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特許6994470燐光性発光錯体及び発光デバイスにおける使用
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  • 特許-燐光性発光錯体及び発光デバイスにおける使用 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2021-12-15
(45)【発行日】2022-01-14
(54)【発明の名称】燐光性発光錯体及び発光デバイスにおける使用
(51)【国際特許分類】
   C07F 15/00 20060101AFI20220106BHJP
   H01L 51/50 20060101ALI20220106BHJP
   H05B 33/10 20060101ALI20220106BHJP
   C09K 11/06 20060101ALI20220106BHJP
【FI】
C07F15/00 E CSP
H05B33/14 B
H05B33/10
C09K11/06 660
【請求項の数】 15
(21)【出願番号】P 2018559255
(86)(22)【出願日】2017-04-27
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2019-06-20
(86)【国際出願番号】 GB2017051183
(87)【国際公開番号】W WO2017194909
(87)【国際公開日】2017-11-16
【審査請求日】2020-04-22
(31)【優先権主張番号】1608433.7
(32)【優先日】2016-05-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(73)【特許権者】
【識別番号】597063048
【氏名又は名称】ケンブリッジ ディスプレイ テクノロジー リミテッド
(73)【特許権者】
【識別番号】000002093
【氏名又は名称】住友化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114188
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100119253
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 賢教
(74)【代理人】
【識別番号】100124855
【弁理士】
【氏名又は名称】坪倉 道明
(74)【代理人】
【識別番号】100129713
【弁理士】
【氏名又は名称】重森 一輝
(74)【代理人】
【識別番号】100137213
【弁理士】
【氏名又は名称】安藤 健司
(74)【代理人】
【識別番号】100143823
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 英彦
(74)【代理人】
【識別番号】100151448
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 孝博
(74)【代理人】
【識別番号】100183519
【弁理士】
【氏名又は名称】櫻田 芳恵
(74)【代理人】
【識別番号】100196483
【弁理士】
【氏名又は名称】川嵜 洋祐
(74)【代理人】
【識別番号】100203035
【弁理士】
【氏名又は名称】五味渕 琢也
(74)【代理人】
【識別番号】100185959
【弁理士】
【氏名又は名称】今藤 敏和
(74)【代理人】
【識別番号】100160749
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 陽一
(74)【代理人】
【識別番号】100160255
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 祐輔
(74)【代理人】
【識別番号】100202267
【弁理士】
【氏名又は名称】森山 正浩
(74)【代理人】
【識別番号】100146318
【弁理士】
【氏名又は名称】岩瀬 吉和
(74)【代理人】
【識別番号】100127812
【弁理士】
【氏名又は名称】城山 康文
(72)【発明者】
【氏名】タラン,ウィリアム
【審査官】前田 憲彦
(56)【参考文献】
【文献】特開2011-253980(JP,A)
【文献】特開2018-083940(JP,A)
【文献】特開2018-083941(JP,A)
【文献】特開2018-085506(JP,A)
【文献】特開2018-085505(JP,A)
【文献】特表2013-016610(JP,A)
【文献】特表2012-046479(JP,A)
【文献】国際公開第2015/079261(WO,A1)
【文献】国際公開第2013/058087(WO,A1)
【文献】米国特許出願公開第2015/0349267(US,A1)
【文献】国際公開第2007/097153(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C07F 15/00
H01L 51/00
H05B 33/00
C09K 11/00
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(I)の燐光性化合物
【化1】
(式中:
Mは、イリジウム、白金、オスミウム、パラジウム、ロジウム、及びルテニウムから選択される遷移金属であり;
各出現におけるLは、独立してO,O-、N,O-及びN,N-シクロメタル化二座配位子から選択され
は、少なくとも1つの第3級炭素原子を含むC4-20アルキルであり;
は、各出現において独立して、直鎖状、分岐状、又は環状のC1-20アルキル基であり;
は、直鎖状、分岐状、若しくは環状のC1-20アルキル基又は式-(Arの基であり、ここで、各出現におけるArは、独立して、非置換であるか又は分岐状、直鎖状、若しくは環状のC 1-20 アルキルから選択される1つ以上の置換基で置換されたアリール基であり、ここで、該アルキル基の1つ以上の隣接しない非末端C原子は、O、S、C=O、又は-COO-で置換されてもよく、該C 1-20 アルキルの1つ以上のH原子は、Fで置換されてもよく、pは、少なくとも1であり;
は、式A 基であり、ここで、A、非置換であるか又は分岐状、直鎖状、若しくは環状のC 1-20 アルキルから選択される1つ以上の置換基で置換されたアリール基であり、ここで、該アルキル基の1つ以上の隣接しない非末端C原子は、O、S、C=O、又は-COO-で置換されてもよく、該C 1-20 アルキルの1つ以上のH原子は、Fで置換されてもよく
は、 6-20 アリール;5-20員ヘテロアリール;又は分岐状、直鎖状、若しくは環状のC 1-20 アルキルから選択される置換基であり、ここで、該アルキル基の1つ以上の隣接しない非末端C原子は、O、S、C=O、又は-COO-で置換されてもよく、該C 1-20 アルキルの1つ以上のH原子は、Fで置換されてもよく
wは、0又は正の整数であり;
xは、少なくとも1であり;
yは、0又は正の整数である)。
【請求項2】
yが0である、請求項1に記載の化合物。
【請求項3】
xが3である、請求項に記載の化合物。
【請求項4】
の第3級炭素原子が、式(I)のトリアゾール環に直接結合している、請求項1~のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項5】
wが0である、請求項に記載の化合物。
【請求項6】
各出現におけるArが、独立して、非置換であるか、又は分岐状、直鎖状、若しくは環状のC 1-20 アルキルから選択される1つ以上の置換基で置換されたフェニルであり、ここで、該アルキル基の1つ以上の隣接しない非末端C原子は、O、S、C=O、又は-COO-で置換されてもよく、該C 1-20 アルキルの1つ以上のH原子は、Fで置換されてもよい、請求項1~のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項7】
各出現におけるArが、独立して、非置換であるか、又は分岐状、直鎖状、若しくは環状のC 1-20 アルキルから選択される1つ以上の置換基で置換されたフェニルであり、ここで、該アルキル基の1つ以上の隣接しない非末端C原子は、O、S、C=O、又は-COO-で置換されてもよく、該C 1-20 アルキルの1つ以上のH原子は、Fで置換されてもよい、請求項1~のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項8】
Arが、1つ以上のC1-20アルキル基で置換されている、請求項1~のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項9】
前記化合物が、400~490nmの範囲のピーク波長を有するフォトルミネッセンススペクトルを有する、請求項1~のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項10】
ホスト材料及び請求項1~のいずれか一項に記載の化合物を含む組成物。
【請求項11】
1つ以上の溶媒中に溶解された、請求項1~10のいずれか一項に記載の化合物又は組成物を含む溶液。
【請求項12】
アノード、カソード、及びアノードとカソードとの間の発光層を含み、前記発光層が、請求項1~10のいずれか一項に記載の化合物又は組成物を含む、有機発光デバイス。
【請求項13】
前記デバイスが白色光を放射する、請求項12に記載の有機発光デバイス。
【請求項14】
前記アノード及びカソードのうちの一方の上に前記発光層を堆積させ、前記発光層の上に前記アノード及びカソードのうちの他方を堆積させる工程を含む、請求項12又は13に記載の有機発光デバイスを形成する方法。
【請求項15】
前記発光層が、請求項11に記載の溶液を堆積させること、及び前記1つ以上の溶媒を蒸発させることによって形成される、請求項14に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光化合物、特に燐光性発光化合物;前記発光化合物を含む組成物、溶液、及び発光デバイス;並びに前記発光デバイスの作製方法に関する。
【背景技術】
【0002】
活性有機材料を含有する電子デバイスは、有機発光ダイオード(OLED)、有機光応答デバイス(特に、有機光起電力デバイス及び有機光センサ)、有機トランジスタ、並びにメモリアレイデバイスなどのデバイスにおける使用がますます注目されている。活性有機材料を含有するデバイスは、軽量、低消費電力、及び柔軟性などの利点を提供する。さらに、可溶性有機材料の使用は、例えばインクジェット印刷又はスピンコーティングなどのデバイス製造における溶液処理の使用を可能にする。
【0003】
OLEDは、アノード、カソード、及びアノードとカソードとの間の1つ以上の有機発光層を支持する基板を備えてもよい。
【0004】
正孔は、アノードを通じてデバイスに注入され、電子は、デバイスの動作中にカソードを通じて注入される。発光材料の最高占有分子軌道(HOMO)の正孔及び最低非占有分子軌道(LUMO)の電子が結合して、そのエネルギーを光として放出する励起子を形成する。
【0005】
好適な発光材料としては、小分子、ポリマー、及びデンドリマー材料が挙げられる。好適な発光ポリマーとしては、ポリ(p-フェニレンビニレン)などのポリ(アリーレンビニレン)及びポリフルオレンなどのポリアリーレンが挙げられる。
【0006】
発光層は、半導体ホスト材料及び発光ドーパントを含んでもよく、エネルギーは、ホスト材料から発光ドーパントに移動する。例えば、J.Appl.Phys.65,3610,1989には、蛍光発光ドーパントがドープされたホスト材料(すなわち、一重項励起子の減衰によって発光する発光材料)が開示されている。
【0007】
燐光性ドーパントも知られている(すなわち、三重項励起子の減衰によって発光する発光ドーパント)。
【0008】
国際公開第2011/052516号、国際公開第2014/085296号、米国特許第2013/221278号、特開第2011/253980号、及び米国特許第2015/0349267号には、フェニルトリアゾール配位子を含有する燐光性材料が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】国際公開第2011/052516号
【文献】国際公開第2014/085296号
【文献】米国特許第2013/221278号
【文献】特開第2011/253980号
【文献】米国特許第2015/0349267号
【非特許文献】
【0010】
【文献】J.Appl.Phys.65,3610,1989
【発明の概要】
【0011】
本発明の目的は、OLEDにおける使用に好適な青色燐光性発光化合物を提供することである。
【0012】
本発明のさらなる目的は、OLEDにおける使用に好適な溶液処理可能な青色燐光性発光化合物を提供することである。
【0013】
本発明のさらなる目的は、OLEDにおいて使用される場合に長い動作寿命を有する燐光性発光化合物を提供することである。
【0014】
第1の態様では、本発明は、式(I)の燐光性化合物を提供する:
【化1】
【0015】
(式中:
Mは、遷移金属であり;
各出現におけるLは、独立して単座配位子又は多座配位子であり;
各出現におけるRは、独立して、少なくとも1つの第3級炭素原子を含むC4-20アルキルであり;
は、各出現において独立して、直鎖状、分岐状、又は環状のC1-20アルキル基であり、
は、直鎖状、分岐状、若しくは環状のC1-20アルキル基又は式-(Arの基であり、ここで、各出現におけるArは、独立して、非置換であるか又は置換されたアリール又はヘテロアリール基であり、pは、少なくとも1であり;
は、式-(Arの基であり、ここで、各出現におけるArは、独立して、非置換であるか又は置換されたアリール又はヘテロアリール基であり、qは、少なくとも1であり;
は、置換基であり;
wは、0又は正の整数であり;
xは、少なくとも1であり;
yは、0又は正の整数である。)
第2の態様では、本発明は、第1の態様によるホスト材料及び化合物を含む組成物を提供する。
【0016】
第3の態様では、本発明は、1つ以上の溶媒に溶解した第1又は第2の態様による化合物又は組成物を含む溶液を提供する。
【0017】
第4の態様では、本発明は、アノード、カソード、及びアノードとカソードとの間の発光層を含む有機発光デバイスであって、発光層が、第1又は第2の態様による化合物又は組成物を含む、有機発光デバイスを提供する。
【0018】
第5の態様では、本発明は、第4の態様による有機発光デバイスを形成する方法であって、アノード及びカソードのうちの一方の上に発光層を堆積させ、発光層の上にアノード及びカソードのうちの他方を堆積させる工程を含む、方法を提供する。
【0019】
以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明する:
【図面の簡単な説明】
【0020】
図1】本発明の実施形態によるOLEDを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
任意の縮尺で描かれていない図1は、本発明の実施形態によるOLED100を概略的に示している。OLED100は、基板107上に支持され、アノード101、カソード105、及びアノードとカソードとの間の発光層103を含む。アノードとカソードとの間には、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層、電子阻止層、正孔注入層、及び電子注入層を含むが、これらに限定されないさらなる層(図示せず)を提供してもよい。
【0022】
1つ以上のさらなる層を含む例示的なOLED構造は、以下を含む:
アノード/正孔注入層/発光層/カソード
アノード/正孔輸送層/発光層/カソード
アノード/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/カソード
アノード/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/カソード。
【0023】
発光層103は、ホスト材料及び式(I)の燐光性化合物を含有してもよい。ホスト材料は、アノードから注入された正孔と、カソードから注入された電子とを結合させて、一重項励起子及び三重項励起子を形成し得る。三重項励起子は、少なくとも、式(I)の燐光性化合物に移動し、崩壊して燐光を生成し得る。
【0024】
デバイスは、2つ以上の発光層を含有してもよい。1つ又は複数の発光層は、式(I)の燐光性化合物及び1つ以上のさらなる発光化合物、例えば式(I)の化合物のものとは異なる放射色を有するさらなる燐光性又は蛍光発光材料を含有してもよい。デバイスは、正孔輸送層を含み、さらなる発光材料は、正孔輸送層及び式(I)の燐光性化合物を含有する発光層のうちの一方又は両方に提供されていてもよい。式(I)の化合物及びさらなる発光化合物からの放射は、デバイスが使用されているとき、白色光を生成し得る。式(I)の化合物を含む発光層は、式(I)の化合物、1つ以上のホスト材料、及び任意には1つ以上のさらなる発光化合物から本質的になっていてもよい。
【0025】
好ましくは、ホスト及び式(I)の化合物からなる組成物から放射される光は、実質的に全て式(I)の化合物からである。
【0026】
燐光性化合物
式(I)の燐光性化合物の金属Mは、任意の好適な遷移金属、例えばdブロック元素の第2又は第3列の遷移金属(それぞれ周期表の第5及び第6周期)であり得る。例示的な金属としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、及び金が挙げられる。好ましくは、Mは、イリジウムである。
【0027】
式(I)の化合物は、式(II)の少なくとも1つの配位子を含有する:
【化2】
【0028】
式(I)の化合物の全ての配位子は、式(II)を有してもよく、その場合、yは0である。yが0である場合、xは、好ましくは、3である。
【0029】
他の実施形態では、化合物は、少なくとも1つの配位子L(yは、少なくとも1である)を含有してもよく、Lは、式(II)の配位子以外の配位子である。この場合、yは、1又は2であってもよく、xは、1又は2であってもよい。例示的な配位子Lは、二座配位子であり、O,Oシクロメタル化配位子、任意にはジケトネート、任意にはacac;N,Oシクロメタル化配位子、任意にはピコ燐酸塩;及びN,Nシクロメタル化配位子が挙げられるが、これらに限定されない。
【0030】
は、C4-20アルキル基、任意にはC4-12アルキル基であり、少なくとも1つの第3級炭素原子を含む。
【0031】
好ましくは、第3級炭素原子は、式(I)のトリアゾール基に直接結合している。
【0032】
は、1つの第3級炭素原子のみを含んでいてもよい。Rは、tert-ブチル及びネオペンチルから選択されていてもよい。
【0033】
は、各出現において独立して、直鎖状、分岐状、又は環状のC1-20アルキル基、任意にはC1-12アルキル基、好ましくはC1-4アルキル基、より好ましくはメチル、エチル、n-プロピル、又はイソプロピルである。
【0034】
は、直鎖状、分岐状、若しくは環状のC1-12アルキル基又は式-(Arの基であり、ここで、各出現におけるArは、独立して、アリール又はヘテロアリール基であり、pは、少なくとも1であり、1、2、又は3であってもよい。
【0035】
Arは、各出現において独立して、C6-20アリール、任意にはフェニル、並びにC3-20ヘテロアリール、任意には3~20個のC原子及びO、S、及びNから選択される1つ以上のヘテロ原子を含有するヘテロアリールから選択されてもよい。
【0036】
pが1より大きい場合、基-(Arは、Ar基の直鎖又は分岐鎖を形成してもよい。
【0037】
存在する場合、Arの置換基は、分岐状、直鎖状、又は環状のC1-20アルキルからなる群から選択されていてもよく、ここで、アルキル基の1つ以上の隣接しない非末端C原子は、O、S、C=O、及び-COO-で置換されてもよく、C1-20アルキルの1つ以上のH原子は、Fで置換されてもよい。好ましい置換基は、分岐状、直鎖状、又は環状のC1-10アルキルから選択される。
【0038】
本明細書で使用する場合、「非末端炭素原子」とは、直鎖状アルキル(n-アルキル)基の末端のメチル基の炭素原子以外のアルキル鎖の炭素原子、又は分岐状(第2級若しくは第3級)アルキル基の末端のメチル基の炭素原子を意味する。
【0039】
式-(Arの例示的な基は、フェニル;ビフェニル;3,5-ジフェニルベンゼン;及び4,6-ジフェニルトリアジンであり、これらの各々は、非置換であるか、又は上記のような1つ以上の置換基で置換されてもよい。
【0040】
は、好ましくはC1-20アルキル基、任意にはC1-12アルキル基、又は非置換であるか、若しくは1つ以上のC1-20アルキル基で置換されてもよいフェニル基である。
【0041】
好ましいC1-20アルキル基であるRは、C3-20分岐状アルキル基、任意にはC3-12分岐状アルキル基;及び1つ以上の第3級炭素原子を含有するC4-20アルキル基、任意にはC4-12分岐状アルキル基である。
【0042】
は、式-(Arの基であり、ここで、各出現におけるArは、独立して、アリール基又はヘテロアリール基であり、qは、少なくとも1であり、1、2、又は3であってもよい。
【0043】
Arは、各出現において独立して、C6-20アリール、任意にはフェニル、及びC3-20ヘテロアリール、任意には3~20個のC原子及びO、S、及びNから選択される1つ以上のヘテロ原子を含有するヘテロアリールから選択されてもよい。
【0044】
qが1より大きい場合、基-(Arは、Ar基の直鎖又は分岐鎖を形成し得る。
【0045】
qは、好ましくは1である。
【0046】
存在する場合、Arの置換基は、分岐状、直鎖状、又は環状のC1-20アルキルからなる群から選択されていてもよく、ここで、アルキル基の1つ以上の隣接しない非末端C原子は、O、S、C=O、及び-COO-で置換されてもよく、C1-20アルキルの1つ以上のH原子は、Fで置換されてもよい。好ましい置換基は、分岐状、直鎖状、又は環状のC1-10アルキルから選択される。
【0047】
式-(Arの例示的な基は、フェニル;ビフェニル;3,5-ジフェニルベンゼン;及び4,6-ジフェニルトリアジンであり、これらの各々は、非置換であるか、又は上記のような1つ以上の置換基で置換されてもよい。
【0048】
は、好ましくは、非置換であるか又は1つ以上のC1-20アルキル基で置換されてもよいフェニル基である。
【0049】
好ましくは、Rは、非置換フェニル又はC1-20アルキル基4-置換基を有するフェニルである。
【0050】
好ましいC1-20アルキル基であるRは、C3-20分岐状アルキル基、任意にはC3-12分岐状アルキル基;及び1つ以上の第3級炭素原子を含有するC4-20アルキル基、任意にはC4-12分岐状アルキル基である。
【0051】
wは、0、1、2、又は3であってもよい。
【0052】
存在する場合、各出現におけるRは、同じであっても異なっていてもよく、非置換若しくは置換C6-20アリール;非置換若しくは置換5-20員ヘテロアリール;又は分岐状、直鎖状、若しくは環状のC1-20アルキルから選択されてもよく、ここで、アルキル基の1つ以上の隣接しない非末端C原子は、O、S、C=O、及び-COO-で置換されてもよく、C1-20アルキルの1つ以上のH原子は、Fで置換されてもよい。
【0053】
好ましくは、wは、0であり、式(I)の化合物は、式(Ia)を有する:
【化3】
【0054】
式(I)の例示的な化合物は、以下を含む:
【化4】
【0055】
式(I)の化合物は、好ましくは、400~500nm、任意には420~490nm、任意には460~480nmの範囲のピークを有するフォトルミネッセンススペクトルを有する。
【0056】
式(I)の化合物のフォトルミネッセンススペクトルは、0.3~0.4の透過率値を達成するためにPMMA膜中の材料の5重量%を石英基板上にキャストすること、及びHamamatsu製の装置C9920-02を使用して窒素環境下で測定することによって測定されてもよい。
【0057】
ホスト材料
ホスト材料は、三重項励起子をホスト材料から式(I)の燐光性化合物に移動させるために、式(I)の燐光性化合物よりも0.1eV未満低い、好ましくは少なくとも同じであるか、又はそれより高い三重項励起状態エネルギー準位Tを有する。
【0058】
ホスト材料及び燐光性化合物の三重項励起状態エネルギー準位は、それぞれのその燐光性スペクトルから決定されてもよい。ホスト材料の燐光性スペクトルは、低温燐光性分光法によって測定された燐光性スペクトルのエネルギーオンセットによって決定されてもよい(Y.V.Romaovskii et al,Physical Review Letters,2000,85(5),p1027,A.van Dijken et al,Journal of the American Chemical Society,2004,126,p7718)。
【0059】
ホスト材料は、ポリマー又は非ポリマー化合物であってもよい。
【0060】
例示的な非ポリマーホスト材料は、式(X)の化合物で置換されていてもよい:
【化5】
【0061】
(式中、Xは、O又はSである。)
式(X)の化合物のベンゼン環の各々は、独立して、非置換であるか又は1つ以上の置換基で置換されてもよい。置換基は、C1-20アルキルから選択されてもよく、ここで、アルキルの1つ以上の隣接しない非末端C原子は、O、S、COO、C=O、又はSiRで置換されてもよく、基Rは、同じか又は異なり、上記の通りであり、アルキルの1つ以上のH原子は、Fで置換されてもよい。
【0062】
式(I)の化合物は、ホスト材料と混合されてもよく、又はホスト材料と共有結合してもよい。ホスト材料がポリマーである場合、金属錯体は、ポリマーの主鎖繰り返し単位、繰り返し単位の側基、又は末端基として提供されてもよい。
【0063】
式(I)の化合物が側基として提供される場合、金属錯体は、ポリマーの主鎖に直接結合されてもよく、又は主鎖からスペーサー基によって隔てられてもよい。例示的なスペーサー基としては、C1-20アルキル基、アリール-C1-20アルキル基、及びC1-20アルコキシ基が挙げられる。ポリマー主鎖又はスペーサー基は、フェニルトリアゾール;又は(存在する場合)式(I)の化合物の別の配位子に結合してもよい。
【0064】
式(I)の化合物が共役繰り返し単位を含むポリマーに結合している場合、それは、共役繰り返し単位と式(I)の化合物との間に共役が存在しないように、又は共役繰り返し単位と式(I)の化合物との間の共役の程度が制限されるようにポリマーに結合していてもよい。
【0065】
式(I)の化合物がホスト材料と混合される場合、ホスト:エミッターの重量比は、50~99.5:50~0.5の範囲であり得る。
【0066】
式(I)の化合物がポリマーに結合する場合、式(I)の化合物を含有する繰り返し単位又は末端基は、ポリマーの0.5~20モルパーセント、より好ましくは1~10モルパーセントを形成してもよい。
【0067】
例示的なホストポリマーとしては、非共役骨格からペンダントした電荷輸送基を有する非共役骨格を有するポリマー、例えばポリ(9-ビニルカルバゾール)、及びポリマーの骨格中に共役繰り返し単位を含むポリマーが挙げられる。ポリマーの骨格が共役繰り返し単位を含む場合、ポリマー骨格中の繰り返し単位間の共役の程度は、式(I)の燐光性化合物の三重項エネルギー準位以上のポリマーの三重項エネルギー準位を維持するために制限され得る。
【0068】
共役ポリマーの例示的な繰り返し単位としては、非置換であるか又は置換された単環式及び多環式ヘテロアリーレン繰り返し単位;例えば、Adv.Mater.2000 12(23)1737-1750に開示されているような非置換であるか又は置換された単環式及び多環式のアリーレン繰り返し単位が挙げられ、J.Appl.Phys.1996,79,934に開示されているような1,2-、1,3-、及び1,4-フェニレン繰り返し単位;欧州特許第0842208号に開示されているような2,7-フルオレン繰り返し単位;例えば、Macromolecules 2000,33(6),2016-2020に開示されているようなインデノフルオレン繰り返し単位;並びに、例えば、欧州特許第0707020号に開示されているようなスピロフルオレン繰り返し単位;が挙げられる。これらの繰り返し単位の各々は、置換されていてもよい。置換基の例としては、C1-20アルキル又はアルコキシなどの可溶化基;フッ素、ニトロ、又はシアノなどの電子求引基;及びポリマーのガラス転移温度(Tg)を上昇させるための置換基が挙げられる。
【0069】
繰り返し単位の1つの例示的クラスは、式(IV)の非置換又は置換された繰り返し単位である:
【化6】
【0070】
(式中、Aは、O、S、NR11、CR11 、又はSiR11 であり;各出現におけるR11は、同じ又は異なり、H又は置換基であり、2つの基R11は、連結して環を形成してもよい。)
各R11は、好ましくは置換基であり、各R11は、独立して、
1つ以上の隣接しない非末端C原子が、非置換であるか、又は置換C5-20アリール若しくはC3-20ヘテロアリール、任意にはフェニル、O、S、置換N、C=O、若しくは-COO-で置換されてもよいC1-20アルキル;
各Arが、独立して、アリール又はヘテロアリール基、任意にはC5-20アリール又はC3-20ヘテロアリール基、任意にはフェニルであり;rが、少なくとも1であり;1、2、又は3であってもよく;-(Arが、rが少なくとも2である場合、Ar基の直鎖又は分岐鎖を形成してもよい、式-(Arの基、並びに
架橋性基、例えば二重結合を含む基、ビニル基若しくはアクリレート基、又はベンゾシクロブタン基
からなる群から選択されてもよい。
【0071】
11が-(Arである場合、該基又は各基Arは、非置換であってもよく、又は
アルキル、任意にはC1-20アルキル(ここで、1つ以上の隣接しない非末端C原子が、O、S、置換N、C=O、及び-COO-で置換されてもよく、アルキル基の1つ以上のH原子が、Fで置換されていてもよい);並びに
フッ素、ニトロ、及びシアノ
からなる群から選択される1つ以上の置換基R10で置換されてもよい。
【0072】
好ましい基R10は、C1-20アルキルから選択される。
【0073】
式(IV)の繰り返し単位の芳香族炭素原子は、非置換であるか又は1つ以上の置換基で置換されてもよい。置換基は、アルキル、例えばC1-20アルキル(ここで、1つ以上の隣接しない非末端C原子が、O、S、置換N、C=O、及び-COO-で置換されてもよい);非置換であるか又は1つ以上の置換基で置換されてもよいC5-20アリール;非置換であるか又は1つ以上の置換基で置換されてもよいC3-20ヘテロアリール;フッ素;並びにシアノからなる群から選択されてもよい。特に好ましい置換基としては、C1-20アルキル及び置換又は非置換のC5-20アリール、例えばフェニルが挙げられる。アリールのための任意の置換基としては、1つ以上のC1-20アルキル基が挙げられる。
【0074】
存在する場合、置換Nは、各出現において独立して、NR16であってもよく、ここで、R16は、アルキル、任意にはC1-20アルキル、又は置換されていてもよいアリール若しくはヘテロアリール、任意にはフェニルである。アリール又はヘテロアリールR16のための任意の置換基は、R10から選択されてもよい。
【0075】
好ましくは、各R11は、C1-20アルキル及び置換されていてもよいフェニルからなる群から選択される。フェニルのための任意の置換基としては、1つ以上のC1-20アルキル基が挙げられる。
【0076】
式(I)の化合物がポリマーの側鎖として提供される場合、Aは、NR11、CR11 、又はSiR11 であってもよく、少なくとも1つのR11は、N、C、若しくはSiに直接結合しているか、又はスペーサー基によってAから隔てられている式(I)の化合物を含んでもよい。
【0077】
式(IV)の繰り返し単位の共役の程度は、隣接する1つ又は複数の繰り返し単位、例えば、3位及び6位の一方又は両方にC1-20アルキル置換基を支持する2,7-連結フルオレンとのねじれを作るために、(a)繰り返し単位の連結位置を選択すること及び/又は(b)繰り返し単位の連結位置に隣接する1つ以上の芳香族炭素原子を置換することによって、制限され得る。
【0078】
式(IV)の例示的な繰り返し単位は、以下を含む:
【化7】
【0079】
ホストポリマーは、式(IV)の1つのみの繰り返し単位、又は式(IV)の2つ以上の異なる繰り返し単位を含有してもよい。
【0080】
繰り返し単位の別の例示的なクラスは、式(V)のフェニレン繰り返し単位などのフェニレン繰り返し単位である:
【化8】
【0081】
(式中、pは、0、1、2、3、又は4であり、1又は2であってもよく、R12は、各出現において独立して、置換基、上記のような置換基R11であってもよく、例えばC1-20アルキル、非置換であるか、又は1つ以上のC1-20アルキル基若しくは架橋性基で置換されるフェニルであってもよい。)
式(V)の繰り返し単位は、1,4-連結、1,2-連結、又は1,3-連結であってもよい。
【0082】
式(V)の繰り返し単位が1,4-連結であり、かつpが0である場合、式(V)の繰り返し単位の一方又は両方の隣接する繰り返し単位に対する共役の程度は、比較的高くてもよい。
【0083】
pが少なくとも1であり、かつ/又は繰り返し単位が1,2-連結又は1,3-連結である場合、式(V)の繰り返し単位の一方又は両方の隣接する繰り返し単位に対する共役の程度は、比較的低くてもよい。1つの好ましい構成では、式(V)の繰り返し単位は、1,3-連結であり、pは、0、1、2、又は3である。別の好ましい構成では、式(V)の繰り返し単位は、式(Va)を有する:
【化9】
【0084】
式(IV)及び(V)の繰り返し単位などのアリーレン繰り返し単位は、隣接する繰り返し単位の芳香族基又はヘテロ芳香族基と完全に共役してもよい。追加的に又は代替的に、ホストポリマーは、共役破断繰り返し単位に隣接する繰り返し単位間の共役を完全に破断する共役破断繰り返し単位を含有してもよい。例示的な共役破断繰り返し単位は、式(VI)を有する:
【0085】
(式中、Arは、各出現において独立して、非置換であるか又は1つ以上の置換基で置換されてもよい芳香族基又はヘテロ芳香族基を表し、Spは、2つの基Arを分離する少なくとも1つのsp混成炭素原子を含むスペーサー基を表す)。好ましくは、各Arは、フェニルであり、Spは、C1-10アルキル基である。Arの置換基は、式(IV)に関して上記の基R11から選択されてもよく、好ましくはC1-20アルキルから選択される。
【0086】
ホストポリマーは、正孔輸送単位又は電子輸送単位であり得る電荷輸送単位CTを含み得る。
【0087】
正孔輸送単位は、低い電子親和力(2eV以下)及び低いイオン化ポテンシャル(5.8eV以下、好ましくは5.7eV以下、より好ましくは5.6eV以下)を有してもよい。
【0088】
電子輸送単位は、高い電子親和力(1.8eV以上、好ましくは2eV以上、さらに好ましくは2.2eV以上)及び高いイオン化ポテンシャル(5.8eV以上)を有してもよい。好適な電子輸送基としては、例えば、Shirota and Kageyama,Chem.Rev.2007,107,953-1010に開示されている基が挙げられる。
【0089】
電子親和力及びイオン化ポテンシャルは、サイクリックボルタンメトリー(CV)によって測定され得る。作用電極電位は、時間に対して線形に傾斜してもよい。
【0090】
サイクリックボルタンメトリーが設定電位に達すると、作用電極の電位ランプが反転される。この反転は、1回の実験中に複数回発生する可能性がある。作用電極での電流を印加電圧に対してプロットし、サイクリックボルタモグラムトレースを得る。
【0091】
CVによってHOMO又はLUMOエネルギー準位を測定する装置は、アセトニトリル中の過塩素酸tert-ブチルアンモニウム/又はヘキサフルオロ燐酸tertブチルアンモニウム溶液を含有するセル、試料が膜としてコーティングされたガラス状炭素作用電極、白金対電極(電子供与体又は電子受容体)、及びAg/AgClリーク無し基準ガラス電極を備えてもよい。計算の目的で、実験終了時にセルにフェロセンを添加する。(Ag/AgCl/フェロセンと試料/フェロセンとの間の電位差の測定)。
【0092】
方法及び設定:
直径3mmのガラス状炭素作用電極
Ag/AgCl/リーク無し基準電極
Ptワイヤ補助電極
アセトニトリル中0.1Mテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェート
LUMO=4.8-フェロセン(ピークからピークまでの最大平均)+オンセット
試料:トルエン中の5mg/mLの1滴を3000rpmのLUMO(還元)測定で回転させた:
200mV/s及び-2.5Vのスイッチングポテンシャルで測定した厚膜について、良好な可逆的な還元事象が典型的に観察される。還元事象を10サイクルにわたって測定し、比較しなければならず、通常、3回目のサイクルで測定する。オンセットは、還元事象の最も急な部分とベースラインとの最良適合線の交点で取られる。
【0093】
例示的な正孔輸送繰り返し単位は、式(IX)を有する:
【化10】
【0094】
(式中、各出現におけるAr、Ar、及びAr10は、独立して、置換又は非置換のアリール又はヘテロアリールから選択され、gは、0、1、又は2、好ましくは0又は1であり、R13は、各出現において独立して、H又は置換基であり、好ましくは置換基であり、c、d、及びeは、それぞれ独立して、1、2、又は3である。)
gが1又は2である場合、各出現において同じであっても異なっていてもよいR13は、好ましくは、アルキル、例えばC1-20アルキル、Ar11、及び分岐鎖又は直鎖のAr11基からなる群から選択され、ここで、各出現におけるAr11は、独立して、置換又は非置換のアリール又はヘテロアリールである。
【0095】
Ar、Ar、並びに存在する場合、同じN原子に直接結合するAr10及びAr11から選択される任意の2つの芳香族基又はヘテロ芳香族基は、直接結合又は2価の連結原子若しくは基によって連結されてもよい。好ましい2価の連結原子及び基としては、O、S;置換N;及び置換Cが挙げられる。
【0096】
Ar及びAr10は、好ましくはC6-20アリール、より好ましくはフェニルであり、非置換であるか又は1つ以上の置換基で置換されてもよい。
【0097】
g=0の場合、Arは、好ましくはC6-20アリール、より好ましくはフェニルであり、非置換であるか又は1つ以上の置換基で置換されてもよい。
【0098】
g=1の場合、Arは、好ましくはC6-20アリール、より好ましくはフェニル又は多環式芳香族基、例えば、ナフタレン、ペリレン、アントラセン、又はフルオレンであり、非置換であるか又は1つ以上の置換基で置換されてもよい。
【0099】
13は、好ましくはAr11又は分岐鎖若しくは直鎖のAr11基である。各出現におけるAr11は、好ましくは、非置換であるか又は1つ以上の置換基で置換されてもよいフェニルである。
【0100】
例示的な基R13は、以下のものを含み、それらの各々は、非置換であるか、又は1つ以上の置換基で置換されてもよく、*は、Nへの結合点を表す:
【化11】
【0101】
c、d、及びeはそれぞれ、好ましくは1である。
【0102】
Ar、Ar、並びに存在する場合、Ar10及びAr11は、それぞれ独立して、非置換であるか、又は1つ以上、任意には1、2、3、又は4つの置換基で置換されている。置換基は、置換又は非置換アルキル、任意にはC1-20アルキルから選択されていてもよく、ここで、1つ以上の隣接しない非末端C原子は、置換されていてもよいアリール又はヘテロアリール(好ましくはフェニル)、O、S、C=O、又は-COO-で置換されてもよく、1つ以上のH原子は、Fで置換されてもよい。
【0103】
Ar、Ar、並びに存在する場合、Ar10及びAr11の好ましい置換基は、C1-40ヒドロカルビル、好ましくはC1-20アルキルである。
【0104】
式(IX)の好ましい繰り返し単位としては、式(IX-1)、(IX-2)、及び(IX-3)の非置換又は置換単位が挙げられる:
【化12】
【0105】
トリアジンは、例示的なクラスの電子輸送単位、例えば、(ヘテロ)アリール基の1つを通じて側基として結合した置換されていてもよいジ-又はトリ-(ヘテロ)アリールトリアジンを形成する。他の例示的な電子輸送単位は、ピリミジン及びピリジン;スルホキシド及びホスフィンオキシド;ベンゾフェノン;及びボランであり、それらの各々は、非置換であるか、又は1つ以上の置換基、例えば1つ以上のC1-20アルキル基で置換されてもよい。
【0106】
例示的な電子輸送単位CTは、式(VII)を有する:
【化13】
【0107】
(式中、Ar、Ar、及びArは、各出現において、独立して、置換又は非置換アリール又はヘテロアリールから選択され;各出現におけるzは、独立して、少なくとも1であり、1、2、又は3であってもよく;Yは、N又はCRであり、Rは、H又は置換基であり、好ましくはH又はC1-10アルキルである)。存在する場合、Ar、Ar、及びArの置換基は、それぞれ独立して、置換又は非置換のアルキル、C1-20アルキルから選択されてもよく、1つ以上の隣接しない非末端のC原子は、置換されていてもよいアリール若しくはヘテロアリール(好ましくはフェニル)、O、S、C=O、又は-COO-で置換されてもよく、1つ以上のH原子は、Fで置換されてもよい。好ましくは、式(VII)のAr、Ar、及びArは、それぞれフェニルであり、各フェニルは、1つ以上のC1-20アルキル基で独立して置換されていてもよい。
【0108】
好ましい一実施形態では、3つの基Yの全てがNである。
【0109】
3つの基Yの全てがCRである場合、Ar、Ar、及びArのうちの少なくとも1つは、好ましくは、Nを含むヘテロ芳香族基である。
【0110】
1つの構成では、Ar、Ar、及びArは、各出現においてフェニルである。
【0111】
式(VII)のArは、好ましくはフェニルであり、1つ以上のC1-20アルキル基又は架橋性単位で置換されていてもよい。
【0112】
電荷輸送単位CTは、対応するモノマーを重合させることによって形成される別個の繰り返し単位として提供されてもよい。あるいは、1つ以上のCT単位は、より大きな繰り返し単位、例えば式(VIII)の繰り返し単位の一部を形成してもよい:
【化14】
【0113】
(式中、CTは、共役電荷輸送基を表し;各Arは、独立して、非置換又は置換アリール又はヘテロアリールを表し;qは、少なくとも1であり;各Spは、独立して、ArとCTとの間の共役の破壊を形成するスペーサー基を表す。)
Spは、好ましくは、分岐状、直鎖状、又は環状のC1-20アルキル基である。
【0114】
例示的なCT基は、上記の式(IX)又は(VII)の単位を含む。
【0115】
Arは、好ましくは非置換又は置換アリール、任意には非置換又は置換フェニル又はフルオレンである。Arのための任意の置換基は、上記のRから選択されてもよく、好ましくは1つ以上のC1-20アルキル置換基から選択される。
【0116】
qは、好ましくは1である。
【0117】
白色OLED
本発明のOLEDは、式(I)の青色発光化合物及びデバイスから放射される光が白色であるような放射色を有する1つ以上のさらなる発光材料を含有する白色OLEDであってもよい。さらなる発光材料は、蛍光性又は燐光性であり得る赤色及び緑色の発光材料を含む。白色OLEDから放射される全ての光は、燐光性であってもよい。
【0118】
1つ以上のさらなる発光材料は、式(I)の化合物と同じ発光層に存在してもよく、又はデバイスの1つ以上のさらなる発光層に提供されてもよい。1つの任意の構成では、OLEDは、赤色発光層、並びに緑色及び青色発光層を含んでもよい。赤色層は、緑色及び青色発光層に隣接する正孔輸送層であってもよい。
【0119】
白色OLEDから放射された光は、2500~9000Kの範囲の温度で黒体によって放射されるものと等しいCIEx座標及び黒体によって放射される前記光のCIEy座標の0.05又は0.025以内のCIEy座標を有してもよく、CIEx座標は、2700~600Kの範囲の温度で黒体によって放射されるものと等しくてもよい。
【0120】
緑色放射材料は、500nmを超え、最大580nm、任意には490nmを超え、最大540nmの範囲のピークを有するフォトルミネッセンススペクトルを有してもよい
赤色放射材料は、580nmを超え、最大630nm、任意には585nmから最大625nmのフォトルミネセンススペクトルにピークを有していてもよい。
【0121】
ポリマー合成
上記の式(IV)、(V)、(VI)、(VII)、(VIII)、及び(IX)の繰り返し単位のうちの1つ以上を含むポリマーなどの共役ポリマーの好ましい調製方法は、金属錯体触媒の金属原子がアリール又はヘテロアリール基とモノマーの脱離基との間に挿入される「金属挿入」を含む。例示的な金属挿入方法は、例えば、国際公開第00/53656号に記載されているスズキ重合、及び例えば、T.Yamamoto,「Electrically Conducting And Thermally Stable pi-Conjugated Poly(arylene)s Prepared by Organometallic Processes」,Progress in Polymer Science 1993,17,1153-1205に記載されているヤマモト重合である。ヤマモト重合の場合、ニッケル錯体触媒が使用され;スズキ重合の場合、パラジウム錯体触媒が使用される。
【0122】
例えば、ヤマモト重合による直鎖状ポリマーの合成では、2つの反応性ハロゲン基を有するモノマーが使用される。同様に、スズキ重合の方法によれば、少なくとも1つの反応性基は、ボロン酸又はボロン酸エステルなどのホウ素誘導体基であり、他の反応性基は、ハロゲンである。好ましいハロゲンは、塩素、臭素、及びヨウ素であり、最も好ましくは臭素である。
【0123】
したがって、本出願を通して説明される繰り返し単位が、好適な脱離基を支持するモノマーから誘導され得ることが理解されるであろう。同様に、末端基又は側基は、好適な脱離基の反応によってポリマーに結合されてもよい。
【0124】
スズキ重合を使用してレジオレギュラー、ブロック及びランダムコポリマーを調製してもよい。特に、ホモポリマー又はランダムコポリマーは、一方の反応性基がハロゲンであり、他方の反応性基がホウ素誘導体基である場合に調製されてもよい。あるいは、ブロック又はレジオレギュラーコポリマーは、第1のモノマーの両方の反応性基がホウ素であり、第2のモノマーの両方の反応性基がハロゲンである場合に調製されてもよい。
【0125】
ハロゲン化物の代替物として、金属挿入に関与することができる他の脱離基としては、スルホン酸及びスルホン酸エステル、例えばトシラート、メシラート、及びトリフラートが挙げられる。
【0126】
電荷輸送層及び電荷阻止層
アノードと1つ又は複数の発光層との間に正孔輸送層を設けてもよい。同様に、カソードと1つ又は複数の発光層との間に電子輸送層を提供してもよい。
【0127】
同様に、アノードと発光層との間に電子阻止層を設け、カソードと発光層との間に正孔阻止層を提供してもよい。輸送層と阻止層とを組み合わせて使用してもよい。そのHOMO及びLUMO準位に応じて、単一の層は、正孔及び電子のうちの一方の輸送、並びに正孔及び電子のうちの他方の阻止の両方をし得る。
【0128】
電荷輸送層又は電荷阻止層は、特に、その電荷輸送層又は電荷阻止層の上にある層が溶液から堆積される場合に架橋され得る。この架橋に使用される架橋性基は、そのような反応性二重結合を含む架橋性基、及びビニル基若しくはアクリレート基、又はベンゾシクロブタン基であってもよい。架橋性基は、電荷輸送又は電荷阻止ポリマーの骨格からペンダントした置換基として提供されてもよい。電荷輸送又は電荷阻止層の形成に続いて、架橋性基は、熱処理又は照射によって架橋され得る。
【0129】
存在する場合、アノードと発光層との間に位置する正孔輸送層は、サイクリックボルタンメトリーによって測定して、好ましくは5.5eV以下、より好ましくは約4.8~5.5eVのHOMO準位を有する。正孔輸送層のHOMO準位は、これらの層の間の正孔輸送に対する小さなバリアを提供するために、隣接する層(例えば、発光層)の0.2eV以内、場合により0.1eV以内になるように選択されてもよい。
【0130】
存在する場合、発光層とカソードとの間に位置する電子輸送層は、好ましくは、矩形波サイクリックボルタンメトリーによって測定して約2.5~3.5eVのLUMO準位を有する。カソードに最も近い発光層とカソードとの間に、0.2~2nmの範囲の厚さを有する一酸化ケイ素若しくは二酸化ケイ素、又は他の薄い誘電体層の層を提供してもよい。HOMO及びLUMO準位は、サイクリックボルタンメトリーを使用して測定されてもよい。
【0131】
存在する場合、正孔阻止層は、式(XII)の化合物を含むか、又はそれからなり得る:
【化15】
【0132】
(式中、各出現におけるVは、独立して、S又はO、好ましくはSである)。式(XII)の化合物は、非置換であっても、又は1つ以上の置換基、場合により1つ以上のC1-40ヒドロカルビル基、場合により1つ以上のC1-20アルキル基で置換されてもよい。
【0133】
正孔輸送層は、正孔輸送(ヘテロ)アリールアミン、例えば式(IX)の正孔輸送繰り返し単位を含むホモポリマー又はコポリマーを含有してもよい。例示的なコポリマーは、上記のようなフェニル、フルオレン、又はインデノフルオレン繰り返し単位のような式(IX)の繰り返し単位及び置換されていてもよい(ヘテロ)アリーレン共繰り返し単位を含み、前記(ヘテロ)アリーレン繰り返し単位の各々は、アルキル基又はアルコキシ基のような1つ以上の置換基で置換されていてもよい。特定の共繰り返し単位としては、上記のような式(IVa)のフルオレン繰り返し単位及び式(V)のフェニレン繰り返し単位が挙げられる。式(IX)の繰り返し単位を含有する正孔輸送コポリマーは、25~95モル%の式(IX)の繰り返し単位を含有してもよい。
【0134】
電子輸送層は、置換されていてもよいアリーレン繰り返し単位の鎖、例えばフルオレン繰り返し単位の鎖を含むポリマーを含有してもよい。
【0135】
2つ以上の正孔輸送層又は2つ以上の電子輸送層が提供されてもよい。一実施形態では、2つ以上の正孔輸送層が提供される。
【0136】
正孔注入層
導電性有機材料又は導電性無機材料から形成され得る導電性正孔注入層を、アノードと1つ又は複数の発光層との間に提供して、アノードから半導体ポリマーの1つ又は複数の層への正孔注入を助けてもよい。正孔輸送層は、正孔注入層と組み合わせて使用してもよい。
【0137】
ドープされた有機正孔注入材料の例としては、置換されていてもよいドープされたポリ(エチレンジオキシチオフェン)(PEDT)、特に欧州特許第0901176号及び欧州特許第0947123号に開示されているようなポリスチレンスルホナート(PSS)などの電荷平衡ポリ酸、ポリアクリル酸又はフッ素化スルホン酸、例えばNafion(登録商標)でドープされたPEDT;米国特許第5723873号及び米国特許第5798170号に開示されているようなポリアニリン;並びに置換されていてもよいポリチオフェン又はポリ(チエノチオフェン)が挙げられる。導電性無機材料の例としては、Journal of Physics D:Applied Physics(1996),29(11),2750-2753に開示されているようなVOx、MoOx、及びRuOxなどの遷移金属酸化物が挙げられる。
【0138】
カソード
カソードは、1つ又は複数の発光層への電子の注入を可能にする仕事関数を有する材料から選択される。他の要因は、カソードと発光材料との間の有害な相互作用の可能性などのカソードの選択に影響を与える。カソードは、アルミニウムの層などの単一の材料からなり得る。あるいは、国際公開第98/10621号に開示されるように、複数の金属、例えば、カルシウム及びアルミニウムなどの低仕事関数材料及び高仕事関数材料の二重層を含んでもよい。カソードは、例えば、国際公開第98/57381号、Appl.Phys.Lett.2002,81(4),634、及び国際公開第02/84759号に開示されているような元素バリウムを含有する層を含有してもよい。カソードは、OLEDの(1又は複数の)発光層と1つ以上の金属層などのカソードの1つ以上の導電層との間の金属化合物の薄い(例えば1~5nm)層を含有してもよい。例示的な金属化合物としては、電子注入を助けるためのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物又はフッ化物、例えば国際公開第00/48258号に開示されているようなフッ化リチウム;Appl.Phys.Lett.2001年,79(5),2001年に開示されているようなフッ化バリウム;及び酸化バリウムが挙げられる。デバイスへの電子の効率的な注入を提供するために、カソードは、好ましくは3.5eV未満、より好ましくは3.2eV未満、最も好ましくは3eV未満の仕事関数を有する。金属の仕事関数は、例えば、Michaelson,J.Appl.Phys.48(11),4729,1977に見出すことができる。
【0139】
カソードは、不透明又は透明であってもよい。このようなデバイスの透明アノードを通した放射は、放射画素の下に位置する駆動回路によって少なくとも部分的に阻止されるので、透明カソードは、活性マトリクスデバイスにとって特に有利である。透明カソードは、透明であるように十分に薄い電子注入材料の層を含む。典型的には、この層の横方向の導電率は、その薄さの結果として低くなる。この場合、電子注入材料の層は、インジウムスズ酸化物などの透明導電性材料のより厚い層と組み合わせて使用される。
【0140】
透明カソードデバイスは、(もちろん、完全に透明デバイスが望まれない限り)透明アノードを有する必要はなく、したがって、底部放射デバイスに使用される透明アノードは、アルミニウムの層などの反射性材料の層と置き換えられてもよく、又はそれで補完されてもよい。透明カソードデバイスの例は、例えば、英国特許第2348316号に開示されている。
【0141】
封入
有機オプトエレクトロニクスデバイスは、水分及び酸素に敏感である傾向がある。したがって、基板1は、好ましくは、デバイスへの水分及び酸素の進入を防止するための良好なバリア特性を有する。基板は、一般にガラスであるが、特にデバイスの柔軟性が望ましい場合には代替的な基板を使用してもよい。例えば、基板は、交互のプラスチック層とバリア層との基板を開示している米国特許第6268695号のようなプラスチック又は欧州特許0949850号に開示されているような薄いガラスとプラスチックとの積層体を含んでもよい。
【0142】
デバイスは、水分及び酸素の侵入を防止するために、封入剤(図示せず)で封入されてもよい。好適な封入剤としては、ガラスシート、例えば、国際公開第01/81649号に開示されているような二酸化ケイ素、一酸化ケイ素、窒化ケイ素、若しくはポリマーと誘電体との交互スタックなどの好適なバリア特性を有する膜、又は国際公開第01/19142号に開示されているような気密容器が挙げられる。透明カソードデバイスの場合、一酸化ケイ素又は二酸化ケイ素のような透明な封入層は、ミクロンレベルの厚さに堆積され得るが、好ましい一実施形態では、このような層の厚さは、20~300nmの範囲である。基板又は封入剤を通して浸透し得るあらゆる大気中の水分及び/又は酸素を吸収するためのゲッタ材を、基板と封入剤との間に配置してもよい。
【0143】
溶液処理
式(I)の発光金属錯体の溶液処理可能な配合物を形成するのに好適な溶媒及びその組成物は、一般的な有機溶媒、例えばモノ又はポリアルキルベンゼン、例えばトルエン及びキシレン及びモノ又はポリアルコキシベンゼン、並びにそれらの混合物から選択されてもよい。配合物は、1つ以上の溶媒を含んでもよい。
【0144】
配合物は、1つ又は複数の溶媒中に溶解した式(I)の化合物、及び1つ又は複数の溶媒中に溶解又は分散された、好ましくは溶解されている1つ以上のさらなる材料を含んでもよい。
【0145】
1つ以上のさらなる材料は、1つ以上のホスト材料及び1つ以上のさらなる発光材料を含むか又はそれらからなり得る。
【0146】
式(I)の化合物を含有する発光層を形成するための例示的な溶液堆積技術としては、印刷及びコーティング技術、例えば、スピンコーティング、浸漬コーティング、ロールトゥロールコーティング又はロールトゥロール印刷、ドクターブレードコーティング、スロットダイコーティング、グラビア印刷、スクリーン印刷、及びインクジェット印刷が挙げられる。
【0147】
上記のようなコーティング方法は、発光層のパターニングが不要なデバイス、例えば照明用途又は単純なモノクロセグメント化ディスプレイに特に好適である。
【0148】
印刷は、高情報コンテンツディスプレイ、特にフルカラーディスプレイに特に好適である。デバイスは、第1の電極の上にパターン化された層を提供すること、及び1色(モノクロデバイスの場合)又は複数色(多色の場合、特にフルカラーデバイス)の印刷用のウェルを画定することによってインクジェット印刷され得る。パターン化された層は、典型的には、例えば欧州特許第0880303号に記載されているようにウェルを画定するようにパターン化されたフォトレジストの層である。
【0149】
ウェルの代替として、パターン化された層内に画定されたチャネルにインクが印刷され得る。特に、フォトレジストは、ウェルとは異なり、複数の画素にわたって延在し、チャネル端で閉鎖又は開放され得るチャネルを形成するようにパターン化されてもよい。
【0150】
同じコーティング及び印刷方法を使用して、(存在する場合)正孔注入層、電荷輸送層、及び電荷阻止層を含むOLEDの他の層を形成してもよい。
【0151】
[実施例]
化合物例3
【化16】
【0152】
工程1:
メカニカルオーバーヘッドスターラー、窒素入口、及び排気口を備えた5Lの3口丸底フラスコ。THF(2L)中の2,6-ジメチル-4-tert-ブチルアニリン(200g、1.129モル)及びトリエチルアミン(472mL、3.38モル)を氷浴を使用して0℃に冷却した。塩化2,2-ジメチルブチロイル(228g、1.69モル)を0℃でゆっくり添加した。混合物を室温に温め、16時間撹拌した。反応の完了後、それを濾過し、THF(1L)で洗浄した。濾液を濃縮して粗生成物(255g)を得た。粗残渣(255g)を酢酸エチル(500mL)で粉砕し、濾過して、HPLC純度99%の生成物205gを得た。
【0153】
H-NMR(400MHz,CDCl):δ[ppm]1.01(t,J=7.6Hz,3H),1.31(s,6H),1.33(s,9H),1.70(q,J=7.6Hz,2H),2.23(s,6H),6.84(br,s,1H),7.09(br,s,1H).
【化17】
【0154】
工程2:
メカニカルオーバーヘッドスターラー、還流冷却器、窒素入口、及び排気口を備えた5Lの3口丸底フラスコ。工程1の生成物(115g、0.417モル)、2-フルオロピリジン(44.59g、0.459モル)、及び無水トリフリック酸(129.5g、0.459モル)の混合物をクロロベンゼン(1150mL)中に取った。安息香酸ヒドラジド(98.7g、0.459モル)を室温で添加した。反応混合物をRTで1時間撹拌し、次いで90℃に18時間加熱した。粗LCMS分析は、出発物質の完全な転化を示した。反応混合物をクロロホルムで希釈し、10%重炭酸ナトリウム溶液(1L)で洗浄した。有機層を水(1L×2)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、濃縮した(168g)。粗生成物(168g)を、ヘキサン/酢酸エチル(約50%)を使用したシリカカラムクロマトグラフィーにより精製して、HPLC純度96%の生成物120gを得た。このようにして得られた固体を熱アセトニトリル(1.5L)に取り、ゆっくりと室温に冷却した。得られた固体を濾過して、HPLC純度99.57%の生成物100gを得た。
【0155】
H-NMR(400MHz,DMSO-d):δ[ppm]0.79(t,J=7.2Hz,3H),1.12(s,6H),1.31(s,9H),1.62(q,J=7.2Hz,2H),1.91(s,6H),7.16(s,1H),7.27-7.39(m,3H),7.56(d,J=7.6Hz 1H).
【化18】
【0156】
工程3:
メカニカルオーバーヘッドスターラー、還流冷却器、窒素入口、及び排気口を備えた2Lの3口丸底フラスコ。トルエン(500mL)中の工程2からの生成物(50g、0.1100モル)及びフェニルボロン酸(14.75g、0.1210モル)の混合物に窒素ガスを1時間パージした。Pd(dba)(1g、0.0011モル)及びS-Phos(0.9g、0.0022モル)を添加した。この混合物に、脱気したテトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(260mL、0.440モル)25%を60℃で添加した。混合物を110℃で18時間加熱した。TLCによって完全に転化した後、混合物をセライト床で濾過し、酢酸エチル(1L)で洗浄した。合わせた有機相を水(500mL)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、濃縮した。このようにして得られた粗残留物(50g)を、ヘキサン中酢酸エチル40%を使用してシリカゲルカラムにより精製して、HPLC純度98%の生成物38gを得た。これを熱アセトニトリルに取り、室温までゆっくりと冷却し、得られた固体を濾過して、HPLC純度99.01%の生成物28gを得た。熱アセトニトリル結晶化を再び繰り返して、HPLC純度99.85%の21gを得た。材料をジクロロメタン(200mL)中に溶解し、熱時濾過し、濃縮して、HPLC純度99.85%の生成物20.5gを得た。
【0157】
H-NMR(400MHz,CDCl):δ[ppm]0.79(t,J=7.6Hz,3H),1.23(s,6H),1.37(s,9H),1.73(q,J=7.6Hz,2H),2.01(s,6H),7.20(s,2H),7.21-7.24(m,2H),7.28-7.40(m,5H),7.53(d,J=7.6Hz,1H),7.70(d,J=7.6Hz,1H).
【化19】
【0158】
工程4:
ヤングタップ、マグネチックスターラーバー、還流冷却器、窒素入口、及び排気口を備えた50mLの2口丸底フラスコ。工程3の生成物(5g、0.011モル)及びIr(acac)(1.35g、0.0028モル)を2口フラスコに入れ、フラスコを排気し、Nで3回充填した。Nで15分間脱気したペンタデカン(2mL)をフラスコに添加した。フラスコを砂浴に入れ、300℃で24時間加熱した後、室温に冷却した。得られた黒色固体をトルエン(20mL)に溶解し、1口丸底フラスコに移し、減圧下で濃縮した。カラムクロマトグラフィー(勾配溶出、ジクロロメタン中の0~20%の酢酸エチル)による精製により、4.03gの化合物例3を得た。化合物例3を最少量のジクロロメタンに溶解し、過剰のアセトニトリルで沈殿させて、HPLC純度99.48%の3.54gの化合物例3を得た。
【0159】
H-NMR(600MHz,THF-d):δ[ppm]0.93(t,J=7.4Hz,9H),1.11(s,9H),1.22(s,9H),1.42(s,27H),1.55-1.63(m,3H),1.65-1.71(m,3H),2.03(s,9H),2.18(s,9H),6.31(d,J=1.8Hz,3H),6.96(br d,J=7.9Hz,3H),7.01-7.04(m,3H),7.09-7.12(m,6H),7.12-7.15(m,6H),7.17(br s,3H),7.38(d,J=2.1Hz,3H),7.40(d,J=2.0Hz,3H).
化合物例1、2、及び4
化合物例1、2、及び4を上記の経路に類似の方法によって作製した。
【0160】
化合物例1(99.77%のHPLC純度)の分析仕様:
H-NMR(600MHz,THF-d):δ[ppm]0.85-1.02(m,9H),0.89(s,27H),1.08(s,9H),1.12(br t,1H),1.22(s,9H),1.38(s,54H),1.54-1.63(m,3H),1.65-1.71(m,3H),2.15(s,9H),2.21(s,9H),2.30(s,2H),6.45(d,J=1.9Hz,3H),7.08-7.11(m,3H),7.15(s,3H),7.16-7.18(m,3H),7.37-7.40(m,3H),7.42(d,J=1.6Hz,6H),7.50(d,J=8.5Hz,12H),7.59-7.62(m,12H),7.60-7.61(m,3H).
化合物例2の分析仕様(99.71%HPLC純度):
H-NMR(600MHz,THF-d):δ[ppm]1.00(t,J=7.4Hz,9H),1.22(s,9H),1.30(s,9H),1.64-1.70(m,3H),1.75-1.79(m,3H),2.13(s,9H),2.27(s,9H),6.33(d,J=2.0Hz,3H),6.93-6.97(m,3H),6.98-7.02(m,9H),7.09-7.13(m,6H),7.25(d,J=8.0Hz,3H),7.39-7.43(m,3H),7.50(t,J=7.7Hz,6H),7.65(s,6H),7.75-7.78(m,6H).
化合物例4(99.92%のHPLC純度)の分析仕様:
H-NMR(600MHz,THF-d):δ[ppm]0.92(t,J=7.0Hz,9H),1.11(s,9H),1.21(s,9H),1.26(s,27H),1.42(s,27H),1.56-1.63(m,3H),1.64-1.71(m,3H),2.02(s,9H),2.18(s,6H),6.24(d,J=1.9Hz,3H),6.92(dd,J=7.9,2.0Hz,3H),7.04(d,J=8.5Hz,6H),7.15(d,J=8.0Hz,3H),7.19(d,J=8.5Hz,6H),7.38(s,3H),7.39(s,3H).
デバイス例1
以下の構造を有する白色有機発光デバイスを調製した:
ITO/HIL/LEL(R)/LEL(G、B)/HBL/ETL/カソード
ITOは、インジウム-スズ酸化物アノードであり;HILは、正孔注入材料を含む正孔注入層であり、LEL(R)は、赤色発光正孔輸送層であり、LEL(G、B)は、緑色及び青色発光層であり、HBLは、正孔阻止層であり;ETLは、電子輸送層である。
【0161】
ITO(45nm)を支持する基板をUV/オゾンを使用して洗浄した。Nissan Chemical Industriesから入手可能な正孔注入材料の配合物をスピンコートすることにより、正孔注入層を約35nmの厚さに形成した。架橋性赤色発光性正孔輸送性ポリマーをスピンコートすること、及び180℃で加熱して、ポリマーを架橋させることにより、赤色発光層を約20nmの厚さに形成した。ホスト1(74重量%)、緑色燐光性エミッター(1重量%)、及び化合物例1(24重量%)をスピンコートすることによって緑色及び青色の発光層を約70nmの厚さに形成し、緑色燐光性エミッターは、トリス(フェニルピリジン)イリジウムエミッターであり、各フェニルピリジン配位子は、アルキル化3,5-ジフェニルベンゼンデンドロンで置換されている。正孔阻止化合物1の正孔阻止層を発光層上に10nmの厚さに蒸着した。電子輸送層は、電子輸送ユニット1を含むポリマーを10nmの厚さにスピンコートすることにより形成した。約3.5nm厚のフッ化ナトリウムの第1の層の電子輸送層、約100nm厚のアルミニウムの層、及び約100nm厚の銀の層の上にカソードを形成した。
【0162】
ホスト1は、以下の式を有する:
【化20】
【0163】
赤色放射正孔輸送ポリマーを、国際公開第00/53656号に記載されているようなスズキ重合により形成し、式(Va)の架橋性フェニレン繰り返し単位;式(IX-1)のアミン繰り返し単位、及び以下の式の3モル%の赤色燐光性基を含むポリマーを得た:
【化21】
【0164】
電子輸送ユニット1は、以下の式を有する:
【化22】
【0165】
正孔阻止化合物1は、以下の式を有する:
【化23】
【0166】
デバイス例2~4
デバイス例2~4は、化合物例1を化合物例2~4でそれぞれ置き換えたことを除いて、デバイス例1について記載したように調製した。
【0167】
比較デバイス1~4
化合物例1~4の代わりに比較化合物1~4を使用したことを除いて、デバイス例1~4について記載したように、比較デバイスを調製した。
【化24】
【0168】
定電流(T70)時の初期輝度の70%にデバイスの輝度が低下するのにかかる時間を測定した。結果を表1に示す。
【表1】
【0169】
DBPB=3,5-ジ(4-tert-ブチルフェニル)ベンゼン
本発明を特定の例示的な実施形態に関して説明してきたが、本明細書に開示された特徴の様々な変更、改変、及び/又は組み合わせは、以下の請求項に記載される本発明の範囲から逸脱することなく当業者には明らかであることが理解されよう。
図1