(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6738838
(24)【登録日】2020年7月22日
(45)【発行日】2020年8月12日
(54)【発明の名称】有機光電子デバイスに使用するための有機分子
(51)【国際特許分類】
C07D 209/86 20060101AFI20200730BHJP
H01L 51/50 20060101ALI20200730BHJP
H05B 33/10 20060101ALI20200730BHJP
C07D 209/88 20060101ALI20200730BHJP
C07D 219/02 20060101ALI20200730BHJP
C07D 265/38 20060101ALI20200730BHJP
C07D 403/04 20060101ALI20200730BHJP
C09K 11/06 20060101ALI20200730BHJP
【FI】
C07D209/86CSP
H05B33/14 B
H05B33/10
H05B33/22 B
H05B33/22 D
C07D209/88
C07D219/02
C07D265/38
C07D403/04
C09K11/06 645
C09K11/06 655
【請求項の数】14
【全頁数】47
(21)【出願番号】特願2017-568275(P2017-568275)
(86)(22)【出願日】2016年7月4日
(65)【公表番号】特表2018-527310(P2018-527310A)
(43)【公表日】2018年9月20日
(86)【国際出願番号】EP2016065723
(87)【国際公開番号】WO2017005698
(87)【国際公開日】20170112
【審査請求日】2018年10月19日
(31)【優先権主張番号】15175358.9
(32)【優先日】2015年7月3日
(33)【優先権主張国】EP
(31)【優先権主張番号】15200813.2
(32)【優先日】2015年12月17日
(33)【優先権主張国】EP
(31)【優先権主張番号】16168821.3
(32)【優先日】2016年5月9日
(33)【優先権主張国】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】513284771
【氏名又は名称】サイノーラ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
(74)【代理人】
【識別番号】100069556
【弁理士】
【氏名又は名称】江崎 光史
(74)【代理人】
【識別番号】100111486
【弁理士】
【氏名又は名称】鍛冶澤 實
(74)【代理人】
【識別番号】100139527
【弁理士】
【氏名又は名称】上西 克礼
(74)【代理人】
【識別番号】100164781
【弁理士】
【氏名又は名称】虎山 一郎
(72)【発明者】
【氏名】ダンツ・ミヒャエル
(72)【発明者】
【氏名】ツィンク・ダーニエール
【審査官】
松澤 優子
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第2014/146752(WO,A1)
【文献】
国際公開第2014/146750(WO,A1)
【文献】
国際公開第2015/133353(WO,A1)
【文献】
特開2011−121948(JP,A)
【文献】
特開2016−130231(JP,A)
【文献】
REGISTRY(STN)[online],2013.10.06[検索日 2019.07.05]CAS登録番号 1455661-08-1
【文献】
REGISTRY(STN)[online],2013.12.11[検索日 2019.07.05]CAS登録番号 1492588-48-3
【文献】
REGISTRY(STN)[online],2013.11.25[検索日 2019.07.05]CAS登録番号 1480291-76-6
【文献】
REGISTRY(STN)[online],2012.12.04[検索日 2019.07.05]CAS登録番号 1410715-53-5
【文献】
REGISTRY(STN)[online],2012.11.30[検索日 2019.07.05]CAS登録番号 1408611-07-3
【文献】
REGISTRY(STN)[online],2012.12.06[検索日 2019.07.05]CAS登録番号 1412417-03-8
【文献】
Subramanian, Parthasarathi; Kaliappan, Krishna P.,A Unified Strategy Towards N-Aryl Heterocycles by a One-Pot Copper-Catalyzed Oxidative C-H Amination of Azoles,European Journal of Organic Chemistry,2014年,2014(27),5986-5997
【文献】
Begunov, Roman S.; Shebunina, Tatyana V.; Yakovleva, Yulia S.; Firgang, Sergey I.,An interesting recyclization in the course of reduction of 1-(2-nitro-4-R-phenyl)-1H-benzimidazoles with tin(II) chloride,Mendeleev Communications,2013年,23(6),354-355
【文献】
Glamkowski, Edward J.; Fortunato, James M.,Synthesis of 1,2-dihydroindolo[1,7-ab][1,5]benzodiazepines and related structures(1). A new heterocyclic ring system,Journal of Heterocyclic Chemistry,1979年,16(5),865-9
【文献】
Geale, Ann C.; Linnell, June M. G.; Tomlinson, Muriel L.,Attempted synthesis of 1,9-9',I'-dicarbazolylene,Journal of the Chemical Society,1956年,1124-7
【文献】
Dunlop, Helen G.; Tucker, S. Horwood,Attempts to prepare optically active trivalent nitrogen compounds. Part I. Syntheses of 1,9-phenylenecarbazole and derivatives,Journal of the Chemical Society,1939年,1945-56
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
次式Iの構造を含む有機分子であって、
【化1】
式中、
XはCNまたはCF
3であり;
Dは、式IIの構造を含む化学単位であり;
【化2】
式中、
#は、式Iに従う構造の中心フェニル環に対する式IIに従う単位の結合点であり;
Zは、直接結合または二価の有機ブリッジであり、この有機ブリッジは、置換されているかもしくは置換されていないC1〜C9アルキレン−、C2〜C8アルケニレン−、C2〜C8アルキニレン−またはアリーレン基であるかもしくはこれらの組みあわせ、−CRR
1、−C=CRR
1、−C=NR、−NR−、−O−、−SiRR
1−、−S−、−S(O)−、−S(O)
2−、Oで中断された置換されているかもしくは置換されていないC1〜C9アルキレン−、C2〜C8アルケニレン−、C2〜C8アルキニレン−もしくはアリーレン基、フェニル−もしくは置換されたフェニル単位であり;
ここで各々のR及びR
1は、各出現において、同一かまたは異なり、H、重水素、アジド(N
3−)、F、Cl、Br、I、N(R
2)
2、CN、CF
3、NO
2、OH、COOH、COOR
2、CO(NR
2)
2、Si(R
2)
3、B(OR
2)
2、C(=O)R
2、P(=O)(R
2)
2、S(=O)R
2、S(=O)
2R
2、OSO
2R
2、C原子数1〜40の線状アルキル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基またはC原子数2〜40の線状アルケニル−もしくはアルキニル基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−、アルケニル−、アルキニル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R
2で置換されていることができ、ここで一つ以上の隣り合っていないCH
2基は、R
2C=CR
2、C≡C、Si(R
2)
2、Ge(R
2)
2、Sn(R
2)
2、C=O、C=S、C=Se、C=NR
2、P(=O)(R
2)、SO、SO
2、NR
2、O、SもしくはCONR
2によって置き換えられていることができ、及び一つ以上のH原子は、重水素、F、Cl、Br、I、CN、CF
3もしくはNO
2で置き換えられていることができる)、または芳香族環原子数5〜60の芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これはそれぞれ一つ以上の残基R
2で置換されていることができる)、または芳香族環原子数5〜60のアリールオキシ−もしくはヘテロアリールオキシ基(これらは、一つ以上の残基R
2で置換されていることができる)、または芳香族環原子数10〜40のジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基(これらは、一つ以上の残基R
2で置換されていることができる)、またはこれらの系の組みあわせ、または架橋可能なQE単位であり、ここで、該QE単位は、オキセタン、アルキン及びアジド、並びに以下のアルケン誘導体からなる群から選択され;
【化3】
この際、これらの置換基R及びR
1の二つ以上は、任意に、一緒になって単環式もしくは多環式、脂肪族、芳香族及び/またはベンゾ縮合型環系を形成し;
R
2は、各出現において、同一かまたは異なり、H、重水素、F、Cl、Br、I、N(R
3)
2、CN、CF
3、NO
2、OH、COOH、COOR
3、CO(NR
3)
2、Si(R
3)
3、B(OR
3)
2、C(=O)R
3、P(=O)(R
3)
2、S(=O)R
3、S(=O)
2R
3、OSO
2R
3、C原子数1〜40の線状アルキル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基またはC原子数2〜40の線状アルケニル−もしくはアルキニル基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−、アルケニル−、アルキニル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R
3で置換されていることができ、ここで一つ以上の隣り合っていないCH
2基は、R
3C=CR
3、C≡C、Si(R
3)
2、Ge(R
3)
2、Sn(R
3)
2、C=O、C=S、C=Se、C=NR
3、P(=O)(R
3)、SO、SO
2、NR
3、O、SもしくはCONR
3によって置き換えられていることができ、及び一つ以上のH原子は、重水素、F、Cl、Br、I、CN、CF
3もしくはNO
2で置き換えられていることができる)、または芳香族環原子数5〜60の芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これはそれぞれ一つ以上の残基R
3で置換されていることができる)、または芳香族環原子数5〜60のアリールオキシ−もしくはヘテロアリールオキシ基(これらは、一つ以上の残基R
3で置換されていることができる)、または芳香族環原子数10〜40のジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基(これらは、一つ以上の残基R
3で置換されていることができる)、またはこれらの系の組みあわせであり、この際、これらの置換基R
2の二つ以上は、任意に、一緒になって単環式もしくは多環式の脂肪族、芳香族及び/またはベンゾ縮合型の環系を形成し;
R
3は、各出現において、同一かまたは異なり、H、重水素、F、CF
3またはC原子数1〜20の脂肪族、芳香族及び/もしくはヘテロ芳香族炭化水素残基であり、この場合も、一つ以上のH原子はFまたはCF
3によって置き換えられていることができ;この場合、任意に、二つ以上の置換基R
3は一緒になって単環式もしくは多環式の脂肪族環系を形成し;
R’は、H、OR
4、チオフェン、C原子数1〜40の線状アルキル−もしくはアルコキシ基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−もしくはアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R
4で置換されていることができる)、及び芳香族環原子数5〜60の芳香族環系(これは、それぞれ、一つ以上の残基R
4で置換されていることができる)からなる群から選択され;
R’’は、OR
4、チオフェン、C原子数1〜40の線状アルキル−もしくはアルコキシ基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−もしくはアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R
4で置換されていることができる)、及び芳香族環原子数5〜60の芳香族環系(これは、それぞれ、一つ以上の残基R
4で置換されていることができる)からなる群から選択され;
R
4は、各出現において同一かもしくは異なり、H、重水素、N(R
5)
2、Si(R
5)
3、C原子数1〜40の線状アルキル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R
5で置換されていることができる)、または芳香族環原子数5〜60の芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これは、それぞれ、一つ以上の残基R
5によって置換されていることができる)、または芳香族環原子数5〜60のアリールオキシ−もしくはヘテロアリールオキシ基(これらは、一つ以上の残基R
5で置換されていることができる)、または芳香族環原子数10〜40のジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基(これらは、一つ以上の残基R
5で置換されていることができる)、またはこれらの系の組みあわせであり; この場合、これらの置換基R
5のうちの二つ以上は、任意に、一緒になって単環式もしくは多環式の脂肪族、芳香族及び/またはベンゾ縮合型環系も形成し;または
R
5は、各出現において、同一かもしくは異なり、H、重水素、またはC原子数1〜20の脂肪族、芳香族及び/またはヘテロ芳香族炭化水素残基であり;
但し、次の式
【化4】
で表される化合物は除く、前記有機分子。
【請求項2】
式IIの電子供与特性を持つドナー基が式IIIの構造を含む、請求項1に記載の有機分子。
【化5】
式中、#及びRについては、請求項1に記載の定義が該当する。
【請求項3】
式Iのアクセプター単位XがCNである、請求項1または2に記載の有機分子。
【請求項4】
式Iのアクセプター単位XがCF3である、請求項1または2に記載の有機分子。
【請求項5】
式Iの残基R’が水素原子Hである、請求項1〜4のいずれか一つに記載の有機分子。
【請求項6】
Zが、直接結合または二価の有機ブリッジであり、この有機ブリッジは、置換されているかもしくは置換されていないC2〜C8アルケニレン−、C2〜C8アルキニレン−またはアリーレン基であるかもしくはこれらの組みあわせ、−C=CRR1、−C=NR、−NR−、−O−、−SiRR1−、−S−、−S(O)−、−S(O)2−、Oで中断された置換されているかもしくは置換されていないC1〜C9アルキレン−、C2〜C8アルケニレン−、C2〜C8アルキニレン−もしくはアリーレン基、フェニル−もしくは置換されたフェニル単位である、請求項1〜5のいずれか一つに記載の有機分子。
【請求項7】
各々のR及びR
1が、各出現において、同一かまたは異なり、H、重水素、アジド(N
3−)、F、Cl、Br、I、N(R
2)
2、CN、CF
3、NO
2、OH、COOH、COOR
2、CO(NR
2)
2、Si(R
2)
3、B(OR
2)
2、C(=O)R
2、P(=O)(R
2)
2、S(=O)R
2、S(=O)
2R
2、OSO
2R
2、C原子数1〜40の線状アルキル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基またはC原子数2〜40の線状アルケニル−もしくはアルキニル基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−、アルケニル−、アルキニル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R
2で置換されていることができ、ここで一つ以上の隣り合っていないCH
2基は、R
2C=CR
2、C≡C、Si(R
2)
2、Ge(R
2)
2、Sn(R
2)
2、C=O、C=S、C=Se、C=NR
2、P(=O)(R
2)、SO、SO
2、NR
2、O、SもしくはCONR
2によって置き換えられていることができ、及び一つ以上のH原子は、重水素、F、Cl、Br、I、CN、CF
3もしくはNO
2で置き換えられていることができる)、または芳香族環原子数5〜60のヘテロ芳香族環系(これはそれぞれ一つ以上の残基R
2で置換されていることができる)、または芳香族環原子数5〜60のアリールオキシ−もしくはヘテロアリールオキシ基(これらは、一つ以上の残基R
2で置換されていることができる)、または芳香族環原子数10〜40のジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基(これらは、一つ以上の残基R
2で置換されていることができる)、またはこれらの系の組みあわせ、または架橋可能なQE単位であり、ここで、該QE単位は、オキセタン、アルキン及びアジド、並びに以下のアルケン誘導体からなる群から選択され;
【化6】
この際、これらの置換基R及びR
1の二つ以上は、任意に、一緒になって単環式もしくは多環式、脂肪族、芳香族及び/またはベンゾ縮合型環系を形成する、請求項1〜6のいずれか一つに記載の有機分子。
【請求項8】
有機光電子デバイスにおける、ルミネセンスエミッターとしてのまたは吸収体としての、及び/またはホスト材料としての、及び/または電子輸送材料としての、及び/または正孔注入材料としての、及び/または正孔阻止材料としての、請求項1〜7のいずれか一つに記載の有機分子の使用。
【請求項9】
有機光電子デバイスが、
・有機発光ダイオード(OLED)、
・発光電気化学セル、
・OLEDセンサー、特に外部に対して気密にシールドされていないガス及び蒸気センサーにおけるOLEDセンサー、
・有機ダイオード、
・有機ソーラーセル、
・有機トランジスター、
・有機電界効果トランジスター、
・有機レーザー、及び
・ダウンコンバータ素子、
からなる群から選択される請求項8に記載の使用。
【請求項10】
有機光電子デバイス、特にOLEDにおけるエミッション層中の有機分子の割合が1%〜99%、特に5%〜80%である、請求項8または9に記載の使用。
【請求項11】
請求項1〜7のいずれか一つに記載の有機分子を含む有機光電子デバイス、特に、有機発光ダイオード(OLED)、発光電気化学セル、OLEDセンサー、特に外部に対して気密にシールドされていないガス及び蒸気センサー、有機ダイオード、有機ソーラーセル、有機トランジスター、有機電界効果トランジスター、有機レーザー及びダウンコンバージョン素子からなる群から選択される装置として構成された有機光電子デバイス。
【請求項12】
− 基材、
− アノード、及び
− カソード、ここで、アノードまたはカソードは基材上に施与されている、及び
− アノード及びカソードの間に配置され、かつ請求項1〜7のいずれか一つに記載の有機分子を含む、少なくとも一つの発光層、
を含む、請求項11に記載の有機光電子デバイス。
【請求項13】
請求項1〜7のいずれか一つに記載の有機分子が使用される、光電子素子の製造方法。
【請求項14】
真空蒸着法を用いたまたは溶液からの有機分子の加工を含む、請求項13に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、純粋に有機系の分子、及び有機発光ダイオード(OLED)及び他の有機光電子デバイスでのそれの使用に関する。
【背景技術】
【0002】
有機光電子デバイスは、電気エネルギーを光子に変換するか(有機発光ダイオード、OLED、または発光電気化学セル、LEEC)、あるいは逆のプロセスが進行する(有機光起電、OPV)ことを特徴とする。この際、これらのプロセスができるだけ効率よく進行することが重要である。それ故、OLEDの分野では、理想的には、できるだけ高いフォトルミネセンス量子収量を有する材料を使用する必要がある。OLED材料の制限された効率は、熱活性化されて遅延する蛍光(TADF)を示す効果的な材料の使用によって向上できる。なぜならば、純粋に蛍光性の材料とは異なり、OLED中に形成される励起子のうちの25%ではなく、100%までの励起子が利用できるからである。この場合、発生する三重項励起子を一重項励起子に転化することもでき、その状態から次いで光子を発生させることができる。この際、このような熱再占有のための前提条件は、最低励起一重項(S1)−及び三重項準位(T1)との間のエネルギー間隔が小さいことである。これは、例えば、銅(I)錯体の使用によって(これに関しては、例えばH.Yersin,U.Monkowius,T.Fischer,T.Hofbeck,WO2010/149748A1(特許文献1))、しかし純粋に有機系の材料によっても(これに関しては、例えばQ.Zhang et al.,J.Am.Chem.Soc.2012,134,14706(非特許文献1),WO2013161437A1(特許文献2))によっても達成できる。
【0003】
更に、例えば深い青色系TADF−OLEDのための新規の材料への大きな需要がある。既存の青色系TADF材料は、しばしば、長い励起子寿命を示し、これは、効率が良く寿命の長いOLEDにとっては良くないことである。上記の材料特性の他に、入手のし易さも商業化には重要である。これには、合成構成要素の手に入りやすさ、並びに機能性材料の実際の合成のためのコストや手間、特にその機能性材料の精製などが含まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】WO2010/149748A1
【特許文献2】WO2013161437A1
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】Q.Zhang et al.,J.Am.Chem.Soc.2012,134,14706
【非特許文献2】M.E.Thompson et.al.,Chem.Mater.2004,16,4743
【非特許文献3】Becke,A.D.Phys.Rev.A1988,38,3098−3100
【非特許文献4】Perdew,J.P.Phys.Rev.B1986,33,8822−8827
【非特許文献5】Sierka,M.;Hogekamp,A.;Ahlrichs,R.J.Chem.Phys.2003,118,9136−9148
【非特許文献6】Becke,A.D.,J.Chem.Phys.98(1993)5648−5652
【非特許文献7】Lee,C;Yang,W;Parr,R.G.Phys.Rev.B37(1988)785−789
【非特許文献8】Vosko,S.H.;Wilk,L.;Nusair,M.Can.J.Phys.58(1980)1200−1211
【非特許文献9】Stephens,P.J.;Devlin,F.J.;Chabalowski,C.F.;Frisch,M.J.J.Phys.Chem.98(1994)11623−11627
【非特許文献10】Weigend,F.;Ahlrichs,R.Phys.Chem.Chem.Phys.2005,7,3297−3305
【非特許文献11】Rappoport,D.;Furche,F.J.Chem.Phys.2010,133,134105/1−134105/11
【発明の概要】
【0006】
本発明は、式1の構造を含むかまたは式Iの構造を有する新規の部類の化合物を提供するものである:
【0007】
【化1】
式中、
Xは、電子吸引性単位、特にCNまたはCF
3であり;
Dは、式I−1の構造を含む化学単位であり;
【0008】
【化2】
式中、
#は、式Iに従う構造中の中心フェニル環に対する式I−1に従う単位の結合点であり;
A及びBは、互いに独立して、CRR
1、CR、NR、Nからなる群から選択され、ここでAとBの間には単結合または二重結合が存在し、BとZの間には単結合または二重結合が存在し;
Zは、直接結合または二価の有機ブリッジであり、この有機ブリッジは、置換されているかもしくは置換されていないC1〜C9アルキレン−、C2〜C8アルケニレン−、C2〜C8アルキニレン−またはアリーレン基であるかまたはこれらの組みあわせ、−CRR
1、−C=CRR
1、−C=NR、−NR−、−O−、−SiRR
1−、−S−、−S(O)−、−S(O)
2−、Oで中断された置換されているかもしくは置換されていないC1〜C9アルキレン−、C2〜C8アルケニレン−、C2〜C8アルキニレン−またはアリーレン基、フェニル−もしくは置換されたフェニル単位であり;
ここで各々のR及びR
1は、各出現において、同一かまたは異なり、H、重水素、アジド(N
3−)、F、Cl、Br、I、N(R
2)
2、CN、CF
3、NO
2、OH、COOH、COOR
2、CO(NR
2)
2、Si(R
2)
3、B(OR
2)
2、C(=O)R
2、P(=O)(R
2)
2、S(=O)R
2、S(=O)
2R
2、OSO
2R
2、C原子数1〜40の線状アルキル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基またはC原子数2〜40の線状アルケニル−もしくはアルキニル基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−、アルケニル−、アルキニル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R
2で置換されていることができ、ここで一つ以上の隣り合っていないCH
2基は、R
2C=CR
2、C≡C、Si(R
2)
2、Ge(R
2)
2、Sn(R
2)
2、C=O、C=S、C=Se、C=NR
2、P(=O)(R
2)、SO、SO
2、NR
2、O、SもしくはCONR
2によって置き換えられていることができ、及び一つ以上のH原子は、重水素、F、Cl、Br、I、CN、CF
3もしくはNO
2で置き換えられていることができる)、あるいは芳香族環原子数5〜60の芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これはそれぞれ一つ以上の残基R
2で置換されていることができる)、あるいは芳香族環原子数5〜60のアリールオキシ−もしくはヘテロアリールオキシ基(これらは、一つ以上の残基R
2で置換されていることができる)、あるいは芳香族環原子数10〜40のジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基(これらは、一つ以上の残基R
2で置換されていることができる)、あるいはこれらの系の組みあわせ、あるいは酸触媒法、熱的法もしくはUV架橋法によって光開始剤の存在下にもしくは不在下にまたはマイクロ波照射によって架橋することができる架橋可能なQE単位であり、この際、これらの置換基R及びR
1の二つ以上は一緒になって単環式もしくは多環式の脂肪族、芳香族及び/またはベンゾ縮合型の環系を形成することができ;
R
2は、各出現において、同一かまたは異なり、H、重水素、F、Cl、Br、I、N(R
3)
2、CN、CF
3、NO
2、OH、COOH、COOR
3、CO(NR
3)
2、Si(R
3)
3、B(OR
3)
2、C(=O)R
3、P(=O)(R
3)
2、S(=O)R
3、S(=O)
2R
3、OSO
2R
3、C原子数1〜40の線状アルキル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基またはC原子数2〜40の線状アルケニル−もしくはアルキニル基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−、アルケニル−、アルキニル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R
3で置換されていることができ、ここで一つ以上の隣り合っていないCH
2基は、R
3C=CR
3、C≡C、Si(R
3)
2、Ge(R
3)
2、Sn(R
3)
2、C=O、C=S、C=Se、C=NR
3、P(=O)(R
3)、SO、SO
2、NR
3、O、SもしくはCONR
3によって置き換えられていることができ、及び一つ以上のH原子は、重水素、F、Cl、Br、I、CN、CF
3もしくはNO
2で置き換えられていることができる)、あるいは芳香族環原子数5〜60の芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これはそれぞれ一つ以上の残基R
3で置換されていることができる)、あるいは芳香族環原子数5〜60のアリールオキシ−もしくはヘテロアリールオキシ基(これらは、一つ以上の残基R
3で置換されていることができる)、あるいは芳香族環原子数10〜40のジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基(これらは、一つ以上の残基R
3で置換されていることができる)、あるいはこれらの系の組みあわせであり、この際、これらの置換基R
2の二つ以上は一緒になって単環式もしくは多環式の脂肪族、芳香族及び/またはベンゾ縮合型の環系を形成することもでき;
R
3は、各出現において、同一かまたは異なり、H、重水素、F、CF
3またはC原子数1〜20の脂肪族、芳香族及び/もしくはヘテロ芳香族炭化水素残基であり、この場合も、一つ以上のH原子はFまたはCF
3によって置き換えられていることができ; この場合、二つ以上の置換基R
3は一緒になって単環式もしくは多環式の脂肪族環系を形成することもでき;
R’は、H、N(R
4)
2、OR
4、C原子数1〜40の線状アルキル−もしくはアルコキシ基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−もしくはアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R
4で置換されていることができる)、及び芳香族環原子数5〜60の芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これは、それぞれ、一つ以上の残基R
4で置換されていることができる)からなる群から選択され;
R’’は、N(R
4)
2、OR
4、C原子数1〜40の線状アルキル−もしくはアルコキシ基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−もしくはアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R
4で置換されていることができる)、及び芳香族環原子数5〜60の芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これは、それぞれ、一つ以上の残基R
4で置換されていることができる)からなる群から選択され;
R
4は、各出現において同一かもしくは異なり、H、重水素、N(R
5)
2、Si(R
5)
3、C原子数1〜40の線状アルキル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R
5で置換されていることができる)、または芳香族環原子数5〜60の芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これは、それぞれ、一つ以上の残基R
5によって置換されていることができる)、または芳香族環原子数5〜60のアリールオキシ−もしくはヘテロアリールオキシ基(これらは、一つ以上の残基R
5で置換されていることができる)、または芳香族環原子数10〜40のジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基(これらは、一つ以上の残基R
5で置換されていることができる)、またはこれらの系の組みあわせであり; この場合、これらの置換基R
5のうちの二つ以上は、一緒になって、単環式もしくは多環式の脂肪族、芳香族及び/またはベンゾ縮合型の環系を形成することもでき;
R
5は、各出現において、同一かもしくは異なり、H、重水素、またはC原子数1〜20の脂肪族、芳香族及び/またはヘテロ芳香族炭化水素残基であり; この場合、二つ以上の置換基R
5は、一緒になって、単環式もしくは多環式の脂肪族環系を形成することもできる。
【0009】
一つの実施形態では、R’は、H、N(R
4)
2、OR
4、チオフェン、C原子数1〜40の線状アルキルもしくはアルコキシ基、またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキルもしくはアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R
4で置換されていることができる)、及び芳香族環原子数5〜60の芳香族環系(これは一つ以上の残基R
4で置換されていることができる)からなる群から選択され、そして
R’’は、N(R
4)
2、OR
4、チオフェン、C原子数1〜40の線状アルキルもしくはアルコキシ基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキルもしくはアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R
4によって置換されていることができる)、及び芳香族環原子数5〜60の芳香族環系(これらは一つ以上の残基R
4によって置換されていることができる)からなる群から選択される。
【0010】
本発明の意味においてアリール基は6〜60個の芳香族環原子を含み; 本発明の意味においてヘテロアリール基は5〜60個の芳香族環原子を含み、その中で少なくとも一つがヘテロ原子である。ヘテロ原子は、特にN、O及び/またはSである。これは基本的な定義である。本明細書において、例えば芳香族環原子または含まれるヘテロ原子の数に関して、他の優先性が述べられる場合には、それらが適用される。
【0011】
この際、アリール基またはヘテロアリール基とは、単芳香族環、すなわちベンゼン、もしくは単ヘテロ芳香族環、例えばピリジン、ピリミジンもしくはチオフェン、またはヘテロ芳香族多環、例えばフェナントレン、キノリンまたはカルバゾールのことである。縮合型(アニール型)芳香族もしくはヘテロ芳香族多環は、本発明の意味において、二つ以上の互いに縮合した単芳香族もしくはヘテロ芳香族環からなる。
【0012】
上記の残基でそれぞれ置換されていることができかつ任意の位置を介して芳香族もしくはヘテロ芳香族に結合できるアリール基もしくはヘテロアリール基とは、特に、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、ジヒドロピレン、クリセン、ペリレン、フルオランテン、ベンズアントラセン、ベンズフェナントレン、テトラセン、ペンタセン、ベンズピレン、フラン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ジベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、イソベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン; ピロール、インドール、イソインドール、カルバゾール、ピリジン、キノリン、イソキノリン、アクリジン、フェナントリジン、ベンゾ−5,6−キノリン、イソキノリン、ベンゾ−6,7−キノリン、ベンゾ−7,8−キノリン、フェノチアジン、フェノキサジン、ピラゾール、インダゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ナフトイミダゾール、フェナントリミダゾール、ピリドイミダゾール、ピラジンイミダゾール、キノキサリンイミダゾール、オキサゾール、ベンズオキサゾール、ナフトキサゾール、アントロキサゾール、フェナントロキサゾール、イソキサゾール、1,2−チアゾール、1,3−チアゾール、ベンゾチアゾール、ピリダジン、ベンゾピリダジン、ピリミジン、ベンズピリミジン、キノキサリン、ピラジン、フェナジン、ナフチリジン、アザカルバゾール、ベンゾカルボリン、フェナントロリン、1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、ベンズトリアゾール、1,2,3−オキサジアゾール、1,2,4−オキサジアゾール、1,2,5−オキサジアゾール、1,2,3,4−テトラジン、プリン、プテリジン、インドリジン及びベンゾチアジアゾールまたはこれらの基の組みあわせから誘導される基のことと理解される。
【0013】
環状アルキル、アルコキシまたはチオアルコキシ基とは、本発明の意味において、単環式、二環式または多環式基のことと解される。
【0014】
本発明の枠内において、個々のH原子またはCH
2原子が上記の基で置換されていることができるC
1〜C
40アルキル基とは、例えば次の残基メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、シクロプロピル、n−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、シクロブチル、2−メチルブチル、n−ペンチル、s−ペンチル、t−ペンチル、2−ペンチル、ネオ−ペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、s−ヘキシル、t−ヘキシル、2−ヘキシル、3−ヘキシル、ネオ−ヘキシル、シクロヘキシル、1−メチルシクロペンチル、2−メチルペンチル、n−ヘプチル、2−ヘプチル、3−ヘプチル、4−ヘプチル、シクロヘプチル、1−メチルシクロヘキシル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、シクロオクチル、1−ビシクロ[2,2,2]オクチル、2−ビシクロ[2,2,2]−オクチル、2−(2,6−ジメチル)オクチル、3−(3,7−ジメチル)オクチル、アダマンチル、トリフルオロ−メチル、ペンタフルオロエチル、2,2,2−トリフルオロエチル、1,1−ジメチル−n−ヘキサン−1−イル−、1,1−ジメチル−n−ヘプタン−1−イル−、1,1−ジメチル−n−オクタン−1−イル、1,1−ジメチル−n−デカン−1−イル、1,1−ジメチル−n−ドデカン−1−イル、1,1−ジメチル−n−テトラデカン−1−イル、1,1−ジメチル−n−ヘキサデカン−1−イル、1,1−ジメチル−n−オクタデカン−1−イル、1,1−ジエチル−n−ヘキサン−1−イル−、1,1−ジエチル−n−ヘプタン−1−イル−、1,1−ジエチル−n−オクタン−1−イル−、1,1−ジエチル−n−デカン−1−イル−、1,1−ジエチル−n−ドデカン−1−イル−、1,1−ジエチル−n−テトラデカン−1−イル−、1,1−ジエチルン−n−ヘキサデカン−1−イル−、1,1−ジエチル−n−オクタデカン−1−イル−、1−(n−プロピル)−シクロヘキサン−1−イル−、1−(n−ブチル)−シクロヘキサン−1−イル−、1−(n−ヘキシル)−シクロヘキサン−1−イル−、1−(n−オクチル)−シクロヘキサン−1−イル−及び1−(n−デシル)−シクロヘキサン−1−イル−のことと解される。アルキレン基とは、例えばエテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、シクロペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、ヘプテニル、シクロヘプテニル、オクテニル、シクロオクテニルまたはシクロオクタジエニルのことと解される。アルキニル基とは、例えばエチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、へプチニルまたはオクチニルのことと解される。C
1〜C
40アルコキシ基とは、例えばメトキシ、トリフルオロメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、i−プロポキシ、n−ブトキシ、i−ブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、または2−メチルブトキシのことと解される。
【0015】
本発明による分子の化学単位Dは、ドナー特性を有する。ドナーもしくはアクセプター特性が意味するものは、当業者には原則的に既知である。化学単位Dは、実施形態の一つでは電子供与性である。これは、+M効果(正のメソメリー効果)を有する。特に、適当なドナー置換基は、例えばN原子、O原子またはS原子などの非共有電子対を持つ原子を含む。この場合、正確に一つのヘテロ環原子を持つ5環ヘテロアリール基が好ましい。これらには、更に別のアリール基が縮合していることができる。この場合、特にカルバゾール基またはカルバゾール誘導体が好ましい。更に別の適したドナー置換基は、フェノキサジン基またはフェノキサジン誘導体である。後者では、フェノキサジンの酸素は、例えば−CRR
1、−C=CRR
1、−C=NR、−NR−、−SiRR
1−、−S−、−S(O)−、−S(O)
2−、Oで中断された置換されたもしくは置換されていないC1〜C9アルキレン−、C2〜C8アルケニレン−、C2〜C8アルキニレン−もしくはアリーレン基、フェニル−もしくは置換されたフェニル単位で置き換えられていることができる。
【0016】
実施形態の一つでは、電子吸引性残基Xは、−M効果(負のメソメリー効果)または−I効果(負の誘起効果)を発揮する。残基Xは相応してアクセプター置換基である。適当なアクセプター置換基は、特にシアノ基またはCF
3である。
【0017】
本発明による分子は、芳香族上のドナーに対してオルト位に置換基を有する。これは、有機分子のHOMO及びLUMOの効果的な分離を可能にする。
【0018】
本発明による分子は、熱活性化遅延蛍光を示し、特に可視スペクトルの深い青色領域で発光する。
【0019】
光電子デバイス、例えばOLEDでの本発明による分子の使用は、装置のより高い効率をもたらす。更に、OLEDを、深い青色の色スペクトルで実現できる。対応するOLEDは、既知のエミッター分子及び同等の色を有するOLEDよりも高い安定性を示す。
【0020】
架橋可能な単位QEは、実施形態の一つでは、(特にクリック反応のためには)オキセタン、アルキン及びアジド、並びに以下のアルケン誘導体からなる群から選択される化合物である:
【0021】
【化3】
代替的な実施形態の一つでは、Zは、共有単結合であるか、または置換された及び置換されていないアルキレン−(分岐状もしくは環状のものも含む)、アルケニレン−、アルキニレン−、アリーレン−及びヘテロアリーレン基、O、NR、C=CR
2、C=NR、SiR
2、S、S(O)、S(O)
2、BR、PR、P(O)Rから選択される二価の有機ブリッジであり、この場合、上記の単位の組みあわせも可能である(例えば、Oで中断されたアルキレン−(分岐状または環状のものも含む)、アルケニレン−、アルキニレン−、アリーレン−及びヘテロアリーレン基)。
【0022】
実施形態の一つでは、Dは、互いに独立してそれぞれ、置換された及び置換されていないカルバゾール、置換された及び置換されていないインドール、置換された及び置換されていないインドリン、置換された及び置換されていないジヒドロアクリジン、置換された及び置換されていないベンズイミダゾール、置換された及び置換されていない2,3,4,9−テトラヒドロカルバゾール、置換された及び置換されていない1,2,3,4−テトラヒドロキノリン、置換された及び置換されていないフェノチアジン、置換された及び置換されていないフェノキサジン、置換された及び置換されていないジヒドロフェナジン、置換された及び置換されていないスピロ化合物から成る群から選択される、電子供与特性を持つドナー基である。
【0023】
該有機分子の一つの実施形態では、式I−1の電子供与特性を持つドナー基は、式IIの構造を含む:
【0024】
【化4】
式中、#、Z及びRについては、式Iの化合物で述べた定義が適用される。
【0025】
式I−1の電子供与特性を持つドナー基は、一つの実施形態では、式IIIの構造を含むことをができる:
【0026】
【化5】
式中、Z及びRについては、式Iの化合物で述べた定義が適用される。
【0028】
【化6】
式Iのアクセプター単位Xは、実施形態の一つではCNであり、他の実施形態の一つではCF
3である。本発明の更に別の実施形態の一つでは、式Iの残基R’は水素原子、すなわちHである。
【0029】
更に別の観点の一つでは、本発明は、(場合によっては後続の反応を備えた)ここに記載のタイプの本発明による有機分子の製造方法に関する。
【0030】
【化7】
この場合、窒素ヘテロ環式化合物を、求核芳香族置換の意味で、アリールハロゲン化物、好ましくはアリールフッ化物と反応させる。典型的には条件には、非プロトン性極性溶剤、例えばジメチルスルホキシド(DMSO)またはN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)中での塩基、例えば三塩基性リン酸カリウムまたは水素化ナトリウムの使用が含まれる。
代替的な合成経路の一つには、アリールハロゲン化物またはアリール疑ハロゲン化物、特にアリール臭化物、アリールヨウ化物、アリールトリフレートまたはアリールトシレートとの銅またはパラジウム触媒カップリングを介した窒素ヘテロ環式化合物の導入が含まれる。
この際、上記の製造方式は、最後の合成反応となるだけでなく、前駆体分子も与えることができ、このような前駆体分子は、後続の反応によって、例えば残基R、R’またはR’’の変更によって本発明の分子に転化することができる。
【0031】
本発明の更に別の観点の一つは、有機光電子デバイスにおける、ルミネセンスエミッターもしくは吸収体としての、及び/またはホスト材料及び/もしくは電子輸送材料としての、及び/または正孔注入材料としての、及び/または正孔阻止材料としての、ここに記載のタイプの有機分子の使用に関する。
【0032】
このような使用の枠内において、有機光電子デバイスは、特に、
・有機発光ダイオード(OLED)、
・発光電気化学セル、
・OLEDセンサー、特に外部に対して気密にシールドされていないガス及び蒸気センサーにおけるOLEDセンサー、
・有機ダイオード、
・有機ソーラーセル、
・有機トランジスター、
・有機電界効果トランジスター、
・有機レーザー、及び
・ダウンコンバータ素子、
からなる群から選択される。
【0033】
該使用では、有機光電子デバイス、特にOLEDにおけるエミッション層中の有機分子の割合は、1%〜99%、特に5%〜80%(重量%)である。代替的な実施形態の一つでは、エミッション層中の有機分子の割合は100%である。
【0034】
一つの実施形態では、発光層は、本発明による有機分子の他に、ホスト材料を含み、かつこのホスト材料は、それの三重項(T1)及び一重項(S1)エネルギー準位が、該有機分子の三重項(T1)及び一重項(S1)エネルギー順位よりもエネルギー的に高い位置にある。
【0035】
更に別の観点の一つでは、本発明は、ここに記載のタイプの有機分子を含む有機光電子デバイス、特に、有機発光ダイオード(OLED)、発光電気化学セル、OLEDセンサー、特に外部に対して気密にシールドされていないガス及び蒸気センサーにおけるセンサー、有機ダイオード、有機ソーラーセル、有機トランジスター、有機電界効果トランジスター、有機レーザー及びダウンコンバータ素子からなる群から選択される装置として構成された有機光電子デバイスに関する。
【0036】
このような有機光電子デバイスは、一つの実施形態では、
− 基材、
− アノード、及び
− カソード(ここで、特にアノードまたはカソードは基材上に直接施与されている)、及び
− アノード及びカソードの間に配置されそして本発明による有機分子を含む、少なくとも一つの発光層、
を含む。
【0037】
一つの実施形態では、光電子デバイスはOLEDである。典型的なOLEDは例えば以下の層構造を含む:
1.基材(キャリア材料)
2.アノード
3.正孔注入層(hole injection layer、HIL)
4.正孔輸送層(hole transport layer、HTL)
5.電子阻止層(electron blocking layer、EBL)
6.エミッタ層(emitting layer、EML)
7.正孔阻止層(hole blocking layer、HBL)
8.電子伝導層(electron transport layer、ETL)
9.電子注入層(electron injection layer、EIL)
10.カソード。
【0038】
この際、幾つかの層は任意選択的にのみ存在する。更に、これらの層のうち幾つかは一体となっていてもよい。また、幾つかの層は、複数が部材中に存在することができる。
【0039】
一つの実施形態によれば、有機素子の少なくとも一つの電極は透光性に構成されている。ここで及び以下において、「透光性(transluzent)」とは、可視光を透過する層のことである。この際、この透光性層は、完全に透光性、すなわち透明であるか、または少なくとも部分的に吸光性及び/または部分的に光散乱性であることができ、そうしてこの透光性層は、例えば散乱的にもしくは乳濁状に光を通すことができる。特に、ここで透光性と称される層はできるだけ透明に構成され、そうして特に、光の吸収はできるだけ少なくなるようにする。
【0040】
更に別の実施形態の一つによれば、該有機素子、特にOLEDは、逆転構造を有する。この逆転構造は、カソードが基材上にあり、かつ他の層が相応して逆転して設けられていることを特徴とする。
1.基材(キャリア材料)
2.カソード
3.電子注入層(electron injection layer、EIL)
4.電子伝導層(electron transport layer、ETL)
5.正孔阻止層(hole blocking layer、HBL)
6.エミッション層またはエミッタ層(emitting layer、EML)
7.電子阻止層(electron blocking layer、EBL)
8.正孔輸送層(hole transport layer、HTL)
9.正孔注入層(hole injection layer、HIL)
10.アノード
この際、幾つかの層は任意選択的にのみ存在する。更に、これらの層のうち幾つかは一体となっていてもよい。また、幾つかの層は、複数が部材中に存在することができる。
【0041】
一つの実施形態では、逆転OLEDでは、典型的な構成のアノード層、例えばITO層(インジウムスズ酸化物)がカソードとして接続される。
【0042】
更に別の実施形態の一つによれば、該有機素子、特にOLEDは、積層構造を有する。この場合、個々のOLEDは、互いに重ねて配置され、通常の通りに並べて配置されるのではない。積層構造によって、混合光の生成が可能となり得る。例えば、この構造を、白色光の生成に使用することができ、その生成のためには、典型的には青色エミッタ、緑色エミッタ及び赤色エミッタの発せられた光の組みあわせによって全可視光スペクトルが再現される。更に、実際的に同じ効率及び同一の輝度において、通常のOLEDと比べてかなり長い寿命を達成できる。積層構造では、任意選択的に、いわゆる電荷発生層(charge generation layer、CGL)が二つのOLEDの間に使用される。これは、n−ドープ型層及びp−ドープ型層からなり、この際、n−ドープ型層は、典型的には、アノードの近くに設置される。
【0043】
一つの実施形態(いわゆるタンデム型OLED)では、二つ以上のエミッション層がアノード及びカソードの間に存在する。一つの実施形態では、三つのエミッション層が互いに重ねられて配置され、この際、一つのエミッション層は赤色の光を発し、一つのエミッション層は緑色の光を発し、そして一つのエミッション層は青色の光を発し、そして任意の更に別の電荷発生層、阻止層または輸送層は、個々のエミッション層の間に設置される。更に別の実施形態の一つでは、各エミッション層は、直接隣接して設置される。他の実施形態の一つでは、各々の場合に、荷電生成層がエミッション層の間に存在する。更に、直接隣接したエミッション層と荷電生成層によって隔てられているエミッション層とをOLED中に組み合わせることができる。
【0044】
更に、電極及び有機層を覆って、更にカプセル化装備を配することができる。カプセル化装備は、例えばガラス製の蓋の形態または薄層カプセルの形態で構成することができる。
【0045】
光電子デバイスのキャリア材料としては、例えばガラス、石英、プラスチック、金属、ケイ素ウェハまたは任意の他の適当な堅いかもしくは柔軟性で任意に透光性の材料が役立ち得る。キャリア材料は、例えば、層、フィルム、プレートまたはラミネートの形の一つ以上の材料を含むことができる。
【0046】
光電子デバイスのアノードとしては、例えば、透明伝導性金属酸化物、例えばITO(インジウムスズ酸化物)、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化カドニウム、酸化チタン、酸化インジウムまたはアルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、Zn
2SnO
4、CdSnO
3、ZnSnO
3、MgIn
2O
4、GaInO
3、Zn
2In
2O
5またはIn
4Sn
3O
12または異なる透明伝導性酸化物の混合物が役立ち得る。
【0047】
HILの材料としては、例えばPEDOT:PSS(ポリ−3,4−エチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホン酸)、PEDOT(ポリ−3,4−エチレンジオキシチオフェン)、m−MTDATA(4,4’,4’’−トリス[フェニル(m−トリル)アミノ]トリフェニルアミン)、スピロ−TAD(2,2’,7,7’−テトラキス(N,N−ジフェニルアミノ)−9,9−スピロビフルオレン)、DNTPD(4,4’−ビス[N−[4−{N,N−ビス(3−メチル−フェニル)アミノ}フェニル]−N−フェニルアミノ]ビフェニル)、NPNPB(N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ−[4−(N,N−ジフェニル−アミノ)フェニル]ベンゼン)、MeO−TPD(N,N,N’,N’−テトラキス(4−メトキシフェニル)ベンゼン)、HAT−CN(1,4,5,8,9,11−ヘキサアザトリフェニレン−ヘキサカルボニトリル)またはスピロ−NPD(N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス−(1−ナフチル)−9,9’−スピロビフルオレン−2,7−ジアミン)が役立ち得る。
【0048】
HTLの材料としては、第三級アミン、カルバゾール誘導体、ポリスチレンスルホン酸でドープされたポリエチレンジオキシチオフェン、カンファースルホン酸でドープされたポリアニリンポリ−TPD(ポリ(4−ブチルフェニル−ジフェニル−アミン))、[アルファ]−NPD(ポリ(4−ブチルフェニル−ジフェニル−アミン))、TAPC(4,4’−シクロヘキシリデン−ビス[N,N−ビス(4−メチルフェニル)ベンゼンアミン])、TCTA(トリス(4−カルバゾイル−9−イルフェニル)アミン)、2−TNATA(4,4’4’’−トリス[2−ナフチル(フェニル)アミノ]トリフェニルアミン)、スピロ−TAD、DNTPD、NPNPB、MeO−TPD、HAT−CNまたはトリスPcz(9,9’−ジフェニル−6−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−9H,9H’−3,3’−ビカルバゾール)が役立ち得る。
【0049】
HTLは、pドープ型層を含むことができ、これは、無機または有機ドープ物質を有機正孔伝導性マトリックス中に含む。無機ドープ物質としては、例えば遷移金属酸化物、例えば酸化バナジウム、酸化モリブデンまたは酸化タングステンを利用することができる。有機ドープ物質としては、例えばテトラフルオロテトラシアノキノジメタン(F4−TCNQ)、銅−ペンタフルオロベンゾエート(Cu(I)pFBz)または遷移金属錯体を使用することができる。
【0050】
電子阻止層の材料としては、例えばmCP(1,3−ビス(カルバゾール−9−イル)ベンゼン)、TCTA、2−TNATA、mCBP(3,3−ジ(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル)、トリス−Pcz(9,9’−ジフェニル−6−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−9H,9’H−3,3’−ビカルバゾール)、CzSi(9−(4−tert−ブチルフェニル)−3,6−ビス(トリフェニルシリル)−9H−カルバゾール)またはDCB(N,N’−ジカルバゾリル−1,4−ジメチルベンゼン)が役立ち得る。
【0051】
エミッタ層EMLは、エミッタ材料、または少なくとも二種のエミッタ材料を含む混合物、及び任意選択的に一種以上のホスト材料を含むかまたはからなる。適当なホスト材料は、例えばmCP、TCTA、2−TNATA、mCBP、Sif87(ジベンゾ[b,d]チオフェン−2−イルトリフェニルシラン)、Sif88(ジベンゾ[b,d]チオフェン−2−イル)ジフェニルシラン)、CBP(4,4’−ビス−(N−カルバゾリル)−ビフェニル)またはDPEPO(ビス[2−((オキソ)ジフェニルホスフィノ)フェニル]エーテル)である。緑色または赤色に発光するエミッタ材料または少なくとも二種のエミッタ材料を含む混合物としては、CBPなどの通例のマトリックス材料が適している。青色で発光するエミッタ材料、または少なくとも二種のエミッタ材料を含む混合物のためには、UHGマトリックス材料(Ultra−High energy Gap Materialien(超高エネルギーギャップ材料)(例えばM.E.Thompson et.al.,Chem.Mater.2004,16,4743(非特許文献2)参照)または他のいわゆるワイドギャップマトリックス材料を使用できる。
【0052】
正孔阻止層HBLは、例えばBCP(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン=バソクプロイン)、ビス−(2−メチル−8−ヒドロキシキノリナト)−(4−フェニルフェノラト)−アルミニウム(III)(BAlq)、Nbphen(2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)、Alq3(アルミニウム−トリス(8−ヒドロキシキノリン))、TSPO1(ジフェニル−4−トリフェニルシリルフェニル−ホスフィンオキシド)またはTCB/TCP(1,3,5−トリス(N−カルバゾリル)ベンゼン/1,3,5−トリス(カルバゾール)−9−イル)ベンゼン)を含むことができる。
【0053】
電子輸送層ETLは、例えば、AIQ
3、TSPO1、BPyTP2(2,7−ジ(2,2’−ビピリジン−5−イル)トリフェニル)またはBTB(4,4’−ビス−[2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジニル)]−1,1’−ビフェニル)をベースとする材料を含むことができる。
【0054】
薄い電子注入層EILの材料としては、例えばCsF、LiF、8−ヒドロキシキノリノラトリチウム(Liq)、Li
2O、BaF
2、MgOまたはNaFを使用することができる。
【0055】
カソード層の材料としては、金属または合金、例えばAl、Al>AlF、Ag、Pt、Au、Mg、Ag:Mgが役立ち得る。典型的な層厚は100nm〜200nmである。特に、空気中で安定しており及び/または例えば薄い保護酸化物層の形成によって自己不動態化する一種以上の金属が使用される。
【0056】
カプセル化のための材料としては、例えば酸化アルミニウム、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化タンタルが適している。
【0057】
この場合、どのような材料の組みあわせが、本発明による有機分子を含む光電子デバイスに利用できるかは当業者には既知である。
【0058】
本発明による有機光電子デバイスの一つの実施形態では、本発明による有機分子は、発光層中のエミッション材料として使用され、その際、これは、純粋な層として、またはマトリックス材料と組みあわせて使用される。
【0059】
エミッション層中の本発明による有機分子の割合は、更に別の実施形態の一つでは、光学発光デバイス、特にOLED中の発光層中で5%と80%との間である。本発明による有機光電子デバイスの実施形態の一つでは、発光層が基材上に設けられ、この際特に、アノード及びカソードが基材上に設けられ、そして発光層はアノードとカソードとの間に設けられる。
【0060】
発光層は、本発明による有機分子を100%の濃度で排他的に含むことができ、この際、アノード及びカソードが基材上に設けられ、そして発光層はアノードとカソードとの間に設けられる。
【0061】
本発明による有機光電子デバイスの実施形態の一つでは、正孔及び電子注入層はアノードとカソードとの間に、正孔及び電子輸送層は正孔及び電子注入層の間に、及び発光層は正孔及び電子輸送層の間に設けられる。
【0062】
該有機光電子デバイスは、本発明の更に別の実施形態の一つでは、基材、アノード、カソード、少なくとも一つずつの正孔及び電子注入層、及び少なくとも一つずつの正孔及び電子輸送層、及び本発明による有機分子及びホスト材料を含む少なくとも一つの発光層(ただし、ホスト材料の三重項(T1)及び一重項(S1)エネルギー準位は、有機分子の三重項(T1)及び一重項(S1)エネルギー準位よりもエネルギーが高い)を含み、この際、前記アノード及びカソードは基材上に設けられ、そして正孔及び電子注入層はアノードとカソードとの間に設けられ、そして正孔及び電子輸送層は、正孔及び電子注入層の間に設けられ、そして発光層は正孔及び電子輸送層の間に設けられる。
【0063】
本発明による有機分子とホスト材料を含む発光材料であって、但しこの際、ホスト材料の三重項(T1)及び一重項(S1)エネルギー準位は、有機分子の三重項(T1)及び一重項(S1)エネルギー準位よりもエネルギーが高く、かつ発光材料は蛍光または熱活性化遅延蛍光を発し及び最低励起一重項(S1)状態とその下にある三重項(T1)状態との間のデルタE(S1−T1)値が3000cm
−1未満である、発光材料も本発明の範囲内である。
【0064】
更に別の観点の一つでは、本発明は、光電子素子の製造方法に関する。この際、本発明による有機分子が使用される。
【0065】
一つの実施形態では、該製造方法は、真空蒸着法を用いたまたは溶液からの本発明による有機分子の加工を含む。
【0066】
本発明による光電子デバイスの製造方法であって、上記光電子デバイスの少なくとも一つの層が、
− 昇華法を用いてコーティングされている、
− OVPD(有機気相堆積)法を用いてコーティングされている、
− キャリアガス昇華法を用いてコーティングされている、及び/または
− 溶液からまたは印刷法を用いて形成されている、
製造方法も本発明の範囲内である。
【実施例】
【0067】
一般的作業指針:光物理的測定
光学ガラスの前処理
使用する毎に、光学ガラス(石英ガラスでできたキュベット及び土台、直径:1cm)を洗浄した。ジクロロメタン、アセトン、エタノール、脱イオン水を用いてそれぞれ三回清洗した。5%Hellmanex溶液中に24時間入れ、脱イオン水を用いて徹底的に清洗し、窒素を吹き付けてこれらの光学ガラスを乾燥した。
【0068】
試料の用意:溶液
1〜2mgの試料を、各々の溶剤100ml中に溶解した(濃度:10
−5mol/L)。キュベットを気密に閉じそして10分間脱気した。
【0069】
試料の用意、フィルム:スピンコーティング
装置:Spin150、SPS euro.
試料濃度は、トルエンまたはクロロベンゼン中で調製した10mg/mlであった。
【0070】
プログラム:1)400回転/分で3秒; 2)1000rpm/秒(一分間当たりの回転数/秒数)の1000回転/分で20秒; 3)1000rpm/秒の4000回転/分で10秒。これらのフィルムをコーティング後に70℃で1分間、LHG社の精密ホットプレートで空気中で乾燥した。
【0071】
吸収分光分析
溶液:
UV−VISスペクトルは、Thermo Scientific社製装置のモデルEvolution201で記録した。(試料の用意:溶液を参照)
光ルミネセンス分光分析及びTCSPC
定常状態発光分光分析は、150Wキセノンアークランプ、励起及び発光モノクロメータ及びハママツR928増倍型光電管、並びにTCSPCオプションを備えた、ホリバサイエンティフィック社の蛍光分光計であるモデルFluoroMax−4を用いて行った。発光及び励起スペクトルは、標準補正曲線によって補正した。
【0072】
量子効率決定
光ルミネセンス量子収率の測定は、ハママツフォトニクス社製の絶対PL量子収率測定C9920−03Gシステムを用いて行った。これは、150Wキセノンガス放電灯、自動調節型チェルニー−ターナーモノクロメータ(250〜950nm)、及び高反射性スペクトラロンコーティング(テフロン誘導体)を備えたウルブリヒト球から構成され、このウルブリヒト球は、1024×122ピクセル(サイズ24×24μm)のBT(裏面入射型)CCDチップを装備したPMA−12マルチチャンネル検出器とガラス繊維ケーブルを介して接続されている。量子効率及びCIE座標の評価は、ソフトウェアとしてU6039−05バージョン3.6.0を用いて行った。
【0073】
発光最大はnmで表示し、量子収率Φは%で表示し、そしてCIE座標はx、y値として表示する。
【0074】
PLQYは、以下のプロトコルに従いポリマーフィルム、溶液及び粉末試料について決定した。
【0075】
参照材料としては、既知濃度のエタノール中のアントラセンを使用する。先ず、試料の吸収最大を決定し、そしてそれを用いて励起させた。次いで、脱ガスした溶液及びフィルムから、窒素雰囲気下に絶対量子収率を決定した。
計算は、以下の等式に従いシステム内で行った:
【0076】
【数1】
n
photon数は光子数であり、Intは強度である。
【0077】
密度汎関数理論に従う計算
分子構造の最適化のために、BP86汎関数(Becke,A.D.Phys.Rev.A1988,38,3098−3100(非特許文献3);Perdew,J.P.Phys.Rev.B1986,33,8822−8827(非特許文献4))を使用し、ここで、恒等分解近似法(RI)(resolution−of−identity−Naeherung)(Sierka,M.;Hogekamp,A.;Ahlrichs,R.J.Chem.Phys.2003,118,9136−9148(非特許文献5);Becke,A.D.,J.Chem.Phys.98(1993)5648−5652(非特許文献6);Lee,C;Yang,W;Parr,R.G.Phys.Rev.B37(1988)785−789(非特許文献7))を使用した。励起エネルギーは、BP86を用いて最適化した構造において、時間依存DFT法(TD−DFT)により、B3LYP汎関数(Becke,A.D.,J.Chem.Phys.98(1993)5648−5652(非特許文献6);Lee,C;Yang,W;Parr,R.G.Phys.Rev.B37(1988)785−789(非特許文献7);Vosko,S.H.;Wilk,L.;Nusair,M.Can.J.Phys.58(1980)1200−1211(非特許文献8);Stephens,P.J.;Devlin,F.J.;Chabalowski,C.F.;Frisch,M.J.J.Phys.Chem.98(1994)11623−11627(非特許文献9))を使用して計算した。全ての計算において、def2−SV(P)ベースセット(Weigend,F.;Ahlrichs,R.Phys.Chem.Chem.Phys.2005,7,3297−3305(非特許文献10);Rappoport,D.;Furche,F.J.Chem.Phys.2010,133,134105/1−134105/11(非特許文献11))及びm4−グリッドを数値積分法に使用した。全てのDFT計算は、ターボモルプログラムパッケージ(バージョン6.5)(TURBOMOLE V6.4 2012、カールスルーヘ大学及びカールスルーヘ研究センター(1989〜2007年)(2007年以降はTURBOMOLE GmbH)の開発; http://www.turbomole.comから入手可能)を用いて行った。
【0078】
例1
合成(段階1):
【化8】
3−ブロモ−4−フルオロベンゾニトリル(125mmol)、フェニルボロン酸(188mmol)、酢酸パラジウム(2.5mmol)、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシ−1,1’−ビフェニル(SPhos; 5mmol)及び三塩基性リン酸カリウム(250mmol)を窒素下に200mLのトルエン中に懸濁する。10mLの脱気した水を加えた後、反応混合物を20分間窒素でパージする。110℃で18時間攪拌しそして室温に冷却した後、反応溶液を濾過し、そして固形物を酢酸エチルエステルで洗浄する。その濾液をMgSO
4で乾燥する。溶剤を除去した後、反応生成物をn−ヘキサンから再結晶化する。3−フェニル−4−フルオロベンゾニトリル(15.9g、80.6mmol、64%)が白色の固形物として得られる。
【0079】
1H NMR(500MHz,クロロホルム−d)δ7.77(dd,J=7.1,2.2Hz,1H),7.64(ddd,J=8.5,4.5,2.2Hz,1H),7.54−7.42(m,5H),7.27(dd,J=9.9,8.5Hz,1H)。
【0080】
段階2:
【化9】
3−フェニル−4−フルオロベンゾニトリル(65.9mmol)、3,6−ジメトキシカルバゾール(65.9mmol)及び三塩基性リン酸カリウム(132mmol)を、窒素下にDMSO(120mL)中に懸濁し、そして110℃で攪拌する(16時間)。次いで、この反応混合物を700mLの水中に入れ、そして1時間攪拌する。固形物を濾別し、そして水(1L)で洗浄する。次いで、固形物を真空中で50℃で乾燥する。粗製生成物をトルエンからの再結晶化によって精製する。生成物1(23.1g、57.1mmol、87%)が白色の固形物として得られる。
1H NMR(500MHz,クロロホルム−d)δ7.95(d,J=1.9Hz,1H),7.80(dd,J=8.2,2.0Hz,1H),7.64(d,J=8.1Hz,1H),7.45(d,J=2.4Hz,2H),7.10−7.02(m,3H),7.02−6.98(m,2H),6.92(dd,J=8.9,0.7Hz,2H),6.89(dd,J=8.9,2.3Hz,2H),3.90(s,6H)。
【0081】
2−メチルテトラヒドロフラン中の溶液としての1の吸収スペクトルを
図1に示す。
【0082】
1(PMMA中10%)のフィルム発光は
図2から知ることができる。発光最大は443nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は56%である。
【0083】
密度汎関数理論計算は、2.86eVの一重項(S1)エネルギー及び2.59eVの三重項(T1)エネルギーを与える。
【0084】
1の根底状態の計算したフロンティア軌道を
図3に示す。
【0085】
例2
【化10】
9,10−ジヒドロ−9,9−ジメチルアクリジン(10mmol)、4−ブロモ−3−メチルベンゾニトリル(15mmol)及び酢酸パラジウム(0.5mmol)を窒素下に50mLのトルエン中に懸濁する。反応混合物中に窒素を30分間導通した後に、トリ−tert.−ブチルホスフィン(0.75mmol)及びナトリウム−tert.−ブチラート(15mmol)を加え、そして2.5時間攪拌下に還流する。次いで室温で16時間攪拌した後、50mLの水を加え、そしてそれぞれ50mlの酢酸エチルエステルを用いて二度抽出する。一緒にした有機相を飽和NaCl溶液で洗浄し、そしてMgSO
4で乾燥する。溶剤を除去した後、残渣をエタノールから再結晶化する。1.6g(4.9mmol、49%)の生成物2が得られる。
1H NMR(500MHz,クロロホルム−d)δ7.81(d,J=1.9Hz,1H),7.75(dd,J=8.1,1.9Hz,1H),7.53−7.46(m,2H),7.38(d,J=8.0Hz,1H),7.04−6.91(m,4H),6.07−5.97(m,2H),2.14(s,3H),1.74(s,3H),1.68(s,3H)。
【0086】
2−メチルテトラヒドロフラン中の溶液としての2の吸収スペクトルを
図4に示す。
2(PMMA中10%)のフィルム発光は
図5から知ることができる。発光最大は441nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は55%である。
【0087】
例3
【化11】
3−フェニル−4−フルオロベンゾニトリル(10mmol)、2,3:5,6−ジベンゾ−1,4−オキサジン(10mmol)及び三塩基性リン酸カリウム(20mmol)を、窒素下にDMSO(20mL)中に懸濁し、そして125℃で攪拌する(14時間)。次いで、反応混合物を400mL飽和塩化ナトリウム溶液中に加え、そしてジクロロメタン(3×150mL)で抽出する。一緒にした有機相を飽和塩化ナトリウム溶液で洗浄し(2×150mL)、硫酸マグネシウムで乾燥し、そして溶剤を次いで除去する。最後に、粗製生成物をトルエンからの再結晶化によって精製した。生成物3は黄色の固形物として得られた。
1H NMR(500MHz,クロロホルム−d)δ7.91(d,J=1.9Hz,1H),7.85(dd,J=8.1,2.0Hz,1H),7.57(d,J=8.1Hz,1H),7.35−7.2.9(m,5H),6.65−6.59(m,4H),6.59−6.54(m,2H),5.90−5.83(m,2H)。
【0088】
3(PMMA中10%)のフィルム発光は
図6から知ることができる。発光最大は494nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は65%である。
【0089】
例4
【化12】
1H NMR(500MHz,クロロホルム−d)δ7.88(s,1H),7.83(d,J=7.6Hz,1H),7.57(d,J=8.2Hz,1H),7.39−7.27(m,5H),6.69−6.51(m,6H),5.89(d,J=7.6Hz,2H)。
【0090】
4(PMMA中10%)のフィルム発光は
図7から知ることができる。発光最大は466nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は31%である。発光寿命は51μsである。
【0091】
例5
【化13】
1H NMR(500MHz,クロロホルム−d)δ7.87(s,2H),7.30(d,J=2.4Hz,2H),7.05−7.00(m,2H),6.99−6.94(m,4H),6.94−6.89(m,4H),6.77(dd,J=8.8,2.4Hz,2H),6.72(d,J=8.8Hz,2H),3.84(s,6H)。
【0092】
5(PMMA中10%)のフィルム発光は
図8から知ることができる。発光最大は449nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は65%である。
【0093】
例6
【化14】
1H NMR(500MHz,クロロホルム−d)δ=7.93(d,1H),7.90(dd,1H),7.48(d,1H),7.38(dd,2H),7.21−7.13(m,5H),6.97(dt,2H),6.91(dt,2H),6.15(dd,2H),1.80(s,3H),1.04(s,3H)ppm。
【0094】
6(PMMA中10%)のフィルム発光は
図9から知ることができる。発光最大は456nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は60%である。
【0095】
例7
【化15】
1H NMR(500MHz,クロロホルム−d)δ7.77(d,J=1.8Hz,1H),7.72(dd,J=8.0,1.9Hz,1H),7.43(d,J=8.0Hz,1H),6.76−6.65(m,4H),6.60(td,J=7.6,1.7Hz,2H),5.71(dd,J=7.9,1.4Hz,2H),2.29(s,3H)。
【0096】
7(PMMA中10%)のフィルム発光は
図10から知ることができる。発光最大は477nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は71%である。
【0097】
例8
【化16】
1H NMR(500MHz,クロロホルム−d)δ=7.98(d,1H),7.89(d,1H),7.85(dd,1H),7.77(d,1H),7.72(d,1H),7.31−7.27(m,1H),7.23−7.16(m,5H),7.14−7.11(m,1H),7.08−7.01(8H),6.98−6.94(m,4H),6.88(d,1H)ppm。
【0098】
8(PMMA中10%)のフィルム発光は
図11から知ることができる。発光最大は462nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は40%である。
【0099】
例9
【化17】
1H NMR(500MHz,クロロホルム−d)δ=8.30(d,2H),8.02(d,1H),7.87(d,1H),7.72(d,1H),7.68(dd,4H),7.55(dd,2H),7.47(t,4H),7.35(t,2H),7.11−7.04(m,7H)ppm。
【0100】
9(PMMA中10%)のフィルム発光は
図12から知ることができる。発光最大は404nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は28%である。
【0101】
例10−OLED−部材A
分子1を、以下の構成を持つOLED部材中で試験した:ITO/m−MTDATA/HAT−CN/tris−Pcz/1:DPEPO(20%)/TSPO1/BPyTP2/Liq/Al
【0102】
【表1】
電圧に対する電流密度及び輝度を
図13に示す。電圧に対する電力効率及び電流効率を
図14に示す。電流密度に対する外部量子収率を
図15に示す。OLEDを10Vで稼働した時のエレクトロルミネセンススペクトルを
図16に示す。
【0103】
例11−OLED−部材B
分子1を、以下の構成を持つOLED部材中で試験した:ITO/m−MTDATA/α−NPD/TCTA/CzSi/1(10%):DPEPO/DPEPO/TPBi/Liq/Al
【0104】
【表2】
【0105】
例12
【化18】
19(PMMA中10%)のフィルム発光を測定した。発光最大は407nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は30%である。
【0106】
例13
【化19】
20(PMMA中10%)のフィルム発光を測定した。発光最大は440nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は50%である。
【0107】
例14
【化20】
20(PMMA中10%)のフィルム発光を測定した。発光最大は442nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は52%である。
【0108】
例15
【化21】
22(PMMA中10%)のフィルム発光を測定した。発光最大は408nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は41%である。
【0109】
例16
【化22】
23(PMMA中10%)のフィルム発光を測定した。発光最大は399nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は31%である。
【0110】
例17
【化23】
24(PMMA中10%)のフィルム発光を測定した。発光最大は441nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は32%である。
【0111】
例18
【化24】
25(PMMA中10%)のフィルム発光は
図9から知ることができる。発光最大は474nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は52%である。
【0112】
例19
【化25】
26(PMMA中10%)のフィルム発光を測定した。発光最大は448nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は53%である。
【0113】
例20
【化26】
27(PMMA中10%)のフィルム発光を測定した。発光最大は392nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は30%である。
【0114】
例21
【化27】
28(PMMA中10%)のフィルム発光を測定した。発光最大は425nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は16%である。
【0115】
例22
【化28】
29(PMMA中10%)のフィルム発光を測定した。発光最大は416nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は13%である。
【0116】
例23
【化29】
30(PMMA中10%)のフィルム発光を測定した。発光最大は433nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は34%である。
例24
【化30】
31(PMMA中10%)のフィルム発光を測定した。発光最大は397nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は33%である。
【0117】
例25
【化31】
32(PMMA中10%)のフィルム発光を測定した。発光最大は405nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は37%である。
例26
【化32】
33(PMMA中10%)のフィルム発光を測定した。発光最大は394nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は37%である。
【0118】
例27
【化33】
34(PMMA中10%)のフィルム発光を測定した。発光最大は477nmにある。光ルミネセンス量子収率(PLQY)は33%であり、そして半値幅は99nmである。
【0119】
分子5を、以下の構造を持つOLED部材(「部材X2」)で試験した(エミッション層中の本発明による分子の割合は質量%で表示する):
【0120】
【表3】
【0121】
【表4】
式Iの構造を持つ有機分子の他の例:
【0122】
【化34】
本願は特許請求の範囲に記載の発明に係るものであるが、本願の開示は以下も包含する:
1.
次式Iの構造を含む有機分子。
【化35】
式中、
XはCNまたはCF3であり;
Dは、式I−1の構造を含む化学単位であり;
【化36】
式中、
#は、式Iに従う構造の中心フェニル環に対する式I−1に従う単位の結合点であり;
A及びBは、互いに独立して、CRR1、CR、NR、Nからなる群から選択され、ここでAとBの間には単結合または二重結合が存在し、BとZの間には単結合または二重結合が存在し;
Zは、直接結合または二価の有機ブリッジであり、この有機ブリッジは、置換されているかもしくは置換されていないC1〜C9アルキレン−、C2〜C8アルケニレン−、C2〜C8アルキニレン−またはアリーレン基であるかもしくはこれらの組みあわせ、−CRR1、−C=CRR1、−C=NR、−NR−、−O−、−SiRR1−、−S−、−S(O)−、−S(O)2−、Oで中断された置換されているかもしくは置換されていないC1〜C9アルキレン−、C2〜C8アルケニレン−、C2〜C8アルキニレン−もしくはアリーレン基、フェニル−もしくは置換されたフェニル単位であり;
ここで各々のR及びR1は、各出現において、同一かまたは異なり、H、重水素、アジド(N3−)、F、Cl、Br、I、N(R2)2、CN、CF3、NO2、OH、COOH、COOR2、CO(NR2)2、Si(R2)3、B(OR2)2、C(=O)R2、P(=O)(R2)2、S(=O)R2、S(=O)2R2、OSO2R2、C原子数1〜40の線状アルキル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基またはC原子数2〜40の線状アルケニル−もしくはアルキニル基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−、アルケニル−、アルキニル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R2で置換されていることができ、ここで一つ以上の隣り合っていないCH2基は、R2C=CR2、C≡C、Si(R2)2、Ge(R2)2、Sn(R2)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR2、P(=O)(R2)、SO、SO2、NR2、O、SもしくはCONR2によって置き換えられていることができ、及び一つ以上のH原子は、重水素、F、Cl、Br、I、CN、CF3もしくはNO2で置き換えられていることができる)、または芳香族環原子数5〜60の芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これはそれぞれ一つ以上の残基R2で置換されていることができる)、または芳香族環原子数5〜60のアリールオキシ−もしくはヘテロアリールオキシ基(これらは、一つ以上の残基R2で置換されていることができる)、または芳香族環原子数10〜40のジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基(これらは、一つ以上の残基R2で置換されていることができる)、またはこれらの系の組みあわせ、または酸触媒法、熱的法もしくはUV架橋法によって光開始剤の存在下にもしくは不在下にまたはマイクロ波照射によって架橋することができる架橋可能なQE単位であり、この際、これらの置換基R及びR1の二つ以上は、任意に、一緒になって単環式もしくは多環式、脂肪族、芳香族及び/またはベンゾ縮合型環系を形成し;
R2は、各出現において、同一かまたは異なり、H、重水素、F、Cl、Br、I、N(R3)2、CN、CF3、NO2、OH、COOH、COOR3、CO(NR3)2、Si(R3)3、B(OR3)2、C(=O)R3、P(=O)(R3)2、S(=O)R3、S(=O)2R3、OSO2R3、C原子数1〜40の線状アルキル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基またはC原子数2〜40の線状アルケニル−もしくはアルキニル基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−、アルケニル−、アルキニル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R3で置換されていることができ、ここで一つ以上の隣り合っていないCH2基は、R3C=CR3、C≡C、Si(R3)2、Ge(R3)2、Sn(R3)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR3、P(=O)(R3)、SO、SO2、NR3、O、SもしくはCONR3によって置き換えられていることができ、及び一つ以上のH原子は、重水素、F、Cl、Br、I、CN、CF3もしくはNO2で置き換えられていることができる)、または芳香族環原子数5〜60の芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これはそれぞれ一つ以上の残基R3で置換されていることができる)、または芳香族環原子数5〜60のアリールオキシ−もしくはヘテロアリールオキシ基(これらは、一つ以上の残基R3で置換されていることができる)、または芳香族環原子数10〜40のジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基(これらは、一つ以上の残基R3で置換されていることができる)、またはこれらの系の組みあわせであり、この際、これらの置換基R2の二つ以上は、任意に、一緒になって単環式もしくは多環式の脂肪族、芳香族及び/またはベンゾ縮合型の環系を形成し;
R3は、各出現において、同一かまたは異なり、H、重水素、F、CF3またはC原子数1〜20の脂肪族、芳香族及び/もしくはヘテロ芳香族炭化水素残基であり、この場合も、一つ以上のH原子はFまたはCF3によって置き換えられていることができ; この場合、任意に、二つ以上の置換基R3は一緒になって単環式もしくは多環式の脂肪族環系を形成し;
R’は、H、N(R4)2、OR4、C原子数1〜40の線状アルキル−もしくはアルコキシ基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−もしくはアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R4で置換されていることができる)、及び芳香族環原子数5〜60の芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これは、それぞれ、一つ以上の残基R4で置換されていることができる)からなる群から選択され;
R’’は、N(R4)2、OR4、C原子数1〜40の線状アルキル−もしくはアルコキシ基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−もしくはアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R4で置換されていることができる)、及び芳香族環原子数5〜60の芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これは、それぞれ、一つ以上の残基R4で置換されていることができる)からなる群から選択され;
R4は、各出現において同一かもしくは異なり、H、重水素、N(R5)2、Si(R5)3、C原子数1〜40の線状アルキル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−、アルコキシ−もしくはチオアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R5で置換されていることができる)、または芳香族環原子数5〜60の芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これは、それぞれ、一つ以上の残基R5によって置換されていることができる)、または芳香族環原子数5〜60のアリールオキシ−もしくはヘテロアリールオキシ基(これらは、一つ以上の残基R5で置換されていることができる)、または芳香族環原子数10〜40のジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基(これらは、一つ以上の残基R5で置換されていることができる)、またはこれらの系の組みあわせであり; この場合、これらの置換基R5のうちの二つ以上は、任意に、一緒になって単環式もしくは多環式の脂肪族、芳香族及び/またはベンゾ縮合型環系も形成し;
R5は、各出現において、同一かもしくは異なり、H、重水素、またはC原子数1〜20の脂肪族、芳香族及び/またはヘテロ芳香族炭化水素残基であり; この場合、二つ以上の置換基R5は、任意に、一緒になって単環式もしくは多環式の脂肪族環系も形成する。
2.
R’が、H、N(R4)2、OR4、チオフェン、C原子数1〜40の線状アルキル−もしくはアルコキシ基、C原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−もしくはアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R4で置換されていることができる)、及び芳香族環原子数5〜60の芳香族環系(これは、一つ以上の残基R4で置換されていることができる)からなる群から選択され;
R’’が、N(R4)2、OR4、チオフェン、C原子数1〜40の線状アルキル−もしくはアルコキシ基、またはC原子数3〜40の分岐状もしくは環状アルキル−もしくはアルコキシ基(これらは、それぞれ、一つ以上の残基R4で置換されていることができる)、または芳香族環原子数5〜60の芳香族環系(これは、一つ以上の残基R4で置換されていることができる)からなる群から選択される、
上記1に記載の有機分子。
3.
式I−1の電子供与特性を持つドナー基が式IIの構造を含む、上記1または2に記載の有機分子。
【化37】
式中、#、Z及びRについては、上記1に記載の定義が該当する。
4.
式I−1の電子供与特性を持つドナー基が式IIIの構造を含む、上記1〜3のいずれか一つに記載の有機分子。
【化38】
式中、#及びRについては、上記1に記載の定義が該当する。
5.
式Iのアクセプター単位XがCNである、上記1〜4のいずれか一つに記載の有機分子。
6.
式Iのアクセプター単位XがCF3である、上記1〜4のいずれか一つに記載の有機分子。
7.
式Iの残基R’が水素原子Hである、上記1〜5のいずれか一つに記載の有機分子。
8.
上記1〜7のいずれか一つに記載の有機分子を製造するための方法。
9.
有機光電子デバイスにおける、ルミネセンスエミッターとしてのまたは吸収体としての、及び/またはホスト材料としての、及び/または電子輸送材料としての、及び/または正孔注入材料としての、及び/または正孔阻止材料としての、上記1〜7のいずれか一つに記載の有機分子の使用。
10.
有機光電子デバイスが、
・有機発光ダイオード(OLED)、
・発光電気化学セル、
・OLEDセンサー、特に外部に対して気密にシールドされていないガス及び蒸気センサーにおけるOLEDセンサー、
・有機ダイオード、
・有機ソーラーセル、
・有機トランジスター、
・有機電界効果トランジスター、
・有機レーザー、及び
・ダウンコンバータ素子、
からなる群から選択される上記9に記載の使用。
11.
有機光電子デバイス、特にOLEDにおけるエミッション層中の有機分子の割合が1%〜99%、特に5%〜80%である、上記9または10に記載の使用。
12.
上記1〜7のいずれか一つに記載の有機分子を含む有機光電子デバイス、特に、有機発光ダイオード(OLED)、発光電気化学セル、OLEDセンサー、特に外部に対して気密にシールドされていないガス及び蒸気センサー、有機ダイオード、有機ソーラーセル、有機トランジスター、有機電界効果トランジスター、有機レーザー及びダウンコンバージョン素子からなる群から選択される装置として構成された有機光電子デバイス。
13.
− 基材、
− アノード、及び
− カソード、ここで、アノードまたはカソードは基材上に施与されている、及び
− アノード及びカソードの間に配置され、かつ上記1〜7のいずれか一つに記載の有機分子を含む、少なくとも一つの発光層、
を含む、上記12に記載の有機光電子デバイス。
14.
上記1〜7のいずれか一つに記載の有機分子が使用される、光電子素子の製造方法。
15.
真空蒸着法を用いたまたは溶液からの有機分子の加工を含む、上記14に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【0123】
【
図1】2−メチルテトラヒドロフラン中の溶液として1の吸収スペクトル。
【
図4】2−メチルテトラヒドロフラン中の溶液として2の吸収スペクトル。
【
図13】OLED部材ITO/m−MTDATA/HAT−CN/tris−Pcz/1:DPEPO(20%)/TSPO1/BPyTP2/Liq/Alの電流密度及び輝度。
【
図14】OLED部材ITO/m−MTDATA/HAT−CN/tris−Pcz/1:DPEPO(20%)/TSPO1/BPyTP2/Liq/Alの電圧に対する電力効率及び電流効率。
【
図15】OLED部材ITO/m−MTDATA/HAT−CN/tris−Pcz/1:DPEPO(20%)/TSPO1/BPyTP2/Liq/Alの電流密度に対する外部量子効率。
【
図16】OLED部材ITO/m−MTDATA/HAT−CN/tris−Pcz/1:DPEPO(20%)/TSPO1/BPyTP2/Liq/Alを10Vで稼働した時のエレクトロルミネセンススペクトル。
【
図21】14Vで稼働した時のOLED部材X2のエレクトロルミネセンススペクトル。