JP2014518311A - ポリマー、モノマーおよび、ポリマーを形成する方法 - Google Patents

ポリマー、モノマーおよび、ポリマーを形成する方法 Download PDF

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Abstract

ポリマーの存在下で、架橋性基を反応させる工程を含み:前記架橋性基が、式(I)の少なくとも1つの架橋性ユニットで置換されたコアユニットを含み:前記架橋性基が、前記ポリマーに結合されるか、または、前記ポリマーと混合される架橋性化合物であり;Arが、非置換または、一価の置換基および、前記式(I)のユニットを前記コアユニットに結合する二価の結合基から独立して選択される、1つ以上の置換基で置換されてもよいアリールまたはヘテロアリールであり;ならびに、Rが、それぞれ独立して、H、一価の置換基または、少なくとも1つのRがHではないという条件で、前記式(I)のユニットを前記コアユニットに結合する二価の結合基である、架橋ポリマーを形成する方法。
【選択図】図1
【化1】

Description

本発明は、ポリマー、例えば、架橋ポリマーを形成する材料および方法、ならびにその使用に関する。
活性有機材料を含む電子デバイスは、有機発光ダイオード(OLED)、有機光応答性デバイス(具体的には、有機光起電デバイスおよび有機光センサ)、有機トランジスタおよびメモリアレイデバイス等のデバイスに使用するのに、ますます注目が集まっている。有機材料を含むデバイスは、軽量、低消費電力および柔軟性等の利点を提供する。さらに、溶解性有機材料の使用は、デバイス製造における溶液処理、例えば、インクジェット印刷またはスピンコーティングの使用を可能にする。
OLEDは、アノード、カソードおよび、前記アノードとカソードとの間の1つ以上の有機発光層を有する基板を含み得る。1つ以上の有機電荷輸送層および/または1つ以上の電荷空乏層も、前記アノードとカソードとの間に備えられ得る。
前記デバイスの動作中に、正孔は、前記アノードから前記デバイス中に注入され、電子は、前記カソードから注入される。発光材料の最高占有分子軌道(HOMO)における正孔および最低空軌道(LUMO)における電子は、組み合わせられて、光としてそのエネルギーを放出する励起子を形成する。
適切な発光材料としては、小分子、ポリマー材料および樹状材料が挙げられる。適切な発光ポリマーとしては、ポリ(アリーレンビニレン)、例えば、ポリ(p−フェニレンビニレン)および、ポリアリーレン、例えば、ポリフルオレンが挙げられる。
発光層は、エネルギーが、ホスト材料から発光ドーパントに移動される、半導体ホスト材料および発光ドーパントを含んでもよい。例えば、J.Appl.Phys.65,3610,1989(非特許文献1)には、蛍光発光ドーパントでドープされたホスト材料(すなわち、光が一重項励起子の減衰により発せられる発光材料)が開示されている。Appl.Phys.Lett.,2000,77,904(非特許文献2)には、リン光性発光ドーパントでドープされたホスト材料(すなわち、光が三重項励起子の減衰により発せられる発光材料)が開示されている。
OLEDにおける1つ以上の有機層の形成は、溶媒における溶液由来のそれらの層を形成し、続けて、前記溶媒を蒸発するのに使用される材料の堆積によってもよい。適切な溶液処理法としては、例えば、コーティング法、例えば、スピンコーティングまたはディップコーティング、ならびに、印刷法、例えば、インクジェット印刷またはロール−to−ロール印刷が挙げられる。
複数の有機層を含むデバイスでは、第1の堆積有機層は、溶液処理法による更なる有機層の堆積前に、前記更なる有機層の溶液処理による形成に使用される溶媒により、前記第1の堆積層の分解を防止するために、架橋により不溶性の状態にされてもよい。
国際公開第2005/049689号パンフレット(特許文献1)には、架橋性基、例えば、二重結合、三重結合、in situで二重結合を形成可能な前駆体、または複素環式の付加ポリマー性基で置換されたフルオレン繰り返しユニットを含むポリマーが開示されている。ベンゾシクロブタン(BCB)が、典型的な架橋性基として開示されている。
国際公開第2010/013723号パンフレット(特許文献2)には、二重結合基とBCB基とを含むポリマーが開示されている。
Marietら、Tetrahedron 60,2004,2829−2835(非特許文献3)には、対応するベンゾシクロブタンからのキシリレンの形成に関する、算出された形成エネルギーが開示されている。
国際公開第2005/049689号パンフレット 国際公開第2010/013723号パンフレット
J.Appl.Phys.65,3610,1989 Appl.Phys.Lett.,2000,77,904 Marietら、Tetrahedron 60,2004,2829−2835
第1の態様では、本発明は、ポリマーの存在下で、架橋性基を反応させる工程を含み、前記架橋性基が、式(I):
Figure 2014518311
の少なくとも1つの架橋性ユニットで置換されたコアユニットを含み、前記架橋性基が、前記ポリマーに結合されるか、または、前記ポリマーと混合される架橋性化合物であり;Arが、非置換または、一価の置換基および、前記式(I)のユニットを前記コアユニットに結合する二価の結合基から独立して選択される、1つ以上の置換基で置換されてもよいアリールまたはヘテロアリールであり;ならびに、Rが、それぞれ独立して、H、一価の置換基または、少なくとも1つのRがHではないという条件で、前記式(I)のユニットを前記コアユニットに結合する二価の結合基である、架橋ポリマーを形成する方法を提供する。
Arは、フェニルでもよい。
前記少なくとも1つの式(I)のユニットは、式(Ia):
Figure 2014518311
を有してもよい。
少なくとも1つのRは、電子供与性基でもよい。
少なくとも1つのRは、直鎖状または分岐鎖状のC1−20アルキル;C1−20アルコキシ;非置換または、1つ以上の置換基、例えば、1つ以上のC1−10アルキル基で置換された、アリールまたはヘテロアリール、例えば、フェニル;ならびに、置換ケイ素、例えば、トリ(ヒドロカルビル)シリルからなる群から選択される。ヒドロカルビルは、C1−10アルキル基、非置換フェニルおよび、1つ以上のC1−10アルキル基で置換されたフェニルから、それぞれ選択されてもよい。好ましくは、少なくとも1つのRは、直鎖状または分岐鎖状のC1−20アルキルまたはC1−20アルコキシからなる群から選択される。
少なくとも1つのRがアリールまたはヘテロアリールである場合、前記アリールまたはヘテロアリールの基は、1つ以上の電子吸引性基で置換されてもよい。典型的な電子吸引性基としては、フッ素およびC1−5フルオロアルキル、具体的には、C1−5パーフルオロアルキル、例えば、トリフルオロメチルが挙げられる。
1つのRのみは、Hでなくてもよい。
前記式(I)のユニットは、式(Ib):
Figure 2014518311
を有してもよい。
前記架橋性基は、式(I)のユニットを1つのみ含んでもよい。
前記架橋性基は、式(I)のユニットを少なくとも2つ含んでもよい。
前記架橋性基は、組成物において、前記ポリマーと混合された架橋性化合物でもよい。
前記架橋性化合物は、式(IIa)または(IIb):
Figure 2014518311
の化合物でもよく、式(IIa)および(IIb)中、Aは、前記コアユニットを表し;Spは、スペーサ基を表し;nは、少なくとも2であり;wは、それぞれ独立して、0または1であり;および、Sp、ArおよびRが、それぞれ同一でも異なってもよい。
Aは、置換されていてもよいヒドロカルビル基、例えば、アルキル、アリール、アルキルアリールの基でもよく、−CH(4−n)−でもよい。
Spは、C1−20のn−アルキル鎖および、置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールからなる群から選択されてもよく、前記n−アルキル鎖の1つ以上の隣接していないC原子は、置換または非置換のアリールまたはヘテロアリール、O、S、置換N、置換Si、−C=Oおよび−COO−で置換されてもよく、前記n−アルキル鎖の1つ以上のH原子は、C1−5アルキル、Fまたはアリールもしくはヘテロアリールの基で置換されてもよい。
前記架橋性基は、前記ポリマーに共有結合されてもよい。
前記架橋性基は、前記ポリマーの繰り返しユニットでもよい。
前記繰り返しユニットは、式(IIIa)または(IIIb):
Figure 2014518311
を有してもよく、式(IIIa)および(IIIb)中、RUは、前記ポリマーの骨格に含まれるコア繰り返しユニットを表し;Spは、スペーサ基を表し;mは、0または1であり;および、pは、少なくとも1であり、1または2でもよい。
RUは、共役基を表してもよい。
RUは、一方または両方の隣接する繰り返しユニットに、少なくとも部分的に共役されてもよい。
RUは、式(XV):
Figure 2014518311
を有してもよく、式(XV)中、ArおよびArは、それぞれ独立して、置換されてもよいアリールまたはヘテロアリールから選択され、nは、1以上であり、好ましくは1または2であり、xおよびyは、それぞれ独立して、1、2または3であり;は、Sp、ArまたはRへの結合を表し、ならびに、ArおよびArは、直接結合または二価の結合基により結合されてもよい。
RUは、式(XVI):
Figure 2014518311
を有してもよく、式(XVI)中、Arは、置換または非置換のアリールまたはヘテロアリールの基を表し、および、は、Sp、ArまたはRへの結合を表す。
Arは、フェニル、フルオレンおよびインデノフルオレンからなる群から選択され、それぞれは、置換されてもよいし、または、非置換でもよい。
前記式(IIIa)または(IIIb)の繰り返しユニットは、式(IIIc):
Figure 2014518311
を有してもよく、式(IIIc)中、RおよびRは、それぞれ独立して、Hまたは、少なくとも1つのRおよびRが、式−(Sp−XLを有するという条件で置換基であり;XLは、式(I)の架橋性ユニットであり;および、aは、少なくとも1であり、1、2または3でもよい。
前記式(IIIa)または(IIIb)の繰り返しユニットは、式(IIId):
Figure 2014518311
を有してもよく、式(IIId)中、Ar、ArおよびArは、それぞれ独立して、置換または非置換のアリールまたはヘテロアリールの基から選択され、zは、それぞれ、少なくとも1であり、および、少なくとも1つの基Arは、少なくとも1つの式−(Sp−XLの置換基で置換され、式中、XLは、式(I)の架橋性ユニットである。
Spは、C1−20のn−アルキル鎖および、置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールからなる群から選択され、前記n−アルキル鎖の1つ以上の隣接していないC原子は、置換されてもよいアリールまたはヘテロアリール、O、S、置換N、置換Si、−C=Oおよび−COO−で置換されてもよく、アルキルの1つ以上のH原子は、C1−5アルキル、Fまたはアリールもしくはヘテロアリールの基で置換されてもよい。
前記反応は、反応物質を加熱すること、または、前記反応物質をUV光に曝すことにより行われてもよい。
前記反応は、180℃未満の温度で行われてもよく、160℃未満の温度で行われてもよい。
前記架橋性基は、25mol%以下の量で組成物に提供されてもよく、2.5mol%〜25mol%の範囲の量で前記組成物に提供されてもよい。
第2の態様では、本発明は、式(IVa)または(IVb)のモノマーを提供する。
Figure 2014518311
式(IVa)および(IVb)中、RU、Sp、mおよびpは、前記第1の態様に規定の通りであり、および、Xは、独立して、重合性基である。
各Xは、独立して、遷移金属媒介性クロスカップリング重合に関与可能な脱離基でもよい。
各Xは、独立して、ハロゲン、ボロン酸およびボロン酸エステルからなる群から選択されてもよい。
第3の態様では、本発明は、前記第2の態様に基づくモノマーを重合する工程を含む、架橋ポリマーを形成する方法を提供する。
前記式(IVa)または(IVb)のモノマーは、少なくとも1つのコ−モノマーの存在下で重合されてもよい。
第4の態様では、本発明は、式(IIIa)または(IIIb):
Figure 2014518311
の繰り返しユニットを含み、式(IIIa)および(IIIb)中、RU、Sp、mおよびpが、前記第1の態様に規定の通りである、ポリマーを提供する。
前記第4の態様に基づいて、前記ポリマーは、少なくとも1つの共繰り返しユニットを含むコポリマーでもよい。
前記第4の態様における架橋ポリマーは、前記第1の態様の方法に使用されてもよい。
第5の態様では、本発明は、式(XIII)の化合物を提供する。
Figure 2014518311
式(XIII)中、ArおよびRは、前記第1の態様に規定の通りであり、および、Yは、脱離基である。
Yは、ハロゲン、好ましくは、臭素またはヨウ素でもよい。
式(XIII)の化合物は、Ar−Y結合により反応して、本発明の第1の態様に記載のように使用され得る架橋ポリマーを形成する。
第6の態様では、本発明は、式(IIa)または(IIb)の化合物を提供する。
Figure 2014518311
式(IIa)および(IIb)中、Arは、それぞれ同一でも異なってもよいアリールまたはヘテロアリールであり、それぞれは、非置換でもよいし、または、1つ以上の置換基で置換されてもよく;Rは、それぞれ独立して、H、一価の置換基または、少なくとも1つのRがHではないという条件で、前記式(I)のユニットを前記コアユニットに結合する二価の結合基であり;Aは、コアユニットを表し;Spは、それぞれ同一でも異なってもよいスペーサ基を表し;nは、少なくとも2であり;および、wは、それぞれ独立して、0または1である。
前記第6の態様に基づいて、Aは、−CH(4−n)および、少なくとも1つのジエノフィルを含む基からなる群から選択されてもよい。
前記第6の態様に基づいて、Spは、C1−20のn−アルキル鎖および、置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールからなる群から選択されてもよく、前記n−アルキル鎖の1つ以上の隣接していないC原子は、置換または非置換のアリールもしくはヘテロアリール、O、S、置換N、置換Si、−C=Oおよび−COO−で置換されてもよく、および、アルキルの1つ以上のH原子が、C1−5アルキル、Fまたはアリールもしくはヘテロアリールの基で置換されてもよい。
第7の態様では、本発明は、前記第6の態様に基づく化合物を重合する工程を含む、ポリマーを形成する方法を提供する。前記第7の態様により形成されたポリマーは、架橋性でもよいし、または、架橋性を有さなくてもよい。n=2および式(IIa)または(IIb)の化合物が2つの反応性基、例えば、2つのジエノフィル基のみを含むモノマーと重合される場合、その結果、前記ポリマーは、実質的に架橋性を有さない。nが3以上であり、および/または、前記式(IIa)または(IIb)の化合物が3つ以上の反応性基を含むモノマーと重合される場合、その結果、形成される前記ポリマーは、架橋性であり得る。
前記式(IIa)または(IIb)の化合物は、単独で重合されてもよいし、または、少なくとも1つのコ−モノマー、例えば、ジエノフィル基を含むコ−モノマーの存在下で、重合されてもよい。
本発明は、これから図面を参照して、より詳細に説明されるであろう。
図1は、本発明の実施形態に基づくOLEDの略図である。
図1は、どのようなスケールにも描かれることなく、本発明の実施形態に基づくOLEDを模式的に説明する。前記OLEDは、基板1上に保持され、アノード2、カソード4および、前記アノードと前記カソードとの間の発光層3を含む。
前記OLEDは、前記アノードと前記カソードとの間に、1つ以上の更なる層(示さず)、例えば、1つ以上の更なる発光層、ならびに/または、1つ以上の電荷輸送層、電荷空乏層および/もしくは励起子空乏層を備えられてもよい。複数の発光層、具体的には、2つまたは3つの発光層が、白色光を発するOLEDを形成するのに提供され得る。
発光層3および、任意の更なる有機電荷輸送層および/または発光層は、架橋されてもよい。
前記OLEDの1つ以上の有機層は、溶液から堆積されたオーバーレイ層の形成前に、架橋され得る。これは、前記溶媒または、非架橋層の解離の原因となる溶液の溶媒を防止するのに役立ち得る。例えば、アノード2上に形成される正孔輸送層は、アノード2上に重ねる発光層3の形成前に、架橋され得る。発光層も同様に架橋され得る。例えば、複数の発光層(例えば、白色光を共同して生じる、2つ以上の発光層)が存在する場合、その場合、発光層は、オーバーレイの発光層の堆積前に架橋され得る。
架橋性組成物
架橋性組成物は、ポリマーおよび架橋性基を含んでもよい。前記架橋性基は、1つ以上の種類の架橋性ユニットを含んでもよく、少なくとも1つは、式(I)を有する。
前記架橋性基は、前記ポリマーの骨格に共有結合されてもよく、または、前記架橋性基は、前記ポリマーと混合される別の化合物でもよい。
前記架橋性基が前記ポリマーの骨格に共有結合される場合、前記架橋性基は、ポリマー性末端基でもよく、または、式(I)の1つ以上の架橋性ユニットで置換されたポリマー性繰り返しユニットでもよい。前記式(I)の1つ以上の架橋性ユニットは、直接前記末端基もしくはポリマー性繰り返しユニットに結合されてもよいし、または、1つ以上の各スペーサ基により、前記末端基もしくはポリマー性繰り返しユニットから間隔を置かれてもよい。
典型的なスペーサ基としては:
−置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールの基、例えば、1つ以上のC1−10アルキル基で置換されていてもよいフェニル基;および、
−C1−20のn−アルキル鎖が挙げられる。前記n−アルキル鎖の1つ以上の隣接していないC原子は、置換されていてもよいアリールもしくはヘテロアリール、O、S、置換N、置換Si、−C=Oおよび−COO−で置換されてもよく、前記n−アルキル鎖の1つ以上のH原子は、C1−5アルキル、Fまたはアリールもしくはヘテロアリールの基で置換されてもよい。置換Nおよび置換Siに関する典型的な置換基としては、C1−10アルキルが挙げられる。C原子がアリールまたはヘテロアリールで置換される場合、前記アリールまたはヘテロアリールの基は、好ましくは、1つ以上のC1−10アルキル基で置換されていてもよいフェニルである。
好ましいスペーサ基としては、分岐鎖状または直鎖状のC1−20アルキルおよびフェニルアルキルが挙げられる。
式(I)の架橋性ユニットは、前記ポリマーの骨格における繰り返しユニットに、直接またはスペーサ基を介して、前記架橋性ユニットの任意の原子により結合され得る。1つのアレンジでは、式(I)の架橋性ユニットは、前記式(I)の基Arの芳香環原子により、前記ポリマーに結合される。別のアレンジでは、式(I)の架橋性ユニットは、前記式(I)のシクロブチル基におけるsp−混成炭素原子の1つにより、直接または二価の結合基Rのいずれかで、前記ポリマーに結合される。この場合、前記シクロブチル基は、更なる置換基を有していなくてもよく、または、二価の結合基Rに加えて、1つ以上の一価の置換基Rを有していてもよい。
前記式(I)の架橋性ユニットは、前記ポリマーの形成後に、前記ポリマーの骨格に結合され得るが、前記ポリマーを形成するのに使用されるモノマーは、式(I)の架橋性ユニットを含むことが好ましい。式(I)の架橋性ユニットを含むポリマーを形成するのに使用されるモノマーのモル比、および、前記ポリマーにおける式(I)の架橋性ユニットを含むポリマー性繰り返しユニットのモル比は、25mol%以下でもよく、例えば、2.5〜25mol%の範囲でもよい。
前記架橋性基が、前記ポリマーとは別の化合物である場合、前記化合物は、コア基、例えば、2つ以上の各スペーサ基により、前記コア基に付着される2つ以上の架橋性ユニットを有する、C原子またはフェニル基を有してもよい。このような化合物に関する前記スペーサ基は、上記のスペーサ基から選択されてもよい。前記ポリマーは、架橋時に、前記ポリマーが前記式(I)の架橋性ユニットを含む化合物に共有結合されるように、前記架橋性化合物の架橋性ユニットと反応可能な基を備えられてもよい。または、前記ポリマーは、前記化合物の架橋が前記ポリマーと前記架橋性化合物との相互貫入ネットワークを生じ得る場合、前記架橋性化合物の架橋性ユニットと反応可能な基を、実質的に含まないでもよい。
1つのアレンジでは、式(I)の架橋性ユニットは、化合物またはポリマー繰り返しユニットにおけるスペーサ基に結合されるか、または、式(I)の基Arにおける芳香環原子により、ポリマーの骨格に結合される。別のアレンジでは、式(I)の架橋性ユニットは、化合物またはポリマー繰り返しユニットにおけるスペーサ基に結合されるか、または、前記式(I)のシクロブチル基におけるsp−混成炭素原子の1つにより、ポリマーの骨格に結合される。
1つのアレンジでは、前記組成物中の全てまたは実質的に全ての架橋性ユニットは、式(I)のユニットであり得る。別のアレンジでは、前記架橋性組成物は、式(I)のユニット以外の架橋性ユニット、例えば、式(I)を有するが、各RがHである架橋性ユニット、および/または、不飽和炭素−炭素結合を含む架橋性ユニットを含んでもよい。
不飽和炭素−炭素結合を含む架橋性ユニットとしては、例えば、式(V):
Figure 2014518311
のユニットが挙げられる。式(V)中、Rは、それぞれ独立して、Hまたは置換基であり、および、は、Hもしくは置換基への前記ユニットの付着、または、ポリマーへの前記ユニットの付着を示す。
式(V)のユニットは、ポリマーの骨格に直接結合されてもよいし、または、スペーサ基、例えば、C1−20のアルキル鎖により、前記骨格から間隔を置かれてもよい。
典型的な置換基Rとしては、C1−20アルキルおよび、置換されていてもよいアリールもしくはヘテロアリール、例えば、1つ以上のC1−20アルキル基で置換されたフェニルが挙げられる。好ましい一実施形態では、各Rは、Hである。別の好ましい実施形態では、1つのRがHであり、他のRが置換基である。
前記式(I)のシクロブタン環は、開環して、Diels−Alder反応において、ジエノフィルと反応可能なジエンを形成してもよい。前記ジエノフィルは、例えば、式(V)の架橋性ユニットでもよい。
式(I)の架橋性ユニットを含む化合物は、例えば、以下に示される。
Figure 2014518311
式(I)の架橋性ユニットで置換された繰り返しユニットは、例えば、以下に示される。
Figure 2014518311
前記例中、Rは、式(I)を参照して上記の通りである。Rは、式(VII)を参照して以下の通りである。
式(I)の架橋性ユニットにおける、置換基Rの数、置換位置および同一性は、置換基が前記架橋性ユニットの架橋反応性を有する効果に基づいて選択されてもよい。例えば、置換基R、例えば、前記架橋性基の架橋反応性に大きな向上をもたらし、非常に低い温度(例えば、<100℃)の架橋を可能にするアルコキシが、その架橋性ユニットが、前記ポリマーと混合される化合物に提供される用途に適し得る。一方、1つ以上の式(I)の架橋性ユニットを含むモノマーが重合される場合、不飽和のシクロブタンと比較して、より低い温度の架橋を提供するが、前記モノマーの重合中に架橋が行われる、このようなレベルに架橋温度を低下させない、置換基Rを提供するのが好ましくてもよい。例えば、アルキル置換基は、1つ以上の式(I)の架橋性ユニットを含むモノマーにおける、適切な置換基Rであり得る。
架橋条件
前記架橋性基は、例えば、熱処理および/または、架橋用の波長および強度を有する光(例えば、UV光)への暴露により、架橋され得る。熱処理による架橋は、約180℃以下の温度でもよく、約160℃以下の温度でもよく、約140℃または120℃以下の温度でもよい。前記処理の時間は、約60分以下であり得る。前記処理時間は、処理温度により決まり得る。約10分間未満で行われる場合、例えば、180℃を超える温度での処理が適切であり得る。
前記デバイスは、熱架橋処理に加えて、1つ以上の更なる加熱処理工程に曝され得る。更なる加熱処理工程は、オーバーレイ層の形成前に、正孔注入層をアニーリングする工程を含む。本発明の方法が、正孔輸送層の架橋に使用される場合、前記カソードの形成前および/または形成後に、前記発光層をアニーリングする。本発明に基づく架橋後の加熱処理工程は、180℃以下の温度でもよく、160℃以下の温度でもよく、140℃または120℃以下の温度でもよい。
ポリマー
本発明が、有機電子デバイス、例えば、有機発光デバイスの分野に適用される場合、ホモポリマーまたは、2つ以上の異なる繰り返しユニットを含むコポリマーであり得る前記ポリマーは、その骨格に沿って、少なくとも部分的に共役されてもよい。
前記ポリマーは、ポリマー性繰り返しユニットの形態で、架橋性基を含んでもよい。このような各繰り返しユニットは、1つ以上の式(I)の架橋性ユニットで置換された、前記ポリマーの骨格中にコアを含む。
共役ポリマーの典型的な繰り返しユニットとしては、制限されず、以下の(i)−(iv)に記載のユニットが挙げられる。それぞれは、1つ以上の式(I)の架橋性ユニットで置換されてもよい。
各繰り返しユニット(i)−(iv)は、架橋性ユニットを含まなくてもよく;式(I)の架橋性ユニット以外の1つ以上の架橋性ユニット、例えば、末端二重結合を含む基、例えば、式(V)のユニットを含む架橋性基を含んでもよく;または、少なくとも1つの式(I)の架橋性ユニットを含んでもよい。
繰り返しユニットが式(I)の架橋性ユニットを含まない場合、このユニットは、前記ポリマー、および/または、前記ポリマーと混合される化合物における、別の繰り返しユニットの置換基として提供されてもよい。
(i)置換されていてもよい(ヘテロ)アリールアミン繰り返しユニット、例えば、式(VI)の繰り返しユニット:
Figure 2014518311
式(VI)中、ArおよびArは、それぞれ独立して、置換されていてもよいアリールもしくはヘテロアリールの基から選択され、nは、1以上、好ましくは1または2であり、Rは、Hまたは置換基であり、好ましくは置換基であり、ならびに、xおよびyは、それぞれ独立して、1、2または3である。
は、それぞれ、同一でも異なってもよく、n>1の場合、好ましくは、アルキル、例えば、C1−20アルキル、Ar、Ar基の分岐鎖状もしくは直鎖状の鎖、または、式(VI)のN原子に直接結合されるか、もしくは、スペーサ基により間隔を置かれる架橋性ユニットからなる群から選択され、Arは、それぞれ独立して、置換されていてもよいアリールもしくはヘテロアリールである。典型的なスペーサ基は、上記の通りであり、例えば、C1−20アルキル、フェニルおよびフェニル−C1−20アルキルである。
Ar基は、以下に記載の1つ以上の置換基により置換されてもよい。
Ar基の典型的な分岐鎖状または直鎖状の鎖は、式−(Arを有してもよく、前記式中、Arは、それぞれ独立して、アリールまたはヘテロアリールから選択され、rは、少なくとも1であり、1、2または3でもよい。Ar基の典型的な分岐鎖状鎖は、3,5−ジフェニルベンゼンである。
が架橋性ユニットを含む場合、前記架橋性ユニットは、式(I)のユニットでもよいし、または、式(I)のユニットでなくてもよい。前記架橋性ユニットが、式(I)のユニットでない場合、その結果、前記架橋性ユニットは、前記ポリマーまたは前記ポリマーと混合される化合物における、別の繰り返しユニットの置換基として提供され得る、式(I)のユニットと反応するユニットであり得る。
Ar、ArおよびArのいずれかは、独立して、1つ以上の置換基で置換されてもよい。好ましい置換基は:
アルキル、例えば、C1−20アルキル(前記アルキル中、1つ以上の隣接していないC原子は、O、S、置換N、C=Oおよび−COO−で置換されてもよく、前記アルキル基の1つ以上のH原子は、Fまたは、1つ以上の基Rで置換されていてもよい、アリールもしくはヘテロアリールで置換されてもよい。)、
1つ以上の基Rで置換されていてもよい、アリールまたはヘテロアリール、
NR 、OR、SR
フッ素、ニトロおよびシアノ;
からなる基Rから選択される。
各Rは、独立して、アルキル、例えば、C1−20アルキルであり、前記アルキル中、1つ以上の隣接していないC原子は、O、S、置換N、C=Oおよび−COO−で置換されてもよく、前記アルキル基の1つ以上のH原子は、Fで置換されてもよく、各Rは、独立して、アルキルおよび、1つ以上のアルキル基で置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールからなる群から選択される。
式(VI)の繰り返しユニットにおける、Ar、Arおよび、存在する場合Arのいずれかは、直接結合または二価の結合原子もしくは基により、別のAr、ArおよびArに結合され得る。好ましい二価の結合原子および基としては、O、S;置換N;および置換Cが挙げられる。
存在する場合、R、Rまたは前記二価の結合基における置換Nまたは置換Cは、それぞれ独立して、それぞれ、NRまたはCR であり得る。Rは、アルキルまたは、置換されていてもよいアリールもしくはヘテロアリールである。アリールまたはヘテロアリールの基Rの任意の置換基は、RまたはRから選択されてもよい。
好ましい1つのアレンジでは、Rは、Arであり、各Ar、ArおよびArは、独立しており、1つ以上のC1−20アルキル基で置換されていてもよい。
式(VI)を満たす特に好ましいユニットとしては、式1−3:
Figure 2014518311
のユニットが挙げられる。式1−3中、ArおよびArは、上記規定の通りであり;および、Arは、置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールである。存在する場合、Arに関する好ましい置換基としては、ArおよびArに関して記載の置換基が挙げられ、具体的には、アルキルおよびアルコキシの基が挙げられる。
Ar、ArおよびArは、好ましくはフェニルであり、それぞれは、独立して、上記のように1つ以上の置換基で置換されてもよい。
別の好ましいアレンジでは、式(VI)のアリールまたはヘテロアリールの基は、フェニルであり、各フェニル基は、1つ以上のアルキル基で置換されていてもよい。
別の好ましいアレンジでは、式(VI)のアリールまたはヘテロアリールは、フェニルであり、各フェニル基は、1つ以上のアルキル基で置換されていてもよい。
別の好ましいアレンジでは、Ar、ArおよびArは、フェニルであり、それぞれは、1つ以上のC1−20アルキル基で置換されてもよく、および、r=1である。
別の好ましいアレンジでは、ArおよびArは、フェニルであり、それぞれは、1つ以上のC1−20アルキル基で置換されてもよく、および、Rは、3,5−ジフェニルベンゼンであり、各フェニルは、1つ以上のアルキル基で置換されていてもよい。
別の好ましいアレンジでは、n、xおよびyは、それぞれ1であり、ArおよびArは、酸素原子により結合されて、フェノキサジン環を形成するフェニルである。
前記式(VI)の繰り返しユニットが、コポリマーの繰り返しユニットとして提供される場合、前記式(VI)の繰り返しユニットは、前記コポリマーの繰り返しユニットの0.1〜99mol%を構成し得る。前記コポリマーが発光ポリマーまたは正孔輸送ポリマーとしての用途である場合、前記式(VI)の繰り返しユニットは、50mol%未満の量で提供されてもよく、20mol%未満の量で提供されてもよい。
(ii)置換されていてもよい(ヘテロ)アリーレンの繰り返しユニット、例えば、フェニル、フルオレンおよびインデノフルオレン繰り返しユニット、それぞれは、1つ以上の置換基、例えば、アルキルまたはアルコキシの基で置換されていてもよい。
典型的なフルオレンおよびフルオレン類似体の繰り返しユニットとしては、式(VII):
Figure 2014518311
の繰り返しユニットが挙げられる。式(VII)中、RおよびRは、それぞれ独立して、Hまたは置換基であり、aは、少なくとも1であり、1、2または3でもよく、および、同じC原子に付着されるRおよびRは、結合されて環を形成してもよい。
式(VII)の典型的な繰り返しユニットとしては、aが1である式(VIIa)のユニット、および、aが2である式(VIIb)の繰り返しユニットが挙げられる。
Figure 2014518311
およびRは、水素;置換されていてもよいAr、または、Ar基の直鎖状もしくは分岐鎖状の鎖からなる群から選択されてもよい。Arは、式(VI)を参照して上記の通りであり;置換されていてもよいアルキル、例えば、C1−20アルキルであり、前記アルキル基の1つ以上の隣接していないC原子は、O、S、置換N、C=Oおよび−COO−;ならびに、前記フルオレンユニットに直接結合され得るか、または、上記のスペーサ基により前記フルオレンユニットから離れて置かれ得るかのいずれかである架橋性ユニットで置換されてもよい。
またはRが架橋性ユニットを含む場合、前記架橋性ユニットは、式(I)のユニットでもよいし、または、式(I)のユニットでなくともよい。前記架橋性ユニットが式(I)のユニットでない場合、その場合は、前記架橋性ユニットは、前記ポリマーまたは前記ポリマーと混合される化合物における、別の繰り返しユニットの置換基として提供され得る、式(I)のユニットと反応するユニットであり得る。
またはRがアルキルを含む場合、前記アルキル基の任意の置換基としては、F、CN、二トロおよび、1つ以上の基Rで置換されていてもよいアリールもしくはヘテロアリールが挙げられ、Rは、上記の通りである。
またはRがアリールまたはヘテロアリールを含む場合、各アリールまたはヘテロアリールの基は、独立して、置換されてもよく、前記アリールまたはヘテロアリールの基は、好ましくはフェニルである。前記アリールまたはヘテロアリールの基に関する、好ましい任意の置換基としては、式(VI)を参照して上記のように、1つ以上の置換基Rが挙げられる。
置換基RおよびR以外の前記フルオレンユニットに関する任意の置換基は、好ましくは、1つ以上の隣接していないC原子が、O、S、置換N、C=Oおよび−COO−、置換されていてもよいアリール、置換されていてもよいヘテロアリール、フルオレン、シアノおよびニトロで置換され得る、アルキルからなる群から選択される。
存在する場合、式(VII)の繰り返しユニットにおける置換Nは、それぞれ独立して、NRまたはNRでもよい。
好ましい1つのアレンジでは、少なくとも1つのRおよびRは、置換されていてもよいC1−20アルキル、または、置換されていてもよいアリール基、具体的には、1つ以上のC1−20アルキル基で置換されたフェニルを含む。
典型的なフェニレンの繰り返しユニットとしては、式(VIII):
Figure 2014518311
の繰り返しユニットが挙げられる。式(VIII)中、Rは、式(VII)を参照して上記の通りであり;vは、0、1、2、3または4であり;各Rは、vが2、3または4である場合、同一であるか、または異なり;隣接する基Rは、結合されて環を形成してもよい。vは、1または2でもよい。Rは、それぞれ、置換されていてもよいC1−20アルキルでもよい。前記式(VIII)のユニットは、1,4−結合されてもよい。
好ましい1つのアレンジでは、前記式(VIII)の繰り返しユニットは、1,4−結合され、置換基Rは、2−位に存在し、5−位にも存在してもよい。
1つ以上の置換基Rが、架橋性ユニットを含む場合、前記架橋性ユニットは、前記式(VIII)のフェニル基に直接結合されるか、または、スペーサ基、例えば、上記のスペーサ基により、それらから間隔を置かれるかのいずれかであり得る。前記架橋性ユニットは、式(I)のユニットでもよいし、または、式(I)のユニットでなくともよい。前記架橋性ユニットが式(I)のユニットでない場合、その場合は、前記架橋性ユニットは、前記ポリマーまたは前記ポリマーと混合される化合物における、別の繰り返しユニットの置換基として提供され得る、式(I)のユニットと反応するユニットであり得る。
(iii)三重項消光繰り返しユニット−三重項消光繰り返しユニットは、ポリマー内に導入された場合、三重項消光繰り返しユニットが存在しないポリマーと比較して、前記ポリマーの減少した三重項エネルギーレベルを提供するユニットである。前記三重項消光繰り返しユニットは、三重項励起子用の経路を提供して、非放射的に減衰させる場合があり、このため、三重項−三重項相互作用の可能性を低減することは、デバイスの性能に有害である場合がある。
典型的な三重項消光繰り返しユニットは、式(IX):
Figure 2014518311
を有する。
前記式(IX)の繰り返しユニットは、置換されても、非置換でもよい。典型的な置換基としては、式(VI)を参照して上記のように、1つ以上の置換基Rが挙げられ、好ましくは、1つ以上のC1−20アルキル基である。
(iv)ホストポリマーの典型的なトリアジン繰り返しユニットは、式(XIV):
Figure 2014518311
を有し、式(XIV)中、Ar、ArおよびArは、上記式(VI)を参照して記載の通りであり、それぞれ独立して、Ar、ArおよびArを参照して記載された1つ以上の置換基で置換されてもよく、および、zは、それぞれ独立して、少なくとも1であり、1、2または3でもよい。好ましくは、式(XIV)のArおよびArおよびArは、それぞれフェニルであり、各フェニルは、独立して、1つ以上のC1−20アルキル基で置換されてもよい。
式(XIV)のArは、好ましくはフェニルであり、1つ以上のC1−20アルキル基または架橋性ユニットで置換されてもよい。前記架橋性ユニットは、Arに直接結合されるか、または、スペーサ基、例えば、上記のスペーサ基から間隔を置かれた、式(I)のユニットでもよいし、または、式(I)のユニットでなくともよい。前記架橋性ユニットが式(I)のユニットでない場合、その場合は、前記架橋性ユニットは、前記ポリマーまたは前記ポリマーと混合される化合物における、別の繰り返しユニットの置換基として提供され得る、式(I)のユニットと反応するユニットであり得る。
前記ポリマーは、前記ポリマー鎖に沿った共役を妨げるか、または減少させる繰り返しユニットを含んでもよく、これにより、前記ポリマーのバンドギャップを向上する。例えば、前記ポリマーは、前記ポリマーの骨格に沿った共役を減少させる、前記ポリマーの骨格の面外にねじられるユニット、または、前記ポリマーの骨格に沿った共役経路を何ら提供しないユニットを含んでもよい。前記ポリマーの骨格に沿った共役を減少させる、典型的な繰り返しユニットは、置換または非置換の、2−および/または5−位にC1−20アルキル基で置換された、式(VIII)の1,3−置換フェニレン繰り返しユニット、および、式(VIII)の1,4−フェニレン繰り返しユニットである。
ポリマー合成
共役ポリマー、例えば、上記の式(IIIa)、(IIIb)、(VI)、(VII)、(VIII)、(IX)および(XIV)の1つ以上の繰り返しユニットを含むポリマーを調製するための好ましい方法は、「金属挿入」を含み、前記方法では、金属錯体触媒の金属原子が、アリールもしくはヘテロアリールの基と、モノマーの脱離基との間に挿入される。典型的な金属挿入法は、例えば、国際公開第00/53656号明細書に記載のSuzuki重合、および、例えば、T.Yamamoto,「Electrically Conducting And Thermally Stable π−Conjugated Poly(arylene)s Prepared by Organometallic Processes」,Progress in Polymer Science 1993,17,1153−1205に記載のYamamoto重合である。Yamamoto重合の場合、ニッケル錯体触媒が使用され、Suzuki重合の場合、パラジウム錯体触媒が使用される。
例えば、Yamamoto重合による直鎖状のポリマーの合成では、2つの反応性ハロゲン基を有するモノマーが使用される。同様に、Suzuki重合の方法に基づいて、少なくとも1つの反応性基が、ホウ素誘導体基、例えば、ボロン酸またはボロン酸エステルであり、他の反応性基は、ハロゲンである。好ましいハロゲンは、塩素、臭素およびヨウ素であり、最も好ましくは臭素である。
このため、本願明細書全体で説明される繰り返しユニットは、適切な脱離基を有するモノマー由来であり得ると理解されるであろう。同様に、末端基または側鎖は、適切な脱離基の反応により、前記ポリマーに結合され得る。Suzuki重合は、レジオレギュラー、ブロックおよびランダムコポリマーを調製するのに使用され得る。特に、ホモポリマーまたはランダムコポリマーが、一方の反応性基がハロゲンであり、他方の反応性基がホウ素誘導体基である場合、調製され得る。または、ブロックまたはレジオレギュラーコポリマーは、第1のモノマーにおける両方の反応性基がホウ素であり、第2のモノマーにおける両方の反応性基がハロゲンである場合、調製され得る。
ハロゲン化物に代わる方法として、金属挿入に関与可能な他の脱離基としては、スルホン酸および、スルホン酸エステル、例えば、トシレート、メシレートおよびトリフラートが挙げられる。
電荷輸送層および電荷空乏層
正孔輸送層は、前記アノードと、1つ以上の前記発光層との間に設けられてもよい。同様に、電子輸送層は、前記カソードと、1つ以上の前記発光層との間に設けられてもよい。
同様に、電子空乏層は、前記アノードと、前記発光層との間に設けられてもよい。正孔空乏層は、前記カソードと、前記発光層との間に設けられてもよい。輸送層および空乏層は、組み合わせて使用され得る。
そのHOMOおよびLUMOレベルに応じて、単層が、正孔および電子の一方の輸送、ならびに、正孔および電子の他方のブロックの両方をしてもよい。
特に、電荷輸送層または電荷空乏層が溶液から堆積されるオーバーレイ層である場合、電荷輸送層または電荷空乏層は、架橋されてもよい。この架橋に使用される前記架橋性基は、式(I)のユニットを含む架橋性基でもよい。
存在する場合、前記アノードと前記発光層との間に位置する正孔輸送層は、光電子分光法により測定された場合、好ましくは、5.5eV以下、より好ましくは4.8〜5.5eV付近のHOMOレベルを有する。前記正孔輸送層のHOMOレベルは、これらの層の間における正孔輸送に対する小さなバリアを提供するために、隣接する層(例えば、発光層)の、0.2eV以内になるように選択されてもよく、0.1eV以内になるように選択されてもよい。
存在する場合、前記発光層とカソードとの間に位置する電子輸送層は、矩形波サイクリックボルタメトリーにより測定された場合、好ましくは、3〜3.5eV付近のLUMOレベルを有する。例えば、0.2〜2nmの範囲の厚さを有する、一酸化ケイ素もしくは二酸化ケイ素の層または他の薄い絶縁層が、前記カソードに最も近い発光層と、前記カソードとの間に設けられてもよい。HOMOおよびLUMOのレベルは、サイクリックボルタメトリーを使用して測定され得る。
正孔輸送層は、正孔輸送(ヘテロ)アリールアミン、例えば、式(VI)の正孔輸送繰り返しユニットを含むホモポリマーまたはコポリマーを含んでもよい。典型的なコポリマーは、式(VI)の繰り返しユニットおよび、置換されていてもよい(ヘテロ)アリーレン共繰り返しユニット、例えば、上記のフェニル、フルオレンまたはインデノフルオレンの繰り返しユニットを含み、前記各(ヘテロ)アリーレン繰り返しユニットは、1つ以上の置換基、例えば、アルキルまたはアルコキシの基で置換されてもよい。具体的な共繰り返しユニットとしては、上記の式(VII)のフルオレン繰り返しユニット、および、置換されていてもよい式(VIII)のフェニレン繰り返しユニットが挙げられる。
電子輸送層は、置換されていてもよいアリーレン繰り返しユニットの鎖、例えば、フルオレン繰り返しユニットの鎖を含むポリマーを含んでもよい。
発光層
OLEDの1つ以上の発光層に使用するのに適切な発光材料としては、小分子材料、ポリマー性材料および樹状材料、ならびにそれらの組成物が挙げられる。適切な発光ポリマーとしては、共役ポリマー、例えば、置換または非置換のポリ(アリーレンビニレン)、例えば、ポリ(p−フェニレンビニレン)および置換または非置換のポリアリーレン、例えば:ポリフルオレン、具体的には、2,7−結合 9,9 ジアルキルポリフルオレンまたは2,7−結合 9,9 ジアリールポリフルオレン;ポリスピロフルオレン、具体的には、2,7−結合ポリ−9,9−スピロフルオレン;ポリインデノフルオレン、具体的には、2,7−結合ポリインデノフルオレン;ポリフェニレン、具体的には、アルキルもしくはアルコキシ置換されたポリ−1,4−フェニレンが挙げられる。このようなポリマーは、例えば、Adv.Mater.2000 12(23)1737−1750および、本願明細書での参考文献に開示されている。
本発明に基づくデバイスにおいて、発光材料として使用するためのポリマーは、式(VI)の置換もしくは非置換のアミン繰り返しユニット、ならびに/または、置換もしくは非置換の上記アリーレンもしくはヘテロアリーレン繰り返しユニット、具体的には、式(VII)のフルオレン繰り返しユニット、ならびに/または、上記式(VIII)のフェニレン繰り返しユニットから選択される繰り返しユニットを含んでもよい。前記発光層は、前記発光層がポリマーを含む場合、例えば、前記発光層に提供される式(I)の架橋性ユニットの架橋により架橋されてもよい。
前記発光層は、発光材料のみからなってもよいし、または、この材料と1つ以上の更なる材料との組み合わせで含んでもよい。具体的には、前記発光材料は、正孔および/もしくは電子輸送材料とブレンドされてもよいし、または、例えば、国際公開第99/48160号明細書に記載の正孔および/もしくは電子輸送材料に共有結合されてもよい。
発光コポリマーは、例えば、国際公開第00/55927号パンフレットおよび米国特許第6353083号明細書に開示のように、発光領域ならびに、少なくとも1つの正孔輸送領域および電子輸送領域を含んでもよい。正孔輸送領域および電子輸送領域の一方のみが提供される場合、その場合、エレクトロルミネセンス性領域は、正孔輸送および電子輸送の他方の機能性を提供してもよい−例えば、上記の式(VI)のアミンユニットが、正孔輸送および発光の機能性の両方を提供してもよい。発光繰り返しユニットならびに、正孔輸送繰り返しユニットおよび電子輸送繰り返しユニットの一方もしくは両方を含む発光コポリマーは、米国特許第6353083号明細書のように、ポリマーの主鎖に、または、前記ポリマーの骨格からのポリマー側鎖ペンダントに、前記ユニットを提供してもよい。
適切な発光材料は、電磁誘導スペクトルにおける、UV、可視および/または赤外の領域において発光してもよい。前記OLEDは、1つ以上の赤、緑および青の発光材料を含んでもよい。
青色発光材料は、480nm以下の範囲、例えば、400〜480nmの範囲のピーク波長を有する、フォトルミネセンススペクトルを有してもよい。
緑色発光材料は、480nm超〜560nmの範囲のピーク波長を有する、フォトルミネセンススペクトルを有してもよい。
赤色発光材料は、560nm超〜630nmの範囲のピーク波長を有する、フォトルミネセンススペクトルを有してもよい。
2つ以上の発光材料が、使用されてもよい。例えば、赤、緑および青の発光ドーパントが、白色の発光を得るのに使用され得る。
前記発光層は、ホスト材料と、少なくとも1つの発光ドーパントとを含んでもよい。前記ホスト材料は、上記の材料でもよく、ドーパント無しに、それ自体で光を発するであろう。ホスト材料およびドーパントがデバイスに使用される場合、前記ドーパントのみが、光を発してもよい。または、前記ホスト材料および1つ以上のドーパントが、光を発してもよい。白色光は、複数の光源からの放射、例えば、前記ホストおよび1つ以上のドーパントからの放射、または、複数のドーパントからの放射により生じ得る。
蛍光発光ドーパントの場合、前記ホスト材料の一重項励起状態のエネルギーレベル(S)は、一重項励起子が、前記ホスト材料から前記蛍光発光ドーパントに移動され得るために、蛍光発光ドーパントのそれより高くあるべきである。同様に、フォトルミネセンス性発光ドーパントの場合、前記ホスト材料の三重項励起状態のエネルギーレベル(T)は、三重項励起子が、前記ホスト材料から前記蛍光発光ドーパントに移動され得るために、前記フォトルミネセンス性発光ドーパントのそれより高くあるべきである。
典型的なフォトルミネセンス性発光ドーパントとしては、式(X):
ML (X)
の置換または非置換の錯体を含む金属錯体が挙げられる。式(X)中、Mは、金属であり;各L、LおよびLは、配位基であり;qは、整数であり;rおよびsは、それぞれ独立して、0または整数であり;および、(a.q)+(b.r)+(c.s)の合計は、M上の利用可能な配位部位の数と等しく;aは、L上の配位部位の数であり、bは、L上の配位部位の数であり、および、cは、L上の配位部位の数である。
重元素Mは、素早い系間の交差および三重項またはより高い状態(フォトルミネセンス)からの放射を可能にする、強力なスピン軌道結合を誘導する。適切な重金属Mとしては、d−ブロックの金属、具体的には、列2および3におけるもの、すなわち、元素39から48および72から80、具体的には、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、レニウム、オスミウム、イリジウム、プラチナおよび金が挙げられる。イリジウムが特に好ましい。
典型的な配位子L、LおよびLとしては、炭素または窒素のドナー、例えば、ポルフィリンまたは、式(XI):
Figure 2014518311
の二座配位子が挙げられる。式(XI)中、ArおよびArは、同一でも異なってもよく、独立して、置換または非置換のアリールまたはヘテロアリールから選択され;XおよびYは、同一でも異なってもよく、独立して、炭素または窒素から選択され;ならびに、ArおよびArは、互いに縮合されてもよい。Xが炭素およびYが窒素である配位子が、特に好ましい。
二座配位子は、例えば、以下に示される。
Figure 2014518311
各ArおよびArは、1つ以上の置換基を有してもよい。2つ以上のこれらの置換基は、結合されて環、例えば、芳香環を形成してもよい。
d−ブロック元素で使用するのに適した他の配位子としては、ジケトネート、具体的には、アセチルアセトネート(acac);トリアリールホスフィンおよびピリジンが挙げられ、それぞれは、置換されてもよい。
典型的な置換基としては、式(VI)を参照して上記された基Rが挙げられる。特に好ましい置換基としては、例えば、国際公開第02/45466、02/44189号パンフレット、米国特許出願公開第2002−117662および2002−182441号明細書に開示の錯体の放射をブルーシフトするのに使用され得る、フルオリンまたはトリフルオロメチル;アルキルまたはアルコキシの基、例えば、特開2002−324679号公報に開示の通りであり得るC1−20アルキルまたはアルコキシ;例えば、国際公開第02/81448号パンフレットに開示のように、放射性材料として使用される場合、前記錯体への正孔輸送を促進するのに使用され得るカルバゾール;例えば、国際公開第02/68435号パンフレットおよび欧州特許第1245659号明細書に開示のように、更なる基の付着に対して、前記配位子に官能性を持たせるのに役立ち得る、臭素、塩素またはヨウ素;ならびに、例えば、国際公開第02/66552号パンフレットに開示のように、前記金属錯体の溶液加工性を得るまたは向上するのに使用され得るデンドロンが挙げられる。
発光デンドリマーは、典型的には、1つ以上のデンドロンに結合された発光コアを含み、各デンドロンは、分岐点および2つ以上の樹状分岐を含む。好ましくは、前記デンドロンは、少なくとも部分的に共役され、少なくとも1つの分岐点および樹状分岐は、アリールまたはヘテロアリールの基、例えば、フェニル基を含む。1つのアレンジでは、前記分岐点基および前記分岐基は、全てフェニルであり、各フェニルは、独立して、1つ以上の置換基、例えば、アルキルまたはアルコキシで置換されてもよい。
デンドロンは、置換されていてもよい式(XII)
Figure 2014518311
を有してもよい。式(XII)中、BPは、コアに付着するための分岐点を表し、Gは、第1次の分岐基を表す。
前記デンドロンは、第1次、第2次、第3次またはより高い次のデンドロンであり得る。Gは、置換されていてもよい式(XIIa):
Figure 2014518311
のように、2つ以上の第2次の分岐基G等で置換されてもよい。式(XIIa)中、uは、0または1であり;vは、uが0の場合、0であり、または、uが1の場合、0もしくは1でもよく;BPは、コアに付着するための分岐点を表し、G、GおよびGは、第1次、第2次および第3次のデンドロン分岐基を表す。
BPおよび/または任意の基Gは、1つ以上の置換基、例えば、1つ以上のC1−20アルキルまたはアルコキシの基で置換されてもよい。
使用される場合、発光ドーパントは、そのホスト材料に対して、約0.05mol%から約20mol%以下の量で存在してもよく、約0.1〜10mol%の量で存在してもよい。
前記発光ドーパントは、前記ホスト材料と物理的に混合されてもよいし、または、前記電荷輸送材料への前記発光ドーパントの結合に関する、上記と同様の方法で、前記ホスト材料に化学的に結合されてもよい。
2つ以上の発光層が、存在してもよい。複数の発光層が共に、白色光を生じ得る。
前記発光層は、パターン化されてもよいし、または、パターン化されていなくてもよい。パターン化されていない層を含むデバイスは、例えば、照明光源として使用されてもよい。白色発光デバイスは、この目的に特に適している。パターン化された層を含むデバイスは、例えば、アクティブ・マトリクス・ディスプレイまたはパッシブ・マトリクス・ディスプレイであり得る。アクティブ・マトリクス・ディスプレイの場合、パターン化されたエレクトロルミネセンス性層は、典型的には、パターン化されたアノード層とパターン化されていないカソードとの組み合わせで使用される。パッシブ・マトリクス・ディスプレイの場合、前記アノード層は、アノード材料の平行帯から形成され、前記アノード材料に対して垂直に配置されたエレクトロルミネセンス性材料およびカソード材料の平行帯が形成される。前記エレクトロルミネセンス性材料およびカソード材料の帯は、典型的には、フォトリソグラフィーにより形成される絶縁性材料の帯(「カソードセパレータ」)により分離される。
正孔注入層
導電性の有機または無機の材料から形成され得る導電性正孔注入層は、前記アノードと、1つ以上の発光層の間に設けられて、1つ以上の半導体ポリマー層内に前記アノードからの正孔の注入を促進する。正孔輸送層は、正孔注入層と組み合わせて使用されてもよい。
ドープされた有機の正孔注入材料としては、例えば、置換されていてもよいドープされたポリ(エチレンジオキシチオフェン)(PEDT)、具体的には、電荷平衡ポリ酸、例えば、欧州特許第0901176および0947123号明細書に開示のポリスチレンスルホナート(PSS)でドープされたPEDT、ポリアクリル酸またはフッ素化スルホン酸、例えば、Nafion(登録商標);米国特許第5723873および5798170号明細書に開示のポリアニリン;ならびに、置換されていてもよいポリチオフェンまたはポリ(チエノチオフェン)が挙げられる。導電性の無機材料としては、例えば、遷移金属酸化物、例えば、Journal of Physics D:Applied Physics(1996),29(11),2750−2753に開示の、VO、MoOおよびRuOが挙げられる。
カソード
前記カソードは、1つ以上の発光層内に電子の注入を可能にする仕事関数を有する材料から選択される。他の要因、例えば、前記カソードと前記発光材料との間の有害な相互作用の可能性は、前記カソードの選択に影響を与える。前記カソードは、単一の材料、例えば、アルミニウムの層からなり得る。または、前記カソードは、複数の金属、例えば、低仕事関数の材料と高仕事関数の材料、例えば、国際公開第98/10621号パンフレットに開示の、カルシウムとアルミニウムとの二層を含んでもよい。前記カソードは、国際公開第98/57381号パンフレット、Appl.Phys.Lett.2002,81(4),634および国際公開第02/84759号パンフレットに開示の元素バリウムを含む層、例えば、1つ以上の更なる導電性層、例えば、アルミニウムおよび/または銀でキャップされたバリウムの層を含んでもよい。前記カソードは、金属化合物、具体的には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物またはフッ化物の薄層を、前記OLEDの発光層と前記カソードの1つ以上の導電性層、例えば、1つ以上の金属層との間に含んでもよい。このような金属化合物、例えば、国際公開第00/48258号パンフレットに開示のフッ化リチウム;Appl.Phys.Lett.2001,79(5),2001に開示のフッ化バリウム;および、酸化バリウムは、電子の注入を促進し得る。前記デバイスへの電子の効果的な注入を提供するために、前記カソードは、好ましくは3.5eV未満、より好ましくは3.2eV未満、最も好ましくは3eV未満の仕事関数を有する。金属の仕事関数は、例えば、Michaelson,J.Appl.Phys.48(11),4729,1977に見出され得る。
前記カソードは、発光層と直接接触してもよいし、または、1つ以上の更なる層、例えば、半導体電子輸送層により、発光層から間隔を置かれてもよい。
前記カソードは、不透明でも、透明でもよい。透明なカソードは、アクティブ・マトリクス・デバイスに関して、特に有利である。このようなデバイスにおける透明なアノードからの放射が、放射ピクセルの下部に配置された駆動回路により、少なくとも部分的に遮蔽されるためである。透明なカソードは、透明であるように十分に薄い電子注入材料の層を含む。典型的には、この層の水平導電性は、その薄さの結果として低いであろう。この場合、前記電子注入材料の層は、透明導電性材料、例えば、インジウムスズ酸化物の厚い層との組み合わせで使用される。
透明なカソードのデバイスは、透明なアノードを有することを必要としない(当然完全に透明なデバイスが望まれない限り)ことが理解されるであろう。底面発光デバイスに使用される透明なアノードは、反射性材料の層、例えば、アルミニウムの層に置き替えられるか、または、追加され得る。透明なカソードのデバイスは、例えば、英国特許第2348316号明細書に開示されている。
封止
有機光電子デバイスは、湿気および酸素に影響を受ける傾向がある。このため、基板1は、好ましくは、前記デバイス内への湿気および酸素の侵入防止に関する、良好なバリア特性を有する。前記基板は、ガラスでもよいが、特に前記デバイスの柔軟性が望まれる場合は、代替となる基板が使用され得る。例えば、前記基板は、プラスチックを、単独または他の基板層、例えば、プラスチック層とセラミック層との交互の基板または薄いガラスの積層体、および、例えば、欧州特許第0949850号明細書に開示のプラスチック、との組み合わせのいずれかで含み得る。
前記デバイスは、湿気および酸素の侵入を防ぐために、封止材で封止されてもよい(表示せず)。適切な封止材としては、ガラスシート、適切なバリア特性を有する膜、例えば、二酸化ケイ素、一酸化ケイ素、窒化ケイ素または、例えば、国際公開第01/81649号パンフレットに開示のポリマーと絶縁体との交互積層、または、例えば、国際公開第01/19142号パンフレットに開示の密閉容器が挙げられる。透明なカソードのデバイスの場合、透明な封止層、例えば、一酸化ケイ素または二酸化ケイ素が、ミクロンレベルの厚さに堆積され得るが、好ましい一実施形態では、このような層の厚みは、20〜300nmの範囲である。前記基板または封止材から浸透し得る、任意の大気水分および/または酸素の吸収用のゲッター材は、前記基板と前記封止材との間に配置され得る。
溶液処理
前記組成物の溶液処理可能な配合を形成するのに適切な溶媒は、一般的な有機溶媒、例えば、モノ−またはポリ−アルキルベンゼン、例えば、トルエンおよびキシレンから選択され得る。
典型的な溶液堆積技術としては、印刷およびコーティング技術、例えば、スピンコーティング、ディップコーティング、ロール−to−ロールコーティング、ロール−to−ロール印刷、ドクターブレードコーティング、スロットダイコーティング、グラビア印刷、スクリーン印刷およびインクジェット印刷が挙げられる。
コーティング法、例えば、上記のものは、1つ以上の前記発光層のパターニングが不要なデバイス−例えば、照明用途または単純なモノクロ分割型ディスプレイに、特に適している。
印刷は、高情報内容のディスプレイ、具体的には、フルカラーディスプレイに特に適している。デバイスは、第1の電極上にパターン化された層を設け、(モノクロデバイスの場合には、)1色、または、(多色、具体的には、フルカラーデバイスの場合には、)多色の印刷に関してウェルを規定することにより、インクジェット印刷され得る。
前記パターン化された層は、典型的には、例えば、欧州特許第0880303号明細書に記載のウェルを規定するのにパターン化されたフォトレジストの層である。
ウェルに代わるものとして、前記インクが、パターン化された層内に規定されたチャネルに印刷され得る。具体的には、前記フォトレジストは、チャネルを形成するために、パターン化されてもよい。前記チャネルは、ウェルとは違って、複数のピクセルに広がり、チャネル末端で閉じられてもよいし、または、開けられてもよい。
モノマー実施例1
Figure 2014518311
3−トリメチルシリルビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(2)
−100℃でのTHF(500ml)における、3−ブロモビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(1)(50.0g、0.27mol)の溶液に、n−BuLi(2.5M、115ml、0.29mol)を、内部温度を−95℃以下に維持するように、滴下して添加した。前記混合物を、−100℃で3時間攪拌した。トリメチルシリルクロリド(36.7ml、0.29mol)を、内部温度を−95℃以下に維持するように、それに滴下して添加した。前記混合物を、室温まで一晩温めた。
前記反応混合物を、0℃に冷却し、HO(200ml)で停止させ、減圧下で濃縮した。残渣を、ヘキサン(3×200ml)で抽出した。組み合わせた有機抽出物を、HO(3×200ml)で洗浄し、MgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮して、オレンジ色のオイルとして、3−トリメチルシリルビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(2)を収集し(56g、GC−MS:M=176)、さらに精製することなく、次の工程で使用した。
7−メチル−3−トリメチルシリルビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(3)
−74℃でのTHF(1000ml)における、t−BuOK(45.9g、0.41mol)の溶液に、3−トリメチルシリルビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(2)(48.2g、0.27mol)を添加し、続けて、n−BuLi(164ml、0.41mol)を添加した。得られた溶液を、−74℃で1時間攪拌した。ついで、ヨウ化メチル(50.2ml、0.30mol)を、前記溶液に滴下して添加した。前記反応混合物を、室温まで一晩温めた。
前記反応混合物を、0℃に冷却し、NHClの水溶液(400ml、10%w/v)で停止させ、減圧下で濃縮した。残渣を、ヘキサン(3×200ml)で抽出した。組み合わせた有機抽出物を、HO(3×200ml)で洗浄し、MgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮して、オレンジ色のオイルを得た。前記オイルを、プラグ(シリカ、ヘキサン)を通してろ過して、48.1gの7−メチル−3−トリメチルシリルビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(3)を、無色のオイルとして収集した(48.1g、GC−MS:M=190、収率92.8%、異性体の混合物として単離)。
3−ブロモ−7−メチル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(4)
25℃でのMeOH(1000ml)における、7−メチル−3−トリメチルシリルビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(3)(48.1g、0.25mol)の溶液に、N−クロロスクシンイミド(37.1g、0.28mol)を添加し、続けて、臭化リチウム(24.1g、0.28mol)を添加した。前記反応混合物を、この温度で2時間攪拌した。ついで、HO(200ml)で停止させ、減圧下で濃縮した。残渣を、ヘキサン(200ml×4)で抽出した。組み合わせた有機抽出物を、H2O(3×200ml)で洗浄し、MgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮して、淡黄色のオイルを得た。前記オイルを、カラムクロマトグラフィー(シリカ、ヘキサン)により精製して、所望の生成物である、3−ブロモ−7−メチル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(4)を、無色のオイルとして得た(42.6g、GC−MS:M=196、M=198、異性体の混合物として単離)。
H NMR(600MHz,CDCl):δ=1.37(d,J=7.1 Hz,3H),2.68(d,J=14.2 Hz,1H),3.36(dd,J=14.1 Hz,5.2 Hz,1H),3.49(m,1H),6.92(d,J=7.7 Hz,1H),7.20(s,1H),7.33(d,J=7.7 Hz,1H).
1−(4,4’−ジブロモビフェニル−2−イル)−1,1−ビス(7’’−メチル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1’’,3’’,5’’−トリエン−3’’−イル)メタノール(6)
−74℃でのTHF(365ml)における、3−ブロモ−7−メチル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(4)(42.6g、0.21mol)の溶液に、n−BuLi(2.5M、82.6ml、0.21mol)を、滴下して添加した。前記混合物を、この温度で3時間攪拌した。THF(60ml)における4,4’−ジブロモ−ビフェニル−2−カルボン酸メチルエステル(5)(34.4g、0.09mol)を、溶液に滴下して添加した。前記混合物を、室温まで一晩温めた。
前記反応混合物を、0℃に冷却し、HCl(2M、90ml)で停止させ、減圧下で濃縮した。残渣を、ヘキサン(3×200ml)で抽出した。組み合わせた有機抽出物を、HO(3×200ml)で洗浄し、MgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮して、黄色のオイルを得た。前記オイルを、カラムクロマトグラフィー(シリカ、45% トルエン:ヘキサン)により精製して、所望の生成物である、1−(4,4’−ジブロモビフェニル−2−イル)−1,1−ビス(7’’−メチル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1’’,3’’,5’’−トリエン−3’’−イル)メタノール(6)を、白色の泡状物質として得た(24.1g、収率45.1%)。
2,7−ジブロモ−9,9−ビス(7’−メチル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1’,3’,5’−トリエン−3’−イル)フルオレン(モノマー1)
−5℃でのDCM(80ml)における、1−(4,4’−ジブロモビフェニル−2−イル)−1,1−ビス(7’’−メチル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1’’,3’’,5’’−トリエン−3’’−イル)メタノール(6)(24.1g、0.04mol)の溶液に、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル(25.8ml、0.21mol)を、滴下して添加した。前記混合物を、室温まで一晩温めた。前記反応混合物を、氷/水の混合物(200ml)に注ぎ、30分間攪拌した。有機層を分離し、三塩基性リン酸カリウム(80ml、10%w/v)の水溶液と、1時間攪拌した。前記有機相を分離し、HO(3×80ml)で洗浄し、MgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮して、黄色の固形物を得た。前記固形物を、カラムクロマトグラフィー(シリカ、96% ヘキサン:DCM)により精製し、ついで、1gを、調製HPLCにより、さらに精製して、2,7−ジブロモ−9,9−ビス(7’−メチル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1’,3’,5’−トリエン−3’−イル)フルオレン(モノマー1)を、白色の固形物として得た(0.3g、HPLCによる純度95.98%、異性体の混合物として単離)。
H NMR(600MHz,CDCl):δ=1.36(d,J=7.1 Hz,6H),2.62(dd,J=14.1 Hz,1.7Hz,2H),3.28(dd,J=14.1 Hz,5.3Hz,2H),3.49(m,2H),6.81(s,2H),6.91(d,J=7.7 Hz,2H),6.99(d,J=7.7 Hz,2H),7.45(d,J=8.1 Hz,2H),7.50(s,2H),7.56(d,J=8.1 Hz,2H).
モノマー実施例2
Figure 2014518311
3−トリメチルシリルビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(2)
−100℃でのTHF(500ml)における、3−ブロモビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(1)(50.8g、0.278mol)の溶液に、n−BuLi(2.5M、117ml、0.291mol)を、内部温度を−95℃以下に維持するように、滴下して添加した。前記混合物を、−100℃で3時間攪拌した。トリメチルシリルクロリド(37.2ml、0.291mol)を、内部温度を−95℃以下に維持するように、滴下して添加した。前記混合物を、室温まで一晩温めた。
前記反応混合物を、0℃に冷却し、HO(200ml)で停止させ、減圧下で濃縮した。残渣を、ヘキサン(3×200ml)で抽出した。組み合わせた有機抽出物を、HO(3×200ml)で洗浄し、MgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮して、無色のオイルとして、3−トリメチルシリルビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(2)を収集した(53g)。
GC−MS:M=176,H NMR(600MHz,CDCl):δ=0.26(s,9H),3.19(m,4H),7.07(d,J=7.3 Hz,1H),7.24(s,1H),7.38(d,J=7.3 Hz,1H).
7−(5’−クロロ−ペンチル)−3−トリメチルシリルビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(3)
−74℃でのTHF(200ml)における、カリウムtert−ブトキシド(45.7g、0.408mol)の溶液に、3−トリメチルシリルビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(2)(47.9g、0.272mol)を滴下して添加し、続けて、n−BuLi(2.5M、163ml、0.408mol)を添加した。得られた溶液を、室温まで温めた。ついで、−74℃でのTHF(440ml)における、1−ブロモ−5−クロロペンタン(37.6ml、0.285mol)の溶液に、滴下して添加した。前記反応混合物を、室温まで一晩温めた。
前記反応混合物を、0℃に冷却し、HO(250ml)で停止させ、減圧下で濃縮した。残渣を、ヘキサン(3×200ml)で抽出した。組み合わせた有機抽出物を、HO(3×200ml)で洗浄し、MgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮して、オレンジ色の液体を得た。カラムクロマトグラフィー(シリカ、10% ジクロロメタン:ヘキサン)により精製して、48.1gの7−(5−クロロ−ペンチル)−3−トリメチルシリルビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(3)を、無色の液体として収集した(48.1g、収率68%、異性体の混合物として単離)。
GC−MS:M=280
7−(5’−クロロ−ペンチル)−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(4)
0℃でのジクロロメタン(220ml)における、7−(5’−クロロ−ペンチル)−3−トリメチルシリルビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(3)(51.7g、0.184mol)の溶液に、トリフルオロ酢酸(18.0ml、0.242mol)を滴下して添加した。前記反応混合物を、室温で4時間攪拌した。前記反応混合物を、0℃に冷却し、HO(200ml)で停止させた。水相を、ジクロロメタン(200ml×2)で抽出した。組み合わせた有機抽出物を、HO(4×200ml)で洗浄し、MgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮して、黄色の液体を得た。前記液体を、カラムクロマトグラフィー(シリカ、10% ジクロロメタン:ヘキサン)により精製して、所望の生成物である、7−(5−クロロ−ペンチル)−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(4)を、無色の液体として得た(27.1g、収率70%)。
GC−MS:M=208,H NMR(600MHz,CDCl):δ=1.52(m,4H),1.70(m,2H),1.82(m,2H),3.49(m,1H),2.73(dd,J=13.9 Hz,J=2.4 Hz,1H),3.32(dd,J=13.9 Hz,J=5.2 Hz,1H),3.46(m,1H),3.56(t,J=6.7 Hz,2H),7.07(m,2H),7.19(m,2H).
2,7−ジブロモ−9,9−ビス(5’−ペンチル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1’’,3’’,5’’−トリエン−7’’−イル)フルオレン(6)
THF(270ml)における、2,7−ジブロモフルオレン(5)(19.1g、0.059mol)の溶液に、カリウムtert−ブトキシド(19.9g、0.177mol)を添加した。前記混合物を、7−(5’−クロロ−ペンチル)−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(4)(27.1g、0.130mol)と、室温で1時間攪拌した。前記反応混合物を、一晩室温に置いた。
前記反応混合物を、ろ過した(酸化アルミニウム、50% ヘキサン:ジクロロメタン)。前記ろ液を、減圧下で濃縮した。残渣を、カラムクロマトグラフィー(シリカ、ヘキサンの勾配:ジクロロメタン)に供して、無色のオイルを得た。前記オイルを、ジクロロメタン(200ml)に溶解し、硫酸(95〜97%、20ml)を添加した。前記混合物を、30分間攪拌した。有機抽出物を、硫酸(95〜97%、20ml×2)、酢酸ナトリウム(10% wt/v、100ml)で洗浄し、MgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮した。残渣を、プラグ(シリカ、30% ジクロロメタン:ヘキサン)を通してろ過し、減圧下で濃縮して、所望の生成物である、2,7−ジブロモ−9,9−ビス(5’−ペンチル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1’’,3’’,5’’−トリエン−7’’−イル)フルオレン(6)を、無色のオイルとして得た(14.0g、収率36%、HPLCによる純度:95.4%)。
H NMR(600MHz,CDCl):δ=0.61(m,4H),1.14(m,4H),1.28(m,4H),1.52(m,4H),1.94(m,4H),2.64(dd,J=13.9 Hz,2.2Hz,2H),3.24(dd,J=13.9 Hz,5.2 Hz,2H),3.33(m,2H),7.01(d,J=6.5 Hz,2H),7.03(d,J=6.7 Hz,2H),7.15(m,4H),7.45(m,4H),7.53(m,2H).
2,7−ボロン酸 ピナコールエステル−9,9−ビス(5’−ペンチル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1’’,3’’,5’’−トリエン−7’’−イル)フルオレン(モノマー2):
1,4−ジオキサン(140ml)における、2,7−ジブロモ−9,9−ビス(5’−ペンチル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1’’,3’’,5’’−トリエン−7’’−イル)フルオレン(6)(14.0g、0.021mol)の溶液を、1時間脱気し、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(0.174g、0.0003mol)および1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセンジクロロパラジウム(II)(0.257g、0.0003mol)を添加した。前記混合物を、30分間脱気し、酢酸カリウム(12.3g、0.126mol)を添加した。前記混合物を、105℃で一晩攪拌した。
前記反応混合物を、室温に冷却し、ろ過した(シリカ/florsil(登録商標)/セライト、ジクロロメタン)。前記ろ液を、減圧下で濃縮した。残渣を、ジクロロメタン:ヘキサンの混合物に溶解し、ろ過した(シリカ/florsil(登録商標)、80% ジクロロメタン:ヘキサン)。前記溶媒を、減圧下で蒸発させて、所望の生成物である、2,7−ボロン酸 ピナコールエステル−9,9−ビス(5’−ペンチル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1’’,3’’,5’’−トリエン−7’’−イル)フルオレン(モノマー2)を、淡黄色の泡状物質として得た。再結晶化により精製し(アセトニトリル/トルエンおよびイソプロパノール/トルエン)、続けて、ジクロロメタンおよびメタノールからの沈殿により、生成物である、2,7−ボロン酸 ピナコールエステル−9,9−ビス(5’−ペンチル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1’’,3’’,5’’−トリエン−7’’−イル)フルオレン(モノマー2)を、白色の固形物として得た(11.05g、収率69%、HPLCによる純度:96.67%)。
H NMR(600MHz,CDCl):δ=0.58(m,4H),1.09(m,4H),1.20(m,4H),1.38(s,24H),1.47(m,4H),2.03(m,4H),2.61(d,J=13.9 Hz,2H),3.21(dd,J=13.9 Hz,5.2 Hz,2H),3.29(m,2H),6.97(d,J=6.8 Hz,2H),7.01(d,J=7.8 Hz,2H),7.12(m,4H),7.73(d,J=7.5 Hz,2H),7.67(s,2H),7.82(d,J=7.5 Hz,2H).
ポリマー実施例1
国際公開第00/53656号パンフレットに記載の方法に基づいて、下記のモル比において、下記のモノマーのSuzuki重合により、ポリマーを調製した。
Figure 2014518311
Figure 2014518311
前記ポリマーは、1,096,000のピーク分子量(Mp)を有した。
比較ポリマー1
以下に示される、2,7−ジブロモ−9,9−ビス(ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−3−イル)フルオレンを、モノマー1の代わりに使用したこと以外は、ポリマー実施例1を参照して記載されるように、ポリマーを調製した。
Figure 2014518311
前記ポリマーは、1,011,000のピーク分子量(Mp)を有した。
ポリマー実施例2
国際公開第00/53656号パンフレットに記載の方法に基づいて、下記のモル比において、下記のモノマーのSuzuki重合により、ポリマーを調製した。
Figure 2014518311
Figure 2014518311
前記ポリマーは、609,000の重量平均分子量(Mw)を有した。
比較ポリマー2
ポリマー実施例2との比較の目的で、国際公開第00/53656号パンフレットに記載の方法に基づいて、下記のモル比において、下記のモノマーのSuzuki重合により、下記のポリマーを調製した。
Figure 2014518311
Figure 2014518311
前記ポリマーは、701,000の重量平均分子量(Mw)を有した。
ポリマー実施例3
前記ポリマーを、305,000のより低い重量平均分子量(Mw)で調製したこと以外は、ポリマー実施例2を参照して記載されるように、ポリマーを調製した。
比較ポリマー3
前記ポリマーを、376,000のより低い重量平均分子量(Mw)で調製したこと以外は、比較ポリマー2を参照して記載されるように、ポリマーを調製した。
ポリマー実施例4
国際公開第00/53656号パンフレットに記載の方法に基づいて、下記のモル比において、下記のモノマーのSuzuki重合により、ポリマー実施例4を調製した。
Figure 2014518311
Figure 2014518311
前記ポリマーは、265,000の重量平均分子量、199,000のピーク平均分子量、および、43,000の数平均分子量を有した。
比較ポリマー4
以下に示される、2,7−ジブロモ−9,9−ビス(ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−3−イル)フルオレンを、モノマー1の代わりに使用したこと以外は、ポリマー実施例4に関して記載されるように、ポリマーを調製した。
Figure 2014518311
前記ポリマーは、153,000の重量平均分子量、139,000のピーク平均分子量、および、37,000の数平均分子量を有した。
ポリマー実施例6
国際公開第00/53656号パンフレットに記載の方法に基づいて、下記のモル比において、下記のモノマーのSuzuki重合により、ポリマー実施例6を調製した。
Figure 2014518311
Figure 2014518311
ポリマー実施例6は、600,000の粘度平均分子量、302,000の重量平均分子量、248,000のピーク平均分子量、67,000の数平均分子量および4.50の多分散性を有した。
比較ポリマー6
モノマー1を、5mol%の下記モノマーに代えたこと以外は、ポリマー実施例6を参照して記載されるように、ポリマーを調製した。
Figure 2014518311
比較ポリマー6は、634,000の粘度平均分子量、287,000の重量平均分子量、188,000のピーク平均分子量、72,000の数平均分子量および3.99の多分散性を有した。
ポリマー架橋実施例
(A)ポリマー実施例1
約1w/v%で混合したキシレン溶液から、インジウムスズ酸化物の層および、Plextronics,Incから入手できる正孔注入材料の35nmの層を有するガラス基板上に、スピンコーティングすることにより、ポリマー実施例1の膜を堆積させた。ついで、前記スピンコートした膜を加熱して、前記架橋性基を架橋させた。加熱後に、前記膜を、スピナー中で、混合キシレン溶媒により洗浄して、残った可溶性材料を除去した。架橋度合いに関するパーセント値は、溶媒洗浄前後の架橋された膜の厚みに由来する。
比較ポリマー1の膜を、同様の方法で、スピンコートし、加熱した。
以下の表は、ポリマー実施例1および比較ポリマー1の両方についての、架橋度合い、ならびに、種々の時間および温度を説明する。
Figure 2014518311
Figure 2014518311
Figure 2014518311
Figure 2014518311
全ての場合において、架橋度合いは、比較ポリマー1よりポリマー実施例1について高く、前記架橋度合いの差は、より低い温度および/またはより短い乾燥時間において、より大きい。
(B)ポリマー実施例2
ポリマー実施例1の架橋実施例を参照して上記のように、ポリマー実施例2および比較ポリマー2の膜を調製した。
Figure 2014518311
Figure 2014518311
Figure 2014518311
Figure 2014518311
(C)ポリマー実施例3
ポリマー実施例1の架橋実施例を参照して上記のように、ポリマー実施例3および比較ポリマー3の膜を調製した。
Figure 2014518311
Figure 2014518311
Figure 2014518311
Figure 2014518311
ポリマー実施例2および3についての架橋度合いは、それぞれ、比較ポリマー2および3についてのそれより高いか、または、少なくとも同様である。
(D)ポリマー実施例4
ポリマー実施例1の架橋実施例を参照して上記のように、ポリマー実施例4および比較ポリマー4の膜を調製した。
Figure 2014518311
表13に示すように、ポリマー実施例4の架橋度合いは、比較的長い架橋処理時間および比較的短い架橋処理時間の両方に関して、非常により高い。
本発明のポリマーにおける高い架橋度合いは、次の溶液処理工程において洗浄され得る、未架橋ポリマーのより少ない消耗をもたらす。
比較的短い処理時間で達成された比較的高い架橋度合いは、製造ラインにおけるOLEDのより速い製造を可能にし得る。
小さい分子量のポリマー材料の層は、溶媒に曝されることによる除去に対して、特に影響を受けやすいが、本発明のポリマーの架橋性ユニットは、これらのポリマーのより高い架橋を提供する。
デバイス実施例1
下記構造を有するデバイスを形成した。
ITO/HIL/HTL/LEL/カソード
前記構造中、ITOは、ガラス基板上に支持されたインジウムスズ酸化物のアノードであり;HILは、Plextronics,Inc.から入手できる正孔注入材料の層であり;HTLは、以下に記載の正孔輸送ポリマー1の正孔輸送層であり;LELは、ポリマー実施例1の青色発光層であり;ならびに、カソードは、金属フッ化物の層、銀の層およびアルミニウムの層を含むカソードである。
前記正孔注入層、正孔輸送層および発光層を、スピンコーティングにより、それぞれ形成した。ポリマー実施例1のスピンコーティング前に、正孔輸送ポリマー1の架橋性基を架橋させるために、180℃での加熱により、前記正孔輸送層を架橋させた。前記発光層を、ポリマー実施例1の架橋性ユニットを架橋させるために、180℃での加熱により架橋させた。
国際公開第00/53656号パンフレットに記載の方法に基づいて、下記のモル比において、下記のモノマーのSuzuki重合により、正孔輸送ポリマー1を形成した。
Figure 2014518311
比較デバイス1
比較ポリマー1を、ポリマー実施例1の代わりに使用したこと以外は、デバイス実施例1に記載のように、デバイスを調製した。
デバイス実施例1および比較デバイス1における、エレクトロルミネッセンススペクトル、電流密度、外部量子効率および寿命は、同一または類似であった(本願明細書で使用する時、「寿命」は、一定電流での輝度が、開始値の50%に低下するのにかかる時間を意味する。)。
デバイス実施例4
下記構造を有するデバイスを形成した。
ITO/HIL/HTL/LEL/カソード
前記構造中、ITOは、ガラス基板上に支持されたインジウムスズ酸化物のアノードであり;HILは、Plextronics,Inc.から入手できる正孔注入材料の35nm厚の層であり;HTLは、ポリマー実施例4の22nm厚の正孔輸送層であり;LELは、以下に記載のポリマーを含む65nm厚の青色発光層であり;ならびに、カソードは、金属フッ化物の層、銀の層およびアルミニウムの層を含むカソードである。
前記正孔注入層、正孔輸送層および発光層を、スピンコーティングにより、それぞれ形成した。前記発光層の材料のスピンコーティング前に、ポリマー実施例4の架橋性基を架橋させるために、180℃で10分間加熱することにより、前記正孔輸送層を架橋させた。
前記正孔注入層を、前記正孔輸送層の形成前に、170℃で15分間加熱した。前記発光層を、100℃で10分間加熱した。
青色ポリマー1(90mol%)および添加剤ポリマー1(10mol%)をスピンコーティングし、続けて、100℃で10分間加熱することにより、前記青色発光層を形成した。
青色ポリマー1を、下記のモノマーの国際公開第00/53656号パンフレットに記載のSuzuki重合により形成した。
Figure 2014518311
添加剤ポリマー1を、下記のモノマーの国際公開第00/53656号パンフレットに記載のSuzuki重合により形成した。
Figure 2014518311
比較デバイス4
比較ポリマー4を、ポリマー実施例4の代わりに使用したこと以外は、デバイス実施例4に記載のように、デバイスを調製した。
Figure 2014518311
表14に示すように、デバイス実施例4および比較デバイス4の色座標は、同一または類似である。デバイス実施例4の外部量子効率は、実質的により高く、輝度が開始値の50%に低下するのにかかる時間は、デバイス実施例4に関して、非常により高い。
理論に拘束される訳ではないが、デバイス実施例4の改善された性能は、前記ポリマーを架橋するために、10分の比較的短い加熱時間に基づく、比較ポリマー4と比較して、ポリマー実施例4のより高い架橋度合いによると考えられる。
デバイス実施例6A
ポリマー実施例6を、ポリマー実施例4の代わりに使用して、180℃で10分間加熱することで、前記正孔輸送層を形成すること以外は、デバイス実施例4に記載のように、デバイスを調製した。
前記正孔注入層を、35nmの厚さに形成し;前記正孔輸送層を、22nmの厚さに形成し;および、前記発光層を、65nmの厚さに形成した。
デバイス実施例6B
前記正孔輸送層を180℃で60分間加熱したこと以外は、デバイス実施例6Aに記載のように、デバイスを調製した。
比較デバイス6Aおよび6B
比較ポリマー6を、ポリマー実施例6の代わりに使用したこと以外は、デバイス実施例6Aおよび6Bに記載のように、比較デバイス6Aおよび6Bをそれぞれ調製した。
デバイス実施例6Aおよび6Bならびに比較デバイス6Aおよび6Bに関するデータを、色および効率が、輝度1,000cd/mにおいてである、表15に提示する。
Figure 2014518311
ポリマー実施例6を使用する層形成は、10分および60分の処理時間の両方で、比較ポリマー6に関してより高く、より高い外部量子効率およびより長いT65寿命(寿命に関して、5,000cd/mの開始輝度の65%に低下するのにかかる時間)をもたらす。
モデル化合物の合成
モデル化合物5a−5cを、置換基Rの範囲の効果またはベンゾシクロブタンの反応性を示すために、下記の反応スキームに基づいて調製した。
Figure 2014518311
3−ブロモ−7,7−ジブロモ−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(2)
室温でのクロロホルム(2000ml)における、3−ブロモビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(1)(100.0g、0.546mol)の懸濁液に、N−ブロモスクシンイミド(233.4g、1.311mol)を添加し、続けて、1,1’−アゾビス(シアノシクロヘキサン)(ABCN)(13.3g、0.054mol)を添加した。前記混合物を、一晩還流した。
前記反応混合物を、室温に冷却し、HO(500ml)で停止させた。相を分離し、有機抽出物を、HO(3×500ml)で洗浄し、MgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮して、250gのオレンジ色のオイルを収集した。前記オイルを、プラグ(シリカ、90% ヘキサン:ジクロロメタン)を通してろ過して、3−ブロモ−7,7−ジブロモ−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(2)を、淡黄色のオイルとして収集し(178g、GC−MS:M3+=337、M=339、M=441、M3−=443、3−ブロモ−7−ブロモ−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエンおよび3−ブロモ−7,7,8−トリブロモ−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエンとの混合物における主要な異性体)、さらに精製することなく、次の工程で使用した。
3−ブロモビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オン(3)
O(1000ml)における、3−ブロモ−7,7−ジブロモ−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(2)(186.2g、0.546mol、理論上)の懸濁液に、硫酸(97%、50ml)を、15℃で添加した。得られた混合物を、75℃で4.5日間攪拌した。
前記反応混合物を、室温に冷却し、ヘキサン(3×400ml)で抽出した。組み合わせた有機抽出物を、NaOAc(3wt%水溶液、300ml)およびHO(2×300ml)で洗浄し、MgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮して、黄色のオイルを得た。前記オイルを、プラグ(シリカ、ヘキサンの勾配:ジクロロメタン)を通してろ過して、3−ブロモビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オン(3)を、淡黄色のオイルとして収集した(55.7g、GC−MS:M=196、M=198、収率51%、異性体の混合物として単離)。
H NMR(600MHz,CDCl):δ=3.99(s,2H),7.22(d,J=8.0 Hz,1H),7.58(d,J=8.0 Hz,1H),7.72(s,1H).
3−ブロモ−7−アリール−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(5)の合成に関する一般的な方法:
3−ブロモ−7−アリール−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オール(4):
−10℃でのジエチルエーテル(20ml)における、3−ブロモビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オン(3)(2.0g、10.1mmol)の溶液に、アリールグリニヤール試薬を添加した。得られた混合物を、室温で1時間攪拌し、0℃において、HCl(2M水溶液、10ml)で停止させた。相を分離し、有機抽出物を、HO(3×20ml)で洗浄し、MgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮した。残渣を、プラグ(シリカ、ヘキサンの勾配:ジクロロメタン)を通してろ過して、3−ブロモ−7−アリール−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オール(4)を、異性体の混合物として収集した。
3−ブロモ−7−アリール−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(5):
0℃でのヘキサンにおける、3−ブロモ−7−アリール−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オール(4)(1当量)の懸濁液に、トリエチルシラン(1.5当量)を添加し、続けて、トリフルオロ酢酸(5当量)を添加した。得られた混合物を、室温で1時間攪拌し、氷/水の混合物(20ml)に注いだ。相を分離し、有機抽出物を、NaOAc(10wt%水溶液、20ml)およびHO(4×20ml)で洗浄し、MgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮した。残渣を、プラグ(シリカ、ヘキサン)を通してろ過して、3−ブロモ−7−アリール−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(5)を、異性体の混合物として収集した。
具体的な材料
3−ブロモ−7−フェニル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オール(4a):
3−ブロモビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オン(3)(2.0g、10.1mmol)、ジエチルエーテル(20ml)、フェニル臭化マグネシウム(ジエチルエーテルにおける3M、3.4ml、10.1mmol)を使用して、3−ブロモ−7−フェニル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オール(4a)を、淡黄色のオイルとして得た(2.1g、GC−MS:M=274、M=276、収率75%、異性体の混合物として単離)。
H NMR(600MHz,CDCl):δ=2.65(s,1H),3.57(d,J=14.3 Hz,1H),3.64(d,J=14.3 Hz,1H),7.16(d,J=7.9 Hz,1H),7.30(m,1H),7.35(m,2H),7.40(s,1H),7.45(d,J=8.8 Hz,2H),7.47(d,J=7.8 Hz,1H).
3−ブロモ−7−(3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジル)−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オール(4b):
3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル臭化マグネシウムを、ジエチルエーテル(3.8ml)における、3,5−ビス(トリフルオロメチル)−ブロモベンゼン(3.27g、11.7mmol)の溶液から調製した。それを、削り屑状マグネシウム(0.30g、12.2mmol)および、触媒量のヨウ素に添加し、1時間還流し、室温に冷却し、そのまま使用した。
3−ブロモビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オン(3)(2.0g、0.015mmol)、ジエチルエーテル(20ml)、3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル臭化マグネシウム(ジエチルエーテルにおける3M、3.8ml、11.7mmol)を使用して、3−ブロモ−7−(3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジル)−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オール(4b)を得た(3.17g、GC−MS:M=410、M=412、収率76%、異性体の混合物として単離)。
3−ブロモ−7−ペンタフルオロフェニル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オール(4c):
ペンタフルオロフェニル臭化マグネシウムを、ジエチルエーテル(12ml)における、ブロモペンタフルオロベンゼン(2.88g、11.7mmol)の溶液から調製した。それを、削り屑状マグネシウム(0.30g、12.2mmol)および、触媒量のヨウ素に添加し、1時間還流し、室温に冷却し、そのまま使用した。
3−ブロモビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オン(3)(2.0g、0.015mol)、ジエチルエーテル(10ml)、ペンタフルオロフェニル臭化マグネシウム(ジエチルエーテルにおける1M、12ml、11.7mmol)を使用して、3−ブロモ−7−ペンタフルオロフェニル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オール(4c)を、オイルとして得た(3.2g、GC−MS:M=364、M=366、収率86%、異性体の混合物として単離)。
3−ブロモ−7−フェニル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(5a):
3−ブロモ−7−フェニル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オール(4a)(2.1g、7.6mmol)、ヘキサン(10ml)、トリエチルシラン(1.3g、11.5mmol)、トリフルオロ酢酸(4.3g、38.2mmol)を使用して、3−ブロモ−7−フェニル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(5a)を、淡黄色のオイルとして得た(1.5g、GC−MS:M=258、M=260、収率76%、異性体の混合物として単離)。
H NMR(600MHz,CDCl):δ=3.06(dd,J=14.2 Hz,1.8 Hz,1H),3.71(dd,J=14.2 Hz,5.6 Hz,1H),4.62(m,1H),7.03(d,J=7.7 Hz,1H),7.23(m,3H),7.31(m,3H),7.42(d,J=7.8 Hz,1H).
3−ブロモ−7−(3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジル)−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(5b):
3−ブロモ−7−(3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジル)−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(4b)(3.2g、7.7mmol)、ヘキサン(10ml)、トリエチルシラン(1.3g、11.5mmol)、トリフルオロ酢酸(4.4g、38.6mmol)を使用して、3−ブロモ−7−(3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジル)−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(5b)を得た(0.8g、GC−MS:M=394、M=396、収率26%、異性体の混合物として単離)。
H NMR(600MHz,CDCl):δ=3.11(dd,J=14.3 Hz,2.5 Hz,1H),3.81(dd,J=14.3 Hz,5.7 Hz,1H),4.72(m,1H),7.05(d,J=7.9 Hz,1H),7.36(s,1H),7.48(d,J=7.8 Hz,1H),7.66(s,2H),7.76(s,1H).
3−ブロモ−7−ペンタフルオロフェニル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(5c):
3−ブロモ−7−ペンタフルオロフェニル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン−7−オール(4c)(3.1g、8.5mmol)、ヘキサン(15ml)、トリエチルシラン(1.08g、9.34mmol)、トリフルオロ酢酸(9.7g、84.9mmol)を使用して、3−ブロモ−7−ペンタフルオロフェニル−ビシクロ[4.2.0]オクタ−1,3,5−トリエン(5c)を得た(2.7g、GC−MS:M=348、M=351、収率73%、異性体の混合物として単離)。
H NMR(600MHz,CDCl):δ=3.43(dd,J=14.3 Hz,2.8 Hz,1H),3.76(dd,J=14.3 Hz,5.7 Hz,1H),4.86(m,1H),6.99(d,J=7.9 Hz,1H),7.30(s,1H),7.41(d,J=7.8 Hz,1H).
モデル化合物の反応性
下記反応スキームでの、化合物6とのDiels−Alder型反応における、前記モデル化合物の相対反応性を、以下に決定した。
Figure 2014518311
前記反応を、前記モデル化合物(0.1mmol)と、トランス−ベータ−メチルスチレン(0.1mmol、0.118g、化合物6)とを混合することにより行った。前記反応混合物を、以下の表における所定の温度で、窒素雰囲気下において4時間攪拌した。
相対反応性を、GC−MSによる前記反応したモデル化合物の割合を測定することにより測定した。
Figure 2014518311
160℃での結果は、置換されたモデル化合物5aおよび5dが、非置換のモデル化合物5eより、反応性であることを示す。
より低い温度での結果は、置換されたモデル化合物、具体的には、フェニルにより置換されたモデル化合物(例えば、非置換および置換フェニルの両方)の特に高い反応性を示す。
本発明は、架橋ポリマーおよび、OLEDに使用するためのその形成を参照して、上記してきたが、本発明は、架橋ポリマーを含む他の有機電子デバイス、例えば、制限されず、有機光応答デバイス、例えば、光起電デバイスおよび光センサ;有機薄膜トランジスタ;および有機メモリアレイデバイスに適用可能であると理解されるであろう。
さらに、本発明は、有機電子デバイスの分野以外に適用可能であることが理解されるであろう。本発明の方法は、変形に対する高い耐久性を必要とする製品、例えば、Kevlarに使用するための架橋ポリマーに使用され得る。少なくとも2つの式(I)の架橋性基を含む化合物、例えば、式(IIa)または(IIb)の化合物は、ポリマーと反応して、このような用途のための架橋ポリマーを形成する。
式(IIa)または(IIb)の化合物は、モノマーでもあり得る。これらのモノマーは、式(I)の基と反応可能な反応性基を含む1つ以上のコモノマー、例えば、ジエノフィル基を含むコモノマーと重合されてもよい。または、式(IIa)または(IIb)の化合物が、前記式(I)のシクロブタン環の開環により形成されるジエンとの反応のために、1つ以上のジエノフィルを含む場合、前記式(IIa)または(IIb)の化合物は、互いに直接重合されてもよい。前記1つ以上のジエノフィルユニットは、式(IIa)または(IIb)の基Aとして提供されてもよく、各ジエノフィルユニットは、炭素−炭素二重結合を含む基でもよい。単独またはコモノマーとのいずれかで、式(IIa)または(IIb)の化合物の重合により形成されるポリマーは、存在する前記式(I)の基の数、および/または、ジエノフィル基の数に応じて、架橋されてもよいし、または、架橋されなくてもよい。
式(IIa)または(IIb)の化合物の重合により形成されたポリマーは、例えば、有機薄膜トランジスタのゲート絶縁体として使用されてもよいし、または、ディスプレイ・バックプレーン、例えば、OLEDまたはLCDのバックプレーンの平坦化層を形成するのに使用されてもよい。これは、プラスチック基板、特に高温での処理に適し得ないプラスチック上での平坦化層の形成(例えば、フレキシブルデバイスの形成)を可能にし得る。この種の典型的なモノマーは、以下に説明される。
Figure 2014518311
本発明は、具体的な実例となる実施形態について記載してきたが、本願明細書に開示の特徴の、種々の修飾、変更および/または組み合わせは、下記の特許請求の範囲で説明される、本発明の範囲を逸脱することなく、当業者に明らかであるであろうことが理解されるであろう。

Claims (43)

  1. ポリマーの存在下で、架橋性基を反応させる工程を含み、
    前記架橋性基が、少なくとも1つの式(I):
    Figure 2014518311
    の架橋性ユニットで置換されたコアユニットを含み、前記架橋性基が、前記ポリマーに結合されるか、または、前記ポリマーと混合される架橋性化合物であり;Arが、非置換または、一価の置換基および、前記式(I)のユニットを前記コアユニットに結合する二価の結合基から独立して選択される、1つ以上の置換基で置換されてもよいアリールまたはヘテロアリールであり;ならびに、Rが、それぞれ独立して、H、一価の置換基または、少なくとも1つのRがHではないという条件で、前記式(I)のユニットを前記コアユニットに結合する二価の結合基である、
    架橋ポリマーを形成する方法。
  2. Arが、フェニルである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記少なくとも1つの式(I)のユニットが、式(Ia):
    Figure 2014518311
    を有する、請求項2に記載の方法。
  4. 少なくとも1つのRが、電子供与性基である、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
  5. 少なくとも1つのRが、直鎖状または分岐鎖状のC1−20アルキルおよびC1−20アルコキシからなる群から選択される、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
  6. 1つのRのみが、Hではない、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
  7. 前記式(I)のユニットが、式(Ib):
    Figure 2014518311
    を有する、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
  8. 前記架橋性基が、式(I)のユニットを1つのみ含む、請求項1から7のいずれかに記載の方法。
  9. 前記架橋性基が、式(I)のユニットを少なくとも2つ含む、請求項1から7のいずれかに記載の方法。
  10. 前記架橋性基が、前記ポリマーと混合された架橋性化合物である、請求項1から9のいずれかに記載の方法。
  11. 前記架橋性化合物が、式(IIa)または(IIb):
    Figure 2014518311
    Figure 2014518311
    の化合物であり、式(IIa)および(IIb)中、Aが、前記コアユニットを表し;Spが、スペーサ基を表し;nが、少なくとも2であり;wが、それぞれ独立して、0または1であり;Sp、ArおよびRが、それぞれ同一でも異なってもよい、請求項10に記載の方法。
  12. Aが、−CH(4−n)−および、少なくとも1つのジエノフィルを含む基からなる群から選択される、請求項11に記載の方法。
  13. Spが、C1−20のn−アルキル鎖および、置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールからなる群から選択され、前記n−アルキル鎖の1つ以上の隣接していないC原子が、置換または非置換のアリールまたはヘテロアリール、O、S、置換N、置換Si、−C=Oおよび−COO−で置換されてもよく、アルキルの1つ以上のH原子が、C1−5アルキル、Fまたはアリールもしくはヘテロアリールの基で置換されてもよい、請求項11または12に記載の方法。
  14. 前記架橋性基が、前記ポリマーに共有結合される、請求項1から9のいずれかに記載の方法。
  15. 前記架橋性基が、前記ポリマーの繰り返しユニットである、請求項14に記載の方法。
  16. 前記繰り返しユニットが、式(IIIa)または(IIIb):
    Figure 2014518311
    を有し、式(IIIa)および(IIIb)中、RUが、前記ポリマーの骨格に含まれるコア繰り返しユニットを表し;Spが、スペーサ基を表し;mが、0または1であり;および、pが、少なくとも1であり、1または2でもよい、請求項15に記載の方法。
  17. RUが、共役基を表す、請求項16に記載の方法。
  18. RUが、一方または両方の隣接する繰り返しユニットに、少なくとも部分的に共役される、請求項17に記載の方法。
  19. RUが、式(XV):
    Figure 2014518311
    を有し、式(XV)中、ArおよびArが、それぞれ独立して、置換されてもよいアリールまたはヘテロアリールから選択され、nが、1以上であり、好ましくは1または2であり、xおよびyが、それぞれ独立して、1、2または3であり;が、Sp、ArまたはRへの結合を表し;ならびに、ArおよびArが、直接結合または二価の結合基により結合されてもよい、請求項16から18のいずれかに記載の方法。
  20. RUが、式(XVI):
    Figure 2014518311
    を有し、式(XVI)中、Arが、置換または非置換のアリールまたはヘテロアリールの基を表し、が、Sp、ArまたはRへの結合を表す、請求項18または19に記載の方法。
  21. Arが、フェニル、フルオレンおよびインデノフルオレンからなる群から選択され、それぞれが、置換されてもよいし、または、非置換でもよい、請求項20に記載の方法。
  22. 前記式(IIIa)または(IIIb)の繰り返しユニットが、式(IIIc):
    Figure 2014518311
    を有し、式(IIIc)中、RおよびRが、それぞれ独立して、Hまたは、少なくとも1つのRおよびRが、式−(Sp−XLを有するという条件で置換基であり;XLが、式(I)の架橋性ユニットであり;および、aが、少なくとも1であり、1、2または3でもよい、請求項16から18、20または21のいずれかに記載の方法。
  23. 前記式(IIIa)または(IIIb)の繰り返しユニットが、式(IIId):
    Figure 2014518311
    を有し、式(IIId)中、Ar、ArおよびArが、それぞれ独立して、置換または非置換のアリールまたはヘテロアリールの基から選択され、zが、それぞれ、少なくとも1であり、および、少なくとも1つの基Arが、少なくとも1つの式(Sp−XLの置換基で置換され、式中、Xlが、式(I)の架橋性ユニットである、請求項16から18のいずれかに記載の方法。
  24. Spが、C1−20のn−アルキル鎖および、置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールからなる群から選択され、前記n−アルキル鎖の1つ以上の隣接していないC原子が、置換されてもよいアリールまたはヘテロアリール、O、S、置換N、置換Si、−C=Oおよび−COO−で置換されてもよく、アルキルの1つ以上のH原子が、C1−5アルキル、Fまたはアリールもしくはヘテロアリールの基で置換されてもよい、請求項16から23のいずれかに記載の方法。
  25. 前記反応が、反応物質を加熱すること、または、前記反応物質をUV光に曝すことにより行われる、請求項1から24のいずれかに記載の方法。
  26. 前記反応が、180℃未満の温度で行われ、160℃未満の温度で行われてもよい、請求項25に記載の方法。
  27. 前記架橋性基が、25mol%以下の量で組成物に提供され、2.5mol%〜25mol%の範囲の量で前記組成物に提供されてもよい、請求項1から26のいずれかに記載の方法。
  28. 式(IVa)または(IVb)のモノマー。
    Figure 2014518311
    式(IVa)および(IVb)中、RU、Sp、mおよびpが、請求項16−25のいずれかに規定の通りであり、および、Xが、独立して、重合性基である。
  29. 各Xが、独立して、遷移金属媒介性クロスカップリング重合に関与可能な脱離基である、請求項28に記載のモノマー。
  30. 各Xが、独立して、ハロゲン、ボロン酸およびボロン酸エステルからなる群から選択される、請求項29に記載のモノマー。
  31. 請求項28から30のいずれかに記載のモノマーを重合する工程を含む、
    架橋ポリマーを形成する方法。
  32. 前記式(IVa)または(IVb)のモノマーが、少なくとも1つのコ−モノマーの存在下で重合される、請求項31に記載の方法。
  33. 式(IIIa)または(IIIb):
    Figure 2014518311
    の繰り返しユニットを含み、式(IIIa)および(IIIb)中、RU、Sp、mおよびpが、請求項16から24のいずれかに規定の通りである、
    ポリマー。
  34. 少なくとも1つの共繰り返しユニットを含むコポリマーである、請求項33に記載のポリマー。
  35. 式(XIII)の化合物。
    Figure 2014518311
    式(XIII)中、ArおよびRが、請求項1から7のいずれかに規定の通りであり、および、Yが、脱離基である。
  36. Yが、ハロゲン、好ましくは、臭素またはヨウ素である、請求項35に記載の化合物。
  37. 式(IIa)または(IIb)の化合物。
    Figure 2014518311
    式(IIa)および(IIb)中、Arが、それぞれ同一でも異なってもよいアリールまたはヘテロアリールであり、それぞれが、非置換でもよいし、または、1つ以上の置換基で置換されてもよく;Rが、それぞれ独立して、H、一価の置換基または、少なくとも1つのRがHではないという条件で、前記式(I)のユニットをコアユニットに結合する二価の結合基であり;Aが、コアユニットを表し;Spが、それぞれ同一でも異なってもよいスペーサ基を表し;nが、少なくとも2であり;および、wが、それぞれ独立して、0または1である。
  38. Aが、−CH(4−n)−および、少なくとも1つのジエノフィルを含む基からなる群から選択される、請求項37に記載の化合物。
  39. Spが、C1−20のn−アルキル鎖および、置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールからなる群から選択され、前記n−アルキル鎖の1つ以上の隣接していないC原子が、置換または非置換のアリールもしくはヘテロアリール、O、S、置換N、置換Si、−C=Oおよび−COO−で置換されてもよく、および、アルキルの1つ以上のH原子が、C1−5アルキル、Fまたはアリールもしくはヘテロアリールの基で置換されてもよい、請求項37または38に記載の化合物。
  40. 請求項37から39のいずれかに記載の化合物を重合する工程を含む、
    ポリマーを形成する方法。
  41. 前記重合が、架橋ポリマーを形成する、請求項40に記載の方法。
  42. 前記重合が、実質的に架橋性を有さないポリマーを形成する、請求項40に記載の方法。
  43. 前記式(IIa)または(IIb)の化合物が、少なくとも1つのコ−モノマーの存在下で、共重合される、請求項40から42のいずれかに記載の方法。
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