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Die
vorliegende Erfindung beschreibt Indenofluorenderivate mit heteroaromatischen
Brückenatomen und Aminen in para-Stellung zum Brückenatom
als neue Materialklasse mit emittierenden und lochtransportierenden
Eigenschaften, insbesondere zur Verwendung in der Emissions- und/oder
Ladungstransportschicht von Elektrolumineszenzvorrichtungen. Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Verbindungen sowie elektronische Vorrichtungen, enthaltend diese.
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Der
allgemeine Aufbau organischer Elektrolumineszenzvorrichtungen ist
beispielsweise in
US 4539507 ,
US 5151629 ,
EP 0676461 und
WO 98/27136 beschrieben. Allerdings
gibt es bei diesen Vorrichtungen immer noch Verbesserungsbedarf:
- 1. Die Effizienz ist gerade bei fluoreszierenden
OLEDs immer noch niedrig und sollte verbessert werden.
- 2. Die operative Lebensdauer ist häufig insbesondere
bei blauer Emission immer noch gering, so dass es hier immer noch
Verbesserungsbedarf gibt.
- 3. Die Betriebsspannung ist gerade bei fluoreszierenden OLEDs
recht hoch. Eine Verringerung der Betriebsspannung führt
zu einer Verbesserung der Leistungseffizienz. Das ist insbesondere
für mobile Anwendungen von großer Bedeutung.
- 4. Bei Lochtransportmaterialien gemäß dem
Stand der Technik ist die Spannung abhängig von der Schichtdicke
der Lochtransportschicht. In der Praxis wäre häufig
eine dickere Schichtdicke der Lochtransportschicht wünschenswert.
Dies lässt sich jedoch wegen des damit verbundenen Spannungsanstiegs
mit Materialien gemäß dem Stand der Technik nur
schwierig realisieren.
- 5. Einige Materialien gemäß dem Stand der
Technik zeigen das Problem, dass sie während der Aufdampfung
am Rand der Aufdampfquelle kristallisieren und hier die Aufdampfquelle
verstopfen. Diese Materialien sind in der Massenproduktion daher
nur unter deutlich erhöhtem technischen Aufwand einsetzbar.
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Indenofluorenamine
finden aufgrund sehr guter Lochbeweglichkeit als Ladungstransportmaterialien und
-injektionsmaterialien Verwendung. Hierbei zeigt diese Materialklasse
eine vergleichsweise geringe Abhängigkeit der Spannung
von der Dicke der Transportschicht.
EP
1860097 ,
WO 2006/100896 ,
DE 102006025846 ,
WO 2006/122630 und
WO 2008/006449 offenbaren
Indenofluorendiamine zur Verwendung in elektronischen Vorrichtungen.
Darin werden gute Lebensdauern beim Einsatz als Lochtransportmaterial
oder als tiefblaue Emitter zitiert. Jedoch weisen diese Verbindungen
das Problem auf, dass sie durch die Kristallinität der
Materialien ein problematisches Verhalten beim Aufdampfen in der
Massenproduktion zeigen, da die Materialien beim Aufdampfen an der
Aufdampfquelle kristallisieren und dabei die Aufdampfquelle verstopfen. Die
Verwendung dieser Materialien in der Produktion ist daher an einen
erhöhten technischen Aufwand geknüpft. Hier sind
daher noch weitere Verbesserungen wünschenswert.
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Es
besteht insbesondere weiterhin ein Bedarf an verbesserten emittierenden
Verbindungen, insbesondere blau emittierenden Verbindungen, die
in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen zu guten Effizienzen
und gleichzeitig zu hohen Lebensdauern führen und die technisch
unproblematisch zu verarbeiten sind. Dies gilt ebenso für
Ladungstransport- und -injektionsverbindungen bzw. zur Matrixmaterialien
für fluoreszierende oder phosphoreszierende Verbindungen.
Insbesondere gibt es Verbesserungsbedarf bei der Kristallinität
der Materialien.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Bereitstellung
solcher Verbindungen.
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Es
wurde überraschend gefunden, dass Elektrolumineszenzvorrichtungen,
die Indenofluorenderivate, insbesondere Derivate mit heteroaromatischen Brückenatomen,
welche mit Aminen in para-Stellung zu den Brückenatomen
substituiert sind, als blau emittierende Dotanden in einem Hostmaterial
oder als Lochtransportverbindungen enthalten, deutliche Verbesserungen
gegenüber dem Stand der Technik aufweisen. Dabei stehen
die Verbesserung der Prozessierbarkeit (Verminderung der Kristiallinität),
die Senkung der Betriebsspannung bei erhöhter Lochmobilität
sowie die Verbesserung der Farbkoordinaten bei Verwendung als blaue Dotanden
im Vordergrund. Beim Einsatz als Lochtransportverbindungen kann
durch den Ersatz von Kohlenstoff durch Heteroatome in den Brücken
sowie durch die Substitution mit Aminen in para-Stellung zu den
Brückenatomen eine Reduzierung der Kristallinität
und somit eine verbesserte Prozessierbarkeit erreicht werden. Weiterhin
ergeben sich geringere Betriebsspannungen, möglicherweise
aufgrund von Änderungen in der Grenzflächenmorphologie
sowie eine geringere Abhängigkeit der Spannung von der
Ladungstransportschichtdicke aufgrund verbesserter Lochmobilität.
Die gilt insbesondere bei Verwendung der Materialien in Schichten mit
größerer Schichtdicke. Beim Einsatz als blaue
Dotanden führen die Verbindungen zu verbesserten Farbkoordinaten.
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Die
Erfindung stellt dazu eine Verbindung der allgemeinen Formel I,
II, III oder IV bereit,
wobei
A
der allgemeinen Formel V
entspricht und wobei die
Verknüpfung mit der Verbindung der allgemeinen Formel I,
II, III oder IV über Y erfolgt;
Y jeweils unabhängig
voneinander B, N, P, P=O, PF
2, P=S, As,
As=O, As=S, Sb, Sb=O, Sb=S, Bi, Bi=O, Bi=S, C=O, O, S, Se, Te, S=O,
SO
2, Se=O, SeO
2,
Te=O oder TeO
2 ist;
Z jeweils unabhängig
voneinander CR oder N ist;
X jeweils unabhängig voneinander
eine bivalente Brücke ist, ausgewählt aus B(R
1), C(R
1)
2, Si(R
1)
2, C=O, C=NR
1, C=C(R
1)
2, O, S, S=O, SO
2, N(R
1), P(R
1) und P(=O)R
1;
R
jeweils unabhängig voneinander H, D, F, Cl, Br, I, N(R
2)
2, N(Ar)
2, C(=O)Ar, P(=O)Ar
2,
S(=O)Ar, S(=O)
2Ar, CR
2=CR
2Ar, CN, NO
2, Si(R
2)
3, B(OR
2)
2, OSO
2R
2, eine geradkettige Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-,
Alkoxy- oder Thioalkoxygruppe mit 1 bis 40 C-Atomen oder eine verzweigte
oder cyclische Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Alkoxy- oder Thioalkoxygruppe
mit 3 bis 40 C-Atomen ist, die jeweils mit einem oder mehreren Resten
R
2 substituiert sein kann, wobei eine oder
mehrere nicht benachbarte CH
2-Gruppen durch
R
2C=CR
2, C≡C,
Si(R
2)
2, Ge(R
2)
2, Sn(R
2)
2, C=O, C=S, C=Se,
C=NR
2, P(=O)(R
2),
SO, SO
2, NR
2, O,
S oder CONR
2 ersetzt sein können
und wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl, Br, I, ON oder NO
2 ersetzt sein können, oder ein
aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 40 aromatischen
Ring atomen, das jeweils durch einen oder mehrere Reste R
2 substituiert sein kann, oder eine Aryloxy-
oder Heteroaryloxygruppe mit 5 bis 40 aromatischen Ringatomen, die
durch einen oder mehrere Reste R
2 substituiert
sein kann, oder eine Kombination dieser Systeme; wobei zwei oder
mehrere Substituenten R auch miteinander ein mono- oder polycyclisches
aliphatisches Ringsystem bilden können.
R
1 jeweils
unabhängig voneinander H, D, F, Cl, Br, I, CN, NO
2, N(R
2)
2,
B(OR
2)
2, Si(R
2)
3, eine geradkettige
Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Alkoxy- oder Thioalkoxygruppe mit 1
bis 40 C-Atomen oder eine verzweigte oder cyclische Alkyl-, Alkenyl-,
Alkinyl-, Alkoxy- oder Thioalkoxygruppe mit 3 bis 40 C-Atomen ist,
die jeweils mit einem oder mehreren Resten R
2 substituiert
sein kann, wobei eine oder mehrere nicht benachbarte CH
2-Gruppen
durch -R
2C=CR
2-,
-C≡C-, Si(R
2)
2,
Ge(R
2)
2, Sn(R
2)
2, C=O, C=S, C=Se,
C=NR
2, -O-, -S-, -COO- oder -CONR
2- ersetzt sein können und wobei
ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl, Br, I, CN oder NO
2 ersetzt
sein können, oder Arylamine, oder substituierte Carbazole
die jeweils mit einem oder mehreren Resten R
2 substituiert
sein können, oder ein aromatisches oder heteroaromatisches
Ringsystem mit 5 bis 40 aromatischen Ringatomen, das durch einen
oder mehrere nicht-aromatische Reste R
1 substituiert
sein kann, oder eine Aryloxy- oder Heteroaryloxygruppe mit 5 bis
40 aromatischen Ringatomen, die durch einen oder mehrere nicht-aromatische
Reste R
1 substituiert sein kann, oder eine
Kombination dieser Systeme, wobei zwei oder mehrere Substituenten
R
1 auch miteinander ein mono- oder polycyclisches
Ringsystem bilden können;
R
2 jeweils
unabhängig voneinander H, D oder ein aliphatischer oder
aromatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen ist;
Ar
jeweils unabhängig voneinander ein aromatisches oder heteroaromatisches
Ringsystem mit 5 bis 40 aromatischen Ringatomen ist, das mit einem
oder mehreren Resten R
1 substituiert sein
kann;
E jeweils unabhängig voneinander eine Einfachbindung,
N(R
1), O, S, C(R
1)
2, Si(R
1)
2 oder B(R
1) ist;
q
= 1 ist, wenn das entsprechende Zentralatom der Gruppe Y ein Element
aus der 3. oder der 5. Hauptgruppe ist, und = 0 ist, wenn das entsprechende
Zentralatom der Gruppe Y ein Element aus der 4. oder der 6. Hauptgruppe
ist;
t jeweils unabhängig voneinander 0 oder 1 ist,
wobei t = 0 ist, wenn q = 0 ist, und wobei t = 0 bedeutet, dass anstelle
von E eine Gruppe R
1 gebunden ist;
v
jeweils unabhängig voneinander 0 oder 1 ist, wobei für
v = 0 gilt, dass an der Stelle des betroffenen Y ein Rest R
2, Ar gebunden ist.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung ist bevorzugt, dass
in den Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel
I, II, III oder IV der Rest Y jeweils unabhängig voneinander
N oder C=O ist.
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Es
ist ferner bevorzugt, dass X gleich oder verschieden bei jedem Auftreten
ausgewählt ist aus N(R1), S oder
C(R1)2, wobei R1 die oben angegebene Bedeutung hat.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es
bevorzugt, dass die Gruppe Z jeweils unabhängig voneinander
CR ist. Der Rest R hat dabei vorzugsweise die oben angegebene Bedeutung.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist bevorzugt,
dass in den Verbindungen der allgemeinen Formel I, II, III oder
IV Ar Phenyl, Naphthyl, ein substituiertes aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem
mit 5-15 Kohlenstoffatomen, ein mit Arylamin oder Carbazol substituierter
Aromat oder Heteroaromat ist.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist E
nicht vorhanden, also t = 0, oder E ist eine Einfachbindung oder
C(R1)2, wobei R1 die oben angegebene Bedeutung hat.
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Es
ist ferner bevorzugt, dass in den Verbindungen der allgemeinen Formel
I, II, III oder IV der Index v = 1 ist.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die
Verbindung ausgewählt aus den Formeln Ia, IIa, IIIa oder
IVa,
wobei
die Symbole und Indices die oben angegebene Bedeutung haben.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist Verbindung
ausgewählt aus den Formeln Ib, IIb, IIIb oder IVb,
wobei
die Symbole und Indices die oben angegebene Bedeutung haben.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht in
den Verbindungen der Formel Ia, IIa, IIIa oder IVa bzw. Ib, IIb,
IIIb oder IVb das Symbol X gleich oder verschieden bei jedem Auftreten
für NR1 oder C(R1)2, und das Symbol Y, welches in der Gruppe
A auftritt, steht für C=O oder N.
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Im
Sinne der Erfindung ist ferner bevorzugt, dass die Verbindung der
allgemeinen Formel I, II, III oder IV der Formel VI, VII, VIII oder
IX entspricht,
wobei
die Symbole und Indices die oben angegebene Bedeutung haben.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die
Verbindung ausgewählt aus der Formel VIa, VIIa, VIIIa oder
IXa,
wobei
die Symbole und Indices die oben angegebene Bedeutung haben.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die
Verbindung ausgewählt aus der Formel VIb, VIIb, VIIIb oder
IXb,
wobei
die Symbole und indices die oben angegebene Bedeutung haben.
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Es
ist ferner bevorzugt, dass die erfindungsgemäßen
Verbindungen den folgenden Strukturformeln 1 bis 92 genügen.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter einer Alkylgruppe
mit 1 bis 40 C-Atomen, in der auch einzelne H-Atome oder CH2-Gruppen durch die oben in der Definition
von R1 genannten Gruppen substituiert sein
können, bevorzugt die Reste Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl,
n-Butyl, i-Butyl, s-Butyl, t-Butyl, 2-Methylbutyl, n-Pentyl, s-Pentyl,
Cyclopentyl, n-Hexyl, Cyclohexyl, n-Heptyl, Cycloheptyl, n-Octyl,
Cyclooctyl, 2-Ethylhexyl, Trifluormethyl, Pentafluorethyl oder 2,2,2-Trifluorethyl
verstanden. Unter einer Alkenylgruppe im Sinne dieser Erfindung
wird beispielsweise Ethenyl, Propenyl, Butenyl, Pentenyl, Cyclopentenyl,
Hexenyl, Cyclohexenyl, Heptenyl, Cycloheptenyl, Octenyl oder Cyclooctenyl
verstanden. Unter einer Alkinylgruppe im Sinne dieser Erfindung
wird beispielsweise Ethinyl, Propinyl, Butinyl, Pentinyl, Hexinyl,
Heptinyl oder Octinyl verstanden. Unter einer C1-
bis C40-Alkoxygruppe werden beispielsweise
Methoxy, Trifluormethoxy, Ethoxy, n-Propoxy, i-Propoxy, n-Butoxy,
i-Butoxy, s-Butoxy, t-Butoxy oder 2-Methylbutoxy verstanden.
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Eine
Arylgruppe im Sinne dieser Erfindung enthält bevorzugt
5 bis 40 C-Atome; eine Heteroarylgruppe im Sinne dieser Erfindung
enthält 2 bis 40 C-Atome und mindestens ein Heteroatom,
mit der Maßgabe, dass die Summe aus C-Atomen und Heteroatomen
mindestens 5 ergibt. Die Heteroatome sind bevorzugt ausgewählt
aus N, O und/oder S. Dabei wird unter einer Arylgruppe bzw. Heteroarylgruppe
entweder ein einfacher aromatischer Cyclus, also Benzol, bzw. ein
einfacher heteroaromatischer Cyclus, beispielsweise Pyridin, Pyrimidin,
Thiophen, etc., oder eine kondensierte Aryl- oder Heteroarylgruppe,
beispielsweise Naphthalin, Anthracen, Benzanthracen, Phenanthren,
Pyren, Perylen, Chinolin, Isochinolin, Benzothiophen, Benzofuran
und Indol etc., verstanden.
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Ein
aromatisches Ringsystem im Sinne dieser Erfindung enthält
5 bis 40 C-Atome im Ringsystem. Ein heteroaromatisches Ringsystem
im Sinne dieser Erfindung enthält 2 bis 40 C-Atome und
mindestens ein Heteroatom im Ringsystem, mit der Maßgabe,
dass die Summe aus C-Atomen und Heteroatomen mindestens 5 ergibt.
Die Heteroatome sind bevorzugt ausgewählt aus N, O und/oder
S. Unter einem aromatischen oder heteroaromatischen Ringsystem im
Sinne dieser Erfindung soll ein System verstanden werden, das nicht
notwendigerweise nur Aryl- oder Heteroarylgruppen enthält,
sondern in dem auch mehrere Aryl- oder Heteroarylgruppen durch eine
nicht-aromatische Einheit (bevorzugt weniger als 10% der von H verschiedenen
Atome), wie z. B. ein sp3-hybridisiertes
C-, N- oder O-Atom, unterbrochen sein können. So sollen
beispielsweise auch Systeme wie 9,9'-Spirobifluoren, 9,9-Diarylfluoren,
Triarylamin, Diarylether, Stilben, etc. als aromatische Ringsysteme
im Sinne dieser Erfindung verstanden werden, und ebenso Systeme,
in denen zwei oder mehrere Arylgruppen beispielsweise durch eine
lineare oder cyclische Alkylgruppe oder durch eine Silylgruppe unterbrochen
sind.
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Unter
einem aromatischen oder heteroaromatischen Ringsystem mit 5–60
aromatischen Ringatomen, welches noch jeweils mit den oben genannten
Resten R substituiert sein kann und welches über beliebige
Positionen am Aromaten bzw. Heteroaromaten verknüpft sein
kann, werden insbesondere Gruppen verstanden, die abgeleitet sind
von Benzol, Naphthalin, Anthracen, Phenanthren, Benzanthracen, Pyren,
Chrysen, Perylen, Fluoranthen, Naphthacen, Pentacen, Benzpyren,
Biphenyl, Biphenylen, Terphenyl, Terphenylen, Fluoren, Spirobifluoren,
Dihydrophenanthren, Dihydropyren, Tetrahydropyren, cis- oder trans-Indenofluoren,
Truxen, Isotruxen, Spirotruxen, Spiroisotruxen, Furan, Benzofuran,
Isobenzofuran, Dibenzofuran, Thiophen, Benzothiophen, Isobenzothiophen,
Dibenzothiophen, Pyrrol, Indol, Isoindol, Carbazol, Pyridin, Chinolin,
Isochinolin, Acridin, Phenanthridin, Benzo-5,6-chinolin, Benzo-6,7-chinolin,
Benzo-7,8-chinolin, Phenothiazin, Phenoxazin, Pyrazol, Indazol,
Imidazol, Benzimidazol, Naphthimidazol, Phenanthrimidazol, Pyridimidazol,
Pyrazinimidazol, Chinoxalinimidazol, Oxazol, Benzoxazol, Naphthoxazol,
Anthroxazol, Phenanthroxazol, Isoxazol, 1,2-Thiazol, 1,3-Thiazol,
Benzothiazol, Pyridazin, Benzopyridazin, Pyrimidin, Benzpyrimidin,
Chinoxalin, 1,5-Diazaanthracen, 2,7-Diazapyren, 2,3-Diazapyren,
1,6-Diazapyren, 1,8-Diazapyren, 4,5-Diazapyren, 4,5,9,10-Tetraazaperylen,
Pyrazin, Phenazin, Phenoxazin, Phenothiazin, Fluorubin, Naphthyridin,
Azacarbazol, Benzocarbolin, Phenanthrolin, 1,2,3-Triazol, 1,2,4-Triazol,
Benzotriazol, 1,2,3-Oxadiazol, 1,2,4-Oxadiazol, 1,2,5-Oxadiazol, 1,3,4-Oxadiazol,
1,2,3-Thiadiazol, 1,2,4-Thiadiazol, 1,2,5-Thiadiazol, 1,3,4-Thiadiazol,
1,3,5-Triazin, 1,2,4-Triazin, 1,2,3-Triazin, Tetrazol, 1,2,4,5-Tetrazin,
1,2,3,4-Tetrazin, 1,2,3,5-Tetrazin, Purin, Pteridin, Indolizin und Benzothiadiazol.
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungen können
nach dem Fachmann bekannten Syntheseschritten, wie z. B. Bromierung,
Suzuki-Kupplung, Hartwig-Buchwald-Kupplung, etc., dargestellt werden.
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So
können die Indenofluoren-Vorstufen beispielsweise hergestellt
werden, wie in Syntheseschema 1 abgebildet: Durch Suzuki-Kupplung
einer Benzolboronsäure und einer substituierten 1,4-Dibrombenzol-Verbindung,
gefolgt von Ringschluss, beispielsweise unter Einwirkung einer starken
Säure und Reduktion ist das unsubstituierte trans-Indenofluoren
erhältlich, welches mit Alkylierungsmitteln alkyliert werden
kann. Dieses kann entweder halogeniert, beispielsweise bromiert,
werden oder durch Nitrierung und Reduktion in die entsprechende
Aminoverbindung umgewandelt werden. Die Synthese von Bis-diarylamino-indenofluorenen
kann durch Hartwig-Buchwald-Kupplung der Dibromverbindung erfolgen,
wie in Syntheseschema 2 dargestellt.
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Die
Synthese von Indenofluoren enthaltenden Phosphinen bzw. Phosphinoxiden
kann aus Dibromindenofluoren durch Lithiierung und Umsetzung mit
Diarylchlorphosphinen erfolgen, wie in Syntheseschema 3 dargestellt.
Oxidation ergibt dann das entsprechende Phosphinoxid. Ebenso lassen
sich hier andere Elektrophile einsetzen, wie z. B. AsCl3,
ArylPCl2, SOCl2,
Ar2S2, etc. Weitere
erfindungsgemäße Verbindungen können nach
diesen und ähnlichen Syntheseschemata leicht in dem Fachmann
für organische Synthese bekannten Verfahren synthetisiert
werden. Weiterhin können die erhaltenen Verbindungen nach
Standardverfahren bromiert werden und können so als Monomere
für Polymere, Oligomere oder Dendrimere eingesetzt werden.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
einer Verbindung der allgemeinen Formel I, II, III oder IV, gekennzeichnet
durch die Schritte:
- a) Durchführung
einer metallkatalysierten Kreuzkupplungsreaktion einer mit X1 substituierten aromatischen oder heteroaromatischen
Dihalogen-Verbindung mit weiteren, gegebenenfalls mit A substituierten,
aromatischen oder heteroaromatischen Verbindungen,
- b) Bilden einer bivalenten Brücke -X- zwischen den
gekuppelten aromatischen oder heteroaromatischen Verbindungen,
wobei
X die oben angegebene Bedeutung hat. X1 stellt
eine Vorstufe der bivalenten Brücke X dar, kann also mit
Standardmethoden der organischen Chemie in X überführt
werden. X1 ist ferner so gewählt,
dass die Ringschlussreaktion ermöglicht wird.
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Bei
der aromatischen oder heteroaromatischen Dihalogen-Verbindung handelt
es sich bevorzugt um eine 1,4-Dibrombenzolverbindung, welche bevorzugt
in ortho-Stellung zu den Halogenen mit X1 substituiert
ist, zur Erzeugung von trans-Derivaten oder um eine entsprechende
1,2-Dibrombenzolverbindung zur Erzeugung von cis-Derivaten.
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Die
gegebenfalls mit A substituierten, aromatischen oder heteroaromatischen
Verbindungen tragen bevorzugt eine Boronsäure- oder Boronsäureester-Funktionalität.
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Nach
erfolgreichem Ringschluss bildet X eine bivalente Brücke
zwischen den aromatischen bzw. heteroaromatischen Komponenten (siehe
Syntheseschema 1). Dabei eignet sich beispielsweise eine Carbonsäureestergruppe
oder eine Acetylgruppe als Gruppe X
1, welche
dann in der Ringschlussreaktion zu einer Brücke X = Kohlenstoff
umgesetzt werden kann. Weiterhin eignet sich eine Nitrogruppe als
Gruppe X
1, welche dann in der Ringschlussreaktion
zu einer Brücke X = Stickstoff umgesetzt werden kann. Weiterhin
eignet sich eine Thioethergruppe, insbesondere eine Alkylthioethergruppe,
als Gruppe X
1, welche dann in der Ringschlussreaktion
zu einer Brücke X = Schwefel umgesetzt werden kann. Die
bivalente Brücke X kann im weiteren Verlauf mit weiteren
Resten substituiert werden, beispielsweise mit Alkyl- oder Arylgruppen
oder allgemein mit R
1, wie oben definiert.
Die so hergestellte Indenofluoren-Verbindung kann nun in einem weiteren
Schritt funktionalisiert werden, beispielsweise halogeniert, bevorzugt
bromiert. Dadurch steht eine funktionelle Gruppe für die
Einbringung der in Syntheseschema 2 und 3 gezeigten Reste zur Verfügung. Syntheseschema
1: Vorstufen Indenofluorenderivate
Syntheseschema
2: Aminierung
Syntheseschema
3: Synthese des Phosphinoxidderivats
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Analog
umsetzbare Elektrophile: AsCl3, SbCl3, BiCl3, ArylPCl2, Aryl2PCl, SCl2, SOCl2, SO2Cl2, Ar2S2, Ar2Se2,
Ar2Te2, etc.
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Die
Verbindungen gemäß Formel I, II, III oder IV können
in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen eingesetzt werden.
Die genaue Verwendung der Verbindungen hängt dabei von
den Substituenten ab.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die
Verbindung gemäß einer der Formeln I, II, III
oder IV in einer emittierenden Schicht, bevorzugt in Mischung mit
mindestens einer weiteren Verbindung eingesetzt. Es ist bevorzugt,
wenn die Verbindung gemäß einer der Formeln I,
II, III oder IV in der Mischung die emittierende Verbindung (der
Dotand) ist. Bevorzugte Hostmaterialien sind organische Verbindungen,
deren Emission kurzwelliger ist als die der Verbindung gemäß einer
der Formeln I, II, III oder IV oder die überhaupt nicht
emittieren.
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Weiterer
Gegenstand der Erfindung sind daher Mischungen aus einer oder mehreren
Verbindungen gemäß einer der Formeln I, II, III
oder IV mit einem oder mehreren Hostmaterialien.
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Der
Anteil der Verbindung gemäß einer der Formeln
I, II, III oder IV in der Mischung der emittierenden Schicht beträgt
zwischen 0.1 und 99.0 Vol.-%, bevorzugt zwischen 0.5 und 50.0 Vol.-%,
besonders bevorzugt zwischen 1.0 und 20.0 Vol.-%, insbesondere zwischen
1.0 und 10.0 Vol.-%. Entsprechend beträgt der Anteil des
Hostmaterials in der Schicht zwischen 1.0 und 99.9 Vol.-%, bevorzugt
zwischen 50.0 und 99.5 Vol.-%, besonders bevorzugt zwischen 80.0
und 99.0 Vol.-%, insbesondere zwischen 90.0 und 99.0 Vol.-%.
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Als
Hostmaterialien kommen verschiedene Stoffklassen in Frage. Bevorzugte
Hostmaterialien sind ausgewählt aus den Klassen der Oligoarylene
(z. B. 2,2',7,7'-tetraphenyl-spirobifluoren gemäß
EP 676461 oder Dinaphthylanthracen),
insbesondere der Oligo-arylene enthaltend kondensierte aromatische
Gruppen, der Oligo-arylenvinylene (z. B. DPVBi oder Spiro-DPVBi
gemäß
EP 676461 ),
der polypodalen Metallkomplexe (z. B. gemäß
WO 04/081017 ), der lochleitenden
Verbindungen (z. B. gemäß
WO 04/058911 ), der elektronenleitenden
Verbindungen, insbesondere Ketone, Phosphinoxide, Sulfoxide, etc.
(z. B. gemäß
WO
05/084081 oder
WO
05/084082 ), der Atropisomere (z. B. gemäß der
EP 1655359 ), der Boronsäurederivate
(z. B. gemäß
WO
06/117052 ) oder der Benzanthracene (z. B. gemäß
WO 08/145239 ). Besonders
bevorzugte Hostmaterialien sind ausgewählt aus den Klassen
der Oligoarylene, enthaltend Naphthalin, Anthracen, Benzanthracen und/oder
Pyren oder Atropisomeren dieser Verbindungen, der Oligo-arylenvinylene,
der Ketone, der Phosphinoxide und der Sulfoxide. Ganz besonders
bevorzugte Hostmaterialien sind ausgewählt aus den Klassen der
Oligoarylene, enthaltend Anthracen, Benzanthracen und/oder Pyren
oder Atropisomeren dieser Verbindungen.
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Es
ist weiterhin insbesondere bevorzugt, dass die Verbindungen gemäß einer
der Formeln I, II, III oder IV als Lochtransportmaterial und/oder
als Lochinjektionsmaterial eingesetzt werden. Die Verbindungen werden dann
bevorzugt in einer Lochtransportschicht und/oder in einer Lochinjektionsschicht
eingesetzt. Eine Lochinjektionsschicht im Sinne dieser Erfindung
ist eine Schicht, die direkt an die Anode angrenzt. Eine Lochtransportschicht
im Sinne dieser Erfindung ist eine Schicht, die zwischen der Lochinjektionsschicht
und der Emissionsschicht liegt. Wenn die Verbindungen gemäß einer
der Formeln I, II, III oder IV als Lochtransportbzw. als Lochinjektionsmaterial
verwendet werden, kann es bevorzugt sein, wenn sie mit Elektronenakzeptor-Verbindungen
dotiert sind, beispielsweise mit F
4-TCNQ
oder mit Verbindungen, wie sie in
EP
1476881 oder
EP 1596445 beschrieben
werden.
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Wird
die Verbindung gemäß einer der Formeln I oder
II als Lochtransportmaterial in einer Lochtransportschicht eingesetzt,
kann auch ein Anteil von 100% bevorzugt sein, also die Verwendung
dieser Verbindung als Reinmaterial.
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Insbesondere
bevorzugt ist auch die Verwendung gemäß einer
der Formeln I, II, III oder IV in einer Lochtransport- oder -injektionsschicht
in Kombination mit einer Schicht, welche ein Hexaazatriphenylenderivat enthält,
insbesondere Hexacyanohexaazatriphenylen (z. B. gemäß
EP 1175470 ). So ist beispielsweise
eine Kombination bevorzugt, die folgendermaßen aussieht:
Anode – Hexaazatriphenylenderivat – Lochtransportschicht,
wobei die Lochtransportschicht eine oder mehrere Verbindungen gemäß Formel
I, II, III oder IV enthält. Ebenso ist es in diesem Aufbau
möglich, mehrere aufeinander folgende Lochtransportschichten
zu verwenden, wobei wenigstens eine Lochtransportschicht wenigstens
eine Verbindung gemäß Formel I oder II enthält. Eine
weitere bevorzugte Kombination sieht folgendermaßen aus:
Anode – Lochtransportschicht – Hexaazatriphenylenderivat – Lochtransportschicht,
wobei wenigstens eine der beiden Lochtransportschichten eine oder mehrere
Verbindungen gemäß Formel I, II, III oder IV enthält.
Ebenso ist es in diesem Aufbau möglich, dass statt einer
Lochtransportschicht mehrere aufeinander folgende Lochtransportschichten
verwendet werden, wobei wenigstens eine Lochtransportschicht wenigstens
eine Verbindung gemäß Formel I, II, III oder IV
enthält.
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Es
ist weiterhin bevorzugt, die Verbindungen gemäß einer
der Formeln I, II, III oder IV als Elektronentransportmaterial und/oder
als Lochblockiermaterial für fluoreszierende und phosphoreszierende
OLEDs und/oder als Triplett-Matrixmaterial für phosphoreszierende
OLEDs einzusetzen. Dies gilt insbesondere für Verbindungen,
in denen die Gruppen Y und X für C=O, P=O oder S=O stehen.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der oben definierten
Verbindungen in elektronischen Vorrichtungen.
-
Die
oben dargestellten Verbindungen können auch zur Herstellung
von Polymeren, Oligomeren oder Dendrimeren verwendet werden. Dies
erfolgt gewöhnlich über polymerisierbare funktionelle
Gruppen. Hierzu sind insbesondere solche Verbindungen bevorzugt,
welche mit reaktiven Abgangsgruppen, wie Brom, Iod, Boronsäure,
Boronsäureester, Tosylat oder Triflat substituiert sind.
Diese können auch als Comonomere zur Erzeugung entsprechender
konjugierter, teilkonjugierter oder nicht-konjugierter Polymere,
Oligomere oder auch als Kern von Dendrimeren Verwendung finden.
Die Polymerisation erfolgt dabei bevorzugt über die Halogenfunktionalität
bzw. die Boronsäurefunktionalität.
-
Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung sind somit Polymere, Oligomere
oder Dendrimere, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen gemäß einer
der Formeln I, II, III oder IV wobei ein oder mehrere Reste oder H- Atome
der oben definierten Verbindungen eine Bindung zum Polymer, Oligomer
oder Dendrimer darstellen. Dabei können die Polymere, Oligomere
oder Dendrimere konjugiert, teilkonjugiert oder nicht-konjugiert
sein. Ebenfalls umfasst sind Elends der erfindungsgemäßen
Polymere, Oligomere oder Dendrimere mit weiteren Polymeren, Oligomeren
oder Dendrimeren.
-
Als
Oligomer wird im Sinne dieser Erfindung eine Verbindung bezeichnet,
welche etwa drei bis neun Wiederholungseinheiten aufweist. Als Polymer
im Sinne der Erfindung wird eine Verbindung verstanden, welche zehn
oder mehr Wiederholungseinheiten aufweist.
-
Diese
Polymere können weitere Wiederholeinheiten enthalten. Diese
weiteren Wiederholeinheiten sind vorzugsweise ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Fluorenen (z. B. gemäß
EP 842208 oder
WO 00/22026 ), Spirobifluorenen (z.
B. gemäß
EP
707020 ,
EP 894107 oder
EP 04028865.6 ), Triarylaminen,
Para-phenylenen (z. B. gemäß
WO 92/18552 ), Carbazolen (z. B. gemäß
WO 04/070772 und
WO 04/113468 ), Thiophenen
(z. B. gemäß
EP
1028136 ), Dihydrophenanthrenen (z. B. gemäß
WO 05/014689 ), Indenofluorenen
(z. B. gemäß
WO
04/041901 und
WO 04/113412 ),
aromatischen Ketonen (z. B. gemäß
WO 05/040302 ), Phenanthrenen (z.
B. gemäß
WO
05/104264 ) und/oder Metallkomplexen, insbesondere ortho-metallierten
Iridiumkomplexen. Dabei sei ausdrücklich darauf hingewiesen,
dass die Polymere auch mehrere verschiedene Wiederholeinheiten aufweisen
können, welche aus einer oder mehreren der oben genannten
Gruppen ausgewählt sind.
-
Ebenfalls
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der oben definierten
Polymere, Oligomere oder Dendrimere in elektronischen Vorrichtungen.
-
Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine elektronische Vorrichtung,
enthaltend mindestens eine Verbindung wie oben definert oder ein
Polymer, Oligomer oder Dendrimer wie oben defniert.
-
Die
organische elektronische Vorrichtung ist bevorzugt ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen
(OLEDs), organischen Feld-Effekt-Transistoren (O-FETs), organischen
Dünnfilmtransistoren (O-TFTs), organischen lichtemittierenden
Transistoren (O-LETs), organischen integrierten Schaltungen (O-ICs),
organischen Solarzellen (O-SCs), organischen Feld-Quench-Devices (O-FQDs),
lichtemittierenden elektrochemischen Zellen (LECs), organischen
Photorezeptoren oder organischen Laserdioden (O-Laser).
-
Es
ist im Rahmen der Erfindung bevorzugt, dass in der organischen elektronischen
Vorrichtung die erfindungsgemäßen Verbindungen
gemäß einer der Formeln I, II, III oder IV oder
die erfindungsgemäßen Polymere, Oligomere oder
Dendrimere als Lochtransportmaterial in einer Lochtransportschicht
und/oder in einer Lochinjektionsschicht eingesetzt werden und dass
die Verbindungen gemäß einer der Formeln I, II,
III oder IV oder die Polymere, Oligomere oder Dendrimere in diesen
Schichten gegebenenfalls durch Elektronenakzeptor-Verbindungen dotiert
sein können.
-
Es
ist im Rahmen der Erfindung ferner bevorzugt, dass in der organischen
Elektrolumineszenzvorrichtung die erfindungsgemäßen
Verbindungen gemäß einer der Formeln I, II, III
oder IV oder die erfindungsgemäßen Polymere, Oligomere
oder Dendrimere als Elektronentransportmaterial in einer Elektronentransportschicht
und/oder als Lochblockiermaterial in einer Lochblockierschicht und/oder
als Triplett-Matrixmaterial in einer emittierenden Schicht eingesetzt
werden.
-
Die
organische Elektrolumineszenzvorrichtung umfasst eine Anode, eine
Kathode und mindestens eine emittierende Schicht, wobei die emittierende
Schicht oder eine der anderen Schichten mindestens eine Verbindung
gemäß einer der Formeln I, II, III oder IV oder
die erfindungsgemäßen Polymere, Oligomere oder Dendrimere
enthält.
-
Als
Kathode sind Metalle mit geringer Austrittsarbeit, Metalllegierungen
oder mehrlagige Strukturen aus verschiedenen Metallen bevorzugt,
wie beispielsweise Erdalkalimetalle, Alkalimetalle, Hauptgruppenmetalle
oder Lathanoide (z. B. Ca, Ba, Mg, Al, In, Mg, Yb, Sm, etc.). Weiterhin
eignen sich Legierungen aus einem Alkali- oder Erdalkalimetall und
Silber, beispielsweise eine Legierung aus Magnesium und Silber.
Bei mehrlagigen Strukturen können auch zusätzlich
zu den genannten Metallen weitere Metalle verwendet werden, die eine
relativ hohe Austrittsarbeit aufweisen, wie z. B. Ag, wobei dann
in der Regel Kombinationen der Metalle, wie beispielsweise Ca/Ag
oder Ba/Ag verwendet werden. Es kann auch bevorzugt sein, zwischen
einer metallischen Kathode und dem organischen Halbleiter eine dünne
Zwischenschicht eines Materials mit einer hohen Dielektrizitätskonstante
einzubringen. Hierfür kommen beispielsweise Alkalimetall-
oder Erdalkalimetallfluoride, aber auch die entsprechenden Oxide
oder Carbonate in Frage (z. B. LiF, Li2O,
BaF2, MgO, NaF, CsF, Cs2CO3, etc.). Die Schichtdicke dieser Schicht
beträgt bevorzugt zwischen 0.5 und 5 nm.
-
Als
Anode sind Materialien mit hoher Austrittsarbeit bevorzugt. Bevorzugt
weist die Anode eine Austrittsarbeit größer 4.5
eV vs. Vakuum auf. Hierfür sind einerseits Metalle mit
hohem Redoxpotential geeignet, wie beispielsweise Ag, Pt oder Au.
Es können andererseits auch Metall/Metalloxid-Elektronen
(z. B. Al/Ni/NiOx, Al/PtOx)
bevorzugt sein. Für einige Anwendungen muss mindestens
eine der Elektroden transparent sein, um entweder die Bestrahlung
des organischen Materials (O-SC) oder die Auskopplung von Licht
(OLED/PLED, O-LASER) zu ermöglichen. Ein bevorzugter Aufbau
verwendet eine transparente Anode. Bevorzugte Anodenmaterialien
sind hier leitfähige gemischte Metalloxide. Besonders bevorzugt
sind Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Indium-Zink Oxid (IZO). Bevorzugt
sind weiterhin leitfähige, dotierte organische Materialien,
insbesondere leitfähige dotierte Polymere.
-
Die
Vorrichtung wird entsprechend (je nach Anwendung) strukturiert,
kontaktiert und schließlich hermetisch versiegelt, da sich
die Lebensdauer derartiger Vorrichtungen bei Anwesenheit von Wasser
und/oder Luft drastisch verkürzt.
-
Auch
in Polymeren, Oligomeren oder Dendrimeren können Verbindungen
gemäß einer der Formeln I, II, III oder IV entweder
als emittierende Einheit und/oder als lochtransportierende Einheit
und/oder als elektronentransportierende Einheit und/oder als Matrix-Einheit
eingesetzt werden.
-
Weiterhin
bevorzugt sind organische Elektrolumineszenzvorrichtungen, dadurch
gekennzeichnet, dass mehrere emittierende Verbindungen in derselben
Schicht oder in unterschiedlichen Schichten verwendet werden. Besonders
bevorzugt weisen diese Verbindungen ins-gesamt mehrere Emissionsmaxima
zwischen 380 nm und 750 nm auf, so dass insgesamt weiße
Emission resultiert, d. h. es werden mehrere emittierende Verbindungen
verwendet, die fluoreszieren oder phosphoreszieren können.
Insbesondere bevorzugt sind Dreischichtsysteme, wobei die Schichten
blaue, grüne und orange oder rote Emission zeigen (für
den prinzipiellen Aufbau siehe z. B.
WO 05/011013 ). Ebenso können
für weiß emittierende OLEDs Breitbandemitter verwendet werden.
-
Außer
Kathode, Anode und der emittierenden Schicht kann die organische
Elektrolumineszenzvorrichtung noch weitere Schichten enthalten.
Diese können beispielsweise sein: Lochinjektionsschicht,
Lochtransportschicht, Lochblockierschicht, Elektronentransportschicht,
Elektronenblockierschicht, Elektroneninjektionsschicht und/oder
eine Charge-Generation Lager (T. Matsumoto et al., Mu/tiphoton
Organic EL Device Having Charge Generation Lager, IDMC 2003, Taiwan;
Session 21 OLED (5)) oder organische oder anorganische p/n-Übergänge.
Weiterhin können zwischen den Schichten, insbesondere zwischen
zwei emittierenden Schichten Zwischenschichten (Interlayers) eingebracht
sein. Es sei aber an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass nicht
notwendigerweise jede dieser Schichten vorhanden sein muss. So werden
insbesondere bei Verwendung von Verbindungen gemäß einer
der Formeln I, II, III oder IV mit elektronenleitenden Hostmaterialien weiterhin
sehr gute Ergebnisse erhalten, wenn die organische Elektrolumineszenzvorrichtung
keine separate Elektronentransportschicht enthält und die
emittierende Schicht direkt an die Elektroneninjektionsschicht oder an
die Kathode grenzt. Alternativ kann das Hostmaterial auch gleichzeitig
in einer Elektronentransportschicht als Elektronentransportmaterial
dienen. Ebenfalls kann es bevorzugt sein, wenn die organische Elektrolumineszenzvorrichtung
keine separate Lochtransportschicht enthält und die emittierende
Schicht direkt an die Lochinjektionsschicht oder an die Anode grenzt.
Weiterhin kann es bevorzugt sein, wenn die Verbindung gemäß einer
der Formeln I, II, III oder IV gleichzeitig als Dotand in der emittierenden
Schicht und als lochleitende Verbindung (als Reinsubstanz oder als
Mischung) in einer Lochtransportschicht und/oder in einer Lochinjektionsschicht
verwendet wird.
-
Weiterhin
bevorzugt ist eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung, dadurch
gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Schichten mit einem Sublimationsverfahren
beschichtet werden. Dabei werden die Materialien in Vakuum-Sublimationsanlagen
bei einem Anfangsdruck von üblicherweise kleiner als 10–5 mbar, bevorzugt kleiner 10–6 mbar aufgedampft. Es ist dabei
aber auch möglich, bei noch geringerem Druck zu arbeiten,
beispielsweise bei einem Anfangsdruck von kleiner 10–7 mbar.
-
Bevorzugt
ist ebenfalls eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung, dadurch
gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Schichten mit dem OVPD (Organic
Vapour Phase Deposition) Verfahren oder mit Hilfe einer Trägergassublimation
beschichtet werden. Dabei werden die Materialien bei einem Druck
zwischen 10–5 mbar und 1 bar aufgebracht.
Ein Spezialfall dieses Verfahrens ist das OVJP (Organic Vapour Jet
Printing) Verfahren, bei dem die Materialien direkt durch eine Düse
aufgebracht und so strukturiert werden (z. B. M. S. Arnold
et al., Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 053301).
-
Weiterhin
bevorzugt ist eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung, dadurch
gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Schichten aus Lösung,
wie z. B. durch Spincoating, oder mit einem beliebigen Druckverfahren,
wie z. B. Siebdruck, Flexodruck oder Offsetdruck, besonders bevorzugt
aber LITI (Light Induced Thermal Imaging, Thermotransferdruck) oder
Ink-Jet Druck (Tintenstrahldruck), hergestellt werden. Hierfür sind
lösliche Verbindungen gemäß einer der
Formeln I, II, III oder IV nötig. Hohe Löslichkeit
lässt sich durch geeignete Substitution der Verbindungen
erreichen. Diese Verfahren zur Herstellung von Schichten eignen sich
insbesondere für Polymere, Oligomere oder Dendrimere.
-
Die
erfindungsgemäßen Verbindungen weisen bei Verwendung
in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen folgende überraschende
Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf:
- 1. Die Effizienz, insbesondere die Leistungseffizienz, entsprechender
Vorrichtungen wird höher im Vergleich zu Systemen gemäß dem
Stand der Technik.
- 2. Die Stabilität entsprechender Vorrichtungen wird
höher im Vergleich zu Systemen gemäß dem
Stand der Technik, was sich vor allem in einer deutlich höheren
Lebensdauer zeigt. Dies gilt insbesondere für die Verwendung
der erfindungsgemäßen Verbindungen in dicken Schichten.
- 3. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen
als Lochtransportmaterial in einer Lochtransport- und/oder Lochinjektionsschicht
zeigt sich, dass die Spannung nahezu unabhängig von der
Schichtdicke der entsprechenden Lochtransport- bzw. Lochinjektionsschicht
ist. Dagegen erhält man mit Materialien gemäß dem
Stand der Technik bei dickeren Schichtdicken der Lochtransport-
bzw. Lochinjektionsschichten einen deutlichen Spannungsanstieg,
welcher wiederum zu einer geringeren Leistungseffizienz der OLED führt.
- 4. Die erfindungsgemäßen Materialien zeigen
keinerlei oder kaum Neigung, während des Aufdampfprozesses
am Rand der Aufdampfquelle zu kristallisieren und diese zu verstopfen.
Sie eignen sich daher deutlich besser für die Massenproduktion
als Materialien gemäß dem Stand der Technik, die
dieses Problem aufweisen.
-
Im
vorliegenden Anmeldetext und auch in den im Weiteren folgenden Beispielen
wird auf die Verwendung der erfindungsgemäßen
Verbindungen in Bezug auf OLEDs und die entsprechenden Displays
abgezielt. Trotz dieser Beschränkung der Beschreibung ist
es für den Fachmann ohne weiteres erfinderisches Zutun möglich,
die erfindungsgemäßen Verbindungen auch für
weitere Verwendungen in anderen elektronischen Vorrichtungen einzusetzen,
z. B. für organische Feld-Effekt-Transistoren (O-FETs),
organische Dünnfilmtransistoren (O-TFTs), organische lichtemittierende
Transistoren (O-LETs), organische integrierte Schaltungen (O-ICs),
organische Solarzellen (O-SCs), organische Feld-Quench-Devices (O-FQDs),
lichtemittierende elektrochemische Zellen (LECs), organische Photorezeptoren
oder auch organische Laserdioden (O-Laser), um nur einige Anwendungen
zu nennen.
-
Die
Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen
in den entsprechenden Vorrichtungen ebenso wie diese Vorrichtungen
selbst sind ebenfalls ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
-
Die
Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher
erläutert, ohne sie dadurch einschränken zu wollen.
-
Beispiele:
-
Die
nachfolgenden Synthesen werden, sofern nicht anders angegeben, unter
einer Schutzgasatmosphäre in getrockneten Lösungsmitteln
durchgeführt. Beispiel
1: a)
Synthese des Thioethers
-
200
g (732 mmol) 2-Brom-9,9-dimethyl-9H-fluoren, 122.9 g (732 mmol)
2-Methylsulfanylphenylboronsäure und 202 g (950 mmol) K
2CO
3 werden in 850
ml THF und 850 ml Wasser suspendiert, das Gemisch mit N
2 gesättigt,
3.3 g (2.9 mmol) Tetrakis(triphenylphosphin)-palladium(0) zugegeben
und für 2 h zum Sieden erhitzt. Das Gemisch wird in 3 L
einer Mischung aus Wasser/MeOH/6 M HCl 1:1:1 gegossen, der beige
Niederschlag abgesaugt, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Der
Gehalt an Produkt beträgt gemäß
1H-NMR ca. 95% bei einer Gesamtausbeute von
190 g (82%). b)
Oxidation
-
Unter
Schutzgas werden 196 g (619.3 mmol) der Verbindung aus a) in 2.3
L Eisessig und 250 mL Dichlormethan vorgelegt und auf 0°C
gekühlt. Zu dieser Lösung wird 1.1 L (619 mmol)
30% H
2O
2-Lösung
zugetropft und über Nacht gerührt. Das Gemisch
wird mit Na
2SO
3 Lösung
versetzt, die Phasen werden getrennt und das Lösungsmittel
im Vakuum entfernt. Der Gehalt an Produkt beträgt gemäß
1H-NMR ca. 98% bei einer Gesamtausbeute von
200 g (99%). c)
Synthese des Indenodibenzothiophens
-
Eine
Mischung aus 91 g (273 mmol) der Verbindung aus b) und 737 ml (8329
mmol) Trifluormethansulfonsäure wird 48 h bei 5°C
gerührt. Anschließend wird die Mischung mit 2.4
L Wasser/Pyridin 5:1 versetzt und 20 min. unter Rückfluss
erhitzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur werden vorsichtig
500 ml Wasser und 1000 ml Dichlormethan zugesetzt. Die organische
Phase wird mit 4 × 50 mL H
2O gewaschen, über
MgSO
4 getrocknet und die Lösungsmittel
im Vakuum entfernt. Das reine Produkt erhält man durch
Umkristallisation. Der Gehalt an Produkt beträgt gemäß HPLC
98% % bei einer Gesamtausbeute von 65 g (80%). d)
Bromierung
-
Unter
Schutzgas werden 95.3 g (317.6 mmol) der Verbindung aus c) in 2.5
L Dichlormethan vorgelegt und auf 5°C gekühlt.
Zu dieser Lösung werden 38.4 ml (763.2 mmol) Br
2 gelöst in 250 mL Chloroform zugetropft
und über Nacht gerührt. Das Gemisch wird mit Na
2SO
3 Lösung
versetzt, die Phasen werden getrennt und das Lösungsmittel
im Vakuum entfernt. Der Gehalt an Produkt beträgt gemäß
1H-NMR ca. 98% bei einer Gesamtausbeute von
1389(95%). e)
Synthese von Amin-1
-
Eine
entgaste Lösung von 19.2 g (42 mmol) der Verbindung aus
d) und 26 g (93 mmol) Diphenylamin in 1000 ml Dioxan wird 1 h lang
mit N2 gesättigt. Danach wird die
Lösung zuerst mit 0.97 ml (4.2 mmol) P(tBu)3, dann mit 0.47 g (2.12 mmol) Palladiumacetat
versetzt und anschließend 12 g (127 mmol) NaOtBu im festen Zustand
zugegeben. Die Reaktionsmischung wird 18 h unter Rückfluss
erhitzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur werden vorsichtig
1000 ml Wasser zugesetzt. Die organische Phase wird mit 4 × 50
mL H2O gewaschen, über MgSO4 getrocknet und die Lösungsmittel
im Vakuum entfernt. Das reine Produkt erhält man durch Umkristallisation.
Der Gehalt an Produkt beträgt gemäß HPLC
98% bei einer Gesamtausbeute von 25 g (94%).
-
Beispiel 2: Herstellung der OLEDs
-
Die
Herstellung von erfindungsgemäßen OLEDs erfolgt
nach einem allgemeinen Verfahren gemäß
WO 04/058911 , das auf
die hier beschriebenen Gegebenheiten (Schichtdickenvariation, verwendete
Materialien) angepasst wird.
-
In
den folgenden Beispielen 3 bis 10 werden die Ergebnisse verschiedener
OLEDs vorgestellt. Glasplättchen, die mit strukturiertem
ITO (Indium Zinn Oxid) beschichtet sind, bilden die Substrate der
OLEDs. Zur verbesserten Prozessierung werden 20 nm PEDOT (Poly(3,4-ethylendioxy-2,5-thiophen),
aus Wasser aufgeschleudert, bezogen von H. C. Starck, Goslar, Deutschland)
auf das Substrat aufgebracht. Die OLEDs bestehen aus folgender Schichtenfolge:
Substrat/PEDOT 20 nm/HIL1 5 nm/Lochtransportschicht (HTM) 20, 110 oder
200 nm/NPB 20 nm/Emissionsschicht (EML) 30 oder 40 nm/Elektronentransportschicht
(ETM) 20 nm und abschließend eine Kathode.
-
Die
Materialien bis auf PEDOT werden in einer Vakuumkammer thermisch
aufgedampft. Dabei besteht die Emissionsschicht immer aus einem
Matrixmaterial (Host) und einem Dotierstoff (Dotand), der durch
Coverdampfung dem Host beigemischt wird. Die Elektronentransportschicht
besteht bei allen gezeigten Beispielen aus Alq3 (Aluminium-tris-chinolinat).
Die Kathode wird durch eine 1 nm dicke LiF-Schicht und eine darauf
abgeschiedene 100 nm dicke Aluminiumschicht gebildet. Tabelle 1
zeigt die chemischen Strukturen der zum Aufbau der OLEDs verwendeten
Materialien. Dabei sind HTM1, HTM2 und H2 Materialien gemäß dem
Stand der Technik, Amin-1 und H3 sind Beispiele für erfindungsgemäße
Verbindungen.
-
Die
OLEDs werden standardmäßig charakterisiert. Hierfür
werden die Elektrolumineszenzspektren, die Stromeffizienz (gemessen
in cd/A), die Leistungseffizienz (gemessen in Im/W) in Abhängigkeit
der Helligkeit, berechnet aus Strom-Spannungs-Helligkeit-Kennlinien
(IUL-Kennlinien) und die Lebensdauer bestimmt. Als Lebensdauer wird
die Zeit definiert, nach der die Helligkeit von einem Anfangswert
(25000 cd/m2 bzw. 8000 cd/m2)
auf die Hälfte gesunken ist. Die Einsatzspannung ist definiert
als diejenige Spannung, bei der die OLED eine Helligkeit von 1 cd/m2 erreicht.
-
In
Tabelle 2 sind die Ergebnisse einiger OLEDs (Beispiele 3 bis 10)
zusammengefasst. Die Lebensdauern werden bei Verwendung des fluoreszierenden
Dotanden D1 ab einer Starthelligkeit von 25000 cd/m2, bei
Verwendung des phosphoreszierenden Dotanden D2 (Ir(ppy)3)
ab einer Starthelligkeit von 8000 cd/m2 gemessen.
Als erfindungsgemäßes Lochtransportmaterial wird
die Verbindung Amin-1, als erfindungsgemäßes Host-Material
die Verbindung H3 aus Tabelle 1 verwendet. Als Vergleich werden
die Verbindungen HTM1 bzw. H2 gemäß dem Stand
der Technik verwendet.
-
Verglichen
mit dem Stand der Technik zeichnet sich die Verbindungen Amin-1
gegenüber der Verbindung HTM1 gemäß dem
Stand der Technik beim Einsatz als Lochtransportmaterial durch eine
verringerte Einsatzspannung sowie eine verringerte Betriebsspannung
aus (siehe Beispiele 3–8 in Tabelle 2). Dies gilt im Besonderen
bei Verwendung dicker Lochtransportschichten, die in der Massenproduktion
aufgrund der höheren Produktionsausbeute vorteilhaft sind
(siehe Beispiele 5 und 8 in Tabelle 2). Weiterhin ergeben sich bei
Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindung Amin-1
leicht höhere Stromeffizienzen (gemessen in cd/A), was
zusammen mit der verringerten Spannung zu deutlich höheren
Leistungseffizienzen (gemessen in Im/W) führt. Die höchste
Verbesserung beträgt hier über 30% bei Einsatz
einer 200 nm dicken Lochtransportschicht (siehe Beispiele 5 und
8 in Tabelle 2). Dies ist vor allem für Mobilanwendungen
ein wichtiger Aspekt, da hier die Betriebszeit entscheidend von
der benötigten Leistung des Displays bestimmt wird. Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindung
Amin-1 ist, dass die Lebensdauer bei dickeren Lochtransportschichten
verglichen mit dem Stand der Technik HTM1 weit weniger stark einbricht.
-
Bei
Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindung H3
als Host Material in einer phosphoreszierenden OLED ergeben sich
mehrere Vorteile gegenüber dem Einsatz der Verbindung H2
gemäß dem Stand der Technik (siehe Beispiele 9
und 10 in Tabelle 2). Zum einen ergibt sich eine deutliche Absenkung
der Einsatz- und Betriebsspannung, vor allem jedoch erhält
man beim Einsatz der erfindungsgemäßen Verbindung
H3 eine deutlich verbesserte Stromeffizienz, wodurch sich eine sehr
hohe Steigerung der Leistungseffizienz um einen Faktor von etwa
zwei gegenüber dem Stand der Technik erzielen lässt.
Weiterhin erhält man eine um einen Faktor von etwa 3.5
höhere Lebensdauer im Vergleich zu OLEDs, in denen die
Verbindung H2 gemäß dem Stand der Technik verwendet
wird. Tabelle
1
Tabelle 2
| Bsp. | EMI
Dicke | HTM
Dicke | Einsatzspannung | Spannung
für 1000 cd/m2 | Effizienz bei
1000 cd/m2 | Effizienz bei
1000 cd/m2 | CIE
x/y bei 1000 cd/m2 | Lebensdauer
ab 25000 cd/m2 |
| 3
Vergl. | H1
+ 10% D1 30 nm | HTM
1 20 nm | 3.2
V | 5.2
V | 14.8
cd/A | 8.9
Im/W | 0.31/0.58 | 350
h |
| 4
Vergl. | H1
+ 10% D1 30 nm | HTM
1 110 nm | 3.1
V | 5.5
V | 17.1
cd/A | 9.7
Im/W | 0.29/0.61 | 243
h |
| 5
Vergl. | H1
+ 10% D1 30 nm | HTM
1 200 nm | 4.1
V | 6.9
V | 15.0
cd/A | 6.8
Im/W | 0.30/0.58 | 171
h |
| 6 | H1
+ 10% D1 30 nm | Bsp. Amin-1 20
nm | 2.7
V | 4.9
V | 16.2
cd/A | 10.4 Im/W | 0.30/0.59 | 346
h |
| 7 | H1
+ 10% D1 30 nm | Bsp. Amin-1 110
nm | 2.8
V | 5.1
V | 18.3
cd/A | 11.3 Im/W | 0.29/0.61 | 281
h |
| 8 | H1
+ 10% D1 30 nm | Bsp. Amin-1 200
nm | 2.8
V | 5.6
V | 16.1
cd/A | 9.0
Im/W | 0.30/0.57 | 287
h |
| | | | | | | | | Lebensdauer
ab 8000 cd/m2 |
| 9
Vergl. | H2
+ 15% D2 40 nm | HTM2
20 nm | 2.4
V | 5.2
V | 17.2
cd/A | 10.4 Im/W | 0.38/0.56 | 39
h |
| 10 | Bsp.
H3 + 15% D2 40 nm | HTM2
20 nm | 2.2
V | 4.4
V | 30.0
cd/A | 21.4 Im/W | 0.39/0.58 | 135
h |
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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