DE112010005815T5

DE112010005815T5 - Bicarbazolverbindungen für OLEDs

Info

Publication number: DE112010005815T5
Application number: DE112010005815T
Authority: DE
Inventors: Raymond Kwong; Chuanjun Xia; Ken-Tsung Wong; Kuo Ming-Cheng
Original assignee: Universal Display Corp
Current assignee: Universal Display Corp
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2030-08-21
Also published as: US20190081246A1; US20130140549A1; KR20180033309A; US11289659B2; TWI530496B; US20220216421A1; KR102132102B1; TW201226407A; US12464945B2; KR101753172B1; DE112010005815B4; US9954180B2; KR102004629B1; KR20130108265A; KR20170076819A; JP2013536196A; WO2012023947A1; US20170170409A1; JP5770289B2; US11316113B2

Abstract

Es werden neue organische Verbindungen bereitgestellt, die einen Bicarbazolkern umfassen. Insbesondere weisen die Verbindungen einen 3,3'-Bicarbazolkern auf, der an Position 9 mit einem Triazin oder Pyrimidin substituiert ist. Die Verbindungen können in organischen, lichtemittierenden Vorrichtungen verwendet werden, um Vorrichtungen bereitzustellen, die eine verbesserte Effizienz und eine verbesserte Lebensdauer aufweisen.

Description

Die beanspruchte Erfindung kam durch, im Auftrag von und/oder in Verbindung mit einem oder mehreren der folgenden Partner eines Kooperationsvertrags zur gemeinsamen universitären Forschung zustande: Den Verwaltungsratmitgliedern der Universität von Michigan, der Princeton-Universität, der Universität von Südkalifornien und der Universal Display Corporation. Der Vertrag war an und vor dem Datum wirksam, an dem die beanspruchte Erfindung zustande kam und die beanspruchte Erfindung kam als Ergebnis von Aktivitäten zustande, die im Rahmen des Vertrags unternommen wurden.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf organische, lichtemittierende Vorrichtungen (OLEDs). Spezifischer betrifft die vorliegende Erfindung phosphoreszierende, organische Materialien, die ein Bicarbazol mit einem Stickstoff enthaltenden Heterocyclus an Position 9 umfassen.
HINTERGRUND
Optoelektronische Vorrichtungen, die organische Materialien nutzen, werden aus zahlreichen Gründen immer wünschenswerter. Viele der Materialien, die verwendet werden, um solche Vorrichtungen herzustellen, sind relativ kostengünstig, so dass organische optoelektronische Vorrichtungen das Potenzial für Kostenvorteile gegenüber anorganischen Vorrichtungen aufweisen. Außerdem können die den organischen Materialien innewohnenden Eigenschaften, wie etwa ihre Flexibilität, diese für besondere Anwendungen, wie etwa die Herstellung auf einem flexiblen Substrat, gut geeignet machen. Beispiele für organische optoelektronische Vorrichtungen beinhalten organische, lichtemittierende Vorrichtungen (OLEDs), organische Phototransistoren, organische Photovoltaikzellen und organische Photodetektoren. Für OLEDs können die organischen Materialien Leistungsvorteile gegenüber herkömmlichen Materialien aufweisen. Zum Beispiel kann die Wellenlänge, bei der eine organische, emittierende Schicht Licht emittiert, mit geeigneten Dotierungsmitteln im Allgemeinen schnell eingestellt werden.
OLEDs nutzen dünne organische Filme, die Licht emittieren, wenn an der Vorrichtung Spannung angelegt wird. OLEDs gewinnen immer größere Bedeutung bei der Verwendung in Anwendungen, wie etwa Flachbildschirmen, Beleuchtung und Untergrundbeleuchtung. Mehrere OLED-Materialien und Konfigurationen werden in den US-Patentschriften Nr. 5,844,363 , 6,303,238 und 5,707,745 beschrieben, die hierin als Bezugsdokumente vollumfänglich aufgenommen werden.
Eine Anwendung für phosphoreszierende, emittierende Moleküle ist ein Vierfarb-Display. Industriestandards für ein solches Display benötigen Pixel, die angepasst sind, um spezielle Farben auszusenden, die als „gesättigte” Farben bezeichnet werden. Insbesondere benötigen diese Standards gesättigte rote, grüne und blaue Pixel. Die Farbe kann unter Verwendung der CIE-Koordinaten gemessen werden, die im Fachgebiet gut bekannt sind.
Ein Beispiel für ein grün emittierendes Molekül ist Tris(2-phenylpyridin)iridium, das als Ir(ppy)₃ angegeben wird, welches die folgende Struktur aufweist:
Hierin und in den nachfolgenden Figuren bilden wir die dative Bindung von Stickstoff an Metall (hier Ir) als gerade Linie ab.
Wie hierin verwendet, beinhaltet der Begriff „organisch” Polymermaterialien sowie kleine Moleküle aus organischen Materialien, die verwendet werden können, um organische, optoelektronische Vorrichtungen herzustellen. „Kleine Moleküle” bezieht sich auf jedes organische Material, das kein Polymer ist und „kleine Moleküle” können tatsächlich relativ groß sein. Kleine Moleküle können unter bestimmten Umständen Wiederholungseinheiten beinhalten. Zum Beispiel wird bei der Verwendung einer langkettigen Alkylgruppe als Substituent ein Molekül nicht aus der Klasse der „kleinen Moleküle” entfernt. Kleine Moleküle können in Polymere zum Beispiel auch als Seitengruppe auf einer Polymerhauptkette oder als Teil der Hauptkette integriert werden. Kleine Moleküle können auch als Kerneinheit eines Dendrimers dienen, das aus einer Reihe von chemischen Schichten besteht, die sich auf der Kerneinheit aufbauen. Die Kerneinheit eines Dendrimers kann ein fluoreszierender oder phosphoreszierender kleiner molekularer Emitter sein. Ein Dendrimer kann ein „kleines Molekül” sein und es wird angenommen, dass alle Dendrimere, die derzeit auf dem Gebiet der OLEDs verwendet werden, kleine Moleküle sind.
Wie hierin verwendet, bedeutet „oben” am weitesten vom Substrat entfernt, während „unten” dem Substrat am Nächsten bedeutet. Wenn eine erste Schicht als „über” einer zweiten Schicht „angeordnet” beschrieben wird, wird die erste Schicht weiter vom Substrat entfernt angeordnet. Es kann eine andere Schicht zwischen der ersten und der zweiten Schicht vorhanden sein, es sei denn, es wird angegeben, dass die erste Schicht mit der zweiten Schicht „in Kontakt” ist. Zum Beispiel kann eine Kathode als „über” einer Anode „angeordnet” beschrieben werden, auch wenn sich verschiedene organische Schichten dazwischen befinden.
Wie hierin verwendet, bedeutet „aus Lösung prozessierbar”, befähigt in einem flüssigen Medium, entweder in Form einer Lösung oder einer Suspension, aufgelöst, dispergiert oder transportiert zu werden und/oder aus diesen abgeschieden zu werden
Ein Ligand kann als „photoaktiv” bezeichnet werden, wenn angenommen wird, dass der Ligand direkt zu den photoaktiven Eigenschaften eines emittierenden Materials beiträgt. Ein Ligand kann als „Hilfsligand” bezeichnet werden, wenn angenommen wird, dass der Ligand nicht zu den photoaktiven Eigenschaften eines emittierenden Materials beiträgt, wenngleich ein Hilfsligand die Eigenschaften eines photoaktiven Liganden verändern kann.
Wie hierin verwendet, und wie es von einem Fachmann auf dem Gebiet im Allgemeinen verstanden würde, ist ein erstes Energieniveau des „höchsten besetzten Molekülorbitals” (HOMO) oder des „niedrigsten unbesetzten Molekülorbitals” (LUMO) „größer als” oder „höher als” ein zweites Energieniveau von HOMO oder LUMO, wenn das erste Energieniveau näher an dem Vakuumenergieniveau ist. Da die Ionisationspotenziale (IP) als negative Energie bezogen auf ein Vakuumniveau gemessen werden, entspricht ein höheres Energieniveau von HOMO einem IP, das einen kleinen absoluten Wert aufweist (ein IP das weniger negativ ist). Auf ähnliche Weise entspricht ein höheres Energieniveau von LUMO einer Elektronenaffinität (EA), die einen kleineren absoluten Wert aufweist (eine EA, die weniger negativ ist). Auf einem herkömmlichen Energieniveaudiagramm, mit dem Vakuumniveau an der Spitze, ist das Energieniveau von LUMO eines Materials höher als das Energieniveau von HOMO des gleichen Materials. Ein „höheres” HOMO- oder LUMO-Energieniveau scheint näher an der Spitze eines solchen Diagramms zu sein als ein „niedrigeres” HOMO- oder LUMO-Energieniveau.
Wie hierin verwendet, und wie es im Allgemeinen von einem Fachmann auf dem Gebiet verstanden würde, ist eine erste Austrittsarbeit „größer als” oder „höher als” eine zweite Austrittsarbeit, wenn die erste Austrittsarbeit einen höheren absoluten Wert aufweist. Da die Austrittsarbeit im Allgemeinen als negative Zahlen bezogen auf das Vakuumniveau gemessen wird, heißt das, dass eine „höhere” Austrittsarbeit negativer ist. Auf einem herkömmlichen Energieniveaudiagramm, mit dem Vakuumniveau an der Spitze, wird eine „höhere” Austrittsarbeit als in abwärtiger Richtung weiter weg von dem Vakuumniveau illustriert. Somit folgen die Definitionen von HOMO- und LUMO-Energieniveaus einer anderen Konvention als die Austrittsarbeitsfunktionen.
Ausführlichere Informationen zu OLEDs und die oben beschriebenen Definitionen sind in der US-Patentschrift Nr. 7,279,704 zu finden, die hierin vollumfänglich als Bezugsdokument aufgenommen wird.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es werden Verbindungen bereitgestellt, die ein Bicarbazol umfassen. Die Verbindungen weisen die folgende Formel auf:
Formel I.
R₁, R₂, R₃ und R₄ können für Mono-, Di-, Tri- oder Tetrasubstitutionen stehen. R₁, R₂, R₃ und R₄ sind unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Aryl und Heteroaryl. Ar₁, Ar₂ und Ar₃ sind unabhängig voneinander ausgewählt aus Aryl oder Heteroaryl. Ar₁, Ar₂ und Ar₃ können weitergehend substituiert sein. X steht für C oder N.
In einem Aspekt sind Ar₁, Ar₂ und Ar₃ unabhängig ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Pyridin, Naphthalin, Biphenyl, Terphenyl, Fluoren, Dibenzofuran, Dibenzothiophen, Phenanthren und Triphenylen. Ar₁, Ar₂ und Ar₃ sind unabhängig voneinander ferner mit einem Substituenten substituiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Aryl und Heteroaryl, aber der Substituent ist kein Aryl oder Heteroaryl, das direkt mit Ar₁, Ar₂ und Ar₃ fusioniert ist. Bevorzugt sind Ar₁ und Ar₂ unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Pyridin und Naphthalin. Bevorzugt ist Ar₃ ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Biphenyl, Dibenzofuran und Dibenzothiophen.
In einem anderen Aspekt sind R₁, R₂, R₃ and R₄ Wasserstoff.
Spezifische Beispiele für Verbindungen, die Bicarbazol umfassen, werden ebenfalls bereitgestellt. Insbesondere ist die Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
Eine erste Vorrichtung, die eine organische, lichtemittierende Vorrichtung umfasst, wird ebenfalls bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Anode, eine Kathode und eine organische Schicht, die zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist. Die organische Schicht umfasst eine Verbindung mit Formel I, wie oben beschrieben.
R₁, R₂, R₃ und R₄ können für Mono-, Di-, Tri- oder Tetrasubstitutionen stehen. R₁, R₂, R₃ und R₄ sind unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Aryl und Heteroaryl. Ar₁, Ar₂ und Ar₃ sind unabhängig voneinander ausgewählt aus Aryl oder Heteroaryl. Ar₁, Ar₂ und Ar₃ können ferner substituiert sein. X steht für C oder N.
In einem Aspekt sind Ar_l, Ar₂ und Ar₃ unabhängig ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Pyridin, Naphthalin, Biphenyl, Terphenyl, Fluoren, Dibenzofuran, Dibenzothiophen, Phenanthren und Triphenylen. Ar₁, Ar₂ und Ar₃ sind unabhängig voneinander ferner mit einem Substituenten substituiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Aryl und Heteroaryl, aber der Substituent ist kein Aryl oder Heteroaryl, das direkt mit Ar₁, Ar₂ und Ar₃ fusioniert ist. Bevorzugt sind Ar₁ und Ar₂ unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Pyridin und Naphthalin. Bevorzugt ist Ar₃ ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Biphenyl, Dibenzofuran und Dibenzothiophen.
In einem anderen Aspekt sind R₁, R₂, R₃ and R₄ Wasserstoff.
Spezifische Beispiele für Vorrichtungen, die Verbindungen enthalten, die Bicarbazol umfassen, werden ebenfalls bereitgestellt. Insbesondere ist die Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindung 1 bis Verbindung 184.
In einem Aspekt wird die organische Schicht unter Verwendung von Prozessierung aus Lösung abgeschieden.
In einem Aspekt ist die organische Schicht eine emittierende Schicht und die Verbindung mit der Formel ist ein Wirt.
In einem anderen Aspekt umfasst die organische Schicht ferner einen emittierenden Dotierstoff mit der folgenden Formel:
In einem Aspekt ist die erste Vorrichtung ein Konsumgut. In einem anderen Aspekt ist die erste Vorrichtung eine organische, lichtemittierende Vorrichtung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine organische, lichtemittierende Vorrichtung.
2 zeigt eine invertierte organische, lichtemittierende Vorrichtung, die keine separate Elektronentransportschicht aufweist.
3 zeigt eine Bicarbazolverbindung mit einer Stickstoff enthaltenden Heterocyclus-Substitution an Position 9.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Allgemeinen umfasst eine OLED mindestens eine organische Schicht, die dazwischen angeordnet und elektrisch mit einer Anode und einer Kathode verbunden ist. Wenn ein Strom angelegt wird, injiziert die Anode Löcher und die Kathode injiziert Elektronen in die organische(n) Schicht(en). Die injizierten Löcher und Elektronen wandern jeweils zur entgegengesetzt geladenen Elektrode. Wenn ein Elektron und ein Loch auf dem gleichen Molekül lokalisiert sind, wird ein „Exciton” gebildet, welches ein lokalisiertes Elektron-Loch-Paar ist, das einen angeregten Energiezustand aufweist. Licht wird emittiert, wenn das Exciton über einen Photoemissionsmechanismus relaxiert. In einigen Fällen kann das Exciton auf einem Excimer oder einem Exciplex lokalisiert sein. Strahlungslose Mechanismen, wie etwa thermische Relaxation, können ebenfalls auftreten, werden aber im Allgemeinen als unerwünscht angesehen.
Die ersten OLEDs verwendeten emittierende Moleküle, die aus ihren Singulettzuständen Licht emittierten („Fluoreszenz”), wie zum Beispiel in der US-Patentschrift Nr. 4,769,292 offenbart, die hierin vollumfänglich als Bezugsdokument aufgenommen wird. Fluoreszenzemission findet im Allgemeinen in einem Zeitrahmen von weniger als 10 Nanosekunden statt.
In jüngerer Zeit wurden OLEDs nachgewiesen, die emittierende Materialien aufweisen, die Licht aus Triplettzuständen emittieren („Phosphoreszenz”). Baldo et al., „Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151–154, 1998; („Baldo-I") und Baldo et al., „Very high-efficiency green organic light-emitting devices based an electrophosphorescence," Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4–6 (1999) („Baldo-II"), die hierin vollumfänglich als Bezugsdokumente aufgenommen werden. Phosphoreszenz wird ausführlicher in der US-Patentschrift Nr. 7,279,704 in den Spalten 5–6 beschrieben, die hierin als Bezugsdokumente aufgenommen werden.
1 zeigt eine organische, lichtemittierende Vorrichtung 100. Die Figuren sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu gezeichnet. Vorrichtung 100 kann ein Substrat 110, eine Anode 115, eine Lochinjektionsschicht 120, eine Lochtransportschicht 125, eine Elektronenblockierungsschicht 130, eine emittierende Schicht 135, eine Lochblockierungsschicht 140, eine Elektronentransportschicht 145, eine Elektroneninjektionsschicht 150, eine Schutzschicht 155 und eine Kathode 160 beinhalten. Kathode 160 ist eine Verbundkathode mit einer ersten leitenden Schicht 162 und einer zweiten leitenden Schicht 164. Vorrichtung 100 kann hergestellt werden, indem die beschriebenen Schichten in der Reihenfolge abgeschieden werden. Die Eigenschaften und Funktionen dieser verschiedenen Schichten sowie Beispielmaterialien werden ausführlicher in der US-Patentschrift Nr. 7,279,704 in den Spalten 6–10 beschrieben, die hierin als Bezugsdokumente aufgenommen werden.
Weitere Beispiele für jede dieser Schichten stehen zur Verfügung. Zum Beispiel wird eine flexible und transparente Substrat-Anoden-Kombination in der US-Patentschrift Nr. 5,844,363 offenbart, die hierin vollumfänglich als Bezugdokument aufgenommen wird. Ein Beispiel für eine p-dotierte Lochtransportschicht ist m-MTDATA, dotiert mit F₄-TCNQ in einem Molverhältnis von 50:1, wie in der US-Patentanmeldung Nr. 2003/0230980 offenbart, die hierin vollumfänglich als Bezugsdokument aufgenommen wird. Beispiele für emittierende Materialien und Wirtsmaterialien werden in der US-Patentschrift Nr. 6,303,238 von Thompson et al. offenbart, die hierin vollumfänglich als Bezugsdokument aufgenommen wird. Ein Beispiel für eine n-dotierte Elektronentransportschicht ist BPhen, dotiert mit Li in einem Molverhältnis von 1:1, wie in der US-Patentanmeldung Nr. 2003/0230980 offenbart, die hierin vollumfänglich als Bezugsdokument aufgenommen wird. Die US-Patentschriften Nr. 5,703,436 und 5,707,745 , die hierin vollumfänglich als Bezugsdokumente aufgenommen werden, offenbaren Beispiele für Kathoden, die Verbundkathoden mit einer Dünnschicht aus Metall, wie etwa Mg:Ag, mit einer darüber liegenden transparenten, elektrisch leitenden, durch Sputtern abgeschiedenen ITO-Schicht enthalten. Die Theorie und die Verwendung von Blockierungsschichten wird ausführlicher in der US-Patentschrift Nr. 6,097,147 und der US-Patentanmeldung Nr. 2003/0230980 beschrieben, die hierin vollumfänglich als Bezugsdokumente aufgenommen werden. Beispiele für Injektionsschichten werden in der US-Patentanmeldung Nr. 2004/0174116 bereitgestellt, die hierin vollumfänglich als Bezugsdokument aufgenommen wird. Eine Beschreibung von Schutzschichten kann in der US-Patentanmeldung Nr. 2004/0174116 gefunden werden, die hierin vollumfänglich als Bezugsdokument aufgenommen wird.
2 zeigt eine invertierte OLED 200. Die Vorrichtung beinhaltet ein Substrat 210, eine Kathode 215, eine emittierende Schicht 220, eine Lochtransportschicht 225 und eine Anode 230. Vorrichtung 200 kann hergestellt werden, indem die beschriebenen Schichten in der richtigen Reihenfolge abgeschieden werden. Da die häufigste OLED-Konfiguration eine Kathode aufweist, die über der Anode angeordnet ist, und Vorrichtung 200 eine Kathode 215 aufweist, die unter Anode 230 angeordnet ist, kann 200 als eine „invertierte” OLED bezeichnet werden. Materialien, ähnlich jenen, die bezogen auf Vorrichtung 100 beschrieben werden, können in den entsprechenden Schichten von Vorrichtung 200 verwendet werden. 2 stellt ein Beispiel dafür bereit, wie einige Schichten aus der Struktur von Vorrichtung 100 weggelassen werden können.
Die einfach geschichtete Struktur, die in 1 und 2 illustriert wird, wird als nicht beschränkendes Beispiel bereitgestellt und es versteht sich, dass Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit zahlreichen anderen Strukturen verwendet werden können. Die beschriebenen spezifischen Materialien und Strukturen dienen als Beispiel und es können andere Materialien und Strukturen verwendet werden. Funktionelle OLEDs können erhalten werden, indem auf verschiedene Arten beschriebene, unterschiedliche Schichten kombiniert werden, oder es können Schichten auf der Basis von Design, Leistung und Kostenfaktoren ganz weggelassen werden. Andere, nicht spezifisch beschriebene Schichten können ebenfalls eingefügt werden. Es können andere Materialen als die spezifisch beschriebenen verwendet werden. Auch wenn viele der hierin bereitgestellten Beispiele verschiedene Schichten beschreiben, die nur ein einziges Material umfassen, versteht es sich, dass Kombinationen aus Materialien, wie etwa ein Gemisch aus Wirt und Dotierstoff, oder allgemeiner ein Gemisch, verwendet werden kann. Die Schichten können auch verschiedene Teilschichten aufweisen. Die Namen, mit denen die verschiedenen Schichten hierin bezeichnet werden, sind nicht als strikt beschränkend anzusehen. Zum Beispiel transportiert in Vorrichtung 200 die Lochtransportschicht 225 Löcher und injiziert Löcher in die emittierende Schicht 220 und kann als eine Lochtransportschicht oder eine Lochinjektionsschicht beschrieben werden. In einer Ausführungsform kann eine OLED als eine „organische Schicht” aufweisend beschrieben werden, die zwischen einer Kathode und einer Anode angeordnet ist. Diese organische Schicht kann eine einzige Schicht umfassen oder sie kann ferner mehrere Schichten aus verschiedenen organischen Materialien umfassen, wie zum Beispiel bezogen auf 1 und 2 beschrieben.
Es können auch Strukturen und Materialien verwendet werden, die hier nicht spezifisch beschrieben werden, wie etwa OLEDs, die aus Polymermaterialien (PLEDs) bestehen, wie sie etwa in der US-Patentschrift Nr. 5,247,190 von Friend et al. beschrieben werden, die hierin vollumfänglich als Bezugsdokument aufgenommen wird. Als weiteres Beispiel können OLEDs verwendet werden, die eine einzige organische Schicht aufweisen. OLEDs können gestapelt werden, wie es zum Beispiel in der US-Patentschrift Nr. 5,707,745 von Forrest et al. beschrieben wird, die hierin vollumfänglich als Bezugsdokument aufgenommen wird. Die OLED-Struktur kann von der einfach geschichteten Struktur abweichen, die in 1 und 2 illustriert ist. Zum Beispiel kann das Substrat eine winkelige reflektierende Oberfläche beinhalten, um die Auskopplung zu verbessern, wie etwa eine Mesastruktur, wie sie in der US-Patentschrift Nr. 6,091,195 von Forrest et al. beschrieben wird, und/oder eine Struktur mit Vertiefungen, wie sie in der US-Patentschrift Nr. 5,834,893 von Bulovic et al. beschrieben wird, die hierin vollumfänglich als Bezugsdokumente aufgenommen werden.
Wenn nicht anders angegeben, kann jede der Schichten der verschiedenen Ausführungsformen mit jedem geeigneten Verfahren abgeschieden werden. Für die organischen Schichten beinhalten bevorzugte Verfahren thermisches Verdampfen, Tintenstrahl, wie etwa in den US-Patentschriften Nr. 6,013,982 und 6,087,196 beschrieben, die hierin vollumfänglich als Bezugsdokumente aufgenommen werden, organische Gasphasenabscheidung (OVPD), wie in der US-Patenschrift Nr. 6,337,102 von Forrest et al. beschrieben, die hierin vollumfänglich als Bezugsdokument aufgenommen wird, und Abscheidung mittels organischem Gasphasenstrahldruck (Organic Vapor Jet Printing = OVJP), wie in der US-Patentanmeldung Seriennr. 10/233,470 beschrieben, die hierin vollumfänglich als Bezugsdokument aufgenommen wird. Andere geeignete Abscheidungsverfahren beinhalten Schleuderbeschichtung und andere lösungsbasierte Prozesse. Lösungsbasierte Prozesse werden bevorzugt in Stickstoff oder einer inerten Atmosphäre durchgeführt. Für die anderen Schichten beinhalten bevorzugte Verfahren thermisches Verdampfen. Bevorzugte Strukturierungsverfahren beinhalten Abscheidung durch eine Maske, Kaltschweißen, wie in den US-Patentschriften Nr. 6,294,398 und 6,468,819 beschrieben, die hierin vollumfänglich als Bezugsdokumente aufgenommen werden, und Strukturierung, die mit einigen der Abscheidungsverfahren, wie etwa Tintenstrahl und OVJD, verbunden ist. Es können auch andere Verfahren verwendet werden. Die abzuscheidenden Materialien können modifiziert werden, damit sie mit einem speziellen Abscheidungsverfahren kompatibel werden. Zum Beispiel können Substituenten, wie etwa Alkyl- und Arylgruppen, die verzweigt oder unverzweigt sind und bevorzugt mindestens 3 Kohlenstoffe enthalten, in kleinen Molekülen verwendet werden, um sie für eine Prozessierung aus Lösung besser geeignet zu machen. Substituenten mit 20 Kohlenstoffen oder mehr können verwendet werden und 3 bis 20 Kohlenstoffe sind ein bevorzugter Bereich. Materialien mit asymmetrischen Strukturen können eine bessere Prozessierbarkeit in Lösung aufweisen als solche, die symmetrische Strukturen aufweisen, da asymmetrische Materialien eine geringere Umkristallisierungstendenz aufweisen können. Dendrimersubstituenten können verwendet werden, um kleine Moleküle für eine Prozessierung aus Lösung besser geeignet zu machen.
Vorrichtungen, die gemäß den Ausführungsformen der Erfindung hergestellt wurden, können in eine Vielzahl von Konsumgütern integriert werden, einschließlich Flachbildschirme, Computermonitore, Fernseher, Werbetafeln, Lampen zur Innen- und Außenbeleuchtung und/oder zur Signalgebung, Headup-Displays, volltransparente Bildschirme, flexible Bildschirme, Laserdrucker, Telefone, Mobiltelefone, PDA-Computer (PDAs), Laptop-Computer, Digitalkameras, Camcorder, Sucher, Mikrodisplays, Fahrzeuge, ein großes Wandfeld, einen Theater- oder Stadiumbildschirm oder ein Schild. Es können verschiedene Steuermechanismen verwendet werden, um Vorrichtungen zu steuern, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, einschließlich passive Matrix und aktive Matrix. Viele der Vorrichtungen sind zur Verwendung in einem Temperaturbereich bestimmt, der für den Menschen angenehm ist, wie etwa 18 Grad C bis 30 Grad C und stärker bevorzugt bei Raumtemperatur (20 bis 25 Grad C).
Die hierin beschriebenen Materialien und Strukturen können in Vorrichtungen Anwendungen finden, die keine OLEDs sind. Zum Beispiel können andere optoelektronische Vorrichtungen, wie etwa organische Solarzellen und organische Photodetektoren die Materialien und Strukturen nutzen. Allgemeiner können organische Vorrichtungen, wie etwa organische Transistoren, die Materialien und Strukturen nutzen.
Die Begriffe Halo, Halogen, Alkyl, Cycloalkyl, Alkenyl, Alkinyl, Arylkyl, heterocyclische Gruppe, Aryl, aromatische Gruppe und Heteroaryl sind im Fachgebiet bekannt und werden in der US-Patentschrift 7,279,704 in den Spalten 31–32 beschrieben, die hierin als Bezugsdokumente aufgenommen werden.
Es werden neue Bicarbazol enthaltende Verbindungen bereitgestellt (illustriert in 3). Spezifischer enthalten diese Verbindungen einen 3,3'-Bicarbazolkern und eine Triazin- oder Pyrimidinsubstitution an Position 9. Diese Verbindungen können als Wirte für phosphoreszierende OLEDs verwendet werden.
Carbazol enthaltende Verbindungen zur Verwendung als OLED-Materialien wurden bereits beschrieben. Insbesondere 3,3'-Bicarbazolverbindungen weisen gute Lochtransport-Eigenschaften auf, weisen aber eine geringe Stabilität gegenüber Elektronen auf. Alkyl- und Aryl-substituierte 3,3'-Bicarbazolverbindungen wurden als Lochtransportmaterialien und Wirte in OLEDs verwendet; diese Verbindungen weisen jedoch unausgewogene Ladungstransport-Eigenschaften und eine schlechte Elektronenstabilität auf und können Vorrichtungen mit niedriger Effizienz und begrenzter Lebensdauer bereitstellen. Zum Beispiel weist ein Diaryl-substituiertes 3,3'-Bicarbazol, d. h. H1, ein HOMO von etwa 5,6 eV auf, was sehr gut für den Lochtransport, aber schlecht für den Elektronentransport und die Stabilität ist. Daher können die in der Literatur beschriebenen 3,3'-Bicarbazolverbindungen von begrenztem Nutzen sein.
In der vorliegenden Erfindung wurden Stickstoff enthaltende elektronenarme Heterocyclen in 3,3'-Bicarbazolverbindungen eingeführt. Insbesondere enthalten die Verbindungen einen 3,3'-Bicarbazolkern und eine Triazin- oder Pyrimidinsubstitution an Position 9. Der Stickstoff enthaltende Heterocyclus stellt die HOMO-/LUMO-Niveaus ein und erhöht die Stabilität der Verbindung gegenüber Elektronen. Außerdem enthalten diese Verbindungen einen Donatoranteil, d. h. ein Bicarbazol, und einen Akzeptoranteil, d. h. den elektronenarmen Stickstoffheterocyclus. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, geht man davon aus, dass diese Moleküle vom Typ Donator-Akzeptor die Singulett- und Triplettlücke verkleinern können und die Stabilität sowohl für Loch als auch Elektronen verbessern können. Daher können diese 3,3'-Bicarbazolverbindungen, die einen Stickstoff-Heterocyclus enthalten, Vorrichtungen bereitstellen, die eine bessere Stabilität und eine niedrigere Betriebsspannung aufweisen.
Es werden Verbindungen bereitgestellt, die ein Bicarbazol umfassen. Die Verbindungen weisen die folgende Formel auf:
Formel I.
R₁, R₂, R₃ und R₄ können für Mono-, Di-, Tri- oder Tetrasubstitutionen stehen. R₁, R₂, R₃ und R₄ sind unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Aryl und Heteroaryl. Ar₁, Ar₂ und Ar₃ sind unabhängig voneinander ausgewählt aus Aryl oder Heteroaryl. Ar₁, Ar₂ und Ar₃ können ferner substituiert sein. X steht für C oder N.
In einem Aspekt sind Ar₁, Ar₂ und Ar₃ unabhängig ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Pyridin, Naphthalin, Biphenyl, Terphenyl, Fluoren, Dibenzofuran, Dibenzothiophen, Phenanthren und Triphenylen und Ar₁, Ar₂, und Ar₃ sind unabhängig voneinander ferner mit einem Substituenten substituiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Aryl und Heteroaryl, aber der Substituent ist kein Aryl oder Heteroaryl, das direkt an Ar₁, Ar₂ und Ar₃ fusioniert ist. Bevorzugt sind Ar₁ und Ar₂ unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Pyridin und Naphthalin. Bevorzugt ist Ar₃ ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Biphenyl, Dibenzofuran und Dibenzothiophen.
In einem anderen Aspekt sind R₁, R₂, R₃ and R₄ Wasserstoff.
Spezifische Beispiele für Verbindungen, die Bicarbazol umfassen, werden ebenfalls bereitgestellt. Insbesondere ist die Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
Eine erste Vorrichtung, die eine organische, lichtemittierende Vorrichtung umfasst, wird ebenfalls bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Anode, eine Kathode und eine organische Schicht, die zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist. Die organische Schicht umfasst eine Verbindung mit Formel I, wie oben beschrieben.
R₁, R₂, R₃ und R₄ können für Mono-, Di-, Tri- oder Tetrasubstitutionen stehen. R₁, R₂, R₃ und R₄ sind unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Aryl und Heteroaryl. Ar₁, Ar₂ und Ar₃ sind unabhängig voneinander ausgewählt aus Aryl oder Heteroaryl. Ar₁, Ar₂ und Ar₃ können ferner substituiert sein. X steht für C oder N.
In einem Aspekt sind Ar₁, Ar₂ und Ar₃ unabhängig ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Pyridin, Naphthalin, Biphenyl, Terphenyl, Fluoren, Dibenzofuran, Dibenzothiophen, Phenanthren und Triphenylen. Ar₁, Ar₂ und Ar₃ sind unabhängig voneinander ferner mit einem Substituenten substituiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Aryl und Heteroaryl, aber der Substituent ist kein Aryl oder Heteroaryl, das direkt mit Ar₁, Ar₂ und Ar₃ fusioniert ist. Bevorzugt sind Ar₁ und Ar₂ unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Pyridin und Naphthalin. Bevorzugt ist Ar₃ ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Biphenyl, Dibenzofuran und Dibenzothiophen.
In einem anderen Aspekt sind R₁, R₂, R₃ and R₄ Wasserstoff.
Spezifische Beispiele für Vorrichtungen, die Verbindungen enthalten, die Bicarbazol umfassen, werden ebenfalls bereitgestellt. Insbesondere ist die Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindung 1 bis Verbindung 184.
In einem Aspekt wird die organische Schicht unter Verwendung von Prozessierung aus Lösung abgeschieden.
In einem Aspekt ist die organische Schicht eine emittierende Schicht und die Verbindung mit der Formel ist ein Wirt.
In einem anderen Aspekt umfasst die organische Schicht ferner einen emittierenden Dotierstoff mit der folgenden Formel:
In einem Aspekt ist die erste Vorrichtung ein Konsumgut. In einem anderen Aspekt ist die erste Vorrichtung eine organische, lichtemittierende Vorrichtung.
KOMBINATION MIT ANDEREN MATERIALIEN
Die hierin für eine bestimmte Schicht in einer organischen, lichtemittierenden Vorrichtung als nützlich beschriebenen Materialien können in Kombination mit einem breiten Spektrum anderer Materialien, die in der Vorrichtung vorhanden sind, verwendet werden. Zum Beispiel können die hierin offenbarten emittierenden Dotierstoffe in Verbindung mit einem breiten Spektrum von Wirten, Transportschichten, Blockierungsschichten, Injektionsschichten, Elektroden und anderen Schichten verwendet werden, die vorhanden sein können. Die Materialien, die nachfolgend beschriebenen werden oder auf die Bezug genommenen wird, sind nicht beschränkende Beispiele von Materialien, die in Kombination mit den hierin offenbarten Verbindungen nützlich sein können, und ein Fachmann auf dem Gebiet kann einfach in der Literatur nachschlagen, um andere Materialien zu identifizieren, die in der Kombination nützlich sein können.
HIL/HTL:
Ein Lochinjektions-/Transportmaterial, das in der vorliegenden Erfindung zu verwenden ist, ist nicht besonders beschränkt und es kann jede Verbindung verwendet werden, sofern die Verbindung typischerweise als Lochinjektions-/Transportmaterial verwendet wird. Beispiele für das Material beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf: ein Phthalocyanin- oder Porphryinderivat; ein aromatisches Aminderivat; ein Indolocarbazolderivat; ein Polymer enthaltend Fluorkohlenwasserstoff; ein Polymer mit Leitfähigkeitsdotierungsmitteln; ein leitendes Polymer, wie etwa PEDOT/PSS; ein selbst assemblierendes Monomer, abgeleitet von Verbindungen, wie etwa Phosphonsäure und Silanderivaten; ein Metalloxidderivat, wie etwa MoO_x; eine organische, halbleitende p-Verbindung, wie etwa 1,4,5,8,9,12-Hexaazatriphenylenhexacarbonitril; ein Metallkomplex, sowie vernetzbare Verbindungen.
Beispiele für aromatische Aminderivate, die in der HIL oder der HTL verwendet werden, beinhalten, sind aber nicht auf die folgenden allgemeinen Strukturen beschränkt:
Jedes von Ar¹ bis Ar⁹ ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aromatischen cyclischen Kohlenwasserstoffverbindungen, wie etwa Benzol, Biphenyl, Triphenyl, Triphenylen, Naphthalin, Anthracen, Phenalen, Phenanthren, Fluoren, Pyren, Chrysen, Perylen, Azulen; aus der Gruppe bestehend aus aromatischen heterocyclischen Verbindungen, wie etwa Dibenzothiophen, Dibenzofuran, Dibenzoselenophen, Furan, Thiophen, Benzofuran, Benzothiophen, Benzoselenophen, Carbazol, Indolocarbazol, Pyridylindol, Pyrrolodipyridin, Pyrazol, Imidazol, Triazol, Oxazol, Thiazol, Oxadiazol, Oxatriazol, Dioxazol, Thiadiazol, Pyridin, Pyridazin, Pyrimidin, Pyrazin, Triazin, Oxazin, Oxathiazin, Oxadiazin, Indol, Benzimidazol, Indazol, Indoxazin, Benzoxazol, Benzisoxazol, Benzothiazol, Chinolin, Isochinolin, Cinnolin, Chinazolin, Chinoxalin, Naphthyridin, Phthalazin, Pteridin, Xanthen, Acridin, Phenazin, Phenothiazin, Phenoxazin, Benzofuropyridin, Furodipyridin, Benzothienopyridin, Thienodipyridin, Benzoselenophenopyridin und Selenophenodipyridin; und aus der Gruppe bestehend aus 2 bis 10 cyclischen Struktureinheiten, wobei es sich um Gruppen gleichen oder verschiedenen Typs handelt, ausgewählt aus der Gruppe der aromatischen cyclischen Kohlenwasserstoffe und der Gruppe der aromatischen heterocyclischen Kohlenwasserstoffe, die direkt oder über mindestens eines aus einem Sauerstoffatom, einem Stickstoffatom, einem Schwefelatom, einen Siliciumatom, einem Phosphoratom, einem Boratom aneinander gebunden sind, einer Kettenstruktureinheit und der aliphatischen cyclischen Gruppe. Wobei jedes Ar ferner mit einem Substituenten substituiert ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Arylalkyl, Heteroalkyl, Aryl und Heteroaryl.
In einem Aspekt ist Ar¹ bis Ar⁹ unabhängig ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
k steht für eine ganze Zahl von 1 bis 20; X¹ bis X⁸ steht für CH oder N; Ar¹ weist die gleiche Gruppe auf wie oben definiert.
Beispiele für Metallkomplexe, die in der HIL oder der HTL verwendet werden, beinhalten, sind aber nicht auf die folgende allgemeine Formel beschränkt:
M steht für ein Metall mit einem Atomgewicht von mehr als 40; (Y¹-Y²) steht für einen zweizähligen Liganden, Y¹ und Y² sind unabhängig voneinander ausgewählt aus C, N, O, P und S; L steht für einen Hilfsliganden; m steht für einen ganzzahligen Wert von 1 bis zur maximalen Anzahl an Liganden, die an das Metall angeheftet werden können; und m + n steht für die maximale Anzahl an Liganden, die an das Metall angeheftet werden können.
In einem Aspekt steht (Y¹-Y²) für ein 2-Phenylpyridinderivat.
In einem anderen Aspekt steht (Y¹-Y²) für einen Carbenliganden.
In einem anderen Aspekt ist M ausgewählt aus Ir, Pt, Os und Zn.
In einem weiteren Aspekt weist der Metallkomplex ein kleinstes Oxidationspotential in Lösung gegenüber einem Fc⁺/Fc-Paar von weniger als etwa 0,6 V auf.
Wirt:
Die lichtemittierende Schicht der organischen EL-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält bevorzugt mindestens einen Metallkomplex als lichtemittierendes Material und kann ein Wirtsmaterial enthalten, wobei der Metallkomplex als Dotiermaterial verwendet wird. Beispiele für die Wirtsmaterialien sind nicht speziell beschränkt und alle Metallkomplexe oder organischen Verbindungen können verwendet werden, sofern die Triplettenergie des Wirts größer ist als die des Dotierstoffs.
Beispiele für Metallkomplexe, die als Wirt verwendet werden, weisen bevorzugt die folgende allgemeine Formel auf:
M steht für ein Metall; (Y³-Y⁴) steht für einen zweizähligen Liganden, Y³ und Y⁴ sind unabhängig voneinander ausgewählt aus C, N, O, P und S; L steht für einen Hilfsliganden; m steht für einen ganzzahligen Wert von 1 bis zur maximalen Anzahl an Liganden, die an das Metall angeheftet werden können; und m + n steht für die maximale Anzahl an Liganden, die an das Metall angeheftet werden können.
In einem Aspekt stehen die Metallkomplexe für:
(O-N) ist ein zweizähliger Ligand mit einem Metall, das koordinativ an die Atome O und N gebunden ist.
In einem anderen Aspekt ist M ausgewählt aus Ir und Pt.
In einem weiteren Aspekt steht (Y³-Y⁴) für einen Carbenliganden.
Beispiele für organische Gruppen, die als Wirt verwendet werden, sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aromatischen cyclischen Kohlenwasserstoffverbindungen, wie etwa Benzol, Biphenyl, Triphenyl, Triphenylen, Naphthalin, Anthracen, Phenalen, Phenanthren, Fluoren, Pyren, Chrysen, Perylen, Azulen; aus der Gruppe bestehend aus aromatischen heterocyclischen Verbindungen, wie etwa Dibenzothiophen, Dibenzofuran, Dibenzoselenophen, Furan, Thiophen, Benzofuran, Benzothiophen, Benzoselenophen, Carbazol, Indolocarbazol, Pyridylindol, Pyrrolodipyridin, Pyrazol, Imidazol, Triazol, Oxazol, Thiazol, Oxadiazol, Oxatriazol, Dioxazol, Thiadiazol, Pyridin, Pyridazin, Pyrimidin, Pyrazin, Triazin, Oxazin, Oxathiazin, Oxadiazin, Indol, Benzimidazol, Indazol, Indoxazin, Benzoxazol, Benzisoxazol, Benzothiazol, Chinolin, Isochinolin, Cinnolin, Chinazolin, Chinoxalin, Naphthyridin, Phthalazin, Pteridin, Xanthen, Acridin, Phenazin, Phenothiazin, Phenoxazin, Benzofuropyridin, Furodipyridin, Benzothienopyridin, Thienodipyridin, Benzoselenophenopyridin und Selenophenodipyridin; und aus der Gruppe bestehend aus 2 bis 10 cyclischen Struktureinheiten, wobei es sich um Gruppen gleichen oder verschiedenen Typs handelt, ausgewählt aus der Gruppe der aromatischen cyclischen Kohlenwasserstoffe und der Gruppe der aromatischen heterocyclischen Kohlenwasserstoffe, die direkt oder über mindestens eines aus einem Sauerstoffatom, einem Stickstoffatom, einem Schwefelatom, einen Siliciumatom, einem Phosphoratom, einem Boratom aneinander gebunden sind, einer Kettenstruktureinheit und der aliphatischen cyclischen Gruppe. Wobei jede Gruppe ferner mit einem Substituenten substituiert ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Arylalkyl, Heteroalkyl, Aryl und Heteroaryl.
In einem Aspekt enthält die Wirtsverbindung in dem Molekül mindestens eine der folgenden Gruppen:
R¹ bis R⁷ sind unabhängig ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Arylalkyl, Heteroalkyl, Aryl und Heteroaryl, wenn es für ein Aryl oder Heteroaryl steht, weist es eine ähnliche Definition wie die oben genannten Ar auf.
k steht für eine ganze Zahl von 0 bis 20.
X¹ bis X⁸ ist ausgewählt aus CH oder N.
HBL:
Eine Lochblockierungsschicht (HBL) kann verwendet werden, um die Anzahl an Löchern und/oder Excitonen zu reduzieren, die die emittierende Schicht verlassen. Die Gegenwart einer solchen Blockierungsschicht in einer Vorrichtung kann, verglichen mit einer ähnlichen Vorrichtung ohne Blockierungsschicht, zu wesentlich höheren Effizienzen führen. Eine Blockierungsschicht kann auch verwendet werden, um die Emission auf eine gewünschte Region einer OLED einzugrenzen.
In einem Aspekt enthält die in der HBL verwendete Verbindung das gleiche Molekül, das als Wirt verwendet wird, wie oben beschrieben.
In einem anderen Aspekt enthält die in der HBL verwendete Verbindung in dem Molekül mindestens eine der folgenden Gruppen:
k steht für eine ganze Zahl von 0 bis 20; L steht für einen Hilfsliganden, m steht für eine ganze Zahl von 1 bis 3.
ETL:
Die Elektronentransportschicht (ETL) kann ein Material beinhalten, das befähigt ist, Elektronen zu transportieren. Die Elektronentransportschicht kann intrinsisch (undotiert) oder dotiert sein. Die Dotierung kann verwendet werden, um die Leitfähigkeit zu erhöhen. Beispiele für ETL-Material sind nicht speziell beschränkt und es können alle Metallkomplexe oder organischen Verbindungen verwendet werden, sofern sie typischerweise zum Elektronentransport verwendet werden.
In einem Aspekt enthält die in der ETL verwendete Verbindung in dem Molekül mindestens eine der folgenden Gruppen:
R¹ ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Arylalkyl, Heteroalkyl, Aryl und Heteroaryl, wenn es für ein Aryl oder Heteroaryl steht, weist es eine ähnliche Definition wie die oben genannten Ar auf.
Ar¹ bis Ar³ weist eine ähnliche Definition auf wie die oben genannten Ar.
k steht für eine ganze Zahl von 0 bis 20.
X¹ bis X⁸ ist ausgewählt aus CH oder N.
In einem anderen Aspekt enthalten die in der ETL verwendeten Metallkomplexe die folgende allgemeine Formel, sind aber nicht auf diese beschränkt:
(O-N) oder (N-N) steht für einen zweizähnigen Liganden mit einem Metall, das koordinativ an die Atome O, N oder N, N gebunden ist; L steht für einen Hilfsliganden; m steht für einen ganzzahligen Wert von 1 bis zur maximalen Anzahl an Liganden, die an das Metall gebunden sein können.
In jeder der oben genannten Verbindungen, die in jeder Schicht der OLED-Vorrichtung verwendet werden, können die Wasserstoffatome, die an konjugierte Ringe gebunden sind, teilweise oder vollständig deuteriert sein.
Die hierin für eine bestimmte Schicht in einer organischen, lichtemittierenden Vorrichtung als nützlich beschriebenen Materialien können in Kombination mit einem breiten Spektrum anderer Materialien, die in der Vorrichtung vorhanden sind, verwendet werden. Zum Beispiel können die hierin offenbarten emittierenden Dotierstoffe in Verbindung mit einem breiten Spektrum von Wirten, Transportschichten, Blockierungsschichten, Injektionsschichten, Elektroden und anderen Schichten verwendet werden, die vorhanden sein können. Die Materialien, die nachfolgend beschriebenen werden oder auf die Bezug genommenen wird, sind nicht beschränkende Beispiele von Materialien, die in Kombination mit den hierin offenbarten Verbindungen nützlich sein können, und ein Fachmann auf dem Gebiet kann einfach in der Literatur nachschlagen, um andere Materialien zu identifizieren, die in der Kombination nützlich sein können.
Zusätzlich zu und/oder in Kombination mit den hierin offenbarten Materialien können viele Lochinjektionsmaterialien, Lochtransportmaterialien, Wirts-materialien, Dotiermaterialien, Exciton/Lochblockierungsschichtmaterialien, Elektronentransport- und Elektroneninjektionsmaterialien in einer OLED verwendet werden. Nicht beschränkende Beispiele der Materialien, die in einer OLED in Kombination mit den hierin offenbarten Materialien verwendet werden können, sind in Tabelle 1 unten aufgelistet. Tabelle 1 listet nicht beschränkende Klassen an Materialien, nicht beschränkende Beispiele für Verbindungen jeder Klasse und Referenzdokumente, die die Materialien offenbaren, auf. Tabelle 1
VERSUCHSTEIL
Beispiele für Verbindungen
Beispiel 1. Synthese von Verbindung 1
Synthese von 3-Iod-9H-carbazol. Eine Lösung aus 9H-Carbazol (5,57 g, 33,3 mmol) und KI (3,68 g, 22,2 mmol) in AoOH (92 mL) wurde 1 Std. lang auf 100°C erwärmt. KIO₃ (3,57 g, 16,7 mmol) wurde portionsweise zu der Lösung gegeben und das resultierende Gemisch wurde weitere 2 Std. lang bei 100°C gerührt Das Gemisch wurde in Wasser (500 mL) gegossen und das Präzipitat wurde mittels Filtration gesammelt und mit heißem Wasser gewaschen. Die Umkristallisierung erfolgte in DCM, um 6,8 g (70%) des Produkts als weißen Feststoff zu ergeben.
Synthese von 9-Phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazol. Zu einer Lösung aus 3-Brom-9-phenyl-9H-carbazol (20,3 g, 63 mmol) in THF (150 mL) wurden bei –78°C 47,25 mL (75,8 mmol) n-Butyllithium (1,6 M in Hexan) gegeben. Das Gemisch wurde 1 Std. lang bei –78°C gerührt. 21 mL (100 mmol) 2-Isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-[1,3,2]-dioxaborolan wurden zu der Lösung gegeben und das resultierende Gemisch wurde auf Raumtemperatur erwärmt und 8 Std. lang gerührt. Das Gemisch wurde in Wasser gegossen und mit Dichlormethan extrahiert. Die organischen Extrakte wurden mit Salzlösung gewaschen und über Magnesiumsulfat getrocknet. Das Lösemittel wurde mittels Rotationsverdampfung entfernt und die Umkristallisierung erfolgte in Hexan, um 19,3 g (83%) Produkt als weißen Feststoff zu ergeben.
Synthese von 3-(9-Phenyl-9H-carbazol-3-yl)-9H-carbazol. Zu einer Lösung aus 3-Iod-9H-carbazol (879 mg, 3,0 mmol), Pd(PPh₃)₄ (165 mg, 0,15 mmol), 9-Phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazol (1,29 g, 4,5 mmol) und K₃PO₄ (1,8 g, 18,0 mmol) in Dioxan (5 mL). Die Lösung wurde 48 Std. lang unter Argonatmosphäre unter starkem Rühren auf 85°C erwärmt. Das Gemisch wurde in Wasser gegossen und mit DCM extrahiert. Die organischen Extrakte wurden mit Salzlösung gewaschen und über MgSO₄ getrocknet. Das Lösemittel wurde mittels Rotationsverdampfung entfernt und die Umkristallisierung erfolgte in DCM, um 900 mg (74%) Produkt zu ergeben.
Verbindung 1
Synthese von 9-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-3-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)-9H-carbazol (Verbindung 1).
Eine Lösung aus Natriumhydrid (100 mg, 3,0 mmol) und 3-(9-Phenyl-9H-carbazol-3-yl)-9H-carbazol (816 mg, 2,0 mmol) in trockenem DMF (40 mL) wurde bei Raumtemperatur 1 Std. lang unter Argonatmosphäre gerührt. 2-Chlor-4,6-diphenyl-1,3,5-triazin (448 mg, 1,67 mmol) wurde bei Raumtemperatur zu der Lösung gegeben, dann über Nacht unter Rückfluss erhitzt. Das Gemisch wurde in Wasser gegossen und das Präzipitat wurde mittels Filtration gesammelt und mit Wasser, Methanol und DCM gewaschen, um 800 mg (75%) gelben Feststoff zu bekommen.
Vorrichtungsbeispiele
Alle Vorrichtungsbeispiele wurden durch thermische Hochvakuumverdampfung (< 10^–7 Torr) hergestellt. Die Anodenelektrode besteht aus 800 Å Indiumzinnoxid (ITO). Die Kathode bestand aus 10 Å LiF, gefolgt von 1000 Å Al. Alle Vorrichtungen wurden unmittelbar nach der Herstellung in einem Stickstoff-Handschuhkasten (< 1 ppm H₂O und O₂) mit einem Glasdeckel verkapselt, mit einem Epoxidharz versiegelt und ein Feuchtigkeitsaufnehmer wurde ins Innere der Packung integriert.
Wie hierin verwendet, weisen die folgenden Verbindungen die folgenden Strukturen auf:
Es werden spezielle Vorrichtung bereitgestellt. Der organische Stapel der Vorrichtungsbeispiele 1 und 2 bestand nacheinander ausgehend von der ITO-Oberfläche aus 100 Å E1 als Lochinjektionsschicht (HIL), 300 Å 4,4'-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (α-NPD) als Lochtransportschicht (HTL), 300 Å Wirt, dotiert mit E1 als emittierende Schicht (EML), 100 Å H2 als Blockierungsschicht (BL) und 400 Å A1q als Elektronentransportschicht (ETL).
Vergleichsvorrichtungsbeispiele 1 und 2 wurden ähnlich wie die Vorrichtungsbeispiele 1 und 2 hergestellt, abgesehen davon, dass H3 als Wirt verwendet wurde.

Die Vorrichtungsstrukturen für die Vorrichtungsbeispiele 1 und 2 werden in Tabelle 2 bereitgestellt und die entsprechenden gemessenen Vorrichtungsdaten werden in Tabelle 3 bereitgestellt. Tabelle 2. VTE PHOLEDs

Beispiel	HIL	HTL	EML (% Dotierung)		BL	ETL
Beispiel 1	E1	NPD	Verbindung 1	E1 5%	H2	Alq
Beispiel 2	E1	NPD	Verbindung 1	E1 10%	H2	Alq
Vergleichsbeispiel 1	E1	NPD	H3	E1 5%	H2	Alq
Vergleichsbeispiel 1	E1	NPD	H3	E1 10%	H2	Alq

Tabelle 3. Daten der VTE-Vorrichtung

Beispiel	1931 CIE				Bei 1000 Nit				Bei 40 mA/cm²
	x	y	λ_max	FW HM (nm)	Spannung (V)	LE (Cd/A)	EQE (%)	PE (1 m/W)	L₀ (Nit)	LT80 % (h)
Beispiel 1	0,324	0,623	520	66	5,7	40,6	11,3	22,2	12,769	86
Beispiel 2	0,336	0,619	522	69	5,6	47,4	13,2	26,4	15,048	83
Vergleichsbeispiel 1	0,316	0,628	520	64	5,7	45,5	12,7	25,1	12,635	46
Vergleichsbeispiel 2	0,317	0,630	520	64	5,2	54,4	15,1	32,6	16,264	29

Vorrichtungsbeispiele 1 und 2 zeigten grüne PHOLEDs mit Verbindung 1 als Wirt mit verschiedenen E1-Dotierungskonzentrationen. Die Vergleichsbeispiele verwendeten H3 (d. h. CBP, ein üblicherweise verwendeter PHOLED-Wirt) als Wirt. Wie aus der Tabelle hervorgeht, wiesen Vorrichtungen mit Verbindung 1 als Wirt eine vergleichbare Betriebsspannung, eine etwas geringere Effizienz als Vorrichtungen mit H3 als Wirt auf. Die Betriebsdauer war jedoch sehr viel höher als bei den Vergleichsbeispielen. Vorrichtungsbeispiel 1 verdoppelte die Lebensdauer von Vergleichsbeispiel 1 fast (86 Std. gegenüber 46 Std.) und Vorrichtungsbeispiel 2 verdreifachte die Lebensdauer von Vergleichsbeispiel 2 fast (83 Std. gegenüber 29 Std.). Daher ist Verbindung 1 ein ausgezeichnetes Wirtsmaterial für phosphoreszierende OLEDs.
Es versteht sich, dass die hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen nur als Beispiel dienen und nicht dazu gedacht sind, den Schutzbereich der Erfindung zu begrenzen. Zum Beispiel können viele der hierin beschriebenen Materialien und Strukturen durch andere Materialien und Strukturen substituiert werden, ohne das Wesen der Erfindung zu verlassen. Die vorliegende Erfindung wie beansprucht kann daher Variationen der hierin beschriebenen besonderen Beispiele und bevorzugten Ausführungsformen beinhalten, wie es für den Fachmann offensichtlich ist. Es versteht sich, dass verschiedene Theorien im Hinblick darauf, warum die Erfindung funktioniert nicht beschränkend anzusehen gedacht sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5844363 [0004, 0036]
US 6303238 [0004, 0036]
US 5707745 [0004, 0036, 0039]
US 7279704 [0014, 0034, 0035, 0043]
US 4769292 [0033]
US 5703436 [0036]
US 6097147 [0036]
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US 6013982 [0040]
US 6087196 [0040]
US 6337102 [0040]
US 6294398 [0040]
US 6468819 [0040]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Baldo et al., „Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices,” Nature, vol. 395, 151–154, 1998 [0034]
(„Baldo-I”) und Baldo et al., „Very high-efficiency green organic light-emitting devices based an electrophosphorescence,” Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4–6 (1999) („Baldo-II”) [0034]

Claims

Verbindung mit der Formel:
wobei R₁, R₂, R₃ und R₄ für Mono-, Di-, Tri- oder Tetrasubstitutionen stehen können; wobei R₁, R₂, R₃ und R₄ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Aryl und Heteroaryl; wobei Ar₁, Ar₂ und Ar₃ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Aryl oder Heteroaryl; und wobei X für C oder N steht.
Verbindung nach Anspruch 1, wobei Ar₁, Ar₂ und Ar₃ weitergehend substituiert sind.
Verbindung nach Anspruch 1, wobei Ar₁, Ar₂ und Ar₃ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Pyridin, Naphthalin, Biphenyl, Terphenyl, Fluoren, Dibenzofuran, Dibenzothiophen, Phenanthren und Triphenylen; und wobei Ar₁, Ar₂ und Ar₃ unabhängig voneinander ferner mit einem Substituenten substituiert sind, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Aryl und Heteroaryl, wobei der Substituent kein Aryl oder Heteroaryl ist, das direkt mit Ar₁, Ar₂ und Ar₃ fusioniert ist.
Verbindung nach Anspruch 1, wobei Ar₁ und Ar₂ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Pyridin und Naphthalin.
Verbindung nach Anspruch 1, wobei Ar₃ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Biphenyl, Dibenzofuran und Dibenzothiophen.
Verbindung nach Anspruch 1, wobei R₁, R₂, R₃ und R₄ für Wasserstoff stehen.
Verbindung nach Anspruch 1, wobei die Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
Erste Vorrichtung, umfassend eine organische, lichtemittierende Vorrichtung, die ferner umfasst: eine Anode; eine Kathode; und eine organische Schicht, die zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist, wobei die organische Schicht eine Verbindung umfasst, die die folgende Formel aufweist:
Formel I, wobei R₁, R₂, R₃ und R₄ für Mono-, Di-, Tri- oder Tetrasubstitutionen stehen können; wobei R₁, R₂, R₃ und R₄ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Aryl und Heteroaryl; wobei Ar₁, Ar₂ und Ar₃ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Aryl oder Heteroaryl; und wobei X für C oder N steht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei Ar₁, Ar₂ und Ar₃ weitergehend substituiert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei Ar₁, Ar₂ und Ar₃ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Pyridin, Naphthalin, Biphenyl, Terphenyl, Fluoren, Dibenzofuran, Dibenzothiophen, Phenanthren und Triphenylen; und wobei Ar₁, Ar₂ und Ar₃ unabhängig voneinander ferner mit einem Substituenten substituiert sind, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy, Amino, Alkenyl, Alkinyl, Aryl und Heteroaryl, wobei der Substituent kein Aryl oder Heteroaryl ist, das direkt mit Ar₁, Ar₂ und Ar₃ fusioniert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei Ar₁ und Ar₂ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Pyridin und Naphthalin.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei Ar₃ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Biphenyl, Dibenzofuran und Dibenzothiophen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei R₁, R₂, R₃ und R₄ für Wasserstoff stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die organische Schicht unter Verwendung von Prozessierung aus Lösung abgeschieden wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die organische Schicht eine emittierende Schicht ist und die Verbindung mit der Formel I ein Wirt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die organische Schicht ferner einen emittierenden Dotierstoff umfasst, der die folgende Struktur aufweist:
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Vorrichtung ein Konsumgut ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Vorrichtung eine organische, lichtemittierende Vorrichtung ist.