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Diese
Erfindung betrifft organische Elektrolumineszenz(EL)-Geräte mit einer
Licht emittierenden Schicht, die einen Wirt und ein Dotiermittel
enthält,
wobei das Dotiermittel eine Borverbindung umfasst, die durch zwei
Ring-Stickstoffatome eines deprotonisierten Bis(azinyl)aminliganden
zu einem Komplex gebunden ist.
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Obgleich
organische Elektrolumineszenz(EL)-Geräte seit mehr als zwei Dekaden
bekannt sind, haben ihre Leistungsbeschränkungen ein Hindernis für viele
wünschenswerte
Anwendungen dargestellt. In seiner einfachsten Form umfasst ein
organisches EL-Gerät
eine Anode für
eine Defektelektronen-Injektion, eine Kathode für eine Elektronen-Injektion
und ein organisches Medium, das in Form eines Sandwich zwischen
diesen Elektroden angeordnet ist, um eine Ladungs-Rekombination
zu unterstützen,
die zu einer Emission von Licht führt. Oftmals werden diese Geräte auch
als organische Licht emittierende Dioden oder OLEDs bezeichnet. Repräsentativ
für frühere organische
EL-Geräte
sind die von Gurnee u. A. gemäß US-A-3 172 862, ausgegeben
am 9. März
1965; Gurnee gemäß US-A-3
173 050, ausgegeben am 9. März
1965; Dresner, "Double
Injection Electroluminescence in Anthracene", RCA Review, Band 30, Seiten 322–334, 1969
und Dresner gemäß US-A-3
710 167, ausgegeben am 9. Januar 1973. Die organischen Schichten
in diesen Geräten, üblicherweise aufgebaut
aus einem polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoff, waren sehr
dick (viel größer als
1 μm). Infolgedessen
waren die Betriebsspannungen sehr hoch und lagen oftmals bei > 100 V.
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Jüngere organische
EL-Geräte
weisen ein organisches EL-Element auf, bestehend aus extrem dünnen Schichten
(z. B. < 1,0 μm) zwischen
der Anode und der Kathode. Hierin umfasst das organische EL-Element
die Schichten zwischen den Anoden- und Kathoden-Elektroden. Die
Verminderung der Dicke verminderte den Widerstand der organischen
Schicht und hat zur Ausbildung von Geräten geführt, die bei viel geringerer Spannung
arbeiten. Im Falle einer grundlegenden Zwei-Schichten-EL-Gerätestruktur,
die zuerst in der US-A-4 356 429 beschrieben wurde, wurde eine organische
Schicht des EL-Elementes benachbart zur Anode speziell ausgewählt zum
Transport von Defektelektroden (holes), weshalb sie als Defektelektronen
transportierende Schicht bezeichnet wurde und die andere organische
Schicht wurde speziell ausgewählt,
um Elektronen zu transportieren, wobei sie als die Elektronen transportierende
Schicht bezeichnet wurde. Die Grenzfläche zwischen den zwei Schichten
liefert einen wirksamen Ort für
die Rekombination des injizierten Defektelektronen/Elektronenpaares
und die sich daraus ergebende Elektrolumineszenz.
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Es
wurden ferner drei Schichten aufweisende organische EL-Geräte vorgeschlagen,
die eine organische, Licht emittierende Schicht (LEL) zwischen der
Defektelektronen transportierenden Schicht und der Elektronen transportierenden
Schicht aufweisen, derart, wie sie beschrieben wurden von Tang u.
A. [J. Applied Physics, Band 65, Seiten 3610–3616, 1989]. Die Licht emittierende
Schicht besteht üblicherweise
aus einem Wirtsmaterial, das mit einem Gastmaterial-Dotiermittel
dotiert ist, was zu einer wirksamen Verbesserung führt und
eine Farbabstimmung ermöglicht.
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Seit
diesen frühen
Erfindungen führten
weitere Verbesserungen der Geräte-Materialien
zu einer verbesserten Leistung bezüglich Farbe, Stabilität, Luminanz-Wirksamkeit
und Herstellbarkeit, wie es sich z. B. ergibt aus den US-A-5 061
569, US-A-5 409 783, US-A-5 554 450, US-A-5 593 788, US-A-5 683
823, US-A-5 908 581, US-A-5 928 802, US-A-6 020 078 und US-A-6 208
077, abgesehen von anderen.
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Trotz
dieser Entwicklungen besteht ein fortgesetztes Bedürfnis nach
organischen EL-Gerätekomponenten,
wie Dotiermitteln, die hohe Luminanz-Wirksamkeiten kombiniert mit
einer hohen Farbreinheit und langer Lebensdauer aufweisen.
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Eine
geeignete Klasse von Dotiermitteln leitet sich ab von den 5,6,5-tricyclischen
Pyrromethen-BF
2-Komplexen, die beschrieben
werden in der US-A-5 683 823; der
JP 09 289081 A und der
JP 11 097180 A . Diese Materialien
sind gekennzeichnet durch typische enge Emissionsspektren, die zu
einer attraktiven hohen Farbreinheit führen können. Jedoch ist im Falle des
5,6,5-tricyclischen Pyrromethen-BF
2-Systems die
kürzeste
bekannte Wellenlänge
von emittiertem Licht Grün.
Ferner ist die grüne
Elektrolumineszenz, die von dem 5,6,5-tricyclischen Pyrromethen-BF
2-System erzeugt wird, relativ unwirksam.
Um hoch wirksame OLEDs zu erzielen, kann man versuchen, kondensierte
Phenylringe als Substituenten zu verwenden, wodurch das konjugierte π-System ausgedehnt
wird. Als Folge hiervon wird jedoch die Emissions-Wellenlänge nach Rot
verschoben, was zu einer rötlichen
Bernsteinfarbe führt,
die die kürzeste
Wellenlänge
darstellt, die von den 5,6,5-tricyclischen Pyrromethen-BF
2-Komplexen mit guter Wirksamkeit emittiert
werden kann. Die Einführung von
Substituenten hat nicht zu wirksamen grünen und blauen Emittern geführt. Beispielsweise
führt die
Einführung
von N an der brückenbildenden
Position in den 5,6,5-tricyclischen Borkomplexen ([N-(2H-Pyrro-2-yliden-κN-1H-pyrrol-2-aminato-κN
1]difluoroborkomplexe) zu einer weiteren
Rot-Verschiebung, wie es beschrieben wird von Sathyamoorthi u. A.
[Heteroatom Chem. Band 4(6), Seiten 603–608, 1993]. Infolgedessen
wurden diese eine Stickstoff-Brücke
aufweisenden 5,6,5-tricyclischen Systeme nicht in OLED-Geräten verwendet. Es
ist nicht möglich,
dass ein Blau-Emitter
von irgendeinem 5,6,5-tricyclischen Borsystem abgeleitet wird.
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Es
ist ein Problem, das zu lösen
ist, ein aus einem Komplex bestehendes Licht emittierendes Bor-Dotiermittel
für die
Licht emittierende Schicht eines OLED-Gerätes bereitzustellen, die in
dem blauen Bereich emittiert und eine wünschenswerte Luminanz-Wirksamkeit
aufweist.
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Die
Erfindung stellt ein OLED-Gerät
oder eine OLED-Einheit bereit mit einer Licht emittierenden Schicht,
die einen Wirt und ein Dotiermittel enthält, worin das Dotiermittel
eine Borverbindung umfasst, die durch zwei Ring-Stickstoffatome
eines deprotonisierten Bis(azinyl)aminliganden zu einem Komplex
gebunden ist. Die Erfindung stellt ferner Verbindungen bereit sowie
ein Bildaufzeichnungsgerät,
das das OLED-Gerät (oder
die OLED-Einheit) enthält.
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1 zeigt
einen Querschnitt eines typischen OLED-Gerätes, in dem diese Erfindung
angewandt werden kann.
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Die
Erfindung entspricht ganz allgemein der obigen Beschreibung.
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Ein
OLED-Gerät
gemäß der Erfindung
ist ein mehrschichtiges elektrolumineszierendes Gerät mit einer Kathode
und einer Anode, Ladungen injizierenden Schichten (falls erforderlich),
Ladungen transportierenden Schichten sowie einer Licht emittierenden
Schicht (LEL) mit einem Wirt und mindestens einem Dotiermittel aus einer
Borverbindung in Form eines Kom plexes mit zwei Ring-Stickstoffatomen
eines deprotonisierten Bis(azinyl)aminliganden. Das Merkmal Azin
oder Azinyl bezieht sich auf ein 6-gliedriges aromatisches Ringsystem mit
mindestens einem Stickstoff, wie es definiert wird durch die Hantzsch-Widmann-Stämme [The
Naming and Indexing of Chemical Substances for Chemical Abstracts
A Reprint of Index IV (Chemical Substance Index Names) from the
Chemical Abstracts – 1992
Index Guide; American Chemical Society: Columbus, OH, 1992; Paragraph
146].
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In
geeigneter Weise enthält
die Licht emittierende Schicht des Gerätes einen Wirt und ein Dotiermittel, wobei
das Dotiermittel in einer Menge von bis zu 10 Gew.-% des Wirtes
vorliegt, mehr typisch in einer Menge von 0,1–5,0 Gew.-% des Wirtes. Der
Wirt dient als ein anfänglicher
Energieabsorber, der Energie auf das Dotiermittel überträgt oder
ein Gastmaterial als dem primären
Licht-Emitter. Die Verbindung ist in geeigneter Weise eine Borverbindung,
zu einem Komplex gebunden durch zwei Ring-Stickstoffatome eines
deprotonisierten Bis(azinyl)aminliganden und in geeigneter Weise
eine Bis(2-pyridinyl)aminborkomplexgruppe. Gute Ergebnisse werden
erhalten, wenn mindestens eine oder beide der Pyridylgruppen substituiert
sind, insbesondere dann, wenn mindestens eine oder beide der Pyridylgruppen
Substituentengruppen aufweist, die miteinander verbunden sind unter
Ausbildung eines kondensierten Ringes.
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Der
Vorteil, der sich aus dem Dotiermittel ergibt, ist offensichtlich
nicht wirtsspezifisch. Zu wünschenswerten
Wirten gehören
jene, denen eine Anthracenverbindung zugrunde liegt oder eine Dicarbazol-Biphenylverbindung.
Besondere Beispiele von Wirten sind 2-tert-Butyl-9,10-di-(2-naphthyl)anthracen
und 4,4'-N,N'-Dicarbazol-1,1'-biphenyl (CBP).
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Ausführungsformen
der Dotiermittel, die für
die Erfindung geeignet sind, liefern ein emittiertes Licht mit einem
blauen Ton. Substituenten werden derart ausgewählt, dass sie zu Ausführungsformen
führen,
die einen verminderten Verlust an Anfangs-Luminanz zeigen, im Vergleich
zu dem Gerät,
das keine Borverbindung gemäß Anspruch
1 enthält.
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Das
EL-Gerät
oder die EL-Einheit gemäß der Erfindung
ist konsistent mit der allgemeinen Architektur, die unten beschrieben
wird und enthält
eine Licht emittierende Schicht mit einem Dotiermittel, das konsistent ist
mit dem Dotiermittel, das in Formel (1) dargestellt wird:
worin:
A
und A' voneinander
unabhängige
Azinringsysteme darstellen, entsprechend einem 6-gliedrigen aromatischen Ringsystem mit
mindestens einem Stickstoff;
X
a und
X
b jeweils unabhängig voneinander ausgewählte Substituenten
sind, von denen zwei zusammentreten können unter Erzeugung eines
kondensierten Ringes mit A oder A';
m und n unabhängig voneinander stehen für 0 bis
4;
Z
a und Z
b unabhängig voneinander
ausgewählte
Substituenten sind; und
1, 2, 3, 4, 1', 2',
3' und 4' unabhängig voneinander
ausgewählt
sind und entweder Kohlenstoff- oder
Stickstoffatome darstellen.
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In
wünschenswerter
Weise sind die Azinringe entweder Chinolinyl- oder Isochinolinylringe
derart, dass 1, 2, 3, 4, 1',
2', 3' und 4' sämtlich Kohlenstoffatome
sind; m und n sind gleich oder größer als 2 und Xa und
Xb stellen mindestens zwei Kohlenstoff-Substituenten
dar, die zusammengetreten sind unter Erzeugung eines aromatischen
Ringes. In wünschenswerter
Weise stehen Za und Zb für Fluoratome.
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Das
EL-Gerät
der Erfindung wird in wünschenswerter
Weise verwendet als eine Komponente in einem Bildaufzeichnungsgerät für die Aufzeichnung
von statischen Bildern oder sich bewegenden Bildern, wie im Falle
der Television, eines Zellentelefons, eines DVD-Players oder eines
Computer-Monitors.
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Illustrative
Beispiele von Borverbindungen in Form eines Komplexes mit zwei Ring-Stickstoffatomen eines
deprotonisierten Bis(azinyl)aminliganden, die sich für die vorliegende
Erfindung eignen, sind die Folgenden:
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Eine
wünschenswerte
Ausführungsform
der Erfindung stimmt überein
mit der unten beschriebenen allgemeinen Architektur und enthält eine
Licht emittierende Schicht mit einer Borverbindung in Form eines
Komplexes mit zwei Ring-Stickstoffatomen eines deprotonisierten
Bis(azinyl)aminliganden, wobei die zwei Ring-Stickstoffatome Glieder
verschiedener 6,6-kondensierter Ringsysteme sind, wobei mindestens
eines der Systeme eine Aryl-Substituentengruppe oder eine Heteroaryl-Substituentengruppe
enthält.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung stimmt überein
mit der unten angegebenen allgemeinen Architektur und weist eine
Licht emittierende Schicht auf, die ein Dotiermittel enthält, das
der Formel (1) wie oben angegeben entspricht, worin:
A und
A' unabhängig voneinander
stehen für
Azinringsysteme, entsprechend 6-gliedrigen aromatischen Ringsystemen
mit mindestens einem Stickstoffatom;
Xa und
Xb jeweils unabhängig voneinander ausgewählte Substituenten
sind, wobei zwei von beiden miteinander verbunden sind unter Erzeugung
von Ringen B und B' als
kondensierte Ringe an den Ringen A bzw. A', worin die Ringe A, A', B oder B' eine Aryl-Substituentengruppe
oder Heteroaryl-Substituentengruppe aufweisen;
m und n unabhängig voneinander
stehen für
2 bis 4;
Za und Zb unabhängig voneinander
ausgewählte
Substituenten sind; und
1, 2, 3, 4, 1', 2',
3' und 4' unabhängig voneinander
ausgewählt
sind aus Kohlenstoff- oder Stickstoffatomen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
enthalten ferner Geräte
oder Einheiten, in denen die zwei kondensierten Ringsysteme Chinolin-
oder Isochinolinsysteme sind; worin der Aryl- oder Heteroaryl-Substituent
eine Phenylgruppe ist; worin mindestens zwei X
a-Gruppen
und zwei X
b-Gruppen vorliegen, die zusammentreten
unter Erzeugung eines 6-6-kondensierten Ringes, wobei die kondensierten
Ringsysteme kondensiert sind an den 1-2-, 3-4-, 1'-2'- bzw. 3'-4'-Positionen, wobei einer oder beide der
kondensierten Ringe substituiert ist durch eine Phenylgruppe; und
worin das Dotiermittel der Formel (2), (3) oder (4) entspricht:
worin:
X
c,
X
d, X
e, X
f, X
g und X
h jeweils für Wasserstoff stehen oder einen
unabhängig
voneinander ausgewählten
Substituenten, wobei einer hiervon eine Aryl- oder Heteroarylgruppe
sein muss.
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In
wünschenswerter
Weise sind die Azinringe entweder Chinolinyl- oder Isochinolinylringe
derart, dass 1, 2, 3, 4, 1',
2', 3' und 4' sämtlich Kohlenstoffatome
darstellen; m und n gleich oder größer als 2 sind; und Xa und Xb mindestens
zwei Kohlenstoff-Substituenten darstellen, die zusammentreten unter
Erzeugung eines aromatischen Ringes und wobei einer eine Aryl- oder substituierte
Arylgruppe ist. In wünschenswerter
Weise stehen Za und Zb für Fluoratome.
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Illustrative
Beispiele von Borverbindungen, die einen Komplex bilden mit zwei
Ring-Stickstoffatomen eines deprotonisierten Bis(azinyl)aminliganden,
in denen die zwei Ring-Stickstoffatome Glieder verschiedener 6,6-kondensierter
Ringsysteme sind, in denen mindestens eines der Systeme einen Aryl-
oder Heteroaryl-Substituenten enthält, die sich für die vorliegende
Verbindung eignen, sind die Folgenden:
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Eine
erfindungsgemäße Verbindung
wird durch die Formel (1) dargestellt:
worin:
A und A' unabhängig voneinander
stehen für
Azinringsysteme, entsprechend 6-gliedrigen aromatischen Ringsystemen
mit mindestens einem Stickstoff;
X
a und
X
b jeweils unabhängig voneinander ausgewählte Substituenten
sind, von denen zwei zusammentreten unter Erzeugung einer kondensierten
Ringgruppe am Ring A bzw. A',
und worin die kondensierte Ringgruppe eine Aryl- oder Heteroaryl-Substituentengruppe
umfasst;
m und n unabhängig
voneinander stehen für
0 bis 4;
Z
a und Z
b unabhängig voneinander
ausgewählt
sind aus Halogeniden; und worin
1, 2, 3, 4, 1', 2', 3' und 4' unabhängig voneinander
ausgewählt
sind aus Kohlenstoff- oder Stickstoffatomen.
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Die
Verbindung liefert in wünschenswerter
Weise eine maximale Lumineszenz-Emission im Bereich von 400–500 nm,
wenn sie durch Verwendung eines Spektrofotometers getestet wird.
Die Probe wird in einem geeigneten Lösungsmittel wie Ethylacetat
oder Methylenchlorid gelöst
und dann angeregt durch Licht bei ihrem Absorptionsmaximum. Die
Ermittlung von Licht, das durch die Probe emittiert wird, zeigt
an, dass die Verbindung luminesziert, und der Farbton des emittierten
Lichtes kann auf seine maximale Emissionswellenlänge untersucht werden. Die
Auswahl von Substituenten ermöglicht
eine Variation des Maximums.
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Eine
zweite erfindungsgemäße Verbindung
wird ebenfalls durch die Formel (1) dargestellt, worin:
A und
A' unabhängig voneinander
stehen für
Azinringsysteme, entsprechend 6-gliedrigen aromatischen Ringsystemen,
die mindestens ein Stickstoffatom enthalten;
Xa und
Xb jeweils unabhängig voneinander ausgewählte Substituenten
sind, wobei mindestens ein Paar hiervon zusammentritt unter Erzeugung
eines Ringes, der an den Ring A oder A' an der 3-4- oder 3'-4'-Position ankondensiert
ist;
m und n unabhängig
voneinander stehen für
0 bis 4;
Za und Zb unabhängig voneinander
ausgewählte
Halogenide sind; und
1, 2, 3, 4, 1', 2',
3' und 4' unabhängig voneinander
ausgewählt
sind aus Kohlenstoff- oder Stickstoffatomen.
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Wiederum
liefert die Verbindung in wünschenswerter
Weise eine maximale Lumineszenz-Emission
im Bereich von 400–500
nm bei einer Untersuchung wie oben beschrieben.
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Ausführungsformen
der Erfindung zeigen einen verbesserten Farbton, eine größere Luminanz-Ausbeute
sowie einen allgemein verminderten Luminanz-Verlust unter Belastungsbedingungen.
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Sofern
nichts Anderes speziell angegeben ist, steht das Merkmal "substituiert" oder "Substituent" für eine beliebige
Gruppe oder ein beliebiges Atom, das von Wasserstoff verschieden
ist. Wird weiterhin das Merkmal "Gruppe" verwendet, so bedeutet
dies, dass, enthält,
eine Substituentengruppe ein substituierbares Wasserstoffatom, diese
Gruppe ferner nicht nur Sub stituenten in der unsubstituierten Form
umfassen soll, sondern auch weiter die Form, die weiter substituiert
ist durch jede beliebige Substituentengruppe oder Gruppen wie hier
beschrieben, so lange der Substituent nicht Eigenschaften zerstört, die
für Verwendbarkeit
des Gerätes bzw.
der Einheit erforderlich sind. In geeigneter Weise kann eine Substituentengruppe
sein ein Halogenatom oder sie kann an den Rest des Moleküls gebunden
sein durch ein Atom von Kohlenstoff, Silicium, Sauerstoff, Stickstoff,
Phosphor, Schwefel, Selen oder Bor. Der Substituent kann beispielsweise
bestehen aus Halogen, wie Chloro, Bromo oder Fluoro; Nitro; Hydroxyl;
Cyano; Carboxyl; oder Gruppen, die weiter substituiert sein können, wie
Alkyl, einschließlich
gerader oder verzweigter Ketten oder Gruppen, die cyclische Alkylgruppen sind,
wie Methyl, Trifluoromethyl, Ethyl, t-Butyl, Cyclohexyl, 3-(2,4-Di-t-pentylphenoxy), Propyl
und Tetradecyl; Alkenyl, wie Ethylen, 2-Buten; Alkoxy, wie Methoxy,
Ethoxy, Propoxy, Butoxy, 2-Methoxyethoxy, sec-Butoxy, Hexyloxy,
2-Ethylhexyloxy, Tetradecyloxy, 2-(2,4-Di-t-pentylphenoxy)ethoxy
und 2-Dodecyloxyethoxy; Aryl, wie Phenyl, 4-t-Butylphenyl, 2,4,6-Trimethylphenyl,
Naphthyl; Aryloxy, wie Phenoxy, 2-Methylphenoxy, alpha- oder beta-Naphthyloxy
und 4-Tolyloxy; Carbonamido, wie Acetamido, Benzamido, Butyramido,
Tetradecanamido, alpha-(2,4-Di-t-pentylphenoxy)acetamido, alpha-(2,4-di-t-pentylphenoxy)butyramido,
alpha-(3-Pentadecylphenoxy)hexanamido, alpha-(4-Hydroxy-3-t-butylphenoxy)tetradecanamido,
2-Oxo-pyrrolidin-1-yl, 2-Oxo-5-tetradecylpyrrolin-1-yl,
N-Methyltetradecanamido, N-Succinimido, N-Phthalimido, 2,5-Dioxo-1-oxazolidinyl,
3-Dodecyl-2,5-dioxo-1-imidazolyl und N-Acetyl-N-dodecylamino, Ethoxycarbonylamino,
Phenoxycarbonylamino, Benzyloxycarbonylamino, Hexadecyloxycarbonylamino,
2,4-Di-t-butylphenoxycarbonylamino, Phenylcarbonylamino, 2,5-(Di-t-pentylphenyl)carbonylamino,
p-Dodecylphenylcarbonylamino, p-Tolylcarbonylamino, N-Methylureido, N,N-Dimethylureido,
N-Methyl-N-dodecylureido, N-Hexadecylureido, N,N-Dioctadecylureido, N,N-Dioctyl-N'-ethylureido, N-Phenylureido,
N,N-Diphenylureido, N-Phenyl-N-p-tolylureido, N-(m-Hexadecylphenyl)ureido,
N,N-(2,5-Di-t-pentylphenyl)-N'-ethylureido und t-Butylcarbonamido;
Sulfonamido, wie Methylsulfonamido, Benzolsulfonamido, p-Tolylsulfonamido,
p-Dodecylbenzolsulfonamido, N-Methyltetradecylsulfonamido, N,N-Dipropylsulfamoylamino
und Hexadecylsulfonamido; Sulfamoyl, wie N-Methylsulfamoyl, N-Ethylsulfamoyl, N,N-Dipropylsulfamoyl,
N-Hexadecylsulfamoyl, N,N-Dimethylsulfamoyl,
N-[3-(Dodecyloxy)propyl]sulfamoyl, N-[4-(2,4-Di-t-pentylphenoxy)butyl]sulfamoyl,
N-Methyl-N-tetradecylsulfamoyl und N-Dodecylsulfamoyl; Carbamoyl,
wie N-Methylcarbamoyl, N,N-Dibutylcarbamoyl, N-Octadecylcarbamoyl, N-[4- (2,4-Di-t-pentylphenoxy)butyl]carbamoyl,
N-Methyl-N-tetradecylcarbamoyl und N,N-Dioctylcarbamoyl; Acyl, wie Acetyl,
(2,4-Di-t-amylphenoxy)acetyl, Phenoxycarbonyl, p-Dodecyloxyphenoxycarbonyl, Methoxycarbonyl,
Butoxycarbonyl, Tetradecyloxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Benzyloxycarbonyl,
3-Pentadecyloxycarbonyl und Dodecyloxycarbonyl; Sulfonyl, wie Methoxysulfonyl,
Octyloxysulfonyl, Tetradecyloxysulfonyl, 2-Ethylhexyloxysulfonyl,
Phenoxysulfonyl, 2,4-Di-t-pentylphenoxysulfonyl, Methylsulfonyl,
Octylsulfonyl, 2-Ethylhexylsulfonyl, Dodecylsulfonyl, Hexadecylsulfonyl,
Phenylsulfonyl, 4-Nonylphenylsulfonyl und p-Tolylsulfonyl; Sulfonyloxy,
wie Dodecylsulfonyloxy und Hexadecylsulfonyloxy; Sulfinyl, wie Methylsulfinyl,
Octylsulfinyl, 2-Ethylhexylsulfinyl, Dodecylsulfinyl, Hexadecylsulfinyl,
Phenylsulfinyl, 4-Nonylphenylsulfinyl und p-Tolylsulfinyl; Thio,
wie Ethylthio, Octylthio, Benzylthio, Tetradecylthio, 2-(2,4-Di-t-pentylphenoxy)ethylthio,
Phenylthio, 2-Butoxy-5-t-octylphenylthio und p-Tolylthio; Acyloxy,
wie Acetyloxy, Benzoyloxy, Octadecanoyloxy, p-Dodecylamidobenzoyloxy,
N-Phenylcarbamoyloxy, N-Ethylcarbamoyloxy und Cyclohexylcarbonyloxy;
Amin, wie Phenylanilino, 2-Chloroanilino, Diethylamin, Dodecylamin;
Imino, wie 1-(N-Phenylimido)ethyl, N-Succinimido oder 3-Benzylhydantoinyl;
Phosphat, wie Dimethylphosphat und Ethylbutylphosphat; Phosphit,
wie Diethyl und Dihexylphosphit; eine heterocyclische Gruppe, eine
heterocyclische Oxygruppe oder eine heterocyclische Thiogruppe,
von denen eine jede substituiert sein kann und die einen 3- bis
7-gliedrigen heterocyclischen Ring
aufweist aus Kohlenstoffatomen und mindestens einem Heteroatom,
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor
oder Bor, wie 2-Furyl, 2-Thienyl, 2-Benzimidazolyloxy oder 2-Benzothiazolyl;
quaternäres
Ammonium, wie Triethylammonium; quaternäres Phosphonium, wie Triphenylphosphonium;
und Silyloxy, wie Trimethylsilyloxy.
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Falls
erwünscht,
können
die Substituenten einmal oder mehrere Male durch die beschriebenen
Substituentengruppen substituiert sein. Die speziellen Substituenten,
die verwendet werden, können
von dem Fachmann ausgewählt
werden derart, dass die gewünschten
wünschenswerten
Eigenschaften für
eine spezielle Anwendung erzielt werden und hierzu können beispielsweise
gehören
Elektronen abziehende Gruppen, Elektronen spendende Gruppen und
sterische Gruppen. Enthält
ein Molekül
zwei oder mehr Substituenten, so können die Substituenten zusammentreten
unter Erzeugung eines Ringes, wie eines kondensierten Ringes, sofern
dieser nicht in anderer Weise erzeugt wird. Im Allgemeinen gehören zu den
obigen Gruppen und Substituenten jene, die bis zu 48 Kohlenstoffatome
aufweisen, in typischer Weise 1 bis 36 Kohlenstoffatome und gewöhnlich weniger
als 24 Kohlenstoffatome, doch sind auch größere Zahlen möglich, je
nach den speziell ausgewählten
Substituenten.
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Allgemeine Geräte-Architektur
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Die
vorliegende Erfindung kann in den meisten OLED-Geräte-Konfigurationen
verwendet werden. Hierzu gehören
sehr einfache Strukturen mit einer einzelnen Anode und Kathode sowie
komplexere Geräte oder
Einheiten wie Displays mit einer passiven Matrix mit orthogonalen
Anordnungen von Anoden und Kathoden zur Bildung von Pixeln und Displays
mit einer aktiven Matrix, in denen ein jeder Pixel unabhängig voneinander
kontrolliert wird, z. B. mit einem dünnen Filmtransistor (TFT).
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Es
gibt zahlreiche Konfigurationen der organischen Schichten, in denen
die vorliegende Erfindung erfolgreich praktiziert werden kann. Eine
typische Struktur ist in 1 dargestellt und besteht aus
einem Substrat 101, einer Anoden-Schicht 103,
einer gegebenenfalls vorliegenden Defektelektronen injizierenden
Schicht 105, einer Defektelektronen transportierenden Schicht 107,
einer Licht emittierenden Schicht 109 und einer Elektronen
transportierenden Schicht 111 sowie einer Kathoden-Schicht 113.
Diese Schichten werden im Detail unten beschrieben. Zu bemerken
ist, dass das Substrat alternativ angrenzend an die Kathode angeordnet sein
kann oder das Substrat kann tatsächlich
die Anode oder die Kathode darstellen. Ferner liegt die gesamte kombinierte
Dicke der organischen Schichten vorzugsweise bei weniger als 500
nm.
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Substrat
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Das
Substrat 101 kann entweder Licht übertragen oder opak sein je
nach der beabsichtigten Richtung der Licht-Emission. Die Licht übertragende
Eigenschaft ist wünschenswert
für die
Betrachtung der EL-Emission durch das Substrat. Ein transparentes
Glas oder ein transparentes plastisches Material werden üblicherweise
in solchen Fällen
verwendet. Im Falle von Anwendungsfällen, in denen die EL-Emission
durch die obere Elektrode betrachtet wird, ist die übertragende
Charakteristik des Bodenträgers
oder unteren Trägers
unwichtig, weshalb er Licht übertragend,
Licht absorbierend oder Licht reflektierend sein kann. Zu Substraten
für die Verwendung
in diesem Falle gehören,
ohne dass eine Beschränkung
hierauf erfolgt, Glas, Plastik-Materialien, Halbleitermaterialien,
keramische Materialien und Materialien für gedruckte Schaltungen. Natürlich ist
es in diesen Geräte-Konfigurationen
erforderlich, eine für
Licht transparente obere Elektrode vorzusehen.
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Anode
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Die
leitfähige
Anoden-Schicht 103 wird in üblicher Weise über dem
Substrat gebildet, und wird die EL-Emission durch die Anode betrachtet,
so sollte sie transparent oder praktisch transparent gegenüber der Emission
von Interesse sein. Übliche
transparente Anoden-Materialien, die im Rahmen dieser Erfindung
verwendet werden, sind Indium-Zinnoxid (ITO) und Zinnoxid, doch
können
auch andere Metalloxide verwendet werden, wozu gehören, ohne
dass eine Beschränkung
hierauf erfolgt, mit Aluminium oder mit Indium dotiertes Zinkoxid
(IZO), Magnesium-Indiumoxid und Nickel-Wolframoxid. Zusätzlich zu
diesen Oxiden können
Metallnitride, wie Galliumnitrid sowie Metallselenide, wie Zinkselenid
und Metallsulfide, wie Zinksulfid in der Schicht 103 verwendet
werden. In Anwendungsfällen,
in denen die EL-Emission
durch die obere Elektrode betrachtet wird, sind die Durchlässigkeits-Charakteristika
der Schicht 103 nebensächlich
und jedes leitfähige
Material kann verwendet werden, das transparent, opak oder reflektierend
ist. Zu Beispielen von Leitern für
diesen Anwendungsfall gehören,
ohne dass eine Beschränkung
hierauf erfolgt, Gold, Iridium, Molybdän, Palladium und Platin. Typische
Anoden-Materialien, durchlässige
oder andere, haben eine Arbeitsfunktion von 4,1 eV oder größer. Erwünschte Anoden-Materialien
werden in üblicher
Weise abgeschieden durch beliebige geeignete Maßnahmen, wie Verdampfung, Bedampfung,
chemische Dampfabscheidung oder durch elektrochemische Maßnahmen.
Die Anoden können
mit Mustern versehen werden, unter Anwendung allgemein bekannter
fotolithografischer Prozesse.
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Defektelektronen injizierende
Schicht (HIL)
-
Obgleich
nicht immer erforderlich, ist es oftmals zweckmäßig, dass eine Defektelektronen
injizierende Schicht 105 zwischen der Anode 103 und
der Defektelektronen transportierenden Schicht 107 vorgesehen wird.
Das Defektelektronen injizierende Material kann dazu dienen, die
Film-Formationseigenschaft der nachfolgenden organischen Schichten
zu verbessern und um die Injektion von Defektelektronen in die Defektelektronen
transportierende Schicht zu erleichtern. Zu geeigneten Materialien
für die
Verwendung in der Defektelektronen injizierenden Schicht gehören, ohne
dass eine Beschränkung
hierauf erfolgt, porphyrinische Verbindungen, wie sie beschrieben
werden in der US-A-4 720 432 und aus einem Plasma abgeschiedene
Fluorokohlenstoffpolymere, wie sie beschrieben werden in der US-A-6
208 075.
-
Alternative
Defektelektronen injizierende Materialien, die als geeignet in organischen
EL-Geräten beschrieben
werden, werden beschrieben in der
EP 0 891 121 A1 sowie in der
EP 1 029 909 A1 .
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Defektelektronen transportierende
Schicht (HTL)
-
Die
Defektelektronen transportierende Schicht 107 des organischen
EL-Gerätes
enthält
mindestens eine Defektelektronen transportierende Verbindung, wie
ein aromatisches tertiäres
Amin, wobei die zuletzt genannte Verbindung zu verstehen ist als
eine Verbindung, die mindestens ein dreiwertiges Stickstoffatom
aufweist, das lediglich an Kohlenstoffatome gebunden ist, wobei
mindestens eines hiervon ein Glied eines aromatischen Ringes ist.
Im Falle einer Ausführungsform
kann das aromatische tertiäre
Amin ein Arylamin sein, wie ein Monoarylamin, ein Diarylamin, Triarylamin
oder ein polymeres Arylamin. Beispiele für monomere Triarylamine werden
beschrieben von Klupfel u. A. in der US-A-3 180 730. Andere geeignete
Triarylamine, substituiert durch ein oder mehrere Vinylreste und/oder
mit mindestens einer Gruppe mit einem aktiven Wasserstoffatom werden
beschrieben von Brantley u. A. in der US-A-3 567 450 und in der
US-A-3 658 520.
-
Eine
weiter bevorzugte Klasse von aromatischen tertiären Aminen sind solche mit
mindestens zwei aromatischen tertiären Aminresten, wie sie beschrieben
werden in der US-A-4 720 432 und in der US-A-5 061 569. Zu solchen
Verbindungen gehören
jene, die durch die Strukturformel (A) dargestellt werden.
worin Q
1 und
Q
2 unabhängig
voneinander ausgewählt
sind aus aromatischen tertiären
Aminresten und worin G eine verbindende Gruppe ist, wie eine Arylen-,
Cycloalkylen- oder Alkylengruppe mit einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung.
Im Falle einer Ausführungsform
enthält
mindestens einer der Reste Q
1 oder Q
2 eine polycyclische kondensierte Ringstruktur,
z. B. eine Naphthalinstruktur. Steht G für eine Arylgruppe, so besteht
diese in zweckmäßiger Weise
aus einem Phenylen-, Diphenylen- oder Naphthalinrest.
-
Eine
geeignete Klasse von Triarylaminen, die der Strukturformel (A) genügt und zwei
Triarylaminreste aufweist, wird durch die Strukturformel (B) dargestellt:
worin R
1 und
R
2 jeweils unabhängig voneinander stehen für ein Wasserstoffatom,
eine Arylgruppe oder eine Alkylgruppe oder worin R
1 und
R
2 gemeinsam die Atome darstellen, die eine
Cycloalkylgruppe vervollständigen;
und
R
3 und R
4 jeweils
unabhängig
voneinander für
eine Arylgruppe stehen, die wiederum substituiert ist durch eine Diaryl-substituierte
Aminogruppe, wie dargestellt durch die Strukturformel (C):
worin R
5 und
R
6 unabhängig
voneinander ausgewählte
Arylgruppen sind. Im Falle einer Ausführungsform enthält mindestens
einer der Reste R
5 oder R
6 eine
polycyclische kondensierte Ringstruktur, z. B. eine Naphthalinstruktur.
-
Eine
andere Klasse von aromatischen tertiären Aminen sind die Tetraaryldiamine.
Geeignete Tetraaryldiamine enthalten zwei Diarylaminogruppen, wie
durch die Formel (C) dargestellt, miteinander verbunden durch eine
Arylengruppe. Zu geeigneten Tetraaryldiamen gehören jene, die dargestellt werden
durch die Formel (D):
worin
Are jeweils unabhängig voneinander
ausgewählt
ist aus einer Arylengruppe, wie einem Phenylen- oder Anthracenrest;
n
eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist und
Ar, R
7,
R
8 und R
9 unabhängig voneinander
ausgewählte
Arylgruppen darstellen. Im Falle einer typischen Ausführungsform
ist mindestens einer der Reste Ar, R
7, R
8 und R
9 eine polycyclische
kondensierte Ringstruktur, z. B. eine Naphthalinstruktur.
-
Die
verschiedenen Alkyl-, Alkylen-, Aryl- und Arylenreste der im Vorstehenden
angegebenen Strukturformeln (A), (B), (C), (D) können wiederum substituiert
sein. Zu typischen Substituenten gehören Alkylgruppen, Alkoxygruppen,
Arylgruppen, Aryloxygruppen und Halogenatome, wie Fluor, Chlor und
Brom. Die verschiedenen Alkyl- und Alkylenreste enthalten in typischer
Weise 1 bis 6 Kohlenstoffatome. Die Cycloalkylreste können 3 bis
10 Kohlenstoffatome aufweisen, enthalten jedoch in typischer Weise
5, 6 oder 7 Ring-Kohlenstoffatome, wie z. B. im Falle von Cyclopentyl-,
Cyclohexyl- und Cycloheptyl-Ringstrukturen. Die Aryl- und Arylenreste
sind üblicherweise
Phenyl- und Phenylenreste.
-
Die
Defektelektronen transportierende Schicht kann erzeugt werden aus
einer einzelnen aromatischen tertiären Aminverbindung oder aus
einer Mischung von aromatischen tertiären Aminverbindungen. In spezieller
Weise kann man ein Triarylamin verwenden, wie ein Triarylamin, das
der Formel (B) entspricht, in Kombination mit einem Tetraaryldiamin,
derart, wie es durch die Formel (D) dargestellt wird. Wird ein Triarylamin
in Kombination mit einem Tetraaryldiamin verwendet, so kann letzteres
in Form einer Schicht zwischen dem Triarylamin und der Elektronen
injizierenden und transportierenden Schicht angeordnet sein. Illustrative
geeignete aromatische tertiäre
Amine sind die Folgenden:
1,1-Bis(4-di-p-tolylaminophenyl)cyclohexan
1,1-Bis(4-di-p-tolylaminophenyl)-4-phenylcyclohexan
4,4'-Bis(diphenylamino)quadriphenyl
Bis(4-dimethylamino-2-methylphenyl)phenylmethan
N,N,N-Tri(p-tolyl)amin
4-(Di-p-tolylamino)-4'-[4(di-p-tolylamino)styryl]stilben
N,N,N',N'-Tetra-p-tolyl-4-4'-diaminobiphenyl
N,N,N',N'-Tetraphenyl-4,4'-diaminobiphenyl
N,N,N',N'-Tetra-1-naphthyl-4,4'-diaminobiphenyl
N,N,N',N'-Tetra-2-naphthyl-4,4'-diaminobiphenyl
N-Phenylcarbazol
4,4'-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl
4,4'-Bis[N-(1-naphthyl)-N-(2-naphthyl)amino]biphenyl
4,4''-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]p-terphenyl
4,4'-Bis[N-(2-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl
4,4'-Bis[N-(3-acenaphthenyl)-N-phenylamino]biphenyl
1,5-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]naphthalin
4,4'-Bis[N-(9-anthryl)-N-phenylamino]biphenyl
4,4''-Bis[N-(1-anthryl)-N-phenylamino]-p-terphenyl
4,4'-Bis[N-(2-phenanthryl)-N-phenylamino]biphenyl
4,4'-Bis[N-(8-fluoranthenyl)-N-phenylamino]biphenyl
4,4'-Bis[N-(2-pyrenyl)-N-phenylamino]biphenyl
4,4'-Bis[N-(2-naphthacenyl)-N-phenylamino]biphenyl
4,4'-Bis[N-(2-perylenyl)-N-phenylamino]biphenyl
4,4'-Bis[N-(1-coronenyl)-N-phenylamino]biphenyl
2,6-Bis(di-p-tolylamino)naphthalin
2,6-Bis[di-(1-naphthyl)amino]naphthalin
2,6-Bis[N-(1-naphthyl)-N-(2-naphthyl)amino]naphthalin
N,N,N',N'-Tetra(2-naphthyl)-4,4''-diamino-p-terphenyl
4,4'-Bis{N-phenyl-N-[4-(1-naphthyl)-phenyl]amino}biphenyl
4,4'-Bis[N-phenyl-N-(2-pyrenyl)amino]biphenyl
2,6-Bis[N,N-di(2-naphthyl)amin]fluor
1,5-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]naphthalin
-
Zu
einer anderen Klasse von geeigneten Defektelektronen transportierenden
Materialien gehören
polycyclische aromatische Verbindungen, wie sie in der schwebenden
US-Anmeldung 09/207 703 beschrieben werden. Zusätzlich können polymere Defektelektronen
transportierende Materialien verwendet werden, wie Poly(n-vinylcarbazol)
(PVK), Polythiophene, Polypyrrol, Polyanilin und Copolymere wie
Poly(3,4-ethylendioxythiophen)/Poly(4-styrolsulfonat), auch bezeichnet
als PEDOT/PSS.
-
Licht emittierende Schicht
(LEL)
-
Wie
genauer in den US-A-4 769 292 und 5 935 721 beschrieben, enthält die Licht
emittierende Schicht (LEL) 109 des organischen EL-Elementes
ein lumineszierendes oder fluoreszierendes Material, wo Elektrolumineszenz
erzeugt wird als Ergebnis einer Elektronen-Defektelektronenpaar-Rekombination in
diesem Bereich. Die Licht emittierende Schicht kann aus einem einzelnen
Material aufgebaut sein oder sie besteht in üblicherer Weise aus einem Wirtsmaterial,
das mit einer Gastverbindung oder mit Gastverbindungen dotiert ist, wo
die Licht-Emission primär
von dem Dotiermittel stammt und von jeder beliebigen Farbe sein
kann. Die Wirtsmaterialien in der Licht emittierenden Schicht können aus
einem Elektronen transportierenden Material bestehen wie unten definiert,
einem Defektelektronen transportierenden Material wie oben definiert
oder anderen Materialien oder Kombinationen von Materialien, die
Defektelektronen-Elektronen-Rekombinationen unterstützen. Das
Dotiermittel wird normalerweise ausgewählt aus stark fluoreszierenden
Farbstoffen, doch sind phosphoreszierende Verbindungen, z. B. Übergangsmetallkomplexe,
wie sie beschrieben werden in der WO 98/55561, WO 00/18851, WO 00/57676
und WO 00/70655 ebenfalls geeignet. Die Dotiermittel werden in typischer
Weise aufgetragen in Mengen von 0,01 bis 10 Gew.-% bezogen auf das
Wirtsmaterial.
-
Eine
wichtige Beziehung für
die Auswahl eines Farbstoffes als Dotiermittel ist ein Vergleich
des Bandgap-Potentials, das definiert ist als die Energiedifferenz
zwischen dem höchsten
besetzten Molekularorbital und dem niedrigsten unbesetzten Molekularorbital
des Moleküls.
Für eine
wirksame Energieübertragung
von dem Wirt zum Dotiermittelmolekül besteht eine notwendige Bedingung
darin, dass der Bandenspalt (band gap) des Dotiermittels geringer
ist als der des Wirtsmaterials.
-
Zu
Wirtsmülekülen und
emittierenden Molekülen,
von denen bekannt ist, dass sie verwendbar sind, gehören, ohne
dass eine Beschränkung
hierauf erfolgt, jene, die beschrieben werden in der US-A-4 768
292, US-A-5 141 671, US-A-5 150 006, US-A-5 151 629, US-A-5 405
709, US-A-5 484 922, US-A-5 593 788, US-A-5 645 948, US-A-5 683
823, US-A-5 755 999, US-A-5 928 802, US-A-5 935 720, US-A-5 935
721 und US-A-6 020 078.
-
Metallkomplexe
von 8-Hydroxychinolin und ähnlichen
Derivaten (Formel E) stellen eine Klasse von geeigneten Wirtsverbindungen
dar, die dazu geeignet sind, um die Elektrolumi neszenz zu unterstützen und
sie eignen sich insbesondere für
eine Lichtemission von Wellenlängen,
die länger
sind als 500 nm, z. B. Grün, Gelb,
Orange und Rot.
worin
M
für ein
Metall steht;
n eine Zahl von 1 bis 4 ist; und
Z in jedem
Falle unabhängig
voneinander steht für
die Atome, die einen Kern vervollständigen mit mindestens zwei
kondensierten aromatischen Ringen.
-
Aus
dem Vorstehenden ergibt sich, dass das Metall ein einwertiges, zweiwertiges,
dreiwertiges oder vierwertiges Metall sein kann. Das Metall kann
beispielsweise sein ein Alkalimetall, wie Lithium, Natrium oder Kalium;
ein Erdalkalimetall, wie Magnesium oder Calcium; ein Erdmetall,
wie Aluminium oder Gallium oder ein Übergangsmetall, wie Zink oder
Zirkonium. Ganz allgemein kann jedes beliebige einwertige, zweiwertige,
dreiwertige oder vierwertige Metall verwendet werden, von dem bekannt
ist, dass es als ein Chelat bildendes Metall geeignet ist.
-
Z
vervollständigt
einen heterocyclischen Kern mit mindestens zwei kondensierten aromatischen
Ringen, von denen mindestens einer ein Azol- oder Azinring ist.
Zusätzliche
Ringe, wozu sowohl aliphatische wie auch aromatische Ringe gehören, können an
die zwei erforderlichen Ringe ankondensiert sein, falls dies erforderlich
ist. Um eine zusätzliche
molekulare Sperrigkeit zu vermeiden, ohne eine Funktion zu verbessern, wird
die Anzahl an Ringatomen gewöhnlich
bei 18 oder darunter gehalten.
-
Illustrative,
aus Chelaten bestehende Oxinoidverbindungen sind die Folgenden:
CO-1:
Aluminiumtrisoxin [alias, Tris(8-chinolinolato)aluminium(III)]
CO-2:
Magnesiumbisoxin [alias, Bis(8-chinolinolato)magnesium(II)]
CO-3:
Bis[benzo{f}-8-chinolinolato]zink(II)
CO-4: Bis(2-methyl-8-chinolinolato)aluminium(III)-μ-oxo-bis(2-methyl-8-chinolinolato)aluminium(III)
CO-5:
Indiumtrisoxin [alias, Tris(8-chinolinolato)indium]
CO-6: Aluminiumtris(5-methyloxin)
[alias, Tris(5-methyl-8-chinolinolato)aluminium(III)]
CO-7:
Lithiumoxin [alias, (8-Chinolinolato)lithium(I)]
CO-8: Galliumoxin
[alias, Tris(8-chinolinolato)gallium(III)]
CO-9: Zirkoniumoxin
[alias, Tetra(8-chinolinolato)zirkonium(IV)]
CO-10: Bis(2-methyl-8-chinolinato)-4-phenylphenolatoaluminium(III)
-
Derivate
von 9,10-Di-(2-naphthyl)anthracen (Formel F) stellen eine Klasse
von geeigneten Wirten dar, die die Elektrolumineszenz zu unterstützen vermögen und
die besonders geeignet sind für
eine Licht-Emission von Wellenlängen
von länger
als 400 nm, z. B. Blau, Grün,
Gelb, Orange oder Rot.
worin:
R
1, R
2, R
3, R
4, R
5 und
R
6 ein oder mehrere Substituenten an jedem
Ring darstellen,
wobei jeder Substituent einzeln ausgewählt ist
aus den folgenden Gruppen:
Gruppe 1: Wasserstoff oder Alkyl
mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen;
Gruppe 2: Aryl oder substituiertes
Aryl mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen;
Gruppe 3: Kohlenstoffatome
von 4 bis 24, erforderlich zur Vervollständigung eines kondensierten
aromatischen Ringes von Anthracenyl; Pyrenyl oder Perylenyl;
Gruppe
4: Heteroaryl oder substituiertes Heteroaryl mit 5 bis 24 Kohlenstoffatomen,
wie erforderlich zur Vervollständigung
eines kondensierten heteroaromatischen Ringes von Furyl, Thienyl,
Pyridyl, Chinolinyl oder anderen heterocyclischen Systemen;
Gruppe
5: Alkoxylamino, Alkylamino oder Arylamino mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen;
und
Gruppe 6: Fluor, Chlor, Brom oder Cyano.
-
Zu
illustrativen Beispielen gehören
9,10-Di-(2-naphthyl)anthracen und 2-t-Butyl-9,10-di-(2-naphthyl)anthracen.
Andere Anthracenderivate können
als Wirt in der LEL-Schicht geeignet sein, wozu gehören Derivate
von 9,10-Bis[4-(2,2-diphenylethenyl)phenyl]anthracen und Phenylanthracen-Derivate,
wie sie in der
EP 681 019 beschrieben
werden.
-
Benzazol-Derivate
(Formel G) stellen eine andere Klasse von geeigneten Wirten dar,
die die Elektrolumineszenz zu unterstützen vermögen und sie sind besonders
geeignet für
eine Licht-Emission
von Wellenlängen
von länger
als 400 nm, z. B. Blau, Grün,
Gelb, Orange oder Rot.
worin:
N steht für eine Zahl
von 3 bis 8;
Z steht für
O, NR oder S; und
R und R' stehen
einzeln für
Wasserstoff; Alkyl mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, z. B. Propyl,
t-Butyl, Heptyl und dergleichen; Aryl oder durch ein Heteroatom
substituiertes Aryl mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen, z. B. Phenyl und
Naphthyl, Furyl, Thienyl, Pyridyl, Chinolinyl und andere heterocyclische
Systeme; oder Halo, wie Chloro, Fluoro; oder Atome, die zur Vervollständigung
eines kondensierten aromatischen Ringes erforderlich sind;
L
ist eine verbindende Einheit, bestehend aus Alkyl, Aryl, substituiertem
Alkyl oder substituiertem Aryl, die in konjugierter Weise oder nicht-konjugierter
Weise die mehrfachen Benzoxazole miteinander verbindet.
-
Ein
Beispiel für
eine geeignetes Benzazol ist 2,2',2''-(1,3,5-Phenylen)tris[1-phenyl-1H-benzimidazol]. Distyrylarylen-Derivate,
wie sie in der US-A-5 121 029 beschrieben werden, sind ebenfalls
als Wirtsmaterialien in der LEL-Schicht geeignet.
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Dotiermittel,
die durch die Formel (1) dargestellt werden, können ebenfalls in Kombination
mit anderen Licht emittierenden Dotiermitteln verwendet werden,
um verschiedene Farben zu erzeugen (d. h. Weiß), um die Wirksamkeit zu erhöhen oder
um die Stabilität
zu erhöhen.
Zu fluoreszierenden Dotiermitteln, die in Kombination mit Dotiermitteln,
dargestellt in der Formel (1) verwendet werden können, gehören, ohne dass eine Beschränkung hierauf
erfolgt, Derivate von Anthracen, Tetracen, Xanthen, Perylen, Rubren,
Coumarin, Rhodamin, Chinacridon, Dicyanomethylenpyran-Verbindungen,
Thiopyran-Verbindungen, Polymethin-Verbindungen, Pyrilium- und Thiapyrilium-Verbindungen
sowie Carbostyryl-Verbindungen. Zu illustrativen Beispielen von geeigneten
Dotiermitteln gehören,
ohne dass eine Beschränkung
hierauf erfolgt, die Folgenden:
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Elektronen transportierende
Schicht (ETL)
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Bevorzugte,
einen dünnen
Film erzeugende Materialien für
die Verwendung bei der Herstellung der Elektronen transportierenden
Schicht 111 der organischen EL-Geräte oder Einheiten dieser Erfindung
sind Metallchelate bildende Oxinoid-Verbindungen, wozu gehören Chelate
von Oxin selbst (auch üblicherweise
bezeichnet als 8-Chinolinol oder 8-Hydroxychinolin). Derartige Verbindungen
unterstützen
das Injizieren und Transportieren von Elektronen und zeigen hohe
Grade an Leistungsfähigkeit
und lassen sich leicht herstellen in Form von dünnen Filmen. Beispiele für empfohlene
Oxinoid-Verbindungen sind solche, die der Strukturformel (E) genügen, die
im Vorstehenden beschrieben wurde.
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Zu
anderen Elektronen transportierenden Materialien gehören verschiedene
Butadien-Derivate, wie sie in der US-A-4 356 429 beschrieben werden
und verschiedene heterocyclische optische Aufheller, wie sie in
der US-A-4 539 507 beschrieben werden. Benzoxazole, die der Strukturformel
(G) genügen,
sind ebenfalls geeignete Elektronen transportierende Materialien.
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In
manchen Fällen
können
die Schichten 109 und 111 gegebenenfalls zu einer
Schicht vereinigt werden, die der Funktion der Unterstützung sowohl
der Licht-Emission als auch des Elektronen-Transportes genügt.
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Kathode
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Erfolgt
die Licht-Emission durch die Anode, so kann die Kathoden-Schicht 113,
die im Rahmen dieser Erfindung verwendet wird, aus nahezu jedem
beliebigen leitfähigen
Material bestehen. Wünschenswerte
Materialien besitzen gute Film bildende Eigenschaften und gewährleisten
einen guten Kontakt mit der darunter liegenden organischen Schicht,
fördern
die Elektronen-Injektion bei niedriger Spannung und weisen eine
gute Stabilität
auf. Geeignete Kathoden-Materialien enthalten oftmals ein Metall
von geringer Arbeitsfunktion (< 4,0 eV)
oder eine Metalllegierung. Ein bevorzugtes Kathoden-Material besteht
aus einer Mg:Ag-Legierung,
in der der Prozentsatz an Silber im Bereich von 1 bis 20% liegt,
wie sie in der US-A-4 885 221 beschrieben wird. Zu einer anderen
geeigneten Klasse von Kathoden-Materialien gehören die Schichten, aufgebaut
aus einer dünnen
Schicht aus einem Metall oder einem Metallsalz einer geringen Arbeitsfunktion,
abgeschlossen durch eine dickere Schicht aus leitfähigem Metall.
Eine derartige Kathode ist aufgebaut aus einer dünnen Schicht aus LiF, worauf
eine dickere Schicht aus Al folgt, wie es in der US-A-5 677 572
beschrieben wird. Zu anderen geeigneten Kathoden-Materialien gehören, ohne
dass eine Beschränkung
hierauf erfolgt, jene, die beschrieben werden in der US-A-5 059
861, der US-A-5 059 862 und der US-A-6 140 763.
-
Wird
die Licht-Emission durch die Kathode betrachtet, so muss die Kathode
transparent oder nahezu transparent sein. Im Falle derartiger Anwendungsfälle muss
das Metall dünn
sein oder man muss transparente leitfähige Oxide verwenden oder eine
Kombination von diesen Materialien. Optisch transparente Kathoden wurden
in größerem Detail
beschrieben in der US-A-5
776 623. Kathoden-Materialien können
abgeschieden werden durch Verdampfung, durch Aufspritzen oder durch
chemische Dampfabscheidung. Falls erforderlich, kann eine Musterbildung
erreicht werden durch viele allgemein bekannte Methoden, wozu gehören, ohne
dass eine Beschränkung
hierauf erfolgt, durch Masken-Abscheidung, durch integrales Schattenmaskieren,
wie es beschrieben wird in der US-A-5 276 380 und in der
EP 0 732 868 , durch Laser-Ablation
und durch selektive chemische Dampfabscheidung.
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Abscheidung von organischen
Schichten
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Die
oben erwähnten
organischen Materialien werden in geeigneter Weise abgeschieden
durch Sublimation, doch können
sie auch aus einem Lösungsmittel
mit einem optischen Bindemittel abgeschieden werden, um eine Filmformation
zu verbessern. Ist das Material ein Polymer, so wird gewöhnlich eine
Lösungmittel-Abscheidung
bevorzugt. Das Material, das durch Sublimation abgeschieden wird,
kann aus einem Sublimator-"Boot" verdampft werden,
das oftmals aus einem Tantalmaterial besteht, wie es z. B. beschrieben
wird in der US-A-6 237 529 oder es kann zunächst auf ein Donorblatt aufgetragen
und dann in engerer Nähe
zum Substrat sublimiert werden. Schichten mit einer Mischung aus
Materialien können
separate Sublimator-Boote verwenden
oder die Materialien können
vorgemischt und dann aus einem einzelnen Boot oder einem Donorblatt
aufgetragen werden. Eine Abscheidung in einem Muster kann erreicht
werden unter Verwendung von Schatten-Masken, integralen Schatten-Masken
(US-A-5 294 870),
durch räumlich
definierte thermische Farbstoffübertragung
von einem Donorblatt (US-A-5 851 709 und US-A-6 066 357) und durch
Tintenstrahl-Methoden (US-A-6
066 357).
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Verkapselung
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Die
meisten OLED-Geräte
sind empfindlich gegenüber
Feuchtigkeit und/oder Sauerstoff, so dass sie üblicherweise in einer inerten
Atmosphäre,
wie einer Stickstoff- oder Argonatmosphäre versiegelt werden, gemeinsam
mit einem Trockenmittel, wie Aluminiumoxid, Bauxit, Calciumsulfat,
Tonen, Silicagel, Zeolithen, Alkalimetalloxiden, Erdalkalimetalloxiden,
Sulfaten oder Metallhalogeniden und Perchloraten. Zu Methoden der Verkapselung
und Trocknung gehören,
ohne dass eine Beschränkung
hierauf erfolgt, jene, die in der US-A-6 226 890 beschrieben werden.
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BEISPIELE
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Die
Erfindung und ihre Vorteile werden im Folgenden durch die speziellen
Beispiele, die folgen, veranschaulicht.
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Synthese
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Beispiel 1
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Herstellung
von Bis(1-isochinolinyl)amin: In einen 100 ml fassenden Kolben mit
rundem Boden wurden eingeführt
1-Chloroisochinolin (2,84 g, 17,3 mMole), 1-Aminoisochinolin (2,5
g, 17,3 mMole), Natrium-tert-Butoxid (2,33 g, 24,3 mMole), Palladium(II)acetat
(0,16 g, 0,69 mMole), Bis(2-diphenylphosphinophenyl)ether (0,35
g, 0,65 mMole) und Toluol (40 ml, ausgespült mit N2).
Die Reaktionsmischung wurde 18 Stunden lang unter einer Atmosphäre von N2 auf 105°C
erhitzt. Die Reaktionsmischung wurde mit Ether und THF verdünnt und
mit Wasser gewaschen. Diese Lösung
wurde durch einen Celite-Bausch filtriert, um unlösliche Teilchen
zu entfernen. Die organische Schicht wurde über MgSO4 getrocknet
und dann durch einen Stopfen aus SiO2-Gel gegeben
unter Eluierung mit CH2Cl2:CH3CN im Verhältnis von 90:10. Die flüchtigen
Komponenten wurden mittels eines Rotations-Verdampfers entfernt,
unter Gewinnung von 4,46 g (94,9%) von Bis(1-isochinolyl)amin in Form
eines oliv-farbigen Pulvers. Die Ergebnisse der 1H
NMR-Spektroskopie und der Elektrospray-Massen-Spektroskopie stimmten
mit dem Produkt überein. 1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 6,93 (d,
J = 6,4 Hz, 2H), 7,63 (m, 7H), 7,71 (d, J = 6,4 Hz, 2H), 9,11 (d,
J = 7,9 Hz, 2H).
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Herstellung
von Difluoro[N-(2(1H)-isochinolinyliden-κN)-2-isochinolinaminato-κN1]bor (Erf.-2): In einen 250 ml fassenden
Kolben mit rundem Boden wurden gegeben Bis(1-isochinolinyl)amin,
Toluol sowie BF3-Etherat. Die Reaktionsmischung
wurde 18 Stunden lang auf Rückflusstemperatur
erhitzt und dann auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Die Reaktionsmischung
wurde mit THF und Ethylacetat verdünnt und mit H2O
und danach mit 5%iger NaOH-Lösung
und Salzsole gewaschen. Die organische Schicht wurde über MgSO4 getrocknet. Das Endprodukt wurde nach Kolonnen-Chromatographie
(100% CH2Cl2) in
Form eines gelben Pulvers isoliert (4,10 g, 80,9%). Das Dotiermittel
wurde weiter gereinigt durch Sublimation (170°C @ 800 Millitorr) mit einem
N2-Trägergas.
Die Ergebnisse der 1H NMR-Spektroskopie stimmten überein mit
dem Produkt. 1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 7,18
(d, J = 7,0 Hz, 2H), 7,69 (m, 4H), 7,79 (m, 2H), 7,89 (m, 2H), 9,16
(d, J = 7,6 Hz, 2H).
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Beispiel 2
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Herstellung
von 2-Pyridinyl-2-chinolinylamin: In einen 250 ml fassenden Kolben
mit rundem Boden wurden gegeben 2-Aminopyridin (2,30 g, 24,4 mMole),
2-Chlorochinolin (4,0 g, 24,4 mMole), Natrium-tert-Butoxid (3,29
g, 34,2 mMole), Palladium(II)acetat (0,22 g, 0,98 mMole), Bis(2-diphenylphosphinophenyl)ether (0,49
g, 0,91 mMole) und Toluol (100 ml, ausgespült mit N2).
Die Reaktionsmischung wurde 18 Stunden lang unter einer Atmosphäre von N2 auf 105°C
erhitzt. Die Reaktionsmischung wurde mit Ether und THF verdünnt und
mit Wasser gewaschen. Die Lösung
wurde durch einen Celite-Bausch geführt, um unlösliche Teilchen zu entfernen.
Die organische Schicht wurde über
MgSO4 getrocknet. Das rohe Produkt wurde
durch Kolonnen-Chromatographie unter Eluierung mit 90:10 CH2Cl2/CH3CN
eluiert. 2-Pyridil-2-chinolylamin wurde in Form eines oliv-farbigen
Pulvers isoliert (4,66 g, 86%). Die Ergebnisse der 1H
NMR-Spektroskopie stimmten mit dem Produkt überein. (300 MHz, CDCl3): δ 6,93
(m, 1H), 7,30 (d, J = 8,8 Hz, 1H), 7,35 (t, J = 7,4 Hz, 1H), 7,62
(m, 1H), 7,70 (m, 2H), 7,86 (d, J = 8,4 Hz, 1H), 8,0 (m, 2H), 8,31
(m, 1H), 8,38 (d, J = 8,5 Hz, 1H).
-
Herstellung
von Difluoro[N-(2(1H)-pyridinyliden-κN-2-chinolinaminato-κN1]bor (Erf.-4): In einen 100 ml fassenden
Kolben mit rundem Boden wurden gegeben 2-Pyridinyl-2-chinolinylamin,
Toluol und BF3-Etherat. Die Reaktionsmischung
wurde 24 Stunden lang auf Rückflusstemperatur
erhitzt und dann auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Die Reaktionsmischung
wurde mit THF und Ethylacetat verdünnt und mit H2O
und danach mit 5%iger NaOH-Lösung
und Salzsole gewaschen. Die organische Schicht wurde über MgSO4 getrocknet. Das Endprodukt wurde nach Kolonnen-Chromatographie
isoliert (95:5 CH2Cl2/CH3CN) in Form eines gelben Pulvers (4,10 g,
70%). Die Ergebnisse der 1H NMR-Spektroskopie
stimmten mit dem Produkt überein. 1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 7,01 (m,
1H), 7,10 (d, J = 9,1 Hz, 1H), 7,23 (d, J = 8,6 Hz, 1H), 7,39 (m,
1H), 7,66 (m, 2H), 7,79 (m, 1H), 7,91 (d, J = 9,0 Hz, 1H), 8,21
(m, 1H), 8,42 (m, 1H).
-
Beispiel 3 – EL-Gerät-Herstellung – erfindungsgemäßes Beispiel
-
Eine
Reihe von EL-Geräten,
die den Erfordernissen der Erfindung entsprachen, wurde in folgender Weise
hergestellt:
Ein Glas-Substrat, beschichtet mit einer 42 nm
starken Schicht von Indium-Zinnoxid (ITO) als Anode wurde in Folge
in einem handelsüblichen
Detergens einer Ultraschallbehandlung unterworfen, mit deionisiertem
Wasser gespült,
in Toluoldampf entfettet und etwa 1 Min. lang Sauerstoff-Plasma
exponiert.
- a) Über der ITO-Schicht wurde eine
1 nm starke Fluorokohlenstoff-Defektelektronen injizierende Schicht (CFx)
durch Plasma-unterstützte
Abscheidung von CHF3 abgeschieden.
- b) Eine Defektelektronen transportierende Schicht von N,N'-Di-1-naphthalenyl-N,N'-diphenyl-4-4'-diaminobiphenyl (NPB) mit einer Dicke
von 75 nm wurde dann aus einem Tantal-Boot aufgedampft.
- c) Eine 30 nm starke Licht emittierende Schicht von 2-tert-Butyl-9,10-di-(2-naphthyl)anthracen
(TBADN) und Erf.-1 (vergleiche Tabelle I bezüglich der Dotiermittelmenge)
wurde dann auf der Defektelektronen transportierenden Schicht abgeschieden.
Diese Materialien wurden ferner aus Tantal-Booten aufgedampft.
- d) Eine 45 nm starke Elektronen transportierende Schicht aus
Tris(8-chinolinolato)aluminium(III) (AlQ3)
wurde dann auf der Licht emittierenden Schicht abgeschieden. Dieses
Material wurde ebenfalls aus einem Tantal-Boot aufgedampft.
- e) Auf die Oberseite der AlQ3-Schicht
wurde eine 220 nm starke Kathode abgeschieden, erzeugt aus Mg und
Ag in einem Volumen-Verhältnis
von 10:1.
-
Die
im Vorstehenden angegebene Folge vervollständigte die Abscheidung des
EL-Gerätes.
Das Gerät wurde
dann hermetisch abgepackt in einer trockenen Handschuhbox zum Schutze
gegenüber
der Umwelt.
-
Ein
Vergleichs-Gerät
wurde hergestellt unter Weglassung von Erf.-1 aus der Licht emittierenden Schicht
und unter Beibehaltung der gleichen Geräte-Architektur wie im Falle
der anderen Beispiele.
-
Die
in der beschriebenen Weise hergestellten Zellen wurden getestet
auf ihre Luminanz-Ausbeute und Farbe und die Ergebnisse sind in
Tabelle I angegeben. Es tritt eine enge, blaue Emissions-Spektrenspitze
bei einer Wellenlänge
von 444 nm auf und es liegt ein Anstieg von 10–20% im Falle der Luminanz-Ausbeute
bei den Beispielen 3-2 bis 3-6 relativ zu 3-1 vor. Zusätzlich zeigte
die Majorität
der dotierten Geräte
oder Einheiten eine größere Stabilität als das
undotierte Gerät
bzw. die undotierte Einheit. Beispiel 3-2 ist das einzige Gerät, das keinen
Stabilitäts-Vorteil
gegenüber
3-1 zu bieten scheint, doch ist die Stabilität vergleichbar. Die beste OLED-Geräte-Stabilität zeigte
Beispiel 3-6 mit einer lediglich 37%igen Abnahme der ursprünglichen
Luminanz nach 275 Stunden.
-
Tabelle
I – Untersuchungs-Ergebnisse
für Erf.-1
in TBADN.
a
-
Beispiel 4 – EL-Geräte-Herstellung
und Wirksamkeit
-
Eine
Reihe von EL-Geräten,
die den Erfordernissen der Erfindung genügten, wurde in folgender Weise hergestellt:
Ein
Glas-Substrat, beschichtet mit einer 42 nm starken Schicht von Indium-Zinnoxid
(ITO) als Anode wurde in Folge in einem handelsüblichen Detergens einer Ultraschallbehandlung
unterworfen, in deionisiertem Wasser gespült, in Toluoldampf entfettet
und etwa 1 Min. lang Sauerstoff-Plasma exponiert.
- a) Über der
ITO-Schicht wurde eine 1 nm starke Fluorokohlenstoff-Defektelektronen
injizierende Schicht (CFx) durch durch Plasma-unterstützte Abscheidung
von CHF3 abgeschieden.
- b) Eine Defektelektronen transportierende Schicht von N,N'-Di-1-naphthalenyl-N,N'-diphenyl-4-4'-diaminobiphenyl (NPB) mit einer Dicke
von 75 nm wurde dann aus einem Tantal-Boot aufgedampft.
- c) Eine 30 nm starke Licht emittierende Schicht von 2-tert-Butyl-9,10-di-(2-naphthyl)anthracen
(TBADN) und Erf.-5 (vergleiche Tabelle II bezüglich der Dotiermittelmenge)
wurde dann auf der Defektelektronen transportierenden Schicht abgeschieden.
Diese Materialien wurden ebenfalls aus Tantal-Booten aufgedampft.
- d) Eine 45 nm starke Elektronen transportierende Schicht von
Tris(8-chinolinolato)aluminium(III) (AlQ3)
wurde dann auf der Licht emittierenden Schicht abgeschieden. Dieses
Material wurde ebenfalls aus einem Tantal-Boot aufgedampft.
- e) Oben auf der AlQ3-Schicht wurde eine
220 nm starke Kathode abgeschieden, erzeugt aus Mg und Ag in einem
Volumen-Verhältnis
von 10:1.
-
Die
oben angegebene Folge vervollständigte
die Abscheidung des EL-Gerätes.
Das Gerät
wurde dann hermetisch in einer trockenen Handschuhbox abgepackt,
um es gegenüber
der Umgebung zu schützen.
-
Ein
Vergleichs-Gerät
wurde hergestellt unter Fortlassung von Erf.-5 aus der Licht emittierenden Schicht
und unter Beibehaltung der gleichen Geräte-Architektur wie in den anderen
Beispielen.
-
Die
auf diese Weise erzeugten Zellen wurden auf die Luminanz-Ausbeute
und Farbe getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben.
Enge blaue Emissionsprofile wurden bei 448 nm festgestellt mit einer begleitenden
Erhöhung
von 13–24%
der Luminanz-Ausbeute relativ zu den nicht-dotierten Spezies. Wie
im Falle des Beispiels 3 zeigt die Majorität der dotierten Geräte eine
größere Stabilität als das
undotierte Gerät. OLED-Geräte mit geringeren
Konzentrationen an Erf.-5 zeigen keinen Vorteil bezüglich der
Lebensdauer. Bei Dotiermittel-Konzentrationen von größer als
0,5% wird jedoch ein erkennbarer Vorteil bezüglich der Lebensdauer festgestellt.
Die beste OLED-Gerät-Stabilität wurde
festgestellt im Falle des erfin dungsgemäßen Beispiels 4-6 mit einer
43%igen Verminderung der ursprünglichen
Luminanz bei 200 Stunden.
-
Tabelle
II – Untersuchung
der Ergebnisse von Erf.-5 in TBADN.
a
-
Beispiel 5 – EL-Geräte-Herstellung
und Wirksamkeit
-
Es
wurde eine Reihe von EL-Geräten,
die den Erfordernissen der Erfindung genügen, auf folgende Weise hergestellt:
Ein
Glas-Substrat, beschichtet mit einer 42 nm starken Schicht von Indium-Zinnoxid
(ITO) als Anode wurde in Folge einer Ultraschallbehandlung in einem
handelsüblichen
Detergens unterworfen, in deionisiertem Wasser gespült, in Toluoldampf
entfettet und etwa 1 Min. lang Sauerstoff-Plasma exponiert.
- a) Auf der ITO-Schicht wurde eine 1 nm starke
Fluorokohlenstoff-Defektelektronen injizierende Schicht (CFx) durch
durch Plasma unterstützte
Abscheidung von CHF3 abgeschieden.
- b) Eine Defektelektronen transportierende Schicht von N,N'-Di-1-naphthalenyl-N,N'-diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl (NPB) mit einer Dicke
von 75 nm wurde dann aus einem Tantal-Boot aufgedampft.
- c) Eine 30 nm starke Licht emittierende Schicht von 4,4'-N,N'-Dicarbazol-1,1'-biphenyl (CBP) und
Erf.-1 (vergleiche Tabelle III bezüglich der Dotiermittelmenge)
wurde dann auf der Leerstellen transportierenden Schicht abgeschieden.
Diese Materialien wurden ebenfalls aus Tantal-Booten aufgedampft.
- d) Eine 15 nm starke Defektelektronen blockierende Schicht von
Bis(2-methyl-8-chinolinato)-4-phenylphenolatoaluminium(III) wurde
auf der Licht emittierenden Schicht abgeschieden. Dieses Material
wurde ebenfalls aus einem Tantal-Boot aufgedampft.
- e) Eine 30 nm starke Elektronen transportierende Schicht von
Tris(8-chinolinolato)aluminium(III) (AlQ3)
wurde dann auf der Defektelektronen blockierenden Schicht abgeschieden.
Dieses Material wurde ebenfalls aus einem Tantal-Boot aufgedampft.
- f) Oben auf die AlQ3-Schicht wurde eine
220 nm starke Kathode abgeschieden, die erzeugt wurde aus Mg und
Ag in einem Volumen-Verhältnis
von 10:1.
-
Die
obige Folge vervollständigte
die Abscheidung des EL-Gerätes.
Das Gerät
wurde dann hermetisch in einer trockenen Handschuhbox verpackt,
um es vor Umgebungeinflüssen
zu schützen.
-
Ein
Vergleichs-Gerät
wurde hergestellt unter Fortlassung von Erf.-1 aus der Licht emittierenden Schicht
und unter Beibehaltung der gleichen Geräte-Architektur der anderen
Beispiele.
-
Diese
Reihe von Elektrolumineszenz-Geräten
wurde hergestellt, um die Eignung des Borkomplexes als blaues Dotiermittel
in einer Vielfalt von Wirten zu veranschaulichen. Es erfolgt eine
wirksame Energieübertragung
von dem Wirt, CBP, auf das Dotiermittel, Erf.-1. Das Emissionswellenlängen-Maximum
wurde von 472 nm (Emission aufgrund von Bis(2-methyl-8-chinolinato)-4-phenylphenolatoaluminium(III))
auf 444 nm (Emission aufgrund von Erf.-1) verschoben und das enge
Emissionsprofil ist wiederum ähnlich
dem Emissionsprofil von Erf.-1 in Lösung. Die Luminanz-Ausbeute
wird ebenfalls durch Zugabe von Erf.-1 um 15–40% erhöht.
-
Tabelle
III – Untersuchung
der Ergebnisse für
Erf.-1 in CBP.
a
-
Beispiel 6 – EL-Geräte-Herstellung
und Wirksamkeit
-
Eine
Reihe von EL-Geräten,
die den Erfordernissen der Erfindung genügen, wurde in der folgenden Weise
hergestellt:
Ein Glas-Substrat, beschichtet mit einer 42 nm
starken Schicht von Indium-Zinnoxid (ITO) als Anode wurde in Folge
einer Ultraschallbehandlung in einem handelsüblichen Detergens unterworfen,
in deionisiertem Wasser gespült,
in Toluoldampf entfettet und etwa 1 Min. lang Sauerstoff-Plasma
exponiert.
- a) Auf der ITO-Schicht wurde eine
1 nm starke Fluorokohlenstoff-Defektelektronen injizierende Schicht (CFx)
durch durch Plasma unterstützte
Abscheidung von CHF3 abgeschieden.
- b) Eine Defektelektronen transportierende Schicht von N,N'-Di-1-naphthalenyl-N,N'-diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl (NPB) mit einer Dicke
von 75 nm wurde dann aus einem Tantal-Boot aufgedampft.
- c) Eine 30 nm starke Licht emittierende Schicht von 2-tert-Butyl-9,10-di-(2-naphthyl)anthracen
(TBADN) und Erf.-2 (vergleiche Tabelle IV bezüglich der Dotiermittelmenge)
wurde dann auf der Defektelektronen transportierenden Schicht abgeschieden.
Diese Materialien wurden ebenfalls aus Tantal-Booten aufgedampft.
- d) Eine 45 nm starke Elektronen transportierende Schicht von
Tris(8-chinolinolato)aluminium(III) (AlQ3)
wurde dann auf der Licht emittierenden Schicht abgeschieden. Dieses
Material wurde ebenfalls aus einem Tantal-Boot aufgedampft.
- e) Oben auf der AlQ3-Schicht wurde eine
220 nm starke Kathode abgeschieden, erzeugt aus Mg und Ag in einem
Volumen-Verhältnis
von 10:1.
-
Die
obige Folge vervollständigte
die Abscheidung des EL-Gerätes.
Das Gerät
wurde dann hermetisch in einer trockenen Handschuhbox abgepackt,
um es vor Umwelteinwirkungen zu schützen.
-
Ein
Vergleichs-Gerät
wurde hergestellt unter Fortlassung von Erf.-2 aus der Licht emittierenden Schicht
und unter Beibehaltung der gleichen Geräte-Struktur wie im Falle der
anderen Beispiele.
-
Die
so hergestellten Zellen wurden auf die Luminanz-Ausbeute und Farbe
getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle IV angegeben. Enge blaue
Emissionsprofile wurden bei 464 nm beobachtet mit einer gleichzeitigen
Erhöhung
von 7–15%
in der Luminanz-Ausbeute relativ zu den undotierten Spezies. Sämtliche
dotierten Geräte
zeigen eine größere Stabilität als das
undotierte Gerät
und zeigen einen mäßig kleineren
Luminanz-Verlust nach 200 Stunden.
-
Tabelle
IV – Untersuchung
der Ergebnisse für
Erf.-2 in TBADN.
a
-
Beispiel 7 – EL-Geräte-Herstellung
und Wirksamkeit
-
Eine
Reihe von EL-Geräten,
die den Erfordernissen der Erfindung genügen, wurde in der folgenden Weise
hergestellt:
Ein Glas-Substrat, beschichtet mit einer 42 nm
starken Schicht von Indium-Zinnoxid (ITO) als Anode wurde in Folge
einer Ultraschallbehandlung in einem handelsüblichen Detergens unterworfen,
in deionisiertem Wasser gespült,
in Toluoldampf entfettet und etwa 1 Min. lang Sauerstoff-Plasma
exponiert.
- a) Auf der ITO-Schicht wurde eine
1 nm starke Fluorokohlenstoff-Defektelektronen injizierende Schicht (CFx)
durch durch Plasma unterstützte
Abscheidung von CHF3 abgeschieden.
- b) Eine Leerstellen transportierende Schicht von N,N'-Di-1-naphthalenyl-N,N'-diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl
(NPB) mit einer Dicke von 75 nm wurde dann aus einem Tantal-Boot aufgedampft.
- c) Eine 30 nm starke Licht emittierende Schicht aus 2-tert-Butyl-9,10-di-(2-naphthyl)anthracen
(TBADN) und Erf.-3 (vergleiche Tabelle V bezüglich der Dotiermittelmenge)
wurde dann auf der Defektelektron transportierenden Schicht abgeschieden.
Diese Materialien wurden ebenfalls aus Tantal-Booten aufgedampft.
- d) Eine 45 nm starke Elektronen transportierende Schicht von
Tris(8-chinolinolato)aluminium(III) (AlQ3)
wurde dann auf der Licht emittierenden Schicht abgeschieden. Dieses
Material wurde ebenfalls aus einem Tantal-Boot aufgedampft.
- e) Oben auf der AlQ3-Schicht wurde eine
220 nm starke Kathode abgeschieden, die gebildet wurde aus Mg und
Ag in einem Volumen-Verhältnis
von 10:1.
-
Die
obige Folge vervollständigte
die Abscheidung des EL-Gerätes.
Das Gerät
wurde dann hermetisch in einer trockenen Handschuhbox abgepackt,
um es vor Umwelteinflüssen
zu schützen.
-
Ein
Vergleichs-Gerät
wurde hergestellt unter Fortlassung von Erf.-3 aus der Licht emittierenden Schicht
und unter Beibehaltung der gleichen Geräte-Architektur wie im Falle
der anderen Beispiele.
-
Die
auf diese Weise hergestellten Zellen wurden auf die Luminanz-Ausbeute
und Farbe getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle V zusammengestellt.
Enge blaue Emissionsprofile wurden bei 472 nm festgestellt mit einer
begleitenden Erhöhung
der Luminanz-Ausbeute von 13–21%
relativ zu den undotierten Spezies. Sämtliche dotierten Geräte zeigen
eine größere Stabilität als das
undotierte Gerät.
Die beste OLED-Gerät-Stabilität ergab
sich im Falle des erfindungsgemäßen Beispiels
7-6 mit einer 20%igen Abnahme der ursprünglichen Luminanz bei 200 Stunden.
-
Tabelle
V – Untersuchung
der Ergebnisse für
Erf.-3 in TBADN.
a
-
Beispiel 8
-
Herstellung
von 4-Phenyl-2-aminochinolin: Acetonitril (150 ml) wurde 30 Min.
lang auf Rückflusstemperatur
erhitzt in Gegenwart von Kaliumhydroxid (14,2 g, 254 mMole). 2-Aminobenzophenon
(10,0 g, 50,7 mMole) in Acetonitril (165 ml) wurde zu der Reaktionsmischung
zugegeben. Nach Erhitzung auf Rückflusstemperatur über Nacht
wurde die Mischung auf Raumtemperatur abgekühlt und die erhaltene feste
Masse wurde abfiltriert. HCl (1,0 M, 100 ml) wurde zur Lösung zugegeben
und die erhaltene feste Masse wurde abfiltriert. Die festen Massen
wurden vereinigt, in Ethylacetat gelöst, über Magnesiumsulfat getrocknet
und filtriert. Die flüchtigen
Komponenten wurden mittels eines Rotationsverdampfers entfernt und
die feste Masse wurde aus Ethylacetat und Heptan umkristallisiert.
-
Herstellung
von 4-Phenyl-2-chinolinyl-2'-chinolinylamin:
In einen Kolben mit rundem Boden wurden eingeführt 4-Phenyl-2-aminochinolin
(2,0 g, 9,1 mMole), 2-Chlorochinolin (1,5 g, 9,1 mMole), Palladium(II)acetat
(0,08 g, 0,36 mMole), Bis(2-diphenylphosphinophenyl)ether (0,18
g, 0,34 mMole), Natrium-tert-Butoxid (1,0 g, 10,9 mMole) und Toluol
(18 ml, mit N2 ausgespült). Die Reaktionsmischung
wurde 5 Stunden lang unter einer Atmosphäre von N2 auf
90°C erhitzt.
Die Reaktionsmischung wurde filtriert und die feste Masse wurde
abgetrennt. Die flüchtigen
Komponenten wurden mittels eines Rotationsverdampfers entfernt und
die Mischung wurde in Ethylacetat und Methylenchlorid gelöst. HCl
(3 M, Tropfen) wurde zu der Mischung zugegeben, bis sich eine feste
Masse gebildet hatte. Die Mischung wurde filtriert und die feste
Masse wurde abgetrennt.
-
Herstellung
von Erf.-27: In einen Kolben mit rundem Boden wurden eingeführt 4-Phenyl-2-chinolinyl-2'-chinolinylamin (1,2
g, 3,4 mMole), Toluol (35 ml) und BF3-Etherat
(0,88 ml, 6,9 mMole). Die Reaktionsmischung wurde 18 Stunden lang
auf Rückflusstemperatur
erhitzt und dann auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Die Reaktionsmischung
wurde mit H2O verdünnt und mit Methylenchlorid
extrahiert. Die Mischung wurde über
Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Die flüchtigen Komponenten wurden
mittels eines Rotationsverdampfers entfernt und die feste Masse
wurde aus Ethylacetat und Heptan umkristallisiert. Das Dotiermittel
wurde weiter durch Sublimation gereinigt.
-
Beispiel 9
-
Eine
Reihe von EL-Geräten,
die den Erfordernissen der Erfindung genügen, wurde in der in Beispiel
3 beschriebenen Weise hergestellt, mit der Ausnahme, dass das verwendete
Dotiermittel ein Dotiermittel wie in Tabelle VI angegeben war. Die
so hergestellten Zellen wurden auf die Luminanz-Ausbeute, Farbe
und den Luminanz-Verlust unter erschwerten Bedingungen getestet
und die Ergebnisse sind in Tabelle VI zusammengestellt. Als eine
wünschenswerte
Ausführungsform
der Erfindung zeigen die Ergebnisse für die verschiedenen Dotiermittel
eine hohe Luminanz-Ausbeute, eine gute Farbe und eine gute Stabilität.
-
Tabelle
VI – Untersuchung
der Ergebnisse für
Dotiermittel in TBADN.
a
-
Beispiel 10
-
Eine
Reihe von EL-Geräten,
die den Erfordernissen der Erfindung genügen, wurde in der in Beispiel
3 beschriebenen Weise hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Dicke
der Elektronen transportierenden Schicht aus Tris(8-chinolinolato)aluminium(III)
(AlQ3) 35 nm betrug, die Licht emittierende
Schicht aus 2-tert-Butyl-9,10-di-(2-naphthyl)anthracen (TBADN) 20
nm dick war und das Dotiermittel ein solches wie in Tabelle VII angegeben
war. Die auf diese Weise gebildeten Zellen wurden auf ihre Luminanz-Ausbeute,
Farbe und den Luminanz-Verlust
unter erschwerten Bedingungen getestet und die Ergebnisse sind in
Tabelle VII zusammengestellt. Als eine wünschenswerte Ausführungsform
der Erfindung zeigen die Ergebnisse der verschiedenen Dotiermittel
eine hohe Luminanz-Ausbeute, eine gute Farbe und eine gute Stabilität.
-
Tabelle
VII – Untersuchung
der Ergebnisse der Dotiermittel in TBADN.
a
-
Beispiel 11
-
Eine
Reihe von EL-Geräten,
die den Erfordernissen der Erfindung genügen, wurde in gleicher Weise wie
in Beispiel 3 beschriebenen hergestellt, mit der Ausnahme, dass
die Dicke der Elektronen transportierenden Schicht aus Tris(8-chinolinolato)aluminium(III)
(AlQ3) 40 nm betrug, dass die Licht emittierende
Schicht von 2-tert-Butyl-9,10-di-(2-naphthyl)anthracen (TBADN) 20
nm dick war und dass ein Dotiermittel wie in Tabelle VIII angegeben
verwendet wurde. Die so hergestellten Zellen wurden auf die Luminanz-Ausbeute,
Farbe und den Luminanz-Verlust unter erschwerten Bedingungen getestet
und die Ergebnisse sind in Tabelle VIII zusammengestellt. Als eine
wünschenswerte
Ausgestaltung der Erfindung zeigen die Ergebnisse für die verschiedenen
Dotiermittel eine hohe Luminanz-Ausbeute, eine gute Farbe und eine
gute Stabilität.
-
Tabelle
VIII – Untersuchung
der Ergebnisse für
Dotiermittel in TBADN.
a
-
Die
oben beschriebenen Beispiele zeigen, dass die Klasse von Borkomplexen,
koordiniert durch Ring-Stickstoffatome eines Bis(azinyl)amins wie
im Vorstehenden beschrieben, als organische Dotiermittel dienen
kann, die eine starke wirksame blaue Elektrolumineszenz zu erzeugen
vermögen.
Es ist wiederum wichtig, diese Klasse von Dotiermitteln von strukturell ähnlichen
tricyclischen Borkomplexen zu unterscheiden, die 5-gliedrige Ringe
aufweisen und jenen, die zu einem grünen Ton führen. Vergleichs-Beispiele
finden sich in Tabelle IX. Obgleich geringfügige Störungen der Emission λmax erwartet
wurden bei Verwendung unter schiedlicher Substituenten, sind die
großen
Unterschiede in den Emissions-Maxima (> 75 nm) zurückzuführen auf unterschiedliche zentrale
Ringstrukturen der Chromophoren. Eine hypsochrome Verschiebung von
90 nm tritt auf, wenn eine N-Substitution für -CH als brückenbildender
Rest zwischen den zwei Chinolin-Heterocyclen (8-1 vs. 8-2) erfolgt.
Der entgegengesetzte Effekt ist ersichtlich im Falle von analogen
5,6,5-tricyclischen Borkomplexen, wie es angegeben wird von Sathyamoorthi
u. A. [Heteroatom Chem. Band 4 (6), Seiten 603–608, 1993]; wenn N substituiert
wird als brückenbildender
Rest zwischen den zwei Pyrrolringen, erfolgt eine bathochrome Verschiebung
von grob 100 nm (8-4 vs. 8-3). Dieser breite Bereich von Emissions-Maxima
veranschaulicht die sehr unterschiedlichen elektronischen Eigenschaften
dieser scheinbar ähnlichen
Strukturen. Es ist zu erwähnen,
dass keines der Vergleichs-Beispiele dazu in der Lage ist, blaues
Licht zu erzeugen. Lediglich das erfindungsgemäße Beispiel 8-1 ist zu einer
blauen Emission in der Lage, wodurch die Bedeutung des speziellen
Borkomplexes, der für
die Erfindung geeignet ist und seine Bedeutung in EL-Geräten veranschaulicht wird.
-
Tabelle
IX – Vergleich
von tricyclischen Borkomplexen
-
-
Die
Erfindung wurde im Detail beschrieben unter besonderer Bezugnahme
auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen,
wobei darauf hinzuweisen ist, dass Variationen und Modifikationen
innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung durchgeführt werden
können.
-
Zu
Ausführungsformen
der Erfindung gehören
das Gerät,
in dem:
mindestens eine der Pyridylgruppen substituiert ist
wie durch Substituentengruppen, die miteinander unter Erzeugung
eines kondensierten Ringes verbunden sind;
der Wirt eine ein
Chelat bildende Oxinoidverbindung umfasst;
der Wirt eine Dicarbazol-Biphenylverbindung
umfasst;
der Wirt eine Anthracenverbindung umfasst;
der
Wirt 4,4'-N,N'-Dicarbazol-1,1'-biphenyl (CBP) oder
2-tert-Butyl-9,10-di-(2-naphthyl)anthracen
umfasst;
die Substituenten ausgewählt sind, um einen verminderten
Luminanz-Verlust mit der Zeit unter erschwerten Bedingungen zu bewirken
im Vergleich zu dem Verlust im Falle des gleichen Gerätes, das
keine Borverbindung enthält;
in
Formel 1, in der 1, 2, 3, 4, 1',
2', 3' und 4' sämtlich für Kohlenstoffatome
stehen, mindestens einer oder beide der Ringe A oder A' Substituenten aufweisen,
die unter Bildung eines kondensierten Ringes zusammengetreten sind;
mindestens eine Gruppe X
a oder X
b vorliegt, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend
aus Halogenid und Alkyl-, Aryl-, Alkoxy- und Aryloxygruppen; Z
a und Z
b unabhängig voneinander
ausgewählt
sind aus der Gruppe bestehend aus Fluoro und Alkyl-, Aryl-, Alkoxy-
und Aryloxygruppen, insbesondere Fluoro;
die zwei 6-6-kondensierten
Ringsysteme Chinolin- oder Isochinolinsysteme sind;
in Formel
(1) Z
a und Z
b für Fluor
stehen; und
das Dotiermittel ein solches gemäß Formel
(2), (3) oder (4) ist:
worin
X
c, X
d, X
e, X
f, X
g und
X
h jeweils stehen für Wasserstoff oder einen unabhängig voneinander
ausgewählten Substituenten,
von denen einer eine Aryl- oder Heteroarylgruppe sein muss.