DE102005040285A1

DE102005040285A1 - Weiße organische Leuchtdioden (OLEDs) auf der Basis von Exciplexen zweier blau fluoreszierender Verbindungen

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Publication number: DE102005040285A1
Application number: DE102005040285A
Authority: DE
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2007-03-01
Also published as: EP1920478A2; WO2007039344A2; WO2007039344A3; CN101297413B; KR20080045237A; JP2009512179A; CN101297413A; US20080220287A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine weißes Licht emittierende organische Leuchtdiode, enthaltend mindestens ein blaues Licht emittierendes Fluoranthenderivat der allgemeinen Formel I als Komponente A DOLLAR F1 und mindestens ein blaues Licht emittierendes Arylamin-Derivat als Komponente B, wobei sich die HOMO-Energien und LUMO-Energien der Komponenten A und B unterscheiden, mit der Bedingung, dass die LUMO-Energie der Komponente A höher ist als die HOMO-Energie der Komponente B; eine Zusammensetzung, enthaltend mindestens ein blaues Licht emittierendes Fluoranthenderivat der Formel I als Komponente A und mindestens ein blaues Licht emittierendes Arylamin-Derivat als Komponente B, wobei sich die HOMO-Energien und LUMO-Energien der Komponenten A und B unterscheiden, mit der Bedingung, dass die LUMO-Energie der Komponente A höher ist als die HOMO-Energie der Komponente B; sowie eine Licht emittierende Schicht, enthaltend eine Zusammensetzung und eine weißes Licht emittierende organische Leuchtdiode, enthaltend eine erfindungsgemäße Zusammensetzung oder eine erfindungsgemäße Licht emittierende Schicht. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus stationären Bildschirmen wie Bildschirmen von Computern, Fernsehern, Bildschirmen in Druckern, Küchengeräten sowie Reklametafeln, Beleuchtungen, Hinweistafeln und mobilen Bildschirmen wie Bildschirmen in Handys, Laptops, Fahrzeugen sowie Zielanzeigen an Bussen und Bahnen, enthaltend mindestens ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Licht emittierende organische Lichtdiode enthaltend mindestens ein blaues Licht emittierendes Fluoranthanderivat und mindestens ein blaues Licht emittierendes Arylamin-Derivat, eine Zusammensetzung enthaltend mindestens ein blaues Licht emittierendes Fluoranthanderivat und mindestens ein blaues Licht emittierendes Arylamin-Derivat, eine Licht emittierende Schicht enthaltend die erfindungsgemäße Zusammensetzung, eine weißes Licht emittierende Leuchtdiode enthaltend die erfindungsgemäße Zusammensetzung, eine Vorrichtung enthaltend eine erfindungsgemäße weißes Licht emittierende Leuchtdiode und die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in einer weißes Licht emittierenden organischen Leuchtdiode.
In organischen Leuchtdioden (OLED) wird die Eigenschaft von Materialien ausgenutzt, Licht zu emittieren, wenn sie durch elektrischen Strom angeregt werden. OLEDs sind z. B. interessant als Alternative zu Kathodenstrahlröhren und Flüssigkristalldisplays zur Herstellung von Flachbildschirmen.
Es wurden zahlreiche Materialien vorgeschlagen, die bei Anregung durch elektrischen Strom Licht emittieren.

Eine Übersicht über Licht emittierende Polymere ist z. B. im M. T. Bernius et al., Adv. Mat. 2000, 12, 1737 bis 1750 offenbart. Die Anforderungen an die verwendeten Verbindungen sind dabei hoch und es gelingt mit den bekannten Materialien üblicherweise nicht, alle gestellten Anforderungen zu erfüllen.

Weißes Licht emittierende OLEDs sind insbesondere von großem Interesse als Beleuchtungsquelle oder als Backlight in vollfarbigen Displays. Im letzteren Fall werden dabei rote, grüne und blaue Pixel über einen Farbfilter erzeugt, wie beispielsweise im Fall der Flüssigkristall-Technologie.

Im Stand der Technik werden mehrere Varianten zur Erzeugung von weißem Licht in OLEDs diskutiert. Dabei ist die Grundlage für die Emission von weißem Licht immer die Überlagerung mehrerer Farben, z. B. rot, grün und blau.

Die einzelnen für die Emission von weißem Licht notwendigen Farbkomponenten können dabei beispielsweise in einer Schicht formuliert werden. J. Kido et al. Appl. Phys. Lett. 67 (16), 1995, S. 2281 bis 2283 betrifft weißes Licht emittierende OLEDs, worin die erforderliche Farbkomponenten in einer Schicht formuliert sind. Die Licht emittierende Schicht ist dabei ein Poly(N-vinylcarbazol)-Polymer (PVK), worin elektronentransportierende Additive molekular dispergiert sind. Geeignete elektronentransportierende Additive sind 2-(4-Biphenyl)-5-(4-tert.-butylphenyl-(1,3,4-oxadiazol)). Zusätzlich enthält die PVK-Schicht verschiedene fluoreszierende Farbstoffe, die verschiedene Emissionsfarben aufweisen, und Licht emittierende Zentren darstellen. Durch die Einstellung der Konzentrationen der fluoreszierenden Farbstoffe wird ein OLED erhalten, das weißes Licht emittiert.

Es ist ebenfalls bekannt, die einzelnen Farbkomponenten in mehreren voneinander getrennten Schichten zu formulieren. C.-H. Tim et al. Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 2201 bis 2203 betrifft mehrschichtige weißes Licht emittierende OLEDs basierend auf einer CBP (4,4'- Bis (-9-carbazoyl)biphenyl)-Schicht, die mit einem blau-grün emittierenden Perylen dotiert ist, und einer Alq₃-Schicht (Tris(8-hydroxychinolin)), die mit rot-emittierendem DCM1 (4-(Dicyano-methylen)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyrol)-4-H-pyran)) dotiert ist.

Beiden Ansätzen gemeinsam ist das Problem des Energietransfers von der hoch energetisch (üblicherweise in der blauen Region des sichtbaren Lichts) emittierenden Schicht zu der niederenergetisch (üblicherweise in der roten Region des sichtbaren Lichts) emittierenden Schicht und dem damit verbundenen Energieverlust, der auf einer ausbalancierten Überlagerung der einzelnen Farbkomponenten beruht.

Während sowohl J. Kido et al. als auch C.-H.Tim et al. den Einsatz von niedermolekularen Licht emittierenden Verbindungen betreffen, ist im Stand der Technik auch der Einsatz von polymeren Elektrolumineszenzmaterialien in OLEDs beschrieben. Diese polymeren Materialien haben den Vorteil, dass sie im Gegensatz zu niedermolekularen Elektrolumineszenzmaterialien aus Lösung aufgebracht werden können, z. B. durch Spincoating oder Tauchen, was es ermöglicht, großflächige Displays einfach und kostengünstig herzustellen.

In Tasch et al. Appl. Phys. Lett. 71, (20), 1997, 2883 bis 2885 sind weißes Licht emittierende OLEDs offenbart, die auf Licht emittierenden Polymeren basieren. Die weiße Lichtemission wird dadurch erreicht, dass als Emittermaterial eine Mischung aus zwei Polymeren eingesetzt wird, einem blaues Licht emittierenden Polymer eines Leitertyps (Polyparaphenylen) (M-LPP) und einem rot-oranges Licht emittierenden Polymer (Poly(perylen-co-diethynylbenzol) (PPDP). Wird PPDP in der Polymermischung in einer Menge von 0,05 % eingesetzt, kann eine weiße Lichtemission erzielt werden.

Ein weiterer Ansatz zur Erzeugung von weißer Emission in organischen Leuchtdioden ist in M. Mazzeo et al., Synthetic Metals 139 (2003) 675 bis 677 offenbart. Gemäß M. Mazzeo et al. kann weiße Lichtemission ausgehend von binären organischen Mischungen erreicht werden durch intermolekulare Konvertierungsprozesse, den Exciplex- und den Förster-Transfer-Mechanismus. Zur Erzeugung von weißem Licht mittels des Exciplex-Mechanismus wird gemäß M. Mazzeo et al. eine binäre Mischung eines blaues Licht emittierenden Diaminderivats (N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-3-methylphenyl)-1,1'-diphenyl-4,4'diamin (TPD) und eines eine hohe elektronische Affinität und ein hohes Ionisierungspotential aufweisenden Oligothiophen-S,S-dioxidderivats (2,5-bis-(trimethylcylyl)-thiophen-1,1-dioxid (STO)) eingesetzt.

Aufgabe der vorliegenden Anmeldung gegenüber dem Stand der Technik ist die Bereitstellung weiterer weißes Licht emittierender OLEDs sowie von Zusammensetzungen, die geeignet sind, weißes Licht in OLEDs zu emittieren. Die geeigneten Zusammensetzungen sollen eine lange Lebensdauer aufweisen und in OLEDs hoch effizient sein sowie eine hohe Quantenausbeute aufweisen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine weißes Licht emittierende organische Leuchtdiode enthaltend mindestens ein blaues Licht emittierendes Fluoranthenderivat der allgemeinen Formel I als Komponente A
worin die Symbole die folgenden Bedeutungen aufweisen:
R¹, R², R³, R⁴, R⁵ Wasserstoff, Alkyl, ein aromatischer Rest, ein kondensiertes aromatisches Ringsystem, ein heteroaromatischer Rest oder -CH=CH₂, (E)- oder (Z)-CH=CH-C₆H₅, Acryloyl, Methacryloyl, Methylstyryl, -O-CH=CH₂ oder Glycidyl;
wobei mindestens zwei der Reste R¹, R² und/oder R³ nicht Wasserstoff sind;
X Alkyl, ein aromatischer Rest, ein kondensiertes aromatisches Ringsystem, ein heteroaromatischer Rest oder ein Rest der Formel (I')
oder eine Oligophenylgruppe;
n 1 bis 10, im Falle von X=Oligophenylgruppe, 1–20;
und mindestens ein blaues Licht emittierendes Arylamin-Derivat als Komponente B, wobei sich die HOMO-Energien und LUMO-Energien der Komponenten A und B unterscheiden, mit der Bedingung, dass die LUMO-Energie der Komponente A höher ist als die HOMO-Energie der Komponente B.
Im Allgemeinen beträgt der Unterschied in den HOMO-Energien der Komponenten A und B 0,5 bis 2 eV und der Unterschied in den LUMO-Energien der Komponenten A und B 0,5 bis 2 eV.
Unter einem HOMO ist das höchste besetzte Molekülorbital (highest occupied molecular orbital) und unter LUMO das niedrigste unbesetzte Molekülorbital (lowest unoccupied molecular orbital) zu verstehen.
Unter einem blaues Licht emittierenden Fluoranderivat ist ein Fluoranthanderivat der Formel I zu verstehen, das im Allgemeinen Licht in der Region des sichtbaren elektromagnetischen Spektrums mit Maxima von 430 bis 480 nm, bevorzugt 440 bis 470 nm, besonders bevorzugt 450 bis 470 nm nach Anregung durch elektrischen Strom emittiert.
Unter einem blaues Licht emittierenden Arylamin-derivat ist ein Arylamin-derivat zu verstehen, das im Allgemeinen Licht in der Region des sichtbaren elektromagnetischen Spektrums mit Maxima von 450 bis 600 nm, bevorzugt 470 bis 580 nm, besonders bevorzugt 490 bis 560 nm emittiert.
Die weißes Licht emittierende organische Leuchtdiode (OLED) weist eine Elektrolumineszenz-Farbe auf, die im Allgemeinen die folgenden CIE-Koordinaten (gemäß dem Standard der Commission International de l'Eclarage) aufweist: x = 0,28 – 0,38; bevorzugt 0,31 – 0,35; y = 0,30 – 0,45; bevorzugt 0,37 – 0,40.
Ohne an eine Theorie gebunden zu sein wird angenommen, dass die Emission des weißen Lichts der erfindungsgemäßen Licht emittierenden organischen Leuchtdiode durch die Überlagerung der Emission des eigentlichen Blauemitters (mindestens ein blaues Licht emittierendes Fluoranthenderivat der allgemeinen Formel I) mit einer sogenannten Exciplexemission aus den beiden Spezies, Komponente A und Komponente B, emittiert. Diese Exciplexemission ist niederenergetisch im Vergleich zu der Blauemission und entsteht durch Wechselwirkung des LUMO des Blauemitters mit dem HOMO des Arylamin-Derivats.
Wenn die Unterschiede in den HOMO- und LUMO-Energien beider Materialien groß genug sind, die sich in direktem Kontakt befinden, kommt es zu einer Anhäufung der Elektronen im energieärmeren LUMO und der Löcher im energiereicheren HOMO beider Verbindungen. Die erwähnten Unterschiede zwischen den HOMO-Energien der Komponenten A und B betragen erfindungsgemäß im Allgemeinen 0,5 bis 2 eV, bevorzugt 0,7 bis 1,7 eV, besonders bevorzugt 0,9 bis 1,5 eV. Die Unterschiede in den LUMO-Energien der Komponenten A und B betragen erfindungsgemäß im Allgemeinen 0,5 bis 2 eV, bevorzugt 0,7 bis 1,7 eV, besonders bevorzugt 0,9 bis 1,5 eV. Dadurch entstehen Excitonen geringerer Energie als in dem eigentlichen Blauemitter (Komponente A), wodurch energieärmeres Licht emittiert wird. Durch die Überlagerung des energieärmeren Lichts mit der Blauemission des blaues Licht emittierenden Fluoranthenderivats der Formel I (Komponente A) wird weißes Licht emittiert.
Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen OLED besteht darin, dass beide aktiven Komponenten, nämlich das mindestens eine Fluoranthenderivat der Formel I (Komponente A) und das mindestens eine blaues Licht emittierende Arylamin (Komponente B) energetisch sehr ähnlich sind und es daher nicht zu einem unerwünschten Energietransfer von einer hoch energetischen emittierenden zu einer niederenergetisch emittierenden Verbindung kommt. Ein derartiger Energietransfer führt zu einer Verschiebung der weißen Farbkoordinaten und ist daher unerwünscht.
Geeignete blaues Licht emittierende Fluoranthenderivate der allgemeinen Formel I sind in WO 2005/033051 offenbart. Die in WO 2005/033051 offenbarten Fluoranthenderivate der Formel I zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass die an dem Fluoranthengerüst vorhandenen Substituenten über eine C-C-Einfachbindung mit dem Fluoranthengerüst verknüpft sind.
Im Folgenden sind die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten allgemeinen Begriffe „Alkyl", „aromatischer Rest", „kondensiertes aromatisches Ringsystem", „heteroaromatischer Rest", „Oligophenylgruppe" weiter definiert: Im Sinne der vorliegenden Anmeldung bedeutet „Alkyl" eine lineare, verzweigte oder zyklische substituierte oder unsubstituierte C₁- bis C₂₀-, bevorzugt C₁- bis C₉-Alkylgruppe. Falls X und R² eine Alkylgruppe darstellen, handelt es sich bevorzugt um eine lineare oder verzweigte C₃- bis C₁₀-, besonders bevorzugt C₅- bis C₉- Alkylgruppe. Die Alkylgruppen können unsubstituiert oder mit aromatischen Resten, Halogen-, Nitro- Ether- oder Carboxylgruppen substituiert sein. Besonders bevorzugt sind die Alkylgruppen unsubstituiert oder mit aromatischen Resten substituiert. Bevorzugte aromatische Reste sind nachstehend genannt. Des Weiteren können ein oder mehrere nicht benachbarte Kohlenstoffatome der Alkylgruppe, das/die nicht unmittelbar an das Fluoranthengerüst gebunden ist/sind, durch Si, P, O oder S, bevorzugt durch O oder S, ersetzt sein.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung bedeutet "aromatischer Rest" bevorzugt eine C₆-Arylgruppe (Phenylgruppe). Diese Arylgruppe kann unsubstituiert oder mit linearen, verzweigten oder zyklischen C₁- bis C₂₀-, bevorzugt C₁- bis C₉-Alkylgruppen, die wiederum mit Halogen-, Nitro-, Ether- oder Carboxylgruppen substituiert sein können oder mit einer oder mehreren Gruppen der Formel I', substituiert sein. Des Weiteren können ein oder mehrere Kohlenstoffatome der Alkylgruppe durch Si, P, O, S oder N, bevorzugt O oder S, ersetzt sein. Des Weiteren können die Arylgruppen oder die Heteroarylgruppen mit Halogen-, Nitro-, Carboxylgruppen, Aminogruppen oder Alkoxygruppen oder C₆- bis C₁₄-, bevorzugt C₆- bis C₁₀-Arylgruppen, insbesondere Phenyl- oder Naphthylgruppen, substituiert sein. Besonders bevorzugt bedeutet „aromatischer Rest" eine C₆-Arylgruppe, die gegebenenfalls mit einer oder mehreren Gruppen der Formel I', mit Halogen, bevorzugt Br, Cl oder F, Aminogruppen, bevorzugt NAr'Ar'', wobei Ar' und Ar" unabhängig voneinander C₆-Arylgruppen bedeuten, die, wie vorstehend definiert, unsubstituiert oder substituiert sein können und die Arylgruppen Ar' und Ar'' neben den vorstehend genannten Gruppen auch jeweils mit mindestens einem Rest der Formel I' substituiert sein können; und/oder Nitrogruppen substituiert ist. Ganz besonders bevorzugt ist diese Arylgruppe unsubstituiert oder mit NAr'Ar'' substituiert.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung bedeutet „kondensiertes aromatisches Ringsystem" ein kondensiertes aromatisches Ringsystem mit im Allgemeinen 10 bis 20 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 10 bis 14 Kohlenstoffatomen. Diese kondensierten aromati schen Ringsysteme können unsubstituiert oder mit linearen, verzweigten oder zyklischen C₁- bis C₂₀-, bevorzugt C₁- bis C₉-Alkylgruppen, die wiederum mit Halogen-, Nitro-, Ether- oder Carboxylgruppen substituiert sein können, substituiert sein. Des Weiteren können ein oder mehrere Kohlenstoffatome der Alkylgruppe durch Si, P, O, S oder N, bevorzugt O oder S, ersetzt sein. Des Weiteren können die kondensierten aromatischen Gruppen mit Halogen-, Nitro-, Carboxylgruppen, Aminogruppen oder Alkoxygruppen oder C₆- bis C₁₄-, bevorzugt C₆- bis C₁₀-Arylgruppen, insbesondere Phenyl- oder Naphthylgruppen, substituiert sein. Besonders bevorzugt bedeutet „kondensiertes aromatisches Ringsystem" ein kondensiertes aromatisches Ringsystem, das gegebenenfalls mit Halogen, bevorzugt Br, Cl oder F, Aminogruppen, bevorzugt NAr'Ar'', wobei Ar' und Ar'' unabhängig voneinander C₆-Arlygruppen bedeuten, die, wie vorstehend definiert, unsubstituiert oder substituiert sein können und die Arylgruppen Ar' und Ar'' neben den vorstehend genannten Gruppen auch jeweils mit mindestens einem Rest der Formel I' substituiert sein können, oder Nitrogruppen substituiert ist. Ganz besonders bevorzugt ist das kondensierte aromatische Ringsystem unsubstituiert. Geeignete kondensierte aromatische Ringsysteme sind zum Beispiel Naphthalin, Anthracen, Pyren, Phenanthren oder Perylen.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung bedeutet „heteroaromatischer Rest" eine C₄- bis C₁₄-, bevorzugt C₄- bis C₁₀-, besonders bevorzugt C₄- bis C₅-Heteroarylgruppe, enthaltend mindestens ein N- oder S-Atom. Diese Heteroarylgruppe kann unsubstituiert oder mit linearen, verzweigten oder zyklischen C₁- bis C₂₀-, bevorzugt C₁- bis C₉-Alkylgruppen, die wiederum mit Halogen-, Nitro-, Ether- oder Carboxylgruppen substituiert sein können, substituiert sein. Des Weiteren können ein oder mehrere Kohlenstoffatome der Alkylgruppe durch Si, P, O, S oder N, bevorzugt O oder S, ersetzt sein. Des Weiteren können die Heteroarylgruppen mit Halogen-, Nitro-, Carboxylgruppen, Aminogruppen oder Alkoxygruppen oder C₆- bis C₁₄-, bevorzugt C₆- bis C₁₀-Arylgruppen, substituiert sein. Besonders bevorzugt bedeutet „heteraromatischer Rest" eine Heteroarylgruppe, die gegebenenfalls mit Halogen, bevorzugt Br, Cl oder F, Aminogruppen, bevorzugt NArAr', wobei Ar und Ar' unabhängig voneinander C₆-Arlygruppen bedeuten, die, wie vorstehend definiert, unsubstituiert oder substituiert sein können, oder Nitrogruppen substituiert ist. Ganz besonders bevorzugt ist die Heteroarylgruppe unsubstituiert.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung bedeutet „Oligophenylgruppe" eine Gruppe der allgemeinen Formel (IV)
wobei Ph jeweils Phenyl bedeutet, das in allen 5 substituierbaren Positionen jeweils wiederum mit einer Gruppe der Formel (IV) substituiert sein kann;
m¹, m², m³
m⁴ und m⁵ bedeuten unabhängig voneinander 0 oder 1, wobei mindestens ein Index m¹, m², m³, m⁴ oder m⁵ mindestens 1 bedeutet.
Bevorzugt sind Oligophenyle, worin m¹, m³ und m⁵ 0 bedeuten und m² und m⁴ 1 oder Oligophenyle, worin m¹, m², m⁴ und m⁵ 0 bedeuten und m³ 1 bedeutet, sowie Oligophenyle, worin m² und m⁴ 0 bedeuten und m¹, m⁵ und m³ 1 bedeuten.
Die Oligophenylgruppe kann somit eine dendritische, das heißt hyperverzweigte Gruppe sein, insbesondere wenn m¹, m³ und m⁵ 0 bedeuten und m² und m⁴ 1 bedeuten oder wenn m² und m⁴ 0 bedeuten und m¹, m³ und m⁵ 1 bedeuten und die Phenylgruppen wiederum in 1 bis 5 ihrer substituierbaren Positionen mit einer Gruppe der Formel (IV) substituiert sind, bevorzugt in 2 oder 3 Positionen, besonders bevorzugt – im Falle einer Substitution in 2 Positionen – jeweils in meta-Position zur Verknüpfungsstelle mit dem Grundkörper der Formel (IV) und – im Falle einer Substitution in 3 Positionen – jeweils in ortho-Position und in para-Position zur Verknüpfungsstelle mit dem Grundkörper der Formel (IV).
Die Oligophenylgruppe kann jedoch auch im Wesentlichen unverzweigt sein, insbesondere dann, wenn nur einer der Indices m¹, m², m³, m⁴ oder m⁵ 1 ist, wobei im unverzweigten Fall bevorzugt m³ 1 ist und m¹, m², m⁴ und m⁵ 0 sind. Die Phenylgruppe kann wiederum in 1 bis 5 ihrer substituierbaren Positionen mit einer Gruppe der Formel (IV) substituiert sein, bevorzugt ist die Phenylgruppe an 1 ihrer substituierbaren Positionen mit einer Gruppe der Formel (IV) substituiert, besonders bevorzugt in para-Position zur Verknüpfungsstelle mit dem Grundkörper. Im Folgenden werden die direkt mit dem Grundkörper verknüpften Substituenten erste Substituenten-Generationen genannt. Die Gruppe der Formel (IV) kann wiederum wie vorstehend definiert substitu iert sein. Im Folgenden werden die mit der ersten Substituenten-Generation verknüpften Substituenten zweite Substituenten-Generation genannt.
Entsprechend der ersten und zweiten Substituenten-Generation sind beliebig viele weitere Substituenten-Generationen möglich. Bevorzugt sind Oligophenylgruppen mit den vorstehend genannten Substitutionsmustern, die eine erste und eine zweite Substituenten-Generation aufweisen oder Oligophenylgruppen, die lediglich eine erste Substituenten-Generation aufweisen.
Unter einer „Oligophenylgruppe" im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind des Weiteren solche Gruppen zu verstehen, die auf einem Grundkörper gemäß einer der Formeln V, VI oder VII basieren:
wobei Q jeweils eine Bindung zu einem Rest der Formel I' oder eine Gruppe der Formel VIII bedeutet:
wobei Ph jeweils Phenyl bedeutet, das in maximal 4 Positionen entsprechend dem Substitutionsmuster des zentralen Phenylrings der Gruppe der Formel VIII wiederum mit einer Gruppe der Formel VIII substituiert sein kann;
n¹, n², n³ und n⁴ bedeuten unabhängig voneinander 0 oder 1, wobei bevorzugt n¹, n², n³ und n⁴ 1 bedeuten.
Die Oliophenylgruppen der Formeln V, VI und VII können somit dendritische, das heißt hyperverzweigte Gruppen sein.
Die Oligophenyle der Formeln IV, V, VI und VII sind mit 1 bis 20, bevorzugt 4 bis 16, besonders bevorzugt 4 bis 8 Resten der Formel (I') substituiert, wobei ein Phenylrest mit einem, keinem oder mehreren Resten der Formel (I') substituiert sein kann. Bevorzugt ist ein Phenylrest mit einem oder keinem Rest der Formel (I') substituiert, wobei mindestens ein Phenylrest mit einem Rest der Formel (I') substituiert ist.
Ganz besonders bevorzugte Verbindungen der Formel I, worin X ein Oligophenylrest der allgemeinen Formel IV ist, sind im Folgenden genannt:
Ganz besonders bevorzugte Verbindungen der Formel I, worin X ein Oligophenylrest der allgemeinen Formeln V, VI oder VII ist, sind im Folgenden genannt:
Die Reste R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und X können unabhängig voneinander aus den vorstehend genannten Resten ausgewählt sein.
R⁴ und R⁵ sind bevorzugt Wasserstoff,
R¹ und R³ sind bevorzugt ein aromatischer Rest, ein kondensiertes aromatisches Rinsystem oder ein Rest der Formel I', besonders bevorzugt ein aromatischer Rest, wobei bevorzugte Ausführungsformen des aromatischen Rests bereits vorstehend aufgeführt sind. Ganz besonders bevorzugt sind R¹ und R³ Phenyl.
R² ist bevorzugt Wasserstoff, Alkyl, wobei bevorzugte Ausführungsformen des Alkylrests bereits vorstehend genannt sind, besonders bevorzugt C₁- bis C₉- Alkyl, das ganz besonders bevorzugt unsubstituiert und linear ist, ein aromatischer Rest, wobei bevorzugte aromatische Reste bereits vorstehend genannt sind, besonders bevorzugt ein Phenylrest.
X ist bevorzugt ein aromatischer Rest, wobei bevorzugte aromatische Reste bereits vorstehend genannt sind, besonders bevorzugt ein C₆-Arlyrest, der in Abhängigkeit von n ein- bis dreifach mit Fluoranthenylresten substituiert ist, oder ein kondensiertes aromatisches Ringsystem, wobei bevorzugte kondensierte aromatische Ringsysteme bereits vorstehend genannt sind, besonders bevorzugt ein C₁₀- bis C₁₄- kondensiertes aromatisches Ringsystem, ganz besonders bevorzugt Naphthyl oder Anthracenyl, wobei das kondensierte aromatische Ringsystem in Abhängigkeit von n ein- bis dreifach mit Fluoranthenylresten substituiert ist. Ist X ein aromatischer Rest mit 6 Kohlenstoffatomen, so ist dieser Rest bevorzugt in 1- und 4-Position oder in 1-, 3- und 5-Position mit Fluoranthenylresten substituiert. ist X zum Beispiel ein Anthracenylrest, so ist dieser bevorzugt in 9- und 10-Position mit Fluoranthenylresten substituiert. Unter Fluoranthenylresten sind dabei Gruppierungen der nachfolgend aufgeführten Formel I' zu verstehen
Es ist auch möglich, dass der Rest X selbst ein Fluoranthenylrest der Formel I' ist.
Des Weiteren kann X eine Oligophenylgruppe sein, wobei bevorzugte Oligophenylgruppen bereits vorstehend genannt sind. Bevorzugt ist eine Oligophenylgruppe der allgemeinen Formel (IV), worin m¹, m², m³, m⁴ und m⁵ 0 oder 1 sind, wobei mindestens einer der Indices m¹, m², m³, m⁴ oder m⁵ 1 ist.
n ist eine ganz Zahl von 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 4, besonders bevorzugt 1 bis 3, ganz besonders bevorzugt 2 oder 3. Das bedeutet, die Fluoranthenderivate der allgemeinen Formel 1 weisen bevorzugt mehr als einen Fluoranthenylrest der allgemeinen Formel I' auf. Somit sind ebenfalls solche Verbindungen bevorzugt, in denen X selbst ein Fluoranthenylrest ist. Wenn X eine Oligophenylgruppe ist, ist n eine ganze Zahl von 1 bis 20, bevorzugt 4 bis 16.
Ganz besonders bevorzugt sind Fluoranthenderivate der allgemeinen Formel I, die keine Heteroatome aufweisen.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist X ein gegebenenfalls substituierter Phenylrest und n 2 oder 3. Das bedeutet, der Phenylrest ist mit 2 oder 3 Resten der Formel I' substituiert. Bevorzugt enthält der Phenylrest keine weiteren Substituenten. Wenn n 2 ist, befinden sich die Reste der Formel I' jeweils in para-Position zueinander. Ist n 3, befinden sich die Reste jeweils in meta-Position zueinander.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist X ein gegebenenfalls substituierter Phenylrest und n 1, das heißt, der Phenylrest ist mit einem Rest der Formel I' substituiert.
Weiterhin bevorzugt ist X ein Anthracenylrest und n 2. Das bedeutet, der Anthracenylrest ist mit 2 Resten der Formel I' substituiert. Diese Reste stehen bevorzugt in 9- und 10-Position des Anthracenylrests.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Fluoranthenderivate der allgemeinen Formel I kann nach allen geeigneten dem Fachmann bekannten Verfahren durchgeführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Fluoranthenderivate der Formel I durch Umsetzung von Cyclopentaacenaphthenonderivaten (im Folgenden Acecyclonderivate genannt) hergestellt. Geeignete Herstellungsverfahren für Verbindungen der Formel I, worin n 1 ist, sind zum Beipiel in Dilthey et al., Chem. Ber. 1938, 71, 974 und Van Allen et al., J. Am. Chem. Soc., 1940, 62, 656 offenbart.
Bevorzugte Verfahren zur Herstellung der Fluoranthenderivate der allgemeinen Formel I sind in WO 2005/033051 genannt.
Die Fluoranthenderivate der allgemeinen Formel I zeichnen sich durch ein Absorptionsmaximum im ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums und durch ein Emissionsmaximum im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums aus. Die Quantenausbeute der Fluoranthenderivate der allgemeinen Formel I beträgt im Allgemeinen 20 bis 75 % in Toluol. Fluoranthenderivate der allgemeinen Formel I, worin n 2 oder 3 ist, weisen im Allgemeinen besonders hohe Quantenausbeuten von über 50 % auf.
Ganz besonders bevorzugte Fluoranthenderivate der Formel I, die in den erfindungsgemäßen weißes Licht emittierenden OLEDs eingesetzt werden, sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 7,8,9,10-Tetraphenylfluoranthen, 8-Naphtyl-2-yl-7, 10-diphenylfluoranthen, 8-Nonyl-9-octyl-7,10-diphenylfluoranthen, Benzol-1,4-Bis(2,9-diphenylfluoranth-1-yl), Benzol-1,3,5-tris(2,9-diphenylfluoranth-1-yl), 9,9'-Dimethyl-7,10-7'10'-tetraphenyl[8,8']-bifluoranthen, 9,10-Bis(2,9,10-triphenylfluoranthen-1-yl)anthracen und 9,10-Bis(9,10-diphenyl-2-octylfluoranthen-1-yl)anthracen.
Bei dem blaues Licht emittierenden Arylamin-Derivat handelt es sich im Allgemeinen um Lochleiter auf Arylamin-Basis, wie sie üblicherweise in OLEDs verwendet werden und dem Fachmann bekannt sind. Geeignete Lochleiter auf Arylamin-Basis sind z. B. in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technologie, 4. Auflage Vol. 18, Seiten 837 bis 860, 1996, offenbart.
Bevorzugte Arylamin-Derivate sind tertiäre aromatische Amine ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Triphenylaminen des Benzidintyps, Triphenylaminen des Styrylamintyps, Triphenylaminen des Diamintyps.
Insbesondere geeignete Arylamin-Derivate sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 4,4',4''-Tris(N-(1-naphthyl)-N-phenylamino)triphenylamin (1-TNATA), oder 4,4',4''-Tris-(N-2-naphthyl)-N-phenylamino)triphenylamin (2-TNATA), 4,4'-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl (α-NPD), N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamin (TPD), 1,1-Bis[(di-4-tolylamino)phenyl]cyclohexan (TAPC), N,N'-Bis(4-methylphenyl)-N,N'-bis(4-ethylphenyl)-[1,1'-(3,3'-dimethyl)biphenyl]-4,4'-diamin (ETPD), Tetrakis-(3-methylphenyl)-N,N,N',N'-2,5-phenylendiamin (PDA), α-Phenyl-4-N,N-diphenylaminostyrol (TPS), p-(Diethylamino)-benzaldehyddiphenylhydrazon (DEH), Triphenylamin (TPA), Bis[4-(N,N-diethylamino)-2-methylphenyl)(4-methylphenyl)methan (MPMP), 1-Phenyl-3-[p-(diethylamino)styryl]-5-[p-(diethylamino)phenyl]pyrazolin (PPR oder DEASP) und N,N,N',N'-Tetrakis(4-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamin (TTB).
Bevorzugte Arylaminderivate sind ausgewählt aus 1-TNATA, 2-TNATA, α-NPD, TPD, TAPC, ETPD, PDA, TPS, TPA, MPMP und TTB. Ganz besonders bevorzugt sind die Arylaminderivate ausgewählt aus 1-TNATA, 2TNATA, α-NPD, TPD, TAPC, TPA und TTB.
Ganz besonders bevorzugt wird als Arylamin-Derivat gemäß der vorliegenden Erfindung 4,4',4''-Tris(N-(1-naphthyl)-N-phenylamino)triphenylamin (1-TNATA) oder 4,4',4''-Tris-(N-2-naphthyl)-N-phenylamino)triphenylamin (2-TNATA), eingesetzt.
In dem erfindungsgemäßen weißes Licht emittierenden OLED können das mindestens eine blaues Licht emittierende Fluoranthenderivat der allgemeinen Formel I (Kompo nente A) und das mindestens eine blaues Licht emittierende Arylamin-Derivat (Komponente B) in Form einer Mischung in einer Schicht eines OLEDs vorliegen oder in zwei benachbarten Schichten eines OLEDs vorliegen. Bevorzugt liegen die mindestens eine Komponente A und die mindestens eine Komponente B in zwei unmittelbar benachbarten Schichten vor.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist daher eine Zusammensetzung enthaltend mindestens ein blaues Licht emittierendes Fluoranthenderivat der Formel Ials Komponente A und mindestens ein blaues Licht emittierendes Arylamin als Komponente B, wobei sich die HOMO-Energien und LUMO-Energien der Komponenten A und B unterscheiden mit der Bedingung, dass die LUMO-Energie der Komponente A höher ist als die HOMO-Energie der Komponente B.
Im Allgemeinen beträgt der Unterschied in den HOMO-Energien der Komponenten A und B 0,5 bis 2 eV, und der Unterschied in den LUMO-Energien der Komponenten A und B 0,5 bis 2 eV. Bevorzugte Ausführungsformen der Komponenten A und B sowie der Unterschiede ihrer HOMO und LUMO-Energien sind bereits vorstehend genannt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist eine Licht emittierende Schicht enthaltend die vorstehend genannte erfindungsgemäße Zusammensetzung sowie eine weißes Licht emittierende organische Leuchtdiode (OLED) enthaltend die erfindungsgemäße Zusammensetzung oder die erfindungsgemäße Licht emittierende Schicht, die jeweils vorstehend beschrieben sind.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Anmeldung die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, die bereits vorstehend beschrieben ist, in einer weißes Licht emittierenden organischen Leuchtdiode.
Organische Leuchtdioden (OLEDs) sind grundsätzlich aus mehreren Schichten aufgebaut:

1: Anode
2: Löcher-transportierende Schicht
3: Licht emittierende Schicht
4: Elektronen-transportierende Schicht
5: Kathode

Es ist jedoch auch möglich, dass das OLED nicht alle der genannten Schichten aufweist, zum Beispiel ist ein OLED mit den Schichten (1) (Anode), (3) (Licht emittierende Schicht) und (5) (Kathode) ebenfalls geeignet, wobei die Funktionen der Schichten (2) (Löcher-transportierende Schicht) und (4) (Elektronen-transportierende Schicht) durch die angrenzenden Schichten übernommen werden. OLEDs, die die Schichten (1), (2), (3) und (5) bzw. die Schichten (1), (3), (4) und (5) aufweisen, sind ebenfalls geeignet. Die einzelnen der vorstehend genannten Schichten des OLEDs können wiederum aus zwei oder mehreren Schichten aufgebaut sein. Beispielsweise kann die Löcher-transportierende Schicht aus einer Schicht aufgebaut sein, in die aus der Elektrode Löcher injiziert werden und einer Schicht, die die Löcher von der Loch injizierenden Schicht weg in die Licht emittierende Schicht transportiert. Die elektronen-transportierende Schicht kann ebenfalls aus mehreren Schichten aufgebaut sein, zum Beispiel einer Schicht, worin Elektronen durch die Elektrode injiziert werden, und einer Schicht, die aus der Elektronen-injizierenden Schicht Elektronen erhält und in die Licht emittierende Schicht transportiert. Diese genannten Schichten werden jeweils nach Faktoren wie Energieniveau, Temperaturresistenz und Ladungsträgerbeweglichkeit, sowie Energiedifferenz der genannten Schichten mit den organischen Schichten oder den Metallelektroden ausgewählt. Der Fachmann ist in der Lage, den Aufbau der OLEDs so zu wählen, dass er optimal an die erfindungsgemäß als Emittersubstanzen verwendeten Fluoranthenderivate und Arylamin-Derivate angepasst ist.
Um besonders effiziente OLEDs zu erhalten, sollte das HOMO (höchstes besetztes Molekülorbital) der Loch-transportierenden Schicht mit der Arbeitsfunktion der Anode angeglichen sein, und das LUMO (niedrigstes unbesetztes Molekülorbital) der Elektronentransportierenden Schicht sollte mit der Arbeitsfunktion der Kathode angeglichen sein.
Die Anode (1) ist eine Elektrode, die positive Ladungsträger bereitstellt. Sie kann zum Beispiel aus Materialien aufgebaut sein, die ein Metall, eine Mischung verschiedener Metalle, eine Metalllegierung, ein Metalloxid oder eine Mischung verschiedener Metalloxide enthält. Alternativ kann die Anode ein leitendes Polymer sein. Geeignete Metalle umfassen die Metalle der Gruppen IA, IVB, VB und VIB des Periodensystems der Elemente sowie die Übergangsmetalle der Gruppe VIII. Wenn die Anode lichtdurchlässig sein soll, werden im Allgemeinen gemischte Metalloxide der Gruppen IIB, IIIA und IVA des Periodensystems der Elemente (CAS-Version) eingesetzt, zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid (ITO). Es ist ebenfalls möglich, dass die Anode (1) ein organisches Material, zum Beispiel Polyanilin enthält, wie beispielsweise in Nature, Vol. 357, Seiten 477 bis 479 (11. Juni 1992) beschrieben ist. Zumindest entweder die Anode oder die Kathode sollten mindestens teilweise transparent sein, um das gebildete Licht auskoppeln zu können.
Als Lochtransportmaterial für die Schicht (2) des erfindungsgemäßen OLEDs wird mindestens ein Arylamin-Derivat, wie es vorstehend beschrieben ist, eingesetzt. Zusätzlich kann das erfindungsgemäße OLED weitere Lochtransportmaterialien, wie sie z. B. in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technologie, 4. Auflage, Vol. 18, Seiten 837 bis 860, 1996 offenbart sind, enthalten, soweit diese Lochtransportmaterialien zwischen der Komponente B und der Anode angeordnet sind und nicht zwischen der Komponente A und der Komponente B. Sowohl Löcher transportierende Moleküle als auch Polymere können als Lochtransportmaterial eingesetzt werden.
Üblicherweise neben dem mindestens einen Arylamin-Derivat eingesetzte Löcher transportierende Moleküle sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (1,2-trans-Bis(9H-carbazol-9-yl)cyclobutan (DCZB) und Porphyrinverbindungen sowie Phthalocyanine wie Kupferphthalocyanine. Üblicherweise zusätzlich eingesetzte Löcher transportierende Polymere sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylcarbazolen und Derivaten davon, Polysilanen und Derivaten davon, zum Beispiel (Phenylmethyl)polysilanen und Polyanilinen, Polysiloxanen und Derivaten, die eine aromatische Aminogruppe in der Haupt- oder Seitenkette aufweisen, Polythiophen und Derivaten davon, bevorzugt PEDOT (Poly(3,4-ethylendioxythiophen), besonders bevorzugt PEDOT dotiert mit PSS (Polystyrolsulfonat), Polypyrrol und Derivaten davon, Poly(p-phenylen-vinylen) und Derivaten davon. Beispiele für geeignete Lochtransportmaterialien sind zum Beispiel in JP-A 63070257, JP-A 63175860, JP-A 2 135 359, JP-A 2 135 361, JP-A 2 209 988, JP-A 3 037 992 und JP-A 3 152 184 genannt. Es ist ebenfalls möglich, Löcher transportierende Polymere durch Dotieren Löcher transportierender Moleküle in Polymere wie Polystyrol, Polyacrylat, Poly(methacrylat), Poly(methylmethacrylat), Poly(vinylchlorid), Polysiloxane und Polycarbonat zu erhalten. Die Löcher transportierenden Moleküle werden dazu in den genannten Polymeren, die als polymere Bindemittel dienen, dispergiert. Geeignete Löcher transportierende Moleküle sind die bereits vorstehend genannten Moleküle. Bevorzugte Lochtransportmaterialien sind die genannten Löcher transportierenden Polymere; die Herstellung der als Lochtranspormaterialien genannten Verbindungen ist dem Fachmann bekannt.] Anstelle einer Löcher-transportierenden Schicht (2) kann das erfindungsgemäß als Lochtransportmaterial eingesetzte blaues Licht emittierende Arylamin-Derivat in einer weiteren Ausführungsform als Mischung gemeinsam mit dem erfindungsgemäß einge setzten Fluoranthenderivat der Formel I in der Licht emittierenden Schicht (3) eingesetzt werden.
Die Licht emittierende Schicht (3) kann das Fluoranthenderivat der allgemeinen Formel I allein oder als Mischung mit dem blaues Licht emittierenden Arylamin-Derivat enthalten. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass neben dem Fluoranthenderivat der Formel I und gegebenenfalls dem blaues Licht emittierenden Arylamin-Derivat weitere Verbindungen in der Licht emittierenden Schicht vorliegen. Beispielsweise kann ein Verdünnungsmaterial eingesetzt werden. Dieses Verdünnungsmaterial kann ein Polymer sein, zum Beispiel Poly(N-vinylcarbazol) oder Polysilan. Das Verdünnungsmaterial kann jedoch ebenfalls ein kleines Molekül sein, zum Beispiel 4,4'-N,N'-Dicarbazolbiphenyl (CDP) oder tertiäre aromatische Amine. Wenn ein Verdünnungsmaterial eingesetzt wird, beträgt der Anteil der Fluoranthen-Derivate der Formel I in der Licht-emittierenden Schicht im Allgemeinen weniger als 20 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 10 Gew.-%. Bevorzugt enthält die Licht-emittierende Schicht neben dem mindestens einen Fluoranthenderivat der Formel I und gegebenenfalls dem mindestens einen blaues Licht emittierenden Arylamin-Derivat keine weiteren Verbindungen.
Geeignete Elektronen transportierende Materialien für die Schicht (4) der erfindungsgemäßen OLEDs umfassen mit oxinoiden Verbindungen chelatisierte Metalle wie Tris(8-chinolinolato)aluminium (Alq₃), Verbindungen auf Phenanthrolinbasis wie 2,9-Dimethyl,4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (DDPA = BCP) oder 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin (DPA) und Azolverbindungen wie 2-(4-Biphenylyl)-5-(4t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol (PBD) und 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-t-butylphenyl)-1,2,4-triazol (TAZ) Anthrachinondimethan und Derivate davon, Benzochinon und Derivate davon, Naphthochinon und Derivate davon, Fluorenon-Derivate, Diphenyldicyanoethylen und Derivate davon, Diphenochinonderivate, Polychinolin und Derivate davon, Fluorenenon-Derivate, Diphenyldicyanoethylen und Derivate davon, Diphenochinonderivate, Polychinolin und Derivate davon, Polychinoxalin und Derivate davon und Polyfluoren und Derivate davon. Beispiele für geeignete Elektronen transportierende Materialien sind zum Beispiel in JP-A 63070257, JP-A 63 175860, JP-A 2 135 359, JP-A 2 135 361, JP-A 2 209 988, JP-A 3 037 992 und JP-A 3 152 184 offenbart. Bevorzugte Elektronen transportierende Materialien sind Azolverbindungen, Benzochinon und Derivate davon, Anthrachinon und Derivate davon, Polyfluoren und Derivate davon. Besonders bevorzugt sind 2-(4-Biphenyl)-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol, Benzochinon, Anthrachinon, Alq₃, BCP und Polychinolin. Die nicht polymeren Elektronen transportierenden Materialien können mit einem Polymer als polymeres Bindemittel gemischt werden. Geeignete polymere Bindemittel sind Polymere, die keine starke Absorption von Licht im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums aufweisen. Geeignete Polymere sind die bereits als polymere Bindemittel bezüglich der Löcher transportierenden Materialien genannten Polymere. Dabei kann die Schicht (4) sowohl zur Erleichterung des Elektronentransports dienen als auch als Pufferschicht oder als Sperrschicht, um ein Quenchen des Excitons an den Grenzflächen der Schichten des OLEDs zu vermeiden. Vorzugsweise verbessert die Schicht (4) die Beweglichkeit der Elektronen und reduziert ein Quenchen des Excitons.
Von den vorstehend als Löcher transportierende Materialien und Elektronen transportierende Materialien genannten Materialien können einige mehrere Funktionen erfüllen. Zum Beispiel sind einige der Elektronen leitenden Materialien gleichzeitig Löcher blockende Materialien, wenn sie ein tief liegendes HOMO aufweisen.
Die Ladungstransportschichten können auch elektronisch dotiert sein, um die Transporteigenschaften der eingesetzten Materialien zu verbessern, um einerseits die Schichtdicken großzügiger zu gestalten (Vermeidung von Pinholes/Kurzschlüssen) und um andererseits die Betriebsspannung des Devices zu minimieren. Beispielsweise können die Lochtransportmaterialien mit Elektronenakzeptoren dotiert werden, zum Beispiel können Phthalocyanine bzw. Arylamine wie TPD oder TDTA mit Tetrafluorotetracyano-chinodimethan (F4-TCNQ) dotiert werden. Die Elektronentransportmaterialien können zum Beispiel mit Alkalimetallen dotiert werden, beispielsweise Alq₃ mit Lithium. Die elektronische Dotierung ist dem Fachmann bekannt und zum Beipsiel in W. Gao, A. Kahn, J. Appl. Phys., Vol. 94, No. 1, 1 July 2003, p-dotierte organische Schichten) und A. G. Werner, F. Li, K. Harada, M. Pfeiffer, T. Fritz, K. Leo, Appl. Phys. Lett., Vol. 82, No. 25, 23 June 2003; Pfeiffer et al., Organic Electronics 2003, 4, 89–103) offenbart.
Die Kathode (5) ist eine Elektrode, die zur Einführung von Elektronen oder negativen Ladungsträgern dient. Die Kathode kann jedes Metall oder Nichtmetall sein, das eine geringere Arbeitsfunktion aufweist als die Anode. Geeignete Materialien für die Kathode sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen der Gruppe IA, zum Beispiel Li, Cs, Erdalkalimetallen der Gruppe IIA, Metallen der Gruppe IIB des Periodensystems der Elemente (CAS-Version), umfassend die Seltenerdmetalle und die Lanthanide und Aktinide. Des Weiteren können Metalle wie Aluminium, Indium, Calcium, Barium, Samarium und Magnesium sowie Kombinationen davon eingesetzt werden. Weiterhin können Lithium enthaltende organometallische Verbindungen oder LiF zwischen der organischen Schicht und der Kathode aufgebracht werden, um die Betriebsspannung (Operating Voltage) zu vermindern.
Das OLED gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich weitere Schichten enthalten, die dem Fachmann bekannt sind, solange die Löcher-transportierende Schicht (2) enthaltend Komponente B und die Licht emittierende Schicht (3) enthaltend die Komponente A unmittelbar benachbart sind. Beispielsweise können zusätzliche Schichten zwischen der Licht emittierenden Schicht (3) und der Schicht (4) vorhanden sein, um den Transport der negativen Ladung zu erleichtern und/oder die Bänderlücke zwischen den Schichten aneinander anzupassen. Alternativ kann diese Schicht als Schutzschicht dienen.
In einer weiteren Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße OLED zusätzlich zu den Schichten (1) bis (5) mindestens eine der im Folgenden genannten weiteren Schichten:

– eine Loch-Injektionsschicht zwischen der Anode (1) und der Löcher-transportierenden Schicht (2);
– eine Blockschicht für Löcher und/oder Excitonen zwischen der Licht emittierenden Schicht (3) und der Elektronen-transportierenden Schicht (4);
– eine Elektronen-Injektionsschicht zwischen der Elektronen-transportierenden Schicht (4) und der Kathode (5).

Es ist jedoch auch möglich, dass das OLED nicht alle der genannten Schichten aufweist, zum Beispiel ist ein OLED mit den Schichten (1) (Anode), (3) (Licht emittierende Schicht) und (5) (Kathode) ebenfalls geeignet, wobei die Funktionen der Schichten (2) (Löcher-transportierende Schicht) und (4) (Elektronen-transportierende Schicht) durch die angrenzenden Schichten übernommen werden. OLEDs, die die Schichten (1), (2), (3) und (5) bzw. die Schichten (1), (3), (4) und (5) aufweisen, sind ebenfalls geeignet.
Bevorzugt ist ein OLED umfassend die Schichten (1), (2), (3), (4) und (5), besonders bevorzugt (1), (3), (4) und (5), wobei die Licht emittierende Schicht (3) zusätzlich zu dem mindestens einen Fluoranthenderivat der Formel I blaues Licht emittierendes mindestens ein Arylamin-Derivat aufweist.
Dem Fachmann ist bekannt, wie er (zum Beispiel auf Basis von elektrochemischen Untersuchungen) geeignete Materialien auswählen muss. Geeignete Materialien für die einzelnen Schichten sind dem Fachmann bekannt und z.B. in WO 00/70655 offenbart.
Des Weiteren kann jede der genannten Schichten des erfindungsgemäßen OLEDs aus zwei oder mehreren Schichten ausgebaut sein. Des Weiteren ist es möglich, dass einige oder alle der Schichten (1), (2), (3), (4) und (5) oberflächenbehandelt sind, um die Effizienz des Ladungsträgertransports zu erhöhen. Die Auswahl der Materialien für jede der genannten Schichten ist bevorzugt dadurch bestimmt, ein OLED mit einer hohen Effizienz zu erhalten.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen OLEDs kann nach dem Fachmann bekannten Methoden erfolgen. Im Allgemeinen wird das OLED durch aufeinander folgende Dampfabscheidung (Vapor deposition) der einzelnen Schichten auf ein geeignetes Substrat hergestellt, wenn die Schichten aus verdampfbaren Molekülen, also Molekülen mit geringem Molekulargewicht aufgebaut sind. Geeignete Substrate sind bevorzugt transparente Substrate zum Beispiel Glas oder Polymerfilme. Zur Dampfabscheidung können übliche Techniken eingesetzt werden wie thermische Verdampfung, Chemical Vapor Deposition und andere. In einem alternativen Verfahren, wenn die Schichten aus polymeren Materialien aufgebaut sind, können die organischen Schichten des OLEDs aus Lösungen oder Dispersionen in geeigneten Lösungsmitteln aufgebracht werden, wobei dem Fachmann bekannte Beschichtungstechniken, zum Beispiel Aufschleudern, Drucken oder Rakeln, angewendet werden.
Die Applikation selber kann durch konventionelle Techniken erfolgen, zum Beispiel Spincoating, Tauchen durch filmbildendes Aufrakeln (Siebdrucktechnik), durch Auftragen mit einem Tintenstrahldrucker oder durch Stempeldruck, zum Beispiel durch PDMS (Stempeldruck mittels einem Silikonkautschukstempel der photochemisch strukturiert wurde).
Im Allgemeinen haben die verschiedenen Schichten folgende Dicken: Anode (2) 500 bis 5000 Å, bevorzugt 1000 bis 2000 Å; Löcher-transportierende Schicht (3) 50 bis 1000 Å, bevorzugt 200 bis 800 Å, Licht emittierende Schicht (4) 10 bis 2000 Å, bevorzugt 30 bis 1500 Å, Elektronen transportierende Schicht (5) 50 bis 1000 Å, bevorzugt 100 bis 800 Å, Kathode (6) 200 bis 10.000 Å, bevorzugt 300 bis 5000 Å. Die Lage der Rekombinationszone von Löchern und Elektronen in dem erfindungsgemäßen OLED und somit das Emissionsspektrum des OLED können durch die relative Dicke jeder Schicht beeinflusst werden. Das bedeutet, die Dicke der Elektronentransportschicht sollte bevorzugt so gewählt werden, dass die Elektronen/Löcher Rekombinationszone in der Licht emittierenden Schicht liegt. Das Verhältnis der Schichtdicken der einzelnen Schichten in dem OLED ist von den eingesetzten Materialien abhängig. Die Schichtdi cken von gegebenenfalls eingesetzten zusätzlichen Schichten sind dem Fachmann bekannt.
Die erfindungsgemäßen OLEDs weisen eine hohe Effizienz auf. Die Effizienz der erfindungsgemäßen OLEDs kann des Weiteren durch Optimierung der anderen Schichten verbessert werden. Beispielsweise können hoch effiziente Kathoden wie Ca, Ba oder LiF in Verbindung mit Metallen wie Ca, Ba, Al eingesetzt werden. Geformte Substrate und neue Löcher-transportierende Materialien, die eine Reduktion der Operationsspannung oder eine Erhöhung der Effizienz bewirken, sind ebenfalls in den erfindungsgemäßen OLEDs einsetzbar. Des Weiteren können zusätzliche Schichten in den OLEDs vorhanden sein, um die Energielevel der verschiedenen Schichten einzustellen und um Elektrolumineszenz zu erleichtern.
Die erfindungsgemäßen OLEDs können in allen Vorrichtungen eingesetzt werden, worin Elektrolumineszenz nützlich ist. Geeignete Vorrichtungen sind bevorzugt ausgewählt aus stationären und mobilen Bildschirmen. Stationäre Bildschirme sind z.B. Bildschirme von Computern, Fernsehern, Bildschirme in Druckern, Küchengeräten sowie Reklametafeln, Beleuchtungen und Hinweistafeln. Mobile Bildschirme sind z.B. Bildschirme in Handys, Laptops, Fahrzeugen sowie Zielanzeigen an Bussen und Bahnen.
Weiterhin können die erfindungsgemäßen blaues Licht emittierenden Fluoranthenderivate (Komponente A)/blaues Licht emittierenden Arylaminderivate (Komponente B) in OLEDs mit inverser Struktur eingesetzt werden. Bevorzugt werden die erfindungsgemäß eingesetzten blaues Licht emittierenden Fluoranthenderivate (Komponente A)/blaues Licht emittierenden Arylaminderivate (Komponente B) in diesen inversen OLEDs wiederum in der Licht emittierenden Schicht, besonders bevorzugt als Licht emittierende Schicht ohne weitere Zusätze, eingesetzt. Der Aufbau von inversen OLEDs und die üblicherweise darin eingesetzten Materialien sind dem Fachmann bekannt.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung zusätzlich.
Beispiel
Es wird ein OLED hergestellt, das den folgenden Aufbau aufweist:
OLED-Aufbau

A:: Al: Aluminium (Kathode)
B:: LiF: Lithiumfluorid (Elektroneninjektionsschicht)
C:: BCP: 2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (Bathocuproin) (Lochblockier-schicht); Schichtdicke: 10 nm
D:: TPF: 7,8,9,10-Tetraphenylfluoranthen (Blauemitter, Komponente A); Schichtdicke: 50 nm
E:: 1-TNATA: 4,4',4''-Tris(N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino)triphenylamin (blaues Licht emittierendes Arylaminderivat, Komponente B); Schichtdicke: 50 nm
F:: ITO: Indiumzinnoxid (transparente Anode)

Die Herstellung des OLEDs erfolgt wie folgt:
ITO-beschichtetes Glas wurde mit Aeton und Isopropanol im Ultraschallbad gereinigt gefolgt von einer UV-Ozon-Behandlung. Die emittierende Fläche wurde lithographisch definiert, indem durch Spincoating eine Passivierungsschicht des Photolacks AZ 5214 (Hoechst) aufgebracht wurde. Alle weiteren Materialien wurden im Ultrahochvakuum sequentiell aufgedampft.
In 1 ist der Aufbau des OLEDs gemäß dem vorstehenden Beispiel dargestellt.
Darin bedeuten:

1: LiF/Al
2: BCP
3: TPF
4: 1-TNATA
5: ITO

In 2 ist das Emissionsspektrum des OLED gemäß 1 dargestellt.
Darin bedeuten:

I:: Intensität a. u. (arbitrary units)
W:: Wellenlänge [nm]

Aus 2 ist erkennbar, dass ein OLED mit dem in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Aufbau weißes Licht emittiert. Die CIE-Koordinaten (gemäß dem Standard der Commission International de l'Eclarage) des Spektrums sind: x = 0,314; y = 0,39.

Claims

Weißes Licht emittierende organische Leuchtdiode enthaltend mindestens ein blaues Licht emittierendes Fluoranthenderivat der allgemeinen Formel I als Komponente A
worin die Symbole die folgenden Bedeutungen aufweisen: R¹, R², R³, R⁴, R⁵ Wasserstoff, Alkyl, ein aromatischer Rest, ein kondensiertes aromatisches Ringsystem, ein heteroaromatischer Rest oder -CH=CH₂, (E)- oder (Z)-CH=CH-C₆H₅, Acryloyl, Methacryloyl, Methylstyryl, -O-CH=CH₂ oder Glycidyl; wobei mindestens zwei der Reste R¹, R² und/oder R³ nicht Wasserstoff sind; X Alkyl, ein aromatischer Rest, ein kondensiertes aromatisches Ringsystem, ein heteroaromatischer Rest oder ein Rest der Formel (I')
oder eine Oligophenylgruppe; n 1 bis 10, im Falle von X=Oligophenylgruppe, 1–20; und mindestens ein blaues Licht emittierendes Arylamin-Derivat als Komponente B, wobei sich die HOMO-Energien und LUMO-Energien der Komponenten A und B unterscheiden, mit der Bedingung, dass die LUMO-Energie der Komponente A höher ist als die HOMO-Energie der Komponente B.
Weißes Licht emittierende organische Leuchtdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied in den HOMO-Energien der Komponenten A und B 0,5 bis 2 eV, und der Unterschied in LUMO-Energien der Komponenten A und B 0,5 bis 2 eV beträgt.
Weißes Licht emittierende organische, Leuchtdiode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass R⁴ und R⁵ in dem mindestens einen Fluoranthenderivat der Formel I Wasserstoff sind.
Weißes Licht emittierende organische Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass R¹ und R³ in dem mindestens einen Fluoranthenderivat der Formel I jeweils ein Phenylrest sind.
Weißes Licht emittierende organische Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass X in dem mindestens einen Fluoranthenderivat der Formel I ein aromatischer Rest, ein kondensiertes aromatisches Ringsystem oder ein Rest der Formel I – oder eine Oligophenylgruppe ist.
Weißes Licht emittierende organische Leuchtdiode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mindestens einen Fluoranthenderivat der Formel I n 2 oder 3 ist, oder, wenn X eine Oligophenylgruppe ist, 1 bis 20.
Weißes Licht emittierende Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fluoranthenderivat der Formel I ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 7,8,9,10-Tetraphenylfluoranthen, 8-Naphtyl-2yl-7,10-diphenylfluoranthen, 8-Nonyl-9-octyl-7,10-diphenylfluoranthen, Benzol-1,4-bis-(2,9-diphenylfluoranth-1-yl), Benzol-1,3,5-tris(2,9-diphenylfluoranth-1-yl), 9,9'-Dimethyl-7,10,7',10'-tetraphenyl-[8,8']-difluoranthen, 9,10 Bis (2,9,10-triphenylfluoranthen-1-yl)anthracen und 9,10- Bis (9,10-diphenyl-2-octylfluoranthen-1-yl)anthracen.
Weißes Licht emittierende organische Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das blaues Licht emittierende Arylamin-Derivat ausgewählt ist aus der Gruppe aus Triphenylaminen des Benzidintyps, Triphenylaminen des Styrylamintyps, Triphenylaminen des Diamintyps.
Weißes Licht emittierende organische Leuchtdiode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Arylamin-Derivat 4,4',4''-Tris(N-(1-Naphtyl)-N-phenylamino)triphenylamin oder 4,4',4''-Tris(N-(2-Naphthyl)-N-phenylamino)triphenylamin ist.
Zusammensetzung enthaltend mindestens ein blaues Licht emittierendes Fluoranthenderivat der Formel I als Komponente A wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 definiert und mindestens ein blaues Licht emittierendes Arylamin-Derivat als Komponente B, wobei sich die HOMO-Energien und LUMO-Energien der Komponenten A und B unterscheiden, mit der Bedingung, dass die LUMO-Energie der Komponente A höher ist als die HOMO-Energie der Komponente B.
Zusammensetzung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied in den HOMO-Energien der Komponenten A und B 0,5 bis 2 eV und der Unterschied in den LUMO-Energien der Komponenten A und B 0,5 bis 2 eV beträgt.
Licht emittierende Schicht enthaltend eine Zusammensetzung gemäß Anspruch 10 oder 11.
Weißes Licht emittierende organische Leuchtdiode enthaltend eine Zusammensetzung nach Anspruch 9 oder eine Licht emittierende Schicht nach Anspruch 12.
Vorrichtung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus stationären Bildschirmen wie Bildschirmen von Computern, Fernsehern, Bildschirmen in Druckern, Küchengeräten sowie Reklametafeln, Beleuchtungen, Hinweistafeln und mobilen Bildschirmen wie Bildschirmen in Handys, Laptops, Fahrzeugen sowie Zielanzeigen an Bussen und Bahnen enthaltend mindestens eine organische Leuchtdiode gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 13.
Verwendung einer Zusammensetzung gemäß Anspruch 10 oder 11 in einer weißes Licht emittierenden organischen Leuchtdiode.