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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Materialien für
optische Anordnungen, insbesondere organische Elektrolumineszenz-Anordnungen
sowie die Steuerung ihrer physikalischen Eigenschaften.
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Hintergrund
der Erfindung
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Eine
Klasse von optoelektronischen Anordnungen ist diejenige, die ein
organisches Material zur Lichtemission oder -detektion verwendet.
Die Grundstruktur dieser Anordnungen besteht aus einer lichtemittierenden
organischen Schicht, z. B. aus einem Poly(p-phenylenvinylen)-Film
(„PPV"-Film) oder einem
Polyfluorenfilm, die sich zwischen einer Kathode zum Injizieren
negativer Ladungsträger
(Elektronen) und einer Anode zum Injizieren positiver Ladungsträger (Löcher) in
die organische Schicht befindet. Die Elektronen und Löcher kombinieren
in der organischen Schicht unter Erzeugung von Photonen. In der
WO 90/13148 ist das organische lichtemittierende Material ein Polymer.
In der
US 4,539,507 besteht
das organische lichtemittierende Material aus einer als Materialien
aus kleinen Molekülen
bekannten Klasse, wie z. B. (8-Hydroxychinolin)Aluminium
(„Alq3"). Eine der Elektroden
ist in ihrer praktischen Ausführung
transparent, um den Photonen ein Entweichen aus der Anordnung zu
ermöglichen.
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1 veranschaulicht
die Querschnittstruktur einer typischen organischen lichtemittierenden
Anordnung („OLED"). Die OLED wird
typischerweise auf einem Glas- oder Kunststoffsubstrat 1 hergestellt,
das mit einer transparenten ersten Elektrode 4, wie Indium-Zinn-Oxid
(„ITO"), überzogen
ist. Eine Schicht eines Dünnfilms
aus mindestens einem organischen Elektrolumineszenz-Material 3 bedeckt
die erste Elektrode. Zum Abschluß bedeckt eine Kathode 2 die
Schicht aus dem organischen Elektrolumineszenz-Material. Die Kathode ist typischerweise
ein Metall oder eine Legierung und kann eine einzige Schicht, wie
Aluminium, oder eine Vielzahl von Schichten, wie Calcium und Aluminium,
umfassen. Weitere Schichten können
zu der Anordnung hinzugefügt
werden, z. B. um die Ladungsinjektion von den Elektroden in das
Elektrolumineszenz-Material zu erhöhen. Beispielsweise kann eine
Löcherinjektionsschicht,
wie Poly(ethylendioxythiophen)/Polystyrolsulfonat (PEDOT-PSS) oder
Polyanilin zwischen der Anode 4 und dem Elektrolumineszenz-Material 3 vorgesehen sein.
Wenn mit einer Stromquelle eine Spannung zwischen die Elektroden
angelegt wird, wirkt eine der Elektroden als Kathode und die andere
als Anode.
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Für organische
Halbleiter wichtige Eigenschaften sind die Bindungsenergien, die
in bezug auf das Vakuumniveau der elektronischen Energieniveaus,
insbesondere das Niveau des „höchsten besetzten
Molekülorbitals" (HOMO) und des „niedrigsten
unbesetzten Molekülorbitals" (LUMO) gemessen
werden. Diese können
aufgrund von Messungen der Lichtemission und insbesondere von Messungen
der elektrochemischen Oxidations- und Reduktionspotentiale abgeschätzt werden.
Es ist auf diesem Gebiet hinlänglich
bekannt, daß derartige
Energien durch eine Anzahl von Faktoren, wie zum Beispiel die lokale
Umgebung in der Nähe
einer Grenzfläche
und dem Punkt der Kurve (peak), aus dem der Wert bestimmt wird,
beeinflußt
werden. Folglich ist die Verwendung derartiger Werte mehr indikativ
als quantitativ.
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Auf
dem Gebiet der Polymer-OLEDs steht die Entwicklung von Vollfarbenanzeigen,
für die
rot-, grün- und
blau-emittierende Materialien benötigt werden, im Mittelpunkt.
Für technische
Anwendungen ist es wünschenswert,
daß die
OLEDs eine Lebensdauer von mehreren tausend Stunden aufweisen (mit „Lebensdauer" ist die Zeit gemeint,
bis die Leuchtdichte der Anordnung von 100 cd/m2 auf
50 cd/m2 unter Gleichstromansteuerung bei
Raumtemperatur gefallen ist). Ein Nachteil von bestehenden, für diese
Entwicklung relevanten Polymer-OLED-Anzeigen ist die relativ kurze
Lebensdauer der bis heute bekannten blau-emittierenden Materialien.
Die Lebensdauer des emittierenden Materials kann durch Optimierung
des OLED-Aufbaus verlängert werden;
zum Beispiel kann die Lebensdauer der roten, grünen und blauen Materialien
von der verwendeten Kathode abhängen.
Ein Polymer (insbesondere ein blau-elektrolumineszierendes Polymer) mit
einer Eigenstabilität,
d. h. eines, das eine hohe Lebensdauer in einer Vielzahl von OLED-Aufbauten
aufweist, ist jedoch klar erwünscht.
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WO
00/55927 offenbart ein Polymer der Formel (a):
worin
w + x + y = 1, w < 0,5,
0 ≤ x + y ≤ 0,5 und n < 2 ist.
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Diese
Anmeldung offenbart keine Polymere, die sich wiederholende Diphenylfluoreneinheiten
umfassen.
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Aus
WO 00/22026 sind Polymere der Formel (b) bekannt:
worin x 97 bzw. 99 und y
3 bzw. 1 ist. Es ist die Verwendung dieser Polymere in Elektrolumineszenz-Anordnungen
beschrieben.
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Weitere
Offenbarungen, die sich mit Elektrolumineszenz-Polymeren befassen,
die sich wiederholende Diphenylfluoreneinheiten umfassen, sind:
EP 1 088 875 , die ein Copolymer
auf Basis von 9-(4-Adamantylphenyl-10-phenyl)anthracen und sich wiederholenden
2-Adamantylfluoreneinheiten beschreibt;
WO 99/20675, die ein
1 : 1 Copolymer aus 9,9-Di-n-octylfluoren und 9,9-Di(4-methoxyphenyl)fluoren
offenbart.
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Es
ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Mittel zur Erhöhung der
Lebensdauer von Polymeren zur Verwendung in einer optischen Anordnung
bereitzustellen, wobei die Lebensdauer der Polymere über derjenigen
von Polymeren aus dem Stand der Technik liegt. Es ist ein weiterer
Gegenstand der Erfindung, ein langlebiges Polymer zur Verwendung
in einer optischen Anordnung bereitzustellen, insbesondere ein langlebiges
blau-elektrolumineszierendes Material. Es ist ein weiterer Gegenstand
der Erfindung, ein Mittel zur Erhöhung der Wärmebeständigkeit von bekannten Polymeren
bereitzustellen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfinder haben überraschenderweise
festgestellt, daß die
Lebensdauer eines Polymers zur Verwendung in einer optischen Anordnung,
insbesondere eines Elektrolumineszenz-Polymers, durch den Einbau von
sich wiederholenden Einheiten, welche die Glastemperatur (Tg) des
Polymers erhöhen,
erhöht
werden kann. Insbesondere der Einbau von sich wiederholenden 2,7-verknüpften 9,9-Diarylfluoreneinheiten
in ein Elektrolumineszenz-Polymer, insbesondere in ein blau-emittierendes
Elektrolumineszenz-Polymer, führt
zu einer signifikanten Erhöhung
der Lebensdauer dieses Polymers. Eine Erhöhung der Tg eines Polymers
ist infolge der Erhöhung
der Wärmebeständigkeit,
zusätzlich
zu ihrem Einfluß auf
die Lebensdauer eines Polymers, schon an sich wünschenswert.
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Folglich
stellt die Erfindung gemäß einem
ersten Aspekt ein Polymer zur Verwendung in einer optischen Anordnung
bereit, umfassend:
- – einen Lochtransportbereich
- – einen
Elektronentransportbereich und
- – einen
Emissionsbereich,
wobei das Polymer eine gegebenenfalls
substituierte, sich wiederholende Einheit der Formel (I) umfaßt: worin jeder Rest Ar gleich
oder verschieden ist und eine gegebenenfalls substituierte Arylgruppe
umfaßt.
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Vorzugsweise
ist jeder Rest Ar, unabhängig
voneinander, aus der Gruppe ausgewählt, die einen gegebenenfalls
substituierten Rest der Formel (II) umfaßt:
worin n = 1, 2 oder 3 und
R eine löslich
machende Gruppe oder Wasserstoff ist. Besonders bevorzugte Gruppen
R sind Wasserstoff und gegebenenfalls substituierte Alkyl- oder
Alkoxygruppen. Am meisten bevorzugt ist R Wasserstoff oder Butyl.
Mit „Butyl" ist n-, sec- oder
tert-Butyl gemeint.
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In
Polymeren vorhandene sich wiederholende 9,9-Diarylfluoreneinheiten,
wie sie im obengenannten Stand der Technik offenbart sind, wurden
für den Elektronentransport
und/oder als Bindungsgruppe für
eine zweite sich wiederholende Einheit verwendet. Zu diesem Zweck
bestehen diese Polymere aus dem Stand der Technik aus 50% oder mehr
an 9,9-Diarylfluoreneinheiten. Die Erfinder haben jedoch durch Vergleich
mit einem entsprechenden Polymer, das keine sich wiederholenden
Einheiten der Formel (I) umfaßt,
festgestellt, daß eine
geringere Menge sich wiederholender Einheiten der Formel (I) zum
Zwecke der Erhöhung
der Glasübergangstemperatur
eingesetzt werden kann. Folglich umfaßt das erfindungsgemäße Polymer
vorzugsweise weniger als 50 Mol-%, bevorzugter 10–40 Mol-%,
sich wiederholende Einheiten der Formel (I).
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Vorzugsweise
ist das Polymer ein Elektrolumineszenz-Polymer. Bevorzugter ist
das Polymer ein blau-elektrolumineszierendes Polymer. Mit „blau-elektrolumineszierendes
Polymer" ist ein
Polymer gemeint, das bei Elektrolumineszenz Strahlung mit einer
Wellenlänge
im Bereich von 400–500
nm, vorzugsweise 430 –500
nm, emittiert.
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Die
Erfindung stellt bei einem zweiten Aspekt eine optische Anordnung
bereit, vorzugsweise eine Elektrolumineszenz-Anordnung, die eine
erste Elektrode zum Injizieren positiver Ladungsträger, eine
zweite Elektrode zum Injizieren negativer Ladungsträger und
eine Schicht umfaßt,
die sich zwischen der ersten und zweiten Elektrode befindet und
ein Polymer mit
- – einem Lochtransportbereich,
- – einem
Elektronentransportbereich und
- – einem
Emissionsbereich umfaßt,
wobei
das Polymer eine sich wiederholende Einheit der Formel (I) umfaßt: worin jeder Rest Ar gleich
oder verschieden ist und eine gegebenenfalls substituierte Arylgruppe
umfaßt.
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Bei
einem dritten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung
der Glasübergangstemperatur
eines Polymers bereit, das das Polymerisieren eines Monomers der
Formel (III) in einem Polymerisationsgemisch umfaßt:
worin jeder Rest Ar gleich
oder verschieden ist und eine gegebenenfalls substituierte Arylgruppe
umfaßt,
und jeder Rest P eine funktionelle Gruppe für die Polymerisation ist, wobei
das Verfahren die Schritte umfaßt,
bei denen eine zur Erzielung einer vorgewählten Glasübergangstemperatur erforderliche
Menge des Monomers der Formel (III) polymerisiert wird.
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Vorzugsweise
umfassen Monomere der Formel (III) weniger als 50 Mol-%, bevorzugter
10 bis 40 Mol-%, der Monomere im Polymerisationsgemisch.
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Zwei
Polymerisationsverfahren, die sich insbesondere für die Herstellung
von konjugierten Polymeren aus aromatischen Monomeren eignen, sind
die Suzuki-Polymerisation,
wie sie z. B. in WO 00/53656 beschrieben ist, und die Yamamoto-Polymerisation, wie
sie z. B. aus „Macromolecules", 31, 1099–1103 (1998)
bekannt ist. Die Suzuki-Polymerisation erfordert die Kupplung von
funktionellen Halogen- und Borderivat-Gruppen; die Yamamoto-Polymerisation
erfordert die Kupplung von funktionellen Halogengruppen. Folglich
wird jeder Rest P, unabhängig
voneinander, vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus (a) funktionellen
Borderivat-Gruppen, die aus Boronsäuregruppen, Boronsäureestergruppen
und Borangruppen ausgewählt
sind, und (b) funktionellen Halogengruppen besteht.
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Vorzugsweise
umfaßt
das Verfahren einen Schritt, bei dem ein erstes Monomer der Formel
(III) mit einem zweiten Monomer, das gleich oder vom ersten verschieden
sein kann, in Gegenwart eines Metall-Koordinationskomplex-Katalysators und
unter solchen Bedingungen umgesetzt wird, daß die Monomere unter Bildung
eines Polymers polymerisieren.
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Vorzugsweise
umfaßt
das Verfahren einen Schritt, bei dem in einem Reaktionsgemisch polymerisiert wird:
(a) ein erstes aromatisches Monomer mit mindestens zwei funktionellen
Borderivat-Gruppen, die aus einer Boronsäuregruppe, einer Boronsäureestergruppe
und einer Borangruppe ausgewählt
sind, und ein zweites aromatisches Monomer mit mindestens zwei reaktionsfähigen funktionellen
Halogengruppen, wobei mindestens eines der ersten oder zweiten aromatischen
Monomere ein Monomer der Formel (III) umfaßt; oder (b) ein aromatisches
Monomer der Formel (III) mit einer reaktionsfähigen funktionellen Halogengruppe
und einer funktionellen Borderivat-Gruppe, die aus einer Boronsäuregruppe,
einer Boronsäureestergruppe
und einer Borangruppe ausgewählt
ist, wobei das Reaktionsgemisch eine katalytische Menge eines Katalysators,
der zum Katalysieren der Polymerisation der aromatischen Monomere
geeignet ist, und eine Base in einer Menge umfaßt, die ausreichend ist, um
die funktionellen Borderivat-Gruppen in anionische -BX3 – Gruppen überzuführen, worin X,
unabhängig
voneinander, aus der aus F und OH bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
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Vorzugsweise
ist die Base eine organische Base, bevorzugter ein Tetraalkylammoniumcarbonat
oder -hydroxid, wie sie in WO 00/53656 offenbart ist.
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Bei
einem viertem Aspekt stellt die Erfindung die Verwendung einer gegebenenfalls
substituierten, sich wiederholenden Einheit der Formel (I) in einem
Polymer, vorzugsweise einem Elektrolumineszenz-Polymer, als die
Glasübergangstemperatur
erhöhendes
Agens bereit:
worin jeder Rest Ar wie vorangehend
definiert ist.
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Bei
einem fünften
Aspekt stellt die Erfindung ein Polymer bereit, vorzugsweise ein
Elektrolumineszenz-Polymer, das weniger als 50 Mol-%, vorzugsweise
10–40
Mol-%, einer gegebenenfalls substituierten, sich wiederholenden
Einheit der Formel (I) umfaßt:
worin jeder Rest Ar wie vorangehend
definiert ist.
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Jeder
Bereich kann eine einzige sich wiederholende Einheit oder eine Vielzahl
von sich wiederholenden, miteinander konjugierten Einheiten umfassen.
Jeder Lochtransportbereich, Elektronentransportbereich und Emissionsbereich
kann nur einmal innerhalb des Polymers vorkommen. Ein Bereich kann
nur einmal innerhalb des Polymers vorkommen, insbesondere wenn es
eine ausgedehnte Kette konjugierter, sich wiederholender Einheiten
umfaßt.
Alternativ dazu kann es eine Vielzahl von einem oder mehreren Bereichen
geben, die aus dem Lochtransportbereich, dem Elektronentransportbereich
und dem Emissionsbereich ausgewählt und über das
ganze Polymer verteilt sind. Es wird darauf hingewiesen, daß jeder
der drei Bereiche von den anderen chemisch verschieden ist, d. h.
vorzugsweise bei der Verwendung, wirkt ein bestimmter Bereich nur als
Lochtransportbereich, Elektronentransportbereich oder Emissionsbereich.
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Die
Bezeichnungen „Lochtransportbereich", „Elektronentransportbereich" und „Emissionsbereich" sind abhängig voneinander
definiert, wie nachfolgend in groben Zügen dargestellt ist.
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Mit „Lochtransportbereich" ist ein Bereich
mit einem HOMO-Niveau gemeint, das niedriger als das HOMO-Niveau
des Emissionsbereichs oder des Elektronentransportbereichs ist.
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Mit „Elektronentransportbereich" ist ein Bereich
mit einem LUMO-Niveau gemeint, das höher als das LUMO-Niveau des
Emissionsbereichs oder des Lochtransportbereichs ist und sich zwischen
dem LUMO-Niveau des Emissionsbereichs und der Austrittsarbeit der
Kathode der Anordnung befindet, bei der das erfindungsgemäße Polymer
verwendet wird. Typischerweise liegt die Austrittsarbeit der Kathode
um etwa 2,5 eV.
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Mit „Emissionsbereich" ist ein Bereich
mit einem HOMO-LUMO-Bandabstand
gemeint, der kleiner als der des Lochtransportbereichs oder des
Elektronentransportbereichs ist.
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Die
HOMO- und LUMO-Niveaus sowie die Bandabstände eines Bereichs des Polymers
können
durch Messen des HOMO-Niveaus eines entsprechenden Homopolymers
oder eines 1 : 1 Copolymers mittels zyklischer Voltametrie genau
bestimmt werden. Das LUMO-Niveau eines Bereichs kann ebenfalls auf
diese Weise gemessen werden; alternativ dazu kann es aus der Messung
des HOMO-Niveaus
und des HOMO-LUMO-Bandabstandes berechnet werden. Ferner ist der
Emissionsbereich ohne weiteres aus dem Elektrolumineszenzspektrum
von Homopolymeren oder 1 : 1 Copolymeren, das jedem Bereich entspricht,
identifizierbar.
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Der
gesamte Lochtransport, Elektronentransport bzw. die gesamte Emission
erfolgt im wesentlichen aus Bereichen, die mit den obengenannten
entsprechenden Definitionen übereinstimmen,
ein relativ geringer Beitrag zum Lochtransport, Elektronentransport
oder zu der Emission kann jedoch Bereichen zugeschrieben werden,
die mit den entsprechenden Definitionen nicht übereinstimmen. Beispielsweise
kann eine relativ geringe Emissionsmenge aus einem Löcher- oder
Elektronentransportbereich beobachtet werden, wenn der HOMO-LUMO-Bandabstand
dieses Bereichs nicht sehr viel größer als der HOMO-LUMO-Bandabstand
des Emissionsbereichs ist.
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Eine
typische Elektrolumineszenz-Anordnung umfaßt eine Anode mit einer Austrittsarbeit
von 4,8 eV. Folglich ist das HOMO-Niveau des Lochtransportbereichs
vorzugsweise um die 4,8 bis 5,5 eV. Die Kathode einer typischen
Anordnung weist entsprechend eine Austrittsarbeit von um die 3 eV
auf. Folglich beträgt
das LUMO-Niveau des Elektronentransportbereichs vorzugsweise um
die 3 bis 3,5 eV.
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Triarylamine,
wie sie z. B. in WO 99/54385 beschrieben sind, auf deren Inhalt
hiermit Bezug genommen wird, sind als Lochtransportbereiche bevorzugt.
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2,7-verknüpfte, sich
wiederholende Fluoreneinheiten und konjugierte Ketten davon sind
als Elektronentransportbereiche bevorzugt. Besonders bevorzugte
Polyfluorene umfassen 2,7-verknüpfte
-9,9-Dialkylfluorene, wie sie z. B. in
EP 0 842 208 offenbart sind, auf deren
Inhalt hiermit Bezug genommen wird; Spirobifluorene, wie sie z.
B. in
EP 0 707 020 beschrieben
sind, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird, und Indenfluorene.
Zusätzlich
können
sich wiederholende Einheiten der Formel (I) und konjugierte Ketten
davon sowohl als Elektronentransportbereiche wirken als auch dazu
dienen, die Glasübergangstemperatur
von erfindungsgemäßen Polymeren
zu erhöhen.
1,4-verknüpfte, sich
wiederholende Phenyleinheiten und konjugierte Ketten davon sind
ebenfalls als Elektronentransportbereiche bevorzugt.
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Emittierende,
sich wiederholende Einheiten, wie sie in WO 00/55927 und WO 00/46321
beschrieben sind, auf deren Inhalte hiermit Bezug genommen wird,
sind als Emissionsbereiche bevorzugt. Eine besonders bevorzugte
blau-emittierende,
sich wiederholende Einheit umfaßt
eine gegebenenfalls substituierte sich wiederholende Einheit der
Formel (IV):
worin jeder Rest R', unabhängig voneinander,
aus Wasserstoff oder einer löslich
machenden Gruppe ausgewählt
ist. Besonders bevorzugte löslich
machende Gruppen sind gegebenenfalls substituierte Alkyl- oder Alkoxygruppen.
Am meisten bevorzugt ist R' n-Butyl.
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Jeder
Lochtransportbereich, Elektronentransportbereich und Emissionsbereich
kann als Teil des Polymergerüsts
vorgesehen sein, wie es z. B. in WO 00/55927 beschrieben ist. Alternativ
dazu kann einer bzw. können
mehrere der Bereiche als Seitenkette an dem Polymergerüst hängen, wie
es z. B. in WO 01/49769 und WO 02/26859 offenbart ist, bei denen
die Lochtransportbereiche als Seitenketten an dem Elektronentransportgerüst hängen.
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Beispiele
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Monomerbeispiele
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Erfindungsgemäße Polymere
wurden gemäß dem nachfolgendem
Schema hergestellt:
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Monomerbeispiel
M1: 2,7-Dibrom-9,9-Diphenylfluoren
2,7-Dibromfluorenon
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In
einem 3 Liter Flanschkolben wurden Fluorenon (100,006 g, 0,555 mol),
Phosphorpentoxid (110,148 g, 0,776 mol) und Trimethylphosphat (1200
ml) gemischt. Unter mechanischem Rühren wurde eine Bromlösung (63
ml, 1,23 mol) in Trimethylphosphat (200 ml) rasch zugegeben. Diese
klare Lösung
wurde dann 22 Stunden bei 120°C
erhitzt. Man ließ die
Mischung auf Raumtemperatur abkühlen
und goß sie
dann in 3 Liter Wasser. Nach Zugabe von Natriumthiosulfat (50,045
g) färbte
sich die Mischung gelb. Es wurde noch eine Stunde weitergerührt, dann
wurde der gelbe Feststoff abfiltriert. Dieser Feststoff wurde zum
Entfernen der monobromierten Verbindung in Methanol erhitzt, und
man erhielt 176,183 g (98% HPLC rein, 94% Ausbeute).
1H-NMR (CDCl3) 7,73
(2H, d, J 2,0), 7,61 (2H, dd, J 7,6, 2,0), 7,36 (2H, d, J 8,0); 13C-NMR (CDCl3) 142,3,
137,5, 135,3 127,9, 123,3, 121,8, 109,8.
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4,4-Dibrom-2-carbonsäure-1,1'-biphenyl
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In
einem 2 Liter Flanschkolben wurden 2,7-Dibromfluorenon (120,526
g, 0,356 mol), Kaliumhydroxid (feingepulverte Plättchen, 168,327 g, 3,000 mol)
und Toluol (600 ml) eingetragen. Diese Mischung wurde vier Stunden
auf 120°C
erhitzt, dann ließ man
sie auf Raumtemperatur abkühlen.
Um den Feststoff zu lösen,
wurde unter kräftigem
Rühren
Wasser (ungefähr
2 l) zugegeben. Die grünliche
wäßrige Phase
wurde entfernt, und die gelbe Toluolphase wurde zweimal mit Wasser
gewaschen. Die vereinigten wäßrigen Phasen
wurden mit konzentrierter Salzsäure
angesäuert,
dann wurde der ausgefallene Feststoff abfiltriert, getrocknet und
aus Toluol umkristallisiert, so daß man 100,547 g beigefarbene
Kristalle (79% Ausbeute) erhielt. 1H-NMR
((CD3)2CO) 8,00
(1H, d, J 2,0), 7,77 (1H, dd, J 8,0, 2,4), 7,57 (2H, d, J 8,0),
7,34 (1H, d, J 8,4), 7,29 (2H, d, J 8,8); 13C-NMR ((CD3)2CO) 167,1, 140,4,
139,8, 134,2, 133,5, 132,8, 132,7, 131,2, 130,6, 121,4, 121,1.
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4,4'-Dibrom-2-carbonsäuremethylester-1,1'-biphenyl
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4,4-Dibrom-2-carbonsäurebiphenyl
(171,14 g, 0,481 mol) wurde in Methanol (700 ml) und Schwefelsäure (15
ml) suspendiert und 21 Stunden auf 80°C erhitzt. Das Lösungsmittel
wurde entfernt, und das Öl
wurde in Essigsäureethylester
gelöst.
Diese Lösung
wurde mit 2 N Natriumhydroxidlösung,
Wasser und gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat
getrocknet, filtriert und eingedampft, so daß ein orangefarbenes Öl erhalten
wurde. Dieses Öl
wurde mit heißem
Methanol behandelt, wobei beim Abkühlen der Ester ausfiel und
abfiltriert wurde. Die Mutterlauge wurde eingedampft, und der Feststoff
wurde umkristallisiert, so daß man
zusätzliches
Produkt erhielt. Der Ester war 100% GCMS rein, und es wurde eine
Ausbeute von 123,27 g (69%) erhalten. 1H-NMR (CDCl3) 7,99 (1H, d, J 2,0), 7,64 (1H, dd, J 8,0,
1,6), 7,51 (2H, d, J 8,4), 7,19 (1H, d, J 8,8), 7,13 (2H, d, J 8,8),
3,67 (3H, s); 13C-NMR (CDCl3)
167,1, 140,3, 139,1, 134,4, 132,9, 132,1, 132,0, 131,3, 129,8, 121,9,
121,5, 52,3; GCMS: M+ = 370
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4,4'-Dibrom-2-diphenylalkohol-1,1'-biphenyl
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4,4-Dibrom-2-carbonsäuremethylester-biphenyl
(24,114 g, 65,1 mmol) wurde in trockenem Diethylether (120 ml) gelöst, und
die Lösung
wurde mit einem Isopropanol/Trockeneisbad auf –60°C gekühlt. Phenyllithium (1,8 M Lösung in
Cyclohexan-Ether, 91 ml) wurde dann tropfenweise zugefügt. Die
Mischung wurde gerührt,
und man ließ sie
auf Raumtemperatur erwärmen.
Nach vier Stunden war die Reaktion beendet. Wasser (70 ml) wurde
hinzugefügt,
dann wurde die wäßrige Schicht
einmal mit Diethylether gewaschen. Die vereinigten organischen Phasen
wurden mit Natriumchlorid gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet,
abfiltriert und eingedampft. Man erhielt ein gelbes Pulver. Die
Umkristallisation aus Isopropanol ergab 19 g eines weißen Feststoffs
(59% Ausbeute); GC-MS (m/z, relative Intensität in %) 494 (M+,
100); 1H-NMR (CDCl3)
7,43 (1H, dd, J 8,4, 2,4), 7,28 (6H, m), 7,23 (2H, d, J 8,0), 7,11
(4H, m), 6,99 (1H, d, J 2,4), 6,94 (1H, d, J 8,4), 6,61 (2H, d,
J 8,4); 13C-NMR (CDCl3)
147,5, 146,7, 140,3, 139,3, 134,0, 133,0, 131,2, 131,1, 130,3, 128,2,
128,1, 127,8, 121,8, 121,3, 83,2.
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2,7-Dibrom-9,9-Diphenylfluoren
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Der
Alkohol (69,169 g, 140 mmol) und Eisessig (450 ml) wurden gerührt und
unter Rückfluß erhitzt. Anschließend wurde
konzentrierte Salzsäure
(0,5 ml) tropfenweise hinzugefügt.
Nach beendigter Zugabe wurde die Mischung für eine Stunde erhitzt und anschließend abgekühlt. Die
Reaktionsmischung wurde in Wasser (500 ml) gegossen, wonach der
Feststoff abfiltriert wurde. Der weiße Feststoff wurde dreimal
aus n-Butylacetat umkristallisiert, und man erhielt 20,03 g des
gewünschten
Produkts (99,59% HPLC, 30% Ausbeute).
1H-NMR
(CDCl3), δ/ppm:
7,58 (2H, d, J 7,6), 7,49 (2H, d, 1,2), 7,48 (2H, dd, 1,6), 7,25
(6H, m), 7,14 (4H, m).
13C-NMR (CDCl3), δ/ppm:
153,2, 144,6, 138,3, 131,1, 129,6, 128,7, 128,2, 127,4, 122,0, 121,7,
65,8.
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Monomerbeispiele M2–M4
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Monomere
mit Ar-Gruppen, die im einzelnen in der nachfolgenden Tabelle beschrieben
sind, wurden gemäß dem Schema
und dem allgemeinen, oben beschriebenen experimentellen Verfahren
hergestellt. Aryllithiumverbindungen, die den in der Tabelle gezeigten
Ar-Gruppen entsprechen, wurden aus den entsprechenden Arylbromiden
hergestellt.
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Polymerbeispiel P1
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Ein
erfindungsgemäßes blau-emittierendes
Polymer wurde entsprechend dem Verfahren gemäß WO 00/53656 hergestellt,
wobei 9,9-Di-n-Octylfluoren-2,7-di(ethylenylboronat)
(0,5 Äquivalente)
2,7-Dibrom-9,9-diphenylfluoren (0,3 Äquivalente), N,N-Di(4-bromphenyl)-sec-butylphenylamin
(0,1 Äquivalente)
und N,N'-Di(4-bromphenyl)-N,N'-di(4-n-butylphenyl)-1,4-diaminobenzol
(0,1 Äquivalente)
unter Bildung von Polymer P1 reagieren:
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Polymerbeispiele P2 bis
P4
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Die
Polymere wurden gemäß dem Verfahren
für Beispiel
P1 hergestellt, außer
daß das
Verhältnis
der im Polymer anwesenden, sich wiederholenden 9,9-Dioctylfluoreneinheiten
und sich wiederholenden 9,9-Diphenylfluoreneinheiten wie folgt variiert
wurde:
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Polymerbeispiel P5
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Ein
Polymer wurde gemäß dem Verfahren
von Beispiel P1 hergestellt, außer
daß anstelle
von 2,7-Dibrom-9,9-diphenylfluoren 2,7-Dibrom-9,9-di(biphenyl)fluoren
(Monomerbeispiel M3; 0,3 eq.) verwendet wurde.
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Vergleichspolymerbeispiel
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Ein
blau-elektrolumineszierendes Polymer, wie in WO 00/55927 offenbart,
wurde gemäß Polymerbeispiel
1 hergestellt, bei dem alle sich wiederholenden 9,9-Diphenylfluoreneinheiten
durch sich wiederholende 9,9-Di-n-Octylfluoreneinheiten ersetzt
wurden. Dies wurde der Herstellung von Polymerbeispiel 1 folgend
bewerkstelligt, außer
daß anstelle
von 2,7-Dibrom-9,9-diphenylfluoren 2,7-Dibrom-9,9-di-n-octylfluoren
verwendet wurde.
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Anordnungsbeispiel
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Auf
ein Glassubstrat, das ein ITO-Substrat mit einer Dicke von 270 μm trägt, wurde
Poly(ethylendioxythiophen)/Polystyrolsulfonat (erhältlich von
BayerTM als Baytron PTM)
durch Schleuderbeschichten in einer Dicke von 270 μm abgeschieden.
Darüber
wurde ein erfindungsgemäßes Polymer
durch Schleuderbeschichten in einer Dicke von 50 nm abgeschieden.
Eine Schicht aus Lithiumfluorid (Dicke 4 nm) wurde auf dem Polymer durch
Aufdampfen abgeschieden, gefolgt von einer Calciumkathode (Dicke
50 nm), die auch durch Aufdampfen abgeschieden wurde. Die Anordnung
wurde mittels eines Metallbehälters
eingekapselt.
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Vergleichsanordnungsbeispiel
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Es
wurde eine Anordnung gemäß dem für das Anordnungsbeispiel
skizzierten Verfahren hergestellt, außer daß anstelle des erfindungsgemäßen Polymers
das oben beschriebene Vergleichspolymer verwendet wurde.
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Ergebnisse
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Die
nachfolgende Tabelle zeigt die Glasübergangstemperaturdaten für die oben
beschriebenen Polymere.
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Man
kann erkennen, daß die
erfindungsgemäßen Polymere
wesentlich höhere
Tg-Werte aufweisen, als das Vergleichspolymer aus dem Stand der
Technik, was ihnen eine größere Wärmebeständigkeit
verleiht. Die Tg erhöht
sich mit der Anzahl der sich wiederholenden Einheiten der Formel
(I), die in das Polymer eingebaut sind. Ferner unterscheiden sich
verschiedene sich wiederholende Einheiten der Formel (I) in dem
Maß, in
dem sie die Tg betreffen. Folglich weist Polymer P4 (das 30% sich
wiederholende Di(biphenyl)fluoreneinheiten umfaßt) eine höhere Tg auf, als Polymer P1
(das 30% sich wiederholende Diphenylfluoreneinheiten umfaßt).
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Zusätzlich zur
Erhöhung
der Wärmebeständigkeit
weisen die Polymere P1 bis P4 eine Lebensdauer von um die 3000 Stunden
oder mehr auf, wohingegen die Vergleichspolymerbeispiele eine Lebensdauer
von etwa 1000 Stunden aufweisen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung hinsichtlich konkreter, beispielhafter
Ausführungsformen
beschrieben wurde, werden dem Fachmann zahlreiche Modifikationen, Änderungen
und/oder Kombinationen der hier beschriebenen Merkmale ersichtlich
sein, ohne vom Geist und dem Schutzumfang der Erfindung, wie in
den nachfolgenden Ansprüchen
dargelegt ist, abzuweichen.