DE102023125493A1

DE102023125493A1 - Organische lichtemittierende Vorrichtung, Anzeigevorrichtung und Verbindung

Info

Publication number: DE102023125493A1
Application number: DE102023125493.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Stennett; Jerome Ganier; Franka Malsch; Susanne Mai; Johannes Scholz
Original assignee: NovaLED GmbH
Current assignee: NovaLED GmbH
Priority date: 2023-09-20
Filing date: 2023-09-20
Publication date: 2025-03-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine organische lichtemittierende Vorrichtung und eine Anzeigevorrichtung, umfassend die organische lichtemittierende Vorrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verbindung, die in einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung verwendet werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine organische lichtemittierende Vorrichtung und eine Anzeigevorrichtung, die die organische lichtemittierende Vorrichtung umfasst. Ferner betrifft die Erfindung eine Verbindung, die in einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung verwendet werden kann.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Organische Halbleitervorrichtungen, wie beispielsweise organische Leuchtdioden OLEDs, die selbstemittierende Vorrichtungen sind, weisen einen weiten Blickwinkel, einen ausgezeichneten Kontrast, ein schnelles Ansprechverhalten, eine hohe Helligkeit, ausgezeichnete Betriebsspannungseigenschaften und eine Farbwiedergabe auf. Eine typische OLED umfasst eine Anode, eine Lochtransportschicht HTL, eine Emissionsschicht EML, eine Elektronentransportschicht ETL und eine Kathode, die nacheinander auf einem Substrat gestapelt sind. In dieser Hinsicht sind die HTL, die EML und die ETL Dünnschichten, die aus organischen Verbindungen gebildet sind.
Wenn eine Spannung an die Anode und die Kathode angelegt wird, bewegen sich Löcher, die von der Anode injiziert werden, über die HTL zur EML, und Elektronen, die von der Kathode injiziert werden, bewegen sich über die ETL zur EML. Die Löcher und Elektronen rekombinieren in der EML, um Exzitonen zu erzeugen. Wenn die Exzitonen von einem angeregten Zustand in einen Grundzustand fallen, wird Licht emittiert. Die Injektion und der Fluss von Löchern und Elektronen sollten ausgeglichen sein, sodass eine OLED mit der oben beschriebenen Struktur eine ausgezeichnete Effizienz und/oder eine lange Lebensdauer aufweist.
Die Leistung einer organischen Leuchtdiode kann durch Eigenschaften der organischen Halbleiterschicht beeinflusst werden und kann unter ihnen durch Eigenschaften eines organischen Materials der organischen Halbleiterschicht beeinflusst werden.
Insbesondere ist die Entwicklung einer organischen Halbleiterschicht, die in der Lage ist, die Elektronenmobilität zu erhöhen und gleichzeitig die elektrochemische Stabilität zu erhöhen, erforderlich, sodass die organische Halbleitervorrichtung, wie etwa eine organische Leuchtdiode, auf eine großflächige Flachbildschirmanzeige angewendet werden kann.
Ferner ist die Entwicklung einer organischen Halbleiterschicht, die in der Lage ist, eine verlängerte Lebensdauer bei einer höheren Stromdichte und dadurch bei einer höheren Helligkeit aufzuweisen, erforderlich. Insbesondere ist die Entwicklung eines organischen Halbleitermaterials oder einer organischen Halbleiterschicht in Bezug auf das Senken der Betriebsspannung erforderlich, was wichtig ist, um den Stromverbrauch zu reduzieren und die Batterielebensdauer, beispielsweise einer mobilen Anzeigevorrichtung, zu erhöhen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verbindungen und halbleitende Materialien zur Herstellung von organischen Leuchtdioden und Anzeigevorrichtungen bereitzustellen, die Nachteile des Stands der Technik überwinden, insbesondere mit verbesserter Leistung, insbesondere mit höherer Quanteneffizienz.
OFFENBARUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine organische lichtemittierende Vorrichtung, umfassend ein Substrat, eine untere Elektrode, eine obere Elektrode, einen elektronisch aktiven Bereich und eine lichtstreuende Schicht,
wobei

- der elektronisch aktive Bereich zwischen und in direktem Kontakt mit der unteren Elektrode und der oberen Elektrode angeordnet ist;
- die untere Elektrode näher an dem Substrat ist als die obere Elektrode;
- die lichtstreuende Schicht außerhalb des elektronisch aktiven Bereichs angeordnet ist und auf der oberen Elektrode angeordnet ist;
- die lichtstreuende Schicht eine Verbindung der Formel (I) umfasst
- Ar ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Naphthalin-1,4-diyl und Naphthalin-2,6-diyl;
- R¹, R³, R⁴, R^1', R^3' und R^4' unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H und D;
- R² C₁ - bis C₈ -Alkyl ist;
- R^2' C₁ - bis C₈ -Alkyl ist; und

²

^2'

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Anzeigevorrichtung, umfassend die organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Schließlich wird die Aufgabe gelöst durch eine Verbindung mit der Formel (II)
Verbindung der Formel (I)
Die organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine lichtstreuende Schicht. Die lichtstreuende Schicht umfasst oder besteht aus einer Verbindung der Formel (I).

- Ar ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Naphthalin-1,4-diyl und Naphthalin-2,6-diyl.

R¹, R³, R⁴, R^1', R^3' und R^4' sind unabhängig ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H und D. R¹, R³, R⁴, R^1', R^3' und R^4' können jeweils H sein.
R² und R^2' sind jeweils C₁ - bis C₈ -Alkyl, und R² und R^2' sind gleich ausgewählt. „Gleich ausgewählt“ bedeutet in dieser Hinsicht, dass, wenn R² C₁-Alkyl ist, R^2' auch C₁-Alkyl ist, dass, wenn R² C₂-Alkyl ist, R^2' auch C₂-Alkyl ist usw. R² und R^2' können jeweils C₁ - bis C₈ -Alkyl, C₁ - bis C₇ -Alkyl, C₁ - bis C₆ -Alkyl, C₁ - bis C₅ -Alkyl oder C₁ - bis C₄ -Alkyl sein, und R² und R^2' sind gleich ausgewählt.
R² und R^2' sind jeweils C₁ - bis C₄ -Alkyl, das heißt, können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sek-Butyl und tert-Butyl, und R² und R^2' sind gleich ausgewählt. R² und R^2' können jeweils ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Methyl und Butyl, und R² und R^2' sind gleich ausgewählt. R² und R^2' können jeweils ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Methyl und tert-Butyl, und R² und R^2' sind gleich ausgewählt.
Die Verbindung der Formel (I) kann ausgewählt sein aus F₁ bis F₃
Lichtstreuende Schicht
Die organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine lichtstreuende Schicht. Die lichtstreuende Schicht umfasst eine Verbindung der Formel (I), wie oben definiert.
Die lichtstreuende Schicht kann die Verbindung der Formel (I), wie oben definiert, in einer Menge von 50 Gew.-% oder mehr, 60 Gew.-% oder mehr, 70 Gew.-% oder mehr, 80 Gew.-% oder mehr, 90 Gew.-% oder mehr, 95 Gew.-% oder mehr, 98 Gew.-% oder mehr oder 99 Gew.- % oder mehr umfassen. Die lichtstreuende Schicht kann aus der Verbindung der Formel (I), wie oben definiert, bestehen.
Die lichtstreuende Schicht ist außerhalb des elektronisch aktiven Bereichs angeordnet und auf der oberen Elektrode angeordnet. Der elektronisch aktive Bereich, der zwischen und in direktem Kontakt mit der unteren Elektrode und der oberen Elektrode angeordnet ist, kann ein Schichtstapel, wie unten ausführlich beschrieben, sein, insbesondere ein Schichtstapel, der eine Elektronentransportschicht umfasst. Die lichtstreuende Schicht ist keine Elektronentransportschicht.
Die lichtstreuende Schicht kann in direktem Kontakt mit der oberen Elektrode sein.
Die lichtstreuende Schicht, die außerhalb des elektronisch aktiven Bereichs angeordnet ist und auf, vorzugsweise direkt auf, der oberen Elektrode angeordnet ist, kann die Auskopplung von Licht verbessern.
Obere Elektrode
Die obere Elektrode kann eine Kathode sein.
Die obere Elektrode kann eine transparente obere Elektrode sein.
Die obere Elektrode kann Silber umfassen. Die obere Elektrode kann Silber in einer Menge von 50 Vol.-% oder mehr, 60 Vol.-% oder mehr, 70 Vol.-% oder mehr, 80 Vol.-% oder mehr oder 85 Vol.-% oder mehr, bezogen auf das Gesamtvolumen der oberen Elektrode, umfassen. Die obere Elektrode kann Silber in einer Menge von 99 Vol.-% oder weniger, 98 Vol.-% oder weniger, 97Vol.-% oder weniger, 93 Vol.-% oder weniger oder 91 Vol.-% oder weniger, bezogen auf das Gesamtvolumen der oberen Elektrode, umfassen. Die obere Elektrode kann Silber in einer Menge von 50 Vol.-% oder mehr und 99 Vol.-% oder weniger, 60 Vol.-% oder mehr und 98 Vol.-% oder weniger, 70 Vol.-% oder mehr und 97 Vol.-% oder weniger, 80 Vol.-% oder mehr und 93 Vol.-% oder weniger oder 85 Vol.-% oder mehr und 91 Vol.-% oder weniger, wie etwa 90 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der oberen Elektrode, umfassen.
Die obere Elektrode kann aus einer binären Legierung aus Silber und einem weiteren Metall bestehen, wobei dieses weitere Metall elektropositiver als Silber ist. Das weitere Metall kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen und Übergangsmetallen. Das weitere Metall kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Li, Mg und Al. Das weitere Metall kann Mg sein.
Organische lichtemittierende Vorrichtung
Die organische lichtemittierende Vorrichtung kann eine organische lichtemittierende Diode sein.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung kann eine blaue organische lichtemittierende Vorrichtung oder eine grüne organische lichtemittierende Vorrichtung oder eine weiße organische lichtemittierende Vorrichtung sein.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung umfasst ein Substrat, eine untere Elektrode, eine obere Elektrode, einen elektronisch aktiven Bereich und die lichtstreuende Schicht, wie oben definiert.
Die untere Elektrode ist näher an dem Substrat als die obere Elektrode.
Die obere Elektrode kann eine Kathode sein, und die untere Elektrode kann eine Anode sein.
Der elektronisch aktive Bereich ist zwischen und in direktem Kontakt mit der unteren Elektrode und der oberen Elektrode angeordnet. Der elektronisch aktive Bereich kann einen Schichtstapel umfassen. Der elektronisch aktive Bereich kann aus einem Schichtstapel bestehen. Ein Schichtstapel im Sinne der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf einen Stapel von getrennten Schichten, die nacheinander aufeinander abgeschieden sind.
Die organische lichtemittierende Diode gemäß der Erfindung kann die folgenden Schichten umfassen, wobei Schichten neben dem Substrat, der unteren Elektrode, der oberen Elektrode und der lichtstreuenden Schicht Teil des elektronisch aktiven Bereichs, insbesondere des Schichtstapels, sein können.
Substrat
Das Substrat kann ein beliebiges Substrat sein, das üblicherweise bei der Herstellung elektronischer Vorrichtungen, wie beispielsweise organischer Leuchtdioden, verwendet wird. Wenn Licht durch das Substrat emittiert werden soll, soll das Substrat ein transparentes oder halbtransparentes Material sein, beispielsweise ein Glassubstrat oder ein transparentes Kunststoffsubstrat. Wenn Licht durch die obere Oberfläche emittiert werden soll, kann das Substrat sowohl ein transparentes als auch ein nichttransparentes Material sein, beispielsweise ein Glassubstrat, ein Kunststoffsubstrat, ein Metallsubstrat oder ein Siliziumsubstrat.
Anodenelektrode
Entweder die obere Elektrode oder die untere Elektrode, die in der erfindungsgemäßen organischen Halbleitervorrichtung enthalten ist, vorzugsweise die untere Elektrode, kann eine Anodenelektrode sein. Die Anodenelektrode kann durch Abscheiden oder Sputtern eines Materials gebildet werden, das verwendet wird, um die Anodenelektrode zu bilden. Das Material, das verwendet wird, um die Anodenelektrode zu bilden, kann ein Material mit hoher Austrittsarbeit sein, um die Lochinjektion zu erleichtern. Das Anodenmaterial kann auch aus einem Material mit niedriger Austrittsarbeit (d. h. Aluminium) ausgewählt sein. Die Anodenelektrode kann eine transparente oder reflektierende Elektrode sein. Transparente leitfähige Oxide, wie etwa Indiumzinnoxid (ITO), Indiumzinkoxid (IZO), Zinndioxid (SnO₂), Aluminiumzinkoxid (AlZO) und Zinkoxid (ZnO), können verwendet werden, um die Anodenelektrode zu bilden. Die Anodenelektrode kann auch unter Verwendung von Metallen, typischerweise Silber (Ag), Gold (Au) oder Metalllegierungen, gebildet werden.
Lochinjektionsschicht
Eine Lochinjektionsschicht (HIL) kann auf der Anodenelektrode durch Vakuumabscheidung, Rotationsbeschichtung, Drucken, Gießen, Schlitzdüsenbeschichtung, Langmuir-Blodgett(LB)-Abscheidung oder dergleichen gebildet werden. Wenn die HIL unter Verwendung von Vakuumabscheidung gebildet wird, können die Abscheidungsbedingungen gemäß der Verbindung, die verwendet wird, um die HIL zu bilden, und der gewünschten Struktur und den gewünschten thermischen Eigenschaften der HIL variieren. Im Allgemeinen können die Bedingungen für die Vakuumabscheidung jedoch eine Abscheidungstemperatur von 100 °C bis 500 °C, einen Druck von 10^-8 bis 10^-3 Torr (1 Torr entspricht 133,322 Pa) und eine Abscheidungsrate von 0,1 bis 10 nm/s beinhalten.
Wenn die HIL unter Verwendung von Rotationsbeschichtung oder Drucken gebildet wird, können die Beschichtungsbedingungen gemäß der Verbindung, die verwendet wird, um die HIL zu bilden, und der gewünschten Struktur und den gewünschten thermischen Eigenschaften der HIL variieren. Zum Beispiel können die Beschichtungsbedingungen eine Beschichtungsgeschwindigkeit von etwa 2000 U/min bis etwa 5000 U/min und eine Wärmebehandlungstemperatur von etwa 80 °C bis etwa 200 °C beinhalten.
Die HIL kann aus einer beliebigen Verbindung gebildet werden, die üblicherweise verwendet wird, um eine HIL zu bilden. Beispiele für Verbindungen, die verwendet werden können, um die HIL zu bilden, beinhalten eine Phthalocyaninverbindung, wie Kupferphthalocyanin (CuPc), 4,4',4"-Tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamin (m-MTDATA), TDATA, 2T-NATA, Polyanilin/Dodecylbenzolsulfonsäure (Pani/DBSA), Poly(3,4-ethylendioxythiophen)/Poly(4-styrolsulfonat) (PEDOT/PSS), Polyanilin/Camphersulfonsäure (Pani/CSA) und Polyanilin)/Poly(4-styrolsulfonat (PANI/PSS).
Die HIL kann einen Dotierstoff vom p-Typ umfassen oder daraus bestehen und der Dotierstoff vom p-Typ kann ausgewählt sein aus Tetrafluortetracyanochinondimethan (F4TCNQ), 2,2'-(Perfluornaphthalin-2,6-diyliden)dimalononitril oder 2,2',2"-(Cyclopropan-1,2,3-triyliden)tris(2-(p-cyanotetrafluorphenyl)acetonitril), aber nicht hierauf beschränkt. Die HIL kann aus einer lochtransportierenden Matrixverbindung ausgewählt sein, die mit einem Dotierstoff vom p-Typ dotiert ist. Typische Beispiele für bekannte dotierte Lochtransportmaterialien sind: Kupferphthalocyanin (CuPc), dessen HOMO-Gehalt etwa -5,2 eV beträgt, dotiert mit Tetrafluortetracyanochinondimethan (F4TCNQ), dessen LUMO-Gehalt etwa -5,2 eV beträgt; Zinkphthalocyanin (ZnPc) (HOMO = -5,2 eV) dotiert mit F4TCNQ; α-NPD (N,N'-Bis(naphthalin-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)benzamid) dotiert mit F4TCNQ; α-NPD dotiert mit 2,2'-(Perfluornaphthalin-2,6-diyliden)dimalononitril. Die Dotierstoffkonzentrationen vom p-Typ können ausgewählt sein aus 1 bis 20 Gew.-%, bevorzugter aus 3 Gew.-% bis 10 Gew.-%.
Die Dicke der HIL kann im Bereich von etwa 1 nm bis etwa 100 nm und zum Beispiel von etwa 1 nm bis etwa 25 nm liegen. Wenn die Dicke der HIL innerhalb dieses Bereichs liegt, kann die HIL ausgezeichnete Lochinjektionseigenschaften aufweisen, ohne wesentliche Beeinträchtigung der Ansteuerspannung.
Lochtransportschicht
Eine Lochtransportschicht (HTL) kann auf der HIL durch Vakuumabscheidung, Rotationsbeschichtung, Schlitzdüsenbeschichtung, Drucken, Gießen, Langmuir-Blodgett(LB)-Abscheidung oder dergleichen gebildet werden. Wenn die HTL durch Vakuumabscheidung oder Rotationsbeschichtung gebildet wird, können die Bedingungen für die Abscheidung und Beschichtung ähnlich denen für die Bildung der HIL sein. Die Bedingungen für die Vakuum- oder Lösungsabscheidung können jedoch gemäß der Verbindung, die verwendet wird, um die HTL zu bilden, variieren.
Die HTL kann aus einer beliebigen Verbindung gebildet werden, die üblicherweise verwendet wird, um eine HTL zu bilden. Verbindungen, die geeignet verwendet werden können, sind beispielsweise in Yasuhiko Shirota und Hiroshi Kageyama, Chem. Rev. 2007, 107, 953-1010 offenbart und durch Bezugnahme aufgenommen. Beispiele für die Verbindung, die verwendet werden kann, um die HTL zu bilden, sind: Carbazolderivate, wie N-Phenylcarbazol oder Polyvinylcarbazol; Benzidinderivate, wie N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamin (TPD) oder N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin (alpha-NPD); und eine Verbindung auf Triphenylaminbasis, wie 4,4',4"-Tris(N-carbazolyl)triphenylamin (TCTA). Unter diesen Verbindungen kann TCTA Löcher transportieren und verhindern, dass Exzitonen in die EML diffundieren.
Die Dicke der HTL kann im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 250 nm, vorzugsweise etwa 10 nm bis etwa 200 nm, ferner etwa 20 nm bis etwa 190 nm, ferner etwa 40 nm bis etwa 180 nm, ferner etwa 60 nm bis etwa 170 nm, ferner etwa 80 nm bis etwa 160 nm, ferner etwa 100 nm bis etwa 160 nm, ferner etwa 120 nm bis etwa 140 nm liegen. Eine bevorzugte Dicke der HTL kann 160 nm bis 200 nm betragen.
Wenn die Dicke der HTL innerhalb dieses Bereichs liegt, kann die HTL ausgezeichnete Lochtransporteigenschaften aufweisen, ohne wesentliche Beeinträchtigung der Ansteuerspannung.
Elektronenblockierschicht
Die Funktion einer Elektronenblockierschicht (EBL) besteht darin, zu verhindern, dass Elektronen von einer Emissionsschicht auf die Lochtransportschicht übertragen werden, und dadurch Elektronen auf die Emissionsschicht zu beschränken. Dadurch werden Effizienz, Betriebsspannung und/oder Lebensdauer verbessert. Typischerweise umfasst die Elektronenblockierschicht eine Triarylaminverbindung. Die Triarylaminverbindung kann einen LUMO-Niveau aufweisen, der näher an dem Vakuumgehalt liegt als der LUMO-Niveau der Lochtransportschicht. Die Elektronenblockierschicht kann einen HOMO-Niveau aufweisen, der weiter von dem Vakuumgehalt entfernt ist als der HOMO-Niveau der Lochtransportschicht. Die Dicke der Elektronenblockierschicht kann zwischen 2 und 20 nm ausgewählt sein.
Wenn die Elektronenblockierschicht ein hohes Triplett-Niveau aufweist, kann sie auch als Triplett-Steuerschicht beschrieben werden.
Die Funktion der Triplett-Steuerschicht besteht darin, das Löschen von Tripletts zu reduzieren, wenn eine phosphoreszierende grüne oder blaue Emissionsschicht verwendet wird. Dadurch kann eine höhere Effizienz der Lichtemission von einer phosphoreszierenden Emissionsschicht erreicht werden. Die Triplett-Steuerschicht ist aus Triarylaminverbindungen mit einem Triplett-Niveau über dem Triplett-Niveau des phosphoreszierenden Emitters in der benachbarten Emissionsschicht ausgewählt. Geeignete Verbindungen für die Triplett-Steuerschicht, insbesondere die Triarylaminverbindungen, sind in der EP 2 722 908 A1 beschrieben.
Emissionsschicht (EML)
Die Emissionsschicht wandelt einen elektrischen Strom in Photonen um. Die EML kann auf der HTL oder der EBL durch Vakuumabscheidung, Rotationsbeschichtung, Schlitzdüsenbeschichtung, Drucken, Gießen, LB-Abscheidung oder dergleichen gebildet werden. Wenn die EML unter Verwendung von Vakuumabscheidung oder Rotationsbeschichtung gebildet wird, können die Bedingungen für die Abscheidung und Beschichtung ähnlich denen für die Bildung der HIL sein. Die Bedingungen für die Abscheidung und Beschichtung können jedoch gemäß der Verbindung, die verwendet wird, um die EML zu bilden, variieren.
Es kann vorgesehen sein, dass die Emissionsschicht die Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie etwa die erste Matrixverbindung, nicht umfasst.
Die jeweilige Emissionsschicht (EML) kann aus einer Kombination aus einem Wirt und einem Emitterdotierstoff gebildet werden. Beispiel für den Wirt sind Alq3, 4,4'-N,N'-Dicarbazolbiphenyl (CBP), Poly(n-vinylcarbazol) (PVK), 9,10-Di(naphthalin-2-yl)anthracen (ADN), 4,4',4"-Tris(carbazol-9-yl)triphenylamin (TCTA), 1,3,5-Tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzol (TPBI), 3-tert-Butyl-9,10-di-2-naphthylanthracen (TBADN), Distyrylarylen (DSA), Bis(2-(2-hydroxyphenyl)benzothiazolat)zink (Zn(BTZ)₂), EML3 unten, Verbindung 1 unten und Verbindung 2 unten.
Der Emitterdotierstoff kann ein phosphoreszierender oder fluoreszierender Emitter sein. Phosphoreszierende Emitter und Emitter, die Licht über einen Mechanismus der thermisch aktivierten verzögerten Fluoreszenz (TADF) emittieren, können aufgrund ihrer höheren Effizienz bevorzugt werden. Der Emitter kann ein kleines Molekül oder ein Polymer sein.
Beispiele für rote Emitterdotierstoffe sind PtOEP, Ir(piq)₃ und Btp₂Ir(acac), sind aber nicht hierauf beschränkt. Diese Verbindungen sind phosphoreszierende Emitter, jedoch könnten auch fluoreszierende rote Emitterdotierstoffe verwendet werden.
Beispiele für phosphoreszierende grüne Emitterdotierstoffe sind Ir(ppy)₃ (ppy = Phenylpyridin), Ir(ppy)₂(acac), Ir(mpyp)₃ sind unten gezeigt. Verbindung 3 ist ein Beispiel für einen fluoreszierenden grünen Emitter und die Struktur ist unten gezeigt.
Beispiele für phosphoreszierende blaue Emitterdotierstoffe sind F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd) und Ir(dfppz)3, ter-Fluoren, die Strukturen sind unten gezeigt. 4,4'-Bis(4-diphenylamiostyryl)biphenyl (DPAVBi), 2,5,8,11-Tetra-tert-butylperylen (TBPe) und Verbindung 4 unten sind Beispiele für fluoreszierende blaue Emitterdotierstoffe.
Die Menge des Emitterdotierstoffs kann im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 50 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Wirts, liegen. Alternativ kann die Emissionsschicht aus einem lichtemittierenden Polymer bestehen. Die EML kann eine Dicke von etwa 10 nm bis etwa 100 nm, zum Beispiel von etwa 20 nm bis etwa 60 nm, aufweisen. Wenn die Dicke der EML innerhalb dieses Bereichs liegt, kann die EML ausgezeichnete Lichtemission aufweisen, ohne wesentliche Beeinträchtigung der Ansteuerspannung.
Lochblockierschicht (HBL)
Eine Lochblockierschicht (HBL) kann auf der EML unter Verwendung von Vakuumabscheidung, Rotationsbeschichtung, Schlitzdüsenbeschichtung, Drucken, Gießen, LB-Abscheidung oder dergleichen gebildet werden, um die Diffusion von Löchern in die ETL zu verhindern. Wenn die EML einen phosphoreszierenden Dotierstoff umfasst, kann die HBL auch eine Triplett-Exzitonen-Blockierfunktion aufweisen.
Die HBL kann auch als Hilfs-ETL oder a-ETL bezeichnet werden.
Wenn die HBL unter Verwendung von Vakuumabscheidung oder Rotationsbeschichtung gebildet wird, können die Bedingungen für die Abscheidung und Beschichtung ähnlich denen für die Bildung der HIL sein. Die Bedingungen für die Abscheidung und Beschichtung können jedoch gemäß der Verbindung, die verwendet wird, um die HBL zu bilden, variieren. Eine beliebige Verbindung, die üblicherweise verwendet wird, um eine HBL zu bilden, kann verwendet werden. Beispiele für Verbindungen zum Bilden der HBL beinhalten Oxadiazolderivate, Triazolderivate und Phenanthrolinderivate.
Die HBL kann eine Dicke im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 100 nm, zum Beispiel von etwa 10 nm bis etwa 30 nm, aufweisen. Wenn die Dicke der HBL innerhalb dieses Bereichs liegt, kann die HBL ausgezeichnete Lochblockiereigenschaften aufweisen, ohne wesentliche Beeinträchtigung der Ansteuerspannung.
Elektronentransportschicht (ETL)
Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Elektronentransportschicht (ETL) umfassen.
Durch geeignetes Einstellen des Energieniveaus der ETL können die Injektion und der Transport der Elektronen gesteuert werden, und die Löcher können effizient blockiert werden. Somit kann die OLED eine lange Lebensdauer aufweisen.
Die Elektronentransportschicht kann ETM-Materialien umfassen, die eine oder mehrere im Stand der Technik bekannte Elektronentransportverbindung(en) umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Elektronentransportschicht eine Elektronentransportverbindung, wobei die Elektronentransportverbindung 8 bis 13 aromatische oder heteroaromatische Ringe, gegebenenfalls 8 bis 11 aromatische oder heteroaromatische Ringe, gegebenenfalls 9 bis 11 aromatische oder heteroaromatische Ringe und gegebenenfalls 9 aromatische oder heteroaromatische Ringe umfasst, wobei einer oder mehrere der aromatischen oder heteroaromatischen Ringe mit C₁- bis C₄-Alkyl substituiert sein können. In dieser Hinsicht ist ein aromatischer bzw. heteroaromatischer Ring ein einzelner aromatischer Ring, beispielsweise ein 6-gliedriger aromatischer Ring wie Phenyl, ein 6-gliedriger heteroaromatischer Ring wie Pyridyl, ein 5-gliedriger heteroaromatischer Ring wie Pyrrolyl usw. In einem System von kondensierten (hetero)aromatischen Ringen wird jeder Ring in dieser Hinsicht als ein einzelner Ring betrachtet. Beispielsweise umfasst Naphthalin zwei aromatische Ringe.
Die Elektronentransportverbindung kann mindestens einen heteroaromatischen Ring, gegebenenfalls 1 bis 5 heteroaromatische Ringe, gegebenenfalls 1 bis 4 heteroaromatische Ringe, gegebenenfalls 1 bis 3 heteroaromatische Ringe und gegebenenfalls 1 oder 2 heteroaromatische Ringe umfassen.
Die aromatischen oder heteroaromatischen Ringe der Elektronentransportverbindung können 6-gliedrige Ringe sein.
Die heteroaromatischen Ringe der Elektronentransportverbindung können ein N-haltiger heteroaromatischer Ring sein, gegebenenfalls sind alle heteroaromatischen Ringe N-haltige heteroaromatische Ringe, gegebenenfalls enthalten alle heteroaromatischen Ringe heteroaromatischen Ringe N als einzige Art von Heteroatom.
Die Elektronentransportverbindung kann mindestens einen sechsgliedrigen heteroaromatischen Ring umfassen, der jeweils ein bis drei N-Atome in jedem heteroaromatischen Ring enthält, gegebenenfalls einen bis drei 6-gliedrige heteroaromatische Ringe, die jeweils ein bis drei N-Atome in jedem heteroaromatischen Ring enthalten.
Der mindestens eine 6-gliedrige heteroaromatische Ring, der in der Elektronentransportverbindung enthalten ist, kann ein Azin sein. Der mindestens eine 6-gliedrige heteroaromatische Ring, der in der Elektronentransportverbindung enthalten ist, kann Triazin, Diazin, Pyrazin, Pyrimidin, Pyridin, Chinazolin oder Bonzochinazolin, vorzugsweise Triazin, sein.
Wenn die Elektronentransportverbindung zwei oder mehr heteroaromatische Ringe umfasst, können die heteroaromatischen Ringe durch mindestens einen aromatischen Ring, der frei von einem Heteroatom ist, voneinander getrennt sein.
In einer Ausführungsform sind die Heteroatome in den heteroaromatischen Ringen der Elektronentransportverbindung durch mindestens eine Doppelbindung in die molekulare Struktur der Elektronentransportverbindung gebunden.
In einer Ausführungsform bestehen die Elektronentransportmatrixverbindungen aus kovalent gebundenen Atomen. Vorzugsweise umfasst die Elektronentransportmatrixverbindung ein konjugiertes System von mindestens 6, mehr bevorzugt von mindestens 10 delokalisierten Elektronen. In einer Ausführungsform kann das konjugierte System von delokalisierten Elektronen in aromatischen oder heteroaromatischen Struktureinheiten enthalten sein, wie beispielsweise in den Dokumenten EP 1 970 371 A1 oder WO 2013/079217 A1 offenbart.
Ferner kann die Elektronentransportschicht ein oder mehrere Additive umfassen. Das Additiv kann ein Dotierstoff vom n-Typ sein. Das Additiv kann ein Alkalimetall, eine Alkalimetallverbindung, ein Erdalkalimetall, eine Erdalkalimetallverbindung, ein Übergangsmetall, eine Übergangsmetallverbindung oder ein Seltenerdmetall sein. In einer anderen Ausführungsform kann das Metall eines sein, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy und Yb. In einer anderen Ausführungsform kann der Dotierstoff vom n-Typ einer sein, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Cs, K, Rb, Mg, Na, Ca, Sr, Eu und Yb. In einer Ausführungsform kann die Alkalimetallverbindung 8-Hydroxychinolinolatolithium (LiQ), Lithiumtetra(1H-pyrazol-1-yl)borat oder Lithium-2-(diphenylphosphoryl)phenolat sein. Geeignete Verbindungen für die ETM (die zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Verbindung, wie oben definiert, verwendet werden können) sind nicht besonders beschränkt. In einer Ausführungsform bestehen die Elektronentransportmatrixverbindungen aus kovalent gebundenen Atomen. Vorzugsweise umfasst die Elektronentransportmatrixverbindung ein konjugiertes System von mindestens 6, mehr bevorzugt von mindestens 10 delokalisierten Elektronen. In einer Ausführungsform kann das konjugierte System von delokalisierten Elektronen in aromatischen oder heteroaromatischen Struktureinheiten enthalten sein, wie beispielsweise in den Dokumenten EP 1 970 371 A1 oder WO 2013/079217 A1 offenbart.
Elektroneninjektionsschicht (EIL)
Die optionale EIL, die die Injektion von Elektronen von der Kathode erleichtern kann, kann auf der ETL, vorzugsweise direkt auf der Elektronentransportschicht, gebildet werden. Beispiele von Materialien zum Bilden der EIL beinhalten Lithium-8-hydroxychinolinolat (LiQ), LiF, NaCl, CsF, Li₂0, BaO, Ca, Ba, Yb, Mg, insbesondere Yb, die im Stand der Technik bekannt sind. Abscheidungs- und Beschichtungsbedingungen zum Bilden der EIL sind ähnlich denen für die Bildung der HIL, obwohl die Abscheidungs- und Beschichtungsbedingungen gemäß dem Material, das verwendet wird, um die EIL zu bilden, variieren können.
Die Dicke der EIL kann im Bereich von etwa 0,1 nm bis etwa 10 nm, zum Beispiel im Bereich von etwa 0,5 nm bis etwa 9 nm, liegen. Wenn die Dicke der EIL innerhalb dieses Bereichs liegt, kann die EIL zufriedenstellende Elektroneninjektionseigenschaften aufweisen, ohne wesentliche Beeinträchtigung der Ansteuerspannung.
Die Elektroneninjektionsschicht kann in direktem Kontakt mit der oberen Elektrode sein.
Kathodenelektrode
Die obere Elektrode oder die untere Elektrode, vorzugsweise die obere Elektrode, kann eine Kathode sein. Die Kathodenelektrode kann auf der EIL, falls vorhanden, gebildet werden. Die Kathodenelektrode kann aus einem Metall, einer Legierung, einer elektrisch leitfähigen Verbindung oder einer Mischung davon gebildet werden. Die Kathodenelektrode kann eine niedrige Austrittsarbeit aufweisen. Zum Beispiel kann die Kathodenelektrode aus Lithium (Li), Magnesium (Mg), Aluminium (Al), Aluminium (Al)-Lithium (Li), Calcium (Ca), Barium (Ba), Ytterbium (Yb), Magnesium (Mg)-Indium (In), Magnesium (Mg)-Silber (Ag) oder dergleichen gebildet werden. Alternativ kann die Kathodenelektrode aus einem transparenten leitfähigen Oxid, wie etwa ITO oder IZO, gebildet werden. Die Kathode kann mehr als 50 Vol.-% Metall, ausgewählt aus Ag und Au, umfassen. Die Kathode kann mehr als 50 Vol.-% Ag umfassen.
Die Dicke der Kathodenelektrode kann im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 1000 nm, zum Beispiel im Bereich von etwa 10 nm bis etwa 100 nm, liegen. Wenn die Dicke der Kathodenelektrode im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 50 nm liegt, kann die Kathodenelektrode transparent oder halbtransparent sein, selbst wenn sie aus einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet wird.
Die Kathode kann eine halbtransparente Metallkathode mit einer Dicke von weniger als 20 nm, vorzugsweise weniger als 15 nm, sein.
Ladungserzeugungsschicht/Locherzeugungsschicht
Die Ladungserzeugungsschicht (CGL) besteht aus einer Doppelschicht.
Die Ladungserzeugungsschicht ist ein pn-Übergang, der eine Ladungserzeugungsschicht vom n-Typ (Elektronenerzeugungsschicht) und eine Ladungserzeugungsschicht vom p-Typ (Locherzeugungsschicht) verbindet. Die n-Seite des pn-Übergangs erzeugt Elektronen und injiziert sie in die Schicht, die in Richtung der Anode benachbart ist. Analog dazu erzeugt die p-Seite des pn-Übergangs Löcher und injiziert sie in die Schicht, die in Richtung der Kathode benachbart ist.
Ladungserzeugungsschichten werden in Tandemvorrichtungen verwendet, beispielsweise in Tandem-OLEDs, die zwischen zwei Elektroden zwei oder mehr Emissionsschichten umfassen. In einer Tandem-OLED, die zwei Emissionsschichten umfasst, stellt die Ladungserzeugungsschicht vom n-Typ Elektronen für die erste Lichtemissionsschicht bereit, die nahe der Anode angeordnet ist, während die Ladungserzeugungsschicht vom p-Typ Löcher für die zweite Lichtemissionsschicht bereitstellt, die zwischen der ersten Emissionsschicht und der Kathode angeordnet ist.
Die Locherzeugungsschicht (Ladungserzeugungsschicht vom p-Typ) kann aus einem organischen Matrixmaterial bestehen, das mit einem Dotierstoff vom p-Typ dotiert ist. Geeignete Matrixmaterialien für die Locherzeugungsschicht können Materialien sein, die herkömmlicherweise als Lochinjektions- und/oder Lochtransportmatrixmaterialien verwendet werden. Außerdem kann ein Dotierstoff vom p-Typ, der für die Locherzeugungsschicht verwendet wird, herkömmliche Materialien verwenden. Beispielsweise kann der Dotierstoff vom p-Typ einer sein, der ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Tetrafluor-7,7,8,8-tetracyanochinodimethan (F4-TCNQ), Derivaten von Tetracyanochinodimethan, radialen Derivaten, Iod, FeCl3, FeF3 und SbCl5. Außerdem kann der Wirt einer sein, der ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N-diphenylbenzidin (NPB), N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1-biphenyl-4,4'-diamin (TPD) und N,N',N'-Tetranaphthylbenzidin (TNB).
Die Ladungserzeugungsschicht vom n-Typ kann eine Schicht aus einem reinen n-Dotierstoff sein, beispielsweise aus einem elektropositiven Metall, oder sie kann aus einem organischen Matrixmaterial bestehen, das mit dem n-Dotierstoff dotiert ist. In einer Ausführungsform kann der Dotierstoff vom n-Typ ein Alkalimetall, eine Alkalimetallverbindung, ein Erdalkalimetall oder eine Erdalkalimetallverbindung sein. In einer anderen Ausführungsform kann das Metall eines sein, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy und Yb. Insbesondere kann der Dotierstoff vom n-Typ einer sein, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Cs, K, Rb, Mg, Na, Ca, Sr, Eu und Yb. Geeignete Matrixmaterialien für die Elektronenerzeugungsschicht können die Materialien sein, die herkömmlicherweise als Matrixmaterialien für Elektroneninjektions- oder Elektronentransportschichten verwendet werden. Das Matrixmaterial kann beispielsweise eines sein, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Triazinverbindungen, Hydroxychinolinderivaten wie Tris(8-hydroxychinolin)aluminium, Benzazolderivaten und Silolderivaten.
In einer Ausführungsform kann die Ladungserzeugungsschicht vom p-Typ Verbindungen der folgenden chemischen Formel X beinhalten.
wobei jedes von A1 bis A6 Wasserstoff, ein Halogenatom, Nitril (-CN), Nitro (-NO₂), Sulfonyl (-SO₂R), Sulfoxid (-SOR), Sulfonamid (-SO₂NR), Sulfonat (-SO₃R), Trifluormethyl (-CF₃), Ester (-COOR), Amid (-CONHR oder -CONRR'), substituiertes oder unsubstituiertes geradkettiges oder verzweigtkettiges C₁-C₁₂-Alkoxy, substituiertes oder unsubstituiertes geradkettiges oder verzweigtkettiges C₁-C₁₂-Alkyl, substituiertes oder unsubstituiertes geradkettiges oder verzweigtkettiges C₂-C₁₂-Alkenyl, ein substituierter oder unsubstituierter aromatischer oder nichtaromatischer Heteroring, substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, substituiertes oder unsubstituiertes Mono- oder Diarylamin, substituiertes oder unsubstituiertes Aralkylamin oder dergleichen sein kann. Hierin kann jedes der obigen R und R' substituiertes oder unsubstituiertes C₁-C₆₀-Alkyl, substituiertes oder unsubstituiertes Aryl oder ein substituierter oder unsubstituierter 5- bis 7-gliedriger Heteroring oder dergleichen sein.
Ein Beispiel für eine solche Ladungserzeugungsschicht vom p-Typ kann eine Schicht sein, die CNHAT umfasst.
Die Locherzeugungsschicht kann auf der Ladungserzeugungsschicht vom n-Typ angeordnet sein.
In Bezug auf das Verfahren zur Herstellung der organischen Leuchtdiode können die oben beschriebenen alternativen Ausführungsformen entsprechend angewendet werden. Zum Beispiel kann die Ladungserzeugungsschicht mit einer Zwischenschicht hergestellt werden, die zwischen der Teilschicht vom n-Typ und der Teilschicht vom p-Typ bereitgestellt ist.
Gemäß einem Aspekt kann die OLED gemäß der vorliegenden Erfindung eine Schichtstruktur eines Substrats umfassen, das benachbart zu einer Anodenelektrode angeordnet ist, wobei die Anodenelektrode benachbart zu einer ersten Lochinjektionsschicht angeordnet ist, wobei die erste Lochinjektionsschicht benachbart zu einer ersten Lochtransportschicht angeordnet ist, wobei die erste Lochtransportschicht benachbart zu einer ersten Elektronenblockierschicht angeordnet ist, wobei die erste Elektronenblockierschicht benachbart zu einer ersten Emissionsschicht angeordnet ist, wobei die erste Emissionsschicht benachbart zu einer ersten Elektronentransportschicht angeordnet ist, wobei die erste Elektronentransportschicht benachbart zu einer Ladungserzeugungsschicht vom n-Typ (Teilschicht vom n-Typ) angeordnet ist, wobei die Ladungserzeugungsschicht vom n-Typ benachbart zu einer Locherzeugungsschicht (Teilschicht vom p-Typ) angeordnet ist, wobei eine Zwischenschicht zwischen der Teilschicht vom n-Typ und der Teilschicht vom p-Typ bereitgestellt sein kann, wobei die Locherzeugungsschicht benachbart zu einer zweiten Lochtransportschicht angeordnet ist, wobei die zweite Lochtransportschicht benachbart zu einer zweiten Elektronenblockierschicht angeordnet ist, wobei die zweite Elektronenblockierschicht benachbart zu einer zweiten Emissionsschicht angeordnet ist, wobei zwischen der zweiten Emissionsschicht und der Kathodenelektrode eine optionale Elektronentransportschicht und/oder eine optionale Injektionsschicht angeordnet sind.
Anzeigevorrichtung
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Anzeigevorrichtung, die die organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß der Erfindung umfasst. Die Anzeigevorrichtung kann ein Fernseher, ein Tablet oder ein Mobiltelefon sein.
Verfahren zur Herstellung der organischen Leuchtdiode
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das Verfahren einen Schritt des Abscheidens der lichtstreuenden Schicht auf der oberen Elektrode umfasst.
Das Verfahren zum Abscheiden kann Folgendes umfassen:

- Abscheidung durch thermische Vakuumverdampfung;
- Abscheidung durch Lösungsverarbeitung, wobei die Verarbeitung vorzugsweise ausgewählt ist aus Rotationsbeschichtung, Drucken, Gießen; und/oder
- Schlitzdüsenbeschichtung.

Verbindung der Formel (II)
Die vorliegende Erfindung ist ferner auf eine Verbindung mit der folgenden Formel (II) gerichtet
Details und Definitionen der Erfindung
Eine organische Verbindung, auf die hierin Bezug genommen wird, ist im Allgemeinen jede chemische Verbindung, die Kohlenstoff enthält (mit Ausnahme einiger Verbindungen, die im Allgemeinen als anorganisch bezeichnet werden, wie etwa Carbonate, Cyanide, Kohlendioxid, Diamant usw.). Der Begriff organische Verbindung, der hierin verwendet wird, umfasst auch Verbindungen wie etwa metallorganische Verbindungen, zum Beispiel Metallocene usw.
Falls nicht ausdrücklich anders erwähnt, umfassen alle Verbindungen, Gruppen, Einheiten, Substituenten usw., die hierin gezeigt sind, insbesondere durch Strukturformeln, durch systematische Bezeichnungen usw., die jeweiligen teilweise und vollständig deuterierten Derivate davon.
Der Begriff „nullwertig“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein Metall in der Oxidationsstufe 0, d. h. insbesondere auf Metalle, von denen kein Elektron entfernt wurde. Das nullwertige Metall kann in Form von nullwertigen Atomen, reinem Metall, Legierungen usw. vorliegen.
Der Begriff „dreiwertig“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein Stickstoffatom mit einer Einfachbindung und einer Doppelbindung und enthaltend ein einzelnes Elektronenpaar.
Der Begriff „Hydrocarbylgruppe“, wie er hierin verwendet wird, ist so zu verstehen, dass er jede organische Gruppe umfasst, die Kohlenstoffatome umfasst, insbesondere organische Gruppen, wie beispielsweise Alkyl, Aryl, Heteroaryl, Heteroalkyl, insbesondere solche Gruppen, die in der organischen Elektronik übliche Substituenten sind.
Der Begriff „konjugiertes System“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein System von alternierenden π- und σ-Bindungen oder ein Molekül mit alternierenden Einfach- und Mehrfachbindungen, d. h. eine Doppelbindung oder ein System mit einer oder mehreren Zwei-Atom-Struktureinheiten, bei denen die π-Bindung zwischen ihren Atomen durch ein Atom ersetzt sein kann, das mindestens ein einzelnes Elektronenpaar trägt, typischerweise durch ein zweiwertiges O- oder S-Atom.
Der Begriff „Alkyl“, wie er hierin verwendet wird, umfasst sowohl lineares als auch verzweigtes und cyclisches Alkyl. Zum Beispiel kann C₃-Alkyl ausgewählt sein aus n-Propyl und Isopropyl. Gleichermaßen umfasst C₄-Alkyl n-Butyl, sek-Butyl und t-Butyl. Gleichermaßen umfasst C₆-Alkyl n-Hexyl und Cyclohexyl.
Die subskribierte Zahl n in Cn bezieht sich auf die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in der jeweiligen Alkyl-, Arylen-, Heteroarylen- oder Arylgruppe.
Der Begriff „Aryl“ oder „Arylen“, wie er hierin verwendet wird, umfasst Phenyl (C₆-Aryl), kondensierte Aromaten, wie beispielsweise Naphthalin, Anthracen, Phenanthren, Tetracen usw. Ferner umfasst sind Biphenyl und Oligo- oder Polyphenyle, wie beispielsweise Terphenyl, phenylsubstituiertes Biphenyl, phenylsubstituiertes Terphenyl (wie etwa Tetraphenylbenzolgruppen) usw. „Arylen“ bzw. „Heteroarylen“ bezieht sich auf Gruppen, an die zwei weitere Einheiten gebunden sind. In der vorliegenden Beschreibung kann sich der Begriff „Arylgruppe“ oder „Arylengruppe“ auf eine Gruppe beziehen, die mindestens eine aromatische Kohlenwasserstoffeinheit umfasst, und alle Elemente der aromatischen Kohlenwasserstoffeinheit können p-Orbitale aufweisen, die eine Konjugation bilden, beispielsweise eine Phenylgruppe, eine Naphthylgruppe, eine Anthracenylgruppe, eine Phenanthrenylgruppe, eine Pyrinylgruppe, eine Fluorenylgruppe und dergleichen. Ferner umfasst sind Spiroverbindungen, in denen zwei aromatische Einheiten über ein Spiroatom miteinander verbunden sind, wie beispielsweise 9,9'-Spirobi[9H-fluoren]yl. Die Aryl- oder Arylengruppe kann eine monocyclische oder polycyclische (d. h. Verbindungen, die benachbarte Paare von Kohlenstoffatomen teilen) funktionelle Gruppe mit kondensiertem Ring beinhalten.
Der Begriff „Heteroaryl“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf Arylgruppen, in denen mindestens ein Kohlenstoffatom mit einem Heteroatom substituiert ist. Der Begriff „Heteroaryl“ kann sich auf aromatische Heterocyclen mit mindestens einem Heteroatom beziehen, und alle Elemente der heteroaromatischen Kohlenwasserstoffeinheit können p-Orbitale aufweisen, die eine Konjugation bilden. Das Heteroatom kann ausgewählt sein aus N, O, S, B, Si, P, Se, vorzugsweise aus N, O und S. Ein Heteroarylenring kann mindestens 1 bis 3 Heteroatome umfassen. Vorzugsweise kann ein Heteroarylenring mindestens 1 bis 3 Heteroatome umfassen, die einzeln aus N, S und/oder O ausgewählt sind. Wie im Fall von „Aryl“/„Arylen“ umfasst der Begriff „Heteroaryl“ beispielsweise Spiroverbindungen, in denen zwei aromatische Einheiten miteinander verbunden sind, wie beispielsweise Spiro[fluoren-9,9'-xanthen]. Weitere beispielhafte Heteroarylgruppen sind Diazin, Triazin, Dibenzofuran, Dibenzothiofuran, Acridin, Benzoacridin, Dibenzoacridin usw.
Die tiefgestellte Zahl n in C_n-Heteroaryl bezieht sich lediglich auf die Anzahl der Kohlenstoffatome mit Ausnahme der Anzahl der Heteroatome. In diesem Zusammenhang ist klar, dass eine C₃ -Heteroarylengruppe eine aromatische Verbindung ist, die drei Kohlenstoffatome umfasst, wie beispielsweise Pyrazol, Imidazol, Oxazol, Thiazol und dergleichen.
Der Begriff „halogeniert“ bezieht sich auf eine organische Verbindung, in der ein Wasserstoffatom davon durch ein Halogenatom ersetzt ist. Der Begriff „perhalogeniert“ bezieht sich auf eine organische Verbindung, in der alle Wasserstoffatome davon durch Halogenatome ersetzt sind. Die Bedeutung der Begriffe „fluoriert“ und „perfluoriert“ ist analog zu verstehen.
Der Begriff „Alkenyl“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine Gruppe -CR1=CR2R3, die eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung umfasst.
Der Begriff „perhalogeniert“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine Hydrocarbylgruppe, in der alle Wasserstoffatome der Hydrocarbylgruppe durch Halogen(F, Cl, Br, I)-Atome ersetzt sind.
Der Begriff „Alkoxy“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein Strukturfragment der Formel -OR, wobei R Hydrocarbyl, vorzugsweise Alkyl oder Cycloalkyl, ist.
Der Begriff „Thioalkyl“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein Strukturfragment der Formel -SR, wobei R Hydrocarbyl, vorzugsweise Alkyl oder Cycloalkyl, ist.
In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Begriff Einfachbindung auf eine direkte Bindung.
Im Sinne der Erfindung ist eine Gruppe „substituiert“ mit einer anderen Gruppe, falls eines der Wasserstoffatome, die in dieser Gruppe umfasst sind, durch eine andere Gruppe ersetzt ist, wobei die andere Gruppe der Substituent ist.
Im Sinne der Erfindung schließt der Ausdruck „zwischen“ in Bezug auf eine Schicht, die sich zwischen zwei anderen Schichten befindet, das Vorhandensein weiterer Schichten, die zwischen der einen Schicht und einer der zwei anderen Schichten angeordnet sein können, nicht aus. Im Sinne der Erfindung bedeutet der Ausdruck „in direktem Kontakt“ in Bezug auf zwei Schichten, die in direktem Kontakt miteinander stehen, dass keine weitere Schicht zwischen diesen zwei Schichten angeordnet ist. Eine Schicht, die auf der Oberseite einer anderen Schicht abgeschieden ist, gilt als in direktem Kontakt mit dieser Schicht.
Im Kontext der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Begriff „im Wesentlichen nicht-emittierend“ oder „nicht-emittierend“, dass der Beitrag der Verbindung oder Schicht zu dem sichtbaren Emissionsspektrum von der Vorrichtung weniger als 10 %, vorzugsweise weniger als 5 %, bezogen auf das sichtbare Emissionsspektrum, beträgt. Das sichtbare Emissionsspektrum ist ein Emissionsspektrum mit einer Wellenlänge von etwa ≥ 380 nm bis etwa ≤ 780 nm.
In Bezug auf die erfindungsgemäße organische lichtemittierende Vorrichtung können die in dem experimentellen Teil erwähnten Verbindungen am meisten bevorzugt sein.
Die organische elektrolumineszierende Vorrichtung (OLED) kann eine unten- oder obenemittierende Vorrichtung sein.
Ein weiterer Aspekt ist auf eine Vorrichtung gerichtet, die mindestens eine organische elektrolumineszierende Vorrichtung (OLED) umfasst. Eine Vorrichtung, die organische lichtemittierende Dioden umfasst, ist beispielsweise eine Anzeige oder ein Beleuchtungspanel.
In der vorliegenden Erfindung, den folgenden definierten Begriffen, sind diese Definitionen anzuwenden, sofern nicht in den Ansprüchen oder an anderer Stelle in dieser Beschreibung eine andere Definition angegeben ist.
Im Kontext der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Begriff „verschieden“ oder „unterscheidet“ in Verbindung mit dem Matrixmaterial, dass sich das Matrixmaterial in seiner Strukturformel unterscheidet.
Die Energieniveaus des höchsten besetzten Molekülorbitals, auch als HOMO bezeichnet, und des niedrigsten unbesetzten Molekülorbitals, auch als LUMO bezeichnet, werden in Elektronenvolt (eV) gemessen.
Die Begriffe „OLED“ und „organische Leuchtdiode“ werden gleichzeitig verwendet und haben die gleiche Bedeutung. Der Begriff „organische elektrolumineszierende Vorrichtung“, wie er hierin verwendet wird, kann sowohl organische Leuchtdioden als auch organische lichtemittierende Transistoren (OLETs) umfassen.
Wie hierin verwendet, beziehen sich „Gewichtsprozent“, „Gew.-%“, Gew.-%, „Gewichtsprozent“, „Gew.-%“ und Variationen davon auf eine Zusammensetzung, Komponente, Substanz oder ein Mittel als das Gewicht dieser Komponente, Substanz oder dieses Mittels der jeweiligen Elektronentransportschicht geteilt durch das Gesamtgewicht der jeweiligen Elektronentransportschicht davon und multipliziert mit 100. Es versteht sich, dass die Gesamtgewichtsprozentmenge aller Komponenten, Substanzen und Mittel der jeweiligen Elektronentransportschicht und Elektroneninjektionsschicht so ausgewählt ist, dass sie 100 Gew.-% nicht überschreitet.
Wie hierin verwendet, beziehen sich „Volumenprozent“, „Vol.-%“, „Volumenprozent“, „Vol.- %“ und Variationen davon auf eine Zusammensetzung, Komponente, Substanz oder ein Mittel als das Volumen dieser Komponente, Substanz oder dieses Mittels der jeweiligen Elektronentransportschicht geteilt durch das Gesamtvolumen der jeweiligen Elektronentransportschicht davon und multipliziert mit 100. Es versteht sich, dass die Gesamtvolumenprozentmenge aller Komponenten, Substanzen und Mittel der Kathodenschicht so ausgewählt ist, dass sie 100 Vol.-% nicht überschreitet.
Es wird hierin angenommen, dass alle numerischen Werte durch den Begriff „etwa“ modifiziert sind, ob dies ausdrücklich angegeben ist oder nicht. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „etwa“ auf Variationen der numerischen Größe, die auftreten können. Unabhängig davon, ob sie durch den Begriff „etwa“ modifiziert sind oder nicht, beinhalten die Ansprüche Äquivalente zu den Größen.
Es ist anzumerken, dass, wie in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet, die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ Pluralreferenzen beinhalten, sofern der Inhalt nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt.
Der Begriff „frei von“, „enthält nicht“, „umfasst nicht“ schließt Verunreinigungen nicht aus. Verunreinigungen haben keine technische Wirkung in Bezug auf die durch die vorliegende Erfindung gelöste Aufgabe. Der Begriff „frei von“ einer Verbindung bedeutet, dass eine solche Verbindung/ein solches Material der Schicht während der Verarbeitung nicht bewusst hinzugefügt wird.
Vorzugsweise sind die erfindungsgemäße Halbleiterschicht und Schichten in einer daraus gebildeten OLED im Wesentlichen nicht-emittierend oder nicht-emittierend.
Die Betriebsspannung, auch als U bezeichnet, wird in Volt (V) bei 10 Milliampere pro Quadratzentimeter (mA/cm²) gemessen.
Die Candela-pro-Ampere-Effizienz, auch als cd/A-Effizienz bezeichnet, wird in Candela pro Ampere bei 10 Milliampere pro Quadratzentimeter (mA/cm2) gemessen.
Die externe Quanteneffizienz, auch als EQE bezeichnet, wird in Prozent (%) gemessen.
Der Farbraum wird durch die Koordinaten CIE-x und CIE-y (International Commission on Illumination 1931) beschrieben. Für die blaue Emission ist die CIE-y von besonderer Bedeutung. Eine kleinere CIE-y bezeichnet eine tiefere blaue Farbe. Effizienzwerte werden bei der gleichen CIE-y verglichen.
Das höchste besetzte Molekülorbital, auch als HOMO bezeichnet, und das niedrigste unbesetzte Molekülorbital, auch als LUMO bezeichnet, werden in Elektronenvolt (eV) gemessen.
Die Begriffe „OLED“, „organische Leuchtdiode“, „organische lichtemittierende Vorrichtung“, „organische optoelektronische Vorrichtung“ und „organische Leuchtdiode“ werden gleichzeitig verwendet und haben die gleiche Bedeutung.
Die Begriffe „Lebensspanne“ und „Lebensdauer“ werden gleichzeitig verwendet und haben die gleiche Bedeutung.
Die Anode und Kathode können als Anodenelektrode / Kathodenelektrode oder Anodenelektrode / Kathodenelektrode oder Anodenelektrodenschicht / Kathodenelektrodenschicht beschrieben werden.
Die Raumtemperatur, auch als Umgebungstemperatur bezeichnet, beträgt 23 °C.
Im Folgenden werden die Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Beispiele detaillierter veranschaulicht. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt. Nun wird ausführlich auf die beispielhaften Aspekte Bezug genommen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben genannten Komponenten sowie die beanspruchten Komponenten und die Komponenten, die gemäß der Erfindung in den beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden sollen, unterliegen keine besonderen Ausnahmen in Bezug auf ihre Größe, Form, Materialauswahl und technisches Konzept, so dass die auf dem einschlägigen Gebiet bekannten Auswahlkriterien ohne Einschränkungen angewendet werden können.
Weitere Einzelheiten, Eigenschaften und Vorteile des Gegenstands der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung der jeweiligen Figuren offenbart, die in beispielhafter Weise bevorzugte Ausführungsformen gemäß der Erfindung zeigen. Jede Ausführungsform stellt jedoch nicht notwendigerweise den vollen Umfang der Erfindung dar, und es wird daher zur Auslegung des Umfangs der Erfindung auf die Ansprüche und hierin Bezug genommen. Es versteht sich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd sind und eine weitere Erläuterung der vorliegenden Erfindung, wie beansprucht, bereitstellen sollen.

1 ist eine schematische Schnittansicht einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung (OLED) gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Schnittansicht einer OLED gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Im Folgenden werden die Figuren unter Bezugnahme auf Beispiele detaillierter veranschaulicht. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die folgenden Figuren beschränkt.
Wenn hierin ein erstes Element als „an“ oder „auf“ einem zweiten Element ausgebildet oder angeordnet bezeichnet wird, kann das erste Element direkt auf dem zweiten Element angeordnet sein, oder ein oder mehrere andere Elemente können dazwischen angeordnet sein. Wenn ein erstes Element als „direkt an“ oder „direkt auf“ einem zweiten Element ausgebildet oder angeordnet bezeichnet wird, sind keine anderen Elemente dazwischen angeordnet.
1 ist eine schematische Schnittansicht einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die organische Halbleitervorrichtung 100 beinhaltet ein Substrat 110, eine Anode 120, einen elektronisch aktiven Bereich 160, eine Kathode 190 und eine lichtstreuende Schicht 200.
2 ist eine schematische Schnittansicht einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die organische Halbleitervorrichtung 100 beinhaltet ein Substrat 110, eine Anode 120, einen elektronisch aktiven Bereich 160, eine Kathode 190 und eine lichtstreuende Schicht 200. Der elektronisch aktive Bereich 160 umfasst eine Lochinjektionsschicht (HIL) 130, eine Lochtransportschicht (HTL) 140, eine Emissionsschicht (EML) 150, eine Elektronentransportschicht (ETL) 170 und eine Elektroneninjektionsschicht (EIL) 180.
Im Folgenden werden die Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Beispiele detaillierter veranschaulicht. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
Syntheseverfahren
2,6-Bis(5-(tert-butyl)benzo[d]oxazol-2-yl)naphthalin (F3)
In einem 500 mL-Kolben wurden 15,1 g (1141-38-4), 25,4 g (1199-46-8), 6,6 g (6192-52-5) und 2,1 g (10043-35-3) in 200 mL Mesitylen vorgelegt. Die Suspension wurde für 24 h unter Rückfluss unter Abtrennung von azeotrop destillierendem Wasser auf 180 °C erhitzt, insgesamt wurden 2,5 mL Wasser abgetrennt. Die Reaktionsmischung wurde am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt und Lösungsmittel durch 200 mL Trichlorbenzol ersetzt. Weitere 2,6 g (6192-52-5) und 0,87 g (10043-35-3) wurden zugegeben und die oben beschriebene azeotrope Destillation mit Badtemperatur 250 °C für 24 h wiederholt, was eine weitere Wassersammlung ermöglichte. Nach dem Abkühlen wurde die gebildete Suspension mit 200 mL MeOH verdünnt, filtriert und mit MeOH gewaschen. Der erhaltene Feststoff wurde in einer Mischung von 240 mL MeOH und 80 mL Wasser suspendiert und 1 h auf 50 °C erhitzt. Der Feststoff wurde abfiltriert und im Vakuumofen bei 80 °C getrocknet. Die Ausbeute an E3 betrug 24,3 g (73 %). MS: m/z = 475 (M + H). Eine weitere Reinigung wird durch Vakuumsublimation erreicht.
Trägermaterialien für Vorrichtungsexperimente
ITO ist Indiumzinnoxid.
G1 ist
PD2 ist
GH1 ist ein grüner Wirt, bestehend aus zwei Komponenten mit den Formeln

GD1 ist ein grüner Emitterdotierstoff mit der Formel
G2 ist
LiQ ist Lithium-8-hydroxychinolinolat, CAS 850918-68-2.
Vorrichtungsexperimente

Organische Leuchtdioden, die in Tabelle 1 schematisch beschrieben sind, wurden hergestellt. Tabelle 1:

Schicht	Material	Konzentration (Vol.-%)	d [nm]
Lichtstreuende Schicht	C1, C2, F1, F2 oder F3	100	75
Kathode	Ag:Mg	90:10	13
EIL	Yb	100	2
ETL	G2:LiQ	50:50	58
EML	GH1:GD1	90:10	25
HTL	G1	100	165
HIL	G1:PD2	93:7	5
Anode	ITO/Ag/ITO	100/100/100	10/120/10

Vergleichsverbindungen:
Erfindungsgemäße Verbindungen:
Messung der Quanteneffizienz
Die externe Quanteneffizienz (EQE) der Vorrichtungen gemäß Tabelle 1 wurde in einer integrierenden Kugel bei 10 mA/cm2 gemessen. Die integrierende Kugel (ISP 500-100) und Spektrometer (CAS 140 CT) sind beide von Instrument Systems.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Tabelle 2:

Lichtstreuende Schicht Rel. EQE (%)

C1 (Vergleich) 100

C2 (Vergleich) 96

F1 117

F2 102

F3 108
Im Vergleich zu OLEDs, die vergleichende lichtstreuende Schichtmaterialien C1 und C2 verwenden, zeigen die erfindungsgemäßen OLEDs, die Materialien E1 bis E3 verwenden, eine höhere Quanteneffizienz.
In Bezug auf die neue Verbindung der Formel (II) der vorliegenden Erfindung ist ersichtlich, dass die jeweilige Verbindung F₃ die nächstliegende Verbindung F₂ des Stands der Technik übertrifft.
Die Merkmale, die in der vorstehenden Beschreibung und in den abhängigen Ansprüchen offenbart sind, können sowohl separat als auch in einer beliebigen Kombination davon Material zur Umsetzung der Aspekte der Offenbarung, die in den unabhängigen Ansprüchen gemacht sind, in diversen Formen davon sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2 722 908 A1 [0045]
EP 1 970 371 A1 [0069, 0070]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Yasuhiko Shirota und Hiroshi Kageyama, Chem. Rev. 2007, 107, 953-1010 [0040]

Claims

Organische lichtemittierende Vorrichtung, umfassend ein Substrat, eine untere Elektrode, eine obere Elektrode, einen elektronisch aktiven Bereich und eine lichtstreuende Schicht, wobei - der elektronisch aktive Bereich zwischen und in direktem Kontakt mit der unteren Elektrode und der oberen Elektrode angeordnet ist; - die untere Elektrode näher an dem Substrat ist als die obere Elektrode; - die lichtstreuende Schicht außerhalb des elektronisch aktiven Bereichs angeordnet ist und auf der oberen Elektrode angeordnet ist; - die lichtstreuende Schicht eine Verbindung der Formel (I) umfasst
- Ar ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Naphthalin-1,4-diyl und Naphthalin-2,6-diyl; - R¹, R³, R⁴, R^1', R^3' und R^4' unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H und D; - R² C₁ - bis C₈ -Alkyl ist; - R^2' C₁ - bis C₈ -Alkyl ist; und R² und R^2' gleich ausgewählt sind.
Organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei R² und R^2' C₁ - bis C₄ -Alkyl sind.
Organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die lichtstreuende Schicht in direktem Kontakt mit der oberen Elektrode ist.
Organische lichtemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die obere Elektrode Silber umfasst.
Organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die obere Elektrode Silber in einer Menge von mindestens 80 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der oberen Elektrode, umfasst.
Organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die obere Elektrode aus einer binären Legierung aus Silber und einem weiteren Metall besteht und das weitere Metall elektropositiver als Silber ist.
Organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das weitere Metall Mg ist.
Organische lichtemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die organische lichtemittierende Vorrichtung eine blaue organische lichtemittierende Vorrichtung oder eine grüne organische lichtemittierende Vorrichtung oder eine weiße organische lichtemittierende Vorrichtung ist.
Anzeigevorrichtung, umfassend die organische lichtemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verbindung mit der folgenden Formel (II)