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Die
vorliegende Erfindung betrifft Polymere, die substituierte Indenofluorenderivate
als Struktureinheit enthalten, substituierte Indenofluorenderivate,
Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Polymere, Mischungen (auch als Elends bezeichnet) und Lösungen,
die die erfindungsgemäßen Polymere enthalten,
sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Polymere
in elektronischen Vorrichtungen, insbesondere in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen,
sogenannten OLEDs (OLED = Organic Light Emitting Device).
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In
der Vergangenheit wurden in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen überwiegend
kleine Moleküle als zweckdienliche Komponenten, z. B. als
Phosphoreszenzemitter, eingesetzt. Die Verwendung von kleinen Molekülen
in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen (SMOLED) ermöglicht
gute Farbeffizienzen, hohe Lebensdauern sowie die erforderlichen
niedrigen Betriebsspannungen. Der Nachteil solcher Systeme ist jedoch
die aufwendige Herstellung. So erfordert z. B. die Schichtablagerung
der kleinen Moleküle aufwendige Verfahren, wie z. B. thermische
Beschichtungsverfahren, was zu einer begrenzten maximalen Vorrichtungsgröße
führt.
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Seit
einiger Zeit werden deshalb konjugierte Polymere mit den entsprechenden
Eigenschaften für optoelektronische Anwendungen verwendet,
da diese durch Rotationsbeschichtung oder Druckbeschichtung leicht
und kostengünstig als Schicht aufgetragen werden können.
Zudem weisen solche Systeme meist eine hohe Lebensdauer auf. Konjugierte
Polymere werden bereits seit langem intensiv als vielversprechende
Materialien in OLEDs untersucht. OLEDs, die als organische Materialien
Polymere aufweisen, werden dabei häufig auch als PLEDs
(PLED = Polymer Light Emitting Device) bezeichnet. Ihre einfache
Herstellung verspricht eine kostengünstige Herstellung
von entsprechenden Elektrolumineszenzvorrichtungen.
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PLEDs
bestehen entweder nur aus einer Schicht, die möglichst
sämtliche Funktionen (Ladungsinjektion, Ladungstransport,
Rekombination) einer OLED in sich vereinigen kann, oder sie bestehen
aus mehreren Schichten, die die jeweiligen Funktionen einzeln oder
teilweise kombiniert aufweisen. Zur Herstellung von Polymeren mit
den entsprechenden Eigenschaften werden unterschiedliche Monomere
zur Polymerisation eingesetzt, die die entsprechenden Funktionen übernehmen.
So ist es für die Erzeugung aller drei Emissionsfarben
in der Regel nötig, bestimmte Monomere in die entsprechenden
Polymere einzupolymerisieren. Um durch Lichtmischung weißes
Licht zu erzeugen, benötigt man Licht der drei Farben Rot,
Grün und Blau. Um eine hohe Lichteffizienz zu gewährleisten
zieht man Triplett-Emitter (Phosphoreszenz) den licht-schwächeren
Singulett-Emittern (Fluoreszenz) vor. Konjugierte Polymere eignen
sich als Host-Materialien nur für rot- oder gelb-emittierende
Triplett-Emitter, nicht jedoch für Triplett-Emitter mit
höherer Energie (blau- bzw. grün-emittierende
Triplett-Emitter), da die niedrigen Triplett-Energien der konjugierten
Polymere die Emission jeglicher Triplett-Emitter mit höherer
Energie (kürzeren Wellenlängen) quenchen (aus
dem Englischen „to quench”: löschen).
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Um
das genannte Problem des Quenchens zu umgehen, ist es möglich
nicht-konjugierte oder teilweise konjugierte Polymere einzusetzen.
Diese weisen jedoch bisher den Nachteil auf, dass die Lebensdauer
solcher Systeme nicht zufriedenstellend ist. So ist zum Beispiel
Poly-N-vinylcarbazol ein bekanntes System für einen Triplett-Emitter
im grünen Bereich. Daraus hergestellte optoelektronische
Vorrichtungen weisen jedoch äußerst kurze Lebensdauern
auf.
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Somit
konnten mit Ausnahme von Triplett-Emitter-Polymeren, die im tiefroten
Bereich emittieren, bisher keine Polymere mit hoher Lebensdauer
und hoher Emissionseffizienz bereitgestellt werden.
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Um
dieses Problem zu lösen, wurden bereits in der
WO 02/04543 Polymere vorgeschlagen,
deren Konjugation durch den Einbau von Diphenylfluoren in das Polymergrundgerüst
unterbrochen ist. Ebenso schlagen die
WO 05/061181 , die
EP 1589595 , die
WO 97/31048 und die
WO 97/20877 Spirobifluoren als konjugationsunterbrechende
Einheit im Polymergrundgerüst vor. Polymere, enthaltend
diese Einheiten, weisen jedoch eine geringe Löslichkeit
in organischen Lösungsmitteln auf. Somit ist es kaum möglich,
kostengünstige Herstellungsverfahren, wie Rotationsbeschichten
und Druckbeschichten, zur Herstellung von organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen
anzuwenden.
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Es
war demnach eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Polymere und
Verbindungen bereitzustellen, die eine einfache und kostengünstige
Herstellung von lichteffizienten (vor allem im grünen und
blauen Spektralbereich) organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen
mit hohen Lebensdauern ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst
durch die Bereitstellung eines Polymers, das mindestens eine Struktureinheit
der Formel (I) enthält:
Formel
(I) wobei die verwendeten Symbole und Indices die folgenden
Bedeutungen haben:
die gestrichelten Linien stellen unabhängig
voneinander eine Bindung zu einer weiteren Struktureinheit des Polymers
dar;
L
1 und L
2 stellen
unabhängig voneinander eine kovalente Einfachbindung oder
eine Einheit dar, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die
aus einer C
1-10-Alkylengruppe, C
2-10-Alkenylengruppe, C
2-10-Alkinylengruppe
und Si
1-10-Silylengruppe besteht, wobei
eine oder mehrere CH
2-Einheiten durch NR,
O oder S und eine oder mehrere SiH
2-Einheiten
durch O ersetzt sein können;
W stellt eine tetravalente
Einheit dar, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus
C, Si, Ge und einem Strukturelement der folgenden Formeln (II) und
(III) besteht:
wobei
D gleich oder verschieden bei jedem Auftreten eine Einheit ist,
die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus CR
2,
O, S und NR besteht,
E und J jeweils unabhängig voneinander
Einheiten sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die
aus CR und N besteht,
n 1, 2 oder 3 ist, und
m 0, 1 oder
2 ist;
wobei R ein Rest ist, der aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus H, F und C
1-6-Alkyl besteht;
mit
der Maßgabe, dass nur ein Vertreter aus E, D und J verschieden
von CR oder CR
2 ist;
wobei für
den Fall, dass die tetravalente Einheit W eine Einheit der Formel
(II) oder (III) ist, C
1 und C
3 an
verschiedene Atome der Einheit W binden;
U, V und V' stellen
unabhängig voneinander eine kovalente Einfachbindung oder
eine bivalente Einheit dar, die aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus CR
1R
2,
C=O, NR
1, O, SiR
1R
2, P=O, S und GeR
1R
2 besteht;
wobei R
1 und
R
2 unabhängig voneinander aus der
Gruppe ausgewählt sind, die aus H, F, einer C
1-40-Alkylgruppe,
einer C
2-40-Alkenylgruppe, einer C
2-40- Alkinylgruppe, einer optional substituierten
C
6-40-Arylgruppe und einer optional substituierten
5- bis 25-gliedrigen Heteroarylgruppe besteht;
C
1 bis
C
8 stellen jeweils ein C-Atom dar;
Ar
1 und Ar
2 stellen
jeweils unabhängig voneinander ein 5- bis 25-gliedriges
optional substituiertes aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem
dar;
Ar
3, Ar
4 und
Ar
5 stellen unabhängig voneinander
eine optional substituierte C
6-40-Arylgruppe
oder eine optional substituierte 5- bis 25-gliedrige Heteroarylgruppe
dar, wobei die C-Atome C
1 und C
2 Bestandteil
von Ar
3, die C-Atome C
3 bis
C
6 Bestandteil von Ar
4 und
die C-Atome C
7 und C
8 Bestandteil
von Ar
5 sind.
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Es
wurde festgestellt, dass ein Polymer, das mindestens eine Struktureinheit
der Formel (I) enthält, als Hostmaterial für blau-,
grün- und rot (orange)-emittierende Triplett-Emitter dienen
kann, wobei deren Emission nicht gequencht wird, so dass die hohe
Emissionseffizienz der Triplett-Emitter erhalten bleibt. Zudem kann
insbesondere durch die Einheiten U, V und V' der Formel (I) die
Löslichkeit der resultierenden Polymere entsprechend abgestimmt
werden, so dass die Schichtauftragung der Polymere für
organische Elektrolumineszenzvorrichtungen in einem einfachen und
kostengünstigen Verfahren bewerkstelligt werden kann.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter einer C1-6-Alkylgruppe,
einer C1-10-Alkylgruppe und einer C1-40-Alkylgruppe lineare, verzweigte oder
cyclische Alkylgruppen mit 1 bis 6, 1 bis 10 oder 1 bis 40 Kohlenstoffatomen
verstanden. Bevorzugt sind in allen drei Fällen Alkylgruppen
mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 1 bis 3 Kohlenstoffatomen.
Ein oder mehrere Wasserstoffatome an diesen Alkylgruppen können
vorzugsweise auch durch ein Fluoratom ersetzt sein. Außerdem
können ein oder mehrere der CH2-Gruppen
dieser Einheiten durch NR, O oder S ersetzt sein (R ist dabei ein
Rest, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus H und
C1-6-Alkyl besteht). Wenn eine oder mehrere
der CH2-Gruppen durch NR, O oder S ersetzt
ist, ist es besonders bevorzugt, dass nur eine dieser Gruppen ersetzt
ist; besonders bevorzugt durch ein O-Atom. Beispiele solcher Verbindungen schließen
die folgenden ein: Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl,
s-Butyl, t-Butyl, 2-Methylbutyl, n-Pentyl, s-Pentyl, Cyclopentyl,
n-Hexyl, Cyclohexyl, n-Heptyl, Cycloheptyl, n-Octyl, Cyclooctyl,
2-Ethylhexyl, Trifluormethyl, Pentafluorethyl und 2,2,2-Trifluorethyl.
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Unter
einer C2-10-Alkenylgruppe, bzw. C2-40-Alkenylgruppe versteht man eine lineare,
verzweigte oder cyclische Alkenylgruppe mit 2 bis 10, bzw. 2 bis
40 Kohlenstoffatomen. Ein oder mehrere Wasserstoffatome können
durch ein Fluoratom ersetzt sein. Außerdem können
ein oder mehrere der CH2-Gruppen dieser Einheiten durch NR, O oder
S ersetzt sein (R ist dabei ein Rest, der aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus H und C1-6-Alkyl besteht).
Wenn eine oder mehrere der CH2-Gruppen durch
NR, O oder S ersetzt ist, ist es besonders bevorzugt, dass nur eine
dieser Gruppen ersetzt ist. Beispielhaft können hierfür
Ethenyl, Propenyl, Butenyl, Pentenyl, Cyclopentenyl, Hexenyl, Cyclohexenyl,
Heptenyl, Cycloheptenyl, Octenyl und Cyclooctenyl genannt werden.
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Unter
einer C2-10-Alkinylgruppe, bzw. C2-40-Alkinylgruppe versteht man eine lineare
oder verzweigte Alkinylgruppe mit 2 bis 10, bzw. 2 bis 40 Kohlenstoffatomen.
Ein oder mehrere Wasserstoffatome können durch ein Fluoratom
ersetzt sein. Außerdem können ein oder mehrere
der CH2-Gruppen dieser Einheiten durch NR, O oder S ersetzt sein
(R ist dabei ein Rest, der aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus H und C1-6-Alkyl besteht). Wenn
eine oder mehrere der CH2-Gruppen durch
NR, O oder S ersetzt ist, ist es besonders bevorzugt, dass nur eine
dieser Gruppen ersetzt ist. Beispielhaft können hierfür
Ethinyl, Propinyl, Butinyl, Pentinyl, Hexinyl und Octinyl genannt
werden.
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Unter
dem Begriff ”5- bis 25-gliedriges optional substituiertes
aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem” versteht
im Sinne der vorliegenden Erfindung ein System, das nicht notwendigerweise
nur aromatische bzw. heteroaromatische Gruppen enthält,
sondern in dem auch mehrere aromatische bzw. heteroaromatische Gruppen
durch eine kurze nichtaromatische Einheit (< 10% der von H verschiedenen Atome,
vorzugsweise < 5%
der von H verschiedenen Atome), wie beispielsweise C (sp3-hybridisiert), N, O, Si, P, S, Ge (z. B.:
CR2, C=O, NR, O, SiR2,
P=O, S und GeR2, wobei R ausgewählt
ist aus der Gruppe, die aus H, einer C1-40-Alkylgruppe,
einer C2-40-Alkenylgruppe, einer C2-40-Alkinylgruppe, einer optional substituierten
C6-40- Arylgruppe und einer optional substituierten
5- bis 25-gliedrigen Heteroarylgruppe besteht) unterbrochen sein
können. So sollen beispielsweise auch Systeme, wie 9,9'-Spirobifluoren,
9,9-Diarylfluoren und Triarylamin, als aromatische Ringsysteme verstanden
werden.
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Das
aromatische bzw. heteroaromatische Ringsystem kann monocyclisch
oder polycyclisch sein, d. h. es kann einen Ring (z. B. Phenyl)
oder zwei oder mehr Ringe aufweisen, welche kondensiert (z. B. Naphthyl) oder
kovalent verknüpft sein können (z. B. Biphenyl),
oder eine Kombination von kondensierten und verknüpften
Ringen beinhalten. Bevorzugt sind vollständig konjugierte
Ringsysteme.
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Erfindungsgemäß bevorzugte
aromatische Ringsysteme sind z. B. Phenyl, Biphenyl, Triphenyl, [1,1':3',1'']Terphenyl-2'-yl,
Naphthyl, Anthracen, Binaphthyl, Phenanthren, Dihydrophenanthren,
Pyren, Dihydropyren, Chrysen, Perylen, Tetracen, Pentacen, Benzo[a]pyren,
Fluoren, Inden, Indenofluoren und Spirobifluoren.
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Erfindungsgemäß bevorzugte
heteroaromatische Ringsysteme sind z. B. 5-gliedrige Ringe wie Pyrrol, Pyrazol,
Imidazol, 1,2,3-Triazol, 1,2,4-Triazol, Tetrazol, Furan, Thiophen,
Selenophen, Oxazol, Isoxazol, 1,2-Thiazol, 1,3-Thiazol, 1,2,3-Oxadiazol,
1,2,4-Oxadiazol, 1,2,5-Oxadiazol, 1,3,4-Oxadiazol, 1,2,3-Thiadiazol, 1,2,4-Thiadiazol,
1,2,5-Thiadiazol, 1,3,4-Thiadiazol, 6-gliedrige Ringe wie Pyridin,
Pyridazin, Pyrimidin, Pyrazin, 1,3,5-Triazin, 1,2,4-Triazin, 1,2,3-Triazin,
1,2,4,5-Tetrazin, 1,2,3,4-Tetrazin, 1,2,3,5-Tetrazin, oder kondensierte
Gruppen wie Indol, Isoindol, Indolizin, Indazol, Benzimidazol, Benzotriazol,
Purin, Naphthimidazol, Phenanthrimidazol, Pyridimidazol, Pyrazinimidazol,
Chinoxalinimidazol, Benzoxazol, Naphthoxazol, Anthroxazol, Phenanthroxazol,
Isoxazol, Benzothiazol, Benzofuran, Isobenzofuran, Dibenzofuran,
Chinolin, Isochinolin, Pteridin, Benzo-5,6-chinolin, Benzo-6,7-chinolin,
Benzo-7,8-chinolin, Benzoisochinolin, Acridin, Phenothiazin, Phenoxazin,
Benzopyridazin, Benzopyrimidin, Chinoxalin, Phenazin, Naphthyridin,
Azacarbazol, Benzocarbolin, Phenanthridin, Phenanthrolin, Thieno[2,3b]thiophen,
Thieno[3,2b]thiophen, Dithienothiophen, Isobenzothiophen, Dibenzothiophen,
Benzothiadiazothiophen oder Kombinationen dieser Gruppen.
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Unter
einer „C6-40-Arylgruppe” versteht
man aromatische Verbindungen mit 6 bis 40 aromatischen Kohlenstoffatomen.
Diese aromatischen Verbindungen können monocyclisch oder
polycyclisch sein, d. h. sie können einen Ring (z. B. Phenyl)
oder zwei oder mehr Ringe aufweisen. Im Gegensatz zu den oben genannten aromatischen
Ringsystemen beinhalten die Arylgruppen nur kondensierte aromatische
Systeme, d. h. Verbindungen, bei denen aromatische Ringe (z. B.
Biphenyl) kovalent miteinander verknüpft sind, bzw. über
weitere Atome miteinander verbunden sind (z. B. Spirobifluoren)
sollen hier ausgenommen sein. Bevorzugte Arylgruppen sind z. B.
Phenyl, Naphthyl, Anthracen, Phenanthren, Pyren, Chrysen, Perylen,
Tetracen, Pentacen und Benz[a]pyren.
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Unter
dem Begriff „5- bis 25-gliedrige Heteroarylgruppe” versteht
man im Sinne der vorliegenden Erfindung ein aromatisches Ringsystem
mit 5 bis 25 Atomen, wobei ein oder mehrere dieser Atome ein Heteroatom
ist. Die Heteroarylgruppen können monocyclisch oder polycyclisch
sein, d. h. sie können einen Ring oder zwei oder mehr Ringe
aufweisen. Im Gegensatz zu den oben genannten heteroaromatischen
Ringsystemen beinhalten die Heteroarylgruppen nur kondensierte aromatische
Systeme, d. h. Verbindungen, bei denen aromatische Ringe kovalent
miteinander verknüpft sind, bzw. über weitere
Atome miteinander verbunden sind, sollen hier ausgenommen sein.
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Bevorzugte
Heteroarylgruppen sind z. B. 5-gliedrige Ringe wie Pyrrol, Pyrazol,
Imidazol, 1,2,3-Triazol, 1,2,4-Triazol, Tetrazol, Furan, Thiophen,
Selenophen, Oxazol, Isoxazol, 1,2-Thiazol, 1,3-Thiazol, 1,2,3-Oxadiazol,
1,2,4-Oxadiazol, 1,2,5-Oxadiazol, 1,3,4-Oxadiazol, 1,2,3-Thiadiazol,
1,2,4-Thiadiazol, 1,2,5-Thiadiazol, 1,3,4-Thiadiazol, 6-gliedrige
Ringe wie Pyridin, Pyridazin, Pyrimidin, Pyrazin, 1,3,5-Triazin,
1,2,4-Triazin, 1,2,3-Triazin, 1,2,4,5-Tetrazin, 1,2,3,4-Tetrazin,
1,2,3,5-Tetrazin, oder kondensierte Gruppen wie Indol, Isoindol,
Indolizin, Indazol, Benzimidazol, Benzotriazol, Purin, Naphthimidazol,
Phenanthrimidazol, Pyridimidazol, Pyrazinimidazol, Chinoxalinimidazol,
Benzoxazol, Naphthoxazol, Anthroxazol, Phenanthroxazol, Isoxazol, Benzothiazol,
Benzofuran, Isobenzofuran, Dibenzofuran, Chinolin, Isochinolin,
Pteridin, Benzo-5,6-chinolin, Benzo-6,7-chinolin, Benzo-7,8-chinolin, Benzoisochinolin,
Acridin, Phenothiazin, Phenoxazin, Benzopyridazin, Benzopyrimidin,
Chinoxalin, Phenazin, Naphthyridin, Azacarbazol, Benzocarbolin,
Phenanthridin, Phenanthrolin, Thieno[2,3b]thiophen, Thieno[3,2b]thiophen,
Dithienothiophen, Isobenzothiophen, Dibenzothiophen, Benzothiadiazothiophen
oder Kombinationen dieser Gruppen.
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Wie
oben genannt, können die aromatischen und heteroaromatischen
Ringsysteme und Aryl- und Heteroarylgruppen gegebenenfalls einen
oder mehrere Substituenten aufweisen. Diese sind vorzugsweise aus der
Gruppe ausgewählt bestehend aus Silyl, Sulfo, Sulfonyl,
Formyl, Amin, Imin, Nitril, Mercapto, Nitro, Halogen, C1-12-Alkyl,
C1-12-Alkoxy, Hydroxy oder Kombinationen
dieser Gruppen.
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Bevorzugte
Substituenten sind beispielsweise löslichkeitsfördernde
Gruppen wie Alkylgruppen, Alkoxygruppen, Arylgruppen, z. B. Tolyl,
Silylgruppen oder Silyloxygruppen, fluorierte oder teilfluorierte
Alkylgruppen, elektronenziehende Gruppen wie Fluor, Nitro oder Nitril,
oder Substituenten zur Erhöhung der Glastemperatur (Tg)
im Polymer, insbesondere voluminöse Gruppen wie z. B. t-Butyl.
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In
einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist es bevorzugt, dass L1 und L2 eine kovalente
Einfachbindung darstellen.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist es bevorzugt, dass W aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus C, Si und Ge besteht. Besonders bevorzugt ist W ein Kohlenstoffatom.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist es bevorzugt, dass ein Vertreter aus U und V eine kovalente
Einfachbindung und der andere Vertreter eine – wie oben
beschriebene – Einheit CR1R2 darstellt.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist es bevorzugt, dass Ar1 und Ar2 ein 6- bis 14-gliedriges optional substituiertes
aromatisches Ringsystem darstellt. Durch den Begriff „6-
bis 14-gliedriges optional substituiertes aromatisches Ringsystem” sollen
erfindungsgemäß alle Verbindungen erfasst werden,
die unter die atomanzahlmäßige Schnittmenge des
als „5- bis 25-gliedrigen optional substituierten aromatischen
Ringsystem” definierten Begriffs fallen. Vorzugsweise sind
diese Ringsysteme Phenyl, Naphtyl, Anthracyl und Phenanthryl. Besonders
bevorzugt Phenyl und Naphtyl, insbesondere bevorzugt Phenyl.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist es bevorzugt, dass ein, zwei oder alle drei Vertreter aus Ar3, Ar4 und Ar5 unabhängig voneinander eine optional
substituierte C6-14-Arylgruppe sind. Durch
den Begriff „C6-14-Arylgruppe” sollen
erfindungsgemäß alle Verbindungen erfasst werden,
die unter die atomanzahlmäßige Schnittmenge des
als „C6-40-Arylgruppe” definierten
Begriffs fallen. Vorzugsweise sind diese Ringsysteme Phenyl, Naphtyl,
Anthracyl und Phenanthryl. Besonders bevorzugt Phenyl und Naphtyl, insbesondere
bevorzugt Phenyl.
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Alle
nicht bevorzugten und bevorzugten Bestandteile der oben genannten
Ausführungsformen können erfindungsgemäß beliebig
miteinander kombiniert werden. Diese Kombinationen sind ebenso Bestandteil
der vorliegenden Erfindung.
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Eine
weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform
ist ein Polymer, das mindestens eine Struktureinheit der folgenden
Formeln (IVa), (IVb) und/oder (IVc) enthält:
Formel
(IVa)
Formel
(IVb)
Formel
(IVc) wobei die gestrichelten Linien, U und V die gleichen
Bedeutungen haben wie in den oben genannten Ausführungsformen
und bevorzugten Ausführungsformen definiert. Die Bindungen,
die durch die gestrichelten Linien gekennzeichnet sind, stellen
Bindungen in ortho-, meta- oder para-Stellung an den entsprechenden
Phenylringen dar. Bevorzugt sind die meta- und para-Stellung. Bevorzugt
ist auch, dass ein Vertreter aus U und V eine kovalente Einfachbindung
darstellt und der andere Vertreter CR
1R
2 ist.
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Eine
weitere besonders bevorzugte Ausführungsform ist somit
ein Polymer, das mindestens eine Struktureinheit der folgenden Formeln
(Va) und/oder (Vb) enthält:
Formel
(Va)
Formel
(Vb) wobei die gestrichelten Linien die gleiche Bedeutung
haben wie in den vorstehenden Ausführungsformen, und X
und Y die gleichen Bedeutungen haben wie R
1 und
R
2.
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In
der vorliegenden Anmeldung sind unter dem Begriff „Polymer” sowohl
polymere Verbindungen, oligomere Verbindungen sowie Dendrimere zu
verstehen. Die erfindungsgemäßen polymeren Verbindungen
weisen vorzugsweise 10 bis 10000, besonders bevorzugt 20 bis 5000
und insbesondere 50 bis 2000 Struktureinheiten auf. Die erfindungsgemäßen
oligomeren Verbindungen weisen vorzugsweise 2 bis 9 Struktureinheiten auf.
Der Verzweigungs-Faktor der Polymere liegt dabei zwischen 0 (lineares
Polymer, ohne Verzweigungsstellen) und 1 (vollständig verzweigtes
Dendrimer).
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In
einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist es bevorzugt, dass die gestrichelten Linien unabhängig
voneinander eine Bindung zu einer weiteren Struktureinheit des Polymers
darstellen. In diesem Fall dient die erfindungsgemäße
Struktureinheit dazu, konjugierte Einheiten im Polymer zu unterbrechen. Folglich
handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Polymeren
vorzugsweise entweder um teilkonjugierte oder nicht-konjugierte
Polymere. Besonders bevorzugt sind nicht-konjugierte Polymere.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
beträgt der Anteil der Einheiten der Formel (I) im Polymer
bis 100 mol%, bevorzugt bis 95 mol%, besonders bevorzugt bis 80
mol% und insbesondere bis 60 mol%. Ebenfalls in einer bevorzugten
Ausführungsform beträgt der Anteil der Einheiten
der Formel (I) im Polymer mindestens 0,01 mol%, bevorzugt mindestens
1 mol%, besonders bevorzugt mindestens 10 mol% und insbesondere
mindestens 30 mol%.
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Im
Falle der teilkonjugierten Polymere kann es sich um statistische
Copolymere oder Blockcopolymere aus der erfindungsgemäßen
Struktureinheit und mindestens einer weiteren Monomereinheit handeln.
Welche Gruppen als weitere Monomereinheit eingesetzt werden können
wird weiter unten beschrieben. Im Fall der teilkonjugierten Polymere
trägt mindestens eine der weiteren Struktureinheiten (Monomereinheiten),
die von der erfindungsgemäßen Struktureinheit
verschieden ist, dazu bei, dass das Polymer in Teilen ein konjugiertes
System bildet. Als Beispiele eines Monomers, das zu einer solchen
Struktureinheit im Polymer führt, können -(Ph)- und
-(p-Ph)-(p-Ph)- genannt werden (Ph = Phenylen). Die Teilkonjugation
rührt also daher, dass die Konjugation eines Teilabschnitts
durch den Einbau der erfindungsgemäßen Struktureinheit
der Formel (I) unterbrochen wird.
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Besonders
bevorzugt im Hinblick auf die Emissionseffizienz von Triplett-Emittern
ist es jedoch, dass das Polymer nicht-konjugiert ist. Im Falle des
nicht-konjugierten Polymers kann das Polymer ein Homopolymer aus
den Struktureinheiten der Formel (I) sein. Das nicht-konjugierte
Polymer kann aber auch ein statistisches oder alternierendes Copolymer
oder Blockcopolymer aus der Struktureinheit der Formel (I) und mindestens
einer weiteren Monomereinheit, die von der erfindungsgemäßen
Struktureinheit verschieden ist, sein. Im Fall des statistischen
Copolymers und des Blockcopolymers sind die weiteren Struktureinheiten
vorzugsweise Einheiten, die selbst nicht konjugiert sind, oder deren
Konjugation durch eine kurze nicht-aromatische Einheit (< 10% der von H verschiedenen
Atome, vorzugsweise < 5%
der von H verschiedenen Atome), wie beispielsweise C (sp3-hybridisiert), N, O, Si, P, S, Ge (z. B.:
CR2, C=O, NR, O, SiR2,
P=O, S und GeR2, wobei R ausgewählt ist
aus der Gruppe, die aus H, einer C1-40-Alkylgruppe,
einer C2-40-Alkenylgruppe, einer C2-40-Alkinylgruppe, einer optional substituierten
C6-40-Arylgruppe und einer optional substituierten
5- bis 25-gliedrigen Heteroarylgruppe besteht) unterbrochen ist.
Im Fall des alternierenden Copolymers können die weiteren
Struktureinheiten auch Einheiten sein, die in sich konjugiert sind.
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In
einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
können die erfindungsgemäßen Polymere
neben einer oder mehrerer Struktureinheiten der Formel (I) noch
weitere Struktureinheiten enthalten, die von der Struktureinheit
der Formel (I) verschieden sind. Dies sind u. a. solche, wie sie
in der
WO 02/077060 A1 und
in der
WO 2005/014689
A2 offenbart und umfangreich aufgelistet sind. Diese werden
via Zitat als Bestandteil der vorliegenden Erfindung betrachtet.
Die weiteren Struktureinheiten können beispielsweise aus
den folgenden Klassen stammen:
- Gruppe 1: Einheiten, welche
die Lochinjektions- und/oder Lochtransporteigenschaften der Polymere
erhöhen;
- Gruppe 2: Einheiten, welche die Elektroneninjektions- und/oder
Elektronentransporteigenschaften der Polymere erhöhen;
- Gruppe 3: Einheiten, die Kombinationen von Einzeleinheiten der
Gruppe 1 und Gruppe 2 aufweisen;
- Gruppe 4: Einheiten, welche die Emissionscharakteristik insoweit
verändern, dass Elektrophosphoreszenz statt Elektrofluoreszenz
erhalten werden kann;
- Gruppe 5: Einheiten, welche den Übergang vom Singulett-
zum Triplettzustand verbessern;
- Gruppe 6: Einheiten, welche die Emissionsfarbe der resultierenden
Polymere beeinflussen;
- Gruppe 7: Einheiten, welche typischerweise als Backbone verwendet
werden;
- Gruppe 8: Einheiten, welche die filmmorphologischen und/oder
die rheologischen Eigenschaften der resultierenden Polymere beeinflussen.
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Bevorzugte
erfindungsgemäße Polymere sind solche, bei denen
mindestens eine Struktureinheit Ladungstransporteigenschaften aufweist,
d. h. die Einheiten aus der Gruppe 1 und/oder 2 enthalten.
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Struktureinheiten
aus der Gruppe 1, die Lochinjektions- und/oder Lochtransporteigenschaften
aufweisen, sind beispielsweise Triarylamin-, Benzidin-, Tetraaryl-para-phenylendiamin-,
Triarylphosphin-, Phenothiazin-, Phenoxazin-, Dihydrophenazin-,
Thianthren-, Dibenzo-para-dioxin-, Phenoxathiin-, Carbazol-, Azulen-, Thiophen-,
Pyrrol- und Furanderivate und weitere O-, S- oder N-haltige Heterocyclen
mit hoch liegendem HOMO (HOMO = höchstes besetztes Molekülorbital).
Vorzugsweise führen diese Arylamine und Heterocyclen zu
einem HOMO im Polymer von mehr als –5,8 eV (gegen Vakuumlevel),
besonders bevorzugt von mehr als –5,5 eV.
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Struktureinheiten
aus der Gruppe 2, die Elektroneninjektions- und/oder Elektronentransporteigenschaften
aufweisen, sind beispielsweise Pyridin-, Pyrimidin-, Pyridazin-,
Pyrazin-, Oxadiazol-, Chinolin-, Chinoxalin-, Anthracen-, Benzanthracen-,
Pyren-, Perylen-, Benzimidazol-, Triazin-, Keton-, Phosphinoxid-
und Phenazinderivate, aber auch Triarylborane und weitere O-, S-
oder N-haltige Heterocyclen mit niedrig liegendem LUMO (LUMO = niedrigstes
unbesetztes Molekülorbital). Vorzugsweise führen
diese Einheiten im Polymer zu einem LUMO von weniger als –1,9
eV (gegen Vakuumlevel), besonders bevorzugt von weniger als –2,5 eV.
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Es
kann bevorzugt sein, wenn in den erfindungsgemäßen
Polymeren Einheiten aus der Gruppe 3 enthalten sind, in denen Strukturen,
welche die Lochmobilität und welche die Elektronenmobilität
erhöhen (also Einheiten aus Gruppe 1 und 2), direkt aneinander
gebunden sind oder Strukturen enthalten sind, die sowohl die Lochmobilität
als auch die Elektronenmobilität erhöhen. Einige
dieser Einheiten können als Emitter dienen und verschieben
die Emissionsfarbe ins Grüne, Gelbe oder Rote. Ihre Verwendung
eignet sich also beispielsweise für die Erzeugung anderer
Emissionsfarben aus ursprünglich blau emittierenden Polymeren.
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Struktureinheiten
der Gruppe 4, so genannte Triplett-Emitter-Einheiten, sind solche,
welche auch bei Raumtemperatur mit hoher Effizienz aus dem Triplettzustand
Licht emittieren können, also Elektrophosphoreszenz statt
Elektrofluoreszenz zeigen, was häufig eine Steigerung der
Energieeffizienz bewirkt. Unter einer Triplett-Emitter-Einheit versteht
man im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Verbindung die einen
Triplett-Emitter umfasst. Unter Triplett-Emitter versteht man im
Sinne der vorliegenden Erfindung alle Verbindungen, die in der Lage
sind, durch Übergang aus einem Triplett-Zustand in einen
energetisch tieferen Zustand Licht im sichtbaren oder NIR-Bereich
auszusenden. Man spricht hier auch von Phosphoreszenz. Hierfür
eignen sich zunächst Verbindungen, welche Schweratome mit
einer Ordnungszahl von mehr als 36 enthalten. Bevorzugt sind Verbindungen,
welche d- oder f-Übergangsmetalle enthalten, die die o.
g. Bedingung erfüllen. Besonders bevorzugt sind hier entsprechende
Struktureinheiten, welche Elemente der Gruppe 8 bis 10 (Ru, Os, Rh,
Ir, Pd, Pt) enthalten. Als Struktureinheiten für die erfindungsgemäßen
Polymere kommen hier z. B. verschiedene Komplexe in Frage, wie sie
z. B. in der
WO 02/068435
A1 , der
WO
02/081488 A1 und der
EP 1239526 A2 beschrieben werden. Entsprechende
Monomere werden in der
WO
02/068435 A1 und in der
WO 2005/042548 A1 beschrieben.
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Erfindungsgemäß ist
es bevorzugt, Triplett-Emitter, die im sichtbaren Spektralberich
(Rot, Grün oder Blau) emittieren, einzusetzen.
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Der
Triplett-Emitter kann Teil des Backbones (Grundgerüst)
des Polymers sein (d. h. in der Hauptkette des Polymers) oder er
kann sich in einer Seitenkette des Polymers befinden.
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Struktureinheiten
der Gruppe 5 sind solche, die den Übergang vom Singulett-
zum Triplettzustand verbessern und welche, unterstützend
zu den oben genannten Triplett-Emitter-Einheiten eingesetzt, die
Phosphoreszenzeigenschaften dieser Strukturelemente verbessern.
Hierfür kommen insbesondere Carbazol- und überbrückte
Carbazoldimereinheiten in Frage, wie sie z. B. in der
WO 2004/070772 A2 und
der
WO 2004/113468
A1 beschrieben werden. Weiterhin kommen hierfür
Ketone, Phosphinoxide, Sulfoxide, Sulfone, Silan-Derivate und ähnliche
Verbindungen in Frage, wie sie z. B. in der
WO 2005/040302 A1 beschrieben
werden.
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Struktureinheiten
der Gruppe 6 sind neben den oben genannten solche, die mindestens
noch eine weitere aromatische oder eine andere konjugierte Struktur
aufweisen, welche nicht unter die o. g. Gruppen fallen, d. h. die
die Ladungsträgermobilitäten nur wenig beeinflussen,
die keine metallorganischen Komplexe sind oder die keinen Einfluss
auf den Singulett-Triplett-Übergang haben. Derartige Strukturelemente
können die Emissionsfarbe der resultierenden Polymere beeinflussen.
Je nach Einheit können sie daher auch als Emitter eingesetzt
werden. Bevorzugt sind dabei aromatische Strukturen mit 6 bis 40
C-Atomen oder auch Tolan-, Stilben- oder Bisstyrylarylenderivate,
die jeweils mit einem oder mehreren Resten R substituiert sein können.
Besonders bevorzugt ist dabei der Einbau von 1,4 Phenylen-, 1,4-Naphthylen-,
1,4- oder 9,10-Anthrylen-, 1,6-, 2,7- oder 4,9-Pyrenylen-, 3,9-
oder 3,10-Perylenylen-, 4,4'-Biphenylylen-, 4,4'' Terphenylylen, 4,4'-Bi-1,1'-naphthylylen-,
4,4'-Tolanylen-, 4,4'-Stilbenylen-, 4,4'' Bisstyrylarylen-, Benzothiadiazol-
und entsprechenden Sauerstoffderivaten, Chinoxalin-, Phenothiazin-,
Phenoxazin-, Dihydrophenazin-, Bis(thiophenyl)arylen-, Oligo(thiophenylen)-,
Phenazin-, Rubren-, Pentacen- oder Perylenderivaten, die vorzugsweise substituiert
sind, oder vorzugsweise konjugierte Push-Pull-Systeme (Systeme,
die mit Donor- und Akzeptorsubstituenten substituiert sind) oder
Systeme wie Squarine oder Chinacridone, die vorzugsweise substituiert sind.
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Struktureinheiten
der Gruppe 7 sind Einheiten, die aromatische Strukturen mit 6 bis
40 C-Atomen beinhalten, welche typischerweise als Polymergrundgerüst
(Backbone) verwendet werden. Dies sind beispielsweise 4,5-Dihydropyrenderivate,
4,5,9,10-Tetrahydropyrenderivate, Fluorenderivate, 9,9'-Spiro bifluorenderivate,
Phenanthrenderivate, 9,10-Dihydrophenanthrenderivate, 5,7-Dihydrodibenzooxepinderivate
und cis- und trans-Indenofluorenderivate, aber grundsätzlich
auch alle ähnlichen Strukturen, die nach der Polymerisation
zu einem konjugierten, verbrückten oder unverbrückten
Polyphenylen- oder Poly-Phenylen-Vinylen-Homopolymer führen
würden. Auch hier kann die genannte aromatische Struktur
Heteroatome wie O, S oder N im Grundkörper oder einer Seitenkette
enthalten.
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Struktureinheiten
der Gruppe 8 sind solche, die die filmmorphologischen Eigenschaften
und/oder die rheologischen Eigenschaften der Polymere beeinflussen,
wie z. B. Siloxane, lange Alkylketten oder fluorierte Gruppen, aber
auch besonders steife oder flexible Einheiten, wie z. B. flüssigkristall-bildende
Einheiten oder vernetzbare Gruppen.
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Die
Synthese der oben beschriebenen Einheiten aus den Gruppen 1 bis
8 sowie der weiteren emittierenden Einheiten ist dem Fachmann bekannt
und in der Literatur, z. B. in der
WO 2005/014689 A2 , der
WO 2005/030827 A1 und
der
WO 2005/030828
A1 , beschrieben. Diese Dokumente und die darin zitierte
Literatur sind via Zitat Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
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Bevorzugt
sind erfindungsgemäße Polymere, die gleichzeitig
neben Struktureinheiten der Formel (I) zusätzlich noch
eine oder mehrere Einheiten ausgewählt aus den Gruppen
1 bis 8 enthalten. Es kann ferner bevorzugt sein, dass gleichzeitig
mehr als eine Struktureinheit aus einer Gruppe vorliegt.
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Aber
auch ein kleinerer Anteil der emittierenden Einheiten, insbesondere
grün und rot emittierender Einheiten, kann bevorzugt sein,
beispielsweise zur Synthese von weiß emittierenden Copolymeren.
Wie weiß emittierende Copolymere synthetisiert werden können,
ist im Detail z. B. in der
WO 2005/030827 A1 und der
WO 2005/030828 A1 beschrieben.
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Bevorzugt
sind dabei erfindungsgemäße Polymere, die neben
mindestens einer Struktureinheit der Formel (I) noch Einheiten aus
der Gruppe 7 enthalten. Besonders bevorzugt ist die Summe aus Struktureinheiten
der Formel (I) und Einheiten der Gruppe 7 des Polymers mindestens
50 mol%, bezogen auf alle Einheiten des Polymers.
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Ebenfalls
bevorzugt ist es, wenn die erfindungsgemäßen Polymere
Einheiten enthalten, die den Ladungstransport und/oder die Ladungsinjektion
verbessern, also Einheiten aus der Gruppe 1 und/oder 2; besonders
bevorzugt ist ein Anteil von 0,5 bis 30 mol% dieser Einheiten; ganz
besonders bevorzugt ist ein Anteil von 1 bis 10 mol% dieser Einheiten.
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Besonders
bevorzugt ist es weiterhin, wenn die erfindungsgemäßen
Polymere Struktureinheiten aus der Gruppe 7 und Einheiten aus der
Gruppe 1 und/oder 2 enthalten. Besonders bevorzugt ist die Summe
aus Struktureinheiten der Formel (I), aus Einheiten der Gruppe 7
und Einheiten aus der Gruppe 1 und/oder 2 des Polymers mindestens
50 mol%, bezogen auf alle Einheiten des Polymers, wobei vorzugsweise
0,5 bis 30 mol% Einheiten aus der Gruppe 1 und/oder 2 sind.
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Wie
die oben genannten Copolymere mit blockartigen Strukturen erhalten
werden können und welche weiteren Strukturelemente dafür
besonders bevorzugt sind, ist beispielsweise ausführlich
in der
WO 2005/014688
A2 beschrieben. Diese ist via Zitat Bestandteil der vorliegenden
Anmeldung. Ebenso sei an dieser Stelle nochmals hervorgehoben, dass
das Polymer auch dendritische Strukturen haben kann.
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Die
erfindungsgemäßen Polymere mit Struktureinheiten
der Formel (I) sind gut und in hohen Ausbeuten zugänglich.
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Werden
in den erfindungsgemäßen Polymeren Triplett-Emitter-Einheiten
eingesetzt, so weisen sie vorteilhafte Eigenschaften, insbesondere
hohe Lebensdauern, hohe Effizienzen und gute Farbkoordinaten auf.
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Die
erfindungsgemäßen Polymere werden in der Regel
durch Polymerisation von einer oder mehreren Monomersorten hergestellt,
von denen mindestens ein Monomer im Polymer zu Struktureinheiten
der Formel (I) führt. Geeignete Polymerisationsreaktionen
sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben. Besonders
geeignete und bevorzugte Polymerisationsreaktionen, die zu C-C-
bzw. C-N-Verknüpfungen führen, sind folgende:
- (A) SUZUKI-Polymerisation;
- (B) YAMAMOTO-Polymerisation;
- (C) STILLE-Polymerisation;
- (D) HECK-Polymerisation;
- (E) NEGISHI-Polymerisation;
- (F) SONOGASHIRA-Polymerisation;
- (G) HIYAMA-Polymerisation; und
- (H) HARTWIG-BUCHWALD-Polymerisation.
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Wie
die Polymerisation nach diesen Methoden durchgeführt werden
kann und wie die Polymere dann vom Reaktionsmedium abgetrennt und
aufgereinigt werden können, ist dem Fachmann bekannt und
in der Literatur, beispielsweise in der
WO 03/048225 A2 , der
WO 2004/037887 A2 und
der
WO 2004/037887
A2 im Detail beschrieben.
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Die
C-C-Verknüpfungen sind vorzugsweise ausgewählt
aus der Gruppe der SUZUKI-Kupplung, der YAMAMOTO-Kupplung und der
STILLE-Kupplung; die C-N-Verknüpfung ist vorzugsweise eine
Kupplung gemäß HARTWIG-BUCHWALD.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Herstellung
der erfindungsgemäßen Polymere, das dadurch gekennzeichnet
ist, dass sie durch SUZUKI-Polymerisation, YAMAMOTO-Polymerisation,
STILLE-Polymerisation oder HARTWIG-BUCHWALD-Polymerisation hergestellt
werden.
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Die
erfindungsgemäßen Dendrimere können gemäß dem
Fachmann bekannten Verfahren oder in Analogie dazu hergestellt werden.
Geeignete Verfahren sind in der Literatur beschrieben, z. B. in
Frechet,
Jean M. J.; Hawker, Craig J., "Hyperbranched polyphenylene
and hyperbranched polyesters: new soluble, three-dimensional, reactive
polymers", Reactive & Functional
Polymers (1995), 26(1–3), 127–36;
Janssen,
H. M.; Meijer, E. W., "The synthesis and characterization
of dendritic molecules", Materials Science and Technology (1999),
20 (Synthesis of Polymers), 403–458;
Tomalia, Donald
A., "Dendrimer molecules", Scientific American (1995),
272(5), 62–6,
WO 02/067343 A1 und
WO 2005/026144 A1 .
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Zur
Synthese der erfindungsgemäßen Polymere werden
die entsprechenden Monomere benötigt. Monomere, die in
den erfindungsgemäßen Polymeren zu Struktureinheiten
der Formel (I) führen, sind Verbindungen, die entsprechend
substituiert sind und an zwei Positionen geeignete Funktionalitäten
aufweisen, die es erlauben, diese Monomereinheit in das Polymer
einzubauen. Diese Monomere sind neu und daher ebenfalls Gegenstand
der vorliegenden Erfindung.
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Demgemäß bezieht
sich die vorliegende Erfindung auch auf Verbindungen der folgenden
Formel (VI),
Formel
(VI) wobei die verwendeten Symbole die folgenden Bedeutungen
haben:
Z und Z' sind unabhängig voneinander aus der
Gruppe ausgewählt, die aus Halogen, O-Tosylat, O-Triflat, O-SO
2R
3, B(OR
3)
2 und Sn(R
3)
3 besteht,
wobei
R
3 bei jedem Auftreten unabhängig
voneinander aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus H, einem
aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen und einem
aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 5 bis 20 Ringatomen besteht,
und wobei zwei oder mehrere Reste R
3 auch
miteinander ein aliphatisches Ringsystem bilden können;
und
wobei die übrigen Symbole dieselbe Bedeutung haben
wie in den vorstehenden Ausführungsformen. Die bevorzugten
Ausführungsformen der Struktureinheit der Formel (I) sind
auch hier bevorzugte Ausführungsformen.
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Unter
Halogen versteht man in der vorliegenden Erfindung Fluor, Chlor,
Brom oder Iod, wobei Chlor, Brom und Iod bevorzugt sind, und Brom
und Iod besonders bevorzugt sind.
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In
einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
sind Z und Z' der Verbindungen der Formel (VI) unabhängig
voneinander ausgewählt aus Br, I und B(OR3)2.
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Unter
dem Begriff „aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1
bis 20 Kohlenstoffatomen” wird in der vorliegenden Erfindung
ein gesättigter oder ungesättigter, nicht aromatischer
Kohlenwasserstoffrest verstanden, der linear, verzweigt oder cyclisch
sein kann. Ein oder mehrere Kohlenstoffatome können durch
O, N oder S ersetzt sein. Zudem kann ein oder mehrere Wasserstoffatome
durch Fluor ersetzt sein. Beispiele solcher Verbindungen schließen
die Folgenden ein: Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl,
s-Butyl, t-Butyl, 2-Methylbutyl, n-Pentyl, s-Pentyl, Cyclopentyl,
n-Hexyl, Cyclohexyl, n-Heptyl, Cycloheptyl, n-Octyl, Cyclooctyl, 2-Ethylhexyl,
Trifluormethyl, Pentafluorethyl, 2,2,2-Trifluorethyl, Ethenyl, Propenyl,
Butenyl, Pentenyl, Cyclopentenyl, Hexenyl, Cyclohexenyl, Heptenyl,
Cycloheptenyl, Octenyl, Cyclooctenyl, Ethinyl, Propinyl, Butinyl, Pentinyl,
Hexinyl oder Octinyl, wobei Methyl, Ethyl, i-Propyl und i-Butyl
besonders bevorzugt sind.
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Unter
dem Begriff „aromatischer Kohlenwasserstoffrest mit 5 bis
20 Ringatomen” versteht man in der vorliegenden Erfindung
ein aromatisches Ringsystem mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen oder
ein heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 20 Ringatomen, wobei
ein oder mehrere der Ringatome ein Heteroatom, ausgewählt
aus N, O oder S, sein sollen, und die anderen Kohlenstoffatome sind.
Es soll unter diesen Definitionen im Sinne der vorliegenden Erfindung
auch ein System verstanden werden, das nicht notwendigerweise nur aromatische
bzw. heteroaromatische Gruppen enthält, sondern in dem
auch mehrere aromatische bzw. heteroaromatische Gruppen durch eine
kurze nicht-aromatische Einheit (< 10%
der von H verschiedenen Atome, vorzugsweise < 5% der von H verschiedenen Atome),
wie beispielsweise C (sp3-hybridisiert),
N, O, Si, P, S, Ge (z. B.: CR2, C=O, NR,
O, SiR2, P=O, S und GeR2,
wobei R ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus H, einer C1-40-Alkylgruppe, einer C2-40-Alkenylgruppe,
einer C2-40-Alkinylgruppe, einer optional
substituierten C6-40-Arylgruppe und einer
optional substituierten 5- bis 25-gliedrigen Heteroarylgruppe besteht)
unterbrochen sein können. Zudem können sie auch
monocyclisch oder polycyclisch sein, d. h. sie können einen
Ring (z. B. Phenyl) oder zwei oder mehrere Ringe aufweisen, welche
auch kondensiert (z. B. Naphthyl) oder kovalent verknüpft sein
können (z. B. Biphenyl), oder eine Kombination von kondensierten
und verknüpften Ringen beinhalten. Bevorzugt sind vollständig
konjugierte Arylgruppen.
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Es
kann außerdem bevorzugt sein, die erfindungsgemäßen
Polymere nicht als Reinsubstanz, sondern als Mischung zusammen mit
weiteren beliebigen polymeren, oligomeren, dendritischen oder niedermolekularen
Substanzen zu verwenden. Diese können z. B. die elektronischen
Eigenschaften verbessern oder selbst emittieren. Als Mischung wird
vor- und nachstehend eine Zusammensetzung verstanden, die mindestens
eine polymere Komponente enthält.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit eine Polymermischung,
die ein oder mehrere erfindungsgemäße Polymere,
sowie eine oder mehrere weitere polymere, oligomere, dendritische oder
niedermolekulare Substanzen enthält.
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In
einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist es bevorzugt, dass eine Mischung ein erfindungsgemäßes
Polymer und eine niedermolekulare Substanz enthält. Vorzugsweise
ist die niedermolekulare Substanz ein Triplett-Emitter.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist es bevorzugt, dass das
Polymer, das Struktureinheiten der Formel (I) enthält,
zusammen mit einer emittierenden Verbindung in einer emittierenden
Schicht eingesetzt wird. In diesem Fall wird das Polymer bevorzugt
in Kombination mit einem oder mehreren phosphoreszierenden Materialien
(Triplett-Emitter) eingesetzt. Unter Phosphoreszenz im Sinne der
vorliegenden Erfindung wird die Lumineszenz aus einem angeregten
Zustand mit höherer Spinmultiplizität verstanden,
also einem Spinzustand > 1,
insbesondere aus einem angeregten Triplettzustand oder aus einem
MLCT-Mischzustand. Die Mischung aus dem erfindungsgemäßen
Polymer bzw. der oben aufgeführten bevorzugten Ausführungsform
und der emittierenden Verbindung enthält dann zwischen
99 und 1 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 98 und 60 Gew.-%, besonders
bevorzugt zwischen 97 und 70 Gew.-%, insbesondere zwischen 95 und
75 Gew.-% des erfindungsgemäßen Polymers bzw.
der oben aufgeführten bevorzugten Ausführungsform
bezogen auf die Gesamtmischung aus Emitter und Matrixmaterial. Entsprechend
enthält die Mischung bis 99 Gew.-%, vorzugsweise bis 40
Gew.-%, besonders bevorzugt bis 30 Gew.-% und insbesondere bis 25
Gew.-% des Emitters bezogen auf die Gesamtmischung aus Emitter und
Matrixmaterial. Darüber hinaus enthält die Mischung
mindestens 1 Gew.-%, vorzugsweise 2 Gew.-%, besonders bevorzugt
mindestens 3 Gew.-% und insbesondere mindestens 5 Gew.-% des Emitters
bezogen auf die Gesamtmischung aus Emitter und Matrixmaterial.
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In
der oben genannten Ausführungsform, bei der das Polymer,
das Struktureinheiten der Formel (I) enthält, zusammen
mit einer emittierenden Verbindung in einer emittierenden Schicht
eingesetzt wird, kann der Anteil der emittierenden Verbindung aber
auch deutlich niedriger sein. In diesem Fall enthält die
Mischung vorzugsweise mindestens 0,01 Gew.-% des Emitters bezogen
auf die Gesamtmischung, jedoch vorzugsweise weniger als 5 Gew.-%,
besonders bevorzugt weniger als 3 Gew.-% und insbesondere weniger
als 1,5 Gew.-% des Emitters bezogen auf die Gesamtmischung.
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Als
phosphoreszierende Verbindungen eignen sich insbesondere Verbindungen,
die bei geeigneter Anregung Licht, vorzugsweise im sichtbaren Bereich,
emittieren und außerdem mindestens ein Atom der Ordnungszahl
größer 36 und kleiner 84, besonders bevorzugt
größer 56 und kleiner 80 enthalten.
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Beispiele
der oben beschriebenen Emitter können den Anmeldungen
WO 00/70655 ,
WO 01/41512 ,
WO 02/02714 ,
WO 02/15645 ,
EP 1191613 ,
EP 1191612 ,
EP 1191614 ,
WO 05/033244 und
DE 102008015526 entnommen werden.
Generell eignen sich alle phosphoreszierenden Komplexe, wie sie gemäß dem
Stand der Technik für phosphoreszierende OLEDs verwendet
werden und wie sie dem Fachmann auf dem Gebiet der organischen Elektrolumineszenz
bekannt sind, und der Fachmann kann ohne erfinderisches Zutun weitere phosphoreszierende
Komplexe verwenden.
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Die
Emitterverbindung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
ist im Sinne der vorliegenden Erfindung bevorzugt ein grün
emittierender Triplett-Emitter. Ebenso kann es sich bei dem Triplett-Emitter
um einen blauen oder roten Triplett-Emitter handeln.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
umfasst der Triplett-Emitter vorzugsweise eine metallorganische
Verbindungseinheit. Die metallorganische Verbindungseinheit ist
vorzugsweise eine metallorganische Koordinationsverbindung. Unter
einer metallorganischen Koordinationsverbindung versteht man in
der vorliegenden Erfindung eine Verbindung mit einem Metallatom
oder -ion im Zentrum der Verbindung umgeben von einer organischen
Verbindung als Ligand. Eine metallorganische Koordinationsverbindung
ist zudem dadurch charakterisiert, dass mindestens ein Kohlenstoffatom
des Ligands über eine Koordinationsbindung an das Zentralmetall
bindet. Weiterhin bevorzugt handelt es sich um elektrisch neutrale
Triplett-Emitter.
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Bevorzugt
enthalten die Triplett-Emitter nur chelatisierende Liganden, d.
h. Liganden, die über mindestens zwei Bindungsstellen an
das Metall koordinieren; besonders bevorzugt ist die Verwendung
von zwei oder drei zweizähnigen Liganden, die gleich oder
verschieden sein können. Die Bevorzugung chelatisierender
Liganden lässt sich durch die höhere Stabilität
von Chelatkomplexen begründen.
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Dabei
weist der Triplett-Emitter vorzugsweise eine Struktur gemäß Formel
(VII) auf:
Formel
(VII) wobei für die verwendeten Symbole und
Indices gilt:
M ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden
ein Hauptgruppenmetall, Übergangsmetall oder Lanthanoid mit
der Ordnungszahl > 36;
DCy
ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden eine cyclische Gruppe,
die mindestens ein Donoratom, also ein Atom mit einem freien Elektronenpaar,
bevorzugt Stickstoff oder Phosphor, enthält, über
welches die cyclische Gruppe an das Metall gebunden ist, und die
einen oder mehrere Substituenten R
4 tragen
kann; die Gruppen DCy und CCy sind über eine kovalente
Bindung miteinander verbunden und können über
die Reste R
4 bzw. R
5 noch
weitere Verknüpfungen miteinander aufweisen;
CCy ist
bei jedem Auftreten gleich oder verschieden eine cyclische Gruppe,
die ein Kohlenstoffatom enthält, über welches
die cyclische Gruppe an das Metall gebunden ist, und die einen oder
mehrere Substituenten R
4 tragen kann;
L
ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden ein zweizähnig
chelatisierender Ligand, bevorzugt ein monoanionischer, zweizähnig
chelatisierender Ligand;
R
4 ist bei
jedem Auftreten gleich oder verschieden H, F, Cl, Br, I, NO
2, CN, eine geradkettige, verzweigte oder cyclische
Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 40 C-Atomen, wobei eine oder
mehrere nicht benachbarte CH
2-Gruppen durch
C=O, C=S, C=Se, C=NR
5, -R
5C=CR
5-, -C≡C-, -O-, -S-, -NR
5-, Si(R
5)
2 oder -CONR
5- ersetzt sein
können und wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl,
Br, I, CN, NO
2 ersetzt sein können,
oder ein aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis
40 aromatischen Ringatomen, das durch einen oder mehrere nichtaromatische
Reste R
4 substituiert sein kann; dabei können
mehrere Substituenten R
4, sowohl am selben
Ring als auch an den beiden unterschiedlichen Ringen zusammen wiederum
ein weiteres mono- oder polycyclisches, aliphatisches oder aromatisches
Ringsystem aufspannen;
R
5 ist gleich
oder verschieden bei jedem Auftreten H, ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest
mit 1 bis 20 C-Atomen oder aromatischer Kohlenwasserstoffrest mit
6 bis 20 C-Atomen;
m ist bei jedem Auftreten 1, 2 oder 3, bevorzugt
2 oder 3, besonders bevorzugt 3;
n ist bei jedem Auftreten
0, 1 oder 2, bevorzugt 0 oder 1, besonders bevorzugt 0.
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Bevorzugt
sind ebenfalls mehrkernige Triplett-Emitter und Metall-Cluster,
deren gemeinsames Merkmal mehr als ein metallisches Zentrum ist.
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Die
Einheiten gemäß Formel (VII) können symmetrisch
oder unsymmetrisch aufgebaut sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die
Einheiten gemäß Formel (VII) symmetrisch aufgebaut.
Diese Bevorzugung ist aus der leichteren synthetischen Zugänglichkeit
der Verbindungen zu begründen. So kann es sich bei Einheiten
gemäß Formel (VII) bevorzugt um homoleptische
Metallkomplexe handeln, also Metallkomplexe, die nur eine Art Liganden
aufweisen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
sind die Einheiten gemäß Formel (VII) unsymmetrisch
aufgebaut. Dies kann bei den Emissionseigenschaften Vorteile bieten,
wenn die Emission nur aus einem der Liganden kommt. So kann es sich
bei Einheiten gemäß Formel (VII) bevorzugt um
heteroleptische Komplexe handeln, also Metallkomplexe, die mehr
als einen unterschiedlichen Liganden aufweisen.
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Bevorzugte
Metalle M sind ausgewählt aus der Gruppe der Übergangsmetalle
mit einer Ordnungszahl > 36;
besonders bevorzugte Metalle M sind ausgewählt aus der
Gruppe der Übergangsmetalle mit einer Ordnungszahl > 50. Vorzugsweise ist
die Emitterverbindung ein Metallkomplex umfassend ein Metall ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus den Übergangsmetallen, den seltenen
Erden, den Lanthanoiden und den Actinoiden, bevorzugt Ir, Ru, Os,
Eu, Au, Pt, Cu, Zn, Mo, W, Rh, Pd und Ag, besonders bevorzugt Ir.
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Des
Weiteren bevorzugt ist, dass der organische Ligand ein Chelatligand
ist. Unter einem Chelatligand versteht man einen zwei- oder mehrzähnigen
Ligand, der entsprechend über zwei oder mehr Atome an das Zentralmetall
binden kann.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist es bevorzugt, dass eine Mischung ein erfindungsgemäßes
Polymer, einen Triplettemitter, der entweder im erfindungsgemäßen
Polymer enthalten oder wie in den vorgenannten Ausführungsformen
als niedermolekulare Substanz beigemischt ist, und weitere niedermolekulare
Substanzen enthält. Diese niedermolekularen Substanzen
können über die gleichen Funktionalitäten
verfügen wie sie für mögliche Monomerbausteine
in den Gruppen 1 bis 8 genannt wurden.
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Gegenstand
der Erfindung sind weiterhin Lösungen und Formulierungen
aus einem oder mehreren erfindungsgemäßen Polymeren
oder Mischungen in einem oder mehreren Lösungsmitteln.
Wie solche Lösungen hergestellt werden können,
ist dem Fachmann bekannt und beispielsweise in der
WO 02/072714 A1 , der
WO 03/019694 A2 und
der darin zitierten Literatur beschrieben.
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Diese
Lösungen können verwendet werden, um dünne
Polymerschichten herzustellen, zum Beispiel durch Flächenbeschichtungsverfahren
(z. B. Spincoating) oder durch Druckverfahren (z. B. Ink Jet Printing).
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Polymere,
die Struktureinheiten der Formel (I) enthalten, welche eine oder
mehrere polymerisierbare und damit vernetzbare Gruppen enthalten,
eignen sich besonders zur Herstellung von Filmen oder Beschichtungen,
insbesondere zur Herstellung von strukturierten Beschichtungen,
z. B. durch thermische oder lichtinduzierte in-situ-Polymerisation
und in-situ-Vernetzung, wie beispielsweise in-situ-UV-Photopolymerisation oder
Photopatterning. Besonders bevorzugt für solche Anwendungen
sind erfindungsgemäße Polymere mit einer oder
mehreren polymerisierbaren Gruppen, ausgewählt aus Acrylat,
Methacrylat, Vinyl, Epoxy und Oxetan. Dabei können sowohl
entsprechende Polymere in Reinsubstanz verwendet werden, es können
aber auch Formulierungen oder Elends dieser Polymere wie oben beschrieben
verwendet werden. Diese können mit oder ohne Zusatz von
Lösungsmitteln und/oder Bindemitteln verwendet werden.
Geeignete Materialien, Verfahren und Vorrichtungen für
die oben beschriebenen Methoden sind z. B. in der
WO 2005/083812 A2 beschrieben. Mögliche
Bindemittel sind beispielsweise Polystyrol, Polycarbonat, Polyacrylate,
Polyvinylbutyral und ähnliche, optoelektronisch neutrale
Polymere.
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Geeignete
und bevorzugte Lösungsmittel sind beispielsweise Toluol,
Anisole, Xylole, Methylbenzoat, Dimethylanisole, Mesitylene, Tetralin,
Veratrole, und Tetrahydrofuran oder Mischungen davon.
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Die
erfindungsgemäßen Polymere, Mischungen und Formulierungen
können in elektronischen oder elektrooptischen Vorrichtungen
bzw. zu deren Herstellung verwendet werden.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit die Verwendung
der erfindungsgemäßen Polymeren, Mischungen und
Formulierungen in elektronischen oder elektrooptischen Vorrichtungen,
vorzugsweise in organischen bzw. polymeren organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen
(OLED, PLED), organischen Feld-Effekt-Transistoren (OFETs), organischen
integrierten Schaltungen (O-ICs), organischen Dünnfilmtransistoren
(TFTs), organischen Solarzellen (O-SCs), organischen Laserdioden
(O-Laser), organischen photovoltaischen (OPV) Elementen oder Vorrichtungen
oder organischen Photorezeptoren (OPCs), besonders bevorzugt in
organischen bzw. polymeren organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen
(OLED, PLED), insbesondere in polymeren organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen
(PLED).
-
Wie
OLEDs bzw. PLEDs hergestellt werden können, ist dem Fachmann
bekannt und wird beispielsweise als allgemeines Verfahren ausführlich
in der
WO 2004/070772
A2 beschrieben, das entsprechend für den Einzelfall
anzupassen ist.
-
Wie
oben beschrieben, eignen sich die erfindungsgemäßen
Polymere ganz besonders als Elektrolumineszenzmaterialien in derart
hergestellten PLEDs oder Displays.
-
Als
Elektrolumineszenzmaterialien im Sinne der vorliegenden Erfindung
gelten Materialien, die als aktive Schicht Verwendung finden können.
Aktive Schicht bedeutet, dass die Schicht befähigt ist,
bei Anlegen eines elektrischen Feldes Licht abzustrahlen (lichtemittierende
Schicht) und/oder dass sie die Injektion und/oder den Transport
der positiven und/oder negativen Ladungen verbessert (Ladungsinjektions-
oder Ladungstransportschicht).
-
Ein
bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch
die Verwendung der erfindungsgemäßen Polymere
oder Mischungen in einer PLED, insbesondere als Elektrolumineszenzmaterial.
-
Gegenstand
der vorliegenden Erfindung sind ferner elektronische oder optoelektronische
Bauteile, vorzugsweise organische bzw. polymere organische Elektrolumineszenzvorrichtungen
(OLED, PLED), organische Feld-Effekt-Transistoren (OFETs), organische
integrierte Schaltungen (O-ICs), organische Dünnfilmtransistoren
(TFTs), organische Solarzellen (O-SCs), organische Laserdioden (O-Laser),
organische photovoltaische (OPV) Elemente oder Vorrichtungen oder
organische Photorezeptoren (OPCs), besonders bevorzugt organische
bzw. polymere organische Elektrolumineszenzvorrichtungen, insbesondere
polymere organische Elektrolumineszenzvorrichtungen, mit einer oder
mehreren aktiven Schichten, wobei mindestens eine dieser aktiven
Schichten ein oder mehrere erfindungsgemäße Polymere
enthält. Die aktive Schicht kann beispielsweise eine lichtemittierende
Schicht, eine Ladungstransportschicht und/oder eine Ladungsinjektionsschicht sein.
-
Im
vorliegenden Anmeldungstext und auch in den im Weiteren folgenden
Beispielen wird hauptsächlich auf die Verwendung der erfindungsgemäßen
Polymere in Bezug auf PLEDs und entsprechende Displays abgezielt.
Trotz dieser Beschränkung der Beschreibung ist es für
den Fachmann ohne weiteres erfinderisches Zutun möglich,
die erfindungsgemäßen Polymere als Halbleiter
auch für die weiteren, oben beschriebenen Verwendungen
in anderen elektronischen Vorrichtungen zu benutzen.
-
Die
folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne
sie einzuschränken. Insbesondere sind die darin beschriebenen
Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der dem betreffenden Beispiel
zu Grunde liegenden definierten Verbindungen auch auf andere, nicht
im Detail aufgeführte, aber unter den Schutzbereich der
Ansprüche fallende Verbindungen anwendbar, sofern an anderer
Stelle nichts Gegenteiliges gesagt wird.
-
Ausführungsbeispiele
-
Beispiele 1 und 2: Herstellung der Monomere
-
Beispiel 1
-
Herstellung von Verbindung 4
-
Die
Verbindung 4 wird wie folgt hergestellt:
1.1
Verbindung 2
-
104,3
g (2 molare Äquivalente, 0,442 mol) 1,4-Dibrombenzol werden
in 300 ml THF vorgelegt und im Aceton/Trockeneisbad auf –75°C
abgekühlt. 117 ml (2 molare Äquivalente, 0,442
mol) n-Butyllithium (2,5 M in Hexan) werden so zugetropft, dass
die Innentemperatur –69°C nicht übersteigt,
anschließend wird 1 Stunde bei –72°C
weiter gerührt. Danach werden 116 g (1 molares Äquivalent,
0,221 mol) Verbindung 1 in 220 ml THF gelöst und bei –72°C
langsam zugetropft, dass die Innentemperatur –69°C
nicht übersteigt. Die Reaktionslösung wird für
eine weitere Stunde bei –70°C und über
Nacht bei Raumtemperatur gerührt.
-
Der
Ansatz wird mit 120 ml Essigsäure 50%ig versetzt. Die Phasen
werden getrennt. Die wässrige Phase wird mit Heptan extrahiert.
Die vereinigten organischen Phasen werden mit H
2O
extrahiert, über Na
2SO
4 getrocknet,
filtriert und unter vermindertem Druck eingeengt.
1H
NMR (CDCl
2CDCl
2, δ (ppm),
J (Hz)): 0.51 (s breit, 4H), 0.81 (t, 6H, J = 7,25), 0.94-1.25 (m,
20H), 1.55-1.85 (m, 4H), 6.73 (d, 1H, J = 8.0), 6.87-6.90 (m, 2H),
6.95-7.05 (m breit, 4H), 7.21 (d, 1H, J = 7.55), 7.24 (d, 1H, J =
7.75), 7.28-7.36 (m, 4H), 7.42 (d, 4H, J = 8.6), 7.56 (d, 1H, 7.75),
7.66 – 7.68 (m, 1H) 1.2
Verbindung 3
-
177,4
g (1 molares Äquivalent, 0,22 mol) Verbindung 2 werden
in 353,2 ml (2,8 molare Äquivalente, 6,1 mol) Essigsäure
gelöst und auf Rückfluss erwärmt. Unter
Rückfluss werden 19,6 ml (1,1 molare Äquivalente,
0,24 mol) konzentrierte Salzsäure zugegeben und 1,5 Stunden
unter Rückfluss erhitzt. Nach DC-Kontrolle (Heptan/Essigester)
erfolgt eine Nachdosierung von 2 × 2 ml konzentrierter
Salzsäure, Reaktionszeit 3 Stunden. Nach beendeter Reaktion
wird vorsichtig 25 ml Wasser zugegeben. Anschließend wird
zur Phasentrennung nochmals 50 ml Wasser zugegeben. Es wird mit
Dichlormethan extrahiert, danach werden die vereinigten organischen
Phasen mit Wasser und NaHCO3 extrahiert, über
Natriumsulfat getrocknet, filtriert und unter vermindertem Druck
eingeengt.
-
Die
Reinigung erfolgt durch Umkristallisation (Acetonitril/Toluol) und
liefert einen weißen Feststoff (99%).
1H
NMR (CDCl
2CDCl
2, δ (ppm),
J (Hz)): 0.65-0.75 (m, 4H), 0.79 (t, 6H, J = 7,25), 0.99-1.25 (m,
20H), 1.98-2.01 (m, 4H), 7,10 (d, 4H, J = 8,75), 7.26-7.29 (m, 3H),
7.33-7.41 (m, 7H), 7.57 (s, 1H), 7.60-7.62 (m, 1H), 7.71 (s, 1H),
7.84 (d, 1H, 7.55) 1.3
Verbindung 4
-
30
g (1 molares Äquivalent, 0,038 mol) Verbindung 3 werden
mit 250 ml Dioxan, 19,33 g (2 molare Äquivalente, 0,076
mol) Bis(pinacolato)diboran und 10,83 g (2,9 molare Äquivalente,
0,11 mol) Kaliumacetat versetzt.
-
Anschließend
werden 1,11 g (1,4 mmol) 1,1-Bis(diphenylphosphino)-ferrocenpalladium(II)chlorid (Komplex
mit Dichlormethan (1:1), Pd 13%) zugegeben. Der Ansatz wird auf
110°C erhitzt. Nach DC-Kontrolle wird der Ansatz auf Raumtemperatur
abgekühlt und 200 ml Wasser zugegeben.
-
Anschließend
wird zur Phasentrennung nochmals 50 ml Wasser zugegeben. Es wird
mit Essigester extrahiert, danach werden die vereinigten organischen
Phasen über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und unter vermindertem
Druck eingeengt.
-
Die
Reinigung erfolgt über eine Säule (Heptan/Essigester)
und durch Umkristallisation (Heptan) und liefert einen weißen
Feststoff (100%).
1H NMR (CDCl2CDCl2, δ (ppm),
J (Hz)): 0.65-0.75 (m, 4H), 0.80 (t, 6H, J = 7,25), 0.99-1.23 (m,
20H), 1.28 (s, 24H), 1.98-2.01 (m, 4H), 7,23 (d, 4H, J = 8,2), 7.26-7.28
(m, 3H), 7.32-7.34 (m, 1H), 7.37-7.40 (m, 2H), 7.57-7.59 (m, 1H),
7.62 (s, 1H), 7.68 (d, 4H, J = 8.25), 7.71 (s, 1H), 7.84 (d, 1H,
7.40)
-
Beispiel 2
-
Herstellung von Verbindung 9
-
Die
Verbindung 9 wird wie folgt hergestellt:
2.1
Verbindung 6
-
52,5
g (1 molares Äquivalent, 0,111 mol) Ditolylfluorenboronsäure,
46,2 g (3 molare Äquivalent, 0,333 mol) Kaliumcarbonat
und 17,3 ml (1,1 molare Äquivalent, 0,123 mol) 2-Brommethylbenzoat
werden vorgelegt und mit 130 ml Toluol und 130 ml H
2O
versetzt. Anschließend erfolgt die Zugabe von 142 mg Pd(PPh
3)
4. Es wird unter
Rückfluss bis zur vollständigen Umsetzung gerührt.
Nach DC-Kontrolle wird der Ansatz auf Raumtemperatur abgekühlt
und 200 ml Wasser zugegeben. Die organische Phase wird abgetrennt
und mit Toluol extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über
Natriumsulfat getrocknet, filtriert und unter vermindertem Druck
eingeengt.
1H NMR (CDCl
2CDCl
2, δ (ppm), J (Hz)): 2.29 (s, 6H),
3.34 (s, 3H), 7.03 (d, 4H, J = 8.25), 7.09 (d, 4H, J = 8,25), 7.27-7.31
(m, 2H), 7.37-7.42 (m, 4H), 7.44 (d, 1H, 7.70), 7.52 (t, 1H, 7.55),
7.75 (d, 1H, 7.75), 7.80-7.83 (m, 2H). 2.2
Verbindung 7
-
53,0
g (2 molare Äquivalente, 0,224 mol) 1,4-Dibrombenzol werden
in 200 ml THF vorgelegt und im Aceton/Trockeneisbad auf –75°C
abgekühlt. 89,9 ml (2 molare Äquivalente, 0,224
mol) n-Butyllithium (2,5 M in Hexan) werden so zugetropft, dass
die Innentemperatur –69°C nicht übersteigt,
anschließend wird 1 Stunde bei –72°C
weiter gerührt. Danach werden 54 g (1 molares Äquivalent,
0,112 mol) Verbindung 6 in 150 ml THF gelöst und bei –72°C
langsam zugetropft, dass die Innentemperatur –69°C
nicht übersteigt. Die Reaktionslösung wird für
eine weitere Stunde bei –70°C und über
Nacht bei Raumtemperatur gerührt.
-
Der
Ansatz wird mit 120 ml Essigsäure 50%ig versetzt. Die Phasen
werden getrennt. Die wässrige Phase wird mit Heptan extrahiert.
Die vereinigten organischen Phasen werden mit H
2O
extrahiert, über Na
2SO
4 getrocknet,
filtriert und unter vermindertem Druck eingeengt. 2.3
Verbindung 8
-
80,0
g (1 molares Äquivalent, 0,105 mol) Verbindung 7 werden
in 168,5 ml (28 molare Äquivalente, 2,9 mol) Essigsäure
gelöst und auf Rückfluss erwärmt. Unter
Rückfluss werden 9,4 ml (1,1 molare Äquivalente, 0,115
mol) konzentrierte Salzsäure zugegeben und 1,5 Stunden
unter Rückfluss erhitzt. Nach DC-Kontrolle (Heptan/Essigester)
erfolgt eine Nachdosierung von 2 × 2 ml konzentrierter
Salzsäure, Reaktionszeit 3 Stunden. Nach beendeter Reaktion
wird vorsichtig 25 ml Wasser zugegeben. Anschließend wird
zur Phasentrennung nochmals 50 ml Wasser zugegeben. Es wird mit
Dichlormethan extrahiert, danach werden die vereinigten organischen
Phasen mit Wasser und NaHCO3 extrahiert, über
Natriumsulfat getrocknet, filtriert und unter vermindertem Druck
eingeengt.
-
Die
Reinigung erfolgt durch Umkristallisation (Dioxan/Toluol) und liefert
einen weißen Feststoff (99%).
1H
NMR (CDCl
2CDCl
2, δ (ppm),
J (Hz)): 2.23 (s, 6H), 6.98 (d, 4H, J = 8,05), 7.03-7.06 (m, 8H),
7.17-7.21 (m, 2H), 7.24-7.31 (m, 7H), 7.33 (d, 1H, 7.95), 7.58 (s,
1H), 7.61 (d, 2H, 7.55), 7.68 (s, 1H). 2.4
Verbindung 9
-
20,0
g (1 molares Äquivalent, 0,027 mol) Verbindung 8 werden
mit 250 ml Dioxan, 13,65 g (2 molares Äquivalent, 0,054
mol) Bis(pinacolato)diboran und 7,64 g (2,9 molares Äquivalent,
0,078 mol) Kaliumacetat versetzt. Anschließend werden 0,79
g (0,96 mmol) 1,1-Bis(diphenylphosphino)ferrocen-palladium(II)chlorid (Komplex
mit Dichlormethan (1:1), Pd 13%) zugegeben. Der Ansatz wird auf
110°C erhitzt. Nach DC-Kontrolle wird der Ansatz auf Raumtemperatur
abgekühlt und 200 ml Wasser zugegeben. Anschließend
wird zur Phasentrennung nochmals 50 ml Wasser zugegeben. Es wird
mit Essigester extrahiert, danach werden die vereinigten organischen
Phasen über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und unter
vermindertem Druck eingeengt.
-
Die
Reinigung erfolgt über eine Säule (Heptan/Dichlormethan)
und durch Umkristallisation aus Essigester und liefert einen weißen
Feststoff (99,9%).
1H NMR (CDCl2CDCl2, δ (ppm),
J (Hz)): 1.30 (s, 24H), 2.31 (s, 6H), 7.05 (d, 4H, J = 8.25), 7.14
(d, 4H, J = 8,25), 7.22-7.27 (m, 6H), 7.31-7.35 (m, 2H), 7.37 (d,
1H, 7.75), 7.40 (d, 1H, 7.55), 7.66-7.70 (m, 6H), 7.72 (s, 1H), 7.75
(s, 1H).
-
Beispiele 3 bis 10: Herstellung der Polymere
-
Die
erfindungsgemäßen Polymere P1 und P2 sowie das
Vergleichspolymer V1 werden unter Verwendung der folgenden Monomeren
(Prozentangaben = mol%) durch SUZUKI-Kupplung gemäß der
WO 03/048225 A2 synthetisiert. Beispiel
3 (Polymer P1)
Beispiel
4 (Polymer P2)
Beispiel
5 (Polymer V1)
-
Mit
Hilfe eines Spin-Coaters (s. auch Devicebeispiele) werden Filme
eines löslichen, grünen Triplettemitters T1 in
den Polymeren P1, P2 und V1 hergestellt.
-
-
Die
Filmdicke beträgt 80 nm, die Emitterkonzentration 20 Gew.-%.
Von diesen Filmen werden in einem PL-Spektrometer der Firma Hitachi
(Typ F-4500) PL-Spektren bei einer Anregungswellenlänge
von 345 nm gemessen. Für alle Spektren wird bei gleichen
Einstellungen gemessen (Spaltbreiten 5 nm, Vorspannung 700 V, Scangeschwindigkeit
240 nm/min). Die Spektren sind in 1 dargestellt.
Es ist deutlich zu erkennen, dass mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Polymermatrizen eine hohe PL-Quanteneffizienz des grünen
Triplett-Emitters erreicht wird, während im Vergleichspolymer
die blaue Emission des Polymers dominiert und so gut wie keine Emission
des Triplett-Emitters zu detektieren ist.
-
Beispiele 6 und 7:
-
Die
Polymere P1 und P2 eignen sich sehr gut, um die prinzipielle Eignung
der erfindungsgemäßen Bausteine in Matrizen für
grüne Triplettemission zu zeigen, allerdings verfügen
sie über keine zusätzlichen Einheiten, die zum
Loch- oder Elektronentransport beitragen könnten. Daher
werden weitere Polymere, in diesem Fall Copolymere, die den Triplett-Emitter
bereits enthalten, synthetisiert. Polymer P3 enthält dabei
ein konjugations-unterbrochenes „Backbone”, das
Vergleichspolymer V2 ein konjugiertes. Beispiel
6 (Polymer P3)
Beispiel
7 (Polymer V2)
-
Beispiele 8 bis 10:
-
Wie
schon im Falle der erfindungsgemäßen Polymere
P1 und P2 erläutert, kann eine Triplettdevice auch durch
die Kombination eines Triplettemitters mit einer Matrix hergestellt
werden. Die Polymere P4 bis P6 sind erfindungsgemäße
Polymere mit zusätzlichen funktionalen Bausteinen (aus
Gruppe 1 bzw. 2, siehe Beschreibung). Beispiel
8 (Polymer P4)
Beispiel
9 (Polymer P5)
Beispiel
10 (Polymer P6)
-
Beispiele 11 bis 16: Herstellung von PLEDs
-
Die
Herstellung einer polymeren organischen Leuchtdiode (PLED) ist in
der Literatur bereits vielfach beschrieben (z. B. in der
WO 2004/037887 A2 ).
Um die vorliegende Erfindung beispielhaft zu erläutern,
werden PLEDs mit den Polymeren P3 bis P6 sowie dem Vergleichspolymer
V2 durch Spincoating hergestellt. Eine typische Device hat den in
2 dargestellten
Aufbau.
-
Dazu
werden speziell angefertigte Substrate der Firma Technoprint in
einem eigens zu diesem Zweck designten Layout verwendet (3,
Abbildung links: Auf den Glasträger aufgebrachte ITO-Struktur,
Abbildung rechts: Vollständige elektronische Struktur mit
ITO, aufgedampter Kathode und optionaler Metallisierung der Zuleitungen).
Die ITO-Struktur (Indium-Zinn-Oxid, eine transparente, leitfähige
Anode) wird durch Sputtern in einem solchen Muster auf Sodalimeglas
aufgebracht, dass sich mit der am Ende des Herstellungsprozesses aufgedampften
Kathode 4 Pixel à 2 × 2 mm ergeben.
-
Die
Substrate werden im Reinraum mit DI Wasser und einem Detergens (Deconex
15 PF) gereinigt und dann durch eine UV/Ozon-Plasmabehandlung aktiviert.
Danach wird ebenfalls im Reinraum eine 80 nm Schicht PEDOT (PEDOT
ist ein Polythiophen-Derivat (Baytron P VAI 4083sp.) von H. C. Starck,
Goslar, das als wässrige Dispersion geliefert wird) durch
Spin-Coating aufgebracht. Die benötigte Spinrate hängt
vom Verdünnungsgrad und der spezifischen Spincoater-Geometrie
ab (typisch für 80 nm: 4500 rpm). Um Restwasser aus der
Schicht zu entfernen, werden die Substrate für 10 Minuten
bei 180°C auf einer Heizplatte ausgeheizt. Danach werden
unter Inertgasatmosphäre (Stickstoff bzw. Argon) zunächst
20 nm einer Interlayer (typischerweise ein lochdominiertes Polymer,
hier HIL-012 von Merck) und dann 65 nm der Polymerschichten aus
Toluollösungen (Konzentration Interlayer 5 g/l, für
die Polymere P3 bis P6 und V2 zwischen 8 und 10 g/l) aufgebracht.
Beide Schichten werden bei 180°C mindestens 10 Minuten
ausgeheizt. Danach wird die Ba/Al-Kathode im angegebenen Muster
durch eine Aufdampfmaske aufgedampft (hochreine Metalle von Aldrich,
besonders Barium 99,99% (Best-Nr. 474711); Aufdampfanlagen von Lesker
o. a., typischer Vakuumlevel 5 × 10–6 mbar). Um
vor allem die Kathode vor Luft und Luftfeuchtigkeit zu schützen,
wird die Device abschließend verkapselt und dann charakterisiert.
-
Dazu
werden die Devices in für die Substratgröße
eigens angefertigte Halter eingespannt und mittels Federkontakten
kontaktiert. Eine Photodiode mit Augenverlaufsfilter kann direkt
auf den Messhalter aufgesetzt werden, um Einflüsse von
Fremdlicht auszuschließen. Der typische Messaufbau ist
in 4 dargestellt.
-
Typischerweise
werden die Spannungen von 0 bis max. 20 V in 0,2 V-Schritten erhöht
und wieder erniedrigt. Für jeden Messpunkt wird der Strom
durch die Device sowie der erhaltene Photostrom von der Photodiode
gemessen. Auf diese Art und Weise erhält man die IVL-Daten
der Testdevices. Wichtige Kenngrößen sind die
gemessene maximale Effizienz („Max. Eff.” in cd/A)
und die für 100 cd/m2 benötigte
Spannung.
-
Um
außerdem die Farbe und das genaue Elektrolumineszenzspektrum
der Testdevices zu kennen, wird nach der ersten Messung nochmals
die für 100 cd/m2 benötigte
Spannung angelegt und die Photodiode durch einen Spektrum-Messkopf
ersetzt. Dieser ist durch eine Lichtleitfaser mit einem Spektrometer
(Ocean Optics) verbunden. Aus dem gemessenen Spektrum können
die Farbkoordinaten (CIE: Commission International de l'éclairage,
Normalbetrachter von 1931) abgeleitet werden.
-
Die
Ergebnisse, die bei Verwendung der Polymeren P3 bis P6 sowie V2
in PLEDs erhalten werden, sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Für
P3 und V2 wird das Polymer alleine in Toluol gelöst, im
Falle der übrigen erfindungsgemäßen Polymere
wird ein löslicher, grüner Triplettemitter T1
in einer Konzentration von 20 Gew.-% mit gelöst und ein
Film aus beiden Komponenten gecoatet (z. B. 2,5 g/L T1, 10 g/L Polymer).
Im Beispiel 16 werden die beiden Polymere P4 und P5 zu gleichen
Teilen eingewogen, die Konzentrationen betragen also 2,5 g/L T1,
5 g/L P4 und 5 g/L P5. Tabelle 1
Bsp. | Polymer | Max.
Eff [cd/A] | U
@ 100 cd/m2 [V] | U
@ 1000 cd/m2 [V] | CIE
[x/y] |
11 | P3 | 20,0 | 7,5 | 9,6 | 0,39/0,58 |
12 | V2 | 0,4 | 6,6 | Nicht
möglich | 0,34/0,35 |
13 | P4 | 28,4 | 5,3 | 7,4 | 0,35/0,61 |
14 | P5 | 15,0 | 9,1 | 10,9 | 0,35/0,61 |
15 | P6 | 31,1 | 5,8 | 8,2 | 0,34/0,62 |
16 | P4
+ P5 | 36,1 | 4,8 | 7,2 | 0,34/0,61 |
-
Wie
man aus den Ergebnissen erkennen kann, stellen die Polymere P3 bis
P6 eine deutliche Verbesserung gegenüber den vergleichbaren
Polymeren gemäß dem Stand der Technik dar, wo
eine Messung bis zu 1000 cd/m2 nicht einmal
möglich war.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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