Organic electroluminescent materials and devices
Provided is an organometallic complex including a ligand L A having a structure represented by one of the following formulas and coordiated to Ir.
1. A compound comprising a first ligand L A selected from the group consisting of:
wherein ring A is a 5- or 6-membered carbocyclic or heterocyclic ring;
wherein Z 1 to Z 5 are each independently carbon, nitrogen, oxygen, or phosphorus;
wherein Z 6 is selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, sulfur, phosphorus, and boron;
wherein each R 1 , R 2 , and R A each independently represents none to a maximum possible number of substitutions;
wherein each R 1 , R 2 , and R A is independently selected from the group consisting of hydrogen, deuterium, halide, alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, arylalkyl, alkoxy, aryloxy, amino, silyl, alkenyl, cycloalkenyl, heteroalkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, acyl, carbonyl, carboxylic acids, ester, nitrile, isonitrile, sulfanyl, sulfinyl, sulfonyl, phosphino, and combinations thereof;
wherein any two substitutions in R 1 , R 2 , and R A are optionally joined or fused into a ring;
wherein the ligand L A is coordinated to an Ir atom;
wherein if L A has a formula according to Formula I, it is linked with other ligands to comprise a tridentate, tetradentate, pentadentate, or hexadentate ligand;
wherein if L A has a formula according to Formula II or Formula III, it is optionally linked with other ligands to comprise a tridentate, tetradentate, pentadentate, or hexadentate ligand; and
wherein the Ir can be coordinated to other ligands.
2. The compound of claim 1 , wherein each R 1 , R 2 , and R A is independently selected from hydrogen, deuterium, fluorine, alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, alkoxy, aryloxy, amino, silyl, alkenyl, cycloalkenyl, heteroalkenyl, aryl, heteroaryl, nitrile, isonitrile, and combinations thereof.
3. The compound of claim 1 , wherein Z 1 is an anionic coordinating atom selected from the group consisting of C, N, and O.
4. The compound of claim 3 , wherein the anionic coordinating carbon is an sp 2 carbon atom of a ring selected from the group consisting of benzene, pyridine, furan, thiophene, and pyrrole;
wherein the anionic coordinating nitrogen is an sp 2 nitrogen atom of an N-heterocyclic ring selected from the group consisting of imidazole, benzoimidazole, pyrazole, and triazole; and
wherein the anionic oxygen atom is the oxygen atom from a carboxylic acid or ether.
5. The compound of claim 1 , wherein Z 1 is a neutral coordinating atom selected from the group consisting of C, P, and N.
6. The compound of claim 5 , wherein the neutral carbon is the neutral carbene carbon of an N-heterocyclic carbene;
wherein the neutral phosphorus is the phosphorus atom of a trisubstituted phosphine; and
wherein the neutral nitrogen is an sp 2 nitrogen atom of an N-heterocyclic ring selected from the group consisting of pyridine, imidazole, benzoimidazole, pyrazole, and triazole.
7. The compound of claim 1 , wherein Z 6 is CRR′, PR, or BR;
wherein R and R′ are independently selected from the group consisting of hydrogen, deuterium, fluorine, alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, alkoxy, aryloxy, amino, silyl, alkenyl, cycloalkenyl, heteroalkenyl, aryl, heteroaryl, nitrile, isonitrile, and combinations thereof; and
wherein any adjacent substitutions in R and R′ are optionally joined or fused into a ring.
8. The compound of claim 1 , wherein the first ligand L A selected from the group consisting of:
wherein R 1′ and R 2′ have the same definition as R 1 and R 2 ; and
wherein X 1 to X 8 are each independently carbon or nitrogen.
9. The compound of claim 1 , wherein the first ligand L A is selected from the group consisting of:
wherein Y is selected from the group consisting of O, S, Se, and NR D ;
wherein X 1 to X 20 are each independently selected from the group consisting of carbon and nitrogen;
wherein R 1′ , R 2′ , R A′ , and R D each independently represents from none to a maximum possible number of substitutions;
wherein R 1′ , R 2′ , R A′ , and R D are each independently selected from the group consisting of hydrogen, deuterium, fluorine, alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, alkoxy, aryloxy, amino, silyl, alkenyl, cycloalkenyl, heteroalkenyl, aryl, heteroaryl, nitrile, isonitrile, and combinations thereof; and wherein any two adjacent substituents are optionally joined to form into a ring.
10. The compound of claim 1 , wherein the first ligand L A is selected from the group consisting of:
11. The compound of claim 1 , wherein the compound has a formula selected from the group consisting of Ir(L A ) 3 , Ir(L A )(L B ) 2 , Ir(L A ) 2 (L B ), and Ir(L A )(L B )(L C ); and wherein L A , L B , and L C are different from each other.
12. The compound of claim 11 , wherein L B and L C are each independently selected from the group consisting of:
wherein each Y 1 to Y 13 are independently selected from the group consisting of carbon and nitrogen;
wherein Y′ is selected from the group consisting of BR e , NR e , PR e , O, S, Se, C═O, S═O, SO 2 , CR e R f RR, SiR e R f , and GeR e R f ;
wherein R e and R f are optionally fused or joined to form a ring;
wherein each R a , R b , R c , and R d may independently represent from mono substitution to the maximum possible number of substitution, or no substitution;
wherein each R a , R b , R c , R d , R e and R f is independently selected from the group consisting of hydrogen, deuterium, halide, alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, arylalkyl, alkoxy, aryloxy, amino, silyl, alkenyl, cycloalkenyl, heteroalkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, acyl, carbonyl, carboxylic acid, ester, nitrile, isonitrile, sulfanyl, sulfinyl, sulfonyl, phosphino, and combinations thereof; and
wherein any two adjacent substituents of R a , R b , R c , and R d are optionally fused or joined to form a ring or form a multidentate ligand.
13. The compound of claim 12 , wherein L B and L C are each independently selected from the group consisting of:
14. The compound of claim 11 , wherein the compound is selected from the group consisting of Compound Ax having the formula Ir(L Ai ) 2 (L Cj );
wherein x is an integer defined by x=1260i+j−1260; wherein i is an integer from 1 to 206, and j is an integer from 1 to 1260; and
wherein L Cj is selected from the group consisting of L C1 through L C1260 that are based on a structure of Formula X,
in which R 3 , R 4 , and R 5 are defined as:
Ligand
R 3
R 4
R 5
L C1
R D1
R D1
H
L C2
R D2
R D2
H
L C3
R D3
R D3
H
L C4
R D4
R D4
H
L C5
R D5
R D5
H
L C6
R D6
R D6
H
L C7
R D7
R D7
H
L C8
R D8
R D8
H
L C9
R D9
R D9
H
L C10
R D10
R D10
H
L C11
R D11
R D11
H
L C12
R D12
R D12
H
L C13
R D13
R D13
H
L C14
R D14
R D14
H
L C15
R D15
R D15
H
L C16
R D16
R D16
H
L C17
R D17
R D17
H
L C18
R D18
R D18
H
L C19
R D19
R D19
H
L C20
R D20
R D20
H
L C21
R D21
R D21
H
L C22
R D22
R D22
H
L C23
R D23
R D23
H
L C24
R D24
R D24
H
L C25
R D25
R D25
H
L C26
R D26
R D26
H
L C27
R D27
R D27
H
L C28
R D28
R D28
H
L C29
R D29
R D29
H
L C30
R D30
R D30
H
L C31
R D31
R D31
H
L C32
R D32
R D32
H
L C33
R D33
R D33
H
L C34
R D34
R D34
H
L C35
R D35
R D35
H
L C36
R D40
R D40
H
L C37
R D41
R D41
H
L C38
R D42
R D42
H
L C39
R D64
R D64
H
L C40
R D66
R D66
H
L C41
R D68
R D68
H
L C42
R D76
R D76
H
L C43
R D1
R D2
H
L C44
R D1
R D3
H
L C45
R D1
R D4
H
L C46
R D1
R D5
H
L C47
R D1
R D6
H
L C48
R D1
R D7
H
L C49
R D1
R D8
H
L C50
R D1
R D9
H
L C51
R D1
R D10
H
L C52
R D1
R D11
H
L C53
R D1
R D12
H
L C54
R D1
R D13
H
L C55
R D1
R D14
H
L C56
R D1
R D15
H
L C57
R D1
R D16
H
L C58
R D1
R D17
H
L C59
R D1
R D18
H
L C60
R D1
R D19
H
L C61
R D1
R D20
H
L C62
R D1
R D21
H
L C63
R D1
R D22
H
L C64
R D1
R D23
H
L C65
R D1
R D24
H
L C66
R D1
R D25
H
L C67
R D1
R D26
H
L C68
R D1
R D27
H
L C69
R D1
R D28
H
L C70
R D1
R D29
H
L C71
R D1
R D30
H
L C72
R D1
R D31
H
L C73
R D1
R D32
H
L C74
R D1
R D33
H
L C75
R D1
R D34
H
L C76
R D1
R D35
H
L C77
R D1
R D40
H
L C78
R D1
R D41
H
L C79
R D1
R D42
H
L C80
R D1
R D64
H
L C81
R D1
R D66
H
L C82
R D1
R D68
H
L C83
R D1
R D76
H
L C84
R D2
R D1
H
L C85
R D2
R D3
H
L C86
R D2
R D4
H
L C87
R D2
R D5
H
L C88
R D2
R D6
H
L C89
R D2
R D7
H
L C90
R D2
R D8
H
L C91
R D2
R D9
H
L C92
R D2
R D10
H
L C93
R D2
R D11
H
L C94
R D2
R D12
H
L C95
R D2
R D13
H
L C96
R D2
R D14
H
L C97
R D2
R D15
H
L C98
R D2
R D16
H
L C99
R D2
R D17
H
L C100
R D2
R D18
H
L C101
R D2
R D19
H
L C102
R D2
R D20
H
L C103
R D2
R D21
H
L C104
R D2
R D22
H
L C105
R D2
R D23
H
L C106
R D2
R D24
H
L C107
R D2
R D25
H
L C108
R D2
R D26
H
L C109
R D2
R D27
H
L C110
R D2
R D28
H
L C111
R D2
R D29
H
L C112
R D2
R D30
H
L C113
R D2
R D31
H
L C114
R D2
R D32
H
L C115
R D2
R D33
H
L C116
R D2
R D34
H
L C117
R D2
R D35
H
L C118
R D2
R D40
H
L C119
R D2
R D41
H
L C120
R D2
R D42
H
L C121
R D2
R D64
H
L C122
R D2
R D66
H
L C123
R D2
R D68
H
L C124
R D2
R D76
H
L C125
R D3
R D4
H
L C126
R D3
R D5
H
L C127
R D3
R D6
H
L C128
R D3
R D7
H
L C129
R D3
R D8
H
L C130
R D3
R D9
H
L C131
R D3
R D10
H
L C132
R D3
R D11
H
L C133
R D3
R D12
H
L C134
R D3
R D13
H
L C135
R D3
R D14
H
L C136
R D3
R D15
H
L C137
R D3
R D16
H
L C138
R D3
R D17
H
L C139
R D3
R D18
H
L C140
R D3
R D19
H
L C141
R D3
R D20
H
L C142
R D3
R D21
H
L C143
R D3
R D22
H
L C144
R D3
R D23
H
L C145
R D3
R D24
H
L C146
R D3
R D25
H
L C147
R D3
R D26
H
L C148
R D3
R D27
H
L C149
R D3
R D28
H
L C150
R D3
R D29
H
L C151
R D3
R D30
H
L C152
R D3
R D31
H
L C153
R D3
R D32
H
L C154
R D3
R D33
H
L C155
R D3
R D34
H
L C156
R D3
R D35
H
L C157
R D3
R D40
H
L C158
R D3
R D41
H
L C159
R D3
R D42
H
L C160
R D3
R D64
H
L C161
R D3
R D66
H
L C162
R D3
R D68
H
L C163
R D3
R D76
H
L C164
R D4
R D5
H
L C165
R D4
R D6
H
L C166
R D4
R D7
H
L C167
R D4
R D8
H
L C168
R D4
R D9
H
L C169
R D4
R D10
H
L C170
R D4
R D11
H
L C171
R D4
R D12
H
L C172
R D4
R D13
H
L C173
R D4
R D14
H
L C174
R D4
R D15
H
L C175
R D4
R D16
H
L C176
R D4
R D17
H
L C177
R D4
R D18
H
L C178
R D4
R D19
H
L C179
R D4
R D20
H
L C180
R D4
R D21
H
L C181
R D4
R D22
H
L C182
R D4
R D23
H
L C183
R D4
R D24
H
L C184
R D4
R D25
H
L C185
R D4
R D26
H
L C186
R D4
R D27
H
L C187
R D4
R D28
H
L C188
R D4
R D29
H
L C189
R D4
R D30
H
L C190
R D4
R D31
H
L C191
R D4
R D32
H
L C192
R D4
R D33
H
L C193
R D4
R D34
H
L C194
R D4
R D35
H
L C195
R D4
R D40
H
L C196
R D4
R D41
H
L C197
R D4
R D42
H
L C198
R D4
R D64
H
L C199
R D4
R D66
H
L C200
R D4
R D68
H
L C201
R D4
R D76
H
L C202
R D4
R D1
H
L C203
R D7
R D5
H
L C204
R D7
R D6
H
L C205
R D7
R D8
H
L C206
R D7
R D9
H
L C207
R D7
R D10
H
L C208
R D7
R D11
H
L C209
R D7
R D12
H
L C210
R D7
R D13
H
L C211
R D7
R D14
H
L C212
R D7
R D15
H
L C213
R D7
R D16
H
L C214
R D7
R D17
H
L C215
R D7
R D18
H
L C216
R D7
R D19
H
L C217
R D7
R D20
H
L C218
R D7
R D21
H
L C219
R D7
R D22
H
L C220
R D7
R D23
H
L C221
R D7
R D24
H
L C222
R D7
R D25
H
L C223
R D7
R D26
H
L C224
R D7
R D27
H
L C225
R D7
R D28
H
L C226
R D7
R D29
H
L C227
R D7
R D30
H
L C228
R D7
R D31
H
L C229
R D7
R D32
H
L C230
R D7
R D33
H
L C231
R D7
R D34
H
L C232
R D7
R D35
H
L C233
R D7
R D40
H
L C234
R D7
R D41
H
L C235
R D7
R D42
H
L C236
R D7
R D64
H
L C237
R D7
R D66
H
L C238
R D7
R D68
H
L C239
R D7
R D76
H
L C240
R D8
R D5
H
L C241
R D8
R D6
H
L C242
R D8
R D9
H
L C243
R D8
R D10
H
L C244
R D8
R D11
H
L C245
R D8
R D12
H
L C246
R D8
R D13
H
L C247
R D8
R D14
H
L C248
R D8
R D15
H
L C249
R D8
R D16
H
L C250
R D8
R D17
H
L C251
R D8
R D18
H
L C252
R D8
R D19
H
L C253
R D8
R D20
H
L C254
R D8
R D21
H
L C255
R D8
R D22
H
L C256
R D8
R D23
H
L C257
R D8
R D24
H
L C258
R D8
R D25
H
L C259
R D8
R D26
H
L C260
R D8
R D27
H
L C261
R D8
R D28
H
L C262
R D8
R D29
H
L C263
R D8
R D30
H
L C264
R D8
R D31
H
L C265
R D8
R D32
H
L C266
R D8
R D33
H
L C267
R D8
R D34
H
L C268
R D8
R D35
H
L C269
R D8
R D40
H
L C270
R D8
R D41
H
L C271
R D8
R D42
H
L C272
R D8
R D64
H
L C273
R D8
R D66
H
L C274
R D8
R D68
H
L C275
R D8
R D76
H
L C276
R D11
R D5
H
L C277
R D11
R D6
H
L C278
R D11
R D9
H
L C279
R D11
R D10
H
L C280
R D11
R D12
H
L C281
R D11
R D13
H
L C282
R D11
R D14
H
L C283
R D11
R D15
H
L C284
R D11
R D16
H
L C285
R D11
R D17
H
L C286
R D11
R D18
H
L C287
R D11
R D19
H
L C288
R D11
R D20
H
L C289
R D11
R D21
H
L C290
R D11
R D22
H
L C291
R D11
R D23
H
L C292
R D11
R D24
H
L C293
R D11
R D25
H
L C294
R D11
R D26
H
L C295
R D11
R D27
H
L C296
R D11
R D28
H
L C297
R D11
R D29
H
L C298
R D11
R D30
H
L C299
R D11
R D31
H
L C300
R D11
R D32
H
L C301
R D11
R D33
H
L C302
R D11
R D34
H
L C303
R D11
R D35
H
L C304
R D11
R D40
H
L C305
R D11
R D41
H
L C306
R D11
R D42
H
L C307
R D11
R D64
H
L C308
R D11
R D66
H
L C309
R D11
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R D26
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R D26
R D76
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R D5
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R D35
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R D35
R D25
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R D35
R D27
R D1
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R D35
R D28
R D1
L C1088
R D35
R D29
R D1
L C1089
R D35
R D30
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R D35
R D31
R D1
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R D35
R D32
R D1
L C1092
R D35
R D33
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R D35
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R D35
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R D41
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R D64
R D16
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R D64
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R D64
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R D1
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R D64
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R D1
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R D64
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R D64
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R D1
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R D64
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R D1
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R D64
R D31
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R D64
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R D1
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R D33
R D1
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R D64
R D34
R D1
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R D64
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R D1
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R D64
R D64
R D1
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R D64
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R D1
L C1184
R D64
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R D64
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R D66
R D19
R D1
L C1196
R D66
R D20
R D1
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R D66
R D21
R D1
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R D66
R D23
R D1
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R D66
R D24
R D1
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R D66
R D25
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R D66
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R D66
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R D66
R D29
R D1
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R D66
R D30
R D1
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R D66
R D31
R D1
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R D66
R D32
R D1
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R D66
R D33
R D1
L C1208
R D66
R D34
R D1
L C1209
R D66
R D42
R D1
L C1210
R D66
R D68
R D1
L C1211
R D66
R D76
R D1
L C1212
R D68
R D5
R D1
L C1213
R D68
R D6
R D1
L C1214
R D68
R D9
R D1
L C1215
R D68
R D10
R D1
L C1216
R D68
R D12
R D1
L C1217
R D68
R D15
R D1
L C1218
R D68
R D16
R D1
L C1219
R D68
R D17
R D1
L C1220
R D68
R D18
R D1
L C1221
R D68
R D19
R D1
L C1222
R D68
R D20
R D1
L C1223
R D68
R D21
R D1
L C1224
R D68
R D23
R D1
L C1225
R D68
R D24
R D1
L C1226
R D68
R D25
R D1
L C1227
R D68
R D27
R D1
L C1228
R D68
R D28
R D1
L C1229
R D68
R D29
R D1
L C1230
R D68
R D30
R D1
L C1231
R D68
R D31
R D1
L C1232
R D68
R D32
R D1
L C1233
R D68
R D33
R D1
L C1234
R D68
R D34
R D1
L C1235
R D68
R D42
R D1
L C1236
R D68
R D76
R D1
L C1237
R D76
R D5
R D1
L C1238
R D76
R D6
R D1
L C1239
R D76
R D9
R D1
L C1240
R D76
R D10
R D1
L C1241
R D76
R D12
R D1
L C1242
R D76
R D15
R D1
L C1243
R D76
R D16
R D1
L C1244
R D76
R D17
R D1
L C1245
R D76
R D18
R D1
L C1246
R D76
R D19
R D1
L C1247
R D76
R D20
R D1
L C1248
R D76
R D21
R D1
L C1249
R D76
R D23
R D1
L C1250
R D76
R D24
R D1
L C1251
R D76
R D25
R D1
L C1252
R D76
R D27
R D1
L C1253
R D76
R D28
R D1
L C1254
R D76
R D29
R D1
L C1255
R D76
R D30
R D1
L C1256
R D76
R D31
R D1
L C1257
R D76
R D32
R D1
L C1258
R D76
R D33
R D1
L C1259
R D76
R D34
R D1
L C1260
R D76
R D42
R D1
wherein R D1 to R D81 has the following structures:
15. The compound of claim 11 , wherein the compound is selected from the group consisting of Compound By having the formula Ir(L Ai )(L Bk ) 2 ;
wherein y is an integer defined by y=460+k−460; i is an integer from 1 to 206, and k is an integer from 1 to 460; and
wherein L Bk has the following structures:
16. An organic light emitting device (OLED) comprising:
an anode;
a cathode; and
an organic layer, disposed between the anode and the cathode, comprising a compound comprising a first ligand L A selected from the group consisting of:
wherein ring A is a 5- or 6-membered carbocyclic or heterocyclic ring;
wherein Z 1 to Z 5 are each independently carbon, nitrogen, oxygen, or phosphorus;
wherein Z 6 is selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, sulfur, phosphorus, and boron;
wherein R 1 , R 2 , and R A each independently represents none to a maximum possible number of substitutions;
wherein each R 1 , R 2 , and R A is independently selected from the group consisting of hydrogen, deuterium, halide, alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, arylalkyl, alkoxy, aryloxy, amino, silyl, alkenyl, cycloalkenyl, heteroalkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, acyl, carbonyl, carboxylic acids, ester, nitrile, isonitrile, sulfanyl, sulfinyl, sulfonyl, phosphino, and combinations thereof;
wherein any two substitutions in R 1 , R 2 , and R A are optionally joined or fused into a ring;
wherein the ligand L A is coordinated to Ir;
wherein if L A has a formula according to Formula I, it is linked with other ligands to comprise a tridentate, tetradentate, pentadentate, or hexadentate ligand;
wherein if L A has a formula according to Formula II or Formula III, it is optionally linked with other ligands to comprise a tridentate, tetradentate, pentadentate, or hexadentate ligand; and
wherein Ir can be coordinated to other ligands.
17. The OLED of claim 16 , wherein the organic layer further comprises a host, wherein host comprises at least one chemical group selected from the group consisting of triphenylene, carbazole, dibenzothiphene, dibenzofuran, dibenzoselenophene, azatriphenylene, azacarbazole, aza-dibenzothiophene, aza-dibenzofuran, and aza-dibenzoselenophene.
18. A consumer product comprising an organic light-emitting device (OLED) comprising:
an anode;
a cathode; and
an organic layer, disposed between the anode and the cathode, comprising a compound comprising a first ligand L A selected from the group consisting of:
wherein ring A is a 5- or 6-membered carbocyclic or heterocyclic ring;
wherein Z 1 to Z 5 are each independently carbon, nitrogen, oxygen, or phosphorus;
wherein Z 6 is selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, sulfur, phosphorus, and boron;
wherein R 1 , R 2 , and R A each independently represents none to a maximum possible number of substitutions;
wherein each R 1 , R 2 , and R A is independently selected from the group consisting of hydrogen, deuterium, halide, alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, arylalkyl, alkoxy, aryloxy, amino, silyl, alkenyl, cycloalkenyl, heteroalkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, acyl, carbonyl, carboxylic acids, ester, nitrile, isonitrile, sulfanyl, sulfinyl, sulfonyl, phosphino, and combinations thereof;
wherein any two substitutions in R 1 , R 2 , and R A are optionally joined or fused into a ring;
wherein the ligand L A is coordinated to Ir;
wherein if L A has a formula according to Formula I, it is linked with other ligands to comprise a tridentate, tetradentate, pentadentate, or hexadentate ligand;
wherein if L A has a formula according to Formula II or Formula III, it is optionally linked with other ligands to comprise a tridentate, tetradentate, pentadentate, or hexadentate ligand; and
wherein Ir can be coordinated to other ligands.
19. The consumer product of claim 18 , wherein the consumer product is selected from the group consisting of a flat panel display, a computer monitor, a medical monitor, a television, a billboard, a light for interior or exterior illumination and/or signaling, a heads-up display, a fully or partially transparent display, a flexible display, a laser printer, a telephone, a cell phone, tablet, a phablet, a personal digital assistant (PDA), a wearable device, a laptop computer, a digital camera, a camcorder, a viewfinder, a micro-display that is less than 2 inches diagonal, a 3-D display, a virtual reality or augmented reality display, a vehicle, a video walls comprising multiple displays tiled together, a theater or stadium screen, and a sign.
20. A formulation comprising the compound of claim 1 .