JP5036810B2 - 発光デバイスおよび組成物 - Google Patents

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Description

(関連出願)
本出願は、2006年5月15日に提出された米国特許仮出願番号60/800,727、および2007年2月19日に提出された同60/890,592に対して優先権を主張する。これらはいずれも、それらの全体が参照により本明細書中に組み込まれる。
本発明は、発光組成物、および該発光組成物を含む発光デバイスに関する。詳細には、本発明は、発光性発光団によって官能化されたナノ粒子を含む発光組成物および発光デバイスに関する。
白色光を放つことができる有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、ディスプレイのためのバックプレーン光、真上からの照明、および他の軽量、薄型の低電力の照明の用途としてのそれらの潜在的有用性の理由から、望まれている。高い色純度および2000cd/mを超える光度を有している白色光を放つ有機発光ダイオード(OLED)デバイスは、少なくとも1994年には実証されている(1、2)。しかし、白色を放つOLEDを調製することは相当難しい。なぜなら、白色光を放つことができる単層を有しているデバイスを調製することは、一般的には極めて難しいからである。以下を含むいくつかの有効ではないストラテジーが、白色光を生成するために使用されてきた:複数の発光層(例えば、赤、緑、および青)を有しているデバイスの調製(2);様々な色の複数の低分子放出体でドープされた1つの発光層の使用(1、3、4);様々な色を放つポリマーのブレンド(5、6);エキシマー(7)、または「電子異性体」(8)半導体ポリマーからの発光;界面からのエキシマー発光(9);および金属キレートからの広域発光(10)。
これらのアプローチの全てには、重大な欠点がある。複数の発光層を有しているデバイスの調製は、通常、より少ない数の層を有しているデバイスの調製よりも難しく、時間がかかる。界面欠陥が原因でデバイスの故障がより起こりやすく、複数の層の伝導帯エネルギーの整合は、せいぜい複雑に込み入っている。低分子は、ポリマー中では溶解度が限られる傾向がある。低分子放出体と放出体のポリマー分散物とのブレンドは、凝集または相分離する傾向があり、しばしば、デバイス性能の低下および低い色彩安定性を結果としてもたらす。エキシマーおよび電子異性体は、しばしば、場依存性の発光スペクトルを示し、それらの形成により、デバイスの輸送特性が変化する。伝統的なポリマーをベースとする系は、通常、精製することが難しく、バッチ間で低い再現性を示す。非常に一般的な意味を除いて、伝統的なポリマーをベースとする系の構造を制御することも非常に難しい。最後に、1つの低分子からの広域スペクトルの放出は、通常、緑色波長成分から主に構成され、かつ、赤色および青色成分についてははるかに低い効力を有している。ヒトの眼は、緑色光に対して最も敏感であり;したがって、実際のデバイスにおいては、緑色の成分よりも明るい赤色および青色の波長成分を有することが所望される。分子軌道および量子力学的理論では、1つの低分子物質からのこのタイプの放出が妨げられる。
以下の論文が上記で言及され、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
Kido, J., Hongawa, K., Okuyama, K.. & Nagai, K. White light-emitting organic electroluminescent devices using the poly(N-vinylcarbazole) emitter layer doped with three fluorescent chromophores. Applied Physics Letters 64, 815 (1994). Kido, J., Kimura, M. & Nagai, K. Multilayer White light-Emitting Organic Electroluminescent Device. Science 267, 1332-1334 (1995). Kido, J., Ikeda, W., Kimura, M. & Nagai, K. Jpn. J. Appl. Phys. (part 2) 35, L394 (1996). Tasch, S. et al. Applied Physics Letters 71, 2883 (1997). Yang, Y. & Pei, Q. Journal of Applied Physics 81, 3294 (1997). Granstrom, M. & Inganas, O. Applied Physics Letters 68, 147 (1996). Gao, Z. Q., Lee, C. S., Bello, I. & Lee, S. T. White light electroluminescence from a hole-transporting layer of mixed organic materials. Synthetic Metals 111-112, 39-42 (2000). Lee, Y.-Z. et al. White light electroluminescence from soluble oxadiazole- containing phenylene vinylene ether-linkage copolymer. Applied Physics Letters 79, 308-310 (2001). Chao, C-I. & Chen, S.-A. White light emission from exciplex in a bilayer device with two blue light-emitting polymers. Applied Physics Letters 73, 426-428 (1998). Hamada, Y. et al. White light-emitting material for organic electroluminescent devices. Jpn. J. Appl. Phys. (part 2) 35, L1339-L1341 (1996).
本発明者らは、ナノ粒子のアプローチを使用して、発光組成物およびデバイスを作成するための方法を見出した。本明細書に記載されるいくつかの実施形態は、ナノ粒子コアと、ナノ粒子コアに共有結合された少なくとも1つの発光団とを含むことができる、発光団によって官能化されたナノ粒子に関する。例えば、1つの実施形態においては、発光団によって官能化されたナノ粒子は、有機−無機発光団によって官能化されたナノ粒子である。好ましい実施形態においては、本明細書に記載される発光団によって官能化されたナノ粒子は、発光性であり、例えば、白色光を放つ。様々な実施形態は、本明細書に記載される発光性発光団によって官能化されたナノ粒子を含む組成物が提供する。
本明細書に記載される1つの実施形態は、式(I)によって表される発光団によって官能化されたナノ粒子に関する:
Figure 0005036810
式中、コアはナノ粒子コアであり得;AおよびAは、それぞれ、発光団であり得;LおよびLは、それぞれ、連結基であり得;mは、0または1〜10の範囲の整数であり得;nは、1〜10の範囲の整数であり得;pは、1〜5の範囲の整数であり得;qは、1から5の範囲の整数であり得;xは、0または1〜100の範囲の整数であり得;式中、x≧2である場合には、Lは、それぞれ、同じであっても異なっていてもよく、そしてAは、それぞれ、同じであっても異なっていてもよく;yは、1〜100の範囲の整数であり得;式中、y≧2である場合には、Lは、それぞれ、同じであっても異なっていてもよく、そしてAは、それぞれ、同じであっても異なっていてもよく;ただし、LおよびLがコアと位相的に異なるか、コアと組成的に異なるか、またはそれらの両方について異なり得るという条件である。
1つの実施形態は、式(I)の中のmが0であり得、少なくとも1つのA発光団が、少なくとも1つのA発光団とは異なる波長を有する光を放つことができる、本明細書に記載される発光団によって官能化されたナノ粒子に関する。1つの実施形態は、式(I)の中のmが1であり得、少なくとも1つのA発光団が、少なくとも1つのA発光団とは異なる波長を有する光を放つことができる、本明細書に記載される発光組成物に関する。1つの実施形態においては、式(I)の中のnは1であり得る。
本明細書に記載される発光性発光団によって官能化されたナノ粒子および組成物は、当業者に公知の適切なナノ粒子コアを含み得る。いくつかの実施形態においては、ナノ粒子コアは、シルセスキオキサン、シクロホスファゼン、トリアジン、シクロデキストリン、カリックスアーレン、および/またはフタロシアニン、ならびにシリカ粒子からなる群より選択される部分を含み得る。1つの実施形態において、シルセスキオキサンは、1,3,5,7,9,11,13,15−オクタキス(ジメチルシリルオキシ)ペンタシクロ−[9.5.1.13,9.15,15.17,13]−オクタシロキサンが含まれ得る。
多種多様の発光団を使用することができ、これらは、ナノ粒子コアに対して直接、または1つ以上の連結基を介してのいずれかで結合され得る。例えば、1つの実施形態においては、式(I)の中のA発光団およびA発光団は、それぞれ、橙色の光を放つ発光団、青色の光を放つ発光団、および黄色の光を放つ発光団からなる群より別々に選択することができる。
いくつかの実施形態においては、発光団は、橙色の光を放つ発光団、青色の光を放つ発光団、および黄色の光を放つ発光団からなる群より選択することができる。1つの実施形態においては、青色の光を放つ発光団は、約400nm〜約480nmの範囲の波長を有する光を放つことができる。例えば、青色の光を放つ発光団は、ポリパラフェニレン発光団、フルオレン発光団、スチルベン発光団、ビフェニル発光団、または芳香族多環式炭化水素発光団であり得る。1つの実施形態においては、青色の光を放つ発光団は、2,7−ビス−(2,2−ジフェニル−ビニル)−フルオレン発光団などのフルオレン発光団であり得る。別の実施形態においては、橙色の光を放つ発光団は、約560〜約750nmの範囲の波長を有する光を放つことができる。適切な橙色の光を放つ発光団としては、ピロメテン発光団、ローダミン発光団、メタロポルフィリン発光団、メタロフタロシアニン発光団、ピラン−4−イリデン−マロノニトリル発光団、およびルブレン発光団が挙げられるが、これらに限定されない。1つの実施形態においては、橙色の光を放つ発光団は、2−[2−tert−ブチル−6−(2−{4−[(4−ヘキシル−フェニル)−フェニル−アミノ]−フェニル}−ビニル)−ピラン−4−イリデン]−マロノニトリル発光団などのルブレン発光団であり得る。いくつかの実施形態においては、黄色の光を放つ発光団は、約480nm〜約560nmの範囲の波長を有する光を放つことができる。例示的な黄色の光を放つ発光団としては、ピロメテン発光団、ローダミン発光団、メタロポルフィリン発光団、メタロフタロシアニン発光団、ピラン−4−イリデン−マロノニトリル発光団、およびルブレン発光団が挙げられる。1つの実施形態においては、黄色の光を放つ発光団は、2−{2−tert−ブチル−6−[4−(N−フェニル−N−アリル)フェニル]−ビニル}−ピラン−4−イリデン]−マロノニトリルなどのルブレン発光団であり得る。
ナノ粒子コアに直接、または連結基を介してのいずれかで結合される蛍光団の数は様々であり得る。いくつかの実施形態においては、ナノ粒子コアに結合される発光団の数は、1〜約100の範囲であり得る。1つの実施形態においては、ナノ粒子コアに結合される発光団の数は、8であり得る。他の実施形態においては、ナノ粒子コアに結合される発光団の数は、約8〜約80の範囲であり得る。他の実施形態においては、ナノ粒子コアに結合される発光団の数は、約8〜約60の範囲であり得る。他の実施形態においては、ナノ粒子コアに結合される発光団の数は、約8〜約40の範囲であり得る。いくつかの実施形態においては、ナノ粒子コアに結合される発光団の数は、約8〜約20の範囲であり得る。いくつかの実施形態においては、ナノ粒子コアに結合させられる発光団の数は、15であり得る。いくつかの実施形態においては、ナノ粒子コアに結合される発光団の数は、16であり得る。いくつかの実施形態においては、ナノ粒子コアに結合される発光団の数は、22であり得る。いくつかの実施形態においては、ナノ粒子コアに結合される発光団の数は、23であり得る。いくつかの実施形態においては、ナノ粒子コアに結合される発光団の数は、24であり得る。
本明細書に記載される別の実施形態は、高い仕事関数の金属を含む陽極層;低い仕事関数の金属を含む陰極層、そして、陽極層と陰極層との間に配置され、陽極層および陰極層に電気的に接続された発光層を含み得る発光デバイスであって、発光層は、本明細書に記載される発光団によって官能化されたナノ粒子を含み得る発光デバイスに関する。1つの実施形態において、発光団によって官能化されたナノ粒子は式(I)によって表される。1つの実施形態において、発光団によって官能化されたナノ粒子は、有機−無機発光団によって官能化されたナノ粒子である。1つの実施形態においては、有機−無機発光団によって官能化されたナノ粒子は、リン(P)、ケイ素(Si)、および/または金属などの無機元素を含むナノ粒子コアを含む。例えば、1つの実施形態において、ナノ粒子コアは、シルセスキオキサン、シクロホスファゼン、金属フタロシアニン、およびシリカ粒子からなる群より選択される部分を含む。本明細書に記載される発光組成物は、2つ以上の発光団によって官能化されたナノ粒子、および/または他の物質を、発光団によって官能化されたナノ粒子(単数または複数)に加えて含み得る。
陽極層は、金属、混合金属、合金、金属酸化物、または混合金属酸化物などの常套の材料、あるいは、伝導性ポリマーを含み得る。適切な金属としては、I族の金属、4、5、6族の金属、8〜10族の遷移金属が挙げられる。陽極層が発光性である場合には、12、13、および14族の金属またはその合金のような混合金属酸化物(例えば、Au、Pt、およびインジウム−錫−酸化物(ITO))が使用され得る。陽極層は、例えば、「Flexible light−emitting diode mede from soluble conducting polymer」,Nature,357巻,pp.477−479(1992年6月11日)に記載されているポリアニリンなどの有機物質を含み得る。適切な高い仕事関数の金属の例としては、Au、Pt、インジウム−錫−酸化物(ITO)、またはそれらの合金が挙げられるが、これらに限定されない。
陰極層は、陽極層よりも低い仕事関数を有している物質を含み得る。陰極層のための物質は、1族のアルカリ金属、2族の金属、12族の金属から選択され得、これには、希土類元素、ランタノイドおよびアクチノイド、アルミニウム、インジウム、カルシウム、バリウム、サマリウム、およびマグネシウムなどの物質、ならびにそれらの混合物が含まれる。Li含有有機金属化合物、LiF、およびLiOが、操作電圧を下げるために、有機相と陰極層との間に配置される場合もある。適切な低い仕事関数の金属としては、Al、Ag、Mg、Ca、Cu、Mg/Ag、LiF/Al、CsF、CsF/Al、またはそれらの合金が挙げられるが、これらに限定されない。1つの実施形態においては、陽極層は、約1〜約1000nmの範囲の厚みを有し得る。1つの実施形態においては、陰極層は、約1〜約1000nmの範囲の厚みを有し得る。
本明細書に記載される1つの実施形態は、有機−無機発光団によって官能化されたナノ粒子が、ナノ粒子コアと、ナノ粒子コアに共有結合された2つ以上の発光団とを含むことができる発光デバイスであって、少なくとも1つの発光団は、他の発光団の少なくとも1つとは異なる波長を有している光を放つ発光デバイスに関する。1つの実施形態において、少なくとも1つの発光団は、560nm〜750nmの範囲の波長を有する光を放つことができ、他の発光団のうちの少なくとも1つは、400nm〜480nmの範囲の波長の光を放つことができる。別の実施形態において、560nm〜750nmの範囲の波長を有する光を放つ発光団の数の、400nm〜480nmの範囲の波長の光を放つ他の発光団の数に対する比は、約1:99〜約99:1の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、560nm〜750nmの範囲の波長を有する光を放つ発光団の数の、400nm〜480nmの範囲の波長を有している光を放つ他の発光団の数に対する比は、約1:21〜約1:21の範囲である。1つの実施形態において、少なくとも1つの発光団は、480nm〜560nmの範囲の波長を有している光を放ち、そして少なくとも1つの他の発光団は、400nm〜480nmの範囲の波長を有する光を放つ。いくつかの実施形態において、480nm〜560nmの範囲の波長を有している光を放つ発光団の数の、400nm〜480nmの範囲の波長を有する光を放つ他の発光団の数に対する比は、約1:99〜約99:1の範囲である。特定の実施形態において、480nm〜560nmの範囲の波長を有する光を放つA発光団の数の、400nm〜480nmの範囲の波長を有する光を放つ他のA発光団の数に対する比は、約1:21〜約21:1の範囲である。
本明細書に記載される1つの実施形態は、発光デバイスであって、発光組成物の層は、第1の有機−無機発光団によって官能化された複数のナノ粒子(複数の第1のナノ粒子の少なくとも一部は、約8〜約24の青色の光を放つ発光団を含む)と、第2の有機−無機発光団によって官能化された複数のナノ粒子(複数の第2のナノ粒子の少なくとも一部は、約8〜約24の赤色の光を放つ発光団を含む)を含み得る。1つの実施形態において、第1のナノ粒子の数の、第2のナノ粒子の数に対する比は、約1〜約2000の範囲であり得る。別の実施形態において、第1のナノ粒子の数の、第2のナノ粒子の数に対する比は、約1〜約1000の範囲であり得る。
連結基は様々な部分を含み得る。例えば、いくつかの実施形態において、式(I)の中のLおよびLは、それぞれ独立して、2価、3価、4価、または5価の部分を含み得る。1つの実施形態において、2価の部分は:
Figure 0005036810
および
Figure 0005036810
からなる群より選択される。1つの実施形態において、3価の部分は:
Figure 0005036810
および
Figure 0005036810
からなる群より選択され得る。別の実施形態において、4価の部分は:
Figure 0005036810
および
Figure 0005036810
からなる群より選択され得る。1つの実施形態において、5価の部分は:
Figure 0005036810
および
Figure 0005036810
からなる群より選択され得る。特定の実施形態において、LおよびLは、それぞれ:
Figure 0005036810
を含み得る。
発光組成物中の発光団によって官能化されたナノ粒子の量は様々であり得る。いくつかの実施形態において、発光組成物層中の発光団によって官能化されたナノ粒子の量は、発光層の全重量を基準にして、約1重量%〜約100重量%の範囲であり得る。1つの実施形態において、発光層中の発光団によって官能化されたナノ粒子の量は、発光層の全重量を基準にして、約1重量%〜約10重量%の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、発光層は、約50〜約250nmの範囲の厚みを有し得る。
発光組成物または層は、複数の成分を含む複合物質であり得る。例えば、いくつかの実施形態において、発光デバイスは、ホール輸送物質および/または電子輸送物質を含む。様々なホール輸送物質を発光組成物中で、したがって、デバイス中で利用することができる。例えば、ホール輸送物質は、芳香族アミン、芳香族ホスフィン、チオフェン、それらのポリマー、またはそれらの混合物であり得るが、これらに限定されない。発光組成物は、ホール輸送物質および/または電子輸送物質を含み得る。いくつかの実施形態において、発光組成物中のホール輸送物質の量は、発光組成物の全重量を基準にして、約1重量%〜約99重量%の範囲であり得る。好ましくは、発光組成物中のホール輸送物質の量は、発光組成物の全重量を基準にして、約30重量%〜約70重量%の範囲であり得る。
様々な電子輸送物質を発光組成物中で使用することもできる。適切な電子輸送物質の例としては、芳香族オキサジアゾール、キノリン、トリアゾール、ピリジン、ジシアノイミダゾール、芳香族シアノ、それらのポリマー、またはそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、発光組成物中の電子輸送物質の量は、発光組成物の全重量を基準にして、約1重量%〜約99重量%の範囲であり得る。好ましくは、発光組成物中の電子輸送物質の量は、発光組成物の全重量を基準にして、約30重量%〜約70重量%の範囲であり得る。
所望される場合には、さらなる層が発光デバイスに含まれ得る。1つの実施形態において、発光デバイスは、電子輸送/注入層を、例えば、陰極層と発光層との間に含み得る。電子輸送/注入物質層の最低空分子気道(LUMO)エネルギーレベルは、それが発光層から電子を受け取ることを防ぐために十分に高いことが好ましい。電子輸送/注入物質のLUMOと陰極層の仕事関数との間のエネルギー差は、陰極からの効率的な電子の注入を可能にするために十分に低いことが好ましい。電子輸送/注入層に含まれる適切な物質の例としては、アルミニウムキノレート(Alq)、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)、フェナントロリン、キノキサリン、1,3,5−トリス[N−フェニルベンズイミダゾール−z−イル]ベンゼン(TPBI)、またはそれらの誘導体が挙げられるが、これらに限定されない。別の実施形態において、デバイスは、ホールブロック層を、例えば、電子輸送/注入層と発光層との間に含み得る。ホールブロック層に含まれ得る適切な物質としては、バトクプロイン(BCP)、3,4,5−トリフェニル−1,2,4−トリアゾール、3,5−ビス(4−tert−ブチル−フェニル)−4−フェニル−[1,2,4]トリアゾール、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン、または1,1−ビス(4−ビス(4−メチルフェニル)アミノフェニル)−シクロヘキサンが挙げられるが、これらに限定されない。なお別の実施形態において、発光デバイスは、ホール注入層を、例えば、陽極層と発光層との間に含み得る。これは、ポリチオフェン誘導体(例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)/ポリスチレンスルホン酸(PSS))、ベンジジン誘導体(例えば、N,N,N’,N’’−テトラフェニルベンジジン)、ポリ(N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン)、トリフェニルアミン、またはフェニレンジアミン誘導体(例えば、N,N’−ビス(4−メチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)−1,4−フェニレンジアミン)、4,4’,4’’−トリス(N−(ナフチレン−2−イル)−N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン、オキサジアゾール誘導体(例えば、1,3−ビス(5−(4−ジフェニルアミノ)フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)ベンゼン)、ポリアセチレン誘導体(例えば、ポリ(1,2−ビス−ベンジルチオ−アセチレン))、またはフタロシアニン金属錯体誘導体、例えば、フタロシアニン銅が含まれる。
本明細書に記載される実施形態のいくつかにおいて、発光組成物は、白色光を放つように構成される。
これらおよび他の実施形態は、以下にさらに詳細に記載される。
図1は、シルセスキオキサンナノ粒子コアを含む、発光団によって官能化されたナノ粒子を調製するための一般的なプロセスを示す。
図2は、シルセスキオキサンナノ粒子コアを含む、発光団によって官能化されたナノ粒子を調製するための一般的なプロセスの別の実施形態を示す。
図3は、分岐した連結基およびシルセスキオキサンナノ粒子コアを含む、発光団によって官能化されたナノ粒子を調製するための一般的なプロセスを示す。
図4は青色発光団B−5を調製するための合成方法を示す。
図5は、発光団の合成に使用することができる、中間体化合物O−4の調製のための合成方法を示す。
図6は、橙色発光団O−8を調製するための合成方法を示す。
図7は、黄色発光団Y−5を調製するための合成方法を示す。
図8は、発光団によって官能化されたナノ粒子POSS−(blue)およびPOSS−(orange)を調製するための合成方法を示す。
図9は、POSS(blue)21(orange)発光団によって官能化されたナノ粒子を調製するための合成方法を示す。
図10は、POSS(blue)21(yellow)発光団によって官能化されたナノ粒子を調製するための合成方法を示す。
図11は、ITO陰極/ガラス基材層92と、Mg:Ag陰極層93との間に配置された、発光層91(発光団によって官能化されたナノ粒子POSS(blue)およびPOSS(orange)を、750:1のPOSS(blue):POSS(orange)の比で含む)を含む発光デバイス90を模式的に示す。図11は、デバイス90によって放たれた光のUV可視スペクトルも示す。
図12は、ITO陰極/ガラス基材層102と、Mg:Ag陰極層103との間に配置された、発光層101(PVK+PBD(50:50)ならびに発光団によって官能化されたナノ粒子POSS(blue)およびPOSS(orange)を、7:1のPOSS(blue):POSS(orange)比で含む)を含む発光デバイス100を模式的に示す。図12は、デバイス100によって放れた光のUV可視(UV−VIS)スペクトルも示す。
図13は、図12に示したデバイス100によって放たれる光についての2次元CIE色座標図を示す。
図14は、実施例23の発光デバイス((■)で示される、発光団によって官能化されたナノ粒子POSS(blue)21(orange)を組み込んでいる)、および実施例24の発光デバイス((◆)で示される、発光団によって官能化されたナノ粒子POSS(blue)21(yellow)を組み込んでいる)によって放たれた光のUV−VISスペクトルを示す。
図15Aおよび15Bは、それぞれ、実施例24および23のデバイスによって放たれた光についての一般的な2次元CIE色座標図を示す。白色は、X=0.33およびY=0.33の座標付近で得ることができる。
図16は、陽極/ガラス基材層142と陰極層143との間に配置された発光層141(発光団によって官能化されたナノ粒子を含む)を含む発光デバイス140を示す。デバイス140はまた、陰極層143と発光層141との間に配置された電子輸送/注入層144も含む。
図17は、陽極/ガラス基材層152と陰極層153との間に配置された発光層151(発光団によって官能化されたナノ粒子を含む)を含む発光デバイス150を示す。デバイス150はまた、陰極層153と発光層151との間に配置された電子輸送/注入層154およびホールブロック層155も含む。
図18は、陽極/ガラス基材層162と陰極層163との間に配置された発光層161(発光団によって官能化されたナノ粒子を含む)を含む発光デバイス160を示す。デバイス160はまた、陰極層163と発光層161との間に配置された電子輸送/注入層164およびホールブロック層165、ならびに発光層161と陽極/ガラス基材層162との間に配置されたホール注入層166も含む。
ナノ粒子は、約100nmまたはそれ未満の断面測定値(例えば、球形の場合には直径)を有する粒子である。デンドリマーはナノ粒子の例である。ナノ粒子は可溶性または不溶性のポリマー(コポリマー、高分岐ポリマーなど)であり得、これらは、約100nmまたはそれ未満の粒子になるように、凝集、堆積、および/または自己集合する能力を有している。式(II)のシルセスキオキサン基はナノ粒子の一例である。
デンドリマーは、低分子およびポリマーの両方の有用な特性を示す分岐した分子物質である。例えば、Frechet、J.M.J.;Hawker,C.J.Comprehensive Polymer Science,第2版 補遣;Pergamon:Oxford,England,1996;pp.140−206を参照のこと。デンドリマーは、実質的に単分散合成マクロ分子であり、中心のコア、高度に分岐しているが実質的には規則的な反復構造単位、そして多数の周辺の終結基(ending group)を含む3次元構造を有している。これらの用語のさらに詳細な記述は、G.Odian,Principles of Polymerization,John Wiley,New York,第2版,1981,pp.177−179、およびW.R.Sorenson,F.Sweeney and T.W.Campbell,Preparative Methods of Polymer Chemistry,John Wiley,New York,第3版,2001、pp.442−444(これらはいずれも、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる)に見られる。デンドリマーの周囲の多数の官能基は、例えば、共有結合による、発光性発光団の取り込みに適していることが理想的である。発光団の結合に適合するデンドリマーの周辺の官能基の修飾は、「Dendrimers III:Design Dimension Function」,Vogtle,F.,Vol.Ed.Top.Curr.Chem.2001,212に記載されている一般的方法によって行うことができる。同様の方法はまた、ポリマーナノ粒子を官能化するために使用することもできる。
「発色団」は、電磁放射線を吸収することができる分子または分子の集合体である。「励起状態」は、電子が、その分子について別のエネルギー状態よりも高いエネルギー状態に密集している分子の電気的状態である。
「発光団」は、電磁放射線に曝されると光を放つ発色団である。発色団の「量子収量」は、吸収された光子の数に対する放たれた光子の数の比である。発光団は、本明細書では発光基と呼ばれる場合も、またその逆の場合もある。
用語「シルセスキオキサン」は、ケイ素および酸素からなる多環式化合物のファミリーについての一般的名称である。シルセスキオキサンはまた、シルセスキオキサンおよび多面体オリゴマーシルセスキオキサン(POSS)としても知られている。
金属の「仕事関数」は、金属の表面から電子を抽出するために必要な最小エネルギーの尺度である。
「高い仕事関数の金属」は、容易に正孔注入でき、典型的には4.5以上の仕事関数を有している金属あるいは合金である。
「低い仕事関数の金属」は、容易に電子を失い、典型的には、4.3未満の仕事関数を有している合金の金属である。
物質は、それが白色光を放つ場合には白色発光性である。白色光は、おおよそのCIE色座標(X=1/3、Y=1/3)を有している光である。CIE色座標(X=1/3、Y=1/3)は、無彩色点として定義される。XおよびYの色座標は、1つの色に一致するようにCIE原色に適用される負荷である。これらの用語のさらなる詳細な記述は、CIE 1971,International Commission on Illumination,Colorimetry:Official Recommendation of the International Commission on Illumination,Publication CIE No.15(E−1.3.1)1971,Bureau Central de la CIE,Paris、1971、およびF.W.Billmeyer,Jr.,M.Saltzman,Principles of Color Technology,第2版,John Wiley & Sons,Inc.,New York,1981(これらはいずれも、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる)に見ることができる。
1つの実施形態により、ナノ粒子コアと、ナノ粒子コアに共有結合された少なくとも1つの発光団とを含む、発光団によって官能化されたナノ粒子が提供される。発光団によって官能化されたナノ粒子は、有機または有機−無機(例えば、有機成分および無機成分の両方を含む)であってよい。例えば、発光団が結合されたナノ粒子コアは、有機(例えば、フタロシアニン、トリアジン、および/またはシクロデキストリンを含み得る)、無機(例えば、シルセスキオキサンおよび/またはシリカ粒子を含み得る)、または、有機−無機(例えば、金属フタロシアニン複合体が含まれ得る)であってよい。同様に、ナノ粒子コアに結合された発光団は、有機、または有機−無機(例えば、金属イオンを含む)であってよい。例えば、1つの実施形態において、発光団はメタロポルフィリン発光団である。1つの実施形態において、発光団によって官能化されたナノ粒子は式(I)によって表される。
発光団によって官能化されたナノ粒子は、様々な方法で、例えば、ナノ粒子コアに対して1つ以上の発光団を結合させることによって調製され得る。白色光を放つナノ粒子を作成するための好ましい方法は、図1に示される。シルセスキオキサンナノ粒子コアに対する発光団の共有結合は、好ましくは、PCT WO02/05971(参照により本明細書に組み込まれる)でシルセスキオキサンに対する様々な基の結合について記載された一般的な様式で行われる。好ましいナノ粒子コアは、式(II)に示されるシルセスキオキサンであり、より好ましくは、式(III)に示される1,3,5,7,9,11,13,15−オクタキス(ジメチルシリルオキシ)ペンタシクロ−[9.5.1.13,9.15,15.17,13]−オクタシロキサンである。
Figure 0005036810
様々な色を放つ発光性ナノ粒子を、様々な比で、ナノ粒子コアに対して2つ以上の発光団を結合させることによって作成することができる。例えば、第一級アルケンまたは別の官能基を含む赤、青、橙、および/または黄色発光団を、様々な比で発光団を含む混合物からランダムにナノ粒子コアに結合させることができる。各々のナノ粒子コア上の各々の発光団の数はまた、ナノ粒子コア上に、選択された数の1つのタイプの発光団および選択された数の別のタイプの発光団が存在し得るように(例えば、1個の赤色発光団および7個の青色発光団、または21個の青色発光団および1個の黄色発光団)正確に制御することができる。発光団の数を制御するための方法の例は、以下である:第一級アルケン基を含む赤色発光団が、白金触媒(例えば、ヘキサクロロ白金酸またはPt(dvs)(白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体))を使用して、高希釈条件下でヒドロシル化によってシルセスキオキサンに結合される。シルセスキオキサン出発物質は、モル過剰量で、好ましくは1.1倍を超えるモル過剰量で、より好ましくは1.5倍を超えるモル過剰量で、最も好ましくは2.0倍を超えるモル過剰量で存在する。得られる生成物は、約7個の未反応の官能基(例えば、シラン(Si−H))と、約1個の共有結合された赤色の光を放つ発光団とを有しているシルセスキオキサンである。赤色の光を放つ発光団によって官能化されたシルセスキオキサン(好ましくは、約7個のSi−H基を含む)は、次いで、当業者に公知の方法によって未反応のシルセスキオキサン出発物質から分離される。
青色の光を放つ発光団を、次いで、赤色の光を放つ発光団で置換されたシルセスキオキサンに対して、好ましくは、反応を赤色の光を放つ発光団で置換されたシルセスキオキサン上の未反応の官能基1個あたり少なくとも1モル等量の青色の光を放つ発光団を提供するように制御することを除いて、赤色の光を放つ発光団の結合に使用した方法と同じ一般的方法によって結合させることができる。
1つ以上の発光団を、連結基を介してナノ粒子コアに結合させることもできる。例えば、1つ以上の青色の光を放つ発光団を、穏やかな塩基(例えば、イミダゾール)を使用して3価のケイ素をベースとする連結基に結合させることができる。1つ以上の発光団が結合された連結基は、次いで、ナノ粒子コアに直接発光団を結合させるための本明細書に記載される方法と同様の方法を使用して、ナノ粒子コアに結合させることができる。当業者は、特に明記されない限りは、ナノ粒子コアへの発光団の結合についての本明細書の参考文献に、直接結合および連結基を介する結合の両方が含まれることを理解するであろう。連結基は、以下にさらに詳細に記載されるように、2価または3価であってよい。
他の発光団によって官能化されたナノ粒子は、例えば、図2に示されるように、直接および/または連結基を介してのいずれかで、ナノ粒子コアに対して様々な色の様々な発光団を結合させることによって、同様の様式で調製することができる。例えば、ナノ粒子コア(例えば、シルセスキオキサン)は、赤色および青色発光団での官能化後にナノ粒子コアに未反応の官能基が含まれるように反応物のモル比が調節されることを除いて、上記の反応順序と同様の反応順序を使用することによって、赤色、橙色、青色、および緑色発光団によって官能化することができる。これらの未反応の官能基は、次いで、緑色発光団と反応されてよく、発光性発光団によって官能化されたナノ粒子コアが提供される。別の例としては、ナノ粒子コア(例えば、シルセスキオキサン)は、赤色および青色発光団によって官能化することができ、ここで、赤色および青色発光団はいずれも、赤色および青色発光団での官能化後にナノ粒子コアに未反応の官能基が含まれるように反応物のモル比が調節されることを除いて、上記の反応順序と同様の反応順序を使用することによって、本明細書に記載されるように1つ以上の連結基を介してナノ粒子コアに結合される。これらの未反応の官能基は、次いで、緑色発光団と反応されてよく、緑色発光団が直接結合され、赤色および青色発光団が1つ以上の連結基を介して結合された、発光性発光団によって官能化されたナノ粒子コアが提供される。上記官能化プロセスは、それぞれのモル比および反応段階の数を制御することによって改変することができ、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、24、25、25、27、28、29、30、31、32、またはそれ以上の異なる発光団を有している、発光性発光団によって官能化されたナノ粒子コアを生成することができることは、当業者に明らかであろう。同様に、上記官能化プロセスは、さらに改変(各々のモル比および反応段階の数を調節することによる)されて、特定の発光団のさまざまな比(例えば、8個の赤;8個の青;8個の緑;8個の橙;4個の赤および4個の青;4個の青および4個の緑;4個の赤および4個の緑;3個の橙、3個の青および2個の黄色;3個の赤、3個の青および2個の緑;2個の赤、3個の青および3個の緑;3個の赤、2個の青および3個の緑、1個の赤および21個の青、1個の橙および21個の青;1個の黄色および21個の青など)を有する、発光性発光団によって官能化されたシルセスキオキサンを得ることができる。発光団の色は、赤、橙、緑、および青に限定されず、したがって、上記官能化プロセスは、実質的に任意の個々の色(例えば、シアン、橙、赤−橙、黄、紫、マゼンタなど)をそれぞれ有している、発光団の実質的にあらゆる組み合わせを利用するように改変することができる。多種多様な発光団は市販されており、ナノ粒子コア上の官能基(例えば、シラン)と反応することができる官能基(例えば、第一級アルケン基)を含むように修飾(そのような修飾が必要である場合には)することができる。上記プロセスはまた、他のナノ粒子を利用するように改変することもできる。
発光団によって官能化されたナノ粒子は、発光団の相対的な比および実体に応じて、様々な色を放つように構成することができる。それぞれの発光団によって官能化されたナノ粒子の相対的な比は、好ましくは、発光団によって官能化されたナノ粒子の得られる混合物が所望される色(例えば、白色光)を放つように選択される。別の実施形態において、ナノ粒子の割合は、白色光を放つ層が得られるように選択される。白色光は、適切な発光団の選択によって得ることができる。別の実施形態において、選択される発光団は、無彩色点と実質的に交差する線上にあるCommission Internationale de L’Eclairage(CIE)色座標を有する。例えば、有機−無機発光団によって官能化されたナノ粒子(例えば、赤色および青色発光団によって官能化されたナノ粒子)の混合物を、白色光を生成するために使用することができる。白色光を放つナノ粒子を、当業者に公知の条件(例えば、紫外線、好ましくは、約250nm〜約420nmの間の波長を有している光の照射)下で白色光を放つように構成させることができる。
1つの実施形態において、ナノ粒子コアは、式(II)によって表されるシルセスキオキサンコアを有している1つのシルセスキオキサンであり得る。式(II)に示されるシルセスキオキサンコアは、比較的堅い立方体構造を有しており、式(II)中のR基によって表される発光団は、シルセスキオキサンの頂点に結合させることができる。本発明は、いずれの操作の理論にも束縛されないが、ナノ粒子コアは発光団の放出状態を分離させて、発色団部分との物理的相互作用を妨げるように作用すると考えられる。さらに、ナノ粒子コアの外表面上への発光団の取り込みは、ナノ粒子マトリックスもしくはコアへの発光団の埋め込みとは異なり、発光団間での相互作用を実質的に減少させ、したがって、凝集を妨げると考えられる。結果として、本明細書に記載される発光団によって官能化されたナノ粒子による白色光の放出が改善される。
1つの実施形態によって、青色の光を放つ発光団によって官能化されたナノ粒子と、赤色の光を放つ発光団によって官能化されたナノ粒子とを含む発光組成物が提供される。例えば、発光組成物は、式(IV)および(V)のシルセスキオキサン基を含み得る。
Figure 0005036810
式(IV)および(V)において、「青」および「赤」は、無彩色点と実質的に交差する線上にあるCIE色座標を有する発光波長を有している、独立して選択された発光団を表す。
上記のように、発光団は、例えば、図3に示されるように、多価または分岐であり得る連結単位を使用してナノ粒子コアに結合させることができる。例えば、いくつかの実施形態において、式(I)中のLおよびLは、それぞれ独立して、2価、3価、4価、または5価の部分を含み得る。この状況では、価数は、連結基が結合される発光団の数を示す。例えば、1つの実施形態において、連結基は、以下からなる群より選択される2価の部分を含む:
Figure 0005036810
および
Figure 0005036810
これらの連結単位は、記号:
Figure 0005036810
によって示される2価であり、これは、部分と発光団との間、または、部分と次に発光団に結合する連結単位の別の部分との間の化学結合を示す。通常の化学結合の記号「−」は、部分とナノ粒子コアとの間、または、部分と次にナノ粒子コアに結合する連結単位の別の部分との間の結合を示す。
1つの実施形態において、3価の部分は、
Figure 0005036810
および
Figure 0005036810
からなる群より選択することができる。例えば、当業者は、式(VI)および(VII)中のRが式
Figure 0005036810
の3価の部分を含むことを理解するであろう。
1つの実施形態において、4価の部分は、
Figure 0005036810
および
Figure 0005036810
からなる群より選択することができる。
1つの実施形態において、5価の部分は、
Figure 0005036810
および
Figure 0005036810
からなる群より選択することができる。
特定の実施形態において、LおよびLはそれぞれ、
Figure 0005036810
を含み得る。
本発明は理論によっては束縛されないが、連結単位の使用が、同じナノ粒子コアが結合される発光団間での分子内エネルギー転移を有利に最小化するために役立つと考えられる。多価連結単位を使用してナノ粒子コアに発光団を結合させることにより、ナノ粒子コアに結合される発光団の数を、2価の連結単位の使用と比較して増加することができる。
1つの実施形態において、1つ以上の連結単位は、それらが結合されるナノ粒子コアとは異なり、例えば、コアと位相的に異なるか、コアと組成的に異なるか、またはそれらの両方について異なる。例えば、1つの実施形態において、式(I)中のLおよびLは、ナノ粒子コアと位相的に異なるか、ナノ粒子コアと組成的に異なるか、またはそれらの両方について異なる。この状況においては、用語「位相的に異なる」および「組成的に異なる」は、それぞれ、連結単位とそれに結合されるナノ粒子コアとの間での、トポロジーおよび組成の相違をいう。例えば、いくつかのデンドリマーは、連続するタマネギの皮の様な層、または本質的に互いに同程度の分岐を有しており、したがって、互いに位相的に不定の「層(generations)」を含む。同様に、いくつかのデンドリマーは、連続するタマネギの皮のような層、または本質的に互いに同じ化学的組成を有しており、したがって、互いに組成的に不定の層が含まれる。
いくつかの実施形態において、発光団によって官能化されたナノ粒子は、1つ以上の青色の光を放つ発光団、1つ以上の橙色の光を放つ発光団、そして/または1つ以上の黄色の光を放つ発光団によって官能化されたナノ粒子コアを含み得る。好ましい実施形態により、青色の光を放つ発光団および橙色の光を放つ発光団によって官能化されたナノ粒子コアを含むことができる、発光団によって官能化されたナノ粒子が提供される。別の好ましい実施形様により、青色の光を放つ発光団および黄色の光を放つ発光団によって官能化されたナノ粒子コアを含むことができる、発光団によって官能化されたナノ粒子が提供される。好ましくは、発光団によって官能化されたナノ粒子は、式(VI)および/または式(VII)のシルセスキオキサン基を含む。
Figure 0005036810
本明細書に記載される発光団によって官能化されたナノ粒子は、様々な方法で発光デバイスに組み込むことができる。例えば、1つの実施形態により、高い仕事関数の金属を含む陽極層;低い仕事関数の金属を含む陰極層;および、陽極層と陰極層との間に配置され、陽極層および陰極層に電気的に接続された発光層;を含む発光デバイスが提供される。発光層は、本明細書に記載されるように、発光団によって官能化されたナノ粒子、またはその組成物を含む。例えば、1つの実施形態において、発光層は、有機−無機発光団によって官能化されたナノ粒子を含む。
発光団によって官能化されたナノ粒子を含む発光デバイスは、本明細書に提供される指針によって情報提供されるように、当該分野で公知の技術を使用して組み立てることができる。例えば、ガラス基材は、ITO(これは陽極として作用し得る)などの高い仕事関数の金属でコーティングすることができる。陽極層をパターニングした後、発光団によって官能化されたナノ粒子を含む発光組成物層を、スピンコーティングによって陽極上に堆積させることができる。発光層はさらに、ホール輸送物質および/または電子輸送物質(これらは、堆積の前に、官能化されたナノ粒子と混ぜることができる)を含むことができる。低い仕事関数の金属(例えば、Mg:Ag)を含む陰極層を、次いで、発光組成物層上に蒸着させることができる。所望される場合には、デバイスはまた、電子輸送/注入層、ホールブロック層、および/またはホール注入層を含むこともでき、これらは、当該分野で公知の技術を使用してデバイスに加えることができる。
一般論:以下の実施例においては、抽出後に得られた有機層をMgSOで乾燥させた。NMRスペクトルをJOEL 400 MHz NMR分光計で記録した。全ての反応を、特に明記しない限り、Ar下で行った。テトラヒドロフラン(THF)およびトルエンは、使用前にNa/ベンゾフェノンから新しく蒸留した。他の試薬は、商業的な供給業者(例えば、Aldrich)から購入し、さらに精製することなく使用した。
青色発光団9−ヘキセニル−2,7−ビス−(2,2−ジフェニル−ビニル)−9−メチル−フルオレン(B−5)を、図4に示すように、そして以下の調製例1〜5に記載するように調製した。他の青色発光団を同様に調製することができ、または、標準的な有機化学反応および技術によって調製することもできる。赤色および橙色の発光団もまた、標準的な有機化学反応および技術によって、例えば、橙色発光団O−8の調製について図5〜6に示され、そして以下の調製例6〜13に記載される様式で調製することができる。黄色発光団もまた、標準的な有機化学反応および技術によって、例えば、黄色発光団Y−5の調製について図7に示され、そして以下の調製例14〜16に記載される様式で調製することができる。他の官能化された発光団を同様に調製することができる。
赤色、青色、および黄色発光団は、標準的な有機化学反応および技術を使用して、ナノ粒子に結合させて、発光性発光団によって官能化されたナノ粒子を調製することができる。好ましくは、発光団は、PCT WO02/05971でシルセスキオキサンに対する様々な基の結合について記載された一般的な様式で、シルセスキオキサンコアに結合させる。ナノ粒子コアに発光団を結合させるための例示的な方法は、図1〜3および8〜10に示され、そして実施例19、20において以下に記載される。発光性発光団によって官能化されたナノ粒子を組み込む様々な発光デバイスの製作は、図11〜18に示され、そして実施例23、24において以下に記載される。発光性発光団によって官能化されたナノ粒子およびデバイスによる発光は、積分球または当業者に公知の他の技術の使用により測定することができる。色の測定についての記述は、R.W.G.Hunt,Measuring Colour,Ellis Horwood Ltd,1987およびDouglas A.Skoog,F.James Holler,Timothy A.Nieman,Principles of Instrumental Analysis;Saunders College Publishing,Philadelphia,1998,Ch.15(これらはいずれも、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる)に提供されている。
調製例1
B−1の合成
Figure 0005036810
きれいな、乾燥した丸底フラスコに、攪拌棒、2,7−ジブロモフルオレン(25.25g、77.93mmol)、および新しく蒸留したTHF(250mL)を入れた。フラスコに隔壁を取り付け、15分間、溶液全体をアルゴンでバブリングした。正のアルゴン圧を維持しながら、反応混合物をドライアイス/アセトン浴で15分間−78℃に冷却した。リチウムジイソプロピルアミド(LDA)(THF中2.0M、44.81mL、89.62mmol)をシリンジで反応混合物に加えた。次いで、フラスコを、室温(RT)に温まるまで冷浴から取り出し、次いで、再び−78℃の浴に置いた。反応混合物を冷却して−78℃に戻したら、過剰のCHI(15mL、240mmol)を加えた。反応混合物を15分間攪拌して、RTまで温め、RTで1時間維持した。次いで、反応混合物を2.5mLの酢酸の添加によってクエンチした。次に、ロータリーエバポレータによって溶媒を除去した後、粗生成物を、溶離剤としてジクロロメタン(DCM)を使用してフラッシュクロマトグラフィ(SiO)によって精製し、ヘキサンから再結晶して、白色の針状物として24.21g(92%)の生成物B−1を得た。
調製例2
B−2の合成
Figure 0005036810
きれいな、乾燥した丸底フラスコに生成物B−1(10.0g、29.59mmol)および乾燥DMSO(100mL)を入れた。アルゴンで15分間、溶液全体をバブリングすることによって溶液を脱気した。KOH(10g、177.5mmol)および6−クロロ−1−へキセン(23.4mL、177.5mmol)をフラスコに添加し、反応を室温で30分間攪拌した。粗生成物をヘキサン/水で抽出し、ヘキサン層を水で4回洗浄し、回収し、減圧下で濃縮した。残渣を、溶離剤としてヘキサンを使用してシリカプラグを通して濾過し、生成物をヘキサンから再結晶して、オフホワイトの固体として8.99g(72%)の生成物B−2を得た。
調製例3
B−3の合成
Figure 0005036810
丸底フラスコに、生成物B−2(8.38g、19.95mmol)および乾燥THF(100mL)を入れた。アルゴンで15分間、溶液全体をバブリングすることによって溶液を脱気した。反応混合物をドライアイス/アセトン浴で−78℃に冷却した。Tert−ブチルリチウム(ペンタン中1.7M、46.9mL、79.80mmol)を、反応フラスコに滴加した。フラスコを−78℃で30分間攪拌し、次いで、3時間で室温まで温めた。次いで、フラスコを冷却して−78℃に戻し、乾燥DMF(12.3mL、159.62mmol)を添加した。次いで、フラスコを1時間、室温まで温めた。次いで、反応混合物を水に注ぎ、EtOAcで抽出した。EtOAc層を酢酸水で5回洗浄した。EtOAcを減圧下で蒸発させ、残渣を、3:2のDCM:ヘキサンでクロマトグラフして、黄色の油として3.50g(55%)の生成物B−3を得た。
調製例4
B−4の合成
Figure 0005036810
丸底フラスコに、ジクロロフェニルメタン(15g、13.2mL、74.0mmol)および亜リン酸トリエチル(98.4g、103mL、592mmol)を入れ、一晩還流させた。過剰のP(OEt)および塩化エチル(副生成物)を蒸留によって除去した。次いで、クロロジフェニルメタンを溶出させるために1:1のDCM:ヘキサンを使用し、透明な油として生成物を溶出させるために1:9のアセトン:DCMを使用して、反応混合物をクロマトグラフィによってさらに精製した。次いで、生成物をヘキサンから再結晶して、白色の針状物として8.32g(37%)の生成物B−4を得た。
調製例5
B−5の合成
Figure 0005036810
乾燥した丸底フラスコに、ベンズヒドリル−ホスホン酸ジエチルエステル(生成物B−4)(7.86g、25.87mmol)、カリウムtert−ブトキシド(3.48g、31.04mmol)、および乾燥THF(50mL)を入れた。アルゴンで15分間、溶液全体をバブリングすることによって溶液を脱気した。一方で、9−(5−ヘキセニル)−9−メチル−2,7−ホルミルフルオレン(生成物B−3)(3.29g、10.35mmol)を別の丸底フラスコに添加し、50mlの乾燥THFに溶解させ、溶液をアルゴンで15分間脱気した。次いで、B−3を含む溶液を、B−4とカリウムtert−ブトキシドとを含む丸底フラスコ内にカニューレを挿入した。最終的な溶液を室温で3時間攪拌させた。次いで、THFを減圧下で蒸発させ、残渣をEtOAcに溶解させた。EtOAc層を水で4回、そして塩水で洗浄し、MgSOで乾燥させた。次いで、1:4のDCM:ヘキサンを使用したフラッシュクロマトグラフィ(SiO)の後、回収した生成物をEtOHから再結晶して、黄色の微結晶として4.86g(76%)の生成物B−5を得た。
調製例6
O−1の合成
Figure 0005036810
0℃に冷却したBF−ジエチルエーテラート(0.96当量、74.8g、66.8mL)中のピナコロン(69.0ml、555mmol)の溶液に、酢酸無水物(2当量、113.3g、104ml)を30分にわたって滴加した。反応をRTで一晩攪拌し、次いで、90〜95℃で減圧蒸留した。次いで、3×2Lのヘキサンを得られたタールに添加し、加熱して沸騰させ、デカントした。合わせたヘキサン抽出物を濃縮し、プラグ濾過後、ヘキサンから結晶化して、明るい黄色の結晶として35.1g(35%)の生成物O−1を得た。
調製例7
O−2の合成
Figure 0005036810
N,N−ジメチルアセトアミド(35ml)中のO−1(35.1g、185mmol)、2,6−ロイチジン(0.076当量、1.51g)の溶液を60℃に加熱した。次いで、ジメチルアセトアミドジメチルアセタール(1.48当量、40ml)を滴加した。85℃で3時間溶液を攪拌した後、RTに冷却し、次いで、ドライアイスに5分間置いて結晶化を促進させた。橙色の結晶を回収し、アセトンから再結晶して、淡橙色の固体として28.45g(67%)の生成物O−2を得た。
調製例8
O−3の合成
Figure 0005036810
エタノール(525ml)中のO−2(28.45g、123mmol)および水(50ml)の溶液に、濃HCl(34.6ml、346mmol)をRTで滴加した。次いで、溶液を90℃で3時間攪拌した。溶媒を蒸発させ、水、続いて水酸化アンモニウムを添加することによってアルカリ性にし、次いで、生成物をエーテル中に抽出した。次いで、蒸発後、生成物をヘキサンから結晶化して、黄色の半透明な固体として15.08g(74%)の生成物O−3を得た。
調製例9
O−4の合成
Figure 0005036810
酢酸無水物(38.2ml)中のO−3(15.08g、90.7mmol)、マロノニトリル(7.26g、110mmol)の溶液を120℃で6時間攪拌した。次いで、過剰の酢酸無水物/酸を反応フラスコがほぼ乾燥するまで減圧蒸留した。エタノールをスラッジの反応混合物に加え、加熱して沸騰させた。冷却後、粗生成物が沈殿した。生成物を濾過し、エタノールから再結晶して、桃色の繊維状の固体として12.37g(64%)の生成物O−4を得た。
調製例10
O−1の合成
Figure 0005036810
きれいな、乾燥した丸底フラスコに、攪拌棒、ジフェニルアミン(10.0g、59.2mmol)、1,4−ジブロモベンゼン(20g、84.7mmol)、および乾燥トルエン(300mL)を入れた。溶液をアルゴンで10分間脱気し、続いて、Pd(dba)(トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム)(405mg、0.443mmol)、DPPF(1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン)(735mg、1.33mmol)、およびナトリウムtert−ブトキシド(17.0g、177mmol)を添加した。次いで、反応混合物を、正のアルゴン圧下90℃で一晩攪拌した。次いで、反応混合物を濾過し、トルエンを減圧下で蒸発させた。生成物を、ヘキサンを使用してクロマトグラフし、乾燥させて、白色の微結晶として11.67g(61%)の生成物O−5を得た。
調製例11
O−6の合成
Figure 0005036810
きれいな、乾燥した丸底フラスコに、攪拌棒、生成物O−5(10.0g、30.9mmol)、および新しく蒸留したTHF(100mL)を入れた。溶液を、アルゴンで15分間脱気し、次いで、正のアルゴン圧下、ドライアイス/アセトン浴で−78℃に冷却した。Tert−ブチルリチウム(36.3ml、ペンタン中1.70M溶液、61.7mmol)をシリンジによって添加し、反応混合物を−78℃で30分間攪拌した。次いで、6−クロロ−1−へキサンを添加し、反応混合物を−78℃で15分間攪拌し、次いで、室温まで温めた。次いで、反応混合物を一晩、50℃に加熱した。THFを減圧下で蒸発させ、残渣をEtOAcに溶解させ、水で洗浄した。生成物を、ヘキサンを使用してクロマトグラフして、透明な油として4.22g(42%)の生成物O−6を得た。
調製例12
O−7の合成
Figure 0005036810
きれいな、乾燥した丸底フラスコに、攪拌棒、生成物O−6(1.05g、3.21mmol)およびDMF(7.5ml、103mmol)を入れた。POCl(0.45ml、4.82mmol)を添加し、反応混合物を90℃で3時間攪拌した。反応混合物を水に注ぎ、生成物をEtOAc中に抽出した。EtOAc層を水で2回すすぎ、減圧下で蒸発させた。次いで、生成物を、3:2のDCM:ヘキサンでクロマトグラフして、黄色の油として860mg(75%)の生成物O−7を得た。
調製例13
O−8の合成
Figure 0005036810
きれいな、乾燥した丸底フラスコに、攪拌棒、生成物O−7(860mg、2.42mmol)、生成物O−4(518mg、2.42mmol)、4−(ジメチルアミノ)−ピリジン(DMAP)(59mg、0.49mmol)、ピペリジン(0.5ml、4.9mmol)および乾燥アセトニトリル(25ml)を入れた。溶液を一晩還流させた。アセトニトリルを減圧下で蒸発させ、生成物を、1:9のEtOAc:ヘキサンの中でクロマトグラフし、MeOHから再結晶して、暗赤色の針状結晶として496mg(37%)の生成物O−8を得た。
調製例14
Y−1の合成
Figure 0005036810
きれいな、乾燥した丸底フラスコに、攪拌棒、ジフェニルアミン(16.9g、0.1mol)および新しく蒸留したTHF(100ml)を入れた。溶液を、アルゴンで15分間脱気し、次いで、正のアルゴン流で0℃に冷却した。NaH(2.4g、0.1mol)を少しずつ加え、反応混合物を0℃で10分間攪拌した。次いで、臭化アリル(12.1g、0.1mol)をシリンジによって滴加し、反応混合物を0℃で15分間攪拌し、次いで室温まで温めた。次に、反応混合物を一晩50℃に加熱した。THFを減圧下で蒸発させ、残渣をEtOAcに溶解させ、そして水で洗浄した。生成物を、DCM:ヘキサン(1/1)を使用してクロマトグラフして、オフホワイトの固体として14.2g(70%)の生成物Y−1を得た。
調製例15
Y−2の合成
Figure 0005036810
きれいな、乾燥した丸底フラスコに、攪拌棒、生成物Y−1(6.27g、30mmol)およびDMF(75ml)を入れた。POCl(4.5ml、48.2mmol)を添加し、反応混合物を90℃で3時間攪拌した。反応混合物を水に注ぎ、生成物をEtOAc中に抽出した。EtOAc層を水で2回すすぎ、減圧下で蒸発させた。次いで、生成物を、3:2のDCM:ヘキサンを用いてクロマトグラフして、白色の固体として5.3g(75%)の生成物Y−2を得た。
調製例16
Y−5の合成
Figure 0005036810
きれいな、乾燥した丸底フラスコに、攪拌棒、生成物Y−2(570mg、2.42mmol)、生成物O−4(518mg、2.42mmol)、4−(ジメチルアミノ)−ピリジン(DMAP)(59mg、0.49mmol)、ピペリジン(0.5ml、4.9mmol)および乾燥アセトニトリル(25ml)を入れた。溶液を一晩還流させた。アセトニトリルを減圧下で蒸発させ、生成物を、1:9のEtOAc:ヘキサンでクロマトグラフし、MeOHから再結晶して、暗赤色のシート状固体として540mg(52%)の生成物Y−5を得た。
参考例17
POSS−(BLUE)の合成
POSS−(blue)の一般的な合成を図8に示す。きれいな乾燥した丸底フラスコに、攪拌棒、1,3,5,7,9,11,13,15−オクタキス(ジメチルシリルオキシ)ペンタシクロ−[9.5.1.13,9.15,15.17,13]−オクタシロキサン(オクタキス(ジメチルシロキシ)−POSS)(340mg、0.334mmol)、生成物B−5(1.65g、2.67mmol)、および乾燥トルエン(5ml)を入れた。Pt(dvs)(白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体)(0.05ml、キシレン中2%のPt wt.溶液)を添加し、反応混合物を、正のアルゴン圧下、室温で2時間攪拌した。トルエンを減圧下で蒸発させ、そして、POSS−(blue)を、3:2のDCM:ヘキサンを使用してクロマトグラフィによって分離して、1.16g(60%)を得た。
参考例18
POSS−(ORANGE)の合成
POSS−(orange)の一般的な合成を図8に示す。きれいな乾燥した丸底フラスコに、攪拌棒、1,3,5,7,9,11,13,15−オクタキス(ジメチルシリルオキシ)ペンタシクロ−[9.5.1.13,9.15,15.17,13]−オクタシロキサン(340mg、0.334mmol)、生成物O−8(1.84g、3.34mmol)、および乾燥トルエン(5ml)を入れた。Pt(dvs)(白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体)(0.05ml、キシレン中2%のPt wt.溶液)を添加し、反応混合物を、正のアルゴン圧下、室温で2時間攪拌した。トルエンを減圧下で蒸発させ、そして、POSS−(orange)を、DCM中の3%酢酸エチルを使用してクロマトグラフィによって分離して、1.36g(75%)を得た。
実施例19
POSS−(BLUE)21(ORANGE)の合成
POSS−(blue)21(orange)の一般的な合成を図9に示す。
B−5−OHの合成:乾燥した丸底フラスコに、B−5(2.83g、4.57mmol)およびTHF(50ml)を入れた。9−BBN(THF中0.5M、9.1ml、4.57mmol)をゆっくりと加え、反応混合物を一晩攪拌した。反応混合物を0℃に冷却し、3MのNaOH(0.37g、9.14mmol)の水溶液を反応に加えた。5分間の攪拌の後、H(水中30%wt、0.44mL、4.57mmol)を反応混合物にゆっくりと加えた。添加が完了した後、反応混合物を50℃に温め、一晩攪拌させた。溶液を減圧下で蒸発させた。粗生成物を、1:4のジクロロメタン:ヘキサンを使用してケイ素によって濾過して、出発物質B−5を回収し、生成物B−5−OHを100%のジクロロメタンを使用して溶出させて、黄色の固体として1.72g(59%)を得た。
(B)の合成:乾燥した丸底フラスコに、B−5−OH(4.20g、6.60mmol)、イミダゾール(0.700g、10.3mmol)、および無水ジクロロメタン(50mL)を入れた。新しく蒸留した10−ウンデセニルトリクロロシラン(0.57mL、2.06mmol)をシリンジによって加え、反応混合物を一晩攪拌した。反応混合物を減圧下で濃縮し、次いで、1:1のジクロロメタン:ヘキサンを使用してケイ素によって濾過した。次いで、生成物を、最小限の量のテトラヒドロフランに溶解させ、攪拌メタノールから沈殿させた。メタノールを除去し、4.21g(92%)の生成物(B)を、黄色の固体として1.72g(59%)得た。
POSS(Blue)21(Orange)の合成:きれいな、乾燥した丸底フラスコに、攪拌棒、オクタキス(ジメチルシロキシ)−POSS(24mg、0.024mmol)、O−8(16mg、0.029mmol)、およびトルエン(2ml)を入れた。Pt2(dvs)3(白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体)(0.005ml、キシレン中2%のPt wt.溶液)をシリンジによって導入し、反応混合物を、正のアルゴン圧下で30分間、室温で攪拌した。別の丸底フラスコに、トルエン(5ml)中の(B)(5.06mg、0.242mmol)と0.005mlのPt2(dvs)3との溶液を作製した。次いでPOSSおよびO−8を含む溶液を、(B)を含む溶液にカニューレで挿入し、得られた反応混合物を室温で一晩攪拌させた。トルエンを減圧下で蒸発させ、生成物POSS(Blue)21(Orange)を、3:2のDCM:ヘキサンを使用してクロマトグラフィによって分離した。生成物を、3:2のDCM:ヘキサンを使用してPrep TLCによってさらに精製して、40mg(10%)を得た。
実施例20
POSS−(BLUE)21(YELLOW)の合成
POSS−(blue)21(yellow)の一般的な合成を図10に示す。
POSS(Blue)21(Yellow)の合成:きれいな、乾燥した丸底フラスコに、攪拌棒、オクタキス(ジメチルシロキシ)−POSS(24mg、0.024mmol)、Y−5(12mg、0.028mmol)、およびトルエン(2ml)を入れた。Pt2(dvs)3(白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体)(0.005ml、キシレン中2%のPt wt.溶液)をシリンジによって導入し、反応混合物を、正のアルゴン圧下で30分間、室温で攪拌した。別の丸底フラスコに、トルエン(5ml)中の(B)(5.06mg、0.242mmol)と、0.005mlのPt2(dvs)3との溶液を作製した。次いでPOSSおよびY−5を含む溶液を、(B)を含む溶液にカニューレで挿入し、得られた反応混合物を室温で一晩攪拌させた。トルエンを減圧下で蒸発させ、生成物POSS(Blue)21(Yellow)を、3:2のDCM:ヘキサンを使用してクロマトグラフィによって分離した。生成物を、3:2のDCM:ヘキサンを使用してPrep TLCによってさらに精製して、40mg(10%)を得た。
参考例21
発光デバイス90(図11)の製造:ガラス基材を、100〜200nmのITOでコーティングした。ITOをコーティングした基材を1インチの正方形の切片となるように切断し、アセトン、メタノール、およびイソプロパノールの連続する超音波浴を使用して洗浄した。ITO陽極を、厚い酸化ケイ素の絶縁層を用いるか、または酸浴によってITOをエッチングするかのいずれかでパターニングして、ITO陽極/ガラス基材層92を形成した。パターニング後、同じ洗浄手順を再び実施し、次いで、およそ2分間、RFによるプラズマ灰化を行った。POSS(blue)+POSS(orange)(重量比750:1)を含み、母材を含まない発光層91を、ITO陽極/ガラス基材層92の上に、クロロホルム中のPOSS(blue)+POSS(orange)の15mg/mLの溶液から1000rpmでのスピンコーティングによって堆積させ、窒素グローブボックスにて70〜100℃で乾燥させた。得られた発光層91の厚みは、触針輪郭検査法(stylus profilometry)によって測定すると1200〜1300Åであった。Mg:Ag(10:1)を含む3300Åの陰極層93を、次いで、発光層91の表面上に2×10−6Torrの圧力で蒸着させて、0.1cmの有効面積を有する発光デバイス90を得た。
図11は、発光デバイス90により放たれた光のUV−VISスペクトルを示す。POSS(blue)ナノ粒子の数は、POSS(orange)ナノ粒子の数より多い(比=およそ750:1)が、橙色光の強度(約560nm)は青色光の強度(約450nm)とほぼ等しく、これはおそらく、図11に示すように、強い分子間エネルギー転移が原因である。結果として、発光デバイス90は白色光を放つ。
参考例22
発光デバイス100(図11)の製造:ガラス基材を100〜200nmのITOでコーティングした。ITOをコーティングした基材を1インチの正方形の切片となるように切断し、アセトン、メタノール、およびイソプロパノールの連続する超音波浴を使用して洗浄した。ITO陽極を、厚い酸化ケイ素の絶縁層を用いるか、または酸浴によってITOをエッチングするかのいずれかでパターニングして、ITO陽極/ガラス基材層102を形成した。パターニング後、同じ洗浄手順を再び実施し、次いで、およそ2分間、RFによるプラズマ灰化を行った。母材および発光団によって官能化されたナノ粒子を含む発光層101を、ITO陽極/ガラス基材層102の上に、クロロホルム中の母材およびナノ粒子の15mg/mLの溶液から1000rpmでのスピンコーティングによって堆積させ、窒素グローブボックスにて70〜100℃で乾燥させた。母材は、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(PVK、全重量を基準にして49.5重量%)および2−(4−ビフェニル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD、全重量を基準にして49.5重量%)であり、ナノ粒子は、POSS(blue)およびPOSS(orange)(合計で全重量を基準にして1重量%、POSS(orange)に対するPOSS(blue)の重量比7:1)であった。得られた発光層101の厚みは、触針輪郭検査法によって測定すると1200〜1300Åであった。Mg:Ag(10:1)を含む3300Åの陰極層93を、次いで、発光層101の表面上に2×10−6Torrの圧力で蒸着させ、0.1cmの有効面積を有する発光デバイス100を得た。
図12は、発光デバイス100により放たれた光のUV−VISスペクトルを示す。ここで、発光層101は母材を含む。図12に示すように、POSS(blue)ナノ粒子の数の、POSS(orange)ナノ粒子の数に対する比がおよそお7:1に達している場合には、橙色光の強度(約560nm)は青色光の強度(約450nm)とほぼ等しい。さらに、この発光デバイスは白色光を放つ(図13に示すCIEチャートに示されるように、X=0.34、Y=0.34)。
実施例23
POSS(BLUE)21(ORANGE)を含む単層LEDデバイス
発光層101が参考例22に記載したPOSS(blue)およびPOSS(orange)ナノ粒子の代わりにPOSS(blue)21(orange)ナノ粒子を含むことを除き、発光デバイスを上記の参考例22に記載した様式で製造した。
実施例24
POSS(BLUE)21(YELLOW)を含む単層LEDデバイス
発光層101が参考例22に記載したPOSS(blue)およびPOSS(orange)ナノ粒子の代わりにPOSS(blue)21(orange)ナノ粒子を含むことを除き、発光デバイスを上記の参考例22に記載した様式で製造した。
図14は、本実施例の発光デバイスおよび実施例23の発光デバイスによって放たれた光のUV−VISスペクトルを示す。図14に示すように、実施例23の発光デバイス(POSS−(blue)21(orange)ナノ粒子を組み入れている)の橙色光の強度(約554nm)は、青色光の強度(約450nm)よりも約4倍強い。結果として、実施例23の発光デバイスは黄色の光を放つ(図15Bに示すCIEチャートに示されるように、X=0.35、Y=0.48)。比べて、本実施例の発光デバイス(POSS−(blue)21(yellow)ナノ粒子を組み入れている)の黄色光の強度(約552nm)は、青色光の強度(約450nm)とほぼ等しかった。結果として、本実施例の発光デバイスは白色光に近い光を放つ(図15Aに示すCIEチャートに示されるように、X=0.31、Y=0.37)。
参考例25
発光デバイス140(図16)の製造:ガラス基材を100〜200nmのITOでコーティングした。ITOをコーティングした基材を1インチの正方形の切片となるように切断し、アセトン、メタノール、およびイソプロパノールの連続する超音波浴を使用して洗浄した。ITO陽極を、厚い酸化ケイ素の絶縁層を用いるか、または酸浴によってITOをエッチングするかのいずれかでパターニングして、ITO陽極/ガラス基材層142を形成した。パターニング後、同じ洗浄手順を再び実施し、次いで、およそ2分間、RFによるプラズマ灰化を行った。母材および発光団によって官能化されたナノ粒子を含む発光層141を、ITO陽極/ガラス基材層142の上に、クロロホルム中の母材およびナノ粒子の15mg/mLの溶液から1000rpmでのスピンコーティングによって堆積させ、窒素グローブボックスにて70〜100℃で乾燥させた。母材は、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(PVK、全重量を基準にして49.5重量%)および2−(4−ビフェニル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD、全重量を基準にして49.5重量%)であり、ナノ粒子は、POSS(blue)およびPOSS(orange)(合計で全重量を基準にして1重量%、様々な比)であった。得られた発光層141の厚みは、触針輪郭検査法によって測定すると1200〜1300Åであった。アルミニウムキノレート(Alq)または1,3,5−トリス[N−フェニルベンズイミダゾール−2−イル]ベンゼン(TPBI)を含む電子輸送/注入層144を、発光層141の上に熱によって堆積させた。Mg:Ag(10:1)を含む3300Åの陰極層143を、次いで、電子輸送/注入層144の表面上に2×10−6Torrの圧力で蒸着させて、0.1cmの有効面積を有する発光デバイス140を得た。
参考例26
発光デバイス150(図17)の製造:ガラス基材を100〜200nmのITOでコーティングした。ITOをコーティングした基材を1インチの正方形の切片となるように切断し、アセトン、メタノール、およびイソプロパノールの連続する超音波浴を使用して洗浄した。ITO陽極を、厚い酸化ケイ素の絶縁層を用いるか、または酸浴によってITOをエッチングするかのいずれかでパターニングして、ITO陽極/ガラス基材層152を形成した。パターニング後、同じ洗浄手順を再び実施し、次いで、およそ2分間、RFによるプラズマ灰化を行った。母材および発光団によって官能化されたナノ粒子を含む発光層151を、ITO陽極/ガラス基材層152の上に、クロロホルム中の母材およびナノ粒子の15mg/mLの溶液から1000rpmでのスピンコーティングによって堆積させ、窒素グローブボックスにて70〜100℃で乾燥させた。母材は、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(PVK、全重量を基準にして49.5重量%)および2−(4−ビフェニル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD、全重量を基準にして49.5重量%)であり、ナノ粒子は、POSS(blue)およびPOSS(orange)(合計で全重量を基準にして1重量%、様々な比)であった。得られた発光層151の厚みは、触針輪郭検査法によって測定すると1200〜1300Åであった。バトクプロイン(BCP)を含むホールブロック層155を発光層151の上に蒸着させた。アルミニウムキノレート(Alq)または1,3,5−トリス[N−フェニルベンズイミダゾール−2−イル]ベンゼン(TPBI)を含む電子輸送/注入層154を、ホールブロック層155の上に熱によって堆積させた。Mg:Ag(10:1)を含む3300Åの陰極層153を、次いで、電子輸送/注入層154の表面上に2×10−6Torrの圧力で蒸着させて、0.1cmの有効面積を有する発光デバイス150を得た。
参考例27
発光デバイス160(図18)の製造:ガラス基材を100〜200nmのITOでコーティングした。ITOをコーティングした基材を1インチの正方形の切片となるように切断し、アセトン、メタノール、およびイソプロパノールの連続する超音波浴を使用して洗浄した。ITO陽極を、厚い酸化ケイ素の絶縁層を用いるか、または酸浴によってITOをエッチングするかのいずれかでパターニングして、ITO陽極/ガラス基材層162を形成した。パターニング後、同じ洗浄手順を再び実施し、次いで、およそ2分間、RFによるプラズマ灰化を行った。ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)/ポリスチレンスルホン酸(PSS)を含むホール注入/平滑化層166を、ITO陽極/ガラス基材層162の表面上にスピンコーティングした。母材および発光団によって官能化されたナノ粒子を含む発光層161を、ホール注入/平滑化層166の上に、クロロホルム中の母材およびナノ粒子の15mg/mLの溶液から1000rpmでのスピンコーティングによって堆積させ、窒素グローブボックスにて70〜100℃で乾燥させた。母材は、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(PVK、全重量に基づいて49.5重量%)および2−(4−ビフェニル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD、全重量を基準にして49.5重量%)であり、ナノ粒子は、POSS(blue)およびPOSS(orange)(合計で全重量を基準にして1重量%、様々な比)であった。得られた発光層161の厚みは、触針輪郭検査法によって測定すると1200〜1300Åであった。バトクプロイン(BCP)を含むホールブロック層165を発光層161の上に蒸着させた。アルミニウムキノレート(Alq)または1,3,5−トリス[N−フェニルベンズイミダゾール−2−イル]ベンゼン(TPBI)を含む電子輸送/注入層164を、ホールブロック層165の上に熱によって堆積させた。Mg:Ag(10:1)を含む3300Åの陰極層163を、次いで、電子輸送/注入層164の表面上に2×10−6Torrの圧力で蒸着させて、0.1cmの有効面積を有する発光デバイス160を得た。
本発明の範囲から逸脱することなく上記プロセスに対して様々な省略、付加、および改変を行うことができること、そしてそのような改変および変更の全てが本発明の範囲に含まれることを意図していることが、当業者に明らかであろう。

Claims (83)

  1. 以下;
    Figure 0005036810
    式中:
    コアは、ナノ粒子コアであり;
    およびAは、それぞれ、発光団であり;
    およびLは、それぞれ、分岐した連結基であり;
    mは、0または1〜10の範囲の整数であり;
    nは、1〜10の範囲の整数であり;
    pは、1〜5の範囲の整数であり;
    qは、1〜5の範囲の整数であり;
    xは、0または1〜100の範囲の整数であり;
    式中、x≧2である場合には、Lは、それぞれ、同じであっても異なっていてもよく、そしてAは、それぞれ、同じであっても異なっていてもよく;
    yは、1〜100の範囲の整数であり;
    式中、y≧2である場合には、Lは、それぞれ、同じであっても異なっていてもよく、そしてAは、それぞれ、同じであっても異なっていてもよく;
    ただし、前記ナノ粒子コアには2つ以上の発光団が結合されており、該発光団のうちの少なくとも1つの発光団が、他の発光団の少なくとも1つとは異なる波長を有する光を放ち;
    およびLがコアと位相的に異なるか、コアと組成的に異なるか、またはそれらの両方について異なる;
    を含む発光組成物。
  2. ナノ粒子コアが、シルセスキオキサン、シクロホスファゼン、トリアジン、シクロデキストリン、カリックスアーレン、フタロシアニン、およびシリカ粒子からなる群より選択される部分を含む、請求項1に記載の発光組成物。
  3. シルセスキオキサンが、1,3,5,7,9,11,13,15−オクタキス(ジメチルシリルオキシ)ペンタシクロ−[9.5.1.13,9.15,15.17,13]−オクタシロキサンを含む、請求項2に記載の発光組成物。
  4. 発光団およびA発光団が、それぞれ、橙色の光を放つ発光団、青色の光を放つ発光団、および黄色の光を放つ発光団からなる群より独立して選択される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光組成物。
  5. 青色の光を放つ発光団が、400nm〜480nmの範囲の波長を有する光を放つ、請求項4に記載の発光組成物。
  6. 青色の光を放つ発光団が、ポリパラフェニレン発光団、フルオレン発光団、スチルベン発光団、ビフェニル発光団、および芳香族多環式炭化水素発光団からなる群より選択される、請求項4または請求項5に記載の発光組成物。
  7. 青色の光を放つ発光団がフルオレン発光団である、請求項4または請求項5に記載の発光組成物。
  8. 青色の光を放つ発光団が、2,7−ビス−(2,2−ジフェニル−ビニル)−フルオレン発光団である、請求項4または請求項5に記載の発光組成物。
  9. 橙色の光を放つ発光団が、560〜750nmの範囲の波長を有する光を放つ、請求項4に記載の発光組成物。
  10. 橙色の光を放つ発光団が、ピロメテン発光団、ローダミン発光団、メタロポルフィリン発光団、メタロフタロシアニン発光団、ピラン−4−イリデン−マロノニトリル発光団、ナフチルフェニルアミノ−フェニルフマロニトリル発光団、およびルブレン発光団からなる群より選択される、請求項4または請求項9に記載の発光組成物。
  11. 橙色の光を放つ発光団がブレン発光団である、請求項4または請求項9に記載の発光組成物。
  12. 橙色の光を放つ発光団が、2−[2−tert−ブチル−6−(2−{4−[(4−ヘキシル−フェニル)−フェニル−アミノ]−フェニル}−ビニル)−ピラン−4−イリデン]−マロノニトリル発光団である、請求項4または請求項9に記載の発光組成物。
  13. 黄色の光を放つ発光団が、480nm〜560nmの範囲の波長を有する光を放つ、請求項4に記載の発光組成物。
  14. 黄色の光を放つ発光団が、ピロメテン発光団、ローダミン発光団、メタロポルフィリン発光団、メタロフタロシアニン発光団、ピラン−4−イリデン−マロノニトリル発光団、およびルブレン発光団からなる群より選択される、請求項4または請求項13に記載の発光組成物。
  15. 黄色の光を放つ発光団がルブレン発光団である、請求項4または請求項13に記載の発光組成物。
  16. 黄色の光を放つ発光団が、2−{2−tert−ブチル−6−[4−(N−フェニル−N−アリル)フェニル]−ビニル}−ピラン−4−イリデン]−マロノニトリル発光団である、請求項4または請求項13に記載の発光組成物。
  17. ナノ粒子コアに結合されたA発光団およびA発光団の数の合計が、〜約100の範囲である、請求項1〜16のいずれか1項に記載の発光組成物。
  18. ナノ粒子コアに結合されたA発光団およびA発光団の数の合計が、約8〜約80の範囲である、請求項17に記載の発光組成物。
  19. ナノ粒子コアに結合されたA発光団およびA発光団の数の合計が、約8〜約60の範囲である、請求項18に記載の発光組成物。
  20. ナノ粒子コアに結合されたA発光団およびA発光団の数の合計が、約8〜約40の範囲である、請求項19に記載の発光組成物。
  21. ナノ粒子コアに結合されたA発光団およびA発光団の数の合計が、約8〜約25の範囲である、請求項20に記載の発光組成物。
  22. ナノ粒子コアに結合されたA発光団およびA発光団の数の合計が、約22である、請求項21に記載の発光組成物。
  23. mが0であり、少なくとも1つのA発光団が、少なくとも1つのA発光団とは異なる波長を有する光を放つ、請求項1〜22のいずれか1項に記載の発光組成物。
  24. nが1である、請求項23に記載の発光組成物。
  25. 少なくとも1つのA発光団が、約560nm〜約750nmの範囲の波長を有する光を放ち、そして少なくとも1つのA発光団が、約400nm〜約480nmの範囲の波長を有する光を放つ、請求項23または請求項24に記載の発光組成物。
  26. 約560nm〜約750nmの範囲の波長を有する光を放つA発光団の数の、約400nm〜約480nmの範囲の波長を有する光を放つ他のA発光団の数に対する比が、約1:99〜約99:1の範囲である、請求項25に記載の発光組成物。
  27. 約560nm〜約750nmの範囲の波長を有する光を放つA発光団の数の、約400nm〜約480nmの範囲の波長を有する光を放つA発光団の数に対する比が、約1:21〜約1:21の範囲である、請求項26に記載の発光組成物。
  28. 少なくとも1つのA発光団が、約480nm〜約560nmの範囲の波長を有する光を放ち、そして少なくとも1つのA発光団が、約400nm〜約480nmの範囲の波長を有する光を放つ、請求項23または請求項24に記載の発光組成物。
  29. 約480nm〜約560nmの範囲の波長を有する光を放つA発光団の数の、約400nm〜約480nmの範囲の波長を有する光を放つA発光団の数に対する比が、約1:99〜約99:1の範囲である、請求項28に記載の発光組成物。
  30. 480nm〜約560nmの範囲の波長を有する光を放つA発光団の数の、約400nm〜約480nmの範囲の波長を有する光を放つA発光団の数に対する比が、約1:21〜約21:1の範囲である、請求項29に記載の発光組成物。
  31. およびLは、それぞれ独立して、2価、3価、4価、または5価の部分を含む、請求項1〜30のいずれか1項に記載の発光組成物。
  32. 2価の部分が:
    Figure 0005036810
    および
    Figure 0005036810
    からなる群より選択される、請求項31に記載の発光組成物。
  33. 3価の部分が:
    Figure 0005036810
    および
    Figure 0005036810
    からなる群より選択される、請求項31に記載の発光組成物。
  34. 4価の部分が:
    Figure 0005036810
    および
    Figure 0005036810
    からなる群より選択される、請求項31に記載の発光組成物。
  35. 5価の部分が:
    Figure 0005036810
    および
    Figure 0005036810
    からなる群より選択される請求項31に記載の発光組成物。
  36. 高い仕事関数の金属を含む陽極層;
    低い仕事関数の金属を含む陰極層;ならびに
    陽極層と陰極層との間に配置され、陽極層および陰極層に電気的に接続された発光層を含む発光デバイスであって、該発光層が、少なくとも一つの分岐した連結基を介してナノ粒子コアに結合された少なくともつの発光団を含む有機−無機発光団によって官能化されたナノ粒子を含
    少なくとも1つの発光団が、他の発光団の少なくとも1つとは異なる波長を有する光を放つ;
    発光デバイス。
  37. 発光層が白色光を放つように構成されている、請求項36に記載の発光デバイス。
  38. ナノ粒子コアが、シルセスキオキサン、シクロホスファゼン、金属フタロシアニン、およびシリカ粒子からなる群より選択される部分を含む、請求項36に記載の発光デバイス。
  39. シルセスキオキサンが、1,3,5,7,9,11,13,15−オクタキス(ジメチルシリルオキシ)ペンタシクロ−[9.5.1.13,9.15,15.17,13]−オクタシロキサンを含む、請求項38に記載の発光デバイス。
  40. 2つ以上の発光団が、それぞれ、赤色の光を放つ発光団、青色の光を放つ発光団、および黄色の光を放つ発光団からなる群より選択される、請求項36〜39のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  41. 青色の光を放つ発光団が、約400nm〜約480nmの範囲の波長を有する光を放つ、請求項40に記載の発光デバイス。
  42. 青色の光を放つ発光団が、ポリパラフェニレン発光団、フルオレン発光団、スチルベン発光団、ビフェニル発光団、および芳香族多環式炭化水素発光団からなる群より選択される、請求項40または請求項41に記載の発光デバイス。
  43. 青色の光を放つ発光団が、フルオレン発光団である、請求項42に記載の発光デバイス。
  44. 青色の光を放つ発光団が、2,7−ビス−(2,2−ジフェニル−ビニル)−フルオレン発光団である、請求項42に記載の発光デバイス。
  45. 赤色の光を放つ発光団が、約560〜約750nmの範囲の波長を有する光を放つ、請求項40〜44のいずれかに記載の発光デバイス。
  46. 赤色の光を放つ発光団が、ピロメテン発光団、ローダミン発光団、メタロポルフィリン発光団、メタロフタロシアニン発光団、ピラン−4−イリデン−マロノニトリル発光団、ナフチルフェニルアミノ−フェニルフマロニトリル発光団、およびルブレン発光団からなる群より選択される、請求項40〜45のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  47. 赤色の光を放つ発光団が、ルブレン発光団である、請求項46に記載の発光デバイス。
  48. 赤色の光を放つ発光団が、2−[2−tert−ブチル−6−(2−{4−[(4−ヘキシル−フェニル)−フェニル−アミノ]−フェニル}−ビニル)−ピラン−4−イリデン]−マロノニトリル発光団である、請求項46に記載の発光デバイス。
  49. 黄色の光を放つ発光団が、約480nm〜約560nmの範囲の波長を有する光を放つ、請求項40〜48のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  50. 黄色の光を放つ発光団が、ピロメテン発光団、ローダミン発光団、メタロポルフィリン発光団、メタロフタロシアニン発光団、ピラン−4−イリデン−マロノニトリル発光団、およびルブレン発光団からなる群より選択される、請求項40〜49のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  51. 黄色の光を放つ発光団が、ルブレン発光団である、請求項50に記載の発光デバイス。
  52. 黄色の光を放つ発光団が、2−{2−tert−ブチル−6−[4−(N−フェニル−N−アリル)フェニル]−ビニル}−ピラン−4−イリデン]−マロノニトリル発光団である、請求項50に記載の発光デバイス。
  53. ナノ粒子コアに結合される発光団の数が、〜約100の範囲である、請求項36〜52のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  54. ナノ粒子コアに結合される発光団の数が、8、15、16、22、23、または24である、請求項53に記載の発光デバイス。
  55. 少なくとも1つの発光団が、約560nm〜約750nmの範囲の波長を有する光を放ち、そして少なくとも1つの他の発光団が、約400nm〜約480nmの範囲の波長を有する光を放つ、請求項36に記載の発光デバイス。
  56. 約560nm〜約750nmの範囲の波長を有する光を放つ発光団の数の、約400nm〜約480nmの範囲の波長を有する光を放つ他の発光団の数に対する比が、約1:99〜約99:1の範囲である、請求項55に記載の発光デバイス。
  57. 約560nm〜約750nmの範囲の波長を有する光を放つ発光団の数の、約400nm〜約480nmの範囲の波長を有する光を放つ発光団の数に対する比が、約1:21〜約1:21の範囲である、請求項55に記載の発光デバイス。
  58. 少なくとも1つの発光団が、約480nm〜約560nmの範囲の波長を有する光を放ち、そして少なくとも1つの発光団が、約400nm〜約480nmの範囲の波長を有する光を放つ、請求項36に記載の発光デバイス。
  59. 約480nm〜約560nmの範囲の波長を有する光を放つ発光団の数の、約400nm〜約480nmの範囲の波長を有する光を放つ発光団の数に対する比が、約1:99〜約99:1の範囲である、請求項58に記載の発光デバイス。
  60. 約480nm〜約560nmの範囲の波長を有する光を放つ発光団の数の、約400nm〜約480nmの範囲の波長を有する光を放つ発光団の数に対する比が、約1:21〜約21:1の範囲である、請求項58に記載の発光デバイス。
  61. 発光層が、さらに、ホール輸送物質および電子輸送物質から選択される少なくとも1つを含む、請求項36〜60のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  62. ホール輸送物質が、芳香族アミン、芳香族ホスフィン、チオフェン、それらのポリマー、およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項61に記載の発光デバイス。
  63. 電子輸送物質が、芳香族オキサジアゾール、キノリン、トリアゾール、ピリジン、ジシアノイミダゾール、芳香族シアノ、それらのポリマー、およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項61または請求項62に記載の発光デバイス。
  64. 発光層中のホール注入物質の量が、発光層の全重量を基準にして、約1重量%〜約99重量%の範囲である、請求項6163のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  65. 発光層中のホール注入物質の量が、発光層の全重量を基準にして、約30重量%〜約70重量%の範囲である、請求項6163のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  66. 発光層中の電子輸送物質の量が、発光層の全重量を基準にして、約1重量%〜約99重量%の範囲である、請求項6165のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  67. 発光層中の電子輸送物質の量が、発光層の全重量を基準にして、約30重量%〜約70重量%の範囲である、請求項6165のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  68. 発光層中の、有機−無機発行団によって官能化されたナノ粒子の量が、発光層の全重量を基準にして、約1重量%〜約100重量%の範囲である、請求項36〜67のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  69. 発光層中の、有機−無機発行団によって官能化されたナノ粒子の量が、発光層の全重量を基準にして、約1重量%〜約10重量%の範囲である、請求項36〜67のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  70. 高い仕事関数の金属が、Au、Pt、インジウム−錫−酸化物(ITO)、およびそれらの合金からなる群より選択される、請求項36〜69のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  71. 低い仕事関数の金属が、Al、Ag、Mg、Ca、Cu、Mg/Ag、LiF/Al、CsF、CsF/Al、およびそれらの合金からなる群より選択される、請求項36〜70のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  72. 陽極層が、約1nm〜約1000nmの範囲の厚みを有している、請求項36〜71のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  73. 陰極層が、約1nm〜約1000nmの範囲の厚みを有している、請求項36〜72のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  74. 発光層が、約50nm〜約250nmの範囲の厚みを有している、請求項36〜73のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  75. 電子輸送/注入層をさらに含む、請求項36〜74のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  76. 電子輸送/注入層が、アルミニウムキノレート(Alq)、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)、フェナントロリン、キノキサリン、1,3,5−トリス[N−フェニルベンズイミダゾール−z−イル]ベンゼン(TPBI)、またはそれらの誘導体を含む、請求項75に記載の発光デバイス。
  77. ホールブロック層をさらに含む、請求項36〜76のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  78. ホールブロック層が、バトクプロイン(BCP)、3,4,5−トリフェニル−1,2,4−トリアゾール、3,5−ビス(4−tert−ブチル−フェニル)−4−フェニル−[1,2,4]トリアゾール、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン、または1,1−ビス(4−ビス(4−メチルフェニル)アミノフェニル)−シクロヘキサンを含む、請求項77に記載の発光デバイス。
  79. ホール注入層をさらに含む、請求項36〜78のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  80. ホール注入層が、ポリチオフェン誘導体、ベンジジン誘導体、ポリ(N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン)、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン誘導体、4,4’,4’’−トリス(N−(ナフチレン−2−イル)−N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン、オキサジアゾール誘導体、ポリアセチレン誘導体、またはフタロシアニン金属錯体誘導体を含む、請求項79に記載の発光デバイス。
  81. 発光層は:
    第1の有機−無機発光団によって官能化された複数のナノ粒子であって、該複数の第1のナノ粒子の少なくとも一部が、約8〜約24の青色の光を放つ発光団を含む、複数の第1のナノ粒子;および
    第2の有機−無機発光団によって官能化された複数のナノ粒子であって、該複数の第2のナノ粒子の少なくとも一部が、約8〜約24の赤色の光を放つ発光団を含む、複数の第2のナノ粒子
    を含む、請求項36〜80のいずれか1項に記載の発光デバイス。
  82. 第1のナノ粒子の数の、第2のナノ粒子の数に対する比が、約1〜約2000の範囲である、請求項81に記載の発光デバイス。
  83. 第1のナノ粒子の数の、第2のナノ粒子の数に対する比が、約1〜約1000の範囲である、請求項81に記載の発光デバイス。
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