JP2014107557A - 遅延蛍光を示す有機電界発光デバイス - Google Patents

遅延蛍光を示す有機電界発光デバイス Download PDF

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Abstract

【課題】外部量子効率（ＥＱＥ）の改善された有機発光デバイスの提供。
【解決手段】カルバゾール部分と縮合したベンゾチオフェン又はベンゾフランを含む新規化合物を発光層に用いた。新規化合物は式Ｇ１−Ｚ（式Ｉ）を有する。（式Ｉ中、Ｇ１は、電子受容性基であり；Ｚは、電子供与性基であり；Ｚは、下記の式ＩＩを有し；

式ＩＩ中、Ｇ２は下記の構造を有し、

Ｇ２は、環Ａ上の任意の２つの隣接する炭素原子と縮合している。
【選択図】なし

Description

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、カルバゾールに縮合したベンゾチオフェン又はベンゾフランを有する化合物を含むデバイスに関する。これらの化合物は、電子供与体と電子受容体を同一分子中に含み、ＯＬＥＤにおける発光体として用いられたときに、遅延蛍光特性を示すことができる。
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。
第１の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発光層とを含む第１のデバイスが提供される。前記発光層は、式Ｇ１−Ｚ（式Ｉ）を有する第１の発光化合物を含む。Ｇ１は、電子受容性基であり、Ｚは、電子供与性基である。
Ｚは、下記の式を有する。
式中、Ｇ２は下記の構造を有し、
Ｇ２は、環Ａ上の任意の２つの隣接する炭素原子と縮合している。Ｘは、Ｏ、Ｓ、及びＳｅからなる群から選択され、Ｒ１は、モノ置換、ジ置換、又は無置換であることを表す。Ｒ２及びＲ３は、独立して、モノ置換、ジ置換、トリ置換、又はテトラ置換であることを表す。Ｒ１は、環Ａと縮合していてもよく、Ｒ２は、環Ｂと縮合していてもよく、Ｒ３は、環Ｃと縮合していてもよい。Ｒ１、Ｒ２及びＲ３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、Ｇ１は、下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む。
式中、Ａ１〜Ａ６は、独立してＣ又はＮを含み、Ａ１〜Ａ６の少なくとも１つは、Ｎである。Ｊ１〜Ｊ４は、独立してＣ又はＮを含み、Ｊ１〜Ｊ４の少なくとも１つは、Ｎである。Ｘ１は、Ｏ、Ｓ、又はＮＲである。Ｒ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。
１つの態様においては、Ｇ１は、下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む。
Ｅ１〜Ｅ８は、独立してＣ又はＮを含み、Ｌ１〜Ｌ４は、独立してＣ又はＮを含み、Ｘ２は、Ｏ、Ｓ、又はＮＲである。Ｒ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。
１つの態様においては、Ｒ３は、アルキル又はアリールである。１つの態様においては、Ｚは、下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む。
式中、Ｒ１１、Ｒ１２、及びＲ１３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る。
１つの態様においては、Ｚは、下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む。
１つの態様においては、Ｇ１は、下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む。
式中、Ｒ２１、Ｒ２２、及びＲ２３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る。
１つの態様においては、Ｇ１は、下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む。
１つの態様においては、Ｇ１は、下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む。
１つの態様においては、前記化合物は、化合物１〜化合物２２からなる群から選択される。
１つの態様においては、前記第１のデバイスは、第１の有機発光デバイスに電圧が印加されたときに、室温で光放射を発し、前記光放射が遅延蛍光プロセスを含む。
１つの態様においては、前記発光層は、第１のリン光発光材料を更に含む。
１つの態様においては、前記発光層は、第２のリン光発光材料を更に含む。
１つの態様においては、前記発光層は、ホスト材料を更に含む。
１つの態様においては、前記第１のデバイスは、前記有機発光デバイスに電圧が印加されたときに、室温で白色光を発する。
１つの態様においては、前記第１の発光化合物は、約４００ｎｍ〜約５００ｎｍのピーク波長を有する青色光を発する。
１つの態様においては、前記第１の発光化合物は、約５３０ｎｍ〜約５８０ｎｍのピーク波長を有する黄色光を発する。
１つの態様においては、前記第１のデバイスは、第２の有機発光デバイスを含み、前記第２の有機発光デバイスは、第１の有機発光デバイスに積層されている。
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、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、照明パネルを含む。
１つの態様においては、基板上にアノードを堆積させること、式Ｇ１−Ｚ（式Ｉ）の化合物を含む少なくとも１つの有機層を堆積させること、及びカソードを堆積させること含み、発光層は、前記アノードと前記カソードとの間に堆積される第１の有機発光デバイスの作製方法が提供される。Ｇ１は、電子受容性基であり、Ｚは、電子供与性基である。
Ｚは、下記の式を有する。
式中、Ｇ２は下記の構造を有し、
Ｇ２は、環Ａ上の任意の２つの隣接する炭素原子と縮合している。Ｘは、Ｏ、Ｓ、及びＳｅからなる群から選択され、Ｒ１は、モノ置換、ジ置換、又は無置換であることを表す。Ｒ２及びＲ３は、独立して、モノ置換、ジ置換、トリ置換、又はテトラ置換であることを表す。Ｒ１は、環Ａと縮合していてもよく、Ｒ２は、環Ｂと縮合していてもよく、Ｒ３は、環Ｃと縮合していてもよい。Ｒ１、Ｒ２及びＲ３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、前記少なくとも１つの有機層は、溶液プロセスを用いて堆積される。
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の例示化合物を表す。
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。
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。
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、場合により障壁層を更に備え得る。障壁層の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。障壁層は、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。障壁層は、単層又は多層を備えてよい。障壁層は、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障壁層に使用してよい。障壁層は、無機若しくは有機化合物又は両方を組み込み得る。好ましい障壁層は、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備える。「混合物」とみなされるためには、障壁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。
蛍光ＯＬＥＤの内部量子効率（ＩＱＥ）は、遅延蛍光により２５％のスピン統計限界を超えることができると考えられている。本明細書においては、２種類の遅延蛍光、即ち、Ｐ−型遅延蛍光及びＥ−型遅延蛍光がある。Ｐ−型遅延蛍光は、三重項−三重項消滅（ＴＴＡ）により生じる。
一方、Ｅ−型遅延蛍光は、２つの三重項の衝突には依存せず、むしろ三重項状態と一重項状態との間の熱的ポピュレーションに依存する。Ｅ−型遅延蛍光を生じることができる化合物は、非常に小さい一重項−三重項ギャップを有している必要がある。熱エネルギーは、三重項状態から一重項状態への移行を活性化することができる。この種の遅延蛍光は、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）としても知られる。ＴＡＤＦ固有の特徴は、熱エネルギーの上昇による温度上昇に伴って遅延成分が増加することである。逆項間交差速度が、三重項状態からの非放射崩壊を最小限とするのに十分に速ければ、バックポピュレイティッド（ｂａｃｋ ｐｏｐｕｌａｔｅｄ）一重項励起状態のフラクションは、７５％に達し得る。全一重項フラクションは、１００％になり得、これは、電気的に生成した励起子スピンの統計限界を遥かに上回る。
Ｅ−型遅延蛍光の特性は、エキサイプレックスシステム又は単一化合物に見ることができる。何ら理論に拘束されるものではないが、Ｅ−型遅延蛍光を生じるためには、発光材料が小さい一重項−三重項エネルギーギャップ（ΔＥＳ−Ｔ）を有する必要があると考えられている。金属を含有しない有機ドナー−アクセプター発光材料は、これを達成することができる。これらの材料の発光は、ドナー−アクセプター電荷移動（ＣＴ）型発光としてしばしば特徴付けられる。これらのドナー−アクセプター型化合物におけるＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの空間的分離がしばしばΔＥＳ−Ｔを小さくする。これらの状態は、ＣＴ状態に関与することがある。多くの場合、ドナー−アクセプター発光材料は、アミノ又はカルバゾール誘導体などの電子供与性部分と、Ｎ−含有６員芳香族環などの電子受容性部分とを連結することにより構築される。
第１の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発光層とを含む第１のデバイスが提供される。前記発光層は、式Ｇ１−Ｚ（式Ｉ）を有する第１の発光化合物を含む。Ｇ１は、電子受容性基であり、Ｚは、電子供与性基である。
Ｚは、下記の式を有する。
式中、Ｇ２は下記の構造を有し、
Ｇ２は、環Ａ上の任意の２つの隣接する炭素原子と縮合している。Ｘは、Ｏ、Ｓ、及びＳｅからなる群から選択され、Ｒ１は、モノ置換、ジ置換、又は無置換であることを表す。Ｒ２及びＲ３は、独立して、モノ置換、ジ置換、トリ置換、又はテトラ置換であることを表す。Ｒ１は、環Ａと縮合していてもよく、Ｒ２は、環Ｂと縮合していてもよく、Ｒ３は、環Ｃと縮合していてもよい。Ｒ１、Ｒ２及びＲ３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。
本明細書において、「電子受容体」という表現は、芳香族系から電子密度を受容することができる部分を意味し、「電子供与体」という表現は、芳香族系に電子密度を供与する部分を意味する。
１つ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少なくとも１つの化学基を含む。
式中、Ａ１〜Ａ６は、独立してＣ又はＮを含み、Ａ１〜Ａ６の少なくとも１つは、Ｎである。Ｊ１〜Ｊ４は、独立してＣ又はＮを含み、Ｊ１〜Ｊ４の少なくとも１つは、Ｎである。Ｘ１は、Ｏ、Ｓ、又はＮＲである。Ｒ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。
１つ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少なくとも１つの化学基を含む。
Ｅ１〜Ｅ８は、独立してＣ又はＮを含み、Ｌ１〜Ｌ４は、独立してＣ又はＮを含み、Ｘ２は、Ｏ、Ｓ、又はＮＲである。Ｒ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。
１つの実施形態においては、Ｒ３は、アルキル又はアリールである。１つの態様においては、Ｚは、下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む。
式中、Ｒ１１、Ｒ１２、及びＲ１３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る。
１つの実施形態においては、Ｚは、下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む。
１つ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少なくとも１つの化学基を含む。
式中、Ｒ２１、Ｒ２２、及びＲ２３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る。
１つ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少なくとも１つの化学基を含む。
１つ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少なくとも１つの化学基を含む。
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、前記第１のデバイスは、第１の有機発光デバイスに電圧が印加されたときに、室温で光放射を発し、前記光放射が遅延蛍光プロセスを含む。
１つの実施形態においては、前記発光層は、第１のリン光発光材料を更に含む。
１つの実施形態においては、前記発光層は、第２のリン光発光材料を更に含む。
１つの実施形態においては、前記発光層は、ホスト材料を更に含む。
１つの実施形態においては、前記第１のデバイスは、前記有機発光デバイスに電圧が印加されたときに、室温で白色光を発する。
１つの実施形態においては、前記第１の発光化合物は、約４００ｎｍ〜約５００ｎｍのピーク波長を有する青色光を発する。
１つの実施形態においては、前記第１の発光化合物は、約５３０ｎｍ〜約５８０ｎｍのピーク波長を有する黄色光を発する。
１つの実施形態においては、前記第１のデバイスは、第２の有機発光デバイスを含み、前記第２の有機発光デバイスは、第１の有機発光デバイスに積層されている。
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、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、照明パネルを含む。
１つの実施形態においては、基板上にアノードを堆積させること、式Ｇ１−Ｚ（式Ｉ）の化合物を含む少なくとも１つの有機層を堆積させること、及びカソードを堆積させること含み、発光層は、前記アノードと前記カソードとの間に堆積される第１の有機発光デバイスの作製方法が提供される。Ｇ１は、電子受容性基であり、Ｚは、電子供与性基である。
Ｚは、下記の式を有する。
式中、Ｇ２は下記の構造を有し、
Ｇ２は、環Ａ上の任意の２つの隣接する炭素原子と縮合している。Ｘは、Ｏ、Ｓ、及びＳｅからなる群から選択され、Ｒ１は、モノ置換、ジ置換、又は無置換であることを表す。Ｒ２及びＲ３は、独立して、モノ置換、ジ置換、トリ置換、又はテトラ置換であることを表す。Ｒ１は、環Ａと縮合していてもよく、Ｒ２は、環Ｂと縮合していてもよく、Ｒ３は、環Ｃと縮合していてもよい。Ｒ１、Ｒ２及びＲ３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、前記少なくとも１つの有機層は、溶液プロセスを用いて堆積される。
幾つかの実施形態においては、式Ｉの化合物は、下記の構造を有する。
以下の表中の数字又は記号は、前記の表と同様に左の列から順に、「化合物番号」、「Ｘ」、「供与体側」及び「受容体側」を意味する。
デバイス実施例
高真空（＜１０−７Ｔｏｒｒ）熱蒸着によって全てのデバイス実施例を製造した。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、次いで、１，０００ÅのＡｌからなっていた。製造直後に、全てのデバイスを窒素グローブボックス（＜１ｐｐｍのＨ２Ｏ及びＯ２）内においてガラスの蓋を用いてエポキシ樹脂で封止して封入し、水分ゲッタをパッケージ内に入れた。
実施例のデバイスは、以下の構造を有する：
デバイス１＝ＩＴＯ／ＴＡＰＣ（４００Å）／化合物１（２００Å）／ＴｍＰｙＰＢ（５００Å）／ＬｉＦ／Ａｌ
デバイス２＝ＩＴＯ／ＴＡＰＣ（４００Å）／ホスト１：化合物１（２０％、２００Å）／ＴｍＰｙＰＢ（５００Å）／ＬｉＦ／Ａｌ
ＴＡＰＣ、ＴｍＰｙＰＢ、及びホスト１の構造を以下に示す。
表１：発光材料として化合物１を用いるエレクトロルミネッセンスデバイス１〜２の性能
デバイス１は、ＨＩＬ／ＨＴＬとしてＴＡＰＣを、ＥＭＬとして化合物１のニート層を、ＥＴＬとしてＴｍＰｙＰＢを用いて製造した。結果を表１に示す。このデバイスから、λｍａｘが５１８ｎｍであり、ＣＩＥが（０．３０６，０．５１８）である緑色発光が観察され、これは、フォトルミネッセンスとよく一致している。１００ニットの輝度において３．８％の最大外部量子効率（ＥＱＥ）が観察された。同輝度において、最大発光効率（ＬＥ）は１０．７ｃｄ／Ａであった。１，０００ニットでは、ＥＱＥ及びＬＥは、それぞれ、３％及び８．８ｃｄ／Ａであった。
化合物１の５％ＰＭＭＡフィルムの測定されたフォトルミネセンス量子収量（ＰＬＱＹ）は、約１８％であった（ＰＬ量子収量測定は、キセノンランプ、積分球、及びＣ１００２７型フォトニックマルチチャネルアナライザを取り付けた浜松Ｃ９２２０システムで行った）。迅速な一重項発光しか生じない標準的な蛍光ＯＬＥＤでは、一重項励起子の理論パーセントは２５％である。底面発光ランバート型ＯＬＥＤのアウトカップリング効率は、約２０％〜約２５％であると考えられる。したがって、遅延蛍光を有しないＰＬＱＹが２０％である蛍光発光体については、電気的に発生する一重項励起子の統計比率２５％に基づいて、最大ＥＱＥが１．２％を超えないはずである。したがって、発光体として化合物１等の式Ｉで表される化合物を含有するデバイスは、最適でないデバイス構造でも理論的限界を遥かに超えるＥＱＥを示した。
デバイス２は、２０重量％ドープされた化合物１と共にホストマトリクスとしてホスト１を用いて製造した。ドープしたデバイスにおいても同様の効率が観測された。ここでも、ＥＱＥは、最適でないデバイス構造でも、ドープしていない蛍光デバイスの理論的限界を超えた。
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化合物は、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組織化モノマー；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、ハロゲン化物、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、及びそれらの組合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、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；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。
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。
Ｍｅｔは、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。
一態様において、（Ｙ１０１−Ｙ１０２）は２−フェニルピリジン誘導体である。
別の態様において、（Ｙ１０１−Ｙ１０２）はカルベン配位子である。
別の態様において、Ｍｅｔは、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｏｓ及びＺｎから選択される。
更なる態様において、金属錯体は、Ｆｃ＋／Ｆｃカップルに対して、溶液中で約０．６Ｖ未満の最小酸化電位を有する。
ホスト：
本発明の有機ＥＬデバイスの発光層は、発光材料として少なくとも金属錯体を含むことが好ましく、ドーパント材料として該金属錯体を用いるホスト材料を含んでもよい。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。以下の表では、種々の色を放出するデバイスに好ましいものとしてホスト材料を分類しているが、三重項の基準が満たされている限り、任意のホスト材料を任意のドーパントとともに使用してよい。
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。
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。
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、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。
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、ハロゲン化物、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、及びそれらの組合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。
Ｒ１０１からＲ１０７は、水素、重水素、ハロゲン化物、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、及びそれらの組合せ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。
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、ＨＢＬ中に使用される化合物は、上述したホストとして使用されるものと同じ分子又は同じ官能基を含有する。
別の態様において、ＨＢＬ中に使用される化合物は、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；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：
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、ＥＴＬ中に使用される化合物は、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、ハロゲン化物、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、及びそれらの組合せからなる群から選択され、それがアリール又はヘテロアリールである場合、上記で言及したＡｒのものと同様の定義を有する。
Ａｒ１からＡｒ３は、上記で言及したＡｒのものと同様の定義を有する。
ｋは１から２０までの整数である。
Ｘ１０１からＸ１０８はＣ（ＣＨを含む）又はＮから選択される。
別の態様において、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；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。
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及び／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。
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 (15)

  1. 第１の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発光層とを含み、
    前記発光層は、式Ｇ１−Ｚ（式Ｉ）を有する第１の発光化合物を含むことを特徴とする第１のデバイス。
    （式Ｉ中、Ｇ１は、電子受容性基であり；
    Ｚは、電子供与性基であり；
    Ｚは、下記の式ＩＩを有し；
    式ＩＩ中、Ｇ２は下記の構造を有し、
    Ｇ２は、環Ａ上の任意の２つの隣接する炭素原子と縮合しており；
    Ｘは、Ｏ、Ｓ、及びＳｅからなる群から選択され；
    Ｒ１は、モノ置換、ジ置換、又は無置換であることを表し；
    Ｒ２及びＲ３は、独立して、モノ置換、ジ置換、トリ置換、又はテトラ置換であることを表し；
    Ｒ１は、環Ａと縮合していてもよく、Ｒ２は、環Ｂと縮合していてもよく、Ｒ３は、環Ｃと縮合していてもよく；
    Ｒ１、Ｒ２及びＲ３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。）
  2. Ｇ１が下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む請求項１に記載の第１のデバイス。
    （式中、Ａ１〜Ａ６は、独立してＣ又はＮを含み、Ａ１〜Ａ６の少なくとも１つは、Ｎであり；
    Ｊ１〜Ｊ４は、独立してＣ又はＮを含み、Ｊ１〜Ｊ４の少なくとも１つは、Ｎであり；
    Ｘ１は、Ｏ、Ｓ、又はＮＲであり；
    Ｒ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。）
  3. Ｇ１が下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む請求項１に記載の第１のデバイス。
    （式中、Ｅ１〜Ｅ８は、独立してＣ又はＮを含み；
    Ｌ１〜Ｌ４は、独立してＣ又はＮを含み；
    Ｘ２は、Ｏ、Ｓ、又はＮＲであり；
    Ｒ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。）
  4. Ｒ３がアルキル又はアリールである請求項１に記載の第１のデバイス。
  5. Ｚが下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む請求項１に記載の第１のデバイス。
    （式中、Ｒ１１、Ｒ１２、及びＲ１３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る。）
  6. Ｚが下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む請求項１に記載の第１のデバイス。
  7. Ｇ１が下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む請求項１に記載の第１のデバイス。
    （式中、Ｒ２１、Ｒ２２、及びＲ２３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る。）
  8. Ｇ１が下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む請求項１に記載の第１のデバイス。
  9. Ｇ１が下記からなる群から選択される少なくとも１つの化学基を含む請求項１に記載の第１のデバイス。
  10. 下記からなる群から選択される請求項１に記載の第１のデバイス。
  11. 第１の有機発光デバイスに電圧が印加されたときに、室温で光放射を発し、前記光放射が遅延蛍光プロセスを含む請求項１に記載の第１のデバイス。
  12. 発光層が第１のリン光発光材料を更に含む請求項１１に記載の第１のデバイス。
  13. 発光層が第２のリン光発光材料を更に含む請求項１２に記載の第１のデバイス。
  14. 有機発光デバイスに電圧が印加されたときに、室温で白色光を発する請求項１２に記載の第１のデバイス。
  15. 基板上にアノードを堆積させること；
    式Ｇ１−Ｚ（式Ｉ）の化合物を含む少なくとも１つの有機層を堆積させること；及び
    カソードを堆積させること含み、
    発光層が前記アノードと前記カソードとの間に堆積される第１の有機発光デバイスの作製方法。
    （式Ｉ中、Ｇ１は、電子受容性基であり；
    Ｚは、電子供与性基であり；
    Ｚは、下記の式ＩＩを有し；
    式ＩＩ中、Ｇ２は下記の構造を有し、
    Ｇ２は、環Ａ上の任意の２つの隣接する炭素原子と縮合しており；
    Ｘは、Ｏ、Ｓ、及びＳｅからなる群から選択され；
    Ｒ１は、モノ置換、ジ置換、又は無置換であることを表し；
    Ｒ２及びＲ３は、独立して、モノ置換、ジ置換、トリ置換、又はテトラ置換であることを表し；
    Ｒ１は、環Ａと縮合していてもよく、Ｒ２は、環Ｂと縮合していてもよく、Ｒ３は、環Ｃと縮合していてもよく；
    Ｒ１、Ｒ２及びＲ３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。）
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