CN109844976A - 有机电子材料、油墨组合物、有机电子元件以及有机电子元件的制造方法 - Google Patents

有机电子材料、油墨组合物、有机电子元件以及有机电子元件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及至少含有下述通式(1)所示的离子化合物和具有电荷输送性单元的化合物的有机电子材料。根据本发明,能够提供能形成驱动电压低且发光效率和寿命特性优异的有机电子元件的有机电子材料。(通式(1)中,ArF表示氟代芳基或氟代杂芳基,Ra及Rb分别独立地表示氢原子(H)、烷基、苄基、芳基或杂芳基,A表示阴离子)。

Description

有机电子材料、油墨组合物、有机电子元件以及有机电子元件 的制造方法
技术领域
本发明涉及有机电子材料,进而涉及使用该有机电子材料的油墨组合物、有机电子元件、有机电致发光元件以及有机电子元件的制造方法。
背景技术
有机电子元件是使用有机物进行电动作的元件。期待有机电子元件能够发挥节能、低价格及高柔软性这样的特长,作为代替以往的以硅为主体的无机半导体的技术而受到关注。
作为有机电子元件的一例,可列举出有机电致发光元件(以下,有时也称为有机EL元件)、有机光电转换元件、有机晶体管等。
在有机电子元件中,有机EL元件例如作为白炽灯、气体填充灯的替代,作为大面积固态光源用途而受到关注。另外,作为代替平板显示器(FPD)领域中的液晶显示器(LCD)的最有力的自发光显示器也受到关注,正在推进产品化。
在有机EL元件的领域中,以改善发光效率和寿命特性为目的、以低驱动电压化为目的,尝试在电荷输送性的化合物中混合电子接受性化合物来使用。
在这样的技术中,认为通过生成在将电荷输送性化合物和电子接受性化合物混合时生成的由电荷输送性化合物的自由基阳离子和对阴离子构成的化合物,实现了发光效率和寿命特性、驱动电压的改善。
例如,在专利文献1中,作为电荷输送膜用组合物,公开了由以规定的式子表示的离子化合物和电荷输送性化合物构成的组合物。
另一方面,有机EL元件根据使用的材料和制膜方法大致分为低分子型有机EL元件、高分子型有机EL元件这两种。高分子型有机EL元件的有机材料由高分子材料构成,与需要在真空系统中进行成膜的低分子型有机EL元件相比,能够进行印刷或喷墨等简易成膜,因此对于今后的大画面有机EL显示器而言是必不可少的元件。
低分子型有机EL元件、高分子型有机EL元件都一直在积极地进行研究,但发光效率低、发光寿命短仍然成为大问题。作为解决该问题的一个手段,在低分子型有机EL元件中进行了多层化。
由于低分子型有机EL元件通过蒸镀法进行制膜,因此通过一边依次变更所使用的化合物一边进行蒸镀,能够容易地实现多层化。另一方面,高分子型有机EL元件大多使用印刷或喷墨这样的湿式工艺进行制膜。在利用湿式工艺的多层化中,产生在涂布上层时下层溶解的问题。因此,高分子型有机EL元件的多层化比低分子型有机EL元件困难,难以得到发光效率的提高及寿命特性的改善效果。
为了应对该问题,迄今为止提出了几种方法。一种是使用溶解度的差的方法。例如,是由水溶性的聚噻吩:由聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)构成的空穴注入层和使用甲苯等芳香族系有机溶剂制膜而成的发光层这两层结构构成的元件。此时,PEDOT:PSS层不溶解于甲苯等芳香族溶剂中,因此能够制作双层结构。
另外,在专利文献2中,为了克服上述多层化的课题,公开了利用硅氧烷化合物、氧杂环丁烷基、乙烯基等聚合反应来改变化合物的溶解度,使薄膜相对于溶剂不溶化的方法。
如上所述,在有机电子元件中,以改善驱动电压、发光效率、寿命特性等元件的特性为目的进行了各种研究,但仍不充分,要求进一步的改善。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-233162号公报
专利文献2:国际公开第2008/010487号
发明内容
发明所要解决的课题
鉴于上述问题,本发明的目的在于提供一种能够形成驱动电压低、且发光效率和寿命特性优异的有机电子元件的有机电子材料。另外,本发明的目的还在于提供使用该有机电子材料的油墨组合物、有机电子元件以及该有机电子元件的制造方法。
用于解决课题的手段
本发明人等进行了深入研究,结果发现将具有特定结构的离子化合物和具有电荷输送性单元的化合物组合而成的有机电子材料能够解决上述课题,从而完成了本发明。
[1]本发明的一个方式涉及至少含有下述通式(1)所示的离子化合物和具有电荷输送性单元的化合物的有机电子材料。
[化学式1]
(通式(1)中,
ArF表示氟代芳基或氟代杂芳基,
Ra及Rb分别独立地表示氢原子(H)、烷基、苄基、芳基或杂芳基,
A表示阴离子。)
[2]本发明的另一方式涉及上述有机电子材料,其中,上述阴离子由下述通式(1b)~(5b)中的任一个表示。
[化学式2]
(通式(1b)~(5b)中,
Y1~Y6分别独立地表示单键或2价的连接基团,
R1~R16分别独立地表示吸电子性的一价基团,R2与R3、选自R4~R6中的至少2个基团、选自R7~R10中的至少2个基团、或选自R11~R16中的至少2个基团各自可以相互键合而形成环,
E1表示氧原子,E2表示氮原子,E3表示碳原子,E4表示硼原子或镓原子,E5表示磷原子或锑原子。)
[3]本发明的另一方式涉及上述有机电子材料,其中,上述Ra及Rb中的至少一个为烷基、苄基、芳基或杂芳基。
[4]本发明的另一方式涉及上述有机电子材料,其中,上述Ra及Rb中的至少一个为烷基或苄基。
[5]本发明的另一方式涉及上述有机电子材料,其中,上述ArF为氟代芳基。
[6]本发明的另一方式涉及上述有机电子材料,其中,上述电荷输送性单元为芳香族胺、咔唑或噻吩。
[7]本发明的另一方式涉及上述有机电子材料,其中,上述具有电荷输送性单元的化合物为聚合物或低聚物。
[8]本发明的另一方式涉及上述有机电子材料,其中,具有电荷输送性单元的化合物具有1个以上的聚合性官能团。
[9]本发明的另一方式涉及上述有机电子材料,其中,上述聚合性官能团为选自由氧杂环丁烷基、环氧基及乙烯基醚基组成的组中的至少1种。
[10]本发明的另一方式涉及一种油墨组合物,其包含上述有机电子材料和溶剂。
[11]本发明的另一方式涉及一种有机电子元件,其具备上述有机电子材料或使用上述油墨组合物形成的有机层。
[12]本发明的另一方式涉及上述有机电子元件,其具备在上述有机层上进一步成膜另外的有机层而成的多层化的有机层。
[13]本发明的另一方式涉及上述有机电子元件,其中,上述有机层和上述另外的有机层中的至少一方为选自由空穴注入层、空穴传输层及发光层组成的组中的至少1种。
[14]本发明的另一方式涉及上述有机电子元件,其中,进一步包含基板,上述基板为树脂膜。
[15]本发明的另一方式涉及上述有机电子元件,其为有机电致发光元件。
[16]本发明的另一方式涉及有机电子元件的制造方法,其包含:使用上述有机电子材料或上述油墨组合物通过涂布法成膜有机层的工序。
[17]本发明的另一方式涉及上述有机电子元件的制造方法,其还包含使通过上述涂布法成膜的有机层聚合而不溶化的工序。
[18]本发明的另一方式涉及上述有机电子元件的制造方法,其包含在不溶化的有机层上进一步成膜另外的有机层而进行多层化的工序。
发明效果
根据本发明的实施方式,能够提供一种能够形成驱动电压低、且发光效率和寿命特性优异的有机电子元件的有机电子材料。
附图说明
图1是表示作为本发明的实施方式的有机EL元件的一例的截面示意图。
具体实施方式
<有机电子材料>
本实施方式的有机电子材料含有下述通式(1)所示的离子化合物和具有电荷输送性单元的化合物(以下也称为电荷输送性化合物)。
[化学式3]
(通式(1)中,
ArF表示氟代芳基或氟代杂芳基,
Ra及Rb分别独立地表示氢原子(H)、烷基、苄基、芳基或杂芳基,
A表示阴离子。)
在本实施方式中,上述通式(1)所示的离子化合物的特征在于,与构成阳离子部位的N(氮原子)键合的4个基团中的至少1个为氢原子,且至少1个为-CH2-Ar-F、即由亚甲基、亚芳基或亚杂芳基及氟基构成的基团。
通过使用由通式(1)表示的离子化合物,能使使用本实施方式的有机电子材料而形成的有机电子元件低驱动电压化,并且,能提高发光效率和寿命特性。
得到这样的效果的理由尚不明确,但推测如下。在本实施方式的有机电子材料中,通过含有具有特定的阳离子结构的通式(1)的离子化合物和电荷输送性化合物,电荷输送性化合物的掺杂迅速地发生。由此推测,空穴密度上升,可得到电荷输送性的提高效果。
因此,使用本实施方式的有机电子材料形成的层(以下,也记载为“有机层”)的电荷输送性优异。因此,推测通过将该有机层用于有机电子元件,可得到元件的低耗电化、发光效率及寿命特性的提高的效果。另外,该机理是推论,并不限定本发明。
另外,在一个实施方式中,使用由通式(1)表示的离子化合物时,如后所述,在使用最高占有轨道(HOMO)深的电荷输送性化合物的情况下,也具有容易得到提高电荷输送性的效果的优点。
另外,在一个实施方式中,通过并用具有聚合性官能团的电荷输送性化合物和通式(1)的离子化合物,能够提高有机电子材料的固化性。推测这是因为通式(1)的离子化合物作为聚合引发剂发挥功能。由此,能够更容易地进行有机电子元件的有机层的多层化。因此,通过组合通式(1)的离子化合物和具有聚合性官能团的电荷输送性化合物,还具有能够适用于使用涂布法的层叠元件的制作的优点。
以下,具体说明由通式(1)表示的化合物的例子。
通式(1)中,更详细而言,ArF表示氟代芳基或氟代杂芳基,这些基团可以分别具有取代基。Ra及Rb分别独立地表示氢原子(H)或烷基、苄基、芳基或杂芳基,这些基团可分别具有取代基。A表示阴离子。
此处,氟代芳基及氟代杂芳基的取代基优选分别独立地为烷基或烷氧基。烷基及苄基的取代基各自独立地优选为卤素,芳基及杂芳基的取代基优选分别独立地为卤素、烷基或烷氧基。
在此,从提高将本实施方式的有机电子材料制成油墨组合物时的在溶剂中的溶解性的观点出发,在通式(1)中,优选Ra及Rb中的至少一个为烷基、苄基、芳基或杂芳基。另外,更优选Ra及Rb中的任一个为烷基或苄基(即,不存在Ra及Rb均为芳基或杂芳基的情况)。更优选Ra及Rb均为烷基或苄基。这些基团可以为未取代,也可以具有取代基。
通式(1)中,对由ArF、Ra及Rb表示的基团进行说明。
由ArF表示的氟代芳基是芳基所具有的至少一个氢原子被氟原子取代的基团。以ArF表示的氟代杂芳基是杂芳基所具有的至少一个氢原子被氟原子取代的基团。
由ArF表示的基团所具有的氟基的数量n(取代的氟原子的数量)为1以上即可,也可以在芳基或杂芳基的能够取代的全部位置上进行取代。从提高电荷输送性的观点出发,氟基的数量n优选为1以上且10以下,更优选为7以下,进一步优选为5以下。
ArF中的芳基是从芳香族烃除去1个氢原子而成的原子团。此处,作为芳香族烃,除了单环的芳香族烃以外,还包括具有稠环的芳香族烃、2个以上的独立的苯环或稠环直接或经由亚乙烯基等二价基团键合而得到的芳香族烃。更优选为苯环或2~4个芳香环稠合而成的芳香族烃。另外,芳基可以具有取代基,作为取代基的例子,可以举出除氟以外的卤素(例如氯、硼、碘等)、烷氧基、烷基等。芳基的碳原子数(包括取代基的碳原子数)通常为6~60左右,更优选为6~30,进一步优选为6~20,特别优选为6~15。
具体而言,可例示出苯基、C1~C12烷氧基苯基(C1~C12表示取代基的碳原子数为1~12。以下也同样。)、C1~C12烷基苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、菲基、芘基、苝基、五氟苯基等。优选苯基、C1~C12烷氧基苯基及C1~C12烷基苯基。更优选苯基、C1~C5烷氧基苯基及C1~C5烷基苯基。更优选苯基。
此处,作为取代基的C1~C12烷氧基,具体而言,可例示出甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基、环己氧基、庚氧基、辛氧基、2-乙基己氧基、壬氧基、癸氧基、3,7-二甲基辛氧基、十二烷氧基等。另外,作为C1~C12烷基,具体而言,可例示出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、环己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、3,7-二甲基辛基、十二烷基等。
ArF中的杂芳基是指从芳香族杂环化合物中除去1个氢原子后的剩余的原子团。该杂芳基可以为未取代,或者也可以具有取代基。作为取代基,可列举出除了氟以外的卤素(例如氯、硼、碘等)、上述芳基的说明中例示的烷基、烷氧基等,优选为烷基。未取代的1价芳香族杂环基的碳原子数通常为4~60左右,优选为4~20。其中,更优选具有4~6元杂环的化合物。作为杂原子,可以举出S(硫)、O(氧)、N(氮)等。
作为1价的杂环基,可例示出噻吩基、C1~C12烷基噻吩基、吡咯基、呋喃基、吡啶基、C1~C12烷基吡啶基等。优选噻吩基、C1~C12烷基噻吩基、吡啶基及C1~C12烷基吡啶基,更优选C1~C5烷基噻吩基、吡啶基及C1~C5烷基吡啶基。
由ArF表示的基团优选为氟代芳基,更优选为氟苯基。
由Ra或Rb表示的烷基可以是直链、支链或环状中的任一种。烷基可以具有取代基。作为取代基,可以举出卤素(氟、氯、硼、碘等)、C1~C12烷氧基、醛基、羧基、氨基、磺基、羟基、硝基等,优选卤素。
烷基的碳原子数(包括取代基的碳原子数)通常为1~20左右,优选为1~15。另外,优选Ra及Rb中的至少一个为碳原子数为1~6的烷基。作为烷基的具体例,可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、环己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、3,7-二甲基辛基、十二烷基、三氟甲基、五氟乙基、全氟丁基、全氟己基、全氟辛基等。
由Ra或Rb表示的苄基可以具有取代基。作为取代基,可以举出卤素(氟、氯、碘、硼等)、C1~C12烷氧基、醛基、羧基、氨基、磺基、羟基、硝基等,优选卤素,更优选氟。
作为由Ra或Rb表示的芳基及杂芳基,可列举作为上述ArF中的芳基及杂芳基而例示的芳基及杂芳基。由Ra或Rb表示的芳基及杂芳基可以为未取代,或者也可以具有取代基。作为取代基,可列举出作为上述ArF中的芳基及杂芳基的取代基所例示的基团及氟等。
作为Ra与Rb的组合,例如可列举出碳原子数为1~6的烷基与苄基或氟苄基的组合、碳原子数为1~6的烷基与碳原子数为1~6的烷基的组合、碳原子数为1~6的烷基与碳原子数为7~20的烷基的组合等,但并不限定于这些。
通式(1)中,A所表示的阴离子只要是该技术领域已知的阴离子就没有特别限定。在一个实施方式中,从制造驱动电压降低、能进行稳定的长时间驱动的有机电子元件、特别是有机EL元件的观点出发,优选下述通式(1b)~(5b)所表示的任一种阴离子。
[化学式4]
通式(1b)~(5b)中,
Y1~Y6分别独立地表示单键或2价的连接基团。
R1~R16分别独立地表示吸电子性的一价基团。在这些基团的结构中,可以进一步具有取代基和/或杂原子。另外,R2与R3、R4~R6、R7~R10、或R11~R16的基团可以分别相互键合而形成环,或者也可以形成聚合物结构。
E1表示氧原子,E2表示氮原子,E3表示碳原子,E4表示硼原子或镓原子,E5表示磷原子或锑原子。
优选的是,在上述A所示的阴离子的一个实施方式中,通式(1b)~(5b)中,Y1~Y6分别独立地表示单键或二价连接基团,R1~R16分别独立地表示吸电子性的一价基团,R2与R3、选自R4~R6中的至少2个基团、选自R7~R10中的至少2个基团、或选自R11~R16中的至少2个基团分别可以相互键合而形成环,E1表示氧原子,E2表示氮原子,E3表示碳原子,E4表示硼原子或镓原子,E5表示磷原子或锑原子。另外,在由A表示的阴离子的另一实施方式中,也可以形成为2个以上的通式(1b)~(5b)的任一个所表示的结构经由R1~R16的任一个连结而成的聚合物结构。
作为吸电子性的一价基团(上述式中的R1~R16)的例示,可列举:氟原子、氯原子、溴原子等卤素原子;氰基;硫氰基;硝基;甲磺酰基等烷基磺酰基;甲苯磺酰基等芳基磺酰基;甲酰基、乙酰基、苯甲酰基等碳原子数通常为1以上且12以下、优选为6以下的酰基;甲氧基羰基、乙氧基羰基等碳原子数通常为2以上且10以下、优选为7以下的烷氧基羰基;苯氧基羰基、吡啶氧基羰基等碳原子数通常为3以上且25以下、优选为4以上且15以下的具有芳香族烃基或芳香族杂环基的芳氧基羰基;乙酰氧基等碳原子数通常为2以上且20以下的酰氧基;烷氧基磺酰基;芳氧基磺酰基;三氟甲基和五氟乙基等在烷基、烯基、炔基上取代有氟原子、氯原子等卤素原子的卤代烷基、卤代烯基、及卤代炔基;五氟苯基等碳原子数通常为6以上且20以下的卤代芳基等。上述卤代烷基、卤代烯基、及卤代炔基中,烷基、烯基、炔基可分别为碳原子数通常为1以上且20以下、优选为1以上且10以下、更优选为6以下的直链状、支链状或环状,在其结构中可以进一步含有杂原子(例如,N、O、S等)。
其中,从能够有效地使负电荷离域化的观点出发,更优选上述例示的一价基团中的具有氢原子的基团的氢原子的一部分或全部被氟等卤素原子取代而成的基团。例如,为全氟烷基、全氟烷基磺酰基、全氟代芳基、全氟烷氧基磺酰基、全氟代芳基磺酰基、全氟代芳基氧基磺酰基、全氟酰基、全氟烷氧基羰基、全氟酰氧基、全氟芳氧基羰基、全氟烯基、全氟炔基。这些基团优选碳原子数为1~20,可以进一步含有杂原子(例如N、O、S等),可以为直链状、支链状或环状。
例如,可列举下述结构式组(1)所表示的基团,但并不限定于此。另外,其中,优选碳原子数为1~8的直链状或支链状的全氟烷基、碳原子数为3~6的环状全氟烷基、碳原子数为6~18的全氟代芳基。
结构式组(1)
[化学式5]
另外,在上述通式中的Y1~Y6表示2价的连接基团的情况下,具体而言,优选为下述通式(1c)~(11c)中的任一种。
[化学式6]
式中,R表示任意的有机基团。
从提高电子接受性、对溶剂的溶解性的观点出发,通式(7c)~(11c)中的R各自独立地为烷基、烯基、炔基、芳香族烃基、芳香族杂环基。在这些基团的结构中,可以进一步具有取代基和/或杂原子。更优选为在上述通式(1b)~(5b)的说明中例示的一价基团中具有吸电子性的取代基的有机基团,例如可列举出上述结构式组(1)的基团。
另外,通式(1)中A所示的阴离子优选负电荷主要在氧原子、氮原子、碳原子、硼原子或镓原子上。虽然没有特别限定,但更优选在氧原子、氮原子、碳原子、硼原子上,最优选由下述通式(12c)、(13c)、(14c)、(15c)表示。
[化学式7]
(式中,RF1~RF10各自独立地表示吸电子性的一价基团,这些基团的结构中可以进一步具有取代基、杂原子。另外,RF1~RF9可以分别相互键合而形成环,或者也可以形成聚合物结构。
详细而言,在由A表示的阴离子的一个实施方式中,RF1及RF2、选自RF3~RF5中的至少两个基团、选自RF6~RF9中的至少两个基团可以相互键合而形成环。在由A表示的阴离子的其他实施方式中,也可以形成2个以上的通式(12c)~(15c)的任一个所表示的结构分别经由RF1~RF10中的任一个键合而成的聚合物结构。
作为RF1~RF10的例子,没有特别限定,例如可列举上述结构式组(1)所示的基团。
通式(1)所表示的离子化合物的含量并无特别限定,但在有机电子材料的总质量中,优选为0.01质量%以上且20质量%以下。为0.01质量%以上时,从电荷输送性、固化性的观点出发是优选的,为20质量%以下时,从成膜性的观点出发是优选的。离子化合物的含量在有机电子材料的总质量中更优选为0.1质量%以上、进一步优选为0.5质量%以上、进一步优选为20质量%以下、进一步优选为10质量%以下。
[电荷输送性化合物]
对本实施方式中的“电荷输送性化合物”进行详细叙述。在本实施方式中,电荷输送性化合物是指具有电荷输送性单元的化合物。在本实施方式中,“电荷输送性单元”是具有输送空穴或电子的能力的原子团,以下,对其详细情况进行叙述。
上述电荷输送性单元只要具有输送空穴或电子的能力即可,没有特别限定,优选为具有芳香环的胺、咔唑、噻吩。作为它们的具体例,可以举出国际公开第2011/132702号公报中记载的例子。特别优选下述(1)~(14)的胺结构。作为下述(1)~(14)的胺结构中的E、Ar、X,可以使用上述公报中记载的基团。E、Ar、X例如如下所示。
E各自独立地表示-R1、-OR2、-SR3、-OCOR4、-COOR5、-SiR6R7R8等。在此,R1~R8表示氢原子、碳原子数为1~22个的直链、环状或支链烷基、或碳原子数为2~30个的芳基或杂芳基。
Ar分别独立地表示碳原子数为2~30个的亚芳基或亚杂芳基。亚芳基及杂芳基也可具有取代基。
X各自独立地为2价的连接基团,没有特别限制,但优选从上述E中具有1个以上氢原子的基团中进一步除去1个氢原子而得的基团等。
[化学式8]
另外,本实施方式中的电荷输送性化合物可以是低分子的化合物,也可以是聚合物或低聚物那样的高分子的化合物。从在有机溶剂中的溶解性的观点出发,优选聚合物或低聚物那样的高分子化合物,从容易通过升华或再结晶等进行精制的观点出发,优选为低分子化合物。
在本实施方式中的电荷输送性化合物为聚合物或低聚物的情况下,从降低用于进行充分的聚合反应的温度的观点出发,优选具有向3个方向以上分支的结构的聚合物或低聚物。另外,该分支的结构能提高聚合物或低聚物的玻璃化转变温度,还有助于提高聚合物或低聚物的耐热性。
该分支的结构是指,在聚合物或低聚物1分子中的各个链中,将聚合度最大的链作为主链时,相对于主链,连接有聚合度与主链相同或聚合度比主链小的侧链。在本实施方式中,聚合度表示在合成聚合物或低聚物时使用的单体单元在每分子聚合物或低聚物中含有多少个。在本实施方式中,侧链是与聚合物或低聚物的主链不同的链,是指具有至少1个以上的聚合单元的链,除此以外,不是侧链而是视为取代基。
作为形成分支的结构的方法,可以使用在1分子中具有3个以上可聚合的部位的单体形成聚合物或低聚物,也可以在形成直线状的聚合物或低聚物后,通过使它们彼此聚合而形成,没有特别限定。
具体而言,作为成为形成上述聚合物或低聚物中的支链结构的起点的单元,优选含有后述的结构单元B。
另外,为了调整溶解度、耐热性、电特性,本实施方式中的聚合物或低聚物除了上述的国际公开第2011/132702号公报中记载的通式(1a)~(84a)所表示的重复单元以外,也可以是将作为上述亚芳基或亚杂芳基的具有后述的由结构单元L所表示的结构作为共聚重复单元的共聚物。在该情况下,共聚物可以是无规、嵌段或接枝共聚物,也可以是具有它们的中间结构的高分子、例如带有嵌段性的无规共聚物。另外,本实施方式中使用的聚合物或低聚物在主链中具有支链,末端可以为3个以上。
另外,本实施方式中的电荷输送性化合物不限于上述化合物,可以是市售的化合物,也可以是利用本领域技术人员公知的方法合成的化合物,没有特别限制。
以下,对可用于本实施方式的有机电子材料中的聚合物及低聚物的例子进行具体说明。另外,在以下的说明中,有时将聚合物和低聚物记为“电荷输送性聚合物”。
电荷输送性聚合物可以是直链状,或者也可以具有支链结构。电荷输送性聚合物优选至少包含具有电荷输送性的2价的结构单元L和构成末端部的1价的结构单元T,还可以含有构成支链部的3价以上的结构单元B。电荷输送性聚合物可以分别仅包含1种各结构单元,或者也可以分别含有多种。在电荷输送性聚合物中,各结构单元在“1价”~“3价以上”的键合部位处相互键合。
(结构))
作为电荷输送性聚合物中所含的部分结构的例子,可列举以下。电荷输送性聚合物不限于具有以下的部分结构的聚合物。在部分结构中,“L”表示结构单元L,“T”表示结构单元T,“B”表示结构单元B。“*”表示与其他结构单元的键结部位。在以下的部分结构中,多个L可以是彼此相同的结构单元,也可以是相互不同的结构单元。关于T和B,也是同样。
直链状的电荷输送性聚合物
[化学式9]
T-L-L-L-L-L-*
具有支链结构的电荷输送性聚合物
[化学式10]
(结构单元L))
结构单元L是具有电荷输送性的二价结构单元。结构单元L只要含有具有传输电荷的能力的原子团即可,没有特别限定。例如,结构单元L为选自取代或未取代的芳香族胺结构、咔唑结构、噻吩结构、芴结构、苯结构、亚联苯基结构、亚联三苯基结构、萘结构、蒽结构、并四苯结构、菲结构、二氢菲结构、吡啶结构、吡嗪结构、喹啉结构、异喹啉结构、喹喔啉结构、吖啶结构、二氮杂菲结构、呋喃结构、吡咯结构、噁唑结构、噁二唑结构、噻唑结构、噻二唑结构、三唑结构、苯并噻吩结构、苯并噁唑结构、苯并噁二唑结构、苯并噻唑结构、苯并噻二唑结构、苯并三唑结构、以及包含它们中的1种或2种以上的结构中。芳香族胺结构优选三芳基胺结构,更优选三苯胺结构。
在一个实施方式中,从得到优异的空穴传输性的观点考虑,结构单元L优选选自取代或未取代的芳香族胺结构、咔唑结构、噻吩结构、芴结构、苯结构、吡咯结构和包含它们中的1种或2种以上的结构中,更优选选自取代或未取代的芳香族胺结构、咔唑结构及包含它们中的1种或2种以上的结构中。
作为结构单元L的具体例,可列举以下例子。结构单元L并不限定于以下例子。
[化学式11]
[化学式12]
另外,结构单元中的R分别独立地表示氢原子或取代基。优选R各自独立地选自由-R1、-OR2、-SR3、-OCOR4、-COOR5、-SiR6R7R8、卤素原子、以及含有后述的聚合性官能团的基团组成的组中。R1~R8分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~22个的直链、环状或支链烷基、或碳原子数为2~30个的芳基或杂芳基。芳基是从芳香族烃除去1个氢原子而成的原子团。杂芳基是从芳香族杂环中除去1个氢原子而成的原子团。烷基可以进一步被碳原子数为2~20个的芳基或杂芳基取代,芳基或杂芳基还可以被碳原子数为1~22个的直链、环状或支链烷基取代。R优选为氢原子、烷基、芳基、烷基取代芳基。Ar表示碳原子数为2~30个的亚芳基或亚杂芳基。亚芳基是从芳香族烃除去2个氢原子而成的原子团。亚杂芳基是从芳香族杂环中除去2个氢原子而成的原子团。Ar优选为亚芳基,更优选为亚苯基。
作为芳香族烃,可以举出单环、稠环、或从单环及稠环中选择的2个以上经由单键键合而成的多环。作为芳香族杂环,可以举出单环、稠环、或从单环及稠环中选择的2个以上经由单键键合而成的多环。
(结构单元B))
结构单元B是在电荷输送性聚合物具有支链结构的情况下构成支链部的3价以上的结构单元。从提高有机电子元件的耐久性的观点出发,结构单元B优选为6价以下,更优选为3价或4价。结构单元B优选为具有电荷输送性的单元。例如,从提高有机电子元件的耐久性的观点出发,结构单元B选自取代或未取代的芳香族胺结构、咔唑结构、稠合多环式芳香族烃结构及包含它们中的1种或2种以上的结构中。
作为结构单元B的具体例,优选含有下述通式(1)~(10)的结构中的任一种。结构单元B并不限定于以下结构单元。
[化学式13]
(式中,Ar分别独立地表示2价的连接基团,表示碳原子数为2~30个的亚芳基或亚杂芳基。Ar优选为亚芳基,更优选为亚苯基。
亚芳基是指从芳香族烃除去2个氢原子而成的原子团,可以具有取代基。例如可列举:亚苯基、联苯-二基、三联苯-二基、萘-二基、蒽-二基、并四苯-二基、芴-二基、菲-二基等。
亚杂芳基是指从具有杂原子的芳香族化合物中除去2个氢原子而成的原子团,也可以具有取代基。例如,可举出吡啶-二基、吡嗪-二基、喹啉-二基、异喹啉-二基、吖啶-二基、菲咯啉-二基、呋喃-二基、吡咯-二基、噻吩-二基、噁唑-二基、噁二唑-二基、噻二唑-二基、三唑-二基、苯并噁唑-二基、苯并噁二唑-二基、苯并噻二唑-二基、苯并三唑-二基、苯并噻吩-二基等。
W表示3价的连接基团,是从上述亚芳基或亚杂芳基中进一步除去1个氢原子而成的原子团,可以具有取代基。例如,表示碳原子数为2~30个的芳烃三基或杂芳烃三基。芳烃三基是从芳香族烃除去3个氢原子而成的原子团。杂芳烃三基是从芳香族杂环中除去3个氢原子而成的原子团。
Y各自独立地表示二价连接基团。例如,可举出从结构单元L中的R(其中,包含聚合性官能团的基团除外)中的具有1个以上氢原子的基团中进一步除去1个氢原子而成的2价基团。Z表示碳原子、硅原子、磷原子中的任一种。结构单元中,苯环及Ar可以具有取代基,作为取代基的例子,可列举结构单元L中的R。
上述通式(4)、(7)中的Y优选为以下的式子所表示的2价的连接基团。
[化学式14]
(式中,R分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~22个的直链、环状或支链烷基、或碳原子数为2~30个的芳基或杂芳基。在此,芳基是指从芳香族烃除去一个氢原子而成的原子团,可以具有取代基,杂芳基是指从具有杂原子的芳香族化合物中除去1个氢原子而成的原子团,可以具有取代基。)
(结构单元T)
结构单元T是构成电荷输送性聚合物的末端部的1价的结构单元。结构单元T没有特别限定,例如选自取代或未取代的芳香族烃结构、芳香族杂环结构及包含它们中的1种或2种以上的结构中。结构单元T可以具有与结构单元L相同的结构。在一个实施方式中,从赋予耐久性而不降低电荷输送性的观点出发,结构单元T优选为取代或未取代的芳香族烃结构,更优选为取代或未取代的苯结构。另外,在其他实施方式中,如后所述,在电荷输送性聚合物在末端部具有聚合性官能团的情况下,结构单元T也可以是能够聚合的结构(例如吡咯基等聚合性官能团)。
作为结构单元T的具体例,可列举以下例子。结构单元T并不限定于以下例子。
[化学式15]
R与结构单元L中的R相同。电荷输送性聚合物在末端部具有聚合性官能团的情况下,优选R的至少任一个为包含聚合性官能团的基团。
(结构单元的比例))
从得到充分的电荷输送性的观点出发,电荷输送性聚合物中所含的结构单元L的比例以全部结构单元为基准,优选为10摩尔%以上,更优选为20摩尔%以上,进一步优选为30摩尔%以上。另外,关于结构单元L的比例,若考虑结构单元T及根据需要导入的结构单元B,则优选为95摩尔%以下,更优选为90摩尔%以下,进一步优选为85摩尔%以下。
从提高有机电子元件的特性的观点或抑制粘度的上升、良好地进行电荷输送性聚合物的合成的观点出发,电荷输送性聚合物中所含的结构单元T的比例以全部结构单元为基准,优选为5摩尔%以上,更优选为10摩尔%以上,进一步优选为15摩尔%以上。另外,从得到充分的电荷输送性的观点出发,结构单元T的比例优选为60摩尔%以下,更优选为55摩尔%以下,进一步优选为50摩尔%以下。
在电荷输送性聚合物包含结构单元B的情况下,从提高有机电子元件的耐久性的观点出发,结构单元B的比例以全部结构单元为基准,优选为1摩尔%以上,更优选为5摩尔%以上,进一步优选为10摩尔%以上。另外,从抑制粘度的上升、良好地进行电荷输送性聚合物的合成的观点、或得到充分的电荷输送性的观点出发,结构单元B的比例优选为50摩尔%以下、更优选为40摩尔%以下、进一步优选为30摩尔%以下。
考虑到电荷输送性、耐久性、生产率等的平衡,结构单元L及结构单元T的比例(摩尔比)优选为L:T=100:1~70,更优选为100:3~50,进一步优选为100:5~30。另外,在电荷输送性聚合物包含结构单元B的情况下,结构单元L、结构单元T及结构单元B的比例(摩尔比)优选为L:T:B=100:10~200:10~100,更优选为100:20~180:20~90,进一步优选为100:40~160:30~80。
结构单元的比例可以使用为了合成电荷输送性聚合物而使用的、与各结构单元对应的单体的加入量来求出。另外,结构单元的比例可以利用电荷输送性聚合物的1H NMR谱中的来自各结构单元的光谱的积分值,作为平均值算出。从简便的观点出发,在加入量明确的情况下,优选采用使用加入量求得的值。
(聚合性官能团))
另外,本实施方式中的电荷输送性化合物为了改变溶解度而制作有机薄膜的层叠结构,优选具有一个以上的“聚合性官能团”。在此,“聚合性官能团”是指通过发生聚合反应而能够在2分子以上的分子间形成键的官能团,以下,对其详细情况进行叙述。
作为上述聚合性官能团,可以举出具有碳-碳多重键的基团(例如,乙烯基、乙炔基、丁烯基、丙烯酰基、丙烯酸酯基、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酸酯基、甲基丙烯酰胺基、芳烃基、烯丙基、乙烯基醚基、乙烯基氨基、呋喃基、吡咯基、噻吩基、噻咯基等)、具有小环的基团(例如环丙基、环丁基、环氧基、氧杂环丁烷基等环状醚基;双烯酮基、环硫化物基等)、内酯基、内酰胺基或含有硅氧烷衍生物的基团等。可举出杂环基(例如呋喃基、吡咯基、噻吩基、噻咯基等)等。另外,除了上述基团以外,还可以利用可形成酯键或酰胺键的基团的组合等。例如为酯基与氨基、酯基与羟基等的组合。作为聚合性官能团,从反应性的观点出发,特别优选氧杂环丁烷基、环氧基、乙烯基、乙烯基醚基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基,最优选氧杂环丁烷基。从提高聚合性取代基的自由度、容易产生固化反应的观点出发,更优选聚合物或低聚物的主链与聚合性官能团通过碳原子数为1~8的烷基链连接。
另外,例如,在电极上形成有机层时,从提高与ITO等亲水性电极的亲和性的观点出发,优选用乙二醇链、二乙二醇链等亲水性的链连结。进而,从为了导入聚合性官能团而使用的单体的制备变得容易的观点出发,电荷输送性聚合物可以在亚烷基链和/或亲水性的链的末端部即这些链与聚合性官能团的连结部和/或这些链与电荷输送性聚合物的骨架的连结部具有醚键或酯键。上述“含有聚合性官能团的基团”是指聚合性官能团本身、或将聚合性官能团与亚烷基链等合并而成的基团。作为含有聚合性官能团的基团,例如可以优选使用国际公开第WO2010/140553号中例示的基团。
聚合性官能团可以导入到电荷输送性聚合物的末端部(即结构单元T),也可以导入到末端部以外的部分(即结构单元L或B),也可以导入到末端部和末端以外的部分双方。从固化性的观点出发,优选至少导入到末端部,从实现兼顾固化性和电荷输送性的观点出发,优选仅导入到末端部。另外,在电荷输送性聚合物具有支链结构的情况下,聚合性官能团可以导入到电荷输送性聚合物的主链,也可以导入到侧链,也可以导入到主链和侧链的双方。
从有助于溶解度变化的观点出发,聚合性官能团优选大量包含在电荷输送性聚合物中。另一方面,从不妨碍电荷输送性的观点出发,优选电荷输送性聚合物中所含的量少。聚合性官能团的含量可以考虑这些因素而适当设定。
例如,从得到充分的溶解度变化的观点出发,电荷输送性聚合物每1分子的聚合性官能团数优选为2个以上,更优选为3个以上。另外,从保持电荷输送性的观点出发,聚合性官能团数优选为1000个以下,更优选为500个以下。
每1分子电荷输送性聚合物的聚合性官能团数可以使用为了合成电荷输送性聚合物而使用的聚合性官能团的加入量(例如,具有聚合性官能团的单体的加入量)、与各结构单元对应的单体的加入量、电荷输送性聚合物的重均分子量等,作为平均值求出。另外,聚合性官能团的数量可以利用电荷输送性聚合物的1H NMR(核磁共振)光谱中的来自聚合性官能团的信号的积分值与总光谱的积分值之比、电荷输送性聚合物的重均分子量等,作为平均值算出。从简便的观点出发,在加入量明确的情况下,优选采用使用加入量求得的值。
电荷输送性聚合物具有聚合性官能团时,从使电荷输送性聚合物高效地固化的观点出发,聚合性官能团的比例以全部结构单元为基准,优选为0.1摩尔%以上,更优选为1摩尔%以上,进一步优选为3摩尔%以上。另外,从得到良好的电荷输送性的观点出发,聚合性官能团的比例优选为70摩尔%以下,更优选为60摩尔%以下,进一步优选为50摩尔%以下。需要说明的是,此处的“聚合性官能团的比例”是指具有聚合性官能团的结构单元的比例。
(制造方法)
电荷输送性聚合物可以通过各种合成方法制造,没有特别限定。例如,可以使用铃木偶联、根岸偶联、薗头偶联、施蒂勒偶联、布赫瓦尔德-哈特维希偶联(Buchwald-Hartwigcoupling)等公知的偶联反应。铃木偶联在芳香族硼酸衍生物与芳香族卤化物之间发生使用了Pd催化剂的交叉偶联反应。根据铃木偶联,通过使期望的芳香环彼此结合,能简便地制造电荷输送性聚合物。
在偶联反应中,作为催化剂,例如可使用Pd(0)化合物、Pd(II)化合物、Ni化合物等。另外,也可以使用以三(二亚苄基丙酮)二钯(0)、乙酸钯(II)等为前体、与膦配体混合而产生的催化剂种。关于电荷输送性聚合物的合成方法,例如可以参照国际公开第WO2010/140553号的记载。
(数均分子量)
另外,上述电荷输送性化合物为聚合物或低聚物时,从对溶剂的溶解性、成膜性的观点出发,数均分子量优选为500以上,优选为1000以上且1000000以下。更优选为2000以上且900000以下,进一步优选为3000以上且800000以下,进一步优选为50000以下。如果小于1000,则化合物容易结晶化,成膜性差。另外,若大于1000000,则对溶剂的溶解度降低,难以制作涂布溶液或涂布油墨。
(重均分子量)
另外,上述电荷输送性化合物为聚合物或低聚物时,重均分子量可以考虑对溶剂的溶解性、成膜性等而适当调整。从电荷输送性优异的观点出发,重均分子量优选为1000以上,更优选为5000以上,进一步优选为10000以上。另外,从保持对溶剂的良好的溶解性、容易制备后述的油墨组合物的观点出发,重均分子量优选为1000000以下,更优选为700000以下,进一步优选为400000以下。
数均分子量和重均分子量可以通过凝胶渗透色谱法(GPC),使用标准聚苯乙烯的标准曲线进行测定。
(含量)
从得到良好的电荷输送性的观点出发,电荷输送性化合物的含量相对于有机电子材料的总质量优选为50质量%以上,更优选为70质量%以上,进一步优选为80质量%以上。也可以是100质量%。
在一个实施方式中,作为电荷输送性化合物,也优选使用最高占有轨道(HOMO)深的电荷输送性化合物。
在将有机电子材料用于有机EL元件的空穴注入层和/或空穴传输层的情况下,例如对于HOMO深的发光层,从能够减轻从空穴传输层向发光层的空穴的注入势垒的观点考虑,有时期望HOMO深(HOMO的绝对值大)的电荷传输性化合物。
另一方面,以有机EL元件等有机电子元件的低驱动电压化为目的,尝试通过在电荷输送性化合物中添加电子接受性化合物来提高电荷输送性化合物的电荷输送性。但是,特别是在使用最高占据轨道(HOMO)深的电荷输送性化合物的情况下,存在有机EL元件的低电压化困难的课题。
相对于此,在本实施方式的有机电子材料中,通过将通式(1)所示的离子化合物与电荷输送性化合物并用,即使在使用HOMO深的电荷输送性化合物的情况下,也能够实现驱动电压的降低、稳定的长时间驱动。其理由虽不明确,但推测为,由于通式(1)的离子化合物具有包含氟化苄基的特定的阳离子结构,因此迅速地掺杂HOMO深的电荷输送性化合物,起到降低有机EL元件的驱动电压的效果。另外,该机理是推理,并不限定本实施方式。
在上面说明的电荷输送性化合物中,作为HOMO深的电荷输送性化合物,例如可举出在分子中具有氟化芳基结构或亚苯基结构的化合物等。在此,在本说明书中,HOMO深的电荷输送性化合物是指例如HOMO为-5.2eV以下、优选为-5.3eV以下的化合物。HOMO的绝对值是通过后述的实施例中记载的方法测定的值,绝对值越大意味着HOMO越深。作为HOMO深的电荷输送性化合物的具体例,可以举出后述的实施例中例示的电荷输送性化合物2和3。
另外,本实施方式的有机电子材料为了利用由聚合反应引起的溶解度的差,优选含有聚合引发剂。
作为该聚合引发剂,只要通过热、光、微波、放射线、电子射线等的施加而表现出使聚合性官能团聚合的能力即可,没有特别限定,优选为通过光照射和/或加热使聚合开始的聚合引发剂。另外,从能够简便地制备后述的油墨组合物的观点出发,优选使用兼具作为掺杂剂的功能和作为聚合引发剂的功能的物质。
上述式(1)表示的离子化合物可以单独作为聚合引发剂使用。另外,也可以并用由式(1)表示的离子化合物和其他聚合引发剂。
[其他任选成分]
有机电子材料还可以含有上述电荷输送性化合物以外的电荷输送性化合物、其他聚合物等。
<油墨组合物>
在一个实施方式中,上述有机电子材料还可以含有能够将该材料溶解或分散的溶剂,构成油墨组合物。油墨组合物至少包含上述实施方式的有机电子材料和能够将该材料溶解或分散的溶剂。油墨组合物可以在不降低有机电子材料的特性的范围内根据需要含有公知的各种添加剂。例如,阻聚剂、稳定剂、增稠剂、胶凝剂、阻燃剂、抗氧化剂、抗还原剂、氧化剂、还原剂、表面改性剂、乳化剂、消泡剂、分散剂、表面活性剂等各种添加剂。通过使用这样的油墨组合物,可以通过涂布法等简便的方法容易地形成有机层。
作为溶剂,可以使用水、有机溶剂、它们的混合溶剂。作为有机溶剂,可以举出甲醇、乙醇、异丙醇等醇、戊烷、己烷、辛烷等烷烃、环己烷等环状烷烃、苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、四氢化萘、二苯基甲烷等芳香族烃溶剂、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、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、苯甲酸丙酯、苯甲酸正丁酯等芳香族酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等酰胺系溶剂、以及二甲基亚砜、四氢呋喃、丙酮、氯仿、二氯甲烷等。优选使用芳香族烃溶剂、脂肪族酯、芳香族酯、脂肪族醚、芳香族醚。
在本实施方式的油墨组合物中,有机电子材料相对于溶剂的含量在能够适用于各种涂布工艺的范围内调整。例如,电荷输送性化合物相对于溶剂100质量%的比例优选为0.1~30质量%。更优选为0.2质量%以上,进一步优选为0.5质量%以上,更优选为15质量%以下,进一步优选为10质量%以下。
<有机层>
可以使用本实施方式的有机电子材料形成用于有机电子元件等的各种层。通过成膜形成层的方法没有限定,但从容易进行有机EL元件的多层化的观点出发,优选利用涂布法进行成膜。
为了通过涂布法进行成膜,例如可以举出如下方法:将含有本实施方式的有机电子材料的溶液(油墨组合物)通过例如喷墨法等无版印刷法、流延法、浸渍法、凸版印刷、凹版印刷、胶版印刷、平板印刷、凸版反转胶版印刷、丝网印刷、照相凹版印刷等印刷法、旋涂法等有版印刷法的公知方法涂布在所希望的基体上的涂布工序之后,根据需要,通过使用加热板或烘箱使涂布后得到的涂布层干燥的干燥工序,除去溶剂。电荷输送性聚合物具有聚合性官能团时,可以通过光照射或加热处理等进行聚合物或低聚物的聚合反应,使涂布层的溶解度变化(固化)来进行。基体可以是用于有机电子元件的各种基板,也可以是成膜而成的其他层。成膜而成的其他层也可以是本实施方式的有机层。通过重复这样的作业,能够实现高分子型的有机电子元件或有机EL元件的多层化。
上述那样的涂布方法(涂布工序)通常可以在-20~+300℃的温度范围、优选10~100℃、特别优选15~50℃下实施,另外作为上述溶液中使用的溶剂,没有特别限制,例如可以举出上述的油墨组合物的制备中使用的溶剂。
另外,上述光照射可以使用低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、氙灯、荧光灯、发光二极管、太阳光等光源。
另外,上述加热处理可以在加热板上或烘箱内进行,特别是在本实施方式中,通过使用上述离子化合物,固化性优异,因此可以进行(1)低温下的固化、(2)短时间内的固化。低温下的固化有助于使用耐热温度低的树脂基板等,短时间内的固化有助于生产率的提高。
具体而言,在上述(1)的情况下,加热温度可以在0~300℃的温度范围、优选50~250℃、特别优选50~200℃下实施。在低温下进行固化的情况下,加热时间例如可以为5~60分钟,优选为10~40分钟。在上述(2)的情况下,优选设为1~60分钟,优选设为1~20分钟。在短时间内进行固化的情况下,加热温度例如可以为180~250℃,优选为200~230℃。
从提高电荷输送效率的观点出发,干燥后或固化后的有机层的厚度优选为0.1nm以上,更优选为1nm以上,进一步优选为3nm以上。另外,从减小电阻的观点出发,有机层的厚度优选为300nm以下,更优选为200nm以下。
在有机EL元件、特别是高分子型有机EL元件中,从提高发光效率、寿命特性的观点出发,优选将有机层多层化,分别将层的功能分离。另一方面,为了即使大面积也能够成膜、使用印刷或喷墨等湿式工艺进而制膜并进行有机层的多层化,需要使下层在上层制膜时不溶解。作为使有机层多层化的技术,上述专利文献1中记载的使用溶解度的差的方法是有效的,但若使用水溶性的PEDOT:PSS,则存在需要除去残留在薄膜中的水分的问题。另外,如前述的专利文献2所记载的那样利用聚合反应来改变在溶剂中的溶解度的方法也存在能使用的材料有限的问题,或者在对空气中的水分的稳定性、元件特性的观点方面也存在改善的余地。
另外,使用上述材料的油墨组合物为了固化而需要高温度下的处理,存在难以应用树脂基板的情况,或者由于需要长时间的加热,因此存在生产性低等问题。
但是,本发明的一个实施方式的有机电子材料由于固化性、特别是低温固化性优异,因此即使在使用树脂基板等的情况下,也能够以高成品率制作具有多层化的有机层的有机电子元件。
<有机电子元件、有机电致发光元件>
本实施方式的有机电子元件优选包含使用上述有机电子材料或上述油墨组合物进行成膜而得的层,更优选包含使该成膜的层聚合而不溶化的层。使用上述有机电子材料或上述油墨组合物成膜的层优选为通过涂布法成膜的层。
同样地,本实施方式的有机电致发光元件(有机EL元件)优选包含使用上述有机电子材料或上述油墨组合物成膜的层,更优选包含使该成膜的层聚合而不溶化的层。
任一元件均包含使用本实施方式的有机电子材料而形成的电荷输送性优异的层,驱动电压低,能够具有长的发光寿命。
本实施方式的有机电子元件可以通过使用上述有机电子材料或油墨组合物,例如通过包含通过涂布法成膜有机层的工序的方法来制造。
以下,对本实施方式的EL元件进行详述。
[有机EL元件]
本实施方式的有机EL元件只要具备发光层、阳极、阴极、基板就没有特别限定,可以具有空穴注入层、电子注入层、空穴传输层、电子传输层等其他层。各层可以通过蒸镀法形成,也可以通过涂布法来形成。另外,优选将空穴注入层、空穴传输层及发光层中的至少一个设为使用本实施方式的有机电子材料或油墨组合物而形成的层,更优选将空穴注入层及空穴传输层的至少一方设为使用本实施方式的有机电子材料或油墨组合物而形成的层。在一个实施方式中,有机层的形成可以使用之前说明的油墨组合物,按照涂布法良好地实施。
图1是表示本发明的实施方式的有机EL元件的一例的截面示意图。图1的有机EL元件是多层结构的元件,依次具有基板8、阳极2、上由述实施方式的有机层形成的空穴注入层3及空穴传输层6、发光层1、电子传输层7、电子注入层5以及阴极4。以下,对各层进行说明。
(发光层)
作为发光层中使用的材料,可以是低分子化合物,也可以是聚合物或低聚物,还可以使用树枝状聚合物等。聚合物在溶剂中的溶解性高,适于涂布法,因此优选。作为发光材料,可以举出荧光材料、磷光材料、热活化延迟荧光材料(TADF)等。
作为利用荧光发光的低分子化合物,可以举出:苝、香豆素、红荧烯、喹吖啶酮、色素激光用色素(例如,若丹明、DCM1等)、铝络合物(例如,三(8-羟基喹啉)铝(III)(Alq3))、茋、它们的衍生物。作为利用荧光发光的聚合物或低聚物,可以优选利用聚芴、聚亚苯基、聚对苯乙烯(PPV)、聚乙烯基咔唑(PVK)、芴-苯并噻二唑共聚物、芴-三苯胺共聚物以及它们的衍生物或混合物。
另一方面,近年来,为了有机EL元件的高效率化,磷光有机EL元件的开发也活跃地进行。在磷光有机EL元件中,不仅能够利用单重态的能量,还能够利用三重态的能量,原理上能够将内部量子收率提高至100%。磷光有机EL元件中,作为发出磷光的掺杂剂,通过将含有铂或铱等重金属的金属络合物系磷光材料掺杂到主体材料中取出磷光发光(参照M.A.Baldo等,Nature,vol.395,p.151(1998)、M.A.Baldo等,Apllied Physics Letters,vol.75,p.4(1999)、M.A.Baldo等,Nature,vol.403,p.750(2000))。
在本实施方式的有机EL元件中,从高效率化的观点出发,也优选在发光层中使用磷光材料。作为磷光材料,可以优选使用包含Ir、Pt等中心金属的金属络合物等。具体而言,作为Ir络合物,例如可举出进行蓝色发光的FIr(pic)〔双[(4,6-二氟苯基)-吡啶-N,C2]吡啶甲酸合铱(III)〕、进行绿色发光的Ir(ppy)3〔面式三(2-苯基吡啶)铱〕(参照上述M.A.Baldo等,Nature,vol.403,p.750(2000))或者Adachi等,Appl.Phys.Lett.,78no.11,2001,1622中所示的进行红色发光的(btp)2Ir(acac){双〔2-(2’-苯并[4,5-α]噻吩基)吡啶-N,C3〕(乙酰丙酮)铱)、Ir(piq)3(三(1-苯基异喹啉)铱)等。
作为Pt络合物,例如可举出进行红色发光的2、3、7、8、12、13、17、18-八乙基-21H,23H-卟吩铂(PtOEP)等。
磷光材料可以使用低分子或枝晶种。例如铱核树枝状聚合物。另外,也可以优选使用它们的衍生物。
另外,在发光层中含有磷光材料的情况下,除了磷光材料以外,优选含有主体材料。
作为主体材料,可以是低分子化合物,也可以是高分子化合物,还可以使用树枝状聚合物等。作为主体材料,也可以使用本实施方式的有机电子材料。
作为低分子化合物,例如可使用CBP(4,4’-双(咔唑-9-基)联苯)、mCP(1,3-双(9-咔唑基)苯)、CDBP(4,4’-双(咔唑-9-基)-2,2’-二甲基联苯)、它们的衍生物等。作为高分子化合物,例如可以使用聚乙烯基咔唑、聚亚苯基、聚芴、它们的衍生物等,也可以使用它们的衍生物。
作为热活化延迟荧光材料,例如可举出在Adv.Mater.,21,4802-4906(2009);Appl.Phys.Lett.,98,083302(2011);Chem.Comm.,48,9580(2012);Appl.Phys.Lett.,101,093306(2012);J.Am.Chem.Soc.,134,14706(2012);Chem.Comm.,48,11392(2012);Nature,492,234(2012);Adv.Mater.,25,3319(2013);J.Phys.Chem.A,117,5607(2013);Phys.Chem.Chem.Phys.,15,15850(2013);Chem.Comm.,49,10385(2013);Chem.Lett.,43,319(2014)等中记载的化合物。
发光层可以通过蒸镀法形成,也可以通过涂布法来形成。
通过涂布法形成时,可以廉价地制造有机EL元件,因而更优选。为了通过涂布法形成发光层,可以将磷光材料和根据需要使用的含有主体材料的溶液通过例如喷墨法、流延法、浸渍法、凸版印刷、凹版印刷、胶版印刷、平板印刷、凸版反转胶版印刷、丝网印刷、照相凹版印刷等印刷法、旋涂法等公知的方法涂布在所希望的基体上而进行。
(阴极)
作为阴极材料,例如优选为Li、Ca、Mg、Al、In、Cs、Ba、Mg/Ag、LiF、CsF等金属或金属合金。
(阳极)
作为阳极,也可以使用金属(例如Au)或具有金属导电性的其他材料,例如氧化物(例如,ITO:氧化铟/氧化锡)、导电性高分子(例如聚噻吩-聚苯乙烯磺酸混合物(PEDOT:PSS))。
(电子传输层、电子注入层)
作为电子传输层和电子注入层,可以列举出例如菲咯啉衍生物(例如2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP))、双吡啶衍生物、硝基取代芴衍生物、二苯基醌衍生物、噻喃二氧化物衍生物、萘、苝等稠环四羧酸酐、碳化二亚胺、亚芴基甲烷衍生物、蒽醌二甲烷和蒽酮衍生物、噁二唑衍生物((2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基-1,3,4-噁二唑)(PBD))、苯并咪唑衍生物、铝络合物(例如三(8-羟基喹啉)铝(III)(Alq3)等。进而,上述噁二唑衍生物中,将噁二唑环的氧原子取代为硫原子而得到的噻二唑衍生物、具有已知作为吸电子基团的喹喔啉环的喹喔啉衍生物也可以使用。另外,也可以使用本实施方式的有机电子材料。
(空穴注入层和空穴传输层)
作为本实施方式的有机EL元件,优选在空穴注入层和空穴传输层中的至少一方中使用包含本实施方式的通式(1)的离子化合物和电荷输送性化合物的有机电子材料。可以在空穴注入层和空穴传输层中的一方中使用本实施方式的有机电子材料,在另一方中使用其他材料。
作为能够用于空穴注入层和空穴传输层的材料,除了本说明书中例示的材料以外,例如可以举出芳香族胺系化合物(α-NPD等芳香族二胺)、酞菁系化合物、噻吩系化合物(例如噻吩系导电性聚合物:聚(4-苯乙烯磺酸盐))(PEDPT:PSS)等,但不限于这些。
(基板)
作为能够用于本实施方式的有机EL元件中的基板,玻璃、塑料等的种类没有特别限定,另外,优选透明的基板。优选使用玻璃、石英、透光性树脂膜等,但不限于这些。在使用树脂膜(柔性基板)的情况下,能够对有机EL元件赋予挠性,特别优选。另外,本实施方式的有机电子材料的低温固化性优异,因此能够适用于使用树脂膜作为基板的有机电子元件。
作为树脂膜,可举出由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、三乙酸纤维素(TAC)、纤维素醋酸丙酸酯(CAP)等形成的膜等。
另外,在使用树脂膜的情况下,为了抑制水蒸气、氧等的透过,也可以在树脂膜上涂布氧化硅或氮化硅等无机物来使用。
(发光色)
本实施方式的有机EL元件中的发光色并无特别限定,白色发光元件可用于家庭用照明、车内照明、钟表或液晶的背光等各种照明器具,因此优选。
作为形成白色发光元件的方法,目前难以用单一的材料显示白色发光,因此可以采用使用多种发光材料使多个发光色同时发光而混色的方法。作为多个发光色的组合,没有特别限定,可以举出含有蓝色、绿色、红色这3个发光极大波长的组合、含有蓝色和黄色、黄绿色和橙色等2个发光极大波长的组合等。另外,发光色的控制可以通过调整磷光材料的种类和量来进行。
<显示元件、照明装置、显示装置>
本实施方式的显示元件的特征在于,具备已述的本实施方式的有机EL元件。
例如,通过使用本实施方式的有机EL元件作为与红、绿、蓝(RGB)的各像素对应的元件,能够得到彩色的显示元件。
在图像的形成中,存在通过以矩阵状配置的电极直接驱动排列在面板上的各个有机EL元件的单纯矩阵型、和在各元件中配置薄膜晶体管进行驱动的有源矩阵型。前者的结构简单,但垂直像素数有限,所以用于文字等的显示。后者的驱动电压低,电流少,可得到明亮的高精细图像,因此被用于高品质的显示器。
另外,本实施方式的照明装置的特征在于,具备已述的本实施方式的有机EL元件。并且,本实施方式的显示装置的特征在于,具备照明装置和作为显示手段的液晶元件。可以设定为作为背光(白色发光光源)使用上述的本实施方式的照明装置、作为显示手段使用液晶元件的显示装置、即液晶显示装置。该结构是在公知的液晶显示装置中仅将背光置换为本实施方式的照明装置的结构,液晶元件部分可以转用公知技术。
本实施方式的有机电子材料由于电荷输送性优异,因此除了有机EL元件以外,还可以适合用于各种有机电子元件。
实施例
以下,通过实施例更具体地说明本发明,但本发明并不限定于以下的实施例。
<1>离子化合物的合成
[离子化合物1]
在三口圆底烧瓶中加入甲苯(20ml)、4-氟-N-甲基苄基胺(I)2.8g(0.02mol)、4-氟苄基溴化物7.6g(0.04mol)、氢氧化钠水溶液(50%)7.9g、四丁基溴化铵0.64g(0.002mol),在加热回流下进行10小时搅拌。搅拌结束后,将有机层水洗,加入硫酸镁5g进行有机层的脱水,用旋转蒸发器浓缩有机层。然后,用硅胶柱色谱(展开溶剂=己烷:乙酸乙酯=1:1(体积比))得到N-(4-氟苄基)-1-(4-氟苯基)-N-甲基甲胺(I)(产量4.0g/反应收率80%)。
在上述N-(4-氟苄基)-1-(4-氟苯基)-N-甲基甲胺(I)2.5g(0.01mol)中混合氢溴酸(48%)1.7g,稍微加热并振荡混合,放置1小时后,在减压下除去水分,结果成为粘稠的油状物。利用质子NMR对该油状物进行检查,结果确认N-(4-氟苄基)-1-(4-氟苯基)-N-甲基甲胺(I)消失,生成N-(4-氟苄基)-1-(4-氟苯基)-N-甲基甲铵溴化物(II)。
接着,将上述(II)1.6g(0.005mol)和四(五氟苯基)硼酸钠(10%aq.)35.1g(0.005mol)混合,搅拌。将得到的反应混合物放置整夜后,在整体白浊而成为胶状之中确认到白色的沉淀物。适当加入水,对其进行减压过滤、水洗、干燥,得到白色的固体物(产量3.5g/反应收率75%)。
以上的反应的反应式如下所示。
[化学式16]
[离子化合物2]
在三口圆底烧瓶中加入甲苯(20ml)、4-氟-N-甲基苄基胺(I)2.8g(0.02mol)、苄基溴化物6.9g(0.04mol)、氢氧化钠水溶液(50%)7.9g、四丁基溴化铵0.64g(0.002mol),在加热回流下进行10小时搅拌。搅拌结束后,将有机层水洗,加入硫酸镁5g进行有机层的脱水,用旋转蒸发器浓缩有机层。然后,利用硅胶柱色谱(展开溶剂=己烷∶醋酸乙酯=1∶1(体积比)),得到N-苄基-1-(4-氟苯基)-N-甲基甲胺(I)(产量4.1g/反应收率90%)。
在上述N-苄基-1-(4-氟苯基)-N-甲基甲胺(I)2.3g(0.01mol)中混合氢溴酸(48%)1.7g,稍微加热并振荡混合,在放置1小时后,在减压下除去水分,结果成为粘稠的油状物。用质子NMR对该油状物进行检查,结果确认N-苄基-1-(4-氟苯基)-N-甲基甲胺(I)消失,生成了N-苄基-1-(4-氟苯基)-N-甲基甲铵溴化物(II)。
接着,将上述(II)1.6g(0.005mol)和四(五氟苯基)硼酸钠(10%aq.)35.1g(0.005mol)混合,搅拌。将得到的反应混合物放置整夜后,在整体白浊而成为胶状之中确认到白色的沉淀物。适当加入水,对其进行减压过滤、水洗、干燥,得到白色的固体物(产量3.2g/反应收率70%)。
以上的反应的反应式如下所示。
[化学式17]
[离子化合物3]
在三口圆底烧瓶中加入甲苯(20ml)、4-氟-N-甲基苄胺(I)2.8g(0.02mol)、1-碘丁烷7.3g(0.04mol)、氢氧化钠水溶液(50%)7.9g、四丁基溴化铵0.64g(0.002mol),在加热回流下进行10小时搅拌。搅拌结束后,将有机层水洗,加入硫酸镁5g进行有机层的脱水,用旋转蒸发器浓缩有机层。然后,利用硅胶柱色谱(展开溶剂=己烷:乙酸乙酯=1:1(体积比)),得到N-(4-氟苄基)-N-甲基丁烷-1-胺(I)(产量3.5g/反应收率90%)。
在上述N-(4-氟苄基)-N-甲基丁烷-1-胺(I)2.0g(0.01mol)中混合氢溴酸(48%)1.7g,稍微加热并振荡混合,放置1小时后,在减压下除去水分,结果成为粘稠的油状物。用质子NMR对该油状物进行检查,结果确认N-(4-氟苄基)-N-甲基丁烷-1-胺(I)消失,生成N-(4-氟苄基)-N-甲基丁烷-1-铵溴化物(II)。
接着,混合上述(II)1.38g(0.005mol)和四(五氟苯基)硼酸钠(10%aq.)35.1g(0.005mol),搅拌。将得到的反应混合物放置整夜后,在整体白浊而成为胶状之中确认到白色的沉淀物。适当加入水,对其进行减压过滤、水洗、干燥,得到白色固体物(产量3.3g/反应收率75%)。
以上的反应的反应式如下所示。
[化学式18]
[离子化合物4]
在三口圆底烧瓶中加入甲苯(20ml)、4-氟-N-甲基苄胺(I)2.8g(0.02mol)、1-碘癸烷22.9g(0.04mol)、氢氧化钠水溶液(50%)7.9g、四丁基溴化铵0.64g(0.002mol),在加热回流下进行10小时搅拌。搅拌结束后,将有机层水洗,加入硫酸镁5g进行有机层的脱水,用旋转蒸发器浓缩有机层。然后,利用硅胶柱色谱(展开溶剂=己烷∶醋酸乙酯=1∶1(体积比)),得到N-(4-氟苄基)-N-甲基癸烷-1-胺(I)(产量3.8g/反应收率80%)。
在上述N-(4-氟苄基)-N-甲基癸烷-1-胺(I)2.8g(0.01mol)中混合氢溴酸(48%)1.7g,稍微加热并振荡混合,放置1小时后,在减压下除去水分,结果成为粘稠的油状物。用质子NMR对该油状物进行检查,结果确认到N-(4-氟苄基)-N-甲基癸烷-1-胺(I)消失,生成N-(4-氟苄基)-N-甲基癸烷-1-铵溴化物(II)。
接着,将上述(II)1.80g(0.005mol)和四(五氟苯基)硼酸钠(10%aq.)35.1g(0.005mol)混合并搅拌。将得到的反应混合物放置整夜后,在整体白浊而成为胶状之中确认到白色的沉淀物。适当加入水,对其进行减压过滤、水洗、干燥,得到白色的固体物(产量2.4g/反应收率50%)。
以上的反应的反应式如下所示。
[化学式19]
[离子化合物5]
在三己基胺(I)2.7g(0.01mol)中混合氢溴酸(48%)1.7g,稍微加热并振荡混合,放置1小时后在减压下除去水分,结果成为粘稠的油状物。用质子NMR对该油状物进行检查后,确认了三己基胺(I)消失,生成了三己基铵溴化物(II)。
接着,将上述(II)1.75g(0.005mol)和四(五氟苯基)硼酸钠(10%aq.)35.1g(0.005mol)混合,搅拌。将得到的反应混合物放置整夜后,在整体白浊而成为胶状之中确认到白色的沉淀物。适当加入水,对其进行减压过滤、水洗、干燥,得到白色的固体物(产量2.8g/反应收率60%)。
以上的反应的反应式如下所示。
[化学式20]
<2>电荷输送性化合物的合成
[Pd催化剂的制备]
在氮气氛下的手套箱中,在室温下,向样品管中称取三(二亚苄基丙酮)二钯(73.2mg、80μmol),加入苯甲醚(15ml),搅拌30分钟。同样地,向样品管中称取三(叔丁基)膦(129.6mg、640μmol),加入苯甲醚(5ml),搅拌5分钟。将这些溶液混合,在室温下搅拌30分钟,制成催化剂。
[电荷输送性化合物1]
如下所述制备电荷输送性化合物(电荷输送性聚合物)1。在三口圆底烧瓶中加入下述单体1(2.0mmol)、下述单体2(5.0mmol)、下述单体3(4.0mmol)及苯甲醚(20mL),进一步加入另外制备的Pd催化剂的溶液(7.5mL),进行搅拌。搅拌30分钟后,在上述烧瓶内追加10%四乙基氢氧化铵水溶液(20mL)。将该混合物加热回流2小时。另外,至此为止的全部操作在氮气流下进行。另外,所有的溶剂在通过氮气鼓泡30分钟以上而进行脱气后使用。
反应结束后,将有机层水洗,将有机层注入到甲醇-水(9:1(体积比))中。将产生的沉淀抽滤,用甲醇-水(9:1(体积比))洗涤。将得到的沉淀物溶解在甲苯中,从甲醇中再沉淀。将得到的沉淀物抽滤,溶解于甲苯中,加入金属吸附剂(Strem Chemicals公司制“Triphenylphosphine,polymer-bound on styrene-divinylbenzene copolymer”,相对于聚合物100mg添加200mg),搅拌一夜。
搅拌结束后,过滤除去金属吸附剂和不溶物,用旋转蒸发器浓缩滤液。将浓缩液溶解于甲苯中后,从甲醇-丙酮(8:3(体积比))再沉淀。将产生的沉淀抽滤,用甲醇-丙酮(8:3(体积比))洗涤。将得到的沉淀真空干燥,得到电荷输送性化合物1。所得的电荷输送性化合物1的数均分子量为5600,重均分子量为9000。
[化学式21]
数均分子量和重均分子量通过使用四氢呋喃(THF)作为洗脱液的GPC(聚苯乙烯换算)进行测定,测定条件如下所述。
送液泵:L-6050株式会社日立高新技术
UV-Vis检测器:L-3000株式会社日立高新技术
色谱柱:Gelpack(注册商标)GL-A160S/GL-A150S日立化成株式会社
洗脱液:THF(和光纯药制造,HPLC用,不含稳定剂))
流速:1mL/min
柱温:室温
分子量标准物质:标准聚苯乙烯
[电荷输送性化合物2]
除了将单体1变更为单体4以外,进行与电荷输送性化合物1同样的操作,得到电荷输送性化合物2。所得的电荷输送性化合物2的数均分子量为5000,重均分子量为8000。
[化学式22]
[电荷输送性化合物3]
除了将单体1变更为单体5以外,进行与电荷输送性化合物1同样的操作,得到电荷输送性化合物3。所得的电荷输送性化合物3的数均分子量为6000,重均分子量为9000。
[化学式23]
[电荷输送性化合物4]
除了将单体1变更为单体6以外,进行与电荷输送性化合物1同样的操作,得到电荷输送性化合物4。所得的电荷输送性化合物4的数均分子量为6000,重均分子量为9000。
[化学式24]
<3>电荷输送性化合物的最高占据轨道(HOMO)能级的测定
(电荷输送性化合物1的测定))
将电荷输送性化合物1(10.0mg)溶解于甲苯溶液(1000μl)中,制备油墨组合物。将该油墨组合物以3000rpm旋涂在石英板上。接着,在加热板上,在120℃下进行10分钟加热处理,得到测定用样品。接着,使用AC-5(理研计器制),测定上述测定用样品的HOMO能级。测定值为5.10eV。
(电荷输送性化合物2的测定))
除了将电荷输送性化合物1变为电荷输送性化合物2以外,与上述同样地进行测定。测定值为5.35eV。
(电荷输送性化合物3的测定))
除了将电荷输送性化合物1变为电荷输送性化合物3以外,与上述同样地进行测定。测定值为5.45eV。
<4>有机电子材料(油墨组合物)的评价
[实施例1]
如下所示,制备油墨组合物,进行固化性和电荷输送性的评价。
(固化性的评价))
将电荷输送性化合物1(10.0mg)和离子化合物1(0.15mg)溶解于甲苯溶液(1000μl)中,制备油墨组合物。将该油墨组合物以3000rpm旋涂在石英板上。接着,在加热板上,在120℃下加热10分钟进行聚合反应。加热后,将石英板在甲苯中浸渍1分钟,进行洗涤。由洗涤前后的UV-vis光谱中的吸收极大(λmax)的吸光度(Abs)之比,测定残膜率。测定结果如表1所示。
(电荷输送性的评价))
评价电荷输送性时,如下制作评价元件。
<电荷输送性评价元件的制作>
将电荷输送性化合物1(100mg)、上述离子化合物1(3.0mg)和甲苯(1.91mL)混合,得到油墨组合物。在将ITO以1.6mm宽度进行图案化而成的玻璃基板上,以3000min-1旋涂先前制备的油墨组合物,在加热板上以120℃加热10分钟,由此制作电荷输送膜(150nm)。接着,将具有上述电荷输送膜的玻璃基板移至真空蒸镀机中,蒸镀铝(膜厚100nm)。
蒸镀铝后,不向大气开放,在干燥氮环境中移动基板,将在0.7mm的无碱玻璃中设置了0.4mm的锪孔的密封玻璃与ITO基板使用光固化性环氧树脂进行贴合,由此进行密封,制作电荷输送性评价元件。
将这些电荷输送性评价元件的ITO作为正极,将铝作为阴极,施加电压。50mA/cm2通电时的施加电压如表1所示。
[实施例2]
实施例1中,除了将离子化合物1变更为离子化合物2以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[实施例3]
实施例1中,除了将离子化合物1变更为离子化合物3以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[实施例4]
实施例1中,除了将离子化合物1变更为离子化合物4以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[实施例5]
在实施例1中,将电荷输送性化合物1变更为电荷输送性化合物2,除此以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[实施例6]
在实施例1中,将电荷输送性化合物1变更为电荷输送性化合物2,将离子化合物1变更为离子化合物2,除此以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[实施例7]
在实施例1中,将电荷输送性化合物1变更为电荷输送性化合物2,将离子化合物1变更为离子化合物3,除此以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[实施例8]
实施例1中,将电荷输送性化合物1变更为电荷输送性化合物2,将离子化合物1变更为离子化合物4,除此以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[实施例9]
在实施例1中,将电荷输送性化合物1变更为电荷输送性化合物3,除此以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[实施例10]
实施例1中,将电荷输送性化合物1变更为电荷输送性化合物3,将离子化合物1变更为离子化合物2,除此以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[实施例11]
在实施例1中,除了将电荷输送性化合物1变更为电荷输送性化合物3、将离子化合物1变更为离子化合物3以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[实施例12]
在实施例1中,将电荷输送性化合物1变更为电荷输送性化合物3,将离子化合物1变更为离子化合物4,除此以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[比较例1]
实施例1中,除了将离子化合物1变更为离子化合物5以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[比较例2]
实施例1中,除了将离子化合物1变更为下述季铵离子以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[化学式25]
[比较例3]
实施例1中,将电荷输送性化合物1变更为电荷输送性化合物2,将离子化合物1变更为离子化合物5,除此以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[比较例4]
实施例1中,将电荷输送性化合物1变更为电荷输送性化合物2,将离子化合物1变更为上述比较例2中使用的季铵离子,除此以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[比较例5]
实施例1中,将电荷输送性化合物1变更为电荷输送性化合物3,将离子化合物1变更为离子化合物5,除此以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
[比较例6]
实施例1中,将电荷输送性化合物1变更为电荷输送性化合物3,将离子化合物1变更为上述比较例2中使用的季铵离子,除此以外,与实施例1同样地制备各油墨组合物,评价固化性和电荷输送性。评价结果示于表1。
表1
由表1可知,在实施例1~4中,与比较例1、2相比,固化性和电荷输送性均同时得到良好的结果。关于实施例5~8和9~12,也可知与比较例3、4或5、6相比,固化性和电荷输送性均同时得到良好的结果。
即,认为本实施方式的有机电子材料具备耐溶剂性,并且空穴电流容易流动,有助于有机电子元件的低电压化。
<5>有机EL元件的制作及评价
[实施例13~15和比较例7~12]
在氮气氛下,将电荷输送性化合物4(10.0mg)、下述离子化合物6(0.5mg)和甲苯(2.3mL)混合,制备空穴注入层形成用的油墨组合物。在将ITO以1.6mm宽度进行图案化而成的玻璃基板上,以转速3000min-1旋涂上述油墨组合物,形成涂膜。接着,在加热板上以120℃加热10分钟使上述涂膜固化,由此形成空穴注入层(25nm)。
[化学式26]
接着,将表2所示的电荷输送性化合物1~3中的任1种(10.0mg)、离子化合物1、离子化合物4及季铵中的任1种(0.5mg)与甲苯(1.15mL)混合,制备空穴传输层形成用的油墨组合物。
在之前形成的空穴注入层上,以转速3000min-1旋涂上述空穴传输层形成用的油墨组合物,形成涂膜。接着,在加热板上以120℃加热10分钟,使上述涂膜固化,由此形成空穴传输层(40nm)。在各实施例和比较例中,形成了空穴传输层而不会使空穴注入层溶解。
表2
将依次具有上述得到的空穴注入层和空穴传输层的基板转移到真空蒸镀机中,在空穴传输层上通过蒸镀法依次成膜CBP:Ir(ppy)3(94:6、30nm)、BAlq(10nm)、TPBi(30nm)、LiF(0.8nm)、及Al(100nm),进行密封处理,从而制作了有机EL元件。
对实施例13~15及比较例7~12中得到的有机EL元件施加电压,结果确认到绿色发光。对于各元件,测定发光亮度1000cd/m2下的发光效率及初始亮度5000cd/m2下的发光寿命(亮度半衰期)。
测定结果如表3所示。
表3
驱动电压 发光效率(cd/A) 发光寿命(h)
实施例13 6.0 36.2 125.1
实施例14 6.4 38.2 140.3
实施例15 6.9 39.1 154.8
比较例7 6.1 32.1 100.4
比较例8 8.0 30.5 55.3
比较例9 9.5 29.3 40.7
比较例10 8.0 13.0 10.3
比较例11 10.0 12.0 7.5
比较例12 13.1 10.6 11.8
由以上的实施例13~15和比较例7~12的比较可知,本实施方式的有机电子材料除了驱动电压以外,发光效率、寿命特性也优异。
符号说明
1 发光层
2 阳极
3 空穴注入层
4 阴极
5 电子注入层
6 空穴传输层
7 电子传输层
8 基板

Claims (18)

1.一种有机电子材料,其至少含有下述通式(1)所示的离子化合物和具有电荷输送性单元的化合物,
通式(1)中,
ArF表示氟代芳基或氟代杂芳基,
Ra及Rb分别独立地表示氢原子(H)、烷基、苄基、芳基或杂芳基,
A表示阴离子。
2.根据权利要求1所述的有机电子材料,其中,所述阴离子由下述通式(1b)~(5b)中的任一个表示,
通式(1b)~(5b)中,
Y1~Y6分别独立地表示单键或2价的连接基团,
R1~R16分别独立地表示吸电子性的一价基团,R2与R3、选自R4~R6中的至少2个基团、选自R7~R10中的至少2个基团、或选自R11~R16中的至少2个基团各自可以相互键合而形成环,
E1表示氧原子,E2表示氮原子,E3表示碳原子,E4表示硼原子或镓原子,E5表示磷原子或锑原子。
3.根据权利要求1或2所述的有机电子材料,其中,所述Ra及Rb中的至少一个为烷基、苄基、芳基或杂芳基。
4.根据权利要求3所述的有机电子材料,其中,所述Ra及Rb中的至少一个为烷基或苄基。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的有机电子材料,其中,所述ArF为氟代芳基。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的有机电子材料,其中,所述电荷输送性单元为芳香族胺、咔唑或噻吩。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的有机电子材料,其中,所述具有电荷输送性单元的化合物为聚合物或低聚物。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的有机电子材料,其中,所述具有电荷输送性单元的化合物具有1个以上的聚合性官能团。
9.根据权利要求8所述的有机电子材料,其中,所述聚合性官能团为选自由氧杂环丁烷基、环氧基和乙烯基醚基组成的组中的至少一种。
10.一种油墨组合物,其包含权利要求1~9中任一项所述的有机电子材料和溶剂。
11.一种有机电子元件,其具备使用权利要求1~9中任一项所述的有机电子材料或权利要求10所述的油墨组合物而形成的有机层。
12.根据权利要求11所述的有机电子元件,其中,具备在所述有机层上进一步成膜另外的有机层而成的多层化的有机层。
13.根据权利要求12所述的有机电子元件,其中,所述有机层和所述另外的有机层中的至少一个为选自由空穴注入层、空穴传输层和发光层组成的组中的至少一种。
14.根据权利要求11~13中任一项所述的有机电子元件,其中,进一步包含基板,所述基板为树脂膜。
15.根据权利要求11~14中任一项所述的有机电子元件,其中,所述有机电子元件为有机电致发光元件。
16.一种有机电子元件的制造方法,其包含:使用权利要求1~9中任一项所述的有机电子材料或权利要求10所述的油墨组合物通过涂布法成膜有机层的工序。
17.根据权利要求16所述的有机电子元件的制造方法,其中,还包含使通过所述涂布法成膜的有机层聚合而不溶化的工序。
18.根据权利要求17所述的有机电子元件的制造方法,其中,包含在不溶化的有机层上进一步成膜另外的有机层而进行多层化的工序。
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