CN106459409A - 聚合物、有机场致发光元件用组合物、有机场致发光元件、有机el显示装置及有机el照明 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供一种能够在低温短时间发生不溶化、空穴注入传输能力高、耐久性也高的聚合物,以及包含该聚合物的有机场致发光元件用组合物。本发明的聚合物具有下述式(1)所示的交联性基团。(式(1)中的1,2‑二氢环丁[a]萘环任选具有取代基。)
Description
技术领域
本发明涉及一种聚合物,特别是作为有机场致发光元件的空穴注入层及空穴传输层有用的聚合物、含有该聚合物的有机场致发光元件用组合物、以及具有该有机场致发光元件的有机EL(Electro Luminescence)显示装置及有机EL照明。
背景技术
作为有机场致发光元件中的有机层的形成方法,可以举出真空蒸镀法和湿式成膜法。真空蒸镀法容易叠层化,因此具有可改善从阳极和/或阴极的电荷注入、容易将激子封入发光层内这样的优点。另一方面,湿式成膜法则具有无需真空工艺,易于实现大面积化,并且能够容易地通过使用混合有具有各种功能的多种材料的涂布液来形成含有具有各种功能的多种材料的层等优点。但是,由于湿式成膜法难以实现叠层化,因此,与利用真空蒸镀法得到的元件相比,驱动稳定性差,其现状是除了一部分以外尚未达到实用水平。
因此,为了利用湿式成膜法进行叠层化,希望具有涂布后不溶化的交联性基团的电荷传输性聚合物,并进行了这样的电荷传输性聚合物的开发。具体来说,专利文献1~4中公开了具有耐久性优异的苯并环丁烯作为交联性基团、且具有传输性优异的芳胺结构作为电荷传输性部位的聚合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2009/123269号
专利文献2:国际公开第2011/078387号
专利文献3:国际公开第2011/093428号
专利文献4:国际公开第2013/191137号
发明内容
发明要解决的课题
根据本发明人等的研究可知,为了使专利文献1~4中记载的含有苯并环丁烯的聚合物不溶化,需要大量能量,需要高温长时间的烧成,因此会产生问题。具体来说,可知由于在基板及隔层、绝缘膜、显示装置中必须要提高TFT等构件的耐热性、烧成需要长时间,因此只能少量地制造元件。
因此,本发明的课题在于提供一种能够在低温短时间发生不溶化、空穴注入传输能力高、且耐久性也高的聚合物,以及包含该聚合物的有机场致发光元件用组合物。另外,本发明的课题在于提供一种能够简便地制造、且亮度高、驱动寿命也长的有机场致发光元件。
解决课题的方法
本发明人等进行了深入研究的结果发现,通过使用具有特定的交联性基团的聚合物,可解决上述课题,从而完成了本发明。
即,本发明具有以下的[1]~[12]的构成。
[1]具有下述式(1)所示的交联性基团的聚合物,
[化学式1]
(式(1)中的1,2-二氢环丁[a]萘环任选具有取代基。)
[2]上述[1]所述的聚合物,其包含下述式(2)所示的重复单元,
[化学式2]
(式(2)中,p表示0以上且3以下的整数,Ar1及Ar2各自独立地表示直接键、任选具有取代基的芳香族烃基、或任选具有取代基的芳香族杂环基团,Ar3~Ar5各自独立地表示任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团,其中,Ar1及Ar2的任意基团不为直接键。)
[3]上述[1]所述的聚合物,其包含下述式(3)所示的重复单元,
[化学式3]
(式(3)中,q表示0以上且3以下的整数,R1表示任选具有取代基的碳原子数1~24的烷基、任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团,Ar6及Ar7各自独立地表示直接键、任选具有取代基的芳香族烃基、或任选具有取代基的芳香族杂环基团,Ar8~Ar12各自独立地表示任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团,其中,Ar6及Ar7的任意基团不为直接键。)
[4]上述[1]所述的聚合物,其包含下述式(4)所示的重复单元,
[化学式4]
(式(4)中,r表示0以上且3以下的整数,Ar13、Ar14、Ar16及Ar17各自独立地表示任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团,Ar15表示直接键、任选具有取代基的芳香族烃基、或任选具有取代基的芳香族杂环基团。)
[5]上述[1]~[4]中任一项所述的聚合物,其重均分子量(Mw)为20,000以上、分散度(Mw/Mn)为2.5以下。
[6]一种有机场致发光元件用组合物,其含有上述[1]~[5]中任一项所述的聚合物。
[7]一种有机场致发光元件,其具有基板、位于基板上的阳极、阴极、以及位于该阳极和该阴极之间的有机层,其中,该有机层包含使用上述[6]所述的有机场致发光元件用组合物并利用湿式成膜法形成的层。
[8]上述[7]所述的有机场致发光元件,其中,所述利用湿式成膜法形成的层是空穴注入层及空穴传输层中的至少一者。
[9]上述[7]或[8]所述的有机场致发光元件,其中,在阳极和阴极之间包含空穴注入层、空穴传输层及发光层,所述空穴注入层、空穴传输层及发光层均是通过湿式成膜法形成的。
[10]一种有机EL显示装置,其具有上述[7]~[9]中任一项所述的有机场致发光元件。
[11]一种有机EL照明,其具有上述[7]~[9]中任一项所述的有机场致发光元件。
[12]下述式(5)所示的化合物,
[化学式5]
(式(5)中,X表示卤原子。)
发明的效果
使用含有本发明聚合物的有机场致发光元件用组合物通过湿式成膜而得到的层不会产生裂纹等,其是平坦的层。采用本发明的有机场致发光元件,亮度高、驱动寿命长。
附图说明
[图1]图1是示出本发明的有机场致发光元件的结构例的剖面示意图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行详细说明,但以下记载的构成要件的说明是本发明实施方式的一例(代表例),在不超出本发明的要点的范围内,本发明并不限于这些内容。
另外,在本说明书中,以“质量”表示的百分率及份与以“重量”表示的百分率及份意思相同。
<聚合物>
本发明的聚合物具有下述式(1)所示的交联性基团。
[化学式6]
(式(1)中的1,2-二氢环丁[a]萘环任选具有取代基。)
作为式(1)中的1,2-二氢环丁[a]萘环所任选具有的取代基,优选不易阻碍交联反应的基团,具体可以举出碳原子数1~12的烷基、碳原子数1~12的烷氧基等。
式(1)所示的交联性基团在热的作用下,如下述反应式(6)所示进行开环。下述反应式(6)的开环反应的活化能小于以往作为交联性基团使用的苯并环丁烯的开环反应的活化能。
[化学式7]
开环后,进行下述反应式(7)这样的加成反应。
[化学式8]
在一连串的交联反应中,与加成反应相比,开环反应通常需要较高的活化能。因此,开环反应的活化能小、且包含以1,2-二氢环丁[a]萘作为交联性基团的式(1)的聚合物能够在低温短时间不溶。
即,具有上述式(1)所示的交联性基团的聚合物在低温的不溶化速度依赖于上述式(1)所示的交联性基团,从上述机理考虑,本发明的聚合物能够在短时间内实现在低温下的不溶化。
作为适于电荷传输的部分结构,可以举出:三芳基胺结构;芴环、蒽环、芘环、咔唑环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、吩嗪环、菲绕啉环等3环以上的芳香族环结构;吡啶环、吡嗪环、三嗪环、喹啉环、噻吩环、吡咯环、咪唑环、吡唑环、二唑环、苯并噻二唑环等芳香族杂环结构;金属络合物结构等,从空穴传输性优异这点考虑,优选三芳基胺结构。
从提高电荷传输性这点考虑,本发明的聚合物优选包含下述式(2)所示的重复单元。
[化学式9]
(式(2)中,p表示0以上且3以下的整数,
Ar1及Ar2各自独立地表示直接键、任选具有取代基的芳香族烃基、或任选具有取代基的芳香族杂环基团,
Ar3~Ar5各自独立地表示任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团,
其中,Ar1及Ar2中的至少一个基团不为直接键。)
式(2)中的交联性基团相对于三芳基胺结构隔着至少一个单键而存在,交联性基团不易成为电荷传输的阻碍,因此,电荷传输性进一步提高。
从提高电荷传输性这点、在更温和的条件下不溶方面考虑,本发明的聚合物优选包含下述式(3)所示的重复单元。
[化学式10]
(式(3)中,q表示0以上且3以下的整数,
R1表示任选具有取代基的碳原子数1~24的烷基、任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团,
Ar6及Ar7各自独立地表示直接键、任选具有取代基的芳香族烃基、或任选具有取代基的芳香族杂环基团,
Ar8~Ar12各自独立地表示任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团,
其中,Ar6及Ar7中的至少一个基团不为直接键。)
式(3)中成为sp3杂化轨道中心的碳原子由于不参与π共轭体系,因此,作为键合在成为sp3杂化轨道中心的碳原子上的侧链的交联性基团不易成为电荷传输的阻碍,因而电荷传输性进一步提高。
与作为sp2杂化轨道中心的原子相比,作为sp3杂化轨道中心的原子容易引起周围的键的旋转,从而使聚合物中的交联性基团高效地反应,因此,即使交联性基团的个数少、或者交联反应的条件温和,也能够难溶于有机溶剂。
从提高电荷传输性这点考虑,本发明的聚合物优选包含下述式(4)所示的重复单元。
[化学式11]
(式(4)中,r表示0以上且3以下的整数,
Ar13、Ar14、Ar16及Ar17各自独立地表示任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团,
Ar15表示直接键、任选具有取代基的芳香族烃基、或任选具有取代基的芳香族杂环基团。)
式(4)中的交联性基团相对于主链的亚芳基隔着至少一个单键而存在,交联性基团不易成为电荷传输的阻碍,因此,电荷传输性进一步提高。
[Ar1~Ar17]
式(2)~(4)中,Ar1、Ar2、Ar6、Ar7及Ar15分别表示直接键、任选具有取代基的2价芳香族烃基、或任选具有取代基的2价芳香族杂环基团。也可以键合多个上述芳香族烃基及芳香族杂环基团。
Ar3、Ar4、Ar8、Ar9、Ar10及Ar14分别表示任选具有取代基的2价芳香族烃基、或任选具有取代基的2价芳香族杂环基团。也可以键合多个上述芳香族烃基及芳香族杂环基团。
Ar13表示任选具有取代基的3价芳香族烃基、或任选具有取代基的3价芳香族杂环基团。也可以键合多个上述芳香族烃基及芳香族杂环基团。
Ar5、Ar11、Ar12、Ar16及Ar17分别表示任选具有取代基1价芳香族烃基、或任选具有取代基的1价芳香族杂环基团。也可以键合多个上述芳香族烃基及芳香族杂环基团。
作为芳香族烃环基团,优选碳原子数6~30的芳香族烃环基团,可以举出例如:苯环、萘环、蒽环、菲环、苝环、并四苯环、芘环、苯并芘环、环、苯并菲环、苊环、荧蒽环、芴环等6元环的单环或2~5稠环的1价或2价的基团。
作为芳香族杂环基团,优选碳原子数3~30的芳香族杂环基团,可以举出例如:呋喃环、苯并呋喃环、噻吩环、苯并噻吩环、吡咯环、吡唑环、咪唑环、二唑环、吲哚环、咔唑环、吡咯并咪唑环、吡咯并吡唑环、吡咯并吡咯环、噻吩并吡咯环、噻吩并噻吩环、呋喃并吡咯环、呋喃并呋喃环、噻吩并呋喃环、苯并异唑环、苯并异噻唑环、苯并咪唑环、吡啶环、吡嗪环、哒嗪环、嘧啶环、三嗪环、喹啉环、异喹啉环、噌啉(cinnoline)环、喹喔啉环、菲啶环、苯并咪唑环、啶环、喹唑啉环、喹唑啉酮环、薁环等5或6元环的单环或2~4稠环的1价或2价的基团。
从电荷传输性优异、耐久性优异方面考虑,优选芳香族烃环基团,其中更优选苯环、芴环的2价基团,即亚苯基、亚芴基,进一步优选1,3-亚苯基、1,4-亚苯基、2,7-亚芴基。
键合有多个芳香族烃基及芳香族杂环基团而成的基团的情况下,从电荷传输性优异、耐久性优异方面考虑,优选连结有2~6个这些基团。连结的芳香族烃基及芳香族杂环基团可以为一种,也可以为多种。
另外,键合有多个芳香族烃基及芳香族杂环基团而成的基团的情况下,也可以通过连结基团来键合。该情况下,作为连结基团,优选选自-CR2R3-、-O-、-CO-、-NR4-及-S-中的基团、以及将它们连结2~10个而成的基团。另外,连结2个以上的情况下,连结基团可以为一种,也可以为多种。在此,R2~R4分别独立地表示氢原子或任选具有取代基的碳原子数1~24的烷基、任选具有取代基的芳香族烃基、任选具有取代基的芳香族杂环基团。作为连结基团,特别优选-CR2R3-及连结有2~6个的-CR2R3-,更优选-CR2R3-。
作为芳香族烃环基团、芳香族杂环基团所任选具有的取代基,只要是不使该聚合物的特性明显下降的基团即可,没有特别限制,可以举出例如选自下述取代基组Z的基团,优选烷基、烷氧基、芳香族烃环基团、芳香族杂环基团,更优选烷基。
[取代基组Z]
例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正己基、环己基、十二烷基等碳原子数通常为1以上、且通常为24以下、优选为12以下的直链、支链或环状的烷基;
例如乙烯基等碳原子数通常为2以上、且通常为24以下、优选为12以下的链烯基;
例如乙炔基等碳原子数通常为2以上、且通常为24以下、优选为12以下的炔基;
例如甲氧基、乙氧基等碳原子数通常为1以上、且通常为24以下、优选为12以下的烷氧基;
例如苯氧基、萘氧基、吡啶氧基等碳原子数通常为4以上、优选为5以上、且通常为36以下、优选为24的芳氧基;
例如甲氧羰基、乙氧羰基等碳原子数通常为2以上、且通常为24以下、优选为12以下的烷氧羰基;
例如二甲基氨基、二乙基氨基等碳原子数通常为2以上、且通常为24以下、优选为12以下的二烷基氨基;
例如二苯基氨基、二甲苯基氨基、N-咔唑基等碳原子数通常为10以上、优选为12以上、且通常为36以下、优选为24以下的二芳基氨基;
例如苯基甲基氨基等碳原子数通常为7以上、且通常为36以下、优选为24以下的芳烷基氨基;
例如乙酰基、苯甲酰基等碳原子数通常为2以上、且通常为24以下、优选为12以下的酰基;
例如氟原子、氯原子等卤原子;
例如三氟甲基等碳原子数通常为1以上、且通常为12以下、优选为6以下的卤代烷基;
例如甲硫基、乙硫基等碳原子数通常为1以上、且通常为24以下、优选为12以下的烷硫基;
例如苯硫基、萘硫基、吡啶硫基等碳原子数通常为4以上、优选为5以上、且通常为36以下、优选为24以下的芳硫基;
例如三甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基等碳原子数通常为2以上、优选为3以上、且通常为36以下、优选为24以下的甲硅烷基;
例如三甲基甲硅烷氧基、三苯基甲硅烷氧基等碳原子数通常为2以上、优选为3以上、且通常为36以下、优选为24以下的甲硅烷氧基;
氰基;
例如苯基、萘基等碳原子数通常为6以上、且通常为36以下、优选为24以下的芳香族烃环基团;
例如噻吩基、吡啶基等碳原子数通常为3以上、优选为4以上、且通常为36以下、优选为24以下的芳香族杂环基团。
这些取代基中,从溶解性方面考虑,优选碳原子数1~12的烷基及碳原子数1~12的烷氧基。
另外,上述各取代基还可以进一步具有取代基,作为进一步具有的取代基的例子,可以从上述[取代基组Z]项所示例的基团中选择。
[R1]
式(3)中,R1表示氢原子、任选具有取代基的碳原子数1~24的烷基、任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团。烷基为碳原子数通常为1以上、且通常为24以下的直链、支链或环状的烷基,优选为碳原子数12以下。具体可以举出:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正己基、环己基、十二烷基。R1为任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团的情况下,其具体例、优选例与Ar5、Ar11、Ar12、Ar16及Ar17相同。
式(2)~(4)中,p、q及r分别为0以上且3以下的整数,p、q及r分别优选为2以下。
[聚合物的分子量]
本发明的聚合物的重均分子量(Mw)通常为3,000,000以下、优选为1,000,000以下、更优选为500,000以下、进一步优选为200,000以下,且通常为2,500以上、优选为5,000以上、更优选为10,000以上、进一步优选为20,000以上、特别优选为30,000以上。
如果聚合物的重均分子量超过上述上限值,则在溶剂中的溶解性下降,因此可能会损害成膜性。另外,如果聚合物的重均分子量低于上述下限值,则聚合物的玻璃化转变温度、熔点及气化温度下降,因此耐热性有时会下降。
另外,本发明的聚合物的数均分子量(Mn)通常为2,500,000以下、优选为750,000以下、更优选为400,000以下,且通常为2,000以上、优选为4,000以上、更优选为8,000以上、进一步优选为20,000以上。
此外,本发明的聚合物的分散度(Mw/Mn)优选为3.5以下,更优选为2.5以下,特别优选为2.0以下。需要说明的是,分散度的下限值为1。如果该聚合物的分散度为上述上限值以下,则在溶剂中的溶解性、电荷传输能力良好。
本发明中,本发明的聚合物优选重均分子量为20,000以上、且分散度为2.5以下。重均分子量和分散度满足上述范围的聚合物由于低分子量成分少、容易充分地进行不溶化,因此优选。
通常,聚合物的重均分子量及分散度通过SEC(尺寸排阻色谱法)测定来确定。SEC测定中,越是高分子量成分,溶出时间越短,越是低分子量成分,溶出时间越长,可以使用由分子量已知的聚苯乙烯(标准试样)的溶出时间计算出的标准曲线、通过将样品的溶出时间换算成分子量来计算出重均分子量及分散度。
[交联性基团的个数]
对于本发明的聚合物所具有的交联性基团而言,从通过交联而充分地不溶化、容易在其上通过湿式成膜法形成其它层方面考虑,优选交联性基团的个数较多者。另一方面,从所形成的层不易产生裂纹、不易残留未反应交联性基团、有机场致发光元件容易实现长寿命的观点考虑,优选交联性基团的个数少者。
本发明的聚合物中,1个聚合物链中存在的交联性基团通常平均为1个以上、优选平均为2个以上,且通常为200以下、优选为100以下。
另外,本发明的聚合物所具有的交联性基团的个数可以用聚合物的每1000分子量的交联性基团的个数来表示。聚合物的每1000分子量的交联性基团的个数可以基于从聚合物中除去其末端基团以外、合成时的加入单体的摩尔比和结构式计算。例如,以后面叙述的实施例中合成的聚合物1的情况进行说明的话,在聚合物1中,除去末端基团后的重复单元的分子量平均为840.71,另外,相当于1个重复单元的交联性基团的平均个数为0.111个。单纯地通过比例对其进行计算时,计算出每1000分子量的交联性基团的个数为0.13个。
[化学式12]
将本发明的聚合物所具有的交联性基团的个数以聚合物的每1000分子量的交联性基团的个数表示的情况下,每1000分子量通常为3.0个以下、优选为2.0个以下、更优选为1.0个以下,且通常为0.01个以上、优选为0.05个以上。
如果交联性基团的个数为上述范围内,则不易产生裂纹等,容易得到平坦的膜。另外,由于交联密度适度,交联反应后残留在层内的未反应交联性基团少,不易对所得到的元件的寿命带来影响。
此外,交联反应后,其相对于有机溶剂具有足够的难溶性,因此,容易通过湿式成膜法形成多层叠层结构。
[具体例]
以下,列举本发明的聚合物的具体例。
这些聚合物可以是无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物等中的任意一种,单体的排列顺序没有限定。
[化学式13]
[化学式14]
本发明的聚合物优选用于具有由树脂形成的绝缘膜的有机场致发光元件。其理由如下:由树脂形成的绝缘膜的耐热性较低,因此,制作有机场致发光元件时的温度低时,可抑制由树脂形成的绝缘膜的分解及放出气体。这里所说的由树脂形成的绝缘膜,是用以区分基板上的阳极、辅助电极、覆盖某些凹凸的平坦化膜、或电极的膜等,包括用以区分像素、发光区域的隔膜等。某些凹凸是指例如用于散射光的含粒子的层、设置于显示装置中的TFT等。作为绝缘膜用树脂,优选聚酰亚胺类树脂、聚烯烃类树脂、丙烯酸类树脂。另外,本发明的聚合物更优选用于使用了由树脂形成的绝缘膜的有机EL显示装置用有机场致发光元件。
<合成方法>
本发明的聚合物中,具有式(1)所示的交联性基团的单体可以经由式(5)所示的卤化物来合成。
[化学式15]
(式(5)中,X表示卤原子。)
式(5)中,作为卤原子,可以举出I、Br、Cl、F等,从容易进行下面的反应的观点考虑,优选I、Br、Cl。
如下述反应式(8)所示,式(5)所示的卤化物可以通过使N-溴代琥珀酰亚胺、N-溴代邻苯二甲酰亚胺等羧酸酰亚胺的N-卤化物与1,2-二氢环丁[a]萘作用,4-位选择性地被卤代而高效地获得。
[化学式16]
(上述反应式中,X表示卤原子。)
作为获得作为以往的交联性基团的苯并环丁烯的卤化物的方法,如下述反应式(9)所示,使用了溴(欧州专利第346959号、J.Am.Chem.Soc.2011年,133号,49卷,19864页)。但是,使溴与1,2-二氢环丁[a]萘作用时,由于4-位以外也被溴代,因此,无法高效地获得目标物。
[化学式17]
作为由式(5)所示的卤化物衍生为单体的方法,可以使用公知的偶联方法。例如,可以如下述反应式那样通过铃木(Suzuki)反应来合成。
[化学式18]
(上述反应式中,X表示卤原子,G表示聚合物化时进行反应的基团,BR2表示硼酸基或硼酸酯基,Ar1、Ar4及Ar13各自独立地表示任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团。)
[化学式19]
(上述反应式中,X表示卤原子,G表示聚合物化时进行反应的基团,BR2表示硼酸基或硼酸酯基,R1表示氢原子、烷基、任选具有取代基的芳香族烃环基团或任选具有取代基的芳香族杂环基团。Ar6、Ar8及Ar10各自独立地表示任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团。)
本发明的聚合物的制造方法没有特别限制,只要可得到本发明的聚合物,则可以为任意方法。例如可以通过基于铃木反应的聚合方法、基于Grignard反应的聚合方法、基于Yamamoto反应的聚合方法、基于Ullmann反应的聚合方法、基于Buchwald-Hartwig反应的聚合方法等来制造。
基于Ullmann反应的聚合方法及基于Buchwald-Hartwig反应的聚合方法的情况下,例如可通过使式(1a)所示的伯氨基芳基(Ar4与上述意义相同)与式(2a)所示的二卤代芳基化合物(X表示I、Br、Cl、F等卤原子,Ar2、Ar3及Ar5与上述意义相同,p为0以上且3以下的整数)反应来合成本发明的聚合物。
[化学式20]
另外,可通过式(3a)所示的二卤代芳基化合物(X表示I、Br、Cl、F等卤原子,R1、Ar6、Ar8及Ar10与上述意义相同)与式(4a)所示的伯氨基芳基化合物或仲氨基芳基化合物(Ar9、Ar11、Ar12与上述意义相同,q为0以上且3以下的整数)反应来合成本发明的聚合物。
[化学式21]
需要说明的是,在上述的聚合方法中,形成N-芳基键的反应通常在例如碳酸钾、叔丁醇钠、三乙胺等碱存在下进行。另外,还可以在例如铜或钯络合物等过渡金属催化剂存在下进行。
基于铃木反应的聚合方法的情况下,例如可通过使式(1b)所示的硼衍生物(BR2表示硼酸基或硼酸酯基,Ar1、Ar4及Ar13与上述意义相同)与式(2b)所示的二卤代芳基化合物(X表示I、Br、Cl、F等卤原子,Ar2、Ar3及Ar5与上述意义相同,p为0以上且3以下的整数)反应来合成本发明的聚合物。
[化学式22]
另外,式(3b)所示的硼衍生物(BR2表示硼酸基或硼酸酯基,R1、Ar6、Ar8及Ar10与上述意义相同)与式(4b)所示的二卤代芳基化合物(X表示I、Br、Cl、F等卤原子,Ar9、Ar10及Ar12与上述意义相同,p为0以上且3以下的整数)反应来合成本发明的聚合物。
[化学式23]
需要说明的是,在上述的聚合方法中,硼衍生物与二卤代物的反应工序通常在例如碳酸钾、叔丁醇钠、三乙胺等碱存在下进行。另外,根据需要,也可以在例如铜或钯络合物等过渡金属催化剂存在下进行。此外,在与硼衍生物的反应工序中,可以在例如碳酸钾、磷酸钾、叔丁醇钠、三乙胺等碱、以及钯络合物等过渡金属催化剂的存在下进行。
另外,本发明的电荷传输性聚合物除了上述的聚合方法以外,还可以使用日本特开2001-223084号公报中记载的聚合方法、日本特开2003-213002号公报中记载的聚合方法、日本特开2004-2740号公报中记载的聚合方法、以及具有不饱和双键的化合物的自由基聚合、利用形成酯键或酰胺键的反应的逐步聚合等。
此外,还可以使用公知的偶联反应。作为公知的偶联方法,具体可以使用《Palladium in Heterocyclic Chemistry:A guide for the Synthetic Chemist》(第二版、2002、Jie Jack Li and Gordon W.Gribble、Pergamon社)、《遷移金属が拓く有機合成その多彩な反応形式と最新の成果(基于过渡金属的有机合成其多样的反应形式及最新成果)》(1997年、辻二郎、化学同人株式会社)、《ボルハルト·ショアー現代有機化学下(Vollhardt-Schore现代有机化学下)》(2004年、K.P.C.Vollhardt、化学同人社)等中记载或引用的芳基卤与硼酸芳基酯的偶联反应等环之间的成键(偶联)反应。
需要说明的是,可以使上述式(1)所示的部分结构如前面所述预先键合到作为本发明的聚合物原料的单体上,再将其聚合而得到本发明的聚合物,另外,也可以在合成了相当于本发明的聚合物主链的部分之后,再将式(1)所示的部分结构键合到所期望的部分。
作为化合物的纯化方法,可采用以《分離精製技術ハンドブック(分离纯化技术手册)》(1993年、(财团法人)日本化学会编)、《化学変換法による微量成分及び難精製物質の高度分離(利用化学转换法对微量成分及难纯化物质的高度分离)》(1988年,(株)IPC发行)、或《実験化学講座(实验化学讲座)(第4版)1》(1990年,(财团法人)日本化学会编)的“分离与纯化”部分中记载的方法为代表的公知技术。具体可列举提取(抽出)(包括悬浮洗涤、煮沸洗涤、超声波洗涤、酸碱洗涤)、吸附、吸留、熔化、结晶析出(包括从溶剂中重结晶、再沉淀)、蒸馏(常压蒸馏、减压蒸馏)、蒸发、升华(常压升华、减压升华)、离子交换、透析、过滤、超滤、反渗透、压力渗透、区域溶解、电泳、离心分离、漂浮分离、沉降分离、磁分离、各种色谱法(形状分类:柱、纸、薄层、毛细管;流动相分类:气体、液体、胶束、超临界流体;分离机理:吸附、分配、离子交换、分子筛、螯合、凝胶过滤、排除、亲和)等。
作为产物的确认及纯度的分析方法,根据需要,可采用气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)、高速氨基酸分析计(有机化合物)、毛细管电泳测定(CE)、尺寸排阻色谱法(SEC)、凝胶渗透色谱法(GPC)、交叉分级色谱法(CFC)、质谱分析(MS、LC/MS、GC/MS、MS/MS)、核磁共振装置(NMR(1H NMR、13C NMR))、傅里叶变换红外分光光度计(FT-IR)、紫外可见近红外分光光度计(UV、VIS、NIR)、电子自旋共振装置(ESR)、透射型电子显微镜(TEM-EDX)、电子探针显微分析仪(EPMA)、金属元素分析(离子色谱仪、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)、原子吸收分光光度分析(AAS)、荧光X射线分析装置(XRF))、非金属元素分析、微量成分分析(ICP-MS、GF-AAS、GD-MS)等。
[有机场致发光元件用组合物]
本发明的有机场致发光元件用组合物含有本发明的聚合物。需要说明的是,本发明的有机场致发光元件用组合物可以含有一种本发明的聚合物,也可以以任意的组合及任意的比例含有2种以上。
{聚合物的含量}
本发明的有机场致发光元件用组合物中本发明的聚合物的含量通常为0.01~70质量%,优选为0.1~60质量%,更优选为0.5~50质量%。
如果为上述范围内,则所形成的有机层不易产生缺陷,并且不易产生膜厚不均,因此优选。
本发明的有机场致发光元件用组合物除了本发明的聚合物以外,还可以含有溶剂等。
{溶剂}
本发明的有机场致发光元件用组合物通常含有溶剂。该溶剂优选溶解本发明的聚合物的溶剂。具体来说,在室温下通常溶解本发明的聚合物0.05质量%以上、优选溶解0.5质量%以上、更优选溶解1质量%以上的溶剂是合适的。
作为溶剂的具体例,可以举出:甲苯、二甲苯、均三甲苯、环己基苯等芳香族类溶剂;1,2-二氯乙烷、氯苯、邻二氯苯等含卤溶剂;乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇-1-单甲基醚乙酸酯(PGMEA)等脂肪族醚、1,2-二甲氧基苯、1,3-二甲氧基苯、苯甲醚、苯乙醚、2-甲氧基甲苯、3-甲氧基甲苯、
4-甲氧基甲苯、2,3-二甲基苯甲醚、2,4-二甲基苯甲醚等芳香族醚等醚类溶剂;乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯等脂肪族酯;乙酸苯酯、丙酸苯酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸异丙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸正丁酯等芳香族酯等酯类溶剂;等有机溶剂、以及后面叙述的空穴注入层形成用组合物及空穴传输层形成用组合物中使用的有机溶剂。
需要说明的是,溶剂可以使用1种,也可以以任意的组合及任意的比例组合使用2种以上。
其中,作为本发明的有机场致发光元件用组合物所含有的溶剂,优选在20℃下的表面张力通常小于40dyn/cm、优选为36dyn/cm以下、更优选为33dyn/cm以下的溶剂。
使用本发明的有机场致发光元件用组合物通过湿式成膜法形成涂膜、并使本发明的聚合物交联而形成有机层的情况下,优选溶剂与基底的亲和性高者。这是由于,膜质的均匀性对有机场致发光元件的发光均匀性及稳定性影响显著。因此,要求用于湿式成膜法的有机场致发光元件用组合物的表面张力低,使得能够形成流平性更高且均匀的涂膜。因此,通过使用上述这样的具有低表面张力的溶剂,可以形成含有本发明的聚合物的均匀的层,进而能够形成均匀的交联层,故优选。
作为表面张力低的溶剂的具体例,可以举出前面叙述的甲苯、二甲苯、均三甲苯、环己基苯等芳香族类溶剂、苯甲酸乙酯等酯类溶剂、苯甲醚等醚类溶剂、三氟甲氧基苯甲基醚、五氟甲氧基苯、3-(三氟甲基)苯甲醚、五氟苯甲酸乙酯等。
另一方面,作为本发明的有机场致发光元件用组合物所含有的溶剂,优选在25℃下的蒸气压通常为10mmHg以下、优选为5mmHg以下、且通常为0.1mmHg以上的溶剂。通过使用这样的溶剂,适合于通过湿式成膜法制造有机场致发光元件的工艺,可以制备适合本发明的聚合物的性质的有机场致发光元件用组合物。
作为这样的溶剂的具体例,可以举出前面叙述的甲苯、二甲苯、均三甲苯等芳香族类溶剂、醚类溶剂及酯类溶剂。
但是,水分有可能会引起有机场致发光元件的性能劣化,其中,特别有可能促使连续驱动时的亮度降低。因此,为了尽可能降低残留于湿式成膜中的水分,在上述溶剂中,优选在25℃下水的溶解度为1质量%以下的溶剂,更优选水的溶解度为0.1质量%以下的溶剂。
本发明的有机场致发光元件用组合物所含有的溶剂的含量通常为10质量%以上,优选为30质量%以上,更优选为50质量%以上,特别优选为80质量%以上。通过使溶剂的含量为上述下限以上,可以使形成的层的平坦度及均匀度变得良好。
<电子接受性化合物>
本发明的有机场致发光元件用组合物用于形成空穴注入层的情况下,从低电阻化方面考虑,优选进一步含有电子接受性化合物。
作为电子接受性化合物,优选具有氧化能力、且具有从本发明的聚合物接受一个电子的能力的化合物。具体来说,优选电子亲和力为4eV以上的化合物、更优选为5eV以上的化合物。
作为这样的电子接受性化合物,可以举出例如选自三芳基硼化合物、金属卤化物、路易斯酸、有机酸、盐、芳胺与金属卤化物形成的盐、及芳胺与路易斯酸形成的盐中的1种或2种以上的化合物等。
具体可以举出:4-异丙基-4’-甲基二苯基碘四(五氟苯基)硼酸盐、三苯基锍四氟硼酸盐等被有机基团取代的盐(国际公开第2005/089024号);氯化铁(III)(日本特开平11-251067号公报)、过氧二硫酸铵等高原子价的无机化合物;四氰基乙烯等氰基化合物;三(五氟苯基)硼烷(日本特开2003-31365号公报)等芳香族硼化合物;富勒烯衍生物及碘等。
本发明的有机场致发光元件用组合物可以单独含有一种上述这样的电子接受性化合物,另外,也可以以任意的组成及比例含有2种以上。
本发明的有机场致发光元件用组合物含有电子接受性化合物的情况下,电子接受性化合物在本发明的有机场致发光元件用组合物中的含量通常为0.0005质量%以上、优选为0.001质量%以上,且通常为20质量%以下、优选为10质量%以下。另外,有机场致发光元件用组合物中,电子接受性化合物相对于本发明的聚合物的比例通常为0.5质量%以上、优选为1质量%以上、更优选为3质量%以上,且通常为80质量%以下、优选为60质量%以下、更优选为40质量%以下。
电子接受性化合物在有机场致发光元件用组合物中的含量如果为上述下限以上,则电子接受体从聚合物接受电子,所形成的有机层低电阻化,因此优选,如果为上述上限以下,则所形成的有机层不易产生缺陷,并且不易产生膜厚不均,因此优选。
另外,本发明的有机场致发光元件用组合物还可以进一步含有阳离子自由基化合物。
作为阳离子自由基化合物,优选从空穴传输性化合物上除去一个电子所得到的化学种、即由阳离子自由基和对阴离子构成的离子化合物。其中,对于阳离子自由基来自于空穴传输性的高分子化合物的情况,阳离子自由基是从高分子化合物的重复单元上除去一个电子后所得到的结构。
作为阳离子自由基,优选从作为空穴传输性化合物的上述化合物上除去一个电子后所得到的化学种。从非晶质性、可见光的透射率、耐热性及溶解性等方面考虑,阳离子自由基优选从作为空穴传输性化合物而优选的化合物上除去一个电子后所得到的化学种。
这里,阳离子自由基化合物可通过将上述空穴传输性化合物与上述电子接受性化合物混合而生成。即,通过将上述空穴传输性化合物与上述电子接受性化合物混合,将发生从空穴传输性化合物向电子接受性化合物的电子转移,从而生成由空穴传输性化合物的阳离子自由基和对阴离子构成的阳离子性离子化合物。
本发明的有机场致发光元件用组合物含有阳离子自由基化合物的情况下,阳离子自由基化合物在本发明的有机场致发光元件用组合物中的含量通常为0.0005质量%以上、优选为0.001质量%以上,且通常为40质量%以下、优选为20质量%以下。如果阳离子自由基化合物的含量为上述下限以上,则所形成的有机层低电阻抗化,因此优选,如果为上述上限以下,则所形成的有机层不易产生缺陷,并且不易产生膜厚不均,因此优选。
[有机场致发光元件]
本发明的有机场致发光元件具有基板、位于基板上的阳极、阴极、以及位于该阳极和该阴极之间的有机层,其中,优选该有机层是使用包含本发明的聚合物的本发明的有机场致发光元件用组合物并利用湿式成膜法形成的层。
在本发明的有机场致发光元件中,优选利用湿式成膜法形成的层是空穴注入层及空穴传输层中的至少一者,特别优选该有机层具备空穴注入层、空穴传输层及发光层,且上述空穴注入层、空穴传输层及发光层均是通过湿式成膜法形成的层。
在本发明中,所谓湿式成膜法是指以下方法:作为成膜方法、即涂布方法,采用例如旋涂法、浸涂法、模涂法、棒涂法、刮板涂布法、辊涂法、喷涂法、毛细涂布法、喷墨法、喷嘴打印法、丝网印刷法、凹版印刷法、苯胺印刷法等以湿式成膜的方法,并使该涂布膜干燥来进行膜形成。上述成膜方法中,优选旋涂法、喷涂法、喷墨法、喷嘴打印法等。
以下,参照图1对本发明的有机场致发光元件的层结构及其通常的形成方法等实施方式的一例进行说明。
图1是示出本发明的有机场致发光元件10的结构例的示意剖面图,在图1中,1表示基板、2表示阳极、3表示空穴注入层、4表示空穴传输层、5表示发光层、6表示空穴阻挡层、7表示电子传输层、8表示电子注入层、9表示阴极。适用于上述结构的材料可以使用公知的材料,没有特别限制,以下,作为一个例子记载各层所涉及的代表性的材料及制法。另外,在引用了公报、论文等的情况下,可以在本领域技术人员通常的常识的范围内适宜地使用、应用该内容。
{基板}
基板1是有机场致发光元件的支撑体,通常使用石英板或玻璃板、金属板或金属箔、塑料膜或片等。这些当中,优选玻璃板或聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜等透明的合成树脂板。基板优选为阻气性高的材质,因为该材质不易因外部气体的作用而导致有机场致发光元件的劣化。因此,特别是在使用合成树脂制基板等这样的阻气性低的材质的情况下,优选在基板的至少一面设置致密的硅氧化膜等来提高阻气性。
{阳极}
阳极2所起的作用是向发光层5侧的层注入空穴。
阳极2通常由铝、金、银、镍、钯、铂等金属;铟和/或锡的氧化物等金属氧化物;碘化铜等金属卤化物;炭黑及聚(3-甲基噻吩)、聚吡咯、聚苯胺等导电性高分子等构成。
阳极2的形成通常大多通过溅射法、真空蒸镀法等干式法来进行。另外,在使用银等的金属微粒、碘化铜等的微粒、炭黑、导电性金属氧化物微粒、导电性高分子微细粉末等形成阳极的情况下,也可以通过将它们分散在适当的粘合剂树脂溶液中,再涂布在基板上来形成。另外,导电性高分子的情况下,也可以利用电解聚合直接在基板上形成薄膜、或通过在基板上涂布导电性高分子来形成阳极(Appl.Phys.Lett.,60卷,2711页,1992年)。
阳极2通常为单层结构,但也可以适宜地设为叠层结构。阳极2为叠层结构的情况下,可以在第1层的阳极上叠层不同的导电材料。
阳极2的厚度根据所需的透明性和材质等决定即可。在要求特别高的透明性的情况下,优选可见光的透射率达到60%以上的厚度,更优选可见光的透射率达到80%以上的厚度。阳极2的厚度通常为5nm以上、优选为10nm以上,并且通常为1000nm以下、优选为500nm以下。另一方面,在不需要透明性的情况下,阳极2的厚度可根据所需要的强度等设定为任意的厚度,该情况下,阳极2可以与基板为相同厚度。
在阳极2的表面成膜其它层的情况下,优选在成膜前通过实施紫外线/臭氧、氧等离子体、氩等离子体等的处理而除去阳极2上的杂质,同时调整电离电位以使空穴注入性提高。
{空穴注入层}
承担从阳极2侧向发光层5侧传输空穴的功能的层通常被称为空穴注入传输层或空穴传输层。而且,承担从阳极2侧向发光层5侧传输空穴的功能的层为2层以上的情况下,有时将更靠近阳极侧的层称为空穴注入层3。从强化从阳极2向发光层5侧传输空穴的功能方面考虑,优选形成空穴注入层3。形成空穴注入层3的情况下,空穴注入层3通常形成在阳极2上。
空穴注入层3的膜厚通常为1nm以上、优选为5nm以上,并且通常为1000nm以下、优选为500nm以下。
空穴注入层的形成方法可以为真空蒸镀法,也可以为湿式成膜法。从成膜性优异方面考虑,优选利用湿式成膜法来形成。
空穴注入层3优选含有空穴传输性化合物,更优选含有空穴传输性化合物和电子接受性化合物。进一步优选在空穴注入层中含有阳离子自由基化合物,特别优选含有阳离子自由基化合物和空穴传输性化合物。
以下,对通常的空穴注入层的形成方法进行说明,但在本发明的有机场致发光元件中,空穴注入层优选使用本发明的有机场致发光元件用组合物并利用湿式成膜法而形成。
<空穴传输性化合物>
空穴注入层形成用组合物通常含有用以形成空穴注入层3的空穴传输性化合物。另外,湿式成膜法的情况下,通常还进一步含有溶剂。空穴注入层形成用组合物优选空穴传输性高、能够高效地传输所注入的空穴的物质。因此,优选在制造时及使用时不易产生空穴迁移率大、成为捕获器(trap)的杂质的物质。另外,优选稳定性优异、电离电位小、对于可见光的透明性高的物质。特别是,空穴注入层与发光层相接的情况下,优选不会使来自发光层的发光消光的物质、以及不会与发光层形成复合受激态而使发光效率降低的物质。
空穴注入层3中优选含有前面叙述的电子接受性化合物、前面叙述的阳离子自由基化合物,因为这些物质可以通过空穴传输性化合物的氧化而使空穴注入层的导电率提高。
来源于PEDOT/PSS(Adv.Mater.,2000年,12卷,481页)、苯胺绿盐酸盐(J.Phys.Chem.,1990年,94卷,7716页)等高分子化合物的阳离子自由基化合物也可以通过氧化聚合(脱氢聚合)来生成。
这里所说的氧化聚合是指,在酸性溶液中、使用过氧二硫酸盐等将单体化学氧化或电化学氧化。该氧化聚合(脱氢聚合)的情况下,单体被氧化而高分子化,同时,生成来自于酸性溶液的阴离子成为对阴离子且从高分子的重复单元除去了一个电子而形成的阳离子自由基。
<基于湿式成膜法的空穴注入层的形成>
通过湿式成膜法形成空穴注入层3的情况下,通常按照以下方法形成:将用于形成空穴注入层的材料与能够溶解该材料的溶剂(空穴注入层用溶剂)混合,制备成膜用组合物(空穴注入层形成用组合物),在相当于空穴注入层的下层的层(通常为阳极)上涂布该空穴注入层形成用组合物来进行成膜,再使其干燥。
对于空穴注入层形成用组合物中空穴传输性化合物的浓度而言,只要不明显损害本发明的效果,则可以为任意浓度,从膜厚均匀性方面考虑,优选空穴传输性化合物的浓度低者,另一方面,从空穴注入层不易产生缺陷方面考虑,优选空穴传输性化合物的浓度高者。具体来说,优选为0.01质量%以上、更优选为0.1质量%以上、特别优选为0.5质量%以上,另一方面,优选为70质量%以下、更优选为60质量%以下、特别优选为50质量%以下。
作为溶剂,可以举出例如:醚类溶剂、酯类溶剂、芳香族烃类溶剂、酰胺类溶剂等。
作为醚类溶剂,可以举出例如:乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇-1-单甲基醚乙酸酯(PGMEA)等脂肪族醚及1,2-二甲氧基苯、1,3-二甲氧基苯、苯甲醚、苯乙醚、2-甲氧基甲苯、3-甲氧基甲苯、4-甲氧基甲苯、2,3-二甲基苯甲醚、2,4-二甲基苯甲醚等芳香族醚等。
作为酯类溶剂,可以举出例如:乙酸苯酯、丙酸苯酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸正丁酯等芳香族酯等。
作为芳香族烃类溶剂,可以举出例如:甲苯、二甲苯、环己基苯、3-异丙基联苯、1,2,3,4-四甲基苯、1,4-二异丙基苯、环己基苯、甲基萘等。作为酰胺类溶剂,可以举出例如:N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等。
此外,还可以使用二甲亚砜等。
基于湿式成膜法的空穴注入层3的形成通常如下进行:在制备空穴注入层形成用组合物之后,将其涂布在相当于空穴注入层3的下层的层(通常为阳极2)上而成膜,并使其干燥。
空穴注入层3通常在成膜后通过加热、减压干燥等来对涂布膜进行干燥。例如可以使用日本特开2009-212510公报等公开的现有方法。
<基于真空蒸镀法的空穴注入层的形成>
通过真空蒸镀法形成空穴注入层3的情况下,通常将空穴注入层3的构成材料(前面叙述的空穴传输性化合物、电子接受性化合物等)中的1种或2种以上放入到设置于真空容器内的坩埚中(使用2种以上材料的情况下,通常将它们分别放入到不同的坩埚中),用真空泵对真空容器内进行排气,直至10-4Pa左右,然后对坩埚进行加热(使用2种以上材料的情况下,通常对各个坩埚进行加热),一边控制坩埚内材料的蒸发量一边使其蒸发(使用2种以上材料的情况下,通常各自独立地控制蒸发量并使其蒸发),从而在与坩埚相对设置的基板上的阳极上形成空穴注入层。需要说明的是,使用2种以上材料的情况下,也可以将它们的混合物放入坩埚中进行加热并使其蒸发来形成空穴注入层。真空蒸镀法可以使用以往的方法。
需要说明的是,空穴注入层3可以与后面叙述的空穴传输层4同样地被交联。
{空穴传输层}
空穴传输层4是承担由阳极2侧向发光层5侧传输空穴的功能的层。在本发明的有机场致发光元件中,空穴传输层4并不是必须的层,但考虑到强化从阳极2向发光层5传输空穴的功能这一点,优选形成该层。形成空穴传输层4的情况下,空穴传输层4通常形成在阳极2与发光层5之间。另外,存在上述空穴注入层3的情况下,形成在空穴注入层3与发光层5之间。
空穴传输层4的膜厚通常为5nm以上、优选为10nm以上,另一方面,通常为300nm以下、优选为100nm以下。
空穴传输层4的形成方法可以是真空蒸镀法,也可以是湿式成膜法。从成膜性优异方面考虑,优选利用湿式成膜法来形成。
以下,对于通常的空穴传输层的形成方法进行说明,在本发明的有机场致发光元件中,空穴传输层优选使用本发明的有机场致发光元件用组合物并利用湿式成膜法来形成。
空穴传输层4通常含有空穴传输性化合物。作为空穴传输层4中所含有的空穴传输性化合物,特别可以举出以4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯为代表的包含2个以上叔胺且氮原子上置换有2个以上稠合芳香族环的芳香族二胺(日本特开平5-234681号公报)、4,4’,4”-三(1-萘基苯基氨基)三苯基胺等具有星型结构的芳香族胺化合物(J.Lumin.,72-74卷、985页、1997年)、由三苯基胺的四聚体构成的芳香族胺化合物(Chem.Commun.,2175页、1996年)、2,2’,7,7’-四(二苯基氨基)-9,9’-螺二芴等螺环化合物(Synth.Metals,91卷、209页、1997年)、4,4’-N,N’-二咔唑联苯等咔唑衍生物等。另外,还可以优选使用例如聚乙烯基咔唑、聚乙烯基三苯基胺(日本特开平7-53953号公报)、含有四苯基联苯胺的聚亚芳基醚砜(Polym.Adv.Tech.,7卷、33页、1996年)等。
<基于湿式成膜法的空穴传输层的形成>
利用湿式成膜法形成空穴传输层的情况下,通常使用空穴传输层形成用组合物来代替空穴注入层形成用组合物,并与上述利用湿式成膜法形成空穴注入层的情况同样地来形成空穴传输层。
利用湿式成膜法形成空穴传输层的情况下,空穴传输层形成用组合物通常进一步含有溶剂。空穴传输层形成用组合物中使用的溶剂可以使用与上述空穴注入层形成用组合物中所使用的溶剂同样的溶剂。
空穴传输层形成用组合物中空穴传输性化合物的浓度可以设定为与空穴注入层形成用组合物中空穴传输性化合物的浓度同样的范围。
基于湿式成膜法的空穴传输层的形成可以与前面叙述的空穴注入层成膜法同样地进行。
<基于真空蒸镀法的空穴传输层的形成>
利用真空蒸镀法形成空穴传输层的情况下,通常可以使用空穴传输层形成用组合物来代替空穴注入层形成用组合物,并与上述利用真空蒸镀法形成空穴注入层的情况同样地形成。作为蒸镀时的真空度、蒸镀速度及温度等成膜条件等,可以在与上述空穴注入层的真空蒸镀时同样的条件下进行成膜。
{发光层}
发光层5是承担如下功能的层:在一对电极间赋予电场时,通过从阳极2注入的空穴和从阴极9注入的电子再结合而被激发,从而产生发光。发光层5是形成在阳极2与阴极9之间的层,在阳极上存在空穴注入层的情况下,发光层形成在空穴注入层与阴极之间,在阳极上存在空穴传输层的情况下,发光层形成在空穴传输层与阴极之间。
对于发光层5的膜厚而言,只要不明显损害本发明的效果,则可以为任意膜厚,从膜不易产生缺陷方面考虑,优选膜厚较厚者,另一方面,从容易形成低驱动电压方面考虑,优选膜厚较薄者。因此,优选为3nm以上、更优选为5nm以上,另一方面,通常优选为200nm以下、更优选为100nm以下。
发光层5至少含有具有发光性质的材料(发光材料),并且优选含有具有电荷传输性的材料(电荷传输性材料)。
<发光材料>
发光材料只要是在所期望的发光波长下发光、且不损害本发明效果的材料即可,没有特别限制,可以使用公知的发光材料。发光材料可以是荧光发光材料,也可以是磷光发光材料,但优选发光效率良好的材料,从内量子效率的观点考虑,优选磷光发光材料。
作为荧光发光材料,可以举出例如以下的材料。
作为赋予蓝色发光的荧光发光材料(蓝色荧光发光材料),可以举出例如:萘、苝、芘、蒽、香豆素、对二(2-苯基乙烯基)苯及它们的衍生物等。
作为赋予绿色发光的荧光发光材料(绿色荧光发光材料),可以举出例如:喹吖啶酮衍生物、香豆素衍生物、Al(C9H6NO)3等铝络合物等。
作为赋予黄色发光的荧光发光材料(黄色荧光发光材料),可以举出例如:红荧烯、萘嘧啶酮衍生物等。
作为赋予红色发光的荧光发光材料(红色荧光发光材料),可以举出例如DCM(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran)系化合物、苯并吡喃衍生物、若丹明衍生物、苯并噻吨衍生物、氮杂苯并噻吨等。
另外,作为磷光发光材料,可以举出例如包含选自长周期型周期表第7~11族的金属的有机金属络合物等。作为选自周期表第7~11族的金属,优选列举:钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂、金等。
作为有机金属络合物的配位基,优选(杂)芳基吡啶配位基、(杂)芳基吡唑配位基等(杂)芳基与吡啶、吡唑、菲绕啉等连结而成的配位基,特别优选苯基吡啶配位基、苯基吡唑配位基。在此,所谓(杂)芳基表示芳基或杂芳基。
作为优选的磷光发光材料,具体可举出例如:三(2-苯基吡啶)合铱、三(2-苯基吡啶)合钌、三(2-苯基吡啶)合钯、双(2-苯基吡啶)合铂、三(2-苯基吡啶)合锇、三(2-苯基吡啶)合铼等苯基吡啶络合物及八乙基卟啉铂、八苯基卟啉铂、八乙基卟啉钯、八苯基卟啉钯等卟啉络合物等。
作为高分子类的发光材料,可以举出:聚(9,9-二辛基芴-2,7-二基)、聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-共-(4,4’-(N-(4-仲丁基苯基))二苯基胺)]、聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-共-(1,4-苯并-2{2,1’-3}-三唑)]等聚芴类材料、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己基氧)-1,4-亚苯基乙烯]等聚苯撑乙烯类材料。
<电荷传输性材料>
电荷传输性材料是具有正电荷(空穴)或负电荷(电子)传输性的材料,只要不损害本发明的效果,就没有特别限制,可以使用公知的发光材料。
电荷传输性材料可以使用以往在有机场致发光元件的发光层中使用的化合物等,特别优选作为发光层的主体材料使用的化合物。
作为电荷传输性材料,具体可以举出:芳香族胺类化合物、酞菁类化合物、卟啉类化合物、低聚噻吩类化合物、聚噻吩类化合物、苄基苯基类化合物、用芴基将叔胺连结而成的化合物、腙类化合物、硅氨烷类化合物、硅烷胺(silanamin)类化合物、膦胺(phosphamine)类化合物、喹吖啶酮类化合物等作为空穴注入层的空穴传输性化合物所示例的化合物等,此外,还可以举出:蒽类化合物、芘类化合物、咔唑类化合物、吡啶类化合物、菲绕啉类化合物、二唑类化合物、吡咯类化合物等电子传输性化合物等。
另外,还可以优选使用例如以4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯为代表的包含2个以上叔胺且氮原子上置换有2个以上稠合芳香族环的芳香族二胺(日本特开平5-234681号公报)、4,4’,4”-三(1-萘基苯基氨基)三苯基胺等具有星型结构的芳香族胺类化合物(J.Lumin.,72-74卷、985页、1997年)、包含三苯基胺的四聚体的芳香族胺化合物(Chem.Commun.,2175页、1996年)、2,2’,7,7’-四(二苯基氨基)-9,9’-螺二芴等芴类化合物(Synth.Metals,91卷、209页、1997年)、4,4’-N,N’-二咔唑联苯等咔唑类化合物等作为空穴传输层的空穴传输性化合物示例的化合物等。另外,还可以举出:2-(4-联苯基)-5-(对叔丁基苯基)-1,3,4-二唑(tBu-PBD)、2,5-双(1-萘基)-1,3,4-二唑(BND)等二唑类化合物、2,5-双(6’-(2’,2”-联吡啶基))-1,1-二甲基-3,4-二苯基吡咯(PyPySPyPy)等吡咯类化合物、4,7-二苯基-1,10-菲绕啉(BPhen)、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲绕啉(BCP,浴铜灵)等菲绕啉类化合物等。
<基于湿式成膜法的发光层的形成>
发光层的形成方法可以是真空蒸镀法,也可以是湿式成膜法,从成膜性优异方面考虑,优选湿式成膜法,更优选旋涂法及喷墨法。特别是,使用本发明的有机场致发光元件用组合物形成作为发光层的下层的空穴注入层或空穴传输层时,由于容易利用湿式成膜法来进行叠层化,因此优选采用湿式成膜法。通过湿式成膜法形成发光层的情况下,通常使用将用来形成发光层的材料与能够将其溶解的溶剂(发光层用溶剂)混合而制备的发光层形成用组合物来代替空穴注入层形成用组合物,并且与上述的利用湿式成膜法形成空穴注入层的情况同样地来形成发光层。
作为溶剂,可以举出例如对于空穴注入层的形成而列举的醚类溶剂、酯类溶剂、芳香族烃类溶剂、酰胺类溶剂、以及链烷烃类溶剂、卤代芳香族烃类溶剂、脂肪族醇类溶剂、脂环族醇类溶剂、脂肪族酮类溶剂及脂环族酮类溶剂等。以下列举溶剂的具体例子,但只要不损害本发明的效果,则并不限定于这些。这些当中,特别优选链烷烃类溶剂及芳香族烃类溶剂。
{空穴阻挡层}
可以在发光层5与后面叙述的电子注入层8之间设置空穴阻挡层6。空穴阻挡层6是叠层在发光层5上、且与发光层5的阴极9侧的界面相接的层。
该空穴阻挡层6具有以下作用:阻止由阳极2迁移过来的空穴到达阴极9的作用、以及将从阴极9注入的电子高效地传输至发光层5的方向的作用。作为构成空穴阻挡层6的材料所要求的物性,可以举出电子迁移率高且空穴迁移率低、禁带宽度(HOMO、LUMO之差)大、三重激发态能级(T1)高。
作为满足这样的条件的空穴阻挡层的材料,可以举出例如:双(2-甲基-8-羟基喹啉)(苯酚)合铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(三苯基硅)合铝(ビス(2-メチル-8-キノリノラト)(トリフェニルシラノラト)アルミニウム)等混合配位基络合物、双(2-甲基-8-羟基喹啉)铝-μ-氧-双(2-甲基-8-羟基喹啉)铝双核金属络合物等金属络合物、二苯乙烯基联苯衍生物等苯乙烯基化合物(日本特开平11-242996号公报)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑等三唑衍生物(日本特开平7-41759号公报)、浴铜灵等菲绕啉衍生物(日本特开平10-79297号公报)等。此外,作为空穴阻挡层的材料,还优选国际公开第2005/022962号中记载的至少具有1个2,4,6位被取代的吡啶环的化合物。
空穴阻挡层6的形成方法没有限制。因此,可以利用湿式成膜法、蒸镀法、以及其它方法来形成。
在不明显损害本发明效果的情况下,空穴阻挡层6可以为任意膜厚,但通常为0.3nm以上、优选为0.5nm以上,并且通常为100nm以下、优选为50nm以下。
{电子传输层}
为使元件的电流效率进一步提高,在发光层5与电子注入层8之间设置电子传输层7。
电子传输层7由下述化合物形成,该化合物能够在提供电场的电极之间高效地向发光层5的方向传输从阴极9注入的电子。作为用于电子传输层7的电子传输性化合物,必须为下述化合物:对于来自阴极9或电子注入层8的电子注入效率高,并且具有高电子迁移率,能够对所注入的电子高效地进行传输。
作为用于电子传输层的电子传输性化合物,具体可以举出例如:8-羟基喹啉的铝络合物等金属络合物(日本特开昭59-194393号公报)、10-羟基苯并[h]喹啉的金属络合物、二唑衍生物、二苯乙烯基联苯衍生物、噻咯衍生物、3-羟基黄酮金属络合物、5-羟基黄酮金属络合物、苯并唑金属络合物、苯并噻唑金属络合物、三苯并咪唑基苯(美国专利第5645948号公报)、喹喔啉化合物(日本特开平6-207169号公报)、菲绕啉衍生物(日本特开平5-331459号公报)、2-叔丁基-9,10-N,N’-二氰基蒽醌二亚胺、n型氢化非晶质碳化硅、n型硫化锌、n型硒化锌等。
电子传输层7的膜厚通常为1nm以上、优选为5nm以上,并且通常为300nm以下、优选为100nm以下。
电子传输层7与上述同样地通过利用湿式成膜法或真空蒸镀法叠层在空穴阻挡层6上而形成。通常使用真空蒸镀法。
{电子注入层}
电子注入层8所起的作用是将从阴极9注入的电子高效地注入到电子传输层7或发光层5中。
为使电子注入高效地进行,用来形成电子注入层8的材料优选为功函数低的金属。作为其实例,可使用钠或铯等碱金属、钡或钙等碱土金属等。其膜厚通常为0.1nm以上,且优选为5nm以下。
此外,通过向以4,7-二苯基-1,10-菲绕啉等含氮杂环化合物或8-羟基喹啉的铝络合物等金属络合物为代表的有机电子传输材料中掺杂钠、钾、铯、锂、铷等碱金属(记载于日本特开平10-270171号公报、日本特开2002-100478号公报、日本特开2002-100482号公报等中),也能够同时实现电子注入/传输性的提高和优异的膜品质,因此优选。
电子注入层8的膜厚通常为5nm以上、优选为10nm以上,并且通常为200nm以下、优选为100nm以下的范围。
电子注入层8可通过利用湿式成膜法或真空蒸镀法叠层在发光层5或其上的空穴阻挡层6、电子传输层7上而形成。
湿式成膜法时的详细情况与前面叙述的发光层的情况相同。
{阴极}
阴极9所起的作用是向发光层5侧的层(电子注入层或发光层等)中注入电子。
作为阴极9的材料,可以使用上述的阳极2所使用的材料,但为了使电子注入高效地进行,优选功函数低的金属,可以使用锡、镁、铟、钙、铝、银等金属或它们的合金。作为具体例子,可列举镁-银合金、镁-铟合金、铝-锂合金等低功函数的合金电极等。
从元件的稳定性方面来看,优选在阴极上叠层功函数高、对大气稳定的金属层,从而对由低功函数的金属制成的阴极进行保护。作为叠层的金属,可以举出例如:铝、银、铜、镍、铬、金、铂等金属。
阴极的膜厚通常与阳极相同。
{其它层}
只要不明显损害本发明的效果,本发明的有机场致发光元件还可以进一步具有其它层。即,可以在阳极与阴极之间具有上述任意的其它层。
{其它的元件构成}
本发明的有机场致发光元件也可以是与上述说明相反的结构,即,在基板上按照阴极、电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层、发光层、空穴传输层、空穴注入层、阳极的顺序进行叠层。
将本发明的有机场致发光元件应用于有机场致发光装置中的情况下,可以作为单一的有机场致发光元件使用,也可以将多个有机场致发光元件设置成阵列状的结构来使用,还可以是形成阳极和阴极被设置成X-Y矩阵状的结构来使用。
[有机EL显示装置]
本发明的有机场致发光元件显示装置(有机EL显示装置)是使用上述本发明的有机场致发光元件而制成的。本发明的有机EL显示装置的类型及结构没有特别限制,可以按照常规方法使用本发明的有机场致发光元件进行组装。
例如,可采用《有机EL显示器》(日本OHM公司,平成16年8月20日出版,时任静士、安达千波矢、村田英幸著)中记载的方法来形成本发明的有机EL显示装置。
[有机EL照明]
本发明的有机场致发光元件照明(有机EL照明)是使用上述本发明的有机场致发光元件而制成的。本发明的有机EL照明的类型及结构没有特别限制,可以按照常规方法使用本发明的有机场致发光元件进行组装。
实施例
(模型化合物的合成)
[化学式24]
在氮气气流中,将3-(1-芘基)苯基硼酸2.11g(6.56mmol)、4-溴环丁烯1.20g(6.56mmol)、甲苯:乙醇(30ml:15ml)、2M碳酸钠水溶液15ml加热至60℃,搅拌40分钟,加入四(三苯基膦)合钯(0)0.15g(0.13mmol),回流6小时。自然冷却至室温后,向反应液中加入甲苯(100ml)及水(120ml)并进行搅拌,然后进行分液,用甲苯(100ml×2次)对水层进行萃取,合并有机层,用硫酸镁干燥后,进行了浓缩。再用硅胶柱层析法(己烷:乙酸乙酯=9:1)进行纯化,得到了化合物1(1.80g)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ3.23(s,4H);7.13(d,1H);7.38(s,1H);7.51~7.68(m,4H);7.82~8.04(m,4H);8.10(s,2H);8.15~8.25(m,4H)。
[化学式25]
将1,2-二氢环丁[a]萘1.00g(6.48mmol)溶解于N,N-二甲基甲酰胺15ml中,将N-溴代琥珀酰亚胺1.15g(6.48mmol)溶解于10ml的N,N-二甲基甲酰胺中并在室温下滴加,在室温下反应了98小时。将纯水加入到反应液中,用二氯甲烷进行了分液。将有机层浓缩,用硅胶柱层析法(乙腈:四氢呋喃=9:1)进行纯化,得到了化合物2(0.56g)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ3.28~3.35(m,4H);7.49~7.53(m,2H);7.56(s,1H);7.66~7.70(m,1H);8.26~8.30(m,1H)。
[化学式26]
在氮气气流中,将3-(1-芘基)苯基硼酸2.38g(7.39mmol)、2.07g(8.88mmol)化合物2、甲苯:乙醇(60ml:30ml)、2M碳酸钠水溶液22ml在60℃加热下搅拌40分钟,加入四(三苯基膦)合钯(0)0.26g(0.22mmol),回流3小时。自然冷却至室温后,向反应液中加入甲苯(200ml)及水(240ml)并进行搅拌,然后进行分液,用甲苯(100ml×2次)对水层进行萃取,合并有机层,用硫酸镁干燥后,进行了浓缩。再用硅胶柱层析法(己烷:二氯甲烷=6:1)进行纯化,得到了化合物3(3.20g)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ3.33~3.45(m,4H);7.31(s,1H);7.39~7.48(m,2H);7.57~7.77(m,5H);7.95~8.30(m,10H)。
(参考例)
使用株式会社岛津制作所制造的DSC-50,进行了化合物1的差示扫描量热测定(DSC),观测到伴随交联反应的放热,且峰值为262℃。同样地,进行了化合物3的差示扫描量热测定,观测到伴随交联反应的放热,且峰值为235℃,比化合物1的测定结果低27℃。
由上述结果可确认到:与化合物1所含的苯并环丁烯相比,化合物3中所含的1,2-二氢环丁[a]萘在低27℃的温度下进行交联反应。因此,可认为与以往的具有苯并环丁烯作为交联基团的聚合物相比,本发明的具有1,2-二氢环丁[a]萘作为交联基团的聚合物在较低温度下变得对溶剂不溶。
(单体的合成)
[化学式27]
在氮气气流下将100ml的二甲亚砜、4.8g(20.6mmol)的化合物2、联硼酸频那醇酯5.75g(22.7mmol)、乙酸钾6.1g(61.8mmol)在60℃进行了30分钟搅拌。加入1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷0.51g(0.62mmol),在82℃下搅拌了4小时。将反应液进行减压过滤,用甲苯对滤液进行萃取,用无水硫酸镁干燥,并利用活性白土进行了粗纯化。再用乙腈清洗,得到了无色固体的化合物4(产量4.0g、产率69.3%)。
[化学式28]
在氮气气流下将3-溴苯胺0.78g(4.54mmol)、1.40g(5.00mmol)的化合物4、碳酸钠(2.41g、22.7mmol)、甲苯30ml、乙醇15ml及水12ml加温至65℃。加入四(三苯基膦)合钯(0.26g、0.23mmol),在氮气下加热回流6小时。自然冷却后,乙酸乙酯进行萃取,用硫酸镁对有机层干燥后,进行了浓缩。再通过硅胶柱层析法(己烷:乙酸乙酯=8:1)进行纯化,得到了化合物5(0.59g)。
[化学式29]
在氮气气流下将1,3,5-三溴苯3.00g(9.53mmol)、1.34g(4.77mmol)的化合物4、碳酸钠(2.53g、23.85mmol)、甲苯80ml、乙醇40ml及水12ml加温至65℃。加入四(三苯基膦)合钯(0.11g、0.095mmol),在氮气下加热回流4.5小时。自然冷却后,用甲苯进行萃取,用硫酸镁对有机层干燥后,进行了浓缩。再用硅胶柱层析法(己烷)进行纯化,得到了化合物6(1.00g)。
[化学式30]
在氮气气流下将4,4’-[1-(4-溴苯基)亚乙基]联苯酚4.67g(12.65mmol)、3.90g(13.92mmol)的化合物4、1,2-二甲氧基乙烷80ml在室温下进行了搅拌。向其中加入2M碳酸钾水溶液22ml。加入四(三苯基膦)合钯0.29g(0.25mmol),加热回流4小时。自然冷却后,用乙酸乙酯进行萃取,用硫酸镁对有机层干燥后,进行了浓缩。再用硅胶柱层析法(己烷:乙酸乙酯=3:1)进行纯化,得到了化合物7(5.50g)。
[化学式31]
在-5℃下将5.50g(12.43mmol)的化合物7溶解于二氯甲烷(90ml)、三乙胺6.30g(62.15mmol)中,滴加使三氟甲磺酸酐10.5g(37.3mmol)溶解于17ml二氯甲烷中而得到的溶液,搅拌4小时,将反应液注入冰水中。用二氯甲烷进行萃取,用硫酸镁对有机层干燥后,进行了浓缩。用硅胶柱层析法(己烷:二氯甲烷=3:1)进行纯化,得到了化合物8(7.3g)。
[化学式32]
在氮气气流下将7.1g(10.05mmol)的化合物8、联硼酸频那醇酯6.1g(24.11mmol)、乙酸钾5.90g(60.3mmol)、二甲亚砜100ml在60℃搅拌了30分钟。加入1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷0.41g(0.50mmol),在85℃搅拌了3.5小时。将反应液进行减压过滤,用甲苯对滤液进行萃取,将有机层用无水硫酸镁进行干燥,将滤液浓缩,加入甲醇,过滤得到析出的无色固体,得到了化合物9(3.6g)。
[化学式33]
在氮气气流下加入3.6g(5.43mmol)的化合物9、1-溴-4-碘苯3.38g(11.96mmol)、甲苯120ml、乙醇60ml、2M磷酸钾水溶液18ml并进行加热,搅拌了30分钟。加入四(三苯基膦)合钯0.28g(0.24mmol),加热回流4.5小时。向反应液中加入水,用甲苯进行萃取,向有机层中加入无水硫酸镁及活性白土,将滤液进行了浓缩。利用吸附硅胶柱层析法(展开溶剂:正己烷:甲苯=4:1)进行纯化,得到了无色固体的化合物10(2.1g)。
(聚合物的合成)
[化学式34]
加入2,7-双(4-溴苯基)-9,9-二己基芴(3.500g、5.43mmol)、2-氨基-9,9-二己基芴(3.80g、10.87mmol)、及叔丁醇钠(4.02g、41.9mmol)、甲苯(80.7ml),对体系内进行氮置换,加温至60℃(溶液A)。向三(二亚苄基丙酮)二钯络合物(0.100g、0.109mmol)的甲苯6.5ml溶液中加入[4-(N,N-二甲基氨基)苯基]二叔丁基膦(0.231g、0.868mmol),加温至60℃(溶液B)。在氮气气流中向溶液A中添加溶液B,进行了1小时加热回流反应。添加2,7-双(4-溴苯基)-9,9-二己基芴(2.450g、3.80mmol),进行1小时加热回流。再添加化合物10(0.783g、1.087mmol),加热回流1小时后,添加溴苯(0.85g、5.43mmol),进行了1.5小时的加热回流反应。将反应液自然冷却,添加甲苯100ml并将其滴加到乙醇/水(500ml/90ml)溶液中,得到了粗聚合物。
将粗聚合物溶解在甲苯中,在丙酮中进行再沉淀,过滤得到所析出的聚合物。使得到的聚合物溶解于甲苯中,用稀盐酸进行清洗,在含有氨的乙醇中进行了再沉淀。将过滤得到的聚合物通过柱层析法进行纯化,得到了聚合物1(4.3g)。
重均分子量(Mw)=44100
数均分子量(Mn)=30200
分散度(Mw/Mn)=1.46
[化学式35]
加入4,4’-二溴联苯(2.678g、8.58mmol)、2-氨基-9,9-二己基芴(6.00g、17.17mmol)、及叔丁醇钠(5.53g、57.50mmol)、甲苯(90ml),将体系内进行氮置换,加温至60℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯络合物(0.158g、0.172mmol)的甲苯12ml溶液中加入[4-(N,N-二甲基氨基)苯基]二叔丁基膦(0.365g、1.376mmol),加温至60℃(溶液B)。在氮气气流中向溶液A中添加溶液B,进行了1.0小时的加热回流反应。将化合物6(0.333g、0.858mmol)加热回流30分钟后,添加了4,4’-二溴联苯(2.276g、7.294mmol),加热回流1.0小时后,添加了溴苯(2.02g、12.87mmol),进行了1.5小时的加热回流反应。将反应液自然冷却,添加甲苯100ml并使其滴加到乙醇/水(500ml/90ml)溶液中,得到了粗聚合物。
将粗聚合物溶解在甲苯中,在丙酮中进行再沉淀,过滤得到所析出的聚合物。使得到的聚合物溶解于甲苯中,用稀盐酸进行清洗,在含有氨的乙醇中进行了再沉淀。将过滤得到的聚合物通过柱层析法进行纯化,得到了聚合物2(0.7g)。
重均分子量(Mw)=50300
数均分子量(Mn)=36400
分散度(Mw/Mn)=1.38
[化学式36]
加入4,4’-二溴联苯(2.500g、8.00mmol)、2-氨基-9,9-二己基芴(5.60g、16.00mmol)、及叔丁醇钠(5.93g、61.8mmol)、甲苯(57.7ml),将体系内进行氮置换,加温至60℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯络合物(0.147g、0.160mmol)的甲苯9.5ml溶液中加入[4-(N,N-二甲基氨基)苯基]二叔丁基膦(0.340g、1.282mmol),加温至60℃(溶液B)。在氮气气流中向溶液A中添加溶液B,进行了1小时的加热回流反应。添加4,4’-二溴联苯(2.015g、6.46mmol),加热回流1小时,再添加化合物10(0.716g、0.994mmol),加热回流1小时后,添加溴苯(1.26g、8.02mmol),进行了1.5小时的加热回流反应。将反应液自然冷却,添加甲苯100ml并使其滴加到乙醇/水(500ml/90ml)溶液中,得到了粗聚合物。
将粗聚合物溶解在甲苯中,在丙酮中进行再沉淀,过滤得到所析出的聚合物。使得到的聚合物溶解于甲苯中,用稀盐酸进行清洗,在含有氨的乙醇中进行了再沉淀。将过滤得到的聚合物通过柱层析法进行纯化,得到了聚合物3(1.1g)。
重均分子量(Mw)=37100
数均分子量(Mn)=27700
分散度(Mw/Mn)=1.34
[化学式37]
加入4,4’-二溴联苯(3.83g、12.22mmol)、化合物5(0.299g、1.22mmol)、2-氨基-9,9-二己基芴(8.10g、23.18mmol)、及叔丁醇钠(7.86g、81.74mmol)、甲苯120ml,将体系内进行氮置换,加温至60℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯络合物(0.22g、0.244mmol)的甲苯15ml溶液中加入[4-(N,N-二甲基氨基)苯基]二叔丁基膦(0.518g、1.95mmol),加温至60℃(溶液B)。在氮气气流中向溶液A中添加溶液B,进行了1.0小时的加热回流反应。添加了1,4-二溴联苯(2.66g、8.54mmol),加热回流1.0小时后,追加添加4,4’-二溴联苯(0.88g、2.83mmol),加热回流1.0小时后,添加溴苯(2.88g、18.34mmol),进行了1.5小时的加热回流反应。将反应液自然冷却,添加甲苯150ml并使其滴加到乙醇/水(500ml/90ml)溶液中,得到了粗聚合物。
将粗聚合物溶解在甲苯中,在丙酮进行再沉淀,过滤得到所析出的聚合物。使得到的聚合物溶解于甲苯中,用稀盐酸进行清洗,在含有氨的乙醇中进行了再沉淀。将过滤得到的聚合物通过柱层析法进行纯化,得到了聚合物4(4.1g)。
重均分子量(Mw)=46700
数均分子量(Mn)=33800
分散度(Mw/Mn)=1.38
〔不溶化率的测定〕
(实施例1)
按照以下的方法分别测定了膜厚L1及L2,将L2/L1作为不溶化率。
<成膜方法、及膜厚L1的测定方法>
制备聚合物1(Mw=44100、Mn=30200、Mw/Mn=1.46)的4质量%环己基苯溶液(组合物),将该组合物旋涂在玻璃基板上,形成了膜。
[化学式38]
旋涂是在氮气中、以旋转器转数2400rpm、旋转器旋转时间120秒进行的。旋涂后,在氮气中于热板上以210℃干燥了10分钟。割取所得到的膜的一部分,用高度差仪(TencorP-15)测定了膜厚L1(nm)。
<膜厚L2的测定方法>
将测定完膜厚L1之后的基板安装于旋转器,对测定了膜厚的部分滴加环己基苯,静置30秒钟后,进行了旋转。在热板上进行烘烤以使环己基苯蒸发,然后再测定同一部位的膜厚L2(nm),计算出环己基苯的旋转处理后的不溶化率L2/L1。
L1=58.0nm、L2=49.9nm,聚合物1的不溶化率为86%。
(实施例2)
与实施例1同样地测定了聚合物2(Mw=50300、Mn=36400、Mw/Mn=1.38)的不溶化率。
[化学式39]
L1=51.2nm、L2=41.5nm,聚合物2的不溶化率为81%。
(实施例3)
与实施例1同样地测定了聚合物3(Mw=37100、Mn=27700、Mw/Mn=1.34)的不溶化率。
[化学式40]
L1=50.7nm、L2=46.6nm,聚合物3的不溶化率为92%。
(实施例4)
与实施例1同样地测定了聚合物4(Mw=46700、Mn=33800、Mw/Mn=1.38)的不溶化率。
[化学式41]
L1=52.2nm、L2=48.6nm,聚合物4的不溶化率为93%。
(比较例1)
与实施例1同样地测定了聚合物5(Mw=50000、Mn=33300、Mw/Mn=1.50)的不溶化率。
[化学式42]
L1=78.8nm、L2=0nm,聚合物5的不溶化率为0%。
(比较例2)
与实施例1同样地测定了聚合物6(Mw=38900、Mn=27600、Mw/Mn=1.41)的不溶化率。
[化学式43]
L1=50.4nm、L2=0nm,聚合物6的不溶化率为0%。
(比较例3)
与实施例1同样的测定了聚合物7(Mw=48000、Mn=33100、Mw/Mn=1.45)的不溶化率。
[化学式44]
L1=52.6nm、L2=0nm,聚合物7的不溶化率为0%。
将实施例1~4及比较例1~3的不溶化率的测定结果归纳于表1。
[表1]
样品 | 不溶化率(%) | L1(nm) | L2(nm) | |
实施例1 | 聚合物1 | 86 | 58.0 | 49.9 |
实施例2 | 聚合物2 | 81 | 51.2 | 41.5 |
实施例3 | 聚合物3 | 92 | 50.7 | 46.6 |
实施例4 | 聚合物4 | 93 | 52.2 | 48.6 |
比较例1 | 聚合物5 | 0 | 78.8 | 0 |
比较例2 | 聚合物6 | 0 | 50.4 | 0 |
比较例3 | 聚合物7 | 0 | 52.6 | 0 |
如表1所示,具有1,2-二氢环丁[a]萘作为交联性基团的本申请的聚合物发生了不溶化。另一方面,具有作为以往的交联性基团的苯并环丁烯的聚合物未发生不溶化。
〔有机场致发光元件〕
(实施例5)
制作了图1所示的有机场致发光元件。
利用常规的光刻蚀技术和盐酸浸蚀将通过溅射成膜使铟锡氧化物(ITO)沉积在玻璃基板1上而成的膜图案化成2mm宽的条纹,形成了膜厚70nm的阳极2。对于形成图案后的ITO基板,依次进行利用表面活性剂水溶液的超声波清洗、利用超纯水的水洗、利用超纯水的超声波清洗、利用超纯水的水洗之后,利用压缩空气使其干燥,最后进行了紫外线臭氧清洗。
接着,制备了含有上述的聚合物7、结构式(A1)所示的4-异丙基-4’-甲基二苯基碘四(五氟苯基)硼酸盐及苯甲酸乙酯的空穴注入层形成用涂布液。通过旋涂将该涂布液在阳极2上成膜,在下述条件下加热,得到了膜厚40nm的空穴注入层。
[化学式45]
<空穴注入层形成用涂布液>
溶剂 苯甲酸乙酯
涂布液浓度 聚合物7:2.5质量%
A1:0.5质量%
<空穴注入层3的成膜条件>
旋涂气体氛围 大气中
加热条件 大气中 240℃ 10分钟
接着,制备含有下述聚合物1的空穴传输层形成用涂布液,在下述条件下通过旋涂在空穴注入层3上成膜,进行加热而形成了膜厚40nm的空穴传输层。
[化学式46]
<空穴传输层形成用涂布液>
溶剂 环己基苯
涂布液浓度 1.5质量%
<空穴传输层4的成膜条件>
旋涂气体氛围 氮气中
加热条件 氮气中 220℃ 10分钟
接着,制备含有以下结构式所示的化合物(H1)、(H2)及(D1)的发光层形成用涂布液,在下述条件下通过旋涂进行成膜,再进行加热,从而在空穴传输层4上形成了膜厚50nm的发光层。
[化学式47]
<发光层形成用涂布液>
溶剂 环己基苯
涂布液浓度 H1:1.2质量%
H2:3.6质量%
D1:0.48质量%
<发光层5的成膜条件>
旋涂气体氛围 氮气中
加热条件 氮气中 130℃ 10分钟
在此,将成膜至发光层的基板转移到真空蒸镀装置内,利用真空蒸镀法使具有下述所示结构的有机化合物(E1)叠层在发光层5上,形成了膜厚15nm的空穴阻挡层6。
[化学式48]
接着,利用真空蒸镀法使具有下述所示结构的有机化合物(E2)叠层在空穴阻挡层6上,形成了膜厚20nm的电子传输层7。
[化学式49]
在此,将进行到电子传输层7的蒸镀后的元件转移至另外的真空蒸镀装置中,以2mm宽的条纹状荫罩作为阴极蒸镀用掩模,将其密合于元件上,并使该荫罩与阳极2的ITO条纹相垂直。首先,作为电子注入层8,通过使用了钼舟皿的真空蒸镀法将氟化锂(LiF)以0.5nm的膜厚成膜在电子传输层7上。接着,作为阴极9,同样地利用钼舟皿对铝进行加热,利用真空蒸镀法形成了膜厚80nm的铝层。以上2层的蒸镀时的基板温度均保持在室温。
接着,为了防止元件在保管时因大气中的水分等而发生劣化,按照以下记载的方法进行了封装处理。
在氮气手套箱中于23mm×23mm尺寸的玻璃板的外周部以约1mm的宽度涂布光硬化性树脂(ThreeBond Fine Chemical Co.,Ltd.制造的30Y-437),在中央部设置了水分吸收片(DYNIC公司制造)。在其上贴合完成了阴极形成之后的基板,并使得进行了蒸镀的面与干燥剂片相对。然后,仅对涂布了光硬化性树脂的区域照射紫外光,使树脂固化。
如以上所述,得到了具有2mm×2mm尺寸的发光面积部分的有机场致发光元件。该元件的特性示于表2。
(比较例4)
除了制备含有聚合物5的空穴传输层形成用涂布液、通过旋涂成膜并进行加热而形成了空穴传输层4以外,与实施例5同样地制作了有机场致发光元件。该元件的特性示于表2。
[化学式50]
<空穴传输层形成用涂布液>
溶剂 环己基苯
涂布液浓度 1.5质量%
<空穴传输层4的成膜条件>
旋涂气体氛围 氮气中
加热条件 氮气中 220℃ 10分钟
[表2]
空穴传输层 | 1cd/m2时的电压(V) | 100cd/m2时的电压(V) | |
实施例5 | 聚合物1 | 3.4 | 4.8 |
比较例4 | 聚合物5 | 4.2 | 9.0 |
如表2所示可知,使用了本发明聚合物的有机场致发光元件的电压低。
(实施例6)
在下述条件下制备了含有聚合物2、上述式(A1)所示的4-异丙基-4’-甲基二苯基碘四(五氟苯基)硼酸盐及苯甲酸乙酯的空穴注入层形成用涂布液。通过旋涂将该涂布液在阳极2上成膜,在下述条件下进行加热,形成了膜厚40nm的空穴注入层,除此之外,与实施例5同样地制作了有机场致发光元件。该元件的特性示于表3。
[化学式51]
<空穴注入层形成用涂布液>
溶剂 苯甲酸乙酯
涂布液浓度 聚合物2:2.5质量%
A1:0.5质量%
<空穴注入层3的成膜条件>
旋涂气体氛围 大气中
加热条件 大气中 220℃ 10分钟
(实施例7)
除了将空穴注入层形成用涂布液所使用的聚合物由聚合物2变更为聚合物3以外,与实施例6同样地制作了有机场致发光元件。该元件的特性示于表3。
[化学式52]
(实施例8)
除了将空穴注入层形成用涂布液所使用的聚合物由聚合物2变更为聚合物4以外,与实施例6同样地制作了有机场致发光元件。该元件的特性示于表3。
[化学式53]
(比较例5)
除了将空穴注入层形成用涂布液所使用的聚合物由聚合物2变更为聚合物7、将空穴传输层形成用涂布液所使用的聚合物由聚合物1变更为聚合物5以外,与实施例6同样地制作了有机场致发光元件。该元件的特性示于表3。
[化学式54]
[表3]
空穴注入层 | 空穴传输层 | 1cd/m2时的电压(V) | 100cd/m2时的电压(V) | |
实施例6 | 聚合物2 | 聚合物1 | 3.4 | 4.7 |
实施例7 | 聚合物3 | 聚合物1 | 3.4 | 4.8 |
实施例8 | 聚合物4 | 聚合物1 | 3.4 | 4.7 |
比较例5 | 聚合物7 | 聚合物5 | 4.1 | 8.7 |
由表3所示可知,使用了本发明聚合物的有机场致发光元件的电压低。
以上参照具体且特定的实施方式对本发明进行了说明,但本领域技术人员应该理解的是,在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以引入各种变更或修正。本申请基于2014年3月3日提出申请的日本专利申请(日本特愿2014-040769)而完成,其内容作为参考被引入到本申请中。
工业实用性
本发明的聚合物由于电化学稳定性优异,包含使用该聚合物形成的层的元件可应用于活用了其作为平板显示器(例如OA计算机用或壁挂式电视)、车载显示元件、手机显示或面发光体时的特性的光源(例如,复印机的光源、液晶显示器或计量仪器类的背光源)、显示板、标识灯领域,具有巨大的技术价值。
Claims (12)
1.具有下述式(1)所示的交联性基团的聚合物,
式(1)中的1,2-二氢环丁[a]萘环任选具有取代基。
2.根据权利要求1所述的聚合物,其包含下述式(2)所示的重复单元,
式(2)中,p表示0以上且3以下的整数,
Ar1及Ar2各自独立地表示直接键、任选具有取代基的芳香族烃基、或任选具有取代基的芳香族杂环基团,
Ar3~Ar5各自独立地表示任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团,
其中,Ar1及Ar2的任意基团不为直接键。
3.根据权利要求1所述的聚合物,其包含下述式(3)所示的重复单元,
式(3)中,q表示0以上且3以下的整数,
R1表示任选具有取代基的碳原子数1~24的烷基、任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团,
Ar6及Ar7各自独立地表示直接键、任选具有取代基的芳香族烃基、或任选具有取代基的芳香族杂环基团,
Ar8~Ar12各自独立地表示任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团,
其中,Ar6及Ar7的任意基团不为直接键。
4.根据权利要求1所述的聚合物,其包含下述式(4)所示的重复单元,
式(4)中,r表示0以上且3以下的整数,
Ar13、Ar14、Ar16及Ar17各自独立地表示任选具有取代基的芳香族烃基或任选具有取代基的芳香族杂环基团,
Ar15表示直接键、任选具有取代基的芳香族烃基、或任选具有取代基的芳香族杂环基团。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的聚合物,其重均分子量(Mw)为20,000以上、分散度(Mw/Mn)为2.5以下。
6.一种有机场致发光元件用组合物,其含有权利要求1~5中任一项所述的聚合物。
7.一种有机场致发光元件,其具有基板、位于基板上的阳极、阴极、以及位于该阳极和该阴极之间的有机层,其中,
该有机层包含使用权利要求6所述的有机场致发光元件用组合物并利用湿式成膜法形成的层。
8.根据权利要求7所述的有机场致发光元件,其中,所述利用湿式成膜法形成的层是空穴注入层及空穴传输层中的至少一者。
9.根据权利要求7或8所述的有机场致发光元件,其中,在阳极和阴极之间包含空穴注入层、空穴传输层及发光层,所述空穴注入层、空穴传输层及发光层均是通过湿式成膜法形成的。
10.一种有机EL显示装置,其具有权利要求7~9中任一项所述的有机场致发光元件。
11.一种有机EL照明,其具有权利要求7~9中任一项所述的有机场致发光元件。
12.下述式(5)所示的化合物,
式(5)中,X表示卤原子。
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