JP7212046B2 - 化合物 - Google Patents

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Description

本発明は、n型ドープ有機半導体を形成するための組成物および配合物、n型ドープ有機半導体を形成する方法、およびn型ドープ有機半導体を含むデバイスに関する。
活性有機材料を含有する電子デバイスは、有機発光ダイオード(OLED)、有機光応答デバイス(特に、有機光起電性デバイスおよび有機光センサ)、有機トランジスタおよびメモリアレイデバイスなどのデバイスに用いられることが知られている。活性有機材料を含有するデバイスは、低重量、低消費電力、および柔軟性などの利点を提供する。さらに、可溶性有機材料の使用により、デバイス製造における溶液プロセス処理、例えば、インクジェット印刷またはスピンコーティングの使用が可能となる。
有機発光デバイスは、アノード、カソード、およびアノードとカソードとの間に発光材料を含む有機発光層を担持する基板を有する。
動作中、正孔はアノードを通してデバイスに注入され、電子はカソードを通して注入される。発光材料の最高被占有分子軌道(HOMO)内の正孔と、その最低空分子軌道(LUMO)内の電子とが結合して、そのエネルギーを光として放出する励起子を形成する。
カソードは、アルミニウムのような金属の単層、国際公開第98/10621号に開示されているようなカルシウムとアルミニウムの二重層、およびL.S.Hung、C.W.Tang及びM.G.Mason、Appl.Phys.Lett.、70、152(1997)に開示されているような、アルカリ化合物又はアルカリ土類化合物の層と、アルミニウムの層との二層が含まれる。
カソードと発光層との間に、電子輸送層または電子注入層が設けられる場合がある。
Baoら、、“Use of a 1H-Benzoimidazole Derivative as an n-Type Dopant and To Enable Air-Stable Solution-Processed n-Channel Organic Thin-Film Transistors”、J.Am.Chem.Soc.、2010、132、8852~8853には、[6,6]-フェニルC61酪酸メチルエステル(PCBM)へのドーピングが、(4-(1,3-ジメチル-2,3-ジヒドロ-1H-ベンゾイミダゾール-2-イル)フェニル)ジメチルアミン(N-DMBI)をPCBMと混合し、N-DMBIを加熱により活性化することによって得られることが開示される。
米国特許出願公開第2014/070178号には、基板に配置されるカソードと、電子輸送材料及びN-DMBIの熱処理によって形成される電子輸送層とを有するOLEDが開示される。N-DMBIの熱処理で形成されるラジカルがn型ドーパントとなり得ることが開示される。
米国特許第8920944号には、有機半導電性材料へのドーピングのためのn型ドーパント前駆体が開示される。
Naab他、“Mechanistic Study on the Solution-Phase n-Doping of 1,3-Dimethyl-2-aryl-2,3-dihydro-1H-benzoimidazole Derivatives”、J.Am.Chem.Soc.、2013、135、15018~15025には、n型ドーピングがヒドリド移動経路又は電子移動経路によって生じ得ることが開示される。
欧州特許第0749965号には、式(Ib)の1,2,4-トリアゾールの合成が開示されている:
Figure 0007212046000001
(式中、YはOまたはSであり、R5は有機残基である。)
Huisgenら、Chemische Berichte、97(4)、1085-95; 1964には、以下の式の化合物が開示されている。
Figure 0007212046000002
Warnhoffら、Synthesis、(10)、876-9; 1987には、以下の式の化合物が開示されている。
Figure 0007212046000003
国際公開第98/10621号 米国特許出願公開第2014/070178号 米国特許第8920944号 欧州特許第0749965号
L.S.Hung、C.W.Tang及びM.G.Mason、Appl.Phys.Lett.、70、152(1997) Baoら、"Use of a 1H-Benzoimidazole Derivative as an n-Type Dopant and To Enable Air-Stable Solution-Processed n-Channel Organic Thin-Film Transistors"、J.Am.Chem.Soc.、2010、132、8852~8853 Naabら、"Mechanistic Study on the Solution-Phase n-Doping of 1,3-Dimethyl-2-aryl-2,3-dihydro-1H-benzoimidazole Derivatives"、J.Am.Chem.Soc.、2013、135、15018~15025 Huisgenら、Chemische Berichte、97(4)、1085-95; 1964 Warnhoffら、Synthesis、(10)、876-9; 1987
本発明の目的は、有機半導体をn型ドープするために用いることができる安定な化合物、特に溶液中で高い安定性を有する化合物を提供することである。
本発明者らは、有機半導体をn型ドープするために使用することができる化合物を見出した。
従って、第1の態様において、本発明は、式(I)の化合物を提供する:
Figure 0007212046000004
(式中、RおよびRは、それぞれ独立して、直鎖状、分岐状、または環状のC1-20アルキル基であり、より好ましくはC1-6アルキル基であり、最も好ましくはメチルであり;ArおよびArは、それぞれ独立して、無置換または1つ以上の置換基で置換された芳香族基またはヘテロ芳香族基である。)。
第2の態様において、本発明は、有機半導体と第1の態様による化合物とを含む組成物を提供する。
第3の態様において、本発明は、第1の態様による化合物と、少なくとも1つの溶媒とを含む配合物を提供する。
第4の態様において、本発明は、式(I)の化合物から形成されるn型ドーパントを有機半導体にドープすることによって形成される電荷移動塩を提供する。
第5の態様において、本発明は、第2の態様による組成物を活性化する工程を含む電荷移動塩を形成する方法を提供する。
第6の態様において、本発明は、第4の態様による電荷移動塩を含む層を含む有機電子デバイスを提供する。
第7の態様において、本発明は、有機電子デバイスの層を形成する方法であって、第2の態様による組成物の層を堆積する工程と、前記組成物を活性化して有機半導体のn型ドーピングを生じされる工程を含む方法を提供する。
第8の態様において、本発明は、式(II)の化合物および有機半導体を含む組成物を提供する:
Figure 0007212046000005
(式中、RおよびRは、それぞれ独立して、置換基であり;ArおよびArは、それぞれ独立して、無置換または1つ以上の置換基で置換された芳香族基またはヘテロ芳香族基である。)。
本発明は、第8の態様による組成物と、少なくとも1つの溶媒を含む配合物を提供する。
本発明は、第8の態様の有機半導体に、式(II)の化合物から形成されるn型ドーパントをドープすることによって形成される電荷移動塩を提供する。
本発明は、第8の態様の組成物を活性化する工程を含む電荷移動塩を形成する方法を提供する。
本発明は、第8の態様の組成物を活性化することによって形成される電荷移動塩を含む層を含む有機電子デバイスを提供する。
本発明は、有機電子デバイスの層を形成する方法であって、第8の態様による組成物の層を堆積させる工程と、前記組成物を活性化して有機半導体のn型ドーピングを生じされる工程を含む方法を提供する。
図1は、本発明の一実施形態によるOLEDを概略的に示すものである。 図2は、式(I)の化合物を含む配合物および比較配合物についての経時的なm/z応答のグラフである。 図3は、組成物の活性化前後の実施形態による組成物のフォトルミネッセンス強度のグラフである。 図4は、異なる厚さの電子注入層を含む有機発光デバイスのキャパシタンス(静電容量)のグラフである。
式(I)の化合物を提供する:
Figure 0007212046000006
式中、RおよびRは、それぞれ独立して、直鎖状、分岐状、または環状のC1-20アルキル基であり;ArおよびArは、それぞれ独立して、無置換または1つ以上の置換基で置換された芳香族基またはヘテロ芳香族基である。
式(I)の化合物は、有機半導体のn型ドーピングに使用することができる。
他の実施形態では、有機半導体のn型ドーピングに使用される化合物は式(II)を有する。
Figure 0007212046000007
式中、RおよびRは、それぞれ独立して、置換基であり;ArおよびArは、それぞれ独立して、無置換または1つ以上の置換基で置換された芳香族基またはヘテロ芳香族基である。
場合により、RおよびRは、それぞれ独立して、直鎖状、分枝状、または環状のC1-20アルキル基;および、無置換または1つ以上の置換基で置換された芳香族基またはヘテロ芳香族基からなる群から選択される。RまたはRが芳香族またはヘテロ芳香族基である場合、それは本明細書に記載されるAr基から選択されてもよく、好ましくは、無置換、又は後述の1以上のイオン性置換基又は非イオン性置換基で置換されていてもよい。場合により、RおよびRの一方が、非置換または置換の芳香族またはヘテロ芳香族基であり、RおよびRの他方が、C1-20アルキル基である。
好ましくは、25℃においては、式(I)または(II)の化合物と接触しても、有機半導体の自発的なn型ドーピングはほとんどまたは全く生じない。好ましくは、式(I)または(II)の化合物と有機半導体の組成物の活性化(例えば、組成物の加熱または照射)によって、n型ドーピングの程度が増加する。
場合によって、式(I)または(II)の化合物は、有機半導体のLUMO準位と同じか、または好ましくは有機半導体のLUMO準位よりも深い(真空準位からさらに深い)HOMO準位を有する。場合により、有機半導体のLUMO準位よりも少なくとも1eVまたは1.5eV深いHOMO準位を有する。好ましくは、式(I)または(II)の化合物は、有機半導体のLUMOの0.3eV以内の単一占有分子軌道(SOMO:singly occupied molecular orbital)準位を有する。
式(I)または(II)の化合物の置換基は、当該化合物の所望の溶解度および/または化合物の所望のエネルギーレベル(例えばHOMOまたはLUMO準位)に従って選択することができる。
場合により、ArおよびArは、それぞれC6-20芳香族基、好ましくはフェニル基である。ArおよびArは、それぞれ独立して、置換されていなくてもよいし、1以上の置換基で置換されていてもよい。
ArおよびArの置換基は、それぞれ独立して、非イオン性およびイオン性置換基から選択することができる。
ArおよびArは、1つ以上の非イオン性置換基で置換されてもよく、それぞれ独立して、分岐、直鎖または環状C1-12アルキルからなる群より選択される。当該C1-12アルキル基の1つ以上の非隣接、非末端C原子は、O、S、NR、C=OまたはCOOで置き換えられてもよく、ここで、RはC1-12ヒドロカルビル基である。好ましくは、ArおよびArの非イオン性置換基は、好ましくは、N(R及びORである。
本明細書におけるヒドロカルビル基は、好ましくは、アルキルおよびフェニル基の一方または両方からなる基であり、より好ましくは、C1-12アルキル;非置換フェニル;および、1つ以上のC1-6アルキル基で置換されたフェニルから選択される基である。
ArおよびArは、式(III)の置換基から選択される1個以上のイオン性置換基で置換されていてもよい。
Figure 0007212046000008
式中、Spはスペーサー基であり;Aは、アニオンまたはカチオンであり;pは0または1であり;pが0である場合、qは1であり;pが1である場合、qは少なくとも1であり、好ましくは1である。式(I)または(II)の化合物は、1つ以上のアニオンまたはカチオンAの荷電を平衡させるために、1つ以上の対イオンBをさらに含む。
場合により、Spは以下から選択される:
1個以上の非隣接C原子がO、S、C=O、COOまたはフェニレンで置換されていてもよいC1-10アルキレン;および、
無置換、又は1以上のC1-20アルキル基で置換された、アリーレンまたはヘテロアリーレン、好ましくはフェニレンであって、当該C1-20アルキル基の1個以上の非隣接C原子はO、S、C=OまたはCOOで置き換えられてもよい。
本明細書中で使用される「C1-10アルキレン」は、二価炭素原子または二価アルキル鎖を意味する。
場合により、Spのアリーレンまたはヘテロアリーレン基は、フェニレンおよび5または6員ヘテロアリーレン基から選択される。Spのアリーレンまたはヘテロアリーレン基における置換基は、場合によりC1-20アルキル、場合によりC1-12アルキルから選択され、ここで、1つ以上の非隣接C原子はO、S、C=OまたはCOO、好ましくはOで置き換えられてもよい。
式(III)のAおよびBは同じ原子価を有することができ、対イオンBは式(III)の各Aの電荷を平衡させる。
アニオンまたはカチオンAは、一価であっても多価であってもよい。
好ましくは、AおよびBはそれぞれ1価である。
別の実施形態では、式(I)または(II)の化合物が複数のアニオンまたはカチオンA、好ましくは一価のアニオンまたはカチオンAを含むことができ、ここで、2つ以上のアニオンまたはカチオンAの電荷は単一の多価対イオンBによって平衡される。
例示的なアニオンAは、スルホネートおよび-COOから選択することができるが、これらに限定されない。好ましいアニオンAは-COOである。
例示的なカチオンAは、-N(R11 ; -P(R11 ; S(R11 ;または、ヘテロ芳香族カチオン、場合により、CおよびN原子を含むか、またはCおよびN原子からなるヘテロ芳香族カチオン、場合により、ピリジニウムまたはイミダゾリウムなどの有機または無機カチオンであるが、これらに限らない。ここで、R11はそれぞれの出現において、HまたはC1-12ヒドロカルビル、場合により、C1-12アルキルである。好ましいカチオンAは、-NR11 である。
カチオンBは、場合により金属カチオン、場合によりLi、Na、K、Cs、好ましくはCs;または有機カチオン、場合によりN(R11 、例えばテトラアルキルアンモニウム;またはヘテロ芳香族カチオン、場合によりエチルメチルイミダゾリウムもしくはピリジニウムである。カチオンのサイズは、n型ドーパントのドーパント強度に影響を及ぼし得る。好ましくは、カチオンが周期律表の3番目以上の周期、好ましくは4番目以上の周期、より好ましくは周期律表の5番目以上の周期からの有機カチオンまたは金属カチオンである。
アニオンBは、場合により、F、Cl、BrまたはI;水酸化物;ホウ酸イオン、場合によりBF ;リン酸イオン、場合によりPF6 -;ホスフィネート;ホスホネート;イミド、場合によりTFSI;またはスルホネート類、場合によりメシレート、トシレートまたはスルホネートである。
式(I)の例示的な化合物は以下である。
Figure 0007212046000009
有機半導体
有機半導体は、ポリマー性または非ポリマー性の材料であってもよい。場合により、有機半導体はポリマーであり、より好ましくは共役ポリマーである。
有機半導体は、極性二重または三重結合、場合によりC=N(イミノ)基、ニトリル基、C=S基、オキシム基またはC=O基、場合によりケト、エステルまたはカーボネート基から選択される結合を含むことができる。好ましくは、これらの極性二重結合または三重結合基が共役ポリマー主鎖に共役される。これらの極性二重結合または三重結合基は、共役繰り返し単位の置換基として提供されてもよく、または共役繰り返し単位(例えばフルオレノン)の一部であってもよい。
有機半導体は、電子欠損ヘテロ芳香族繰り返し単位を含むポリマーであってもよい。
有機半導体は、ベンゾチアジアゾール単位を含むことができる。ベンゾチアジアゾール単位は、n-ドーパントで置換されたポリマーと混合されるポリマーの単位であってもよいし、またはn-ドーパントで置換されたポリマーの主鎖中の繰り返し単位であってもよい。ポリマー繰り返し単位は、以下の式の繰り返し単位を含むか、または当該繰り返し単位からなってもよい。
Figure 0007212046000010
式中、R10は、各出現において、置換基であり、場合によりアルキル、場合によりC1-20アルキルから選択される置換基であり、ここで、場合により、1以上の非隣接C原子は、置換されたアリールまたはヘテロアリール、O、S、C=Oまたは-COO-で置換されてもよく、1個以上のH原子はFで置換されてもよい。
ベンゾチアジアゾールを含む繰り返し単位は、以下の式を有するものであってもよい(式中、R10は上記のとおりである)。
Figure 0007212046000011
有機半導体は、非置換または置換基を有するC1-20アリーレン繰り返し単位を含むポリマーであってもよい。
アリーレン繰り返し単位には、フルオレン、フェニレン、ナフタレン、アントラセン、インデノフルオレン、フェナントレンおよびジヒドロフェナントレン繰り返し単位が含まれるが、これらに限定されず、これらの各々は1つ以上の置換基で置換されていてもよい。
アリーレン繰り返し単位は、式(IX)~(XII)の繰り返し単位から選択されてもよく、その各々は非置換であってもよく、または1つ以上の置換基で置換されていてもよい。
Figure 0007212046000012
式(IX)~(XII)の繰り返し単位は、それぞれ式(IXa)~(XIIa)を有するものであることができる。
Figure 0007212046000013
式中、R12は、各出現において、置換基である。任意に、置換基R12はからなる群から選択される:
1-20アルキル;
-(Ar(式中、Arは、各出現において、芳香族基またはヘテロ芳香族基、好ましくはフェニルであり、非置換または1つ以上の置換基で置換されていてもよく、tは少なくとも1、場合により1、2または3である);
イオン性置換基;および
電子求引性置換基、場合によりシアノ。
好ましい置換基としては、C1-20ヒドロカルビル基;イオン性置換基;および電子求引性置換基(場合によりシアノ)が挙げられるが、これらに限定されない。
例示的なアニオン性置換基には、適切な金属カチオンまたは有機カチオンを伴う式-COOOが含まれる。例示的な金属カチオンは、アルカリ金属カチオン、好ましくはCsである。例示的な有機カチオンは、アンモニウム、場合によりテトラアルキルアンモニウム、エチルメチル、イミダゾリウムおよびピリジニウムである。
エステル置換基を含むポリマーは、式-COOOの置換基を含むポリマーに変換される場合がある。この変換は、国際公開第2012/133229号に記載されているとおりであり、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
ポリマーは、その主鎖中に電子受容性単位、例えば、ベンゾチアジアゾールを含む繰り返し単位;1以上の電子求引基で置換されたアリーレン繰り返し単位;または極性の二重結合もしくは三重結合を含む繰り返し単位を含み得る。電子欠損アリーレンまたはヘテロアリーレン繰り返し単位を含むポリマーは、1つ以上の共繰り返し単位を含むコポリマーであってもよい。共繰り返し単位は、電子吸引基で置換されていないアリーレン共繰り返し単位であってもよく、場合により、非置換か、またはC1-40ヒドロカルビル基およびイオン性基から選択される1つ以上の置換基で置換されているアリーレン共繰り返し単位から選択されてもよい。イオン性基は、式(III)に関して記載したとおりである。
[有機半導体:式(I)または(II)の化合物]の重量比は、場合により99:1~10:90の範囲である。
場合により、[式(I)または(II):有機半導体]のモル比は、50 : 50より大きく、この場合、式(I)または(II)の化合物の全てが有機半導体のドーピングにおいて消費されるわけではない。
n-ドーパントで置換されたポリマーおよび半導体ポリマーを含む本明細書に記載されるポリマーは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定されるポリスチレン当量数平均分子量(Mn)が約1×10~1×10、好ましくは1×10~5×10であることが適切である。本明細書に記載されるポリマーのポリスチレン当量重量平均分子量(Mw)は、1×10~1×10、好ましくは1×10~1×10であり得る。
本明細書に記載されるポリマーは、好適には非晶質ポリマーである。
用途
有機電子デバイスは、式(I)または(II)の化合物と有機半導体から形成されたn型ドープ有機半導体を含む層か、またはこれからなる層を含むことができる。
当該層は、有機発光デバイスの電子注入層;有機光起電性デバイスまたは有機光検出器の電子抽出層;n型有機薄膜トランジスタの補助電極層;または熱電発電機におけるn型半導体であってもよいが、これらに限定されない。
好ましくは、層は有機発光デバイスの電子注入層である。
図1(縮尺にも描かれていない)は、基板101(例えばガラスまたはプラスチック基板)に支持された実施形態によるOLED 100を例示するものである。OLED 100は、アノード103と、発光層105と、電子注入層107と、カソード109とを備える。
アノード103は、導電性材料の単一層であってもよく、または2つ以上の導電性層から形成されてもよい。アノード103は、透明なアノード、例えばインジウム-スズ酸化物の層であってもよい。透明なアノード103及び透明な基板101を用いて、基板を通して光を放射することができる。アノードは不透明であってもよく、その場合、基板101は不透明または透明であってもよく、光は透明なカソード109を通して放出されてもよい。
発光層105は、少なくとも1つの発光材料を含む。発光材料105は、単一の発光化合物から構成されてもよく、または2つ以上の化合物の混合物であってもよく、場合により、1つ以上の発光ドーパントでドープされたホストであってもよい。発光層105は、デバイスが作動しているときに燐光光を発光する少なくとも1つの発光材料、又はデバイスが作動しているときに蛍光を発光する少なくとも1つの発光材料を含むことができる。発光層105は、少なくとも1つの燐光発光材料と、少なくとも1つの蛍光発光材料とを含むことができる。
電子注入層107は、有機半導体と式(I)または(II)の化合物とから形成される電荷移動錯体を含むか、または当該電荷移動錯体からなる。
カソード109は、電子をデバイスに注入するために、少なくとも1つの層、場合により2つ以上の層から形成される。
好ましくは、電子注入層107は、有機発光層105に接している。好ましくは、有機半導体およびn型ドーパントを含む膜が有機発光層105上に直接形成される。
好ましくは、有機半導体は、発光層の材料のLUMOよりも最大で約1 eV深く(すなわち、真空から遠く)LUMOを有し、場合により、発光層の材料のLUMOよりも0.5eVまたは0.2eV未満深いLUMOを有する。ここで、発光層がホスト材料と発光材料の混合物を含む場合、当該LUMOは、発光材料のLUMOであってもよく、ホスト材料のLUMOであってもよい。場合により、ドープされた有機半導体は、発光層の材料のLUMOとほぼ同じ仕事関数を有する。場合により、有機半導体は真空準位から3.0 eVより少ない(すなわち、真空により近い)LUMOを有し、必要に応じて、真空準位から約2.1~2.8eVのLUMOを有してもよい。有機半導体は、真空準位の2.2eV以下または2.3eV以下のLUMO準位を有することが好ましい。
好ましくは、カソード109は電子注入層107と接している。
好ましくは、デバイスの製造中に、カソードは有機半導体と式(I)または(II)の化合物との組成物を含む層上に直接形成され、当該組成物はカソードの形成後に活性化される。
OLED 100はディスプレイ、場合によりフルカラーディスプレイとすることができ、発光層105は、赤色、緑色、及び青色のサブピクセルを含むピクセルを含む。
OLED 100は、白色発光OLEDであってもよい。本明細書に記載される白色発光OLEDは、2500~9000Kの範囲の温度において黒体によって放出されるCIE x座標と同等のCIE x座標と、黒体によって放出される前記光のCIE y座標の0.05以内または0.025以内のCIE y座標と、場合により、2700~6000Kの範囲の温度における黒体によって放出されるCIE x座標と同等のCIE x座標とを有することができる。白色発光OLEDは、組み合わせて白色光を生成する複数の発光材料、好ましくは赤色、緑色及び青色発光材料、より好ましくは赤色、緑色及び青色燐光発光材料を含むことができる。これらの発光材料は全て発光層105に設けられていてもよいし、1つ以上の追加の発光層が設けられていてもよい。
赤色発光材料は、約550nm超~約700nmの範囲、場合により約550nm超、または580nm超~約630nm、または650nmの範囲にピークを有するフォトルミネッセンススペクトルを有することができる。
緑色発光材料は、約490nmを超えて約550nmまで、場合により約500nm、510nm、または520nmから約550nmまでの範囲にピークを有するフォトルミネッセンススペクトルを有することができる。
青色発光材料は、約490nmまで、場合により約450~490nmの範囲にピークを有するフォトルミネッセンススペクトルを有することができる。
材料のフォトルミネッセンススペクトルは、PMMAフィルム中5重量%の当該材料を石英基板上に流延し、Hamamatsu製の装置C9920-02を使用して窒素環境下で測定することによって測定することができる。
OLED 100はアノード103とカソード109との間に1つ以上のさらなる層、例えば、1つ以上の電荷輸送層、電荷ブロッキング層、または電荷注入層を含んでもよい。好ましくは、デバイスは、導電性材料を含む正孔注入層を、アノードと発光層105との間に含む。好ましくは、デバイスは、半導体性正孔輸送材料を含む正孔輸送層を、アノード103と発光層105との間に含む。
OLED 100は、1つ以上の発光層を含むことができる。
OLED 100の発光材料は、蛍光材料、燐光材料、または蛍光材料と燐光材料との混合物であってもよい。発光材料は、ポリマー性および非ポリマー性発光材料から選択することができる。例示的な発光ポリマーは共役ポリマー、例えば、ポリフェニレンおよびポリフルオレンであり、それらの例が、Bernius,M.T.、Inbasekaran,M.、O’Brien,J.及びWu,W.、Progress with Light-Emitting Polymers、Adv.Mater.、12、1737~1750、2000、WO99/54385、WO00/46321およびWO2012/104579に開示されている(これらの内容は参照によって本明細書中に組み込まれる)。発光層107は、ホスト材料と、蛍光または燐光発光ドーパントとを含むことができる。例示的な燐光性ドーパントは、第2列または第3列の遷移金属錯体、例えばルテニウム、ロジウム、パラジウム、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金または金の錯体である。
OLEDの発光層はパターン化されていなくてもよく、または個別の画素を形成するようにパターン化されてもよい。各画素は、サブ画素にさらに分割されてもよい。発光層は、例えば単色ディスプレイ又は他の単色デバイスのための単一の発光材料を含むことができ、又はフルカラーディスプレイのための異なる色、特に赤色、緑色及び青色発光材料を放出する材料を含むことができる。
発光層は2つ以上の発光材料の混合物、例えば、一緒になって白色発光を提供する発光材料の混合物を含有する可能性がある。複数の発光層が一緒になって、白色光を生成してもよい。
蛍光発光層は、発光材料単独で構成されてもよく、または発光材料と混合された1つ以上のさらなる材料をさらに含んでもよい。例示的なさらなる材料は、正孔輸送材料;電子輸送材料および三重項受容材料、例えば、WO 2013/114118に記載されるような三重項受容ポリマーから選択されてもよく、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
カソードは、1つ以上の層を含んでもよい。好ましくは、カソードは、1以上の導電性材料を含む電子注入層か、または1以上の導電性材料からなる電子注入層と接触する層を含む、或いはかかる層からなる。例示的な導電性材料は、金属、好ましくは少なくとも4eVの仕事関数を有する金属、場合によりアルミニウム、銅、銀または金または鉄である。例示的な非金属導電性材料は、導電性金属酸化物(例えば、インジウムスズ酸化物およびインジウム亜鉛酸化物)、グラファイトおよびグラフェンを含む。金属の仕事関数は、CRC Handbook of Chemistry and Physics(12~114、87版、CRC Pressによって発行、David R.Lideによって編集)に記載されている。1つの金属に対して2つ以上の値が与えられる場合、最初に列挙されている値が適用される。
カソードは、不透明であっても透明であってもよい。透明カソードは、アクティブマトリクスデバイスにとって特に有利である。それは、かかるデバイスにおける透明アノードを通る放射が、放射性ピクセルの下に位置する駆動回路網によって少なくとも部分的に遮断されるためである。
透明カソードのデバイスは、(完全に透明なデバイスが望まれない限り)透明アノードを有する必要はなく、したがって、底面発光デバイスに使用される透明アノードは、アルミニウムの層などの反射材料の層で置き換えるか、または補足することができることが理解されるであろう。透明カソードのデバイスの例は、例えば英国特許GB 2348316において開示されている。
アノード103と発光層105との間に正孔輸送層を設けてもよい。
特に、上層が溶液から堆積される場合、正孔輸送層は架橋されてもよい。かかる架橋に用いる架橋性基は、ビニル基、アクリレート基等の反応性二重結合を含む架橋性基、ベンゾシクロブタン基であってもよい。架橋は、熱処理によって、好ましくは約250℃未満、場合により、約100~250℃の温度で行うことができる。
正孔輸送層は、正孔輸送ポリマーを含んでもよく、または正孔輸送ポリマーからなってもよく、正孔輸送ポリマーは2つ以上の異なる繰り返し単位を含むホモポリマーまたはコポリマーであってもよい。正孔輸送ポリマーは、共役であっても非共役であってもよい。例示的な共役正孔輸送ポリマーは、アリーレン繰り返し単位、例えばフルオレン繰り返し単位、およびアリールアミン繰り返し単位を含むポリマーであり、例えば、WO99/54385、WO2005/049546およびWO2013/108022に記載されており、これらの内容は参照により本明細書に組み込まれる。アリールアミン繰り返し単位を含む共役した正孔輸送コポリマーは、アリーレン繰り返し単位から選択される1つ以上の共繰り返し単位、例えば、フルオレン、フェニレン、フェナントレンナフタレンおよびアントラセン繰り返し単位から選択される1つ以上の繰り返し単位を有してもよい。ただし、これらの各々は、独立して、置換されていなくてもよく、または1つ以上の置換基、場合によっては1つ以上のC1-40ヒドロカルビル基で置換されていてもよい。
アノードと発光層105との間に位置する正孔輸送層が存在する場合、正孔輸送層は、好ましくは、矩形波ボルタンメトリーによる測定で、5.5eVまたはそれより浅い(真空により近い)、より好ましくは4.8~5.5eVまたは5.1~5.3eV付近のHOMO準位を有する。正孔輸送層のHOMO準位は、これらの層間の正孔輸送に対する小さな障壁を提供するために、隣接する層の0.2 eV以内、場合により0.1 eV以内になるように選択され得る。
好ましくは、正孔輸送層、より好ましくは架橋された正孔輸送層は、発光層105に隣接している。
正孔輸送層は、本質的に正孔輸送材料からなっていてもよく、または1つ以上のさらなる材料を含んでいてもよい。正孔輸送層には、発光材料、例えば燐光性材料を設けることができる。
燐光性材料は、ポリマー主鎖中の繰り返し単位として、ポリマーの末端基として、またはポリマーの側鎖として、正孔輸送ポリマーに共有結合され得る。燐光性材料が側鎖に設けられる場合、それは、ポリマーの主鎖中の繰り返し単位に直接結合されてもよく、またはスペーサー基によってポリマー主鎖から離れて配置されてもよい。例示的なスペーサー基は、C1-20アルキルおよびアリール-C1-20アルキル、例えばフェニル-C1-20アルキルを含む。スペーサー基のアルキル基における1以上の炭素原子は、O、S、C=OまたはCOOで置換されていてもよい。
発光性の正孔輸送層からの発光と発光層105からの発光とが組み合わさることで白色光を生成してもよい。
導電性の有機または無機材料から形成され得る導電性正孔注入層は、図1に示されるように、アノード103とOLEDの発光層105との間に提供されて、アノードから半導体ポリマーの層への正孔注入を補助し得る。ドープされた有機正孔注入材料の例としては、置換されてもよいドープされたポリ(エチレンジオキシチオフェン)(PEDT)、具体的には、欧州特許EP0901176および欧州特許EP0947123に開示されているようなポリスチレンスルホン酸(PSS)、ポリアクリル酸またはフッ素化スルホン酸(例えばNafion(登録商標))などがドープされたPEDT ;US5723873およびUS 5798170に開示されているポリアニリン;および、置換されてもよいポリチオフェンまたはポリ(チエノチオフェン)が挙げられる。導電性の無機材料の例には、Journal of Physics D:Applied Physics(1996)、29(11)、2750~2753において開示されるような遷移金属酸化物(例えば、VOx、MoOx及びRuOxなど)が含まれる。
活性化
n型ドーピングは、式(I)または(II)の化合物および有機半導体を含有する層の活性化によって、例えば、層の加熱および/または照射によって行うことができる。活性化は、n型ドーパントおよび/または有機半導体の励起によるものであってもよい。
特定の理論に束縛されることを望むものではないが、当該活性化は、有機半導体をn型ドーピングすることができるラジカルカチオンの形成をもたらすことができる。
好ましくは、n型ドーピングが有機半導体および式(I)または(II)の化合物を含む層を含むデバイスの形成後に行われる。活性化は、デバイスの封止の前または後であり得る。
例示的な活性化方法は、熱処理および放射線照射である。
場合により、熱処理は、80℃~170℃、好ましくは120℃~170℃または130℃~160℃の範囲の温度で行われる。
本明細書中に記載されるような熱処理および照射は、一緒に行われる場合がある。
放射線照射のために、任意の波長の光、例えば、約200~700nmの範囲のピークを有する波長が使用され得る。場合により、有機半導体の吸収スペクトルにおいて最も強い吸収を示すピークは、400~700nmの範囲である。好ましくは、n型ドーパントの最も強い吸収が400nm未満の波長である。
光源から放出された光は、有機半導体の吸収スペクトルの吸収特徴部、例えば吸収ピークまたはショルダーと適切に重なり合う。場合により、光源から放出される光は有機半導体の吸収極大波長の25nm、10nm、または5nm以内のピーク波長を有するが、光のピーク波長は有機半導体の吸収極大波長と一致する必要はないことが理解されるであろう。
好ましくは、電磁放射線源の光出力の10%以下または5%以下が400nm以下、場合により420nm以下の波長を有する放射線からのものである。好ましくは、光出力の全てが400nm以下、場合により420nm以下の波長を有さない。UV光などの短波長光に暴露することなくn型ドーピングを誘導することにより、OLEDの材料への損傷を回避することができる。
場合により、照射時間は、1秒~1時間、必要に応じて1~30分であることができる。
蛍光管、白熱電球および有機または無機LEDを含む任意の適切な電磁放射線源を使用して薄膜を照射してもよいが、これらに限定されない。場合により、電磁放射源は、無機LEDのアレイである。電磁放射源は、1つ以上のピーク波長を有する放射を生成することができる。好ましくは、電磁放射線源が少なくとも2000mW、場合により少なくとも3000mW、場合により少なくとも4000mWの光出力を有する。
ドーピングの程度は、有機半導体/n型ドーパントの比率;励起温度;光のピーク波長;励起の持続時間;および光の強度のうちの1つ以上によって制御され得る。
n型ドープ有機半導体は、外因性または縮退性半導体であってもよい。
図1に記載されるようなOLEDなどの有機電子デバイスの製造において、活性化はデバイス形成中に、またはデバイスが形成された後に行われることができる。好ましくは、n型ドーピングを生じさせるための活性化は、デバイスが形成され、封入された後に行われる。デバイスは、自然ドーピングがほとんどまたは全く起こらない環境、例えば、式(I)または(II)の化合物および有機半導体がデバイスの封入後まで、n型ドーピングを誘発する光の波長にほとんどまたは全く曝されない室温環境(例えば、黄色光で照射されるクリーンルームなど)の電磁放射源の波長よりも長い波長を有する光によって照射される環境で製造されてもよい。
図1に記載されるようなOLEDの場合、n型ドーパントで置換されたポリマーと、有機半導体との膜107が、有機発光層105の上に形成されてもよく、カソード109は膜の上に形成されてもよい。
放射線照射による活性化のために、透明な基板101上に形成され、かつITOのような透明なアノード103を有するデバイスの場合には、薄膜はアノード101を通して照射され、透明なカソードを有するデバイスの場合には膜はカソード109を通して照射されてもよい。n型ドーピングを誘起するために使用される波長は、電磁放射線源とフィルムとの間のデバイスの層によって吸収される波長を回避するように選択されてもよい。
封入
本明細書に記載されるような有機電子デバイスは、水分および酸素の侵入を防ぐために封入されてもよい。式(I)または(II)の化合物と有機半導体との組成物は、デバイスの封入の前または後に有機半導体をn型ドープするために活性化されてもよい。
適切な封止材には、ガラスのシート、適切なバリア特性を有する薄膜(例えば、二酸化ケイ素、一酸化ケイ素、窒化ケイ素、またはポリマーと誘電体との交互積層体など)、または気密容器が含まれる。透明カソードのデバイスの場合、一酸化ケイ素または二酸化ケイ素などの透明封入層をミクロンレベルの厚さまで堆積させることができるが、1つの好ましい実施形態では、そのような層の厚さは20~300nmの範囲である。基板または封止材を透過し得る任意の大気中の水分および/または酸素を吸収するためのゲッター材料が、基板と封止材との間に配置され得る。
デバイスが形成される基板は、好ましくは、封止材と共に水分または酸素の侵入に対するバリアを形成するような良好なバリア特性を有する。基板は、一般にガラスであるが、特にデバイスの可撓性が望ましい場合には代替の基板を使用することができる。例えば、基板は1つ以上のプラスチック層、例えば、交互のプラスチックおよび誘電性バリア層の基板、または薄いガラスおよびプラスチックの積層体を含んでもよい。
配合物処理
式(I)または(II)の化合物および有機半導体を含む組成物は、任意の適切な技術によって堆積されることができる。例えば、1つ以上の溶媒に溶解または分散された式(I)または(II)の化合物および有機半導体を含む配合物からの熱蒸着および堆積させることができるが、これらに限定されるものではない。溶液からの堆積が好ましい。
有機半導体と式(I)または(II)の化合物との組成物を含む層は、本明細書に記載の配合物を空気中で堆積させることによって形成することができる。
本明細書中に記載される配合物における1つ以上の溶媒は、極性溶媒、場合によりプロトン性溶媒、場合により水またはアルコール;ジメチルスルホキシド;プロピレンカーボネート;または2-ブタノンであることができる。例示的なアルコールには、メタノール、エタノール、プロパノール、ブトキシエタノールおよびモノフルオロ-、ポリフルオロ-またはペルフルオロ-アルコール、場合により2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロ-1-ペンタノールが含まれる。
式(I)または(II)の化合物および1つ以上のイオン性置換基で置換された有機半導体は、このようなイオン性置換基を有さない化合物と比較して、極性溶媒中での溶解性が増強され得る。
特に好ましい溶液堆積技術には、様々な印刷技術及び被覆技術が含まれ、例えば、スピンコーティング、インクジェット印刷及びリソグラフィー印刷などが含まれる。
被覆法が、発光層のパターン化が不要であるデバイス(例えば、照明用途又は単純な単色の分割型ディスプレイのためのデバイス)のためには特に好適である。
印刷法は、高情報量ディスプレイ、特にフルカラーディスプレイに特に適している。デバイスが、パターン化された層をアノードを覆って提供し、1つの色(単色デバイスの場合)又は多数の色(多色デバイス(特にフルカラーデバイス)の場合)を印刷するためのウエルを定めることによってインクジェット印刷される場合がある。パターン化された層は典型的には、例えば、欧州特許第0880303号に記載されるようなウエルを定めるためにパターン化されるフォトレジストの層である。
ウェルの代替として、インクは、パターン化された層内に画定されたチャネル内に印刷されてもよい。特に、フォトレジストはウェルとは異なり、複数の画素にわたって延在し、チャネル端部で閉鎖されても開放されてもよいチャネルを形成するようにパターン化されてもよい。
他の溶液堆積技術としては、ディップコーティング、スロットダイコーティング、ロール印刷およびスクリーン印刷が挙げられる。
本明細書に記載される組成物が有機発光層105などの下層の有機層上に配合物から堆積される場合、配合物の溶媒まは、下層の有機層の溶解を回避するように選択されてもよく、或いは下層が架橋されてもよい。
好ましくは、発光層105は、溶媒が1つ以上の非極性溶媒である溶液を体積させて形成される。かかる溶媒としては、C1-12アルキルおよびりC1-12アルコキシ基から選択される1つ以上の置換基で置換されたベンゼン、例えば、トルエン、キシレンおよびメチラニソール、ならびにそれらの混合物を挙げることができる。
[実施例]
測定
本明細書に記載されるHOMO準位およびLUMO準位は、矩形波ボルタンメトリーによって測定されるものである。
装置:
ソフトウェア付きCHI660D電気化学ワークステーション(IJ Cambria Scientific Ltd)
CHI 104 3mmガラス状炭素ディスク作用電極(IJ Cambria Scientific Ltd)
白金線補助電極
参照電極(Ag/AgCl)(Harvard Apparatus Ltd)
化学品
アセトニトリル(ハイドライ無水ROMIL) (セル液溶媒)
トルエン(ハイドライ無水グレード) (試料調製溶媒)
フェロセン-FLUKA (標準品)
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-FLUKA(セル液塩)
試料調製
アクセプターポリマーを薄膜(~20nm)として作用電極上にスピンコーティングし、ドーパント材料をトルエン中の希釈溶液(0.3w%)として測定した。
電気化学セル
測定セルは、電解質、試料が薄膜としてコーティングされるガラス状炭素作用電極、白金対向電極、およびAg/AgCl参照ガラス電極を含む。フェロセンが参照物質として実験終了時にセル内に加えられる(LUMO(フェロセン)=-4.8eV)。
活性化された式(I)または(II)の化合物のSOMOの測定のために、方形波掃引のための電圧は、最終ドーピング生成物への酸化分解を引き起こすAg/AgClに対して+1.8Vで開始される。次いで、SOMOエネルギーは、ラジカル形態への還元の際にポテンシャルが低下することにつれて観察される。0V対Ag/AgClで開始する還元掃引を測定すると、活性形態が存在しないので、溶媒ウィンドウ内で応答が得られない。
化合物実施例1
化合物例1は、以下の反応スキームに従って調製した。
Figure 0007212046000014
4-メトキシ-N’-(4-メトキシベンゾイル)ベンゾヒドラジドの合成
Figure 0007212046000015
オーブン乾燥した500ml三口フラスコ中で、4-メトキシベンズヒドラジド(5.06g、30.48mmol)および4-メトキシベンゾイルクロリド(5.2g、30.48)を採取した。ジクロロメタン(130ml)を加え、得られた懸濁液を5分間撹拌し、トリメチルアミン(3.39g、4.6ml、33.53mmol)のジクロロメタン溶液(20ml)を反応混合物に滴下した。Et3Nの添加により、ミストの形成と共に乳白色の外観が観察された。反応混合物を室温で16時間撹拌した。LC-MS分析は主に、所望の生成物質量を有するピークを示した。反応を停止し、真空下で濾紙を通して濾過した。得られた白色固体をジクロロメタン(50ml×2)で洗浄して、純粋な物質、8.3g、99.51% HPLC、94%収率を得た。
H-NMR (600MHz、DMSO-d): δ= 10.2 (s、2H)、8.13(d、2H)、7.95(m、2H)、7.02(d、2H)、3.25 (s、6H)。
N-クロロ(4-メトキシフェニル)メチレン)-4-メトキシベンゾヒドラゾノイルクロリドの合成
Figure 0007212046000016
冷却器を取り付けた250ml三口フラスコに、窒素入口4-メトキシ-N’-(4-メトキシベンゾイル)ベンゾヒドラジド(5.0g、16.65mmol)を取り、続いてトルエン(20ml)を添加した。五塩化リン(7.97g、38.29mmol、2.3当量)を反応フラスコに撹拌しながら少しずつ加えた。反応混合物を120℃に3時間加熱し、その間、明るい緑色の透明な溶液を形成した。反応混合物を室温まで冷却し、トルエンを留去し、反応生成物を真空下で濾過した。固体を集め、水(30ml)に懸濁し、10分間撹拌し、次いで濾過した。得られた白色固体を水(50ml)で洗浄し、オーブン中50℃で一晩乾燥させ、3.5gをさらに精製することなく次の工程に使用した。
H-NMR (600MHz、DMSO-d): δ= 7.78(d、4H)、6.69(d、4H)、4.02 (s、6H)。
3,5-ビス(4-メトキシフェニル)-4-メチル-4H-1,2,4-トリアゾールの合成
Figure 0007212046000017
冷却器および窒素入口を取り付けた100mlの三つ口フラスコ中で、N-クロロ(4-メトキシフェニル)メチレン-4-メトキシベンゾヒドラゾノイルクロリド(3.5g、10.38mmol)を採取した。メチルアミンの40%水溶液(35ml)を添加し、撹拌した。得られた懸濁液を80℃に16時間加熱した。LC-MSは、所望の生成物質量を示す。反応物を室温に冷却し、濾過した。得られた白色固体を、エタノール/トルエンからの再結晶によって精製し、純粋な物質、2.2g、71.8%収率、99.6% HPLCを得た。
H-NMR (600MHz、CDCl): δ= 7.65(d、4H)、7.03(d、4H)、3.87 (s、6H)、3.66 (s、3H)。
3,5-ビス(4-メトキシフェニル)-1,4-ジメチル-4H-1,2,4-トリアゾール-1-ヨウ化物の合成
Figure 0007212046000018
冷却器および窒素入口を備えた500mlの三つ口フラスコ中で、3,5‐ビス(4‐メトキシフェニル)‐4‐メチル‐4H‐1,2,4‐トリアゾール(2.2g,7.45mmol)を採取した。アセトニトリル(100ml)を添加し、撹拌した。ヨウ化メチル(2.6g、18.6mmol、2.5当量)を懸濁液に滴下し、反応混合物を60℃で16時間加熱した。加熱しながら、1時間以内に透明な溶液が形成された。反応を停止し、室温まで冷却し、濾紙を通して濾過した。濾液を乾燥するまで濃縮し、無色のフレークを得、これを酢酸エチル/アセトニトリルからの再結晶によってさらに精製して、純粋な物質1.4g、収率100%を得た。構造は、NMRおよびLC-MS分析によって確認した。
H-NMR (600MHz、CDCl): δ= 8.07 (d、2H)、7.89 (d、2H)、7.17(d、2H)、7.05(d、2H)、4.01 (s、3H)、3.91 (s、3H)、3.87 (s、3H)、3.83 (s、3H)。
3,5-ビス(4-メトキシフェニル)-1,4-ジメチル-4,5-ジヒドロ-1H-1,2,4-トリアゾールの合成
Figure 0007212046000019
オーブン乾燥した100mlフラスコ中で、3,5‐ビス(4‐メトキシフェニル)‐1,4‐ジメチル‐4,5‐ジヒドロ‐1H‐1,2,4‐トリアゾール(1.5g,3.43mmol)を窒素下で採取した。無水メタノール(40ml)を加え、撹拌した。反応混合物をドライアイス/アセトン浴を用いて0℃に冷却した。水素化ホウ素ナトリウム(0.389g、10.29mmol)を、内部温度を0℃に維持しながら少しずつ添加した。反応混合物を0℃で30分間撹拌し、次いで室温まで温め、1時間撹拌した。LC-MSは、出発物質の所望の生成物への完全な変換を示した。反応を停止し、分液漏斗に移し、脱気した酢酸エチル/水で抽出した。有機層をチオ硫酸ナトリウムおよび水で連続的に洗浄した。溶媒を蒸発させて粘稠な液体を得、これをジクロロメタン(10ml)に溶解し、ペンタン(100ml)から沈殿させた。固体を濾過し、続いてペンタンからの結晶化によってさらに精製した。材料を真空下、室温、0.570g、53%収率、99.99% HPLCで乾燥した。
H-NMR (600MHz、CDCl): δ= 7.52 (m、4H)、6.93 (m、4H)、4.51 (s、1H)、3.84 (s、3H)、3.82 (s、3H)、2.66 (s、3H)、2.51 (s、3H)。
モデル化データ
表1に示す化合物のHOMOおよびSOMOレベルをモデル化した。
計算された酸化還元電位は、J. Phys. Chem. A 、2002, 106, 7407-7412に記載されているGaussian09を用いて算出した。酸化および還元状態について幾何学的形状を最適化し、状態エネルギーに対する自由エネルギー補正を得るために行った周波数計算を行った。トルエン中の溶媒和のためのエネルギー補正を、最適化された幾何学的形状での単一点SCRF計算からのSCFエネルギー差に基づいて適用した。B3LYP関数および6~31g(d)基底セットを用いて計算を行った。
式(I)または(II)の化合物の活性化形態のモデル化されたSOMOは、比較化合物1のものより浅い(真空に近い)。
Figure 0007212046000020
配合物実施例
表2に示す配合物は、化合物実施例1、比較化合物1(J.Am.Chem.Soc.、2010、132、8852-8853に開示されているもの)または比較化合物2(WO2017/103610に開示されているもの)を、通気または脱気したオクタフルオロペンタノールに溶解することによって調製した。
Figure 0007212046000021
Figure 0007212046000022
オクタフルオロペンタノールを窒素でバブリングすることによって脱気した。質量分析計を用いて、配合物中の化合物のm/z比の経時変化を測定した。図2によれば、通気された比較配合物1および2のm/z比は、通気された配合物実施例1のm/z比よりもはるかに速く低下した。
組成物実施例1
化合物例1を、以下の繰り返し単位を有するアクセプターポリマー1と混合し、組成物を加熱した。
Figure 0007212046000023
図3によれば、加熱後の組成物の輝度は、加熱前の組成物の輝度よりもはるかに低く、これは、組成物の加熱によるドーピングの結果としてのルミネセンスの消光を示している。固定強度で365nm励起のPL顕微鏡を用いて測定を行った。
デバイス実施例1
以下の構造を有する有機発光素子を作製した:
ITO / HIL (20nm)/ HTL(20nm)/ LEL(90nm)/ EIL(10nm)/ Al(100nm)/ Ag(100nm)
(ここで、ITOはインジウムスズ酸化物アノードであり、HILは正孔注入層であり、HTLは正孔輸送層であり、EILは電子注入層であり、LELは発光層である)。
デバイスを形成するために、ITOを担持する基板をUV/オゾンを用いて洗浄した。正孔注入層は日産化学工業から入手可能な正孔注入材料の水性配合物をスピンコーティングし、得られた層を加熱することによって形成した。正孔輸送層は、キシレンから正孔輸送ポリマーをスピンコートした後、加熱して架橋正孔輸送層を形成した。発光層は、キシレン溶液から発光材料をスピンコートすることにより形成した。電子注入層は、アクセプターポリマー2と化合物例1(50:50重量)の配合物をオクタフルオロペンタノール溶液からスピンコーティングすることによって形成した。電子注入層をスピンコーティングした後、グローブボックス中でEILを80℃で10分間乾燥させ、続いて、真空中での熱蒸着によってカソードを堆積させた。
カソードは、アルミニウムの第1の層および銀の第2の層の蒸着によって形成された。
次に、デバイスを封入し、130℃で10分間加熱した。正孔輸送ポリマーは、フルオレンおよびアミン繰り返し単位を有する架橋性ポリマーである。発光ポリマーは、フルオレンおよびアミン繰り返し単位を含有する青色蛍光ポリマーである。
アクセプターポリマー2は、以下の構造を有する。
Figure 0007212046000024
アクセプターポリマー2を以下のモノマーのそれぞれ50モル%の鈴木重合(WO00/53656に開示されている)によって形成して、前駆体ポリマーを形成し、続いて前駆体ポリマーを加水分解した。
Figure 0007212046000025
ポリマーを加水分解するために、窒素をテトラヒドロフラン113ml中、メタノール42ml中、および水酸化セシウム(0.80g、4.73mmol)の水3.4ml中溶液中で別々に30分間バブリングした。2.24gの前駆体ポリマーをテトラヒドロフランに懸濁し、65o℃まで加熱し、ポリマーが完全に溶解するまで撹拌した。メタノールを滴下し、続いて水酸化セシウム溶液を添加した。混合物を65o℃で16時間撹拌し、室温まで冷却した。溶液を濾過し、42mlに濃縮した。それを800mlのジエチルエーテル中に沈殿させた。スラリーを10分間撹拌し、濾過した。ポリマーを50o℃の減圧炉内で一晩乾燥させて、2.52gのアクセプターポリマー2(収率96%)を得た。
デバイス実施例2
電子注入層の膜厚を50nmとした以外は、実施例1と同様にして素子を作製した。
図4によれば、デバイス実施例1およびデバイス実施例2のキャパシタンス(静電容量)は類似しており、これは、電子輸送ポリマー1がドープされ導体として挙動していることを示している。
矩形波ボルタンメトリー
本明細書に記載の材料のHOMO、LUMOおよびSOMO準位の測定値を表3に示す。
Figure 0007212046000026
本発明を特定の例示的な実施形態に関して説明してきたが、本明細書で開示される特徴の様々な修正、変更、および/または組み合わせが、以下の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱することなく、当業者には明らかであることが理解されるのであろう。

Claims (21)

  1. 式(I)の化合物:
    Figure 0007212046000027

    (式中、RおよびRは、それぞれ独立して、直鎖状、分岐状、または環状のC1-20アルキル基であり;ArおよびArは、それぞれ独立して、無置換または1つ以上の置換基で置換された芳香族基またはヘテロ芳香族基である。)。
  2. ArがC6-20芳香族基である、請求項1に記載の化合物。
  3. Arがフェニルである、請求項2に記載の化合物。
  4. ArがC6-20芳香族基である、請求項1~3のいずれか1に記載の化合物。
  5. Arがフェニルである、請求項4に記載の化合物。
  6. ArおよびArが、それぞれ独立して、無置換又は以下よりなる群:
    分岐状、直鎖状または環状のC1-20アルキル基(当該C1-20アルキル基における1つ以上の非隣接、非末端のC原子は、O、S、NR、C=O、またはCOOで置換されていてもよく、ここで、RはC1-12ヒドロカルビル基である)、および
    イオン性置換基
    から選択される1つ以上の置換基で置換されている、請求項1~5のいずれか1に記載の化合物。
  7. 有機半導体と、請求項1~6のいずれか1に記載の化合物とを含む組成物。
  8. 前記有機半導体が半導体ポリマーである、請求項7に記載の組成物。
  9. 前記半導体ポリマーが共役ポリマーである、請求項8に記載の組成物。
  10. 請求項1~6のいずれか1に記載の化合物と、少なくとも1つの溶媒とを含む配合物。
  11. 前記配合物が有機半導体をさらに含む、請求項10に記載の配合物。
  12. 請求項1~6のいずれか1に記載の式(I)の化合物から形成されるn型ドーパントを有機半導体にドープすることによって形成される電荷移動塩。
  13. 請求項7~9のいずれか1に記載の組成物を活性化する工程を含む、電荷移動塩を形成する方法。
  14. 請求項12に記載の電荷移動塩を含む層を含む有機電子デバイス。
  15. 前記有機電子デバイスが、アノード、カソード、前記アノードと前記カソードの間の発光層を含み;前記電荷移動塩を含む層が、前記発光層と前記カソードとの間の電子注入層である、請求項14に記載の有機電子デバイス。
  16. 前記電子注入層が、前記発光層と接触している、請求項15に記載の有機電子デバイス。
  17. 有機電子デバイスの層を形成する方法であって、請求項7~9のいずれか1に記載の組成物の層を堆積させる工程と、前記組成物を活性化して有機半導体のn型ドーピングを生じさる工程を含む方法。
  18. 前記組成物が、加熱および/または照射によって活性化される、請求項17に記載の方法。
  19. 前記組成物の層が、請求項11に記載の配合物から堆積される、請求項17または18に記載の方法。
  20. 式(II)の化合物および有機半導体を含む組成物:
    Figure 0007212046000028

    (式中、RおよびRは、それぞれ独立して、置換基であり;ArおよびArは、それぞれ独立して、無置換または1つ以上の置換基で置換された芳香族基またはヘテロ芳香族基である。)。
  21. およびRが、それぞれ独立して、直鎖状、分枝状、または環状のC1-20アルキル基;および、無置換または1つ以上の置換基で置換された芳香族基またはヘテロ芳香族基からなる群から選択される、請求項20に記載の組成物。
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