UV-Emitter mit Mehrfachbindung
Die vorliegende Erfindung betrifft organische Elektrolumineszenzvorrich- tungen, die organische Verbindungen mit einer Doppel- oder Dreifachbindung, an die mindestens ein aromatischer Ring gebunden ist, als Emitterverbindungen umfassen sowie deren mögliche Verwendungen.
Der Aufbau organischer lichtemittierender Dioden (OLEDs), in denen organische Halbleiter als funktionelle Materialien eingesetzt werden, ist beispielsweise in US 4,539,507, US 5,151 ,629, EP 0 676 461 und
WO 98/27136 beschrieben. Als emittierende Materialien werden hierbei neben fluoreszierenden Emittern zunehmend metallorganische Komplexe eingesetzt, die Phosphoreszenz zeigen (M. A. Baldo et al., Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 4-6). OLEDs stellen eine sehr vielversprechende Technologie für Bildschirm- und Beleuchtungsanwendungen dar. Dazu sind OLEDs erforderlich, die im sichtbaren Bereich des Spektrums Licht emittieren, also typsicherweise rotes, grünes und blaues Licht.
Weiterhin gibt es viele Anwendungen, die Licht bzw. Strahlung mit noch kürzeren Wellenlängen erfordern. So sind z. B. im Bereich Life Science und Medizin Wellenlängen von im Bereich von 280 bis 400 nm für das sogenannte„Cell Imaging" oder für Biosensoren notwendig. Weiterhin werden in der Elektronikindustrie Wellenlängen von 300 bis 400 nm für das sogenannte„Solid-State Lighting" und von 300 bis 365 nm beispielsweise für die Aushärtung von Polymeren und Druck-Tinte benötigt. Von großer Bedeutung sind auch phototherapeutische Anwendungen im medizinischen oder kosmetischen Bereich. Mittels Phototherapie können viele unerwünschte Hautveränderungen und Hautkrankheiten behandelt werden. Oftmals werden hierfür Wellenlängen im Bereich der ultravioletten (UV) Strahlung benötigt. Ein Beispiel hierfür ist die Behandlung der Haut psoriatischer Patienten, wofür typischerweise eine Strahlungsquelle eingesetzt wird, die UV-Strahlung einer Wellenlänge von 3 1 nm emittiert.
Quecksilber-, Deuterium-, Excimer- und Xenon-Lampen sind typische, konventionelle UV-Strahlungsquellen. Allerdings sind sie unhandlich und
einige enthalten giftige Stoffe, die Verschmutzungen verursachen und Gesundheitsgefährdungen darstellen können. Die konventionellen Lampen haben daher Nachteile bezüglich Sicherheit, Anwendbarkeit, Handhabbarkeit und Portabilität, was wiederum zu begrenzten Anwendungsmöglichkeiten führt. Daneben sind auch UV-LEDs kommerziell erhältlich. Allerdings befinden sich die meisten dieser LEDs entweder im Forschungsstadium, emittieren nur Strahlung mit einer Wellenlänge größer 365 nm oder sind sehr teuer. LEDs haben zudem den Nachteil, dass es sich um Punktstrahler handelt, die relativ dicke und steife Vorrichtungen erfordern. Eine andere Klasse von Strahlungsquellen bzw. Lichtquellen sind die organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen (z.B. OLEDs oder OLECs - organische lichtemittierende elektrochemische Zellen). Bei ihnen handelt es sich im Gegensatz zu den anderen Licht- und Strahlungsquellen um Flächenstrahler. Weiterhin gestatten die organischen Elektrolumineszenz- vorrichtungen die Herstellung flexibler Geräte, wie Displays, Beleuchtungsund Bestrahlungsvorrichtungen. Diese Vorrichtungen sind auch wegen ihrer Effizienz und des einfachen und platzsparenden Aufbaus für viele Anwendungen besonders gut geeignet.
Allerdings ist bisher nur sehr wenig über organische Elektrolumineszenz- vorrichtungen bekannt, die Strahlung im UV-Bereich emittieren. Die
Emission der meisten organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen ist meist auf Wellenlängen größer als 350 nm begrenzt. Zudem sind die Leistungsdaten dieser Vorrichtungen sehr schlecht.
Chao et al. berichten (Adv.Mater. 17[8], 992-996. 2005.) von UV-OLEDs basierend auf Fluoren-Polymeren mit einer Elektrolumineszenz-Emissions- wellenlänge größer als 360 nm;
Wong et al. berichten (Org.Lett. 7[23], 5131-5134. 2005) von UV-OLEDs basierend auf Spiro-Bifluoren-Polymeren mit einer Elektrolumineszenz- Emissionswellenlänge bei 360 nm oder größer;
Zhou et al. berichten (Macromolecules 2007, 40 (9), 3015-3020) von UV- OLEDs mit emittierenden Polymeren basierend auf Fluoren und Tetra-
phenylsilan Derivaten mit einer Elektrolumineszenz-Emissionswellenlänge bei 350 nm;
Shinar et al. berichten (Applied Surface Science 2007, 254 (3), 749-756) von UV-OLEDs unter Verwendung von Bu-PBD als Emitter mit einer Elektrolumineszenz-Emissionswellenlänge von 350 nm.
Burrows berichtet (Applied Physics Letters 2006, 88 (18), 183503) von einer OLED enthaltend 4,4'-Bis (diphenylphosphinoxid) biphenyl als Emitter. Die Vorrichtung emittiert bei 337 nm.
Sharma et al. berichten (Applied Physics Letters 2006, 88 (14), 143511- 143513) von einer UV-OLED, die bei 357 nm emittiert. Der verwendete Emitter basiert auf Polysilan.
Aus den zuvor genannten Gründen wäre es wünschenswert, organische Elektrolumineszenzvorrichtungen zu entwickeln, die Strahlung im UV- Bereich, insbesondere im unteren UV-A-Bereich (315 bis 380 nm) sowie im UV-B-Bereich (280 bis 315 nm) emittieren. Eine besondere Herausforderung stellt dabei die Bereitstellung geeigneter organischer Emittermaterialien sowie die Bereitstellung organischer Elektrolumineszenzvorrich- tungen enthaltend diese Emitter dar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Beseitigung der genannten Nachteile des Stands der Technik durch Bereitstellung organischer elektrolumineszierender Vorrichtungen mit möglichst guten physikalischen Eigenschaften, die eine Emission im UV-Bereich zeigen.
Überraschend wurde gefunden, dass bestimmte, unten näher beschriebene Verbindungen diese Aufgaben lösen und zu organischen Elektro- lumineszenzvorrichtungen mit unerwartet guten Eigenschaften führen. Organische Elektrolumineszenzvorrichtungen, die derartige Verbindungen enthalten sind daher Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung stellt in einer Ausführungsform eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung bereit, die mindestens zwei Elektroden und
wenigstens eine emittierende Schicht (Emitterschicht oder
Emissionsschicht) zwischen den Elektroden enthält. Die emittierende Schicht enthält wenigstens eine Verbindung der folgenden Formel (1) oder (2):
Formel (1) Formel (2) wobei die verwendeten Symbole die folgenden Bedeutungen aufweisen:
Ar1 ist ein aromatischer oder heteroaromatischer Ring mit 5 oder 6
Ringatomen, der mit einem oder mehreren Resten R6 substituiert sein kann, oder ein bicyclisches kondensiertes aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 10 bis 12 Ringatomen, das mit einem oder mehreren Resten R6 substituiert sein kann;
R1, R2, R3 und R4
sind unabhängig voneinander bei jedem Auftreten H, D, F, Ar2, N(R5)2, CN, Si(R5)3, B(OR5)2> P(R5)2, S(=0)R5, eine geradkettige Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkoxygruppe mit 1 bis 40 C-Atomen oder eine verzweigte oder cyclische Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkoxygruppe mit 3 bis 40 C-Atomen, die jeweils mit einem oder mehreren Resten R6 substituiert sein kann, wobei eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch R5C=CR5, C=C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=0, C=S, C=Se, C=NR5, P(=0)(R5), SO, SO2, NR5, O, S oder CONR5 ersetzt sein können und wobei ein oder mehrere H-Atome durch D, F, Cl, oder CN ersetzt sein können, oder eine Aryloxy-, Arylalkoxy- oder Heteroaryloxygruppe mit 5 bis 60 aromatischen Ringatomen, die jeweils mit einem oder mehreren Resten R6 substituiert sein kann, oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Gruppen; wobei auch zwei oder mehrere der Reste R1, R2, R3 und R4 miteinander ein mono- oder polycyclisches Ringsystem bilden können, das mit einem oder mehreren Resten R8 substituiert sein kann; wobei R1 auch eine
bivalente Gruppe W sein kann, die mit Ar1 der Formel (1) verknüpft ist, und wobei, wenn R2 gleich Ar2 ist, R3 auch eine bivalente Gruppe W sein kann, die mit Ar2 verknüpft ist; weist die gleiche Bedeutung wie Ar1 auf; ist gleich oder verschieden bei jedem Auftreten eine nichtaromatische Verbrückung zwischen der Doppel- bzw.
Dreifachbindung der Formel (1) bzw. (2) und Ar1 bzw. Ar2 und enthält O, S, Se, N, Si, B, P und/oder wenigstens eine Gruppe C(R7)2; ist gleich oder verschieden bei jedem Auftreten H, D, F, OH, N(R7)2, CN, Si(R7)3, B(OR7)2, P(=O)(R7)2, P(R7)2, S(=O)R7, eine geradkettige Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkoxygruppe mit 1 bis 40 C-Atomen oder eine verzweigte oder cyclische Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkoxygruppe mit 3 bis 40 C-Atomen, die jeweils mit einem oder mehreren Resten R8 substituiert sein kann, wobei eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch R7C=CR7, C=c, Si(R7)2, Ge(R7)2) Sn(R7)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR7, P(=O)(R7), SO, SO2, NR7, O, S oder CONR7 ersetzt sein können und wobei ein oder mehrere H-Atome durch D, F, Cl oder CN ersetzt sein können, oder ein aromatisches Ringsystem mit 6 bis 18 aromatischen Ringatomen oder ein heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 18 aromatischen Ringatomen, das jeweils durch einen oder mehrere Reste R8 substituiert sein kann, oder eine
Kombination aus zwei oder mehr dieser Gruppen; dabei können zwei oder mehrere benachbarte Reste R7 oder R8 miteinander ein mono- oder polycyclisches aliphatisches Ringsystem bilden; weist die gleiche Bedeutung wie R5 auf, kann jedoch nicht gleich H sein; ist gleich oder verschieden bei jedem Auftreten H, D, F, eine geradkettige Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkoxygruppe mit 1 bis 40 C-Atomen oder eine verzweigte oder cyclische Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkoxygruppe mit 3 bis 40 C-Atomen, ein aromatisches
Ringsystem mit 6 bis 18 aromatischen Ringatomen oder ein hetero-
aromatisches Ringsystem mit 5 bis 18 aromatischen Ringatomen, in dem auch ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können; dabei können zwei oder mehrere Substituenten R7 auch miteinander ein mono- oder polycyclisches aliphatisches Ringsystem bilden; weist die gleiche Bedeutung wie R7 auf, kann jedoch nicht gleich H sein; mit der Maßgabe, dass in der Verbindung der Formel (1) oder (2) keine durchkonjugierte Struktur enthalten ist, deren Zahl der ττ- Elektronen mehr als 18, vorzugsweise nicht mehr als 14 π-Elektronen und noch stärker bevorzugt nicht mehr als 12 π-Elektronen beträgt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrolumineszenzvorrichtung ist Ar1 oder Ar2 unabhängig voneinander bei jedem Auftreten eine Verbindung der folgenden Formel (3) oder (4):
Formel (3) Formel (4), wobei Ar1 oder Ar2 an jeder beliebigen und chemisch möglichen Stelle der Verbindung der Formel (3) oder (4) an die Doppelbindung bzw. Dreifachbindung der Formel (1) oder (2) binden kann; und wobei die verwendeten Symbole die folgenden Bedeutungen aufweisen:
Q ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden X=X, NR5, O, S oder Se;
X ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden CR5 oder N;
R5 weist die gleiche Bedeutung wie oben definiert auf.
ln einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in der erfindungsgemäßen Elektrolumineszenzvorrichtung R1 gleich H, F oder eine Gruppe W, die mit Ar1 verknüpft ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in der erfindungsgemäßen Elektrolumineszenzvorrichtung R2 gleich Ar2, eine Arylalkyl- gruppe, die in der Alkyleinheit mit einem Rest R6 substituiert ist, oder bildet zusammen mit R3 eine bivalente Einheit -CH2-(C(R7)2)h-CH2-, wobei h gleich 1 , 2 oder 3, vorzugsweise 2 ist. Dabei ist es bevorzugt, dass nur einer der Reste R7 ungleich H ist, wobei dieser vorzugsweise eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 10 C-Atomen oder eine verzweigte oder cyclische Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 3 bis 10 C-Atomen ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in der erfindungsgemäßen Elektrolumineszenzvorrichtung R3 gleich H, F, eine Gruppe W, die mit Ar2 verknüpft ist, oder bildet zusammen mit R2 eine bivalente Einheit -CH2-(C(R7)2)h-CH2-, wobei h gleich 1, 2 oder 3, vorzugsweise 2 ist. Dabei ist es bevorzugt, dass nur einer der Reste R7 ungleich H ist, wobei dieser vorzugsweise eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 10 C-Atomen oder eine verzweigte oder cyclische Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 3 bis 10 C-Atomen ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in der erfindungsgemäßen Elektrolumineszenzvorrichtung R4 gleich Ar2.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in der erfindungs- gemäßen Elektrolumineszenzvorrichtung die Verbindung nach Formel (1) oder (2) eine Verbindung aus den folgenden Formeln:
Formel (1c) Formel (2a), wobei die verwendeten Symbole die gleichen Bedeutungen wie vorstehend beschrieben aufweisen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrolumineszenzvorrichtung ist Ar1 und/oder Ar2 eine Phenylgruppe, die mit einem Rest R6 substituiert sein kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrolumineszenzvorrichtung ist R6 gleich F, eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 20 C-Atomen oder eine verzweigte oder cyclische Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 3 bis 20 C-Atomen, oder ein aromatisches Ringsystem mit 6 bis 10 aromatischen Ringatomen, das jeweils durch einen oder mehrere Reste R8 substituiert sein kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrolumineszenzvorrichtung ist R8 gleich F oder eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 10 C-Atomen oder eine verzweigte oder cyclische Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 3 bis 10 C-Atomen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrolumineszenzvorrichtung ist W eine Gruppe -O-, -S-, -(NR7)- oder -(C(R7)2)-, worin R7 vorzugsweise H ist, wobei die Gruppe W besonders bevorzugt -(CH2)2- ist.
Die Verbindung der Formel (3) ist vorzugsweise eine der folgenden
Verbindungen mit den Formeln (6) bis (20), wobei die Bindung zu der Doppel- bzw. Dreifachbindung der Formel (1) bzw. (2) an jeder beliebigen und chemisch möglichen Stelle erfolgen kann:
Fo ormel (6) Forme (7) Forme (8)
Formel (9) Formel (10) Formel (11)
4)
Formel (18) Formel (19) Formel (20)
Die Verbindung der Formel (4) ist vorzugsweise eine Verbindung, die sich aus der chemisch denkbaren Kondensation zweier Verbindungen mit den Formeln (6) bis (20) ergibt, wobei die Bindung zu der Doppel- bzw.
Dreifachbindung der Formel (1) bzw. (2) an jeder beliebigen und chemisch möglichen Stelle erfolgen kann.
Die Verbindung der allgemeinen Formel (1) oder (2) ist vorzugsweise eine der folgenden Verbindungen:
Formel (21) Formel (22) Formel (23)
Formel (24) Formel (25) Formel (26)
Formel (27) Formel (28) Formel (29)
Formel (30) Formel (31) Formel (32)
Formel (33) Formel (34) Formel (35)
Formel (36) Formel (37) Formel (38)
Formel (39) Formel (40) Formel (41)
Formel (42) Formel (43) Formel (44)
Formel (45) Formel (46) Formel (47)
Formel (48) Formel (49) Formel (50)
Formel (54) Formel (55) Formel (56)
Formel (57) Formel (58) Formel (59)
Formel (60) Formel (61) Formel (62)
Formel (66) Formel (67) Formel (68)
Formel (69) Formel (70) Formel (71)
Formel (75) Formel (76) Formel (77)
Formel (81) Formel (82) Formel (83)
Formel (84) Formel (85) Formel (86)
Formel (87) Formel (88) Formel (89)
Formel (90) Formel (91) Formel (92)
Formel (93) Formel (94) Formel (95)
Formel (96) Formel (97) Formel (98)
Formel (102) Formel (103) Formel (104)
Formel (105) Formel (106) Formel (107)
Formel (108) Formel (109) Formel (110)
Formel (111) Formel (112) Formel (113)
Formel (114) Formel (115) Formel (116)
Formel (117) Formel (118) Formel (119)
Formel (120) Formel (121) Formel (122)
Formel (123) Formel (124) Formel (125)
Formel (126) Formel (127) Formel (128)
Formel (129) Formel (130) Formel (131)
Formel (132) Formel (133) Formel (134)
Formel (135) Formel (136) Formel (137)
Formel (138) Formel (139) Formel (140)
Formel (141) Formel (142) Formel (143)
Formel (144) Formel (145) Formel (146)
Formel (147) Formel (148) Formel (149)
Formel (150) Formel (151) Formel (152)
Formel (153) Formel (154) Formel (155)
Formel (156) Formel (157) Formel (158)
Formel (159) Formel (160) Formel (161) wobei anstelle von einem oder mehreren H-Atomen dieser Verbindungen ein Rest R1 sitzen kann, der wie weiter oben definiert ist, jedoch in diesem Fall unterschiedlich von H ist.
Die Verbindungen der Formel (1) oder (2) enthalten vorzugsweise einen, zwei, drei oder vier der Reste R , vorzugsweise jedoch einen oder zwei Reste R , die unterschiedlich von H sind.
Besonders bevorzugt sind die Verbindungen der Formel (1) bzw. (2) aus den folgenden Verbindungen ausgewählt:
Formel(168) Formel (169) Formel (170)
Formel (174)
Die Verbindung der Formel (1) oder (2) ist vorzugsweise eine fluoreszierende Emitterverbindung, d.h. die Verbindung emittiert Strahlung aus dem elektronisch angeregten Singulett-Zustand. Es ist aber auch denkbar, dass die Verbindung eine phosphoreszierende Verbindung ist, die
Strahlung aus dem elektronisch angeregten Triplett-Zustand emittiert. Die Verbindung der Formel (1) oder (2) wird vorzugsweise als UV-Lichtemittierende Verbindung eingesetzt, d.h. die erfindungsgemäße
Elektrolumineszenzvorrichtung ist vorzugsweise eine UV-Lichtemittierende Vorrichtung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindung der Formel (1) oder (2) eine Emitterverbindung, die eine hohe Oszillatorstärke besitzt, vorzugsweise eine von größer als 0,1 , noch bevorzugter größer als 0,2 und am stärksten bevorzugt größer als 0,5.
Unter Oszillatorstärke, f, wird hierbei eine Größe verstanden, welche die Stärke der Kopplung eines Übergangs zwischen zwei bestimmten
Quantenzuständen kennzeichnet (z.B. P.W. Atkins and R.S. Friedman, Molecular Quantum Mechanics, Oxford Univ. Press, third ed.). Hierin kennzeichnet sie die Stärke der Kopplung zwischen dem Grundzustand und dem angeregten Zustand eines Moleküls. Die Oszillatorstärke liefert einen Hinweis auf die Effizienz optischer oder elektrischer Anregungen. Allerdings liefern unterschiedliche Bestimmungsverfahren auch unterschiedliche Wertefür die Oszillatorstärke. Ein sinnvoller Vergleich von Oszillatorstärken ist nur dann möglich, wenn die Werte mit der gleichen Methode ermittel wurden. Die hierin verwendete Methode wird in den Beispielen beschrieben.
In einer Ausführungsform enthält die emittierende Schicht der erfindungs- gemäßen Vorrichtung einen Emitter gemäß Formel (1) oder (2) und wenigstens ein Host Material. Dabei hat das Host Material eine größere Bandlücke (= Abstand zwischen Valenzband (LUMO - lowest unoccupied molecular orbital) und Leitungsband (HOMO- highest occupied molecular orbital)) oder einen höheren angeregten elektronischen Zustand. Das Host Material weist folglich ein höheres S oder TVNiveau auf, bevorzugt ist
das Si-Niveau des Host Materials höher als das des Emitters. Hierbei ist Si das erste elektronisch angeregte Singulett-Niveau. T-i ist das erste elektronisch angeregte Tripfett-Niveau.
Die oben genannten Materialien können als Emitter in der Emissionsschicht eingesetzt werden. Die Materialien gemäß Formel (1) oder (2) können aber auch als Hostmaterialien eingesetzt werden. Die Host- Verbindung gemäß Formel (1) oder (2) kann entweder mit wenigstens einem beliebigen Dotanden (Emitter) oder mit wenigstens einem Emitter gemäß Formel (1) oder (2) dotiert sein. Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch eine Elektrolumineszenzvorrichtung, die dadurch
gekennzeichnet ist, dass die Emissionsschicht wenigstens eine
Verbindung gemäß Formel (1) oder (2) als Hostmaterial in der
Emissionsschicht aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch eine Elektrolumineszenzvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Emissionsschicht wenigstens eine Verbindung gemäß Formel (1) oder (2) als Hostmaterial sowie wenigstens eine Verbindung gemäß Formel (1) oder (2) als Emitter in der Emissionsschicht enthält.
Besonders bevorzugt ist in einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung die Verwendung von Polystyrol oder von Derivaten von Polystyrol als Host Material.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die emittierende Schicht wenigstens einen weiteren UV-Emitter und/oder wenigstens ein weiteres Host Material.
Geeignete Materialien für die emittierende Schicht, entweder als Emitter oder als Host, sind in der folgenden Tabelle mit den entsprechenden Referenzen exemplarisch zusammengestellt.
Formel (175) Formel (176) Burrows et al., Appl. Phys. Lett., 88, Vecchi et al., Organic Letters, 8,
183503, 2006 4211, 2006
Formel (177) Formel (178) Zhang et al., J. Phys. Chem. B, 108, Hoshino et al., J. Appl. Phys., 88,
9571, 2004 2892, 2000
Formel (179) Formel (180) Zou et al., Appl. Phys. Lett., 79, Sharma et al., Appl. Phys. Lett.,
2282, 2001 88, 143511, 2006
Formel (181) Formel (182) Zhou et al., Macromolecules, 40, Zhou et al., Macromolecules, 40,
3015, 2007 3015, 2007
Formel (183) Formel (184) Zhou et al., Macromolecules, 40, Wong et al., Organic Letters, 7,
3015, 2007 5131, 2005
Formel (185) Formel (186) Wong et al., Organic Letters, 7, 5131, Chao et al., Adv. Mater., 17, 992,
2005 2005
Formel (187) Formel (188) Chao et al., Adv. Mater., 17, 992, Chao et al., Adv. Mater., 17, 992,
2005 2005
Formel (189) Formel (190) Chao et al., Adv. Mater., 17, 992, Ren et al., Chem. Mater., 16, 4743,
Formel (191) Formel (192) Chem. Mater., 16, 4743, Ren et al., Chem. Mater., 16, 4743, 2004 2004
Formel (193) Formel (194)
Chem. Mater., 16, 4743, Ren et al., Chem. Mater., 16, 4743, 2004 2004
Formel (195) Formel (196) Padmaperuma et al., Chem. Mater. Etori et al., Jpn. J. Appl. Phys., 46,
18, 2389, 2006 5071 , 2007
Formel (197) Formel (198) Etori et al., Jpn. J. Appl. Phys., 46, Spiliopoulos et al.,
5071 , 2007 Macromolecules, 35, 7254, 2002
Formel (199) Formel (200) Ichikawa et al., Thin Solid Films, 5 5, Niu et al., RSC Adv., 1, 415, 2011
3932, 2007
Formel (201) Formel (202) Niu et al., RSC Adv., 1, 415, 2011 Niu et al., RSC Adv., 1 , 415, 2011
Formel (203) Formel (204)
DE 19927627 DE 19927627
Die Menge der Verbindung der Formel (1) oder (2) in der emittierenden Schicht liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 60 Gew.-%, stärker bevorzugt 5 bis 50 Gew.-% und noch stärker bevorzugt 15 bis 45 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Bestandteile der emittierenden Schicht.
Die Menge des Host Materials in der emittierenden Schicht liegt
vorzugsweise im Bereich von 40 bis 99 Gew.-%, stärker bevorzugt 50 bis 95 Gew.-% und noch stärker bevorzugt 55 bis 85 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Bestandteile der emittierenden Schicht.
Die Leistungsdaten der erfindungsgemäßen Vorrichtungen können auf unterschiedliche Weise weiter verbessert werden.
Wie bereits erwähnt, wird in der Emissionsschicht organischer Elektro- lumineszenzvorrichtungen neben dem Emitter oder den Emittern meist wenigstens ein Host Material verwendet. Bei Verwendung eines
sogenannten Mixed-Host in der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich aber besonders gute Ergebnisse erzielen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird in der Emissionsschicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Mixed-Host verwendet. Hierdurch lassen sich die Strahlungsintensitäten der Vorrichtungen signifikant erhöhen und die Betriebsspannungen deutlich verringern. Mixed-Host bedeutet, dass der Host aus mindestens 2 unterschiedlichen Verbindungen besteht. Der Fachmann kann hierbei ohne Schwierigkeiten auf eine
Vielzahl im Stand der Technik bekannter Host-Verbindungen zurückgreifen.
In einer weiteren Ausführungsform werden weitere Schichten zwischen die emittierende Schicht und eine der beiden Elektroden eingeführt.
Es ist vorteilhaft, wenn wenigstens eine Sperrschicht zwischen
emittierender Schicht und einer der Elektroden verwendet wird. Hierdurch können insbesondere die Betriebsspannung reduziert und die absoluten Strahlungsintensitäten erhöht werden. Geeignete Sperrschichten können Exzitonen, Elektronen oder Löcher blockieren.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Vorrichtung, wie hierin offenbart, die vorzugsweise eine weitere Schicht zwischen der
emittierenden Schicht und einer der zwei Elektroden enthält, dadurch
gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schicht ein Exzitonen-blockierendes Material (Sperrmaterial) mit einer Bandlücke von 3,4 eV oder höher, bevorzugt von 3,6 eV oder höher, ganz bevorzugt von 3,8 eV oder höher und ganz besonders bevorzugt von 4,0 eV oder höher enthält.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, wie hierin offenbart, die eine weitere Schicht zwischen der emittierenden Schicht und einer der zwei Elektroden enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schicht ein Loch-blockierendes Material (Sperrmaterial) mit einem HOMO von niedriger als -5,9 eV, bevorzugt niedriger als -6,0 eV, ganz bevorzugt niedriger als -6,2 eV und ganz besonders bevorzugt niedriger als -6,3 eV, enthält.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, wie hierin offenbart, die vorzugsweise eine weitere Schicht zwischen der emittierenden Schicht und einer der zwei Elektroden enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schicht ein Elektronen-blockierendes Material
(Sperrmaterial) mit einem LUMO von höher als -2,2 eV, vorzugsweise höher als -2,1 eV enthält.
In einer ganz bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Sperrschicht, die sowohl Exzitonen als auch Löcher blockiert.
In einer weiteren ganz bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Sperrschicht, die sowohl Exzitonen als auch Elektronen blockiert.
In einer ganz bevorzugten Ausführungsform wird die Sperrschicht durch Vernetzung einer oder mehrerer Verbindungen enthaltend wenigstens 2 oder mehr vernetzbare Gruppen (hiernach Precursor) gebildet. Insbesondere bevorzugt ist eine Sperrschicht, die durch Precursor der Verbindung gemäß Formel (1) oder (2) gebildet wird, die weiterhin wenigstens 2 oder mehr vernetzbare Gruppen enthalten.
Eine vernetzbare Gruppe ist eine Gruppe umfassend ein vernetzbares Reagenz, was zu einer Vernetzungsreaktion mit Hilfe von Wärme,
Strahlung oder beidem führt. Die Strahlungsquelle kann ein Elektronenstrahl oder UV-Strahlung sein. Die bevorzugte UV-Strahlungsquelle emittiert Strahlung einer Wellenlänge von 200 bis 400 nm, ganz bevorzugt ist eine Strahlung von 300 bis 400 nm. Geeignete Quellen für UV- Strahlung sind, beispielsweise, Quecksilber UV Fluoreszenz-Lampen, UV- LEDs und UV-Laserdioden.
Geeignete vernetzbare Gruppen sind beispielsweise die Acrylat-Gruppe (z.B. Scheler et al., In Macromol. Symp.. 254, 203-209 (2007)), die Vinyl- oder Styrolgruppe (z.B. WO 2006/043087) und die Oxetangruppe (z.B. ueller et al., In Nature 421 , 829-833 (2003)).
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Precursor Verbindung für die Sperrschicht eine Verbindung der allgemeinen Formel (205).
Q1s
Ar— Ar
\ Formel (205) wobei Ar4 und Ar5 jeweils unabhängig voneinander einen aromatischen oder heteroaromatischen 5- oder 6-Ring bezeichnen und vorzugsweise einen Ring gemäß der oben definierten Formel (3) darstellen, und Q1 und Q2 unabhängig voneinander jeweils eine vernetzbare Gruppe ist, welche vorzugsweise aus den folgenden Formel (206) bis (229) ausgewählt wird:
Formel (206) Formel (207)
Formel (208) Formel (209)
Formel (210) Formel (211)
Formel (212) Formel (213)
Formel (216) Formel (217)
Formel (218) Formel (219)
Formel (220) Formel (221)
Formel (222) Formel (223)
Formel (224) Formel (225)
Formel (226) Formel (227)
Formel (228) Formel (229)
wobei die Reste R1 , R 2 und R13 bei jedem Auftreten, gleich oder verschieden, H, eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 6 C-Atomen sind;
Ar10 in den Formeln (218) bis (229) ist ein mono- oder polycyclisches, aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 oder 6 Ring¬ atomen, das mit einem oder mehreren Resten R substituiert sein kann,
wobei R bei jedem Auftreten gleich oder verschieden H, D, F, ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen, ein aromatischer Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 20 aromatischen
Ringatomen oder ein heteroaromatischer Kohlenwasserstoffrest mit 5 bis 20 aromatischen Ringatomen ist, in dem auch ein oder mehrere H Atome durch F ersetzt sein können; wobei zwei oder mehrere Substitu- enten R auch miteinander ein mono- oder polycyclisches, aliphatisches oder aromatisches Ringsystem bilden können; s ist eine ganze Zahl von 0 bis 8; t ist eine ganze Zahl von 1 bis 8; und wobei die gestrichelte Bindung die Anknüpfung der vernetzbaren Gruppe an eines der mono- oder polycyclischen, aromatischen oder heteroaromatischen Ringsysteme Ar4 oder Ar5 in Formel (205) darstellen.
In der Gruppe der Formel (217) bedeuten die beiden gestrichelten Linien, dass Ar4 und/oder Ar5 in der Verbindung der Formel (205) in ortho-Position mit den beiden Kohlenstoffatomen der Ethylengruppe verbunden sind, so dass ein viergliedriger Ring entsteht. Analog ist Ar10 in der Gruppe der Formel (229) mit den beiden Kohlenstoffatomen der Ethylengruppe in ortho-Position verbunden, so dass ein viergliedriger Ring entsteht.
Beispiele für bevorzugte Precursor Verbindungen für die Sperrschicht gemäß den oben aufgeführten Ausführungsformen sind die Verbindungen der folgenden Strukturen.
Formel (230) Formel (231) Formel (232)
Formel (233) Formel (234)
Formel (239) Formel (240)
Formel (242) Formel (243) Formel (244)
Formel (251) Formel (252)
Verfahren zur Herstellung der genannten Precursor Verbindungen sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik gut bekannt (z.B.
WO 2010/133278 und US 7807068).
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform emittiert die
erfindungsgemäße Elektrolumineszenzvorrichtung Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 280 nm und 380 nm.
Die Elektrolumineszenzvorrichtung kann jede Elektrolumineszenzvorrichtung sein. Der Fachmann kann hierbei ohne Schwierigkeiten aus einer großen Anzahl ihm bekannter Vorrichtungen auswählen. Bevorzugt
handelt es sich bei der Elektrolumineszenzvorrichtung um eine organische lichtemittierende Diode (OLED), polymere lichtemittierende Diode (PLED), organische lichtemittierende elektrochemische Zelle (OLEC, LEC oder LEEC), einen organischen lichtemittierenden Transistor (O-LETs) und einen organischen lichtemittierenden elektrochemischen Transistor. In einer ganz bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung OLEDs oder PLEDs. In einer weiterhin ganz bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung OLECs.
Die Elektrolumineszenzvorrichtung enthält Kathode, Anode und
mindestens eine emittierende Schicht. Außer diesen Schichten kann sie noch weitere Schichten enthalten, beispielsweise jeweils eine oder mehrere Lochinjektionsschichten, Lochtransportschichten, Lochblockierschichten, Elektronentransportschichten, Elektroneninjektionsschichten, Exzitonenblockierschichten und/oder Ladungserzeugungsschichten (Charge-Generation Layers). Ebenso können zwischen zwei emittierenden Schichten Zwischenschichten (Interlayer) eingebracht sein, die beispielsweise eine exzitonenblockierende Funktion aufweisen. Es sei aber darauf hingewiesen, dass nicht notwendigerweise jede dieser Schichten vorhanden sein muss. Die Elektrolumineszenzvorrichtung kann eine emittierende Schicht enthalten, oder sie kann mehrere emittierende Schichten enthalten, wobei bevorzugt ist, wenn sie eine emittierende Schicht enthält.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Elektrolumineszenzvorrichtung eine Lochinjektionsschicht, die auch Pufferschicht (Buffer Layer) genannt wird. Die Austrittsarbeit der Lochinjektionsschicht ist größer als 5,0 eV, bevorzugt größer als 5,4 eV, ganz bevorzugt größer als 5,8 eV und ganz besonders bevorzugt größer als 6,0 eV. In einer weiteren Ausführungsform enthält die Lochinjektionsschicht leitfähige, konjugierte Polymere, wie zum Beispiele Polythiophen, Polyanilin und Polypyrrol und deren Derivate. Solche Polymere werden teilweise auch kommerziell angeboten, wie beispielsweise CLEVIOS™ P VP AI 4083, CLEVIOS™ HIL 1.3, und CLEVIOS™ HIL 1.3N von Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG.
Die Verbindungen gemäß Formel (1) oder (2) können auch in die Seitenkette von Polymeren eingebaut werden. Der Einbau der
Verbindungen in die Seitenkette von Polymeren hat verschiedene Vorteile, die im Folgenden aufgeführt werden.
1) Die Polymere weisen eine verbesserte Löslichkeit in organischen
Lösungsmitteln und somit auch eine verbesserte Prozessierbarkeit auf.
2) Die Polymere weisen verbesserte Schichtbildungseigenschaften auf.
3) Die Polymere haben höhere Glasübergangstemperaturen (Tg) im
Vergleich zu kleinen Molekülen.
4) Die Polymere weisen ein breiteres Prozess-Fenster und verbesserte Leistungsdaten auf.
15
Die vorliegende Erfindung betrifft auch Zusammensetzungen enthaltend wenigstens eine der Verbindungen nach Formel (1) oder (2) sowie wenigstens ein organisch funktionelles Material oder einen organischen Halbleiter ausgewählt aus der Gruppe der Emitter, Host Materialien, Matrix
^ Materialien, Elektronentransportmaterialien (ETM), Elektroneninjektionsmaterialien (EIM), Lochtransportmaterialien (HTM), Lochinjektionsmaterialien (HIM), Elektronenblockiermaterialien (EBM), Lochblockiermaterialien (HBM), Exzitonenblockiermaterialien (ExBM). Die Emitter können dabei sowohl fluoreszierende als auch phosphoreszierende Emitter
^ sein. Der Fachmann kann dabei ohne Schwierigkeiten aus einer Vielzahl bekannter organischer funktioneller Materialien mit den genannten Funktionen auswählen. Die Definitionen und Beispiele für unterschiedliche organische funktionelle Materialien kann man beispielsweise der Offenbarung von WO 2011/015265 entnommen werden.
30
Es ist bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung neben wenigstens einer Verbindung der Formel (1) oder (2) oder als Emitter wenigstens ein Host Material als organisch funktionelles Material enthält. Ganz bevorzugt enthält die
^ Zusammensetzung neben der wenigstens einen Verbindung der Formel (1)
oder (2) als Emitter zwei Host Materialien. Ganz besonders bevorzugt enthält die Zusammensetzung genau eine Verbindung der Formel (1) oder (2) als Emitter und zwei Host Materialien. Weiterhin ganz besonders bevorzugt enthält die Zusammensetzung genau eine Verbindung der Formel (1) oder (2) als Emitter sowie genau ein Host Material.
Die Konzentration von Emitter(n) in der Zusammensetzung beträgt vorzugsweise 1 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 50 Gew.-% und am stärksten bevorzugt 15 bis 45 Gew.-%. Die Gesamtkonzentration des Hosts bzw. der Hostmaterialien beträgt vorzugsweise 40 bis 99 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 95 Gew.-% und am stärksten bevorzugt 55 bis 85 Gew.- %.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden. Eine oder mehrere der Schichten der Elektrolumineszenzvorrichtung können mit einem Sublimationsverfahren aufgetragen werden. Dabei werden die Materialien in Vakuum-Sublimationsanlagen bei einem Anfangsdruck kleiner 10~5 mbar, bevorzugt kleiner 10~6 mbar aufgedampft. Es ist aber auch möglich, dass der Anfangsdruck noch geringer ist, beispielsweise kleiner 10~7 mbar.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Auftragung einer oder mehrere Schichten der Elektrolumineszenzvorrichtung ist das OVPD-Verfahren (Organic Vapour Phase Deposition) oder ein Verfahren mit Hilfe einer Trägergassublimation. Dabei werden die Materialien bei einem Druck zwischen 10"5 mbar und 1 bar aufgebracht. Ein Spezialfall dieses Verfahrens ist das OVJP (Organic Vapour Jet Printing) Verfahren, bei dem die Materialien direkt durch eine Düse aufgebracht und so strukturiert werden (z. B. M. S. Arnold et al., Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 053301).
Eine oder mehrere der Schichten der Elektrolumineszenzvorrichtung können auch aus Lösung, wie z. B. durch Spincoating, oder mit einem beliebigen Druckverfahren, wie z. B. Siebdruck, Flexodruck, Offsetdruck, LITI (Light Induced Thermal Imaging, Thermotransferdruck), Ink-Jet Druck (Tintenstrahldruck) oder Nozzle Printing, aufgetragen werden. Hierfür sind lösliche Verbindungen nötig, welche beispielsweise durch geeignete Sub-
stitution erhalten werden. Diese Verfahren eignen sich auch für die Auftragung von Schichten mit Oligomeren, Dendrimeren und Polymeren.
Ebenso sind Hybridverfahren möglich, bei denen beispielsweise eine oder mehrere Schichten aus Lösung aufgebracht werden und eine oder mehrere andere Schichten im Vakuum aufgedampft werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Elektrolumineszenzvorrichtungen mittels Sublimationsverfahren und/oder mittels Verfahren aus Lösung.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Formulierung enthaltend eine erfindungsgemäße Zusammensetzung sowie ein oder mehrere Lösungsmittel.
Geeignete und bevorzugte Lösungsmittel sind beispielsweise Toluol, Anisol, Xylol, Methylbenzoat, Dimethylanisol, Trimethylbenzol, Tetralin, Veratrol, Tetrahydrofuran, Chlorbenzol oder Dichlorbenzol sowie Gemische derselben.
Elektrolumineszierende Vorrichtungen, die blaues Licht und/oder UV Strahlung emittieren, sind vielseitig einsetzbar. Anwendungen, die Licht bzw. Strahlung mit sehr kurzen Wellenlängen erfordern und somit Anwendungsgebiete für die erfindungsgemäßen Vorrichtungen darstellen, findet man, zum Beispiel, im Bereich Life Science und Medizin (z.B. für Cell Imaging) oder im Bereich der Biosensoren. Weiterhin finden die erfindungsgemäßen Vorrichtungen in der Elektronikindustrie, dem Solid-State Lighting und für die Aushärtung von Polymeren und Druck-Tinte Anwendung. Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Elektrolumineszenzvorrichtungen in den genannten Bereichen.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können auch zur Lichttherapie (Phototherapie) von Menschen und/oder Tieren eingesetzt werden. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich daher auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Behandlung,
Prophylaxe und Diagnose von Erkrankungen mittel Phototherapie. Noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Behandlung und Prophylaxe kosmetischer Umstände mittels Phototherapie.
Phototherapie oder Lichttherapie findet in vielen medizinischen und/oder kosmetischen Bereichen Anwendung. Die erfindungsgemäßen
Vorrichtungen können daher zur Therapie und/oder Prophylaxe und/oder Diagnose von allen Erkrankungen und/oder in kosmetischen Anwendungen eingesetzt werden, für die der Fachmann die Anwendung von Phototherapie in Betracht zieht. Der Begriff Phototherapie beinhaltet dabei neben der Bestrahlung auch die photodynamische Therapie (PDT) sowie das Konservieren, Desinfizieren und Sterilisieren im Allgemeinen.
Behandelt werden können mittels Phototherapie oder Lichttherapie nicht nur Menschen oder Tiere, sondern auch jegliche andere Art lebender oder unbelebter Materie. Hierzu gehören, bspw., Pilze, Bakterien, Mikroben, Viren, Eukaryonten, Prokaryonten, Nahrungsmittel, Getränke, Wasser, Trinkwasser, Bestecke, medizinische Bestecke und Geräte sowie andere Vorrichtungen.
Der Begriff Phototherapie beinhaltet auch jede Art der Kombination von Lichttherapie und anderen Therapiearten, wie bspw. die Behandlung mit Wirkstoffen. Viele Lichttherapien haben zum Ziel, äußere Partien eines Objektes zu bestrahlen oder zu behandeln, wie beispielsweise die Haut von Menschen und Tieren, Wunden, Schleimhäute, Auge, Haare, Nägel, das Nagelbett, Zahnfleisch und die Zunge. Die erfindungsgemäße
Behandlung oder Bestrahlung kann daneben auch innerhalb eines
Objektes durchgeführt werden, um bspw. innere Organe (Herz, Lunge etc.) oder Blutgefäße oder die Brust zu behandeln.
Die erfindungsgemäßen therapeutischen und/oder kosmetischen Anwendungsgebiete sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der Hauterkrankungen und Haut-assoziierten Erkrankungen oder Veränderungen bzw. Umstände wie bspw. Psoriasis, Hautalterung, Hautfaltenbildung, Hautverjüngung, vergrößerte Hautporen, Cellulite, ölige/fettige Haut, Follikulitis, aktinische Keratose, precancerose aktinische Keratose, Haut-
Läsionen, sonnengeschädigte und sonnengestresste Haut, Krähenfüße, Haut-Ulkus, Akne, Akne rosacea, Narben durch Akne, Akne-Bakterien, Photomodulierung fettiger/öliger Talgdrüsen sowie deren umgebende Gewebe, Ikterus, Neugeborenenikterus, Vitiligo, Hautkrebs, Hauttumore, Crigler Naijar, Dermatitis, atopische Dermatitis, diabetische Hautgeschwüre sowie Desensibilisierung der Haut.
Besonders bevorzugt im Sinne der Erfindung sind die Behandlung und/oder Prophylaxe von Psoriasis, Akne, Cellulite, Hautfaltenbildung, Hautalterung, Ikterus und Vitiligo.
Weitere erfindungsgemäße Anwendungsgebiete für die Vorrichtungen sind ausgewählt aus der Gruppe der Entzündungserkrankungen, rheumatoide Arthritis, Schmerztherapie, Behandlung von Wunden, neurologische Erkrankungen und Umstände, Ödeme, Paget's Erkrankung, primäre und metastasierende Tumore, Bindegewebserkrankungen bzw. - Veränderungen des Kollagens, Fibroblasten und von Fibroblasten stammende Zellspiegel in Geweben von Säugetieren, Bestrahlung der Retina, neovas- culare und hypertrophe Erkrankungen, allergische Reaktionen, Bestrahlung der Atemwege, Schwitzen, okulare neovaskulare Erkrankungen, virale Infektionen besonders Infektionen durch Herpes Simplex oder HPV
(Humane Papillomviren) zur Behandlung von Warzen und Genitalwarzen.
Besonders bevorzugt im Sinne der Erfindung sind die Behandlung und/oder Prophylaxe von rheumatoider Arthritis, viraler Infektionen, und Schmerzen.
Weitere erfindungsgemäße Anwendungsgebiete für die Vorrichtungen sind ausgewählt aus der Winterdepression, Schlafkrankheit, Bestrahlung zur Verbesserung der Stimmung, Linderung von Schmerzen besonders Muskelschmerzen durch bspw. Verspannungen oder Gelenkschmerzen, Beseitigung der Steifheit von Gelenken und das Aufhellen der Zähne (Bleaching).
Weitere erfindungsgemäße Anwendungsgebiete für die Vorrichtungen sind ausgewählt aus der Gruppe der Desinfektionen. Mit den erfindungs-
gemäßen Vorrichtungen können jegliche Art von Objekten (unbelebte Materie) oder Subjekten (lebende Materie wie bspw. Mensch und Tier) zum Zweck der Desinfektion, Sterilisation oder Konservierung behandelt werden. Hierzu zählt, zum Beispiel, die Desinfektion von Wunden, die Reduktion von Bakterien, das Desinfizieren chirurgischer Instrumente oder anderer Gegenstände, das Desinfizieren oder Konservieren von Nahrungsund Lebensmitteln, von Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, Trinkwasser und andere Getränke, das Desinfizieren von Schleimhäuten und
Zahnfleisch und Zähnen. Unter Desinfektion wird hierbei die Reduktion lebender mikrobiologischer Verursacher unerwünschter Effekte, wie Bakterien und Keime, verstanden.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen emittieren insbesondere im UV- und Blau-Bereich des Spektrums. Die genaue Wellenlänge zu größeren Wellenlängen hin kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung ohne Schwierigkeiten von dem Fachmann eingestellt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist die Vorrichtung eine organische lichtemittierende Diode (OLED) oder eine organische lichtemittierende elektrochemische Zelle (OLEC), die zum Zwecke der Phototherapie eingesetzt werden. Sowohl die OLED als auch die OLEC können dabei einen planaren oder Fiber- bzw. Faser-artigen Aufbau mit beliebigem Querschnitt (z.B. rund, oval, polygonal, quadratisch) mit einem ein- oder mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Diese OLECs und/oder OLEDs können in andere
Vorrichtungen eingebaut werden, die weitere mechanische, adhäsive und/oder elektronische Bausteine (z.B. Batterie und/oder Steuerungseinheit zur Einstellung der Bestrahlungszeiten, -Intensitäten und - weilenlängen) enthalten. Diese Vorrichtungen enthaltend die erfindungsgemäßen OLECs und/order OLEDs sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Pflaster, Pads, Tapes, Bandagen, Manschetten, Decken, Hauben, Schlafsäcken, Textilien und Stents.
Die Verwendung von den genannten Vorrichtungen zu dem genannten therapeutischen und/oder kosmetischen Zweck ist besonders vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik, da mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Vorrichtungen unter Verwendung der OLEDs und/oder OLECs homogene Bestrahlungen im energiereichen Blaubereich und/oder im UV Bereich geringerer BeStrahlungsintensitäten an nahezu jedem Ort und zu jeder Tageszeit möglich sind. Die Bestrahlungen können stationär, ambulant und/oder selbst, d.h., ohne Ein- und/oder Anleitung durch medizinisches oder kosmetisches Fachpersonal durchgeführt werden. So können, bspw., Pflaster unter der Kleidung getragen werden, so dass eine Bestrahlung auch während der Arbeitszeit, in der Freizeit oder während des Schlafes möglich ist. Auf aufwendige stationäre/ambulante Behandlungen kann in vielen Fällen verzichtet bzw. deren Häufigkeit reduziert werden. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können zum Widergebrauch gedacht sein oder Wegwerfartikel darstellen, die nach ein-, zwei oder mehrmaligen Gebrauch entsorgt werden können.
Weitere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind bspw. eine geringere Wärmeentwicklung und emotionale Aspekte. So müssen Neugeborene, die aufgrund einer Gelbsucht (Ikterus) therapiert werden, typischerweise mit verbundenen Augen in einem Brutkasten, ohne körperlichen Kontakt zur den Eltern bestrahlt werden, was eine emotionale Stresssituation für Eltern und Neugeborene darstellt. Mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Decke enthaltend die erfindungsgemäßen OLEDs und/oder OLECs kann der emotionale Stress signifikant vermindert werden. Zudem ist eine bessere Temperierung des Kindes durch eine verringerte Wärmeproduktion der erfindungsgemäßen Vorrichtungen gegenüber herkömmlicher Bestrahlungsgeräte möglich.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher insbesondere auch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verwendung in der Medizin zur Phototherapie.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verwendung zur Behandlung der Haut mittels Phototherapie.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verwendung zur Behandlung von Psoriasis mittels Phototherapie.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verwendung zur Behandlung von Ikterus mittels Phototherapie.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verwendung zur Behandlung von Neugeborenenikterus mittels Phototherapie.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verwendung zur Behandlung von Akne mittels Phototherapie.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verwendung zur Behandlung von Entzündungen mittels Phototherapie.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verwendung zur Behandlung von atopischen Ekzemen mittels
Phototherapie.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verwendung zur Behandlung von Hautalterung mittels Phototherapie
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der
erfindungsgemäßen Vorrichtungen in der Kosmetik zur Phototherapie.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur phototherapeutischen Reduktion und/oder zur phototherapeutischen Verhinderung der Bildung von
Hautfalten sowie der Hautalterung.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Methode zur Behandlung der Haut durch Phototherapie unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer geradkettigen bzw. verzweigten oder cyclischen Alkylgruppe oder einem aliphatischen
Kohlenwasserstoffrest eine Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylgruppen mit vorzugsweise 1 bzw. 3 bis 40 C-Atomen, stärker bevorzugt 1 bzw. 3 bis 20
C-Atomen, noch stärker bevorzugt 1 bzw. 3 bis 10 C-Atomen und am stärksten bevorzugt 1 bzw. 3 bis 6 C-Atomen verstanden. Cyclische
Alkylgruppen können mono-, bi- oder polycyciische Alkylgruppen sein. Einzelne -CH- oder -CH2-Gruppen können durch N, NH, O oder S ersetzt sein. Beispiele für Alkylgruppen sind die Reste Methyl, Ethyl, n-Propyl, i- Propyl, n-Butyl, i-Butyl, s-Butyl, t-Butyl, 2-Methylbutyl, n-Pentyl, s-Pentyl, t- Pentyl, Cyclopentyl, n-Hexyl, Cyclohexyl, n-Heptyl, Cycloheptyl, n-Octyl, Cyclooctyl, 2-Ethylhexyl, Trifluormethyl, Pentafluorethyl, 2,2,2-Trifluorethyl, Ethenyl, Propenyl, Butenyl, Pentenyl, Cyclopentenyl, Hexenyl, Cyclo- hexenyl, Heptenyl, Cycloheptenyl, Octenyl, Cyclooctenyl, Ethinyl, Propinyl, Butinyl, Pentinyl, Hexinyl, Heptinyl oder Octinyl.
Unter einer Alkoxygruppe bzw. Thioalkylgruppe versteht eine wie oben definierte Alkylgruppe, die über ein Sauerstoffatom oder ein Schwefelatom gebunden ist. Bevorzugte Alkoxygruppen sind Methoxy, Trifluormethoxy, Ethoxy, n-Propoxy, i-Propoxy, n-Butoxy, i-Butoxy, s-Butoxy, t-Butoxy, n- Pentoxy, s-Pentoxy, 2-Methylbutoxy, n-Hexoxy, Cyclohexyloxy, n-Heptoxy, Cycloheptyloxy, n-Octyloxy, Cyclooctyloxy, 2-Ethylhexyloxy, Pentafluor- ethoxy und 2,2,2-Trifluorethoxy. Bevorzugt Thioalkylgruppen sind
ethylthio, Ethylthio, n-Propylthio, i-Propylthio, n-Butylthio, i-Butylthio, s- Butylthio, t-Butylthio, n-Pentylthio, s-Pentylthio, n-Hexylthio, Cyclohexylthio, n-Heptylthio, Cycloheptylthio, n-Octylthio, Cyclooctylthio, 2-Ethylhexylthio, Trifluormethylthio, Pentafluorethylthio, 2,2,2-Trifluorethylthio, Ethenylthio, Propenylthio, Butenylthio, Pentenylthio, Cyclopentenylthio, Hexenylthio, Cyclohexenylthio, Heptenylthio, Cycloheptenylthio, Octenylthio,
Cyclooctenylthio, Ethinylthio, Propinylthio, Butinylthio, Pentinylthio,
Hexinylthio, Heptinylthio oder Octinylthio.
Allgemein können Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkylgruppen oder aliphatische Kohlenwasserstoffreste gemäß der vorliegenden Erfindung geradkettig, verzweigt oder cyclisch sein, wobei eine oder mehrere nicht-benachbarte CH2-Gruppen durch R5C=CR5, C=C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2) C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S oder CONR5 ersetzt sein können; weiterhin können auch ein oder mehrere H-Atome durch D, F, Cl, Br, I, CN oder NO2, bevorzugt F, Cl oder CN, weiter bevorzugt F oder CN, besonders bevorzugt CN ersetzt sein.
Das mono- oder polycyclische aliphatische Ringsystem kann ein
Ringsystem sein, das nur aus CH2-Einheiten besteht, es können aber auch ein oder mehrere der CH2-Gruppen durch O, S oder NH ersetzt sein.
Unter dem Begriff„Aryl" oder„Heteroaryl" in Zusammenhang mit den Begriffen„Aryloxy", " Arylalkoxy",„Heteroaryloxy" oder„Arylalkyl" versteht man einen aromatischen oder heteroaromatischen Kohlenwasserstoffrest, der mono- oder polycyclisch sein kann und vorzugsweise 6 bzw. 5 bis 60, stärker bevorzugt 6 bis 20, am bevorzugtesten 5 oder 6 aromatische Ringatome enthält. Ist die Einheit eine aromatische Einheit, so enthält sie vorzugsweise 6 bis 60, stärker bevorzugt 6 bis 20, am bevorzugtesten 6 Kohlenstoffatome als Ringatome. Ist die Einheit eine heteroaromatische Einheit ist mindestens eines der Ringatome ein Heteroatom. Die Hetero- atome sind bevorzugt ausgewählt aus N, O und/oder S. Dabei wird unter einer aromatischen bzw. heteroaromatischen Einheit entweder ein einfacher aromatischer Cyclus, also Benzol, bzw. ein einfacher
heteroaromatischer Cyclus, beispielsweise Pyridin, Pyrimidin, Thiophen, etc., oder eine kondensierte Aryl- oder Heteroarylgruppe, beispielsweise Naphthalin, Anthracen, Phenanthren, Chinolin, Isochinolin, Benzothiophen, Benzofuran und Indol etc., verstanden.
Erfindungsgemäße Beispiele für den aromatischen oder heteroaromatischen Kohlenwasserstoffrest sind demgemäß: Benzol, Naphthalin, Anthracen, Phenanthren, Pyren, Chrysen, Benzanthracen, Perylen, Naphthacen, Pentacen, Benzpyren, Furan, Benzofuran, Isobenzofuran, Dibenzofuran, Thiophen, Benzothiophen, Isobenzothiophen, Dibenzo- thiophen, Pyrrol, Indol, Isoindol, Pyridin, Chinolin, Isochinolin, Acridin, Phenanthridin, Benzo-5,6-chinolin, Benzo-6,7-chinolin, Benzo-7,8-chinolin, Phenothiazin, Phenoxazin, Pyrazol, Indazol, Imidazol, Benzimidazol, Naphthimidazol, Phenanthrimidazol, Pyridimidazol, Pyrazinimidazol, Chinoxalinimidazol, Oxazol, Benzoxazol, Naphthoxazol, Anthroxazol, Phenanthroxazol, Isoxazol, 1 ,2-Thiazol, 1 ,3-Thiazol, Benzothiazol,
Pyridazin, Benzopyridazin, Pyrimidin, Benzpyrimidin, Chinoxalin, 1 ,5- Diazaanthracen, 2,7-Diazapyren, 2,3-Diazapyren, 1 ,6-Diazapyren, 1 ,8- Diazapyren, 4,5-Diazapyren, 4,5,9, 10-Tetraazaperylen, Pyrazin, Phenazin,
Phenoxazin, Phenothiazin, Fluorubin, Naphthyridin, Benzocarbolin, Phenanthrolin, 1 ,2,3-Triazol, 1 ,2,4-Triazol, Benzotriazol, 1 ,2,3-Oxadiazol, 1 ,2,4-Oxadiazol, 1 ,2,5-Oxadiazol, 1 ,3,4-Oxadiazol, 1,2,3-Thiadiazol, 1 ,2,4- Thiadiazol, 1 ,2,5-Thiadiazol, 1 ,3,4-Thiadiazol, 1,3,5-Triazin, 1 ,2,4-Triazin, 1,2,3-Triazin, Tetrazol, 1,2,4,5-Tetrazin, 1,2,3,4-Tetrazin, 1 ,2,3,5-Tetrazin, Purin, Pteridin, Indolizin und Benzothiadiazol.
Unter dem Begriff„Alkyl" in Zusammenhang mit dem Begriff„Arylalkyl" versteht man eine wie weiter oben definerte Alkylgruppe, an die eine Arylgruppe bindet.
Unter den Begriffen„Aryloxy", " Arylalkoxy" oder„Heteroaryloxy" versteht man die Gruppen„Ary'". .Arylalkyl" oder„Heteroaryl", die über ein
Sauerstoffatom binden.
Unter einem aromatischen Ringsystem mit 6 bis 18 Ringatomen, vorzugsweise 6 bis 15 Ringatomen und noch stärker bevorzugt 6 bis 10 Ringatomen versteht man ein System, das keine aromatischen
Heteroatome enthält. Unter diesem System versteht man nicht
notwendigerweise nur eines, das aromatische Gruppen enthält, sondern auch eines, in dem auch mehrere aromatische Gruppen durch eine kurze nicht-aromatische Einheit (< 10 % der von H verschiedenen Atome, vorzugsweise < 5 % der von H verschiedenen Atome), wie beispielsweise sp3-hybridisierter C, O, N, etc., unterbrochen sein können. Diese
aromatischen Ringsysteme können monocyclisch oder polycyclisch sein, d.h. sie können einen Ring (z.B. Phenyl) oder zwei oder mehr Ringe aufweisen, welche auch kondensiert (z.B. Naphthyl) oder kovalent verknüpft sein können (z.B. Biphenyl), oder eine Kombination von kondensierten und verknüpften Ringen beinhalten.
Bevorzugte aromatische Ringsysteme sind z.B. Phenyl, Biphenyl,
Triphenyl, Naphthyl, Anthracyl, Phenanthryl, Dihydrophenanthryl, Pyren, Dihydropyren, Chrysen, Tetracen, Fluoren und Indol.
Unter einem heteroaromatischen Ringsystem versteht man im Sinne dieser Erfindung vorzugsweise ein heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 18
Ringatomen, bevorzugt 5 bis 14, besonders bevorzugt 5 bis 10
Ringatomen. Das heteroaromatische Ringsystem enthält mindestens ein Heteroatom ausgewählt aus N, O und S (verbleibenden Atome sind Kohlenstoff)- Unter einem heteroaromatischen Ringsystem soll zudem ein System verstanden werden, das nicht notwendigerweise nur aromatische oder heteroaromatische Gruppen enthält, sondern in dem auch mehrere aromatische bzw. heteroaromatische Gruppen durch eine kurze nichtaromatische Einheit (< 10 % der von H verschiedenen Atome,
vorzugsweise < 5 % der von H verschiedenen Atome), wie beispielsweise sp3-hybridisierter C, O, N, etc., unterbrochen sein können. Diese heteroaromatischen Ringsysteme können monocyclisch oder poiycyclisch sein, d.h. sie können einen Ring (z.B. Pyridyl) oder zwei oder mehr Ringe aufweisen, welche auch kondensiert oder kovalent verknüpft sein können, oder eine Kombination von kondensierten und verknüpften Ringen beinhalten.
Bevorzugte heteroaromatische Ringsysteme sind z.B. 5-gliedrige Ringe wie Pyrrol, Pyrazol, Imidazol, 1 ,2,3-Triazol, 1 ,2,4-Triazol, Tetrazol, Furan, Thiophen, Selenophen, Oxazol, Isoxazol, 1,2-Thiazol, 1 ,3-Thiazol, 1 ,2,3- Oxadiazol, 1 ,2,4-Oxadiazol, 1,2,5-Oxadiazol, ,3,4-Oxadiazol, 1 ,2,3- Thiadiazol, 1 ,2,4-Thiadiazol, 1 ,2,5-Thiadiazol, 1 ,3,4-Thiadiazol, 6-gliedrige Ringe wie Pyridin, Pyridazin, Pyrimidin, Pyrazin, 1,3,5-Triazin, 1 ,2,4- Triazin, 1 ,2,3-Triazin, 1 ,2,4,5-Tetrazin, 1 ,2,3,4-Tetrazin, 1 ,2,3,5-Tetrazin, oder kondensierte Gruppen wie Indol, Isoindol, Indolizin, Indazol, Benz- imidazol, Benzotriazol, Purin, Naphthimidazol, Phenanthrimidazol, Pyridimidazol, Pyrazinimidazol, Chinoxalinimidazol, Benzoxazol,
Naphthoxazol, Anthroxazol, Phenanthroxazol, Isoxazol, Benzothiazol, Benzofuran, Isobenzofuran, Dibenzofuran, Chinolin, Isochinolin, Pteridin, Benzo-5,6-chinolin, Benzo-6,7-chinolin, Benzo-7,8-chinolin, Benzo- isochinolin, Acridin, Phenothiazin, Phenoxazin, Benzopyridazin, Benzo- pyrimidin, Chinoxalin, Phenazin, Naphthyridin, Azacarbazol, Benzo- carbolin, Phenanthridin, Phenanthrolin, Thieno[2,3b]thiophen, Thieno- [3,2b]thiophen, Dithienothiophen, Isobenzothiophen, Dibenzo-thiophen, Benzothiadiazothiophen oder Kombinationen dieser Gruppen. Besonders bevorzugt sind Imidazol, Benzimidazol und Pyridin.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, Zusammensetzungen und
Formulierungen zeichnen sich durch folgende überraschende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik aus:
1. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen emittieren im UV-A und UV-B Bereich.
2. Die für die bevorzugte Emission benötigten Emitterverbindungen sind leicht zugänglich.
3. Durch die Verwendung von Mixed Hosts kann die Betriebsspannung erniedrigt und die Strahlungsintensität erhöht werden.
4. Durch die Verwendung von Sperrschichten kann die Betriebsspannung deutlich erniedrigt und die Strahlungsintensität erhöht werden.
5. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen lassen sich leicht aus
Lösungen prozessieren.
Diese oben genannten Vorteile gehen nicht mit einer Verschlechterung der weiteren elektronischen Eigenschaften einher.
Es sei darauf hingewiesen, dass Variationen der in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Ausführungsformen unter den Umfang dieser Erfindung fallen. Jedes in der vorliegenden Erfindung offenbarte Merkmal kann, sofern dies nicht explizit ausgeschlossen wird, durch alternative Merkmale, die demselben, einem äquivalenten oder einem ähnlichen Zweck dienen, ausgetauscht werden. Somit ist jedes in der vorliegenden Erfindung offenbarte Merkmal, sofern nichts anderes gesagt wurde, als Beispiel einer generischen Reihe oder als äquivalentes oder ähnliches Merkmal zu betrachten.
Alle Merkmale der vorliegenden Erfindung können in jeder Art miteinander kombiniert werden, es sei denn dass sich bestimmte Merkmale und/oder Schritte sich gegenseitig ausschließen. Dies gilt insbesondere für bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung. Gleichermaßen können
Merkmale nicht wesentlicher Kombinationen separat verwendet werden (und nicht in Kombination).
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass viele der Merkmale, und insbesondere die der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung selbst erfinderisch und nicht lediglich als Teil der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu betrachten sind. Für diese Merkmale kann ein unabhängiger Schutz zusätzlich oder alternativ zu jeder gegenwärtig beanspruchten Erfindung begehrt werden.
Die mit der vorliegenden Erfindung offengelegte Lehre zum technischen Handeln kann abstrahiert und mit anderen Beispielen kombiniert werden.
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele und die Abbildungen 1 bis 4 näher erläutert, ohne sie dadurch einschränken zu wollen.
Kurzbeschreibung der Abbildungen:
Abbildungen 1 bis 4, 10 und 11 zeigen die Elektrolumineszenz- (EL) sowie die Photolumineszenzspektren (PL) von erfindungsgemäßen
Vorrichtungen mit den Emittern E1 bis E4, E11 und E12.
Abbildungen 5 bis 9, 12 und 13 zeigen die Photolumineszenzspektren von erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit den Emittern E6 bis E10, E13 und E14.
Abbildung 14 zeigt das kombinierte Phospholumineszenzspektrum von erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit den Emittern E2 bis E4.
Beispiele
Beispiel 1
Materialien
E6 E7
E9 E10
E11 E12 E13
E14
E1 bis E 0 sind Verbindungen gemäß Formel (1). E11 bis E14 sind Verbindungen gemäß Formel (2). Ref1 (Poly(2-vinylnaphthalene)) und Ref2 (Poly(l-vinylnaphthalene)) sind Referenzverbindungen und können von Sigma-Aldrich erworben werden. In Tabelle 1 werden CAS Nummern
und andere Referenzen für die Verbindungen und deren Herstellung angegeben.
Zusätzlich wird Polystyrol (PS) von Fluka mit einem Molekulargewicht Mw von 200 kDalton als Host verwendet.
Tabelle 1
Synthese der Verbindung E5 a) Synthese von 2-(2,3-Difluoro-4-methyl-phenyl)-ethanol
2,3-Difluortoluol (256,246 g, 2 mol; CAS 3828-49-7) werden unter
Stickstoff auf -70°C abgekühlt. Bei konstanter Temperatur von -65°C bis - 70°C werden 1375 mL (2,19 mol) Butyllithium (15%-ige Lösung in n- Hexan) zugetropft und nach weiteren 30 Minuten das verflüssigte
Ethylenoxid (88,1 g, 2 mol) in einem Zug. Die Reaktion wird 30 Minuten bei tiefer Temperatur gerührt. Danach wird der Bortrifluorid-Diethylether- Komplex (251 ,204 mL, 2 mol) langsam bei gleichbleibender Temperatur zugetropft. Die Reaktion wird über Stunden auf Raumtemperatur erwärmt,
auf Eiswasser gegossen, mit Salzsäure angesäuert und mit MtB-Ether extrahiert. Das fast farblose Öl wird über Kieselgel (Hexan/MtB 3:2) filtriert und bis zum Rückstand eingeengt (406 g, Reinheit 78%, Ausbeute 92%, fast farbloses Öl) b) Synthese von 2,3-Difluoro-4-methyl-phenyl)-essigsäure
2-(2,3-Difluoro-4-methyl-phenyl)-ethanol (10 g, 58,08 mmol) werden in Aceton 150 mL) gelöst, Schwefelsäure 95-97% (4 mL, 72 mmol) und Celite (15 g) zugegeben. Unter Eiskühlung wird bei 30°C das Jones-Reagenz (25,28 mL) zugetropft. Das Reaktionsgemisch wird auf Raumtemperatur gebracht und abgesaugt. Das zum Rückstand eingeengte Filtrat wird mit Wasser und MtB-Ether verrührt, mit wässriger leicht alkalischer NaHCO3 Lösung extrahiert. Der Rückstand wird aus 146 mL Heptan umkristallisiert (4,5 g , braune Kristalle, Ausbeute 50%). c) Synthese von (2,3-Difluoro-4-methyl-phenyl) acetyl chlorid
2,3-Difluoro-4-methyl-phenyl)-essigsäure (115,4 g , 620 mmol) gelöst in Dichlormethan (275 mL) und N,N-Dimethylformamid (1 mL) werden auf 30°C erwärmt und Thionylchlorid (71,3 mL, 982,8 mmol) dazugegeben. Die Reaktion wird bei 40°C nachgerührt bis die Gasentwicklung beendet ist. Die Reaktion wird zum Rückstand destilliert (117,2 g violett-farbenes Öl, Ausbeute 92%).
d) Synthese von 2-(2,3-Difluoro-4-methyl-phenyl)-1-(2,3-difluoro-phenyl)- ethan
(2,3-Difluoro-4-methyl-phenyl) acetyl Chlorid (114,573 g, 560 mmol) werden in Cyclohexan (400 mL) unter Stickstoff gelöst. (2,3-Difluoro- phenyl)-trimethylsilan (105,503 g, 560 mmol) gelöst in 100 mL Cyclohexan werden zugetropft. Aluminiumchlorid (82,157 g, 616 mmol) wird
portionsweise eingetragen. Nach vollständiger Umsetzung wird das Reaktionsgemisch auf 2 L Eiswasser gegossen und mit einer Mischung aus Tetrahydrofuran (500 mL) und MtB- Ether (500 mL). Der Rückstand wird aus 800 mL Ethanol umkristallisiert (104,5 g, farblose Kristalle, Ausbeute 65%). e) Synthese von 2-(2,3-Difluoro-4-methyl-phenyl)-1-(2,3-difluoro-phenyl)- propenone
2-(2,3-Difluoro-4-methyl-phenyl)-1-(2,3-difluoro-phenyl)-ethane (4,94 g 17,5 mmol) Warden in Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethyldiaminomethan (25 mL) vorgelegt. Unter Kühlung wird Essigsäureanhydrid (25 mL, 264,5 mmol) zugetropft. Nach vollständiger Umsetzung wird das Reaktionsgemisch auf Eiswasser gegossen und mit MtB-Ether extrahiert, die organische Phase mit wässriger NaHC03 Lösung gewaschen und zum Rückstand eingeengt (4,9 g, Ausbeute 91 %)
Synthese von 2-(2,3-Difluoro-4-methyl-phenyl)-6,7-difluoro-indan
Unter N2 wird Trifluormethansulfonsäure (50 mL, 570 mmol) vorgelegt, auf ca. 2°C gekühlt und unter Eiskühlung bei max. 10°C das 2-(2,3-Difluoro-4- methyl-phenyl)-1-(2,3-difluoro-phenyl)-propenon (26,8 g, 82,7 mmol) in 25 mL Dichlormethan gelöst zugetropft. Es wird 2 h bei Raumtemperatur gerührt. Das Reaktionsgemisch wird langsam auf eine Mischung aus Eiswasser und MtB-Ether gegossen, die org. Phase mit ges. NaHCO3- Lösung geschüttelt. Der Rückstand wird chromatografiert (Toluol, Si02) (11 ,8 g gelbe Kristalle, Ausbeute 46%). g) Synthese von Thioketal
2-(2,3-Difluoro-4-methyl-phenyl)-6,7-difluoro-indan-1-on (29,8 g,
101 mmol) und 1 ,2-Ethandithiol (17 mL, 202 mmol) werden unter Stickstoff in 300 mL Dichlormethan vorgelegt und auf 10°C gekühlt. Bei konstanter Temperatur wird der Bortrifluorid-Ethylether-Komplex (72,5 mL) zugetropft. Das Reaktionsgemisch wird 1 h bei 5-10°C gerührt und anschließend auf Raumtemperatur erwärmt. Die Reaktionsmischung wird auf eine 10%-ige wässrige NaHC03 Lösung (1100 mL) vorsichtig gegossen und 1 h nachgerührt. Die organische Phase wird zum Rückstand eingeengt. Das Rohprodukt wurde aus 1200 mL Heptan umkristallisiert und bei 5°C abgesaugt. (32,1 g farblose Kristalle, Ausbeute 85%).
h) Synthese von Synthese von 2-(2,3-Difluoro-4-methyl-phenyl)-3,4,5- trifluoro-1 H-indene
In einer Teflon-Apparatur wird das N-Iodsuccinimid (9,281 g, 41,25 mmol) in 60 mL Dichlormethan suspendiert, die Suspension auf -70°C gekühlt und Fluorwasserstoff 65%-ige Lösung in Pyridin (10,731 mL, 398 mmol) bei weniger als -35°C relativ zügig zugegeben. Es wird wieder auf -70°C gekühlt und bei weniger als -65°C eine Lösung des Thioketals (3,715 g, 10 mmol) in 20 ml Dichlormethan zugetropft. Es wird noch 4 h bei tiefer Temperatur gerührt und anschließend auf Raumtemperatur erwärmt. Das Reaktionsgemisch wird auf eine kalte Mischung aus 600 mL 1 N NaOH und 20 ml 39%-iger NaHS03-Lösung gegossen, mit Dichlormethan extrahiert, Extrakt mit 150 ml 2 N HCl geschüttelt, organische Phase getrocknet und eingeengt. Das Rohprodukt wird in heißem Heptan aufgenommen und über eine kurze Kieselgel-Fritte filtriert. Das farblose Filtrat wird einrotiert, und der Rückstand (310 mg farblosen Kristalle) aus 30 mL Ethanol umkristallisiert. (237 mg farblose Kristalle, Ausbeute 7%).
Synthese der Verbindung E10
Zu einer Lösung aus 20 mmol (3,48 g) 1-Ethenyl-4-pentyl-benzene und 20 mmol (6,06 g) 1-Bromo-2-fluoro-4-(octyloxy)-benzene in 150 mL Acetonitril werden Palladium(ll)-acetat (0,025 eq), Triethylamin (40 mmol) und Tri-O-tolylphosphin (4 mmol) zugegeben und 12 h Rückfluss gekocht. Die Reaktionsmischung wird filtriert und eingeengt. Der Rückstand wird über Kieselgel filtriert (Heptan/ Essigester) und eingeengt (7,12 g,
8 mmol, Ausbeute 90%).
Beispiel 2
Quantenchemische Berechnungen
Die HOMO- (highest occupied molecular orbital) und LUMO-Lagen (Iowest unoccupied molecular orbital) sowie das Triplett/Singulett-Niveau und die Oszillatorstärke der organischen Verbindungen werden über quantenchemische Rechnungen bestimmt. Hierzu wird das Programmpaket „Gaussian03W" (Gaussian Inc.) verwendet. Zur Berechnung organischer Substanzen ohne Metalle wird zunächst eine Geometrieoptimierung mittels der semiempirischen Methode„Ground State/Semi-empirical/ Default Spin/AM1" (Charge O/Spin Singlet) durchgeführt. Im Anschluss daran erfolgt auf Basis der optimierten Geometrie eine Energierechnung. Hierbei wird die Methode„TD-SCF/DFT/ Default Spin/B3PW91" mit dem Basissatz„6-31 G(d)" verwendet (Charge O/Spin Singlet). Die wichtigsten Ergebnisse sind HOMO / LUMO-Niveaus, Energien für die Triplett-und Singulett (Si)-angeregten Zuständen sowie die Oszillatorstärke (f). Die ersten angeregten Zustände (S-ι und Ti) sind dabei am wichtigsten. Si steht für das erste angeregte Singulett Niveau und Ti steht für das erste angeregte Triplett-Niveau. Aus der Energierechnung erhält man das HOMO HEh bzw. LUMO LEh in Hartree-Einheiten. Daraus werden die HOMO- und LUMO-Werte in Elektronenvolt (eV) wie folgt bestimmt, wobei sich diese Beziehungen aus der Kalibrierung anhand von
Cyclovoltammetriemessungen (CV) ergeben:
HOMO(eV) = ((HEh * 27.212) - 0.9899) / 1.1206
LUMO(eV) = ((LEh * 27.212) - 2.0041) / 1.385
Diese Werte sind im Sinne dieser Anmeldung als energetische Lage des HOMO-Niveaus bzw. des LUMO-Niveaus der Materialien anzusehen. Als Beispiel erhält man für die Verbindung E1 (Siehe auch Tabelle 2) aus der Rechnung ein HOMO von -0,21634 Hartrees und ein LUMO von
-0,03521 Hartrees, was einem kalibrierten HOMO von -6,14 eV, einem kalibrierten LUMO von -2.14 eV.
Dem Fachmann ist bekannt, dass die quantenchemischen Berechnungen, wie hier beschrieben, sehr gut für die genannten Zwecke einsetzbar sind. Die Berechnungen liefern Ergebnisse, die sehr gut mit experimentell ermittelten Daten korrelieren.
Tabelle 2: Energieniveaus von Refl , Ref2, E1-E14
Material HOMO [eV] LUMO [eV] S1 [eV] f
Ref1 -6,06 -2,19 4,31 0,08
Ref2 -6,08 -2,13 4,24 0,03
E1 -6.14 -2.14 4.19 0.77
E2 -5.97 -2.42 4.06 0.97
E3 -6.04 -2.46 4.06 1.04
E4 -5.68 -2.23 4.00 1.13
E5 -6.07 -2.71 3.86 0.77
E6 -5.91 -2.09 4.18 0.76
E7 -6.09 -2.25 4.20 0.69
E8 -6.14 -2.01 4.33 0.40
E9 -5.40 -2.14 3.79 1.19
E10 -5.62 -2.33 3.89 1.11
E11 -5.63 -2.20 4.03 1.34
E12 -5.67 -2.23 4.04 1.24
E13 -6.41 -2.06 4.43 0.00
E14 -6.15 -2.60 4.03 1.34
Beispiel 3
Lösungen und Zusammensetzungen
Lösungen, wie sie in Tabelle 3 zusammengefasst sind, werden wie folgt hergestellt: Zunächst werden die Mischungen von Host und Emitter in 0 mL Toluol gelöst und so lange gerührt, bis die Lösung klar ist. Die Lösung wird unter Verwendung eines Filters Millipore Millex LS,
Hydrophobie PTFE 5.0 m filtriert.
Tabelle 3: Zusammensetzun der Lösun en
x ist 1, 2, 3, ... 14; PS steht für Polystyrol;
Die Lösungen werden verwendet, um die emittierende Schicht von OLEDs zu beschichten. Die entsprechende Feststoffzusammensetzung kann erhalten werden, indem das Lösemittel der Lösungen verdampft wird.
Diese kann für die Herstellung weiterer Formulierungen verwendet werden.
Beispiet 4
Herstellung der OLEDs
OLED-Refl , OLED-Ref2, OLED1 - OLED5 weisen die folgende Struktur auf: ITO/PEDOT/EMUKathode, wobei EML für die Emissionschicht und ITO für die Anode (Indium-Zinnoxid) steht.
Die OLEDs werden unter Verwendung der entsprechenden Lösungen, wie in Tabelle 2 zusammengefasst, gemäß der folgenden Vorschrift
hergestellt:
1) Beschickung von 80 nm PEDOT (Clevios™ P VP AI 4083) auf ein ITO- beschichtete Glassubstrat durch Spin-Coating; Ausheizen für 10 min. bei 180°C.
2) Beschichtung einer 80 nm emittierenden Schicht durch Spin-Coating einer der Lösung gemäß Tabelle 2.
3) Ausheizen der Vorrichtung: 10 min bei 180°C für OLED-Refl und OLEd-Ref2; für OLED1-14 30 min bei 50°C und dann 30 min unter
Vakuum.
4) Aufdampfen einer Ba/Al-Kathode (3 nm / 150 nm).
5) Verkapselung der Vorrichtung.
Beispiel 5
Charakterisierung der OLEDs
Von den so erhaltenen OLEDs werden zunächst Photoiumineszenspektren (PL) von der Emissionsschicht (EML) und anschließend Elektrolumines- zenzspektren (EL) gemessen, weil das EL-Spektrum die wichtigsten
Indizien für eine funktionierende Elektrolumineszenzvorrichtung liefert.
ie EL-Spektren werden mittels Ocean Optics UBS2000 gemessen.
Die EL-Spektren von OLED1-4 sind in Abbildung 1-4 zusammengefasst. Die OLED5 zeigt ein schwaches EL Spektrum, aber mit deutlichen Peaks bei 367 nm und 388 nm. Für die OLEDs mit Refl und Ref2 als Emitter sind keine EL Spektren messbar, selbst wenn die Spannung auf bis zu 40 V erhöht wird. Die OLEDs mit den erfindungsgemäßen Emittern E1 bis E5 zeigen aber ein deutliches EL-Spektrum mit einem wesentlichen Anteil zwischen 280 bis 380 nm.
Die PL Spektren von E6-E10 wurden in einer 80nm Schicht von PS:Ex (30 Gew.-% bezogen auf die gesamte Schicht) auf Quarzglas gemessen, und sind in Abbildungen 5 - 9 gezeigt. Alle diese Anordnungen emittieren Strahlung im UV-Bereich.
Die EL-Spektren von OLED11-12 sind in den Abbildungen 10 und 11 zusammengefasst. Die OLEDs mit den erfindungsgemäßen Emittern E11 und E12 zeigen aber ein deutliches EL-Spektrum mit einem wesentlichen Anteil zwischen 280 bis 380 nm.
OLED13 mit E13 als Emitter konnte keine EL Spektrum aufgenommen werden. Das PL Spektrum von E13 ist in Abbildung 12 gezeigt.
Es ist in der Tat sehr überraschend, dass die erfindungsgemäßen Emitter in einer OLED mit dem angegebenen, einfachen Schichtaufbau und mit Polystyrol als Host im UV-Bereich emittieren. Es ist offensichtlich, dass der Fachmann auf der Grundlage der vorliegenden Erfindung und ohne erfinderisches Handeln weitere Optimierung vornehmen kann.
Die PL Spektren von E11-E14 wurden in eine 80 nm dicken Schicht von PS:Ex (30 Gew.-% bezogen auf die Schicht) auf Quarzglas gemessen. Für E14 wurde nur ein PL Spektrum gemessen, welches in Abbildung 13 gezeigt ist. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen emittieren alle Strahlung im UV-Bereich. Die absolute PL Intensität von E 12- 4 in einer 80 nm Dünnschicht wurde bei gleichen Bedingungen, also gleicher
Anlegungswellenlänge, gleicher Spaltbereite, gleicher Integralzeiten gemessen. Der Vergleich ist in Abbildung 14 gezeigt. E13 zeigt nur eine ganz schwache PL, was mit der Oszillatorstärke f in Tabelle 1 übereinstimmt.