(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】2024-01-25
(45)【発行日】2024-02-02
(54)【発明の名称】青色光を発する有機エレクトロルミネセントデバイス
(51)【国際特許分類】
H10K 50/12 20230101AFI20240126BHJP
C09K 11/06 20060101ALI20240126BHJP
H10K 59/10 20230101ALI20240126BHJP
H10K 85/60 20230101ALI20240126BHJP
H10K 101/20 20230101ALN20240126BHJP
H10K 101/30 20230101ALN20240126BHJP
【FI】
H10K50/12
C09K11/06 640
C09K11/06 645
C09K11/06 690
H10K59/10
H10K85/60
H10K101:20
H10K101:30
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2019187298
(22)【出願日】2019-10-11
【審査請求日】2022-09-21
(32)【優先日】2018-10-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】512187343
【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社
【氏名又は名称原語表記】Samsung Display Co.,Ltd.
【住所又は居所原語表記】1, Samsung-ro, Giheung-gu, Yongin-si, Gyeonggi-do, Republic of Korea
(74)【代理人】
【識別番号】110002619
【氏名又は名称】弁理士法人PORT
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ゲオルギオス・リアプティシス
(72)【発明者】
【氏名】クリスティアン・カスパレーク
(72)【発明者】
【氏名】ハーラルト・フリュク
(72)【発明者】
【氏名】ザンドラ・コルデス
(72)【発明者】
【氏名】パトリック・ピンゲル
(72)【発明者】
【氏名】ハイメ・レガネス・カルバジョ
(72)【発明者】
【氏名】イリーナ・レーリッヒ
【審査官】岩井 好子
(56)【参考文献】
【文献】特開2019-096876(JP,A)
【文献】国際公開第2011/030450(WO,A1)
【文献】中国特許出願公開第106206997(CN,A)
【文献】特開2015-179809(JP,A)
【文献】国際公開第2014/104315(WO,A1)
【文献】特開2013-135237(JP,A)
【文献】特開2015-144224(JP,A)
【文献】特開2002-050483(JP,A)
【文献】特開2018-065784(JP,A)
【文献】特開2018-070586(JP,A)
【文献】特開2018-080161(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H10K 50/12
C09K 11/06
H10K 59/10
H10K 85/60
H10K 101/20
H10K 101/30
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
(i) エネルギーE
LUMO(H
B)を有する最低空分子軌道LUMO(H
B)及びエネルギーE
HOMO(H
B)を有する最高被占分子軌道HOMO(H
B)を有するホスト材料H
B;
(ii) 最低励起一重項状態エネルギーレベルS1
E、最低励起三重項状態エネルギーレベルT1
E、エネルギーE
LUMO(E
B)を有する最低空分子軌道LUMO(E
B)及びエネルギーE
HOMO(E
B)を有する最高被占分子軌道HOMO(E
B)を有する熱活性化遅延蛍光(TADF)材料E
B;並びに
(iii) 最低励起一重項状態エネルギーレベルS1
S、最高励起三重項状態レベルT1
S、エネルギーE
LUMO(S
B)を有する最低空分子軌道LUMO(S
B)及びエネルギーE
HOMO(S
B)を有する最高被占分子軌道HOMO(S
B)を有するデポピュレーション剤S
B、
を含む発光層Bを含む有機エレクトロルミネセントデバイスであって、
ここで、E
Bは熱活性化遅延蛍光を発し;そしてここで以下の式(1)~(2)
、(3a)及び(3b)又は(4a)及び
(4b):
S1
S ≧ S1
E (1)
T1
S ≧ 2.5eV (2)
E
LUMO(E
B) < E
LUMO(H
B) (3a)
0.2eV < E
LUMO(E
B)-E
LUMO(S
B) < 0.5eV (3b)
E
LUMO(E
B) > E
LUMO(H
B) (4a)
0.2eV < E
LUMO(H
B)-E
LUMO(S
B) < 0.5eV (4b)により表される関係が適用さ
れ、
前記
デポピュレーション剤S
B
は、有機TADFエミッター又は2もしくはそれ以上の有機TADFエミッターの組み合わせであり、
前記TADF材料E
B
は、
- 式I
【化1】
の構造を含むか又は式Iの構造からなる第一の化学部分
及び
- 式II
【化2】
の構造を含むか又は式IIの構造からなる1つ又は2つの第二の化学部分を含み、
ここで第一の化学部分は第二の化学部分の各々に単結合を介して連結され;
Q
I
はN又はCHのいずれかであり;
Q
II
はN又はCHのいずれかであり;
Tは、
第一の化学部分を第二の化学部分に連結する単結合の結合部位、水素(H)、重水素(D)、及びR
1
からなる群より選択され;
Vは、
第一の化学部分を第二の化学部分に連結する単結合の結合部位、H、D、及びR
1
からなる群より選択され;
Wは、
第一の化学部分を第二の化学部分に連結する単結合の結合部位、H、D、及びR
1
からなる群より選択され;
Xは、
第一の化学部分を第二の化学部分に連結する単結合の結合部位、H、D、及びR
1
からなる群より選択され;
Yは、
第一の化学部分を第二の化学部分に連結する単結合の結合部位、H、D、及びR
1
からなる群より選択され;
#は、第二の化学部分を第一の化学部分に連結する単結合の結合部位を表し;
Zは、それぞれ互いに独立して、直接結合、CR
3
R
4
、C=CR
3
R
4
、C=O、C=NR
3
、NR
3
、O、SiR
3
R
4
、S、S(O)及びS(O)
2
からなる群より選択され;
R
1
は、
CN、
CF
3
、
SiPh
3
、
GePh
3
、及び
式Q:
【化3】
[式中、
Q
1
はN及びC-R
I
からなる群より選択され;
Q
2
はN及びC-R
II
からなる群より選択され;
Q
3
はN及びC-R
III
からなる群より選択され;
Q
5
はN及びC-R
V
からなる群より選択され;そして
$は、第三の化学部分を第一の化学部分に連結する単結合の結合部位を表す]
の構造を含むか又は該構造からなる第三の化学部分
からなる群より選択され;
R
I
は
H、
D、
CN、
CF
3
、
SiPh
3
、
GePh
3
、
F、
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているフェニル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているトリアジニル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているピリジル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているピリミジル;及び
式IIQ:
【化4】
の構造を含むか又は該構造からなる第四の化学部分からなる群より選択され;
§は、第四の化学部分を第三の化学部分に連結する単結合の結合部位を表し;
Z
§
は、それぞれ互いに独立して、直接結合、CR
3
R
4
、C=CR
3
R
4
、C=O、C=NR
3
、NR
3
、O、SiR
3
R
4
、S、S(O)及びS(O)
2
からなる群より選択され;
R
II
は、それぞれ互いに独立して、
H、
D、
CN、
CF
3
、
SiPh
3
、
GePh
3
、
F、
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているフェニル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているトリアジニル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているピリジル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているピリミジル;及び
式IIQの構造を含むか又は該構造からなる第四の化学部分からなる群より選択され;
R
III
は、それぞれ互いに独立して、
H、
D、
CN、
CF
3
、
SiPh
3
、
GePh
3
、
F、
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているトリアジニル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているピリジル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているピリミジル;及び
式IIQの構造を含むか又は該構造からなる第四の化学部分からなる群より選択され;
R
IV
は、それぞれ互いに独立して、
H、
D、
CN、
CF
3
、
SiPh
3
、
GePh
3
、
F、
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているフェニル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているトリアジニル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているピリジル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているピリミジル
からなる群より選択され;
R
V
は、それぞれ互いに独立して、
H、
D、
CN、
CF
3
、
SiPh
3
、
GePh
3
、
F、
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているトリアジニル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているピリジル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているピリミジル
からなる群より選択され;
R
a
、R
3
及びR
4
は、それぞれ互いに独立して、水素、
重水素、
N(R
5
)
2
、
OR
5
、
Si(R
5
)
3
、
B(OR
5
)
2
、
OSO
2
R
5
、
CF
3
、
CN、
F、
Br、
I、
1つ又はそれ以上の置換基R
5
で場合により置換されているC
1
-C
40
-アルキル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
5
C=CR
5
、C≡C、Si(R
5
)
2
、Ge(R
5
)
2
、Sn(R
5
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5
、P(=O)(R
5
)、SO、SO
2
、NR
5
、O、S又はCONR
5
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5
で場合により置換されているC
1
-C
40
-アルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
5
C=CR
5
、C≡C、Si(R
5
)
2
、Ge(R
5
)
2
、Sn(R
5
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5
、P(=O)(R
5
)、SO、SO
2
、NR
5
、O、S又はCONR
5
で場合により置換されており];
1つ又はそれ以上の置換基R
5
で場合により置換されているC
1
-C
40
-チオアルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
5
C=CR
5
、C≡C、Si(R
5
)
2
、Ge(R
5
)
2
、Sn(R
5
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5
、P(=O)(R
5
)、SO、SO
2
、NR
5
、O、S又はCONR
5
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5
で場合により置換されているC
2
-C
40
-アルケニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
5
C=CR
5
、C≡C、Si(R
5
)
2
、Ge(R
5
)
2
、Sn(R
5
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5
、P(=O)(R
5
)、SO、SO
2
、NR
5
、O、S又はCONR
5
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5
で場合により置換されているC
2
-C
40
-アルキニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
5
C=CR
5
、C≡C、Si(R
5
)
2
、Ge(R
5
)
2
、Sn(R
5
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5
、P(=O)(R
5
)、SO、SO
2
、NR
5
、O、S又はCONR
5
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5
で場合により置換されているC
6
-C
60
-アリール;及び
1つ又はそれ以上の置換基R
5
で場合により置換されているC
3
-C
57
-ヘテロアリール
からなる群より選択され;
R
5
は、それぞれ互いに独立して、水素、重水素、
N(R
6
)
2
、
OR
6
、
Si(R
6
)
3
、
B(OR
6
)
2
、
OSO
2
R
6
、
CF
3
、CN、F、Br、I、
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているC
1
-C
40
-アルキル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
6
C=CR
6
、C≡C、Si(R
6
)
2
、Ge(R
6
)
2
、Sn(R
6
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
6
、P(=O)(R
6
)、SO、SO
2
、NR
6
、O、S又はCONR
6
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているC
1
-C
40
-アルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
6
C=CR
6
、C≡C、Si(R
6
)
2
、Ge(R
6
)
2
、Sn(R
6
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
6
、P(=O)(R
6
)、SO、SO
2
、NR
6
、O、S又はCONR
6
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているC
1
-C
40
-チオアルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
6
C=CR
6
、C≡C、Si(R
6
)
2
、Ge(R
6
)
2
、Sn(R
6
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
6
、P(=O)(R
6
)、SO、SO
2
、NR
6
、O、S又はCONR
6
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているC
2
-C
40
-アルケニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
6
C=CR
6
、C≡C、Si(R
6
)
2
、Ge(R
6
)
2
、Sn(R
6
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
6
、P(=O)(R
6
)、SO、SO
2
、NR
6
、O、S又はCONR
6
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているC
2
-C
40
-アルキニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
6
C=CR
6
、C≡C、Si(R
6
)
2
、Ge(R
6
)
2
、Sn(R
6
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
6
、P(=O)(R
6
)、SO、SO
2
、NR
6
、O、S又はCONR
6
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているC
6
-C
60
-アリール;及び
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているC
3
-C
57
-ヘテロアリール
からなる群より選択され;
R
f
は、それぞれ互いに独立して、水素、重水素、
N(R
5f
)
2
、
OR
5f
、
Si(R
5f
)
3
、
B(OR
5f
)
2
、
OSO
2
R
5f
、
CF
3
、
CN、
F、Br、I、
1つ又はそれ以上の置換基R
5f
で場合により置換されているC
1
-C
40
-アルキル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
5f
C=CR
5f
、C≡C、Si(R
5f
)
2
、Ge(R
5f
)
2
、Sn(R
5f
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5f
、P(=O)(R
5f
)、SO、SO
2
、NR
5f
、O、S又はCONR
5f
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5f
で場合により置換されているC
1
-C
40
-アルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
5f
C=CR
5f
、C≡C、Si(R
5f
)
2
、Ge(R
5f
)
2
、Sn(R
5f
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5f
、P(=O)(R
5f
)、SO、SO
2
、NR
5f
、O、S又はCONR
5f
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5f
で場合により置換されているC
1
-C
40
-チオアルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
5f
C=CR
5f
、C≡C、Si(R
5f
)
2
、Ge(R
5f
)
2
、Sn(R
5f
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5f
、P(=O)(R
5f
)、SO、SO
2
、NR
5f
、O、S又はCONR
5f
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5f
で場合により置換されているC
2
-C
40
-アルケニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
5f
C=CR
5f
、C≡C、Si(R
5f
)
2
、Ge(R
5f
)
2
、Sn(R
5f
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5f
、P(=O)(R
5f
)、SO、SO
2
、NR
5f
、O、S又はCONR
5f
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5f
で場合により置換されているC
2
-C
40
-アルキニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
5f
C=CR
5f
、C≡C、Si(R
5f
)
2
、Ge(R
5f
)
2
、Sn(R
5f
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5f
、P(=O)(R
5f
)、SO、SO
2
、NR
5f
、O、S又はCONR
5f
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5f
で場合により置換されているC
6
-C
60
-アリール;及び
1つ又はそれ以上の置換基R
5f
で場合により置換されているC
3
-C
57
-ヘテロアリール
からなる群より選択され;
R
5f
は、それぞれ互いに独立して、水素、重水素、
N(R
6
)
2
、
OR
6
、
Si(R
6
)
3
、
B(OR
6
)
2
、
OSO
2
R
6
、
CF
3
、
CN、
F、Br、I、
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているC
1
-C
40
-アルキル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
6
C=CR
6
、C≡C、Si(R
6
)
2
、Ge(R
6
)
2
、Sn(R
6
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
6
、P(=O)(R
6
)、SO、SO
2
、NR
6
、O、S又はCONR
6
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているC
1
-C
40
-アルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
6
C=CR
6
、C≡C、Si(R
6
)
2
、Ge(R
6
)
2
、Sn(R
6
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
6
、P(=O)(R
6
)、SO、SO
2
、NR
6
、O、S又はCONR
6
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているC
1
-C
40
-チオアルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
6
C=CR
6
、C≡C、Si(R
6
)
2
、Ge(R
6
)
2
、Sn(R
6
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
6
、P(=O)(R
6
)、SO、SO
2
、NR
6
、O、S又はCONR
6
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているC
2
-C
40
-アルケニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
6
C=CR
6
、C≡C、Si(R
6
)
2
、Ge(R
6
)
2
、Sn(R
6
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
6
、P(=O)(R
6
)、SO、SO
2
、NR
6
、O、S又はCONR
6
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているC
2
-C
40
-アルキニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
6
C=CR
6
、C≡C、Si(R
6
)
2
、Ge(R
6
)
2
、Sn(R
6
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
6
、P(=O)(R
6
)、SO、SO
2
、NR
6
、O、S又はCONR
6
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているC
6
-C
60
-アリール;及び
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているC
3
-C
57
-ヘテロアリール
からなる群より選択され;
R
6
は、それぞれ互いに独立して、水素、重水素、
OPh、
CF
3
、
CN、
F、
C
1
-C
5
-アルキル
[ここで、場合により1つ又はそれ以上の水素原子は互いに独立して重水素、CN、CF
3
、又はFで置換されている];
C
1
-C
5
-アルコキシ
[ここで場合により1つ又はそれ以上の水素原子は互いに独立して重水素、CN、CF
3
、又はFで置換されている];
C
1
-C
5
-チオアルコキシ
[ここで、場合により1つ又はそれ以上の水素原子は互いに独立して重水素、CN、CF
3
、又はFで置換されている];
C
2
-C
5
-アルケニル
[ここで、場合により1つ又はそれ以上の水素原子は互いに独立して重水素、CN、CF
3
、又はFで置換されている];
C
2
-C
5
-アルキニル
[ここで、場合により1つ又はそれ以上の水素原子は互いに独立して重水素、CN、CF
3
、又はFで置換されている];
1つ又はそれ以上のC
1
-C
5
-アルキル置換基で場合により置換されているC
6
-C
18
-アリール;
1つ又はそれ以上のC
1
-C
5
-アルキル置換基で場合により置換されているC
3
-C
17
-ヘテロアリール;
N(C
6
-C
18
-アリール)
2
;
N(C
3
-C
17
-ヘテロアリール)
2
;及び
N(C
3
-C
17
-ヘテロアリール)(C
6
-C
18
-アリール)
からなる群より選択され;
R
Tz
は、それぞれ互いに独立して、
CN、CF
3
、SiPh
3
、F、
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているフェニル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているトリアジニル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているピリジル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6
で場合により置換されているピリミジル
からなる群より選択され;
ここで、置換基R
a
、R
3
、R
4
又はR
5
は、互いに独立して、1つ又はそれ以上の置換基R
a
、R
3
、R
4
又はR
5
と、単環式又は多環式の、(ヘテロ)脂肪族、(ヘテロ)芳香族及び/又はベンゾ縮合環系を場合により形成し;
置換基R
f
又はR
5f
は、互いに独立して、1つ又はそれ以上の置換基R
f
又はR
5f
と、単環式又は多環式の、(ヘテロ)脂肪族、(ヘテロ)芳香族及び/又はベンゾ縮合環系を場合により形成し;
Q
I
及びQ
II
の少なくとも1つはNであり;
T、V、W、X、及びYからなる群より選択される1つ又は2つの置換基は、第一の化学部分と第二の化学部分とを連結する単結合の結合部位を表し;
T、V、W、X、及びYからなる群より選択される正確に1つの置換基はR
1
であり、
前記デポピュレーション剤S
B
は、式1s
【化6】
[式中、
nはそれぞれ互いに独立して1又は2であり;
X
s
はそれぞれ互いに独立してCN又はCF
3
から選択され;
Ar
EWG
は、それぞれ互いに独立して、式IIsa~IIsm
【化7】
のうちの1つに従う構造であり、
式中、#
s
は、式1sの置換された中央フェニル環にAr
EWG
を連結する単結合の結合部位を表す;
R
t
は、それぞれ互いに独立して、水素、重水素、1つ又はそれ以上の水素原子が重水素で場合により置換されているC
1
-C
5
-アルキル、及び1つ又はそれ以上の置換基R
6s
で場合により置換されているC
6
-C
18
-アリールからなる群より選択され;
R
s
は、それぞれ互いに独立して、水素、重水素、N(R
5s
)
2
、OR
5s
、
SR
5s
、Si(R
5s
)
3
、CF
3
、CN、F、
1つ又はそれ以上の置換基R
5s
で場合により置換されているC
1
-C
40
-アルキル[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
5s
C=CR
5s
、C≡C、Si(R
5s
)
2
、Ge(R
5s
)
2
、Sn(R
5s
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5s
、P(=O)(R
5s
)、SO、SO
2
、NR
5s
、O、S又はCONR
5s
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5s
で場合により置換されているC
1
-C
40
-チオアルコキシ[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
5s
C=CR
5s
、C≡C、Si(R
5s
)
2
、Ge(R
5s
)
2
、Sn(R
5s
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5s
、P(=O)(R
5s
)、SO、SO
2
、NR
5s
、O、S又はCONR
5s
で場合により置換されている];及び
1つ又はそれ以上の置換基R
5s
で場合により置換されているC
6
-C
60
-アリール;
1つ又はそれ以上の置換基R
5s
で場合により置換されているC
3
-C
57
-ヘテロアリールからなる群より選択され;
R
5s
は、それぞれ互いに独立して、水素、重水素、N(R
6s
)
2
、OR
6s
、SR
6s
、Si(R
6s
)
3
、CF
3
、CN、F;
1つ又はそれ以上の置換基R
6s
で場合により置換されているC
1
-C
40
-アルキル[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
6s
C=CR
6s
、C≡C、Si(R
6s
)
2
、Ge(R
6s
)
2
、Sn(R
6s
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
6s
、P(=O)(R
6s
)、SO、SO
2
、NR
6s
、O、S又はCONR
6s
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
6s
で場合により置換されているC
6
-C
60
-アリール;及び
1つ又はそれ以上の置換基R
6s
で場合により置換されているC
3
-C
57
-ヘテロアリールからなる群より選択され;
R
6s
は、それぞれ互いに独立して、水素、重水素、OPh,CF
3
、CN、F;
C
1
-C
5
-アルキル[ここで、1つ又はそれ以上の水素原子は、互いに独立して、重水素、CN、CF
3
、又はFで場合により置換されている];
C
1
-C
5
-アルコキシ[ここで、1つ又はそれ以上の水素原子は、互いに独立して、重水素、CN、CF
3
、又はFで場合により置換されている];
C
1
-C
5
-チオアルコキシ[ここで、1つ又はそれ以上水素原子は、互いに独立して、重水素、CN、CF
3
、又はFで場合により置換されている];
1つ又はそれ以上のC
1
-C
5
-アルキル置換基で場合により置換されているC
6
-C
18
-アリール;
1つ又はそれ以上のC
1
-C
5
-アルキル置換基で場合により置換されているC
3
-C
17
-ヘテロアリール;
N(C
6
-C
18
-アリール)
2
;
N(C
3
-C
17
-ヘテロアリール)
2
、及び
N(C
3
-C
17
-ヘテロアリール)(C
6
-C
18
-アリール)
からなる群より選択され;
R
d
は、それぞれ互いに独立して、水素、重水素、N(R
5s
)
2
、OR
5s
、SR
5s
、Si(R
5s
)
3
、CF
3
、CN、F;
1つ又はそれ以上の置換基R
5s
で場合により置換されているC
1
-C
40
-アルキル[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
5s
C=CR
5s
、C≡C、Si(R
5s
)
2
、Ge(R
5s
)
2
、Sn(R
5s
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5s
、P(=O)(R
5s
)、SO、SO
2
、NR
5s
、O、S又はCONR
5s
で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5s
で場合により置換されているC
1
-C
40
-チオアルコキシ[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2
基は、R
5s
C=CR
5s
、C≡C、Si(R
5s
)
2
、Ge(R
5s
)
2
、Sn(R
5s
)
2
、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5s
、P(=O)(R
5s
)、SO、SO
2
、NR
5s
、O、S又はCONR
5s
で場合により置換されている];及び
1つ又はそれ以上の置換基R
5s
で場合により置換されているC
6
-C
60
-アリール;1つ又はそれ以上の置換基R
5s
で場合により置換されているC
3
-C
57
-ヘテロアリールからなる群より選択され;
ここで、置換基R
s
、又はR
5s
は、互いに独立して、1つ又はそれ以上の置換基R
s
又はR
5s
と、単環式又は多環式の、(ヘテロ)脂肪族、(ヘテロ)芳香族及び/又はベンゾ縮合環系を場合により形成し、そして
ここで1つ又はそれ以上の置換基R
d
は、互いに独立して、1つ又はそれ以上の置換基R
d
と、単環式又は多環式の、(ヘテロ)脂肪族、(ヘテロ)芳香族及び/又はベンゾ縮合環系を場合により形成し得る]
に従う構造からなり、
440~480nmの発光極大λ
max
(D)を示す、
有機エレクトロルミネセントデバイス。
【請求項2】
TADF材料E
Bは、S1
EとT1
Eとの間のエネルギー差0.4eV未満に相当するΔE
ST値を有することを特徴とする、請求項1に記載の有機エレクトロルミネセントデバイス。
【請求項3】
デポピュレーション剤に対するTADF材料の質量比(E
B:S
B)は>1である、請求項1又は2に記載の有機エレクトロルミネセントデバイス。
【請求項4】
前記有機エレクトロルミネセントデバイスは、有機発光ダイオード、発光電気化学セル、及び発光トランジスタからなる群より選択される、請求項1~3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネセントデバイス。
【請求項5】
TADF材料E
Bは、有機TADFエミッター又は2つもしくはそれ以上の有機TADFエミッターの組み合わせである、請求項1~4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネセントデバイス。
【請求項6】
以下の式(5a)又は(5b):
E
HOMO(E
B) > E
HOMO(H
B) (5a)
E
HOMO(E
B) < E
HOMO(H
B) (5b)
により表される関係が適用される、請求項1~
5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネセントデバイス。
【請求項7】
以下の式(6):
E
HOMO(S
B) < E
HOMO(H
B) (6)
により表される関係が適用される、請求項1~
6のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネセントデバイス。
【請求項8】
発光層Bは:
(i) ホスト化合物H
B 40~98質量%;
(ii) TADF材料E
B 1~50質量%;及び
(iii) デポピュレーション剤S
B 1~10質量%;及び場合により
(iv) H
Bとは異なる1つ又はそれ以上のさらなるホスト化合物H
B2 0~93質量%;及び場合により
(v) 1つ又はそれ以上の溶媒 0~93質量%
を含む、請求項1~
7のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネセントデバイス。
【請求項9】
発光層Bはデポピュレーション剤S
Bを2~8質量%含む、請求項1~
8のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネセントデバイス。
【請求項10】
TADF材料E
Bは、式Ia:
【化5】
[式中、
R
1、Q
I及びQ
IIは請求項
1において定義されたとおりであり;
T
#は、第一の化学部分を第二の化学部分に連結する単結合の結合部位、H、D、及びR
1からなる群より選択され;
W
#は、第一の化学部分を第二の化学部分に連結する単結合の結合部位、H、D、及びR
1からなる群より選択され;
ここで、T
#及びW
#からなる群より選択される正確に1つの置換基は、第一の化学部分と第二の化学部分とを連結する単結合の結合部位を表す]
の構造からなる、請求項
1に記載の有機エレクトロルミネセントデバイス。
【請求項11】
Zはそれぞれ直接結合である、請求項
1又は
10に記載の有機エレクトロルミネセントデバイス。
【請求項12】
R
aは、それぞれ互いに独立して、
水素、重水素、Me、
iPr、
tBu、CN、CF
3;
Me、
iPr、
tBu、CN、CF
3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているPh;
Me、
iPr、
tBu、CN、CF
3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリジニル;
Me、
iPr、
tBu、CN、CF
3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリミジニル;
Me、
iPr、
tBu、CN、CF
3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているカルバゾリル;
Me、
iPr、
tBu、CN、CF
3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているトリアジニル;並びに
N(Ph)
2
からなる群より選択される、請求項1、
10~
11のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネセントデバイス。
【請求項13】
n=2であり、かつX
sはCNである、請求項
1に記載の有機エレクトロルミネセントデバイス。
【請求項14】
R
sはそれぞれ互いに独立して、
水素、重水素、Me、
iPr、
tBu、CN、CF
3;
Me、
iPr、
tBu、CN、CF
3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているPh;
Me、
iPr、
tBu、CN、CF
3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリジニル;
Me、
iPr、
tBu、CN、CF
3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリミジニル;
Me、
iPr、
tBu、CN、CF
3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているカルバゾリル;
Me、
iPr、
tBu、CN、CF
3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているトリアジニル;並びに
N(Ph)
2
からなる群より選択される、請求項
1又は
13に記載の有機エレクトロルミネセントデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ホスト材料HB、第一の熱活性化遅延蛍光(TADF)材料EB、及びデポピュレーション剤SBを含む発光層Bを含む有機エレクトロルミネセントデバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
説明
有機物に基づく1つ又はそれ以上の発光層を含有する有機エレクトロルミネセントデバイス、例えば有機発光ダイオード(OLED)、発光電気化学セル(LEC)及び発光トランジスタは重要性を増している。特に、OLEDは、例えばスクリーン、ディスプレイ及び照明デバイスのような電気製品のための有望な素子である。本質的に無機物に基づく大部分のエレクトロルミネセントデバイスと対照的に、有機物に基づく有機エレクトロルミネセントデバイスは、しばしばむしろ可撓性であり、そして特定の薄層で製造可能である。現在すでに利用可能なOLEDベースのスクリーン及びディスプレイは、特に有益な鮮明な色、コントラストを有し、そしてそれらのエネルギー消費に関して比較的効率的である。
【0003】
光を発生させるための有機エレクトロルミネセントデバイスの中心的要素は、アノードとカソードの間に配置された発光層である。電圧(及び電流)が有機エレクトロルミネセントデバイスに印加され、ホール及び電子がそれぞれアノード及びカソードから発光層へ注入される。典型的に、ホール輸送層は発光層とアノードとの間に位置し、そして電子輸送層は発光層とカソードとの間に位置する。異なる層が連続して配置される。次いで、ホールと電子との再結合により高エネルギーの励起子が生成される。このような励起された状態(例えば、S1のような一重項状態及び/又はT1のような三重項状態)の基底状態(S0)への減衰は、望ましくは発光を生じる。
【0004】
効率的なエネルギー輸送及び発光を可能にするために、有機エレクトロルミネセントデバイスは1つ又はそれ以上のホスト化合物及び1つ又はそれ以上のエミッター化合物をドーパントとして含む。
【0005】
したがって、有機エレクトロルミネセントデバイスを生成する場合の課題は、デバイスの照明レベル(すなわち、電流あたりの明るさ)の改善、所望の光スペクトルを得ること、及び適切な(長い)寿命の達成である。
【0006】
寿命を増強するために電子トラップ材料を発光層に混合する試みが行われた(特許文献1)。ここでは、電子トラップ材料は、両方ともドーパント(従来の蛍光エミッター)及びホストのLUMO及びHOMOよりも低い最低空分子軌道LUMO及び最高被占分子軌道HOMOを有する。しかしこの混合物は比較的非効率的である。したがって、ドーパントは非常に低い濃度でしか使用可能ではないが、電子トラップ材料はドーパントに対して過剰に使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
小さいCIEy値として表されるであろう可視光スペクトルの深青色領域において発光する効率的かつ安定なOLEDはまだ欠如している。したがって、特に深青色範囲において長い寿命及び高い量子収率を有する有機エレクトロルミネセントデバイスの満たされていない技術的必要性がなお存在している。
【課題を解決するための手段】
【0009】
驚くべきことに、1つの熱活性化遅延蛍光(TADF)エミッター、デポピュレーション剤及びホスト材料を含む有機エレクトロルミネセントデバイスの発光層が、特に深青色発光を示すにもかかわらず、良好な寿命及び量子収率を有する有機エレクトロルミネセントデバイスを提供するということが見いだされた。
【0010】
したがって、本発明の一局面は:
(i) エネルギーELUMO(HB)を有する最低空分子軌道LUMO(HB)及びエネルギーEHOMO(HB)を有する最高被占分子軌道HOMO(HB)を有するホスト材料HB;
(ii) 最低励起一重項状態エネルギーレベルS1E、最低励起三重項状態エネルギーレベルT1E、エネルギーELUMO(EB)を有する最低空分子軌道LUMO(EB)及びエネルギーEHOMO(EB)を有する最高被占分子軌道HOMO(EB)を有する第一の熱活性化遅延蛍光(TADF)材料EB;並びに
(iii) 最低励起一重項状態エネルギーレベルS1S、最低励起三重項状態エネルギーレベルT1S、エネルギーELUMO(SB)を有する最低空分子軌道LUMO(SB)及びエネルギーEHOMO(SB)を有する最高被占分子軌道HOMO(SB)を有するデポピュレーション剤SB
を含む発光層Bを含む有機エレクトロルミネセントデバイスに関し、
ここで、EBは熱活性化遅延蛍光を発し;そして以下の式(1)~(2)並びに(3a)及び(3b)又は(4a)及び(4b)のいずれか:
S1S ≧ S1E (1)
T1S ≧ 2.5 eV (2)
ELUMO(EB) < ELUMO(HB) (3a)
0.2eV < ELUMO(EB)-ELUMO(SB) < 0.5eV (3b)
ELUMO(EB) > ELUMO(HB) (4a)
0.2eV < ELUMO(HB)-ELUMO(SB) < 0.5eV (4b)
により表される関係が適用される。
【0011】
本発明によれば、デポピュレーション剤SBの最低励起一重項状態エネルギーレベルS1Sは、エネルギーが熱活性化遅延蛍光(TADF)材料EBの最低励起一重項状態エネルギーレベルS1Eより高いか又は等しい。デポピュレーション剤SBの最低励起三重項状態エネルギーレベルT1Sは、2.5eVより大きいか又は等しい。本発明の一局面において、ホスト材料HBの最低空分子軌道は、TADF材料EBの最低空分子軌道よりもエネルギーが高い(すなわち、TADF材料EBは主な電子輸送材料として作用する)。
【0012】
この局面において、デポピュレーション剤SBの最低空分子軌道は、TADF材料EBの最低空分子軌道よりもエネルギーが少なくとも0.2eV、そして最大で0.5eV、特に少なくとも0.25eV及び最大で0.4eV低い。
【0013】
本発明の代替の局面において、ホスト材料HBの最低空分子軌道は、TADF材料EBの最低空分子軌道よりもエネルギーが低い(すなわち、ホスト材料HBは主な電子輸送材料として作用する)。この局面において、デポピュレーション剤SBの最低空分子軌道は、ホスト材料HBの最低空分子軌道よりも少なくとも0.2eV及び最大で0.5eV、特に少なくとも0.25eV及び最大で0.4eVエネルギーが低い。
【0014】
本発明の両方の局面において、デポピュレーション剤SBの最低空分子軌道は、主な電子輸送材料の最低空分子軌道よりもエネルギーが少なくとも0.2eV及び最大で0.5eV、特に少なくとも0.25eV及び最大で0.4eV低い。
【0015】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤SBの最低励起三重項状態エネルギーレベルT1Sは、2.5eVと3.5eVとの間、好ましくは2.6eVと3.2eVとの間、より好ましくは2.7eVと3.1eVとの間、又は2.8eVと3.0eVとの間である。
【0016】
好ましい実施態様において、式(3a)及び(3b)により表される関係が適用される。代替の好ましい実施態様において、式(4a)及び(4b)により表される関係が適用される。
【0017】
本発明の一実施態様において、TADF材料対デポピュレーション剤の質量比(EB:SB)は>1である。本発明の実施態様において、質量比EB:SBは1.5:1~20:1の範囲、又は2:1~10:1の範囲、又は3:1~5:1の範囲内である。例えば、質量比EB:SBは、(およそ)3:1、4:1、5:1又は6:1の範囲である。
【0018】
一実施態様において、以下の式(5a):
EHOMO(EB) > EHOMO(HB) (5a)
により表される関係が適用される。
【0019】
別の実施態様において、以下の式(5b):
EHOMO(EB) < EHOMO(HB) (5b)
により表される関係が適用される。
【0020】
本発明の実施態様において、以下の式(3a)及び(5a):
ELUMO(EB) < ELUMO(HB) (3a);及び
EHOMO(EB) > EHOMO(HB) (5a)
により表される関係が両方適用される。
【0021】
本発明の実施態様において、以下の式:
ELUMO(EB) < ELUMO(HB) > ELUMO(SB);及び
EHOMO(EB) > EHOMO(HB) > EHOMO(SB)
により表される関係が適用される。
【0022】
本発明の代替の実施態様において、以下の式(4a)及び(5b):
ELUMO(EB) > ELUMO(HB) (4a);及び
EHOMO(EB) < EHOMO(HB) (5b)
により表される関係が両方適用される。
【0023】
本発明の実施態様において、以下の式:
ELUMO(EB) > ELUMO(HB) > ELUMO(SB);及び
EHOMO(EB) < EHOMO(HB) > EHOMO(SB)
により表される関係が適用される。
【0024】
本発明の実施態様において、以下の式:
ELUMO(EB) > ELUMO(SB);及び
ELUMO(HB) > ELUMO(SB)
により表される関係が適用される。
【0025】
本発明の実施態様において、以下の式:
EHOMO(EB) > EHOMO(SB);及び
EHOMO(HB) > EHOMO(SB)
により表される関係が適用される。
【0026】
本発明の実施態様において、以下の式:
ELUMO(EB) < ELUMO(HB);
EHOMO(EB) > EHOMO(HB);
ELUMO(EB) > ELUMO(SB);
ELUMO(HB) > ELUMO(SB);
EHOMO(EB) > EHOMO(SB);及び
EHOMO(HB) > EHOMO(SB)
により表される関係が全て適用される。
【0027】
本発明の実施態様において、以下の式:
ELUMO(HB) > ELUMO(EB) > ELUMO(SB);及び
EHOMO(EB) > EHOMO(HB) > EHOMO(SB)
により表される関係が適用される。
【0028】
本発明の実施態様において、以下の式:
ELUMO(HB) > ELUMO(EB) > ELUMO(SB) > EHOMO(EB) > EHOMO(HB) > EHOMO(SB)
により表される関係が適用される。
【0029】
本発明の代替の実施態様において、以下の式:
ELUMO(EB) > ELUMO(HB);
EHOMO(EB) < EHOMO(HB);
ELUMO(EB) > ELUMO(SB);
ELUMO(HB) > ELUMO(SB);
EHOMO(EB) > EHOMO(SB);及び
EHOMO(HB) > EHOMO(SB)
により表される関係が全て適用される。
【0030】
本発明の実施態様において、以下の式:
ELUMO(EB) > ELUMO(HB) > ELUMO(SB);及び
EHOMO(HB) > EHOMO(EB) > EHOMO(SB)
により表される関係が適用される。
【0031】
本発明の実施態様において、以下の式:
ELUMO(EB) > ELUMO(HB) > ELUMO(SB) > EHOMO(HB) > EHOMO(EB) > EHOMO(SB)
により表される関係が適用される。
【0032】
すなわち、TADF材料EBの最高被占分子軌道は、ホスト材料HBの最高被占分子軌道よりもエネルギーが低い。
【0033】
一実施態様において、以下の式(6):
EHOMO(SB) < EHOMO(HB) (6)
により表される関係が適用される。
【0034】
すなわち、デポピュレーション剤SBの最高被占分子軌道は、ホスト材料HBの最高被占分子軌道よりエネルギーが低い。
【0035】
代替の実施態様において、EHOMO(SB) > EHOMO(HB)である。
【0036】
本明細書で使用される用語「TADF材料」及び「TADFエミッター」は交換可能に理解され得る。用語「エミッター」、「エミッター化合物」又は同様のものうちの1つが使用される場合、これは、好ましくは本発明のTADF材料、特にそれぞれEB及びSBと指定されるうちの1つ又はそれらを意味すると理解され得る。
【0037】
本発明によれば、TADF材料は、0.4eV未満、好ましくは0.3eV未満、より好ましくは0.2eV未満、なおより好ましくは0.1eV未満、または0.05eV未満のΔEST値を示すことを特徴とし、この値は、最低励起一重項状態(S1)と最低励起三重項状態(T1)との間のエネルギー差に相当する。
【0038】
したがって、本発明の実施態様において、TADF材料EBは、0.4eV未満のΔEST値を有することを特徴とし、この値はS1EとT1Eとの間のエネルギー差に相当する。本発明の好ましい実施態様において、TADF材料EBは、0.3eV未満、0.2eV未満、0.1eV未満、又は0.05eV未満のΔEST値を有することを特徴とする。
【0039】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤SBは、TADF材料、すなわち1つ又はそれ以上のTADFエミッターである。したがって本発明の実施態様において、デポピュレーション剤SBは、0.4eV未満のΔEST値を有することを特徴とし、この値はS1SとT1Sとの間のエネルギー差に相当する。本発明の好ましい実施態様において、デポピュレーション剤SBは、0.3eV未満、0.2eV未満、0.1eV未満、又は0.05eV未満のΔEST値を有することを特徴とする。
【0040】
本発明の一実施態様において、TADF材料EB及びデポピュレーション剤SBは両方とも有機TADFエミッターである。
【0041】
当然のことながら、発光層Bはまた、本明細書において記載される特性をそれぞれ有する1つより多くのTADF材料EB及び/又は1つより多くのデポピュレーション剤SBを含んでいてもよい。本発明によれば、発光層Bは、それぞれ本明細書に記載される特性を有する少なくとも1つのTADF材料EB及び少なくとも1つのデポピュレーション剤SBを含む。本発明の一実施態様によれば、発光層Bは、それぞれ本明細書に記載される特性を有する1つのTADF材料EB及び1つのデポピュレーション剤SBを含む。
【0042】
本明細書で使用される用語有機エレクトロルミネセントデバイス及び光電子発光デバイスは、ホスト材料HB、TADF材料EB及びデポピュレーション剤SBを含む発光層Bを含むいずれかのデバイスとして広義で理解され得る。
【0043】
有機エレクトロルミネセントデバイスは、可視又は近紫外(UV)範囲、すなわち380~800nmの波長範囲において発光するために適した、有機材料に基づくいずれかのデバイスとして広義で理解され得る。より好ましくは、有機エレクトロルミネセントデバイスは、可視範囲、すなわち400~800nmにおける光を発することができてもよい。
【0044】
好ましい実施態様において、有機エレクトロルミネセントデバイスは、有機発光ダイオード(OLED)、発光電気化学セル(LEC)、及び発光トランジスタからなる群より選択されるデバイスである。
【0045】
特に好ましくは、有機エレクトロルミネセントデバイスは有機発光ダイオード(OLED)である。場合により、有機エレクトロルミネセントデバイスは全体として、不透明でも、半透明でも、(本質的に)透明でもよい。
【0046】
本発明の文脈において使用される用語「層」は、好ましくは広く平坦な形状を有する物体である。
【0047】
発光層Bは好ましくは、1mm以下、より好ましくは0.1mm以下、なおより好ましくは10μm以下、なおより好ましくは1μm以下、特に0.1μm以下の厚さを有する。
【0048】
好ましい実施態様において、熱活性化遅延蛍光(TADF)材料EBは有機TADFエミッターである。本発明によれば、有機エミッター又は有機材料は、そのエミッター又は材料が(主に)水素、炭素、窒素、及び場合によりフッ素及び場合により酸素の元素からなるということを意味する。特に好ましくは、これはいずれの遷移金属も含有しない。
【0049】
好ましい実施態様において、TADF材料EBは有機TADFエミッターである。好ましい実施態様において、デポピュレーション剤SBは有機TADFエミッターである。より好ましい実施態様において、TADF材料EB及びデポピュレーション剤SBは両方とも有機TADFエミッターである。
【0050】
特に好ましい実施態様において、少なくとも1つのTADF材料EBは、青色TADFエミッター、好ましくは深青色TADFエミッターである。
【0051】
当業者には当然のことながら、発光層Bは、典型的には本発明の有機エレクトロルミネセントデバイスに組み込まれる。
【0052】
好ましくは、このような有機エレクトロルミネセントデバイスは少なくとも以下の層を含む:少なくとも1つの発光層B、少なくとも1つのアノード層A及び少なくとも1つのカソード層C。
【0053】
好ましくは、アノード層Aは、酸化インジウムすず、インジウム亜鉛酸化物、PbO、SnO、グラファイト、ドープケイ素、ドープゲルマニウム、ドープGaAs、ドープポリアニリン、ドープポリピロール、ドープポリチオフェン、及びそれらの2つ又はそれ以上の混合物からなる群より選択される少なくとも1つの成分を含有する。
【0054】
好ましくは、カソード層Cは、Al、Au、Ag、Pt、Cu、Zn、Ni、Fe、Pb、In、W、Pd、LiF、Ca、Ba、Mg、及びそれらの2つ又はそれ以上の混合物又は合金からなる群より選択される少なくとも1つの成分を含有する。
【0055】
好ましくは、発光層Bはアノード層Aとカソード層Cとの間に位置する。したがって、一般的な配置は好ましくはA-B-Cである。これは当然のことながら、1つ又はそれ以上の任意のさらなる層の存在を排除しない。これらは、A、B及び/又はCの各側に存在することができる。
【0056】
好ましい実施態様において、有機エレクトロルミネセントデバイスは少なくとも以下の層:
A) 酸化インジウムすず、インジウム亜鉛酸化物、PbO、SnO、グラファイト、ドープケイ素、ドープゲルマニウム、ドープGaAs、ドープポリアニリン、ドープポリピロール、ドープポリチオフェン、及びそれらの2つ又はそれ以上の混合物からなる群より選択される少なくとも1つの成分を含有するアノード層A;
B) 発光層B;並びに
C) Al、Au、Ag、Pt、Cu、Zn、Ni、Fe、Pb、In、W、Pd、LiF、Ca、Ba、Mg、及びそれらの2つ又はそれ以上の混合物又は合金からなる群より選択される少なくとも1つの成分を含有するカソード層C
を含み、
ここで発光層Bはアノード層Aとカソード層Cとの間に位置する。
【0057】
一実施態様において、有機エレクトロルミネセントデバイスがOLEDである場合、これは以下の層構造:
A) アノード層A、[例示的に、酸化インジウムすず(ITO)を含む];
HTL) ホール輸送層HTL;
B) 本明細書に記載される本発明に従う発光層B;
ETL) 電子輸送層ETL;及び
C) カソード層、[例示的に、Al、Ca及び/又はMgを含む]
を場合により含み得る。
【0058】
好ましくは、本明細書において層の順序はA-HTL-B-ETL-Cである。
【0059】
さらに、有機エレクトロルミネセントデバイスは、例示的に湿気、蒸気及び/又はガスを含む環境中の有害化学種への損害を与える曝露からデバイスを保護する1つ又はそれ以上の保護層を場合により含み得る。
【0060】
好ましくは、アノード層Aは基板の表面上に位置する。基板はいずれかの材料又は材料の組成物により形成され得る。最も頻繁には、スライドガラスが基板として使用される。あるいは、金属薄層(例えば、銅、金、銀又はアルミニウム膜)又はプラスチックのフィルムもしくはスライドが使用され得る。これはより高度の可撓性を可能にし得る。アノード層Aは、大部分は(本質的に)透明なフィルムを得ることを可能にする材料から構成される。OLEDからの発光を可能にするために両方の電極のうちの少なくとも1つは(本質的に)透明であるべきであるので、アノード層A又はカソード層Cのいずれかは透明である。好ましくは、アノード層Aは、大量の透明伝導性酸化物(TCO)を含むか又はこれらからなる。
【0061】
このようなアノード層Aは、例示的に、酸化インジウムすず、アルミニウム亜鉛酸化物、フッ素酸化すず、インジウム亜鉛酸化物、PbO、SnO、酸化ジルコニウム、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、グラファイト、ドープSi、ドープGe、ドープGaAs、ドープポリアニリン、ドープポリピロール、及び/又はドープポリチオフェンを含み得る。
【0062】
特に好ましくは、アノード層Aは、(本質的に)酸化インジウムすず(ITO)(例えば、(InO3)0.9(SnO2)0.1)からなる。透明伝導性酸化物(TCO)により生じるアノード層Aの粗度は、ホール注入層(HIL)を使用することにより補われ得る。さらに、HILは、擬電荷キャリア(すなわち、ホール)の注入を容易にし得、ここで擬電荷キャリアのTCOからホール輸送層(HTL)への輸送が促進される。ホール注入層(HIL)は、ポリ-3,4-エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリスチレンスルホネート(PSS)、MoO2、V2O5、CuPC又はCuI、特にPEDOT及びPSSの混合物を含み得る。ホール注入層(HIL)はまた、アノード層Aからホール輸送層(HTL)への金属の拡散を防止し得る。HILは、例示的にPEDOT:PSS (ポリ-3,4-エチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホネート)、PEDOT (ポリ-3,4-エチレンジオキシチオフェン)、mMTDATA (4,4’,4’’-トリス[フェニル(m-トリル)アミノ]トリフェニルアミン)、スピロ-TAD (2,2’,7,7’-テトラキス(n,n-ジフェニルアミノ)-9,9’-スピロビフルオレン)、DNTPD (N1,N1’-(ビフェニル-4,4’-ジイル)ビス(N1-フェニル-N4,N4-ジ-m-トリルベンゼン-1,4-ジアミン)、NPB (N,N’-ビス-(1-ナフタレニル)-N,N’-ビス-フェニル-(1,1’-ビフェニル)-4,4’-ジアミン)、NPNPB (N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ-[4-(N,N-ジフェニル-アミノ)フェニル]ベンジジン)、MeO-TPD (N,N,N’,N’-テトラキス(4-メトキシフェニル)ベンジジン)、HAT-CN (1,4,5,8,9,11-ヘキサアザトリフェニレン-ヘキサカルボニトリル)及び/又はスピロ-NPD (N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス-(1-ナフチル)-9,9’-スピロビフルオレン-2,7-ジアミン)を含み得る。
【0063】
アノード層A又はホール注入層(HIL)に隣接して、典型的にはホール輸送層(HTL)が位置する。本明細書において、いずれのホール輸送化合物も使用され得る。例示的に、トリアリールアミン類及び/又はカルバゾール類のような電子豊富なヘテロ芳香族化合物は、ホール輸送化合物として使用され得る。HTLは、アノード層Aと発光層B(放射層(EML)として役立つ)との間のエネルギーバリアを減少させ得る。ホール輸送層(HTL)はまた、電子ブロック層(EBL)であってもよい。好ましくは、ホール輸送化合物は、それらの三重項状態T1の同等の高いエネルギーレベルを有する。
【0064】
例示的に、ホール輸送層(HTL)は、トリス(4-カルバゾイル-9-イルフェニル)アミン (TCTA)、ポリ-TPD (ポリ(4-ブチルフェニル-ジフェニル-アミン))、[アルファ]-NPD (ポリ(4-ブチルフェニル-ジフェニル-アミン))、TAPC (4,4’-シクロヘキシリデン-ビス[N,N-ビス(4-メチルフェニル)ベンゼンアミン])、2-TNATA (4,4’,4’’-トリス[2-ナフチル(フェニル)アミノ]トリフェニルアミン)、スピロ-TAD、DNTPD、NPB、NPNPB、MeO-TPD、HAT-CN及び/又はTrisPcz (9,9’-ジフェニル-6-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-9H,9’H-3,3’-ビカルバゾール)のような星型複素環を含み得る。さらに、HTLはp-ドープ層を含み得、これは有機ホール輸送マトリックス中の無機又は有機ドーパントから構成され得る。酸化バナジウム、酸化モリブデン又は酸化タングステンのような遷移金属酸化物は、例示的に無機ドーパントとして使用され得る。
【0065】
テトラフルオロテトラシアノキノジメタン(F4-TCNQ)、銅-ペンタフルオロベンゾエート(Cu(I)pFBz)又は遷移金属錯体は、有機ドーパントとして例示的に使用され得る。
【0066】
EBLは例示的にmCP (1,3-ビス(カルバゾール-9-イル)ベンゼン)、TCTA、2-TNATA、mCBP (3,3-ジ-(9H-カルバゾール-9-イル)ビフェニル)、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾチオフェン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3,5-ビス(2-ジベンゾフラニル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3,5-ビス(2-ジベンゾチオフェニル)フェニル]-9H-カルバゾール、トリス-Pcz、CzSi (9-(4-tert-ブチルフェニル)-3,6-ビス(トリフェニルシリル)-9H-カルバゾール)、及び/又はDCB (N,N’-ジカルバゾリル-1,4-ジメチルベンゼン)を含み得る。
【0067】
本発明によれば、発光層Bは、少なくとも1つのホスト材料HB、TADF材料EB及び電子トラップ材料SBを含む。
【0068】
本発明の好ましい実施態様において、発光層Bは、ホスト化合物HBを40~98質量%、より好ましくは57~93質量%、なおより好ましくは74~87質量%含む。
【0069】
本発明の好ましい実施態様において、発光層Bは、TADF材料EBを1~50質量%、より好ましくは5~35質量%、なおより好ましくは10~20質量%含む。
【0070】
本発明の好ましい実施態様において、発光層Bは、デポピュレーション剤SBを1~10%、より好ましくは2~8%、なおより好ましくは3~6質量%含む。
【0071】
本発明の好ましい実施態様において、発光層Bは、HBとは異なる1つ又はそれ以上のさらなるホスト化合物HB2を93質量%まで含む。
【0072】
本発明の好ましい実施態様において、発光層Bは、1つ又はそれ以上の溶媒を93質量%まで含む。
【0073】
本発明の好ましい実施態様において、発光層Bは:
(i) ホスト化合物HB 40~98質量%、より好ましくは57~93質量%、なおより好ましくは74~87質量%;
(ii) TADF材料EB 1~50質量%、より好ましくは5~35質量%、なおより好ましくは10~20質量%;及び
(iii) デポピュレーション剤SB 1~10質量%、より好ましくは2~8質量%、なおより好ましくは3~6質量%;及び場合により
(iv) HBとは異なる1つ又はそれ以上のさらなるホスト化合物HB2 0~93質量%;及び場合により
(v) 1つ又はそれ以上の溶媒 0~93質量%
を含む(又はこれらからなる)。
【0074】
好ましくは、(i)~(v)の含有量の合計は100質量%になる。
【0075】
例示的に、ホスト材料HB及び/又は場合により存在するさらなるホスト化合物HB2は、CBP (4,4’-ビス-(N-カルバゾリル)-ビフェニル)、mCP、mCBP Sif87 (ジベンゾ[b,d]チオフェン-2-イルトリフェニルシラン)、CzSi、Sif88 (ジベンゾ[b,d]チオフェン-2-イル)ジフェニルシラン)、DPEPO (ビス[2-(ジフェニルホスフィノ)フェニル]エーテルオキシド)、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾチオ-フェン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3,5-ビス(2-ジベンゾフラニル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3,5-ビス(2-ジベンゾチオフェニル)フェニル]-9H-カルバゾール、T2T (2,4,6-トリス(ビフェニル-3-イル)-1,3,5-トリアジン)、T3T (2,4,6-トリス(トリフェニル-3-イル)-1,3,5-トリアジン)及び/又はTST (2,4,6-トリス(9,9’-スピロビフルオレン-2-イル)-1,3,5-トリアジン)からなる群より選択され得る。本発明の一実施態様において、発光層Bは、少なくとも1つのホール優勢(n型)ホスト及び1つの電子優勢(p型)ホストを有するいわゆる混合ホスト系を含む。
【0076】
一実施態様において、発光層Bは、TADF材料EB及びデポピュレーション剤SB、並びにCBP、mCP、mCBP、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾチオフェン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3,5-ビス(2-ジベンゾフラニル)フェニル]-9H-カルバゾール及び9-[3,5-ビス(2-ジベンゾチオフェニル)フェニル]-9H-カルバゾールからなる群より選択されるホール優勢ホストHBを含む。
【0077】
好ましい実施態様において、TADF材料EBは、エネルギーEHOMO(EB)を有する最高被占分子軌道HOMO(EB)を有し、そしてホスト化合物HBは、エネルギーEHOMO(HB)を有する最高被占分子軌道HOMO(HB)を有し、ここでEHOMO(EB)-EHOMO(HB)≦0.3eVかつEHOMO(EB)-EHOMO(HB)≧-0.3eVである。換言すると、ホストHBのHOMO(HB)は、TADF材料EBのHOMO(EB)と比較してエネルギーが高くても低くてもよいが、差異は0.3eVを超えず、より好ましくは0.2eVを超えない。
【0078】
好ましい実施態様において、デポピュレーション剤SBは、エネルギーEHOMO(SB)を有する最高被占分子軌道HOMO(SB)を有し、そしてホスト化合物HBは、エネルギーEHOMO(HB)を有する最高被占分子軌道HOMO(HB)を有し、ここでEHOMO(SB)-EHOMO(HB)≦0.3eVかつEHOMO(SB)-EHOMO(HB)≧-0.3eVである。換言すると、ホストHBのHOMO(HB)は、デポピュレーション剤SBのHOMO(SB)と比較してエネルギーが高くても低くてもよいが、差異は0.4eV、好ましくは0.3eVを超えず、より好ましくは0.2eVを超えない。
【0079】
さらなる好ましい実施態様において、TADF材料EBは、エネルギーEHOMO(EB)を有する最高被占分子軌道HOMO(EB)を有し、デポピュレーション剤SBは、エネルギーEHOMO(SB)を有する最高被占分子軌道HOMO(SB)を有し、そしてホスト化合物HBは、エネルギーEHOMO(HB)を有する最高被占分子軌道HOMO(HB)を有し、ここで
EHOMO(EB)≧EHOMO(HB)≧EHOMO(SB)
である。
【0080】
さらなる実施態様において、TADF材料EBは、エネルギーEHOMO(EB)を有する最高被占分子軌道HOMO(EB)を有し、デポピュレーション剤SBは、エネルギーEHOMO(SB)を有する最高被占分子軌道HOMO(SB)を有し、そしてホスト化合物HBは、エネルギーEHOMO(HB)を有する最高被占分子軌道HOMO(HB)を有し、ここでEHOMO(EB)>EHOMO(HB)>EHOMO(SB)である。この実施態様において、TADF材料EBはホール輸送に有意に参加する。
【0081】
さらなる実施態様において、TADF材料EBは、エネルギーEHOMO(EB)を有する最高被占分子軌道HOMO(EB)を有し、デポピュレーション剤SBは、エネルギーEHOMO(SB)を有する最高被占分子軌道HOMO(SB)を有し、そしてホスト化合物HBは、エネルギーEHOMO(HB)を有する最高被占分子軌道HOMO(HB)を有し、ここで
EHOMO(HB)≧EHOMO(EB)≧EHOMO(SB)
である。
【0082】
さらなる実施態様において、TADF材料EBは、エネルギーEHOMO(EB)を有する最高被占分子軌道HOMO(EB)を有し、デポピュレーション剤SBは、エネルギーEHOMO(SB)を有する最高被占分子軌道HOMO(SB)を有し、そしてホスト化合物HBは、エネルギーEHOMO(HB)を有する最高被占分子軌道HOMO(HB)を有し、ここでEHOMO(HB)>EHOMO(EB)>EHOMO(SB)である。この実施態様において、ホストはホール輸送に有意に参加する。
【0083】
別の実施態様において、TADF材料EBは、エネルギーELUMO(EB)を有する最低空分子軌道LUMO(EB)を有し、そしてホスト化合物HBは、エネルギーELUMO(HB)を有する最低空分子軌道LUMO(HB)を有し、ここでELUMO(EB)-ELUMO(HB)≦0.4eVかつELUMO(EB)-ELUMO(HB)≧-0.4eVである。換言すると、ホストHBのLUMO(HB)は、TADF材料EBのLUMO(EB)と比較してエネルギーが高くても低くてもよいが、差異は0.4eVを超えず、より好ましくは0.3eVを超えない。
【0084】
さらなる実施態様において、TADF材料EBは、エネルギーELUMO(EB)を有する最低空分子軌道LUMO(EB)を有し、デポピュレーション剤SBは、エネルギーELUMO(SB)を有する最低空分子軌道LUMO(SB)を有し、そしてホスト化合物HBは、エネルギーELUMO(HB)を有する最低空分子軌道LUMO(HB)を有し、ここでELUMO(SB)≦ELUMO(HB)≦ELUMO(EB)である。
【0085】
好ましい実施態様において、発光層Bは、エネルギーEHOMO(EB)を有する最高被占分子軌道HOMO(EB)及びエネルギーELUMO(EB)を有する最低空分子軌道LUMO(EB)を有するTADF材料EB、エネルギーEHOMO(SB)を有する最高被占分子軌道HOMO(SB)及びエネルギーELUMO(SB)を有する最低空分子軌道LUMO(SB)を有するデポピュレーション剤SB、並びにエネルギーEHOMO(HB)を有する最高被占分子軌道HOMO(HB)及びエネルギーELUMO(HB)を有する最低空分子軌道LUMO(HB)を有するホスト化合物HBを含み、ここで
ELUMO(SB) ≦ ELUMO(EB) ≦ ELUMO(HB)かつEHOMO(EB) > EHOMO(HB) > ELUMO(SB)
である。
【0086】
さらなる実施態様において、発光層Bは、エネルギーEHOMO(EB)を有する最高被占分子軌道HOMO(EB)及びエネルギーELUMO(EB)を有する最低空分子軌道LUMO(EB)を有するTADF材料EB、エネルギーEHOMO(SB)を有する最高被占分子軌道HOMO(SB)及びエネルギーELUMO(SB)を有する最低空分子軌道LUMO(SB)を有するデポピュレーション剤SB、エネルギーEHOMO(HB)を有する最高被占分子軌道HOMO(HB)及びエネルギーELUMO(HB)を有する最低空分子軌道LUMO(HB)を有するホスト化合物HB、並びにエネルギーEHOMO(HB2)を有する最高被占分子軌道HOMO(HB2)及びエネルギーELUMO(HB2)を有する最低空分子軌道LUMO(HB2)を有するさらなるホスト化合物HB2を含み;ここで
EHOMO(EB)-EHOMO(HB) ≦ 0.3eVかつEHOMO(EB)-EHOMO(HB) ≧ -0.3eV;かつ
ELUMO(EB)-ELUMO(HB2) ≦ 0.4eVかつELUMO(EB)-ELUMO(HB2) ≧ -0.4eV
である。
【0087】
好ましい実施態様において、発光層Bは、TADF材料EB並びにデポピュレーション剤SB、電子優勢ホストHB2としてT2T並びにホール優勢ホストとしてCBP、mCP、mCBP、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾチオフェン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3,5-ビス(2-ジベンゾフラニル)フェニル]-9H-カルバゾール及び9-[3,5-ビス(2-ジベンゾチオフェニル)フェニル]-9H-カルバゾールからなる群より選択されるホストHBを含む混合ホスト系を含む。
【0088】
ホスト材料HBは、最低励起一重項状態エネルギーレベルS1H及び最低励起三重項状態エネルギーレベルT1Hを有する。
TADF材料EBは、最低励起一重項状態エネルギーレベルS1E及び最低励起三重項状態 エネルギーレベルT1Eを有する。
デポピュレーション剤SBは、最低励起一重項状態エネルギーレベルS1S及び最低励起三重項状態エネルギーレベルT1Sを有する。
【0089】
好ましい実施態様において、ホスト材料HBの最低励起三重項状態は、TADF材料EBの最低励起三重項状態よりもエネルギーが高い:T1H > T1E。
【0090】
好ましい実施態様において、ホスト材料HBの最低励起三重項状態は、デポピュレーション剤SBの最低励起三重項状態よりもエネルギーが高い:T1H > T1S。
【0091】
好ましい実施態様において、ホスト材料HBの最低励起一重項状態は、TADF材料EBの最低励起一重項状態よりもエネルギーが高い:S1H > S1E。
【0092】
好ましい実施態様において、ホスト材料HBの最低励起一重項状態は、デポピュレーション剤SBの最低励起一重項状態よりもエネルギーが高い:S1H > S1S。
【0093】
軌道及び励起状態エネルギーは、当業者に公知の実験的方法のいずれかを用いて決定することができる。実験的には、最高被占分子軌道EHOMOのエネルギーは、サイクリック・ボルタンメトリー測定から0.1eVの精度で当業者に公知の方法により決定される。最低空分子軌道ELUMOのエネルギーはEHOMO+Egapとして計算され、ここでEgapは以下のように決定される:ホスト化合物について、別の記載がなければ、ポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)中10質量%のホストを含むフィルムの発光の開始がEgapとして使用される。エミッター化合物については、Egapは、PMMA中にエミッター10質量%を含むフィルムの励起および発光スペクトルが交わるエネルギーとして決定される。
【0094】
ホスト化合物について、別の記載がなければ、第一励起一重項状態S1のエネルギーに相当する、ポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)中に10質量%のホストを含むフィルムの発光の開始がEgapとして使用される。エミッター化合物については、別の記載がなければ、Egap及びしたがって第一励起一重項状態S1のエネルギーは同じ方法で決定される。ホスト化合物については、第一励起三重項状態T1のエネルギーは、別の記載がなければホスト10質量%を含むポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)フィルムにおいて測定された、典型的に1msの遅延時間及び1msの積分時間を用いた77Kでの時間ゲート発光スペクトルの開始により決定される。TADFエミッター化合物については、第一励起三重項状態T1のエネルギーは、典型的には1msの遅延時間及び1msの積分時間を用いた77Kでの時間ゲート発光スペクトルの開始から決定される。
【0095】
電子輸送層(ETL、いずれかの電子輸送体が使用され得る。例示的に、例えば、ベンゾイミダゾール類、ピリジン類、トリアゾール類、オキサジアゾール類(例えば、1,3,4-オキサジアゾール)、ホスフィンオキシド及びスルホンのような電子不足の化合物が使用され得る。例示的に、電子輸送体ETMDは、1,3,5-トリ(1-フェニル-1H-ベンゾ[d]イミダゾール-2-イル)フェニル(TPBi)のような星形複素環でもよい。ETMDは、例示的にNBphen (2,9-ビス(ナフタレン-2-イル)-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン)、Alq3 (アルミニウム-トリス(8-ヒドロキシキノリン))、TSPO1 (ジフェニル-4-トリフェニルシリルフェニル-ホスフィンオキシド)、BPyTP2 (2,7-ジ(2,2’-ビピリジン-5-イル)トリフェニレン)、Sif87 (ジベンゾ[b,d]チオフェン-2-イルトリフェニルシラン)、Sif88 (ジベンゾ[b,d]チオフェン-2-イル)ジフェニルシラン)、BmPyPhB (1,3-ビス[3,5-ジ(ピリジン-3-イル)フェニル]ベンゼン)及び/又はBTB (4,4’-ビス-[2-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジニル)]-1,1’-ビフェニル)であってもよい。場合により、電子輸送層は、Liq (8-ヒドロキシキノリノラトリチウム)のような物質をドープされ得る。場合により、第二の電子輸送層が電子輸送層とカソード層Cとの間に位置していてもよい。
【0096】
電子輸送層(ETL)に隣接して、カソード層Cが位置していてもよい。例示的に、カソード層Cは、金属(例えば、Al、Au、Ag、Pt、Cu、Zn、Ni、Fe、Pb、LiF、Ca、Ba、Mg、In、W、又はPd)又は金属合金を含み得るか又はこれらからなるものであってよい。実用面の理由から、カソード層CはMg、Ca又はAlのような(本質的に)不透明の金属からなるものであってもよい。あるいは又はさらに、カソード層Cは、グラファイト及び又はカーボンナノチューブ(CNT)を含んでいてもよい。あるいは、カソード層Cはナノスケール銀線からなるものであってもよい。
【0097】
OLEDはさらに、電子輸送層(ETL)Dとカソード層C(電子注入層(EIL)と指名されていてもよい)との間に保護層を場合により含んでいてもよい。この層は、フッ化リチウム、フッ化セシウム、銀、Liq (8-ヒドロキシキノリノラトリチウム)、Li2O、BaF2、MgO及び/又はNaFを含み得る。
【0098】
本明細書で使用される放射及び/又は吸収される光の色の指定は、特定の状況においてより具体的に定義されていなければ、以下のとおりである:
紫色: 波長範囲 >380~420nm;
深青色: 波長範囲 >420~470nm;
空色: 波長範囲 >470~500nm;
緑色: 波長範囲 >500~560nm;
黄色: 波長範囲 >560~580nm;
橙色: 波長範囲 >580~620nm;
赤色: 波長範囲 >620~800nm。
【0099】
エミッター化合物に関して、このような色は、エミッターを10質量%含むポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)フィルムの発光極大λmax
PMMAを指す。したがって、例示的に、深青色エミッターは、420~470nmの範囲に発光極大λmax
PMMAを有し、空色エミッターは470~500nmの範囲に発光極大λmax
PMMAを有し、緑色エミッターは500~560nmの範囲に発光極大λmax
PMMAを有し、赤色エミッターは620~800nmの範囲に発光極大λmax
PMMAを有する。
【0100】
深青色エミッターは、好ましくは475nm未満、より好ましくは470nm未満、なおより好ましくは465nm未満、又は460nm未満の発光極大λmax
PMMAを有し得る。典型的にはこれは420nmより大きく、好ましくは430nmより大きく、より好ましくは440nmより大きい。
【0101】
本発明の一局面において、TADF材料EBは深青色エミッターである。
【0102】
したがって、本発明のさらなる実施態様は、10%より高い、より好ましくは12%より高い、より好ましくは15%より高い、なおより好ましくは17%より高い、もしくは20%より高い、1000cd/m2での外部量子効率を示し、かつ/又は420nmと500nmとの間、好ましくは430nmと490nmとの間、より好ましくは440nmと480nmとの間、なおより好ましくは450nmと470nmとの間の発光極大を示し、かつ/又は100時間(h)より長い、好ましくは200hより長い、より好ましくは400hより長い、なおより好ましくは750hより長い、又は1000hより長い500cd/m2でのLT80値を示すOLEDに関する。
【0103】
本発明のさらなる実施態様は、明確な色の点で発光するOLEDに関する。本発明によれば、OLEDは狭い発光帯(小さな半値全幅(FWHM))を有する光を発する。好ましい実施態様において、本発明に従うOLEDは、0.50eV未満、より好ましくは0.46eV美未満、なおより好ましくは0.43eV未満、又は0.41eV未満の主要発光ピークのFWHMを有する光を発する。
【0104】
本発明のさらなる局面は、ITU-R勧告BT.2020(Rec. 2020)により定義される原色青(CIEx=0.131及びCIEy=0.046)のCIEx(=0.131)及びCIEy(=0.046)色座標に近いCIEx及びCIEy色座標を有する光を発し、したがって超高精細(UHD)ディスプレイ、例えばUHD-TVにおける使用に適したOLEDに関する。商業的応用では、典型的に、上面発光(上部電極が透明である)デバイスが使用されるが、本出願の全体で使用される試験デバイスは底面発光デバイス(下部電極及び基板が透明である)に相当する。青色デバイスのCIEy色座標は、底面発光から上面発光デバイスに変化させた場合にCIExをほとんど変化させずに、2分の1まで減少させることができる(Okinaka et al. doi:10.1002/sdtp.10480)。したがって、本発明のさらなる局面は、その発光が、0.02と0.30との間、好ましくは0.03と0.25との間、より好ましくは0.05と0.20との間、もしくはなおより好ましくは0.08と0.18との間、もしくは0.10と0.15との間のCIEx色座標、及び/又は0.00と0.45との間、好ましくは0.01と0.30との間、より好ましくは0.02と0.20との間、もしくはなおより好ましくは0.03と0.15との間、又は0.04と0.10との間のCIEy色座標を示すOLEDに関する。
【0105】
好ましい実施態様において、TADF材料EBは、450~470nmの範囲の発光極大λmaxPMMA(EB)(すなわち、470nm≧λmax
PMMA(EB)≧450nm)を示す。
【0106】
TADF材料E
B
好ましい実施態様において、TADF材料E
Bは、
- 式I:
【化1】
の構造を含むか又は該構造からなる第一の化学部分、及び
- 式II:
【化2】
の構造を含むか又は該構造からなる1つ又は2つの第二の化学部分
からなる。
【0107】
第一の化学部分は、単結合を介して第二の化学部分の各々に連結される。
【0108】
QIはN又はCHのいずれかである。
QIIはN又はCHのいずれかである。
【0109】
本発明によれば、QI及びQIIの少なくとも1つはNである。
【0110】
一実施態様において、QIはNであり、かつQIIはCHである。
【0111】
一実施態様において、QIIはNであり、かつQIはCHである。
【0112】
一実施態様において、QI及びQIIはそれぞれNである。
【0113】
Tは、
第一の化学部分を第二の化学部分に連結する単結合の結合部位、水素(H)、重水素(D)、及びR1
からなる群より選択される。
【0114】
Vは、
第一の化学部分を第二の化学部分に連結する単結合の結合部位、H、D、及びR1
からなる群より選択される。
【0115】
Wは、
第一の化学部分を第二の化学部分に連結する単結合の結合部位、
H、D、及びR1
からなる群より選択される。
【0116】
Xは、
第一の化学部分を第二の化学部分に連結する単結合の結合部位、
H、D、及びR1
からなる群より選択される。
【0117】
Yは、
第一の化学部分を第二の化学部分に連結する単結合の結合部位、
H、D、及びR1
からなる群より選択される。
【0118】
#は、第二の化学部分を第一の化学部分に連結する単結合の結合部位を表す。
【0119】
Zはそれぞれ互いに独立して、直接結合、CR3R4、C=CR3R4、C=O、C=NR3、NR3、O、SiR3R4、S、S(O)及びS(O)2からなる群より選択される。
【0120】
R
1は、
CN、CF
3、SiPh
3、GePh
3、及び
式Q:
【化3】
の構造を含むか又は該構造からなる第三の化学部分
からなる群より選択される;
【0121】
Q1はN及びC-RIからなる群より選択される。
【0122】
Q2はN及びC-RIIからなる群より選択される。
【0123】
Q3はN及びC-RIIIからなる群より選択される。
【0124】
Q5はN及びC-RVからなる群より選択される。
【0125】
$は第三の化学部分を第一の化学部分に連結する単結合の結合部位を表す。
【0126】
R
Iは、H、D、CN、CF
3、SiPh
3、GePh
3、F;
1つ又はそれ以上の置換基R
6で場合により置換されているフェニル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6で場合により置換されているトリアジニル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6で場合により置換されているピリジル;
1つ又はそれ以上の置換基R
6で場合により置換されているピリミジル;及び
式IIQ:
【化4】
の構造を含むか又は該構造からなる第四の化学部分
からなる群より選択される。
【0127】
§は、第四の化学部分を第三の化学部分に連結する単結合の結合部位を表す。
【0128】
Z§は、それぞれ互いに独立して、直接結合、CR3R4、C=CR3R4、C=O、C=NR3、NR3、O、SiR3R4、S、S(O)及びS(O)2からなる群より選択される。
【0129】
RIIは、それぞれ互いに独立して、H、D、CN、CF3、SiPh3、GePh3、F;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているフェニル;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているトリアジニル;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているピリジル;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているピリミジル;及び
式IIQの構造を含むか又は該構造からなる第四の化学部分
からなる群より選択される。
【0130】
RIIIは、それぞれ互いに独立して、H、D、CN、CF3、SiPh3、GePh3、F;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているトリアジニル;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているピリジル;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているピリミジル;及び
式IIQの構造を含むか又は該構造からなる第四の化学部分
からなる群より選択される。
【0131】
RIVは、それぞれ互いに独立して、H、D、CN、CF3、SiPh3、GePh3、F;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているフェニル;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているトリアジニル;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているピリジル;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているピリミジル
からなる群より選択される。
【0132】
RVは、それぞれ互いに独立して、H、D、CN、CF3、SiPh3、GePh3、F;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているトリアジニル;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているピリジル;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているピリミジル
からなる群より選択される。
【0133】
Ra、R3及びR4は、それぞれ互いに独立して、水素、
重水素、N(R5)2、OR5、Si(R5)3、B(OR5)2、OSO2R5、CF3、CN、F、Br、I;
1つ又はそれ以上の置換基R5で場合により置換されているC1-C40-アルキル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R5C=CR5、C≡C、Si(R5)2、Ge(R5)2、Sn(R5)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR5、P(=O)(R5)、SO、SO2、NR5、O、S又はCONR5で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R5で場合により置換されているC1-C40-アルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R5C=CR5、C≡C、Si(R5)2、Ge(R5)2、Sn(R5)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR5、P(=O)(R5)、SO、SO2、NR5、O、S又はCONR5で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R5で場合により置換されているC1-C40-チオアルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R5C=CR5、C≡C、Si(R5)2、Ge(R5)2、Sn(R5)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR5、P(=O)(R5)、SO、SO2、NR5、O、S又はCONR5で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R5で場合により置換されているC2-C40-アルケニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R5C=CR5、C≡C、Si(R5)2、Ge(R5)2、Sn(R5)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR5、P(=O)(R5)、SO、SO2、NR5、O、S又はCONR5で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R5で場合により置換されているC2-C40-アルキニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R5C=CR5、C≡C、Si(R5)2、Ge(R5)2、Sn(R5)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR5、P(=O)(R5)、SO、SO2、NR5、O、S又はCONR5で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R5で場合により置換されているC6-C60-アリール;及び
1つ又はそれ以上の置換基R5で場合により置換されているC3-C57-ヘテロアリール
からなる群より選択される。
【0134】
R5は、それぞれ互いに独立して、水素、重水素、N(R6)2、OR6、Si(R6)3、B(OR6)2、OSO2R6、CF3、CN、F、Br、I;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているC1-C40-アルキル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R6C=CR6、C≡C、Si(R6)2、Ge(R6)2、Sn(R6)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR6、P(=O)(R6)、SO、SO2、NR6、O、S又はCONR6で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているC1-C40-アルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R6C=CR6、C≡C、Si(R6)2、Ge(R6)2、Sn(R6)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR6、P(=O)(R6)、SO、SO2、NR6、O、S又はCONR6で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているC1-C40-チオアルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R6C=CR6、C≡C、Si(R6)2、Ge(R6)2、Sn(R6)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR6、P(=O)(R6)、SO、SO2、NR6、O、S又はCONR6で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているC2-C40-アルケニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R6C=CR6、C≡C、Si(R6)2、Ge(R6)2、Sn(R6)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR6、P(=O)(R6)、SO、SO2、NR6、O、S又はCONR6で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているC2-C40-アルキニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R6C=CR6、C≡C、Si(R6)2、Ge(R6)2、Sn(R6)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR6、P(=O)(R6)、SO、SO2、NR6、O、S又はCONR6で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているC6-C60-アリール;及び
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているC3-C57-ヘテロアリール
からなる群より選択される。
【0135】
Rfは、それぞれ互いに独立して、水素、重水素、N(R5f)2、OR5f、Si(R5f)3、B(OR5f)2、OSO2R5f、CF3、CN、F、Br、I;
1つ又はそれ以上の置換基R5fで場合により置換されているC1-C40-アルキル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R5fC=CR5f、C≡C、Si(R5f)2、Ge(R5f)2、Sn(R5f)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR5f、P(=O)(R5f)、SO、SO2、NR5f、O、S又はCONR5fで場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R5fで場合により置換されているC1-C40-アルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R5fC=CR5f、C≡C、Si(R5f)2、Ge(R5f)2、Sn(R5f)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR5f、P(=O)(R5f)、SO、SO2、NR5f、O、S又はCONR5fで場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R5fで場合により置換されているC1-C40-チオアルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R5fC=CR5f、C≡C、Si(R5f)2、Ge(R5f)2、Sn(R5f)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR5f、P(=O)(R5f)、SO、SO2、NR5f、O、S又はCONR5fで場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R5fで場合により置換されているC2-C40-アルケニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R5fC=CR5f、C≡C、Si(R5f)2、Ge(R5f)2、Sn(R5f)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR5f、P(=O)(R5f)、SO、SO2、NR5f、O、S又はCONR5fで場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R5fで場合により置換されているC2-C40-アルキニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R5fC=CR5f、C≡C、Si(R5f)2、Ge(R5f)2、Sn(R5f)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR5f、P(=O)(R5f)、SO、SO2、NR5f、O、S又はCONR5fで場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R5fで場合により置換されているC6-C60-アリール;及び
1つ又はそれ以上の置換基R5fで場合により置換されているC3-C57-ヘテロアリール
からなる群より選択される。
【0136】
R5fは、それぞれ互いに独立して、水素、重水素、N(R6)2、OR6、Si(R6)3、B(OR6)2、OSO2R6、CF3、CN、F、Br、I;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているC1-C40-アルキル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R6C=CR6、C≡C、Si(R6)2、Ge(R6)2、Sn(R6)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR6、P(=O)(R6)、SO、SO2、NR6、O、S又はCONR6で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているC1-C40-アルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R6C=CR6、C≡C、Si(R6)2、Ge(R6)2、Sn(R6)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR6、P(=O)(R6)、SO、SO2、NR6、O、S又はCONR6で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているC1-C40-チオアルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R6C=CR6、C≡C、Si(R6)2、Ge(R6)2、Sn(R6)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR6、P(=O)(R6)、SO、SO2、NR6、O、S又はCONR6で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているC2-C40-アルケニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R6C=CR6、C≡C、Si(R6)2、Ge(R6)2、Sn(R6)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR6、P(=O)(R6)、SO、SO2、NR6、O、S又はCONR6で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているC2-C40-アルキニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R6C=CR6、C≡C、Si(R6)2、Ge(R6)2、Sn(R6)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR6、P(=O)(R6)、SO、SO2、NR6、O、S又はCONR6で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているC6-C60-アリール;及び
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているC3-C57-ヘテロアリール
からなる群より選択される。
【0137】
R6は、それぞれ互いに独立して、水素、重水素、OPh、CF3、CN、F;
C1-C5-アルキル
[ここで、場合により1つ又はそれ以上の水素原子は互いに独立して、重水素、CN、CF3、又はFで置換されている];
C1-C5-アルコキシ
[ここで、場合により1つ又はそれ以上の水素原子は互いに独立して、重水素、CN、CF3、又はFで置換されている];
C1-C5-チオアルコキシ
[ここで、場合により1つ又はそれ以上の水素原子は互いに独立して、重水素、CN、CF3、又はFで置換されている];
C2-C5-アルケニル
[ここで、場合により1つ又はそれ以上の水素原子は互いに独立して、重水素、CN、CF3、又はFで置換されている];
C2-C5-アルキニル
[ここで、場合により1つ又はそれ以上の水素原子は互いに独立して、重水素、CN、CF3、又はFで置換されている];
1つ又はそれ以上のC1-C5-アルキル置換基で場合により置換されているC6-C18-アリール;
1つ又はそれ以上のC1-C5-アルキル置換基で場合により置換されているC3-C17-ヘテロアリール;
N(C6-C18-アリール)2;
N(C3-C17-ヘテロアリール)2;及び
N(C3-C17-ヘテロアリール)(C6-C18-アリール)
からなる群より選択される。
【0138】
RTzは、それぞれ互いに独立して、
CN、CF3、SiPh3、F;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているフェニル;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているトリアジニル;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているピリジル;
1つ又はそれ以上の置換基R6で場合により置換されているピリミジル
からなる群より選択される。
【0139】
本発明によれば、置換基Ra、R3、R4又はR5は互いに独立して、1つ又はそれ以上の置換基Ra、R3、R4又はR5と、単環式又は多環式の、(ヘテロ)脂肪族、(ヘテロ)芳香族及び/又はベンゾ縮合環系を場合により形成する。
【0140】
本発明によれば、Rf又はR5fは互いに独立して、1つ又はそれ以上の置換基Rf又はR5fと、単環式又は多環式の、(ヘテロ)脂肪族、(ヘテロ)芳香族及び/又はベンゾ縮合環系を場合により形成する。
【0141】
本発明によれば、T、V、W、X、及びYからなる群より選択される1つ又は2つの置換基は、第一の化学部分と第二の化学部分とを連結する単結合の結合部位を表す。
【0142】
本発明によれば、T、V、W、X、及びYからなる群より選択される正確に1つの置換基はR1である。
【0143】
好ましい実施態様において、TADF材料E
Bは、式Ia:
【化5】
[式中、
R
1、Q
I及びQ
IIについては、上述の定義が適用される]
に従う構造からなる。
【0144】
T#は、第一の化学部分を第二の化学部分に連結する単結合の結合部位、H、D、及びR1からなる群より選択される。
【0145】
W#は、第一の化学部分を第二の化学部分に連結する単結合の結合部位、H、D、及びR1からなる群より選択される。
【0146】
本発明によれば、T#及びW#からなる群より選択される正確に1つの置換基は、第一の化学部分と第二の化学部分とを連結する単結合の結合部位を表す。
【0147】
一実施態様において、Tは、第一の化学部分を第二の化学部分に連結する単結合の結合部位を表す。
【0148】
一実施態様において、Wは、第一の化学部分を第二の化学部分に結合する単結合の結合部位を表す。
【0149】
一実施態様において、式IIQの構造を含むか又は該構造からなる第四の化学部分は、式IIの構造を含むか又は該構造からなる1つ又は2つの第二の化学部分と同一である。
【0150】
一実施態様において、式IIQの構造を含むか又は該構造からなる第四の化学部分は、式IIの構造を含むか又は該構造からなる1つ又は2つの第二の化学部分と異なる。
【0151】
好ましい実施態様において、Zはそれぞれ直接結合である。
【0152】
好ましい実施態様において、TADF材料E
Bは、式III:
【化6】
に従う構造からなり、
式中、R
1は、式A1~A27:
【化7】
【化8】
に従う構造からなる群より選択され、
式中、&はR
1を第一の化学部分に連結する単結合の結合部位を表す。
【0153】
一実施態様において、TADF材料E
Bは式IV:
【化9】
に従う構造からなり、
式中、R
1は式A1~A27:
【化10】
に従う構造からなる群より選択され、
式中、&は、R
1を第一の化学部分に連結する単結合の結合部位を表す。
【0154】
一実施態様において、TADF材料E
Bは、式V:
【化11】
に従う構造からなり、
式中、R
1は、式B1~B9:
【化12】
に従う構造からなる群より選択され、
式中、&はR
1を第一の化学部分に連結する単結合の結合部位を表す。
【0155】
一実施態様において、TADF材料E
Bは、式VI:
【化13】
に従う構造からなり、
式中、R
1は、式B1~B9:
【化14】
に従う構造からなる群より選択され
式中、&は、R
1を第一の化学部分に連結する単結合の結合部位を表す。
【0156】
一実施態様において、TADF材料E
Bは、式VII:
【化15】
に従う構造からなり、
式中、R
1は、式D1~D9:
【化16】
に従う構造からなる群より選択され、
式中、&は、R
1を第一の化学部分に連結する単結合の結合部位を表す。
【0157】
一実施態様において、TADF材料E
Bは、式VIII:
【化17】
に従う構造からなり、
式中、R
1は式D1~D9:
【化18】
に従う構造からなる群より選択され、
式中、&は、R
1を第一の化学部分に連結する単結合の結合部位を表す。
【0158】
本発明のさらなる実施態様において、1つ又は2つの第二の化学部分は、式IIa:
【化19】
[式中、#及びR
aは上で定義されたとおりである]
の構造を含むか又は該構造からなる。
【0159】
本発明のさらなる実施態様において、Raはそれぞれ互いに独立して、
水素、
Me、iPr、tBu、CN、CF3;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているPh;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリミジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているカルバゾリル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているトリアジニル;
並びにN(Ph)2
からなる群より選択される。
【0160】
本発明のさらなる実施態様において、Raはそれぞれ互いに独立して、
水素、Me、iPr、tBu、CN、CF3;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているPh;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリミジニル;並びに
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているトリアジニル
からなる群より選択される。
【0161】
本発明のさらなる実施態様において、1つ又は2つの第二の化学部分は、式IIbの構造、式IIb-2の構造、式IIb-3の構造又は式IIb-4の構造:
【化20】
を含むか又は該構造からなり、
R
bは、それぞれ互いに独立して、N(R
5)
2、
OR
5、Si(R
5)
3、B(OR
5)
2、OSO
2R
5、CF
3、CN、F、Br、I;
1つ又はそれ以上の置換基R
5で場合により置換されているC
1-C
40-アルキル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2基は、R
5C=CR
5、C≡C、Si(R
5)
2、Ge(R
5)
2、Sn(R
5)
2、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5、P(=O)(R
5)、SO、SO
2、NR
5、O、S又はCONR
5で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5で場合により置換されているC
1-C
40-アルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2基は、R
5C=CR
5、C≡C、Si(R
5)
2、Ge(R
5)
2、Sn(R
5)
2、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5、P(=O)(R
5)、SO、SO
2、NR
5、O、S又はCONR
5で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5で場合により置換されているC
1-C
40-チオアルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2基は、R
5C=CR
5、C≡C、Si(R
5)
2、Ge(R
5)
2、Sn(R
5)
2、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5、P(=O)(R
5)、SO、SO
2、NR
5、O、S又はCONR
5で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5で場合により置換されているC
2-C
40-アルケニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2基は、R
5C=CR
5、C≡C、Si(R
5)
2、Ge(R
5)
2、Sn(R
5)
2、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5、P(=O)(R
5)、SO、SO
2、NR
5、O、S又はCONR
5で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5で場合により置換されているC
2-C
40-アルキニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2基は、R
5C=CR
5、C≡C、Si(R
5)
2、Ge(R
5)
2、Sn(R
5)
2、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5、P(=O)(R
5)、SO、SO
2、NR
5、O、S又はCONR
5で場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5で場合により置換されているC
6-C
60-アリール;及び
1つ又はそれ以上の置換基R
5で場合により置換されているC
3-C
57-ヘテロアリール
からなる群より選択される。
さらなる変数については、上述の定義が適用される。
【0162】
本発明の1つのさらなる実施態様において、1つ又は2つの第二の化学部分は、式IIcの構造、式IIc-2の構造、式IIc-3の構造又は式IIc-4の構造:
【化21】
[式中、上述の定義が適用される]
の構造を含むか又は該構造からなる。
【0163】
本発明のさらなる実施態様において、Rbはそれぞれ互いに独立して、
Me、iPr、tBu、CN、CF3;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているPh;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリミジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているカルバゾリル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているトリアジニル;
並びにN(Ph)2
からなる群より選択される。
【0164】
本発明のさらなる実施態様において、Rbは、それぞれ互いに独立して、
Me、iPr、tBu、CN、CF3;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているPh;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリミジニル;並びに
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているトリアジニル
からなる群より選択される。
【0165】
以下において、第二の化学部分の例が示される:
【化22】
【化23】
【化24】
上に示される第二の化学部分の各々について、上述の定義は#、Z、R
a、R
3、R
4及びR
5に適用される。
【0166】
一実施態様において、Ra及びR5はそれぞれ互いに独立して、水素(H)、メチル(Me)、i-プロピル(CH(CH3)2)(iPr)、t-ブチル(tBu)、フェニル(Ph);
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているトリアジニル;並びに
ジフェニルアミン(NPh2)
からなる群より選択される。
【0167】
本発明のさらなる実施態様において、第4の化学部分は、式IIq:
【化25】
[式中、§及びR
fは上記のとおりに定義される]
の構造を含むか該構造からなる。
【0168】
本発明のさらなる実施態様において、Rfは、それぞれ互いに独立して、
水素、Me、iPr、tBu、CN、CF3;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているPh;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリミジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているカルバゾリル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているトリアジニル;
並びにN(Ph)2
からなる群より選択される。
【0169】
本発明のさらなる実施態様において、Rfはそれぞれ互いに独立して、
水素、Me、iPr、tBu、CN、CF3;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているPh;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリミジニル;並びに
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているトリアジニル
からなる群より選択される。
【0170】
本発明のさらなる実施態様において、第四の化学部分は、式IIbqの構造、式IIbq-2の構造、IIbq-3の構造又は式IIbq-4の構造:
【化26】
を含むか又は該構造からなり、
R
bqは、それぞれ互いに独立して、N(R
5f)
2、OR
5f、Si(R
5f)
3、B(OR
5f)
2、OSO
2R
5f、CF
3、CN、F、Br、I;
1つ又はそれ以上の置換基R
5fで場合により置換されているC
1-C
40-アルキル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2基は、R
5fC=CR
5f、C≡C、Si(R
5f)
2、Ge(R
5f)
2、Sn(R
5f)
2、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5f、P(=O)(R
5f)、SO、SO
2、NR
5f、O、S又はCONR
5fで場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5fで場合により置換されているC
1-C
40-アルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2基は、R
5fC=CR
5f、C≡C、Si(R
5f)
2、Ge(R
5f)
2、Sn(R
5f)
2、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5f、P(=O)(R
5f)、SO、SO
2、NR
5f、O、S又はCONR
5fで場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5fで場合により置換されているC
1-C
40-チオアルコキシ
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2基は、R
5fC=CR
5f、C≡C、Si(R
5f)
2、Ge(R
5f)
2、Sn(R
5f)
2、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5f、P(=O)(R
5f)、SO、SO
2、NR
5f、O、S又はCONR
5fで場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5fで場合により置換されているC
2-C
40-アルケニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2基は、R
5fC=CR
5f、C≡C、Si(R
5f)
2、Ge(R
5f)
2、Sn(R
5f)
2、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5f、P(=O)(R
5f)、SO、SO
2、NR
5f、O、S又はCONR
5fで場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5fで場合により置換されているC
2-C
40-アルキニル
[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH
2基は、R
5fC=CR
5f、C≡C、Si(R
5f)
2、Ge(R
5f)
2、Sn(R
5f)
2、C=O、C=S、C=Se、C=NR
5f、P(=O)(R
5f)、SO、SO
2、NR
5f、O、S又はCONR
5fで場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R
5fで場合により置換されているC
6-C
60-アリール;及び
1つ又はそれ以上の置換基R
5fで場合により置換されているC
3-C
57-ヘテロアリール
からなる群より選択される。
さらなる変数については、上述の定義が適用される。
【0171】
本発明の1つのさらなる実施態様において、第四の化学部分は、式IIcqの構造、式IIcq-2の構造、式IIcq-3の構造又は式IIcq-4の構造:
【化27】
[式中、上述の定義が適用される]
を含むか又は該構造からなる。
【0172】
本発明のさらなる実施態様において、Rbqはそれぞれ互いに独立して、
Me、iPr、tBu、CN、CF3;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているPh;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリミジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているカルバゾリル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているトリアジニル;
並びにN(Ph)2
からなる群より選択される。
【0173】
本発明のさらなる実施態様において、Rbqはそれぞれ互いに独立して、
Me、iPr、tBu、CN、CF3;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているPh;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリミジニル;並びに
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているトリアジニル
からなる群より選択される。
【0174】
本発明の一実施態様において、Rbqはそれぞれ互いに独立して、
Me、iPr、tBu;
Me、iPr、tBu、CN、CF3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているPh;並びに
Me、iPr、tBu、CN、CF3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているトリアジニル
からなる群より選択される。
【0175】
以下において、第四の化学部分の例となる実施態様が示される:
【化28】
【化29】
上に示される第四の化学部分の$、R
f、及びR
5fについては、上述の定義が適用される。
【0176】
一実施態様において、Raf及びR5fはそれぞれ互いに独立して、水素(H)、メチル(Me)、i-プロピル(CH(CH3)2)(iPr)、t-ブチル(tBu)、フェニル(Ph);
Me、iPr、tBu、CN、CF3、及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているトリアジニル;並びに
ジフェニルアミン(NPh2)
からなる群より選択される。
【0177】
式Iの構造の分子の合成は、当業者に公知の標準的な反応及び反応条件により達成することができる。典型的には、第一の工程において、カップリング反応、好ましくはパラジウム触媒カップリング反応を行う。
【0178】
TADF材料E
Bについての一般的合成スキーム:
【化30】
【0179】
【0180】
Z1 (例えば、2-クロロ-4,6-ビスフェニル-1,3,5-トリアジン)(1.00当量) R1-フルオロ-フェニルボロン酸エステル(1.00~1.50当量)、Pd(PPh3)4 (テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(CAS:14221-01-3、0.10当量)及び炭酸カリウム(3.00当量)を、終夜窒素化雰囲気下でTHF/水(3:1)中にて70℃で撹拌する。室温(RT)まで冷却した後、反応混合物を酢酸エチル/ブラインで抽出した。有機相を集め、有機溶媒を除去して、粗生成物Z0をフラッシュクロマトグラフィー又は再結晶により精製する。
【0181】
【0182】
Z0(1当量)、対応するドナー分子D-H(n当量、すなわち、整数nに依存して1当量又は2当量)及び第三リン酸カリウム(3.00当量)を、窒素雰囲気下でDMSO中に懸濁させ、そして120℃で12~16時間撹拌する。続いて、この反応混合物を過剰の水に注いで、生成物を沈殿させる。沈殿物をろ別し、水で洗浄して真空下で乾燥させる。粗生成物を再結晶又はフラッシュクロマトグラフィーにより精製する。生成物は固体として得られる。
【0183】
特に、ドナー分子D-Hは、3,6-置換カルバゾール(例えば、3,6-ジメチルカルバゾール、3,6-ジフェニルカルバゾール、3,6-ジ-tert-ブチルカルバゾール)、2,7-置換カルバゾール(例えば、2,7-ジメチルカルバゾール、2,7-ジフェニルカルバゾール、2,7-ジ-tert-ブチルカルバゾール)、1,8-置換カルバゾール(例えば、1,8-ジメチルカルバゾール、1,8-ジフェニルカルバゾール、1,8-ジ-tert-ブチルカルバゾール)、1-置換カルバゾール(例えば、1-メチルカルバゾール、1-フェニルカルバゾール、1-tert-ブチルカルバゾール)、2-置換カルバゾール(例えば、2-メチルカルバゾール、2-フェニルカルバゾール、2-tert-ブチルカルバゾール)、又は3-置換カルバゾール(例えば、3-メチルカルバゾール、3-フェニルカルバゾール、3-tert-ブチルカルバゾール)である。
【0184】
例えば、ハロゲン置換カルバゾール、特に3-ブロモカルバゾールはD-Hとして使用され得る。
【0185】
その後の反応において、ボロン酸エステル官能基又はボロン酸官能基は、例えば、D-Hを介して導入された1つ又はそれ以上のハロゲン置換基の位置に導入されて、例えばビス(ピナコラト)ジボロン(CAS番号73183-34-3)との反応を経て、対応するカルバゾール-3-イルボロン酸エステル又はカルバゾール-3-イルボロン酸が得られ得る。その後、1つ又はそれ以上の置換基Raは、対応するハロゲン化反応物Ra-Hal、好ましくはRa-Cl及びRa-Brとのカップリング反応を経て、ボロン酸エステル基又はボロン酸基の位置に導入され得る。
あるいは、1つ又はそれ以上の置換基Raは、D-Hを介して導入された1つ又はそれ以上のハロゲン置換基の位置に、置換基Raのボロン酸[Ra-B(OH)2]又は対応するボロン酸エステルとの反応を経て導入され得る。
【0186】
デポピュレーション剤(depopulation agent)S
B
好ましい実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式1s:
【化33】
に従う構造からなり、
nはそれぞれ互いに独立して、1又は2である。
【0187】
Xsはそれぞれ互いに独立して、CN又はCF3から選択される。
【0188】
Ar
EWGはそれぞれ互いに独立して、式IIsa~IIsm:
【化34】
のうちの1つに従う構造であり、
式中、#
sはAr
EWGを式1sの置換中央フェニル環に連結する単結合の結合部位を表す。
【0189】
Rtはそれぞれ互いに独立して、水素、重水素、C1-C5-アルキル[ここで、1つ又はそれ以上の水素原子は重水素で場合により置換されている];及び1つ又はそれ以上の置換基R6sで場合により置換されているC6-C18-アリールからなる群より選択される。
【0190】
Rsはそれぞれ互いに独立して、水素、重水素、N(R5s)2、OR5s、
SR5s、Si(R5s)3、CF3、CN、F;
1つ又はそれ以上の置換基R5sで場合により置換されているC1-C40-アルキル[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R5sC=CR5s、C≡C、Si(R5s)2、Ge(R5s)2、Sn(R5s)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR5s、P(=O)(R5s)、SO、SO2、NR5s、O、S又はCONR5sで場合により置換されている];
1つ又はそれ以上のR5sで場合により置換されているC1-C40-チオアルコキシ[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R5sC=CR5s、C≡C、Si(R5s)2、Ge(R5s)2、Sn(R5s)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR5s、P(=O)(R5s)、SO、SO2、NR5s、O、S又はCONR5sで場合により置換されている];及び
1つ又はそれ以上のR5sで場合により置換されているC6-C60-アリール;1つ又はそれ以上のR5sで場合により置換されているC3-C57-ヘテロアリール
からなる群より選択される。
【0191】
R5sはそれぞれ互いに独立して、水素、重水素、N(R6s)2、OR6s、SR6s、Si(R6s)3、CF3、CN、F;
1つ又はそれ以上の置換基R6sで場合により置換されているC1-C40-アルキル[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R6sC=CR6s、C≡C、Si(R6s)2、Ge(R6s)2、Sn(R6s)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR6s、P(=O)(R6s)、SO、SO2、NR6s、O、S又はCONR6sで場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R6sで場合により置換されているC6-C60-アリール;及び
1つ又はそれ以上の置換基R6sで場合により置換されているC3-C57-ヘテロアリール
からなる群より選択される。
【0192】
R6sはそれぞれ互いに独立して、水素、重水素、OPh,CF3、CN、F;
C1-C5-アルキル[ここで、1つ又はそれ以上の水素原子は、互いに独立して、重水素、CN、CF3、又はFで場合により置換されている];
C1-C5-アルコキシ[ここで、1つ又はそれ以上の水素原子は、互いに独立して、重水素、CN、CF3、又はFで場合により置換されている];
C1-C5-チオアルコキシ[ここで、1つ又はそれ以上の水素原子は、互いに独立して、重水素、CN、CF3、又はFで場合により置換されている];
1つ又はそれ以上のC1-C5-アルキル置換基で場合により置換されているC6-C18-アリール;
1つ又はそれ以上のC1-C5-アルキル置換基で場合により置換されているC3-C17-ヘテロアリール;
N(C6-C18-アリール)2;
N(C3-C17-ヘテロアリール)2、及び
N(C3-C17-ヘテロアリール)(C6-C18-アリール).
からなる群より選択される。
【0193】
Rdはそれぞれ互いに独立して、水素、重水素、N(R5s)2、OR5s、
SR5s、Si(R5s)3、CF3、CN、F;
1つ又はそれ以上の置換基R5sで場合により置換されているC1-C40-アルキル[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R5sC=CR5s、C≡C、Si(R5s)2、Ge(R5s)2、Sn(R5s)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR5s、P(=O)(R5s)、SO、SO2、NR5s、O、S又はCONR5sで場合により置換されている];
1つ又はそれ以上の置換基R5sで場合により置換されているC1-C40-チオアルコキシ[ここで、1つ又はそれ以上の隣接していないCH2基は、R5sC=CR5s、C≡C、Si(R5s)2、Ge(R5s)2、Sn(R5s)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR5s、P(=O)(R5s)、SO、SO2、NR5s、O、S又はCONR5sで場合により置換されている];及び
1つ又はそれ以上の置換基R5sで場合により置換されているC6-C60-アリール;1つ又はそれ以上の置換基R5sで場合により置換されているC3-C57-ヘテロアリール
からなる群より選択される。
【0194】
本発明によれば、置換基Rs又はR5sは、互いに独立して、1つ又はそれ以上の置換基Rs又はR5sと、単環式又は多環式の、(ヘテロ)脂肪族、(ヘテロ)芳香族及び/又はベンゾ縮合環系を場合により形成し得る。
【0195】
本発明によれば、1つ又はそれ以上の置換基Rdは、互いに独立して、1つ又はそれ以上の置換基Rdと、単環式又は多環式の、(ヘテロ)脂肪族、(ヘテロ)芳香族及び/又はベンゾ縮合環系を場合により形成し得る。
【0196】
本発明の一実施態様において、n=2である。
【0197】
本発明の一実施態様において、XsはCNである。
【0198】
好ましい実施態様において、n=2であり、かつXsはCNである。
【0199】
本発明の一実施態様において、Rsはそれぞれ互いに独立して、
水素、重水素、Me、iPr、tBu、CN、CF3;
Me、iPr、tBu、CN、CF3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているPh;
Me、iPr、tBu、CN、CF3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリミジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているカルバゾリル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているトリアジニル;並びに
N(Ph)2
からなる群より選択される。
【0200】
本発明の一実施態様において、Rdはそれぞれ互いに独立して、水素、重水素、Me、iPr、tBu、CN、CF3;
Me、iPr、tBu、CN、CF3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているPh;
Me、iPr、tBu、CN、CF3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているピリミジニル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているカルバゾリル;
Me、iPr、tBu、CN、CF3及びPhからなる群より互いに独立して選択される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されているトリアジニル;並びにN(Ph)2
からなる群より選択される。
【0201】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IIIs:
【化35】
[式中、R
s、Ar
EWG及びX
sは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0202】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IIIas:
【化36】
[式中、R
s及びAr
EWGは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0203】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IIIaas:
【化37】
[式中、R
sは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0204】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IIIabs:
【化38】
[式中、R
sは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0205】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IIIacs:
【化39】
[式中、R
sは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0206】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IIIaes:
【化40】
[式中、R
sは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0207】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IIIafs:
【化41】
[式中、R
sは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0208】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IIIags:
【化42】
[式中、R
sは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0209】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IIIahs:
【化43】
[式中、R
sは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0210】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IIIais:
【化44】
[式中、R
sは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0211】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IIIaks:
【化45】
[式中、R
sは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0212】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IVs:
【化46】
[式中、R
s、X
s、Q
III、Q
IV及びR
tは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0213】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IVas:
【化47】
[式中、R
s、Q
III、Q
IV及びR
tは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0214】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IVaas:
【化48】
[式中、R
s及びR
tは上記の通り定義される]
の構造の分子から選択される。
【0215】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IVabs:
【化49】
[式中、R
s及びR
tは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0216】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式IVacs:
【化50】
[式中、R
s及びR
tは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0217】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式Vs:
【化51】
[式中、R
s、X
s、及びR
dは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0218】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式Vas:
【化52】
[式中、R
s及びR
dは上記のとおり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0219】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式Vaas:
【化53】
[式中、R
s及びR
dは上記の通り定義される]
の構造の分子から選択される。
【0220】
本発明の一実施態様において、デポピュレーション剤S
Bは、式Vabs:
【化54】
[式中、R
s及びR
dは上記のとり定義される]
の構造の分子から選択される。
【0221】
式1sの構造の分子の合成は、当業者に公知の標準的な反応及び反応条件により達成され得る。典型的に、第一の工程において、カップリング反応、好ましくはパラジウム触媒カップリング反応が行われる。
【0222】
【0223】
E1は、いずれかのボロン酸(RB=H)でも相当するボロン酸エステル(RB=アルキル又はアリール)でもよく、特に2つのRBは、環を形成して、例えば、フルオロ-(トリフルオロメチル)フェニル、ジフルオロ-(トリフルオロメチル)フェニル、フルオロ-(シアノ)フェニル又はジフルオロ-(シアノ)フェニルのボロン酸ピナコールエステルを生じる。第二の反応物E2として、好ましくはArEWG-Brが使用される。このようなパラジウム触媒カップリング反応の反応条件は、例えばWO 2017/005699A1から当業者に公知であり、そしてE1及びE2の反応する基は反応収率を最適化するために交換され得るということが公知である。
【0224】
【0225】
第二の工程において、式1sに従う分子は、ハロゲン化アリール、好ましくはフッ化アリール、又はジハロゲン化アリール、好ましくはジフッ化アリール、E3との求核芳香族置換における窒素複素環の反応を介して得られる。典型的な条件は、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)又はN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)のような非プロトン性極性溶媒中での、例えば第三リン酸カリウムのような塩基の使用を含む。
【0226】
【0227】
特に、ドナー分子E6は、3,6-置換カルバゾール(例えば、3,6-ジメチルカルバゾール、3,6-ジフェニルカルバゾール、3,6-ジ-tert-ブチルカルバゾール)、2,7-置換カルバゾール(例えば、2,7-ジメチルカルバゾール、2,7-ジフェニルカルバゾール、2,7-ジ-tert-ブチルカルバゾール)、1,8-置換カルバゾール(例えば、1,8-ジメチルカルバゾール、1,8-ジフェニルカルバゾール、1,8-ジ-tert-ブチルカルバゾール)、1-置換カルバゾール(例えば、1-メチルカルバゾール、1-フェニルカルバゾール、1-tert-ブチルカルバゾール)、2-置換カルバゾール(例えば、2-メチルカルバゾール、2-フェニルカルバゾール、2-tert-ブチルカルバゾール)、又は3-置換カルバゾール(例えば、3-メチルカルバゾール、3-フェニルカルバゾール、3-tert-ブチルカルバゾール)である。
あるいは、ハロゲン置換カルバゾール、特に3-ブロモカルバゾールをE6として使用することができる。
その後の反応において、ボロン酸エステル官能基又はボロン酸官能基を、例示的に、E6を介して導入された1つ又はそれ以上のハロゲン置換基の位置に導入し、例えば、ビス(ピナコラト)ジボロン(CAS番号73183-34-3)との反応を介して、対応するカルバゾール-3-イルボロン酸エステル又はカルバゾール-3-イルボロン酸が得られ得る。続いて、1つ又はそれ以上の置換基Rsを、対応するハロゲン化反応物Rs-Hal、好ましくはRs-Cl及びRs-Brとのカップリング反応を介して、ボロン酸エステル基又はボロン酸基の代わりに導入し得る。
あるいは、1つ又はそれ以上の置換基Rsを、置換基Rsのボロン酸[Rs-B(OH)2]又は対応するボロン酸エステルとの反応を介して、D-Hを介して導入された1つ又はそれ以上のハロゲン置換基の位置に導入し得る。
代替の合成経路は、ハロゲン化アリール又は擬ハロゲン化アリール、好ましくは臭素化アリール、ヨウ化アリール、アリールトリフラート又はアリールトシラートへの銅触媒又はパラジウム触媒カップリングを介した窒素複素環の導入を含む。
【0228】
本出願全体を通して使用される用語「アリール」及び「芳香族」は、広義で単環式、二環式、又は多環式の芳香族部分として理解され得る。別の指定がなければ、アリールは、本出願全体を通してさらに例示される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されていてもよい。したがって、用語「アリーレン」は、他の分子構造への2つの結合部位を保有し、それによりリンカー構造として役立つ二価残基を指す。本出願全体を通して使用される用語「ヘテロアリール」及び「ヘテロ芳香族」は、広義で少なくとも1つのヘテロ原子を含む単環式、二環式又は多環式のヘテロ芳香族部分として理解され得、特にこれは芳香環あたり1~3個のヘテロ原子を保有する。
例示的に、ヘテロ芳香族化合物は、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン及びピリミジンなどであり得る。別の指定がなければ、ヘテロアリールは、本出願全体を通してさらに例示される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されていてもよい。したがって、用語「ヘテロアリーレン」は、他の分子構造への2つの結合部位を保有し、それによりリンカー構造として役立つ二価残基を指す。
【0229】
本出願全体を通して使用される用語「アルキル」は、広義で直鎖又は分枝鎖の両方のアルキル残基として理解され得る。好ましいアルキル残基は、1~15個の炭素原子を含有するものである。例示的に、アルキル残基は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、tert-ブチルなどであり得る。別の指定がなければ、アルキルは、本出願全体を通してさらに例示される1つ又はそれ以上の置換基で場合により置換されていてもよい。したがって、用語「アルキレン」は、他の分子構造への2つの結合部位を保有し、それによりリンカー構造として役立つ二価残基を指す。
【0230】
別の指定がなければ、本明細書において、特にアリール、アリーレン、ヘテロアリール、アルキルなどの文脈において使用される用語「置換されている」は、広義で理解され得る。好ましくはこのような置換は、C1-C20-アルキル、C7-C19-アルカアリール、及びC6-C18-アリールからなる群より選択される残基を意味する。したがって、好ましくは、荷電した部分、より好ましくは官能基はこのような置換に存在しない。
【0231】
当然のことながら、水素は、それぞれ重水素で置き換えられ得る。
【0232】
別の指定がなければ、様々な実施態様の層はいずれも、適切な方法により重ねられ得る。発光層Bを含めて本発明の文脈における層は、場合により液体加工(「フィルム加工」、「流体加工」、「溶液加工」又は「溶媒加工」とも示される)を用いて製造され得る。これは、それぞれの層に含まれる成分が、液体状態でデバイスの一部の表面に塗布されることを意味する。好ましくは、発光層Bを含めて本発明の状況における層は、スピンコーティングにより製造され得る。当業者に周知のこの方法は、薄くかつ(本質的に)均質な層を得ることを可能にする。
【0233】
あるいは、発光層Bを含めて本発明の文脈における層は、例えば、鋳造(例えば、ドロップキャスト法)及び圧延法のような液体加工、並びに印刷方法(例えば、インクジェット印刷、グラビア印刷、ブレード塗工)に基づく他の方法により製造され得る。これは場合により、不活性雰囲気下(例えば窒素雰囲気下)で行われ得る。
【0234】
別の好ましい実施態様において、本発明の状況における層は、当該分野で公知のいずれかの他の方法により製造され得、これらとしては、限定されないが、当業者に周知の真空処理方法、例えば、熱蒸発(熱同時蒸発)、有機気相蒸着(OVPD)、及び有機蒸気ジェット印刷(OVJP)による蒸着が挙げられる。
【0235】
液体加工を用いて層を製造する場合、層の成分を含む溶液(すなわち、本発明の発光層Bに関して、少なくとも1つのホスト化合物HB及び、典型的には、少なくとも1つのTADF材料EB、少なくとも1つのデポピュレーション剤SB及び場合により1つ又はそれ以上の他のホスト化合物HB2)は、揮発性有機溶媒を更に含み得る。このような揮発性有機溶媒は、場合により、テトラヒドロフラン、ジオキサン、クロロベンゼン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、2-(2-エトキシエトキシ)エタノール、ガンマ-ブチロラクトン、N-メチルピロリジノン、エトキシエタノール、キシレン、トルエン、アニソール、フェネトール、アセトニトリル、テトラヒドロチオフェン、ベンゾニトリル、ピリジン、トリヒドロフラン、トリアリールアミン、シクロヘキサノン、アセトン、炭酸プロピレン、酢酸エチル、ベンゼン及びPGMEA(プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート)からなる群より選択されるものであり得る。また、2つ又はそれ以上の溶媒の組み合わせも使用され得る。液体状態で塗布された後、続いて例示的に、周囲条件で、高温(例えば、約50℃又は約60℃)又は減圧で、当該分野のいずれかの手段により層を乾燥し、かつ/又は硬化させ得る。
【0236】
場合により、有機エレクトロルミネセントデバイス(例えば、OLED)は、例示的に、本質的に白色の有機エレクトロルミネセントデバイス又は青色有機エレクトロルミネセントデバイスであり得る。例となるこのような白色有機エレクトロルミネセントデバイスは、少なくとも1つの(深)青色エミッター化合物(例えば、TADF材料EB)並びに緑色及び/又は赤色光を発する1つもしくはそれ以上のエミッター化合物を含み得る。ついで、場合により上記の2つ又はそれ以上の化合物の間にエネルギー伝達があり得る。
【0237】
有機エレクトロルミネセントデバイスは全体として、5mm以下、2mm以下、1mm以下、0.5mm以下、0.25mm以下、100μm以下、又は10μm以下の厚さの薄層を形成してもよい。
【0238】
有機エレクトロルミネセントデバイス(例えば、OLED)は、小型(例えば、5mm2以下、又は1mm2以下の表面を有する)、中型(例えば、0.5~20cm2の範囲の表面を有する)、又は大型(例えば、20cm2より大きな表面を有する)のものであり得る。本発明に従う有機エレクトロルミネセントデバイス(例えば、OLED)は、広範囲照明デバイスとして、発光壁紙、発光窓枠又は窓ガラス、発光ラベル、発光ポーザー又は可撓性スクリーンもしくはディスプレイとしてのスクリーンを生成するために場合により使用される。一般的使用とは別に、有機エレクトロルミネセントデバイス(例えば、OLED)は、例示的に、発光フィルム、「スマートパッケージ」ラベル、又は革新的なデザイン要素としても使用され得る。さらにそれらは、細胞検出及び試験(例えば、バイオ標識として)のために使用可能である。
【0239】
有機エレクトロルミネセントデバイスの主目的の1つは光の生成である。従って、本発明はさらに、いずれかの本発明に従う有機エレクトロルミネセントデバイスを準備する工程を含む、所望の波長の光を生成するための方法に関する。
【0240】
したがって、本発明のさらなる局面は、所望の波長範囲
の光を生成するための方法に関し、該方法は、
(i) 本発明に従う有機エレクトロルミネセントデバイスを準備する工程;及び
(ii) 該有機エレクトロルミネセントデバイスに電流を印加する工程
を含む。
【0241】
本発明のさらなる局面は、上記の要素を組み立てることにより有機エレクトロルミネセントデバイスを製造する方法に関する。本発明はまた、上記有機エレクトロルミネセントデバイスを使用することにより、青色、緑色、黄色、橙色、赤色又は白色の光、特に青色又は白色の光を生成するための方法に関する。
【0242】
図面及び実施例及び特許請求の範囲は、本発明をさらに説明する。
【発明を実施するための形態】
【0243】
〔実施例〕
サイクリック・ボルタンメトリー
ジクロロメタン又は適切な溶媒中の10~3mol/lの濃度の有機分子及び適切な支持電解質(例えば、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0.1mol/l)を有する溶液のサイクリックボルタモグラムを測定した。室温で窒素雰囲気下にて3電極アセンブリ(作用電極及び対電極:Ptワイヤ、参照電極:Ptワイヤ)を用いて測定を行い、そして内部標準としてFeCp2/FeCp2
+を使用して較正した。HOMOデータを、SCEに対して内部標準としてフェロセンを使用して補正した。
【0244】
密度関数理論計算
分子構造を、BP86関数及び恒等分解(resolution of identity)アプローチ(RI)を使用して最適化した。励起エネルギーを、時間依存DFT(TD-DFT)法を使用して(BP86)最適化された構造を使用して計算した。軌道及び励起状態エネルギーをB3LYP関数を用いて計算した。Def2-SVP基本セット(及び数値積分にはm4-グリッド)を使用した。Turbomoleプログラムパッケージを全ての計算に使用した。
【0245】
光物理測定
サンプル前処理:スピンコーティング
装置: Spin150、SPS euro。
サンプル濃度は10mg/mlであり、適切な溶媒に溶解した。
プログラム: 1) 400U/分で3秒(s); 1000 U/分、1000Upm/sで20s。3) 4000U/分、1000Upm/sで10s。コーティング後、フィルムを70℃で1分間試験した。
フォトルミネセンス分光法及びTCSPC(時間相関単一光子計数法)
定常状態発光分光法を、150Wキセノンアークランプ、励起及び発光単色光分光器及びHamamatsu R928光電子増倍管を備えたHoriba Scientific、Modell FluoroMax-4並びに時間相関単一光子計数オプションを使用して記録した。発光及び励起スペクトルを標準的補正フィッティングを使用して補正した。
【0246】
励起状態寿命を、FM-2013装置及びHoriba Yvon TCSPCハブを用いてTCSPC法を使用して同じシステムを使用して決定した。
【0247】
励起光源:
NanoLED 370(波長:371nm、パルス持続時間:1,1ns)
NanoLED 290(波長:294nm、パルス持続時間:<1ns)
SpectraLED 310(波長:314nm)
SpectraLED 355(波長:355nm)。
【0248】
データ解析(指数関数フィッティング)を、ソフトウェアパッケージDataStation及びDAS6解析ソフトウェアを使用して行った。フィッティングはカイ二乗検定を使用して特定した。
【0249】
フォトルミネセンス量子収率測定
フォトルミネセンス量子収率(PLQY)測定のために、絶対PL量子収率測定C9920-03Gシステム(Hamamatsu Photonics)を使用した。量子収率及びCIE座標を、ソフトウェアU6039-05バージョン3.6.0を使用して決定した。
発光極大をnmで、量子収率Φを%で、そしてCIE座標をx,y値として示す。
PLQYを以下のプロトコルを使用して決定した:
1) 品質保証:エタノール中アントラセン(既知の濃度)を参照として使用した。
2) 励起波長:有機分子の吸収極大を決定し、そして分子をこの波長を使用して励起した。
3) 測定
量子収率を、窒素雰囲気下で溶液又はフィルムのサンプルについて測定した。収率を等式:
【数1】
を使用して計算し、式中、n
光子は光子数を示し、そしてInt.は強度である。
【0250】
有機エレクトロルミネッセンスデバイスの製造及び特徴づけ
真空蒸着法により、本発明に従う有機分子を含むOLEDデバイスを製造することができる。層が1つより多くの化合物を含有する場合、1つ又はそれ以上の化合物の質量パーセンテージが%で示される。総質量パーセンテージ値は100%となり、したがって値が示されていない場合、この化合物の割合は、示された値と100%との間の差に等しい。
【0251】
完全に最適化されていないOLEDを、標準的な方法を使用して、そしてエレクトロルミネセンススペクトル、光ダイオードにより検出される光を使用して計算された強度に依存した外部量子効率(%)、及び電流を測定して特徴づけする。OLEDデバイス寿命は、一定電流密度での操作の間の輝度の変化から推論される。LT50値は、測定された輝度が初期輝度の50%まで減少した時間に相当し、同様にLT80は測定された輝度が初期輝度の80%まで減少した時点に相当し、LT97は測定された輝度が初期輝度の97%まで減少した時点に相当するなど。
【0252】
加速寿命測定を行った(例えば、増加した電流密度を印加する)。500 cd/m
2での例示的なLT80値を、以下の等式:
【数2】
を使用して決定し、式中、L
0は印加された電流密度での初期輝度を示す。
【0253】
値は数画素(典型的には2~8)の平均に相当し、これらの画素間の標準偏差が示される。図は1つのOLED画素についてのデータ系列を示す。
【0254】
【0255】
【0256】
【0257】
デバイスD1は1000cd/m2での外部量子効率(EQE) 15.4±0.5%を生じた。500cd/m2でのLT80値は、加速寿命測定から81時間(h)と決定された。発光極大は472nmで10mA/cm2でFWHM 67nmであった。対応するCIEy値は0.24である。
【0258】
デバイスD2は、1000cd/m2で外部量子効率(EQE) 12.6±0.2%を生じた。500cd/m2でのLT80値は、加速寿命測定から57hと決定された。発光極大は471nmであり、10mA/cm2でFWHM 67nmであった。対応するCIEy値は0.25である。
【0259】
比較デバイスC1は、エミッターとしてTADF1のみ及びホスト材料としてmCBPを含有する発光層を含む。1000cd/m2でのEQEは9.5±0.1%であり、したがってD1及びD2よりも低く、そして寿命は有意に短かった(500cd/m2でLT80=29h)。発光極大は475nmに現れ、10mA/cm2でFWHM 68nmである。対応するCIEy値は0.24である。