mmol)をキシレン(50mL)に懸濁し、窒素で脱気し、一晩加熱還流した。次いで、反応溶液を室温に冷却し、セライトプラグに通して濾過し、次いで温THF及びCHCl3で洗浄し、合わせた有機溶液を濃縮してオレンジ色/褐色固体とした。固体を温トルエンに溶解し、不活性化したアルミナのプラグに通して濾過し、赤色の透明な濾液を得た。前記濾液を濃縮して固体とし、トルエン/エタノールから再結晶化して、1.8gの2−(9H−カルバゾール−9−イル)−4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジンを黄色固体(化合物45)を得た。

0071

新規化合物1742の合成



(1)2−ブロモ−4−クロロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン(15g、50.1mmol)、トリ(フラン−2−イル)ホスフィン(2.325g、10.01mmol)、及びPd2dba3(1.146g、1.252mmol)をDMF(295ml)に溶解し、窒素でスイングパージして脱気した。トリブチル(フェニル)スタンナン(17.98ml、55.1mmol)を一度に添加して、反応物を60℃に加熱した。24時間後、反応溶液を氷浴中で冷却し、濾過し、エタノール及びヘプタンで洗浄した。灰色固体を温DCMに溶解し、セライト/不活性化アルミナプラグにDCMと共に通して濾過し、脱色した。濾液を濃縮して、11g(74%)の4−クロロ−2−フェニルベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジンを白色固体として得た。



(2)100mLRBFを真空下で乾燥し、3−フェニル−9H−カルバゾール(2.306g、9.48mmol)及びDMF(40mL)を入れた。水素化ナトリウム(0.531g、13.27mmol)(油中60%)を反応溶液に添加し、水素の発生が収まるまで撹拌した。4−クロロ−2−フェニルベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン(2.25g、7.58mmol)を一度に反応溶液に添加し、室温で一晩撹拌した。反応溶液を水でクエンチし、濾過し、固体析出物を水及びEtOHで洗浄した。固体をEtOH中で2回粉砕し、次いで温トルエンから再結晶化し、2.9g(76%収率)の化合物1742を得た。

0072

新規化合物6961の合成



3,6−ジフェニル−9H−カルバゾール(3.0g、9.39mmol)、4−クロロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン(2.280g、10.33mmol)、ナトリウム2−メチルプロパン−2−オレート(2.257g、23.48mmol)、Pd2dba3(0.430g、0.470mmol)、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(SPhos)(0.386g、0.939mmol)を250−mL丸底フラスコ(RBF)に入れ、m−キシレン(94ml)で希釈し、脱気し、一晩加熱還流した。次いで、混合物を室温に冷却し、DCMで希釈し、セライトプラグに通して濾過し、DCMで洗浄した。溶媒を蒸発させ、粗固体をシリカカラムクロマトグラフィーで精製し、ヘプタン中30〜50%DCMのグラジエント混合物で溶出し、次いで、50/45/5(v/v/v)のDCM/ヘプタン/酢酸エチル混合物で溶出した。溶媒の蒸発後、黄色固体をメタノール中で粉砕し、次いで、固体をヘプタン/トルエン混合物から再結晶化して、1.4gの純粋な化合物1(4−(3,6−ジフェニル−9H−カルバゾール−9−イル)ベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン)を得た。

0073

新規化合物6962の合成



(1)2−ブロモ−4−クロロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン(2.5g、8.35mmol)、トリ(フラン−2−イル)ホスフィン(0.194g、0.835mmol)、及びPd2dba3(0.191g、0.209mmol)をTHF(50mL)に溶解し、窒素で脱気した。反応溶液を15分間で60℃に加熱し、次いで、臭化フェニル亜鉛(II)(25mL、12.52mmol)を滴下した。反応溶液を2時間60℃で加熱した。GCMSで分析した分割分量から、13%が出発物質であり、87%が所望生成物であることが分かった。3.8mLの臭化フェニル亜鉛(II)を反応溶液に滴下し、一晩加熱を続けた。反応溶液を室温に冷却し、DCMで抽出し、水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、真空下で濃縮した。物質を、10〜20%DCM/ヘプタングラジエント混合物で溶出するシリカカラムクロマトグラフィーで精製した。固体を、DCM/ヘプタンから再結晶化して、0.9g(36%収率)の標題化合物を白色針状結晶として得た。



(2)3,6−ジフェニル−9H−カルバゾール(1.117g、3.50mmol)をDMF(15mL)に溶解し、水素化ナトリウム(0.168g、4.20mmol)の60%分散物を、一度に添加した。反応溶液を窒素下にて30分間室温で撹拌し、次いで、4−クロロ−2−フェニルベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン(0.83g、2.80mmol)を一度に添加し、室温で2時間撹拌を続けた。反応溶液を水でクエンチし、濾過し、EtOHで3回粉砕した。生成物をトルエン/EtOHから再結晶化して、1.1g(68%)の標題化合物(純度99.9%)を得た。

0074

新規化合物6987の合成



(1)アセトニトリル(300ml)/水(90ml)中の、パークロロピリミジン(15g、65.4mmol)、(2−メトキシフェニルボロン酸(10.14g、65.4mmol)、トリフェニルホスフィン(1.716g、6.54mmol)、酢酸パラジウム(0.734g、3.27mmol)、及びリン酸カリウム、H2O(45.2g、196mmol)の混合物を室温で脱気した。混合物を室温で1時間撹拌した後、1時間で60℃に加熱した。反応完了後、反応物を酢酸エチルで希釈し、塩化ナトリウム飽和溶液で洗浄し、濾過し、蒸発させた。粗物質を、ヘプタン/AcOEt(93/7〜8/2)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により精製して、白色固体(10.6g、56%収率)を得た。



(2)CH2Cl2(330ml)中の2,4,5−トリクロロ−6−(2−メトキシフェニル)ピリミジン(10.6g、36.6mmol)の0℃の撹拌溶液中に、トリブロモボラン(84ml、84mmol)をN2下にて1時間で添加した。混合物を加温し、20℃で一晩撹拌した。反応溶液を撹拌しながらゆっくりと氷水に注いだ。水性混合物を酢酸エチル(75mL×2回)で抽出した。有機溶液を水、水性NaHCO3、水、及び食塩水で洗浄し、次いで無水Na2SO4で乾燥した。粗物質を、ヘプタン/酢酸エチルの92/8〜8/2グラジエント混合物で溶出するシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、2−(2,5,6−トリクロロピリミジン−4−イル)フェノールを黄色固体として得た(7.3g、72.4%収率)。



(3)DMF(130ml)中の2−(2,5,6−トリクロロピリミジン−4−イル)フェノール(6.5g、23.59mmol)及び((チオフェン−2−カルボニル)オキシ)銅(5.40g、28.3mmol)の混合物を100℃で2.5時間加熱した。反応物を冷却し、セライトベッドに通して濾過した。水を添加し、淡緑色固体を濾取した。この粗物質を、ヘプタン/酢酸エチルの95/5〜9/1グラジエント混合物で溶出するシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、黄色固体を得た(1.43g、25.4%収率)。



(4)THF(120ml)/水(24mL)中のフェニルボロン酸(1.530g、12.55mmol)、2,4−ジクロロベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(3.0g、12.55mmol)、及び炭酸ナトリウム(2.66g、25.10mmol)の混合物を20分間脱気し、次いで、Pd(PPh3)4(0.435g、0.376mmol)を添加し、混合物をN2下にて一晩60℃で加熱した。完了後、有機相を分離し、蒸発させた。粗物質を、ヘプタン/DCM/酢酸エチル(7/3/0.2〜4/6/0.2(v/v/v))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により精製して、黄色固体を得た(2.0g、56.8%収率)。



(5)キシレン(120mL)中の4−クロロ−2−フェニルベンゾフロ[3,2−d]ピリミジン(2g、7.12mmol)、3,6−ジフェニル−9H−カルバゾール(2.276g、7.12mmol)、及びナトリウム2−メチルプロパン−2−オレート(1.369g、14.25mmol)の混合物を脱気し、次いでPd2(dba)3(0.130g、0.142mmol)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(SPhos)(0.234g、0.570mmol)を添加し、140℃で一晩加熱した。反応溶液を、ヘプタン/DCM/酢酸エチルの80/20/2〜4/6/0.2(v/v/v)グラジエント混合物を用いるシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、化合物6987を淡黄色固体として得た(1.25g、31.1%)。
新規化合物15661の合成



キシレン140mL中の4−クロロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン(3.09g、13.99mmol)、9H−2,9’−ビカルバゾール(3.1g、9.33mmol)、ナトリウム2−メチルプロパン−2−オレート(1.793g、18.65mmol)、Pd2(dba)3(0.342g、0.373mmol)、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(S−Phos、0.613g、1.492mmol)の混合物を30分間脱気し、反応混合物を、窒素雰囲気下で一晩加熱還流した。完了後、反応物を室温に冷却し、固体物質を濾取した。次いで、これを温トルエンに溶解し、濾過し、蒸発させた。粗物質をDCM及びDCM/THFから再結晶化して、黄色固体を得た(1.8g、37.4%収率)。

0075

新規化合物24361の合成



(1)乾燥した500mLRBFに1H−インドール(29.0g、248mmol)及びエーテル(165ml)を入れた。混合物を−20℃に冷却し、エーテル中の2M HCl(260ml、520mmol)で30分間処理した。冷却浴を外し、反応溶液を室温で24時間撹拌した。反応溶液を濾過し白色粉末を得、エーテルで洗浄した。次いで、固体をNaHCO3水溶液で洗浄し、EtOAcで抽出した。次いで、固体を飽和NaHCO3及び食塩水で洗浄し、Na2SO4で乾燥し、濾過し、濃縮して、30.9gの3−(インドリン−2−イル)−1H−インドールを透明な桃色の粘調油状物として得た。



(2)トルエン(248ml)中の3−(インドリン−2−イル)−1H−インドール(29g、124mmol)を、炭素上10重量%パラジウム(3.29g、3.09mmol)で処理した。反応物を115℃で3時間加熱還流した。懸濁物をセライトプラグに通して、次いで、温トルエンで5回抽出した。濾液を真空下で半分の体積に濃縮し、室温に冷却し、濾過して桃色固体を得た。前記桃色固体をトルエン及びヘキサンで洗浄し、真空下50℃で乾燥して、16.4g(57%収率)の1H,1’H−2,3’−ビインドールをオフホワイト固体として得た。



(3)氷酢酸(160mL)中の1H,1’H−2,3’−ビインドール(16.4g、70.6mmol)及び2,2−ジエトキシ−N,N−ジメチルエタンアミン(14.18ml、78mmol)を窒素下にて130℃で一晩還流した。反応溶液を室温に冷却し、濾過した。濾液を少量の酢酸と過剰量の水で洗浄した。濾液を、オーブン中65℃で一晩乾燥して、10.79g(60%)の5,12−ジヒドロインドール[3,2−a]カルバゾールを灰色固体として得た。



(4)ヨードベンゼン(2.278ml、20.39mmol)及びシクロヘキサン−1,2−ジアミン(0.901ml、3.71mmol)を、m−キシレン(93ml)中の5,12−ジヒドロインドロ[3,2−a]カルバゾール(4.75g、18.53mmol)、ヨウ化銅(I)(0.353g、1.853mmol)、及びK3PO4(8.26g、38.9mmol)の脱気済み懸濁物に添加した。反応溶液を155℃で48時間還流した。24時間後のTLC分析によると反応が完了していなかったので、反応混合物を室温に冷却し、更にCuI(0.35g)及びシクロヘキサン−1,2−ジアミン(0.9mL)で処理し、一晩加熱還流した。懸濁物を、THF及びDCMと共にセライトに通して濾過した。濾液を濃縮し、ヘキサン:DCMグラジエント混合物(4:1〜1:1v/v)を用いるカラムクロマトグラフィーにより精製した。濾液を蒸発させ、真空下で乾燥して、6.02g(98%収率)の5−フェニル−5,12−ジヒドロインドロ[3,2−a]カルバゾールを白色固体として得た。



(5)5−フェニル−5,12−ジヒドロインドロ[3,2−a]カルバゾール(2.83g、8.51mmol)、4−クロロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン(3.29g、14.90mmol)、Pd2dba3(0.390g、0.426mmol)、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(0.699g、1.703mmol)、及びナトリウム2−メチルプロパン−2−オレート(2.046g、21.28mmol)をキシレン(120mL)に懸濁させ、窒素で脱気し、次いで155℃で一晩加熱還流した。15時間後、更に、0.2gのPd2dba3及び0.35gのジシクロヘキシル(2’,6’−ジメトキシ−[1,1’−ビフェニル]−2−イル)ホスフィンを添加した。懸濁物を窒素で脱気し、155℃で24時間加熱還流した。反応物をセライトプラグに通して濾過し、蒸発させた。残渣を、ヘプタン中20%DCM、5%EtOAcで溶出するカラムクロマトグラフィーにより精製した。生成物を含有する画分をEtOH中で粉砕して更に精製し、トルエン/ヘプタンから再結晶化して、2.5gの化合物24361を得た。

0076

新規化合物13921の合成



4−クロロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−d]ピリミジン(1.992g、9.03mmol)及び9H−3,9’−ビカルバゾール(2.000g、6.02mmol)、ナトリウム2−メチルプロパン−2−オレート(1.156g、12.03mmol)、Pd2(dba)3(250mg)、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(SPhOS)(310mg)をキシレン(100ml)に懸濁し、脱気し、18時間加熱還流した。反応溶液を冷却し、セライトプラグに通して濾過し、蒸発させた。ヘキサン/DCM 1/1(v/v)と、続いてヘキサン/EtOAc 4/1(v/v)で溶出するシリカゲルカラムクロマトグラフィーを行い、次いでヘキサン/DCMからの結晶化を行って、黄色結晶(2.8g、90%収率)を得た。
他の材料との組合せ

0077

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:

0078

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。

0079

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。

0080

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。

0081

1つの態様において、Ar1からAr9は、



からなる群から独立に選択される。
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。

0082

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。



式中、Metは、40より大きい原子量を有しうる金属であり;(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から金属に付着し得る配位子の最大数までの整数値であり;且つ、k’+k’’は、金属に付着し得る配位子の最大数である。

0083

1つの態様において、(Y101−Y102)は2−フェニルピリジン誘導体である。他の態様において、(Y101−Y102)はカルベン配位子である。他の態様において、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。
ホスト:

0084

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。

0085

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から金属に付着し得る配位子の最大数までの整数値であり;且つ、k’+k’’は、金属に付着し得る配位子の最大数である。

0086

1つの実施形態において、金属錯体は、下記の錯体である。



式中、(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。

0087

他の態様において、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。

0088

ホスト材料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。

0089

1つの態様において、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。



式中、R101からR107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又は1から20までの整数であり、k’’’は、0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。Z101及びZ102はNR101、O、又はSから選択される。
BL

0090

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。

0091

1つの態様において、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。

0092

他の態様において、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。



式中、kは1から20までの整数であり;L101は他の配位子であり、k’は1から3までの整数である。
ETL:

0093

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。

0094

1つの態様において、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。



R101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。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。

0095

他の態様において、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から金属に付着し得る配位子の最大数までの整数値である。

0096

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。

0097

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。

0098

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ほか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とおりの本発明は、当業者には明らかになるように、本発明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。

先行技術

0099

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

0100

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
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

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