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Die
vorliegende Erfindung betrifft Elektrolumineszenzvorrichtungen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung auf Naphthylanthracen
basierende Polymere, die als Leuchtmaterialien in polymeren Elektrolumineszenzvorrichtungen
zum Einsatz kommen.
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Elektrolumineszenzvorrichtungen
sind optoelektronische Vorrichtungen, in denen Lichtemission in
Ansprechen auf einen durch die Vorrichtung tretenden elektrischen
Strom erzeugt wird. Das physikalische Modell für Elektrolumineszenzvorrichtungen
ist die radiative Rekombination von Elektronen und Löchern. Der
Begriff LED (Leuchtdiode) wird allgemein verwendet, um eine Elektrolumineszenzvorrichtung
zu beschreiben, in der das Strom-Spannungsverhalten nicht linear
ist, was bedeutet, dass der durch die Elektrolumineszenzvorrichtung
fließende
Strom von der Polarität
der an die Elektrolumineszenzvorrichtung angelegten Spannung abhängt. Zur
Herstellung von LEDs werden sowohl organische als auch anorganische
Materialien verwendet. Anorganische Materialien, wie ZnS/Sn, Ga/Bs,
Ga/As, werden in Halbleiterlasern, kleinflächigen Displays, LED-Lampen
usw. verwendet. Zu den Nachteilen anorganischer Materialien zählt allerdings
die Schwierigkeit, große
Flächen
herzustellen und ein effizientes blaues Licht zu erzeugen.
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Organische
Polymere, die als Leuchtmaterialien in Elektrolumineszenzvorrichtung
verwendet werden, bieten gegenüber
anorganischen Materialien einige Vorteile, wie beispielsweise eine
vereinfachte Fertigung, niedrige Betriebsspannungen und die Möglichkeit,
großflächige und
vollfarbige Displays zu produzieren. Konjugierte Polymere, wie Poly(phenylvinylen)
(PPV) wurden erstmals als Elektrolumineszenzmaterialien von Burroughes
et al 1990 eingeführt
(Burroughes, J. H. Nature 1990, 347, 539–41). Seither wurden erhebliche
Fortschritte unternommen, um die Stabilität, Effizienz und Haltbarkeit
von polymeren LEDs zu verbessern (Sheats, J. R. et al., Science
1996, 273, 884–888;
Berggren, M. et al., Nature 1994, 372, 444–6; Holmes, A. B. et al., WO
94/29883 (1994); und Spreitzer et al., Adv. Mater. 1998,10(16),
1340). Polymere mit einer breiten Energielücke zur Abstrahlung blauen
Lichts sind wichtige Materialien, weil stabile, effiziente, blau
leuchtende Materialien mit großer
Helligkeit für
vollfarbige Elektrolumineszenz-Anzeigeanwendungen wünschenswert
sind. Mit diesen primären
Materialien ist es möglich,
weitere Farben mit einer Energieübertragung
entlang des Energiebergs (Downhill) zu erzeugen. Beispielsweise
lässt sich
eine grüne
oder rote Elektrolumineszenzstrahlung erzeugen, indem man ein blaues
Elektrolumineszenz-Wirtsmaterial mit einer kleinen Menge an grünem oder
roten Lumineszenzmaterial dotiert.
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Die
Einbringung nicht konjugierter Abstandsgruppen in eine konjugierte
Polymerhauptkette ist ein effektiver Weg, um die Konjugation aufzubrechen
und somit die Energielücke
zur Abstrahlung blauen Lichts zu vergrößern. Diese Abstandsgruppen
verhindern normalerweise die erweiterte Konjugation und tragen zur
Löslichkeit
und zu den filmbildenden Eigenschaften des Polymers bei. Blau strahlende
PPV (Aguiar, M et al., Macromolecules 1995, 28, 4598–602), Polythiophen
(Andersson, M. R. et al., Macromolecules 1995, 28, 7525–9) und
PPP (Hilberer, A et al., Macromolecules 1995, 28, 4525–9) sind
nach diesem Konzept hergestellt worden. Eine derartige Abstandsgruppe
kann jedoch auch als Barriere gegenüber der Injektion und Mobilität der Ladungsträger wirken,
was zu hohen Schwellenwertspannungen und Betriebsspannungen führt. Es
ist daher wünschenswert,
verarbeitbare, nicht blau abstrahlende Polymere mit niedrigen Treiberspannungen
für vollfarbige
Displays zu entwickeln.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, polymere Lumineszenzmaterialien
mit breiter Energielücke
bereitzustellen, die für
polymere Elektrolumineszenzvorrichtungen verwendbar sind.
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Der
Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, lumineszierende Polymere
mit breiter Energielücke bereitzustellen,
die blaues Licht abstrahlen.
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Diese
Aufgaben werden mit einer Elektrolumineszenzvorrichtung gelöst, die
eine Anode, eine Kathode, ein zwischen der Anode und der Kathode
angeordnetes polymeres Lumineszenzmaterial umfasst, wobei die polymeren
Lumineszenzmaterialien 9,10-Di-(2-Naphthyl)anthracenbasierte Polymere
folgender Formel aufweisen:
wobei:
R
1,
R
2, R
3 und R
4 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff
oder Alkyl oder Alkoxy aus 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, Aryl oder
substituiertes Aryl aus 6 bis 28 Kohlenstoffatomen oder Heteroaryl
oder substituiertes Heteroaryl aus 4 bis 40 Kohlenstoffatomen oder
eine Cyanogruppe oder eine Nitrogruppe stehen.
X für eine Verkettungsgruppe
steht; und
Y eine oder mehrere Comonomereinheiten umfasst,
die eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Alkenyl-, Aryl-
oder Heteroaryl- oder eine konjugierte Gruppe sind.
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Die
vorliegende Erfindung stellt polymere Leuchtmaterialien mit einer
Reihe von Vorteilen bereit, zu denen gute Löslichkeit und bessere thermische
Stabilität
zählen.
Mit dem primären,
Chromophor 9,10-Di-(2-Naphthyl)anthracen mit breiter Energielücke lassen
sich andere farbabstrahlende, lumineszierende Copolymere mühelos entwerfen
und herstellen, indem man Chromorphore mit schmaler Energielücke in die Polymerkette
einbringt.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Schnittansicht einer zweischichtigen Elektrolumineszenzvorrichtung,
die zur Verwendung eines erfindungsgemäßen Polymers geeignet ist;
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2 eine
Schnittansicht einer modifizierten zweischichtigen Elektrolumineszenzvorrichtung,
die zur Verwendung eines erfindungsgemäßen Polymers geeignet ist;
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3 eine
Schnittansicht einer einschichtigen Elektrolumineszenzvorrichtung,
die zur Verwendung eines erfindungsgemäßen Polymers geeignet ist;
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4 das
Absorptions- und Fotolumineszenzspektrum des Polymers 26 und das
Elektrolumineszenzspektrum einer aus dem Polymer 26 hergestellten
einschichtigen Elektrolumineszenzvorrichtung;
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5 das
Absorptions- und Fotolumineszenzspektrum des Polymers 28 und das
Elektrolumineszenzspektrum einer aus dem Polymer 28 hergestellten
einschichtigen Elektrolumineszenzvorrichtung;
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6 die
Spannungs-/Stromdichte und Leuchtdichteeigenschaften einer aus dem
Polymer 28 hergestellten einschichtigen Elektrolumineszenzvorrichtung.
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Die
vorliegende Erfindung stellt leuchtende Polymere mit 9,10-Di-(2-Naphthyl)anthracen
bereit, die eine gute Löslichkeit
und thermische Stabilität
aufweisen, wie in Formel I gezeigt. Das chromophore 9,10-Di-(2-Naphthyl)anthracen
hat sich als besonders geeignet zur Herstellung effizienter und
stabiler Elektrolumineszenzvorrichtungen erwiesen, wie in der Parallelanmeldung
US-A-5,935,721 von Shi et al. beschrieben. Außerdem weist 9,10-Di-(2-Naphthyl)anthracenchromophor
eine große
Energielücke
auf. Die Energielücke
ist die Energiedifferenz zwischen dem höchsten besetzten Orbital eines
Moleküls
(HOMO) und dem niedrigsten unbesetzten Orbital eines Moleküls (LUMO).
Die Einbindung der zweiten Comonomereinheit Y kann verschiedenen
Zwecken dienen:
- 1) zur weiteren Verbesserung
der Löslichkeit
des Polymers;
- 2) zur Verbesserung der Elektronen- oder Lochtransportfähigkeit;
und
- 3) zur Abstimmung der Emissionsfarbe des Polymers.
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Die
zweite Comonomereinheit Y können
daher die Gruppen zur Verbesserung der Löslichkeit oder der Mobilität des Elektronen-
oder Lochtransports sein oder Emissionsanteile mit kleiner Energielücke. Das
grün- oder
rotleuchtende Polymer ist durch intramolekulare Downhill-Energieübertragung
herstellbar.
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Das
in Formel I gezeigte Polymer ist ein Polymer, das ein 9,10-Di-(2-Naphthy)anthracen
enthält,
wobei:
R1, R2,
R3 und R4 jeweils
unabhängig
voneinander für
Wasserstoff oder Alkyl oder Alkoxy aus 1 bis 24 Kohlenstoffatomen,
Aryl oder substituiertes Aryl aus 6 bis 28 Kohlenstoffatomen oder
Heteroaryl oder substituiertes Heteroaryl aus 4 bis 40 Kohlenstoffatomen
oder F, Cl oder Br oder eine Cyanogruppe oder eine Nitrogruppe stehen.
Beispielsweise können
R1, R2, R3 und R4 für Wasserstoff,
Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, Tbutyl, Pentyl,
Hexyl, Ethylhexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Dodecyl, Hexyadecyl,
Cyclohexyl, Cyclopentyl, Methoxy, Ethoxy, Butoxy, Hexyloxy, Ethylhexyloxy,
Methoxyethoxyethyl, Methoxyethyloxyethoxyethyl, Phenyl, Tolyl, Nathphyl,
Xylen, Anthracen, Phenanthren, Phenylmethylenphenyl, Benzyl, Phenoxy,
Pyridyl, Thiophenyl stehen. Vorzugsweise stehen R1,
R2, R3 und R4 für
Wasserstoff, tBbutyl, Phenyl, 2-Ethylhexyloxy oder 4-Methoxypheny.
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X
steht für
eine Verkettungsgruppe und umfasst beispielsweise, aber nicht abschließend, folgende Gruppen:
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Gruppe I:
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X
ist eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verkettungsgruppe:
worin R für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe
aus 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, Aryl oder substituiertes Aryl aus
6 bis 28 Kohlenstoffatomen oder Heteroaryl oder substituiertes Heteroaryl
aus 4 bis 40 Kohlenstoffatomen oder F, Cl oder Br oder eine Cyanogruppe
steht.
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Gruppe II:
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X
ist entweder eine Ether- oder eine Thioether-Verkettungsgruppe:
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Gruppe III:
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X
ist eine Ester-Verkettungsgruppe:
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Gruppe IV:
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X
ist eine Anhydrid-Verkettungsgruppe:
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Gruppe V:
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X
ist eine Carbonat-Verkettungsgruppe:
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Gruppe VI:
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X
ist eine Sulfon- oder Sulfin-Verkettungsgruppe:
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Gruppe VII:
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X
ist eine Amin-Verkettungsgruppe:
worin R für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe
aus 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, Aryl oder substituiertes Aryl aus
6 bis 28 Kohlenstoffatomen oder Heteroaryl oder substituiertes Heteroaryl
aus 4 bis 40 Kohlenstoffatomen steht;
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Gruppe VIII:
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X
ist eine Amid-Verkettungsgruppe:
worin R für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe
aus 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, Aryl oder substituiertes Aryl aus
6 bis 28 Kohlenstoffatomen oder Heteroaryl oder substituiertes Heteroaryl
aus 4 bis 40 Kohlenstoffatomen steht;
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Gruppe IX:
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X
ist eine Harnstoff-Verkettungsgruppe:
worin R für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe
aus 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, Aryl oder substituiertes Aryl aus
6 bis 28 Kohlenstoffatomen oder Heteroaryl oder substituiertes Heteroaryl
aus 4 bis 40 Kohlenstoffatomen steht;
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Gruppe IX:
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X
ist eine Aryl-Verkettungsgruppe:
worin Ar ein Aryl oder eine
substituierte Arylgruppe mit 6 bis 28 Kohlenstoffatomen oder ein
Heteroaryl oder ein substituiertes Heteroaryl mit 4 bis 40 Kohlenstoffatomen
ist und n steht für
eine ganze Zahl von 1 bis 6.
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Y
steht für
eine oder mehrere zweite Comonomereinheiten und ist eine substituierte
oder unsubstituierte Alkyl-, Alkenyl-, Aryl-, Heteroaryl- oder sonstige
konjugierte Gruppe. Sofern die Gruppe aus mehr als einer Gruppe
besteht, können
die Gruppen verschieden sein.
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Alkylgruppen
enthalten 1 bis 28 Kohlenstoffatome;
Substituierte oder unsubstituierte
Arylgruppen enthalten 6–28
Kohlenstoffatome, die Phenyl-, Biphenyl-, Naphthyl-, Anthracen-,
Fluor-, Phenanthren-, Spirophenyl-, Perylen- oder Pyrengruppen enthalten;
Substituierte
oder unsubstituierte Heteroarylgruppen enthalten 4–40 Kohlenstoffatome,
die Pyridin, Thiophen, Pyrrol, Bithiophen, Furan, Benzofuran, Benzimidazol,
Benzoxazol, Quinoxalin, Phenylquinolin, Dipheyloxadizaol oder Carbazol
enthalten;
Alle zuvor genannten Substituenten enthalten Alkyl-
oder Alkoxygruppen aus 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, Aryl oder substituiertes
Aryl aus 6 bis 28 Kohlenstoffatomen oder Heteroaryl oder substituiertes
Heteroaryl aus 4 bis 28 Kohlenstoffatomen oder F, Cl oder Br oder
eine Cyanogruppe oder eine Nitrogruppe.
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Y
kann in die beiden folgenden Gruppen unterteilt werden.
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Gruppe I:
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Y
sind Alkylgruppen der Formel (II):
wobei:
R aus 1 bis 24
Kohlenstoffatomen besteht und zudem N, S, F, Cl oder Br oder Si
Atome enthalten kann.
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Die
folgenden Molekularstrukturen stellen konkrete Beispiele von Alkylgruppen
dar.
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- Polymer 1 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, m=6
- Polymer 2 R1=n-Hexyl, R2=n-Hexyloxy,
m=4
- Polymer 3 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy,
m=6
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- Polymer 4 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, m=6
- Polymer 5 R1=n-Hexyl, R2=n-Hexyloxy,
m=4
- Polymer 6 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy,
m=6
- Polymer 7 R1=R2=n-Hexyl,
m=8
- Polymer 8 R1=R2=H,
m=12
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- Polymer 9 R1=H, R2=2-Ethylhexyloxy,
p=4, q=3
- Polymer 10 R1=n-Hexyl, R2=t-Butyl,
p=4, q=3
- Polymer 11 R1=n-Hexyl, R2=t-Butyl,
p=4, q=5
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- Polymer 12 R1=H, R2=2-Ethylhexyloxy,
X=O, p=6
- Polymer 13 R1=n-Hexyl, R2=2-Ethylhexyloxy,
X=O, p=4
- Polymer 14 R1=2-Ethylhexyl, R2=t-Butyl, X=S, p=4
- Polymer 15 R1=n-Hexyoxy, R2=t-Butyl,
X=S, p=4
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- Polymer 16 R1=H, R2=2-Ethylhexyloxy,
p=6
- Polymer 17 R1=n-Hexyl, R2=2-Ethylhexyloxy,
p=4
- Polymer 18 R1=2-Ethylhexyl, R2=t-Butyl, p=4
- Polymer 19 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, p=4
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- Polymer 20 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, p=4, g=3
- Polymer 21 R1=t-Butyl, R2=2-Ethylhexyl,
p=4, q=5
- Polymer 22 R1=n-Hexyl, R2=2-Ethylhexyloxy,
p=4, q=5
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- Polymer 23 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, m=8
- Polymer 24 R1=t-Butyl, R2=2-Ethylhexyl,
m=4
- Polymer 25 R1=n-Hexyl, R2=2-Ethylhexyloxy,
m=2
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- Polymer 26 R1=R2=H,
m=11
- Polymer 27 R1=t-Butyl, R2=2-Ethylhexyl,
m=7
- Polymer 28 R1=t-Butyl, R2=H,
m=11
- Polymer 29 R1=n-Hexyl, R2=2-Ethylhexyloxy,
m=5
- Polymer 30 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, m=11
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Gruppe II:
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Y
steht für
zwei Arylgruppen, die über
eine Verkettungsgruppe Z der Formel (III) verbunden sind:
wobei:
Ar
1 und
Ar
2 für
substituierte oder unsubstituierte aromatische Gruppen stehen, die
6 bis 28 Kohlenstoffatome enthalten;
Z für zweiwertige Verkettungsgruppen
mit 0 bis 12 Kohlenstoffen stehen, die N, Si, O, Cl, F, Br, oder
S Atome enthalten können.
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Die
folgenden Molekularstrukturen stellen konkrete Beispiele der zuvor
genannten Gruppen mit folgender Formel III dar.
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- Polymer 31 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=H, p=6
- Polymer 32 R1=R3=H,
R2=2-Ethylhexyloxy, p=12
- Polymer 33 R1=n-Hexyl, R2=R3=H, p=12
- Polymer 34 R1=t-Butyl, R2=R3=n-Hexyl, p=6
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- Polymer 35 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=H, R4=CH3, X=C
- Polymer 36 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=H, R4=CF3, X=C
- Polymer 37 R1=t-Butyl, R2=2-Ethylhexyloxy,
R4=CF3, R3=H, X=C
- Polymer 38 R1=n-Hexyl, R2=n-Hexyloxy,
R3=H, R4=CF3, X=C
- Polymer 39 R1=t-Butyl, R2=2-Ethylhexyloxy,
R3=H, R4=CF3, X=Si
- Polymer 40 R1=H, R2=2-Ethylhexyloxy,
R3=H, R4=CF3, X=Si
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- Polymer 41 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=H, R4=CH3, X=C
- Polymer 42 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=H, R4=CF3, X=C
- Polymer 43 R1=t-Butyl, R2=2-Ethylhexyloxy,
R3=H, R4=CF3, X=Si
- Polymer 44 R1=R2=R3=H, R4=CH3, X=C
- Polymer 45 R1=H, R2=2-Ethylhexyloxy,
R3=H, R4=CF3, X=Si
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- Polymer 46 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=R4=CH3
- Polymer 47 R1=R2=H,
R3=R4=CH3
- Polymer 48 R1=H, R2=2-Ethylhexyloxy,
R3=n-Butyl, R4=CH3
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- Polymer 49 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=CH3, R4=H, X=C
- Polymer 50 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy,
R3=CH3, R4=H, X=C
- Polymer 51 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy,
R3=n-Butyl, R4=H,
X=Si
- Polymer 52 R1=R2=R4=H, R3=CF3, X=C
- Polymer 53 R1=H, R2=2-Ethylhexyloxy,
R3=CH3, R4=n-Butyl, X=Si
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- Polymer 54 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Butyl, R3=Phenyl
- Polymer 55 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy,
R3=Phenyl
- Polymer 56 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=n-Butyl
- Polymer 57 R1=n-Hexyl, R2=2-Ethylhexyloxy,
R3=Phenyl
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- Polymer 58 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=n-Hexyl
- Polymer 59 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=n-Hexyl
- Polymer 60 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=n-Hexyl
- Polymer 61 R1=t-Butyl, R2=H,
R3=2-Ethylhexyl
- Polymer 62 R1=H, R2=n-Hexyloxy,
R3=n-Hexyl
- Polymer 63 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=4-Methyloxyphenyl
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- Polymer 64 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, X=O
- Polymer 65 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, X=S
- Polymer 66 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy,
X=O
- Polymer 67 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyl, X=O
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- Polymer 68 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=R4=n-Hexyl
- Polymer 69 R1=n-Hexyl, R2=H,
R3=R4=n-Hexyl
- Polymer 70 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyl,
R3=R4=4-Methyloxyphenyl
- Polymer 71 R1=R2=n-Hexyloxy,
R3=R4=n-Hexyl
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- Polymer 72 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H
- Polymer 73 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy
- Polymer 74 R1=R2=n-Hexyl
- Polymer 75 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=t-Butyl
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- Polymer 76 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=H
- Polymer 77 R1=R2=n-Hexyl,
R3=H
- Polymer 78 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy,
R3=H
- Polymer 79 R1=t-Butyl, R2=R3=n-Hexyloxy
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- Polymer 80 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=H
- Polymer 81 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyl,
R3=n-Hexyloxy
- Polymer 82 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy,
R3=H
- Polymer 83 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=n-Hexyloxy
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Gruppe III:
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Y
steht für
aromatische Kohlenwasserstoffe der Formel (IV):
wobei:
Ar für substituierte
oder unsubstituierte Arylgruppen aus 6 bis 28 Kohlenstoffatomen
steht.
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Die
folgenden Molekularstrukturen stellen konkrete Beispiele der zuvor
genannten Gruppen mit folgender Formel IV dar.
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- Polymer 84 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=H, p=0
- Polymer 85 R1=R2=n-Hexyl,
R3=H, p=1
- Polymer 86 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy,
R3=H, p=2
- Polymer 87 R1=t-Butyl, R2=R3=n-Hexyloxy, p=1
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- Polymer 88 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, m=5
- Polymer 89 R1=n-Hexyl, R2=H,
m=17
- Polymer 90 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy,
m=7
- Polymer 91 R1=t-Butyl, R2=R3=n-Hexyloxy, m=9
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- Polymer 92 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=H
- Polymer 93 R1=R2=n-Hexyl,
R3=H
- Polymer 94 R1=t-Butyl, R2=R3=n-Hexyloxy
- Polymer 95 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy,
R3=H
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- Polymer 96 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy, R3=R4=H
- Polymer 97 R1=2-Ethylhexyl, R2=R4=H, R3=n-Hexyloxy
- Polymer 98 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=n-Hexyloxy,
R4=H
- Polymer 99 R1=n-Hexyl, R2=R3=n-Hexyloxy, R3=R4=H
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- Polymer 100 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy, R3=R4=H, p=q=1
- Polymer 101 R1=2-Ethylhexyl, R2=R4=H, R3=n-Hexyloxy, p=q=1
- Polymer 102 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=n-Hexyloxy,
R4=H, p=q=2
- Polymer 103 R1=n-Hexyl, R2=R3=n-Hexyloxy, R4=H,
p=q=2
- Polymer 104 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=H, R4=n-Hexyl, p=q=2
- Polymer 105 R1=n-Hexyl, R2=R4=n-Hexyloxy, R3=H,
p=q=2
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- Polymer 106 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy, R3=R4=H
- Polymer 107 R1=2-Ethylhexyl, R2=R4=H, R3=n-Hexyloxy
- Polymer 108 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=n-Hexyloxy,
R4=H
- Polymer 109 R1=n-Hexyl, R2=R3=n-Hexyloxy, R3=R4=H
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- Polymer 110 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=H
- Polymer 111 R1=R2=n-Hexyl,
R3=H
- Polymer 112 R1=t-Butyl, R2=R3=n-Hexyloxy
- Polymer 113 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=n-Hexyloxy
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- Polymer 114 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=H
- Polymer 115 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyl, R3=H
- Polymer 116 R1=t-Butyl, R2=R3=n-Hexyl
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- Polymer 117 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=H
- Polymer 118 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyl, R3=H
- Polymer 119 R1=t-Butyl, R2=R3=n-Hexyl
- Polymer 120 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=n-Hexyl
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- Polymer 121 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=n-Hexyl, R3=H
- Polymer 122 R1=R2=R3=n-Hexyl
- Polymer 123 R1=R3=2-Ethylhexyloxy,
R2=H
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- Polymer 124 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=n-Hexyl, R3=H
- Polymer 125 R1=R2=R3=n-Hexyl
- Polymer 126 R1=R3=2-Ethylhexyloxy,
R2=H
- Polymer 127 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=H
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Gruppe IV:
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Y
steht für
aromatische Kohlenwasserstoffe, die mit einer Doppelbindung nach
Formel (V) verbunden sind
wobei:
Ar
1 und
Ar
2 für
substituierte oder unsubstituierte Arylgruppen mit 6 bis 28 Kohlenstoffatomen
stehen;
R' und
R'' für Wasserstoff
oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder Cl, Br,
F
oder eine Cyanogruppe stehen; und
p für eine ganze Zahl von 1 bis
3 steht.
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Die
folgenden Molekularstrukturen stellen konkrete Beispiele der zuvor
genannten Gruppen mit folgender Formel IV dar.
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- Polymer 128 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=R4=R5=H
- Polymer 129 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-hexyl, R3=R4=R5=H
- Polymer 130 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyl,
R3=R5=H, R4=n-Hexyloxy
- Polymer 131 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R4=R5=H,
R3=CN
- Polymer 132 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyl, R3=CN,
R4=R5=H
-
-
- Polymer 133 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=R4=R5=H
- Polymer 134 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-hexyl, R3=R4=R5=H
- Polymer 135 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyl,
R3=R5=H, R4=n-Hexyloxy
- Polymer 136 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R4=R5=H,
R3=CN
- Polymer 137 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyl, R3=CN,
R4=R5=H
-
-
- Polymer 138 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=R4=R5=H
- Polymer 139 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-hexyl, R3=R4=R5=H
- Polymer 140 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyl,
R3=R5=H, R4=n-Hexyloxy
- Polymer 141 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R4=R5=H,
R3=CN
- Polymer 142 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyl, R3=CN,
R4=R5=H
-
-
- Polymer 143 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=R4=R5=H
- Polymer 144 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-hexyl, R3=R4=R5=H
- Polymer 145 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyl,
R3=R5=H, R4=n-Hexyloxy
- Polymer 146 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R4=R5=H,
R3=CN
- Polymer 147 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyl, R3=CN,
R4=R5=H
-
-
- Polymer 148 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=R4=R5=H, p=q=r=1
- Polymer 149 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyl, R3=R4=R5=H, p=q=r=1
- Polymer 150 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyl,
R3=R5=H, R4=n-Hexyloxy, p=q=2, r=1
- Polymer 151 R2=2-Ethylhexyloxy, R2=R4=R5=H,
R3=CN, p=q=r=1
- Polymer 152 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyl, R3=CN,
R4=R5=H, p=g=r=2
-
-
- Polymer 153 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=R4=R5=H, p=g=r=1
- Polymer 154 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyl, R3=R4=R5=H, p=q=r=1
- Polymer 155 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyl,
R3=R5=H, R4=n-Hexyloxy, p=q=2, r=1
- Polymer 156 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R4=R5=H,
R3=CN, p=q=r=1
- Polymer 157 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyl, R3=CN,
R4=R5=H, p=q=r=2
-
Gruppe V:
-
Y
steht für
heteroaromatische Verbindungen der Formel (VI)
wobei:
W für substituierte
oder unsubstituierte Heteroarylgruppen mit 4 bis 40 Kohlenstoffatomen
und mindestens ein oder mehreren N, S oder O Atomen steht.
-
Die
folgenden Molekularstrukturen stellen konkrete Beispiele der zuvor
genannten Gruppen mit folgender Formel VI dar.
-
-
- Polymer 158 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=H, p=1
- Polymer 159 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=H, p=2
- Polymer 160 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=n-Hexyl,
p=1
- Polymer 161 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyloxy,
R3=H, p=1
-
-
- Polymer 162 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=H, R4=n-Hexyl, p=1
- Polymer 163 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyl,
R3=H, R4=2-Ethylhexyl,
p=2
- Polymer 164 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=n-Hexyl,
R4=2-Ethylhexyl, p=2
- Polymer 165 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=R3=n-Hexyl, R4=2-Ethylhexyl, p=3
-
-
- Polymer 166 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=R4=H,
p=r=0, q=1
- Polymer 167 R1=t-Butyl, R2=n-Hexyl,
R3=R4=2-Ethylhexyl,
p=r=1, q=2
- Polymer 168 R1=R4=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=H, p=r=q=1
- Polymer 169 R1=R2=2-Ethylhexyloxy,
R3=R4=H, p=r=1,
q=2
- Polymer 170 R1=t-Butyl, R2=R3=2-Ethylhexyloxy, R4=H,
p=r=1, q=2
-
-
- Polymer 171 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=H, p=q=1, X=O
- Polymer 172 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, p=q=1, X=S
- Polymer 173 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, p=q=1, X=n-Hexyl
- Polymer 174 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyl, p=q=2, X=O
- Polymer 175 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyl, p=q=2, X=S
- Polymer 176 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyl, p=q=2, X=N-Hexyl
-
-
- Polymer 177 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=H
- Polymer 178 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=Phenyl
- Polymer 179 R1=t-Butyl, R2=R3=n-Hexyl
- Polymer 180 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=n-Hexyloxy
- Polymer 181 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyloxy,R3=H
-
-
- Polymer 182 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=H
- Polymer 183 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=Phenyl
- Polymer 184 R1=t-Butyl, R2=R3=n-Hexyl
- Polymer 185 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=n-Hexyloxy
- Polymer 186 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=n-Hexyloxy,R3=H
-
-
- Polymer 187 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=H
- Polymer 188 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=Phenyl
- Polymer 189 R1=t-Butyl, R2=R3=n-Hexyl
- Polymer 190 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=n-Hexyl
-
-
- Polymer 191 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=R3=H
- Polymer 192 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=Phenyl
- Polymer 193 R1=t-Butyl, R2=R3=n-Hexyl
- Polymer 194 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=n-Hexyl
-
-
- Polymer 195 R1=2-Ethylhexyloxy,
R2=H, R3=Methyl
- Polymer 196 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=Phenyl
- Polymer 197 R1=t-Butyl, R2=R3=n-Hexyl
- Polymer 198 R1=2-Ethylhexyloxy, R2=H, R3=n-Hexyl
-
In
Form (I) kann Y eine oder eine Kombination von mehr als einer der
vorstehend genannten Gruppen sein. Die spezifischen Molekülstrukturen
können
die Kombination jeder der vorausgehend genannten Strukturen sein.
-
Das
Polymerisationsverfahren und die Molmassen der in der vorliegenden
Erfindung verwendeten resultierenden Polymere sind nur als Beispiele
zu verstehen. Die Polymere weisen eine Molmasse von mindestens 1000
und vorzugsweise von mindestens 3000 auf. Die Polymere sind durch
Kondensationspolymerisation herstellbar, vorzugsweise durch Kupplungsreaktionen,
wie die Pd-katalysierte Suzuki-Kupplung (Miyaura, N. et al. Chem.
Rev. 1995, 95, 2457), oder durch Kondensationsreaktion zwischen
di-(Säurechloriden)
mit di-Aminen, di-Alkoholen oder di-Phenolen in Anwesenheit von
Basen.
-
Die
Suzuki-Kupplungsreaktion wurde zuerst von Miyaura et al. für die Kupplung
von aromatischen Borsäurederivaten
mit aromatischen Halogeniden beschrieben (Miyaura et al. Synthetic
Comm. 1981, 11(7), 513). Seitdem wurde diese Reaktion umfangreich
benutzt, um Polymere für
verschiedene Anwendungen herzustellen (Ranger, M. et al. Macromolecules
1997, 30, 7686–7691;
Kim, S. et al. Macromolecules 1998, 31, 964–974 und Ng, P. K Macromol. Rapid
Commun. 1997, 18, 1009–1016).
Ein modifiziertes Verfahren wurde von Inbasekaran et al. zur Herstellung
konjugierter Polymere für
Elektrolumineszenzvorrichtungen beschrieben (US-A-5,777,070). Erfindungsgemäß wurden
die vorstehend genannten Polymere mithilfe der Suzuki-Kupplungsreaktion
eines aromatischen Diborsäureesters
mit einem aromatischen Dibromid hergestellt. Die aromatischen Diborsäureester
wurden aus dem entsprechenden Dihalogenid hergestellt, behandelt
mit nBuLi und Trimethylborat, gefolgt von der Veresterung mit einem
Dialkohol. Die Synthetikschemata für Polymere und Monomere sind
in den Schemata 1–6
dargestellt.
-
1 zeigt
die zur Konstruktion organischer Elektrolumineszenzvorrichtungen
verwendete Grundstruktur. Dabei handelt es sich um eine zweischichtige
Struktur, die eine Lochtransportschicht 30 und eine Elektronentransportschicht 40 umfasst.
Die Elektronentransportschicht ist gleichzeitig eine Emissionsschicht, aus
der Elektrolumineszenz entsteht. Gemeinsam bilden sie das Elektrolumineszenzmedium 50.
Die Anode ist benachbart zur Lochtransportschicht angeordnet, und
die Kathode 60 ist benachbart zur Elektronentransportschicht
angeordnet. Das Substrat bildet die Schicht 10. Diese Figur
dient nur zur Veranschaulichung, wobei die einzelnen Schichtendicken
nicht maßstäblich dargestellt
sind.
-
2 zeigt
eine alternative Konstruktion der Elektrolumineszenzvorrichtung.
Hierbei handelt es sich um eine modifizierte zweischichtige Struktur.
Das Elektrolumineszenzmedium enthält eine Emissionsschicht zwischen
der Lochtransportschicht und der Elektronentransportschicht. Die
Emissionsschicht ist die Schicht, in der Elektrolumineszenz entsteht.
Schicht 300 ist somit die Lochtransportschicht, Schicht 400 ist
die Emissionsschicht, Schicht 500 ist die Elektronentransportschicht,
wobei alle Schichten gemeinsam das Elektrolumineszenzmedium 600 bilden.
Schicht 200 ist die Anode und Schicht 700 ist
die Kathode. Das Substrat bildet die Schicht 100. Diese
Figur dient nur zur Veranschaulichung, wobei die einzelnen Schichtendicken
nicht maßstäblich dargestellt
sind.
-
Die
zweischichtigen Elektrolumineszenzvorrichtungen bilden die Grundstruktur
zur Erzeugung einer hohen Lichtleistung und niedrigen Betriebsspannung.
Mit alternativen Strukturen von Elektrolumineszenzvorrichtungen
konnten Leistungsverbesserungen der Vorrichtung nachgewiesen werden.
Diese alternativen Strukturen umfassen Merkmale zusätzlich zu
der zweischichtigen Grundstruktur, wie beispielsweise folgende Struktur
aus (a) einer Lochinjektionsschicht, wie in US-A-4,356,429 beschrieben;
aus (b) einer Kathodenmodifikation mit Alkali- oder Alkalihalogeniden,
wie in US-A-5,776,622 beschrieben, und (c) eine dotierte Leuchtschicht,
die zwischen der Lochtransportschicht und der Elektronentransportschicht
angeordnet ist, wie in US-A-4,769,292 beschrieben.
-
3 zeigt
eine alternative Konstruktion der Elektrolumineszenzvorrichtung.
Hierbei handelt es sich um eine einschichtige Struktur, die eine
Emissionsschicht 3000 umfasst, die zwischen einer Anode 2000 und einer
Kathode 4000 angeordnet ist. Die Emissionsschicht 3000 dient
zudem als Ladungsträgerschicht.
Die einzelne Schicht 3000 ist das Elektrolumineszenzmedium.
Das Substrat bildet die Schicht 1000. Diese Figur dient nur
zur Veranschaulichung, wobei die einzelnen Schichtendicken nicht
maßstäblich dargestellt
sind.
-
Eine
bevorzugte, erfindungsgemäße Elektrolumineszenzvorrichtung
ist eine einschichtige Struktur aus einer Anode, einer Kathode und
einer einzelnen Schicht eines Elektrolumineszenzmediums. Diese Elektrolumineszenzschicht
ist die Emissionsschicht, die in der Lage ist, Elektronen sowie
Löcher
zu transportieren. Das Grundfunktionsprinzip dieser Schicht besteht
darin, effiziente Emissionszentren für die Elektrolumineszenz bereitzustellen.
Diese Schicht kann eine der zuvor genannten Polymere oder die Mischung
aus zwei oder mehr Polymeren oder Polymere umfassen, die mit einem
oder mehreren Fluoreszenzfarbstoffen (FD) dotiert sind. Der Fluoreszenzfarbstoff
ist normalerweise in einer Menge von wenigen Mol.% oder weniger
des Wirtspolymers vorhanden und reicht aus, um die Elektrolumineszenz
vorwiegend aus dem Fluoreszenzfarbstoff entstehen zu lassen. Nach
diesem Verfahren können
hocheffiziente Elektrolumineszenzvorrichtungen konstruiert werden.
Die Farbe der Elektrolumineszenzvorrichtungen kann gleichzeitig
mithilfe von Fluoreszenzfarbstoffen verschiedener Emissionswellenlängen abgestimmt
werden. Durch Verwendung einer Mischung aus Fluoreszenzfarbstoffen
werden Elektrolumineszenz-Farbeigenschaften der kombinierten Spektren
der einzelnen Fluoreszenzfarbstoffe erzeugt. Dieses Dotierungsschema
wurde ausführlich
für Elektrolumineszenzvorrichtungen in
US-A-4,769,292 beschrieben. Ein wichtiges Kriterium für die Wahl
eines Fluoreszenzfarbstoffs als Dotierung, die einen Farbton einer
Lichtemission in einem Wirtsmaterial modifizieren kann, ist ein
Vergleich der Energielücken.
Für eine
effiziente Energieübertragung
von dem Wirt zu den Dotierungsmolekülen ist eine notwendige Voraussetzung,
dass die Energielücke
der Dotierung kleiner ist als die des Wirtspolymers. Bevorzugte Fluoreszenzfarbstoffe,
die als Dotierung in der Emissionsschicht verwendet werden, sind
beispielsweise, aber nicht abschließend, Coumarine, Stilbene,
Distrylstibene, Anthracenderivate, Tetracen, Perlene, Rhodamine und
Arylamine.
-
Die
Molekülstrukturen
der bevorzugten Fluoreszenzfarbstoffe für die Strahlungsschicht in
der Elektrolumineszenzvorrichtung sind nachfolgend aufgeführt:
-
-
- FD 3 R=H, R'=t-Bu
- FD 4 R=R'=t-Bu
-
-
-
-
-
-
-
-
- FD 8R=H
- FD 9 R=Me
- FD 10 R=Pr-i
- FD 11 R=2-Ethylhexyl
-
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- FD 12 R1=R2=Me,
X=O
- FD 13 R1=R2=Hexyl,
X=O
- FD 14 R1=R2=Phenyl,
X=O
- FD 15 R1=R2=Me,
X=S
- FD 16 R1=R2=Hexyl,
X=S
- FD 17 R1=R2=Phenyl,
X=S
-
-
- FD 18 R=n-Hexyl
- FD 19 R=Phenyl
-
Die
zuvor genannten Polymere lassen sich als hochwertige, transparente
dünne Filme
durch Schleuderbeschichten oder durch Tintenstrahldrucken der Polymerlösungen aufbringen.
Um die Schicht 3000 zu bilden, wird vorzugsweise die Schleuderbeschichtungstechnik
verwendet, und vorzugsweise wird nur ein Polymer als einzelne Schicht
des Elektrolumineszenzmediums aufgebracht.
-
Bevorzugte
Materialien zur Verwendung in der Ausbildung der Kathode der erfindungsgemäßen Elektrolumineszenzvorrichtungen
sind Mg, Li oder Legierungen dieser Materialien, wie in US-A-5,429,884
und in US-A-5,776,622 beschrieben.
-
Beispiele
-
Die
Erfindung sowie deren Vorteile werden weiter anhand der folgenden
konkreten Beispiele dargestellt:
-
Synthese von Monomeren
-
Die
in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Monomere dienen nur
zur Veranschaulichung und sind nicht einschränkend zu verstehen. Es sind
beliebige Monomere verwendbar, solange das erzeugte Polymer ein
Polymer ist, das den folgenden allgemeinen Formeln (I) entspricht:
Eine typische Monomer- und Polymersynthese wird in den Schemata
1–6 dargestellt.
-
-
-
-
-
-
-
Beispiel 1: Synthese von
1,3-Di(2-(6-Bromnaphthoxy))-2-Propanol (Verbindung 1)
-
6-Brom-2-Hydroxynaphthalen
(66,7 g, 0,299 Mol) und NaOH (7,4 g, 0,185 mol) wurden in 500 ml
Dioxan suspendiert und für
eine halbe Stunde erwärmt,
bis die Reaktionsmischung homogen wurde. Epichlorhydrin (11,5 g,
0,124 Mol) wurde tropfenweise zugegeben, und die Reaktionsmischung
wurde unter Refluxieren für
20 Std. erwärmt.
Die braune Reaktionsmischung wurde in 1 l Wasser gegeben, und das
graue Präzipitat wurde
gefiltert, mit Wasser und Methanol gewaschen und unter Vakuum getrocknet.
Das Rohprodukt wurde aus Aceton rekristallisiert, worauf ein reines
Produkt von 41,3 g (67% Ertrag) entstand. 1H
NMR (CDCl3) δ (ppm): 4,28–4,35 (m, 5H), 4,50–4,55 (m,
1H), 7,15 (d, J = 2,2 Hz, 2H), 7,18 (dd, J1 =
8,9 Hz, J2 = 2,4 Hz, 2H), 7,48 (dd, J1 = 8,7 Hz, J2 =
1,8 Hz, 2H), 7,56 (d, J = 8,8 Hz, 2H), 7,64 (d, J = 8,9 Hz, 2H),
7,91 (d, J = 1,1 Hz, 2H); 13C NMR (CDCl3): 66,07, 67,87, 105,32, 115,04, 118,36,
126,84, 127,04, 127,70, 127,76, 128,24, 131,32, 155,40; M.p. 148–150 °C; FD-MS:
m/z 500 (M+).
-
Beispiel 2: Synthese von
1,3-Di(2-(6-Bromnaphthoxy))-2-Dodecyloxypropan (Verbindung 2)
-
Einem
500 ml Rundbodenkolben wurden 1,3-Di(2-(6-Bromnaphthoxy))-2-Propanolverbindung
1 (30,0 g, 0,060 Mol), NaOH (7,2 g, 0,18 Mol), NaHSO4 (20,4
g, 0,060 Mol), 1-Bromdodecan (44,9 g, 0,18 Mol), Wasser 30 ml und
THF 160 ml zugegeben. Die Lösung
wurde zum Refluxieren für
zwei Tage erwärmt.
Nach Abkühlen auf
Raumtemperatur wurden 250 ml Wasser zugegeben, und die Reaktionsmischung
wurde mit Ether (6 × 200 ml)
extrahiert. Die organische Phase wurde kombiniert, über MgSO4 getrocknet und konzentriert. Das Rohprodukt
wurde durch Säulenchromatografie
auf Kieselgel mit 15:85 CH2Cl2/Hexan
als Eluationsmittel gereinigt, worauf ein reines Produkt in Form
von 25,2 g weißer
Kristalle entstand (63% Ertrag). 1H NMR
(CDCl3) δ (ppm): 0,87
(t, J = 6,9 Hz, 3H), 1,25–1,39
(m, 18H), 1,60–1,70
(m, 2H), 3,73 (t, J = 6,6 Hz, 2H), 4,13–4,18 (m, 1H), 4,26–4,37 (m,
4H), 7,16 (d, J = 2,2 Hz, 2H), 7,19 (dd, J1 = 8,9 Hz, J2 = 1,8 Hz,
2H), 7,48 (dd, J1 = 8,8 Hz, J2 = 1,8
Hz, 2H), 7,57 (d, J = 8,8 Hz, 2H), 7,63 (d, J = 8,9 Hz, 2H), 7,91
(d, J = 1,4 Hz, 2H); 13C NMR (CDCl3): 14,10, 22,67, 26,05, 29,33, 29,44, 29,61,
29,65, 30,03, 31,90, 67,76, 71,16, 76,40, 106,95, 117,22, 119,85,
128,35, 128,51, 129,64, 130,13, 132,94, 156,92, M.p. 99–101 °C; FD-MS:
m/z 668 (M+).
-
Beispiel 3: Synthese von
Bis-2,2-Dimethyltrimethylendiboranat (Verbindung 3):
-
Schritt
1: Synthese von Diborsäure:
Bisbromidverbindung 2 (12,0 g, 0,018 Mol) wurde in 150 ml wasserfreiem
THF gelöst
und auf –78°C gekühlt. Dieser
Lösung
wurde nBuLi (33,8 ml in Hexan, 0,054 Mol) langsam zugegeben, um
die Temperatur unter –60°C zu halten.
Die Mischung wurde bei –78 °C für 1 Stunde
umgerührt,
und Trimethylborat (8,1 ml, 0,072 Mol) wurde langsam zugegeben.
Die Reaktionsmischung wurde langsam auf Raumtemperatur erwärmt und über Nacht
bei Raumtemperatur umgerührt.
Die Reaktionsmischung wurde mit verdünnter HCl-Lösung zum Abklingen gebracht
und für
1 Stunde unter Stickstoff gerührt. Die
Reaktionsmischung wurde dann mit Ether 5 mal extrahiert und über MgSO4 getrocknet.
-
Nach
Ausdampfen des Lösungsmittels
wurde das Rohprodukt zur Herstellung von Diboranat ohne weitere
Reinigung verwendet.
-
Schritt
2: Synthese von Bis-2,2-Dimethyltrimethylendiboranat. Die rohe Diborsäure und
2,2-Dimethylpropan-1,3-Diol
(Neopentylglycol) (3,8 g, 0,037 Mol) wurden in Toluol gelöst und unter
starkem Refluxieren unter einem Wasserbestimmungsapparat nach Dean-Stark
erwärmt.
Nach Abschluss der Reaktion wurde Toluol verdampft und das Rohprodukt
aus Hexan in Form weißlicher,
nadelförmiger
Kristalle 7,7 g (57% Ertrag) rekristallisiert. 1H
NMR (CDCl3) δ (ppm): 0,85 (t, J = 6,9 Hz,
3H), 1,02 (s, 12H), 1,24–1,34
(m, 18H), 1,58–1,65 (m,
2H), 3,71 (t, J = 6,6 Hz, 2H), 3,79 (s, 8H), 4,11–4,16 (m,
1H) , 4,24–4,36
(m, 4H), 7,17 (s, 2H), 7,14 (d, J = 8,5 Hz, 2H), 7,67 (dd, J = 8,2
Hz, 2H), 7,75 (d, J = 8,8 Hz, 2H), 7,8 (d, J = 8,3 Hz, 2H), 7,91
(s, 2H); 13C NMR (CDCl3):
14,11, 21,93, 22,68, 26,07, 29,35, 29,47, 29,63, 29,66, 30,06, 31,92,
67,83, 71,15, 72,37, 76,47, 106,77, 118,61, 125,77, 128,62, 130,26,
130,66, 134,80, 136,13, 157,38, M.p. 59–61 °C; FD-MS: m/z 726 (M+),
-
Beispiel 4: Synthese von
4-t-Butyl-2-Benzoylbenzoesäure
(Verbindung 4)
-
4-t-Butyl-Phthalsäureanhydrid
(36,0 g, 176 mMol) und t-Butylbenzen wurden unter Stickstoff in
einen mit Kondensator ausgestatteten 3-Hals-Rundbodenkolben gegeben.
Der Kondensator war an einer Wasser-Gas-Klappe angeschlossen, um
HCl während
der Reaktion abzulassen. AlCl3 (56,0 g,
420 mMol) wurden in Portionen zugegeben, währenddessen die Mischung dunkelbraun
wurde. Der Rührvorgang
wurde in der dicken Mischung schwierig. Die Reaktionsmischung wurde
auf 70°C
für 1 Stunde
erwärmt
und auf Raumtemperatur abgekühlt.
Dem Kolben wurde langsam Eis zugegeben, gefolgt von konzentrierter
HCl-Lösung.
Auf dem Boden des Kolbens bildete sich ein großer Klumpen einer festen Masse.
Dieser wurde mehrere Male mit Wasser gewaschen und dann in CH2Cl2 gelöst, mit
Wasser gewaschen, über
Na2SO4 getrocknet
und konzentriert, um eine ölige
Masse zu erhalten. Hexan wurde zugegeben und nach Ultraschallbehandlung
wurde durch Filtration eine blauweiße Masse erzeugt. Nach dem
Trocknen entstand ein Produkt in Form eines weißen festen Stoffs von 32,0
g (54% Ertrag). 1H NMR (CDCl3) δ (ppm): 1,33
(s, 18H), 7,30 (d, J = 8,0 Hz, 1H), 7,43 (d, J = 8,3 Hz, 2H), 7,63–7,70 (m,
3H), 8,08 (s, 1H); 13C NMR (CDCl3): 30,98, 34,92, 125,36, 125,41, 127,78,
127,84, 128,02, 129,51, 129,60, 129,81, 134,56, 139,83, 152,94,
156,80, 170,80, 196,89.
-
Beispiel 5: Synthese von
2,6/2,7-Di-t-Butyl-Anthrachinon (Verbindung 5)
-
4-t-Butyl-2-Benzoylbenzoesäure 4 (32,0
g, 95 mMol) wurde in einen Rundbodenkolben gegeben, um dann Oleum
(30%, 290 mL) zuzugeben. Die Reaktionsmischung färbte sich schwarz und die Reaktionstemperatur
stieg unter Rühren
für die
Dauer von 3 Stunden auf 120°C
an. Die Mischung wurde dann in Eis gegossen. Die wässrige Mischung
wurde mit CH2Cl2 (5×) extrahiert, über Na2SO4 getrocknet und
konzentriert, worauf eine dunkle Masse entstand. Diese Masse wurde
durch eine Kieselgelsäule
unter Verwendung von CH2Cl2 als
Eluat geführt.
Nach Konzentration wurde die gelbbraune Masse aus Hexan rekristallisiert,
um ein Produkt in Form gelber Kristalle von 21,0 g (69% Ertrag)
zu erhalten. 1H NMR (CDCl3) δ (ppm): 1,42
(s, 18H), 7,80 (d, J = 8,2 Hz, 1H), 7,81 (d, J = 8,2 Hz), 8,20 (d,
J = 8,2 Hz, 1H), ), 8,22 (d, J = 8,2 Hz, 1H), 8,31 (s, 2H); 13C NMR (CDCl3): 31,01,
35,58, 123,83, 123,90, 127,17, 127,28, 131,08, 131,15, 131,34, 131,42,
133,40, 133,49, 157,94, 158,05, 182,76, 183,28,183,78.
-
Beispiel 6: Synthese von
2,6/2,7-Di-t-Butyl-Anthracen (Verbindung 6)
-
2,6-Di-t-Butyl-Anthrachinon
5 (10,0 g, 313 mMol), Zinn (18,0 g, 151 mMol) und 50 ml Eisessig
wurden einem Rundbodenkolben zugegeben und bis Refluxieren erwärmt. Während der
Erwärmung
ging das Anthrachinon 5 in Lösung über und
es setzte ein Ausfällen
einer neuen festen Masse ein. Nach 3 Stunden wurde anhand von Dünnschichtchromatografie
nachgewiesen, dass das gesamte Ausgangsmaterial 5 verschwunden war.
Nach Abkühlen
auf Raumtemperatur wurde die Mischung in Eis gefüllt und für 30 Minuten gerührt. CH2Cl2 wurde zugegeben
und nach Trennung wurde die wässrige
Schicht mit CH2Cl2 (3×) extrahiert.
Die kombinierten organischen Schichten wurden über Na2SO4 getrocknet und konzentriert, so dass klebrige, ölige Masse
entstand. Diese wurde ohne weitere Reinigung in der folgenden Reaktion
verwendet.
-
Die ölige Masse
wurde in 110 ml Isopropylalkohol gelöst, worauf NaBH4 (13,0
g, 333 mMol) in Portionen zugegeben wurde. Die Reaktion wurde über Nacht
refluxiert. Die Dünnschichtchromatografie
zeigte, dass die Reaktion abgeschlossen war. Nach Abkühlen auf
Raumtemperatur wurde die Reaktion mit HCl (6 Mol) Lösung neutralisiert,
worauf aus der Lösung
eine feste Masse ausfiel. Weiteres Wasser wurde zugegeben, und das
Produkt wurde durch Vakuumfiltration gesammelt, gründlich mit
Wasser gewaschen und in einem Ofen getrocknet, um 8,8 g des Produkts
(97% Ertrag) zu erhalten. ). 1H NMR (CDCl3) δ (ppm):
1,43 (s, 18H), 7,48–7,53 (m,
2H), 7,85–7,91
(m, 2H), 8,26–8,30
(m, 2H); 13C NMR (CDCl3):
30,98, 34,89, 122,17, 122,25, 124,51, 124,70, 124,91, 125,36, 125,80,
127,71, 127,77, 130,05, 130,45, 131,55, 131,96, 147,23, 147,43.
-
Beispiel 7: Synthese von
2,6/2,7-Di-t-Butyl-9,10-Dibromanthracen (Verbindung 7)
-
2,6-Di-t-Butyl-Anthracen
6 (4,0 g, 13,8 mMol) wurden in 150 ml CCl4 gelöst und Brom
(1,42 ml; 27,6 mMol) wurde tröpfchenweise
zugegeben. Nach Rühren
bei Raumtemperatur über
Nacht zeigte die Dünnschichtchromatografie
an, dass die Reaktion abgeschlossen war. Die Reaktionsmischung wurde
in Wasser gegossen und eine konzentrierte Lösung aus Natriumthiosulfat
wurde zugegeben. Nach dem Rühren
für eine Dauer
von 60 Minuten wurden die Schichten getrennt, die wässrige Schicht
wurde mit CH2Cl2 (3×) extrahiert, und
die kombinierte organische Schicht wurde über Na2SO4 getrocknet und konzentriert, so dass eine
gelbe feste Masse entstand. Diese feste Masse wurde aus EtOH rekristallisiert,
um ein reines Produkt von 6,0 g zu erhalten (97% Ertrag). 1H NMR (CDCl3) δ (ppm): 1,48
(s, 18H), 7,69–7,71
(m, 2H), 8,45–8,51
(m, 4H); 13C NMR (CDCl3):
30,88, 35,28, 122,59, 122,93, 126,87, 128,00, 128,08, 129,88, 130,64,
149,77; M.p. 150–152 °C; FD-MS:
m/z 368 (M+),
-
Beispiel 8: Synthese von
Di-(2-(6-Methoxynaphthyl)anthracen (Verbindung 8)
-
Magnesiumspäne (5,55
g, 231 mMol), 30 ml THF und zwei Jodkristalle wurden unter Stickstoff
in einen Rundbodenkolben gegeben. Der Kolben wurde auf 50°C erwärmt, und
Dibromethan wurde verwendet, um die Grignard-Reaktion auszulösen. 2-Brom-6-Methoxynaphthalen
(50,0 g, 211 mMol) in 400 ml THF wurde für die Dauer von 90 Minuten
tropfenweise zugegeben, währenddessen
die Wärmezufuhr
erhöht
wurde, um ein leichtes Refluxieren zu ermöglichen. Nach der Zugabe ließ man die
Reaktionsmischung weitere 2 Stunden refluxieren.
-
9,10-Dibromanthracen
(23,63 g, 70,3 mMol), 300 ml THF und eine katalytische Menge von
Dichlorbis(triphenylphosphin)palladium (II) wurden unter Stickstoff
in einen Rundbodenkolben gegeben. Das zuvor hergestellte Grignard-Reagens
wurde dann im noch warmen Zustand über eine doppelseitige Übertragungsnadel
zugegeben. Nach der Zugabe refluxierte die Reaktionsmischung über Nacht.
Nach Abkühlen
auf Raumtemperatur wurde die ausgefällte feste Masse durch Vakuumfiltration
gesammelt und mit Ether, THF und Wasser gewaschen. Die gesammelte
feste Masse wurde in einen Becher gegeben, worauf HCl (6 Mol) und
später Ethanol
zugegeben wurden. Die Mischung wurde 60 Minuten gerührt, worauf
die feste Masse erneut durch Vakuumfiltration gesammelt wurde. Das
Produkt wurde gewaschen, bis die Wässerung neutral ausfiel. Nach
dem Trocknen wurde die feste Masse vorsichtig für 60 Minuten in CH2Cl2 refluxiert. Das reine Produkt wurde gefiltert und
getrocknet, um 85,2 g einer festen Masse (82% Ertrag) zu erhalten
(AA8790-34). 1H NMR (CDCl3) δ (ppm): 3,97
(s, 6H), 7,29 (dd, J1 = 8,9 Hz, J2 = 2,4 Hz, 2H), 7,40 (d, J = 6,9 Hz 2H),
7,41 (d, J = 6,9 Hz, 2H), 7,53 (d, J = 2,2 Hz, 2H), 7,57 (d, J =
8,0 Hz, 2H), 7,64 (d, J = 6,8 Hz, 2H), 7,65 (d, J = 6,8 Hz, 2H),
7,94 (d, J = 9 Hz, 2H), 7,97 (s, 2H), 8,10 (d, J = 8,4 Hz, 2H);.
FD-MS: m/z 490 (M+).
-
Beispiel 9: Synthese von
Di-(2-(6-Hydroxynaphthyl)anthracen (Verbindung 9)
-
Das
Ausgangsmaterial (35,0 g, 71,4 mMol), Pyridinhydrochlorid (72,0
g, 682 mMol) und 105 ml eines eutektischen Phenylether-Biphenyl-Gemischs
wurden unter Stickstoff in einen mit einem Kondensator ausgestatteten
Rundbodenkolben gegeben. Die Reaktionsmischung wurde 2 Tage refluxiert
und dann etwas abgekühlt.
Um ein Verfestigen der Mischung zu vermeiden, wurde Hexan zugegeben,
und die Mischung wurde für 30
Minuten gerührt.
Die feste Masse wurde durch Vakuumfiltration gesammelt. Das feste
Produkte wurde mit Ethanol in einen Erlenmeyerkolben gegeben und
bei 70°C
für 2 Stunden
erwärmt.
Nach dem Abkühlen
wurde die feste Masse durch Filtration gesammelt und in einem Ofen
getrocknet, um ein reines Produkt von 28,5 g (86% Ertrag) zu erhalten.
Das Produkt wurde vor der Polymerisation sublimiert. Elementaranalyse:
berechnet für
C34H22O2:
C 88,30%, H, 4,80%; Nachweis: C 88,02%, H 4,91%.
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Beispiel 10: Synthese
von 2,6-Di(2-Ethylhexyloxy)anthrachinon (Verbindung 10)
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2,6-Dihydroxyanthrachinon
(100,0g, 0,42 Mol) und 2-Ethylhexylbromid (165,0 g, 0,86 Mol) wurden
in 1 l DMF gelöst.
Dieser Lösung
wurde wasserfreies K2CO3 (120,0g,
0,87 Mol) zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde über Nacht
auf 90°C
erwärmt.
Ein Großteil
des DMF wurde entfernt, und 500 ml Wasser wurden zugesetzt. Die
Reaktionsmischung wurde mit Ether (3 × 400 ml) extrahiert, mit Sole
gewaschen (1 × 200
ml) und über
MgSO4 getrocknet. Das Lösungsmittel wurde entfernt,
und das Rohprodukt wurde aus Methanol rekristallisiert, um ein gelbes
pulverförmiges
Produkt von 125,2 g (65% Ertrag) zu erzeugen. 1H
NMR (CDCl3) δ (ppm): 0,92–0,98 (m, 12H, CH3),
1,34–1,54
(m, 16H), 1,75–1,81
(m, 2H, CH(CH3)), 4,02 (d, J = 5,5 Hz, 4H, OCH2), 7,19 (d, J = 8,4 Hz, 2H), 7,70 (s, 2H),
8,19 (d, J = 8,5 Hz, 2H); 13C NMR (CDCl3): 11,12, 14,06, 23,04, 23,88, 29,08, 30,51,
39,34, 71,34, 110,64, 120,84, 127,00, 129,62, 135,88, 164,29, 182,27.
M.p. 49–51 °C; FD-MS:
m/z 464 (M+).
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Beispiel 11. Synthese
von 2,6-Di(2-Ethylhexyloxy)anthracen (Verbindung 11)
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Einem
1 l Rundbodenkolben wurde Zinn (80,0 g, 0,67 Mol), 2,6-Di(2-Ethylhexyloxy)anthrachinon
10 (75,0 g, 0,16 Mol) und 375 ml Essigsäure zugegeben. Die Reaktionsmischung
wurde für
2 Stunden refluxiert, wobei sich ein Schlamm bildete. Die Reaktionsmischung
wurde auf Raumtemperatur abgekühlt
und die obere Schicht wurde dekantiert. Die feste Masse wurde mit
CH2Cl2 gewaschen.
Die kombinierte organische Phase wurde mit Wasser, gesättigter
NaHCO3 Lösung
und Sole gewaschen und über
MgSO4 getrocknet. Das Lösungsmittel wurde entfernt,
worauf 72,0 g einer gelben festen Masse übrig blieb. Die gelbe feste
Masse wurde in 200 ml Isopropanol gelöst und tropfenweise einer Lösung aus
NaBH4 (6,5 g, 0,17 Mol) in 300 ml Isopropanol zugegeben.
Die Reaktionsmischung wurde über
Nacht bei Refluxieren erwärmt.
Nach Abkühlen
auf Raumtemperatur wurde die Reaktion mit verdünnter HCl Lösung zum Abklingen gebracht
und die Mischung dann in Wasser gegossen. Das gelbe Präzipitat
wurde durch Filtration gesammelt, mit Wasser und Ethanol gewaschen und
getrocknet, um ein reines Produkt als gelbes Pulver von 55,2 g (78%
Ertrag in zwei Schritten) zu erhalten. 1H
NMR (CDCl3) δ (ppm): 0,92–1,62 (m, 14H, Alkyl), 1,79–1,87 (m,
1H, Alkyl), 3,99 (d, J = 5,7 Hz, 2H, OCH2), 7,14
(d, J = 9,4 Hz, 2H), 7,17 (s, 2H, 1 und 5 Anthracen), 8,17 (s, 2H,
9 und 10 Anthracen); 13C NMR (CDCl3): 11,19, 14,10, 23,10, 24,07, 29,18, 30,72,
39,44, 70,48, 104,58, 120,85, 124,09, 128,71, 129,06, 131,30, 156,22,
M.p. 60–62 °C; FD-MS:
m/z 436 (M+).
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Beispiel 12: Synthese
von 9,10-Dibrom-2,6-Di(2-Ethylhexyloxy)anthracen (Verbindung 12)
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2,6-Di(2-Ethylhexyloxy)anthracen
11 (13,50 g, 0,031 Mol) wurde 150 ml DMF zugegeben und auf 0°C abgekühlt. Dieser
Suspension wurde NBS (11,60 g, 0,065 Mol) in 60 ml DMF zugegeben.
Mit Zugabe von NBS wurde die Reaktionsmischung klar und nahm eine
dunkelgrüne
Farbe an. Die Reaktionsmischung wurde bei Raumtemperatur über Nacht
unter Stick stoff gerührt.
Die Reaktionsmischung wurde in 200 ml Wasser gegeben und mit Methylenchlorid
extrahiert (3 × 300
ml). Die kombinierte organische Phase wurde mit Wasser (3 × 100 ml)
und Sole (1 × 100
ml) gründlich
gewaschen und über
MgSO4 getrocknet. Nach Entfernen des Lösungsmittels
wurde der dunkelbraune Rest mit Hexan gewaschen, um grünlichgelbe
Kristalle zu erhalten. Die rohen Kristalle wurden aus Aceton rekristallisiert,
um ein flockiges, grünlich-gelbes,
fluoreszierendes Produkt zu erhalten. Die Filtrate wurden kombiniert
und mit Chromatographie auf Kieselgel mit Hexan als Eluat gereinigt.
Der Gesamtertrag belief sich auf 5,5 g (30%). 1H
NMR (CDCl3) δ (ppm): 0,93–1,70 (m, 14H, Alkyl), 1,81–1,89 (m,
1H, Alkyl), 3,12 (d, J = 5,4 Hz, 2H, OCH2),
7,34 (d, J = 9,2Hz, 2H), 8,00 (d, J = 9,2 Hz, 2H), 8,71 (s, 2H,
1 und 5 Anthracen); 13C NMR (CDCl3): 11,12, 14,10, 23,08, 23,93, 29,15, 30,52,
39,88, 72,76, 107,74, 117,02, 125,27, 129,51, 129,75, 130,12, 152,87,
M.p. 103–105 °C; FD-MS:
m/z 590 (M+).
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Sythese von
Polymeren
-
Beispiel 13: Synthese
von Polymer 26
-
2,2-Dimethyltrimethylendiboronat
3 (1,50 g, 2,0 mMol), 9,10-Dibromanthracen (0,68 g, 2,0 mMol) und Aliquat® 336
(0,11 g, 0,25 mMol) wurden in 8,6 ml Toluol gelöst. Dieser Lösung wurden
2 Mol Na2CO3 wässrige Lösung zugegeben
(3,3 ml, 6,6 mMol). Die Reaktionsmischung wurde mit trockenem Stickstoff
für 15
Minuten gespült,
worauf als Katalysator Tetrakis(triphenylphosphin)palladium (71
mg, 3 Mol%) zugegeben wurde. Die Reaktionsmischung wurde unter starkem
Refluxieren für
24 Stunden erwärmt,
und eine kleine Menge von Phenylboronsäure wurde zum Abschließen der
Bromgruppe zugegeben. Die Reaktion wurde für 13 Stunden erwärmt, worauf
Brombenzen zum Abschließen
der Boronatgruppe zugegeben wurde. Die Reaktionsmischung wurde weitere
6 Stunden erwärmt
und dann in 200 ml Methanol gegossen. Das ausgefällte Polymer wurde mit Methanol,
verdünnter
HCl Lösung
gewaschen und getrocknet, um ein hellgelbes, pulverförmiges Polymer
zu erhalten. Das Polymer wurde dann mit Aceton und einem Sohxlet-Extraktor über Nacht
extrahiert, um Oligomer und Restkatalysator zu entfernen. Polymer
wurde aus THF erneut dreimal in Methanol ausgefällt, um ein Polymerendprodukt
von 1,00 g (71% Ertrag) zu erhalten.
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Beispiel 14: Synthese
von Polymer 28
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Zur
Herstellung des Polymers 26 wurde folgendes Verfahren verwendet.
2,2-Dimethyltrimethylendiboronat 3 (1,50 g, 2,0 mMol), 9,10-Dibrom-2,6/2,7-di(t-Butyl)anthracen
7 (0,91 g, 2,0 mMol) und Aliquat® 336 (0,11
g, 0,25 mMol) wurden in 8,6 ml Toluol gelöst. Dieser Lösung wurden
2 Mol Na2CO3 wässrige Lösung (3,3 ml,
6,6 mMol) und Palladiumkatalysator (71 mg, 3 Mol%) zugegeben. Nach
Polymerisierung und Reinigung erhielt man 1,15 g eines weißlichen
Polymers.
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Beispiel 15: Synthese
von Polymer 30
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Zur
Herstellung des Polymers 26 wurde folgendes Verfahren verwendet.
2,2-Dimethyltrimethylendiboronat 3 (1,50 g, 2,0 mMol), 9,10-Dibrom-2,6-Di(2-Ethylhexyloxyl)anthracen
12 (1,21 g, 2,0 mMol) und Aliquat® 336
(0,11 g, 0,25 mMol) wurden in 8,6 ml Toluol gelöst. Dieser Lösung wurden
2 Mol Na2CO3 wässrige Lösung (3,3
ml, 6,6 mMol) und Palladiumkatalysator (71 mg, 3 Mol%) zugegeben.
Nach Polymerisierung und Reinigung erhielt man ein grünlich-gelbes
festes Polymer.
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Beispiel 16: Synthese
von Polymer 47
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Di-Naphthanol
9 0,72 g (1,6 mMol) wurde in 12 ml wasserfreiem Pyridin gelöst und die
Mischung auf 0°C
in einem Eisbad abgekühlt
und für
30 Minunten gerührt.
Di-Säurechlorid
aus 3-(4-Carboxyphenyl)-2,3-Dihydro-1,1,3-Trimethyl-1H-Inden-5-Carboxylsäure (0,56
g, 1,6 mMol) wurde als feste Masse zugegeben, und die Reaktionsmischung
wurde bei Raumtemperatur für
3 Stunden umgerührt,
währenddessen
die Reaktionsmischung sehr viskos wurde und eine gelförmige Masse
bildete. Die Reaktionsmischung wurde in 100 ml 10% wässrige HCl-Lösung gegeben, und das Präzipitat
wurde gefiltert und mit Wasser und Methanol gewaschen. Das Polymer
wurde wieder in einer Lösung
aus Methylenchlorid und Hexafluorisopropanol (HFIP) im Volumenverhältnis 70:30
gelöst
und in Ethanol ausgefällt.
Das weißliche
Polymer wurde gesammelt und getrocknet (1,00 g, 86% Ertrag).
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Beispiel 17: Synthese
von Polymer 8
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Zur
Herstellung des Polymers 47 wurde folgendes Verfahren verwendet.
Di-Naphthanol 9 (1,15 g, 2,5 mMol) wurde mit Dodecandioyldichlorid
(0,66 g, 2,5 mMol) in 16 ml wasserfreiem Pyridin zur Reaktion gebracht,
um 1,5 g eines Polymers als weißliche
feste Masse zu erhalten (92% Ertrag)
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Beispiel 18: Synthese
von Polymer 89
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Zur
Herstellung des Polymers 47 wurde folgendes Verfahren verwendet.
Di-Naphthanol 9 (0,99 g, 2,1 mMol) wurde mit 5-(Octadecyloxy)isophthaloyldichlorid
(1,02 g, 2,1 mMol) in 16 ml wasserfreiem Pyridin zur Reaktion gebracht,
um 1,6 g eines Polymers als weißliche
feste Masse zu erhalten (87% Ertrag)
-
Beispiel 19: Synthese
von Polymer 52
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Di-Naphthanol
9 (0,66 g, 1,4 mMol) wurde in 12 ml wasserfreiem NMP gelöst, worauf
Triethyamin (0,32 g, 3,2 mMol) zugegeben wurde. Die Mischung wurde
auf 0°C
abgekühlt
und 30 Minuten lang gerührt.
4,4-(Hexafluorisopropyliden)bis(benzoylchlorid) (0,61 g, 1,4 mMol)
wurden als feste Masse zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde viskos
und wurde über
Nacht bei Raumtemperatur gerührt.
Die Mischung wurde in 150 ml Wasser gegossen. Das ausgefällte Polymer
wurde gefiltert und in 3/7 HFIP/Methylenchlorid wieder gelöst und in
Methanol ausgefällt.
Nach zwei weiteren Fällungen
wurde das Polymer gesammelt und als weißliche feste Masse von 1,00
g (88% Ertrag) getrocknet.
-
Beispiel 20: Synthese
von Polymer 44
-
Zur
Herstellung des Polymers 52 wurde folgendes Verfahren verwendet.
Di-Naphthanol 9 (1,00 g, 2,2 mMol) wurde mit Bisphenol A Bis(chlorformat)
(0,78 g, 2,2 mMol) in 20 ml wasserfreiem NMP in Anwesenheit von
Triethylamin (0,48 g, 0,47 mMol) zur Reaktion gebracht, um 1,3 g
eines Polymers als weißliche
feste Masse zu erhalten (90% Ertrag).
-
Herstellung
und Leistung der Elektrolumineszenzvorrichtung
-
Beispiel 21
-
Eine
Elektrolumineszenzvorrichtung, die die Anforderungen der Erfindung
erfüllte,
wurde auf folgende Weise hergestellt. Das organische Elektrolumineszenzmedium
hat eine einzelne Schicht eines Polymerdünnfilms.
- (a)
Ein mit Indiumzinnoxid (ITO) beschichtetes Glassubstrat wurde nacheinander
in einem kommerziellen Reinigungsmittel ultraschallbehandelt, mit
deionisiertem Wasser gespült,
in Toluoldampf entfettet und für
einige Minuten mit ultraviolettem Licht und Ozon beaufschlagt.
- (b) Eine Polymerlösung
(30 mg in 30 ml Lösungsmittel)
wurde durch ein 2 μm
PTFE-Filter gefiltert. Die Polymerlösung wurde dann im Schleuderbeschichtungsverfahren
unter kontrollierter Drehzahl auf ITO aufgetragen. Die Dicke des
Polymerfilms betrug zwischen 50–70
nm.
- (c) Über
dem Polymerfilm wurde eine Kathodenschicht von 200 nm Dicke aufgebracht,
die aus Mg und Ag im Atomverhältnis
von 10:1 bestand.
-
Die
genannte Folge schloss die Ablagerung auf der Elektrolumineszenzvorrichtung
ab. Die Vorrichtung wurde dann hermetisch in einer trockenen Handschuhbox
zum Schutz gegen Umgebungseinflüsse
verpackt.
-
Die
Blaulichtabstrahlung der Elektrolumineszenzvorrichtung betrug ca.
50 cd/m2 bei ca. 10 V. Tabelle 1 fasst die
Eigenschaften der in der vorliegenden Erfindung hergestellten Polymere
zusammen. Die Polymere weisen vertretbare Molmassen auf und eine
hohe thermische Zersetzungstemperatur Td.
Die UV- und Photolumineszenzspektren (PL) wurden aus verdünnten Lösungen ermittelt,
und feste Dünnfilme
der Polymere und das Elektrolumineszenzspektrum wurden aus ITO/Polymer/Mg:Ag
Elektrolumineszenzvorrichtungen gewonnen. Die Herstellung von Elektrolumineszenzvorrichtungen
wurde in Beispiel 21 dargestellt. 4 und 5 zeigen
UV-, PL- und Elektroluminesz-Spektren der Polymere 26 bzw. 28. Die
Spannungs/Stromeigenschaften der Elektrolumineszenzvorrichtung des
Polymers 28 werden in 6 gezeigt.
-
Tabelle
1. Eigenschaften von Polymeren gemäß Beispiel.
-
-
- a Mittlere Molmasse, ermittelt durch
Größenausschluss-Chromatografie
in THF mittels Polystyrolstandard.
- b Mittlere Molmasse, ermittelt durch
Größenausschluss-Chromatografie
in 20/80 Dichloressigsäure/Dichlormethan
mit 0,01 Mol Tetrabutylammoniumacetat mittels Polystyrolstandard.
- c Nicht beobachtet
- d Erregt bei 400 nm, der Rest der Polymerfolien
wurde bei 370 nm erregt; UV und PL wurden beide in verdünnter Toluollösung gemessen.
-
Weitere
Merkmale der Erfindung sind nachfolgend aufgeführt.
-
Elektrolumineszenzvorrichtung,
worin Y für
Arylgruppen mit folgenden Strukturen steht, die durch eine Verbindungsgruppe
Z miteinander verbunden sind
wobei:
Ar
1 und
Ar
2 für
substituierte oder unsubstituierte aromatische Gruppen stehen, die
6 bis 28 Kohlenstoffatome enthalten;
Z für eine zweiwertige Verbindungsgruppe
mit 0 bis 12 Kohlenstoffatomen steht.
-
Elektrolumineszenzvorrichtung,
worin Z die Atome N, Si, O, Cl, F, Br oder S enthält.
-
Elektrolumineszenzvorrichtung,
worin Y für
Arylkohlenwasserstoffe steht:
wobei:
Ar für substituierte
oder unsubstituierte Arylgruppen aus 6 bis 28 Kohlenstoffatomen
steht.
-
Elektrolumineszenzvorrichtung
mit einer Anode, einer Kathode, einem zwischen der Anode und der Kathode
angeordneten polymeren Lumineszenzmaterial, wobei die polymeren
Lumineszenzmaterialien 9,10-Di-(2-Naphthyl)anthracenbasierte Polymere
folgender Formel aufweisen:
wobei:
R, R
1,
R
2, R
3 und R
4 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff
oder Alkyl oder Alkoxy aus 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, Aryl oder
substituiertes Aryl aus 6 bis 28 Kohlenstoffatomen oder Heteroaryl
oder substituiertes Heteroaryl aus 4 bis 40 Kohlenstoffatomen oder
eine Cyanogruppe oder eine Nitrogruppe stehen;
X eine Verbindungsgruppe
aus Kohlenstoff-Kohlenstoff, Ether oder Thioether oder Esteranhydrid,
Carbonat, Sulfonyl oder Sulfinyl, Amin, Amid oder Harnstoff umfasst;
und
Y eine oder mehrere Comonomereinheiten umfasst, die eine
substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Aryl- oder Heteroaryl-
oder eine konjugierte Gruppe sind.
-
Elektrolumineszenzvorrichtung,
worin die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbindungsgruppe folgendes umfasst:
wobei R für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe
aus 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, Aryl oder substituiertes Aryl aus
6 bis 28 Kohlenstoffatomen oder Heteroaryl oder substituiertes Heteroaryl
aus 4 bis 40 Kohlenstoffatomen oder F, Cl oder Br oder eine Cyanogruppe
steht. Elektrolumineszenzvorrichtung, worin die Ester-Verbindungsgruppe
folgendes umfasst:
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Elektrolumineszenzvorrichtung,
worin die Anhydrid-Verbindungsgruppe folgendes umfasst:
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Elektrolumineszenzvorrichtung,
worin die Carbonat-Verbindungsgruppe folgendes umfasst:
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Elektrolumineszenzvorrichtung,
worin die Sulfonyl- oder Sulfinyl-Verbindungsgruppe folgendes umfasst:
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Elektrolumineszenzvorrichtung,
worin die Amin-Verbindungsgruppe folgendes umfasst:
worin R für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe
aus 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, Aryl oder substituiertes Aryl aus
6 bis 28 Kohlenstoffatomen oder Heteroaryl oder substituiertes Heteroaryl
aus 4 bis 40 Kohlenstoffatomen steht.
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Elektrolumineszenzvorrichtung,
worin die Amid-Verbindungsgruppe folgendes umfasst:
worin R für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe
aus 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, Aryl oder substituiertes Aryl aus
6 bis 28 Kohlenstoffatomen oder Heteroaryl oder substituiertes Heteroaryl
aus 4 bis 40 Kohlenstoffatomen steht.
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Elektrolumineszenzvorrichtung,
worin die Harnstoff-Verbindungsgruppe folgendes umfasst:
worin R für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe
aus 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, Aryl oder substituiertes Aryl aus
6 bis 28 Kohlenstoffatomen oder Heteroaryl oder substituiertes Heteroaryl
aus 4 bis 40 Kohlenstoffatomen steht.
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Elektrolumineszenzvorrichtung,
worin die Aryl-Verbindungsgruppe folgendes umfasst:
worin Ar ein Aryl oder eine
substituierte Arylgruppe aus 6 bis 28 Kohlenstoffatomen oder ein
Heteroaryl oder ein substituiertes Heteroaryl mit 4 bis 40 Kohlenstoffatomen
ist und n für
eine ganze Zahl von 1 bis 6 steht.