JP5030798B2 - 溶液加工した有機金属錯体および電界発光素子における溶液加工した有機金属錯体の使用 - Google Patents

溶液加工した有機金属錯体および電界発光素子における溶液加工した有機金属錯体の使用 Download PDF

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Description

本発明は、りん光性有機金属錯体およびこのような有機金属錯体を含む電界発光(electroluminescent)素子に関する。
有機発光素子(OLED)は、電圧が層に印加された場合には発光し得る、少なくとも一の有機層を備える。特定のOLEDは、十分な発光、色彩特性および寿命を有し、従来の無機ベースの液晶ディスプレー(LCD)パネルの、実行可能な(viable)代替品と見なされている。伝統的なLCDパネルと比較して、OLEDは一般的に、より明るく、消費エネルギーがより少なく、そしてフレキシブルな基板(substrate)上に作製され得、手で握れる大きさの多くの電池作動性素子に対して明らかに有益である特性である。1998年に最初に商業的に自動車のステレオに導入されて以来、OLEDは、現在、市販の製品(携帯電話、電気カミソリ、PDA、デジタルカメラ等が挙げられる)の領域内で登場し始めている。
OLEDを開発する際の最初の注意点は、蛍光発光に焦点が当てられた。電界発光素子における注入正孔(injcected hole)および電子の再結合が生じるとき、一重項状態にあってそして蛍光発光をすることができる生成励起子はほぼ四分の一しかない。残りの四分の三の励起子は、三重項状態にあり、そして一般的に、室温付近では有機分子の放射メカニズムによる緩和(relaxing)から除外される。結果として、電子蛍光素子(electrofluorescent device)において生成されたおよそ75%の励起子に含まれるエネルギーが失われ、そして上記励起三重項状態は、非放射経路を介して基底状態に戻る。これは、望ましくないことに、上記素子の作動温度を上昇させ得る。
最近の研究により、量子効率がより高い素子が、りん光エミッター(phosphorescent emitter)より作製され得、この素子では、一重項励起子および三重項励起子の両方が発光のために使用され得ることが実証された(Baldoら、1998,Nature 395:151)。重金属と有機配位子との間の、スピン−軌道カップリングは、励起一重項状態と励起三重項状態とを混ぜ、迅速な項間交差及びりん光による、励起三重項状態の発光減衰(luminescent decay)を可能にする(Baldoら、1998,Nature 395:154)。結果として、りん光性物質に基づく電界発光OLEDは、理論上、100%に近い内部量子効率を有する。
りん光は、蛍光よりもずっと緩徐な過程であり、そして結果として、励起状態は、蛍光発光とは関係のない経路を介して減衰し得る。りん光発光(electrophosphorescence)の顕著な特徴は、より高い電流密度での、効率の「転がり落ち(roll−off)」である(Baldoら、2000,Phys.Rev B.62(16):10967)。この転がり落ちは、三重項−三重項消滅(annihilation)(T−T消滅)が主因であり、T−T消滅ほど主要な原因ではないが、発光状態の飽和もその原因である(Adachiら、2000,J.Appl.Phys.897(11):8049)。この発光部位の飽和は、発光層のアクセプター(acceptor)/ゲスト(guest)の濃度を上昇させることにより、ある程度緩和され得るが、高濃度のアクセプター/ゲストは、一般的に、三重項状態励起子の二分子消光の増加につながる。
りん光性物質がOLED素子適用に用いられ得るという知見(Baldoら、1998,Nature 395:151)以来、より高い効率を有し、かつ調節可能な発光色を有する新規な電界発光物質を開発するための、ならびに溶液加工を介して素子へと加工され得る新規な物質を探すための膨大な努力が捧げられてきた。具体的な目的は、イリジウム(III)ベースの錯体(例えば、ファク−トリス(フェニルピリジン)イリジウム(fac−tris(phenylpyridine)iridium(“Ir(ppy)”)、ビス(2−フェニル ピリジネート−N,C2’)イリジウム(アセチルアセトネート)(bis(2−phenyl pyridinato−N,C2’)iridium(acetylacetonate)(“(ppy)Ir(acac)”)およびこれらの誘導体)に焦点が当てられている。
T−T消滅を減少させ、そして濃度自己消光を減少させる一のアプローチは、励起三重項の寿命がより短いアクセプターを用いることである(Chenら、2002,Appl.Phys.Lett.80(13):2308;Baldoら、2000,Phys.Rev.B.62(16)10967)。この理由のために、イリジウム錯体は、一般的に、寿命が約1オーダー大きい白金ポルフィリンよりも好ましい(Chenら、2002,Appl.Phys.Lett 80(13):2308)。
Thompsonらは、イリジウム錯体に基づく青色りん光エミッターを開示した(US 2002/0182441 A1;WO02/15645A1)。(Ir(ppy))およびビス(2−(2’−ベンゾ[4,5−a]チエニルピリジネート−N,C)イリジウム(アセチルアセトン)(bis(2−(2’−benzo[4,5−a]thienylpyidinato−N,C)iridium(acetylacetone))[BtpIr(acac)]に基づく、高効率の緑色および赤色エミッターもまた、開発された(Adachiら、2001,Appl.Phys.Lett.78:1622;Lamanskyら、2001、J.Am.Chem.Soc.123:4304)。
最近、溶液加工可能なりん光性物質を開発するための進歩があった。ここで、りん光性ゲストは、溶液加工技術(例えば、スピンコーティングまたはインクジェットプリンティング)を介して均一な薄いフィルムを形成し得る、ホストポリマー又は低分子マトリックス中に分散される(Gongら、2002,J.Adv.Mater.14:581;Zhuら、2002,Appl.Phys.Lett.80:2045;Gongら、2002,J.Appl.Phys Lett.81:3711;Gongら、2003,Adv.Mater.15:45;Chenら、2003,Appl.Phys.Lett.82:1006)。ゲスト濃度がより高いと、相分離が生じ得、素子の量子効率および寿命に好ましくない方向に影響し得る(Chenら、2002,J.Am.Chem.Soc.125:636;Leeら、2002,Optical Materials 21:119;WO 03/079736)。
側鎖としてポリマー鎖にグラフトされたりん光発光錯体もまた開発された(Leeら、2002,Optical Materials 21:119)。このポリマーにより生成された励起子は、りん光発光中心に移され得、そして効率的な緑色、赤色および白色光の発光が実証された(Chenら、2003,J.Am.Chem.Soc.125:636)。これらのポリマーにおいて、電子移動は主として分子間である(Leeら、2002,Optical Materials 21:119)。
デンドライト構造をりん光性錯体に導入することで、溶液加工能が促進され得、そして上記錯体の濃度依存性自己消光およびT−T消滅を防止し得る。T−T消滅は、上記素子が、高い輝度のために、より高い電流密度で作動される場合により深刻となり、三重項励起状態の集団(population)の飽和が始まり得る(Baldoら、1999,Pure Appl.Chem.71(11)2095)。デンドライト配位子のより高い生成により、金属錯体がお互いからより有効に分離し得、これにより、自己消光および三重項−三重項消滅を引き起こし得る二分子相互作用を抑制し得る(Markhamら、2002,Appl.Phys.Lett.80(15):2645)。これらの非放射性減衰経路の抑制は、より高い素子効率を与える。
りん光性有機金属デンドリマーは、スピンコーティングを介して、ホスト物質と一緒に、質の高い薄型フィルムへと加工され得る。例えば、国際公開パンフレット第02/066552号明細書は、金属イオンをコアの一部として有するデンドリマーを開示している。金属発色団がデンドリマーのコアに位置する場合、この金属発色団は、隣接分子のコア発色団から比較的離れており、濃度消光および/またはT−T消滅を最小化すると提唱されている。
国際公開パンフレット第03/079736号明細書には、Ir(ppy)ベースのデンドリマーを含有する溶液加工可能な層を備えた発光素子が開示されている。ここで、少なくとも一のデンドロンは、少なくとも二の芳香族基に直接的に結合された窒素ヘテロアリール基または窒素原子を有する。
国際公開パンフレット第2004/020448号明細書には、量子効率を減少させる分子間りん光体相互作用を克服するように設計された、多くのIr(ppy)ベースのデンドリマーが開示され、そしてそのデンドライト構成によりコアが離れたままになり、そして三重項−三重項消光を減少させると提案されている。
米国特許出願公開第2004/0137263号明細書には、少なくとも一のデンドライトが十分に結合されている(conjugated)、多くの第一世代Ir(ppy)デンドリマーおよび第二世代Ir(ppy)デンドリマーが開示されている。これらのデンドライトの表面の基は、デンドリマーが適切な溶媒中で可溶性となるように修飾され得る。あるいは、これらのデンドライトは、りん光性ゲストの電気的特性を変化させるように選択され得る。
Markhamら(2002,Appl.Phys.Lett.80(15):2645)は、第一世代および第二世代のIr(ppy)デンドリマーのフォトルミネセンス量子収率(photoluminescence quantum yield)(PLQY)を開示する。第二世代デンドロンのPLQYの増加の原因は、Ir(ppy)コアの分離がより大きくなり、その結果、濃度依存性二分子消光効果が低減したことにあった。電子輸送ホスト物質中でドープ処理されたIr(ppy)とは異なり、デンドリマーの同一の電子輸送ホスト物質中の溶液をスピンコーティングすることにより、良質のフィルムが調製され得る。
他の嵩高い非デンドライト配位子は、素子の性能に関して同一の効果を有し得る。Xieら(Adv.Mat 2001,13:1245)は、(Ir(mppy))、Ir(ppy)のピネン誘導体を開示している。Ir(mppy)を含む電界発光素子は、Ir(ppy)を含む素子ほど、量子効率の転がり落ちが顕著でない。これは、一部には、励起されたIr(mppy)三重項状態の寿命の減少およびゲスト/ドーパントの飽和の低減に起因する。Ir(mppy)を含む素子の外部量子効率は、高いドーピングレベル(例えば、26重量%)においてでさえ、Ir(mppy)濃度の増加とともに増加する。より高い濃度でのIr(mppy)りん光性物質の自己消光の減少の原因は、二分子りん光性物質相互作用を最小化すると考えられる、Ir(mppy)中の立体障害の大きいピネンスペーサーにあった。
デンドリマーアプローチは、効率的なOLED素子に対して溶液加工可能なりん光性物質を提供し得るが、この配位子および得られた金属錯体の合成および精製は、非常に長ったらしく退屈(tedious)であり、特により高いデンドロンの生成が用いられる場合にそうである。
単座、二座または三座配位子を有する、Ir、Pt、Re、RhおよびZnベースの有機金属錯体は、発光素子用のエミッターとして使用され得、そして、発光層において生成される一重項および三重項の両方の励起子を利用する能力のために、蛍光発光物質と比較してずっと高い量子効率を有し得る。しかし、現在までのところ、有機金属錯体に基づくOLED素子のほとんどは、真空蒸着を介してのみ調製され得る。真空蒸着は、低分子を堆積するのに魅力的な方法であり、そしてこれに加えて、この堆積された有機分子をさらに精製し得るが、この方法は、一般的に、高額の設備が必要とされるために、費用がかかる。
溶液加工は、より低コストの技術であり、そして大量で迅速な生産に、より適切である。溶液加工はまた、大きなディスプレーに必要とされる、より大きなフィルムを調製することにもより適切であり得る。
本発明は、上記の問題点を解決しようとするものであり、T−T消滅を減少させた、効率の高いりん光発光物質を提供しようとするものである。これらの物質は、容易に調製され得、そして、溶液加工を介して、ポリマー性または低分子のホスト物質と共に、均一な薄型フィルムへと容易に製作され得る。
(発明の要旨)
一局面では、本発明は、式(I):
Figure 0005030798
(式中、
Mは、配位数zを有するd−ブロック金属であり(ここで、z=6もしくは4である);
〜Rは、独立して、H、ハロ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアルケニル、必要に応じて置換されたアルキニル、必要に応じて置換されたヘテロアルキル、必要に応じて置換されたヘテロアルケニル、必要に応じて置換されたヘテロアルキニル、必要に応じて置換されたアリール、必要に応じて置換されたヘテロアリール、アミノ、アミド、カルボキシ、ホルミル、スルホ、スルフィノ(sulfino)、チオアミド、ヒドロキシ、ハロまたはシアノであり、そしてR〜Rのうち二以上は、これらが結合する炭素原子と一緒になって、環を形成し得るが、但し、
〜Rのうちいずれか一が、Hである場合、R〜RのうちHであるものは存在しない、または
〜Rのうちいずれか一が、Hである場合、R〜RのうちHであるものは存在しない、または
〜Rのうち少なくとも一が、スピロ基を含み;
xは、1〜z/2であり;
Lは、中性またはアニオン性の配位子であり;
yは、(z−2x)/2であり;
そしてR は、フッ素ではない)
の有機金属化合物を提供する。
別の局面では、本発明は、式(I):
Figure 0005030798
(式中、
Mは、配位数zを有するd−ブロック金属であり(ここで、z=6もしくは4である);R およびR 〜R は、独立して、H、ハロ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアルケニル、必要に応じて置換されたアルキニル、必要に応じて置換されたヘテロアルキル、必要に応じて置換されたヘテロアルケニル、必要に応じて置換されたヘテロアルキニル、必要に応じて置換されたアリール、必要に応じて置換されたヘテロアリール、アミノ、アミド、カルボキシ、ホルミル、スルホ、スルフィノ、チオアミド、ヒドロキシ、ハロまたはシアノであり、そしてR 〜R のうち二以上は、これらが結合する炭素原子と一緒になって、環を形成し得、
は、独立して、H、ハロ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアルケニル、必要に応じて置換されたアルキニル、必要に応じて置換されたヘテロアルキル、必要に応じて置換されたヘテロアルケニル、必要に応じて置換されたヘテロアルキニル、必要に応じて置換されたアリール、必要に応じて置換されたヘテロアリール、アミノ、アミド、カルボキシ、ホルミル、スルホ、スルフィノ、チオアミド、ヒドロキシ、またはシアノであり、そしてR 〜R のうち二以上は、これらが結合する炭素原子と一緒になって、環を形成し得、
〜R のうちいずれか一が、Hである場合、R 〜R のうちHであるものは存在しない、または
〜R のうちいずれか一が、Hである場合、R 〜R のうちHであるものは存在しない、または
〜R のうち少なくとも一が、スピロ基を含み;
xは、1〜z/2であり;
Lは、中性またはアニオン性の配位子であり;そして
yは、(z−2x)/2である)
の有機金属化合物を提供する。
別の局面では、本発明は、本発明の種々の実施形態に従う有機金属錯体を含有するフィルムを提供する。
さらに別の局面において、本発明は、本発明の種々の実施形態に従う有機化合物を含む電界発光素子を提供する。
本発明の他の局面および特徴は、添付の図面と一緒に以下の本発明の特定の実施形態の説明を概観するやいなや、当業者にとって明らかになる。
図は、本発明の実施形態を例としてのみ例示する。
(発明の詳細な説明)
式(I):
Figure 0005030798
(式中、
Mは、配位数zを有するd−ブロック金属であり(ここで、z=6もしくは4である);
〜Rは、独立して、H、ハロ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアルケニル、必要に応じて置換されたアルキニル、必要に応じて置換されたヘテロアルキル、必要に応じて置換されたヘテロアルケニル、必要に応じて置換されたヘテロアルキニル、必要に応じて置換されたアリール、必要に応じて置換されたヘテロアリール、アミノ、アミド、カルボキシ、ホルミル、スルホ、スルフィノ、チオアミド、ヒドロキシ、ハロもしくはシアノであり、そしてR〜Rのうち二以上は、これらが結合する炭素原子と一緒になって、環を形成し得るが、但し、
〜Rのうちいずれか一が、Hである場合、R〜RのうちHであるものは存在しない、または
〜Rのうちいずれか一が、Hである場合、R〜RのうちHであるものは存在しない、または
〜Rのうち少なくとも一が、スピロ基を含み;
xは、1〜z/2であり;
Lは、中性またはアニオン性の配位子であり;
そしてyは、(z−2x)/2である)
の有機金属化合物が開示される。
上記ラジカル基は、当業者に公知であるように、通常受け入れられている意味に従って定義されるが、適切な場合には、以下の定義に従って修正して、定義される。
本明細書中で用いられる場合、アルキルおよびヘテロアルキルラジカルは、直鎖状の場合には1〜約30の炭素を、そして分枝または環式の場合には、約3〜約60の炭素を有する。アルケニル、アルキニル、ヘテロアルケニルおよびヘテロアルキニルラジカルは、直鎖状の場合には2〜約30の炭素原子を、そして分枝または環式の場合には、約3〜約60の炭素原子を有する。アリールおよびヘテロアリールのラジカルは、約3〜約60の炭素原子を有する。
本明細書中で用いられる場合、「アルキル」とは、直鎖、分枝または環式の飽和ヒドロカルビル鎖ラジカルをいう。用語「アルケニル」および「アルキニル(alkynl)」とは、それぞれ、少なくとも一の炭素−炭素二重結合、および一の炭素−炭素三重結合を有する、直鎖または分枝鎖、環式もしくは非環式の不飽和ヒドロカルビル鎖ラジカルをいう。
用語「ヘテロアルキル」、へテロアルケニル」および「ヘテロアルキニル」とは、少なくとも一の炭素原子が、ヘテロ原子(例えば、N、O、S、PもしくはSi)により置き換えられた「アルキル」、「アルケニル」および「アルキニル」ラジカル(上記へテロ原子が接続炭素(connecting carbon)に取って代わったラジカルも含む)をいう。例えば、式Iに関して、上記へテロ原子が酸素である場合、「ヘテロアルキル」は、内部エーテル(−R−O−R)基を有するラジカルおよび酸素が2−フェニルピリジン環の炭素原子の一に接続されているアルコキシラジカル(−O−R)を包含する。
本明細書中で用いられる場合、「アリール」とは、炭素原子から水素原子を取り去ることによりアレーンから誘導される、モノシクリルおよびポリシクリル基の部類をいい、この「アリール」としては、フェニル、ナフチル、ビフェニル、フルオレニル、アントラセニル、フェナントラセニル、ピレニル、インデニル、アズレニルおよびアセナフチレニルが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書中で用いられる場合、「アリール」は、上記アリール基が、ヘテロ原子を介して結合されているラジカルをも包含し、このアリールとしては、例えば、「アリールオキシ」「アリールチオ」および「アリールアミノ」基が挙げられる。本明細書中で用いられる場合、「アリールアミノ」は、ジアリールアミノおよびトリアリールアミノ基を包含する。
本明細書中で用いられる場合、用語「ヘテロアリール」とは、水素原子を取り去ることによりヘテロアレーンから誘導されるヘテロシクリル基の部類をいう。このヘテロシクリル基のへテロ原子としては、独立して、O、S、N、SiまたはPであり得る。このヘテロ環基は、モノシクリルまたはポリシクリルであり得る。「ヘテロアリール」としては、ピリジニル、ピリル(pyrryl)、フラニル、チオフェニル、インドリル、ベンゾフラニル、キノリル、カルバゾリル、シロリル(silolyl)およびホスホリルが挙げられるが、これらに限定されない。「ヘテロアリール」はまた、ヘテロアリール基がヘテロ原子を介して結合されたラジカル(例えば、「ヘテロアリールオキシ」、「ヘテロアリールチオ」および「ヘテロアリールアミノ」)をも包含する。ヘテロアリールアミノは、ジヘテロアリールアミノおよびトリヘテロアリールアミノ基を包含する。
上述のラジカル(「アルキル」、「アルケニル」、「アルキニル」、「ヘテロアルキル」、「ヘテロアルケニル」、「ヘテロアルキニル」、「アリール」および「ヘテロアリール」)の各々は、必要に応じて、置換され得る。本明細書中で用いられる場合、「置換ラジカル」とは、一以上の置換基(例えば、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、アミノ、アミド、カルボニル、スルホニル、チオアミド、ハロ、ヒドロキシ、オキシ、シリルまたはシロキシ)を含む上述のラジカルの一をいう。「ハロ」または「ハロゲン」とは、Cl、Br、FまたはIをいう。上述の置換基(ハロ、およびヒドロキシを除く)のうち一部はまた、それ自体置換され得る。
本明細書中で用いられる場合、「d−ブロック金属」とは、周期表の3族から12族の元素をいい、このd−ブロック金属としては、Ir、Pt、Re、Rh、Os、AuおよびZnが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書中で用いられる場合、「スピロ」とは、一の原子のみを共有する二の環から部分的になる、化合物の基(例えば、スピロビフルオレン)をいう。このスピロ原子は、例えば、炭素またはケイ素であり得る。
本明細書中で用いられる場合、「バンドギャップ」とは、最高被占軌道(HOMO)と最低空軌道(LUMO)との間のエネルギー差をいう。
本明細書中で用いられる場合、「環」は、単環式であってもよいし多環式であってもよい。「環」は、二の原子が二の隣接環で共通である縮合系を包含する。
別個の実施形態において、式Iの置換2−フェニルピリジン基は、以下:
Figure 0005030798
Figure 0005030798
Figure 0005030798
Figure 0005030798
(式中、R11〜R26は、独立して上記Rと同様に定義される)
であり得る。当業者に理解されるように、アリール環もしくはヘテロアリール環の中へと延びている任意のR基を描いた結合は、このR基が上記アリール環もしくはヘテロアリール環のいずれの利用可能な(available)位置にあってもよいことを示す。例えば、構造
Figure 0005030798
は、2/6−クロロピリジン、3/5−クロロピリジン(chloropyrindine)および4−クロロピリジンを包含することが理解される。
分枝した置換2−フェニルピリジン基(本明細書中では、後に「分枝配位子」とも呼ばれる)は、穏やかな条件下で、Diels−Alder反応を介して調製され得る。収率の高さは、80%〜90%もあり得る。例えば、2−(2’、3’,4’,5’−テトラフェニル)−5−フェニル−フェニルピリジン(B)の調製のための反応スキームは、図12に示されている。簡潔にいえば、2,5−ジブロモピリジンが、ジイソプロイルアミンおよびPd(PPhCl中で、(トリメチルシリル)アセチレンに添加され、2−トリメチルシリル−5−ブロモピリジン(2)を生成する。化合物2を、THF/メタノール/NaOH中でo−キシレンと反応させ、2−(2’,3’,4’,5’−テトラフェニル)−フェニル−5−ブロモ−ピリジン(3)を生成した。次いで、化合物3を、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)中のフェニルボロン酸と炭酸ナトリウム/トルエン溶液中で反応させ、Bを生成した。あるいは、上記分枝配位子は、遷移金属触媒性[2+2+2]環式三量化(cyclotrimerization)により調製され得る(S.Saito及びY.Yamamoto,Chem.Rev.2000,100:2901−2915;M.Lautens,W.Klute,and W.Tam,Chem.Rev.1996,96:49−92]。
本発明の分枝配位子のイリジウム錯体(式IにおけるM=Ir)は、当該分野において公知の方法により調製され得る(例えば、国際公開パンフレット第2004/084326号明細書およびその中の参考文献を参照のこと)。例えば、上記分枝配位子は、塩化イリジウム水和物と反応し、塩素架橋二量体(chloro−bridged dimer)を高収率で形成し得る。次いで、この塩素架橋二量体は、一以上のさらなる配位子(L)(これは、同一のものでも別個のものでも良い)とさらに反応し、本発明の最終的な新規なりん光性錯体を得ることができる(国際公開パンフレット第02/15645号明細書、米国特許出願公開第2002/034656号明細書を参照のこと)。この開示された分枝配位子はまた、塩素架橋L二量体(例えば、LIr(Cl)IrL)と反応し、本発明の新規なりん光性物質を形成し得る。
式IのLは、単座配位(monodentate)、二座配位(bidentate)または三座配位(tridentate)であり得る。従って、当業者は、式Iに描かれるM−L結合は、単一のM−L結合に限定されるのではなく、MとLとの間の、一、二または三の結合が包含され得ることを理解する。式IのLは、有機金属錯体の発光特性を調整するように選択され得る。例えば、ビス(3,5−ジフルオロ−2−(2−ピリジル)フェニル−(2−カルボキシピリジル)イリジウム(III)(“FIr(pic)”)における2−カルボキシピリジル基は、ビス(3,5−ジフルオロ−2−(2−ピリジル)フェニル−(アセチルアセトネート)イリジウム(III)錯体と比較して、発光スペクトルをブルーシフトさせる。適切な二座配位L基は、当業者に公知であり、適切な二座配位L基としては、ヘキサフルオロアセトネート、サリチリデン、8−ヒドロキシキノレートおよび
Figure 0005030798
(式中、R11〜R13は、独立して上記Rと同様に定義され、そして有機金属錯体のd−ブロック金属との二の結合は、参照のためにのみ示される)が挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態において、Lは、アセチルアセトン(“acac”)である。
適切な単座配位L基もまた、当業者に公知であり、そして適切な一座配位L基としては、以下:
Figure 0005030798
(式中、R11〜R13は、独立して上記Rと同様に定義され、そして金属原子との結合は、参照のためにのみ示される)
が挙げられるが、これらに限定されない。
適切な三座配位L基もまた、当業者に公知であり、そして適切な三座配位L基としては、以下:
Figure 0005030798
(式中、R11〜R14は、独立して上記Rと同様に定義され、そして金属原子との結合は、描かれていない)
が挙げられるが、これらに限定されない。
当業者は、他の金属(例えば、Rh、PdまたはPt)の錯体が、同様の方法(国際公開パンフレット第2004/084326号明細書)により作製され得ることを理解する。
他の実施形態では、式IのR〜Rのうち一以上は、スピロ基(例えば、スピロビフルオレニル基)を含む置換基であり得る。特定の実施形態では、この置換2−フェニルピリジン基は、以下の構造:
Figure 0005030798
Figure 0005030798
(式中、R11〜R20は、独立して上記Rと同様に定義され、そしてxは、1〜約3であり得る)
を有し得る。
スピロ置換2−フェニルピリジン基は、当該分野で公知の方法により、十分な(satisfactory)収率で調製され得る。例えば、スピロビフルオレニルを含む配位子は、フルオレノンを、2−ブロモビフェニルのグリニャール試薬またはリチウム試薬と反応させ、続いて酸処理をすることにより、調製され得る(Yuら、Adv.Mater.2000,12,828−831;Katsisら、Chem.Mater.2002,14,1332−1339)。このスピロ−ビフルオレニル基がさらなる官能基(例えば、ハロゲン基)を含む場合、このスピロ−ビフルオレニル基は、他の試薬で、グリニャール反応、Stilleカップリング反応、Suzukiカップリング反応または亜鉛カップリング反応を介して、さらにカップリングされ、所望の配位子を取得し得る。スピロケイ素置換基は、当該分野において公知の方法に従って(例えば、米国特許第6,461,748号明細書に記載の通りにして)、調製され得、そして公知の方法により、2−フェニルピリジンにカップリングされ得る。
上記記載のものと同一の手順に従い、スピロ置換2−フェニルピリジン基を、塩化イリジウムと反応させ、塩素架橋二量体を取得し得、次いで、この塩素架橋二量体を、別の配位子(L)と反応させ、本発明のりん光性錯体を取得し得る。あるいは、上記スピロ置換2−フェニルピリジン基を、塩素架橋L二量体(例えば、LIr(Cl)IrL)と反応させ、本発明のりん光性錯体を取得し得る。
当業者に理解されているように、R〜Rの正体は、電子(electronic)に影響し得、そして従って、有機金属錯体の特性である、発光に影響し得る。非結合型置換基(non−conjugated substituent)は、結合型置換基(conjugated substituent)と比較して、結合長さ(conjugation length)が異なるために、発光に影響し得る。例えば、Ir(ppy)ベースのりん光性物質の発光スペクトルは、電子供与性または電子吸引性の置換基を取り込むことにより、修飾され得る。米国特許出願公開第2002/0182441号明細書には、フォトルミネセンス発光がppyIr(acac)と比較してブルーシフトされた(ppy)Ir(acac)のビス4−6フルオロ誘導体が開示されている。パーフルオロフェニル基を(ppy)Ir(acac)へと導入することで、発光極大(emission maximum)が、置換の位置に依って、レッドシフトまたはブルーシフトし得る(Ostrowskiら、2002,Chem.Commun.,7:784−785.Nazeeruddinら、2003,J.Amer.Chem.Soc.125:8790−8797;Lamanskyら、2001,J.Amer.Chem.Soc.123:4304−4312;NHK Laboratories Note No.484(これは、オンラインで、www.nhk.or.jp/strl/publica/labnote/lab484.htmlにて利用できる))。
式Iの有機金属錯体の溶液は、適切な溶媒中に当該錯体を溶解することにより作製し得る。いくつかの実施形態では、この溶液は、電荷運搬ホスト物質(charge−carrying host material)をさらに含有する。この溶媒は、好ましくは、有機金属錯体および上記ホストの両方が、十分に溶解性の溶媒である。いくつかの実施形態では、この溶媒は、溶液加工技術(例えば、スピンコーティング)においてなじみやすい、揮発性の有機物である。
分枝置換2−フェニルピリジンベースの配位子を含むりん光性錯体は、(例えば、国際公開パンフレット第03/079736号明細書、米国特許出願公開第2004/0137263号明細書、国際公開パンフレット第2004/020448号明細書および国際公開パンフレット第02/066552号明細書において)開示されたりん光性デンドリマー錯体とは、後者のデンドロンが一般的に2−フェニルピリジン環の一または二の位置においてしか結合されていない点で異なる。
式Iの有機金属錯体のフィルムは、従来の溶液加工技術(例えば、スピンコーティングまたはインクジェットプリンティング)により調製し得る。いくつかの実施形態では、式Iの有機金属錯体は、有機またはポリマーの電荷運搬ホスト化合物と合わされ、そしてホスト物質およびゲスト物質を含有する溶液が、溶液加工技術によりフィルムへと加工され得る(Leeら、2000,Appl Phys Lett.81(1):1509)。
当業者に理解されているように、電荷運搬ホスト物質は、有機金属錯体への効率的な励起子移動(excition transfer)を可能にし、りん光発光中心の三重項状態から上記ホストの三重項への逆向き移動(back transfer)がほとんどないかまたは全くないように、選択され得る。当業者は、多くの公知のホスト物質(3−フェニル−4(1’ナフチル)−5−フェニル−1,2,4−トリアゾール(“TAZ”)、4,4’−N,N−ジカルバゾール−ビフェニル(“CBP”)、ポリ−9−ビニルカルバゾール(“PVK”)、2−(4−ビフェニル)−5(4−tertブチル−フェニル)−1,3,4,オキサジアゾール(“PBD”)、4,4’,4”−トリ−N−カルバゾリル−(トリフェニルアミン)(“TCTA”)、1,3,4−オキサジアゾール,2,2’−(1,3−フェニレン)ビス[5−[4−(1,1−ジメチルエチル)フェニル]](“OXD−7”)またはポリ[2−(6−シアノ−6−メチル)ヘプチルオキシ−1,4−フェニレン(“CNPP”)が挙げられるが、これらに限定されない)を知っている。
多くのホスト物質のHOMOエネルギーおよびLUMOエネルギーは公知である(Andersonら、1998,J.Am.Chem.Soc.120:9496;Gongら、2003,Adv.Mat.15:45)。あるいは、物質のHOMOエネルギーおよびLUMOエネルギーは、当該分野で公知の方法により決定され得る(Andersonら1998,J.Am.Chem.Soc.120:9496;Loら、2002,Adv.Mat.14:975)。
一実施形態では、有機金属錯体は、約1%〜約50%のモル比で、ホストに添加され得る。フィルムの所望の特性に依って、当業者は、ホスト物質の中に含めるべき有機金属錯体の量を知っている。一般的に、フィルムの吸収スペクトルは、主にりん光性物質からの発光を示しているのであって、ホスト物質からの発光はほとんどないかまたは全くないはずである。有機金属錯体の濃度がより高いと、二分子錯体−錯体相互作用が、高励起子密度で発光を消光し得る(Baldoら、1998,Nature 395:151)。所望の発光特性に依って、有機金属錯体の濃度は、適切に変動され得る。例えば、有機金属錯体の濃度は、発光極大を示し、より高い電流密度で転がり落ちがほとんどないかまたは全くないように選択され得る。Ir(ppy)錯体に関して、CBPおよびPVKホストのピーク効率は、錯体濃度がそれぞれ約6重量%および約8重量%である場合に得られる(Baldoら(1999)Pure Appl.Chem.71(11):2095;Leeら、Appl Phys Lett 2000,77(15):2280)。
りん光性有機金属錯体をホストの中へブレンドすることで、発光中心を分離することによりりん光エミッターの量子効率が改善され得ると考えられている。Ir(ppy)−デンドリマーフィルムは、固体状態では22%のフォトルミネセント量子収率(PLQY)しかなかったが、その一方で、20%の重量比でCBP中へとドープ処理した同一のデンドリマーは、79±6%のPLQYを有しており、このことは、上記CBPホストから上記Ir(ppy)ベースのデンドリマーへの効率的なエネルギー移動が生じ、そしてりん光発色団の分離が増強されることによりT−T消滅が最小化されることを示している(Loら、2002,Advanced Materials 14:975)。
式Iの有機金属錯体を含有するフィルムは、電界発光素子中で有利に使用され得る。当業者に理解されるように、一般的に、そして図1A(これは、一定の縮尺で描かれていない)を参照して、電界発光素子は、一以上の電界発光物質を含有する発光層(300)を備え、この発光層は、電子注入カソード(electron injecting cathode)(310)と正孔注入アノード(hole injecting anode)(320)との間に配置されている。特定の実施形態では、アノードおよびカソードのうち一以上が支持体(330)の上に配置され得る。この支持体は、透明であっても、半透明(semi−transparent)であっても、半透明(translucent)であってもよい。当業者に理解されているように、アノードまたはカソードは、透明であっても、半透明(semi−transparent)であっても、半透明(translucent)であってもよく、そして透明、半透明(semi−transparent)または半透明(translucent)な電極は、透明、半透明(semi−transparent)または半透明(translucent)な支持体の上に配置され得る。特定の実施形態では、上記アノードは、透明、半透明(semi−transparent)または半透明(translucent)であり、そして透明、半透明(semi−transparent)または半透明(translucent)の支持体上に配置される。
アノード(320)は、金もしくは銀、またはより好ましくは、インジウムチンオキシド(ITO)の薄型フィルムであり得る。一般的に、アノードは、仕事関数の大きな金属を含む(米国特許出願公開第2002/0197511号明細書)。ITOは、透明度および導電率が高いために、アノードとして特に適切である。種々の実施形態では、アノード(320)は、透明、半透明(semi−transparent)または半透明(translucent)な支持体(330)の上に提供され得る。
特定の実施形態では、アノードおよびカソードの一以上が、支持体(330)の上に堆積され得、この支持体は、透明であっても、半透明(semi−transparent)であっても、半透明(translucent)であってもよい。この透明、半透明(semi−transparent)または半透明(translucent)な支持体(330)は、硬くてもよく(例えば、石英もしくはガラス)、または、フレキシブルなポリマー基板であってもよい。フレキシブルで、透明、半透明(semi−transparent)または半透明(translucent)な基板の例としては、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリオレフィン(例えば、ポリプロピレンおよびポリエチレン)、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリスチレン、ポリビニルクロライド、ならびにフッ化ポリマー(例えば、ポリテトラフルオロエチレン)が挙げられるが、これらに限定されない。
式Iの有機金属錯体(これはまた、本明細書中で後に「ゲスト」または「アクセプター」とも呼ばれる)を含有する発光層(300)は、公知の溶液加工技術(例えば、スピンコーティング、キャスティング、マイクログラビアコーティング、グラビアコーティング、バーコーティング、ロールコーティング、ワイヤバーコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、スクリーンプリンティング、フレキソプリンティング、オフセットプリンティングまたはインクジェットプリンティング)によりアノード上にフィルムとして提供され得る。特定の実施形態では、上記発光層は、有機電荷運搬ホスト物質をさらに含有する。電荷運搬ホスト物質は、電荷の輸送に重要な役割を果たし、そして三重項供給源として作用し、発光のために励起三重項を金属に移す(国際公開パンフレット第03/079736号明細書)。
電荷運搬ホスト物質は、大部分は、電子輸送物質(例えば、Alq3、TAZ、BCP、PBD、OXD−7)であり得るか、または、大部分は、正孔輸送物質(例えば、N,N’−ジフェニル−N,N−ビス(3−メチルフェニル)1,1’−ビフェニル−4,4’ジアミン(“TPD”)、PVK、TCTA、またはN,N’−ビス(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン(“NPB”)であり得る。さらなる正孔輸送物質は、米国特許第6,097,147号明細書において見出され得る。
特定の実施形態において、電界発光ポリマーフィルムは、約50〜200nmの厚さを有し得る。当業者は、得られたフィルムの厚さを、例えば、当該電界発光ポリマーのコーティングの持続期間および量を制御することにより制御する方法を、容易に理解する。特定の実施形態では、電荷運搬ホスト物質は、電荷運搬体の組み合わせ(例えば、PVKとPBDとのブレンド)を含み得る(Limら、2003,Chem Phys Lett 376:55)。当業者により理解されるように、発光層は、均一な組成のものである必要はなく、そしてそれ自体、多くの別個の層で構成され得る(米国特許出願公開第2003/0178619号明細書)。
いくつかの実施形態では、上記発光層(300)はまた、蛍光発光物質(例えば、[2−メチル−6−[2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル]エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン] プロパン−ジニトリル(“DCM2”)(米国特許出願公開第2003/0178619号明細書)またはナイルレッド(Nile Red)(Heら、2002,Appl.Phys.Lett81(8):1509))を含有し得る。PVK:PBD中1%の(ppy)Ir(acac)および1%のナイルレッドの発光層を備える電界発光素子は、ナイルレッドの発蛍光団からのほぼ排他的(exclusive)な発光を示す。特定の如何なる理論に制限されることなく、式Iの有機金属錯体は、項間交差剤として作用し、励起子の再結合の間に形成された三重項状態が、フェルスター移動を介して、一重項状態として蛍光発光物質に移されることを可能にし得ると考えられている。この実施形態において、上記項間交差剤および蛍光発光物質は、発光層内の別個の層の内部に存在し得る。好ましくは、上記項間交差剤および蛍光発光物質は、蛍光エミッターと項間交差剤との間に、およびホスト物質の発光スペクトルと項間交差剤の吸収スペクトルとの間に、実質的なスペクトルのオーバーラップがあるように選択される(米国特許出願公開第2003/0178619号明細書)。実質的なスペクトルのオーバーラップは、例えば、米国特許出願公開第2003/0178619号に記載の通りにして、計算され得る。
上記発光層(300)の内部の電荷運搬ホスト物質の内部のゲスト物質の相対濃度は、約0.5重量%〜約20重量%であり得る。当業者は、所定のホスト中のゲストの最適濃度が、公知の方法により、例えば、りん光性ゲストの濃度のみが異なる素子の発光特性を比較することにより、決定され得ることを理解する。一般的に、りん光性ゲストの最適濃度は、所望のレベルの発光を、所定の電流密度で、量子効率の顕著な転がり落ちなしに与える濃度である。
カソード(310)は、電極を導電し、そして電極を有機層中に注入し得る、任意の物質であり得る。このカソードは、仕事関数の小さな金属または金属合金であり得、これらとしては、例えば、バリウム、カルシウム、マグネシウム、インジウム、アルミニウム、イッテルビウム、アルミニウム:リチウム合金、またはマグネシウム:銀合金(例えば、マグネシウム対銀の原子比が約10:1である合金(米国特許第6,791,129号明細書))、またはリチウム対アルミニウムの原子比が約0.1:100〜約0.3:100である合金(Kimら、(2002)Curr.Appl.Phys.2(4):335−338;Chaら、(2004)Synth.Met.143(1):97;Kimら、(2004)Synth.Met.145(2−3):229)が挙げられる。カソード(310)は、単一の層であっても、複合の構造を有していてもよい。カソード(310)は、反射性であっても、透明であっても、半透明(translucent)であってもよい。
図1Bに関して、上記電界発光素子は、一以上の正孔注入層(HIL)(340)をさらに備え得、この正孔注入層(HIL)(340)は、アノード(320)と発光層(300)との間に配置され、正孔ブロッキング層(360)は、上記発光層とカソード(310)との間に配置され、そして電子輸送層(ETL)(350)は、正孔ブロッキング層(360)とカソード(310)との間に配置されている。当業者に理解されるように、上記電界発光素子は、種々の層を様々な方法で組み合わせることにより、調製され得、そして図1Bにおいて具体的に記載されても描かれてもいない他の層もまた、存在し得る。図1Bの層の厚さもまた、一定の縮尺で描かれていない。
上記ETL(350)は、電子輸送物質を含有する。本明細書中で用いられる場合、電子輸送物質は、カソード(310)から、電子輸送層物質のLUMOへの電子の効率的な注入を可能にする、任意の物質である。このETLは、固有の電子輸送物質(例えば、Alq3)またはドープ処理された物質(例えば、米国特許出願公開第2003 0230980号において開示された、Liドープ処理されたBPhen)を含有し得る。好ましくは、カソードの仕事関数は、約0.75eV以下であり、これは、電子輸送物質のLUMOレベルよりも大きく、より好ましくは、約0.5eV以下、または、より一層好ましくは、約0.5eVであり、これは、電子輸送物質のLUMOレベルよりも小さい(米国特許出願公開第2003/0197467号明細書)。特定の実施形態では、電子輸送層は、約10nm〜約100nmの厚さを有し得る。
上記HIL(340)は、正孔注入物質を含有する。正孔注入物質は、アノードを湿らせ得るかまたは平坦化(planarize)し、カソードから正孔注入層への正孔の効率的な注入を可能にし得る物質である(米国特許出願公開第2003/0197467号明細書)。正孔注入物質は、一般的に、正孔輸送物質であるが、正孔注入物質が一般的に、従来の正孔輸送物質よりもかなり小さな正孔移動度(hole mobility)を有するという点で区別される。正孔注入物質としては、例えば、4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(thiphenylamine)(“m−MT−DATA”)(米国特許出願公開第2003/0197647号明細書)、ポリ(エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレン スルホン酸)(“PEDOT:PSS”)またはポリアナリン(“PANI”)が挙げられる。特定の実施形態では、正孔注入層は、約20nm〜約100nmの厚さを有し得る。
特定の実施形態では、OLED素子の効率は、正孔ブロッキング層(360)を導入することにより、改善され得る。特定の如何なる理論に制限されることなく、正孔ブロッキング物質のHOMOレベルは、電荷が発光層から拡散するのを防止するが、正孔ブロッキング物質は、電子を上記正孔ブロッキング層(360)を通過させ、そして発光層(300)に入らせるのに十分に低い電子障壁(electron barrier)を有していると考えられている(例えば、米国特許第6,097,147号明細書、同第6,784,106号明細書および米国特許出願公開第20030230980号明細書を参照のこと)。正孔ブロッキング物質は、当業者に公知であり、この正孔ブロッキング物質としては、例えば、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(“BCP”)が挙げられる。一般的に、上記正孔ブロッキング層(360)は、電荷運搬層(例えば、ETL(350))よりも薄い(2004/0209115)。いくつかの実施形態では、この正孔ブロッキング層は、約5nm〜約30nmの厚さを有し得る。
発光層(300)中のホスト物質は、励起子ブロッキング物質であり得る。りん光性素子において、励起子は、最初にホスト上にあり、そして最終的にりん光性ゲスト部位に移され、その後発光されると考えられている(米国特許出願公開第2002/0182441号明細書)。励起子ブロッキング物質は、一般的に、隣接層中の物質より大きなバンドギャップを有する。一般的に、励起子は、より低いバンドギャップを有する物質からより高いバンドギャップを有する物質へは拡散せず、そして励起子ブロッキング物質は、励起子を発光層内に閉じ込めるために使用され得る(米国特許第6,784,016号明細書)。例えば、CBPの深いHOMOレベルは、Ir(ppy)上での正孔トラッピングを促進すると考えられる(米国特許出願公開第2002/0182441号明細書)。りん光性ゲストは、それ自体、正孔トラッピング物質として作用し得、ここで、このりん光性ゲストのイオン化ポテンシャルは、ホスト物質のイオン化ポテンシャルよりも大きい。
図1Bに記載される層に加えて、上記電界発光素子はまた、以下の一以上の層:カソード上に配置された電子注入層を備え得る。本明細書中で用いられる場合、電子注入物質は、電子をカソードから電子輸送層へと効率的に移し得る任意の物質である。電子注入物質は、当業者に公知であり、電子注入物質としては、例えば、LiFまたはLiF/Alが挙げられる。電子注入層は、一般的に、カソードまたは隣接電子輸送層の厚さよりもずっと小さい厚さを有し得、そして約0.5nm〜約5.0nmの厚さを有し得る。
上記から理解されるように、ある物質は、電界発光素子においては、一つより多くの機能を果たし得る。例えば、十分に大きなバンドギャップを有する電子輸送物質は、正孔ブロッキング層としてもまた役立ち得る。二機能物質(dual−function material)は、当業者に公知であり、そしてこの二機能物質としては、例えば、TAZ、PBD等が挙げられる。
当業者は、適切なホスト物質の選択の仕方を知っている。例えば、ホスト物質のLUMOレベルは、りん光性ゲストのLUMOレベルよりも十分に大きく、励起三重項状態が上記ホストに逆向き移動(back−transfer)するのを防止すべきであることが理解される。さらに、このホストの発光スペクトルが上記りん光性ゲストの吸収スペクトルとオーバーラップすべきであることもまた理解される。
上述の層は、当該分野において公知の方法により調製され得る。特定の実施形態では、発光層(300)は、溶液加工技術(例えば、スピンコーティングもしくはインクジェットプリンティング)により調製される(米国特許第6013982号明細書;同第6087196号明細書)。溶液コーティング段階は、不活性雰囲気中で(例えば、窒素気体下で)実行され得る。あるいは、層は、熱蒸着(thermal evaporation)または真空蒸着(vacuum deposition)により、調製され得る。金属層は、公知の技術(例えば、熱蒸着もしくは電子ビーム蒸着(thermal or electron −beam evaporation)、化学気相成長法(chemical−vapor deposition)またはスパッタリング(sputtering))により調製され得る。
本発明の化合物の、T−T消滅または濃度消光を防止する能力は、当該分野において公知の方法により決定され得る。上述のように、より高電流密度での電界発光素子の量子効率の転がり落ちは、T−T消滅の特徴である。あるいは、りん光性ゲストを含有するフィルムの定常状態フォトルミネセンスは、溶液における上記ゲストのフォトルミネセンスと比較され得る。
本明細書中で言及された全ての文書は、参考文献として全体が援用される。
本発明の種々の実施形態が、本明細書中に開示されるが、多くの改作および変更が、当業者の有する共通の一般的な知識に従って、本発明の範囲内でなされ得る。このような変更は、実質的に同一の方法で同一の結果を達成するために、本発明の任意の局面を、公知の均等物で置換することを包含する。本明細書中で用いられる全ての技術用語および科学用語は、違うように定義されない限り、本発明の分野の当業者により一般に理解されるのと同一の意味を有する。
単語「含む(comprising)」は、オープンエンドの用語として用いられ、実質的に、語句「が挙げられるが、これ(ら)に限定されない」と等価である。本明細書において、単数冠詞(例えば、「一の(a)」および「この(the)」)は、文脈が別に指図しない限り、単数および複数の両方を包含する。
以下の実施例は、本発明の種々の局面を例示するものであり、本発明の広範な局面を本明細書中に開示されたものに限定するものではない。
[実施例1]
2−(トリメチルシリル)ピリジン(化合物1)の合成
Figure 0005030798
ジイソプロピルアミン(100ml)中の2−ブロモピリジン(4.74g,0.030mol)、CuI(0.14g,0.74mmol)およびPd(PPhCl(0.52g,0.74mmol)の溶液に、(トリメチルシリル)アセチレン(3.0g,0.030mol)を添加した。この混合物を、窒素雰囲気下で室温で一晩撹拌した。減圧下で溶媒を除去した後、残渣を減圧蒸留により精製し、純粋な2−(トリメチルシリル)ピリジン(化合物1)を5.0g得た(収率95%)。
[実施例2]
2−(トリメチルシリル)−5−ブロモピリジン(化合物2)の合成
Figure 0005030798
ジイソプロピルアミン(100ml)中の2,5−ジブロモピリジン(3.56g,0.015mol)、CuI(0.07g,0.37mmol)およびPd(PPhCl(0.26g,0.37mmol)の溶液に、(トリメチルシリル)アセチレン(1.47g,0.015mol)を添加した。この混合物を、窒素雰囲気下で室温で一晩撹拌した。減圧下で溶媒を除去した後、残渣をフラッシュカラムにより精製し、2−(トリメチルシリル)−5−ブロモピリジン(化合物2)を3.45g得た(収率90%)。
[実施例3]
2−(2’,3’,4’,5’−テトラフェニル)フェニル−5−ブロモピリジン(化合物3)の合成
Figure 0005030798
THFとメタノールとの混合物中の2−(トリメチルシリル)−5−ブロモピリジン(1.27g,5mmol)の溶液に、NaOH(5N、1ml)を添加した。この反応混合物を、室温で一時間撹拌した。次いで、酢酸エチル(50ml)を添加し、この混合物を水およびブラインで洗浄し、そして無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を除去した後、残渣をo−キシレン(50ml)中のテトラフェニルシクロペンタジエノン(2g,5.2mmol)と一緒に一晩還流した。室温にまで冷却した後、溶媒をフラッシュカラムにより除去し、そして残渣を、2回〜3回エタノール中で再結晶することにより精製し、純粋な2−(2’,3’,4’,5’−テトラフェニル)フェニル−5−ブロモピリジン(化合物3)(2.17g)を得た(収率81%)。
[実施例4]
化合物4の合成
Figure 0005030798
THFとメタノールとの混合物中の2−(トリメチルシリル)−5−ブロモピリジン(1.27g,5mmol)の溶液に、NaOH(5N、1ml)を添加した。この反応混合物を、室温で一時間撹拌した。次いで、酢酸エチル(50ml)を添加し、この混合物を水およびブラインで洗浄し、そして無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を除去した後、残渣をo−キシレン(50ml)中のシクロトン(cyclotone)(2g,5.2mmol)と一緒に一晩還流した。室温にまで冷却した後、溶媒をフラッシュカラムにより除去し、そして残渣を、2回〜3回エタノール中で再結晶することにより精製し、純粋な化合物4(2.00g)を得た(収率75%)。
[実施例5]
2−(2’,3’,4’,5’−テトラフェニル)フェニルピリジン(A)の合成
Figure 0005030798
THFとメタノールとの混合物中の2−(トリメチルシリル)ピリジン(0.88g,5mmol)の溶液に、NaOH(5N、1ml)を添加した。この反応混合物を、室温で一時間撹拌した。酢酸エチル(50ml)を添加し、この混合物を水およびブラインで洗浄し、そして無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を除去した後、残渣をo−キシレン(50ml)中のテトラフェニルシクロペンタジエノン(2g,5.2mmol)と一緒に一晩還流した。室温にまで冷却した後、溶媒をフラッシュカラムにより除去し、そして粗生成物を、2回〜3回エタノール中で再結晶することにより精製し、純粋な2−(2’,3’,4’,5’−テトラフェニル)フェニルピリジン(A)(1.95g)を得た(収率85%)。
[実施例6]
Bの合成
Figure 0005030798
アルゴンフラッシュした(argon flushed)二頸丸底フラスコ中に、化合物3(1.60g、3.0mmol)、フェニルボロン酸(0.5g,4mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(36mg,1mol%)、2Mの炭酸ナトリウム(15ml)およびトルエン(30ml)の混合物を添加し、そして二時間加熱還流した。冷却後、この反応混合物を酢酸エチルで抽出し、そして有機層を、ブラインで洗浄し、そして硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒をロータリーエバポレーターで除去した後、残渣を、ヘキサン/CHCl(3:1)で溶出してフラッシュカラムにより精製し、続いてエタノール中で再結晶することにより精製し、1.48gのBを得た(収率92%)。
[実施例7]
Cの合成
Figure 0005030798
アルゴンフラッシュした二頸丸底フラスコ中に、化合物3(1.60g、3.0mmol)、化合物2−(9,9−ジヘキシル)−フルオレニルボロン酸(1.51g,4mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(36mg,1mol%)、2Mの炭酸ナトリウム(15ml)およびトルエン(30ml)の混合物を添加し、そして二時間加熱還流した。冷却後、この反応混合物を酢酸エチルで抽出し、そして有機層を、ブラインで洗浄し、そして硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒をロータリーエバポレーターで除去した後、残渣を、ヘキサン/CHCl(4:1)で溶出してフラッシュカラムにより精製し、続いてエタノール中で再結晶することにより精製し、1.99gのCを得た(収率84%)。
[実施例8]
Dの合成
Figure 0005030798
THFとメタノールとの混合物中の2−(トリメチルシリル)ピリジン(0.88g,5mmol)の溶液に、NaOH(5N,1ml)を添加した。この反応混合物を、室温で一時間撹拌した。次いで、酢酸エチル(50ml)を添加し、この混合物を水およびブラインで洗浄し、そして無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を除去した後、残渣をo−キシレン(50ml)中のシクロトン(2g,5.2mmol)と一緒に一晩還流した。室温にまで冷却した後、溶媒をフラッシュカラムにより除去し、そして残渣を、2回〜3回エタノール中で再結晶することにより精製し、1.95gのDを得た(収率85%)。
[実施例9]
Eの合成
Figure 0005030798
アルゴンフラッシュした二頸丸底フラスコ中に、化合物4(1.60g、3.0mmol)、フェニルボロン酸(0.5g,4mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(36mg,1mol%)、2Mの炭酸ナトリウム(15ml)およびトルエン(30ml)の混合物を添加し、そして二時間加熱還流した。冷却後、この反応混合物を酢酸エチルで抽出し、そして有機層を、ブラインで洗浄し、そして硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒をロータリーエバポレーターで除去した後、残渣を、ヘキサン/CHCl(3:1)で溶出してフラッシュカラムにより精製し、続いてエタノール中で再結晶することにより精製し、1.43gのEを得た(収率92%)。
[実施例10]
Fの合成
Figure 0005030798
アルゴンフラッシュした二頸丸底フラスコに、化合物4(1.60g、3.0mmol)、2−(9,9−ジヘキシル)−フルオレニルボロン酸(1.51g,4mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(36mg,1mol%)、2Mの炭酸ナトリウム(15ml)およびトルエン(30ml)の混合物を添加し、そして二時間加熱還流した。冷却後、この反応混合物を酢酸エチルで抽出し、そして有機層を、ブラインで洗浄し、そして硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒をロータリーエバポレーターで除去した後、残渣を、ヘキサン/CHCl(4:1)で溶出してフラッシュカラムにより精製し、続いてエタノール中で再結晶することにより精製し、2.0gのFを得た(収率85%)。
[実施例11]
IrClIrAの合成
2−エトキシエタノールと水との混合物(3:1,30ml)中に、IrCl・nHO(0.2g,0.57mmol)およびA(0.67g,1.45mmol)を添加した。この反応混合物を、一晩還流した。次いで、室温にまで冷えた時、この混合物を濾過し、そして水およびエタノールで洗浄した。真空下で乾燥させた後、淡黄色(pale yellow)の固形物の架橋化合物A(0.51g)を得た(収率78%)。
[実施例12]
IrClIrBの合成
2−エトキシエタノールと水との混合物(3:1,30ml)中に、IrCl・nHO(0.2g,0.57mmol)およびB(0.77g,1.45mmol)を添加した。この反応混合物を、一晩還流した。室温にまで冷えた時、この混合物を濾過し、そして水およびエタノールで洗浄した。真空下で乾燥させた後、橙色の粉末の架橋化合物B(0.50g)を得た(収率68%)。
[実施例13]
IrClIrCの合成
2−エトキシエタノールと水との混合物(3:1,30ml)中に、IrCl・nHO(0.2g,0.57mmol)およびC(1.15g,1.45mmol)を添加した。この反応系を、一晩還流した。次いで、室温にまで冷えた時、この混合物を濾過し、そして水およびエタノールで洗浄した。真空下で乾燥させた後、橙色の固形物の架橋化合物C(0.73g)を得た(収率71%)。
[実施例14]
IrClIrDの合成
2−エトキシエタノールと水との混合物(3:1,30ml)中に、IrCl・nHO(0.2g,0.57mmol)およびD(0.67g,1.45mmol)を添加した。この反応系を、一晩還流した。次いで、室温にまで冷えた時、この混合物を濾過し、そして水およびエタノールで洗浄した。真空下で乾燥させた後、淡黄色の固形物の架橋化合物D(0.44g)を得た(収率68%)。
[実施例15]
IrClIrEの合成
2−エトキシエタノールと水との混合物(3:1,30ml)中に、IrCl・nHO(0.2g,0.57mmol)およびE(0.77g,1.45mmol)を添加した。この反応系を、一晩還流した。次いで、室温にまで冷えた時、この混合物を濾過し、そして水およびエタノールで洗浄した。真空下で乾燥させた後、橙色の固形物の架橋化合物E(0.52g)を得た(収率71%)。
[実施例16]
IrClIrFの合成
2−エトキシエタノールと水との混合物(3:1,30ml)中に、IrCl・nHO(0.2g,0.57mmol)およびF(1.15g,1.45mmol)を添加した。この反応系を、一晩還流した。次いで、室温にまで冷えた時、この混合物を濾過し、そして水およびエタノールで洗浄した。真空下で乾燥させた後、橙色の固形物の架橋化合物F(0.77g)を得た(収率75%)。
[実施例17]
Ir(acac)の合成
アルゴンフラッシュした二頸丸底フラスコ中に、架橋化合物A(0.23g,0.1mmol)、エタノール(1ml)中の2,4−ペンタンジオン(0.1g,1mmol)、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(0.5ml,メタノール中25%)およびCHCl(30ml)の混合物を添加し、そして5時間加熱還流した。冷却後、この反応混合物をブラインで洗浄し、そして硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒をロータリーエバポレーターで除去した後、残渣を、ヘプタン中で再結晶することにより精製し、190mgのAIr(acac)を得た(収率79%)。
[実施例18]
Ir(acac)の合成
アルゴンフラッシュした二頸丸底フラスコ中に、架橋化合物B(0.26g,0.1mmol)、エタノール(1ml)中の2,4−ペンタンジオン(0.1g,1mmol)、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(0.5ml,メタノール中25%)およびCHCl(30ml)の混合物を添加し、そして5時間加熱還流した。冷却後、この反応混合物をブラインで洗浄し、そして硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒をロータリーエバポレーターで除去した後、残渣を、ヘプタン中で再結晶することにより精製し、192mgのBIr(acac)を得た(収率71%)。
[実施例19]
Ir(acac)の合成
アルゴンフラッシュした二頸丸底フラスコ中に、架橋化合物C(0.36g,0.1mmol)、エタノール(1ml)中の2,4−ペンタンジオン(0.1g,1mmol)、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(tetramethylammoniumhydroxid)(0.5ml,メタノール中25%)およびCHCl(30ml)の混合物を添加し、そして5時間加熱還流した。冷却後、この反応混合物をブラインで洗浄し、そして硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒をロータリーエバポレーターで除去した後、残渣を、ヘプタン中で再結晶することにより精製し、274mgのCIr(acac)を得た(収率73%)。
[実施例20]
Ir(acac)の合成
アルゴンフラッシュした二頸丸底フラスコ中に、架橋化合物A(0.23g,0.1mmol)、エタノール(1ml)中の2,4−ペンタンジオン(0.1g,1mmol)、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(0.5ml,メタノール中25%)およびCHCl(30ml)の混合物を添加し、そして5時間加熱還流した。冷却後、この反応混合物をブラインで洗浄し、そして硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒をロータリーエバポレーターで除去した後、残渣を、ヘプタン中で再結晶することにより精製し、158mgのDIr(acac)を得た(収率66%)。
[実施例21]
Ir(acac)の合成
アルゴンフラッシュした二頸丸底フラスコ中に、架橋化合物E(0.26g,0.1mmol)、エタノール(1ml)中の2,4−ペンタンジオン(0.1g,1mmol)、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(0.5ml,メタノール中25%)およびCHCl(30ml)の混合物を添加し、そして5時間加熱還流した。冷却後、この反応混合物をブラインで洗浄し、そして硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒をロータリーエバポレーターで除去した後、残渣を、ヘプタン中で再結晶することにより精製し、220mgのEIr(acac)を得た(収率81%)。
[実施例22]
Ir(acac)の合成
アルゴンフラッシュした二頸丸底フラスコ中に、架橋化合物F(0.36g,0.1mmol)、エタノール(1ml)中の2,4−ペンタンジオン(0.1g,1mmol)、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(0.5ml,メタノール中25%)およびCHCl(30ml)の混合物を添加し、そして5時間加熱還流した。冷却後、この反応混合物をブラインで洗浄し、そして硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒をロータリーエバポレーターで除去した後、残渣を、ヘプタン中で再結晶することにより精製し、262mgのFIr(acac)を得た(収率70%)。
[実施例23]
4,4’−ジ−tert−ブチルビフェニル(5)の合成
Figure 0005030798
ジクロロメタン(100ml)中のビフェニル(15.4g,100mmol)および無水塩化鉄(III)(80mg)の撹拌溶液に、室温で、tert−ブチルクロライド(23.2ml,216mmol)を緩徐に添加した。この反応系を、一晩撹拌した。生成物を水で洗浄し、そしてヘキサン(100ml)で3回抽出した。合わせた有機層を、ブラインで洗浄し、無水MgSOで乾燥させ、そして減圧下で(in vacuo)濃縮し、そして26.6gの化合物5を得た(収率100%)。H NMR(400MHz,クロロホルム−d):δ,ppm 7.542 (d,4 H),7.444(d,4 H), 1.365(s,18 H)。
[実施例24]
2−ブロモ−4,4’−ジ−tert−ブチルビフェニル(6)の合成
Figure 0005030798
クロロホルム(30ml)中の4,4’−ジ−tert−ブチルビフェニル(3.99g,15mmol)および無水塩化鉄(III)(20mg)の溶液に、0℃で、クロロホルム(10ml)中に溶解した臭素(2.4g,15mmol)を滴下した。この反応系を、一晩撹拌した。この反応混合物を橙色が消えるまで炭酸ナトリウムでクエンチした。次いで、水で洗浄し、そしてヘキサン(50ml)で3回抽出した。合わせた有機層を、ブラインで洗浄し、無水MgSOで乾燥させ、そして減圧下で濃縮した。H NMRの測定により、変換率が約50%であることが示された。この粗生成物は、さらなる反応にそのまま使用した。
[実施例25]
2−ブロモ−9−フルオレノン(7)の合成
Figure 0005030798
ピリジン(100ml)中の2−ブロモフルオレン(9.8g,40mmol)の溶液に、メタノール中の25%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(1ml)を室温で添加した。次いで、空気をこの系に通気し、そしてこの反応系を一晩撹拌し続けた。次いで、HSOを添加し、そして濾過した。この固形物をエタノール中で再結晶し、8.85gの黄色針状物(needle)を得た(85%)。
[実施例26]
2−ブロモ−(2’,7’−ジ−tert−ブチル)−9,9’―スピロ−ビフルオレン(8)の合成
Figure 0005030798
無水THF(50ml)中の2−ブロモ−4,4’−ジ−tert−ブチルビフェニルの粗生成物(3.06g,5mmol)の溶液に、ヘキサン中のn−BuLi(6ml,7.5mmol)を−78℃にて滴下し、1時間撹拌し、次いで、この混合物を、THF(20ml)中の2−ブロモフルオレノン(1.3g,5mmol)の溶液に−78℃にて移し、そして一晩撹拌した。次いで、この反応を、水でクエンチし、そして酢酸エチル(50ml)で3回抽出した。有機層を合わせ、そしてブラインで洗浄し、そして無水MgSOで乾燥させ、そして減圧下で濃縮した。この混合物を、氷酢酸(15ml)中で溶解して還流し、そして次いで、濃HClを一滴添加し、1時間還流した。この反応系が室温にまで冷えた後、沈殿物を濾過し、そして水で洗浄した。2−ブロモ−(2’,7’−ジ−tert−ブチル)−9,9’−スピロ−ビフルオレンと4,4’−ジ−tert−ブチルビフェニルとの混合物を、カラムクロマトグラフィーにより分離し(ヘキサンで溶出した)、固形生成物1.37g(54%)を得た。H NMR(400MHz、クロロホルム−d):δ.ppm.7.84(d,1H),7.742(d,3H),7.5 (d,1 H),7.42 (m, 4 H), 7.14 (t,1H),6.87(s,1 H) 6.75 (d, 1 H), 6.65 (s, 2 H), 1.18(s, 18 H)。
[実施例27]
2−(4’−ブロモフェニル)ピリジン(9)の合成
Figure 0005030798
濃HCl(4ml)中の4−ブロモアニリン(2g,12mmol)の溶液に、HO(3ml)中のNaNO(1.66g,24mmol)の溶液を0℃で緩徐に添加した。この混合物を、1時間0℃で撹拌し、そしてピリジン(50ml)中に注いだ。この混合物を、40℃で4時間撹拌し、そして次いで、炭酸ナトリウム(20g)を添加し、そしてこのスラリーを、一晩撹拌した。室温にまで冷却した後、この混合物を、水で洗浄し、そして酢酸エチルで抽出した。有機層を合わせ、そしてブラインで洗浄し、そして無水MgSOで乾燥させ、そして減圧下で濃縮した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、酢酸エチル:ヘキサン=1:10)の後、生成物1.03g(38%)を得た。
[実施例28]
化合物10の合成
Figure 0005030798
無水THF(10ml)中の2−(4’−ブロモフェニル)ピリジン(0.468g,2mmol)の溶液に、n−BuLi(3ml,3.6mmol)を−78℃で滴下した。この反応系を、1時間撹拌し、次いで、2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン(0.52ml,2.5mmol)を添加した。この混合物を一晩撹拌した。次いで、この反応系を、水でクエンチし、そしてジクロロメタン(30ml)で3回抽出した。有機層をブラインで洗浄し、そしてMgSOで乾燥させ、そして減圧下で濃縮した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、酢酸エチル:ヘキサン=1:20)の後、生成物0.22g(39%)を得た。
[実施例29]
Gの合成
Figure 0005030798
2−ブロモ−(2’,7’−ジ−tert−ブチル)−9,9’−スピロ−ビフルオレン(0.35g,0.7mmol)、化合物10(0.22g,0.78mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.036g,0.03mmol)、炭酸ナトリウム水溶液(2M,0.5ml)、エタノール(0.5ml)、トルエン(4ml)の混合物を、脱酸素し(deoxygenated)、そして次いで、一晩撹拌しながら窒素下で加熱還流した。室温にまで冷却した後、この混合物を水で洗浄し、そして酢酸エチル(20ml)で3回抽出した。次いで、有機層をブラインで洗浄し、そしてMgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、酢酸エチル:ヘキサン=1:5)の後、G0.26gを得た(64%)。H NMR(400MHz,クロロホルム−d):δ,ppm 8.7(s,1 H),7.966(t,3 H),7.92(d,1 H),7.762(m,5 H),7.59(d,2 H),7.42(d,3 H),7.278(d,1 H),7.13(t,1 H),7.044(s,1 H),6.724(d,3 H),1.17(s,18 H)。
[実施例30]
IrClIrGの合成
G(0.813g,1.4mmol)、IrCl・nHO(0.247g,0.7mmol)、水(7.5ml)、2−エトキシエタノール(2−ethoxylethonal)(22.5ml)の混合物を、脱酸素し、そして次いで、窒素下で24時間加熱還流した。室温にまで冷却した後、この混合物を濾過し、そしてメタノールで洗浄して0.71gの生成物を得た(73%)。
[実施例31]
Ir(acac)の合成
クロライド二量体(0.100g,0.036mmol)、2,4−ペンタンジオン(50mg,0.5mmol)、エタノール(0.1ml)、ジクロロメタン(3ml)およびメタノール中25%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(0.05ml)の混合物を、脱酸素し、そして次いで、窒素下で2時間加熱還流した。室温にまで冷却した後、この混合物を減圧下で蒸発させた。溶媒をエロータリーエバポレーターで除去した後、残渣をヘプタン中で再結晶することにより精製し、73mgのGIr(acac)を得た(収率70%)。
[実施例32]
Ir(acac)からの電界発光素子の調製
ポリ(スチレンスルホン酸)でドープ処理したポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT:PSS)の第一の層を、ガラスのITOパターン基板上にスピンコーティングし、厚さが約50nmの正孔注入層を形成した。オーブン中で120℃にて5分間乾燥させた後、トルエン(4ml)、PVK(40mg)、PBD(15mg)、およびAIr(acac)(3.3mg)を含有する溶液を、第一の層の上にスピンコーティングし、厚さ約70nmの発光層を形成した。このポリマー層の上に、12nmのBCP、20nmのAlq、150nmのMg:Ag、および10nmのAgを、3×10−4Paの真空下で、逐次的に熱的蒸着した。得られた有機電界発光素子を、空気中で試験した。輝度は、20Vで5701cd/mに達し得、そして電流効率の最大値は、4.3cd/Aである。
[実施例33]
Ir(acac)からの電界発光素子の調製
ポリ(スチレンスルホン酸)でドープ処理したポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT:PSS)の第一の層を、ガラスのITOパターン基板上にスピンコーティングし、厚さが約50nmの正孔注入層を形成した。オーブン中で120℃にて5分間乾燥させた後、トルエン(4ml)、PVK(40mg)、PBD(15mg)、および3.3mgのBIr(acac)を含有する溶液を、第一の層の上にスピンコーティングし、厚さ約70nmの発光層を形成した。このポリマー層の上に、12nmのBCP、20nmのAlq、150nmのMg:Ag、および10nmのAgを、3×10−4Paの真空下で、逐次的に熱的蒸着した。得られた有機電界発光素子を、空気中で試験した。輝度は、20Vで50866cd/mに達し得、そして電流効率の最大値は、34cd/Aである。
[実施例34]
Ir(acac)からの電界発光素子の調製
ポリ(スチレンスルホン酸)でドープ処理したポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT:PSS)の第一の層を、ガラスのITOパターン基板上にスピンコーティングし、厚さが約50nmの正孔注入層を形成した。オーブン中で120℃にて5分間乾燥させた後、トルエン(4ml)、PVK(40mg)、PBD(15mg)、およびCIr(acac)(3.3mg)を含有する溶液を、第一の層の上にスピンコーティングし、厚さ約70nmの発光層を形成した。このポリマー層の上に、12nmのBCP、20nmのAlq、150nmのMg:Ag、および10nmのAgを、3×10−4Paの真空下で、逐次的に熱的蒸着した。得られた有機電界発光素子を、空気中で試験した。輝度は、20Vで30543cd/mに達し得、そして電流効率の最大値は、31cd/Aである。
[実施例35]
Ir(acac)からの電界発光素子の調製
ポリ(スチレンスルホン酸)でドープ処理したポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT:PSS)の第一の層を、ガラスのITOパターン基板上にスピンコーティングし、厚さが約50nmの正孔注入層を形成した。オーブン中で120℃にて5分間乾燥させた後、トルエン(4ml)、PVK(40mg)、PBD(15mg)、およびDIr(acac)(3.3mg)を含有する溶液を、第一の層の上にスピンコーティングし、厚さ約70nmの発光層を形成した。このポリマー層の上に、12nmのBCP、20nmのAlq、150nmのMg:Ag、および10nmのAgを、3×10−4Paの真空下で、逐次的に熱的蒸着した。得られた有機電界発光素子を、空気中で試験した。輝度は、20Vで3177cd/mに達し得、そして電流効率の最大値は、2.7cd/Aである。
[実施例36]
Ir(acac)からの電界発光素子の調製
ポリ(スチレンスルホン酸)でドープ処理したポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT:PSS)の第一の層を、ガラスのITOパターン基板上にスピンコーティングし、厚さが約50nmの正孔注入層を形成した。オーブン中で120℃にて5分間乾燥させた後、トルエン(4ml)、PVK(40mg)、PBD(15mg)、およびEIr(acac)(3.3mg)を含有する溶液を、第一の層の上にスピンコーティングし、厚さ約70nmの発光層を形成した。このポリマー層の上に、12nmのBCP、20nmのAlq、150nmのMg:Ag、および10nmのAgを、3×10−4Paの減圧下で、逐次的に熱的蒸着した。得られた有機電界発光素子を、空気中で試験した。輝度は、20Vで6177cd/mに達し得、そして電流効率の最大値は、5.1cd/Aである。
[実施例37]
Ir(acac)からの電界発光素子の調製
ポリ(スチレンスルホン酸)でドープ処理したポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT:PSS)の第一の層を、ガラスのITOパターン基板上にスピンコーティングし、厚さが約50nmの正孔注入層を形成した。オーブン中で120℃にて5分間乾燥させた後、トルエン(4ml)、PVK(40mg)、PBD(15mg)、およびFIr(acac)(3.3mg)を含有する溶液を、第一の層の上にスピンコーティングし、厚さ約70nmの発光層を形成した。このポリマー層の上に、12nmのBCP、20nmのAlq、150nmのMg:Ag、および10nmのAgを、3×10−4Paの減圧下で、逐次的に熱的蒸着した。得られた有機電界発光素子を、空気中で試験した。輝度は、19.5Vで5697cd/mに達し得、そして電流効率の最大値は、4.8cd/Aである。
[実施例38]
Ir(acac)からの有機電界発光素子の調製
ポリ(スチレンスルホン酸)でドープ処理したポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT:PSS)の第一の層を、ガラスのITOパターン基板上にスピンコーティングし、厚さが約50nmの正孔注入層を形成した。オーブン中で120℃にて5分間乾燥させた後、トルエン(4ml)、PVK(40mg)、PBD(15mg)、およびGIr(acac)(3.3mg)を含有する溶液を、第一の層の上にスピンコーティングし、厚さ約70nmの発光層を形成した。このポリマー層の上に、12nmのBCP、20nmのAlq、150nmのMg:Ag、および10nmのAgを、3×10−4Paの減圧下で、逐次的に熱的蒸着した。得られた有機電界発光素子を、空気中で試験した。輝度は、20Vで20620cd/mに達し得、そして電流効率の最大値は、12cd/Aである。
図1は、単一の層および複数の層の電界発光素子の模式図を示す。 図2は、ITO/PEDOT:PSS/PVK:PBD:BIr(acac)(70nm)/BCP(12nm)/Alq(20nm)/Mg:Agの素子の1−V−L曲線を示す。 図3は、ITO/PEDOT:PSS/PVK:PBD:BIr(acac)(70nm)/BCP(12nm)/Alq(20nm)/Mg:Ag素子の電流密度に対する電流効率の依存性を示す。 図4は、ITO/PEDOT:PSS/PVK:PBD:BIr(acac)(70nm)/BCP(12nm)/Alq(20nm)/Mg:Ag素子の電流密度に対する外部量子効率の依存性を示す。 図5は、ITO/PEDOT:PSS/PVK:PBD:BIr(acac)(70nm)/BCP(12nm)/Alq(20nm)/Mg:Ag素子の、素子のELスペクトルを示す。 図6は、ITO/PEDOT:PSS/PVK:PBD:EIr(acac)(70nm)/BCP(12nm)/Alq(20nm)/Mg:Ag素子のI−V−Lプロットを示す。 図7は、ITO/PEDOT:PSS/PVK:PBD:EIr(acac)(70nm)/BCP(12nm)/Alq(20nm)/Mg:Ag素子の、素子の電流密度に対する電流効率の依存性を示す。 図8は、ITO/PEDOT:PSS/PVK:PBD:EIr(acac)(70nm)/BCP(12nm)/Alq(20nm)/Mg:Ag素子の電流密度に対する外部量子密度の依存性を示す。 図9は、ITO/PEDOT:PSS/PVK:PBD:EIr(acac)(70nm)/BCP(12nm)/Alq(20nm)/Mg:Ag素子のELスペクトルを示す。 図10は、ITO/PEDOT:PSS/PVK:PBD:GIr(acac)(70nm)/BCP(12nm)/Alq(20nm)/Mg:Ag素子のI−V−Lプロットを示す。 図11は、ITO/PEDOT:PSS/PVK:PBD:GIr(acac)(70nm)/BCP(12nm)/Alq(20nm)/Mg:Ag素子のELスペクトルを示す。 図12は、BIr(acac)の合成スキームを示す。 図13は、GIr(acac)の合成スキームを示す。 図14は、AIr(acac)、BIr(acac)、CIr(acac)、DIr(acac)、EIr(acac)、FIr(acac)、GIr(acac)を含む素子の電流効率を電流密度の関数として示す。 図15は、CIr(acac)、FIr(acac)およびGIr(acac)を含む素子の電界発光スペクトルを示す。 図16は、AIr(acac)、BIr(acac)、CIr(acac)、DIr(acac)、EIr(acac)およびFIr(acac)の吸収スペクトルを示す。 図17は、AIr(acac)、BIr(acac)、CIr(acac)、DIr(acac)、EIr(acac)およびFIr(acac)のフォトルミネセンススペクトルを示す。 図18は、AIr(acac)、BIr(acac)、CIr(acac)、DIr(acac)、EIr(acac)およびFIr(acac)のサイクリックボルタンメトリートレース(cyclic voltammetry traces)(図18A)ならびに上記錯体の誘導された電子パラメータ(図18B)を示す。

Claims (62)

  1. 有機金属化合物であって、式(I):
    Figure 0005030798
    (式中、
    Mは、配位数zを有するd−ブロック金属であり(ここで、z=6もしくは4である);
    〜Rは、独立して、H、ハロ、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、アミノ、アミド、カルボキシ、ホルミル、スルホ、スルフィノ、チオアミド、ヒドロキシ、またはシアノであり、但し、
    〜Rのうち少なくとも一および/またはR〜Rのうち少なくとも一がアリールまたはヘテロアリールであり、縮合環系の一部である場合を含み;
    〜Rのうちいずれか一が、Hである場合、R〜RのうちHであるものは存在しない、または
    〜Rのうちいずれか一が、Hである場合、R〜RのうちHであるものは存在しない;および
    以下の置換基の組み合わせのうち一以上は、これらが結合する炭素原子と一緒になって、縮合環系を形成し得る:RとR、RとR、RとRおよびRとR、RとR、RとRとR、RとRおよびRとRとR
    xは、1〜z/2であり;
    Lは、中性またはアニオン性の配位子であり;
    yは、(z−2x)/2であり;
    そしてRは、フッ素ではない)
    の有機金属化合物。
  2. 請求項に記載の有機金属化合物であって、R〜Rのいずれか一が、Hであり、かつ、R〜Rのうち、Hであるものがない、有機金属化合物。
  3. 請求項に記載の有機金属化合物であって、R〜Rの各々が、置換もしくは非置換のアリール基または置換もしくは非置換のヘテロアリール基である、有機金属化合物。
  4. 請求項に記載の有機金属化合物であって、R〜Rのうち、いずれか一がHであり、かつ、R〜Rのうち、Hであるものがない、有機金属化合物。
  5. 請求項に記載の有機金属化合物であって、R〜Rの各々が、置換もしくは非置換のアリール基または置換もしくは非置換のヘテロアリール基である、有機金属化合物。
  6. 請求項に記載の有機金属化合物であって、以下の置換基の組み合わせのうち一以上が、これらが結合する炭素原子と一緒になって、縮合環系を形成し得る:RとR、RとR、RとRおよびRとR、RとR、RとRとR、RとRおよびRとRとR、有機金属化合物。
  7. 請求項1に記載の有機金属化合物であって、前記置換2−フェニルピリジン基が、
    Figure 0005030798
    である、有機金属化合物。
  8. 請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の有機金属化合物であって、Mが、Ir、Pt、Re、Rh、Os、AuまたはZnである、有機金属化合物。
  9. 請求項に記載の有機金属化合物であって、Mが、イリジウムである、有機金属化合物。
  10. 請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の有機金属化合物であって、y=1である、有機金属化合物。
  11. 請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の有機金属化合物であって、Lが、アセチルアセトンである、有機金属化合物。
  12. 請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の有機金属化合物を含有する、溶液。
  13. 請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の有機金属化合物を含有する、フィルム。
  14. 請求項13に記載のフィルムであって、電荷運搬ホスト物質をさらに含有する、フィルム。
  15. 請求項14に記載のフィルムであって、前記電荷運搬ホスト物質が、ポリ−9−ビニルカルバゾールまたはポリ−9−ビニルカルバゾール/2−(4−ビフェニル)−5(4−tertブチル−フェニル)−1,3,4,オキサジアゾールブレンドである、フィルム。
  16. 請求項14または請求項15に記載のフィルムであって、前記電荷運搬ホスト物質に対する前記有機金属化合物の重量比が、約0.5%〜約50%である、フィルム。
  17. 請求項13〜請求項16のいずれか1項に記載のフィルムであって、該フィルムが、約20nm〜約200nmの厚さを有する、フィルム。
  18. 請求項13〜請求項17に記載のフィルムであって、該フィルムが、溶液加工技術により調製される、フィルム。
  19. 請求項18に記載のフィルムであって、前記溶液加工技術が、スピンコーティングである、フィルム。
  20. 発光層を有する電界発光素子であって、該発光層が、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の有機金属化合物を含有する、電界発光素子。
  21. 請求項20に記載の電界発光素子であって、前記層が、電荷運搬ホスト物質をさらに含有する、電界発光素子。
  22. 請求項21に記載の電界発光素子であって、前記ホスト物質に対する前記有機金属化合物の重量比が、約5%である、電界発光素子。
  23. 請求項21または請求項22に記載の電界発光素子であって、前記ホスト物質がポリ−9−ビニルカルバゾールまたはポリ−9−ビニルカルバゾール/2−(4−ビフェニル)−5(4−tertブチル−フェニル)−1,3,4,オキサジアゾールブレンドである、電界発光素子。
  24. 請求項20〜請求項23のいずれか1項に記載の電界発光素子であって、前記発光層が、溶液加工技術により堆積される、電界発光素子。
  25. 請求項24に記載の電界発光素子であって、前記溶液加工技術が、スピンコーティングである、電界発光素子。
  26. 請求項20〜請求項25のいずれか1項に記載の電界発光素子であって、正孔注入層をさらに備える、電界発光素子。
  27. 請求項26に記載の電界発光素子であって、前記正孔注入層が、ポリ(エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレン スルホン酸)を含有する、電界発光素子。
  28. 請求項20〜請求項27のいずれか1項に記載の電界発光素子であって、電子輸送層をさらに備える、電界発光素子。
  29. 請求項28に記載の電界発光素子であって、前記電子輸送層が、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウムを含有する、電界発光素子。
  30. 請求項20〜請求項29のいずれか1項に記載の電界発光素子であって、正孔ブロッキング層をさらに備える、電界発光素子。
  31. 請求項30に記載の電界発光素子であって、前記正孔ブロッキング層が、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンまたは1,3,5−トリス(フェニル−ベンズイミダゾール−2−イル)ベンゼンを含有する、電界発光素子。
  32. 有機金属化合物であって、式(I):
    Figure 0005030798
    (式中、
    Mは、配位数zを有するd−ブロック金属であり(ここで、z=6もしくは4である);
    およびR〜Rは、独立して、H、ハロ、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、アミノ、アミド、カルボキシ、ホルミル、スルホ、スルフィノ、チオアミド、ヒドロキシ、またはシアノであり、
    は、独立して、H、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、アミノ、アミド、カルボキシ、ホルミル、スルホ、スルフィノ、チオアミド、ヒドロキシ、またはシアノであり、但し、
    〜Rのうち少なくとも一および/またはR〜Rのうち少なくとも一がアリールまたはヘテロアリールであり、縮合環系の一部である場合を含み;
    〜Rのうちいずれか一が、Hである場合、R〜RのうちHであるものは存在しない、または
    〜Rのうちいずれか一が、Hである場合、R〜RのうちHであるものは存在しない;および
    以下の置換基の組み合わせのうち一以上は、これらが結合する炭素原子と一緒になって、縮合環系を形成し得る:RとR、RとR、RとRおよびRとR、RとR、RとRとR、RとRおよびRとRとR
    xは、1〜z/2であり;
    Lは、中性またはアニオン性の配位子であり;そして
    yは、(z−2x)/2である)
    の有機金属化合物。
  33. 請求項32に記載の有機金属化合物であって、R〜Rのいずれか一が、Hであり、かつ、R〜Rのうち、Hであるものがない、有機金属化合物。
  34. 請求項33に記載の有機金属化合物であって、R〜Rの各々が、置換もしくは非置換のアリール基または置換もしくは非置換のヘテロアリール基である、有機金属化合物。
  35. 請求項32に記載の有機金属化合物であって、R〜Rのうち、いずれか一がHであり、かつ、R〜Rのうち、Hであるものがない、有機金属化合物。
  36. 請求項35に記載の有機金属化合物であって、R〜Rの各々が、置換もしくは非置換のアリール基または置換もしくは非置換のヘテロアリール基である、有機金属化合物。
  37. 請求項32に記載の有機金属化合物であって、以下の置換基の組み合わせのうち一以上が、これらが結合する炭素原子と一緒になって、縮合環系を形成し得る:RとR、RとR、RとRおよびRとR、RとR、RとRとR、RとRおよびRとRとR、有機金属化合物。
  38. 請求項32に記載の有機金属化合物であって、前記置換2−フェニルピリジン基が、
    Figure 0005030798
    である、有機金属化合物。
  39. 請求項32〜請求項38のいずれか1項に記載の有機金属化合物であって、Mが、Ir、Pt、Re、Rh、Os、AuまたはZnである、有機金属化合物。
  40. 請求項39に記載の有機金属化合物であって、Mが、イリジウムである、有機金属化合物。
  41. 請求項32〜請求項40のいずれか1項に記載の有機金属化合物であって、y=1である、有機金属化合物。
  42. 請求項32〜請求項41のいずれか1項に記載の有機金属化合物であって、Lが、アセチルアセトンである、有機金属化合物。
  43. 請求項32〜請求項42のいずれか1項に記載の有機金属化合物を含有する、溶液。
  44. 請求項32〜請求項42のいずれか1項に記載の有機金属化合物を含有する、フィルム。
  45. 請求項44に記載のフィルムであって、電荷運搬ホスト物質をさらに含有する、フィルム。
  46. 請求項45に記載のフィルムであって、前記電荷運搬ホスト物質が、ポリ−9−ビニルカルバゾールまたはポリ−9−ビニルカルバゾール/2−(4−ビフェニル)−5(4−tertブチル−フェニル)−1,3,4,オキサジアゾールブレンドである、フィルム。
  47. 請求項45または請求項46に記載のフィルムであって、前記電荷運搬ホスト物質に対する前記有機金属化合物の重量比が、約0.5%〜約50%である、フィルム。
  48. 請求項44〜請求項47のいずれか1項に記載のフィルムであって、該フィルムが、約20nm〜約200nmの厚さを有する、フィルム。
  49. 請求項44〜請求項48に記載のフィルムであって、該フィルムが、溶液加工技術により調製される、フィルム。
  50. 請求項49に記載のフィルムであって、前記溶液加工技術が、スピンコーティングである、フィルム。
  51. 発光層を有する電界発光素子であって、該発光層が、請求項32〜請求項42のいずれか1項に記載の有機金属化合物を含有する、電界発光素子。
  52. 請求項51に記載の電界発光素子であって、前記層が、電荷運搬ホスト物質をさらに含有する、電界発光素子。
  53. 請求項52に記載の電界発光素子であって、前記ホスト物質に対する前記有機金属化合物の重量比が、約5%である、電界発光素子。
  54. 請求項52または請求項53に記載の電界発光素子であって、前記ホスト物質がポリ−9−ビニルカルバゾールまたはポリ−9−ビニルカルバゾール/2−(4−ビフェニル)−5(4−tertブチル−フェニル)−1,3,4,オキサジアゾールブレンドである、電界発光素子。
  55. 請求項51〜請求項54のいずれか1項に記載の電界発光素子であって、前記発光層が、溶液加工技術により堆積される、電界発光素子。
  56. 請求項55に記載の電界発光素子であって、前記溶液加工技術が、スピンコーティングである、電界発光素子。
  57. 請求項51〜請求項56のいずれか1項に記載の電界発光素子であって、正孔注入層をさらに備える、電界発光素子。
  58. 請求項57に記載の電界発光素子であって、前記正孔注入層が、ポリ(エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレン スルホン酸)を含有する、電界発光素子。
  59. 請求項51〜請求項58のいずれか1項に記載の電界発光素子であって、電子輸送層をさらに備える、電界発光素子。
  60. 請求項59に記載の電界発光素子であって、前記電子輸送層が、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウムを含有する、電界発光素子。
  61. 請求項51〜請求項60のいずれか1項に記載の電界発光素子であって、正孔ブロッキング層をさらに備える、電界発光素子。
  62. 請求項61に記載の電界発光素子であって、前記正孔ブロッキング層が、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンまたは1,3,5−トリス(フェニル−ベンズイミダゾール−2−イル)ベンゼンを含有する、電界発光素子。
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