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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrolumineszierende
Einrichtung mit einer elektrolumineszierenden Schicht, die zwischen
einer Loch-injizierenden und einer Elektron-injizierenden Elektrode vorgesehen
ist, wobei die genannte elektrolumineszierende Schicht ein lösliches
Poly(1,4-Phenylenvinylen) aufweist. Die vorliegende Erfindung bezieht
sich weiterhin auf Poly(1,4-Phenylenvinylene) (PPVs) zur Verwendung
in einer derartigen Einrichtung.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf Zwischenverbindungen,
geeignet zum Herstellen derartiger Poly(1,4-Phenylenvinylene).
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Eine
elektrolumineszierende Einrichtung, wobei Lichtemission von einem
Polymer herrührt,
kurz als polymere elektrolumineszierende Einrichtung bezeichnet,
kann auf geeignete Art und Weise als eine (pixelierte) Wiedergabeanordnung
oder als eine Leuchte benutzt werden, insbesondere als eine großflächige Leuchte, wie
eine Hintergrundleuchte für
eine Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung.
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Eine
polymere elektrolumineszierende Einrichtung der eingangs beschriebenen
Artist aus beispielsweise der internationalen Patentanmeldung
WO 96/08047 bekannt. Bei
der bekannten elektrolumineszierende Einrichtung wird zwischen einer
Indium-Zinn-Oxid
(ITO) Loch-injizierenden Elektrode (Anode) und einer Elektron-injizierenden
Elektrode (Kathode) aus einem Metall mit einer niedrigen Arbeitsfunktion,
wie Calcium, eine Schicht aus einem löslichen Poly(2,5-Dialkoxy-1,4-Phenylenvinylen)
abgelagert. Wenn betrieben bei Raumtemperatur emittiert die elektrolumineszierende
Einrichtung während
der ganzen Lebensdauer Licht.
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Die
Erfinder haben jedoch bemerkt, dass wenn die bekannte elektrolumineszierende
Einrichtung betrieben wird, nachdem sie einige Zeit bei einer höheren Umgebungstemperatur
von beispielsweise 70°C
aufbewahrt worden ist, die Farbe des emittierten Lichtes sich allmählich von
Orange zu Rot verschiebt. Die Wellenlänge, bei der die Emissionsintensität maximal
ist, kann maximal 100 nm verschieben. In dem Kontext der vorliegenden
Erfindung wird dieses Phänomen
als Rotverschiebung bezeichnet. Im Falle von polymeren elektrolumineszierenden
Einrichtungen, die in dem Orange-zu-Rot-Teil des sichtbaren Spektrums
emittieren, wie die genannte bekannte elektrolumineszierende Ein richtung,
wird die Rotverschiebung weiterhin dazu führen, dass ein wesentlicher
Teil des Emissionsspektrums in den IR-Bereich des elektromagnetischen
Spektrums gedrückt
wird, was dafür
sorgt, dass die Helligkeit in dem sichtbaren Bereich reduziert wird.
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Das
Auftreten einer Rotverschiebung macht die elektrolumineszierende
Einrichtung weniger geeignet für
diejenigen Applikationen, bei denen es mehr oder weniger vorgeschrieben
ist, dass die Leistung einer Einrichtung im Wesentlichen ungeändert bleibt,
wenn die Einrichtung gelagert und/oder bei erhöhter Umgebungstemperatur betrieben
wird. Beispiele einer derartigen Applikation umfassen insbesondere
Kraftwagenapplikationen. Es ist nicht ungebräuchlich, dass das Innere eines
Kraftwagens eine Temperatur von 70°C oder mehr erreicht, wenn es
direktem Sonnenschein ausgesetzt ist.
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In
WO96/29376 wird eine elektrolumineszierende
Einrichtung beschrieben, die polarisiertes Licht emittiert, wobei
Oligo-p-Phenylenpolymere starrer Kette verwendet werden, die in
organischen Lösungsmitteln
löslich
sind.
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In
EP 637621 werden polymere
fluoreszierende Stoffe und elektrolumineszierende Einrichtungen
mit derartigen Stoffen beschrieben, wobei der Stoff drei verschiedene
Polyphenylenvinyleneinheiten A, B, C enthalten kann, die verschiedene
optische Absorptionsrandwellenlängen
enthalten und in dem Stoff in verschiedenen relativen Mengen vorhanden
sind.
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In
WO95/01871 werden Gemische
lumineszierender Polymere in Matrix von Loch-Transport-Polymeren
beschrieben, wobei das Polymer Poly(p-Phenylphenylenvinylen) sein
kann und elektrolumineszierende Einrichtungen mit derartigen Gemischen.
Das Gemisch mit Loch-transportierendem Polymer verursacht eine Farbverschiebung
des lumineszierenden Polymers.
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Es
ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den oben
genannten Nachteil zu überwinden oder
wenigstens zu reduzieren. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine polymere elektrolumineszierende Einrichtung zu schaffen,
deren Licht emittierende Oberfläche,
wenn betrieben, eine reduzierte Rotverschiebung zeigt, nachdem sie
längere
Zeit bei einer erhöhten
Umgebungstemperatur gelagert oder betrieben worden ist. Die Rotverschiebung,
ausgedrückt
in Termen der Verschiebung der Wellenlänge, bei der die Emissionsintensität am größten ist,
ist vorzugsweise weniger als 15 nm, oder noch lieber weniger als
5 nm.
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Diese
Aufgabe wird durch eine elektrolumineszierende Einrichtung der eingangs
beschriebenen Art erfüllt,
die nach der vorliegenden Erfindung das Kennzeichen aufweist, dass
wenigstens eine 1,4-Phenyleneinheit des genannten Poly(1,4-Phenylenvinylens)
eine Aryl-1,4-Phenyleneinheit ist, wobei die Arylgruppe eine Phenyl-,
eine Naphthyl- oder eine Biphenylylgruppe darstellt, die eventuell
ersetzt werden kann, mit Ausnahme des Kopolymers Poly(2-(3-Methoxyphenyl)-1,4-Phenylenvinylen-CO-2-Methoxy-5-(2-(Trimethylammoniumiodid)-ethoxy)-1,4-Phenylenvinylen)
und Poly(p-Phenylphenylenvinylen).
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Als
typisches Beispiel im Falle von Poly(2-Methoxy-5-(3,7-Dimethyloctyloxy)-1,4-Phenylenvinylen), das
eine Rotverschiebung von etwa 100 nm aufweist, hat es sich herausgestellt,
dass die Rotverschiebung auf einen kleinen oder vernachlässigbaren
Wert reduziert werden kann durch Ersatz einer Hälfte der 2-Methoxy-5-(3,7-Dimethyloctyloxy)-1,4-Phenylenvinyleneinheiten
durch Phenyl-1,4-Phenyleneinheiten.
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Als
ein weiteres typisches Beispiel nach der vorliegenden Erfindung
zeigt sich ebenfalls eine geringe oder vernachlässigbare Rotverschiebung, wenn
im Wesentlichen alle 1,4-Phenyleneinheiten Aryl-1,4-Phenyleneinheiten
sind, mit anderen Worten, wenn das elektrolumineszierende Polymer
ein Homopolymer ist mit einer Aryl-1,4-Phenylenvinyleneinheit als die einzige
sich wiederholende Einheit.
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In
dem Kontext der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck Polymer
Homopolymer, Kopolymer, Terpolymer usw. sowie Oligomer.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Ausmaß der Rotverschiebung sich
auf die Art des elektrolumineszierenden Polymers in dem festen Zustand
bezieht, was substanziiert wird durch die Tatsache, dass das Photolumineszenzspektrum
(PL) eine gleiche Rotverschiebung zeigt, wenn eine Schicht des elektrolumineszierenden
Polymers einer erhöhten
Umgebungstemperatur ausgesetzt wird.
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Es
sei bemerkt, dass in
WO 95/01871 eine
elektrolumineszierende Einrichtung beschrieben wird, worin die elektrolumineszierende
Schicht das Homopolymer Poly(phenyl-1,4-Phenylenvinylen) aufweist,
worin die Phenylgruppe nicht substituiert worden ist. Die genannte
elektrolumineszierende Einrichtung entspricht nicht der vorliegenden
Erfindung, da in dem Kontext der vorliegenden Erfindung das elektrolumineszierende Polymer
unlöslich
ist, wobei die Löslichkeit
höchstens
0,06 Gew.-% beträgt.
In dem Kontext der vorliegenden Erfindung ist ein PPV löslich, wenn
die Löslichkeit
in üblichen
organischen Lösungsmitteln,
wie Toluol, wesentlich größer ist
als 0,06 Gew.-%, d. h. höchstens
0,5 Gew.-%. Klare und nicht gelierte Lösungen wenigstens dieser Konzentration
sind erforderlich, wenn reine Schichten daraus im Schleuderverfahren
angebracht werden sollen.
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In
der nicht vorveröffentlichten
internationalen Patentanmeldung mit der Nummer IB97/00366 (PHN 15.772)
eingereicht durch die Anmelderin, wird eine elektrolumineszierende
Einrichtung beschrieben, die eine elektrolumineszierende Schicht
mit dem Kopolymer Poly(2-(3-Methoxyphenyl)-1,4-Phenylenvinylen-co-2-Methoxy-5-(2-(Trimethylammoniumiodid)-ethoxy)-1,4-Phenylenvinylen)
enthält.
Die genannte Patentanmeldung ist völlig still was das Phänomen der
Rotverschiebung anbelangt, rewähnt
nur Mittel zum unterdrücken
einer derartigen Rotverschiebung.
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Die
Verwendung von Aryl-substituierten 1,4-Phenyleneinheiten reduziert
die Rotverschiebung, während
dafür gesorgt
wird, dass andere Charakteristiken des elektrolumineszierenden Polymers
der genannten Einheiten teilweise beibehalten oder sogar verbessert
werden sollen. Insbesondere hat es sich herausgestellt, dass die
Verwendung von Aryl-substituierten 1,4-Phenylen-Einheiten die Effizienz
der Photolumineszenz des elektrolumineszierenden Polymers, von dem
es einen Teil bildet, verbessert, während die Löslichkeit und die Fähigkeit
zum Bilden eines Films der Löslichkeit
und der Fähigkeit
zum Bilden eines Films von Poly(1,4-Phenylenvinylenen) entspricht
oder sogar besser als diese ist, die durch andere Gruppen ersetzt
werden. Da alle anderen relevanten Faktoren dieselben sind, bedeutet
eine Zunahme der Effizienz der Lumineszenz des elektrolumineszierenden
Materials, dass eine elektrolumineszierende Einrichtung, wobei das
genannte elektrolumineszierende Material benutzt wird, mehr Licht
emittieren wird.
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Obschon
Arylgruppen größer als
Naphthyl und 2-Biphenylyl, wie Anthracyl, verwendet werden können zum
Reduzieren der Rotverschiebung, ist die Verwendung solcher großen Aryl-Gruppen
nicht bequem, da das Verhältnis
der Hauptkette zu der Nebenkette dann ungünstig klein ist. Weil die Hauptkette
(Rückgrat)
des PPVs an der Lichtemission und dem Ladungsträgertransport beteiligt ist,
soll dieses Verhältnis
vorzugsweise groß sein.
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Die
Arylgruppe kann eventuell substituiert werden. In Bezug auf die
die Rotverschiebung reduzierende Fähigkeit ist die Anzahl und
die Wahl der Substituenten nicht kritisch. Die Arylgruppe kann durch
Heteroatome ersetzt werden, wobei ein geeignetes Beispiel eine 3-Pyridylgruppe
ist. Geeignete Substituenten umfassen Alkyl- und Alko xygruppen,
eine (5-Phenyl)-3,4-Oxadiazolylgruppe, welche die Elektronenmobilität steigern
kann, und eine N,N-Doalkylamino- oder N,N-Diphenylaminogruppe, welche
die ganze Mobilität
steigern kann. Nötigenfalls
kann die Löslichkeit
des in der elektrolumineszierenden Einrichtung nach der vorliegenden
Erfindung zu verwendenden PPVs mit Hilfe von Alkoxy- und/oder Alkylgruppen
gesteigert werden, die vorzugsweise verzweigt werden, und, wenn
mehr als nur eine derartige Gruppe vorhanden ist, in der Länge ungleich
sind.
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Die
elektrolumineszierende Schicht der polymeren Einrichtung hat vorzugsweise
eine Dicke von 50 nm bis 200 nm, insbesondere 100 nm bis 175 nm
oder vorzugsweise 80 nm bis 150 nm.
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Die
Elektron-injizierende Elektrode wird auf geeignete Art und Weise
aus einem Metall bzw. einer Metallegierung mit einer geringen Arbeitsfunktion,
wie Yb, Ca, Mg; Ag Li: Al oder In hergestellt.
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Die
Loch-injizierende Elektrode wird auf geeignete Art und Weise aus
einem Metall bzw. einer Metallegierung mit einer hohen Arbeitsfunktion,
wie Au, Pt, Ag hergestellt. Vorzugsweise wird ein transparenteres Loch-injizierendes
Elektrodenmaterial verwendet, wie ein Indiumzinnoxid (ITO). Leitende
Polymere, wie ein Polyanilin und ein Poly-3,4-Ethylendioxythiophen
sind ebenfalls geeignete transparente Loch-injizierende Elektrondenmaterialien.
Vorzugsweise wird die Loch-injizierende Elektrode aus einer ITO-Schicht hergestellt, die
auf der Seite der elektrolumineszierenden Schicht mit einer dünnen Schicht
aus Poly-3,4-Ethylendioxythiophen bedeckt ist.
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Eine
spezielle Ausführungsform
der elektrolumineszierenden Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung
weist das Kennzeichen auf, dass die Aryl-1,4-Phenylen-Einheit eine Einheit
der Formel (C1) oder (C2) ist
Wobei,
R unabhängig selektiert
wird, und zwar jeweils, wenn er auftritt und C1-C20 Alkyl oder C1-C20 Alkoxy
dargestellt,
R1 Wasserstoff oder C1-C20 Alkoxy darstellt,
p
und q 0, 1, 2, 3, 4 oder 5 ist und
eine oder mehrere nicht
benachbarte -CH2-Einheiten einer C1-C20-Alkyl- oder
C1-C20-Alkoxygruppe durch
-O-, -S-, -N(R2)- ersetzt werden können, wobei
R2 Phenyl oder C1-C20 Alkyl, Phenylen und/oder -COO- entspricht. Wie
oben bereits erwähnt,
ist das Homopolymer von Einheiten (C1), wobei R1 gleich
H ist und p gleich 0 ist, ausgeschlossen, da Löslichkeit fehlt.
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Eine
Arylgruppe, so klein wie die Phenylgruppe, ist bereits effektiv
beim Reduzieren der Rotverschiebung, wobei die genannte Phenylgruppe
vorzugsweise mit Substituenten versehen ist um u. a. die Löslichkeit des
Poly(1,4-Phenylenvinylens) zu verbessern, von dem sie ein Teil ist.
Eine Alkyl- und eine Alkoxygruppe oder eine Heteroatomsubstituierte
Gruppe entsprechend der genannten Gruppe ist insbesondere effektiv
in dieser Hinsicht. Die genannten Gruppen werden vorzugsweise verzweigt
und, wenn mehr als nur eine derartige Gruppe vorhanden ist, von
einer ungleichen Länge.
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Die
Löslichkeit
nimmt nicht weiter zu, wenn Alkyl- und Alkoxygruppen größer als
C20 verwendet werden. Um das Verhältnis der
Hauptkette zu der Nebenkette zu steigern und folglich den Anteil
der Atome, die unmittelbar an der Elektrolumineszenz beteiligt sind,
zu steigern, wird vorzugsweise eine kleinere Alkyl- oder Alkoxygruppe
gegenüber
C1-C12 verwendet.
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Geeignete
Alkylgruppen umfassen Methyl, Ethyl, Propyl, Dodecyl, 3,7-Dimethyloctyl. Geeignete
Alkoxygruppen umfassen Methoxy, 3,7-Dimethyloctyloxy, 2-Methylpropoxy.
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Zur
Steigerung des Verhältnisses
der Hauptkettenatome zu den Nebenkettenatomen soll die Anzahl Substituenten
je Phenylgruppe p oder q klein sein, vorzugsweise 1 oder 2.
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Eine
gute Balance zwischen Löslichkeit
und dem Verhältnis
der Hauptkette zu der Nebenkette wird erhalten, wenn die gesamte
Anzahl Nicht-Wasserstoffatome aller Substituenten R einer Phenylgruppe
etwa 10 beträgt.
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Eine
besondere Ausführungsform
ist in Anspruch 3 beansprucht. Die Poly(2,5-Dialkoxy-1,4-Phenylenvinylene)
sind durchaus geeignete elektrolumineszierende Polymere, die dennoch
an einer ziemlich großen Rotverschiebung
leiden, die weiterhin dafür
sorgt, dass ein wesentlicher Teil des Emissionsspektrums außerhalb
des sichtbaren Spektrums liegt. Wenn 2,5-Dialkoxy-1,4-Phenylen-Einheiten
durch Aryl-1,4-Phenylen-Einheiten
ersetzt werden, wird die Rotverschiebung auf effektive Weise reduziert,
während
gleichzeitig die Eigenschaften, die 2,5-Dialkoxy PPVe besonders
geeignet machen zur Verwendung in elektrolumineszierenden Einrichtungen
wenigstens beibehalten werden, wenn nicht verbessert werden.
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Das
Poly(1,4-Phenylenvinylen) kann eine einzige, aber vorzugsweise mehr
als eine Aryl-1,4-Phenylen-Einheit enthalten, d. h. ein Aryl-1,4-Phenylenvinylen
ist vorzugsweise eine sich wiederholende Einheit. Die Größe der Rotverschiebung,
assoziiert mit einem bestimmten PPV ist abhängig von dem Anteil an benutzten Aryl-1,4-Phenylen-Einheiten, wobei
dieser Anteil als das Verhältnis
der Anzahl Aryl-1,4-Phenylen-Einheiten zu der gesamten Anzahl 1,4-Phenylen-Einheiten
des PPVs ist. Es ist ebenfalls abhängig von der Art der 1,4-Phenyleneinheiten,
die nicht eine Arylgruppe tragen. Der Anteil Aryl-1,4-Phenylen-Einheiten,
erforderlich zum Erhalten eines PPVs mit einer Rotverschiebung unterhalb
eines bestimmten Wertes, kann auf einfache Art und Weise empirisch
ermittelt werden, und zwar auf einer Fal-zu-Fall-Basis durch Änderung
des genannten Anteils an Aryl-1,4-Phenyleneinheiten.
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Eine
spezielle Ausführungsform
der elektrolumineszierenden Einrichtung weist das Kennzeichen auf, dass
der Anteil Aryl-1,4-Phenylen-Einheiten zwischen 0,001 und 0,1 gewählt wird.
Innerhalb dieses Bereiches ist das Emissionsspektrum im Wesentlichen
dasselbe wie das Emissionsspektrum des entsprechenden PPVs, wobei
der genannte Anteil 0,0 ist.
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Auf
alternative Weise soll, wenn die Farbe des von einer elektrolumineszierenden
Einrichtung mit einem Aryl-substituierten PPV emittierte Licht wesentlich
anders sein soll als die des von dem nicht Aryl-substituierten,
entsprechenden PPV emittierten Lichtes, der Anteil der Aryl-1,4-Phenylen-Einheiten
zwischen 0,1 und 0,95 gewählt
werden.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der elektrolumineszierenden Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung
weist das Kennzeichen auf, dass die Aryl-1,4-Phenylen- Einheiten in einem
Anteil von 0,95 bis einschließlich
1,0 vorhanden sind. Polymere elektrolumineszierende Einrichtungen,
die ein PPV enthalten, in dem im Wesentlichen alle 1,4-Phenylen-Einheiten
Aryl-1,4-Phenylen-Einheiten sind, emittieren Licht, wenn sie betrieben
werden. Dies ist ein zusätzlicher
Vorteil, da elektrolumineszierende Einrichtungen, die auf Poly(1,4-Phenylenvinylen)s
basieren und grünes
Licht emittieren, selten sind. Weiterhin sind die grünes Licht emittierenden
Poly(1,4-Phenylenvinylen)s nach der vorliegenden Erfindung sehr
stabil, wie durch die daraus hergestellten elektrolumineszierenden
Einrichtungen angegeben wird, insbesondere, wenn die Aryl-1,4-Phenylen-Einheiten
der Formel (C1) oder (C2) entsprechen. So hat beispielsweise eine
grünes
Licht emittierende elektrolumineszierende Einrichtung nach der vorliegenden
Erfindung typischerweise eine Effizienz von etwa 5,0 Cd/A und eine
Lebensdauer von über
1500 Stunden, wobei die Lebensdauer durch die Zeit bestimmt wird, in
der die Helligkeit auf die Hälfte
des Ausgangswertes abgenommen hat, indem die Einrichtung derart
betrieben wird, dass die Spannung ständig derart geregelt wird,
dass ein konstanter Strom fließt.
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Es
sei bemerkt, dass in
US 5.247.190 eine
PPV-basierte, grünes
Licht emittierende elektrolumineszierende Einrichtung beschrieben
wird. Das genannte PPV ist aber unlöslich und die daraus hergestellten
elektrolumineszierenden Einrichtungen werden durch Ablagerung eines
Vorläufermaterials
hergestellt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich nicht auf polymere
elektrolumineszierende Einrichtungen, deren Lichtemission von einem
derartigen unlöslichen
PPV herrührt.
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In
WO 95/32526 ist eine elektrolumineszierende
Einrichtung beschrieben, die grünes
Licht emittiert und ein lösliches
2,5-Dialkyl PPV enthält.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich nicht auf derartige PPVs.
Dasselbe gilt für
elektrolumineszierende Einrichtungen, die ein PPV benutzen, das
dazu hergestellt worden ist, grünes
Licht zu emittieren, indem die Konjugation der Hauptkette absichtlich
durch Einführung
gesättigter
Einheiten unterbrochen wird. Die Lebensdauer von elektrolumineszierenden
Einrichtungen auf Basis derartiger PPVs ist unbefriedigend.
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Die
Löslichkeit
des grünes
Licht emittierenden Poly(Aryl-1,4-Phenylenvinylen)s kann dadurch
verbessert werden, dass einige der Aryl-1,4-Phenylen-Einheiten durch
die Löslichkeit
verbessernde 1,4-Phenyleneinheiten ersetzt werden. Eine geeignete,
die Löslichkeit
verbessernde Einheit ist ein 2,5-Dialkoxy-1,4-Phenylenvinylen, insbesondere
ein 2-Methoxy-5-3,7-Dimethylactyloxy)-1,4-Phenylenvinylen oder eine
2,5-Bis(3,7- Dimethyloctyloxy)-1,4-Phenylenvinylen-Einheit.
Wenn der Bruchteil der genannten, die Löslichkeit verbessernden Einheiten
kleiner ist als 0,05, ist die Farbe des emittierten Lichtes im Wesentlichen
dieselbe wie die des Homopolymers.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf Poly(1,4-Phenylenvinylen)s
zur Verwendung in einer elektrolumineszierenden Einrichtung und
hat die Aufgabe, neue lösliche
Poly(1,4-Phenylenvinylen)s zu schaffen.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe erfüllt durch ein lösliches
Poly(1,4-Phenylenvinylen), wobei wenigstens eine 1,4-Phenylen-Einheit
eine Aryl-1,4-Phenylen-Einheit
ist, wobei die Arylgruppe eine Phenyl-, eine Naphthyl- oder eine
Biphenylgruppe darstellt, ggf. substituiert sein kann, mit der Ausnahme
des Koplymers Poly((3-Methoxyphenyl)-1,4-Phenylenvinylen-CO-2-Methoxy-5-(2-(Trimethylammoniumiodid)-ethoxy)-1,4-Phenylenvinylen)
und Poly(p-Phenylphenylenvinylen).
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Wie
bereits oben erwähnt,
wird durch Verwendung eines PPVs mit Aryl-1,4-Phenylen-Einheiten die Rotverschiebung
im Vergleich zu dem entsprechenden PPV, das solche Einheiten nicht
aufweist, reduziert. Besondere Ausführungsformen des PPV nach der
vorliegenden Erfindung wurden bereits oben erwähnt. Im Allgemeinen können die
PPVs nach der vorliegenden Erfindung auf geeignete Weise als Bestandteile
von halbleitenden und/oder lumineszierenden Stoffen verwendet werden.
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Die
genannten PPVs können
unter Anwendung synthetischer Verfahren ähnlich wie die dem Fachmann
bekannten Verfahren zubereitet werden und diejenigen enthalten,
die in
WO 96/29356 beschrieben
worden sind. Viele Verfahren zum Zubereiten eines PPVs benutzen
ein 1,4-Bis(Halomethyl)benzol als Zwischenverbindung. Insbesondere
kann die Zwischenverbindung auf geeignete Art und Weise als Monomer
benutzt werden, beispielsweise in einer basis-katalysierten Polymerisation
der genannten 1,4-Bis(Halomethyl)benzole.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich deswegen ebenfalls auf Zwischenverbindungen,
geeignet zur Zubereitung von Poly(1,4-Phenylenvinylen)s. Wenn ein
Poly(1,4-Phenylenvinylen)nach der vorliegenden Erfindung zubereitet
werden soll, ist die genannte Zwischenverbindung ein Aryl-1,4-Bis(Halomethyl)benzol,
wobei die Arylgruppe eine Phenyl-, eine Naphthyl- oder eine Biphenylylgruppe
darstellt, die ggf. substituiert sein kann, ausgenommen 2-Phenyl-1,4-Bis(Brommethyl)benzol
und 2-(3-Methoxyphenyl)-1,4- Bis(Chloromethyl)benzol.
Eine alternative Bezeichnung für
2-Phenyl-1,4-Bis(Brommethyl)benzol ist 2,5-Bis(Chloromethyl)-1,1'-Biphenyl, während 2-(3-Methoxyphenyl)-1,4-Bis(Chloromethyl)benzol
auch als 2,5-Bis(Chloromethyl)-3'-Methoxy-1,1'-Biphenyl bezeichnet
wird.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden
Fall näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 einen schematischen Schnitt durch eine
polymere elektrolumineszierende Einrichtung,
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2 ein Emissionsspektrum einer elektrolumineszierenden
Einrichtung, nicht nach der vorliegenden Erfindung, wenn bei Raumtemperatur
betrieben, bevor (Kurve A) und nachdem (Kurve B) sie einer erhöhten Umgebungstemperatur
ausgesetzt worden ist,
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3 ein Emissionsspektrum einer elektrolumineszierenden
Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wenn bei Raumtemperatur
betrieben, und zwar bevor (Kurve A) und nachdem (Kurve B) die Einrichtung einer
erhöhten
Umgebungstemperatur ausgesetzt worden ist,
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4 ein anderes Emissionsspektrum einer
elektrolumineszierenden Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung,
wenn bei Raumtemperatur betrieben, und zwar bevor (Kurve A) und
nachdem (Kurve B) die Einrichtung einer erhöhten Umgebungstemperatur ausgesetzt
worden ist.
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Beispiel 1
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Das
erste Beispiel zeigt eine Anzahl Ausführungsformen von Aryl-1,4-Bis(Halomethyl)benzol-Zwischenschichten
und Verfahren zum Zubereiten derartiger Verbindungen.
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A. Zubereitung von 2-Methyl-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl
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A1. 1,4-Bisbrommethyl-2-Brombenzol
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Eine
Menge 2-Brom-p-Xylol (500 g, 2,70 Mol, hergestellt durch Bromierung
von p-Xylol mit Bromin im Beisein einer Spur von Iodin bei 15–20°C) und 100
ml Carbontetrachlorid werden auf 90°C erhitzt. Es wird etwas Dibenzoylperoxid
hinzugefügt,
wonach tropfenweise Bromin (320 ml, 6,22 Mol) bei etwa 90°C über eine Periode
von etwa 8 Stunden hinzugefügt
wurde. Von Zeit zu Zeit wird etwas Dibenzoylperoxid hinzugefügt. Das Gemisch wird
nachts auf 85–95°C erhitzt,
danach abgekühlt.
Es wird mehr Carbontetrachlorid hinzugefügt und die Lösung wird
mit 300 ml Wasser, 300 ml verdünntem
Matriumhydroxid, 300 ml Wasser gewaschen, danach getrocknet und
danach rotationsverdampft. Der Rückstand
wird mit 500 ml Hexan gerührt,
das eine geringe Menge Toluol enthält. Der Feststoff wird abgefiltert
und mit Hexan gewaschen. Dieser Wiegt 200 mg. Das Filtrat wird rotationsverdampft,
dem Rückstand
werden 250 ml Carbontetrachlorid hinzugefügt und die Lösung wird
rückflussbehandelt.
Es wird etwas Dibenzoylperoxid hinzugefügt, wonach eine portionsweise
Hinzufügung
von N-Bromsuccinimid (100 mg, 0,56 Mol) durchgeführt wird. Das Gemisch wird
3 Stunden lang rückflussbehandelt,
danach gekühlt
und mit Wasser, mit verdünnter
Natriumhydroxidlösung
und Wasser gewaschen. Nach Trocknung und Rotationsverdampfung wird
ein Rückstand
erhalten, der mit Hexan und etwas Toluol gerührt wird. Der Feststoff wird
gesammelt und getrocknet und wiegt 64 g. Das Filtrat wird rotationsverdampft
und danach durch Kugelrohrdestillierung raffiniert. Der Vorlauf
wird weggeworfen und die Fraktion mit viel Produkt wird gesammelt
und danach mit Hexan, das etwas Toluol enthält, gerührt, damit wieder 90 g reines Produkt
erhalten wird. Gesamtertrag 354 g (1,03 Mol, 38%). 1H
NMR (CDCl3): 4,3 (s. 2H), 4,5 (s. 2H), 7,1-7,6 (m,
3H).
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A2. 1,4-Bis(methoxymethyl)-2-Brombenzol
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Die
Menge 1,4-Bisbrommethyl-2-Brombenzol, wie in dem Schritt A1 zubereitet,
wird portionsweise einer Lösung
von Natrium (110 g, Mol) in 1500 ml Methanol (leicht exotherm).
Das Gemisch wird 1 Stunde lang rückflussbehandelt,
danach bei Raumtemperatur eine Nacht lang gerührt. Nach Rotationsverdampfung
werden Wasser und Toluol hinzugefügt. Die Schichten werden getrennt
und die organische Schicht wird mit Wasser gewaschen, getrocknet,
rotationsverdampft und durch Kugelrohrdestillation raffiniert. Es
werden dadurch 235,77 g farbloses Öl erhalten (0,962 Mol, 93%). 1H NMR (CDCL3): 3,3
(s, 3H). 3,4 (s, 3H), 4,3 (s, 2H), 4,45 (s, 2H), 7,0-7,7 (m, 3H).
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A3. 2-Methyl-2',5'-Bis(Methoxymethyl)-1,1'-Biphenyl
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Eine
Grignardsche Verbindung wird aus 80,0 g 2-Bromtoluol (0,47 Mol)
und 11,4 g Magnesium (0,47 Mol) in 150 ml Ether auf übliche Weise
hergestellt. Einige Tropfen 1,2-Dibromethan werden hinzugefügt um die Reaktion
zu starten. Wenn der Hauptteil des Magnesiums reagiert hat, wird
die Lösung
gekühlt,
dekantiert und tropfen weise einer gekühlten (0–10°C) Lösung von 92 g 1,4-Bis(Methoxymethyl)-2-Brombenzol,
wie dies in dem Schritt A2 zubereitet worden ist, und 2,0 g Ni(dppp)2Cl2 (3,7 mMol) in
100 ml Ether hinzugefügt.
Die Reaktion ist exotherm. Das Reaktionsgemisch wird danach auf
Reaktionstemperatur gebracht, 15 Minuten lang auf dieser Temperatur
gehalten und danach rückflussbehandelt.
Der Fortschritt der Reaktion wird von 1H
NMR befolgt. Nach 24 Stunden werden weitere 250 mg Ni(dppp)2Cl2 hinzugefügt, damit
die Reaktion beendet wird. Nach einer Rückflussbehandlung während 2
Tage wird das Gemisch gekühlt,
auf 250 ml 5% HCl ausgegossen und mit Ether extrahiert. Die Wasserschicht
wird wieder mit Ether (150 ml und 100 ml) extrahiert. Die Etherschichten
werden mit Salzsole gewaschen, kombiniert, getrocknet und verdampft
um ein rotbraunes Öl
zu liefern. 1H NMR zeigten, dass das Produkt
mehrere Verbindungen enthielt. Das Öl wird kolbenweise destilliert, was
verschiedene Fraktionen ergibt. Die nahezu reinen Fraktionen (etwa
120°C/0,01
mbar) werden kombiniert, was 16,8 g Produkt liefert (66 mMol, 14%). 1H NMR (CDCl3): 2,0
(s, 3H), 3,2-3,35 (d, 6H), 4,1-4,5 (d, 4H), 6,9-7,65 (m, 7H).
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A4. 2-Methyl-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl
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Die
Menge 2-Methyl-2',5'-Bismethoxymethyl-1,1'-Biphenyl, wie in
A3 zubereitet, wird 24 Stunden lang mit 245 ml kochender konzentrierter
Salzsäure
kräftig
gerührt.
Danach wird auf Raumtemperatur abgekühlt und die Wasserschicht wird
zweimal mit Hexan (2 × 100
ml) extrahiert. Die Hexanschichten werden getrocknet und verdampft.
Der Rückstand
wird wieder 24 Stunden lang mit 150 ml konzentrierter Salzsäure erhitzt.
Das Gemisch wird wie oben beschrieben verarbeitet und das Produkt
wird 72 Stunden lang mit 150 ml konzentrierter Salzsäure erhitzt.
Die genannte Verarbeitung ergibt ein rohes Produkt, das durch Kugelrohrdestillation
raffiniert wird um 12,3 g eines farblosen Öls (70%) bei 100°C/0,003 mbar
zu ergeben. 1H NMR (CDCl3):
2,1 (s, 3H), 4,25-4,55 (d, 4H), 6,9-7,5 (m, 7H).
-
B. Zubereitung von 3-Phenyl-2',5'-Bis(chlormethyl)-1,1'-Biphenyl
-
B1. 3-Bromdiphenyl
-
Konzentrierte
Salzsäure
(120 ml) wird tropfenweise einem mechanisch gerührten Gemisch von m-Bromanilin
(103 g, 0,6 Mol) und 50 ml Wasser zugefügt, wodurch das HCl-Salz daraus
sich absetzt. Das Gemisch wird erhitzt und bei 100°C gerührt, aber bleibt
eine Suspension. Danach wird das Gemisch auf (0–5°C) abgekühlt und bei dieser Temperatur
wird eine Lösung
von Natriumnitrit (43,1 g, 0,62 Mol) in 85 ml Wasser hinzugefügt. Die
Reaktion ist exotherm, deswegen soll das Natriumnitrit langsam hinzugefügt werden.
Die kalte diazotierte Lösung
wird in eine große
Flasche gegossen und es werden kaltes Benzol (750 ml) und Tetramethylammoniumbromid
(3 g) hinzugefügt.
Eine Lösung
von Natriumhydroxid (140 ml, 5 M) wird in einer Periode von 45 Minuten
tropfenweise hinzugefügt.
Die Temperatur während
der Reaktion wird auf etwa 5°C
gehalten; wenn die ganze Menge Alkali hinzugefügt worden ist, darf das Reaktionsgemisch
langsam nachts auf Raumtemperatur aufwärmen. Die Schichten werden
getrennt und die obere Schicht wird zweimal mit Wasser gewaschen (2 × 300 ml);
die kombinierten wässerigen
Schichten werden einmal mit etwas Benzol extrahiert und die wird der
ursprünglichen
wässerigen
Schicht zugefügt.
Die Schichten werden geschüttelt
und getrennt. Die kombinierten Benzolschichten werden getrocknet
(Na2SO4) und verdampft
um ein dunkelbraunes Öl
zu liefern, das bei 110°C/0,02
mbar destilliert wird. Ertrag: 34,0 g (24%) als gelbes Öl, 1H-NMR (CDCl3): 7,0-8,0
(m, 9H).
-
B2. 3-Tri-n-Butylstannyldiphenyl
-
Eine
Menge n-Butyllithium (68 ml 2,5 M, 0,17 Mol) wird tropfenweise einer
kalten (–70°C) Lösung von 40
Bromdiphenyl, wie in B1 zubereitet (34,0 g, 0,15 Mol) in 100 ml
THF zugefügt.
Die gelbe Lösung
verdunkelte sich während
der Hinzufügung
sehr stark. Nach 15 Minuten Rühren
bei –70°C wurde Tri-n-Butylzinnchlorid
(43 ml, 0,16 Mol) bei dieser Temperatur hinzugefügt. Das Reaktionsgemisch darf
nachts auf Raumtemperatur aufwärmen
und wird danach in Wasser ausgegossen (300 ml). Das Gemisch wird
geschüttelt
und die Schichten werden getrennt. Die organische Schicht wird wieder
mit Wasser gewaschen (300 ml). Die kombinierten wässerigen
Schichten werden mit Hexan (100 ml) extrahiert; die kombinierten
Hexanschichten werden getrocknet (Na2SO4) und verdampft. Das restliche Öl wird kolbenweise
destilliert, was 49,7 g 3-Tri-n-Butylstannyldiphenyl ergibt. Ertrag:
49,7 g (77%) als Öl
bei 180–200°C/0,01 mbar. 1H-NMR (CDCl3): 0,7-1,8
(m, 27H), 7,4-7,8 (m, 8H).
-
B3. 1,1'-Diphenyl, 3-Phenyl-2',5'-Dikarbonsäure, Dimethylester
-
Eine
Lösung
von 3-Tri-n-Butylstannyldiphenyl (B2) (49,7 g, 0,11 Mol) und 1-Brom-2,5-Dikarbonsäure, Dimethylester
(30,6 g, 0,11 Mol) und Pd(PPh3)2Cl2 (0,9 g, 1,28 mmol) in 150 ml trocknem THF
wird 7 Tage lang rückflussbehandelt,
wobei in dieser Zeit mehr Katalysator hinzugefügt wird (bis zu insgesamt 1,4
g, 2,0 mmol) zur Beschleunigung des Fortganges der Reaktion. Die
Lösung
wird abgekühlt,
in 200 ml Wasser gegossen und die Schichten werden getrennt. Die
wässerige
Schicht wird zweimal mit Hexan (2 × 100 ml) extrahiert. Die Produktschicht
wird mit Hexan verdünnt
(200 ml) und mit Wasser (200 ml) gewaschen. Weil keine Trennung
auftritt, werden die Schichten über
Kieselgur gefiltert. Das Filtrat kann dann getrennt werden und die
Hexanschicht wird mit Wasser gewaschen. Die kombinierten Hexanschichten
werden getrocknet (Na2SO4)
und verdampft. Tri-n-Bromid
wird aus dem Rückstand
destilliert, der Rückstand
wird danach in etwas Toluol gegeben und über eine Aluminiumoxidsäule gefiltert.
Das Eluat wird verdampft und das resultierende Produkt wird benutzt.
Ertrag: 27,7 g (72%) als viskoses Öl. 1H-NMR
(CDCl3): *3,6-3,9 (ss, 6H), 7,2-8,2 (m,
12H).
-
B4. 1,1'-Diphenyl, 3-Phenyl-2',5'-Dimethanol
-
Eine
Lösung
von 27,7 g 1,1'-Diphenyl,
3-Phenyl-2',5'-Dikarbonsäure, Dimethylester
(B3) (80 mmol) in 100 ml THF wird tropfenweise in eine kalte (0°C) und mechanisch
gerührte
Suspension von LiAlH4 gegeben (4,6 g, 120
mmol) in 100 ml THF. Während
der Hinzufügung
wird dafür
gesorgt, dass die Temperatur unterhalb 20°C gehalten wird. Das Reaktionsgemisch
wird danach 75 Minuten lang auf 50°C erhitzt, auf Raumtemperatur
abgekühlt
und in ein Gemisch aus Wasser (200 ml) und Toluol (100 ml) gegeben.
Die wässerige
Schicht wird mit konzentrierter Salzsäure gesäuert, wonach die Schichten
geschüttelt
und getrennt werden. Die ober Schicht wird mit Wasser (200 ml) gewaschen.
Die kombinierten wässerigen
Schichten werden einmal mit Toluol (100 ml) extrahiert. Die kombinierten
Toluolschichten werden getrocknet (Na2SO4) und verdampft zum Liefern von 1,1'-Diphenyl, 3-Phenyl-2',5'-Dimethanol, das
ungeändert
verwendet wird. Ertrag: 14,5 (63%) als hellgelber Feststoff. 1H-NMR (CDCl3): *4,4-4,8
(m, 4H), 5,0-5,4 (m, 2H), 7,2-7,9 (m, 12H).
-
B5. 3-Phenyl-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl
-
Thionylchlorid
(11 ml, 150 mmol) wird tropfenweise einer kalten (0°C) Suspension
von 1,1'-Diphenyl, 3-Phenyl-2',5'-Dimethanol (B4)
(14,5 g, 50 mmol) und 0,5 ml Pyridin in 60 ml Acetonitril zugefügt. Die
Suspension wird 25 Minuten lang auf 50°C erhitzt und wird klar. Die
Lösung
wird verdampft und der Rückstand
wird in 100 ml Toluol gelöst,
zweimal mit einer verdünnten
Base (2 × 50
ml 10% NaOH) und einmal mit Wasser gewaschen. Die Toluolschicht
wird getrocknet (Na2SO4)
und über
eine kurze Aluminiumoxidsäule
gefiltert. Das Eluat wird verdampft und der Rückstand wird in Hexan gelöst und wieder über eine
kurze Aluminiumoxidsäule
gefiltert. Weil Rekristallisation des verdampften Eluats mißlang, wird
das resultierende rohe Produkt ungeändert verwendet. Ertrag: 8,5
g (52%) als gelbes Öl. 1H-NMR (CDCl3): *4,5
(d, 4H), 7,2-7,8 (m, 12H).
-
C. Zubereitung von 3-(2-Methylpropoxy)-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl
-
C1. 3-Brom-1-(2-Methylpropoxy)benzol
-
Ein
Gemisch aus m-Bromphenol (34,6 g, 0,2 Mol), 125 ml DMSO, grobkörniges KOH
(31 g, 0,47 Mol) und Isobutylchlorid (31 g, 0,47 Mol) werden gerührt, zusammen
mit 20 g NaBr, und zwar 5 Tage lang. Mehr KOH (10 g) wird hinzugefügt, weil 1H-NMR
nur 50% Umwandlung zeigte. Das Reaktionsgemisch wird abermals 5
Tage lang gerührt,
es wir Wasser (10 ml) hinzugefügt
und das Rühren
wird eine Nacht lang fortgesetzt. Nach Verarbeitung (Extraktion
mit Toluol und Wasser) wird 3-Brom-1-(2-Methylpropoxy)benzol erhalten,
das ungeändert
verwendet werden kann. Ertrag: 20,9 g (46%). 1H-NMR
(CDCl3): 0,9-1,1 (d, 6H), 1,8-2,3 (m, 1H),
3,6-3,7 (d, 2H), 6,6-7,5 (AB, 4H).
-
Vorbereitende
Verfahrensschritte C2–C5
werden danach durchgeführt,
die den Schritten B2–B5
entsprechen, was 3(2-Methylpropoxy)-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl ergab.
Ertrag: 8 g (50%) als gelbes Öl. 1H-NMR (CDCl3): *0,8-1,2
(d, 6H), 1,7-2,4 (m, 1H), 3,65-3,8 (d, 2H), 4,4-4,6 (ss, 4H), 6,7-7,5
(m, 7H).
-
D. Zubereitung von 3,4-Bis(2-Methylpropoxy)-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl
-
D1. 1,2-Bis(2-Methylpropoxy)benzol
-
Eine
Hälfte
einer Lösung
von 74,4 g (1,86 Mol) NaOH in 200 ml Wasser wird tropfenweise einer
Lösung
von 100,0 g (0,908 Mol) Catechol in 400 ml 96% EtOH hinzugefügt. Das
resultierende Reaktionsgemisch wird rückflussbehandelt. Natriumiodid
(10 g) und Triethylbenzylammoniumchlorid (2 g) werden hinzugefügt, wonach
Isobutylbromid (156,2 g, 1,14 Mol) über eine Periode von 3 Stunden
hinzugefügt
wurden. Das Reaktionsgemisch wird während weiterer 30 Minuten rückflussbehandelt,
wonach die andere Hälfte
der NaOH-Lösung
hinzugefügt
wird. Ein Gemisch aus Isobutylchlorid (78 g, 0,84 Mol) und 45 g
Isobutylbromid (0,33 Mol) wird langsam dem rückfließenden Reaktionsgemisch hinzugefügt. Dieses
Gemisch wird wieder 5 Tage lang rückflussbehandelt, wonach es
verdampft wird. Der Rückstand
wird mit Hexan (250 ml) und 10% NaOH-Lösung (250 ml) behandelt. Die
Schichten werden getrennt und die Wasserschicht wird zweimal mit
Hexan extrahiert (2 × 100
ml). Die Hexanschichten werden kombiniert und mit 10% NaOH-Lösung sowie
mit Wasser gewaschen, getrocknet und verdampft um 92 g einer orange
farbigen Flüssigkeit
zu liefern, die kolbenweise destilliert wird um 83,2 g (41%) 1,2-Bis(2-Methylpropoxy)benzol
als farblose Flüssigkeit
bei 90°C/0,003
mbar zu liefern. 1H NMR (CDCl3):
0,8-1,15 (d, 12H), 1,85-2,5 (m, 2H), 3,65-3,8 (d, 4H), 6,85 (s,
4H).
-
D2. 1-Brom-3,4-Bis(2-methylpropoxy)benzol
-
N-Bromsuccinimid
(64,9 g, 0,36 Mol) wird portionsweise einer gekühlten (0°C) Lösung von 1,2 – Bis(2-methylpropoxy)benzol
(73,9 g, 0,33 Mol) in 350 ml Acetonitril hinzugefügt. Während der
Hinzufügung
von N-Bromsuccinimid soll mehr Acetonitril (3 × 100 ml) hinzugefügt werden
damit ein rührbares
Reaktionsgemisch beibehalten wird. Die Temperatur darf danach auf
Raumtemperatur ansteigen, wobei in dieser Zeit das Reaktionsgemisch
eine klare Lösung
wird. Das Rühren
wird 1,5 Stunden fortgesetzt, wonach die verdampft wird. Der Rückstand
wird mit Toluol (200 ml) und Wasser (200 ml) behandelt. Die Toluolschicht
wird einmal mit Wasser gewaschen und die kombinierten Wasserschichten
werden mit etwas Toluol extrahiert. Die kombinierten Toluolschichten
werden getrocknet und verdampft um 104 g eines rötlich braunen Öls zu liefern.
Das Öl
wird aus Methanol und einigen Tropfen Wasser bei 6°C kristallisiert.
Es wird im Vakuum gefiltert und mit 400 ml Methanol/Wasser (9:1)
gewaschen. Nach Trocknung werden 68,9 g (69%) 1-Brom-3,4-Bis(2-Methylpropoxy)benzol
erhalten als farblose Kristalle erhalten. 1H
NMR (CDCl3): 0,8-1,2 (d, 12H), 1,8-2,4 (m,
2H), 3,6-3,8 (d, 4H), 6,6-7,1 (m, 3H).
-
Vorbereitende
Verfahrensschritte D3–D6
werden danach durchgeführt,
die den Verfahrensschritten B2–B5
entsprechen, wodurch 3,4-Bis(2-Methylpropoxy)-2',5'-Bis(chlormethyl)-1,1'-Biphenyl. Ertrag:
22,4 g (47%) als viskoses Öl. 1H-NMR (CDCl3): 1,0-1,2
(dd, 12H), 2,05-2,15 (m, 2H), 3,75-3,85 (d, 4H), 4,5-4,65 (d, 4H),
6,8-7,5 (m, 6H).
-
E. Zubereitung von 4-(2-(5-Phenyl-1,3,4-Oxadiazolyl))-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl
-
E1. 1-Benzoyl-2-(4-Brombenzoyl)hydrazin
-
Eine
Menge 4-Brombenzoylchlorid (25 g, 0,11 Mol) und 15,3 g Benzhydrazis
(0,11 Mol) werden in 90 ml Pyridin 30 Minuten lang rückflussbehandelt.
Danach wird diese Menge über
Eis gegossen, wodurch das Produkt sich verfestigt und sich absetzt.
Nachdem das Eis geschmolzen ist, wird die Suspension im Vakuum gefiltert
und der Feststoff wird mit Wasser gewaschen. Die nasse Masse wird
durch Abschälung
mit Toluol getrocknet und danach an der Luft getrocknet. Ertrag:
33 g (94%) 1-Benzoyl-2-(4-Brombenzoyl)hydrazin.
-
E2. 2-(4-Bromphenyl)-5-Phenyl-1,3,4-Oxadiazol
-
Eine
Menge von 33 g 1-Benzoyl-2-(4-Brombenzoyl)hydrazin (E1) (103 mmol)
wird in 120 ml POCl3 2 Stunden lang rückflussbehandelt,
wobei in diesem Prozess die weiße
dünne Paste
eine klare braune Lösung wird.
POCl3 wird abdestilliert, der Rückstand
wird auf 250 g zerkrümeltes
Eis gegeben. Das abgesetzte Produkt wird im Vakuum gefiltert und
mit Wasser gewaschen. Nach Trocknung an der Luft wird das rohe Produkt
aus einem Gemisch von Ethanol und Ethylacetat rekristallisiert,
was 19,8 g an Produkt liefert. Nach Rotationsverdampfung des Filtrats
wird der Rückstand
aus Ethanol/Ethylazetat rekristallisiert um weitere 5,5 g des Produktes
zu liefern, was insgesamt 25,2 g (84 mmol, 84%), Mikroprozessor
164–166°C ergibt.
-
Vorbereitende
Verfahrensschritte E3–E6
werden danach durchgeführt,
die den Verfahrensschritten B2–B5
entsprechen, was 4-(2-(5-Phenyl-1,3,4-Oxadiazolyl))-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl ergibt. Ertrag: 4,3 g (52%)
als gelber Feststoff. 1H-NMR (CDCl3): *4,5-4,7 (ss, 4H), 7,15-8,3 (m, 12H).
-
Unter
Anwendung ähnlicher
Verfahren wurden die nachfolgenden Zwischenverbindungen zubereitet und
von Syncom B. V., Groningen, Niederlande, geliefert:
3-(3,7-Dimethyloctyloxy)-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl,
4-(3,7-Dimethyloctyloxy)-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl,
4-(2-Methylpropoxy)-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl,
2-Methoxy-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl,
3-Methoxy-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl,
3-Methyl-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl,
4-Methyl-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl,
4-(N,N-Dimethylamino)-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl,
4-(3-Dimethylamino-2-Methylpropoxy)-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl,
2-(1-Naphthyl)-1,4-Bischlorbenzol,
4-(N,N-Diphenylamino)-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl,
2-(3-Pyridil)-1,4-Bis(Chlormethyl)benzol,
4-(3,7-Dimethyloctyloxy)-3'-Methoxy-2',5'-Bis(Chlormethyl)-1,1'-Biphenyl,
4-(3,7-Dimethyloctyloxy)-2',5'-Bis(Chlormethyl)-4''-(3,7-Dimethyloctyloxy)-1,1',4',1''-Terphenyl.
-
Beispiel 2
-
Dieses
zweite Beispiel schafft Ausführungsformen
von Poly(1,4-Phenylenvinylen)s nach der vorliegenden Erfindung,
die unter Verwendung von Zwischenverbindungen des Beispiels 1 zubereitet
werden. Die Poly-1,4-Phenylenvinylene aus dem Beispiel entsprechen
der Formel (C3) Wobei r und 1-r den Anteil von 1,4-Phenylenvinyleneinheiten
mit der Struktur angeben, die eingeklammert angibt, wo r und 1-r
angehängt sind.
-
Als
Beispiel wird das Polymer, das der Formel (C3) entspricht, wobei
r = 1,0, R1-R2 =
2-Methylpropoxy, R3 = R4 = H wie folgt
zubereitet wird:
-
F. Zubereitung von Poly-(3,4-Bis(2-Methylpropoxy)phenyl-1,4-Phenylenvinylen(NRS-291)
-
In
einer Flasche mit einem Inhalt von 100 ml und mit einem dreiteiligen
Hals in Stickstoff werden 3 g 3-(3,4-Isopropyloxy)-1,4-Bis(Chlormethyl)benzol
in 750 ml wasserfreiem 1,4-Dioxan gelöst. Die Lösung wird auf 98°C erhitzt
und 2,2 g t-BuOK in 100 ml (2,5 eq) 1,4-Dioxan werden langsam während 5
Minuten unter Verwendung eines Tropftrichters hinzugefügt. Diese
Lösung
kann 2 Minuten lang reagieren. Während
der Hinzufügung
der Base ändert
sich die Farbe des Reaktionsgemisches von farblos in Grün. Danach
wird eine von 2,5 eq (2,2 g) t-BuOK in 50 ml 1,4-Dioxan schnell
hinzugefügt
und darf 2 Stunden lang reagieren. Nach 20 Minuten ist die Lösung dunkelgrün. Nach
zwei Stunden wird die Erhitzung beendet und das Reaktionsgemisch darf
abkühlen,
oder wird in einer Stunde auf 55°C
abgekühlt.
Nach 3 Stunden wird das Reaktionsgemisch mit 5 ml Essigsäure auf
55°C abgeschreckt.
Die saure Lösung
wird noch eine halbe Stunde gerührt.
Die Lösung wird
hellgrün.
Unter heftigem Rühren
wird die polymere Lösung
langsam in 1000 ml Wasser gegeben und 30 Minuten lang gerührt. Das
Polymer wird gefiltert, mit Methanol gewaschen und im Vakuum getrocknet.
Das Polymer wird durch Auflösung
in THF (0,75%) raffiniert und mit 750 ml Methanol (zweimal) fraktioniert.
Das erhaltene Polymer ist hellgrün.
Der Ertrag ist 65 Mol%. Die Wellenlänge, bei der die Intensität der Photoemission maximal
ist, beträgt
550 nm. Das Polymer ist löslich
in Chloroform, Toluol, Cyclohexanon, usw. Bei 30°C ist eine Lösung von 0,6 Gew.-% in Toluol
nach wie vor klar, bildet kein Gel und kann auf geeignete Weise
benutzt werden um unter Anwendung eines Schleuderbedeckungsverfahrens
reine Schichten daraus zu schaffen.
-
G. Poly-3-(4-(3,7-Dimethyloctyloxyphenyl)-1,4-Phenylenvinylen
(NRS-259)
-
Das
Polymer NRS-259 wird zubereitet unter Anwendung eines Verfahrens,
entsprechend dem Verfahren unter F oben erwähnt. Es leuchtet hellgrün. Die Wellenlänge, bei
der die Intensität
der Photoemission maximal ist, beträgt 550 nm. Das Polymer ist
in Chloroform, Toluol, Cyclohexan usw. löslich. Bei 75°C ist eine
Lösung
von 0,6 Gew.-% in Cyclohexan nach wie vor klar, bildet kein Gel
und kann auf geeignete Weise benutzt werden um unter Anwendung eines
Schleuderbedeckungsverfahrens reine Schichten daraus zu bilden.
-
Durch
Verwendung monomerer Gemische verschiedener Bishalobenzole in verschiedenen
molaren Verhältnissen,
können
Kopolymere, Terpolymere usw. in jedem beliebigen Verhältnis erhalten
werden.
-
Unter
Anwendung entsprechender Zubereitungsverfahren können andere Poly-1,4-Phenylenvinylene nach
der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Weitere Beispiele, die
der Formel (C3) entsprechen, sind in der Tafel 1 aufgelistet, wobei
G
1 = 2-Methylpropoxy
und G
2 = 3,7-Dimethyloctyloxy ist. Tafel 1
Polymer | rT | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 |
NRS-249 | 0,80 | H | CH3 | H | H | OCH3 | G2 |
NRS-258 | 0,87 | H | OCH3 | H | H | OCH3 | G2 |
NRS-277 | 0,96 | G2 | H | H | H | OCH3 | G2 |
NRS-251 | 1,00 | H | OCH3 | H | H | - | - |
RS-270 | 0,00 | - | - | - | - | OCH3 | G2 |
NRS-286 | 0,05 | G2 | H | H | H | OCH3 | G2 |
NRS-287 | 0,10 | G2 | H | H | H | OCH3 | G2 |
NRS-288 | 0,25 | G2 | H | H | H | OCH3 | G2 |
NRS-290 | 0,50 | G2 | H | H | H | OCH3 | G2 |
NRS-296 | 0,50 | G1 | G1 | H | H | OCH3 | G2 |
NRS-259 | 1,00 | G2 | H | H | H | - | - |
NRS-250 | 0,93 | H | CH3 | H | H | OCH3 | G2 |
NRS-280 | 0,97 | H | G1 | H | H | G2 | G2 |
NRS-285 | 1,00 | H | H | CH3 | H | - | - |
NRS-289 | 0,96 | H | H | CH3 | H | G2 | G2 |
NRS-291 | 1,00 | G1 | G1 | H | H | - | - |
NRS-293 | 1,00 | G1 | G1 | H | H | - | - |
NRS-294 | 0,97 | G1 | G1 | H | H | G2 | G2 |
-
Die
Polymere in der Tafel 1 sind löslich
in Toluol, Cyclohexan, Chloroform usw., wobei die Löslichkeit ausreicht,
d. h. 0,5 bis 1,0 Gew.-% (entsprechend etwa 5 bis 10 mg/ml), damit
mit Hilfe eines Schleuderbedeckungsverfahrens Schichten daraus hergestellt
werden können.
-
Beispiel 3
-
(Nicht entsprechend der vorliegenden Erfindung)
-
Dieses
Beispiel zeigt eine Ausführungsform,
die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht. Sie dient zur Darstellung
des Problems der Rotverschiebung, assoziiert mit dem Stand der Technik.
-
1 zeigt schematisch einen Schnitt durch
eine polymere elektrolumineszierende Einrichtung 1 mit einer elektrolumineszierenden
Schicht 7, die zwischen einer Elektronen injizierenden Elektrode
9 und einer Löcher
injizierenden Elektrode 5 vorgesehen ist, wobei diese Einrichtung
auf einem Substrat 3 vorgesehen ist.
-
Entsprechend
der internationalen Patentanmeldung
WO
96/08047 wird eine polymere elektrolumineszierende Einrichtung
1 mit dem nachfolgenden Stapel von Schichten hergestellt:
- – ein
Glassubstrat, das für
das zu emittierende Licht transparent ist,
- – eine
Löcher
injizierende Elektrode 5, bestehend aus, nacheinander, einer 150
nm dicken ITO-Schicht und einer 120 nm dicken Schicht aus Poly-3,4-Ethylendioxythiophen,
- – eine
130 nm dicke elektrolumineszierende Schicht 7 aus Poly(2-Methoxy-5-(3,7-Dimethyloctyloxy)-1,4-Phenylenvinylen),
in der Tafel 1 identifiziert als RS-270,
- – eine
250 nm dicke Elektronen injizierende Elektrodenschicht 9 aus Calcium.
-
In
einer inerten Atmosphäre
wird die elektrolumineszierende Einrichtung mit einer Gleichspannungsquelle
verbunden, wobei der negative Pol mit der Kathode 9 verbunden wird.
Die elektrolumineszierende Einrichtung wird danach bei Raumtemperatur
dadurch betrieben, dass eine Spannung von 3 V angelegt wird, worauf
eine leuchtende Oberfläche
sofort eine orange Farbe hat und eine Leuchtdichte von 20 Cd/m2. Das Emissi onsspektrum des Lichtes, das
von der elektrolumineszierenden Einrichtung 1 emittiert wird, wird
aufgezeichnet. Dieses Emissionsspektrum ist in 2 als
Kurve A dargestellt. In 2 ist das
Emissionsspektrum als die Intensität I dargestellt (in beliebigen
Einheiten, au) als eine Funktion der Wellenlänge λ (in nm). Die elektrolumineszierende
Einrichtung 1 wird danach 25 Sekunden lang einer erhöhten Umgebungstemperatur
von 125°C ausgesetzt.
Bei Anlegung einer Spannung von 3 V emittiert die Fläche ein
rotes Licht. Das Emissionsspektrum wird aufgezeichnet und ist als
Kurve B in 2 dargestellt.
-
In 2 ist deutlich zu sehen, dass die Kurve
B gegenüber
der Kurve A rotverschoben ist. Insbesondere die Wellenlänge, bei
der die Emissionsintensität
maximal ist, ist von 595 nm zu 720 nm verschoben, eine Rotverschiebung
von mehr als 100 nm.
-
Beispiel 4
-
Beispiel
3 wird wiederholt, und zwar mit dem Unterschied, dass die elektrolumineszierende
Schicht 7 in dem vorliegenden Beispiel aus einer 100 nm dicken Schicht
des Polymers NRS-290 (siehe Tafel 1) besteht, wobei es sich um ein
Polymer nach der vorliegenden Erfindung handelt. Die Schicht wird
mit Hilfe eines Schleuderbedeckungsverfahrens aus einer 0,6 Gew.-%igen
Lösung
in Toluol hergestellt. Bei Anlegung einer Spannung von 3 V wird
sofort eine orange Farbe emittiert. Die resultierenden Emissionsspektren
sind in 3 gegeben.
-
3 zeigt ein Emissionsspektrum der elektrolumineszierenden
Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wenn bei Raumtemperatur
betrieben, und zwar bevor (Kurve A) und nachdem (Kurve B) sie 25
Sekunden lang einer erhöhten
Umgebungstemperatur von 125°C
ausgesetzt worden ist.
-
Die
zwei Emissionsspektren sind im Wesentlichen zusammenfallend. Eine
Rotverschiebung gibt es nicht.
-
Unter
Verwendung einer frischen Probe der elektrolumineszierenden Einrichtung
nach der vorliegenden Erfindung wird die Lebensdauer dadurch ermittelt,
dass die Zeitspanne gemessen wird, in der die Helligkeit auf die
Hälfte
des Ausgangswertes von 20 Cd/m2 sinkt, indem
die Einrichtung dadurch betrieben wird, dass die Spannung ständig geregelt
wird, damit ein konstanter Strom fließt. Die auf diese Weise erhaltene
Lebensdauer übersteigt
die 5000 Stunden. Innerhalb dieser Zeitspanne bleibt das Emissionsspektrum
im Wesentlichen ungeändert.
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Beispiel 5
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Das
Beispiel 3 wird wiederholt, mit dem Unterschied, dass das Homopolymer
verwendet wird, das in der Tafel 1 als NRS-291 bezeichnet wird,
das hergestellt wird, wie in dem Beispiel 2 unter F beschrieben
ist. Das genannte Polymer leuchtet hellgrün. Die resultierenden Emissionsspektren
sind in 4 gegeben.
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4 zeigt ein Emissionsspektrum der elektrolumineszierenden
Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wenn bei Raumtemperatur
betrieben, und zwar bevor (Kurve A) und nachdem (Kurve B) sie 25
Sekunden lang einer erhöhten
Umgebungstemperatur von 125°C
ausgesetzt worden ist.
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In 4 ist ersichtlich, dass nach der vorliegenden
Erfindung eine elektrolumineszierende Einrichtung mit einem elektrolumineszierenden
Polymer, das im Wesentlichen aus Aryl-1,4-Phenylenvinyleneinheiten
besteht, nicht eine Rotverschiebung aufweist, wenn sie einer erhöhten Umgebungstemperatur
ausgesetzt wird. Die geringfügige Änderung
in der kurzen Wellenlängenseite
der Emissionsspitze ist eine vernachlässigbare Änderung, die von dem ungeübten menschlichen
Auge nicht unterschieden werden kann.
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Beispiel 6
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In
einem weiteren Beispiel einer elektrolumineszierenden Einrichtung,
die grünes
Licht emittiert, wenn sie betrieben wird, wird die elektrolumineszierende
Einrichtung des Beispiels 3 derart geändert, dass in dem vorliegenden
Beispiel die elektrolumineszierende Schicht 7 aus einer 91 nm dicken
Schicht des Polymers besteht, das als NRS-250 in der Tafel 1 identifiziert
wird, wobei die genannte Schicht mit Hilfe von Schleuderbedeckung
einer Lösung
des genannten Polymers in Toluol angebracht wird.
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Wenn
mit einer Spannung von 3 V betrieben, emittiert die elektrolumineszierende
Einrichtung grünes Licht
mit einer Leuchtdichte von 20 Cd/m2. Die
Lebensdauer bei Raumtemperatur übersteigt
5000 Stunden. Die Farbe des emittierten Lichtes bleibt ungeändert, wenn
die elektrolumineszierende Einrichtung 25 Sekunden lang einer erhöhten Umgebungstemperatur
von 125°C
oder mehrere Stunden lang 70°C
ausgesetzt wird.
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Beispiel 7
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Aus
eine Anzahl Poly-1,4-Phenylenvinylene aus der Tafel 1 (siehe Beispiel
2) wird im Schleuderbedeckungsverfahren ein fester Film hergestellt.
Daraufhin wird das Photolumineszenz-Emissionsspektrum jedes dieser
Filme gemessen, und zwar bevor und nachdem der Film 1 Stunde lang
einer erhöhten
Temperatur von 70°C
ausgesetzt worden ist. Aus dem Emissionsspektrum, das vor und nach
der erhöhten
Temperaturbehandlung erhalten wird, wird die Wellenlänge, bei
der die Intensität
der Photolumineszenzemission maximal ist, ermittelt und als λmax.before bzw.
als λmax.after bezeichnet. Die Differenz zwischen
diesen zwei Mengen definiert die Rotverschiebung Δλ.
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Daraufhin
wird von jedem der Filme die Effizienz der Photolumineszenz gemessen,
und zwar mit Hilfe eines kalibrierten integrierenden Sphäre, wobei
der gemessene Wert als PL-Eff. bezeichnet wird. Die Ergebnisse sind
in der Tafel 2 zusammengefasst, wobei r dieselbe Bedeutung hat wie
in der Tafel 1. Zum Vergleich listet die Tafel 2 ebenfalls die Ergebnisse
auf, die für
das Polymer aus der Ausführungsform
2, RS-270, erhalten worden sind, das ein Polymer ist, nicht entsprechend
der vorliegenden Erfindung. Tafel 2
Verbindung | r | λmax.before | λmax.after | Δλ (nm) | PL-Eff
(%) |
NRS-249 | 0,80 | 580 | 580 | 0 | 33 |
NRS-258 | 0,87 | 565 | 565 | 0 | 38 |
NRS-277 | 0,96 | 540 | 540 | 0 | 20 |
NRS-251 | 1,00 | 540 | 540 | 0 | 24 |
RS-270 | 0,00 | 595 | 650 | 55 | 8 |
NRS-286 | 0,05 | 595 | 650 | 55 | 9 |
NRS-287 | 0,10 | 595 | 640 | 45 | 7 |
NRS-288 | 0,25 | 595 | 630 | 35 | 7 |
NRS-288 | 0,25 | 595 | 630 | 35 | 7 |
NRS-290 | 0,50 | 600 | 600 | 0 | 14 |
NRS-296 | 0,50 | 590 | 590 | 0 | 13 |
NRS-259 | 1,00 | 550 | 550 | 0 | 30 |
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Die
Ergebnisse in der Tafel 2 zeigen, dass die Rotverschiebung reduziert
wird, wenn einige der 1,4-Phenyleneinheiten Aryl-1,4-Phenyleneinheiten
sind. Auch wenn alle 1,4-Phenyleneinheiten Aryl-1,4-Phenyleneinheiten
sind, gibt es keine Rotverschiebung oder sie ist sehr gering.
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Weiterhin
hat es sich herausgestellt, dass PPVs mit 2-Aryl-1,4-Phenyleneinheiten
einen großen
Bereich an Emissionsfarben mit Grün (λmax etwa
zwischen 500 nm und 530 nm) Gelb (λmax etwa
zwischen 530 und 570 nm) und Orange bis Rot (λmax etwa
zwischen 570 und 650 nm) aufweisen.
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Die
Tafel 3 schafft weiterhin Beispiele von Poly(1,4-Phenylenvinylen)s
nach der vorliegenden Erfindung. Es zeigt sich, dass das Einführen von
2-Aryl-1,4-Phenyleneinheiten die Effizienz der Photolumineszenz steigert.
Wenn alle anderen Faktoren gleich sind, bedeutet dies, dass eine
elektrolumineszierende Einrichtung, in der ein derartiges Polymer
benutzt wird, mehr Licht emittieren wird. Tafel 3
Verbindung | λmax.before (nm) | PL-Eff
(%) |
NRS-250 | 550 | 41 |
NRS-280 | 560 | 41 |
NRS-281 | 540 | 31 |
NRS-285 | 525 | 24 |
NRS-289 | 530 | 40 |
NRS-291 | 560 | 38 |
NRS-293 | 560 | 52 |
NRS-294 | 560 | 35 |