JP2023514978A - 光電子素子用有機分子 - Google Patents
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Abstract
本発明は、有機分子に関するものであり、特に光電子デバイスに応用するためのものに関するものである。本発明によれば、この有機分子は、化学式Iの構造を有する。【化1】JPEG2023514978000046.jpg4565化学式Iここで、RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RA、RB、RC、RD、RE、RF、RG及びRHは、次に構成されたグループから独立して選択される:水素、重水素、ハロゲン、C1-C12-アルキル、ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR5によって独立して置換され、C6-C18-アリール、ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR5によって独立して置換され、及びC3-C15-ヘテロアリール、ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR5によって独立して置換され、選択的に、RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RA、RB、RC、RD、RE、RF、RG及びRHのうち、任意の隣接した2個は、5個から8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、少なくとも、RA及びRBだけではなく、RC及びRDも、5個から8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、ここで、選択的に、それぞれの水素は、独立して置換される。【選択図】図1
Description
本発明は、有機発光分子及び有機発光ダイオード(OLEDs)、並びにその他光電子素子におけるその用途に関する。
本発明の目的は、光電子素子に使用するのに適する分子を提供することである。
この目的は、新たな種類の有機分子を提供する本発明によって達成される。
本発明によれば、有機分子は、純粋有機分子、すなわち、光電子素子に使用されると知られている金属錯物と対照的に、いかなる金属イオンも含まない。しかしながら、本発明の有機分子は、半金属、特に、B、Si、Sn、Se及び/またはGeを含む。
本発明によれば、該有機分子は、青色、空色または緑色のスペクトル範囲において、発光極大を示す。該有機分子は、特に、420nmから520nm、望ましくは、440nmから495nm、さらに望ましくは、450nmから470nmにおいて、発光極大を示す。本発明による有機分子のフォトルミネッセンス量子効率は、特に、50%以上である。光電子素子、例えば、有機発光ダイオード(OLED)において、本発明による分子の使用は、その素子の発光の半値幅(FWHM)で表されるさらに高い効率または色純度をもたらす。相応するOLEDは、公知のエミッタ物質を含むOLEDより高い安定性を有し、、及び同等の色を有する。
本発明による有機発光分子は、下記化学式Iの構造を含むか、あるいはその構造からなり、
化学式I
ここで、
RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RA、RB、RC、RD、RE、RF、RG及びRHは、下記からなる群から独立して選択される。
水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR5で置換され、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR5で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR5で置換される。
ここで、
RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RA、RB、RC、RD、RE、RF、RG及びRHは、下記からなる群から独立して選択される。
水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR5で置換され、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR5で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR5で置換される。
R5は、それぞれの場合、下記によってなる群のうちから独立して選択される。
水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR6で置換され、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR6で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR6で置換される。
水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR6で置換され、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR6で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR6で置換される。
R6は、それぞれの場合、下記からなる群から独立して選択される。
水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換される。
水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換される。
有機物のRI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RA、RB、RC、RD、RE、RF、RG及びRHのうち、任意の隣接した2個は、5個、6個、7個または8個のC-原子を有する単環式環系を形成することができる。
少なくとも、RA及びRBだけではなく、有機分子のRC及びRDも、5個、6個、7個または8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、各水素は、互いに独立して、R6で置換されうる。
ここで、選択的に、各水素は、互いに独立して、R6で置換されうる。
選択的に、有機分子の各水素は、独立して重水素またはハロゲンで置換される。
有機分子のある実施形態において、それぞれのRI、RII、RIII、RIV、RV、RVI及びRVIIは、水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、そして
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII及びRIVのうち、任意の隣接した2個(すなわち、RI及びRII並びに/またはRIII及びRIV)は、5~8個のC-原子(すなわち、5個、6個、7個または8個の炭素原子)によってなる単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、メチル(Me)で置換されうる。
C1-C12-アルキル、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、そして
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII及びRIVのうち、任意の隣接した2個(すなわち、RI及びRII並びに/またはRIII及びRIV)は、5~8個のC-原子(すなわち、5個、6個、7個または8個の炭素原子)によってなる単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、メチル(Me)で置換されうる。
用語「単環式環系」は、特に、非芳香族環系を称する。
有機分子のある実施形態において、それぞれのRI、RII、RIII、RIV、RV、RVI及びRVIIは、独立して、水素、重水素、ハロゲン、Me、tBu、Ph(フェニル)、シクロヘキシル及びカルバゾールからなる群のうちから選択され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII及びRIVのうち、任意の隣接した2個は、共に、5~8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ここで、選択的に、RI、RII、RIII及びRIVのうち、任意の隣接した2個は、共に、5~8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
有機分子のある実施形態において、それぞれのRI、RII、RIII、RIV、RV、RVI及びRVIIは、独立して、水素、重水素、ハロゲン、Me、tBu、Ph(フェニル)、シクロヘキシル及びカルバゾールからなる群のうちから選択される。
有機分子のある実施形態において、RI及びRIV、またはRII及びRIIIは、シクロヘキシルである。
有機分子のある実施形態において、RI及びRIV、またはRII及びRIIIは、Phである。
有機分子のある実施形態において、RI及びRIV、またはRII及びRIIIは、Meである。
有機分子のある実施形態において、RI、RII、RIII及びRIVは、水素である。
有機分子の望ましい実施形態において、RVIIは、Meである。
有機分子の望ましい実施形態において、RVIIは、水素である。
一実施形態において、該有機分子は、RA及びRBだけではなく、RC及びRDが、5個のC-原子を有する単環式環系を形成した例である化学式Iaの構造を含むか、あるいはその構造からなり、
化学式Ia
ここで、それぞれのRI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RE、RF、RG及びRHは、下記からなる群から独立して選択される、水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII、RIV、RE、RF、RG及びRHのうち、任意の隣接した2個は、共に、5個、6個、7個または8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ここで、それぞれのRI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RE、RF、RG及びRHは、下記からなる群から独立して選択される、水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII、RIV、RE、RF、RG及びRHのうち、任意の隣接した2個は、共に、5個、6個、7個または8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ある実施形態において、該有機分子は、化学式Iaの構造を含むか、あるいはそれによってなり、ここで、それぞれのRI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RE、RF、RG及びRHは、独立して、水素、重水素、ハロゲン、Me、tBu、Ph、シクロヘキシル及びカルバゾールからなる群のうちから選択される。
ここで、選択的に、RI、RII、RIII、RIV、RE、RF、RG及びRHのうち、任意の隣接した2個は、共に、5~8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ここで、選択的に、RI、RII、RIII、RIV、RE、RF、RG及びRHのうち、任意の隣接した2個は、共に、5~8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ある実施形態において、該有機分子は、化学式Iaの構造を含むか、あるいはその構造によってなり、ここで、それぞれのRI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RE、RF、RG及びRHは、独立して、水素、重水素、ハロゲン、Me、tBu、Ph、シクロヘキシル及びカルバゾールによってなる群のうちから選択される。
ある実施形態において、該有機分子は、RI及びRIV、またはRII及びRIIIが、シクロヘキシルである化学式Iaの構造を含むか、あるいはその構造からなる。
ある実施形態において、該有機分子は、RI及びRIV、またはRII及びRIIIが、Phである化学式Iaの構造を含むか、あるいはその構造からなる。
ある実施形態において、該有機分子は、RI及びRIV、またはRII及びRIIIが、Meである化学式Iaの構造を含むか、あるいはその構造からなる。
ある実施形態において、該有機分子は、RI、RII、RIII及びRIVが、水素である化学式Iaの構造を含むか、あるいはその構造からなる。
ある実施形態において、該有機分子は、RF及びRGは、tBuである化学式Iaの構造を含むか、あるいはその構造からなる。
望ましい実施形態において、該有機分子は、RVIIが、Meである化学式Iaの構造を含むか、あるいはその構造からなる。
望ましい実施形態において、該有機分子は、RVIIが、水素である化学式Iaの構造を含むか、あるいはその構造からなる。
一実施形態において、該有機分子は、化学式Ia-2の構造を含むか、あるいはその構造によってなり、それは、RA及びRB、RC及びRD、RE及びRFだけではなく、RG及びRHが、5個のC-原子を有する単環式環系を形成する例であり、
化学式Ia-2
ここで、RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI及びRVIIは、それぞれ独立して、下記からなる群から選択され、水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII及びRIVのうち、任意の隣接した2個は、共に、5個、6個、7個または8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ここで、RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI及びRVIIは、それぞれ独立して、下記からなる群から選択され、水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII及びRIVのうち、任意の隣接した2個は、共に、5個、6個、7個または8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ある実施形態において、該有機分子は、化学式Ia-2の構造を含むか、あるいはその構造によってなり、ここで、RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI及びRVIIそれぞれは、独立して、水素、重水素、ハロゲン、Me、tBu、Ph、シクロヘキシル及びカルバゾールからなる群のうちから選択され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII及びRIVのうち、任意の隣接した2個は、共に、5~8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ここで、選択的に、RI、RII、RIII及びRIVのうち、任意の隣接した2個は、共に、5~8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ある実施形態において、該有機分子は、化学式Ia-2の構造を含むか、あるいはその構造からなり、ここで、RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI及びRVIIは、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、Me、tBu、Ph、シクロヘキシル及びカルバゾールからなる群のうちから選択される。
ある実施形態において、該有機分子は、RI及びRIV、またはRII及びRIIIが、シクロヘキシルである化学式Ia-2の構造を含むか、あるいはその構造からなる。
ある実施形態において、該有機分子は、RI及びRIV、またはRII及びRIIIが、Phである化学式Ia-2の構造を含むか、あるいはその構造からなる。
ある実施形態において、該有機分子は、RI及びRIV、またはRII及びRIIIが、Meである化学式Ia-2の構造を含むか、あるいはその構造からなる。
ある実施形態において、該有機分子は、RI、RII、RIII及びRIVが、水素である化学式Ia-2の構造を含むか、あるいはその構造からなる。
望ましい実施形態において、該有機分子は、RVIIが、Meである化学式Ia-2の構造を含むか、あるいはその構造からなる。
望ましい実施形態において、該有機分子は、RVIIが、水素である化学式Ia-2の構造を含むか、あるいはその構造からなる。
一実施形態において、該有機分子は、RA及びRBだけではなく、RC及びRDが、6個のC-原子を有する単環式環系を形成する例である化学式Ibの構造を含むか、あるいはその構造からなり、
化学式Ib
ここで、それぞれのRI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RE、RF、RG及びRHは、下記からなる群から独立して選択され、水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII、RIV、RE、RF、RG及びRHのうち、任意の隣接した2個は、共に、5個、6個、7個または8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ここで、それぞれのRI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RE、RF、RG及びRHは、下記からなる群から独立して選択され、水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII、RIV、RE、RF、RG及びRHのうち、任意の隣接した2個は、共に、5個、6個、7個または8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ある実施形態において、該有機分子は、化学式Ibの構造を含むか、あるいはその構造からなり、ここで、それぞれのRI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RE、RF、RG及びRHは、水素、重水素、ハロゲン、Me、tBu、Ph、シクロヘキシル及びカルバゾールからなる群から独立して選択され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RE、RF、RG及びRHのうち、任意の隣接した2個は、共に、5~8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ここで、選択的に、RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RE、RF、RG及びRHのうち、任意の隣接した2個は、共に、5~8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ある実施形態において、該有機分子は、化学式Ibの構造を含むか、あるいはその構造からなり、ここで、それぞれのRI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RE、RF、RG及びRHは、水素、重水素、ハロゲン、Me、tBu、Ph、シクロヘキシル及びカルバゾールからなる群から独立して選択される。
ある実施形態において、該有機分子は、RI及びRIV、またはRII及びRIIIが、シクロヘキシルである化学式Ibの構造を含むか、あるいはその構造からなる。
ある実施形態において、該有機分子は、RI及びRIV、またはRII及びRIIIが、Phである化学式Ibの構造を含むか、あるいはその構造からなる。
ある実施形態において、該有機分子は、RI及びRIV、またはRII及びRIIIが、Meである化学式Ibの構造を含むか、あるいはその構造からなる。
ある実施形態において、該有機分子は、RI、RII、RIII及びRIVが、水素である化学式Ibの構造を含むか、あるいはその構造からなる。
ある実施形態において、該有機分子は、RF及びRGは、tBuである化学式Ibの構造を含むか、あるいはそれからなる。
。
望ましい実施形態において、該有機分子は、RVIIが、Meである化学式Ibの構造を含むか、あるいはその構造からなる。
望ましい実施形態において、該有機分子は、RVIIが、Meである化学式Ibの構造を含むか、あるいはその構造からなる。
望ましい実施形態において、該有機分子は、RVIIが、水素である化学式Ibの構造を含むか、あるいはその構造からなる。
一実施形態において、該有機分子は、RA及びRB、RC及びRD、RE及びRFだけではなく、RG及びRHが、それぞれ6個のC-原子を有する単環式環系を形成する例である化学式Ib-2の構造を含むか、あるいはその構造からなり、
化学式Ib-2
ここで、RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI及びRVIIは、それぞれ独立して、下記からなる群から選択され、水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII及びRIVのうち、任意の隣接した2個は、共に、5個、6個、7個または8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ここで、RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI及びRVIIは、それぞれ独立して、下記からなる群から選択され、水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII及びRIVのうち、任意の隣接した2個は、共に、5個、6個、7個または8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ある実施形態において、該有機分子は、化学式Ib-2の構造を含むか、あるいはその構造からなり、ここで、RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI及びRVIIそれぞれは、水素、重水素、ハロゲン、Me、tBu、Ph、シクロヘキシル及びカルバゾールからなる群から選択され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII及びRIVのうち、任意の隣接した2個は、共に、5~8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ここで、選択的に、RI、RII、RIII及びRIVのうち、任意の隣接した2個は、共に、5~8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、互いに独立して、Meで置換されうる。
ある実施形態において、該有機分子は、化学式Ib-2の構造を含むか、あるいはその構造からなり、ここで、RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI及びRVIIそれぞれは、水素、重水素、ハロゲン、Me、tBu、Ph、シクロヘキシル及びカルバゾールからなる群から選択される。
ある実施形態において、該有機分子は、RI及びRIV、またはRII及びRIIIが、シクロヘキシルである化学式Ib-2の構造を含むか、あるいはその構造からなる。
ある実施形態において、該有機分子は、RI及びRIV、またはRII及びRIIIが、Phである化学式Ib-2の構造を含むか、あるいはその構造からなる。
ある実施形態において、該有機分子は、RI及びRIV、またはRII及びRIIIが、Meである化学式Ib-2の構造を含むか、あるいはその構造からなる。
ある実施形態において、該有機分子は、RI、RII、RIII及びRIVが、水素である化学式Ib-2の構造を含むか、あるいはその構造からなる。
望ましい実施形態において、該有機分子は、RVIIが、Meである化学式Ib-2の構造を含むか、あるいはそれによってなる。
望ましい実施形態において、該有機分子は、RVIIが、水素である化学式Ib-2の構造を含むか、あるいはその構造からなる。
本出願全般にわたって使用される用語「アリール」及び「芳香族」は、最も広い意味において、任意の単環式、二環式または多環式の芳香族モイエティとしても理解される。従って、アリール基は、6個ないし60個の芳香族環原子を含み、ヘテロアリール基は、5個から60個の芳香族環原子を含み、そのうち少なくとも一つは、ヘテロ原子である。それにもかかわらず、適用全般にわたり、該芳香族環原子の数は、特定置換基の定義において、下付き文字の数によっても与えられる。特に、ヘテロ芳香族環は、1個から3個のヘテロ原子を含む。さらに、用語「ヘテロアリール」及び「ヘテロ芳香族」は、1以上のヘテロ原子を含む任意の単環式、二環式または多環式のヘテロ芳香族の部分として、最も広い意味にも理解される。該ヘテロ原子は、それぞれの場合、同一でもあり、あるいは異なってもおり、N、O及びSによってなる群から個別的に選択されうる。従って、用語「アリーレン」は、他の分子構造に対し、2個の結合部位を保有し、リンカ構造の役割を行う二価置換基を意味する。例示的実施形態における基が、ここに与えられた定義と異なって定義される場合、例えば、芳香族環原子の数、またはヘテロ原子の数が、与えられた定義と異なる場合、例示的実施形態における定義が適用される。本発明によれば、縮合(環状)芳香族またはヘテロ芳香族多環は、縮合反応を介して多環を形成する2個以上の単一芳香族環またはヘテロ芳香族環によって構成される。
特に、全体にわたって使用された用語「アリール基またはヘテロアリール基」は、芳香族基またはヘテロ芳香族基の任意の位置を介して結合することができる基を含み、芳香族基またはヘテロ芳香族基はベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、ジヒドロピレン、クリセン、ペリレン、フルオランテン、ベンズアントラセン、ベンズフェナントレン、テトラセン、ペンタセン、ベンズピレン、フラン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ジベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、イソベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン;ピロール、インドール、イソインドール、カルバゾール、ピリジン、キノリン、イソキノリン、アクリジン、フェナントリジン、ベンゾ-5,6-キノリン、ベンゾ-6,7-キノリン、ベンゾ-7,8-キノリン、フェノチアジン、フェノキサジン、ピラゾール、インダゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ナフトイミダゾール、フェナントロイミダゾール、ピリドイミダゾール、ピラジノイミダゾール、キノキサリノイミダゾール、オキサゾール、ベンゾオキサゾール、ナフトオキサゾール、アントロオキサゾール、フェナントロオキサゾール、イソオキサゾール、1,2-チアゾール、1,3-チアゾール、ベンゾチアゾール、ピリダジン、ベンゾピリダジン、ピリミジン、ベンゾピリミジン、1,3,5-トリアジン、キノキサリン、ピラジン、フェナジン、ナフチリジン、カルボリン、ベンゾカルボリン、フェナントロリン、1,2,3-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール、ベンゾトリアゾール、1,2,3-オキサジアゾール、1,2,4-オキサジアゾール、1,2,5-オキサジアゾール、1,2,3,4-テトラジン、プリン、プテリジン、インドリジン及びベンゾチアジアゾールに由来する、または前述の基の組み合わせを含む。
全体にわたって使用されているように、用語「環式基」は、最も広い意味において、任意の単環式、二環式または多環式の部分とも理解される。
全体にわたって使用されているように、置換基として用語「ビフェニル」は、オルト-ビフェニル、メタ-ビフェニルまたはパラ-ビフェニルとして、最も広い意味にも理解され、ここで、オルト、メタ及びパラは、他の化学部分に対する結合サイトと係わり、定義される。
全体にわたって使用されているように、用語「アルキル基」は、最も広い意味において、任意の線状、分枝状または環状のアルキル置換基とも理解される。特に、用語アルキルは、置換基の、メチル(Me)、エチル(Et)、n-プロピル(nPr)、i-プロピル(iPr)、シクロプロピル、n-ブチル(nBu)、i-ブチル(iBu)、s-ブチル(sBu)、t-ブチル(tBu)、シクロブチル、2-メチルブチル、n-ペンチル、s-ペンチル、t-ペンチル、2-ペンチル、ネオ-ペンチル、シクロペンチル、n-ヘキシル、s-ヘキシル、t-ヘキシル、2-ヘキシル、3-ヘキシル、ネオ-ヘキシル、シクロヘキシル、1-メチルシクロペンチル、2-メチルペンチル、n-ヘプチル、2-ヘプチル、3-ヘプチル、4-ヘプチル、シクロヘプチル、1-メチルシクロヘキシル、n-オクチル、2-エチルヘキシル、シクロオクチル、1-ビシクロ[2,2,2]オクチル、2-ビシクロ[2,2,2]-オクチル、2-(2,6-ジメチル)オクチル、3-(3,7-ジメチル)オクチル、アダマンチル、2,2,2-トリフルオロエチル、1,1-ジメチル-n-ヘキス-1-イル、1,1-ジメチル-n-ヘプト-1-イル、1,1-ジメチル-n-オクト-1-イル、1,1-ジメチル-n-デス-1-イル、1,1-ジメチル-n-ドデス-1-イル、1,1-ジメチル-n-テトラデス-1-イル、1,1-ジメチル-n-ヘキサデス-1-イル、1,1-ジメチル-n-オクタデス-1-イル、1,1-ジエチル-n-ヘキス-1-イル、1,1-ジエチル-n-ヘプト-1-イル、1,1-ジエチル-n-オクト-1-イル、1,1-ジエチル-n-デス-1-イル、1,1-ジエチル-n-ドデス-1-イル、1,1-ジエチル-n-テトラデス-1-イル、1,1-ジエチルn-n-ヘキサデス-1-イル、1,1-ジエチル-n-オクタデス-1-イル、1-(n-プロピル)-シクロヘキス-1-イル、1-(n-ブチル)-シクロヘキス-1-イル、1-(n-ヘキシル)-シクロヘキス-1-イル、1-(n-オクチル)-シクロヘキス-1-イル及び1-(n-デシル)-シクロヘキス-1-イルを含む。
全体にわたって使用されているように、用語「アルケニル」は、線状、分枝状及び環状のアルケニル置換基を含む。用語「アルケニル基」は、例えば、置換基の、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、シクロペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、ヘプテニル、シクロヘプテニル、オクテニル、シクロオクテニルまたはシクロオクタジエニルを含む。
全体にわたって使用されているように、用語「アルキニル」は、線状、分枝状及び環状のアルキニル置換基を含む。用語「アルキニル基」は、例えば、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、ヘプチニルまたはオクチニルを含む。
全体にわたって使用されているように、用語「アルコキシ」は、線状、分枝状及び環状のアルコキシ置換基を含む。用語「アルコキシ基」は、例えば、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、i-プロポキシ、n-ブトキシ、i-ブトキシ、s-ブトキシ、t-ブトキシ及び2-メチルブトキシを含む。
全体にわたって使用された用語「チオアルコキシ」は、線状、分枝状及び環状のチオアルコキシ置換基を含み、ここで、例示的なアルコキシ基のOは、Sで代替される。
全体にわたって使用された用語「ハロゲン」及び「ハロ」は、最も広い意味において、望ましくは、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素であると理解されてもよい。
水素(H)が、ここで言及されるときはいつも、それぞれの場合において、重水素に置換されることもできる。
分子フラグメントが、置換基であるか、あるいは他の部分に結合していると記述されるとき、その名称は、まさしくそれがフラグメントであるように(例えば、ナフチル、ジベンゾフリル)、あるいは全体分子であるように(例えば、ナフタレン、ジベンゾフラン)も使用される。本明細書に使用されているように、置換基、または結合していたフラグメントを指定するそのような異なる方式は、同等であると見なされる。
一実施形態において、本発明による有機分子は、室温で5重量%の有機分子を含むポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)フィルムにおいて、150μs以下、100μs以下、特に、50μs以下、さらに望ましくは、10μs以下、または7μs以下の励起状態の寿命を有する。
一実施形態において、本発明による有機分子は、室温で1~5重量%、特に、2重量%の有機分子を含むポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)フィルムにおいて、150μs以下、100μs以下、特に、50μs以下、さらに望ましくは、10μs以下または7μs以下の 励起状態の寿命を有する。
本発明の追加実施形態において、本発明による有機分子は、室温で5重量%の有機分子を有するポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)フィルムにおいて、可視光線または近紫外線の範囲、すなわち、380nmから800nmの波長範囲において発光ピークを有し、0.23eV未満、望ましくは、0.20eV未満、さらに望ましくは、0.19eV未満、さらに一層望ましくは、0.18eV未満、さらにより好ましくは、0.17eV未満の半値幅を、有する。
本発明の追加実施形態において、本発明による有機分子は、可視光線または近紫外線の範囲、すなわち、380nmから800nmの波長範囲において発光ピークを有し、0.23eV未満、望ましくは、0.20eV未満、さらに望ましくは、0.19eV未満、さらに一層望ましくは、0.18eV未満、さらにより好ましくは、0.17eV未満の半値幅を、室温で1ないし5重量%、特に、2重量%の有機分子を有するポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)フィルムにおいて、有する。
軌道、及び励起状態エネルギーは、実験方法を介して決定することができる。最高準位占有分子軌道EHOMOのエネルギーは、0.1eVの精度でもって、サイクリックボルタンメトリー測定から、当業者に公知された方法によって決定される。最低非占有分子軌道ELUMOのエネルギーは、EHOMO+Egapによって計算され、ここで、Egapは、次のように決定される。ホスト化合物の場合、ホストが10重量%であるポリ(メチルメタクリレート)フィルムの発光スペクトルの開始(onset)は、異なって明示されない限り、Egapとして使用される。エミッタ分子の場合、Egapは、PMMAにおいて、10重量%のエミッタを有するフィルムの励起スペクトル及び発光スペクトルが交差するエネルギーとして決定される。本発明による有機分子の場合、Egapは、PMMAにおいて、5重量%のエミッタを有するフィルムの励起スペクトル及び発光スペクトルが交差するエネルギーとして決定される。
最初の励起三重項状態T1のエネルギーは、低温にて、一般的に77Kにおいて、発光スペクトルの開始(onset)から決定される。ホスト化合物の場合、最初に励起された一重項状態と、最低三重項状態とが、>0.4eVほどエネルギー的に離され、リン光は、一般的に、2-Me-THFの定常状態のスペクトルにおいて見ることができる。従って、三重項エネルギーは、リン光スペクトルの開始(onset)としても決定される。TADFエミッタ分子の場合、最初の励起三重項状態T1のエネルギーは、77Kにおいて、遅延発光スペクトルの開始(onset)から決定され、異なって明示されない限り、10重量%のエミッタがあり、1重量%の本発明による有機分子を有するPMMAフィルムで測定される。ホスト化合物及びエミッタ化合物のいずれの場合、最初に励起された一重項状態S1のエネルギーは、発光スペクトルの開始(onset)として決定され、異なって明示されない限り、ホスト化合物またはエミッタ化合物が10重量%含まれて、1重量%の本発明による有機分子を有するPMMAフィルムで測定された発光スペクトルの開始(onset)から決定される。
発光スペクトルの開始(onset)は、発光スペクトルに対する接線とx軸との交差点を計算して決定される。発光スペクトルに対する接線は、発光帯の高エネルギー側と、発光スペクトルの最大強度の半値幅の点とにおいて設定される。
一実施形態において、本発明による有機分子は、発光スペクトルの開始(onset)を有し、それは、エネルギー的に発光極大に近く、すなわち、室温の5重量%の有機分子を有するポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)フィルムにおいて、発光スペクトルの開始(onset)と、発光極大のエネルギーとのエネルギー差は、0.14eV未満、望ましくは、0.13eV未満、さらにより好ましくは、0.12eV未満である一方、有機分子の半値幅(FWHM)は、0.23eV未満、望ましくは、0.20eV未満、さらに望ましくは、0.19eV未満、一層望ましくは、0.18eV未満、さらにより好ましくは、0.17eV未満であり、結果として、CIEy座標は、0.20未満、望ましくは、0.18未満、さらに望ましくは、0.16未満、さらに望ましくは、0.14未満である。
一実施形態において、本発明による有機分子は、発光スペクトルの開始(onset)を有し、それは、エネルギー的に発光極大に近く、すなわち、室温において、1~5重量%、特に、2重量%の有機分子を有するポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)のフィルムにおいて、発光スペクトルの開始(onset)と、発光極大のエネルギーとのエネルギー差は、0.14eV未満、望ましくは、0.13eV未満、またははなはだしくは、0.12eV未満である一方、有機分子の半値幅(FWHM)は、0.23eV未満、望ましくは、0.20eV未満、さらに望ましくは、0.19eV未満、一層望ましくは、0.19eV未満、さらに望ましくは、0.18eV、またははなはだしくは、0.17eV未満であり、結果として、CIEy座標は、0.20未満、望ましくは、0.18未満、さらに望ましくは、0.16未満、さらに望ましくは、0.14未満である。
本発明のさらなる態様は、光電子素子において、ルミネッセントエミッタ(luminescent emitter)またはルミネッセント吸収体として、及び/またはホスト物質及び/または電子輸送物質として、及び/または正孔注入物質及び/または正孔遮断物質としての本発明の有機分子の用途に係わるものである。
望ましい実施形態は、光電子素子におけるルミネッセントエミッタであり、本発明による有機分子の用途に係わるものである。
光電子素子は最も広い意味において、可視光線または近紫外線(UV)の範囲、すなわち、380nmから800nmの波長範囲において、光を放出するのに適する有機材料を基とする任意の素子とも理解される。さらに望ましくは、該光電子素子は、可視光線範囲、すなわち、400nmから800nmの光を放出することがでてもよい。
そのような用途と係わり、該光電子素子は、さらに具体的には、次からなる群ちから選択される。
有機発光ダイオード(OLEDs)、
発光電気化学電池、
OLEDセンサ、特に、周辺環境に対して完全に遮蔽されていないガスセンサ及び蒸気センサ、
有機ダイオード、
有機太陽電池、
有機トランジスタ、
有機電界効果トランジスタ、
有機レーザ、
ダウンコンバーション要素。
有機発光ダイオード(OLEDs)、
発光電気化学電池、
OLEDセンサ、特に、周辺環境に対して完全に遮蔽されていないガスセンサ及び蒸気センサ、
有機ダイオード、
有機太陽電池、
有機トランジスタ、
有機電界効果トランジスタ、
有機レーザ、
ダウンコンバーション要素。
そのような用途と係わり、望ましい実施形態において、該光電子素子は、有機発光ダイオード(OLED)、発光電気化学電池(LEC)及び発光トランジスタからなる群のうちから選択された素子である。
該用途の場合、光電子素子、さらに特に、OLEDにおける発光層において、本発明による有機分子は、0.1重量%から99重量%、さらに特に、1重量%から80重量%である。他の実施形態において、発光層における有機分子の比率は、100重量%である。
一実施形態において、該発光層は、本発明による有機分子だけではなく、三重項(T1)及び一重項(S1)のエネルギー準位が、有機分子の三重項(T1)及び一重項(S1)のエネルギー準位よりエネルギー的にさらに高いホスト物質を含む。
本発明のさらなる態様は、下記を含むか、あるいは下記によってなる組成物に係わるものである。
(a)本発明による1以上の有機分子、特に、エミッタ及び/またはホストの形態、
(b)本発明による有機分子と異なる1以上のエミッタ及び/またはホストの物質、並びに
(c)選択的に、1以上の染料及び/または1以上の溶媒。
(a)本発明による1以上の有機分子、特に、エミッタ及び/またはホストの形態、
(b)本発明による有機分子と異なる1以上のエミッタ及び/またはホストの物質、並びに
(c)選択的に、1以上の染料及び/または1以上の溶媒。
一実施形態において、発光層は、下記を含むか、あるいは下記からなる組成物を含む(または、本質的に下記からなる)。
(a)本発明による1以上の有機分子、特に、エミッタ及び/またはホストの形態、
(b)本発明による有機分子と異なる1以上のエミッタ及び/またはホストの物質、及び
(c)選択的に、1以上の染料及び/または1以上の溶媒。
(a)本発明による1以上の有機分子、特に、エミッタ及び/またはホストの形態、
(b)本発明による有機分子と異なる1以上のエミッタ及び/またはホストの物質、及び
(c)選択的に、1以上の染料及び/または1以上の溶媒。
特定の実施形態において、発光層(EML)は、下記を含むか、あるいは下記によってなる組成物を含む(または、本質的に下記からなる)のである。
(i)0.1~10重量%、望ましくは、0.5~5重量%、特に、1~3重量%の、本発明による1以上の有機分子、
(ii)5~99重量%、望ましくは、15~85重量%、特に、20~75重量%の1以上のホスト化合物H、および
(iii)0.9~94.9重量%、望ましくは、14.5~80重量%、特に、24~77重量%の、本発明による分子の構造と異なる構造を有する1以上の追加ホスト化合物D、
(iv)選択的に、0~94重量%、望ましくは、0~65重量%、特に、0~50重量%の溶媒、及び
(v)選択的に、0~30重量%、特に、0~20重量%、望ましくは、0~5重量%の、本発明による分子の構造と異なる構造を有する少なくとも1つの追加放出体分子F。
(i)0.1~10重量%、望ましくは、0.5~5重量%、特に、1~3重量%の、本発明による1以上の有機分子、
(ii)5~99重量%、望ましくは、15~85重量%、特に、20~75重量%の1以上のホスト化合物H、および
(iii)0.9~94.9重量%、望ましくは、14.5~80重量%、特に、24~77重量%の、本発明による分子の構造と異なる構造を有する1以上の追加ホスト化合物D、
(iv)選択的に、0~94重量%、望ましくは、0~65重量%、特に、0~50重量%の溶媒、及び
(v)選択的に、0~30重量%、特に、0~20重量%、望ましくは、0~5重量%の、本発明による分子の構造と異なる構造を有する少なくとも1つの追加放出体分子F。
望ましくは、エネルギーは、ホスト化合物Hから、本発明による1以上の有機分子に、特に、ホスト化合物Hの第1励起三重項状態T1(H)において、本発明による1以上の有機分子Eの第1励起三重項状態T1(E)に伝達され、かつ/あるいはホスト化合物Hの最初の励起一重項状態S1(H)に、本発明による1以上の有機分子Eの第1励起一重項状態S1(E)に伝達される。
一実施形態において、ホスト化合物Hは、-5から6.5eV範囲のエネルギーEHOMO(H)を有する最高準位占有分子軌道HOMO(H)を有し、1以上の追加ホスト化合物Dは、EHOMO(D)エネルギーを有する最高準位占有分子軌道HOMO(D)を有するが、ここで、EHOMO(H)>EHOMO(D)である。
さらなる実施形態において、ホスト化合物Hは、エネルギーELUMO(H)を有する最低準位非占有分子軌道LUMO(H)を有し、1以上の追加ホスト化合物Dは、エネルギーELUMO(D)を有する最低準位非占有分子軌道LUMO(D)を有するが、ここで、ELUMO(H)>ELUMO(D)である。
一実施形態において、ホスト化合物Hは、エネルギーEHOMO(H)を有する最高準位占有分子軌道HOMO(H)、及びエネルギーELUMO(H)を有する最低準位非占有分子軌道LUMO(H)を有し、
1以上の追加ホスト化合物Dは、エネルギーEHOMO(D)を有する最高準位占有分子軌道HOMO(D)、及びエネルギーELUMO(D)を有する最低準位非占有分子軌道LUMO(D)を有し、
本発明による有機分子Eは、エネルギーEHOMO(E)を有する最高準位占有分子軌道HOMO(E)、及びエネルギーELUMO(E)を有する最低準位非占有分子軌道LUMO(E)を有し、
ここで、
EHOMO(H)>EHOMO(D)であり、本発明による有機分子Eの最高準位占有分子軌道HOMO(E)のエネルギー準位(EHOMO(E))、とホスト化合物の最高準位占有分子軌道HOMO(H)のエネルギー準位(EHOMO(H))との差は、-0.5eVから0.5eV、さらに望ましくは、-0.3eVから0.3eV、一層望ましくは、-0.2eVから0.2eV、さらには、-0.1eVから0.1eVであり、及び
ELUMO(H)>ELUMO(D)であり、本発明による有機分子Eの最低準位非占有分子軌道LUMO(E)のエネルギー準位(ELUMO(E))と、1以上の追加ホスト化合物Dの最低準位非占有分子軌道LUMO(D)のエネルギー準位(ELUMO(D))との差は-0.5eVから0.5eV、さらに望ましくは、-0.3eVから0.3eV、さらに一層望ましくは、-0.2eVから0.2eV、さらには、-0.1eVから0.1eVである。
1以上の追加ホスト化合物Dは、エネルギーEHOMO(D)を有する最高準位占有分子軌道HOMO(D)、及びエネルギーELUMO(D)を有する最低準位非占有分子軌道LUMO(D)を有し、
本発明による有機分子Eは、エネルギーEHOMO(E)を有する最高準位占有分子軌道HOMO(E)、及びエネルギーELUMO(E)を有する最低準位非占有分子軌道LUMO(E)を有し、
ここで、
EHOMO(H)>EHOMO(D)であり、本発明による有機分子Eの最高準位占有分子軌道HOMO(E)のエネルギー準位(EHOMO(E))、とホスト化合物の最高準位占有分子軌道HOMO(H)のエネルギー準位(EHOMO(H))との差は、-0.5eVから0.5eV、さらに望ましくは、-0.3eVから0.3eV、一層望ましくは、-0.2eVから0.2eV、さらには、-0.1eVから0.1eVであり、及び
ELUMO(H)>ELUMO(D)であり、本発明による有機分子Eの最低準位非占有分子軌道LUMO(E)のエネルギー準位(ELUMO(E))と、1以上の追加ホスト化合物Dの最低準位非占有分子軌道LUMO(D)のエネルギー準位(ELUMO(D))との差は-0.5eVから0.5eV、さらに望ましくは、-0.3eVから0.3eV、さらに一層望ましくは、-0.2eVから0.2eV、さらには、-0.1eVから0.1eVである。
本発明の一実施形態において、ホスト化合物D及び/またはホスト化合物Hは、熱活性化遅延蛍光(TADF)物質である。該TADF材料は、最初に励起された単一項状態(S1)と、最初に励起された三重項状態(T1)とのエネルギー差に対応するΔEST値を示し、2,500cm-1未満である。望ましくは、該TADF材料は、3,000cm-1未満、さらに望ましくは、1,500cm-1未満、さらに一層望ましくは、1,000cm-1未満、さらには、500cm-1未満のΔEST値を示す。
一実施形態において、ホスト化合物Dは、TADF物質であり、ホスト化合物Hは、2,500cm-1を超えるΔEST値を示す。特定の実施形態において、ホスト化合物Dは、TADF物質であり、ホスト化合物Hは、CBP、mCP、mCBP、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾチオフェン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3,5-ビス(2-ジベンゾフラニル)フェニル]-9H-カルバゾール及び9-[3,5-ビス(2-ジベンゾチオフェニル)フェニル]-9H-カルバゾールからなる群のうちから選択される。
一実施形態において、ホスト化合物Hは、TADF物質であり、ホスト化合物Dは、2,500cm-1を超えるΔEST値を示す。特定の実施形態において、ホスト化合物Hは、TADF物質であり、ホスト化合物Dは、T2T(2,4,6-トリス(ビフェニル-3-イル)-1,3,5-トリアジン)、T3T(2,4,6-トリス(トリフェニル-3-イル)-1,3,5-トリアジン)及び/またはTST(2,4,6-トリス(9,9’-スピロビフルオレン-2-イル)-1,3,5-トリアジン)からなる群のうちから選択される。
さらなる態様において、本発明は、有機分子、またはそこに記載された類型の構成を含む光電子素子に係わるものであり、さらに具体的には、有機発光ダイオード(OLED)、発光電気化学電池、OLEDセンサ、さらに具体的には、外部的に密閉されていないガス及び蒸気センサ、有機ダイオード、有機太陽電池、有機トランジスタ、有機電界効果トランジスタ、有機レーザ、及びダウンコンバージョン素子からなる群のうちから選択された素子の形態である。
望ましい実施形態において、該光電子素子は、有機発光ダイオード(OLED)、発光電気化学電池(LEC)及び発光トランジスタからなる群のうちから選択される素子である。
本発明の光電子素子の一実施形態において、本発明による有機分子Eは、発光層EMLにおける発光物質として使用される。
本発明の光電子素子の一実施形態において、発光層EMLは、そこに記載された本発明による組成物からなる。
該光電子素子がOLEDである場合、例えば、次のような層構造を有することができ、
1.基板
2.正極層A
3.正孔注入層(HIL)
4.正孔輸送層(HTL
5.電子遮断層(EBL)
6.発光層(EML)
7.正孔遮断層(HBL)
8.電子輸送層(ETL)
9.電子注入層(EIL)
10.負極層
ここで、該OLEDは、HIL、HTL、EBL、HBL、ETL及びEILの群から選択された各層を選択的にしか含まず、異なる層が併合されてもよく、該OLEDは、前述のところで定義された各層の類型の1以上の層を含んでもよい。
1.基板
2.正極層A
3.正孔注入層(HIL)
4.正孔輸送層(HTL
5.電子遮断層(EBL)
6.発光層(EML)
7.正孔遮断層(HBL)
8.電子輸送層(ETL)
9.電子注入層(EIL)
10.負極層
ここで、該OLEDは、HIL、HTL、EBL、HBL、ETL及びEILの群から選択された各層を選択的にしか含まず、異なる層が併合されてもよく、該OLEDは、前述のところで定義された各層の類型の1以上の層を含んでもよい。
さらに、該光電子素子は、一実施形態において、例えば、湿気、蒸気及び/またはガスを含む環境において、有害な種に対する露出を損傷させるものから素子を保護する1以上の保護層を含むものでもある。
本発明の一実施形態において、該光電子素子は、下記の逆層構造を有するOLEDであり、
1.基板
2.負極層
3.電子注入層(EIL)
4.電子輸送層(ETL)
5.正孔遮断層(HBL)
6.発光層B
7.電子遮断層(EBL)
8.正孔輸送層(HTL
9.正孔注入層(HIL)
10.正極層A
ここで、該OLEDは、HIL、HTL、EBL、HBL、ETL及びEILの群から選択された各層を選択的にしか含まず、異なる層は、併合されてもよく、該OLEDは、前述のところで定義された各層類型の1以上の層を含んでもよい。
1.基板
2.負極層
3.電子注入層(EIL)
4.電子輸送層(ETL)
5.正孔遮断層(HBL)
6.発光層B
7.電子遮断層(EBL)
8.正孔輸送層(HTL
9.正孔注入層(HIL)
10.正極層A
ここで、該OLEDは、HIL、HTL、EBL、HBL、ETL及びEILの群から選択された各層を選択的にしか含まず、異なる層は、併合されてもよく、該OLEDは、前述のところで定義された各層類型の1以上の層を含んでもよい。
本発明の一実施形態において、該光電子素子は、積層構造を有することができるOLEDである。該構造としては、OLEDが並んで配される一般的な配列と異なり、個別ユニットが互いの上に積層される。混合光は、該積層構造を示すOLEDによって生成されてもよく、特に、白色光は、青色、緑色及び赤色のOLEDを積層して生成されてもよい。また、該積層構造を示すOLEDは、電荷生成層(CGL)を含み、それは、一般的に、2個のOLEDサブユニット間に位置し、一般的に、n-ドーピング及びp-ドーピングされた層によって構成され、1つのCGLのn-ドーピングされた層は、正極層にさらに近い。
本発明の一実施形態において、該光電子素子は、正極と負極との間に、2層以上の放出層を含むOLEDである。特に、このいわゆるタンデムOLEDは、3層の放出層を含み、ここで、ある発光層は、赤色光を発光し、ある発光層は、緑色光を発光し、ある発光層は、青色光を発光し、選択的に、個別発光層間の電荷生成層、遮断または輸送層の層をさらに含む。さらなる実施形態において、該発光層は、隣接するように積層される。さらなる実施形態において、タンデムOLEDは、それぞれの2層の発光層間に電荷生成層を含む。また、隣接した発光層または電荷生成層によって分離された発光層が併合されてもよい。
基板は、任意の材料、または材料の組成物によっても形成される。ほとんどは、ガラススライドが基板として使用される。代案として、薄い金属層(例えば、銅、金、銀またはアルミニウムのフィルム)、またはプラスチックのフィルムまたはスライドが使用されてもよい。それは、さらに高いレベルの柔軟性を許容することができる。正極層Aは、ほぼ(本質的に)透明なフィルムを得ることができる材料によって構成される。OLEDからの発光を許容するために、2つの電極のうち少なくとも一つは、(本質的に)透明ではなければならないので、正極層Aまたは負極層Cのうち1層は、透明である。望ましくは、正極層Aは、透明導電性酸化物(TCOs)を多くの含量で含むか、あるいはまさに、それからなる。そのような正極層Aは、例えば、インジウムスズ酸化物、アルミニウム亜鉛酸化物、フッ素ドーピングされたスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、PbO、SnO、ジルコニウム酸化物、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、タングステン酸化物、黒鉛、ドーピングされたSi、ドーピングされたGe、ドーピングされたGaAs、ドーピングされたポリアニリン、ドーピングされたポリピロール、及び/またはドーピングされたポリチオフェンを含んでもよい。
正極層Aは、(本質的に)インジウムスズ酸化物(ITO)(例えば、(InO3)0.9(SnO2)0.1)によって構成されてもよい。透明導電性酸化物(TCO)による正極層Aの粗さは、正孔注入層(HIL)を利用しても補償される。また、正孔注入層(HIL)は、TCOから正孔輸送層(HTL)への類似電荷キャリアの輸送が促進されるという点において、類似電荷キャリア(すなわち、正孔)の注入を容易にしてもよい。正孔注入層(HIL)は、ポリ-3,4-エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリスチレンスルホネート(PSS)、MoO2、V2O5、CuPCまたはCuI、特に、PEDOTとPSSとの混合物を含んであってもよい。正孔注入層(HIL)は、また、正極層Aから正孔輸送層(HTL)に金属が拡散することを防止してもよい。該HILは、例えば、PEDOT:PSS(ポリ-3,4-エチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホネート)、PEDOT(ポリ-3,4-エチレンジオキシチオフェン)、mMTDATA(4,4’,4”-トリス[フェニル(m-トリル)アミノ]トリフェニルアミン)、Spiro-TAD(2,2’,7,7’-テトラキス(n,n-ジフェニルアミノ)-9,9’-スピロビフルオレン)、DNTPD(N1,N1’-(ビフェニル-4,4’-ジイル)ビス(N1-フェニル-N4,N4-ジ-m-トリルベンゼン-1,4-ジアミン)、NPB(N,N’-ニス-(1-ナフタレニル)-N,N’-ビス-フェニル-(1,1’-ビフェニル)-4,4’-ジアミン)、NPNPB(N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ-[4-(N,N-ジフェニル-アミノ)フェニル]ベンジジン)、MeO-TPD(N,N,N’,N’-テトラキス(4-メトキシフェニル)ベンジジン)、HAT-CN(1,4,5,8,9,11-ヘキサアザトリフェニレン-ヘキサカルボニトリル)及び/またはSpiro-NPD(N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス-(1-ナフチル)-9,9’-スピロビフルオレン-2,7-ジアミン)を含んでもよい。
正極層Aまたは正孔注入層(HIL)に隣接し、一般的に、正孔輸送層(HTL)が位置する。ここで、あらゆる正孔輸送化合物も使用されてもよい。例えば、トリアリールアミン及び/またはカルバゾールのような電子リッチなヘテロ芳香族化合物が、正孔輸送化合物として使用されてもよい。該HTLは、正極層Aと発光層EMLとの間のエネルギー障壁を低減させてもよい。該正孔輸送層(HTL)は、また、電子遮断層(EBL)であってもよい。望ましくは、該正孔輸送化合物は、三重項状態T1の比較的高いエネルギー準位を有する。例えば、該正孔輸送層(HTL)は、トリス(4-カルバゾリル-9-イルフェニル)アミン(TCTA)、poly-TPD(ポリ(4-ブチルフェニル-ジフェニル-アミン)()、[alpha]-NPD(ポリ(4-ブチルフェニル-ジフェニル-アミン))、TAPC(4,4’-シクロヘキシリデン-ビス[N,N-ビス(4-メチルフェニル)ベンゼンアミン])、2-TNATA(4,4’、4”-トリス[2-ナフチル(フェニル)アミノ]トリフェニルアミン)、Spiro-TAD、DNTPD、NPB、NPNPB、MeO-TPD、HAT-CN及び/または9,9’-ジフェニル-6-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-9H,TrisPcz(9’H-3,3’-ビカルバゾール)を含んでもよい。また、該HTLは、有機正孔輸送マトリックスにおいて、無機ドーパントまたは有機ドーパントを構成するp-ドーピングされた層を含んでもよい。例えば、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物またはタングステン酸化物のような遷移金属酸化物が、無機ドーパントとして使用してもよい。例えば、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン(F4-TCNQ)、銅-ペンタフルオロベンゾエート(Cu(I)pFBz)または遷移金属錯体が有機ドーパントとして使用してもよい。
EBLは、例えば、mCP(1,3-ビス(カルバゾール-9-イル)ベンゼン)、TCTA、2-TNATA、mCBP(3,3-ジ(9H-カルバゾール-9-イル)ビフェニル)、tris-Pcz、CzSi(9-(4-tert-ブチルフェニル)-3,6-ビス(トリフェニルシリル)-9H-カルバゾール)、及び/またはDCB(N,N’-ジカルバゾリル-1,4-ジメチルベンゼン)を含んでもよい。
該正孔輸送層(HTL)に隣接し、発光層EMLが一般的に位置する。該発光層EMLは、少なくとも1つの発光分子を含む。特に、EMLは、本発明による1以上の発光分子Eを含む。一実施形態において、該発光層EM)は、本発明による有機分子のみを含む。
一般的に、EMLは、1以上のホスト材料Hを追加して含む。例えば、該ホスト材料Hは、CBP(4,4’-ビス-(N-カバゾリル)-ビフェニル)、mCP、mCBPSif87(ジベンゾ[b,d]チオフェン-2-イルトリフェニルシラン)、CzSi、Sif88(ジベンゾ[b,d]チオフェン-2-イル)ジフェニルシラン)、DPEPO(ビス[2-(ジフェニルホスフィノ)フェニル]エーテルオキサイド)、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾチオフェン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3,5-ビス(2-ジベンゾフラニル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3,5-ビス(2-ジベンゾチオフェニル)フェニル]-9H-カルバゾール、T2T(2,4,6-トリス(ビフェニル-3-イル)-1,3,5-トリアジン)、T3T(2,4,6-トリス(トリフェニル-3-イル)-1,3,5-トリアジン)及び/またはTST(2,4,6-トリス(9,9’-スピロビフルオレン-2-イル)-1,3,5-トリアジン)のうちから選択される。ホスト物質Hは、一般的に、有機分子の第1三重項(T1)及び第1一重項(S1)のエネルギー準位よりエネルギー的にさらに高い第1三重項(T1)及び第1一重項(S1)のエネルギー準位を示すように選択されなければならない。
本発明の一実施形態において、EMLは、少なくとも、1つの正孔優性ホストと、1つの電子優性ホストと、を有する、いわゆる、混合ホスト系を含む。特定の実施形態において、EMLは、本発明による、まさしく、1つの発光有機分子、並びに電子優性ホストとして、T2Tを含み、そして正孔優性ホストとして、CBP、mCP、mCBP、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾチオフェン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3,5-ビス(2-ジベンゾフラニル)フェニル]-9H-カルバゾール及び9-[3,5-ビス(2-ジベンゾチオフェニル)フェニル]-9H-カルバゾールを含む混合ホスト系を含む。さらなる実施形態において、EMLは50~80重量%、望ましくは、60~75重量%のCBP、mCP、mCBP、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾフラン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3-(ジベンゾチオフェン-2-イル)フェニル]-9H-カルバゾール、9-[3,5-ビス(2-ジベンゾフラニル)フェニル]-9H-カルバゾール及び9-[3,5-ビス(2-ジベンゾチオフェニル)フェニル]-9H-カルバゾールのうちから選択されたホストと、10~45重量%、望ましくは、15~30重量%のT2Tと、5~40重量%、望ましくは、10~30重量%の、本発明による発光分子と、を含む。
該発光層EMLと隣接し、電子輸送層(ETL)が位置してもよい。ここで、いかなる電子輸送体が使用されてもよい。例示的には、ベンズイミダゾール、ピリジン、トリアゾール、オキサジアゾール(例えば、1,3,4-オキサジアゾール)、ホスフィノキシド及びスルホンのような電子不足の化合物が使用されてもよい。該電子輸送体は、また、1,3,5-トリ(1-フェニル-1H-ベンゾ[d]イミダゾール-2-イル)フェニル(TPBi)のような星状ヘテロ環であってもよい。ETLは、NBphen(2,9-ビス(ナフタレン-2-イル)-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン)、Alq3(アルミニウム-トリス(8-ヒドロキシキノリン))、TSPO1(ジフェニル-4-トリフェニルシリルフェニル-ホスフィノキシド)、BPyTP2(2,7-ジ(2,2’-ビピリジン-5-イル)トリフェニル)、Sif87(ジベンゾ[b,d]チオフェン-2-イルトリフェニルシラン)、Sif88(ジベンゾ[b,d]チオフェン-2-イル)ジフェニルシラン)、BmPyPhB(1,3-ビス[3,5-ジ(ピリジン-3-イル)フェニル]ベンゼン)及び/またはBTB(4,4’-ビス-[2-(4、6-ジフェニル-1,3,5-トリアジニル)]-1,1’-ビフェニル)を含んでもよい。選択的に、ETLは、Liqのような物質でドーピングされてもよい。該電子輸送層(ETL)は、また、正孔を遮断してもよく、正孔遮断層(HBL)が導入される。
HBLは、例えば、BCP(2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン=バソクプロイン(Bathocuproine))、BAlq(ビス(8-ヒドロキシ-2-メチルキノリン)-(4-フェニルフェノキシ)アルミニウム)、NBphen(2,9-ビス(ナフタレン-2-イル)-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン)、Alq3(アルミニウム-トリス(8-ヒドロキシキノリン)、TSPO1(ジフェニル-4-トリフェニルシリルフェニル-ホスフィノキシド)、T2T(2,4,6-トリス(ビフェニル-3-イル)-1,3,5-トリアジン)、T3T(2,4,6-トリス(トリフェニル-3-イル)-1,3,5-トリアジン)、TST(2,4,6-トリス(9,9’-スピロビフルオレン-2-イル)-1,3,5-トリアジン)、及び/またはTCB/TCP(1,3,5-トリス(N-カバゾリル)ベンゾール/1,3,5-トリス(カルバゾール)-9-イル)ベンゼン)を含んでもよい。
該電子輸送層(ETL)に隣接し、負極層Cが位置してもよい。該負極層Cは、例えば、金属(例えば、Al、Au、Ag、Pt、Cu、Zn、Ni、Fe、Pb、LiF、Ca、Ba、Mg、In、WまたはPd)または金属合金を含むか、あるいはそれからなってもよい。実用的な理由により、該負極層は、Mg、CaまたはAlのような(本質的に)透明ではない金属によって構成されてもよい。代案としてまたは追加して、負極層Cは、また、黒鉛及び/または炭素ナノチューブ(CNT)を含んでもよい。代案として、負極層Cは、また、ナノスケール銀ワイヤによって構成されてもよい。
該OLEDは、選択的に、電子輸送層(ETL)と負極層Cとの間に、保護層(電子注入層(EIL)とも称される)を追加して含むものでもある。該層は、フッ化リチウム、フッ化セシウム、銀、Liq(8-ヒドロキシキノリノラトリチウム)、Li2O、BaF2、MgO及び/またはNaFを含むものでもある。
選択的に、該電子輸送層(ETL)及び/または該正孔遮断層(HBL)は、また、1以上のホスト化合物Hを含んでもよい。
該発光層(EML)の発光スペクトル及び/または吸収スペクトルをさらに変更するために、該発光層(EML)は、1以上の追加エミッタ分子(F)をさらに含んでもよい。そのようなエミッタ分子Fは、当分野に公知の任意のエミッタ分子でもある。望ましくは、そのようなエミッタ分子Fは、本発明による分子Eの構造と異なる構造を有する分子である。該エミッタ分子Fは、選択的に、TADFエミッタであってもよい。代案として、該エミッタ分子Fは、選択的に、発光層(EML)の発光スペクトル及び/または吸収スペクトルをシフトさせることができる蛍光性及び/またはリン光性のエミッタ分子であってもよい。例示的に、三重項及び/または一重項の励起子は、有機分子によって放出された光と比較し、典型的に、赤色偏移された光を放出することにより、基底状態S0に緩和する前、本発明による有機エミッタ分子からエミッタ分子Fに伝達されうる。選択的に、該エミッタ分子Fは、また、2光子効果(すなわち、最大吸収エネルギーの半分である2光子吸収)を誘発することができる。
選択的に、光電子素子(例えば、OLED)は、例えば、本質的に、白色光電子素子であってもよい。例えば、そのような白色光電子素子は、少なくとも1つの(深い)青色エミッタ分子、並びに緑色光及び/または赤色光を放出する1以上のエミッタ分子を含んでもよい。その後、選択的に、前述のように、2以上の分子間においてもエネルギー移動があってもよい。
本明細書に使用されているように、特定の脈絡において、さらに具体的に定義されない場合、発光及び/または吸収された光の色の指定は、次の通りである。
紫色:>380~420nmの波長範囲
濃青色:>420~480nmの波長範囲
空色:>480~500nmの波長範囲
緑色:>500~560nmの波長範囲
黄色:>560~580nmの波長範囲
オレンジ色:>580~620nmの波長範囲
赤色:>620~800nmの波長範囲
紫色:>380~420nmの波長範囲
濃青色:>420~480nmの波長範囲
空色:>480~500nmの波長範囲
緑色:>500~560nmの波長範囲
黄色:>560~580nmの波長範囲
オレンジ色:>580~620nmの波長範囲
赤色:>620~800nmの波長範囲
エミッタ分子に関して、そのような色相は、発光極大を参照する。従って、例えば、濃青色エミッタは、>420~480nmの範囲において発光極大を有し、空色エミッタは、>480~500nmの範囲において発光極大を有し、緑色エミッタは、>500~560nmの範囲において発光極大を有し、赤色エミッタは、>620~800nmの範囲において発光極大を有する。
該濃青色エミッタは、望ましくは、480nm未満、さらに望ましくは、470nm未満、一層望ましくは、465nm未満、さらに好ましくは、460nm未満の発光極大を有することができる。それは、典型的に、420nmを超え、望ましくは、430nmを超え、さらに望ましくは、440nmを超え、さらに好ましくは、450nmを超えてもよい。
従って、本発明のさらなる態様は、1,000cd/m2において、8%を超え、さらに望ましくは、10%を超え、さらに望ましくは、13%を超え、さらに一層望ましくは、15%を超え、よりさらに好ましくは、20%を超える外部量子効率を示し、かつ/あるいは420nmから500nm、望ましくは、430nmから490nm、さらに望ましくは、440nmから480nm、一層望ましくは、450nmから470nmにおいて、発光極大を示し、かつ/あるいは500cd/m2において、100hを超え、望ましくは、200hを超え、さらに望ましくは、400hを超え、一層望ましくは、750hを超え、よりさらに好ましくは、1,000hを超えるLT80値を示すOLEDに係わるものである。従って、本発明のさらなる態様は、発光が0.45未満、望ましくは、0.30未満、さらに望ましくは、0.20未満、または一層望ましくは、0.15未満、よりさらに好ましくは、0.10未満のCIEy色座標を示すOLEDに係わるものである。
本発明のさらに他の態様は、別個の色点において光を放出するOLEDに係わるものである。本発明によれば、該OLEDは、狭い発光帯(小さい半値幅(FWHM))において光を放出する。一態様において、本発明によるOLEDは、0.30eV未満、望ましくは、0.25eV未満、さらに望ましくは、0.20eV未満、一層望ましくは、0.19eV未満、よりさらに好ましくは、0.17eV未満の主発光ピークのFWHMにおいて光を放出する。
本発明のさらに他の態様は、ITU-R Recommendation BT.2020(Rec.2020)に定義されている原色の青色(CIEx=0.131及びCIEy=0.046)のCIEx(=0.131)及びCIEy(=0.046)の色座標に近いCIEx及びCIEy色座標において光を放出するOLEDに係わるものであり、従って、例えばUHD-TVのような、超高解像度(Ultra High Definition)(UHD)ディスプレイに使用するのに適する。従って、本発明のさらなる態様は、発光が0.02から0.30、望ましくは、0.03から0.25、さらに望ましくは、0.05から0.20、さらに一層望ましくは、0.08から0.18、またははなはだしくは、0.10から0.15のCIEx色座標、及び/または0.00から0.45、望ましくは、0.01から0.30、さらに望ましくは、0.02から0.20、さらに一層望ましくは、0.03から0.15、よりさらに好ましくは、0.04から0.10のCIEy色座標を示すOLEDに係わるものである。
さらなる態様において、本発明は、光電子部品を製造する方法に係わるものである。その場合、本発明の有機分子が使用される。
本発明による該光電子素子、特にOLEDは、任意の蒸着及び/または液体処理の手段によって製造することができる。従って、少なくとも1層の層は、
-昇華工程によって製造され、
-有機気相成長工程によって製造され、
-キャリアガス昇華工程によって製造され、
-溶液処理または印刷される。
-昇華工程によって製造され、
-有機気相成長工程によって製造され、
-キャリアガス昇華工程によって製造され、
-溶液処理または印刷される。
該光電子素子、特に、本発明によるOLEDを製造するのに使用される方法は、当業界に公知されている。異なる層は、後続蒸着工程により、適切な基板上に個別的そして連続して成膜される。個別の層は、同一であるか、あるいは異なる成膜方法を使用しても蒸着される。
例えば、気相成長工程は、熱(共)蒸発、化学的気相成長及び物理的気相成長を含む。アクティブマトリックスOLEDディスプレイの場合、AMOLEDバックプレーンが基板として使用される。個別の層は、適切な溶媒を使用する溶液または分散液からも処理される。例えば、該溶液蒸着工程には、スピンコーティング、ディップコーティング及びジェット印刷が含まれる。該液体処理は、選択的に、不活性雰囲気(例えば、窒素雰囲気)で行われ、該溶媒は、当分野に公知の手段により、完全または部分的に除去されてもよい。
AAV1合成のための一般的な手順。
E1(1.00当量)、E2(2.20当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.01当量、CAS:51364-51-3)、トリ-tert-ブチル-ホスフィン(P(tBu)3)(0.04当量、CAS:13716-12-6)及びナトリウムtert-ブトキシド(NaOtBu)(3.50当量、CAS:865-48-5)を、90℃のトルエンにおいて、窒素雰囲気下で撹拌する。室温(rt)に冷却した後、反応混合物を、トルエン及び飽和食塩水で抽出し、相を分離する。混合した有機層をMgSO4で乾燥させた後、溶媒を減圧下で除去した。得られた粗生性物を再結晶化させるか、あるいはカラムクロマトグラフィによって精製し、I1を固体で得る。
E1(1.00当量)、E2(2.20当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.01当量、CAS:51364-51-3)、トリ-tert-ブチル-ホスフィン(P(tBu)3)(0.04当量、CAS:13716-12-6)及びナトリウムtert-ブトキシド(NaOtBu)(3.50当量、CAS:865-48-5)を、90℃のトルエンにおいて、窒素雰囲気下で撹拌する。室温(rt)に冷却した後、反応混合物を、トルエン及び飽和食塩水で抽出し、相を分離する。混合した有機層をMgSO4で乾燥させた後、溶媒を減圧下で除去した。得られた粗生性物を再結晶化させるか、あるいはカラムクロマトグラフィによって精製し、I1を固体で得る。
AAV2合成のための一般的な手順。
I1(1.00当量)、E3(2.20当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.01当量、CAS:51364-51-3)、トリ-tert-ブチル-ホスフィン(P(tBu)3)(0.04当量、CAS:13716-12-6)及びナトリウムtert-ブトキシド(NaOtBu)(3.00当量、CAS:865-48-5)を、110℃のトルエンにおいて、窒素雰囲気下で撹拌する。室温(rt)に冷却した後、反応混合物をトルエン及び飽和食塩水で抽出し、相を分離する。混合した有機層をMgSO4で乾燥させた後、溶媒を減圧下で除去した。得られた組生成物を再結晶化させるか、あるいはカラムクロマトグラフィによって精製し、I2を固体で得る。
I1(1.00当量)、E3(2.20当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.01当量、CAS:51364-51-3)、トリ-tert-ブチル-ホスフィン(P(tBu)3)(0.04当量、CAS:13716-12-6)及びナトリウムtert-ブトキシド(NaOtBu)(3.00当量、CAS:865-48-5)を、110℃のトルエンにおいて、窒素雰囲気下で撹拌する。室温(rt)に冷却した後、反応混合物をトルエン及び飽和食塩水で抽出し、相を分離する。混合した有機層をMgSO4で乾燥させた後、溶媒を減圧下で除去した。得られた組生成物を再結晶化させるか、あるいはカラムクロマトグラフィによって精製し、I2を固体で得る。
AAV3合成のための一般的な手順。
I2(1当量)は、0℃のtBu-ベンゼンで窒素雰囲気下で撹拌される。tert-ブチルリチウム(tBuLi,2.2当量、CAS594-19-4)を滴加し、反応物を50℃に加熱する。室温において、トリメチルボレート(6当量、CAS121-43-7)を徐々に添加し、リチウム化反応をクエンチする。反応混合物を60℃に2時間加熱した後、反応混合物を室温に冷却させた。水を添加し、混合物を2時間撹拌した。酢酸エチルで抽出した後、有機相をMgSO4で乾燥させ、溶媒を減圧下で除去した。得られた組生成物を再結晶化させるか、あるいはカラムクロマトグラフィによって精製し、I3を固体で得る。
I2(1当量)は、0℃のtBu-ベンゼンで窒素雰囲気下で撹拌される。tert-ブチルリチウム(tBuLi,2.2当量、CAS594-19-4)を滴加し、反応物を50℃に加熱する。室温において、トリメチルボレート(6当量、CAS121-43-7)を徐々に添加し、リチウム化反応をクエンチする。反応混合物を60℃に2時間加熱した後、反応混合物を室温に冷却させた。水を添加し、混合物を2時間撹拌した。酢酸エチルで抽出した後、有機相をMgSO4で乾燥させ、溶媒を減圧下で除去した。得られた組生成物を再結晶化させるか、あるいはカラムクロマトグラフィによって精製し、I3を固体で得る。
AAV4合成のための一般的な手順。
I3(1当量)をクロロベンゼンにおいて、窒素雰囲気下で撹拌する。N,N-ジイソプロピルエチルアミン(10.0当量、CAS7087-68-5)及び塩化アルミニウム(AlCl3)(10.0当量、CAS7446-70-0)を添加し、反応混合物を120℃に加熱する。60分後、N,N-ジイソプロピルエチルアミン(5.00当量、CAS7087-68-5)及び塩化アルミニウム(AlCl3)(5.00当量、CAS7446-70-0)を添加し、反応混合物を1.5時間撹拌する。室温に冷却させた後、反応混合物を、DCMと水との中で抽出した。有機相をMgSO4上で乾燥させ、溶媒を減圧下で除去した。残留物を再結晶化させるか、あるいはカラムクロマトグラフィによって精製し、P1を固体で得る。
I3(1当量)をクロロベンゼンにおいて、窒素雰囲気下で撹拌する。N,N-ジイソプロピルエチルアミン(10.0当量、CAS7087-68-5)及び塩化アルミニウム(AlCl3)(10.0当量、CAS7446-70-0)を添加し、反応混合物を120℃に加熱する。60分後、N,N-ジイソプロピルエチルアミン(5.00当量、CAS7087-68-5)及び塩化アルミニウム(AlCl3)(5.00当量、CAS7446-70-0)を添加し、反応混合物を1.5時間撹拌する。室温に冷却させた後、反応混合物を、DCMと水との中で抽出した。有機相をMgSO4上で乾燥させ、溶媒を減圧下で除去した。残留物を再結晶化させるか、あるいはカラムクロマトグラフィによって精製し、P1を固体で得る。
AAV5合成のための一般的な手順。
E3(1.00当量)、E2(1.10当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3,0.01当量、CAS:51364-51-3)、トリ-tert-ブチル-ホスフィン(P(tBu)3)(0.04当量、CAS:13716-12-6)及びナトリウムtert-ブトキシド(NaOtBu)(2.00当量、CAS:865-48-5)を、90℃のトルエンにおいて、窒素雰囲気下で撹拌する。室温(rt)に冷却した後、反応混合物をトルエン及び飽和食塩水で抽出し、相を分離する。混合した有機層をMgSO4で乾燥させた後、溶媒を減圧下で除去した。得られた組生成物を再結晶化させるか、あるいはカラムクロマトグラフィによって精製し、I1.2を高粘度オイルまたは固体で得る。
E3(1.00当量)、E2(1.10当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3,0.01当量、CAS:51364-51-3)、トリ-tert-ブチル-ホスフィン(P(tBu)3)(0.04当量、CAS:13716-12-6)及びナトリウムtert-ブトキシド(NaOtBu)(2.00当量、CAS:865-48-5)を、90℃のトルエンにおいて、窒素雰囲気下で撹拌する。室温(rt)に冷却した後、反応混合物をトルエン及び飽和食塩水で抽出し、相を分離する。混合した有機層をMgSO4で乾燥させた後、溶媒を減圧下で除去した。得られた組生成物を再結晶化させるか、あるいはカラムクロマトグラフィによって精製し、I1.2を高粘度オイルまたは固体で得る。
AAV6合成のための一般的な手順。
E1(1.00当量)、I1.2(2.20当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.01当量、CAS:51364-51-3)、トリ-tert-ブチル-ホスフィン(P(tBu)3)(0.04当量、CAS:13716-12-6)及びナトリウムtert-ブトキシド(NaOtBu)(3.50当量、CAS:865-48-5)を、110℃のトルエンにおいて、窒素雰囲気下で撹拌する。室温(rt)に冷却した後、反応混合物をトルエン及び飽和食塩水で抽出し、相を分離する。混合した有機層をMgSO4で乾燥させた後、溶媒を減圧下で除去した。得られた組生成物を再結晶化させるか、あるいはカラムクロマトグラフィによって精製し、I2を固体で得る。
E1(1.00当量)、I1.2(2.20当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.01当量、CAS:51364-51-3)、トリ-tert-ブチル-ホスフィン(P(tBu)3)(0.04当量、CAS:13716-12-6)及びナトリウムtert-ブトキシド(NaOtBu)(3.50当量、CAS:865-48-5)を、110℃のトルエンにおいて、窒素雰囲気下で撹拌する。室温(rt)に冷却した後、反応混合物をトルエン及び飽和食塩水で抽出し、相を分離する。混合した有機層をMgSO4で乾燥させた後、溶媒を減圧下で除去した。得られた組生成物を再結晶化させるか、あるいはカラムクロマトグラフィによって精製し、I2を固体で得る。
サイクリックボルタンメトリ
サイクリックボルタモグラムは、ジクロロメタン、または適する溶媒、及び適する支持電解質(例えば、0.1mol/Lのテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェート)における有機分子の濃度が、10-3mol/Lである溶液で測定される。該測定は、3電極アセンブリ(作用電極及びカウンター電極:Ptワイヤ、参照電極:Ptワイヤ)を使用し、窒素雰囲気下の室温で行い、内部標準として、FeCp2/FeCp2 +を使用して校正する。HOMOデータは、飽和カロメル電極(SCE)に係わる内部標準としてフェロセンを使用して修正された。
サイクリックボルタモグラムは、ジクロロメタン、または適する溶媒、及び適する支持電解質(例えば、0.1mol/Lのテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェート)における有機分子の濃度が、10-3mol/Lである溶液で測定される。該測定は、3電極アセンブリ(作用電極及びカウンター電極:Ptワイヤ、参照電極:Ptワイヤ)を使用し、窒素雰囲気下の室温で行い、内部標準として、FeCp2/FeCp2 +を使用して校正する。HOMOデータは、飽和カロメル電極(SCE)に係わる内部標準としてフェロセンを使用して修正された。
密度関数理論計算
分子構造は、BP86汎関数(functional)及びRI(resolution of identity approach)を使用して最適化された。励起エネルギーは、時間依存密度汎関数法(Time-Dependent DFT)(TD-DFT)方法を使用する(BP86)最適化された構造を使用して計算される。軌道及び励起状態エネルギーは、B3LYP汎関数によって計算される。Def2-SVP基本セット(及び数値積分のためのm4-grid)が使用される。Turbomoleプログラムパッケージは、全ての計算に使用される。
分子構造は、BP86汎関数(functional)及びRI(resolution of identity approach)を使用して最適化された。励起エネルギーは、時間依存密度汎関数法(Time-Dependent DFT)(TD-DFT)方法を使用する(BP86)最適化された構造を使用して計算される。軌道及び励起状態エネルギーは、B3LYP汎関数によって計算される。Def2-SVP基本セット(及び数値積分のためのm4-grid)が使用される。Turbomoleプログラムパッケージは、全ての計算に使用される。
光物理的測定
試料前処理:スピンコーティング
装置:Spin150、SPSユーロ
サンプル濃度は、適切な溶媒に溶解された10mg/mlである。
プログラム:1)1,000Upm/sにおいて、400U/minで3秒、1,000U/minで20秒。3)1,000Upm/sにおいて、4,000U/minで10秒。コーティング後、フィルムは、70℃で1分間乾燥させる。
試料前処理:スピンコーティング
装置:Spin150、SPSユーロ
サンプル濃度は、適切な溶媒に溶解された10mg/mlである。
プログラム:1)1,000Upm/sにおいて、400U/minで3秒、1,000U/minで20秒。3)1,000Upm/sにおいて、4,000U/minで10秒。コーティング後、フィルムは、70℃で1分間乾燥させる。
フォトルミネッセンス分光法及び時間相関単一光子計数(TCSPC)
正常状態放出分光法は、150WキセノンArcランプ、励起及び発光の単色計(monochromator)、Hamamatsu R928光電子増倍管、並びに時間相関単一光子計数オプションが装着されたHoriba Scientific、Model FluoroMax-4で測定される。標準補正フィッティングを使用し、発光スペクトル及び励起スペクトルを補正する。
正常状態放出分光法は、150WキセノンArcランプ、励起及び発光の単色計(monochromator)、Hamamatsu R928光電子増倍管、並びに時間相関単一光子計数オプションが装着されたHoriba Scientific、Model FluoroMax-4で測定される。標準補正フィッティングを使用し、発光スペクトル及び励起スペクトルを補正する。
励起状態寿命は、FM-2013装備及びHoriba YvonTCSPCハブと共に、TCSPC方法を使用し、同一系を使用して決定される。
励起ソースは、以下となる。
NanoLED 370(波長:371nm、パルス持続時間:1,1ns)
NanoLED 290(波長:294nm、パルス持続時間:<1ns)
SpectraLED 310(波長:314nm)
SpectraLED 355(波長:355nm)。
励起ソースは、以下となる。
NanoLED 370(波長:371nm、パルス持続時間:1,1ns)
NanoLED 290(波長:294nm、パルス持続時間:<1ns)
SpectraLED 310(波長:314nm)
SpectraLED 355(波長:355nm)。
データ分析(指数フィッティング)は、ソフトウェアスイートDataStation及びDAS6分析ソフトウェアを使用して行われる。適合度は、カイ二乗検定を使用して指定される。
フォトルミネッセンス量子収率測定
フォトルミネッセンス量子収率(PLQY)測定のために、Absolute PL量子収率測定C9920-03Gシステム(浜松ホトニクス)が使用される。量子収率及びCIE座標は、ソフトウェアU6039-05バージョン3.6.0を使用して決定される。
発光極大量は、nmで表され、量子収率Φyは、%で表され、CIE座標は、x,y値で表される。
PLQYは、次のプロトコルを使用して決定される。
1)品質保証:エタノール中のアントラセン(知られた濃度)を基準に使用
2)励起波長:有機分子の最大吸収が決定され、該波長を使用し、分子が励起される
3)測定
窒素雰囲気において、溶液またはフィルムをサンプルとしての量子収率が測定され、該収率は、次の方程式を使用して計算される。
ここで、nphotonは、光子数を示し、Intは、強度を示す。
フォトルミネッセンス量子収率(PLQY)測定のために、Absolute PL量子収率測定C9920-03Gシステム(浜松ホトニクス)が使用される。量子収率及びCIE座標は、ソフトウェアU6039-05バージョン3.6.0を使用して決定される。
発光極大量は、nmで表され、量子収率Φyは、%で表され、CIE座標は、x,y値で表される。
PLQYは、次のプロトコルを使用して決定される。
1)品質保証:エタノール中のアントラセン(知られた濃度)を基準に使用
2)励起波長:有機分子の最大吸収が決定され、該波長を使用し、分子が励起される
3)測定
窒素雰囲気において、溶液またはフィルムをサンプルとしての量子収率が測定され、該収率は、次の方程式を使用して計算される。
ここで、nphotonは、光子数を示し、Intは、強度を示す。
光電子素子の製造及び特性評価
本発明による有機分子を含む光電子素子、特に、OLED素子は、真空蒸着方法を介して製造することができる。層が1以上の化合物を含む場合、1以上の化合物の重量百分率は、%で表される。総重量百分率値は、100%であるので、値が指定されていない場合、該化合物の比率は、指定された値と100%との差と同じである。
本発明による有機分子を含む光電子素子、特に、OLED素子は、真空蒸着方法を介して製造することができる。層が1以上の化合物を含む場合、1以上の化合物の重量百分率は、%で表される。総重量百分率値は、100%であるので、値が指定されていない場合、該化合物の比率は、指定された値と100%との差と同じである。
完全に最適化されていないOLEDは、標準方法を使用し、エレクトロルミネセンススペクトル、強度による外部量子効率(%)、フォトダイオードによって感知された光、及び電流を使用して計算された特性を使用して特性化される。OLED素子の寿命は、一定電流密度において動作する間、輝度の変化から抽出される。LT50値は、測定輝度が、初期輝度の50%に低減された時間に該当し、類似して、LT80値は、測定輝度が、初期輝度の80%に低減された時点に該当し、LT95値は、測定輝度が、初期輝度の95%に低減された時点に該当する。
加速寿命測定が行われる(例えば、増大された電流密度適用)。例えば、500cd/m2において、LT80値は、次の方程式を使用して決定される。
ここで、L0は、適用された電流密度における初期輝度を示す。
該値は、さまざまなピクセル(一般的に、2~8個)の平均に該当し、そのようなピクセル間の標準偏差が提供される。
ここで、L0は、適用された電流密度における初期輝度を示す。
該値は、さまざまなピクセル(一般的に、2~8個)の平均に該当し、そのようなピクセル間の標準偏差が提供される。
HPLC-MS
HPLC-MS分析は、MS-検出器(Thermo LTQXL)を有するAgilent(1100シリーズ)のHPLCで行われる。
代表的なHPLC方法は、次の通りである。
逆相カラム4.6mm×150mm
Agilentからの粒子サイズ3.5μm(ZORBAX Eclipse Plus 95ÅC18、4.6×150mm、3.5μm HPLCカラム)がHPLCに使用される
該HPLC-MS測定は、勾配により、室温(rt)で行われる。
下記の溶媒混合物を使用する。
0.5mg/mL濃度の分析物溶液において、5μLの注入体積を測定のために取る。
HPLC-MS分析は、MS-検出器(Thermo LTQXL)を有するAgilent(1100シリーズ)のHPLCで行われる。
代表的なHPLC方法は、次の通りである。
逆相カラム4.6mm×150mm
Agilentからの粒子サイズ3.5μm(ZORBAX Eclipse Plus 95ÅC18、4.6×150mm、3.5μm HPLCカラム)がHPLCに使用される
該HPLC-MS測定は、勾配により、室温(rt)で行われる。
下記の溶媒混合物を使用する。
プロブのイオン化は、正(APCI+)または負(APCI-)のイオン化モードにおいて、大気圧化学イオン化(APCI)ソースを使用して行われる。
実施例1
実施例1は、以下のように合成された。
AAV1(91%収率)、ここで、1,3-ジブロモ-2-クロロベンゼン(CAS:19230-27-4)は、反応物E1及び1、2、3、5、6,7-ヘキサヒドロ-S-5-インダセン-4イル-アミン(CAS:63089-56-5)が、反応物E2として使用され、
AAV2(63%収率)、ここで、1-ブロモ-4-tert-ブチルベンゼン(CAS:3972-65-4)が反応物E3として使用され、
AAV3及びAAV4(2段階で18%収率)。
実施例1は、以下のように合成された。
AAV1(91%収率)、ここで、1,3-ジブロモ-2-クロロベンゼン(CAS:19230-27-4)は、反応物E1及び1、2、3、5、6,7-ヘキサヒドロ-S-5-インダセン-4イル-アミン(CAS:63089-56-5)が、反応物E2として使用され、
AAV2(63%収率)、ここで、1-ブロモ-4-tert-ブチルベンゼン(CAS:3972-65-4)が反応物E3として使用され、
AAV3及びAAV4(2段階で18%収率)。
MS(HPLC-MS)、m/z(滞留時間):693.6(8.23分)
実施例1の発光極大(PMMAの2重量%)は、458nmであり、半値幅(FWHM)は、0.15eVであり、CIEx及びCIEy座標は、それぞれ0.14及び0.08である。
Claims (15)
- 化学式Iの構造を含む、有機分子。
ここで、
RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RA、RB、RC、RD、RE、RF、RG及びRHは、下記からから独立して選択され、
水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR5で置換され、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR5で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR5で置換され、
R5は、それぞれの場合、下記からなる群から独立して選択される。
水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR6で置換され、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR6で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してR6で置換され、
R6は、それぞれの場合、下記からなる群から独立して選択される。
水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、独立してC1-C5-アルキル置換基で置換され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI、RVII、RA、RB、RC、RD、RE、RF、RG及びRHによってなる群のうち、任意の隣接した2個は、5個から8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、少なくとも、RAは、RBと共に、及びRCは、RDと共に、5個から8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、独立してR6で置換され、
選択的に、それぞれの水素は、独立して重水素またはハロゲンで置換される。 - RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI及びRVIIが独立して、下記からなる群から選択される、請求項1から5のうちいずれか1項に記載の有機分子。
水素、重水素、ハロゲン、
C1-C12-アルキル、
C6-C18-アリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、C1-C5-アルキル置換基によって独立して置換され、及び
C3-C15-ヘテロアリール、
ここで、選択的に、1以上の水素原子は、C1-C5-アルキル置換基によって独立して置換され、
ここで、選択的に、RI、RII、RIII及びRIVのうち、任意の隣接した2個は、共に、5個から8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、それぞれの水素は、独立してMeで置換される。 - RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI及びRVIIが独立して、下記からなる群から選択される、請求項1から6のうちいずれか1項に記載の有機分子。
水素、重水素、ハロゲン、Me、tBu、Ph、シクロヘキシル及びカルバゾール
ここで、選択的に、RI、RII、RIII及びRIVのうち、任意の隣接した2個は、共に、5個から8個のC-原子を有する単環式環系を形成し、
ここで、選択的に、水素は、独立してMeで置換される。 - RI、RII、RIII、RIV、RV、RVI及びRVIIが、独立して、下記からなる群から選択される請求項1から7のうちいずれか1項に記載の有機分子。
水素、重水素、ハロゲン、Me、tBu、Ph、シクロヘキシル及びカルバゾール。 - 光電子素子において、発光エミッタとしてのものである、請求項1から8のうちいずれか1項に記載の有機分子の使用。
- 前記光電子素子は、下記からなる群から選択される、請求項9に記載の有機分子の使用。
有機発光ダイオード(OLED)、
発光電気化学電池、
OLEDセンサ、
有機ダイオード、
有機太陽電池、
有機トランジスタ、
有機電界効果トランジスタ、
有機レーザ、及び
ダウンコンバーション素子。 - (a)請求項1から8のうちいずれか1項に記載の有機分子、特に、エミッタ及び/またはホストの形態、
(b)有機分子と異なるエミッタ及び/またはホストの物質、及び
(c)選択的に、染料及び/または溶媒、を含む、組成物。 - 請求項1から8のうちいずれか1項に記載の有機分子、または請求項11に記載の組成物を含む光電子素子であり、特に、有機発光ダイオード(OLED)、発光電気化学素子、OLEDセンサ、有機ダイオード、有機太陽電池、有機トランジスタ、有機電界効果トランジスタ、有機レーザ及びダウンコンバージョン素子からなる群のうちから選択される素子形態を有する、光電子素子。
- -基板、
-正極、
-負極、ここで、該正極または該負極は、基板上に配され、及び
-正極と負極との間に配置され、前記有機分子または前記組成物を含む、発光層、を含む、請求項12に記載の光電子素子。 - であり、請求項1から8のうちいずれか1項に記載の有機分子、または請求項11に記載の組成物が使用される、光電子素子の製造方法。
- 真空蒸発方法、あるいは溶液から、前記有機分子を処理する工程を含む、請求項14に記載の方法。
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