CN111653676A - 有机电子材料、有机电子元件及有机电致发光元件 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及有机电子材料、有机电子元件及有机电致发光元件。一个实施方式涉及一种有机电子材料,其含有电荷传输性聚合物或低聚物,所述电荷传输性聚合物或低聚物具有含有被氟原子取代了的芳香族胺结构的结构单元。
Description
本申请是申请日为2017年1月6日、发明名称为“有机电子材料、有机电子元件及有机电致发光元件”的中国申请号为201780005928.0的分案申请。
技术领域
本公开涉及有机电子材料、油墨组合物、有机层、有机电子元件、有机电致发光元件(有机EL元件)、显示元件、照明装置及显示装置,以及有机层、有机电子元件及有机EL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。有机电子元件期待可以发挥节能、低价及高柔软性的特长,作为代替以往以硅为主体的无机半导体的技术而备受关注。
有机电子元件中特别是有机EL元件例如作为代替白炽灯或充气灯的大面积固态光源用途而备受关注。另外,有机EL元件还作为平板显示器(FPD)领域中取代液晶显示器(LCD)的最有力的自发光显示器而备受关注,产品化有所发展。
近年来,随着有机EL元件的大型化,为了效率良好地形成,尝试了利用旋涂法、喷墨法等湿式工艺涂布含有电荷传输性聚合物的油墨组合物来形成有机层的方法(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2011/040531号
发明内容
发明要解决的技术问题
使用电荷传输性聚合物制作的有机EL元件具有低成本化及大面积化容易的特长。但是,就有机EL元件的特性而言,期待改善。对于有机光电转换元件、有机晶体管等其他有机电子元件也是同样的。
因此,本公开提供适于提高有机电子元件特性的有机电子材料、油墨组合物及有机层。另外,本公开提供具有优异元件特性的有机电子元件、有机EL元件、显示元件、照明装置及显示装置。进而,本公开提供用于效率良好地制造上述有机层、上述有机电子元件及上述有机EL元件的制造方法。
用于解决技术问题的手段
本发明包含各种实施方式。以下列举实施方式的例子。本发明并非限定于以下的实施方式。
一个实施方式涉及一种有机电子材料,其含有电荷传输性聚合物或低聚物,上述电荷传输性聚合物或低聚物具有含有被氟原子取代了的芳香族胺结构的结构单元。
另一实施方式涉及一种油墨组合物,其含有上述有机电子材料和溶剂。
另一实施方式涉及一种有机层,其含有上述有机电子材料。
另一实施方式涉及一种有机电子元件,其具有至少1个上述有机层。
另一实施方式涉及一种有机电致发光元件,其具有至少1个上述有机层。
另一实施方式涉及一种显示元件或照明装置,其具备上述有机电致发光元件;或者涉及一种显示装置,其具备上述照明装置和作为显示手段的液晶元件。
另一实施方式涉及一种有机层的制造方法,其包含涂布上述油墨组合物的工序,或者涉及一种有机电子元件的制造方法,其包含涂布上述油墨组合物的工序,或者涉及一种有机电致发光元件的制造方法,其包含涂布上述油墨组合物的工序。
本申请的公开与在2016年1月8日申请的日本特愿2016-002748号所记载的主題相关联,其全部公开内容通过引用援引于此。
发明效果
根据本公开,可提供适于提高有机电子元件的特性的有机电子材料、油墨组合物及有机层。另外,根据本公开,可提供具有优异元件特性的有机电子元件、有机EL元件、显示元件、照明装置及显示装置。进而,根据本公开,可提供用于效率良好地制造上述有机层、上述有机电子元件及上述有机EL元件的制造方法。
附图说明
图1为表示一个实施方式的有机EL元件所含结构之一例的截面示意图。
图2为表示一个实施方式的有机EL元件之一例的截面示意图。
图3为表示模拟中使用的电荷传输性聚合物的结构的图。
图4为表示模拟结果的图。
图5为表示模拟中使用的电荷传输性聚合物的结构的图。
图6为表示模拟结果的图。
图7A为表示模拟中使用的电荷传输性聚合物的结构的图。
图7B为表示模拟中使用的电荷传输性聚合物的结构的图。
图8为表示模拟结果的图。
具体实施方式
对本发明的实施方式进行说明。本发明并非限定于以下实施方式。
<有机电子材料>
根据一个实施方式,有机电子材料至少含有电荷传输性聚合物或低聚物(以下也将该电荷传输性聚合物或低聚物称作“电荷传输性聚合物I”),该电荷传输性聚合物或低聚物具有含有被氟原子取代了的芳香族胺结构的结构单元。有机电子材料可以仅含有1种电荷传输性聚合物I、也可以含有2种以上。
一般来说,有机电子材料中使用的电荷传输性聚合物在分子内含有碳-碳单键(C-C)和碳-碳双键(C=C)的重复,具有发达的共轭体系。因此,具有HOMO(最高占据分子轨道)-LUMO(最低未占分子轨道)之间的能隙小(即S0(基底单重态)能级与S1(激发单重态)能级的能隙小)且S0(基底单重态)能级与T1(激发三重态)能级的能隙小的倾向(以下将“S0能级与S1能级的能隙”也称作“S1能量”、将“S0能级与T1能级的能隙”也称作“T1能量”)。共轭体系是聚合物显示导电性所必要的结构,但另一方面要求电荷传输性聚合物根据用途具有对于HOMO、LUMO等适当的能量水平及适当的能隙。
例如,有机EL元件的空穴传输层材料中使用的电荷传输性聚合物从将空穴容易地注入到发光层的观点、抑制与发光层材料的分子间相互作用的观点等出发,有时期待HOMO能级深。另外,从抑制发光层中生成的激发子的能量移动、效率良好地进行发光的观点等出发,电荷传输性聚合物有时期待HOMO-LUMO间的能隙(S1能量)及/或T1能量大。特别是在来自发光层的发光波长越变为短波长时,对于HOMO能级深、且HOMO-LUMO间的能隙(S1能量)及/或T1能量大的特性的要求变得越高。但是,具有所希望的能量水平及能隙的电荷传输性聚合物的设计并不容易。
发明人们反复地进行研究,结果发现,通过在电荷传输性聚合物中导入含有被氟原子取代了的芳香族胺结构的结构单元,可以加深HOMO能级、且较大地调整HOMO-LUMO之间的能隙(S1能量)。通过含有被氟原子取代了的芳香族胺结构的结构单元的导入,可以提供具有适当能量水平及能隙的电荷传输性聚合物。
使用具有适当能量水平及能隙的电荷传输性聚合物时,可以使有机层间的一致性变得良好、提高有机电子元件的特性。例如,可以期待有机EL元件的发光效率的提高、寿命特性的提高或者驱动电压的降低或有机光电转换元件的转换效率的提高等。
[电荷传输性聚合物I]
电荷传输性聚合物I至少具有含有被氟原子取代了的芳香族胺结构的结构单元(以下将“含有被氟原子取代了的芳香族胺结构的结构单元”也称作“结构单元AA”)。电荷传输性聚合物I具有传输电荷的能力、优选具有传输空穴的能力。通过具有结构单元AA,认为S1能级、优选S1能级及T1能级不会大幅变化,HOMO能级会加深。电荷传输性聚合物I可以仅具有1种结构单元AA或者可以具有2种以上。另外,电荷传输性聚合物I可以是直链状的聚合物、也可以是支链状的聚合物。从易于精密地控制分子量及油墨组合物的物性的观点出发,优选直链状的聚合物,从能够容易地增大分子量的观点出发,优选支链状的聚合物。支链状的聚合物从提高有机电子元件的耐久性的观点出发也优选。
直链状的电荷传输性聚合物I在聚合物链上没有分支部、具有2个末端。直链状的电荷传输性聚合物I具有构成聚合物链的2价结构单元和构成末端部的1价结构单元。支链状的电荷传输性聚合物I在聚合物链上具有分支部、具有3个以上的末端。支链状的电荷传输性聚合物I具有构成分支部的3价结构单元和构成末端部的1价结构单元,还可以进一步具有2价结构单元。支链状的电荷传输性聚合物I具有主链及支链(侧链),侧链具有1个或2个以上的结构单元。
(结构单元AA)
结构单元AA含有被氟原子取代了的芳香族胺结构(以下将“被氟原子取代了的芳香族胺结构”也称作“芳香族胺结构AA”)。芳香族胺具有氮原子和键合在该氮原子上的芳香族烃基。这里的“芳香族烃”的例子中包含单环式芳香族烃及稠合多环式芳香族烃。作为稠合多环式芳香族烃,例如可举出含有2~10个苯环的稠合环,苯环的数量优选为2~5个、更优选为2或3个。
作为芳香族烃,具体可举出苯(1)、萘(2)、芴(2)、蒽(3)、丁省(4)、并五苯(5)、菲(3)、屈(4)、三亚苯(4)、苯并蒽(4)、嵌二萘(4)、二萘品苯(5)、戊芬(5)、二萘嵌苯(5)、五螺烯(5)、六螺烯(6)、七螺烯(7)、晕苯(7)、荧蒽(3)、醋菲烯(3)、醋蒽(3)、苯并苊(3)、七曜烯(4)、四伸苯(4)、胆蒽(4)、二苯并蒽(5)、苯并嵌二萘(5)、玉红省(5)、己芬(6)、并六苯(6)、联三萘(7)、庚芬(7)、并七苯(7)、吡蒽(8)、卵苯(10)等。括号内的数字是芳香族烃所含苯环的数量。
从提高有机电子元件的特性的观点出发,芳香族烃优选为苯、萘、芴、蒽及菲,更优选为苯及萘,进一步优选为苯。
芳香族胺结构AA所含芳香族烃基的数量为1~3个。从获得优异的电荷传输性的观点出发,优选为2或3个,更优选为3个。芳香族胺结构AA所含的芳香族烃基除去取代基之外可相互间相同、也可不同。作为芳香族胺结构AA的优选例,可举出二芳基胺结构及三芳基胺结构。更优选为三芳基胺结构。这里的“芳基”是指从上述芳香族烃中除去了1个氢原子之后的原子团。
芳香族胺结构AA具有至少1个被氟原子取代了的芳香族烃基。芳香族烃基所含氟原子的数量为0个或1个以上。1个芳香族烃基具有的氟原子数量的上限可以由芳香族烃基的结构决定,例如当芳香族烃基为苯基时为5个以下、为萘时为7个以下。氟原子的取代位置并无特别限定。芳香族烃基的相对于与其他结构的键合部位为邻位的1处或2处被氟原子取代时,有易于获得降低HOMO能级的效果或者增大S1能量及/或T1能量的效果的倾向。“其他结构”优选是芳香族烃结构及芳香族杂环结构,更优选是芳香族烃结构,进一步优选是苯结构。芳香族烃结构及芳香族杂环结构还可以包含在与结构单元AA键合的其他结构单元中。
芳香族胺结构AA所含氟原子的数量为1个以上。另外,氟原子数量的上限从提高有机电子元件的特性的观点出发,优选为8个以下、更优选为6个以下、进一步优选为4个以下、特别优选为3个以下。
一个实施方式中,考虑到由取代基造成的影响,芳香族胺结构AA也可没有除氟原子以外的取代基。另外,另一个实施方式中,从对电荷传输性聚合物I赋予所期待的功能的观点出发,芳香族胺结构AA也可具有除氟原子以外的取代基。作为“除氟原子以外的取代基”,例如可举出-R1、-OR2、-SR3、-OCOR4、-COOR5、-SiR6R7R8、-CN、-NO2、-Cl、-Br及含有后述聚合性官能团的基团。R1~R8各自独立地表示氢原子;直链、环状或支链烷基(优选碳数为1~22个);芳基(优选碳数为6~30个);或杂芳基(优选碳数为2~30个)。但是,-R1的例子中氢原子除外。烷基还可以进一步被芳基(优选碳数为6~30个)或杂芳基(优选碳数为2~30个)取代,芳基或杂芳基还可进一步被直链、环状或支链烷基(优选碳数为1~22个)取代。另外,烷基还可以被卤原子取代(例如-CF3)。另外,考虑到由芳香族胺结构AA所产生的效果,可以从“除氟原子以外的取代基”中除去吸电子基团。例如“除氟原子以外的取代基”包含供电子基团。吸电子基团是与氢原子相比、更易从键合原子侧吸引电子的基团,具体地说可举出-CF3、-CN、-NO2等。供电子基团是与氢原子相比、更易对键合原子侧赋予电子的基团,具体地说可举出烷基、芳基等。优选实施方式中,“除氟原子以外的取代基”包含-R1。
作为烷基,例如可举出甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-乙基己基、3,7-二甲基辛基、环己基、环庚基、环辛基等。以下说明中对于烷基是同样的。
芳基是从芳香族烃中除去了1个氢原子之后的原子团。杂芳基是从芳香族杂环中除去了1个氢原子之后的原子团。作为芳香族烃,可举出选自单环、稠合环、或者单环及稠合环中的2个以上(优选5个以下、更优选3个以下)通过单键键合而成的多环。作为芳香族杂环,可举出选自单环、稠合环、或者单环及稠合环中的2个以上(优选5个以下、更优选3个以下)通过单键键合而成的多环。作为芳香族烃,例如可举出苯、联苯、联三苯、三苯基苯、萘、蒽、丁省、芴、菲等。作为芳香族杂环,例如可举出吡啶、吡嗪、喹啉、异喹啉、吖啶、菲咯啉、呋喃、吡咯、噻吩、咔唑、噁唑、噁二唑、噻二唑、三唑、苯并噁唑、苯并噁二唑、苯并噻二唑、苯并三唑、苯并噻吩等。以下说明中对于芳基及杂芳基、以及芳香族烃及芳香族杂环是同样的。
例如为了赋予在有机溶剂中的溶解性,芳香族胺结构AA中芳香族烃基可以具有碳数为1~12个的烷基。碳数优选为1~10个、更优选为1~8个。烷基的取代位置并无特别限定,考虑到对元件特性的影响,例如可以是在与其他结构键合无关的芳香族烃基上。烷基优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、异丁基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、环己基、正庚基、正辛基、正癸基、2-乙基己基等。
例如,为了降低HOMO能级或增大S1能量及/或T1能量,芳香族胺结构AA中,芳香族烃基可以在相对于与其他结构的键合部位为邻位上具有碳数为1~6个的烷基。碳数优选为1~3个、更优选为1个。烷基优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、异丁基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、环己基等。
芳香族烃基所含的“除氟原子以外的取代基”数量为0个或1个以上。另外,芳香族胺结构AA所含的“除氟原子以外的取代基”数量为0个或1个以上。芳香族胺结构AA所含的“除氟原子以外的取代基”的数量上限从提高有机电子元件的特性的观点出发,优选为8个以下、更优选为6个以下、进一步优选为4个以下、特别优选为3个以下。
芳香族胺结构AA具有1价以上的键合部位、在该键合部位上与其他结构相互间键合。从提高有机电致发光元件的特性的观点或使聚合物的合成良好地进行的观点等出发,芳香族胺结构AA优选为6价以下、更优选为4价以下、进一步优选为2价或3价。
作为芳香族胺结构AA的例子,列举以下例子。芳香族胺结构AA并非限定于以下。
《2价的芳香族胺结构AA》
作为2价芳香族胺结构AA的例子,列举出以下例子。
[化学式编号1]
Ar各自独立地表示芳香族烃基,Ar的至少1个是被1个以上氟原子取代了的芳香族烃基。Ar可以各自独立地被除氟原子以外的取代基取代。
此外“*”表示与其他结构的键合部位。以下式中是同样的。
具体地说,列举出以下例子。
[化学式编号2]
R各自独立地表示除氟原子以外的取代基,l及l’各自独立地表示0~5的整数,m、m’、n及n’各自独立地表示0~4的整数。其中满足l+m+n≥1、l+l’≤5、m+m’≤4及n+n’≤4。
此外,l、l’、m、m’、n及n’表示F或R的个数。以下式中是同样的。
更具体地说,列举出以下例子。以下中将“*”省略。
[化学式编号3]
进而,上述结构式中,苯环被除氟原子以外的取代基取代了的结构也包含在2价芳香族胺结构AA的具体例中。例如,上述结构式中,苯环可以各自独立地具有1个以上的上述R。
《3价芳香族胺结构AA》
作为3价芳香族胺结构AA的例子,列举出以下例子。
[化学式编号4]
Ar各自独立地表示芳香族烃基,Ar的至少1个是被1个以上的氟原子取代了的芳香族烃基。Ar可以各自独立地被除氟原子以外的取代基取代。
具体地说,列举出以下例子。
[化学式编号5]
R各自独立地表示除氟原子以外的取代基,l、l’、m、m’、n及n’各自独立地表示0~4的整数。其中满足l+m+n≥1、l+l’≤4、m+m’≤4及n+n’≤4。
更具体地说,列举出以下例子。以下中将“*”省略。
[化学式编号6]
[化学式编号7]
进而,上述结构式中,苯环被除氟原子以外的取代基取代了的结构也包含在3价芳香族胺结构AA的具体例中。例如,上述结构式中,苯环可以各自独立地具有1个以上的上述R。
《1价芳香族胺结构AA》
作为1价芳香族胺结构AA的例子,列举出以下例子。
[化学式编号8]
Ar各自独立地表示芳香族烃基,Ar的至少1个是被1个以上氟原子取代了的芳香族烃基。Ar可以各自独立地被除氟原子以外的取代基取代。
具体地说,列举出以下例子。
[化学式编号9]
R各自独立地表示除氟原子以外的取代基,l、l’、m及m’各自独立地表示0~5的整数,n及n’各自独立地表示0~4的整数。其中满足l+m+n≥1、l+l’≤5、m+m’≤5及n+n’≤4。
以上所示的例子中,R优选为烷基、芳基或杂芳基,更优选为烷基或芳基。
l+m+n优选为8以下、更优选为6以下、进一步优选为4以下、特别优选为3以下。
l’+m’+n’优选为8以下、更优选为6以下、进一步优选为4以下、特别优选为3以下。
结构单元AA含有1个或2个以上的芳香族胺结构AA。优选为5个以下、更优选为3个以下。结构单元AA具有2个以上芳香族胺结构AA时,2个以上的芳香族胺结构AA可相互间相同,也可不同。结构单元AA具有1价以上的键合部位,在该键合部位处与其他结构单元相互间键合。从提高有机电致发光元件的特性的观点或使聚合物的合成良好地进行的观点等出发,结构单元AA优选为6价以下、更优选为4价以下、进一步优选为2价或3价。
作为结构单元AA,列举出以下例子。结构单元AA并非限定于以下。
《2价结构单元AA》
[化学式编号10]
《3价或4价的结构单元AA》
[化学式编号11]
《1价的结构单元AA》
[化学式编号12]
*-A *-A-A
式中,“A”各自独立地表示芳香族胺结构AA,“B”表示后述的芳香族胺结构AB,“Ar”各自独立地表示芳基(优选碳数为6~30个);杂芳基(优选碳数为2~30个);亚芳基(优选碳数为6~30个);或杂亚芳基(优选碳数为2~30个),“Y”表示2价连接基团。Ar可以具有取代基,作为取代基,可举出后述结构单元C2中的R。作为Y,例如可举出从结构单元C2的R(但含有聚合性官能团的基团除外)中具有1个以上氢原子的基团中进一步除去了1个氢原子之后的2价基团。
亚芳基是从芳香族烃中除去了2个氢原子之后的原子团。杂亚芳基是从芳香族杂环中除去了2个氢原子之后的原子团。以下的说明中,对于亚芳基及杂亚芳基是同样的。
(结构单元AB)
电荷传输性聚合物I除了结构单元AA之外,可以含有任意的结构单元。作为任意的结构单元,可举出含有除芳香族胺结构AA以外的芳香族胺结构的结构单元(以下将“除芳香族胺结构AA以外的芳香族胺结构”称作“芳香族胺结构AB”,将“含有除芳香族胺结构AA以外的芳香族胺结构的结构单元”也称作“结构单元AB”)。电荷传输性聚合物I可以仅具有1种结构单元AB或者具有2种以上。电荷传输性聚合物I含有任意的结构单元时,从获得高的电荷传输性的观点出发,作为任意的结构单元优选结构单元AB。
芳香族胺结构AB是未被氟原子取代的芳香族胺结构。芳香族胺结构AB除了未被氟原子取代之外,可以具有与上述芳香族胺结构AA相同的结构。
一个实施方式中,考虑到由取代基造成的影响,芳香族胺结构AB也可没有取代基。另外,另一个实施方式中,从对电荷传输性聚合物I赋予所期待的功能的观点出发,芳香族胺结构AB还可以具有除氟原子以外的取代基。作为除氟原子以外的取代基,例如可举出-R1、-OR2、-SR3、-OCOR4、-COOR5、-SiR6R7R8、-CN、-NO2、-Cl、-Br及含有后述聚合性官能团的基团。R1~R8如上所述。另外,考虑到由芳香族胺结构AA产生的效果,可以从“除氟原子以外的取代基”中除去吸电子基团。例如“除氟原子以外的取代基”含有供电子基团。优选的实施方式中,“除氟原子以外的取代基”含有-R1。
作为芳香族胺结构AB的例子,列举出以下例子。芳香族胺结构AB并非限定于以下。
《2价芳香族胺结构AB》
作为2价芳香族胺结构AB的例子,列举出以下例子。
[化学式编号13]
Ar’各自独立地表示芳香族烃基。Ar’还可以各自独立地被除氟原子以外的取代基取代。
具体地说,列举出以下例子。
[化学式编号14]
R各自独立地表示除氟原子以外的取代基,l’表示0~5的整数、m’及n’各自独立地表示0~4的整数。
《3价芳香族胺结构AB》
作为3价芳香族胺结构AB的例子,列举出以下例子。
[化学式编号15]
Ar’各自独立地表示芳香族烃基。Ar’还可以各自独立地被除氟原子以外的取代基取代。
具体地说,列举出以下例子。
[化学式编号16]
R各自独立地表示除氟原子以外的取代基,l’、m’及n’各自独立地表示0~4的整数。
《1价芳香族胺结构AB》
作为1价的芳香族胺结构AB的例子,列举出以下例子。
[化学式编号17]
Ar’各自独立地表示芳香族烃基。Ar’还可以各自独立地被除氟原子以外的取代基取代。
具体地说,列举出以下例子。
[化学式编号18]
R各自独立地表示除氟原子以外的取代基、1’及m’各自独立地表示0~5的整数、n’表示0~4的整数。
以上所示的例子中,R优选为烷基、芳基或杂芳基,更优选为烷基或芳基。
l’+m’+n’优选为8以下、更优选为6以下、进一步优选为4以下、特别优选为3以下。
结构单元AB含有1个或2个以上的芳香族胺结构AB。优选为5个以下、更优选为3个以下。结构单元AB具有2个以上芳香族胺结构AB时,2个以上的芳香族胺结构AB可相互间相同或不同。结构单元AB具有1价以上的键合部位,在该键合部位处与其他结构单元相互间键合。从提高有机电致发光元件的特性的观点或使聚合物的合成良好地进行的观点等出发,结构单元AB优选为6价以下、更优选为4价以下、进一步优选为2价或3价。
作为结构单元AB,列举出以下例子。结构单元AB并非限定于以下。
《2价的结构单元AB》
[化学式编号19]
《3价以上的结构单元AB》
[化学式编号20]
《1价的结构单元AB》
[化学式编号21]
*-B *-B-B
式中,“B”各自独立地表示芳香族胺结构AB,“Ar”各自独立地表示芳基(优选碳数为6~30个);杂芳基(优选碳数为2~30个);亚芳基(优选碳数为6~30个);或杂亚芳基(优选碳数为2~30个),“Y”表示2价的连接基团。Ar可以具有取代基,作为取代基可举出上述R(除氟原子以外的取代基)。作为Y,例如可举出从上述R(除氟原子以外的取代基(但含有聚合性官能团的基团除外))中具有1个以上氢原子的基团中进一步除去1个氢原子之后的2价基团。
(结构单元C)
作为电荷传输性聚合物I所具有的任意的结构单元,进一步举出结构单元C。结构单元C是与结构单元AA及结构单元AB不同的结构单元。结构单元C具有1价以上的键合部位、在该键合部位处与其他结构单元相互间键合。结构单元C含有2价的结构单元C2、3价以上的结构单元C3及1价的结构单元C1。电荷传输性聚合物I可以仅具有1种结构单元C或者具有2种以上。电荷传输性聚合物I含有结构单元C时,从获得高电荷传输性的观点出发,作为结构单元C优选结构单元C1。
《结构单元C2》
结构单元C2为2价结构单元。结构单元C2优选含有具有输送电荷的能力的原子团。例如,结构单元C2选自取代或非取代的、咔唑结构、噻吩结构、芴结构、苯结构、联苯结构、联三苯结构、萘结构、蒽结构、丁省结构、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、苯并三唑结构及含有这些中的1种或2种以上的结构。结构单元C2含有2个以上上述结构时,2个以上的结构可相互间相同,也可不同。
一个实施方式中,结构单元C2从获得优异的空穴传输性的观点出发,优选选自取代或非取代的、咔唑结构、噻吩结构、芴结构、苯结构、吡咯结构及含有这些的1种或2种以上的结构。另一实施方式中,结构单元C2从获得优异的电子传输性的观点出发,优选选自取代或非取代的、芴结构、苯结构、菲结构、吡啶结构、喹啉结构及含有这些的1种或2种以上的结构。
作为结构单元C2的具体例,列举出以下例子。结构单元C2并非限定于以下。以下中将“*”省略。
[化学式编号22]
[化学式编号23]
R各自独立地表示氢原子或取代基。优选R各自独立地选自-R1、-OR2、-SR3、-OCOR4、-COOR5、-SiR6R7R8、-CN、-NO2、卤原子(例如-F、-Cl或-Br)及含有后述聚合性官能团的基团。R1~R8各自独立地表示氢原子;直链、环状或支链烷基(优选碳数为1~22个);芳基(优选碳数为6~30个);或杂芳基(优选碳数为2~30个)。烷基可以进一步被芳基(优选碳数为6~30个)或杂芳基(优选碳数为2~30个)取代,芳基或杂芳基还可以进一步被直链、环状或支链烷基(优选碳数为1~22个)取代。另外,烷基还可以被卤原子取代(例如-CF3)。R优选为氢原子、烷基、芳基或烷基取代芳基。
Ar表示亚芳基(优选碳数为6~30个);或杂亚芳基(优选碳数为2~30个)。Ar可具有取代基,作为取代基可举出R。Ar优选为亚芳基、更优选为亚苯基。
《结构单元C3》
结构单元C3是3价以上的结构单元。结构单元C3优选含有具有传输电荷的能力的原子团。结构单元C3从提高有机电子元件的耐久性的观点出发,优选为6价以下、更优选为3价或4价。例如,结构单元C3从提高有机电子元件的耐久性的观点出发,选自取代或非取代的、咔唑结构、稠合多环式芳香族烃结构及含有这些中的1种或2种以上的结构。结构单元C3含有2个以上上述结构时,2个以上的结构可相互间相同,也可不同。
作为结构单元C3的具体例,列举出以下例子。结构单元C3并非限定于以下。以下中将“*”省略。
[化学式编号24]
W表示3价的连接基团,例如表示芳三基(优选碳数为6~30个)或杂芳三基(优选碳数为2~30个)。Ar各自独立地表示2价连接基团,例如各自独立地表示碳数为2~30个的亚芳基或杂亚芳基。Ar优选为亚芳基、更优选为亚苯基。Y表示2价连接基团,例如可举出从结构单元C2的R(但含有聚合性官能团的基团除外)中具有1个以上氢原子的基团中进一步除去1个氢原子之后的2价基团。Z表示碳原子、硅原子或磷原子中的任一个。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举出结构单元C2中的R。
芳三基是从芳香族烃中除去3个氢原子之后的原子团。杂芳三基是从芳香族杂环中除去3个氢原子之后的原子团。
《结构单元C1》
结构单元C1是1价的结构单元。结构单元C1优选含有具有传输电荷的能力的原子团。例如,结构单元C1选自取代或非取代的、芳香族烃结构、芳香族杂环结构及含有这些中的1种或2种以上的结构。结构单元C1含有2个以上上述结构时,2个以上的结构可相互间相同,也可不同。一个实施方式中,结构单元C1从在不降低电荷传输性的情况下赋予耐久性的观点出发,优选为取代或非取代的芳香族烃结构、更优选为取代或非取代的苯结构。另外,另一个实施方式中,如后所述,电荷传输性聚合物I在末端部具有聚合性官能团时,结构单元C1还可以是能够聚合的结构(例如吡咯基等聚合性官能团)。
例如,从能够容易且有效地赋予在溶剂中的溶解性、固化性等功能的观点出发,电荷传输性聚合物I优选在末端具有结构单元C1。
作为结构单元C1的具体例,列举出以下例子。结构单元C1并非限定于以下。以下中将“*”省略。
[化学式编号25]
R与结构单元C2中的R相同。电荷传输性聚合物I在末端部具有后述的聚合性官能团时,优选R的至少任1个为含有聚合性官能团的基团。另外,电荷传输性聚合物I在末端部具有烷基时,优选R的至少任1个为烷基。
(结构单元AA、AB及C的比例)
结构单元AA在电荷传输性聚合物I中所占的比例从获得充分效果的观点出发,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。上限可以是100摩尔%,当含有结构单元AB及/或结构单元C时,例如可以为70摩尔%以下、优选为50摩尔%以下、更优选为20摩尔%以下。
电荷传输性聚合物I具有结构单元AB时,结构单元AB的比例从提高有机电子元件的特性的观点出发,以全部结构单元为基准,优选为50摩尔%以下、更优选为30摩尔%以下、进一步优选为15摩尔%以下。下限为0摩尔%,从调整HOMO能级的观点或提高特性的观点出发,例如可以为5摩尔%以上、优选为10摩尔%以上、更优选为15摩尔%以上。
另外,当电荷传输性聚合物I具有结构单元AB时,结构单元AA与结构单元AB的总比例以全部结构单元为基准优选为10摩尔%以上、更优选为25摩尔%以上、进一步优选为30摩尔%以上。上限可以是100摩尔%,含有结构单元C时,例如可以为85摩尔%以下、优选为80摩尔%以下。电荷传输性聚合物I所含的结构单元AA与结构单元AB的比例越大,则有获得越高的电荷传输性的倾向。电荷传输性聚合物I具有结构单元AB时,特别是考虑到获得高电荷传输性时,结构单元AA与结构单元AB的总比例以全部结构单元为基准,优选为50摩尔%以上、更优选为55摩尔%以上、进一步优选为60摩尔%以上。通过改变结构单元AA与结构单元AB的比例,可以调整有机电子材料的电荷传输性。
电荷传输性聚合物I具有结构单元C时,结构单元C的比例从提高有机电子元件的特性的观点出发,以全部结构单元为基准优选为50摩尔%以下、更优选为30摩尔%以下、进一步优选为20摩尔%以下。下限为0摩尔%,从调整HOMO能级的观点或者在末端导入取代基的观点出发,例如可以为5摩尔%以上、优选为10摩尔%以上、更优选为15摩尔%以上。
考虑到获得由结构单元AA产生的效果时,结构单元AA、结构单元AB及结构单元C的比例(摩尔比)优选为AA:AB:C=100~5:0~95:0~95,更优选为100~10:0~90:0~90,进一步优选为100~15:0~85:0~85。
电荷传输性聚合物I具有结构单元AB时,结构单元AA及结构单元AB与结构单元C的比例(摩尔比)优选为(AA+AB):C=100~5:0~95,更优选为100~10:0~90,进一步优选为100~15:0~85。特别是考虑到获得高电荷传输性时,优选为(AA+AB):C=100~50:0~50,更优选为100~55:0~45,进一步优选为100~60:0~40。
结构单元的比例可以使用用于合成电荷传输性聚合物I所使用的、对应于各结构单元的单体的投入量来求得。另外,结构单元的比例可以利用电荷传输性聚合物I的1H NMR(核磁共振)光谱中的各结构单元来源的光谱积分值,作为平均值求得。由于简单,因此在投入量明确时,优选使用投入量来求出。以下对于结构单元的比例是同样的。
(聚合性官能团)
电荷传输性聚合物I从通过聚合反应使其固化、改变在溶剂中的溶解度的观点出发,可以具有至少1个聚合性官能团。“聚合性官能团”是指通过施加热及/或光而可以相互间形成键合的官能团。
作为聚合性官能团,可举出具有碳-碳多键的基团(例如乙烯基、烯丙基、丁烯基、乙炔基、丙烯酰基、丙烯酰氧基、丙烯酰基氨基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基、甲基丙烯酰基氨基、乙烯基氧基、乙烯基氨基等)、具有小元环的基团(例如环丙基、环丁基等环状烷基;环氧基(环氧乙烷基)、氧杂环丁烷基(氧杂环丁基)等环状醚基;乙酰基乙烯酮基;环硫化物基;内酯基;内酰胺基等)、杂环基(例如呋喃基、吡咯基、噻吩基、噻咯基)等。作为聚合性官能团,特别优选乙烯基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基及氧杂环丁烷基,从反应性及有机电子元件的特性的观点出发,更优选乙烯基、氧杂环丁烷基及环氧基,进一步优选氧杂环丁烷基及环氧基,特别优选氧杂环丁烷基。
从提高聚合性官能团的自由度、易于发生聚合反应的观点出发,电荷传输性聚合物I的主骨架与聚合性官能团优选用亚烷基链连接。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链连接。进而,从用于导入聚合性官能团所使用的单体的制备变得容易的观点出发,电荷传输性聚合物I可以在亚烷基链及/或亲水性链的末端部、即这些链与聚合性官能团的连接部及/或这些链与电荷传输性聚合物I的骨架的连接部处具有醚键或酯键。作为上述的“含有聚合性团能团的基团”,可举出聚合性官能团本身或者聚合性官能团和亚烷基链等组合而成的基团等。聚合性官能团可以具有直链、环状或支链烷基等取代基。
聚合性官能团可以被导入至电荷传输性聚合物I的末端部(即1价结构单元),也可被导入至除末端部以外的部分(即2价或3价以上的结构单元),还可导入至末端部和除末端以外的部分这两者。从固化性的观点出发,优选至少导入至末端部,从谋求固化性及电荷传输性的兼顾的观点出发,优选仅导入至末端部。另外,当电荷传输性聚合物I具有支链结构时,聚合性官能团可以被导入至电荷传输性聚合物I的主链,也可以被导入至侧链,还可以被导入至主链及侧链这两者。
聚合性官能团从有助于溶解度变化的观点出发,优选较多地含有在电荷传输性聚合物I中。另一方面,从不妨碍电荷传输性的观点出发,优选电荷传输性聚合物I中所含的量少。聚合性官能团的含量可以考虑这些来进行适当设定。
例如电荷传输性聚合物I的每1分子的聚合性官能团数从获得充分的溶解度变化的观点出发,优选为2个以上、更优选为3个以上。另外,聚合性官能团数从保持电荷传输性的观点出发,优选为1,000个以下、更优选为500个以下。
电荷传输性聚合物I的每1分子的聚合性官能团数可以使用用于合成电荷传输性聚合物I所使用的聚合性官能团的投入量(例如具有聚合性官能团的单体的投入量)、对应于各结构单元的单体的投入量、电荷传输性聚合物I的重均分子量等,作为平均值求得。另外,聚合性官能团的数量可以利用电荷传输性聚合物I的1H NMR(核磁共振)光谱中的聚合性官能团来源的信号积分值与总光谱积分值之比、作为平均值求出。由于简单,当投入量明确时,优选使用投入量求得。
电荷传输性聚合物I具有聚合性官能团时,聚合性官能团的比例从效率良好地使电荷传输性聚合物I固化的观点出发,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,聚合性官能团的比例从获得良好的电荷传输性的观点出发,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。此外,这里的“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。
(电荷传输性聚合物I的结构)
作为电荷传输性聚合物I所含的部分结构的例子,列举出以下例子。电荷传输性聚合物I并非限定于具有以下部分结构的聚合物。
《直链状电荷传输性聚合物I的部分结构》
[化学式编号26]
T-L-L-L-L-L-*
《支链状电荷传输性聚合物I的部分结构》
[化学式编号27]
部分结构中,将“L”表示为2价结构单元、“B”表示为3价或4价的结构单元、“T”表示为1价的结构单元。“*”表示与其他结构单元的键合部位。多个L可以是相互间相同的结构单元,也可以是互不相同的结构单元。对于B及T也是同样的。
“L”的例子包含2价的结构单元AA、2价的结构单元AB、及2价的结构单元C(结构单元C2),“B”的例子包含3价或4价的结构单元AA、3价或4价的结构单元AB、及3价或4价的结构单元C(结构单元C3),“T”的例子包含1价的结构单元AA、1价的结构单元AB、及1价的结构单元C(结构单元C1)。部分结构以“L”、“B”及“T”中的至少任一个的形式含有结构单元AA。
(结构单元L、B及T的比例)
电荷传输性聚合物I含有结构单元L时,结构单元L的比例从获得充分电荷传输性的观点出发,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,结构单元L的比例考虑到结构单元T及根据需要导入的结构单元B时,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。
电荷传输性聚合物I所含的结构单元T的比例从提高有机电子元件的特性的观点、或抑制粘度上升、良好地进行电荷传输性聚合物I的合成的观点出发,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,结构单元T的比例从获得充分电荷传输性的观点出发,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。
电荷传输性聚合物I含有结构单元B时,结构单元B的比例从提高有机电子元件的耐久性的观点出发,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,结构单元B的比例从抑制粘度上升、良好地进行电荷传输性聚合物I的合成的观点、或获得充分电荷传输性的观点出发,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。
考虑到电荷传输性、耐久性、生产率等的平衡时,直链状电荷传输性聚合物I中,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,当电荷传输性聚合物含有结构单元B时,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。
另外,期待高的电荷传输性时,结构单元L及结构单元B所含的结构单元AA及结构单元AB的比例(仅含结构单元AA时,为结构单元AA的比例。含有结构单元AA及结构单元AB这两者时,为两者的总比例)以结构单元L及结构单元B的合计结构单元为基准,优选为50摩尔%以上、更优选为55摩尔%以上、进一步优选为60摩尔%以上、特别优选为70摩尔%以上、极优选为80摩尔%以上。上限可以为100摩尔%。
(数均分子量、重均分子量)
电荷传输性聚合物I的数均分子量可以考虑在溶剂中的溶解性、成膜性等来适当地调整。数均分子量从电荷传输性优异的观点出发,优选为500以上、更优选为1,000以上、进一步优选为3,000以上、特别优选为5,000以上、极优选为10,000以上。另外,数均分子量从保持在溶剂中的良好溶解性、易于制备油墨组合物的观点出发,优选为1,000,000以下、更优选为100,000以下、进一步优选为70,000以下、特别优选为50,000以下、极优选为45,000以下。
电荷传输性聚合物I的重均分子量可以考虑在溶剂中的溶解性、成膜性等来适当地调整。重均分子量从电荷传输性优异的观点出发,优选为1,000以上、更优选为5,000以上、进一步优选为10,000以上、特别优选为20,000以上、极优选为25,000以上。另外,重均分子量从保持在溶剂中的良好溶解性、易于制备油墨组合物的观点出发,优选为1,000,000以下、更优选为700,000以下、进一步优选为400,000以下、特别优选为300,000以下、极优选为150,000以下。
数均分子量及重均分子量可以利用凝胶渗透色谱法(GPC)、使用标准聚苯乙烯的标准曲线来进行测定。
电荷传输性聚合物I具有的结构单元的单元数(聚合度)从使涂布膜的膜质稳定化的观点出发,优选为2以上、更优选为5以上、进一步优选为10以上。另外,单元数从在溶剂中的溶解性的观点出发,优选为1,000以下、更优选为700以下、进一步优选为500以下。
结构单元的单元数可以利用电荷传输性聚合物I的重均分子量、结构单元的分子量及结构单元的比例,作为平均值求得。
(电荷传输性聚合物I的具体例)
作为电荷传输性聚合物I,可举出含有以下结构单元的聚合物。电荷传输性聚合物I并非限定于以下。
[化学式编号28]
[化学式编号29]
(制造方法)
电荷传输性聚合物I可以利用各种合成方法进行制造,并无特别限定。例如可以通过使用于形成电荷传输性聚合物I所具有的结构单元的单体发生偶联反应来进行制造。结构单元是聚合物的化学结构的基本单元,一个实施方式中,是指由聚合物的合成中使用的单体衍生的单体单元。作为偶联反应,可以使用铃木偶联反应、根岸偶联反应、Sonogashira偶联反应、Stille偶联反应、Buchwald-Hartwig偶联反应等公知的偶联反应。铃木偶联反应是在芳香族硼酸衍生物和芳香族卤化物之间引起使用了Pd催化剂的交叉偶联反应的反应。利用铃木偶联反应,通过使所期望的芳香环之间键合,可以简便地制造电荷传输性聚合物I。
偶联反应中,作为催化剂使用例如Pd(0)化合物、Pd(II)化合物、Ni化合物等。另外,还可以使用以三(二芐叉丙酮)二钯(0)、乙酸钯(II)等为前体,通过与膦配位子混合而产生的催化剂种。
作为铃木偶联反应中能够使用的单体,例如可以举出以下单体。
《单体L》
[化学式编号30]
R1-L-R1
《单体B》
[化学式编号31]
《单体T》
[化学式编号32]
T-R3
式中,L表示2价的结构单元,B表示3价或4价的结构单元,T表示1价的结构单元。R1~R3表示相互间能够形成键的官能团,优选各自独立地表示选自硼酸基、硼酸酯基及卤素基团中的任一种。所使用的单体以“L”、“B”及“T”中的至少任一个的形式含有结构单元AA。
这些单体可以通过公知的方法进行合成。另外,这些单体例如可以从东京化成工业株式会社、Sigma-Aldrich Japan有限责任公司等购买到。
电荷传输性聚合物I可以是1种单体的均聚物或者2种以上单体的共聚物。电荷传输性聚合物I为共聚物时,共聚物可以是交替、无规、嵌段或接枝共聚物,还可以是具有它们的中间结构的共聚物、例如带有嵌段性的无规共聚物。
电荷传输性聚合物I的制造方法并非限定于上述,例如还可以通过在含有芳香族胺结构的电荷传输性聚合物中导入氟原子作为芳香族胺结构的芳香族烃基的取代基来进行制造。另外,例如也可以通过在电荷传输性聚合物中导入结构单元AA来进行制造。
[掺杂剂]
有机电子材料还可以进一步含有掺杂剂。掺杂剂只要是通过添加在有机电子材料中表现出掺杂效果、可提高电荷传输性的化合物即可,并无特别限定。掺杂有p型掺杂和n型掺杂,p型掺杂中作为掺杂剂使用作为电子受体发挥功能的物质,n型掺杂中作为掺杂剂使用作为电子供体发挥功能的物质。为了提高空穴传输性、优选进行p型掺杂,为了提高电子传输性、优选进行n型掺杂。有机电子材料中使用的掺杂剂可以是表现p型掺杂或n型掺杂的任一种效果的掺杂剂。另外,可以单独添加1种掺杂剂,也可以将多种掺杂剂混合添加。
p型掺杂中使用的掺杂剂是受电子性的化合物,例如可举出路易斯酸、质子酸、过渡金属化合物、离子化合物、卤素化合物、π共轭系化合物等。具体地说,作为路易斯酸可举出FeCl3、PF5、AsF5、SbF5、BF5、BCl3、BBr3等;作为质子酸,可举出HF、HCl、HBr、HNO5、H2SO4、HClO4等无机酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、聚乙烯基磺酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、三氟乙酸、1-丁磺酸、乙烯基苯基磺酸、樟脑磺酸等有机酸;作为过渡金属化合物可举出FeOCl、TiCl4、ZrCl4、HfCl4、NbF5、AlCl3、NbCl5、TaCl5、MoF5;作为离子化合物可举出四(五氟苯基)硼酸离子、三(三氟甲烷磺酰基)甲基化物离子、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺离子、六氟锑酸离子、AsF6 -(六氟砷酸离子)、BF4 -(四氟硼酸离子)、PF6 -(六氟磷酸离子)等具有全氟阴离子的盐,作为阴离子具有上述质子酸的共轭碱的盐等;作为卤素化合物可举出Cl2、Br2、I2、ICl、ICl3、IBr、IF等;作为π共轭系化合物可举出TCNE(四氰基乙烯)、TCNQ(四氰基醌二甲烷)等。另外,还可以使用日本特开2000-36390号公报、日本特开2005-75948号公报、日本特开2003-213002号公报等所记载的受电子性化合物。优选路易斯酸、离子化合物、π共轭系化合物等,更优选离子化合物。其中,特别优选使用鎓盐。
进一步列举离子化合物所含的阳离子和阴离子的例子。作为阳离子,例如可举出H+、碳正离子、铵离子、苯胺离子、吡啶鎓离子、咪唑鎓离子、吡咯烷鎓离子、喹啉鎓离子、亚铵离子、胺鎓离子、氧鎓离子、吡喃鎓离子、苯并吡喃鎓、呫吨鎓离子、碘鎓离子、锍离子、鏻离子、卓鎓离子、具有过渡金属的阳离子等,优选碳正离子、铵离子、苯胺离子、胺鎓离子、碘鎓离子、锍离子及卓鎓离子。从提高有机电子材料的特性的观点出发,更优选铵离子、苯胺离子、碘鎓离子及锍离子。作为阴离子,例如可举出F-、Cl-、Br-、I-等卤素离子;OH-;ClO4 -;FSO3 -、ClSO3 -、CH3SO3 -、C6H5SO3 -、CF3SO3 -等磺酸离子类;HSO4 -、SO4 2-等硫酸离子类;HCO3 -、CO3 2-等碳酸离子类;H2PO4 -、HPO4 2-、PO4 3-等磷酸离子类;PF6 -、PF5OH-等氟磷酸离子类;[(CF3CF2)3PF3]-、[(CF3CF2CF2)3PF3]-、[((CF3)2CF)3PF3]-、[((CF3)2CF)2PF4]-、[((CF3)2CFCF2)3PF3]-、[((CF3)2CFCF2)2PF4]-等氟代烷基氟磷酸离子类;(CF3SO2)3C-等氟链烷磺酰基甲基化物离子类;(CF3SO2)2N-等氟链烷磺酰基酰亚胺离子类;BF4 -、B(C6F5)4 -、B(C6H4CF3)4 -等硼酸离子类;SbF6 -、SbF5OH-等氟锑酸离子类;AsF6 -、AsF5OH-等氟砷酸离子类;AlCl4 -、BiF6 -等。从提高有机电子材料的特性的观点出发,优选氟磷酸离子类、氟代烷基氟磷酸离子类、氟链烷磺酰基甲基化物离子类、氟链烷磺酰基酰亚胺离子类、硼酸离子类及氟锑酸离子类。
鎓盐是含有鎓离子的化合物。作为鎓盐,例如可举出铵、鏻、氧鎓、锍、碘鎓等含鎓离子的盐。例如可以从上述离子化合物的例子中选择鎓盐进行使用。
n型掺杂中使用的掺杂剂是供电子性的化合物,例如可举出Li、Cs等碱金属;Mg、Ca等碱土类金属;LiF、Cs2CO3等碱金属及/或碱土类金属的盐;金属络合物;供电子性有机化合物等。
电荷传输性聚合物I具有聚合性官能团时,为了使有机层的溶解度变化变得容易,作为掺杂剂优选使用可作为针对聚合性官能团的聚合引发剂发挥作用的化合物。
[其他的任意成分]
有机电子材料还可以进一步含有其他的电荷传输性聚合物、电荷传输性低分子化合物等。
[含量]
电荷传输性聚合物I的含量从获得良好的电荷传输性的观点出发,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。还可以是100质量%。
含有掺杂剂时,其含量从提高有机电子材料的电荷传输性的观点出发,相对于有机电子材料的总质量优选为0.01质量%以上、更优选为0.1质量%以上、进一步优选为0.5质量%以上。另外,从良好地保持成膜性的观点出发,相对于有机电子材料的总质量优选为50质量%以下、更优选为30质量%以下、进一步优选为20质量%以下。
<油墨组合物>
根据一个实施方式,油墨组合物含有上述有机电子材料和能够将该材料溶解或分散的溶剂。通过使用油墨组合物,可以通过涂布法这一简单的方法容易地形成有机层。
[溶剂]
作为溶剂,可以使用水、有机溶剂或它们的混合溶剂。作为有机溶剂,可举出甲醇、乙醇、异丙醇等醇;戊烷、己烷、辛烷等链烷烃;环己烷等环状链烷烃;苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、四氢化萘、二苯基甲烷等芳香族烃;乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、丙二醇-1-单甲基醚醋酸酯等脂肪族醚;1,2-二甲氧基苯、1,3-二甲氧基苯、茴香醚、苯乙醚、2-甲氧基甲苯、3-甲氧基甲苯、4-甲氧基甲苯、2,3-二甲基茴香醚、2,4-二甲基茴香醚等芳香族醚;醋酸乙酯、醋酸正丁酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯等脂肪族酯;醋酸苯酯、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;二甲基亚砜、四氢呋喃、丙酮、氯仿、二氯甲烷等。优选芳香族烃、脂肪族酯、芳香族酯、脂肪族醚、芳香族醚等。
[聚合引发剂]
电荷传输性聚合物I具有聚合性官能团时,油墨组合物优选含有聚合引发剂。作为聚合引发剂,可以使用公知的自由基聚合引发剂、阳离子聚合引发剂、阴离子聚合引发剂等。从能够简单地制备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。作为这种物质,例如可举出上述离子化合物。
[添加剂]
油墨组合物作为任意成分还可以进一步含有添加剂。作为添加剂,例如可举出阻聚剂、稳定剂、增粘剂、凝胶化剂、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。
[含量]
油墨组合物中溶剂的含量可以考虑对各种涂布方法的适用来决定。例如溶剂的含量优选是相对于溶剂、电荷传输性聚合物I的比例达到0.1质量%以上的量、更优选是达到0.2质量%以上的量、进一步优选是达到0.5质量%以上的量。另外,溶剂的含量优选是相对于溶剂、电荷传输性聚合物I的比例达到20质量%以下的量、更优选是达到15质量%以下的量、进一步优选是达到10质量%以下的量。
<有机层>
根据一个实施方式,有机层是含有上述有机电子材料的层。有机电子材料在有机层中以有机电子材料其本身的形式含有或者以聚合物、反应物、分解物等由有机电子材料衍生的衍生物的形式含有。有机层优选是使用上述有机电子材料或油墨组合物所形成的层。
另外,根据一个实施方式,有机层的制造方法含有涂布油墨组合物的工序。制造方法还可以进一步包含进行干燥的工序、使电荷传输性聚合物I固化的工序等任意的工序。通过使用油墨组合物,可以利用涂布法良好地形成有机层。
作为涂布方法,例如可举出旋涂法;流延法;浸渍法;凸版印刷、凹版印刷、胶版印刷、平版印刷、凸版反转胶版印刷、丝网印刷、凹版印刷等有版印刷法;喷墨法等无版印刷法等公知的方法。通过涂布法形成有机层时,可以在涂布后使用加热板或烘箱将获得的有机层(涂布层)干燥,将溶剂除去。
电荷传输性聚合物I具有聚合性官能团时,利用光照射、加热处理等使电荷传输性聚合物I的聚合反应进行,可以改变有机层的溶解度。通过将改变了溶解度的有机层进行层叠,可以容易地谋求有机电子元件的多层化。
干燥后或固化后的有机层的厚度从提高电荷传输的效率的观点出发,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,有机层的厚度从减小电阻的观点出发,优选为300nm以下、更优选为200nm以下、进一步优选为100nm以下。
<有机电子元件>
根据一个实施方式,有机电子元件至少具有上述有机层。作为有机电子元件,例如可举出有机EL元件、有机光电转换元件、有机晶体管等。有机电子元件优选具有在至少1对电极之间配置有有机层的结构。另外,有机电子元件的制造方法中,为了形成有机层,至少含有涂布上述油墨组合物的工序。制造方法还可以进一步含有进行干燥的工序、使电荷传输性聚合物I固化的工序、形成其他层的工序、进行密封的工序等任意的工序。
[有机EL元件]
根据一个实施方式,有机EL元件至少具有上述有机层。有机EL元件通常具备发光层、阳极、阴极及基板,根据需要具备空穴注入层、电子注入层、空穴传输层、电子传输层等功能层。各层可以利用蒸镀法形成,也可以利用涂布法形成。有机EL元件优选具有有机层作为发光层或功能层,更优选具有有机层作为功能层,进一步优选具有有机层作为空穴注入层及空穴传输层中的至少一者。另外,有机EL元件的制造方法中,为了形成有机层,至少含有涂布上述油墨组合物的工序。制造方法还可以进一步含有进行干燥的工序、使电荷传输性聚合物I固化的工序、形成其他层的工序、进行密封的工序等任意的工序。
作为有机EL元件的优选方式,可举出至少具有上述有机层和与其接触的发光层的元件,优选地可举出至少具有阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层及阴极、且空穴传输层为上述有机层的元件。发光层并无特别限定,从获得上述有机层所产生的效果的观点出发,优选在电压的施加下产生蓝色~绿色的光(例如绿色峰值波长为495~570nm)的发光层。在后者的方式中,空穴注入层可以是上述有机层或者可以是其他的有机层,一例中,从提高有机EL元件的特性的观点出发,优选是其他的有机层。
将上述有机层用于空穴传输层、空穴注入层等显示空穴传输性的层中时,考虑到载波平衡,优选选择有机层。例如显示空穴传输性的层需要高的电荷传输性时,优选使用利用结构单元AA的含有比例、或者结构单元AA及结构单元AB的含有比例高的电荷传输性聚合物I所形成的有机层。
图1为表示有机EL元件所含结构的一个实施方式的截面示意图。图1的结构具有一个实施方式的有机层11和与其接触的发光层12。图2为表示有机EL元件的一个实施方式的截面示意图。图2的有机EL元件是多层结构的元件,按顺序具有基板8、阳极2、空穴注入层3、一个实施方式的有机层形成的空穴传输层6、发光层1、电子传输层7、电子注入层5及阴极4。
以下对有机EL元件能够具有的各层进行说明。
[发光层]
作为发光层中使用的材料,可以使用低分子化合物、聚合物、树状大分子等发光材料。聚合物由于在溶剂中的溶解性高、适于涂布法,因此优选。作为发光材料,可举出荧光材料、磷光材料、热活化延迟荧光材料(TADF)等。
作为荧光材料,可举出二萘嵌苯、香豆素、红荧烯、喹吖酮、茋、染料激光用色素、铝络合物、它们的衍生物等低分子化合物;聚芴、聚苯撑、聚苯撑乙烯撑、聚乙烯基咔唑、芴-苯并噻二唑共聚物、芴-三苯基胺共聚物、它们的衍生物等聚合物;它们的混合物等。
作为磷光材料,可以使用含有Ir、Pt等金属的金属络合物等。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(三(2-苯基吡啶)合铱)、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PtOEP(2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟啉铂)等。
发光层含有磷光材料时,除了磷光材料之外,优选进一步含有主体材料。作为主体材料,可以使用低分子化合物、聚合物或树状大分子。作为低分子化合物,例如可举出CBP(4,4’-双(9H-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。作为聚合物,可举出上述有机电子材料、聚乙烯基咔唑、聚苯撑、聚芴、它们的衍生物等。
作为热活化延迟荧光材料,例如可举出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)等所记载的化合物。
[空穴传输层、空穴注入层]
作为空穴传输层及空穴注入层中使用的材料,可举出上述有机电子材料。另外,作为空穴注入层及空穴传输层中使用的材料,可举出没有结构单元AA的电荷传输性聚合物(以下将“没有结构单元AA的电荷传输性聚合物”也称作“电荷传输性聚合物II”)。电荷传输性聚合物II除了没有结构单元AA之外,可以具有与上述电荷传输性聚合物I相同的结构。即,电荷传输性聚合物II例如具有结构单元AB及/或结构单元C。
进而,作为公知的材料,例如可举出芳香族胺系化合物(例如N,N’-二(萘-1-基)-N,N’-二苯基-联苯胺(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(例如聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚(4-苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)等)等。
[电子传输层、电子注入层]
作为电子传输层及电子注入层中使用的材料,例如可举出菲绕啉衍生物、联吡啶衍生物、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、苝等稠合环四羧酸酐、碳二酰亚胺、芴叉甲烷衍生物、蒽醌二甲烷及蒽酮衍生物、噁二唑衍生物、噻二唑衍生物、苯并咪唑衍生物、喹喔啉衍生物、铝络合物等。另外,还可以使用上述有机电子材料。
[阴极]
作为阴极材料,例如使用Li、Ca、Mg、Al、In、Cs、Ba、Mg/Ag、LiF、CsF等金属或金属合金。
[阳极]
作为阳极材料,例如使用金属(例如Au)或具有导电性的其他材料。作为其他材料,例如可举出氧化物(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))等。
[基板]
作为基板,可以使用玻璃、塑料等。基板优选是透明的,另外优选具有柔性。优选使用石英玻璃、透光性树脂膜等。
作为树脂膜,例如可举出由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、三醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素等形成的膜。
使用树脂膜时,为了抑制水蒸汽、氧等的透过,还可以在树脂膜上涂覆氧化硅、氮化硅等无机物后进行使用。
[发光色]
有机EL元件的发光色并无特别限定。白色的有机EL元件由于能够用于家庭用照明、车内照明、手表或液晶背光灯等各种照明器具中,因此优选。
作为形成白色有机EL元件的方法,可以采用使用多个发光材料、使多个发光色同时发光而将其混色的方法。作为多个发光色的组合并无特别限定,可举出含有蓝色、绿色及红色的3个发光最大波长的组合,含有蓝色和黄色、黄绿色和橙色等2个发光最大波长的组合。发光色的控制可以通过发光材料的种类和量的调整来进行。
<显示元件、照明装置、显示装置>
根据一个实施方式,显示元件具备上述有机EL元件。通过使用有机EL元件作为例如与红、绿及蓝(RGB)各像素相对应的元件,可获得彩色的显示元件。图像的形成方法中,有利用配置成矩阵状的电极对排列在面板上的各个有机EL元件进行直接驱动的单纯矩阵型;和在各元件中配置薄膜晶体管进行驱动的有源矩阵型。
另外,根据一个实施方式,照明装置具备上述有机EL元件。进而,根据一个实施方式,显示装置具备照明装置和作为显示手段的液晶元件。例如显示装置可以是使用上述照明装置作为背光、使用公知的液晶元件作为显示手段的显示装置、即液晶显示装置。
实施例
通过实施例对本发明的实施方式具体地进行说明。本发明的实施方式并非限定于以下的实施例。
<实施例I>
[电荷传输性聚合物的制作]
(Pd催化剂的制备)
在氮气环境下的手套箱中,在室温下在样品管中称取三(二苄叉丙酮)二钯(73.2mg、80μmol),添加茴香醚(15mL)并搅拌30分钟。同样,在样品管中称取三叔丁基膦(129.6mg、640μmol),添加茴香醚(5mL)并搅拌5分钟。将这些溶液混合,在室温下搅拌30分钟,获得Pd催化剂溶液。此外,催化剂的制备中,全部溶剂都是通过30分钟以上的氮气鼓泡进行脱气后再使用。
(电荷传输性聚合物c1)
在三口圆底烧瓶中添加下述单体及茴香醚(20mL),进而添加Pd催化剂溶液(7.5mL)。搅拌30分钟后,在烧瓶中追加10%四乙基氢氧化铵水溶液(20mL)。用2小时的时间对所得混合物进行加热回流。到此为止的全部操作均在氮气气流下进行。另外,全部溶剂都是通过30分钟以上的氮气鼓泡进行脱气后再使用。
[化学式编号33]
反应结束后对有机层进行水洗,将有机层注入到甲醇-水(9:1)中。对所产生的沉淀进行抽滤,利用甲醇-水(9:1)进行洗涤。将所得沉淀溶解在甲苯中,从甲醇中进行再沉淀。对所得沉淀进行抽滤,溶解在甲苯中,添加金属吸附剂(Strem Chemicals公司制“Triphenylphosphine,polymer-bound on styrene-divinylbenzene copolymer”、相对于沉淀物100mg为200mg),并搅拌1晩。搅拌结束后,将金属吸附剂和不溶物过滤除去,利用旋转蒸发仪对滤液进行浓缩。将浓缩液溶解在甲苯中之后,从甲醇-丙酮(8:3)中进行再沉淀。对所生成的沉淀进行抽滤,用甲醇-丙酮(8:3)进行洗涤。对所得沉淀进行真空干燥,获得电荷传输性聚合物c1。数均分子量为5,500、重均分子量为8,000。另外,结构单元AB及结构单元C的比例(摩尔比)为AB:C=9:2,结构单元L及结构单元T的比例(摩尔比)为L:T=9:2,平均聚合度为29。
(电荷传输性聚合物e1)
除了将单体改为下述单体之外,进行与电荷传输性聚合物c1的制作相同的操作,获得电荷传输性聚合物e1(数均分子量为8,500、重均分子量为12,000)。结构单元AA、结构单元AB及结构单元C的比例(摩尔比)为AA:AB:C=4:5:2,结构单元L及结构单元T的比例(摩尔比)为L:T=9:2,平均聚合度为45。
[化学式编号34]
(电荷传输性聚合物e2)
除了将单体改为下述单体之外,进行与电荷传输性聚合物c1的制作相同的操作,获得电荷传输性聚合物e2(数均分子量为4,500、重均分子量为7,000)。结构单元AA、结构单元AB及结构单元C的比例(摩尔比)为AA:AB:C=4:5:2,结构单元L及结构单元T的比例(摩尔比)为L:T=9:2,平均聚合度为24。
[化学式编号35]
(数均分子量及重均分子量)
数均分子量及重均分子量的测定条件如下。
装置:高效液相色谱Prominence株式会社岛津制作所
送液泵(LC-20AD)
脱气单元(DGU-20A)
自动进样器(SIL-20AHT)
柱温箱(CTO-20A)
PDA检测器(SPD-M20A)
差示折射率检测器(RID-20A)
色谱柱:Gelpack(注册商标)
GL-A160S(制造型号:686-1J27)
GL-A150S(制造型号:685-1J27)日立化成株式会社
洗脱液:四氢呋喃(THF)(HPLC用、含稳定剂)和光纯药工业株式会社
流速:1mL/min
柱温:40℃
检测波长:254nm
分子量标准物:PStQuick A/B/C Tosoh株式会社
[电荷传输性聚合物的评价]
对于电荷传输性聚合物,按照以下的方法测定HOMO能级、S0能级与S1能级的能隙及S0能级与T1能级的能隙。将评价结果示于表1。
(HOMO能级)
在大气下,利用聚四氟乙烯制滤膜(孔径为0.2μm、Advantech制“13JP020AN”)过滤电荷传输性聚合物的甲苯溶液(浓度为1.0质量%)。另外,对石英玻璃基板(22mm×29mm×0.7mm)使用台式光表面处理装置(SEN LIGHTS Co.,Ltd.制“SSP16-110”、光源“PL16-110A”)照射紫外线10分钟,从而将石英玻璃基板上的有机物除去。将数滴电荷传输性聚合物的甲苯溶液滴加在石英玻璃基板上,在转速3,000min-1×60秒的条件下进行旋涂,在120℃下烘烤石英玻璃基板10分钟,形成厚度为50nm的有机薄膜。对于有机薄膜,使用光电子分光装置(理研计器株式会社制“AC-5”)测定离子电位。将所得值作为HOMO能级。
(S1能量)
对于利用与上述相同的方法获得的有机薄膜,使用分光光度计(株式会社Hitachi-hightech制“U-3900H”)测定波长范围200~600nm的吸收。由所得UV-Vis吸收光谱的长波长侧的吸收端波长求得S1能量。
(T1能量)
在测定用玻璃管中对电荷传输性聚合物的2-甲基四氢呋喃溶液(浓度为1.0×10-4质量%)进行氮气鼓泡实施脱氧后,缓慢地浸渍在液氮中使其冻结。使用分光荧光光度计(株式会社Hitachi-hightech制“F-7000”)及附带的磷光测定用单元,对冻结后的溶液测定波长范围400~700nm的磷光,由短波长侧的峰值波长求得T1能量。
表1
电荷传输性聚合物e1及e2中,相对于电荷传输性聚合物c1,HOMO能级加深且S1能量及T1能量增大。
<实施例II>
[电荷传输性聚合物的制作]
(电荷传输性聚合物C1)
除了将单体改为下述单体之外,与实施例1同样地获得电荷传输性聚合物C1(数均分子量为19,500、重均分子量为88,000)。结构单元AB及结构单元C的比例(摩尔比)为AB:C=7:4,结构单元L、结构单元T及结构单元B的比例(摩尔比)为L:T:B=5:4:2,平均聚合度为340。
[化学式编号36]
(电荷传输性聚合物E1)
除了将单体改为下述单体之外,与实施例1同样地获得电荷传输性聚合物E1(数均分子量为31,000、重均分子量为96,500)。结构单元AA、结构单元AB及结构单元C的比例(摩尔比)为AA:AB:C=5:2:4,结构单元L、结构单元T及结构单元B的比例(摩尔比)为L:T:B=5:4:2,平均聚合度为399。
[化学式编号37]
(电荷传输性聚合物E2)
除了将单体改为下述单体之外,与实施例1同样地获得电荷传输性聚合物E2(数均分子量为40,000、重均分子量为101,000)。结构单元AA、结构单元AB及结构单元C的比例(摩尔比)为AA:AB:C=5:2:4,结构单元L、结构单元T及结构单元B的比例(摩尔比)为L:T:B=5:4:2,平均聚合度为367。
[化学式编号38]
(电荷传输性聚合物E3)
除了将单体改为下述单体之外,与实施例1同样地获得电荷传输性聚合物E3(数均分子量为42,000、重均分子量为105,000)。结构单元AA、结构单元AB及结构单元C的比例(摩尔比)为AA:AB:C=5:2:4,结构单元L、结构单元T及结构单元B的比例(摩尔比)为L:T:B=5:4:2,平均聚合度为407。
[化学式编号39]
[电荷传输性聚合物的评价]
与实施例I同样地进行电荷传输性聚合物的评价。将评价结果示于表2。
表2
表中,氟原子数表示芳香族胺结构AA所含的氟原子数。以下同样。电荷传输性聚合物E1~E3中,相对于电荷传输性聚合物C1,HOMO能级加深且S1能量及T1能量增大。氟原子数为3的电荷传输性聚合物E3中,HOMO能级进一步加深、S1能量进一步增大。通过氟原子的导入,可以调整HOMO能级以及S1能量及T1能量。
[有机EL元件的制作]
(有机EL元件C1)
在氮气环境下将电荷传输性聚合物C1(10.0mg)、下述受电子性化合物1(0.5mg)及甲苯(2.3mL)混合,制备油墨组合物。在以1.6mm宽度布图了ITO的玻璃基板(22mm×29mm)上,以转速3,000min-1旋涂油墨组合物之后,在加热板上于220℃下加热10分钟将其固化,形成空穴注入层(25nm)。
[化学式编号40]
接着,将电荷传输性聚合物C1(10.0mg)、受电子性化合物1(0.1mg)及甲苯(1.15mL)混合,制备油墨组合物。在上述形成的空穴注入层上,以转速3,000min-1旋涂油墨组合物之后,在加热板上于200℃下加热10分钟将其固化,形成空穴传输层(30nm)。在不溶解空穴注入层的情况下形成了空穴传输层。
将上述获得的玻璃基板移至真空蒸镀机,在空穴传输层上利用蒸镀法按顺序成膜CBP:Ir(ppy)3(94:6、30nm)、BAlq(10nm)、TPBi(30nm)、LiF(0.8nm)及Al(100nm),进行密封处理,制作有机EL元件C1。
(有机EL元件E1~E3)
除了将空穴传输层的形成中使用的电荷传输性聚合物变为表3所示的电荷传输性聚合物以外,利用与有机EL元件C1相同的方法制作有机EL元件E1~E3。
[有机EL元件的评价]
对有机EL元件C1及E1~E3施加电压时,确认到了绿色发光。对各个有机EL元测定发光亮度1,000cd/m2下的发光效率(电流效率)、驱动电压及发光寿命。将测定结果以相对于有机EL元件C1的相对值的形式示于表3中。电流电压特性利用微小电流计(HewlettPackard公司制“4140B”)进行测定,发光亮度使用亮度计(Photo Research公司制“Pritchard 1980B”)进行测定。另外,作为发光寿命,一边施加恒电流一边使用亮度计(Topcon公司制“BM-7”)测定亮度,测定亮度从初期亮度(5,000cd/m2)降低30%的时间(变为初期亮度×0.7的亮度的时间)。
表3
有机EL元件E1~E3中,对于有机EL元件C1,发光效率提高且发光寿命提高。有机EL元件E3中,发光效率进一步提高,而有机EL元件E1中,发光寿命的提高效果更大。
<实施例III>
[电荷传输性聚合物的制作]
(电荷传输性聚合物E4)
除了将单体改为下述单体之外,与实施例1同样地获得电荷传输性聚合物E4(数均分子量为11,000、重均分子量为66,000)。结构单元AA、结构单元AB及结构单元C的比例(摩尔比)为AA:AB:C=2:5:4,结构单元L、结构单元T及结构单元B的比例(摩尔比)为L:T:B=5:4:2,平均聚合度为248。
[化学式编号41]
(电荷传输性聚合物E5)
除了将单体改为下述单体之外,与实施例1同样地获得电荷传输性聚合物E5(数均分子量为20,000、重均分子量为60,000)。结构单元AA、结构单元AB及结构单元C的比例(摩尔比)为AA:AB:C=2:5:4,结构单元L、结构单元T及结构单元B的比例(摩尔比)为L:T:B=5:4:2,平均聚合度为222。
[化学式编号42]
(电荷传输性聚合物E6)
除了将单体改为下述单体之外,与实施例1同样地获得电荷传输性聚合物E6(数均分子量为11,500、重均分子量为28,500)。结构单元AA、结构单元AB及结构单元C的比例(摩尔比)为AA:AB:C=5:2:4,结构单元L、结构单元T及结构单元B的比例(摩尔比)为L:T:B=5:4:2,平均聚合度为92。
[化学式编号43]
[电荷传输性聚合物的评价]
与实施例I同样地进行电荷传输性聚合物的评价。将评价结果与电荷传输性聚合物C1及E2的评价结果一起示于表4中。
表4
电荷传输性聚合物E4~E6中,相对于电荷传输性聚合物C1,HOMO能级加深且S1能量及T1能量增大。电荷传输性聚合物E4~E6的芳香族胺结构AA在苯基的相对于与其他结构的键合位置为邻位的2个位置上具有氟原子。电荷传输性聚合物E4~E6中,与电荷传输性聚合物E2相比,S1能量及T1能量更大。另外,电荷传输性聚合物E5的芳香族胺结构AA在苯基的相对于与其他结构的键合位置为邻位的2个位置上具有甲基。电荷传输性聚合物E5中,S1能量及T1能量特别大。
[有机EL元件的制作]
除了将空穴传输层的形成中使用的电荷传输性聚合物变为表5所示的电荷传输性聚合物以外,利用与实施例II相同的方法制作有机EL元件E4~E6。
[有机EL元件的评价]
与实施例II同样地进行有机EL元件的评价。将评价结果与有机EL元件C1及E2的评价结果一起示于表5中。
表5
有机EL元件E4~E6中,相对于有机EL元件C1及E2,发光效率提高且发光寿命提高。有机EL元件E5中,发光效率大大提高。另一方面,有机EL元件E4及E6中,与有机EL元件E5相比,发光寿命大大提高。
<实施例IV>
[电荷传输性聚合物的制作]
(电荷传输性聚合物E7)
除了将单体改为下述单体之外,与实施例1同样地获得电荷传输性聚合物E7(数均分子量为18,500、重均分子量为55,500)。结构单元AA及结构单元C的比例(摩尔比)为AA:C=7:4,结构单元L、结构单元T及结构单元B的比例(摩尔比)为L:T:B=5:4:2,平均聚合度为223。
[化学式编号44]
[电荷传输性聚合物的评价]
与实施例I同样地进行电荷传输性聚合物的评价。将评价结果与电荷传输性聚合物C1、E1及E4的评价结果一起示于表6。
表6
电荷传输性聚合物E7中,相对于电荷传输性聚合物C1,HOMO能级加深且S1能量及T1能量增大。芳香族胺结构AA的含有比例高的电荷传输性聚合物E7中,与电荷传输性聚合物E1及E4相比,HOMO能级更深且S1能量及T1能量更大。
[有机EL元件的制作]
除了将空穴传输层的形成中使用的电荷传输性聚合物变为表7所示的电荷传输性聚合物以外,利用与实施例II相同的方法制作有机EL元件E7。
[有机EL元件的评价]
与实施例II同样地进行有机EL元件的评价。将评价结果与有机EL元件C1、E1及E4的评价结果一起示于表7。
表7
有机EL元件E7中,相对于有机EL元件C1,发光效率提高且发光寿命提高。有机EL元件E7中,与有机EL元件E1及E4相比,发光效率进一步提高。另一方面,有机EL元件E1及E4中,与有机EL元件E7相比,发光寿命的提高效果更大。
<实施例V>
[有机层的制作及评价]
(有机层E1)
在氮气环境下将电荷传输性聚合物E1(10.0mg)、受电子性化合物1(0.5mg)及甲苯(2.3mL)混合,制备油墨组合物。在石英玻璃基板(22mm×29mm×0.7mm)上,以转速3,000min-1旋涂油墨组合物之后,在加热板上于220℃下加热10分钟将其固化,形成有机层E1(25nm)。按照以下的方法测定有机层E1的残膜率,评价有机层E1的耐溶剂性。残膜率为95%以上,有机层E1的耐溶剂性优异。
(残膜率的测定)
用镊子夹住石英玻璃基板,在充满甲苯(25℃)的200mL烧杯中浸渍1分钟。由浸渍前后的有机层的UV-vis吸收光谱中的吸收最大(λmax)的吸光度(Abs)之比,利用下式求得有机层的残膜率。吸光度的测定条件为使用分光光度计(株式会社日立制作所制“U-3310”)对有机层测定300~500nm波长范围内的最大吸收波长下的吸光度。
[数学式1]
残膜率=浸渍后的有机层的Abs/浸渍前的有机层的Abs×100
(有机层E2~E7)
使用电荷传输性聚合物E2~E7制作有机层E2~E7,同样地测定残膜率。残膜率均为95%以上。有机层E2~E7的耐溶剂性优异。
有机层E1~E7具有优异的耐溶剂性。一个实施方式的有机层可以作为相对于涂布型上层(例如涂布型的发光层)的下层进行应用。
<实施例VI>
[利用基于密度泛函法的分子轨道法进行的模拟]
通过基于密度泛函法的分子轨道法,求得HOMO能级、电荷传输性聚合物的S1能级与S0能级的能隙及T1能级与S0能级的能隙,进行比较。
作为密度泛函法,采用通常的局域密度近似,作为基底函数使用由Slater型基底形成的价电子双重基底,求得分子的总能量。利用基于密度泛函法的分子轨道法进行的分子总能量的详细计算方法例如记载于日本特开2010-174051号公报中。通过使用密度泛函法,计算在原子与原子之间发挥作用的力,通过对构成分子的原子间力(分子的总能量)达到最小的原子的坐标进行优化,可以计算分子结构。
图3、5、7A及7B中示出了模拟中使用的电荷传输性聚合物的结构,图4、6及8中示出了模拟结果。C1的结构中,未将吸电子基团导入至三苯基胺结构中。C2及C3的结构中,在三苯基胺结构中导入了除氟基以外的吸电子基团。E1~E18的结构均具有被氟原子取代了的三苯基胺结构。
如图4所示,C2及C3中,相对于C1,虽然HOMO能级加深,但S1能量也减小。
如图6所示,E1~E8中,相对于C1,HOMO能级加深、S1能量及T1能量增大。
如图8所示,E9~E18中,相对于C1,HOMO能级加深、而且至少S1能量增大。有随着氟原子的导入数增加,HOMO能级进一步加深、S1能量进一步增大的倾向。
当氟原子的导入数多时、HOMO能级进一步加深且S1能量进一步增大的倾向与实施例II所示的倾向一致。另外,实施例II~IV中,通过使用HOMO能级深且S1能量大的电荷传输性聚合物,显示出有机EL元件的特性提高。根据模拟结果可以推测,通过导入各种实施方式的芳香族胺结构AA,可以调整电荷传输性聚合物的能量水平及能隙,并且可以获得提高有机EL元件的特性的效果。
产业上的可利用性
根据一个实施方式,有机电子材料是适于涂布法的材料,可优选用于使用了湿式工艺的有机电子元件的制作。另外,根据一个实施方式,通过含有有机电子材料作为有机层,可以提高有机电子元件的特性。
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
11 有机层
12 发光层
Claims (17)
1.一种有机电子材料,其含有电荷传输性聚合物或低聚物,所述电荷传输性聚合物或低聚物具有含有被氟原子取代了的芳香族胺结构的结构单元,且数均分子量为500以上且1,000,000以下。
2.根据权利要求1所述的有机电子材料,其中,所述电荷传输性聚合物或低聚物具有聚合性官能团。
3.根据权利要求1或2所述的有机电子材料,其进一步含有鎓盐。
4.一种油墨组合物,其含有权利要求1~3中任一项所述的有机电子材料和溶剂。
5.一种有机层,其含有权利要求1~3中任一项所述的有机电子材料。
6.一种有机电子元件,其含有至少1个权利要求5所述的有机层。
7.一种有机电致发光元件,其含有至少1个权利要求5所述的有机层。
8.一种有机电致发光元件,其至少具有权利要求5所述的有机层和接触于所述有机层的发光层。
9.一种有机电致发光元件,其至少具有阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层及阴极,所述空穴传输层为权利要求5所述的有机层。
10.根据权利要求7~9中任一项所述的有机电致发光元件,其进一步具有柔性基板。
11.根据权利要求7~9中任一项所述的有机电致发光元件,其进一步具有树脂膜基板。
12.一种显示元件,其具备权利要求7~11中任一项所述的有机电致发光元件。
13.一种照明装置,其具备权利要求7~11中任一项所述的有机电致发光元件。
14.一种显示装置,其具备权利要求13所述的照明装置和作为显示手段的液晶元件。
15.一种有机层的制造方法,其包含涂布权利要求4所述的油墨组合物的工序。
16.一种有机电子元件的制造方法,其包含涂布权利要求4所述的油墨组合物的工序。
17.一种有机电致发光元件的制造方法,其包含涂布权利要求4所述的油墨组合物的工序。
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