JP2016502258A - 芳香族単位を含むエミッタおよびホスト - Google Patents
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Abstract
Description
Wongら(Org.Lett.7[23]、5131−5134.2005)は、360nm以上のエレクトロルミネッセンス発光波長を有するスピロビフルオレンポリマー系のUV OLEDについて報告している;
Zhouら(Macromolecules 2007、40(9)、3015−3020)は、350nmのエレクトロルミネッセンス発光波長を有するフルオレンおよびテトラフェニルシラン誘導体系の発光ポリマーを含むUV OLEDについて報告している;
Shinarら(Applied Surface Science 2007、254(3)、749−756)は、350nmのエレクトロルミネッセンス発光波長を有するエミッタとしてBu−PBDを用いたUV OLEDについて報告している。
使用された記号および添え字には以下が適用される。
同じくまたは異なって、5員または6員の芳香族環および/またはヘテロ芳香族環であって、互いに独立であってよい1以上のラジカルR1によって各場合において置換されていてもよく、
nは
0または1であり、
R1は、
出現する毎に同じくまたは異なって、H、D、F、N(R2)2、CN、Si(R2)3、B(OR2)2、P(R2)2、S(=O)R2、C原子1〜40個を有する、直鎖アルキル、アルコキシまたはチオアルコキシ基、またはC原子3〜40個を有する、分枝もしくは環状アルキル、アルコキシ、アルキルアルコキシまたはチオアルコキシ基(これらのそれぞれは、1以上のラジカルR2によって置換されていてもよい)(ここで、1以上の隣接していないCH2基は、R2C=CR2、C≡CもしくはP(=O)(R2)によって式(I)の環に直接結合していないSi(R2)2、Ge(R2)2、Sn(R2)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR2、SO、SO2、NR2、O、SまたはCONR2によって置きかえられていてもよく、1以上のH原子は、D、F、ClもしくはCNによって置きかえられていてもよい)、または芳香族環原子5〜18個を有する芳香族もしくはヘテロ芳香族環(これらは、各場合において、1以上のラジカルR2によって置換されていてもよい)、またはこれらの基の2以上の組み合わせであり、ここで2以上の置換基R1は互いに非芳香族環系を形成していてもよく、
R2は、
出現する毎に同じくまたは異なって、H、D、F、Cl、N(R3)2、CN、Si(R3)3、B(OR3)2、C(=O)R3、P(=O)(R3)2、S(=O)R3、C原子1〜40個を有する、直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基、またはC原子2〜40個を有する、直鎖アルケニルもしくはアルキニル基、またはC原子3〜40個を有する、分枝もしくは環状アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アルキルアルコキシまたはチオアルコキシ基(これらのそれぞれは、1以上のラジカルR3によって置換されていてもよい)(ここで、1以上の隣接していないCH2基は、R3C=CR3、C≡C、Si(R3)2、Ge(R3)2、Sn(R3)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR3、P(=O)(R3)、SO、SO2、NR3、O、SもしくはCONR3によって置きかえられていてもよく、1以上のH原子は、D、F、ClもしくはCNによって置きかえられていてもよい)、または芳香環原子5〜18個を有する芳香族もしくはヘテロ芳香族環(これらは、各場合において、1以上のラジカルR3によって置換されていてもよい)、またはこれらの基の2以上の組み合わせであり、ここで2以上の隣接するラジカルR2は互いに非芳香族環系を形成していてもよく、
R3は、
出現する毎に同じくまたは異なって、H、D、FまたはC原子1〜18個を有する脂肪族、芳香族および/もしくはヘテロ芳香族炭化水素ラジカル(ここでさらに、1以上のH原子はFによって置きかえられていてもよい)であり、ここで2以上の置換基R3は互いに非芳香族単環または多環状、脂肪族環系を形成していてもよい。
ここで使用された記号には以下が適用される。
出現する毎に同じくまたは異なって、CR1またはNであり、
Qは、
出現する毎に同じくまたは異なって、X=X、NR1、O、S、Se、好ましくはX=X、NR1およびS、極めて好ましくはX=XおよびNR1である。
さらに好ましい態様においては、R1を含む上述の式中の2以上のラジカルR1はFに等しく、極めて好ましくはラジカルR1の3以上はFに等しく、極めて特に好ましくは4以上のラジカルR1はFに等しい。
ただし式(1)の化合物は縮合芳香族またはヘテロ芳香族環系を含まず、ただし式(1)の化合物は16を超え、好ましくは14を超え、極めて好ましくは12を超える共役π(パイ)電子を含む共役部分を含まないエレクトロルミネッセントデバイスに関する。
基R11、R12およびR13は、出現する毎に同じくまたは異なって、H、C原子1〜6個を有する直鎖または分枝アルキル基であり、
式(244)〜(255)におけるAr10は、1以上の基Rによって置換されていてもよい環原子5または6個を有する単環もしくは多環状の芳香族またはヘテロ芳香族環系であり、ここでRは出現する毎に同じくまたは異なって、H、D、FまたはC原子1〜20個を有する脂肪族、芳香族および/またはヘテロ芳香族炭化水素ラジカルであり、さらに1以上のH原子はFによって置きかえられていてもよく、2以上の置換基Rは互いに単環もしくは多環状の脂肪族または芳香族環系を形成していてもよく、
sは0〜8の整数であり、
tは1〜8の整数であり、
破線で示される結合は架橋可能な基と式(231)における単環もしくは多環状の芳香族またはヘテロ芳香族環系Ar1またはAr2の1つとの連結を表す。
Wは、出現する毎に同じくまたは異なって、式(1)の構造単位であり、ここでSpと式(1)の化合物との結合は任意の所望の化学的に可能な位置で起こり得、
xは0〜80の数であってそれぞれの単位のmol%を表し、
yは2〜100の数であってそれぞれの単位のmol%を表し、x+y=100mol%であり、
nは0〜5の整数であり、
R1は式(1)のR3と同様に定義され、
ポリマーは好ましくは280〜380nmの波長範囲にフォトルミネッセンスおよび/またはエレクトロルミネッセンス発光を有する。
yは19〜80mol%の数であり、
zは1〜20mol%の数であってx+y+z=100mol%であり、
W1は式(19)、(22)、(61)、(64)、(89−2)、(89−4)の化合物から選択され、
W2は式(20)、(21)、(23)、(24)、(25)、(26)、(62)、(63)、(65)、(66)、(67)、(68)、(89−1)、(89−3)、(89−5)および(89−6)の化合物から選択され、
他の記号および添え字は式(279)で示されたように定義される。
式(281)〜(287)のポリマーのフリーラジカル重合
モノマーをフラスコ中に所望の比率で秤量し、注意深く不活性にする。モノマーの全量に対して10当量のトルエンを加え、溶液を再び不活性にする。第2のフラスコに、モノマーの全量に対して0.01当量のAIBNを秤量し、穏やかに加温しながら10倍モル量のトルエンに溶解する。モノマー溶液を70℃に加熱し、トルエン/AIBN溶液の1%をシリンジで迅速に加える。溶液を遮光下に70℃で72時間撹拌し、次いで室温に冷却し、さらに24時間撹拌する。ポリマーをトルエンからエタノールに2回沈殿させ、濾過して高真空で24時間乾燥する。
式(281)〜(287)のポリマーのアニオン重合
モノマーの全量に対して32当量の新たに乾燥し蒸留したシクロヘキサンを乾燥したフラスコに加え、モノマーの全量に対して0.002当量のヘキサン中2−ブチルリチウム(1.4M)を加える。溶液を45℃に加温し、モノマーを所望の比率で迅速に加える。反応混合物をその温度で4分〜10時間撹拌し、次いで脱ガスしたメタノールの溶液に滴下添加する。ポリマーをトルエンからエタノールに2回沈殿させ、濾過して高真空で24時間乾燥する。
式(281)〜(287)のポリマーのカチオン重合
モノマー1−フェニルエチルクロライド(0.043当量)およびジブチルエーテル(0.34当量)を最初にフラスコに導入し、10倍体積の1,2−ジクロロエタンとn−ヘキサンの混合物(55:45v/v)を加える。反応混合物を−15℃に冷却し、1,2−ジクロロエタン中塩化チタン(IV)(4M、0.172当量)の溶液を加える。反応混合物をその温度で4分〜10時間撹拌し、次いで脱ガスしたエタノールの溶液に滴下添加する。固体を0.5M硝酸と脱イオン水で数回洗浄する。ポリマーをトルエンからエタノールに2回沈殿させ、濾過して高真空で24時間乾燥する。
E10 WO2004/113412
E12 DE19549741
E13 DE19549741
E33 EP1223209、DE10200040223914、US7,297,379、EP1223210
BM1 EP2033707
Wesslau,Makromolekulare Chemie 93、55(1966)
その他のテルフェニルまたはビフェニルの合成は、従来技術により当業者には知られている。式(89−1)〜(89−6)の化合物は、たとえばスズキカップリングにより以下のように合成することができる。
E2 4419932B1またはWO9103450A1
E17 EP1053578
E20 EP440082
E24 EP329752
E25 DE3878450およびEP334911
E28 JP H 06−264059(A)
E29 EP441932
E31 JP H 06−264059(A)
H1 DE19927627
H2 DE19927627
例2
量子化学計算
HOMO(最高被占分子軌道)およびLUMO(最低空分子軌道)位置、ならびに有機化合物の三重項/一重項準位および振動子強度は、量子化学計算によって決定される。この目的のため、「ガウシアン03W」プログラムパッケージ(Gaussian Inc.)が使用される。金属を含まない有機物質を計算するため、最初に半実験的な「基底状態/半実験的/デフォルトスピン/AM1」法(電荷0/スピン一重項)を用いて幾何学的最適化を行なう。次に最適化された配置に基づいてエネルギー計算を行なう。ここで、「6−31G(d)」ベースセット(電荷0/スピン一重項)を含む「TD−SCF/DFT/デフォルトスピン/B3PW91」法を使用する。最も重要な結果は、HOMO/LUMO準位、三重項および一重項(S1)励起状態のエネルギーおよび振動子強度(f)である。ここで第1励起状態(S1およびT1)が最も重要である。S1は第1励起一重項準位を表し、T1は第1励起三重項準位を表す。エネルギー計算によってHOMO HEhまたはLUMO LEhがハートリー単位で得られる。これからHOMOおよびLUMO値が電子ボルト(eV)で以下のようにして得られる。ここでこれらの関係はサイクリックボルタムメトリー測定(CV)を参照した較正から生じる:
HOMO(eV)=((HEh*27.212)−0.9899)/1.1206
LUMO(eV)=((LEh*27.212)−2.0041)/1.385
本出願の目的のため、これらの値は材料のHOMO準位またはLUMO準位のエネルギー位置とみなすべきである。例として、化合物Ref1の計算から−0.21401ハートリーのHOMOおよび−0.03463ハートリーのLUMOが得られ(表1も参照)、較正されたHOMOは−6.06eV、較正されたLUMOは−2.19eVである。
溶液および組成物
表2にまとめた溶液を以下のようにして調製する:最初に、ホストおよびエミッタの混合物をトルエン10mlに溶解し、溶液が透明になるまで撹拌する。Millipore Millex LS、疎水性PTFE 5.0μmフィルタを使用して溶液を濾過する。
OLEDの製造
OLED−Ref1、OLED−Ref2、OLED1〜OLED16は、以下の構造を有する:
ITO/PEDOT/EML/カソード、ここでEMLは発光層を表し、ITOはアノード(酸化インジウムスズ)を表す。
OLEDの特性解析
このようにして得られたOLEDについて、最初に発光層(EML)のフォトルミネッセンススペクトル、次いでエレクトロルミネッセンススペクトル(EL)を測定する。それは、ELスペクトルがエレクトロルミネッセントデバイスの機能を表す最も重要な指標であるからである。
混合ホストを含むOLED
混合ホストを使用することにより、本発明のOLEDデバイスは、絶対強度および操作電圧に関してさらに改良することができる。この目的のため、例4に記載した方法と同様にしてOLED17を製造する。OLED1とは対照的に、OLED17のEMLについては組成物PS(70wt%):E1(30wt%)を使用せず、その代わりに組成物PS(30wt%):E4(60wt%):E1(10wt%)を使用する。ここでE1はエミッタとして、E4はホストとして用いる。
ブロッキング層を有するOLED
ブロッキング層を使用することによって、さらなる最適化が可能になる。この目的のため、ブロッキング材料BM1を用いる。BM1は加熱またはUV照射によって架橋することができ、それにより不溶性ネットワークを形成することができる反応性メソゲンである。
高い仕事関数を有する緩衝層を有するOLED
本発明の技術的教示に基づけば、UV−B放射を発するOLED(OLED20)を製造することも可能である。この目的のため、より高い仕事関数を有する緩衝層が使用される(製造者「Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG」からの情報、またはYounら、J.Electrochem.Soc.158、J321(2011)も参照)。
エミッタE18〜E34を含むOLED
エミッタE18〜E34について、PLスペクトルを測定することができる。この目的のため、エミッタを薄層でクオーツガラスに塗布する。ここで薄層は表2に従い、対応する溶液をスピンコーティングすることによって製造する。全てのPLスペクトルは280〜380nmに発光を示す。上述の技術的教示に基づいて、当業者は発明的工程なしに、UV領域で放射を発するエレクトロルミネッセントデバイスを製造することができよう。さらに、当業者は困難性なしに、本発明の技術的教示に基づく日常的な実験によってさらに改善することができよう。したがって、当業者はたとえば別の共マトリックスまたは励起子ブロッキング層またはアノードまたはUV透明性が改善された基板を使用することができよう。
0.597g(2.175mmol)の2’−フルオロ−4”−ビニル−[1,1’、4’、1”]−テルフェニル(M2)および0.228g(2.175mmol)のスチレン(M1)を乾燥したフラスコに移し、不活性化する。脱ガスした乾燥トルエン2.3mlを加え、溶液を数回、不活性化する。別のSchlenk容器中で0.7mg(0.004mmol)のα,α’−アゾイソブチロニトリルを乾燥脱ガストルエン10mlに溶解し、不活性化する。モノマー溶液を70℃に加温し、AIBN溶液0.1mlを反応溶液中にシリンジを用いて加える。反応混合物を70℃で72時間撹拌し、次いで室温に冷却してさらに24時間撹拌する。反応混合物を脱ガスしたエタノールに滴下添加し、生成した固体を濾別する。固体をトルエンに再溶解し、エタノール中に沈殿させる。固体を濾別し、高真空下、40℃で24時間乾燥する。
Mn:150,000g/mol
Mw:385,000g/mol
PD:2.6
元素分析:
C 88.0%±0.2(計算値88.63%)
ポリマーP1の吸収およびフォトルミネッセンススペクトルを80nm層を用いて測定し、図21に示す。P1はUV領域(350nm付近にピーク)において発光を、およびスペクトルの青色領域においてさらなる成分を示す。
ポリマーP1を含むOLED
例4の方法と同様にOLED21およびOLED22を製造する。ここでOLED21のEMLは100%のP1からなり、OLED22のEMLは90%のP1:10%のE9の混合物からなる。両方のEMLは180℃で10分加熱することによって乾燥する。
Claims (18)
- 少なくとも2つの電極とその間に少なくとも1つの発光層を有し、前記発光層は少なくとも1つの有機化合物を含む有機エレクトロルミネッセントデバイスであって、前記デバイスが350nm以下の波長の放射、好ましくはスペクトルのUV−B領域の波長の放射を発することを特徴とする有機エレクトロルミネッセントデバイス。
- 前記発光層中の前記少なくとも1つの有機化合物が一般式(1)の化合物から選択され、
Ar1、Ar2およびAr3は、
同じくまたは異なって、5員または6員の芳香族環および/またはヘテロ芳香族環であって、互いに独立であってよい1以上のラジカルR1によって各場合において置換されていてもよく;
nは
0または1であり;
R1は、
出現する毎に同じくまたは異なって、H、D、F、N(R2)2、CN、Si(R2)3、B(OR2)2、P(R2)2、S(=O)R2、C原子1〜40個を有する、直鎖アルキル、アルコキシまたはチオアルコキシ基、またはC原子3〜40個を有する、分枝もしくは環状アルキル、アルコキシ、アルキルアルコキシまたはチオアルコキシ基(これらのそれぞれは、1以上のラジカルR2によって置換されていてもよい)(ここで、1以上の隣接していないCH2基は、R2C=CR2、C≡CもしくはP(=O)(R2)によって式(I)の環に直接結合していないSi(R2)2、Ge(R2)2、Sn(R2)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR2、SO、SO2、NR2、O、SまたはCONR2によって置きかえられていてもよく、1以上のH原子は、D、F、ClもしくはCNによって置きかえられていてもよい)、または芳香族環原子5〜18個を有する芳香族もしくはヘテロ芳香族環(これらは、各場合において、1以上のラジカルR2によって置換されていてもよい)、またはこれらの基の2以上の組み合わせであり、ここで2以上の置換基R1は互いに非芳香族環系を形成していてもよく;
R2は、
出現する毎に同じくまたは異なって、H、D、F、Cl、N(R3)2、CN、Si(R3)3、B(OR3)2、C(=O)R3、P(=O)(R3)2、S(=O)R3、C原子1〜40個を有する、直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基、またはC原子2〜40個を有する直鎖アルケニルもしくはアルキニル基、またはC原子3〜40個を有する、分枝もしくは環状アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アルキルアルコキシまたはチオアルコキシ基(これらのそれぞれは、1以上のラジカルR3によって置換されていてもよい)(ここで、1以上の隣接していないCH2基は、R3C=CR3、C≡C、Si(R3)2、Ge(R3)2、Sn(R3)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR3、P(=O)(R3)、SO、SO2、NR3、O、SもしくはCONR3によって置きかえられていてもよく、1以上のH原子は、D、F、ClもしくはCNによって置きかえられていてもよい)、または芳香環原子5〜18個を有する芳香族もしくはヘテロ芳香族環(これらは、各場合において、1以上のラジカルR3によって置換されていてもよい)、またはこれらの基の2以上の組み合わせであり、ここで2以上の隣接するラジカルR2は互いに非芳香族環系を形成していてもよく;
R3は、
出現する毎に同じくまたは異なって、H、D、FまたはC原子1〜18個を有する脂肪族、芳香族および/もしくはヘテロ芳香族炭化水素ラジカル(ここでさらに、1以上のH原子はFによって置きかえられていてもよい)であり、ここで2以上の置換基R3は互いに非芳香族単環または多環状、脂肪族環系を形成していてもよく;
ただし前記式(1)の前記化合物は縮合芳香族または縮合ヘテロ芳香族環系を含まず、またただし前記式(1)の前記化合物は18個を超える共役π(パイ)電子を含む共役部分を含まない
ことを特徴とする、請求項1に記載のデバイス。 - 前記発光層中の前記化合物は縮合環を含まないことを特徴とする、請求項1から5の何れか一項に記載のデバイス。
- QがX=Xに等しいことを特徴とする、請求項1から6の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記発光層中の前記有機化合物がエミッタおよび/またはホストとして用いられることを特徴とする、請求項1から9の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記デバイスが、前記電極の間に1以上の追加の層を含み、前記さらなる層が好ましくは
a)3.6eV以上、好ましくは3.8eV以上のバンドギャップを有する励起子ブロッキング材料(ブロッキング材料)を含む励起子ブロッキング層、および/または
b)−2.2eVより高く、好ましくは−2.1eVより高いLUMOを有する電子ブロッキング材料(ブロッキング材料)を含む電子ブロッキング層、および/または
c)−6.0eVより低く、好ましくは−6.2eVより低いHOMOを有する正孔ブロッキング材料(ブロッキング材料)を含む正孔ブロッキング層
から選択されることを特徴とする、請求項1から10の何れか一項に記載のデバイス。 - 前記デバイスが、有機発光ダイオード(OLED)、ポリマー性発光ダイオード(PLED)、有機発光電気化学セル(OLEC)、有機発光トランジスタ(O−LET)および有機発光電気化学トランジスタからなる群からのデバイスであることを特徴とする、請求項1から11の何れか一項に記載のデバイス。
- 請求項13に記載の少なくとも1つのポリマーを含む有機エレクトロルミネッセントデバイスであって、
前記デバイスが、好ましくは有機発光ダイオード(OLED)、ポリマー性発光ダイオード(PLED)、有機発光電気化学セル(OLEC)、有機発光トランジスタ(O−LET)および有機発光電気化学トランジスタである、デバイス。 - 前記式(1)の化合物の少なくとも1つまたは少なくとも1つの前記式(279)のポリマーと、エミッタ、ホスト材料、マトリックス材料、電子輸送材料(ETM)、電子注入材料(EIM)、正孔輸送材料(HTM)、正孔注入材料(HIM)、電子ブロッキング材料(EBM)、正孔ブロッキング材料(HBM)および励起子ブロッキング材料(ExBM)の群から選択される少なくとも1つの有機材料または有機半導体とを含む組成物。
- 請求項15に記載の組成物および少なくとも1つの溶媒を含む配合物。
- フォトセラピー医療において使用するための、請求項1から12および14の何れか一項に記載のデバイス。
- 請求項1から12および14の何れか一項に記載のデバイスを使用するフォトセラピーによる皮膚の処置のための方法。
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