TW201229056A - Non-linear acene derivatives and their use as organic semiconductors - Google Patents

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Description

201229056 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於新穎的非線性并苯衍生物、其製備方法、 其在有機電子(OE)裝置中作為半導體之用途及包含此等衍 生物之OE裝置。 【先前技術】 近年來,為了製造更通用、成本更低之電子裝置,已開 發出有機半導體(OSC)材料。該等材料在大範圍裝置或設 備中得到應用’該等裝置或設備包括(僅舉數例)有機場效 電晶體(OFET)、㈣發光二極體(〇LED)'光偵測器、^ 機光電(OPV)電池、感測器、記憶體元件及邏輯電路。有 機半導體材料通常以薄層(例如不到丨微米厚度)形式存在於 電子裝置中。 因為㈣T裝置之效能主要基於半導體材料之電荷載流 子移動性及電流開/關比,心理想之半導體應在關閉狀 態下具有較低的電導率以及較高的電荷載流子移動性 ΟίχΙΟΛη^ν.ν1)。此外,去容, ;此外因為氧化導致裝置效能降低, 所以半導體材料對氧化相對穩定(亦即其具有較高電離電 位)报重要。半導體材料之其他需求為良好的加X性(尤其 對於薄層及所需圖案 _ 大規模生產而言)及有機半導體層 之尚穩定性、膜均—性及完整性。 在先前技術中, 〇sc,包括小分子, 如)聚己基噻吩。 已提出各種材料以在OFET中用作 如(例如)稠五笨;及聚合物,如(例 1595I4.doc 201229056 有前景的共軛小分子半導體類別係基於稠五苯單元(參 ^J. E. Anthony, Angew. CTze/w. /«ί.五d., 2008,彳7, 452)。 當藉由真空沈積沈積為薄膜時,顯示其具有超過1 cm2 V·1 s·1之載流子移動性伴以大於106之極高電流開/關比。(參見 S. F. Nelson,Y. Y. Lin,D. J. Gundlach及 Τ· N. Jackson, 々?/?/·户/2_)Λ5· le"·,1998, 72, 1854)。然而,真空沈積為昂貴 的處理技術’其不適用於製造大面積的膜^初始裝置製造 藉由添加增溶基團(諸如三烷基矽烷基乙炔基)來改良,使 移動性 >0.1 cm2 V·1 s·1(參見 Maliakal,K. Raghavachari,H.
Katz,E. Chandross及 T. Siegrist,C/zem. 2004,16, 4980)。亦已報導向稠五苯核心單元添加其他取代基可改 良其在場效電晶體(FET)裝置中的半導體效能(參見;E Anthony, Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 452) 〇 然而,迄今為止已研究的先前技術之〇sc材料及包含其 之裝置仍具有一些缺點,且其性質(尤其溶解度、加工 性、電荷载流子移動性、開/關比及穩定性)仍有進一步改 良的空間。 因此,仍存在對顯示良好電子性質(尤其高電荷載流子 移動i± )及良好加工性(尤其在有機溶劑中之高溶解度)之 osw料的需要。此外,針對用於〇附,存在對允許改 2電何'主人來自源極·沒極電極之半導體層中之OSC材料的 二:隹針對用於0PV電池,存在對具有能夠改良由光敏性 ^ '、之光之低帶隙且可產生較高電池效率之OSC材料的 159514.doc 201229056 本發明之一目標為提供用作有機半導體材料之化合物, 其並不具有如上所述先前技術材料之缺點且尤其顯示良好 加工性、有機溶劑中之良好溶解度及高電荷載流子移動 (•生。本發明之另一目標為擴充專家可用的有機半導體材料 庫。 發現此等目標可藉由提供如本發明所主張之化合物來達 成。特定言之,本發明之發明者已發現上述問題可至少部 分藉由提供在中心環處含有增溶性乙炔基取代基之非線性 并苯化合物來解決。此等并苯化合物具有彎曲形狀且可例 如由以下結構說明:
Ra
Rb 其中A1及A2表示視情況經取代之芳族基或雜環基,Ra&Rb 表示經碳基或烴基取代之矽烷基或三氫鍺基,且Re-f表示 Η、鹵素或不彼此交叉橋接的碳基或烴基取代基。 159514.doc 201229056 發現此等化合物適用作半導體,在許多有機溶劑令顯干 出極好溶解度,且當在電子裝置(如OFET)中用作半導體層 時顯示高效能。亦發現包含該等化合物作為半導體(尤其 當利用溶液沈積製造進行製備時)之0FET裝置顯示超過 cm2/V*s的高電荷載流子移動性值。 WO 2010/099583 A1揭示多環芳族化合物,其經烷基矽 烷基乙炔基取代且含有至少一個為三個環所共用的環原 子,·及其於光敏感性光電應用中的用途。然而,既未揭示 亦未提及具有彎曲形狀之線性聚并苯(如本發明之彼等線 性聚并苯)。已報導WO 2010/099583 A1之化合物1(7,14·雙 (三異丙基矽烷基乙炔基)二苯并[匕乂I蓆)顯示出π_π堆 疊’根據單晶X射線繞射所分析(Winzenberg等人,CAem. Maier. 2009,21,5701-5703)。雖然 WO 2010/099583 A1 中 未引述化合物1或其他化合物之電荷載流子移動性值,但 OSC論證’ ι-d心7!堆疊晶體基元一般顯示出低於0.1 cm2/Vs、且在某些情況下低於i〇-4 crn2/Vs之低電荷載流子 移動性(Payne 拳乂,丄 J所.iSoc. 2005, 127,4986-4987)。此效能使其不能成為用於大多數需要顯著較高電 荷載流子移動性之底板驅動電晶體(如(例如)LCD及OLED 顯示器)之有前景的候選物。 【發明内容】 本發明係關於式I之化合物: 159514.doc 201229056 ARR'R"
其中個別基團具有以下含義: R1·8 彼此獨立地表示Η、F、a、Br、I、CN ;具有1 至20個C-原子之直鏈 '分支鏈或環狀烷基、烷 氧基、硫烷基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧 羰基、烷基羰氧基、烷基羰基醯胺基、烷基醯 胺缓基或烧氧基艘氧基,其未經取代或經一或 多個基團L取代,且其中一或多個非相鄰CH2基 團視情況在各情況下彼此獨立地經-〇-、-8-、-NR0-、-SiR0R00-、-CY0 = CY00-或-C = C-以使 Ο及/或S原子不直接鍵聯於彼此之方式置換; 或表示未經取代或經一或多個基團L取代之具 有5至20個環原子的芳基或雜芳基, 或R1與R2對、R2與R3對、R3與R4對、R5與R6 對、R6與R7對、R7與R8對中之一或多者彼此交 叉橋接形成視情況由一或多個選自-0-、-S-、 -Se-、-Ge-、-SiRGRGQ-及-N(RX)-之雜原子或基 團插入其間且視情況經取代的C4-C4〇飽和或不 飽和環, 159514.doc 201229056 A 為 Si、C 或 Ge, R、R、R"為選自由以下組成之群的相同或不同基團: Η、具有1至20個C原子之直鍵、分支鍵或環狀 烷基或烷氧基、具有2至20個C原子之直鏈、分 支鏈或環狀烯基、具有2至20個C原子之直鍵、 分支鏈或環狀炔基、具有2至20個C原子之直 鏈、分支鏈或環狀烷基羰基、具有5至2〇個環 原子之芳基或雜芳基、具有5至20個環原子之 芳基烷基或雜芳基烷基、具有5至20個環原子 之芳氧基或雜芳氧基或具有5至20個環原子之 芳基烧氧基或雜芳基烷氧基,其中所有上述基 團均視情況經一或多個基團L取代, L 係選自 Ρ·8ρ-、F、Cl、Br、I、-OH、-CN、-Ν〇2 、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=〇)NR0R00 、-C(=O)X0、_C(=0)R〇、_NR〇R〇〇、c(=〇)〇H、 具有5至20個環原子之視情況經取代的芳基或 雜芳基或具有1至20個、較佳1至12個C原子之 直鏈、分支鏈或環狀烷基,其中一或多個非相 鄰CH2基團視情況在各情況下彼此獨立地經 、-S-、-NR0-、-SiROR00-、·〇Υ0=〇Υ00-或-OC-以使Ο及/或S原子不直接鍵聯於彼此之方式置 換,且其未經取代或經一或多個F或C1原子或 OH基團取代, P 為可聚合基團, I595l4.doc 201229056 sp 為間隔基團或單鍵, x〇 為_素,
Rx R〇、Roo 具有針對R1所給出之含義中之一者, 彼此獨立地表示Η或具有i至20個(^原子之烷 基, ' ' - Y〇 ' Υ〇° 彼此獨立地表示Η、F、Cl或CN, 其特徵在於: R1與R2對、R3與R4對、“與尺6對、…與…對中之至少— 者彼此交叉橋接形成視情況由一或多個選自_〇_、·、Se 、-Ge·、-SiR〇R〇«-及-N(RX)_之雜原子或基團插入其間且6其 視情況經取代的q-CUo飽和或不飽和環,且 、 R1與R2對、R3與R4對、R5與R6對、“與…對中之至少— 者並未彼此交叉橋接,且 該化合物不含有為兩個以上環所共用的環原子。 本發明另外係關於一種調配物,其包含一或多種式】化 合物及一或多種溶劑(較佳選自有機溶劑)。 本發明另外係關於一種有機半導體調配物,其包含一或 多種式I化合物、一或多種有機黏合劑或其前驅體(較佳具 有在1,000 Hz下為3_3或更低之電容率幻及視情況選用之一 或多種溶劑。 本發明另外係關於本發明之化合物及調配物在光學、電 光、電子、電致發光或光致發光組件或裝置中作為電荷輸 送、半導體、導電、光導或發光材料之用途。 本發明另外係關於一種包含一或多種本發明之化合物或 159514.doc -9· 201229056 調配物的電荷輸送、半導體m導或發光材料或組 件。 本發明另外係關於包含一或多種本發明之化合物、調配 物、組分或材料的光學、電光或電子組件或裝置。 光冬電光電子、電致發光及光致發光組件或裝置包 括(但不限於)有機場效電晶體(OFET)、薄膜電晶體 (TFT)、積體電路(IC)、邏輯電路、電容器 '射頻識別 (RFID)«、裝置或組件、有機發光二極體(〇LED)、有機 發光電晶體(OLET)、平板顯示器、顯示器背光、有機光伏 打裝置(0PV)、太陽電池、雷射二極體、光導體、光偵測 器、電子照像裝置、電子照像記錄裝置、有機記憶體裝 置、感測器裝置、聚合物發光二極體(PLED)中之電荷注入 層、電荷輸送層或間層、有機電漿子發射二極體(OPED)、 肖特基(Seh〇ttky)二極體、平坦化層、抗靜電膜、聚合物 電解質膜(舰)、冑電基板、導電圖案、電池組中之電極 材料、對準層、生物感測器、生物晶#、安全標記、安全 裝置及用於偵測及識別DNA序列的組件或裝置。 【實施方式】 本發明係關於-種由如式!中所示—般結構表示的新化 合物類別。除新穎外,此等化合物顯示一或多種以下性 質: Ο在并苯核心之中心環處添加兩個呈對位形式的乙块 基(較佳三烷基矽烷基乙炔基)有助於分子材料在常 見有機溶劑中的溶解,使材料易於經溶液處理。(三 159514.doc -10·
201229056 烧基矽烷基)乙炔基取代基之添加亦促進材料顯示出 π堆疊次序’且因此在自溶液沈積之後形成高度組織 之結晶膜。 11)(三烧基矽烷基)乙炔基之大小強烈影響固態中之π堆 疊相互作用。對於較小取代基(其中三烷基矽烷基之 直徑明顯小於并苯核心的一半長度),形成一維π_π 堆疊或「滑動堆疊」配置。然而,當三烷基矽烷基 之大小與并苯核心的一半長度大致相同時,二維π堆 豐或「磚層」配置較有利,已發現其對於FET裝置 中之電荷輸送最佳。因此,藉由向蒽核心以正確位 置添加兩個大小正確之三烷基矽烷基乙炔基來實現 呈固態之堆疊配置,且可由適當大小之三烷基矽烷 基得到較佳π堆疊。 iii) 并苯化合物之非線性結構額外提高溶解度,進而使 材料易於經溶液處理。 iv) 化合物之非線性主鏈與線性相等物相比增加帶隙, 進而改良化合物之穩定性。 v) 藉由進一步修飾并笨核心或與適當共聚單體共聚合 額外微調電子能量(HOMO/LUMO能級)應為有機光 伏打應用提供候選材料。 本發明之化合物易於合成且顯示出一些有利特性,如高 電荷載流子移動性、高㈣、於有機溶劑中之高溶解度、 用於裝置製造製程之良好加工性、高氧化性及光穩定性及 在電子裝置中之長使用壽命。此外,其顯示出如上文及下 159514.doc -11· 201229056 文所討論之有利特性。 式I化合物中之兩個基團arr'r"較佳具有相同含義。 式I中之A較佳為Si。 在本發明之一較佳實施例中,在式j化合物之至少一個 基團ARR'R”、較佳兩個基團ARR'R"中,所有取代基R、R, 及R"均相同。 在本發明之另一較佳實施例中,在式:化合物之至少一 個基團ARR’R"、較佳兩個基團arr’r"中,取代基r、r,及 R中之至少兩者不相同。此意謂在至少一個基團 ARR’R"、較佳兩個基團ARRiR"中,至少一個取代基R、R, 及R"具有不同於其他取代基R、{^及尺,,含義的含義。 在本發明之另一較佳實施例中,在式j化合物中,R、R, 及R"各具有不同於其他R,及R"的含義。進一步較佳為在 式I化合物中R、R,及R"中之兩者具有相同含義且R、R,及 R中之一者具有不同於R、Rl及R”中其他兩者的含義。 進一步較佳為,在式I化合物中R、R,及R"中之一或多者 表示或含有烯基或芳基或雜芳基。 極佳地,在式合物中R、R,及Rii各自獨立地選自由以 下組成之群··具有1至1〇個〇原子之視情況經取代且為直 鏈、为支鏈或環狀的烷基或烷氧基,例如曱基、乙基、正 丙基、異丙基、環丙基、2,3_二甲基環丙基、2,2,3,3_四曱 基環丙基、環丁基、環戊基、f氧基或乙氧基,·具有2至 12個C原子之視情況經取代且為直鏈、分支鏈或環狀的烯 基炔基或烷基羰基,例如烯丙基、異丙烯基、2_丁^ 159514.doc 201229056 基、順式-2-丁 ·2-稀基、3· 丁.卜稀基、丙块基或乙酿基; 具有5至1〇個環原子之視情況經取代的芳基、雜芳基、芳 基烷基或雜芳基烷基、芳氧基或雜芳氧基,例如苯基、對 甲苯基' f基、2“夫喃基、2“塞吩基、2_石西苯基、N甲基 0比咯-2-基或苯氧基。 土 式I化合物並不含有為兩個以上環所共用之環原子的特 徵意謂例如若R>R2對或R3與R4對彼此交叉橋接,則 R3對並不彼此交叉橋接,且若r5#r6對或以以彼此交 又橋接,則R6與R7對並不彼此交又橋接。 在式I化合物中,R^R2對、R2與R3對、…與…對、R5 與R6對、Rl r7對、作中之一或多者(較佳一或兩 者)彼此交又橋接以形成視情況由一或多個選自_〇_、_S_ 〜、_SiRV。-及娜x)_之雜原子或基團插入其 間且視情況經取代的C4-C4〇飽和或不飽和環。 極佳地,至少r4r8對彼此交又橋接以形錢情況由一 或多個選自-〇_、_S_、_Se_、_Ge…siRGR。。及婦)_之 雜原子或基團插人其falJ_視情況經取代的^〜飽和或不 飽和環。 力外較隹地,兩 ,、--I 王夕一者及 兩個R^R6對、R7W對中之至多—者彼㈣又橋接以形 成環。 該由交7又橋接對R1與R2、R^r3、r>r4、r5^6、r6 R R與R所形成之c^C4〇飽和或不飽和環較佳選自由 以下組成之群:具有5至25個環原子的芳族及雜芳族基 159514.doc •13· 201229056 團,其為單環或多環,亦即其亦可含有兩個或兩個以上經 由單鍵彼此連接的個別環或含有兩個或兩個以上桐合環’ 且其中各環未經取代或經—赤之加,
'飞丄或多個如以上所定義的基團L 取代》 極佳地’該由交又橋接之r、r2對、r、r3對、_ 對、R5㈣對、_r7對、r、r8對所形成之C4_c4〇飽和 或不飽和環係選自由以下組成之群:苯、吱喃、嘆吩、晒 吩…比略、。比咬、喷咬m坐…惡唾…惡二唾、 含有:或多個上述環及視情況選用之-或多個苯環 的又環、二環或四環芳基哎雜关其 轉絲方基,其+個料由單鍵所 連接或彼此稍合,且其中所有上述基團均未經取代或峻一 或多個如以上所定義的基團L取代。 此外極佳地,該由交又橋接之以❻、r、r3對、r3 、R>r6對、R%r7對、r^r8對所形成之c^。 巳和或不飽和環係、選自由以下組成之群·、塞 ^二售吩并[3,2七’,3,骨塞吩'石西吩并[3,2__吩、石西 5开[2,3七硒吩、硒吩并[3,2_b]噻吩、硒吩并 吩、苯并[l,2-b:4,5-b,]二噻吩、2 4 \ , #、, J垄勿2,2 —噻吩、2,2-二硒吩、 -喧%弁W2,,3,·㈣羅、他環戊[2,w 3,u ]二嗟 吩、本并[b]嗟吩、苯并[b]硒吩、笨并 _ 本并°塞°坐、 本开硒唑,彡令所有上述基團均未經 以上所定義的基團L·取代。 — 5夕固如 最佳地,Ri與R、、R、R3對、R、R4對、^ R與R7對、r7與…對中之一或多者(尤其— '、 或兩者)彼此交 I595J4.doc -14- 201229056 又橋接以形成選自由以下組成之群的環:笨…塞吩及吼 啶/、未絰取代或經一或多個如以上所定義的基團l取 代。 本考X月之另較佳貫施例中,在式j化合物中並不彼 此交又橋接形成環的基團Rl、r2、r3、r4、r5、r6、^及 R8係選自由以下組成之群:H'F nu及具有 至20個較佳!至i2個c原子的未經取代或經一或多個ρ或 α原子或oh基團取代或全氟化之直鏈分支鏈或環狀烧 基、烷氧基、硫烷基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧羰 基、烧基幾氧基、院基幾基醯胺基、院基酿胺幾基或院氧 基幾氧基。 ' R、R及R8中之至少兩者較佳表示Η。極佳地,r1 及r5中之至少-者表示Hm a之至少—者表示h。 此外較佳地,在式ut合物中並不彼此交叉橋接形成環 的基團R、R、R3、R4、R5、r6、R7及R8係選自由以下組 士之群·具有5至25個環原子的芳族及雜芳族基團其為 單裒或夕f '亦即其亦可含有兩個或兩個以上經由單鍵彼 此連接的個別環或含有兩個或兩個以上稠合環,且豆中各 環未經取代或經一或多個如以上所定義的基團L取代。 極佳地’此等上述芳族及雜芳族基團係選自由以下Μ成 之群:苯基、吱喃"塞吩、砸吩、N-料、。比咬…密咬、 0塞。坐、嘆二唾、〇亞4, w 〜坐 心—唑、硒唑及含有一或多個上述 環及視情況選用之-或多個笨環的雙環、三環或四環芳基 或雜芳基’其中個別環由單鍵連接或彼此稍合,且其中戶: 1595I4.doc •15· 201229056 有上述基團均未經取代或經—或多個如以上所定義的 L取代。 極佳地,此等上述雔搭 _ 忒又%、二壤或四環芳基或雜 自由以下組成之群:噻吩7 hl堂、 ^ ( ^ 叁力开[3,2-b]噻吩、二噻吩并[3,2_ ’、]塞6 «西吩并[3,2_b]i6吩、砸吩并[m]砸吩、 ㈣并[3,2-b]»塞吩、砸吩并[2,3_b卜塞吩、苯并[m 4 5_ b']二嘆吩、2 - a、 ’ ^•2' 3· 5 %、2,2_二硒吩、二噻吩并[3,2- ,]夕羅、4仏環戊W:3,W,]二嗟吩、苯并[b]B塞 吩、苯并[b]硒吩、贫、,Λ 开L J基
本开噁唑、苯并噻唑、苯并硒唑,立中 所有上述基團岣夫破T ‘取代或經一或多個如以上所定義的基 團L取代。 式1化合物較佳選自以下仙至式Π
159514.doc -16· 13201229056 ARRiR"
ARR_R"
ARR'RM
15 ARR,R,,
16 159514.doc -17· 17 17201229056
iRl-8人墓尖 ,〜糾…、六匁叭i甲所給出 3 之一者,但並不交叉橋接形成環;且A〗、A2 連同兩個明確顯不的碳原子一起彼此獨立地表示具有 5至25個環原子的芳族或雜芳族基團,其為單環或多環, =即其亦可含有兩個或兩個以上經由單鍵彼此連接的個別 王哀或含有兩個或兩個以上稍合環,且其中各環未經取代或 經一或多個如以上所定義的基團L取代。 極佳地,A1、A2A A3係選自由以下組成之群:苯、咬 喃"塞吩 '石西吩…比„各、π比咬、㈣、嗔。坐、、$ 坐惡—唾、石西唾及含有一或多個上述環及視情況選用之 一❹,苯環的雙環、三環或四環芳基或雜芳基,其中個 】裒由單鍵所連接或彼此稍合,且其中所有上述基團均未 經取代或經-或多個如以上敎義的基團[取代。 另外,A、A2及A3較佳選自由以下組成之群:噻吩并 Hb]噻吩、二嗔吩并[3,2_6:2,,3,呐噻吩、硒吩并[3,2旧 硒%、硒吩并[2,3-b]硒吩、硒吩并[3,2b]噻吩、硒吩并 [2,3-b]。塞吩、苯并二嚷吩、2,2·二嗟吩、2,2_ ,石西吩、二。塞吩并[3,2 + 2’,3·^石夕羅、他環戍⑸七^· Μ二噻吩、苯并[b]噻吩、苯并[b]硒吩、笨并噁唑、笨并 1595l4.doc •18· 201229056 ㈣、苯并砸唾,纟中所有上述基圓均未經取代或 多個如以上所定義的基團L取代。 尤其較佳地’ A】、AW係選自由以下組成之鮮.* °塞吩及°比咬,其未經取代或經-或多個如以上所定广 團L取代❹ 義的基 極佳地,式I化合物係選自以下式Ila至式I4d :
159514.doc •19· 201229056 ARR,R"
lid ARR,R"
lie ARR,R,_
I2a ARR,R"
I2b 159514.doc •20- 201229056 ARR'R"
I2c ARR'R"
I2d ARR'R"
I2e
I3a 159514.doc -21 - 12201229056
ARR'RM R R
R I3b ARR'Rn
R。 I3c ARR,R"
I3d
I4a 159514.doc -22- 201229056 ARR,R"
ARR'R"
ARR'R"
I4c I4d 其中A、R、R,、R"及R1-8如式II至式16中所定義,且R9-15 具有上文針對L所給出之含義中之一者且R"、R12、rH及 R14較佳表示Η。 在上文及下文中’烷基或烷氧基(亦即烷基中末端(^2基 團經-0-置換)可為直鏈或分支鏈。其較佳為直鏈,具有 2、3、4、5、6、7或8個碳原子,且因此較佳為例如乙 基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、乙氧基、丙 氧基' Τ氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基或辛氧基,此外 為甲基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、 159514.doc •23- 201229056 十四烧基、十五烧基、曱氧基、壬氧基、癸氧基、十一炫 氧基、十二烧氧基、十三烧氧基或十四燒氧基。 稀基(亦即烧基中一或多個CH2基團經_ch=CH-置換)可 為直鏈或分支鏈。其較佳為直鏈基團,具有2至⑺個匸原 子,且因此較佳為乙烯基;丙-1-烯基或丙-2_烯基;丁-^ 稀基'丁-2-烯基或丁-3-烯基;戊-丨-烯基、戊_2•稀基、 戊-3-烯基或戊-4-稀基;己-1-埽基、己_2_烯基己_3烯 基、己-4-烯基或己-5-烯基;庚-1_烯基 '庚_2_烯基、庚-3_ 烯基、庚-4-烯基、庚-5-烯基或庚_6_烯基;辛烯基、 辛-2-烯基、辛-3-烯基、辛-4-烯基、辛_5_烯基、辛_6_烯基 或辛-7-烯基;壬烯基、壬_2_烯基、壬_3_烯基、壬_4_烯 基、壬-5-烯基、壬-6-烯基、壬-7-烯基或壬_8_烯基;癸 烯基、癸_2_烯基、癸烯基、癸_4_烯基、癸_5_稀基、 癸-6·烯基、癸_7_烯基、癸_8_烯基或癸_9_烯基。 尤其較佳之烯基為<:2_(:7_1Ε_烯基、C4_C7_3e_烯基、匸5_ C”4-稀基、c6_C7_5·稀基及C7_6_稀基,特定言之為c^· ιέ濞基、c4-cv3E_烯基及c5_C7_4_烯基。尤其較佳之稀基 的實例為乙烯基、1E·丙烯基、1E_ 丁稀基、ie_戊烯基、 瓜己稀基、1E_庚稀基、3 丁婦基、3£_戊婦基、瓜己稀 基、3E-庚烯基、4_戊稀基、4Z_己稀基、4e_己婦基、兑 ,稀基、5·己稀基、6_庚烯基及其類似基團。具有至多⑽ L原子之基團一般較佳。 氧雜烧基(亦即院基中非末端CH2基團經_〇_置 例如直鏈2-氧雜丙基(=甲氧基 為 T乳丞T基),2-氧雜丁基(=乙氧基 1595l4.doc •24· 201229056 甲基)或3-氧雜丁基(=2_ 甲氧基乙基),2_氧雜戊基、3-氧 戍基或4 -氧雜雜 雜戊基’ 2-氧雜己基、3_氧雜己基' 基或5-氧雜己基;2_氧 ” _ 軋雜屄基3_氧雜庚基、4_氧雜庚 基 基 基 基 基 2- 氧雜壬基 6- 氧雜壬基 3- 氧雜癸基 7- 氧雜癸基、 基、5·氧雜庚基或6'氧雜庚基;2-氧雜辛基、3·氧雜辛 氧雜辛基、5-氧雜辛基、6_氧雜辛基或7·氧雜辛 3_氧雜壬基、4-氧雜壬基、5_氧雜壬 〖·氧雜壬基或8-氧雜壬基;或2_氧雜癸 ‘氧雜癸基、5-氧雜癸基、6_氧雜癸 •氧雜癸基或9-氧雜癸基。 在一個CH2基團經置換且另一CH2基團經_c〇·置換之 烷基中’此等基團較佳相鄰。因&,此等基團共同形成羰 氧基-co-ο-或氧m基·0_c〇· β此纟團較佳為直鏈且具有2 至個C原子。因此,其較佳為乙醯氧基、丙醯氧基、丁醯 氧基、戊醯氧基、己酿氧基、乙醯氧基甲基、丙酿氧基甲 基丁醯氧基甲基、戊醯氧基甲基、2-乙醯氧基乙基、2_ 丙醯氧基乙基、2_丁醯氧基乙基、3_乙醯氧基丙基、%丙 酿氧基丙基、4_乙醢氡基丁基、甲氧m基、乙氧m基、丙 氧羰基、丁氧羰基、戊氧羰基、曱氧羰基_曱基、乙氧羰 基甲基、丙氧幾基甲基、丁氧幾基_甲基、2_(甲氧幾基)乙 基、2-(乙氧羰基)乙基、2_(丙氧羰基)乙基、3_(甲氧羰基) 丙基、3·(乙氧羰基)丙基、4_(曱氧羰基)_丁基。 兩個或兩個以上CH2基團經·〇_及/或_C00_置換的烷基可 為直鏈或分支鏈。其較佳為直鏈且具有3至12個C原子。因 此其杈佳為雙-羧基-曱基、2,2-雙-羧基-乙基、3,3-雙-羧 159514.doc •25· 201229056 基·丙基、4,4-雙-羧基-丁基、5,5_雙_羧基_戊基、6,6_ 基-己基、7,7-雙-羧基-庚基、8,8·雙-羧基-辛基、9,9_雙、羧 基-壬基、10,10-雙-羧基-癸基、雙_(甲氧羰基)曱基、2 2 雙_(曱氧羰基)-乙基、3,3-雙-(甲氧羰基)_丙基、4,4_雙、(曱 氧羰基)-丁基、5,5-雙-(甲氧羰基)_戊基、6,6•雙_(甲氧2 基)己基7,7-雙-(曱氧&基)_庚基、8,8_雙_(甲氧幾基)·辛 基、雙-(乙氧羰基)-甲基、2,2-雙-(乙氧羰基)_乙基、3,3_ 雙_(乙氧羰基)-丙基、4,4-雙-(乙氧羰基)· 丁基、5,5-雙-(乙 氧羰基)-己基。 & 硫燒基(亦^基中-個CH2基團經各置換)較佳為直鏈 硫基甲基(-SCH3)、卜硫基乙基(_SCH2CH3)、】_硫基丙基 卜SCH2CH2CH3)、硫基丁基、卜硫基戊基、卜硫基己 基、1-硫基庚基、i-硫基辛基、丨_硫基壬基、丨·硫基癸 基、1-硫基十一烷基或1_硫基十二烷基。 R R、R及R可為非對掌性或對掌性基團。尤其 較佳之對掌性基團為例如2_丁基(=1_甲基丙基)、甲基丁 基、2-甲基戍基、3_甲基戊基、2-乙基己基、2_丙:戍 ^特定言之為2•甲基τ基、2_甲基丁氧基、2_甲基戍氧 基、3-甲基戊氧基、2·乙基_己氧基、卜甲基己氧基、2辛 氧基、2_氧雜·3·甲基丁基氧雜_4基戊基、4_f基己 J、2-己基、2-辛基、2·壬基、孓癸基、2_十二烷基、" :基辛氧基、6-甲基辛氧基、”基辛醮氧基、”基庚 基·氧幾基、2-f基丁醯氧基、3_甲基戊醯氧基、4_甲基己 醯基·氧基、2-氣丙醯氧基、2_氣_3_甲基丁醯氧基、2_氯· I595I4.doc 201229056 4-甲基-戊醯氧基、2-氯-3-甲基戊醯氧基、2-甲基-3-氧雜 戊基、2-甲基-3-氧雜己基、1-甲氧基丙基_2_氧基、1-乙氧 基丙基-2-氧基、丙氧基丙基_2_氧基、1-丁氧基丙基-2-氧基、2-氟辛氧基、2-氟癸氧基、l,l,i-三氟_2·辛氧基、 M,l-三氟-2-辛基、2-氟曱基辛氧基。極佳為2-己基、2-辛基、2-辛氧基、ι,ι,ι_三氟_2_己基、ι,ι,ι_三氟-2·辛基 及1,1,1-三氟-2-辛氧基。 較佳之非對掌性分支鏈基團為異丙基、異丁基(=甲基丙 基)、異戊基(=3-甲基丁基)、第三丁基、異丙氧基、2_甲 基丙氧基及3-甲基丁氧基。 -cy0=cy00_較佳為 _CH=CH_、_CF=CF_或 _CH=C(CN)_。 鹵素為F、(:卜Br或I,較佳為F、ci或Br。 L 較佳選自 p_Sp-、F、CM、Br、I、-OH、-CN、·Ν02、-NCO 、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=0)NR〇R⑽、·c(=〇)x〇、<(=〇)&〇 、-NW0、C(=0)0H、具有1至2〇個、較佳1至^個^原子 之未經取代或經一或多個原子或〇1{基團取代或全氟 化的直鏈、分支鏈或環狀録、絲基、氧㈣基或硫院 基及具有2至20個 '較佳2至12個(:原子之未經取代或經一 或多個F或C1原子或0Η基團取代或全氟化的直鏈、分支鍵 或環狀婦基、块基、炫基幾基、烧氧幾基、院基幾氧 烷氧基羰氧基。 式I化合物亦可經可聚合或反應性基團取代,該可聚合 或反應性基團在形成聚合物之過程期間視情況經保嗖。: 其較佳之此類型化合物為含有—或多個表示為p_Sp之取代 159514.doc -27- 201229056 基L之式I化合物,其中p為可聚合或反應性基團且Sp為間 隔基團或單鍵。此等化合物尤其可用作半導體或電荷輸送 材料,這是因為其可在將聚合物處理成薄膜用於半導體組 件期間或之後經由基團p例如藉由原位聚合來交聯,產生 具有高電荷載流子移動性及高熱穩定性、機械穩定性及化 學穩定性之潛在交聯的聚合物膜。 較佳之可聚合或反應性基團P選自CHfCW^COO-、
CH2 = CW1-CO- ' W2HC —CH- . 、vv (CH2)k1-0- ' CH2 = CW2-(0)ki- ' CH3-CH=CH-0- ' (CH2=CH)2CH-OCO- 、(CH2=CH-CH2)2CH-0C0-、(CH2=CH)2CH-0-、(CH2=CH- CH2)2N-、(CH2=CH-CH2)2N-CO-、HO-CW2W3-、HS-CW2W3- ' HW2N- ' HO-CW2W3-NH- ' CH2=CW1-CO-NH- ' ch2=ch-(C00)kl-Phe-(0)k2- ' CH2=CH-(C0)kl-Phe-(0)k2- > Phe-CH=CH- 、HOOC-、OCN-及 W4W5W6Si-,其中 W1 為 H、F、Cl、 CN、CF3、苯基或具有1至5個C-原子之烷基,尤其為h、 Cl或CH3,W2及W3彼此獨立為Η或具有1至5個C-原子之院 基’尤其為Η、曱基、乙基或正丙基,w4、W5及W6彼此 獨立為C1、具有1至5個C-原子之氧雜烷基或氧雜羰基烷 基,W7及W8彼此獨立為Η、C1或具有1至5個C-原子之烧 基’ Phe為1,4-伸苯基’其視情況由一或多個如上文定義之 基團L取代,且k】及k2彼此獨立為〇或i。 或者’ P為此等基團之輯保護之衍生物,其在針對本發 159514.doc -28- 201229056 明方法所述之條件下為非反應性的《適合的保護基為一般 專家所知且描述於文獻(例如Green, 「Protective Groups in Organic Synthesis」,John Wiley and Sons, New York (1981))中,如(例如)縮醛或縮酮。 尤其較佳之基團 P 為<:112=(:11-(:00-、(:112=(:((^3)-(:00· 、ch2=ch-、ch2=ch-o-、(CH2=CH)2CH-OCO-、(ch2=ch)2ch-
〇_、W2HC——CH-及w2 (CH2)kr0_或其經保護之衍生物。 基團P之聚合可根據為一般專家所知且描述於文獻(例如 D. J. Broer; G. Challa; G. N. Mol, Macromol. Chem, 1991, 192, 59)中之方法進行。 術語「間隔基團」在先前技術中為已知的且適合的間隔 基團Sp為一般專家所知(參見例如Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001))。間隔基團Sp較佳具有式Sp'-X·,以使得P-Sp-為 P-Sp'-X'-,其中
Sp’ 為具有至多30個C原子的伸烷基,其未經取代或 經F、Cl、Br、I或CN單取代或多取代,一或多 個非相鄰CH2基團亦可能在各情況下彼此獨立地 經_〇-、-3-、-1^11-、以11()-、-3111()11()()-、-(:0-、-(:00- 、-OCO-、-0C0-0-、-S-CO·、-CO-S-、-CH=CH-或-ChC-以使Ο及/或S原子不直接鍵聯於彼此之方 式置換, X' 為_0_、_8_、_(^0_、_(1!00_、-〇(110_、-0-(1100- ' -CO-NR0- ' -NR°-CO- ^ -NR°-CO-NR00- ' -OCH2- 201229056 、-CH20-、-SCH2-、-CH2S-、-CF20-、-0CF2- 、-cf2s-、-scf2-、_cf2ch2-、-ch2cf2-、_cf2cf2- 、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR0-、-CY0=CY00-、-C=C-、-CH=CH-COO-、_〇CO-CH=CH_ 或單 鍵, R〇及RQQ彼此獨立地為H或具有1至12個C-原子之烷基,且 Υ〇及YGG彼此獨立地為H、F、C1或CN。 X' 較佳為-〇-、各、-〇0:112-、-(:112〇-、-8(:112-、-(:1128· 、-CF20-、-0CF2-、-CF2S-、-SCF2- -CH2CH2-' -CF2CH2- ' -CH2CF2- ' -CF2CF2- ' -CH=N- ' -N=CH- 、_N=N-、_CH=CR〇-、_CY°=CY00-、-C=C-或單 鍵’尤其為-O-、-S-、-CsC-、-CY^CY00-或單 鍵。在另一較佳實施例中,X’為能夠形成共軛系 統之基團,諸如-CsC-或-CY0=CY00-或單鍵。 典型基團 SP,為例如-(CH2)p-、_(CH2CH20)q-CH2CH2· 、-CH2CH2-S-CH2CH2-或-CH2CH2-NH-CH2CH2-或-(SiR0R00- 〇)p_,其中p為2至12之整數,q為1至3之整數且r〇及R〇〇具 有上文給出之含義。 較佳基團Sp,為例如伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊 基、伸己基、伸庚基、伸辛基、伸壬基、伸癸基、伸十一 烧基、伸十二烧基、伸十八貌基、伸乙基氧基伸乙基、亞 甲基氧基伸丁基、伸乙基_硫基伸乙基叫申乙基_N_甲基亞 胺基伸乙基、U基伸院基、伸乙烯基、伸丙稀基及伸丁 烯基。 159514.doc 201229056 式i化合物可根據為熟習此項技術者所知且描述於文獻 中之方法或類似方法進行合成。其他製備方法可獲自實 例。尤其較佳且適合的合成方法在下文中進一步描述。 本發明化合物之適合且較佳合成方法例示性且示意性地 描述於以下反應流程中’其中R為經取代之矽烷基或三氫 錯基或碳基’且A1及A2視情況經芳族基或雜環基取代。其 他具有不同取代基或環之衍生物可以類似方式合成。 流程1
159514.doc -31· 201229056 流程2
以上製備酿類之途徑描述於文獻(例如M. Watanabe, V. Snieckus, J. Am. Chem. Soc., 1980, 102(4), 1457^LX. Wang, V.Snieckus’^Syw/eiGlPPO’SlS)*。 本發明另外係關於一種調配物’其包含一或多種式I化 合物及一或多種溶劑(較佳選自有機溶劑)。 較佳溶劑為脂族烴、氣化烴、芳族烴、酮、醚及其混合 物。可使用的其他溶劑包括1,2,4-三曱苯、1,2,3,4-四曱 159514.doc -32- 201229056 苯、戊基苯、均三甲苯、異丙苯、異丙基甲苯、環己基 本、一乙基苯、萘滿、十氫萘、2,6 -二甲基。比。定、2 -氣_間 二甲苯、3 -氟-鄰二曱苯、2-氯三氟曱苯、二甲基甲醯胺、 2-氣-6-氟甲苯、2-氟苯曱醚、苯曱醚、2,3-二甲基D比嗪、 4-氟笨甲醚、3-氟苯曱醚、3-三氟-甲基苯甲醚、2_甲基笨 甲醚、苯乙醚、4-甲基苯曱醚、3-曱基苯甲醚、4·氣_3_甲 基苯曱醚、2-氟苯甲腈、4-氟鄰苯二曱醚、2,6-二甲基笨 曱謎、3-氟苯甲腈、2,5-二甲基苯曱醚、2,4·二甲基笨甲 醚、笨甲腈、3,5-二曱基苯曱醚、N,N-二甲苯胺、苯甲酸 乙酯、1-氟-3,5-二甲氧苯、1-曱基萘、N_甲基吡咯啶綱、 3-氟三氟甲苯、三氟甲苯、三氟甲苯、二噁烷、三氟甲氧 基苯、4-氟三氟甲苯、3-氟吼啶、曱苯、2_氟曱笨、2氟 三氟曱苯、3-氟甲苯、4-異丙基聯苯、苯基醚、吡啶、4 敗甲苯、2,5-二氣曱苯、i-氣-2,4_二氟苯、2_氣。比啶γ 虱氟本、3-氣氟苯、1·氣-2,5-二氟苯、4_氣氟笨、氯苯、 鄰二氯苯、2-氯敗苯、對二甲笨、間二甲笨、鄰二曱笨或 鄰異構體、間異構體及對異構體之混合物。一般較佳為1 有相對較低極性之溶劑。對於噴墨印刷而古, > ° ?乂佳為具有 咼沸點溫度之溶劑及溶劑混合物。對於旌涂山 烷基化苯,如二曱苯及曱苯。 本發明另外係關於一種有機半導體調配物, 兵包含一或 多種式I化合物、一或多種有機黏合劑或其前驅體(較佳具 有在1,000 Hz下為3.3或更低之電容率以月相法 八 卞)叹说情況選用之一 或多種溶劑。 159514.doc •33- 201229056 將特定可溶性式1化合物(尤其上文及下文中所述之較佳 式之化合物)與有機黏合劑樹脂(下文亦稱為「黏合劑」)合 併將在式1化合物之電荷移動性方面引起少許降低或I: 低(甚至在-些情況下使其提高)。舉例而言,式“匕合物可 溶解於黏合劑樹脂(例如聚(α_曱基苯乙稀))中並沈積⑽如 藉由旋塗)來形成有機半導體層,從而產生高電荷移動 性。此外,由此所形成之半導體層顯示出極佳的成膜特徵 且尤其穩定。 若具有高移動性之有機半導體層調配物藉由合併式】化 合物與黏合劑而獲得,則所得調配物具有一些優點。舉例 而s,因為式I化合物為可溶的,所以其可以液體形式例 如自溶液沈積。在另外使用黏合劑時,調配物可以高度均 一方式塗佈於較大面積上。此外,當黏合劑用於調配物中 時,有可能控制調配物之特性(例如黏度、固體含量、表 面張力)以適應印刷製程。雖然不希望被任何特定理論約 束’但亦期望在調配物中使用黏合劑填充晶粒之間(否則 作為空隙)的體積,使有機半導體層對空氣及濕氣的敏感 性降低。舉例而言,根據本發明方法所形成之層在〇FET 裝置中在空氣中顯示出極好的穩定性。 本發明亦提供一種有機半導體層,其包含有機半導體層 調配物。 本發明另外提供一種製備有機半導體層之方法,該方法 包含以下步驟: (1)在基板上沈積調配物之液體層,該調配物包含一或多 159514.doc -34 - 201229056 種如上文及下文所述之式i化合物、一或多種有機黏合 劑樹脂或其前驅體及視情況選用之一或多種溶劑, (11)自液體層形成固體層,該固體層為有機半導體層, (iii)視情況自基板移除該層。 以下更詳細地描述該方法。 本發明另外提供一種電子裝置,其包含該有機半導體 層。電子裝置可包括(但不限於)有機場效電晶體(〇FET)、 有機發光二極體(OLED)、光偵測器、感測器、邏輯電 路、s己憶體元件、電容器或光伏打(pv)電池。舉例而言, OFET中汲極與源極之間的主動半導體通道可包含本發明 之層。如另一實例,OLED裝置中的電荷(電洞或電子)注 入層或輸送層可包含本發明之層。本發明之調配物及由其 形成之層在OFET(尤其涉及本文所述之較佳實施例)中具有 特定效用。 式I之半導體化合物較佳具有大於〇.〇〇1 、極佳 大於0.01 cmW-Y1、尤其較佳大於〇1 (^2丫、-1且最佳大 於0.5 cn^V-、-1之電荷載流子移動性μ。 黏合劑(通常為聚合物)可包含絕緣黏合劑或半導體黏合 劑或其混合物,在本文中可稱為有機黏合劑、聚合黏合劑 或簡稱為黏合劑* 本發明之較佳黏合劑為具有低電容率之材料,亦即具有 在1,000 Hz下為3.3或更低之電容率6的材料。有機黏合劑 較佳具有在1,000 Hz下為3·〇或更低、更佳29或更低之^ 容率ε。有機黏合劑較佳具有在looo Hz下為i刀或更大之 159514.doc -35- 201229056 電容率ε。黏合劑之電容率尤其較佳在2 〇至29範圍内。雖 然不希望被任何特定理論約束,但咸信使用電容率£在 1,000 Hz下大於3.3之黏合劑可能引起電子裝置(例如〇fet) 中OSC層之移動性的降低。此外,具有高電容率之黏合劑 亦可引起裝置之不當的電流滯後增加。 適合的有機黏合劑之一實例為聚苯乙烯。適合的黏合劑 之其他實例揭示於例如US 2007/0102696 A1中。尤其適合 且較佳的黏合劑描述於下文中。 在較佳實施例之一個類型中,有機黏合劑為至少95%、 更佳至少98%且尤其所有原子由氫、氟及碳原子組成的黏 合劑。 黏合劑通常較佳含有共輛鍵、尤其是共軛雙鍵及/或芳 環。 黏合劑應較佳能夠形成膜、更佳形成可撓性膜。可適當 地使用苯乙烯與α_曱基苯乙烯之聚合物,例如包括苯乙 烯、α-曱基苯乙烯及丁二烯之共聚物。 在本發明中使用的具有低電容率之黏合劑具有極少的永 久偶極另外可引起分子位點能量中之不規則波動。電 容率ε(介t常數)可利用ASTMD15q測試方法來測定。 在本發明中亦較佳使用具有伴有低極性及氫鍵作用之溶 解又參數的黏口劑作為具有低永久偶極的此類型材料。根 據本發明使用之黏合劑之溶解度參數(『漢森參數』)的較 佳範圍提供於以下表丨中。 159514.doc -36 - 201229056 表1 漢森參數 6dMPa1/2 6DMPaI/2 5h MPa1/2 較佳範圍 14.5+ 0-10 0-14 更佳範圍 16+ 0-9 0-12 最佳範圍 17+ 0-8 0-10 以上列出的三個量綱的溶解度參數包括:分散性(δ<〇、 極性(δρ)及氫鍵(δΟ要素(C.M. Hansen, Ind. Eng. and Chem., Prod. Res. and Devi.,9,第 3期,第 282 頁,1970)。此等參 數可憑經驗測定或如溶解度參數及其他黏著參數手冊 (A.F.M. Barton編,CRC Press,1991)中所述自已知莫耳基 團作用來計算。許多已知聚合物之溶解度參數亦在此出版 物中列出。 希望黏合劑之電容率對頻率之依賴性極低。典型的為非 極性材料。聚合物及/或共聚物可按照其取代基之電容率 來選擇作為黏合劑。適合且較佳之低極性黏合劑之清單在 表2中給出(不限於此等實例):. 表2 黏合劑 典型低頻電容率(ε) 聚苯乙烯 2.5 聚(α-甲基苯乙烯) 2.6 聚(α-乙烯基萘) 2.6 聚(乙烯基甲苯) 2.6 聚乙烯 2.2-2.3 順式聚丁二烯 2.0 聚丙烯 2.2 聚異戊二烯 2.3 聚(4-曱基-1-戊稀) 2.1 159514.doc -37- 201229056 黏合劑 典型低頻電容率(ε) 聚(4-甲基苯乙稀) 2.7 聚(氣三氟乙烯) 2.3-2.8 聚(2-甲基-1,3-丁二烯) 2.4 聚(對二曱苯) 2.6 聚(α-α-α'-α'四氟-對二甲苯) 2.4 聚[1,1-(2-曱基丙烧)雙(4-苯基)碳酸酯] 2.3 聚(曱基丙烯酸環己酯) 2.5 聚(氣笨乙烯) 2.6 聚(2,6-二甲基-I,4-伸苯基醚) 2.6 聚異丁烯 2.2 聚(乙烯基環己烷) 2.2 聚(肉桂酸乙烯酯) 2.9 聚(4-乙烯基聯苯) 2.7 其他較佳黏合劑為聚(1,3-丁二烯)及聚苯。 尤其較佳為以下調配物,其中黏合劑係選自聚-α-曱基 苯乙烯、聚苯乙烯及聚三芳基胺或此等物質之任何共聚 物,且溶劑係選自二曱苯、曱苯、萘滿及環己酮。 含有以上聚合物之重複單元的共聚物亦適用作黏合劑。 共聚物提供改良與式I化合物之相容性、改進最終層組合 物之形態及/或玻璃轉移溫度的可能性。應瞭解上表中某 些材料不溶於常用於製備層之溶劑。在此等情況下,類似 物可用作共聚物。共聚物之一些實例在表3中給出(不限於 此等實例)。無規或嵌段共聚物均可使用。亦可能添加極 性更高之單體組分,只要總組合物保持較低極性即可。 159514.doc -38- 201229056 表3 黏合劑 興型低頻雷^肀 聚(乙稀/四敦乙稀) 7 ^ 聚(乙烯/氣三氟乙烯) ---- 2.3 氟化乙稀/丙烯共聚物 2-2.5 聚苯乙烯-共-α-甲基苯乙嫦 - 2.5-2.6 乙稀/丙烯酸乙酯共聚物 2.8 聚(苯乙婦/10% 丁二谳 2.6 聚(苯乙稀/15% 丁二烯) 2.6 聚(苯乙稀/2,4-二甲基策乙烯) 2.5 Topas™(所有等級) 2.2-2Λ 其他共聚物可包括:分支鏈或非分支鏈聚苯乙稀-嵌段_ 聚丁二烯、聚笨乙烯-嵌段(聚乙烯-無規-丁烯)_嵌段·聚苯 乙烯、聚苯乙烯-嵌段-聚丁二稀-嵌段-聚苯乙烯、聚苯乙 稀-(乙稀-丙稀)_雙嵌段-共聚物(例如KRAT〇N®-G 1701E,
Shell)、聚(丙烯·共_乙烯)及聚(苯乙埽_共_甲基丙烯酸曱 酯)。 用於本發明之有機半導體層調配物的較佳絕緣黏合劑為 聚(α-曱基苯乙烯)、聚肉桂酸乙烯酯、聚(4_乙烯基聯笨)、 聚(4-甲基苯乙烯)及TopasTM 8007(直鏈烯烴、環-烯烴(降 莰烯)共聚物,可自Ticona, Germany購得)^最佳絕緣黏合 劑為聚(α-甲基苯乙烯)、聚肉桂酸乙烯酯及聚(4_乙烯基聯 苯)。 黏合劑亦可選自可交聯黏合劑,如(例如)丙烯酸酯、環 氧化物、乙烯基醚、硫醇等,較佳具有足夠低的電容率, 極佳為3.3或更低《黏合劑亦可為液晶原基或液體結晶。 如上所述’有機黏合劑本身可為半導體,在此情況下其 159514.doc •39· 201229056 將在本文中被稱為半導體黏合劑。半導體黏合劑又佳為具 有如本文中所定義之低電容率的黏合劑。本發明中使用之 半導體黏合劑較佳具有至少1500至2000、更佳至少3000、 甚至更佳至少4000且最佳至少5000的數目平均分子量 (Mn)。半導體黏合劑較佳具有至少i〇-5cm2v-is-i、更佳至 少的電荷載流子移動性μ。 半導體黏合劑之較佳類別為如US 6,630,566中所揭示之 聚合物’較佳為具有式丨之重複單元的寡聚物或聚合物: 个r33 -{-Αγ1-^ν-Αγ2-^ 1 其中 ΑΓ A1"及Ar 3可相同或不同,若在不同重複單元中, 則獨立地表示視情況經取代之單核或多核芳族 基,且 的整數。 —在Μ、MW3之情形中,單核芳族基僅具有 芳環’例如笨基戍伸I其。夕 — …人 、伸本基。多核芳族基具有兩個或兩 上可稠D (例如萘基或伸萘 及/或稠合與個別鍵,"二以鍵聯(例“ Ar、佳各“ 组合的芳環。Μ、 基。 你身貝上整個基團上共軛的 半導體黏合劑 之其他較佳類別為含有 實質上共軛的重複 159514.doc 201229056 單元之彼等黏合劑。半導體黏合劑聚合物可為通式2之均 聚物或共聚物(包括嵌段-共聚物): A(c)B(d)· · ·Ζ⑵ 2 其中A、Β、…、Ζ各自獨立地表示單體單元且(c)、 (d)、...(z)各自表示聚合物中各別單體單元之莫耳分數, 亦即各(c)、(d)、...(ζ)為〇至1之值且(c) + (d)+…+ (z)總共 適合且較佳的單體單元A、Β、...Z之實例包括以上式! 及如下式3至式8之單元(其中m如式1中所定義):
其中
Ra及Rb彼此獨立地選自Η、F、CN、N〇2、-N(Rc)(Rd)或 視情況經取代之烷基、烷氧基、硫烷基、醯基、 芳基,
Rc& Rd彼此獨立地選自Η、視情況經取代之烷基、芳 基、燒氧基或聚烷氧基或其他取代基, 且其中星號(*)為任何末端或封端基團(包括Η),且烷基及 芳基視情況經氟化;
1595I4.doc -41 · 4 201229056 其中 Y 為Se、Te、Ο、S或-N(Re)·,較佳為ο、s4_N(Re)·,
Re 為H、視情况經取代之烷基或芳基, …及!^ 如式3中所定義;
其中R、R及Y如式3及式4中所定義;
其中Ra、 Rb及Y如式3及式4中所定義, Z 為 _C(T )=C(T2)·、-CsC-、-N(Rf)-、-N=N-、(Rf)=N- 、-N=C(Rf)-, T1 及 T2 彼此獨立地表示H、α、F、_CN或具有i至8個c 原子之烷基, Rf 為H或視情況經取代之烷基或芳基;
159514.doc 42· 201229056 其中Ra及Rb如式3中所定義;
在本文所述之聚合式(諸如式丨至式8)之情況中,聚合物 可由任何末端基團(亦即任何封端基團或離去基,包括H) 封端。 在嵌段共聚物之情況中,各單體Α、Β、·ζ可為包含例 如數目2至50之式3至式8之單元的共輛寡聚物或聚合物。 半導體黏合劑較佳包括:芳基胺、第、噻吩、螺二苐及/ 或視情況經取代芳基(例如伸苯基),更佳為芳基胺,最佳 為三芳基胺》上述基團可由其他共輛基團(例如伸乙烯基) 所鍵聯。 此外’半導體黏合劑較佳包含含有-或多個上述芳基 胺、第、噻吩及/或視情況經取代之芳基的聚合物(均聚物 或共聚物,包括嵌段共聚物)。較佳半導體黏合劑包含含 有方基胺(較佳三芳基胺)及/或第單元之均聚物或共聚物 (包括嵌段共聚物)。另一較佳半導體黏合劑包含含有第及/ 或噻吩單元之均聚物或共聚物(包括嵌段共聚物)。 半導體黏合劑亦可含有咔唑或芪重複單元。舉例而言, 可使用聚乙烯咔唑、聚芪或其共聚物。半導體黏合劑可視 159514.doc -43· 201229056 情況含有DBBDT區段(例如如以上式丨所描述之重複單元) 以改良與可溶性式化合物之相容性。 用於本發明之有機+導體調配物中之極佳^體黏合劑 為聚(9-乙烯咔唑)及PTAA1 (下式之聚三芳基胺):
其中m如式1中所定義。 對於半導體層在P通道FET中之應用,希望半導體黏合 劑與式I之半導體化合物相比應具有較高電離電位,否則 黏合劑可形成電洞陷阱。在n通道材料中,半導體黏合劑 與η型半導體相比應具有較低電子親和性以避免電子陷 落。 本發明之調配物可藉由包含以下步驟之方法來製備: (I) 首先將式I化合物與有機黏合劑或其前驅體混合。混 合較佳包含將兩種組分在溶劑或溶劑混合物中混合在 一起, (II) 將含有式I化合物及有機黏合劑之溶劑施加於基板 上;且視情況蒸發溶劑以形成本發明之固體有機半導 體層, (III) 及視情況自基板移除固體層或自固體層移除基板。 在步驟⑴中’溶劑可為單一溶劑’或式I化合物及有機 159514.doc •44- 201229056 黏合劑可各自溶解於個別溶劑_繼之以混合兩種所得溶液 來混合化合物。 黏合劑可藉由視情況在溶劑存在下在黏合劑之前驅體 (例如液體單體、寡聚物或可交聯聚合物)中混合或溶解式工 化合物來原位形成,且例如藉由浸潰、喷塗、塗抹或印刷 將混合物或溶液沈積於基板上以形成液體層,且隨後例如 藉由暴露於輻射、熱或電子束來固化液體單體、寡聚物或 可交聯聚合物以產生固體層。若使用預製黏合劑,則其可 連同式I化合物溶解於適合的溶劑中,且溶液例如藉由浸 潰、喷塗、塗抹或印刷來沈積於基板上以形成液體層,且 隨後移除溶劑,留下固體層。應瞭解,選擇能夠溶解黏合 劑及式I化合物且在自溶液摻合物蒸發後獲得連貫的無疵 點層的溶劑。 適用於黏合劑或式1化合物的溶劑可藉由針對如ASTM方 法D 3132中所述之材料以混合物將使用的濃度製備等高線 圖式來測定。將材料添加至多種如奶财法中所述之溶 劑中。 亦應瞭解,根據本發明,調配物亦可包含兩種或兩種以 上式I化Q物及/或兩種或兩種以上黏合劑或黏合劑前驅 體’且製備調配物之方法可應用於該等調配物。 適合且較佳的有機溶劑之實例包括(但不限於)二氣曱 烷、二氣甲烷、—氣笨、鄰二氣苯、四氫呋喃、苯曱醚、 馬啉甲苯、鄰二曱苯、間二曱苯、對二甲苯、1,4-二噁 烧丙酮 '曱乙酮、1?2_二氣乙烷、m三氣乙烷、 159514.doc -45 · 201229056 1,1,2,2-四氯乙烧、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、二甲基$醯 胺、一曱基乙酿胺、二甲亞颯、萘滿、十氫萘、茚滿及/ 或其混合物。 在適當混合及老化之後,溶液被評估為以下類別中之一 者:完全溶液、邊界溶液或不溶物。繪製等高線以概述劃 分溶解性及不溶性之溶解度參數-氫鍵界限。處於溶解性 區域之「完全」溶劑可選自諸如刊登於「Crowley,: D., Teague, G.S. Jr.ALowe, J.W. Jr., Journal of Paint Technology, 38,第496期’ 296 (1966)」中之文獻值。亦可使用溶劑摻 合物且可如「Solvents,W.H· Ellis,Federation of S〇cieties for Coatings Technology,第 9頁至第 1〇頁,1986」中所述 進行鑑定。儘管需要在摻合物中具有至少一種真實溶劑, 但該程序可能產生將.溶解黏合劑及式丨化合物之「非」溶 劑之#合物。 與絕緣或半導體黏合劑及其混合物一起用於本發明之調 配物中的尤其較佳之溶劑為二甲苯、曱苯、萘滿及鄰二氣 苯。 本發明之調配物或層中之黏合劑與式〗化合物之比例通 常為2〇:1至1:20(以重量計)、較佳1〇:1至1:1〇、更佳η至 1:5、更佳3:1至1:3、進一步較佳2:1至u且尤其ι:ι。令人 驚舒且有利的i ’已發現點合劑中式!化合物之稀釋對電 荷移動性具有極小或無不利影響,與自先前技術所預 相反。 根據本發明,另外已發現有機半導體層調配物中之固體 159514.doc 46 - 201229056 含量水準亦為達成電子裝置(諸如OFET)之移動性值之改良 的因素。調配物之固體含量通常表示如下: 固體含量(%)=_£j±_xl〇〇 a + b + c 其中a=式I化合物之質量,卜黏合劑之質量且〇=溶劑之質 量° 調配物之固體含量較佳為〇」重量%至1〇重量%,更佳為 〇,5重量%至5重量%。 令人驚訝且有利的是’已發現黏合劑中式j化合物之稀 釋對電荷移動性具有極小或無影響,與自先前技術所預期 的相反。 本發明之化合物亦可以混合物或摻合物形式使用,例如 連同具有電荷輸送、半導體、導電、光導及/或發光半導 體特性之其他化合物一起使用。因此,本發明之另一態樣 係關於包含一或多種式I化合物及一或多種具有一或多種 上述特性之其他化合物的混合物或摻合物。此等混合物可 藉由描述於先前技術中且為熟習此項技術者所知的習知方 法來製備。化合物通常彼此混合或溶解於適合的溶劑中且 合併溶液。 本發明之調配物可另外包含一或多種其他組分,如(例 如)表面活性化合物、潤滑劑、濕潤劑、分散劑、疏水 劑、黏著劑、流動強化劑、消泡劑' 除氣劑、可為反應性 或非反應性的稀釋劑、助劑、著色劑、染料或顏料 '敏化 劑、穩定劑、奈米粒子或抑制劑。 1595l4.doc •47- 201229056 希望在現代微電子中生產較小結構以減少成本(更多裝 置/單位面積)及功率消耗。本發明層之圖案化可利用光微 影或電子束微影進行。 與真空沈積技術相比,更需要有機電子裝置(諸如場效 電晶體)之液體塗佈。本發明之調配物能夠使用許多液體 塗佈技術。有機半導體層可藉由例如(且不限於)浸塗、旋 塗、喷墨印刷、印字機印刷、網版印刷、刮刀塗佈、滾筒 印刷、反轉滾筒印刷、平版印刷、彈性凸版印刷、網路印 刷、喷塗、刷塗、移印或喷嘴印刷來併入最終裝置結構 中。本發明尤其適用於將有機半導體層旋塗至最終裝置結 構中》 本發明之所選調配物可藉由噴墨印刷或微喷來施加於預 先製造的裝置基板上。較佳可使用I業壓冑列印頭(諸如 (但不限於)由 Aprion、HitachUK〇ki、Inkjet Techn〇㈣、 〇n Target Techn〇1〇gy、pic〇jet、叶代的、㈣咖、 供應者)將有機半導體層施加至基板上。另外可使用半工 業頭(諸如由Brother、Epson、K〇nica、純〇⑽議她
Toshiba TEC製造者)或單一喷嘴微喷機(諸如由黯社叩 及Microfab製造者)。 為了藉由喷墨印刷或微喷來施加,式合物與黏合劑 之混合物應首先溶解於適合溶劑中。溶劑必須滿足上述需 求且對所選列印頭不具有任何不利影響。 另外,溶劑應具有>iocrc、較佳>14(rc且更佳>15〇它之 彿點以避免由溶液在列印頭内變乾所引起的操作問題。適 I59514.doc 48· 201229056 合溶劑包括經取代及未經取代之二曱苯衍生物、二_Ci 2_ 烷基甲醯胺、經取代及未經取代之苯甲醚及其他苯酚醚 衍生物、經取代之雜環(諸如經取代之。比β定、吼唤、嘧 啶、吡咯啶酮)、經取代及未經取代之TV,iV-二-Cu-烷基苯 胺及其他氟化或氯化芳族物。 藉由噴墨印刷沈積本發明之調配物的較佳溶劑包含具有 經或多個取代基(其中一或多個取代基中碳原子的總數 為至少二個)取代之苯環的苯衍生物。舉例而言,苯衍生 物可經丙基或三個曱基取代,在任一種情況下存在總計至 少二個碳原子。該溶劑使得可形成包含溶劑與黏合劑及式 I化合物的噴墨流體,其在喷塗期間減少或防止噴嘴之堵 塞及組分之分離。溶劑可包括選自以下實例之清單者:十 二烷基苯、1-甲基-4_第三丁基苯、松香醇檸檬烯、異荘、 異松油烯、異丙基甲苯、二乙基苯。溶劑可為溶劑混合 物,亦即兩種或兩種以上溶劑之組合,溶劑各自較佳具有 100 C、更佳> 140°C之沸點。該或該等溶劑亦增強所沈積 層中之膜形成且減少層中之麻點。 嘴墨流體(亦即溶劑、黏合劑與半導體化合物之混合物) 較佳具有在 20°C 下 1 mPa.s 至 100 mPa.s、更佳 1 mpa.ss5〇 mPa.s且最佳1 mPa.s至30 mPa.s之黏度。 在本發明中使用黏合劑允許調整塗佈溶液之黏度以滿足 特定列印頭之需求。 本發明之半導體層通常至多i微米(=1 μηι)厚,不過若需 要其"Τ更厚。層之確切厚度將視例如使用層之電子裝置的 1595I4.doc -49- 201229056 需求而定。用於OFET或OLED時,層厚度通常可為5〇〇 nm 或更薄。 在本發明之半導體層中,可能存在使用兩種或兩種以上 不同的式I化合物。此外或其他,在半導體層中可能存 在使用兩種或兩種以上本發明之有機黏合劑。 如上所述,本發明另外提供一種製備有機半導體層之方 法,其包含(i)在基板上沈積包含一或多種式丨化合物、一 或多種有機黏合劑或其前驅體及視情況選用之一或多種溶 劑的調配物之液體層,及(ii)由液體層形成固體層,其為 有機半導體層。 在該方法中’固體層可藉由蒸發溶劑及/或藉由使黏合 劑樹脂前驅體(若存在)反應原位形成黏合劑樹脂來形成。 基板可包括任何下伏裝置層、電極或個別基板(諸如石夕晶 圓或聚合物基板)。 在本發明之-特定實施例中,黏合劑可為可對準的,分 如能夠形成液體結晶相。在該種情況下,黏合劑可促進^ I化合物之對準’例如使得盆关—此 之付”方麵物核心較佳沿電荷輸ϋ
方向對準。用於對準點入麻丨夕、s A 丁 +黏σ d之適合方法包括彼等用於對马 聚合有機半導體之方法且描、+、1 也述於先前技術(例如u 2004/0248338 A1)中。 枣發明之調配物可 ^多種其他邱·刀,Η 如)表面活性化合物、、博:香亦丨 初潤π劑、濕潤劑、分散劑、 劑、黏著劑、流動強化劑、洁 化剤确,包劑、除氣劑、稀釋劑 應性或非反應性豨釋劑、助劑、 W期渕者色劑、染料或顏料 159514.doc -50· 201229056 外尤其在使用可交聯黏合劑時包含催化劑、敏化劑、穩定 劑、抑制劑、鏈轉移劑或共反應單體。 本發明亦提供半導體化合物、調配物或層在電子裝置中 之用途。調配物可在各種裝置及設備中用作高移動性半導 體材料。調配物可例如以半導體層或膜之形式使用。因 此,在另一態樣中,本發明提供一種用於電子裝置中之半 導體層’該層包含本發明之調配物。層或膜可小於約3〇微 米。對於各種電子裝置應用,厚度可小於約丨微米。層可 藉由上述溶液塗佈或印刷技術中之任一者沈積於例如電子 裝置之一部分上。 本發明之化合物及調配物在光學、電光、電子、電致發 光或光致發光組件或裝置中適用作電荷輸送、半導體、導 電、光導或發光材料。尤其較佳裝置為〇FET、TFT、IC、 邏輯電路、電容器、RFID標籤、oled' 0LET、0PED、 〇pv、太陽電池、雷射二極體、光導體、光偵測器、電子 照像裝置、電子照像記錄裝置、有機記憶體裝置、感測器 裝置、電荷注入層、肖特基二極體、平坦化層、抗靜電 膜、傳導基板及傳導圖案。在此等裝置中,本發明之化合 物通常施加為薄層或薄膜。 舉例而言,化合物或調配物可在場效電晶體(FET)(例如 作為半導體通道)、有機發光二極體⑴LED)(例如作為電洞 或電子注入或輸送層或電致發光層)、光偵測器、化學偵 測器、光伏打電池(PV)、電容器感測器、邏輯電路、顯示 器、5己憶體裝置及其類似物中用作層或膜。化合物或調配 159514.doc •51 · 201229056 物亦可用於電子照像(EP)設備中。 化合物或調配物較佳為在上述裝置或設備中塗佈形成層 或膜之溶液以在製造之成本及通用性方面提供益處。本發 明之化合物或調配物之改良的電荷載流子移動性使得該等 裝置或設備可更快及/或更高效地操作。 尤其較佳之電子裝置為OFET、OLED及OPV裝置,特定 吕之為塊材異質接面(BHJ)OPV裝置。舉例而言,在ofet 中,汲極與源極之間的主動半導體通道可包含本發明之 層。如另一實例,在OLED裝置中,電荷(電洞或電子)注 入層或輸送層可包含本發明之層。 用於OPV裝置中時,本發明之聚合物較佳以包含或含有 P型(電子供體)半導體及n型(電子受體)半導體、更佳基本 上由Ρ型半導體及η型半導體組成、極佳僅有ρ型半導體及η 型半導體的調配物形式使用型半導體由本發明之化合 物構成。η型半導體可為無機材料,諸如氧化鋅或硒化 锅;或有機材料,諸如笑衍线,例如(Μ)·苯基-丁酸甲 酉旨衍生之甲橋c60笑(亦稱為「PCBM」或「c6〇pc腹」, 士例如 G. YU,j, Ga〇,j c 取職61如,f a丄
Heeger,Sc_ience I995,第27〇卷,第i789頁及其下所揭示 ,、展丁如下之結構)、或與例如芙基團(C7〇pcBM) 之結構上類似的化合物或聚合物(參見例如C〇akley,Κ· Μ. 及 McGehee,M. D. cw 施⑽編μ叫。 159514.doc •52· 201229056
此類型之較佳材料為本發明之并笨化合物與或C7〇芙 或經修飾芙(如PCBM)之摻合物或混合物。并苯:芙之比 率較佳為2:1至1:2(以重量計),更佳為i 2:1至1:12(以重量 計),最佳為1:1(以重量計)。對於摻合混合物而言,視情 況可能需要退火步驟以使摻合物形態達到最佳且從而使 OPV裝置效能達到最佳。 OPV裝置可例如為由文獻[參見例如WaMauf等人,八卯!. Phys· Leu· 89, 233517 (2006)]得知之任何類型的裝置。 本發明之第一較佳〇PV裝置包含: -低功函It電極(例如金^!,諸如旬及高功函數電極⑽如 ITO),其中之一者為透明的, •位於電極之間的包含電洞輸送材料及電子輸送材料之層 (亦稱為「主動層」),該材料較佳選自OSC材料;主動 層可以例如雙層&兩個不同的層或P型與η型I導體之摻 合物或混合物形式存在,形成塊材異質接面卿)(參看 例如Coakley,κ. Μ及㈣如,M d q㈣蜘. 2004, 16, 4533) > 視If況選用的位於主動層與高功函數電極之間的導電聚 合物層,例如包含PED0T:PSS(聚(3,4•伸乙基二氧基嗟 159514.doc -53- 201229056 以改變高功函數 ^姆接觸(ohmic 吩):聚(苯乙烯磺酸酯))之摻合物,用 電極之功函數以提供對於電洞之 contact), -視情況選用的在低功函數電極面向主動層之側的塗層 (例如LiF塗層),以提供對於電子之歐姆接觸, 本發明之第二較佳OPV裝置為反向OPV裝置且包含: _低功函數電極(例如金屬,諸如金)及高功函數電二(例如 ITO),其中之一者為透明的, -位於電極之間的包含電洞輸送材料及電子輸送材料之層 (亦稱為「主動層」),該材料較佳選自osc材料;主動 層可以例如雙層或兩個不同的層或P型與η型半導體之摻 合物或混合物形式存在,形成BHJ, •視情況選料位於主動層與低功函數電極之間的導電聚 合物層,例如包含PED〇T:PSS之摻合物,以提供對於電 子之歐姆接觸, 視It況選用的在咼功函數電極面向主動層之側的塗旧 (例如TiQx塗層)’以提供對於電洞之歐姆接觸。 所述在本發明之0?¥裝置中,P型及η型半導體材 :較佳選自如Ρ型化合物’芙系統之材料。若雙層為摻合 ,則可能需要視情況選用之退火㈣以使裝置效能達到 最佳。 月之化σ物、調配物及層亦適用於OFET中作為」 、道®此’本發明亦提供-種OFET,其包含閘名 1絕緣(或間極絕緣體)層、源極電極、汲極電極及ϋ
J59514.doc -54· 201229056 接源極與沒極電極之有機半導體通道,其中有機半導體通 道13本發明之化合物、調配物或有機半導體層。〇聰 之其他特徵為熟習此項技術者所熟知。 OSC材料經排列為閘極介電質與汲極及源極電極之間的 薄膜的OFET-般係已知的且描述於例如us 5,892,244、 5’998’804、US 6’723,394及背景部分中所引用之參考文獻 中。歸因於該等優點,如利用本發明化合物之溶解性質且 因此大表面之加工性的低成本製造,該等fet之較佳應用 為諸如積體電路、TFT顯示器及安全應用。 OFET裝置_之閘極、源極及汲極電極以及絕緣及半導 體層可以任何順序排列’限制條件為源極及没極電極與閑 極電極由絕緣層隔開,閘極電極及半導體層均接觸絕緣層 且源極電極及沒極電極均接觸半導體層。 本發明之OFET裝置較佳包含: -源極電極、 -沒極電極、 -閘極電極、 -半導體層、 -一或多個閘極絕緣體層、 -視情況選用之基板。 其中,半導體層較佳包含如上文及下文所述之化合物或調 配物。 OFET裝置可為頂閘裝置或底閘裝置。褒置之適合 的結構及製造方法為熟習此項技術者所知且描述於文獻 I59514.doc •55· 201229056 (例如 US 2007/0102696 A1)中。 閘極絕緣體層較佳包含說聚合物,如(例如)市售之Cytop 809M®或Cytop 107M®(來自 Asahi Glass)。閘極絕緣體層 較佳藉由例如旋塗、刀片刮抹、環棒式塗佈、喷塗或浸塗 或其他已知方法自包含絕緣體材料及一或多種具有一或多 個氟原子之溶劑(含氟溶劑)(較佳為全氟溶劑)的調配物來 沈積。適合的全氟溶劑為例如FC75®(可自Acros購得,目 錄編號12380)。其他適合的氟聚合物及含氟溶劑自先前技 術已知,如(例如)全氟聚合物鐵氟龍(Tefl〇n)AF(g) 16〇〇或 2400(來自 DuPont)或 Fluoropel®(來自 Cytonix)或全氟溶劑 FC 43®(Acr〇S,編號12377)。尤其較佳為如揭示於例如us 2007/0102696 A1 或 US 7,095,044 中之具有 1·〇 至 5.〇、極佳 1.8至4.0之低電容率(或介電常數)的有機介電材料(「低女材 料」)。 在安全應用中,本發明之0FET及其他具有半導體材料 之裝置(如電晶體或二極體)可用於RFID標籤或安全標記以 鑑定及防止貴重文件(如鈔票、信用卡或11}卡)、國民1〇文 件、執照或任何具有貨幣價值之產品(如郵票、票券、股 示、支票%)之偽造0 或者,本發明之材料可用於〇LED中,例如作為平板顯 不盗應用中之活性顯示材料或作為平板顯示器(如(例如)液 晶顯不器)之背光。普通〇LED使用多層結構實現。發射層 般夾在或多個電子輪送及/或電洞輸送層之間。藉由 施用電壓,電子及電洞作為電荷載流子朝向發射層移動, 159514.doc •56· 201229056 在發射層中其再結合引起激發且因此使發光體單元之發光 包含於發射層中。本發明化合物、材料及膜可用於一或多 個電荷輸送層及/或用於發射層中,對應於其電學及/或光 學性質。此外,若本發明之化合物、材料及膜顯示其自身 電致發光性質或包含電致發光基團或化合物,則其在發射 層中之使用尤其有利。適合於在〇LED中使用之單體、寡 聚及聚合化合物或材料之選擇、表徵以及處理一般為熟習 此項技術者所知’參見例如Meerholz, Synthetic Materials, 1 1 1-1 12, 2000, 31-34, Alcala, J. Appl. Phys., 88, 2000, 7124-7128及其中所引用之文獻。 如 EP 0 889 350 A1 中或由 C. Weder等人,Science, 279, 1998, 835-837所述,根據另一用途,本發明之材料(尤其 顯不光致發光性質者)可在例如顯示器裝置中用作光源材 料。 本發明之另一態樣係關於本發明之化合物的氧化及還原 形式。電子之損失或獲得使得形成具有高電導率之高度非 定域離子形式。當暴露於f通摻雜劑時此情況可發生。孰 習此項技術者可例如自EP 〇 528術、仍5,198,153或购 96/21659獲知合適的摻雜劑及摻雜方法。 摻雜過程通常包含在氧化還原反應中用氧化劑或還原劑 處理半導體材料以在材料中形成非定域離子中心,其令對 應的相對離子^生自所應用之捧雜劑。適合摻雜方法包含 例如在大氣壓力或在減壓下暴露於摻雜蒸汽,在含有捧雜 劑之溶液中電化學摻雜 使換雜劑接觸半導體材料以便熱 159514.doc -57· 201229056 擴散’及將摻雜劑離子植入半導體材料中β 當將電子用作載流子時,適合摻雜劑為例如齒素(例如 I2、Cl2、Br2、IC1、IC13、IBr 及 IF)、路易斯酸(Lewis acid)(例如 PF5、AsF5、SbF5、BF3、BC13、SbCl5、BBr3及 S〇3)、質子酸、有機酸或胺基酸(例如hf、HC1、HN03、 H2S04、HC104、fso3h及ciso3h)、過渡金屬化合物(例如
FeCl3、FeOCl、Fe(C104)3、Fe(4-CH3C6H4S03)3、TiCl4、 ZrCl4、HfCl4、NbF5、NbCl5、TaCl5、MoF5、MoC15、 WF5、WC16、UF6及LnCl3(其中Ln為鑭系元素)、陰離子(例 如 Cl、Br-、Γ、Ι3·、HSCV、S0 42·、N03-、Cl〇4·、BF4-、 PF6、AsF6·、SbF6_、FeCl4·、Fe(CN)63·及各種磺酸之陰離 子,諸如芳基-S〇r)。當電洞用作載流子時,摻雜劑之實 例為陰離子(例如H+、Li+、Na+、K+、Rb +及Cs+)、鹼金屬 (例如Li、Na、K、Rb及Cs)、鹼土金屬(例如Ca、Sr及
Ba)、〇2、XeOF4、(N02+)(SbF6·)、(N02+)(SbCl6 )、 (N〇2+)(BF4-)、AgC104、H2IrCl6、La(N03)3.6H20、 FS02〇〇s〇2F、Eu、乙醯膽鹼、R4n+(R 為烷基)、R4p+(r 為 烷基)、R6As+(R為烷基)及R_3S+(R為烷基)。 本發明之化合物之導電形式可在以下應用中用作有機 「金屬」;包括(但不限於)〇LED應用中之電荷注入層及 ITO平坦化層、平板顯示器之膜及觸控式螢幕、抗靜電 膜、印刷導電基板、電子應用(諸如印刷電路板及電容器) 中之圖案或路徑。 如例如 Koller 等人,Nature Photonics 2008(2008 年 9 月 28 159514.doc -58- 201229056 曰線上公開)中所述,本發明之化合物及調配物亦可適用 於有機電漿子發射二極體(OPED)中。 如例如US 2003/0021913中所述,根據另一用途,本發 明之材料可單獨或連同其他材料一起在LCD或〇LED裝置 中用於或用作對準層。使用本發明之電荷輸送化合物可增 加對準層之電導率。當用於LCD時,此增加之電導率可降 低可切換LCD電池中之不利剩餘dc效應並抑制影像黏滯 或,例如在鐵電體LCD中減少藉由鐵電體lc之自發性極化 電荷之切換產生之剩餘電荷。當在包含提供於對準層上之 發光材料之OLED裝置中時,此增加之電導率可增強發光 材料之電致發光。具有液晶原基或液晶性質之本發明之化 合物或材料可形成上文所述之定向各向異性膜,其尤其適 用作對準層以誘發或增強在該各向異性膜上提供之液晶媒 體中之對準。如US 2003/0021913中所述,本發明之材料 亦可與光異構性化合物及/或發色團結合用於或用作光對 準層。 根據另一用途,本發明之材料(尤其是其水溶性衍生物 (例如具有極性或離子側基)或離子摻雜形式)可用作偵測及 識別DNA序列之化學感測器或材料。該等用途描述於例如 L- Chen, D. W. McBranch, H. Wang, R. Helgeson, F. Wudl 及D· G. Whitten,Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A· 1999, 96, 12287 , D. Wang, X. Gong, P. S. Heeger, F. Rininsland, G. c· Bazan及 A. J. Heeger,Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 49 ; N. DiCesare,M. R. Pin〇t,K. S. Schanze及 J· 159514.doc •59· 201229056 R. Lakowicz,Langmuir 2〇〇2, i8 c n > 7/85 , D. T. McQuade, A. E- Pullen, T. M. Swager Chem d 除 5 em* Rev· 2000, 100, 2537 t « $的 3外明確私出’否則如本文所用,本文之術 §。的複數形式應視為包括單數形式,且反之亦然。 在本說明書通篇之福诚月由^主由 A 申请專利範圍中,措詞「包 3」及含有」及該等措詞之變化渺丨l —人a 产 笑化t式(例如,包含之現 在刀詞及單數形式)意謂「 除其他組分。 仁不限於」且不欲(且不)排 應瞭解,可對本發明 这實轭例作出改變,但該等變 化仍屬於本發明之範嘴 φ胼姐— # W除非另外說明,否則本說明書 令所揭不之各特徵可經用於 性牯傲兹说 相專或類似目的之替代 ^ .么 ^另外說明,否則所揭示之各特徵 僅為-系列類別的相等或類似特徵的一個實例。 本說明書中所揭示之+立r 4主 “, 句丁之王Μ徵可以任何組合形式組合, Γ少—些料特徵及/或步驟會互斥的組合除外。特定 二’本發明之較佳特徵適用於本發明之全部態樣且可以 何組合形式使用。同後, 樣 非必需組合形式描述之特徵 了早獨使用(不以組合形式)。 應瞭解,上述特徵、#皮丨 尤八較佳貫轭例中的許多特徵本身 屬於創造性的,而北你姓Α々 Μ堇僅作為本發明實施例之一部分。除 可:前t張之任何發明以外或替代目前主張之任何發明:、 可為此等特徵尋求獨立保護。 考以I貫例更詳細地描述本發明’該等實例僅為 氣明性的,而非限制本發明之範嘴。 巧 159514.doc 201229056 實例 實例1 1.1.二苯并[a,h]蒽-7,14-二嗣
1-丁醇
向 1,4-苯醌(110 g,1020 mmol)及乙烯基-苯(233 cm3, 2040 mmol)中添加卜丁醇(300 cm3)且將混合物在回流下加 熱17小時。使混合物冷卻且在真空中移除溶劑。殘餘物藉 由二氧化矽塞(二氣曱烷)純化且隨後自乙腈再結晶兩次, 得到呈橙色固體狀之二苯并[a,h]蒽-7,14-二酮(5.0 g, 1.6%)。巾 NMR (300 MHz,CDC13) 7.61-7.70 (2H,m, ArH),7.71-7.80 (2H,m,ArH),7.91 (2H,d,ArH, J 8.1), 8.20 (2H, d, ArH, J 8.6), 8.37 (2H, d, ArH, J 8.6), 9.62 (2H, d, ArH, J 8.8) ; I3C NMR (300 MHz, CDC13) 122.7, 127.9, 128.5, 128.6, 128.7, 130.0, 135.2, 135.6, 136.3, 186.9。 12.二苯并[a,h]蒽-7,14-二酮:
第二丁基鋰
在-78°C下在30分鐘内向二乙基萘-1-曱酸醯胺(1.15 g, 5.0 mmol)於無水四氫呋喃(20 cm3)中之溶液中逐滴添加第 二丁基If (11.5 cm3,15 mmol)。隨後將溶液在-78°C下檀 159514.doc -61 - 201229056 拌3 0刀鐘且隨後在23艺下授拌19小時。將反應混合物傾入 經劇烈授拌之冰/水混合物(1 〇〇 cm3)中且濕、磨1小時。將戶斤 形成之懸浮液藉由過濾收集且以水洗滌。在沸騰甲酵中濕 磨固體且過濾’得到呈橙色固體狀之二苯并[a,h]蒽-7,1心 二酮(100 mg,6.5。/〇)。 1.3·二苯并[a,j】蒽-7,14-二酮:
向 1,4-苯酿(1〇〇 g ’ 93 0 mmol)及乙烯基-苯(212 cm3, 1850 mmol)中添加1_ 丁醇(300 cm3)且將混合物在回流下加 熱24小時。使混合物冷卻且在真空中移除溶劑。殘餘物藉 由一氧化塞(二氯甲烧)繼之以管柱層析(4〇_6〇石油:二氣 甲烷;1:1至0:1)及進一步管柱層析(甲苯)進行純化,得到 呈橙色固體狀之二苯并[a,j]蒽-7,14-二_(〇.5〇 g,〇.2%)。 !H NMR (300 MHz, CDC13) 7.58-7.65 (2H, m, ArH), 7.67- 7.74 (2H, m, ArH),7.85-7.90 (2H,m, ArH),8.10 (2H, d,
ArH, J 8.5), 8.25 (2H, d, ArH, J 8.5), 9.25-9.30 (2H, m, ArH) ; 13C NMR (300 MHz, CDC13) 121.8, 128.4, 128.8, 129.4, 129.8, 132.0, 132.9, 134.3, 136.8, 184.6, 189.9。 1.4. 2,9-二氟-二苯并【a,h】蒽-7,14-二 _ : 159514.doc -62· 201229056
向 1,4-苯醌(88,5 g,820 mmol)及 1-氟-4-乙烯基-苯(200 g,1600 mm〇l)中添加丨_丁醇(3〇〇 cm3)且將混合物在回流 下加熱24小時。使混合物冷卻且在真空中移除溶劑。殘餘 物藉由二氧化塞(二氣甲烷)純化接著用熱乙腈濕磨兩次, 知到呈撥色固體狀之2,9-二氟-二笨并[a,h]蒽_7,14-二酮(1 · 1 g,0.4%)。 1.5. 3,9-二售-二環戊[a,h]蒽-6,12-二酮
向1,4-苯醌(81 g,750 mmol)及2-乙烯基噻吩(165 g, 1500 mmol)中添加1-丁醇(250 cm3)且將混合物在回流下加 熱65小時。使混合物冷卻且在真空中移除溶劑。殘餘物藉 由二氧化塞(二氣曱烷)繼之以管柱層析(4〇_6〇石油:二氯 曱烷,1:1至0:1)進行純化。進一步藉由在熱乙腈中濕磨且 自二氯曱烧再結晶進行純化,獲得呈黃色固體狀之3,9_二 噻-二環戊1>,11]蒽-6,12-二酮(〇.25§,〇.1〇/。)。4 1<[]^[11(30〇 MHz, DMSO, 120°〇 8.17 (2H, d, ArH, J 5.5), 8.23 (2H, d,
ArH, J 8.4), 8.50 (2H, d, ArH, J 8.4), 8.76 (2H, d, ArH, J 5.5) 〇 159514.doc -63· 201229056 實例2 : 7,14-雙·[(三異丙基矽烷基)·乙炔基]•二笨并丨ah】蒽
在or下向(三異丙基矽烷基)乙炔(2.7 cm3,12 mm〇i)於 無水四氫0夫°南(50 cm3)中之溶液中逐滴添加正丁基經(A # cm3 ’ 11 mmol,2.5 Μ於己烷中)。添加後,將混合物在 〇°C下攪拌1〇分鐘,且隨後在23°c下攪拌丨小時。隨後添加 一本并[a’h]蒽-7,14-二酮(〇·75 g,2.4 mmol)且在 23°C 下將 反應混合物攪拌17小時。添加氯化錫(II)於1〇%水性鹽酸 (20 cm3)中之飽和溶液,且將反應混合物在5(rc下攪拌1小 時。使混合物冷卻且傾入水(3〇〇 cm3)中,且藉由過濾來收 集沈澱。以二氣甲烷(2x200 cm3)萃取濾液,且在無水硫酸 鎂中乾燥經合併之有機萃取物,過濾且在真空中移除溶 劑。在甲醇(100 cm3)中攪拌殘餘物,且收集沈澱且與先前 沈澱合併。粗物質藉由管柱層析(4〇_6〇石油)純化且隨後自 四氫呋喃/曱醇再结晶,得到呈黃色晶體狀之7,14_雙·[(三 異丙基矽烷基)-乙炔基]-二苯并[a,h]蒽(74〇 mg,48%)。 NMR (300 MHz, CDC13) 1.21-1.41 (42H,m,CH3 及 CH), 7.57-7.70 (4H, m, ArH), 7.87 (2H, d, ArH, J 9.2), 7.89-7.94 (2H, m, ArH), 8.89 (2H, d, ArH, J 9.3), 10.49-10.54 (2H, m, 159514.doc -64· 201229056
ArH) ; 13C NMR (300 MHz,CDC13) 11.6,18.9,106.5, 107.4,117.5,125.7,125.8,127.6,127.9,128.3,129.0, 129.8, 130.3, 132.9, 134.0 〇 針對7,14-雙-[(三異丙基矽烷基)-乙炔基]-二苯并[a,h]蒽 以10°C /min量測DSC曲線(第一循環),得出熔點Tm(起 始)=144°C。 實例3 : 7,14-雙-三乙基矽烷基乙炔基-二苯并[a,h]蒽
在0C下向(二乙基石夕院基)乙炔(1·7 g,12 mmol)於無水 四氫0夫σ南(50 cm3)中之溶液中逐滴添加正丁基链(4 4 cm3, 11 mmol ’ 2_5 Μ於己烧中)。添加後,將混合物在ye下攪 拌10分鐘’且隨後在23°C下攪拌1小時。隨後添加二苯并 [a,h]蒽-7,14-二酮(參見實例 1)(〇.75 g,2 4 mm〇1)且在 23t 下將反應混合物攪拌17小時。添加氣化錫(π)於丨〇%水性鹽 酸(20 cm3)中之飽和溶液,且將反應混合物在4〇〇c下攪拌 3〇分鐘。添加水(1〇〇^113)’且以二氯甲烷(3><2〇〇(^3)萃取 產物,且經無水硫酸鎂乾燥經合併之有機萃取物,過濾且 在真空中移除溶劑。粗物質藉由管柱層析(4〇_6〇石油與 159514.doc •65· 201229056 l 〇%二氣曱烧)純化且隨後自四氫吱喊/曱醇再結晶,得到 呈黃色晶體狀之7,14-雙-三乙基矽烷基乙炔基二苯并卜上] 蒽(660 mg ’ 49%)。NMR (300 MHz,CDC13) 0.82-0.93 (12H,m,CH2),1.15-1.23 (18H,m,CH3),7.57-7.71 (4H,m,
ArH), 7.86 (2H, d, ArH, J 9.1), 7.89-7.94 (2H, m, ArH), 8.82 (2H, d, ArH, J 9.3), 10.43-10.49 (2H, m, ArH) ; 13C NMR (300 MHz,CDC13) 4.5,7.8,106.7,107.4, 117.4, 125.5,125.6, 127.6,128.0,128.2,129.1,129.8 130 3 132.9, 133.7。 針對7,14-雙-二乙基石夕烧基乙快基-二苯并[a,h]蒽以 10 C /min量測DSC曲線(第二循環),得出熔點^(起始)= 90〇C。 實例4· 7,14-雙-二曱基梦烧基乙炔基_二苯并【a,h]蒽
在0。(:下向(三曱基矽烷基)乙炔(i.2 g’ 12 mm〇1)於無水 四氫呋喃(50 cm3)中之溶液中逐滴添加正丁基鋰(4 4 , 11 mmol,2.5 Μ於己烷中)。添加後,將混合物在〇<>c下攪 拌10分鐘,且隨後在23t下攪拌丨小時。隨後添加二苯并 159514.doc 66 - 201229056 [a,h]蒽-7,14-二明(參見實例1)(〇75 g,24匪⑷且在m 下將反應混合物授拌17小日夺。添加氣化錫(Π)於屬水性鹽 酸(20 cm3)中之飽和溶液,且將反應混合物在6〇t下攪拌i 小時。添加水(100cm3),且以二氯甲烧(2x2〇〇cm3)萃取產 物,且經無水硫酸鎂乾燥經合併之有機萃取物,過濾且在 真空中移除溶劑。粗物質藉由管柱層析(4〇_6〇石油與1〇% 二氯曱烷)純化且隨後自四氫呋喃/甲醇再結晶,得到呈黃 色晶體狀之7,14-雙-三甲基矽烷基乙炔基_二苯并[a,h]蒽 (290 mg,25%)。咕 NMR (300 MHz,CDC13) 0.44 (18H,s, CH3), 7.60-7.71 (4H, m, ArH), 7.87 (2H, d, ArH, J 9.1), 7.90-7.95 (2H, m, ArH), 8.75 (2H, d, ArH, J 9.2), 10.32-10.38 (2H, m, ArH) ; 13C NMR (300 MHz, CDC13) -0.2, 105.7, 109.0, 117.2, 125.4, 125.5, 127.7, 128.0, 128.1, 129.1,129.9, 130.2, 133.0, 133.5。 針對7,14-雙-三甲基矽烷基乙炔基-二苯并[a,h]蒽以 10°C /min量測DSC曲線(第二循環),得出熔點Trn(起 始)=243°C。 實例5 : 7,14-雙-三甲基矽烷基乙炔基-二苯并丨a,j】蒽
159514.doc .67 201229056 在(TC下向(三甲基石夕烧基)乙炔(〇.64 g’ 6·5 mmol)於無 水四氫呋喃(25 cm3)中之溶液中逐滴添加正丁基鋰(2.3 cm3,5.8 mmol ’ 2.5 Μ於己烷中)。添加後,將混合物在 (TC下攪拌分鐘’且隨後在23°C下攪拌1小時。隨後添加 二苯并[a,j]蒽-7,14-二酮(0.40 g,1.3 mmol)且在 23°C 下將 反應混合物攪拌17小時。添加氯化錫(II)於10%水性鹽酸 (10 cm3)中之飽和溶液,且將反應混合物在50°C下攪拌1小 時。使混合物冷卻且傾入水(100 cm3)中,且藉由過渡來收 集沈澱。以曱醇(50 cm3)洗滌固體。粗物質藉由管柱層析 (40-60石油與1 〇%二氣甲院)純化且隨後自四氫吱喃/甲醇再 結晶,得到呈黃色晶體狀之7,14-雙-三曱基矽烷基乙炔基_ 二苯并[a,j]蒽(300 mg,49%)。NMR (300 MHz, CDC13) 0.20 (9H,s,CH3),0.32 (9H, s,CH3),7.47-7.58 (4H,m,
ArH), 7.71 (2H, d, ArH, J 9.0), 7.76-7.81 (2H, m, ArH), 8.37 (2H,d,ArH,J 9.0),io.i9-io.25 (2H,m,ArH)。 針對7,14-雙-三甲基矽烷基乙炔基-二苯并[aj]蒽以 10°C /min量測DSC曲線(第二循環),得出熔點Tm(起始)= 244〇C。 實例6 : 2,9-二氟-7,14-雙-[(三異丙基矽烷基广乙炔基卜二 苯并[a,h]蒽 159514.doc • 68 - 201229056
在〇°C下向(三異丙基矽烷基)乙炔(1.6 cm3,7 mm〇1)於無 水四氫咬喃(50 cm3)中之溶液中逐滴添加正丁基鋰(2 6 cm3,6.5 mmol,2.5 Μ於己烷中)。添加後’將混合物在 〇 C下攪拌10分鐘,且隨後在23。(:下攪拌1小時。隨後添加 2,9-二氟-二苯并[a,h]蒽-7,14-二酮(參見實例 1)(〇 5〇 g,j 5 mmol)且在23°C下將反應混合物攪拌17小時。添加氯化錫 (II)於10%水性鹽酸(20 cm3)中之飽和溶液,且將反應混合 物在50°C下攪拌1小時。添加水(100 cm3),且以二氯甲烧 (2x200 cm3)萃取產物,且經無水硫酸鎂乾燥經合併之有機 萃取物,過濾且在真空中移除溶劑。粗物質藉由管柱層析 (40- 60石油與1 〇〇/〇二氣曱烧)純化且隨後自四氫0夫〇南/甲醇再 結晶’得到呈黃色晶體狀之2,9-二氟-7,14-雙-[(三異丙基 石夕烧基)-乙炔基]-二苯并[a,h]蒽(460 mg,47%)。】H NMR (300 MHz,CDC13) 1.16-1.45 (42H,m,CH3及 CH),7.37-7.46
(2H,m,ArH),7.80-7.93 (4H,m,ArH),8.83 (2H,d,ArH,J 9.3), 10.23-10.31 (2H, m, ArH) ; 13C NMR (300 MHz, CDC13) 1 1.5, 1 8.9, 106.7, 108.1, 1 13.5, 1 13.8, 1 16.3, 1 16.6, 1 17.8, 125.0, 128.4, 129.2, 129.7, 129.8, 131.7, 131.8, 159514.doc -69- 201229056 134.0, 159.0, 162.2。 針對2,9-二氟-7,14-雙-[(三異丙基矽烷基)-乙炔基]-二笨 并[a,h]蒽以l〇°C /min量測DSC曲線(第一循環),得出熔點 Tm(起始)= 115°C。 實例7 : 2,9-二氟-7,14-雙-三甲基矽烷基乙炔基-二笨并 [a,h]蒽
在〇°C下向(三甲基矽烧基)乙炔(0.71 g,7.3 mmol)於無 水四氫呋喃(50 cm3)中之溶液中逐滴添加正丁基鋰(2 6 cm ’ 6.5 mmol,2.5 Μ於己烧中)。添加後,將混合物在 〇°C下攪拌10分鐘,且隨後在23t下攪拌1小時。隨後添加 2,9-二氟-二苯并[a,h]蒽-7,14-二酮(參見實例g, 15 mmol)且在23t下將反應混合物攪拌17小時。添加氣化錫 (II)於10°/。水性鹽酸(20 cm3)中之飽和溶液,且將反應混合 物在50°C下攪拌1小時。添加水(1〇〇 cm3),且以二氣曱烷 (2x200 cm3)萃取產物’且經無水硫酸鎂乾燥經合併之有機 萃取物,過渡且在真空中移除溶劑。粗物質藉由自二氣甲 烧沈殿至甲醇中進行純化且隨後自四氫吱。南/甲醇再处 晶,得到呈燈色晶ϋ狀之2,9_二氣_7,14_雙_三?基 I59514.doc -70· 201229056 乙炔基-二苯并[a,h]蒽(280 mg ’ 38%)。'H NMR (300 MHz, CDC13) 0.46 (18H, s, CH3), 7.39-7.47 (2H, m, ArH), 7.82-7.93 (4H, m, ArH), 8.70 (2H, d, ArH, J 9.3), 10.19-10.26 (2H,m, ArH)。 針對2,9-二氟-7,14-雙-三甲基矽烷基乙炔基-二苯并[a,h] 蒽以10°C /min量測DSC曲線(第三循環),得出熔點Tm(起 始)=282〇C。 實例8 : 6,12-雙-三甲基矽烷基乙炔基-3,9-二噻-二環戊 [a,h]蒽
_Γ 在0°C下向(三甲基矽烷基)乙炔(0.38 g,3.9 mmol)於無 水四氫呋喃(20 cm3)中之溶液中逐滴添加正丁基鋰u 4 cm3 ’ 3.5 mmol,2.5 Μ於己烷中)。添加後,將混合物在 0°C下攪拌1〇分鐘,且隨後在23°C下攪拌1小時。隨後添加 3,9-二噻-二環戊[a,h]蒽-6,12-二酮(0.25 g,0.8 mmol)且在 23 °C下將反應混合物授拌17小時。添加氣化錫(η)於丨〇%水 性鹽酸(10 cm3)中之飽和溶液’且將反應混合物在5〇〇c下 攪拌1小時。添加水(100 cm3),且以二氯曱烷(2xl〇〇 em3) 萃取產物,且經無水硫酸鎂中乾燥經合併之有機萃取物, 159514.doc -71 - 201229056
過濾且在真空中移除溶劑。粗物質藉由管柱層析(4〇_6〇石 油與1 5 % 一氯笮烧)純化且隨後自四氫咬畴/甲醇再結晶, 得到呈黃色晶體狀之6,12-雙-三曱基矽烷基乙炔基_3,9_二 噻-二環戊[a,h]蒽(80 mg,21%)。咕 NMR (300 MHz, CDC13) 0.45 (9H, s, CH3), 0.47 (9H, s, CH3), 7.60 (2H, d, ArH, J 5.6), 8.02 (2H, d, ArH, J 9.1), 8.60 (2H, d, ArH, J 9.1),9.68 (2H,d,ArH,J 5.6)。 針對6,12-雙-三p基矽烷基乙炔基_3 9·二噻二環戊[a h] 蒽以1 (TC /min量測DSC曲線(第一循環),得出熔點Tm(起 始)=227°C。 實例9 :電晶體製造及量測 頂閘薄膜有機場效電晶體(OFET)係以經光微影定義之金 源極及極電極在玻璃基板上製造。將有機半導體於均三 甲苯令之2重量%溶液旋塗在頂部,隨後旋塗氟聚合物介 電材料(來自 Merck,Germany 之 Lisicon® Dl39)。最後,沈 =經光微影定義之金閘極電極。電晶體裝置之電表徵在環 i兄二氣氛圍中使用電腦控制之Agilent 415冗半導體參數分 析儀進行。什异化合物之飽和狀態中的電荷載流子移動性 (μ“)且結果概述於表4中。使用方程式(1)計算飽和狀態 (Vd>(Vg_V〇))中之場效移動性: hr A (1) 其中W為通道寬度’ L為通道長度’ Ci為絕緣層之電容, g為開極電壓’ Vq為接通電壓且μ❹為飽和狀態中之電荷 159514.doc -72· 201229056 載流子移動性。接通電壓(vG)在源極-汲極電流起 — 〜始時剛 表4.頂閘OFET中化合物實例之移動性(μβί〇)。 實例 μβ 和(cm2/Vs) 一 (4) 1.7 (5) 0.25 ⑺ 0.20 ⑻ 0.04 【圖式簡單說明】 圖1顯示如上所述製備之頂閘OFET之轉移特徵及電荷載 流子移動性,其中7,14-雙·三甲基矽烷基乙炔基-二笨并 [a,h]蒽(參見實例4)用作有機半導體。 159514.doc •73·

Claims (1)

  1. 201229056 七、申請專利範圍: 1. 一種式I化合物, ARR'R"
    I R7 R6 ARR'R,, 其中該等個別基團具有以下含義: Rl'8 彼此獨立地表示Η、F、CM、Br、I、CN ;具 有1至20個C-原子之直鏈、分支鏈或環狀烷 基、烷氧基、硫烷基、烯基、炔基、烷基羰 基、烷氧羰基、烷基羰氧基、烷基羰基醯胺 基、烷基醯胺羰基或烷氧基羰氧基,其未經 取代或經一或多個基團L取代,且其中一或 多個非相鄰CH2基團視情況在各情況下彼此 獨立地經-0-、-S-、-NR0-、-SiW0-、-CY0= CYGD-或-C = C-以使〇及/或S原子不直接鍵聯於 彼此之方式置換;或表示未經取代或經一或 多個基團L取代之具有5至2〇個環原子的芳基 或雜芳基, , 或R1與R2對、尺2與尺3對、r^r4對、r^r6 對、R6與R7對、^與汉8對中之一或多者彼此 父叉橋接形成視情況由一或多個選自_〇·、 159514.doc 201229056 、-Se-、-Ge-、-SiR°R°°j _N(Rx)_之雜原子或 基團插入其間且視情況經取代的C4-C4〇飽和 或不飽和環, A 為 Si、C或 Ge, R R R為選自由以下組成之群的相同或不同基團: H具有1至20個匸原子之直鏈、分支鏈或環 狀烧基或院氧基、具有2至2(H@c原子之直 鏈、分支鏈或環狀烯基、具有2至20個C原子 之直鏈、分支鏈或環狀炔基、具有2至20個C 原子之直鏈、分支鏈或環狀烷基羰基、具有4 至20個環原子之芳基或雜芳基、具有4至2〇個 裱原子之芳基烷基或雜芳基烷基、具有4至20 個環原子之芳氧基或雜芳氧基或具有4至20個 %原子之芳基烷氧基或雜芳基烷氧基,其中 所有上述該等基團均視情況經一或多個基團 L取代, ^ 係選自 P-Sp-、F、a、Br、I、_0H、_CN ' _n〇2 、-NCO、-NCS、-〇CN、-SCN、-C(=〇)NR0R00 ' -C(=0)X° > -C(=〇)R° . -NrOrOO , C(=〇)〇H ^ 具有4至20個環原子之視情況經取代的芳基或 雜芳基或具有1至20個、較佳1至12個c原子 之直鏈'分支鏈或環狀烷基,其中一或多個 非相鄰CH2基團視情況在各情況下彼此獨立 地經-Ο-、-S-、-NR°-、-SiR°R。。·、_CY〇=CY〇〇_ 159514.doc 201229056 或_CSC-以使〇及/或s原子不直接鍵聯於彼此 之方式置換,且其未經取代或經一或多個F或 C1原子或OH基團取代, P Sp X0 Rx 為可聚合基團, 為間隔基團或單鍵, 為鹵素, 具有針對R1所給出之含義中之一者, R、R 彼此獨立地表示Ή或具有1至20個C-原子之烷 基, Υ〇 ' Υ〇°彼此獨立地表示Η、F、Cl或CN, 式I化合物之特徵在於: 該等R1與R2對、R3與r4對、“與尺6對、R7與R8對中之 至少一者彼此乂又橋接形成視情況由一或多個選自〇_ 、-S-、-Se-、-Ge-、-SiW0·及 _N(RX)_之雜原子或基 團插入其間且其視情況經取代之C4_c4()飽和或不飽和 環,且 該等R1與R2對、R3與R4對、R^R6對、R7與R8對中之 至少一者並非彼此交叉橋接形成環,且 s玄化合物不含有為兩個以上環所共用的環原子。 2. 如請求項1之化合物,其中A為Si。 3. 如請求項1或2之化合物’其中R、以及尺"各自獨立地選 自由以下組成之群:具有1至10個C原子之視情況經取代 的直鏈、分支鏈或環狀烷基或烷氧基、具有2至12個(:原 子之視情況經取代的直鏈、分支鏈或環狀烯基、炔基或 159514.doc 201229056 烷基羰基及具有5至10個環原子之視情況經取代的芳 基、雜芳基、芳基烷基或雜芳基烷基、芳氧基或雜芳氧 基。 4. 如請求項1至3中任一項之化合物,其中該等尺】與尺2對、 R2與R3對、R3與R4對、r>r6對、r^r7對、尺7與汉8對 中之一者、兩者或三者彼此交又橋接形成視情況由一或 多個選自-0-、_S-、-Se-、,Ge_、之雜 原子或基團插入其間且視情況經取代的c4_Cw飽和或不 飽和環。 5. 如請求項1至4中任一項之化合物,其中至少該“與尺8對 彼此交叉橋接形成視情況由一或多個選自_〇_、.I、&_ 、-Ge-、_N(RX)_之雜原子或基團插入其間且 視情況經取代的飽和或不飽和環。 6. 如吻求項1至5中任一項之化合物,其中該兩個…與尺2對 及R與R對中之不多於一者及該兩個R5與R6對及與Μ 對中之不多於一者彼此交又橋接形成環。 7. 如清求項1至6中任一項之化合物,其中該由該交叉橋接 之R與尺2對、r2與r3對、R3與R4對、R5與R6對、“與尺? 對、R7與r8對所形成之環係選自由以下組成之群:具有 5至25個環原子的芳族及雜芳族基團,其為單環或多環 可含有兩個或兩個以上經由單鍵彼此連接的個別環 ,含有兩個或兩個以上稍合環,且其中各環未經取代或 經一或多個如請求項丨所定義的基團1取代。 8.如請求項⑴中任一項之化合物,其中該由該交又橋接 159514.doc 201229056 之R1與R2對、RqR3對、r3 二_對所形成之環係選自由以下組::群了 怜嗔吩m各〜、啦 本、 唑、嚼。坐、。惡二唾 、, 噻吩并[3,2-b]噻吩、-遗γ 弁[3,2-心’2,,3’-闰噻吩、硒吩 、 H,2-b:4,5-b’]二噻吩、2,2_ 二噻1^ 本并 #[3 2-6-21 3' m ,2_—硒吩、二噻吩 ,收羅、你環戊[2,1々3,4·6,]二嗟吩、笨 并附吩 '苯并[b]砸吩、苯“唾' 苯并㈣ '笨: 砸唾,其中所有上述該等基團均未經取代或經-或多個 如請求項1所定義的基團L取代。 9.如請求2項丨至8中任—項之化合物,其中該由交叉橋接之 R與R對、R2與R3對、r3#r4對、…與^、 對、R7與R8對所形叙環係選自^下組叙群:苯、 嗔吩及°比°定,其未經取代或經-或多個如請求们所定 義的基團L取代。 10.如請求項1至9中任—項之化合物,其中該等並不彼此交 又橋接形成環的基團Rl、R2、R3、r4、r5、r6、&7及r8 係選自由以下組成之群:H、F、a、Br、卜_cn;及具 有1至20個、較佳1至丨2個C原子的未經取代或經一或多 個F或C1原子或OH基團取代或全氟化之直鏈、分支鏈或 環狀烷基、烷氧基、硫烷基、烯基、炔基、烷基羰基、 烷氧羰基、烷基羰氧基、烷基羰基醯胺基、烷基醯胺羰 基或烧氧基Ik氧基;及具有4至25個環原子的芳族及雜 1595I4.doc 201229056 芳族基團’其為單環或多環’亦即其亦可含有兩個或兩 個以上經由單鍵彼此連接的個別環或含有兩個或兩個以 广二:/其中各環未經取代或經-或多個如請求項 1所疋義的基團L取代。 Π·如請求項1至9中任-項之化合物’其中該等並不彼此交 又橋接形成環的基團R、r2、r3、r4 r5 r6 係選自由以下組成之群:伸 Μ " 评M H嗟吩、砸吩、 砸二二比咬”、嗟二嗤,…惡二°坐、 二3有—或多個上述該等環及視情況選用之一或多 本%的雙環、三環或四環芳基或雜芳基,其 別環由單鍵所連接或彼… 制认具中所有上述該笤其 團均未經取代或經一或 土 代。 乂上所疋義的基團L·取 1 2.如請求項1至】彳由 交又橋接“ 化合物,其中該等並不彼此 父又橋接形成環的基團R〗2 R8係選自由以…、 R r、R5、R6、r\ 并·2,3’— 吩并[3,2'b]。塞吩、二嗟吩 _吩 '碼吩并[3,2朴塞吩、㈣扑吩开[2,3_ Γ1 2-b-4 S κπ 四%开[2,3吨]噻吩、笨并 [1八4,5七]二售吩、2,2_二〇塞吩 开 并[3,2U3yi功现 —砸吩、二噻吩 *_吩^=環戊⑽3,4·"塞吩、苯 石西唾,其中所有石西t、苯并嗔唾、苯并。塞唾、苯并 如以上所定義的基團L取代。 取代或备-或多個 月长項1至12中任-項之化合物,其中Ri、R4、 I59514.doc 201229056 R8中至少兩者表示Η。 14. 如請求項1至13中任一項之化合物,其中R1及R5中之至 少一者表示Η且R4及R8中之至少一者表示Η。 15. 如請求項1至14中任一項之化合物,其係選自以下式II至 式17 : ARR,R"
    ARR,R、、
    ARR,R,,
    159514.doc 201229056 ARR'R"
    ARR'R" 15 16 17 其中a、rhr ”如請求項 1中所給出之Ri含義中之—者有“項 環;且Α1 λ2« λ3 „ 者,但並不父又橋接形成 立八、Α2及Α3彼此獨立地表 的芳族或雜—w i^ 表不具有5至25個環原子 尺雜方族基團,其為單頊十 丁 衣或多壤,亦即其亦可含 1595I4.doc 201229056 有兩個或兩個以上經由單鍵彼此連接的個別環或含有兩 個或兩個以上_合環’且其中各環未經取代或經一或多 個如請求項1所定義的基團L取代。 16·如請求項15之化合物,其中Al、八2及心選自由以下組 成之群:苯、呋喃、噻吩、硒吩、吡咯、吡啶、嘧啶、 噻唑、噻二唑、噁唑、噁二唑、硒唑、噻吩并Μ*塞 吩、二。塞吩并[3,242,,3,-射吩、砸吩并[3,2_叫吩、 石西吩开[2,3-b]硒吩、硒吩并[^”塞吩、硒吩并… 嗟吩、苯并[l,2-b:4,5-bi]:^、2,2_n2,2_4 力一口塞吩并[3,2-&2,,3,j]石夕羅、4//•環戊[21·δ:3,4· 二隹吩、苯并_吩、苯并[b]㈣、苯并^ 噻唾、苯并Μ,其中所有上述該等基團均未經 經一或多個如請求項!所定義的基團L取代。 5 17·如清求項15或16之化合物,其中Al、a2&a3係選 下組成之群:笨、噻吩及吡啶,其未經取代或經: 個如請求項1所定義的基團L取代。 s夕 士》月求項1至17中任一項之化合物,其係選自以 至式 I4d : ^Ila
    ,R 12 R 14 Ila 159514.doc 201229056 ARR,R"
    lib ARFTR"
    lie ARR_R"
    lid ARR_R"
    lie 159514.doc -10· 201229056 ARR,R"
    I2a ARR'R"
    I2b ARR_R,_
    I2c ARR,R"
    I2d 159514.doc -II - 201229056 ARR'R"
    I2e
    I3a ARR'R"
    I3b ARR,R"
    I3c 159514.doc -12- 201229056 ARR'R"
    I3d
    R12 R14 I4a ARR'R"
    I4b ARR,R"
    I4c 159514.doc -13- 201229056
    I4d 具有在請求項1中針對L所給出之含義中之一者且Rn、 R·12、R13及Ϊ114較佳表示H。 19. 一種調配物,其包含一或多種如請求項1至18中任一項 之化合物及一或多種有機溶劑。 20. —種調配物,其包含一或多種如請求項ι至18中任一項 之化合物、—或多種具有在1〇〇〇 Hz下為3 3或更低之電 容率ε的有機黏合劑或其前驅體及視情況選用之一或多 種溶劑。 21. —種如明求項ι至2〇中任一項之化合物及調配物之用 途,s亥荨化合物及調配物在光學、電光、電子 '電致發 光或光致發光組件或裝置中用作電荷輸送、半導體、導 電、光導或發光材料。 22. —種電荷輸送、半導體、導電、光導或發光材料或組 分’其包含一或多種如請求項1至2〇中任一項之化合物 或調配物。 23_ —種光學、電光、電子、電致發光或光致發光組件或裝 置,其包含一或多種如請求項1至2〇或22中任一項之化 合物、調配物、材料或組分。 159514.doc • 14 · 201229056 -24.如請求項23之組件或裝置,其係選自由以下組成之群: 有機場效電晶體(OFET)、薄膜電晶體(TFT)、積體電路 (ic)、邏輯電路、電容器、射頻識別(RFID)標籤、裝置 或組件、有機發光二極體(0LEd)、有機發光電晶體 (OLET)、平板顯示器、顯示器背光、有機光伏打裝置 (OPV)、太%電池、雷射二極體、光導體、光彳貞測器、 電子照像裝置、電子照像記錄裝置、有機記憶體裝置、 感測器裝置、聚合物發光二極體(pLED)中之電荷注入 層、電荷輸送層或間層、有機電漿子發射二極體 (OPED)、肖特基(Schottky)二極體、平坦化層、抗靜電 膜、聚合物電解質膜(PEM)、傳導基板、傳導圖案、電 池組中之電極材料、對準層、生物感測器、生物晶片、 安全標記、安全裝置及用於偵測及識別DNA序列的組件 或裝置。 159514.doc 15
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