CN113173942A - 电子接受性化合物和电荷传输膜用组合物、使用其的发光元件 - Google Patents

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冈部一毅
饭田宏一朗
梅基友和
坂东祥匡
石桥孝一
梶山良子
安部智宏
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Abstract

本发明提供电子接受性化合物和电荷传输膜用组合物、使用其的发光元件,目的在于提供优异的电荷传输膜用组合物和电子接受性化合物,其耐热性优异并且具有高空穴注入/传输性能,可得到能够以低电压高效率地驱动、包括耐热性在内的驱动稳定性优异的有机电致发光元件。本发明提供一种电子接受性化合物,其为离子化合物,其中,该离子化合物的抗衡阴离子具有交联基团,且分子量为700以上且6000以下,该电子接受性化合物的分子量为900以上且10000以下。

Description

电子接受性化合物和电荷传输膜用组合物、使用其的发光 元件
本申请是分案申请,其原申请的中国国家申请号为201780019332.6,申请日为2017年3月23日,发明名称为“电子接受性化合物和电荷传输膜用组合物、使用其的发光元件”。
技术领域
本发明涉及电子接受性化合物和电荷传输膜用组合物、使用其的电荷传输膜和有机电致发光元件。详细地说,本发明涉及耐热性优异、可得到能够以低电压驱动的有机电致发光元件的优异的电荷传输膜用组合物和电子接受性化合物,并且涉及使用其的电荷传输膜及其制造方法,进一步涉及使用其的有机电致发光元件。
背景技术
近年来,作为电致发光(electroluminescence:EL)元件,进行了使用有机材料来代替ZnS等无机材料的电致发光元件(有机电致发光元件)的开发。在有机电致发光元件中,其发光效率的高低为重要要素之一,利用设有包含芳香族胺化合物的空穴传输层和由8-羟基喹啉的铝络合物形成的发光层的有机电致发光元件可使发光效率大幅改善。
但是,虽然发光效率得到改善,但扩大对有机电致发光元件的需求所面临的主要课题为驱动电压的降低。例如,在便携设备的显示元件中,需要来自电池的低电压驱动,另外,在便携用途以外的一般性用途中,驱动IC(集成电路,Integrated Circuit)的成本也依赖于驱动电压,驱动电压低则成本低。另外,在连续驱动时驱动电压缓慢地上升这一点对于维持显示元件的稳定的显示特性来说也是重要的课题。
为了解决这些课题,进行了在空穴传输性化合物中混合使用各种电子接受性化合物的尝试。在空穴传输性化合物中混合电子接受性化合物时,电子由空穴传输性化合物向电子接受性化合物迁移,生成由空穴传输性化合物的阳离子自由基和源自电子接受性化合物的抗衡阴离子形成的电荷传输性离子化合物。
例如,在专利文献1中公开了通过在空穴传输性高分子化合物中混合作为电子接受性化合物的三(4-溴苯基六氯锑酸铵)(tris(4-bromophenyl)aminiumhexachloroantimonate):TBPAH)而得到能够低电压驱动的有机电致发光元件的技术。具体地说,在将专利文献1记载的TBPAH用于电子接受性化合物的情况下,抗衡阴离子为SbCl6 -
另外,在专利文献2中公开了在空穴传输性化合物中通过真空蒸镀法来混合使用作为电子接受性化合物的氯化铁(III)(FeCl3)的技术。将专利文献2记载的FeCl3用于电子接受性化合物的情况下,抗衡阴离子为Cl-(或者FeCl4 -)。
另外,在专利文献3中公开了在空穴传输性高分子化合物中通过湿式成膜法混合作为电子接受性化合物的三(五氟苯基)硼(tris(pentafluorophenyl)borane:PPB)来形成空穴注入层的技术。将专利文献3记载的PPB用作电子接受性化合物的情况下,抗衡阴离子为下式(I)所示的阴离子自由基。
[化1]
Figure BDA0003041315810000021
需要说明的是,所谓阴离子自由基为具有不成对电子和负电荷的化学物种。另外,负电荷被认为遍布整个分子,上述式中示出了被认为是贡献最大的共振结构。
另外,在专利文献4中公开了使用由铵阳离子自由基与SbF6 -或BF4 -形成的离子化合物作为光电动势装置(有机太阳能电池)的电荷传输膜的成分的技术。
另外,在专利文献5中公开了使用由铵阳离子自由基和抗衡阴离子形成的离子化合物作为导电性覆膜(电荷传输膜)的成分的技术,作为抗衡阴离子,示例出了I-等卤化物离子、Br3 -等多卤化物离子、ClO4 -、PO3 -等含氧酸根离子、BF4 -、FeCl4 -、SiF6 2-、RuCl6 2-等由中心元素和卤素形成的离子、CF3COO-等羧酸根离子、CF3SO2O-等磺酸根离子、(CF3SO3)4Al-等的磺酸根离子来源的酸根型络合物、C60 -、C60 2-、B12H12 2-
另外,由于由铵阳离子自由基和抗衡阴离子形成的离子化合物在近红外区域具有吸收,因而在专利文献6中公开了将其用于红外线截止滤波器用途的技术,作为抗衡阴离子示例出了四苯基硼酸根离子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平11-283750号公报
专利文献2:日本特开平11-251067号公报
专利文献3:日本特开2003-31365号公报
专利文献4:日本特开2003-197942号公报
专利文献5:美国专利第5853906号说明书
专利文献6:日本特开2000-229931号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,根据本发明人的研究结果可知,上述文献中存在以下的问题。对于专利文献1中记载的TBPAH来说,由于其耐热性低、在蒸镀时热分解,因而不适于通过共蒸镀形成空穴注入层。因此通常通过湿式成膜法将其与空穴传输性化合物混合,但由于其溶解性低,因而具有也不适于湿式成膜法的问题。进而,由于TBPAH的电子接受性小,因而即使将其混合在空穴传输性化合物中使用,驱动电压的降低也是有限的。另外,TBPAH由于含有锑原子而具有强毒性,不优选。
另外,对于专利文献2中记载的FeCl3来说,由于其具有腐蚀性、对真空蒸镀装置带来损害,因而不优选。另外,对于通常作为有机电致发光元件的阳极使用的ITO(氧化铟锡)来说,其表面粗糙度通常具有10nm左右的粗糙度(Ra),此外在局部多具有突起,具有容易发生短路缺陷的课题,因而在阳极上形成的空穴注入层优选通过湿式成膜法形成,但FeCl3在溶剂中的溶解性极低,也不适于湿式成膜法。
进一步地,在将上述的TBPAH或FeCl3用于电子接受性化合物的情况下,所生成的离子化合物的抗衡阴离子为SbCl6 -或者Cl-(或FeCl4 -),由于负电荷呈局域化(局在),因而与空穴传输性化合物的自由基阳离子具有强相互作用,正电荷不容易迁移,驱动电压未充分降低。
另外,专利文献4或专利文献5中记载的抗衡阴离子为I-等卤化物离子、Br3 -等多卤化物离子、ClO4 -、PO3 -等含氧酸根离子、BF4 -、FeCl4 -、SiF6 2-、RuCl6 2-等由中心元素和卤素形成的离子、CF3COO-等羧酸根离子、CF3SO2O-等磺酸根离子中的任一种,据信,即使在将由铵阳离子自由基和抗衡阴离子形成的离子化合物用作有机电致发光元件的空穴注入层的成分的情况下,由于负电荷呈局域化,因而与铵阳离子自由基具有强相互作用,正电荷不容易迁移,驱动电压未充分降低。
另外,专利文献3中记载的PPB的耐热性低,包含PPB的有机电致发光元件的耐热性低,不满足实用特性。进而,由于PPB的升华性非常高,因而在通过湿式成膜法形成包含PPB的空穴注入层时,若在例如120℃以上的高温进行加热干燥,则该化合物发生气化,因而与在例如小于120℃进行加热干燥时相比,具有所得到的有机电致发光元件的驱动电压上升的课题。特别是在有机电致发光元件的制造中,从制造工序的简便性和元件特性的稳定性的方面考虑,要求可耐受更高温、例如200℃以上的加热干燥的空穴注入层,从这方面考虑,PPB也不优选。另外,由于PPB的升华性非常高,因而难以控制共蒸镀时的浓度,也不适于通过与空穴传输材料的共蒸镀来形成空穴注入层。
进一步地,在将专利文献3中记载的PPB用作电子接受性化合物的情况下,由于所生成的电荷传输性离子化合物的抗衡阴离子为上述的阴离子自由基,因而不满足八隅体规则,在热力学和电化学上均不稳定,在涂布液(组合物)和元件特性的包括耐热性在内的稳定性方面存在问题。
另外,专利文献5中记载的抗衡阴离子为CF3COO-等羧酸根离子、CF3SO2O-等磺酸根离子、(CF3SO3)4Al-等磺酸根离子来源的酸根型络合物、C60 -、C60 2-、B12H12 2-中的任一种,据信,即使在将以铵阳离子自由基为阳离子的离子化合物用作有机电致发光元件的空穴注入层的成分的情况下,根据抗衡阴离子的结构,也缺乏热力学和/或电化学稳定性,涂布液(组合物)和元件特性的包括耐热性在内的稳定性也不充分。
因此,本发明是鉴于上述课题而进行的,其目的在于提供优异的电子接受性化合物和电荷传输膜用组合物,所述电子接受性化合物和电荷传输膜用组合物的耐热性优异并且具有高空穴注入/传输性能,可得到能够以低电压高效率地驱动、包括耐热性在内的驱动稳定性优异的有机电致发光元件。本发明另外的课题在于提供能够以低电压高效率地驱动、包括耐热性在内的驱动稳定性优异的有机电致发光元件。
解决课题的手段
本发明人进行了深入研究,结果发现,通过将作为电子接受性化合物的具有特定结构的离子化合物与电荷传输性化合物混合使用,可得到耐热性优异并且具有高空穴注入/传输性能的电荷传输膜用组合物,进而发现,通过使用该组合物,可得到能够以低电压高效率地驱动的有机电致发光元件,从而能够有效地解决上述课题。
另外,本发明人进行了深入研究,结果发现,通过将具有交联基团的电子接受性化合物与电荷传输性化合物混合使用,可得到耐热性优异并且具有高空穴注入/传输性能的电荷传输膜用组合物,进而发现,通过使用该组合物,能够得到能够以低电压高效率地驱动的有机电致发光元件,从而能够有效地解决上述课题,由此完成了本发明。
本发明的要点如下。
[1]一种电子接受性化合物,其具有下式(1)的结构。
[化2]
Figure BDA0003041315810000051
(式(1)中,Ar各自独立地为可以具有取代基的芳香环基或氟取代的烷基,F4表示取代有4个氟原子,F(5-a)表示取代有5-a个氟原子,k各自独立地表示0~5的整数,a各自独立地表示0~5的整数,k+a≥1,X+表示具有下式(2)的结构的抗衡阳离子。
[化3]
Figure BDA0003041315810000052
(式(2)中,Ar5、Ar6为可以具有取代基的各自独立的芳香环基。))
[2]如上述[1]中所述的电子接受性化合物,其中,上述k为0,上述a为1,且上述Ar各自独立地为可以具有取代基的芳香环基。
[3]如上述[2]中所述的电子接受性化合物,其中,上述式(1)的Ar具有4个以上的氟原子作为取代基。
[4]如上述[1]~[3]中任一项所述的电子接受性化合物,其中,上述式(1)的Ar由下式(3)表示。
[化4]
Figure BDA0003041315810000061
(式(3)中,Ar7为取代基,F4表示取代有4个氟原子。)
[5]如上述[4]中所述的电子接受性化合物,其中,上述式(3)的Ar7由下式(4)表示。
[化5]
Figure BDA0003041315810000062
[6]如上述[1]~[5]中任一项所述的电子接受性化合物,其中,上述式(2)由下式(5)表示。
[化6]
Figure BDA0003041315810000063
(式(5)中,Ar8、Ar9表示取代基。)
[7]如上述[1]~[6]中任一项所述的电子接受性化合物,其中,上述式(1)的Ar中的至少一个具有交联基团。
[8]一种电荷传输膜用组合物,其含有上述[1]~[7]中任一项所述的电子接受性化合物和空穴传输性化合物。
[9]如上述[8]中所述的电荷传输膜用组合物,其中,上述空穴传输性化合物为芳香族叔胺化合物。
[10]如上述[8]或上述[9]中所述的电荷传输膜用组合物,其进一步含有溶剂。
[11]如上述[10]中所述的电荷传输膜用组合物,其中,上述溶剂含有选自由醚系溶剂和酯系溶剂组成的组中的至少一种溶剂。
[12]如上述[8]~[11]中任一项所述的电荷传输膜用组合物,其被用于有机电致发光元件的空穴注入层。
[13]一种有机电致发光元件,其是在阳极与阴极之间具有空穴注入层、发光层并利用电能而发光的有机电致发光元件,其中,上述空穴注入层是涂布上述[8]~[12]中任一项所述的电荷传输膜用组合物并干燥而成膜得到的层。
[14]一种显示屏,其使用了上述[13]中所述的有机电致发光元件。
[15]一种照明装置,其使用了上述[13]中所述的有机电致发光元件。
[16]一种发光装置,其使用了上述[13]中所述的有机电致发光元件。
[17]一种电子接受性化合物,其是具有交联基团的电子接受性化合物,其中,该电子接受性化合物为离子化合物,该离子化合物的抗衡阴离子具有交联基团。
[18]一种电荷传输膜用组合物,其是包含电子接受性化合物和电荷传输性化合物的电荷传输膜用组合物,其中,该电子接受性化合物为离子化合物,该离子化合物的抗衡阴离子具有交联基团。
[19]一种电荷传输膜用组合物,其是包含电荷传输性离子化合物的电荷传输膜用组合物,该电荷传输性离子化合物由作为离子化合物的电子接受性化合物的抗衡阴离子和电荷传输性化合物的阳离子自由基形成,其中,该电子接受性化合物的抗衡阴离子具有交联基团。
发明的效果
本发明的电荷传输膜用组合物含有电荷传输性化合物、同时含有本发明的电子接受性化合物。由此,所形成的电荷传输膜可发挥出优异的耐热性和高空穴注入/传输性能。
另外,在本发明的有机电致发光元件中,在存在于阳极与阴极或发光层之间的层中含有上述的电子接受性化合物。由此可发挥出优异的耐热性,同时能够以低电压高效率地驱动,驱动稳定性优异。
本发明的电荷传输性离子化合物由电荷传输性化合物的阳离子自由基和本发明的电子接受性化合物的抗衡阴离子形成。本发明的电子接受性化合物的抗衡阴离子在热力学和电化学上均稳定,因而本发明的电荷传输性离子化合物的耐热性、电化学耐久性优异。另外,在本发明的电子接受性化合物的抗衡阴离子中,由于负电荷呈非局域化,因而与阳离子的相互作用小,不容易妨碍电荷传输。
本发明的电荷传输膜用组合物含有上述的电荷传输性离子化合物。由此,所形成的电荷传输膜发挥出优异的耐热性、电化学耐久性和高空穴注入/传输性能。
本发明的有机电致发光元件中设有至少含有上述电荷传输性离子化合物的层。由此可发挥出优异的耐热性,同时能够以低电压高效率地驱动,驱动稳定性优异,因而能够适用于显示屏、照明装置、发光装置等中。
附图说明
图1中,图1(a)~图1(c)是示意性示出本发明的一个实施方式的有机电致发光元件的构成例的截面图。
图2是说明本发明的交联基团的交联开始温度的测定法的曲线图。
具体实施方式
以下详细地说明本发明的实施方式,但以下记载的构成要件的说明为本发明的实施方式的一例(代表例),只要不超出其要点,本发明并不限定于这些内容。
需要说明的是,在本说明书中,“质量”与“重量”含义相同。
另外,化学式中由圆圈包围的正(+)符号表示正电荷,在说明书中以“+”来表示,同样地,化学式中由圆圈包围的负(-)符号表示负电荷,在说明书中以“-”来表示。
[I.电子接受性化合物]
所谓电子接受性化合物是指从某一化合物夺取电子将该化合物氧化、其自身被还原的化合物。本发明的电子接受性化合物为离子化合物,具体地说,为由下述通式(1)表示的由作为非配位性阴离子的抗衡阴离子和抗衡阳离子形成的离子化合物。
[化7]
Figure BDA0003041315810000081
式(1)中,Ar各自独立地为可以具有取代基的芳香环基或氟取代的烷基,
F4表示取代有4个氟原子,
F(5-a)表示取代有5-a个氟原子,
k各自独立地表示0~5的整数,
a各自独立地表示0~5的整数,
k+a≥1,
X+表示具有下式(2)的结构的抗衡阳离子。
[化8]
Figure BDA0003041315810000091
式(2)中,Ar5、Ar6为可以具有取代基的各自独立的芳香环基。
另外,本发明的电子接受性化合物优选为具有交联基团的电子接受性化合物,更优选Ar中的至少一个具有交联基团。
另外,本发明的具有交联基团的电子接受性化合物优选为具有交联基团的离子化合物。
在本发明的电子接受性化合物为具有交联基团的电子接受性化合物的情况下,对交联基团没有特别限制,优选为后述的式(7)或式(8)。
将由式(1)表示的离子化合物的抗衡阴离子结构记载于式(6)中。
[I-1.抗衡阴离子]
[化9]
Figure BDA0003041315810000092
式(6)中的Ar、F4、F(5-a)、k和a的定义与式(1)相同。
Ar中的芳香环基表示芳香族烃环基和芳香族杂环基或者这些芳香族烃环基、芳香族杂环基连结而成的取代基。作为芳香环基的碳原子数为30以下时,电压、寿命良好,因而优选。
作为上述芳香环基,优选单环、2~6元稠环或这些芳香环2个以上连结而成的基团。具体地说,优选苯环、萘环、蒽环、菲环、二萘嵌苯环、并四苯环、芘环、苯并芘环、1,2-苯并菲环、苯并[9,10]菲环、苊环、荧蒽环、芴环;联苯基、三联苯基、四联苯基、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、噁二唑环、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、苯并异噁唑环、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、噌啉环、喹喔啉环、菲啶环、萘嵌间二氮杂苯环、喹唑啉环、喹唑啉酮环或甘菊环来源的1价基团。其中出于将负电荷有效地非局域化、稳定性、耐热性优异的原因,更优选苯环、萘环、芴环、吡啶环或咔唑环来源的1价基团或联苯基,特别优选苯环或联苯基。
只要不违反本发明的宗旨,Ar也可以进一步取代有其它的取代基。作为Ar可以具有的取代基,为氢原子、卤原子、氰基、含有1~5个芳香环的芳香环基、烃环基、烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、烷基酮基或芳基酮基。
作为卤原子的示例,可以举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,从化合物的稳定性的方面出发,优选氟原子。从化合物的稳定性的方面出发,特别优选取代有4个以上的氟原子。
作为含有1~5个芳香环的芳香环基,可以举出苯基、联苯基、三联苯基、四联苯基、萘基、菲基、苯并[9,10]菲基、萘苯基等,从化合物的稳定性的方面出发,优选苯基、联苯基、三联苯基或四联苯基。
作为烃环基的示例,可以举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。
作为烷基的示例,可以举出甲基、乙基、支链或直链的丙基、丁基、己基、辛基、癸基等。
作为烯基的示例,可以举出乙烯基、丙烯基、丁烯基等。
作为炔基的示例,可以举出乙炔基、丙炔基、丁炔基等。
作为芳烷基的示例,可以举出苄基、苯基乙基、苯基己基等。
作为芳氧基的示例,可以举出苯氧基、萘氧基等。
作为烷硫基的示例,可以举出甲硫基、乙硫基、丁硫基、己硫基等。
作为芳硫基的示例,可以举出苯硫基、萘硫基等。
作为烷基酮基的示例,可以举出乙酰基、乙基羰基、丁基羰基、辛基羰基等。
作为芳基酮基的示例,可以举出苯甲酰基、萘基羰基等。
作为烷氧基的示例,可以举出甲氧基、乙氧基、丁氧基、己氧基、辛氧基等。
另外,相邻的取代基可以彼此键合而形成环。
作为形成了环的示例,可以举出环丁烯环、环戊烯环等。
另外,在这些取代基上可以进一步取代有取代基,作为该取代基的示例,可以举出卤原子、烷基或芳基。
这些取代基中,从化合物的稳定性的方面出发,优选卤原子或芳基。最优选卤原子。
作为Ar中的氟取代的烷基,优选为取代有氟原子的碳原子数为1~12的直链或支链烷基,更优选全氟烷基,进一步优选碳原子数为1~5的直链或支链全氟烷基,特别优选碳原子数为1~3的直链或支链全氟烷基,最优选全氟甲基。其原因在于,如此使得使用了本发明的化合物的涂布膜或层积在其上层的涂布膜变得稳定。
在本发明中,从化合物的稳定性的方面出发,式(1)的Ar优选取代有4个以上的氟原子。
更优选的抗衡阴离子结构由下式(9)所示。
[化10]
Figure BDA0003041315810000111
式(9)中,Ar1~Ar4各自独立地为可以具有取代基的芳香环基,与式(6)的Ar是同样的。以下的关于Ar的记载也同样地能够适用于Ar1~Ar4。Ar1~Ar4优选碳原子数为30以下的芳香环基。式(9)表示的是式(6)中的k=0且a=1的情况。
另外,还优选Ar中的至少一个由下式(3)表示。
更优选Ar全部由下式(3)表示。
[化11]
Figure BDA0003041315810000112
(式(3)中,Ar7为取代基,F4表示取代有4个氟原子。)
Ar7与上述的作为Ar可以具有的取代基优选的基团相同。另外,F4表示取代有4个氟原子。
它们之中,Ar7更优选由下式(4)表示。
[化12]
Figure BDA0003041315810000121
另外,优选Ar中的至少一个由包含下述通式(7)或(8)而构成的取代基来表示。
[化13]
Figure BDA0003041315810000122
(式(7)中,星号(*)表示结合键。)
[化14]
Figure BDA0003041315810000123
(式(8)中,星号(*)表示结合键。)
这些式(7)、式(8)可以具有取代基,作为该取代基的示例,与Ar可以具有的取代基相同。
这些式(7)、式(8)具有交联性,估计电子接受性化合物或其分解物不会扩散到其他层,因而可期待元件效率的提高。
本发明的离子化合物的抗衡阴离子的分子量通常为700以上、优选为900以上、进一步优选为1100以上、并且通常为6000以下、优选为4000以下、进一步优选为3000以下的范围。抗衡阴离子的分子量若过小,则负电荷的非局域化不充分,因而与阳离子的相互作用强,电荷传输性能可能会降低;抗衡阴离子的分子量若过大,则抗衡阴离子本身可能会妨碍电荷传输。
需要说明的是,本发明中的可以具有取代基是指可以具有至少1个以上的取代基。
以下举出本发明的电荷传输性离子化合物的阴离子、即抗衡阴离子的具体例,但本发明并不限于这些。
[化15]
Figure BDA0003041315810000141
[化16]
Figure BDA0003041315810000151
[化17]
Figure BDA0003041315810000161
[化18]
Figure BDA0003041315810000171
[化19]
Figure BDA0003041315810000181
[化20]
Figure BDA0003041315810000191
[化21]
Figure BDA0003041315810000201
[化22]
Figure BDA0003041315810000211
[化23]
Figure BDA0003041315810000221
[化24]
Figure BDA0003041315810000231
上述具体例之中,从电子接受性、耐热性、溶解性的方面考虑,优选为(A-1)、(A-2)的化合物。进一步地,从具有交联基团的方面考虑,优选(A-18)、(A-19)、(A-20)、(A-21)、(A-25)、(A-26)、(A-27)、(A-28),从作为电荷传输膜用组合物的稳定性高的方面考虑,更优选(A-18)、(A-19)、(A-20)、(A-21)、(A-25)、(A-26)、(A-28),从有机电致发光元件的稳定性的方面考虑,特别优选(A-19)、(A-21)、(A-25)、(A-26)、(A-28)。
[I-2.抗衡阳离子]
式(1)中,X+为离子化合物的抗衡阳离子,由下式(2)表示。
[化25]
Figure BDA0003041315810000232
式(2)中,Ar5和Ar6表示可以具有取代基的各自独立的芳香环基。
芳香环基与上述式(6)的Ar中的芳香环基相同。作为芳香环基,优选可以举出苯基、联苯基、三联苯基、四联苯基、萘基、菲基、苯并[9,10]菲基、萘苯基等,从化合物的稳定性的方面出发,最优选苯基。
只要不违反本发明的宗旨,作为Ar5和Ar6示例出的芳香环基也可以进一步取代有其它取代基。对取代基的种类没有特别限制,可以适用任意的取代基。
作为Ar5和Ar6可以具有的取代基所优选的基团为氢原子、卤原子、由1~5个芳香环构成的芳香环基、烃环基、烷基、芳烷基、烷基氧基、芳氧基和羟基。其中,烷基由于可提高对溶剂的溶解性因而特别优选。
作为卤原子的示例,可以举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。
作为由1~5个芳香环构成的芳香环基的示例,可以举出苯基、联苯基、三联苯基、四联苯基、萘基、菲基、苯并[9,10]菲基、萘苯基,从化合物的稳定性的方面出发,优选苯基。
作为烃环基的示例,可以举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。
作为烷基的示例,可以举出甲基、乙基、支链或直链的丙基、丁基、己基、辛基、癸基等。
作为芳烷基的示例,可以举出苄基、苯基乙基、苯基己基等。
作为烷基氧基的示例,可以举出甲氧基、乙氧基、丁氧基、己氧基、辛氧基等。
作为芳氧基的示例,可以举出苯氧基、萘氧基等。
另外,在这些取代基上可以进一步取代有取代基,作为该取代基的示例,可以举出卤原子、烷基或芳基。
这些取代基中,从膜稳定性的方面出发,优选烷基。
另外,由上述式(2)表示的抗衡阳离子优选由下式(5)表示。
[化26]
Figure BDA0003041315810000241
上述式(5)中,Ar8和Ar9与上述的式(2)中的Ar5和Ar6可以具有的取代基是同样的。
本发明中使用的电子接受性化合物的分子量通常为900以上、优选为1000以上、进一步优选为1200以上、并且通常为10000以下、优选为5000以下、进一步优选为3000以下的范围。电子接受性化合物的分子量若过小,则正电荷和负电荷的非局域化不充分,因而电子接受性能可能会降低;电子接受性化合物的分子量若过大,则电子接受性化合物本身可能会妨碍电荷传输。
[I-3.具有交联基团的电子接受性化合物]
另外,本发明的电子接受性化合物为具有交联基团的电子接受性化合物。
作为电子接受性化合物的主体骨架没有特别限制,优选为离子化合物,进一步优选为具有由上述通式(6)表示的抗衡阴离子的离子化合物,特别优选为由上述通式(1)所表示的非配位性阴离子和阳离子形成的离子化合物。
具有交联基团的电子接受性化合物为离子化合物的情况下,抗衡阳离子表示碘鎓阳离子、锍阳离子、碳阳离子、氧鎓阳离子、铵阳离子、磷鎓阳离子、环庚三烯阳离子或具有过渡金属的二茂铁鎓阳离子,更优选碘鎓阳离子、锍阳离子、碳阳离子、铵阳离子,特别优选碘鎓阳离子。
作为碘鎓阳离子,优选由上述通式(2)表示的结构,进一步优选的结构也是同样的。
作为碘鎓阳离子,具体地说,优选二苯基碘鎓阳离子、双(4-叔丁基苯基)碘鎓阳离子、4-叔丁氧基苯基苯基碘鎓阳离子、4-甲氧基苯基苯基碘鎓阳离子、4-异丙基苯基-4-甲基苯基碘鎓阳离子等。
作为锍阳离子,具体地说,优选三苯基锍阳离子、4-羟基苯基二苯基锍阳离子、4-环己基苯基二苯基锍阳离子、4-甲烷磺酰基苯基二苯基锍阳离子、(4-叔丁氧基苯基)二苯基锍阳离子、双(4-叔丁氧基苯基)苯基锍阳离子、4-环己基磺酰基苯基二苯基锍阳离子等。
作为碳阳离子,具体地说,优选三苯基碳阳离子、三(甲基苯基)碳阳离子、三(二甲基苯基)碳阳离子等三取代碳阳离子等。
作为上述铵阳离子,具体地说,优选三甲基铵阳离子、三乙基铵阳离子、三丙基铵阳离子、三丁基铵阳离子、三(正丁基)铵阳离子等三烷基铵阳离子;N,N-二乙基铵阳离子、N,N-2,4,6-五甲基铵阳离子等N,N-二烷基铵阳离子;二(异丙基)铵阳离子、二环己基铵阳离子等二烷基铵阳离子;等等。
作为上述磷鎓阳离子,具体地说,优选四苯基磷鎓阳离子、四(甲基苯基)磷鎓阳离子、四(二甲基苯基)磷鎓阳离子等四芳基磷鎓阳离子;四丁基磷鎓阳离子、四丙基磷鎓阳离子等四烷基磷鎓阳离子等。
它们之中,从化合物的膜稳定性的方面出发,优选碘鎓阳离子、碳阳离子、锍阳离子,更优选碘鎓阳离子。
上述通式(1)的Ar可以具有的交联基团和本发明的具有交联基团的离子化合物所具有的交联基团优选选自以下的交联基团组Z。据信,由于这些交联基团在远高于室温的温度发生交联,因而作为电荷传输膜用组合物的稳定性高,交联键对氧化还原的稳定性高,从而作为有机电致发光元件的稳定性也高。
[交联基团组Z]
[化27]
Figure BDA0003041315810000261
式(Z-1)~(Z-7)中的星号(*)表示结合键。它们可以进一步具有任意的取代基。作为优选的取代基,可以举出碳原子数为30以下的环状/非环状脂肪族来源的基团、碳原子数为30以下的芳基、碳原子数为30以下的烷基氧基、碳原子数为30以下的芳烷基等。
对于由式(Z-1)、式(Z-2)表示的交联基团的取代基,取代基彼此可以相互键合形成环。
由式(Z-3)~(Z-7)表示的交联基团优选不具有取代基。
上述交联基团中,从交联后的稳定性高、元件驱动寿命提高的方面出发,优选由(Z-1)~(Z-4)表示的交联基团,特别优选由(Z-1)或(Z-2)表示的交联基团。
由(Z-1)表示的交联基团进一步优选为上述式(7)所表示的结构,可以具有的优选的取代基为碳原子数为30以下的环状/非环状的脂肪族来源的基团和碳原子数为30以下的芳基,更优选不具有取代基。
由(Z-2)表示的交联基团进一步优选为上述式(8)所表示的结构,可以具有的优选的取代基为碳原子数为30以下的环状/非环状的脂肪族来源的基团和碳原子数为30以下的芳基,更优选不具有取代基。
本发明的具有交联基团的电子接受性化合物为离子化合物,优选在离子化合物的抗衡阴离子中具有交联基团。抗衡阴离子优选为上述式(6)所表示的化学物种。
交联基团与离子化合物的抗衡阴离子结合的优选理由如下。在电子接受性化合物为离子化合物的情况下,电子接受性化合物与后述的空穴传输性化合物在组合物中并存时,电子接受性化合物从空穴传输性化合物夺取电子,其结果生成电子接受性化合物的抗衡阴离子与空穴传输性化合物的阳离子自由基,电子接受性化合物的抗衡阴离子与空穴传输性化合物的阳离子自由基形成离子对。这相当于后述的电荷传输性离子化合物。据信,在本发明的具有交联基团的电子接受性化合物为离子化合物的情况下,该抗衡阴离子与具有交联基团的空穴传输性化合物进一步利用交联基团结合,从而使电荷传输性离子化合物稳定,耐久性提高,有机电致发光元件的驱动寿命提高。进而据信,由于与空穴传输性化合物结合的电子接受性化合物的抗衡阴离子未发生游离,因而可抑制电子接受性化合物的抗衡阴离子向发光层的扩散,提高发光效率。另外,在电子接受性化合物的抗衡阴离子彼此交联结合的情况下,通过结合也使其分子量增大,不容易扩散,因而优选。另外,在2个以上的电子接受性化合物的抗衡阴离子彼此交联结合的情况下,1处与空穴传输性化合物的交联基团发生交联结合的概率也高,2个以上的电子接受性化合物的抗衡阴离子彼此交联而成的簇通过与空穴传输性化合物发生交联而不会扩散,是优选的。
本发明的具有交联基团的电子接受性化合物的交联基团优选在1分子中具有4个以下。这是由于,交联基团为该范围时,未发生交联反应而残留的交联基团少,使用本发明的具有交联基团的电子接受性化合物制作出的有机电致发光元件稳定。从进一步减少未发生交联反应而残留的交联基团的方面出发,进一步优选交联基团在1分子中为3个以下。
[I-4.电子接受性化合物的具体例]
以下举出本发明中使用的电子接受性化合物的具体例,但本发明并不限于这些。
[化28]
Figure BDA0003041315810000291
[化29]
Figure BDA0003041315810000301
[化30]
Figure BDA0003041315810000311
[化31]
Figure BDA0003041315810000321
[化32]
Figure BDA0003041315810000331
[化33]
Figure BDA0003041315810000341
[化34]
Figure BDA0003041315810000351
[化35]
Figure BDA0003041315810000361
[化36]
Figure BDA0003041315810000371
[化37]
Figure BDA0003041315810000381
上述具体例之中,从电子接受性、耐热性、溶解性的方面考虑,优选(B-1)、(B-2)的化合物。进一步地,从具有交联基团的方面考虑,优选(B-18)、(B-19)、(B-20)、(B-21)、(B-25)、(B-26)、(B-27)、(B-28),从作为电荷传输膜用组合物的稳定性高的方面考虑,更优选(B-18)、(B-19)、(B-20)、(B-21)、(B-25)、(B-26)、(B-28),从有机电致发光元件的稳定性的方面考虑,特别优选(B-19)、(B-21)、(B-25)、(B-26)、(B-28)。
对以上说明的电子接受性化合物的制造方法没有特别限制,可以使用各种方法来制造。作为示例,可以举出Chem.Rev.,66卷,243页,1966年以及J.Org.Chem.,53卷,5571页,1988年中记载的方法等。
[II.电荷传输膜用组合物]
本发明的电荷传输膜用组合物为含有上述的本发明的电子接受性化合物与后述的电荷传输性化合物的组合物(在下文中适当地称作“本发明的电荷传输膜用组合物(A)”)、或者为含有由后述的电荷传输性化合物的阳离子自由基与作为上述本发明的电子接受性化合物的一部分的抗衡阴离子形成的电荷传输性离子化合物的组合物(在下文中适当地称作“本发明的电荷传输膜用组合物(B)”)。为方便起见,分成电荷传输膜用组合物(A)和电荷传输膜用组合物(B)进行说明,但本发明的电荷传输膜用组合物也包括含有本发明的电子接受性化合物、后述的电荷传输性化合物、以及由后述的电荷传输性化合物的阳离子自由基与作为上述本发明的电子接受性化合物的一部分的抗衡阴离子形成的电荷传输性离子化合物的组合物。
需要说明的是,本发明的电荷传输膜用组合物(A)和(B)为能够广泛应用于电荷传输材料的用途中的组合物(电荷传输材料用组合物)。但是,由于通常是将其成膜而作为电荷传输材料膜、即“电荷传输膜”来使用,因而在本说明书中特别将其称作“电荷传输膜用组合物”。
另外,在本发明中,电荷传输性化合物通常为空穴传输性化合物。从而,在本说明书中,只要不特别声明,则空穴传输性化合物也可以换称为电荷传输性化合物。
[II-1.电荷传输膜用组合物(A)]
[II-1-1.空穴传输性化合物]
接下来对本发明的电荷传输膜用组合物中含有的作为电荷传输性化合物的空穴传输性化合物(在下文中适当地简称为“本发明的空穴传输性化合物”)进行说明。
本发明的空穴传输性化合物优选具有交联基团。这是由于,通过在膜形成后使空穴传输性化合物发生交联,能够使膜不溶化,在膜上能够进一步进行其他层的涂布成膜。
作为本发明的空穴传输性化合物,从空穴传输性能的方面出发,优选具有4.5eV~5.5eV的电离势的化合物。作为示例,可以举出芳香族胺化合物、酞菁衍生物或卟啉衍生物、低聚噻吩衍生物等。其中,从非晶质性、在溶剂中的溶解度、可见光透过率的方面出发,优选芳香族胺化合物。
在芳香族胺化合物中,本发明特别优选芳香族叔胺化合物。需要说明的是,本发明中所说的芳香族叔胺化合物是指具有芳香族叔胺结构的化合物,也包括具有芳香族叔胺来源的基团的化合物。
对芳香族叔胺化合物的种类没有特别限制,从表面平滑化效果的方面出发,更优选芳香族叔胺高分子化合物,其是重均分子量为1000以上、1000000以下的高分子化合物。
作为芳香族叔胺高分子化合物的优选例,可以举出具有由下式(11)表示的重复单元的高分子化合物。
[化38]
Figure BDA0003041315810000401
上述式(11)中,j、k、l、m、n、p各自独立地表示0以上的整数。其中,l+m≥1。
上述式(11)中,Ar11、Ar12、Ar14各自独立地表示可以具有取代基的碳原子数为30以下的2价芳香环基,这些基团可以具有取代基。Ar13表示可以具有取代基的碳原子数为30以下的2价芳香环基或由下式(12)表示的2价基团,Q11、Q12各自独立地表示氧原子、硫原子、可以具有取代基的碳原子数为6以下的烃链,S1~S4各自独立地由下式(13)所示的基团来表示。
作为Ar11、Ar12、Ar14的芳香环基的示例,可以举出单环、2~6元稠环或这些芳香环连结2个以上而成的基团。作为具体例,可以举出苯环、萘环、蒽环、菲环、二萘嵌苯环、并四苯环、芘环、苯并芘环、1,2-苯并菲环、苯并[9,10]菲环、苊环、荧蒽环、芴环、联苯基、三联苯基、四联苯基、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、噁二唑环、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、苯并异噁唑环、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、噌啉环、喹喔啉环、菲啶环、萘嵌间二氮杂苯环、喹唑啉环、喹唑啉酮环或甘菊环来源的2价基团。其中出于将负电荷有效地非局域化、稳定性、耐热性优异的原因,优选苯环、萘环、芴环、吡啶环或咔唑环来源的2价基团或联苯基。
作为Ar13的芳香环基的示例,与Ar11、Ar12、Ar14的情况是同样的。
Ar13还优选由下式(12)表示的2价基团。
[化39]
Figure BDA0003041315810000411
上述式(12)中,R11表示烷基、芳香环基或由碳原子数为40以下的烷基和芳香环基形成的3价基团,它们可以带有取代基。R12表示烷基、芳香环基或由碳原子数为40以下的烷基和芳香环基形成的2价基团,它们可以带有取代基。Ar31表示1价芳香环基或1价交联基团,这些基团可以带有取代基。星号(*)表示与式(11)的氮原子的结合键。
作为R11的芳香环基的具体例,可以举出苯环、萘环、咔唑环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环和将它们连结而成的碳原子数为30以下的连结环来源的3价基团。
作为R11的烷基的具体例,可以举出甲烷、乙烷、丙烷、异丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷来源的3价基团等。
作为R12的芳香环基的具体例,可以举出苯环、萘环、咔唑环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环和将它们连结而成的碳原子数为30以下的连结环来源的2价基团。
作为R12的烷基的具体例,可以举出甲烷、乙烷、丙烷、异丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷来源的2价基团等。
作为Ar31的芳香环基的具体例,可以举出苯环、萘环、咔唑环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环和将它们连结而成的碳原子数为30以下的连结环来源的1价基团。
作为Ar31的交联基团的示例,可以举出苯并环丁烯环、萘并环丁烯环或氧杂环丁烷环来源的基团、乙烯基、丙烯酰基等。优选为上述的交联基团组Z中记载的交联基团,更优选的交联基团也是同样的。从化合物的稳定性的方面出发,优选苯并环丁烯环或萘并环丁烯环来源的基团。它们为由上述式(7)或上述式(8)表示的交联基团。
S1~S4各自独立地为由下式(13)表示的基团。
[化40]
Figure BDA0003041315810000421
上述式(13)中,q、r表示0以上的整数。
Ar21、Ar23各自独立地表示2价芳香环基,这些基团可以带有取代基。Ar22表示可以具有取代基的1价芳香环基,R13表示烷基、芳香环基或由烷基与芳香环基形成的2价基团,它们可以带有取代基。Ar32表示1价芳香环基或1价交联基团,这些基团可以带有取代基。星号(*)表示与通式(11)的氮原子的结合键。
作为Ar21、Ar23的芳香环基的示例,与Ar11、Ar12、Ar14的情况是同样的。
作为Ar22、Ar32的芳香环基的示例,可以举出单环、2~6元稠环或这些芳香环连结2个以上而成的基团。作为具体例,可以举出苯环、萘环、蒽环、菲环、二萘嵌苯环、并四苯环、芘环、苯并芘环、1,2-苯并菲环、苯并[9,10]菲环、苊环、荧蒽环、芴环、联苯基、三联苯基、四联苯基、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、噁二唑环、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、苯并异噁唑环、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、噌啉环、喹喔啉环、菲啶环、萘嵌间二氮杂苯环、喹唑啉环、喹唑啉酮环或者甘菊环来源的1价基团。其中出于将负电荷有效地非局域化、稳定性、耐热性优异的原因,优选苯环、萘环、芴环、吡啶环或咔唑环来源的1价基团或联苯基。
作为R13的烷基或芳香环基的示例,与R12是同样的。
对Ar32的交联基团没有特别限定,作为优选的示例,可以举出苯并环丁烯环、萘并环丁烯环或氧杂环丁烷环来源的基团、乙烯基、丙烯酰基等。
只要不违反本发明的宗旨,则上述Ar11~Ar14、R11、R12、Ar21~Ar23、Ar31~Ar32、Q11、Q12均可以进一步带有取代基。作为取代基的分子量通常为400以下,其中优选为250以下的程度。对取代基的种类没有特别限制,作为示例,可以举出选自下述取代基组W中的1种或2种以上。
[取代基组W]
甲基、乙基等碳原子数通常为1以上、通常为10以下、优选为8以下的烷基;乙烯基等碳原子数通常为2以上、通常为11以下、优选为5以下的烯基;乙炔基等碳原子数通常为2以上、通常为11以下、优选为5以下的炔基;甲氧基、乙氧基等碳原子数通常为1以上、通常为10以下、优选为6以下的烷氧基;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、通常为25以下、优选为14以下的芳氧基;甲氧基羰基、乙氧基羰基等碳原子数通常为2以上、通常为11以下、优选为7以下的烷氧羰基;二甲氨基、二乙氨基等碳原子数通常为2以上、通常为20以下、优选为12以下的二烷基氨基;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、通常为30以下、优选为22以下的二芳基氨基;苯基甲基氨基等碳原子数通常为6以上、优选为7以上、通常为25以下、优选为17以下的芳烷基氨基;乙酰基、苯甲酰基等碳原子数通常为2以上、通常为10以下、优选为7以下的酰基;氟原子、氯原子等卤原子;三氟甲基等碳原子数通常为1以上、通常为8以下、优选为4以下的卤代烷基;甲硫基、乙硫基等碳原子数通常为1以上、通常为10以下、优选为6以下的烷硫基;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、通常为25以下、优选为14以下的芳硫基;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、通常为33以下、优选为26以下的甲硅烷基;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、通常为33以下、优选为26以下的甲硅烷氧基;氰基;苯基、萘基等碳原子数通常为6以上、通常为30以下、优选为18以下的芳香族烃基;噻吩基、吡啶基等碳原子数通常为3以上、优选为4以上、通常为28以下、优选为17以下的芳香族杂环基。
特别是在具有由式(11)表示的重复单元的高分子化合物中,具有由下式(14)表示的重复单元的高分子化合物由于空穴注入·传输性非常高因而优选。
[化41]
Figure BDA0003041315810000441
在上述式(14)中,R21~R25各自独立地表示任意的取代基。R21~R25的取代基的具体例与上述[取代基组W]中所述的取代基是同样的。
s、t各自独立地表示0以上、5以下的整数。
u、v、w各自独立地表示0以上、4以下的整数。
作为芳香族叔胺高分子化合物的优选示例,可以举出包含由下式(15)和/或式(16)表示的重复单元的高分子化合物。
[化42]
Figure BDA0003041315810000442
上述式(15)、式(16)中,Ar45、Ar47和Ar48各自独立地表示可以具有取代基的1价芳香族烃基或可以具有取代基的1价芳香族杂环基。Ar44和Ar46各自独立地表示可以具有取代基的2价芳香族烃基、或者可以具有取代基的2价芳香族杂环基。R41~R43各自独立地表示氢原子或任意的取代基。
Ar45、Ar47、Ar48、Ar44和Ar46的具体例、优选的示例、可以具有的取代基的示例和优选的取代基的示例分别与Ar22、Ar31、Ar32、Ar11和Ar14是同样的。作为R41~R43,优选为氢原子或上述[取代基组W]中所述的取代基,进一步优选为氢原子、烷基、烷氧基、氨基、芳香族烃基或芳香族杂环基。
以下举出在本发明中能够适用的由式(15)、式(16)表示的重复单元的优选具体例,但本发明并不限于这些。
[化43]
Figure BDA0003041315810000451
此外,作为能够用作本发明的空穴传输性化合物的芳香族胺化合物,可以举出已经作为有机电致发光元件中的空穴注入·传输性的层形成材料被利用的现有公知的化合物。例如可以举出:1,1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)环己烷等连接有芳香族叔胺单元的芳香族二胺化合物(日本特开昭59-194393号公报);以4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯为代表的含有2个以上叔胺且2个以上的缩合芳香环取代在氮原子上的芳香族胺(日本特开平5-234681号公报);为三苯基苯的衍生物且具有星爆结构的芳香族三胺(美国专利第4,923,774号说明书);N,N’-二苯基-N,N’-双(3-甲基苯基)联苯-4,4’-二胺等的芳香族二胺(美国专利第4,764,625号说明书);α,α,α’,α’-四甲基-α,α’-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)-对二甲苯(日本特开平3-269084号公报);作为分子整体为立体非对称的三苯胺衍生物(日本特开平4-129271号公报);芘基上取代有2个以上的芳香族二氨基的化合物(日本特开平4-175395号公报);用乙烯基连接了芳香族叔胺单元的芳香族二胺(日本特开平4-264189号公报);具有苯乙烯基结构的芳香族二胺(日本特开平4-290851号公报);用噻吩基连接了芳香族叔胺单元而成的化合物(日本特开平4-304466号公报);星爆型芳香族三胺(日本特开平4-308688号公报);苄基苯基化合物(日本特开平4-364153号公报);用芴基连接了叔胺的化合物(日本特开平5-25473号公报);三胺化合物(日本特开平5-239455号公报);双二吡啶基氨基联苯(日本特开平5-320634号公报);N,N,N-三苯胺衍生物(日本特开平6-1972号公报);具有吩噁嗪结构的芳香族二胺(日本特开平7-138562号公报);二氨基苯基菲啶衍生物(日本特开平7-252474号公报);腙化合物(日本特开平2-311591号公报);硅氮烷化合物(美国专利第4,950,950号说明书);硅胺烷衍生物(日本特开平6-49079号公报);磷酰胺衍生物(日本特开平6-25659号公报);喹吖啶酮化合物等。这些芳香族胺化合物可以根据需要将2种以上混合使用。
另外,作为能够用作本发明的空穴传输性化合物的芳香族胺化合物的其他具体例,可以举出具有二芳基氨基的8-羟基喹啉衍生物的金属络合物。上述的金属络合物中,中心金属选自碱金属、碱土金属、Sc、Y、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Sm、Eu、Tb中的任一种,作为配位体的8-羟基喹啉具有1个以上的二芳基氨基作为取代基,除了二芳基氨基以外,有时还具有任意的取代基。
另外,作为能够用作本发明的空穴传输性化合物的酞菁衍生物或卟啉衍生物的优选具体例,可以举出卟啉、5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟啉、5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟啉钴(II)、5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟啉铜(II)、5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟啉锌(II)、5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟啉钒(IV)氧化物、5,10,15,20-四(4-吡啶基)-21H,23H-卟啉、29H,31H-酞菁铜(II)、酞菁锌(II)、酞菁钛、酞菁氧镁、酞菁铅、酞菁铜(II)、4,4’,4”,4”'-四氮杂-29H,31H-酞菁等。
另外,作为能够用作本发明的空穴传输性化合物的低聚噻吩衍生物的优选具体例,可以举出α-六噻吩等。
需要说明的是,除了上述的具有特定重复单元的高分子化合物的情况以外,这些空穴传输性化合物的分子量通常为5000以下、优选为3000以下、更优选为2000以下、进一步优选为1700以下、特别优选为1400以下、另外通常为200以上、优选为400以上、更优选为600以上的范围。空穴传输性化合物的分子量若过高,则难以合成和精制,不优选;另一方面,分子量若过低,则耐热性可能降低,依然不优选。
本发明的电荷传输膜用组合物(A)可以单独含有上述空穴传输性化合物中的任意一种,也可以含有其中的两种以上。在含有两种以上的空穴传输性化合物的情况下,其组合为任意的,但优选将一种或两种以上的芳香族叔胺高分子化合物与一种或两种以上的其他空穴传输性化合物合用。作为与上述高分子化合物合用的空穴传输性化合物的种类,优选芳香族胺化合物。
本发明的电荷传输膜用组合物(A)中的空穴传输性化合物的含量应处于满足与上述电子接受性化合物的比例的范围。在将两种以上的电荷传输膜用组合物合用的情况下,使它们的合计含量包含在上述范围内。
[II-1-2.电荷传输膜用组合物(A)的制备方法]
本发明的电荷传输膜用组合物(A)通过将至少在[I.电子接受性化合物]项中详述的本发明的电子接受性化合物与在[II-1-1.空穴传输性化合物]项中详述的本发明的空穴传输性化合物混合来制备。可以单独含有上述电子接受性化合物中的任意一种,也可以以任意的组合和比例含有其中的两种以上。对于空穴传输性化合物也是同样的。
本发明的电荷传输膜用组合物(A)中的电子接受性化合物的含量以相对于空穴传输性化合物的值计,通常为0.1质量%以上、优选为1质量%以上、另外通常为100质量%以下、优选为40质量%以下。电子接受性化合物的含量为上述下限以上时,能够充分生成自由载流子(空穴传输性化合物的阳离子自由基),是优选的;该含量为上述上限以下时,能够确保充分的电荷传输性能,是优选的。在将两种以上的电子接受性化合物合用的情况下,使它们的合计含量包含在上述范围内。对于空穴传输性化合物也是同样的。
[II-2.电荷传输膜用组合物(B)]
如上所述,本发明的电荷传输膜用组合物(B)为含有电荷传输性离子化合物的组合物,该电荷传输性离子化合物由本发明的上述空穴传输性化合物的阳离子自由基与上述本发明的电子接受性化合物的抗衡阴离子形成。
[II-2-1.电荷传输性化合物的阳离子自由基]
本发明的电荷传输性离子化合物的阳离子、即电荷传输性化合物的阳离子自由基为从上述的[II-1-1.空穴传输性化合物]中示出的电中性的化合物中去除单电子而得到的化学物种。但是,在空穴传输性化合物为高分子化合物的情况下,其是在高分子结构中包含从电中性的部分结构中去除单电子而成的部分结构的化学物种。
特别是从具有适度的氧化还原电位的方面、可得到稳定的电荷传输性离子化合物的方面出发,优选空穴传输性化合物的阳离子自由基为具有由下式(10)表示的部分结构的芳香族叔胺化合物。
[化44]
Figure BDA0003041315810000481
上述式(10)中,y表示1~5的整数,Ar81~Ar84各自独立地表示可以具有取代基的芳香族烃基或者可以具有取代基的芳香族杂环基,R81~R84各自独立地表示任意的基团。
Ar81~Ar84的具体例、优选的示例、可以具有的取代基的示例和优选的取代基的示例与上述式(11)中的S1~S4是同样的。
R81~R84的具体例、优选的示例与上述式(16)中的R41~R43是同样的。
具有由通式(10)表示的部分结构的芳香族叔胺化合物可以为仅具有1个或具有2个以上由通式(10)表示的部分结构作为芳香族叔胺结构的低分子化合物。
另外,具有由通式(10)表示的部分结构的芳香族叔胺化合物可以为具有2个以上由通式(10)表示的部分结构的高分子化合物。
在具有由通式(10)表示的部分结构的芳香族叔胺化合物为高分子化合物的情况下,可以由Ar81或Ar82中的任一者或者Ar83或Ar84中的任一者与高分子结构结合,也可以由Ar81或Ar82中的任一者以及Ar83或Ar84中的任一者这两方与高分子化合物的主链连结。
在具有由通式(10)表示的部分结构的芳香族叔胺化合物为高分子化合物的情况下,优选为由Ar81或Ar82中的任一者以及Ar83或Ar84中的任一者这两方与高分子化合物的主链连结的高分子化合物。
另外,从耐热性的方面、成膜性的方面出发,空穴传输性化合物的阳离子自由基优选为从重均分子量为1000以上、1000000以下的芳香族叔胺高分子化合物的重复单元中去除单电子而成的结构的化学物种。从芳香族叔胺高分子化合物的重复单元中去除单电子是指从芳香族叔胺高分子化合物中含有的2个以上重复单元中的一部分重复单元或全部重复单元中去除单电子。从芳香族叔胺高分子化合物中含有的2个以上重复单元中的一部分重复单元中去除单电子时,芳香族叔胺高分子化合物稳定,是优选的。作为该芳香族叔胺高分子化合物,可以举出上述的[II-1-1.空穴传输性化合物]中记载的化合物。其优选的示例也与上述的记载是同样的。
[II-2-2.电荷传输性离子化合物]
本发明的电荷传输性离子化合物是上述电荷传输性化合物的阳离子自由基与上述本发明的电子接受性化合物的一部分即抗衡阴离子发生离子键合而成的化合物。
本发明的电荷传输性离子化合物可以通过将本发明的电子接受性化合物与本发明的空穴传输性化合物混合来得到,容易溶解于各种溶剂中。
除了阳离子自由基为高分子化合物来源的情况以外,本发明的电荷传输性离子化合物的分子量通常为1000以上、优选为1200以上、进一步优选为1400以上、另外通常为9000以下、优选为5000以下、进一步优选为4000以下的范围。
[II-2-3.电荷传输膜用组合物(B)的制备方法]
本发明的电荷传输性离子化合物优选将本发明的电子接受性化合物与本发明的空穴传输性化合物溶解在溶剂中并进行混合来制备。在该溶液中,空穴传输性化合物被本发明的电子接受性化合物氧化而发生阳离子自由基化,生成本发明的电子接受性化合物的抗衡阴离子与空穴传输性化合物的阳离子自由基的离子化合物、即本发明的电荷传输性离子化合物。
此时,优选本发明的空穴传输性化合物为芳香族叔胺化合物。这是由于,通过在溶液中进行混合,在芳香族叔胺化合物的容易氧化的部位即胺结构附近,本发明的电子接受性化合物存在的概率增高,芳香族叔胺化合物被本发明的电子接受性化合物氧化而发生阳离子自由基化,容易生成本发明的电子接受性化合物的抗衡阴离子与芳香族叔胺化合物的阳离子自由基的离子化合物。此时,从促进上述反应的方面出发,优选对溶液进行加热。
另外,还优选将本发明的电子接受性化合物与本发明的空穴传输性化合物的混合物加热来制备本发明的电荷传输性离子化合物。该混合物优选为将本发明的电子接受性化合物与本发明的空穴传输性化合物的混合物溶解在溶剂中并涂布所得到的溶液进行成膜而得到的膜。这是由于,通过对混合物进行加热,本发明的电子接受性化合物与本发明的空穴传输性化合物在混合物中相互扩散,在芳香族叔胺化合物的容易氧化的部位即胺结构附近,电子接受性化合物存在的概率增高,本发明的电子接受性化合物的抗衡阴离子与芳香族叔胺化合物的阳离子自由基的离子化合物容易生成。
本发明的电荷传输膜用组合物(B)中,可以单独含有上述本发明的电荷传输性离子化合物中的一种,也可以含有两种以上。电荷传输性离子化合物优选含有一种或两种,更优选单独含有一种。其原因在于,电荷传输性离子化合物的电离势的偏差小、空穴传输性优异。
含有电荷传输性离子化合物单独一种或两种的组合物是电子接受性化合物与空穴传输性化合物合计仅使用两种或仅使用三种而制备出的组合物,是使用至少一种本发明的电子接受性化合物与至少一种空穴传输性化合物制备出的组合物。
在本发明的电荷传输膜用组合物(B)中,除了电荷传输性离子化合物以外,还优选含有在[II-1-1.空穴传输性化合物]中说明的空穴传输性化合物。本发明的电荷传输膜用组合物(B)中的空穴传输性化合物的含量以相对于电荷传输性离子化合物的值计,优选为10质量%以上、更优选为20质量%以上、进一步优选为30质量%以上,并且优选为10000质量%以下、更优选为1000质量%以下。
在由本发明的电荷传输膜用组合物(B)形成的电荷传输膜中,正电荷从电荷传输性离子化合物迁移到附近的中性的空穴传输性化合物中,由此可发挥出较高的空穴注入·传输性能,因而电荷传输性离子化合物与中性的空穴传输性化合物以质量比计优选为1:100~100:1左右,更优选为1:20~20:1左右的比例。
[II-3.溶剂等]
在本发明的电荷传输膜用组合物(A)中,除了上述的电子接受性化合物和空穴传输性化合物以外,还可以根据需要含有其他成分、例如溶剂和各种添加剂等。特别是在使用本发明的电荷传输膜用组合物通过湿式成膜法形成电荷传输膜的情况下,优选使用溶剂制成上述的电子接受性化合物和空穴传输性化合物溶解的状态。
此处,本发明的电荷传输性离子化合物是通过将本发明的电子接受性化合物与本发明的空穴传输性化合物混合而生成的。即,电荷传输性离子化合物是源自电子接受性化合物与空穴传输性化合物的化合物。因此,含有本发明的电荷传输性离子化合物的电荷传输膜用组合物(B)可以与电荷传输膜用组合物(A)同样地根据需要含有其他成分,在通过湿式成膜法形成电荷传输膜的情况下,优选使用溶剂制成本发明的电荷传输性离子化合物溶解的状态。
作为本发明的电荷传输膜用组合物(A)中含有的溶剂,只要是上述的电子接受性化合物和上述的空穴传输性化合物均能够溶解的溶剂即可,对其种类没有特别限定。另外,作为本发明的电荷传输膜用组合物(B)中含有的溶剂,只要是能够溶解本发明的电荷传输性离子化合物的溶剂即可,对其种类没有特别限定。此处,溶解上述的电子接受性化合物和上述的空穴传输性化合物的溶剂是指空穴传输性化合物通常溶解0.005质量%以上、优选0.5质量%以上、进一步优选1质量%以上的溶剂,并且使电子接受性化合物通常溶解0.001质量%以上、优选0.1质量%以上、进一步优选0.2质量%以上的溶剂。由于本发明中使用的上述的电子接受性化合物具有高溶解性,因而能够应用各种溶剂。另外,溶解本发明的电荷传输性离子化合物的溶剂是指本发明的电荷传输性离子化合物通常溶解0.001质量%以上、优选0.1质量%以上、进一步优选0.2质量%以上的溶剂。
另外,作为本发明的电荷传输膜用组合物(A)中含有的溶剂,优选不包含可能使电子接受性化合物、空穴传输性化合物、它们混合而产生的自由载流子(阳离子自由基)失活的失活物质、或者可产生失活物质的物质。同样地,作为本发明的电荷传输膜用组合物(B)中含有的溶剂,优选不包含可能使本发明的电荷传输性离子化合物失活的失活物质、或者可产生失活物质的物质。
由于本发明中使用的电子接受性化合物、空穴传输性化合物、它们混合而产生的自由载流子(阳离子自由基)、以及本发明的电荷传输性离子化合物具有热力学、电化学稳定性,因而能够使用各种溶剂。作为优选的溶剂,例如可以举出醚系溶剂和酯系溶剂。具体地说,作为醚系溶剂,例如可以举出乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇-1-单甲醚乙酸酯(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。作为酯系溶剂,例如可以举出乙酸乙酯、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等。这些溶剂可以单独使用任意一种,也可以以任意的组合和比例使用两种以上。
作为除了上述的醚系溶剂和酯系溶剂以外能够使用的溶剂,例如可以举出苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃系溶剂、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等酰胺系溶剂、二甲基亚砜等。这些溶剂可以单独使用任意一种,也可以以任意的组合和比例使用两种以上。另外,也可以将这些溶剂中的一种或两种以上与上述的醚系溶剂和酯系溶剂中的一种或两种以上组合使用。特别是苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃系溶剂溶解电子接受性化合物、自由载流子(阳离子自由基)的能力低,因而优选将它们与醚系溶剂和酯系溶剂混合使用。
在使用溶剂的情况下,溶剂相对于本发明的电荷传输膜用组合物(A)、(B)的浓度通常为10质量%以上、优选为30质量%以上、更优选为50%质量以上、另外通常为99.999质量%以下、优选为99.99质量%以下、进一步优选为99.9质量%以下的范围。需要说明的是,在将两种以上的溶剂混合使用的情况下,使这些溶剂合计满足该范围。
需要说明的是,在将本发明的电荷传输膜用组合物(A)、(B)用于有机电致发光元件的情况下,由于有机电致发光元件是将多层的由有机化合物形成的层进行层积而形成的,因而要求各层均为均匀的层。在利用湿式成膜法形成层的情况下,若在薄膜形成用的溶液(电荷传输膜用组合物)中存在水分,则水分混入到涂膜中,膜的均匀性受损,因而优选溶液中的水分含量尽可能少。另外,由于通常在有机电致发光元件中大多使用阴极等因水分而显著劣化的材料,因此从元件劣化的方面出发也不优选水分的存在。
具体地说,本发明的电荷传输膜用组合物(A)、(B)中含有的水含量优选被抑制在通常为1质量%以下、优选为0.1质量%以下、更优选为0.05质量%以下。
作为降低组合物中的水含量的方法,例如可以举出氮气封入、干燥剂的使用、将溶剂预先脱水、使用水的溶解度低的溶剂等。其中,从在涂布工序中防止溶液涂膜吸收大气中的水分而发生白化的现象的方面出发,优选使用水的溶解度低的溶剂。
在被用于通过湿式成膜法进行成膜的用途中的情况下,本发明的电荷传输膜用组合物(A)、(B)优选以相对于组合物整体通常为10质量%以上、优选为30质量%以上、特别优选为50质量%以上的浓度含有水的溶解度低的溶剂(具体地说,例如25℃的水的溶解度为1质量%以下、优选为0.1质量%以下的溶剂)。
此外,作为本发明的电荷传输膜用组合物(A)、(B)可以含有的成分,可以举出粘结剂树脂、涂布性改良剂等。这些成分的种类和含量根据电荷传输膜用组合物的用途适宜地选择即可。
[II-4.电荷传输膜用组合物(A)与(B)的关系]
由本发明的电荷传输膜用组合物(A)形成的电荷传输膜的耐热性优异,同时具有高空穴注入·传输性能。以下对得到这样优异的特性的理由进行说明。
本发明的电荷传输膜用组合物(A)含有上述本发明的电子接受性化合物与空穴传输性化合物。本发明的电子接受性化合物中的阳离子具有超价的中心原子,其正电荷广泛地非局域化,因而具有高的电子接受性。由此产生电子从空穴传输性化合物向电子接受性化合物的阳离子的迁移,生成由空穴传输性化合物的阳离子自由基和抗衡阴离子形成的电荷传输性离子化合物。由于该空穴传输性化合物的阳离子自由基为电荷的载体,因而能够提高电荷传输膜的电导率。即,据信,在制备本发明的电荷传输膜用组合物(A)时,其至少一部分生成由空穴传输性化合物的阳离子自由基和本发明的电子接受性化合物的抗衡阴离子形成的本发明的电荷传输性离子化合物。
例如,在产生电子由下述式(17)表示的空穴传输性化合物向由式(1’)表示的电子接受性化合物的迁移的情况下,生成由式(18)表示的空穴传输性化合物的阳离子自由基和抗衡阴离子形成的电荷传输性离子化合物。
[化45]
Figure BDA0003041315810000531
另外,本发明的电子接受性化合物具有容易有效地生成由空穴传输性化合物的阳离子自由基和抗衡阴离子形成的电荷传输性离子化合物而不会发生升华或分解的特征。利用这样的特征,本发明的电子接受性化合物以及由空穴传输性化合物的阳离子自由基和抗衡阴离子形成的电荷传输性离子化合物发挥出优异的耐热性、电化学耐久性。作为其结果,电荷传输膜用组合物的耐热性、电化学耐久性也提高。
另外,本发明的电荷传输膜用组合物(B)含有耐热性、电化学耐久性优异的电荷传输性离子化合物。作为其结果,电荷传输膜用组合物(B)的耐热性和电化学耐久性优异。
这样,由本发明的电荷传输膜用组合物(A)、(B)形成的电荷传输膜和含有本发明的电荷传输性离子化合物的电荷传输膜兼具优异的耐热性和高空穴注入·传输性能,因而能够适当地用于有机电致发光元件、电子照相感光体、光电转换元件、有机太阳能电池、有机整流元件等各种用途中。其中优选用作有机电致发光元件的材料。特别适合用于形成有机电致发光元件的电荷传输层的用途中。其中,通过形成在有机电致发光元件的阳极与发光层之间存在的层、特别是空穴注入层,可改善阳极与空穴传输层或发光层的电气连接,降低驱动电压,同时还提高连续驱动时的稳定性。
将由本发明的电荷传输膜用组合物(A)、(B)形成的电荷传输膜用于各种用途的情况下,优选成型为膜状。对于成膜中使用的方法没有特别限制,由于电子接受性化合物和电荷传输性离子化合物对溶剂的溶解性优异,因而能够适当地用于基于湿式成膜法的薄膜生成。
特别是在使用本发明的电荷传输膜用组合物(A)、(B)形成电荷传输膜的情况下,在成膜时能够在高温下进行加热干燥,能够提高制造工序的简便性和元件特性的稳定性。特别是在通过湿式涂布法形成有机电致发光元件的空穴注入层的情况下,能够进行高温下的加热干燥,该高温下的加热干燥作为降低涂膜中的水含量的方法是有用的,从而能够降低作为使有机电致发光元件显著劣化的主要原因的水分和残留溶剂的存在。另外,由于由本发明的电荷传输膜用组合物(A)、(B)形成的电荷传输膜的耐热性高,因而所制造出的有机电致发光元件的耐热性也得到大幅改善。
进而,由于本发明的电子接受性化合物的耐热性高、具有高电子接受性,同时具有适度的升华性,因而除了上述的湿式成膜法以外,在基于真空蒸镀法的薄膜生成中也能够使用,能够扩大有机电致发光元件等的设计自由度。
[III.具有交联基团的电子接受性化合物的使用]
具有交联基团的电荷传输性化合物为高分子化合物(以下记载为电荷传输性高分子化合物),在电子接受性化合物为低分子化合物且具有交联基团的情况下,优选电荷传输性高分子化合物的交联基团的交联开始温度与电子接受性化合物的交联基团的交联开始温度不同。
在由本发明的电荷传输膜用组合物(A)、(B)形成的电荷传输膜中,产生了空穴传输性化合物的一部分与电子接受性化合物发生离子键合的部位。与未离子键合有电子接受性化合物的空穴传输性化合物的其他部分相比,空穴传输性化合物的一部分与电子接受性化合物发生离子键合的部位为体积大的结构。因此据信,在存在电子接受性化合物的部位和不存在电子接受性化合物的部位之间,在空穴传输性化合物中容易产生应力。
据信,在加热时,空穴传输性化合物因热所致的大幅热运动使该应力缓和,但在恢复常温时,在电子接受性化合物存在的周围,在空穴传输性化合物中残留有应力。
据信,在空穴传输性化合物的交联基团与电子接受性化合物的交联基团相同的情况下,基于这些原因的残存应力招致通电时的电荷的局域化,可能成为妨碍发光效率提高的主要原因,或者可能成为空穴传输性化合物的化学稳定性下降而妨碍驱动寿命的长寿命化的主要原因。
此处考虑具有交联开始温度相对较低的交联基团的化合物与具有交联开始温度相对较高的交联基团的化合物的混合体系。将该混合体系在交联开始温度高的交联基团能够发生交联的温度下进行交联的情况下,通常温度越高越容易发生交联反应,因而据信,在一定的温度下,交联开始温度相对较低的交联基团也更容易彼此发生反应。
从而据信,在电子接受性化合物的交联基团的交联开始温度低于空穴传输性化合物的交联基团的交联开始温度的情况下,先开始电子接受性化合物彼此的交联反应。此时,由于膜中的电子接受性化合物的存在比少于空穴传输性化合物,因而据信,能够相互交联的电子接受性化合物在附近存在的概率低,电子接受性化合物彼此发生了交联的区域微小。并且据信,未反应的单分子的电子接受性化合物的存在比减小,在空穴传输性化合物发生交联时,空穴传输性化合物被电子接受性化合物交联的比例减小,在膜中不容易残存应力。
反之,在空穴传输性化合物的交联基团的交联开始温度低于电子接受性化合物的交联基团的交联开始温度的情况下,据信先开始空穴传输性化合物彼此的交联反应。此时据信,通过电子接受性化合物的适度扩散,可缓和空穴传输性化合物的热运动下的应力。因此据信,在空穴传输性化合物彼此交联时,其未被电子接受性化合物固定,因而在膜中不容易残存应力。另外据信,由于空穴传输性化合物彼此先一边缓和应力一边进行交联,因而比电子接受性化合物的交联基团的交联开始温度低于空穴传输性化合物的交联基团的交联开始温度的情况更加稳定。
如以上所述,据信在空穴传输性化合物的交联基团与电子接受性化合物的交联基团的交联开始温度不同的情况下,在膜中不容易残存应力,具有可提高有机电致发光元件的发光效率的效果和提高驱动寿命的效果。并且据信,在空穴传输性化合物的交联基团的交联开始温度低于电子接受性化合物的交联基团的交联开始温度的情况下,该效果更高。
此外据信,在空穴传输性化合物为高分子化合物的情况下,该效果显著。其理由据信是由于,在高分子化合物中,加热时的高温所致的分子的热运动大,通过交联而被固定的分子的形状复杂,在恢复常温时的残余应力大。从而据信,上述的效果高。
交联开始温度是指交联基团随着温度上升而彼此开始结合的温度。交联开始温度的优选范围通常为100℃以上400℃以下,从化合物的稳定性的方面出发更优选为130℃以上350℃以下、特别优选为140℃以上300℃以下、最优选为150℃以上280℃以下。
交联开始温度利用DSC法测定。在DSC法中,设横轴为温度、纵轴为放热量,使样品以一定速度升温,将此时的放热量作图,得到曲线图。图2中示出了曲线图的示意图。在该曲线图中,设放热前的区域为基线,将放热量以一定的比例增加的区域视作交联反应的界线(line),求出将这两条线外推所相交的点的温度,作为交联开始温度。
作为本发明中的交联基团的交联开始温度,如下文所述,使用在模型化合物中设置该交联基团而得到的化合物来测定交联开始温度,将该温度视作该交联基团的交联开始温度。
对于本发明的电荷传输膜用组合物,如下文所述,通过湿式成膜法形成薄膜、干燥后,进行加热处理。在本发明的电荷传输膜用组合物中包含具有交联基团的电子接受性化合物或具有交联基团的电荷传输性化合物的情况下,在上述加热处理时发生交联反应。在电荷传输性高分子化合物的交联基团的交联开始温度与电子接受性化合物的交联基团的交联开始温度不同的情况下,在将较高的交联开始温度设为TH(℃)、将较低的交联开始温度设为TL(℃)、将上述加热处理时的温度设为TB(℃)时,
TH与TL的关系优选为TH-TL≥10,更优选为TH-TL≥20。
另外,TH、TL和TB的关系优选为TL<TB,更优选为TL<TB≤TL+10,进一步优选为TL<TB≤TH。
其理由是由于,在TB高于TL时,交联温度低的化合物更容易发生交联反应。另外,若TB为TL+10℃以下,则交联温度高的交联反应相比交联温度低的交联反应而言反应缓慢,因而容易得到上述的效果。另外,如图2所示,即使在交联开始温度以下时,在DSC测定中也观测到放热,因而据信,交联基团的一部分缓慢地发生交联反应。这是由于,即使体系的温度为交联的活化能量以下,从几率上来说也会存在一些处于超过活化能量的状态的交联基团。因此据信,在TB为TH以下时,交联开始温度高的交联基团也进行交联反应,但该反应缓慢,因而交联温度低的交联基团先进行交联反应,容易得到上述的效果。
[IV.有机电致发光元件]
接下来参照图1(a)~图1(c)对本发明的有机电致发光元件进行说明。需要说明的是,图1(a)~图1(c)均为示意性示出本发明的一个实施方式的有机电致发光元件的构成的示例的截面图。
图1(a)中示出的有机电致发光元件100a具有基板101以及依次层积在基板101上的阳极102、空穴注入层103、发光层105和阴极107。有机电致发光元件100a利用电能发光。
基板101为有机电致发光元件100a的支撑体。作为形成基板101的材料,可以举出石英板、玻璃板、金属板、金属箔、塑料膜和塑料片等。它们之中,优选玻璃板、聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜等的透明的塑料片。需要说明的是,在基板101中使用塑料的情况下,优选在基板101的单面或双面设置致密的氧化硅膜等来提高气体阻隔性。
阳极102设置在基板101上,起到向空穴注入层103中注入空穴的作用。作为阳极102的材料,可以举出铝、金、银、镍、钯、铂等金属;铟和/或锡的氧化物等导电性金属氧化物;碘化铜等卤化金属;炭黑;聚(3-甲基噻吩)、聚吡咯、聚苯胺等导电性高分子等。作为阳极102的形成方法,通常可以举出:在基板101上的溅射、真空蒸镀等;将银等金属微粒、碘化铜等微粒、炭黑、导电性金属氧化物微粒或导电性高分子微粉末等分散在适当的粘结剂树脂溶液中并涂布在基板101上的方法;通过电解聚合在基板101上直接形成导电性聚合薄膜的方法;在基板101上涂布导电性高分子溶液的方法等。阳极102的可见光透过率通常优选为60%以上、特别优选为80%以上。阳极102的厚度通常为1000nm以下、优选为500nm以下,通常为5nm以上、优选为10nm以上。
空穴注入层103设置在阳极102上。
空穴注入层103优选为包含上述[I.电子接受性化合物]中记载的电子接受性化合物和上述[II-1-1.空穴传输性化合物]中记载的空穴传输性化合物的层。这种情况下,空穴注入层103中的电子接受性化合物的含量通常为0.1质量%以上、优选为1质量%以上、并且通常为50质量%以下、优选为25质量%以下的范围。需要说明的是,此处规定的电子接受性化合物的含量范围在将含有电子接受性化合物的层设为有机电致发光元件中的空穴注入层以外的层的情况下也是同样的。
在使用了本发明中的具有交联基团的电子接受性化合物的空穴注入层103上,优选如图1(a)所示直接形成发光层105。通常在与包含电子接受性化合物的层相接地形成发光层时,电子接受性化合物或电子接受性化合物的阴离子极微量地扩散到发光层内,发光层内的激发子被淬灭,发光效率降低,因而,为了在一定亮度下发光需要高电压化,可能导致驱动寿命降低。
但是,在使用了具有本发明的交联基团的电子接受性化合物的空穴注入层内,由于电子接受性化合物通过交联而被固定,因而可以认为不会扩散到发光层内,发光效率提高,驱动电压不上升反而会降低,进而驱动寿命提高。
或者优选空穴注入层103为包含上述[II-2-2.电荷传输性离子化合物]中记载的电荷传输性离子化合物的层。这种情况下,空穴注入层103中的本发明的电荷传输性离子化合物的含量通常为0.1质量%以上、优选为1质量%以上、并且通常为99质量%以下、优选为95质量%以下的范围。需要说明的是,此处规定的电荷传输性离子化合物的含量的范围在将含有电荷传输性离子化合物的层设为有机电致发光元件中的空穴注入层以外的层的情况下也是同样的。
此处,如上所述,本发明的电荷传输性离子化合物和电子接受性化合物的耐热性优异、具有高的电子接受性,同时具有适度的升华性,并且在溶剂中的溶解性高,因而在基于真空蒸镀法的层形成中以及在基于湿式成膜法的层形成中均能够应对。
在利用真空蒸镀法形成层的情况下,将电子接受性化合物和空穴传输性化合物投入到设置在真空容器内的各自的坩埚中,将真空容器内利用适当的真空泵排气到10-4Pa左右后,将各自的坩埚加热,独立地控制电子接受性化合物与空穴传输性化合物的蒸发量使其蒸发,在与坩埚相向放置的基板的阳极102上形成空穴注入层103。
或者,将电荷传输性离子化合物投入到设置在真空容器内的坩埚中,将真空容器内利用适当的真空泵排气到10-4Pa左右后,将坩埚加热,控制蒸发量使其蒸发,在与坩埚相向放置的基板的阳极102上形成空穴注入层103。优选的是,将空穴传输性化合物与电荷传输性离子化合物投入到各自的坩埚中,控制蒸发量使其蒸发,在阳极102上形成含有电荷传输性离子化合物和空穴传输性化合物的空穴注入层103。
在利用湿式成膜法形成层的情况下,向规定量的电子接受性化合物和空穴传输性化合物中根据需要添加不会形成电荷阱的粘结剂树脂或涂布性改良剂,制备成涂布溶液、即电荷传输膜用组合物(A),通过旋涂法或浸渍涂布法等湿式成膜法涂布在阳极102上,干燥形成空穴注入层103。
或者,向规定量的电荷传输性离子化合物中根据需要添加空穴传输性化合物、不会形成电荷阱的粘结剂树脂或涂布性改良剂,制备成涂布溶液、即电荷传输膜用组合物(B),通过旋涂法或浸渍涂布法等湿式成膜法涂布在阳极102上,干燥形成空穴注入层103。
像这样形成的空穴注入层103的膜厚通常为5nm以上、优选为10nm以上、并且通常为1000nm以下、优选为500nm以下的范围。
发光层105被设置在空穴注入层103上,其由使得从阴极107注入的电子与从空穴注入层103传输的空穴在被施加有电场的电极间有效地再结合、并且通过再结合而有效地发光的材料形成。作为形成发光层105的材料,适宜地使用现有公知的材料即可,可以举出:8-羟基喹啉的铝络合物等金属络合物、10-羟基苯并[h]喹啉的金属络合物、双苯乙烯基苯衍生物、双苯乙烯基亚芳基衍生物、(2-羟基苯基)苯并噻唑的金属络合物、噻咯衍生物等低分子发光材料;在聚(对亚苯基乙炔)、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯]、聚(3-烷基噻吩)、聚乙烯基咔唑等高分子化合物中混合发光材料和电子迁移材料而成的体系等。
另外,通过将例如8-羟基喹啉的铝络合物等金属络合物作为主体材料,并按照相对于主体材料通常为0.1质量%以上、10质量%以下的范围的量掺杂红荧烯等并四苯衍生物、喹吖啶酮衍生物、二萘嵌苯等稠合多环芳香环等,从而能够大幅提高有机电致发光元件的发光特性、特别是驱动稳定性。
这些材料通过真空蒸镀法或湿式成膜法涂布在空穴注入层103上,而在空穴注入层103上形成薄膜。像这样形成的发光层105的膜厚通常为10nm以上、优选为30nm以上,并且通常为200nm以下、优选为100nm以下。
阴极107起到向发光层105中注入电子的作用。作为阴极107使用的材料优选功函低的金属,例如使用锡、镁、铟、钙、铝、银等适当的金属或它们的合金。作为具体例,可以举出镁-银合金、镁-铟合金、铝-锂合金等低功函合金电极。阴极107的膜厚通常与阳极102为同样的范围。在出于保护由低功函金属形成的阴极107的目的而在其上进一步层积功函高且对大气稳定的金属层时,对于增加元件的稳定性是有效的。为了该目的,使用铝、银、铜、镍、铬、金、铂等金属。进一步地,通过在阴极107与发光层105的界面插入LiF、MgF2、Li2O等极薄绝缘膜(膜厚0.1nm~5nm)来制成阴极,能够提高有机电致发光元件的效率。
在图1(b)中示出的有机电致发光元件100b中,为了提高有机电致发光元件的发光特性,在空穴注入层103与发光层105之间设置空穴传输层104,其他层与图1(a)中示出的有机电致发光元件100a具有同样的构成。作为空穴传输层104的材料,需要为能够提高来自空穴注入层103的空穴注入效率、并且能够有效地传输所注入的空穴的材料。因此,要求其具有适度的电离势,而且空穴迁移率大,进而稳定性优异,在制造时和使用时不容易产生成为阱的杂质。另外,由于该空穴传输层104为与发光层105直接相接的层,因而优选其不包含使发光消光的物质。
作为用于形成空穴传输层104的材料,可以举出与作为本发明的电荷传输膜用组合物和有机电致发光元件中含有的空穴传输性化合物而示例出的化合物同样的材料。空穴传输层104通过利用湿式成膜法或真空蒸镀法将这些空穴传输性化合物层积在空穴注入层103上而形成。像这样形成的空穴传输层104的膜厚通常为10nm以上、优选为30nm以上、并且通常为300nm以下、优选为100nm以下的范围。
图1(c)中示出的有机电致发光元件100c在发光层105与阴极107之间设有空穴阻挡层108和电子传输层106,其他层与图1(b)所示的有机电致发光元件100b具有同样的构成。
空穴阻挡层108被设置在发光层105与后述的电子传输层106之间。空穴阻挡层108起到阻挡从阳极102迁移来的空穴到达阴极107的作用、以及将从阴极107注入的电子有效地传输到发光层105的作用。作为构成空穴阻挡层108的材料所要求的物性,可以举出:电子迁移率高、空穴迁移率低;能隙(HOMO、LUMO之差)大;激发三重态能级(T1)高。作为满足这样的条件的空穴阻挡层108的材料,例如可以举出双(2-甲基-8-羟基喹啉)(苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(三苯基硅醇)铝等混合配体络合物、双(2-甲基-8-喹啉)铝-μ-氧代-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化合物、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、浴铜灵等菲咯啉衍生物等。进而,具有至少1个2,4,6位被取代的吡啶环的化合物也优选作为空穴阻挡层108的材料。只要不显著损害本发明的效果,则空穴阻挡层108的膜厚为任意的,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。
要求在电子传输层106中使用的化合物中从阴极107的电子注入容易、电子的传输性能更大。作为这样的电子传输性材料,例如可以举出8-羟基喹啉的铝络合物、噁二唑衍生物或将它们分散在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等树脂中的体系、菲咯啉衍生物、2-叔丁基-9,10-N,N’-二氰基蒽醌二亚胺、n型氢化非晶态碳化硅、n型硫化锌、n型硒化锌等。电子传输层106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。
需要说明的是,图1(a)~图1(c)所示的有机电致发光元件100a~100c并不限于图示的结构。例如,也可以为与图1(a)~图1(c)所示的结构相反的结构,即可以在基板101上依次层积阴极107、发光层105、空穴注入层103、阳极102。另外,只要不违反本发明的宗旨,则在图1(a)~图1(c)所示的各层之间可以进一步设置其他的任意层、或者将任意二层以上的层设置成一体。进而还能够在2片基板(至少一者的透明性高)之间设置有机电致发光元件。
需要说明的是,含有本发明的电荷传输性离子化合物的层也可以不必为与阳极102相接的空穴注入层103,而为设置在阳极102与阴极107之间的任一层,但优选在阳极102与发光层105之间、即优选为空穴注入层103或空穴传输层104,更优选为空穴注入层103。
对使用本发明的电荷传输膜用组合物通过湿式成膜法形成的具有薄层的有机电致发光元件100a~100c的制造方法更详细地进行说明。有机电致发光元件100a~100c如下进行制造:通过向基板101上进行溅射、真空蒸镀等形成阳极102,使用本发明的电荷传输膜用组合物通过湿式成膜法在所形成的阳极102的上层形成空穴注入层103和空穴传输层104中的至少1层,通过真空蒸镀法或湿式成膜法在所形成的空穴注入层103和/或空穴传输层104的上层形成发光层105,根据需要通过真空蒸镀法或湿式成膜法在所形成的发光层105的上层形成空穴阻挡层108和/或电子传输层106,在所形成的电子传输层106上形成阴极107,由此来制造有机电致发光元件。
在通过湿式成膜法形成空穴注入层103和空穴传输层104中的至少1层的情况下,通常在规定量的电子接受性化合物和空穴传输性化合物中根据需要添加不会形成电荷阱的粘结剂树脂或涂布性改良剂等添加剂等,溶解而制备涂布液、即电荷传输膜用组合物,通过旋涂法或浸渍涂布法等湿式成膜法涂布在阳极102上,进行干燥,形成空穴注入层103和空穴传输层104中的至少1层。
从空穴迁移率的方面出发,粘结剂树脂的含量相对于这些层通常优选为50质量%以下、更优选为30质量%以下,最优选实质上不含有粘结剂树脂的状态。
另外,对于使用本发明的电荷传输膜用组合物(A)、(B)形成的薄膜,通过在干燥工序后进一步经历加热工序,能够活化所得到的膜中含有的分子的迁移,达成热稳定的薄膜结构,由此可提高膜的表面平坦性,同时可降低薄膜中含有的水分的量(该水分是元件劣化的原因),因而优选。
具体地说,在基于湿式成膜法的薄膜形成和干燥工序后,为了通过加热处理充分得到表面平坦化效果和脱水效果,优选在通常为60℃以上、其中为90℃以上、进而为120℃以上、特别为150℃以上、并且通常为350℃以下的温度进行处理。但是,在该组合物中含有空穴传输性化合物、且空穴传输性化合物的结晶性高的情况下,通过加热可能生成结晶、膜的表面平坦性可能会降低,因而优选在比空穴传输性化合物的玻璃化转变温度Tg低的温度、优选低10℃以上的温度进行加热。另一方面,在该组合物中含有的空穴传输性化合物的非晶质性高的情况下,据信空穴传输性化合物分子的迁移进一步活化,为了进一步提高膜的表面平坦性,优选在空穴传输性化合物的玻璃化转变温度Tg以上的温度进行处理。
需要说明的是,在本发明中,空穴传输性化合物的结晶性高是指,在DSC测定中在玻璃化转变温度Tg以上、350℃以下的范围观测到结晶温度Tc,或者在DSC测定中在350℃以下的范围未观测到明确的玻璃化转变温度Tg。另一方面,空穴传输性化合物的非晶质性高是指,在DSC测定中在玻璃化转变温度Tg以上、350℃以下的范围未观测到结晶温度Tc。
加热时间通常为1分钟以上、优选为5分钟以上、更优选为10分钟以上、并且通常为8小时以下、优选为3小时以下、更优选为90分钟以下的范围。
对于像这样使用本发明的电荷传输膜用组合物(A)、(B)通过湿式成膜法形成的层,由于表面平滑,因而能够消除因ITO等阳极102的表面粗糙度而引起的元件制作时的短路问题。
作为含有电子接受性化合物和电荷传输性化合物的电荷传输膜中使用的电荷传输性化合物,可以使用作为上述空穴传输性化合物示例出的物质,优选物也与上述是同样的。另外,还可以适当地含有电子接受性化合物与电荷传输性化合物以外的物质。该电荷传输膜的电阻率低,优选被用于有机电致发光元件中,此外还能够用于电子照相感光体、光电转换元件、有机太阳能电池、有机整流元件等各种用途中。
通常,该电荷传输膜优选使用含有该电子接受性化合物和电荷传输性化合物的电荷传输膜用组合物,通过湿式成膜法来形成。该组合物中含有的电荷传输性化合物与上述相同。另外,在通过湿式成膜法形成的情况下,该组合物通常含有溶剂,作为溶剂,与作为上述的含有电荷传输性离子化合物的电荷传输膜用组合物中使用的溶剂而示例出的溶剂是同样的。需要说明的是,该组合物也可以含有电子接受性化合物、电荷传输性化合物和溶剂以外的成分。
实施例
以下举出实施例更详细地说明本发明。需要说明的是,以下的实施例是为了详细地说明本发明而示出的,只要不违反其宗旨,则本发明并不限于以下实施例。
[合成例1(B-1)的合成]
向四(九氟联苯基)硼锂(89.5g)的二氯甲烷(900ml)溶液中添加氯化枯基甲苯基碘鎓(26g),在室温下反应5小时。将二氯甲烷层用纯净水清洗数次,进行活性炭处理后,在减压下浓缩。将残渣再结晶,得到目的物(B-1)(31g)。
所合成的化合物的结构通过MS分析、NMR鉴定。MS分析的测定条件如下。
MS分析测定条件:离子化法:ESI(+/-)
阳离子:C16H18I+(337.0)
阴离子:C48BF36 -(1271.0)
[合成例2(B-18)的合成]
将3-双环[4,2,0]八-1,3,5-三烯硼酸(30.3g)、1,4-二溴-2,3,5,6-四氟苯(125.9g)、1,2-二甲氧基乙烷(1L)、2.0M磷酸三钾水溶液(0.26L)的混合溶液用氩脱气。其后添加四(三苯基膦)钯(0)(7.3g),在内温73℃加热搅拌7.5小时。
自然冷却至室温后,添加纯净水(0.25L),用甲苯(1.8L)萃取。将有机层用纯净水(0.5L)、饱和氯化钠水溶液(0.5L)依次清洗后,用无水硫酸镁干燥,过滤,将滤液浓缩。将残渣用硅胶柱色谱提纯,得到了3-(4-溴-2,3,5,6-四氟苯基)双环[4,2,0]八-1,3,5-三烯(45.5g)。
在氩气流下,将3-(4-溴-2,3,5,6-四氟苯基)双环[4,2,0]八-1,3,5-三烯(44.4g)的干燥二乙醚(760mL)溶液冷却至内温-74℃,利用50分钟时间滴加1.65M正丁基锂-正己烷溶液(82.1mL),搅拌1小时10分钟。接下来,利用18分钟滴加1M三氯化硼-庚烷溶液(26.8mL)。利用2小时20分钟升温搅拌至内温10℃后,于室温搅拌15小时。滴加纯净水(80mL)搅拌一会儿后,将油水分离,将水层用二乙醚(100mL)萃取。合并有机层,进行减压浓缩。将残渣用硅胶柱色谱处理,得到了四(4-(双环[4,2,0]八-1,3,5-三烯-3-基)-2,3,5,6-四氟苯基)硼酸锂(17.7g)。
在氩气流下,在内温14℃利用6分钟向四(4-(双环[4,2,0]八-1,3,5-三烯-3-基)-2,3,5,6-四氟苯基)硼酸锂(17.6g)的甲醇(230mL)溶液中分次投入氯化枯基甲苯基碘鎓(6.40g)。在内温17℃搅拌2小时后,在减压下蒸馏除去甲醇。再溶解于二氯甲烷(150mL)中,滤去无机盐后,将滤液浓缩。将残渣用硅胶柱色谱处理,得到目的物(B-18)(19.77g)。所合成的化合物的结构利用NMR鉴定。
[合成例3(B-20)的合成]
在氩气流下,在内温8℃在搅拌下向四[4’-(1,2-二氢环丁并[a]萘-4-基)-2,2’3,3’,5,5’,6,6’-八氟-1,1’-联苯-4-基]硼酸锂(25.6g)、二氯甲烷(80mL)的甲醇(330mL)溶液中缓慢地分次投入4-异丙基-4’-甲基二苯基氯化碘鎓(4.24g,1.00eq.)。在内温8℃~9℃搅拌2小时后,在减压下蒸馏除去甲醇。再溶解于二氯甲烷(150mL)中,滤去无机盐后,将滤液浓缩。
将残渣用硅胶柱色谱(己烷/二氯甲烷=1/2~1/4)提纯,得到目的物(B-20)(20.9g,收率85.6%)。所合成的化合物的结构用NMR鉴定。
[合成例4(B-23)的合成]
在氩气氛下,用冰冷却并在搅拌下向四[2,2’3,3’,5,5’,6,6’-八氟-3”-5”-双(三氟甲基)[1,1’:4’,1”]三联苯-4-基]硼酸锂(530mg,0.2132mmol)的二氯甲烷(1mL)、甲醇(12mL)溶液中缓慢地投入4-异丙基-4’-甲基二苯基氯化碘鎓(79.5mg,1.00eq.)。在室温搅拌2小时后,在减压下蒸馏除去甲醇。再溶解于二氯甲烷(5mL)中,滤去无机盐后,将滤液浓缩。将残渣用硅胶柱色谱(己烷/二氯甲烷=1/2~1/4)提纯,得到目的物(B-23)(395mg,收率77.6%)。将所合成的化合物的结构用NMR鉴定。
[合成例5(B-24)的合成]
在氩气氛下,用冰冷却并在搅拌下向四[2,3,5,6-四氟-4-(三氟甲基)苯基]硼酸锂(17.6g)、二氯甲烷(90mL)、甲醇(350mL)的溶液中缓慢地投入4-异丙基-4’-甲基二苯基氯化碘鎓(7.40g,1.00eq.)。在室温搅拌4小时后,在减压下蒸馏除去甲醇。再溶解于二氯甲烷中,滤去无机盐后,将滤液浓缩。将残渣用硅胶柱色谱(己烷/二氯甲烷=1/1、二氯甲烷、乙腈)多次提纯,将残渣用正戊烷悬浮洗涤,得到目的物(B-24)(15.9g,收率65%)。
将所合成的化合物的结构用MS分析、NMR进行鉴定。MS分析的测定条件如下。
MS分析测定条件:离子化法:ESI(+/-)
阳离子:C16H18I+(337.0)
阴离子:C28BF28 -(879.0)
[合成例6(B-28)的合成]
氩气流下,在室温下,向2-(1,2-二氢环丁并[a]萘-4-基)-4,4,5,5,-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷(9.10g,32.48mmol)、4,4’-二溴八氟-1,1’-联苯(29.80g,2.0eq.)、1,2-二甲氧基乙烷(162mL)的溶液中添加2.0M磷酸三钾水溶液(40.6mL,2.50equiv.),在40度进行氩置换。其后加入四(三苯基膦)钯(2.40g,6.4mol%),在内温72℃~74℃加热搅拌9小时。
冷却至室温后,注入甲苯(500mL)和纯净水(150mL),搅拌一会儿后,将油水分离,将水层用甲苯(500mL)提取。将2层有机层合并,用纯净水(200mL)、饱和食盐水(200mL)依次清洗后,用无水硫酸镁干燥,过滤后将滤液浓缩。
将残渣用硅胶柱色谱(己烷)提纯,得到4’-溴-2,2’3,3’,5,5’,6,6’-八氟-4-(1,2-二氢环丁并[a]萘-4-基)[1,1’]-联苯(10.11g,收率58.8%)。
在氩气氛下,在将4-溴-2,3,5,6-四氟三氟甲苯(1.00g,3.37mmol,3.18eq.)、干燥二乙醚(10mL)的溶液冷却至内温-74℃后,在内温-74℃~-68℃滴加1.6M正丁基锂-正己烷溶液(2.0mL,3.20equiv.),进一步搅拌1小时。接下来,在内温-72~-69℃滴加1M三氯化硼-庚烷溶液(1.1mL,1.06mmol),得到三[2,3,5,6-四氟-4-(三氟甲基)苯基]硼的溶液。
在氩气氛下,在将4’-溴-2,2’3,3’,5,5’,6,6’-八氟-4-(1,2-二氢环丁并[a]萘-4-基)[1,1’]-联苯(561mg,1.06mmol)的干燥二乙醚(11mL)溶液冷却至内温-75℃后,在内温-75℃~-68℃滴加1.6M正丁基锂-正己烷溶液(700uL,1.06equiv.),进一步搅拌1小时。在内温-77℃~-66℃将所得到的锂体溶液滴加到前面制备的三[2,3,5,6-四氟-4-(三氟甲基)苯基]硼的溶液中。将反应液在室温搅拌一夜后,用纯净水(5mL)淬灭,将油水分离,将水层用二乙醚提取。将2层醚层合并,进行减压浓缩。将残渣用硅胶柱色谱(用乙酸乙酯/己烷=1/1~1/0~甲醇/乙酸乙酯=1/49进行溶出)进行色谱柱提纯,得到[4’-(1,2-二氢环丁并[a]萘-4-基)-2,2’,3,3’,5,5’,6,6’-八氟-1,1’-联苯-4-基]-三[2,3,5,6-四氟-4-(三氟甲基)苯基]硼酸锂(0.77g,41.4%)。
在氩气氛下,用冰冷却并在搅拌下向[4’-(1,2-二氢环丁并[a]萘-4-基)-2,2’,3,3’,5,5’,6,6’-八氟-1,1’-联苯-4-基]-三[2,3,5,6-四氟-4-(三氟甲基)苯基]硼酸锂(1.350g,0.8245mmol)的二氯甲烷(4mL)、甲醇(15mL)溶液中缓慢地投入4-异丙基-4’-甲基二苯基氯化碘鎓(307mg,1.00equiv.)。在室温搅拌2小时后,在减压下蒸馏除去甲醇。再溶解于二氯甲烷(9mL)中,滤去无机盐后,将滤液浓缩。将残渣用硅胶柱色谱(乙酸乙酯/己烷=1/1~1/0、甲醇/乙酸乙酯=1/49、乙腈)进行数次提纯,得到目的物(B-28)(630mg,收率52.7%)。
将所合成的化合物的结构用MS分析、NMR进行鉴定。MS分析的测定条件如下。
MS分析测定条件:离子化法:ESI(+/-)
阳离子:C16H18I+(337.0)
阴离子:C45BF29 -(1111.0)
[合成例7(B-19)的合成]
在氩气氛下,投入化合物7(3.00g)、二氯甲烷(11mL)、甲醇(45mL),在冰冷却下,在搅拌下缓慢地投入4-异丙基-4’-甲基二苯基氯化碘鎓(653mg,1.00equiv.)。在室温搅拌2小时搅拌后,在减压下蒸馏除去甲醇。再溶解于二氯甲烷(15mL)中,滤去无机盐后,将滤液浓缩。将残渣用柱色谱(乙酸乙酯/己烷=1/3~1/0、甲醇/乙酸乙酯=1/49、乙腈)进行数次提纯,得到目的物(B-19)(1.722g,收率58.6%)。将所合成的化合物的结构用MS分析、NMR进行鉴定。MS分析的测定条件如下。
MS测定条件:离子化法:ESI(+/-)
阳离子:C16H18I+(337.0)
阴离子:C63H21BF29 -(1339.0)
[实施例1]
利用以下的方法制作与图1(c)所示的有机电致发光元件100c具有同样的层构成的有机电致发光元件。
将在玻璃基板上以130nm的厚度堆积氧化铟锡(ITO)透明导电膜而得到的材料(三容真空公司制造,溅射成膜品)使用通常的光刻技术和盐酸蚀刻图案化为2mm宽的条纹,形成阳极。将像这样图案形成有ITO的基板按照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、利用超纯水的水洗的顺序清洗后,用压缩空气使其干燥,最后进行紫外线臭氧清洗。
首先将具有下述结构式(HI-1)的电荷传输性高分子化合物100质量份与具有(B-1)的结构的电子接受性化合物(该电子接受性化合物相对于电荷传输性高分子化合物为0.2mol/kg的量)溶解在苯甲酸乙酯中,制备5000质量份的溶液。
在大气中,将该溶液旋涂在上述基板上,在大气中用洁净烘箱在230℃干燥60分钟,形成膜厚36nm的均匀的薄膜,作为空穴注入层。
接着,将具有下述结构式(HT-1)的电荷传输性高分子化合物100质量份溶解在环己苯中,制备2.5wt%的溶液。
将该溶液在氮手套箱中旋涂在涂布成膜有上述空穴注入层的基板上,利用氮手套箱中的加热板在230℃干燥60分钟,形成膜厚40nm的均匀的薄膜,作为空穴传输层。
[化46]
Figure BDA0003041315810000671
接着,作为发光层的材料,称量下述结构式(H-1)45质量份、下述结构式(H-2)55质量份和下述结构式(D-1)20质量份,溶解在环己苯中,制备6wt%的溶液。
将该溶液在氮手套箱中旋涂在涂布成膜有上述空穴传输层的基板上,利用氮手套箱中的加热板在130℃干燥20分钟,形成膜厚56nm的均匀的薄膜,作为发光层。
[化47]
Figure BDA0003041315810000681
[化48]
Figure BDA0003041315810000682
将成膜到发光层为止的基板设置在真空蒸镀装置中,将装置内排气到2×10-4Pa以下。
接着,将下述结构式(HB-1)所示的化合物利用真空蒸镀法以
Figure BDA0003041315810000683
/秒的速度在发光层上成膜,形成膜厚10nm的空穴阻挡层。
接着,将作为电子传输层的材料的下述结构式(E-1)所示的铝的8-羟基喹啉络合物用坩埚加热,进行蒸镀。
以蒸镀速度为
Figure BDA0003041315810000684
/秒将膜厚10nm的膜层积在空穴阻挡层上,形成电子传输层。
[化49]
Figure BDA0003041315810000691
[化50]
Figure BDA0003041315810000692
此处,将成膜进行至电子传输层为止的基板暂且由真空蒸镀装置内取出到大气中,按照与阳极的ITO条纹正交的方式,将作为阴极蒸镀用的掩模的2mm宽的条纹状荫罩与基板密合,设置在另外的真空蒸镀装置内,进行排气,直至装置内的真空度达到4×10-4Pa以下为止。接着,作为阴极,首先将氟化锂(LiF)用钼舟以蒸镀速度
Figure BDA0003041315810000693
/秒按照0.5nm的膜厚蒸镀在电子传输层上。进一步地,将铝同样地用钼舟加热,以蒸镀速度
Figure BDA0003041315810000694
/秒~
Figure BDA0003041315810000695
/秒形成膜厚80nm的铝层,来形成阴极。如以上所述,得到了具有2mm×2mm尺寸的发光面积部分的有机电致发光元件。
[比较例1]
将空穴注入层的电子接受性化合物由(B-1)变更为下述(AC-1),除此以外,与实施例1同样地制作有机电致发光元件。
[化51]
Figure BDA0003041315810000696
对于所得到的实施例1和比较例1的有机电致发光元件,进行以亮度1000cd/m2发光时的电压(V)、电流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)的测定,电压(V)为减去比较例1的值所得到的相对值(V),电流效率、功率效率为将比较例1设为100时的相对值,记载与下述的表1中。如表1的结果所示,可判断出与(AC-1)中制作的有机电致发光元件相比,在空穴注入层材料中使用了本发明的电子接受性化合物(B-1)的有机电致发光元件能够以更低电压驱动,效率进一步提高。
[表1]
表1
相对电压(V) 相对电流效率 相对功率效率
实施例1 -0.2 102 106
比较例1 0.0 100 100
[实施例2]
利用以下的方法制作与图1(c)所示的有机电致发光元件100c具有同样的层构成的有机电致发光元件。
将在玻璃基板上以70nm的厚度堆积氧化铟锡(ITO)透明导电膜而得到的材料(三容真空公司制造,溅射成膜品)使用通常的光刻技术和盐酸蚀刻图案化为2mm宽的条纹,形成阳极。将像这样图案形成有ITO的基板按照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、利用超纯水的水洗的顺序清洗后,用压缩空气使其干燥,最后进行紫外线臭氧清洗。
首先将具有下述结构式(HI-2)的电荷传输性高分子化合物100质量份与具有(B-23)的结构的电子接受性化合物20质量份溶解在苯甲酸丁酯中,制备2.0wt%的溶液。
在大气中,将该溶液旋涂在上述基板上,在大气中用洁净烘箱在230℃干燥60分钟,形成膜厚30nm的均匀的薄膜,作为空穴注入层。
接着,将具有结构式(HT-1)的电荷传输性高分子化合物100质量份溶解在环己苯中,制备1.5wt%的溶液。
将该溶液在氮手套箱中旋涂在涂布成膜有上述空穴注入层的基板上,利用氮手套箱中的加热板在230℃干燥60分钟,形成膜厚20nm的均匀的薄膜,作为空穴传输层。
[化52]
Figure BDA0003041315810000711
接着,作为发光层的材料,称量下述结构式(H-3)22.5质量份、下述结构式(H-4)22.5质量份、下述结构式(H-5)55质量份和下述结构式(D-2)30质量份,溶解在环己苯中,制备5.0wt%的溶液。
将该溶液在氮手套箱中旋涂在涂布成膜有上述空穴传输层的基板上,利用氮手套箱中的加热板在120℃干燥20分钟,形成膜厚60nm的均匀的薄膜,作为发光层。
[化53]
Figure BDA0003041315810000712
[化54]
Figure BDA0003041315810000713
[化55]
Figure BDA0003041315810000721
[化56]
Figure BDA0003041315810000722
将成膜到发光层为止的基板设置在真空蒸镀装置中,将装置内排气到2×10-4Pa以下。
接着,将结构式(H-4)所示的化合物利用真空蒸镀法以
Figure BDA0003041315810000723
/秒的速度在发光层上成膜,形成膜厚5nm的空穴阻挡层。
接着,将作为电子传输层的材料的下述结构式(E-2)所示的化合物利用真空蒸镀法以
Figure BDA0003041315810000724
/秒的速度在空穴阻挡层上成膜,形成膜厚5nm的电子传输层。
[化57]
Figure BDA0003041315810000725
此处,对于成膜进行至电子传输层为止的基板与实施例1同样地形成阴极,得到具有2mm×2mm尺寸的发光面积部分的有机电致发光元件。
[实施例3]
将空穴注入层的电子接受性化合物由(B-23)变更为(B-24),除此以外,与实施例2同样地制作有机电致发光元件。
[比较例2]
将空穴注入层的电子接受性化合物由(B-23)变更为(AC-1),除此以外,与实施例2同样地制作有机电致发光元件。
对于所得到的实施例2、3和比较例2的有机电致发光元件,测定以亮度2500cd/m2发光时的电流效率(cd/A),并且测定以15mA/cm2定电流驱动时从初期亮度到变成97%的值为止的时间(h)作为驱动寿命,对于电流效率和驱动寿命,将设比较例2为100时的相对值分别作为相对电流效率和相对驱动寿命记载于下述的表2中。如表2的结果所示,可判断出与比较例2的有机电致发光元件相比,在空穴注入层材料中使用了本发明的电子接受性化合物的有机电致发光元件的电流效率、驱动寿命均提高。
[表2]
表2
电子接受性化合物 相对电流效率 相对驱动寿命
实施例2 B-23 116 512
实施例3 B-24 113 460
比较例2 AC-1 100 100
[实施例4]
将空穴注入层的电子接受性化合物由(B-24)变更为(B-19),将发光层材料由(H-3)、(H-4)、(H-5)和(D-2)变更为下述结构式(H-6)和(D-3),将发光层膜厚由60nm变为30nm,除此以外,与实施例3同样地制作有机电致发光元件。需要说明的是,发光层是称量(H-6)100质量份、(D-3)10质量份并溶解在环己苯中来制备3.0wt%的溶液并进行涂布而得到的。
[化58]
Figure BDA0003041315810000731
[化59]
Figure BDA0003041315810000741
[比较例3]
将空穴注入层的电子接受性化合物由(B-19)变更为(AC-1),除此以外,与实施例4同样地制作有机电致发光元件。
对于所得到的实施例4和比较例3的有机电致发光元件,测定以10mA/cm2发光时的电压(V)、电流效率(cd/A),并且测定以15mA/cm2定电流驱动时从初期亮度到变成95%的值为止的时间(h)作为驱动寿命,对于电压,将减去比较例3的值所得到的电压(V)作为相对电压(V),另外,对于电流效率和驱动寿命,将设比较例3为100时的相对值分别作为相对电流效率和相对驱动寿命,将它们记载于下述的表3中。如表3的结果所示,可判断出与比较例3的有机电致发光元件相比,在空穴注入层材料中使用了本发明的电子接受性化合物的有机电致发光元件能够以更低电压驱动,进而电流效率、驱动寿命也均有提高。
[表3]
表3
电子接受性化合物 相对电压(V) 相对电流效率 相对驱动寿命
实施例4 B-19 -0.4 130 200
比较例3 AC-1 0.0 100 100
[实施例5]
将空穴传输层的电荷传输性高分子化合物由(HT-1)变更为下述结构式(HT-2),将发光层的溶液浓度变为5.0wt%,将膜厚由30nm变为60nm,除此以外,与实施例4同样地制作有机电致发光元件。
[化60]
Figure BDA0003041315810000751
[比较例4]
将空穴注入层的电子接受性化合物由(B-19)变更为(AC-1),除此以外,与实施例5同样地制作有机电致发光元件。
对于所得到的实施例5和比较例4的有机电致发光元件,测定以10mA/cm2发光时的电压(V)、电流效率(cd/A),并且测定以20mA/cm2定电流驱动时从初期亮度到变成70%的值为止的时间(h)作为驱动寿命,对于电压,将减去比较例4的值所得到的电压(V)作为相对电压(V),另外,对于电流效率和驱动寿命,将设比较例4为100时的相对值分别作为相对电流效率和相对驱动寿命,记载于下述的表4中。如表4的结果所示,可判断出与比较例4的有机电致发光元件相比,使用了本发明的电子接受性化合物的有机电致发光元件能够以更低电压驱动,进而电流效率、驱动寿命也均有提高。
[表4]
表4
电子接受性化合物 相对电压(V) 相对电流效率 相对驱动寿命
实施例5 B-19 -0.4 293 351
比较例4 AC-1 0.0 100 100
[实施例6]
将空穴注入层的电子接受性化合物由(B-19)变更为(B-18),除此以外,与实施例4同样地制作有机电致发光元件。
[实施例7]
将空穴注入层的电子接受性化合物由(B-18)变更为(B-20)、将溶液浓度变更为3.0wt%,除此以外,与实施例6同样地制作有机电致发光元件。
[比较例5]
将空穴注入层的电子接受性化合物由(B-18)变更为(AC-1),除此以外,与实施例6同样地制作有机电致发光元件。
对于所得到的实施例6、7和比较例5的有机电致发光元件,测定以1000cd/m2发光时的电流效率(cd/A),并且测定以20mA/cm2定电流驱动时从初期亮度到变成70%的值为止的时间(h)作为驱动寿命,对于电流效率和驱动寿命,将设比较例5为100时的相对值分别作为相对电流效率和相对驱动寿命,记载于下述的表5中。如表5的结果所示,可判断出与比较例5的有机电致发光元件相比,使用了本发明的电子接受性化合物的有机电致发光元件的电流效率、驱动寿命均有提高。
[表5]
表5
电子接受性化合物 相对电流效率 相对驱动寿命
实施例6 B-18 199 107
实施例7 B-20 193 138
比较例5 AC-1 100 100
[实施例8]
将空穴注入层的电子接受性化合物由(B-23)变更为(B-1),将空穴传输层的材料由(HT-1)变更为(HT-2),除此以外,与实施例2同样地制作有机电致发光元件。
[比较例6]
将空穴注入层的电子接受性化合物由(B-1)变更为(AC-1),除此以外,与实施例8同样地制作有机电致发光元件。
对于所得到的实施例8和比较例6的有机电致发光元件,测定以2500cd/m2发光时的电流效率(cd/A),并且测定以15mA/cm2定电流驱动时从初期亮度到变成95%的值为止的时间(h)作为驱动寿命,对于电流效率和驱动寿命,将设比较例6为100时的相对值分别作为相对电流效率和相对驱动寿命,记载于下述的表6中。如表6的结果所示,可判断出与比较例6的有机电致发光元件相比,使用了本发明的电子接受性化合物的有机电致发光元件的电流效率、驱动寿命均有提高。
[表6]
表6
电子接受性化合物 相对电流效率 相对驱动寿命
实施例8 B-1 103 176
比较例6 AC-1 100 100
[实施例9]
利用以下的方法制作与图1(c)所示的有机电致发光元件100c具有同样的层构成的有机电致发光元件。
首先,将具有下述结构式(HI-3)的电荷传输性高分子化合物100质量份和具有(B-18)的结构的电子接受性化合物20质量份混合,溶解在苯甲酸丁酯中,制备2.0wt%的溶液。
在大气中,将该溶液旋涂在与实施例2同样地准备的基板上,在大气中用洁净烘箱在220℃干燥30分钟,形成膜厚30nm的均匀的薄膜,作为空穴注入层。
接着,与实施例5同样地形成空穴传输层。
[化61]
Figure BDA0003041315810000771
接着,除了将溶液浓度变更为3.0wt%以外,与实施例5同样地形成发光层。
进一步,与实施例2同样地形成空穴阻挡层、电子传输层和阴极,得到具有2mm×2mm的尺寸的发光面积部分的有机电致发光元件。
[实施例10]
将空穴注入层的电子接受性化合物由(B-18)变更为(B-20),将电荷传输性高分子化合物由(HI-3)变更为下述结构式(HI-4),除此以外,与实施例9同样地制作有机电致发光元件。
[化62]
Figure BDA0003041315810000772
[实施例11]
除了将空穴注入层的电子接受性化合物由(B-18)变更为(B-20)以外,与实施例9同样地制作有机电致发光元件。
[实施例12]
除了将空穴注入层的电荷传输性高分子化合物由(HI-3)变更为(HI-4)以外,与实施例9同样地制作有机电致发光元件。
对于实施例9~12中得到的有机电致发光元件,测定以亮度1000cd/m2发光时的电流效率,并且测定在以20mA/cm2定电流驱动时从初期亮度到变成70%的值为止的时间(h)作为驱动寿命,对于电流效率和驱动寿命,将设实施例12为100时的相对值分别作为相对电流效率和相对驱动寿命,记载于下述的表7中。
[参考例]
作为具有式(7)和式(8)的交联基团的模型化合物,如国际公开第2015/133437号中所记载合成下述化合物(MC-1)和(MC-2)。
[化63]
Figure BDA0003041315810000781
[化64]
Figure BDA0003041315810000782
对于这些化合物,使用岛津制作所社制造的DSC-50进行化合物1的差示扫描热量测定(DSC),求出交联开始温度。其结果,化合物(MC-1)所具有的交联基团的交联开始温度为202℃,化合物(MC-2)所具有的交联基团的交联开始温度为225℃。
实施例9~12的空穴注入层的电荷传输性高分子化合物和电子接受性化合物均具有交联基团,它们为由上述式(7)表示的交联基团或者由上述式(8)表示的交联基团。由式(7)表示的交联基团的交联开始温度为225℃,由式(8)表示的交联基团的交联开始温度为202℃。表7中还示出了实施例9~12的空穴注入层的电荷传输性高分子化合物和电子接受性化合物具有哪种交联基团。根据表7所示的结果可判断出,与空穴注入层的电荷传输性高分子化合物和电子接受性化合物所具有的交联基团相同、即交联开始温度相同的实施例11、12相比,空穴注入层的电荷传输性高分子化合物和电子接受性化合物所具有的交联基团不同、交联开始温度不同的实施例9、10显示出了良好的电流效率和驱动寿命。进而可判断出,电子接受性化合物的交联基团的交联开始温度高于电荷传输性高分子化合物的交联基团的交联开始温度的实施例9比二者关系相反的实施例10显示出了更好的特性。
[表7]
表7
Figure BDA0003041315810000791
[实施例13]
利用以下的方法制作与图1(c)所示的有机电致发光元件100c具有同样的层构成的有机电致发光元件。
首先,在与实施例1同样地准备的图案形成有ITO的基板上与实施例7同样地形成空穴注入层。
接着,将具有下述结构式(HT-3)的电荷传输性高分子化合物溶解在环己苯中,制备1.5wt%的溶液。
将该溶液在氮手套箱中旋涂在涂布成膜有上述空穴注入层的ITO基板上,利用氮手套箱中的加热板在230℃干燥60分钟,形成膜厚20nm的均匀的薄膜,作为空穴传输层。
[化65]
Figure BDA0003041315810000801
接着,与实施例2同样地形成发光层。
进一步,与实施例2同样地形成空穴阻挡层、电子传输层和阴极,得到具有2mm×2mm的尺寸的发光面积部分的有机电致发光元件。
[实施例14]
除了不设置空穴传输层而在空穴注入层上直接形成发光层以外,与实施例13同样地制作有机电致发光元件。
[实施例15]
除了将空穴注入层的电子接受性化合物由(B-20)变更为(B-19)以外,与实施例13同样地制作有机电致发光元件。
[实施例16]
除了不设置空穴传输层而在空穴注入层上直接形成发光层以外,与实施例15同样地制作有机电致发光元件。
对于实施例13和14中得到的有机电致发光元件,测定以亮度1000cd/m2发光时的电压(V),并测定以15mA/cm2定电流驱动时从初期亮度到变成75%的值为止的时间(h)作为驱动寿命,对于电压,将减去实施例13的值得到的电压(V)作为相对电压(V),另外,对于驱动寿命,将设实施例13为100时的相对值作为相对驱动寿命,记载于表8中。对于实施例15和16也分别与实施例13和14同样地计算出相对电压和相对驱动寿命,记载于表8中。如表8的结果所示,可判断出在使用本发明的电子接受性化合物的情况下,与设置空穴传输层的情况相比,在不设置空穴传输层时能够以低电压驱动,驱动寿命也提高。
[表8]
表8
电子接受性化合物 空穴传输层的有无 相对电压(V) 相对驱动寿命
实施例13 B-20 0.0 100
实施例14 B-20 -0.7 112
实施例15 B-19 0.0 100
实施例16 B-19 -0.6 213
工业实用性
本发明的电荷传输膜用组合物含有耐热性高的电子接受性化合物以及由于电子向该电子接受性化合物的移动而产生的热稳定的自由载流子,因而耐热性高,并且电荷传输性(空穴注入/传输性)也优异。从而,能够作为电荷传输材料适当地用于有机电致发光元件、电子照相感光体、光电转换元件、有机太阳能电池、有机整流元件等各种用途中。
另外,本发明的有机电致发光元件中,在存在于阳极与阴极或发光层之间的层中含有上述的电荷传输性离子化合物。由此能够发挥出优异的耐热性,同时能够以更低的电压进行驱动。因而认为其可应用于作为平板·显示屏(例如OA计算机用或壁挂电视机)或面发光体发挥特征的光源(例如复印机的光源、液晶显示屏或计量表类的背光光源)、显示板、标识灯中,特别作为要求高耐热性的车载用显示元件,其技术价值高。
尽管参照特定的实施方式详细地对本发明进行了说明,但对本领域技术人员来说,显然可在不脱离本发明的精神和范围内施以各种变更和修正。本申请基于2016年3月24日提交的日本专利申请(日本特愿2016-060764),以参考的形式将其内容引入本说明书。
符号的说明
100a,100b,100c 有机电致发光元件
101 基板
102 阳极
103 空穴注入层
104 空穴传输层
105 发光层
106 电子传输层
107 阴极
108 空穴阻挡层

Claims (43)

1.一种电子接受性化合物,其为离子化合物,其中,
该离子化合物的抗衡阴离子具有交联基团,且分子量为700以上且6000以下,
该电子接受性化合物的分子量为900以上且10000以下。
2.如权利要求1所述的电子接受性化合物,其中,
所述抗衡阴离子由下式(6)表示,
所述离子化合物的抗衡阳离子为选自由碘鎓阳离子、锍阳离子、碳阳离子、氧鎓阳离子、铵阳离子、磷鎓阳离子、环庚三烯阳离子和具有过渡金属的二茂铁鎓阳离子组成的组中的至少一种,
Figure FDA0003041315800000011
式(6)中,Ar各自独立地为可以具有取代基的芳香环基或氟取代的烷基,
Ar中的至少一个具有交联基团,
F4表示取代有4个氟原子,
F(5-a)表示取代有5-a个氟原子,
k各自独立地表示0~5的整数,
a各自独立地表示0~5的整数,
k+a≥1,
Ar中的芳香环基表示芳香族烃环基、芳香族杂环基、或者芳香族烃环基与芳香族杂环基连结而成的基团,
Ar中的芳香环基可以具有的取代基为:
卤原子或氰基;或者
含有1~5个芳香环的芳香环基、烃环基、烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、烷基酮基或芳基酮基,相邻的取代基可以彼此键合而形成环,这些取代基可以进一步取代有卤原子、烷基或芳基;或者
交联基团。
3.如权利要求2所述的电子接受性化合物,其中,所述式(6)中,Ar各自独立地为可以具有取代基的芳香环基,k为0,a为1。
4.如权利要求2所述的电子接受性化合物,其中,所述式(6)的Ar为苯环、萘环、蒽环、菲环、二萘嵌苯环、并四苯环、芘环、苯并芘环、1,2-苯并菲环、苯并[9,10]菲环、苊环、荧蒽环或芴环来源的1价基团;联苯基、三联苯基、四联苯基;或者呋喃环、苯并呋喃环、噻吩环、苯并噻吩环、吡咯环、吡唑环、咪唑环、噁二唑环、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、苯并异噁唑环、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、噌啉环、喹喔啉环、菲啶环、萘嵌间二氮杂苯环、喹唑啉环、喹唑啉酮环或甘菊环来源的1价基团。
5.如权利要求2所述的电子接受性化合物,其中,所述式(6)的Ar为苯环、萘环、芴环、吡啶环或咔唑环来源的1价基团或联苯基。
6.如权利要求2所述的电子接受性化合物,其中,所述式(6)的Ar为苯环或联苯基。
7.如权利要求2所述的电子接受性化合物,其中,所述式(6)的Ar是碳原子数为1~5的直链或支链全氟烷基。
8.如权利要求2所述的电子接受性化合物,其中,所述式(6)的Ar是全氟甲基。
9.如权利要求2所述的电子接受性化合物,其中,所述式(6)中,Ar具有4个以上的氟原子作为取代基。
10.如权利要求2所述的电子接受性化合物,其中,所述式(6)中,Ar中的至少一个由下式(3)表示,
Figure FDA0003041315800000021
式(3)中,Ar7为取代基,F4表示取代有4个氟原子。
11.如权利要求10所述的电子接受性化合物,其中,
所述式(3)的Ar7为:
卤原子或氰基;或者
含有1~5个芳香环的芳香环基、烃环基、烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、烷基酮基或芳基酮基;相邻的取代基可以彼此键合而形成环;这些取代基可以进一步取代有卤原子、烷基或芳基。
12.如权利要求11所述的电子接受性化合物,其中,所述式(3)的Ar7由下式(4)表示,
Figure FDA0003041315800000031
13.如权利要求2所述的电子接受性化合物,其中,由所述式(6)所示的抗衡阴离子结构由式(9)所表示,
Figure FDA0003041315800000032
式(9)中,Ar1~Ar4各自独立地为可以具有取代基的芳香环基,与式(6)的Ar是同样的。
14.如权利要求2所述的电子接受性化合物,其中,所述电子接受性化合物的抗衡阳离子为下式(2)表示的碘鎓阳离子,
Figure FDA0003041315800000033
式(2)中,Ar5、Ar6为可以具有取代基的各自独立的芳香环基,
Ar5和Ar6可以具有的取代基为卤原子;或者,由1~5个芳香环构成的芳香环基、烃环基、烷基、芳烷基、烷基氧基、芳氧基和羟基,这些取代基可以进一步取代有卤原子、烷基或芳基。
15.如权利要求14所述的电子接受性化合物,其中,所述式(2)的Ar5和Ar6为可以具有取代基的各自独立的芳香环基,该芳香环基是碳原子数为30以下的芳香环基,是苯环、萘环、蒽环、菲环、二萘嵌苯环、并四苯环、芘环、苯并芘环、1,2-苯并菲环、苯并[9,10]菲环、苊环、荧蒽环、芴环、联苯基、三联苯基、四联苯基、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、噁二唑环、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、苯并异噁唑环、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、噌啉环、喹喔啉环、菲啶环、萘嵌间二氮杂苯环、喹唑啉环、喹唑啉酮环或甘菊环来源的1价基团。
16.如权利要求14或15所述的电子接受性化合物,其中,所述式(2)的Ar5和Ar6可以具有的取代基为:
氢原子、
氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、
苯基、联苯基、三联苯基、四联苯基、萘基、菲基、苯并[9,10]菲基、萘苯基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基、
甲基、乙基、支链或直链的丙基、丁基、己基、辛基、癸基、
苄基、苯基乙基、苯基己基、
甲氧基、乙氧基、丁氧基、己氧基、辛氧基、
苯氧基、或萘氧基;
在这些取代基上可以进一步取代有卤原子、烷基或芳基。
17.如权利要求14所述的电子接受性化合物,其中,所述电子接受性化合物的抗衡阳离子由下式(5)表示,
Figure FDA0003041315800000041
式(5)中,Ar8、Ar9表示所述式(2)中的Ar5和Ar6可以具有的取代基。
18.如权利要求2~17中任一项所述的电子接受性化合物,其中,所述式(6)中,Ar中的至少一个具有选自以下的交联基团组Z中的交联基团,
[交联基团组Z]
Figure FDA0003041315800000051
式(Z-1)~(Z-7)中的星号(*)表示结合键,
这些交联基团可以进一步具有碳原子数为30以下的环状/非环状脂肪族来源的基团、碳原子数为30以下的芳基、碳原子数为30以下的烷基氧基、或碳原子数为30以下的芳烷基作为取代基。
19.如权利要求2~17中任一项所述的电子接受性化合物,其中,所述式(6)中,Ar中的至少一个包含下述通式(7)或下述通式(8),
Figure FDA0003041315800000061
式(7)和式(8)中,星号(*)表示结合键,
这些式(7)、式(8)可以具有氢原子、卤原子、氰基、含有1~5个芳香环的芳香环基、烃环基、烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、烷基酮基或芳基酮基作为取代基;相邻的取代基可以彼此键合而形成环;这些取代基可以进一步取代有卤原子、烷基或芳基。
20.一种组合物,其包含权利要求1~19中任一项所述的电子接受性化合物和作为电荷传输性化合物的空穴传输性化合物。
21.如权利要求20所述的组合物,其中,所述作为电荷传输性化合物的空穴传输性化合物是芳香族叔胺化合物。
22.如权利要求21所述的组合物,其中,所述芳香族叔胺化合物为芳香族叔胺高分子化合物。
23.如权利要求22所述的组合物,其中,所述芳香族叔胺高分子化合物具有由下式(11)表示的重复单元、下式(15)表示的重复单元和下式(16)表示的重复单元组成的组中的至少一者,
Figure FDA0003041315800000062
式(11)中,j、k、l、m、n、p各自独立地表示0以上的整数,l+m≥1,
Ar11、Ar12、Ar14各自独立地表示可以具有取代基的碳原子数为30以下的2价芳香环基,
Ar13表示可以具有取代基的碳原子数为30以下的2价芳香环基或由下式(12)表示的2价基团,
Q11、Q12各自独立地表示氧原子、硫原子、可以具有取代基的碳原子数为6以下的烃链,
S1~S4各自独立地为下式(13)所示的基团;
Figure FDA0003041315800000071
式(12)中,R11表示烷基、芳香环基或由碳原子数为40以下的烷基和芳香环基形成的3价基团,它们可以带有取代基,
R12表示烷基、芳香环基或由碳原子数为40以下的烷基和芳香环基形成的2价基团,它们可以带有取代基,
Ar31表示1价芳香环基或1价交联基团,这些基团可以带有取代基,
星号(*)表示与式(11)的氮原子的结合键;
Figure FDA0003041315800000072
式(13)中,q、r表示0以上的整数,
Ar21、Ar23各自独立地表示2价芳香环基,这些基团可以带有取代基,
Ar22表示可以具有取代基的1价芳香环基,
R13表示烷基、芳香环基或由烷基与芳香环基形成的2价基团,它们可以带有取代基,
Ar32表示1价芳香环基或1价交联基团,这些基团可以带有取代基,
星号(*)表示与式(11)的氮原子的结合键;
Figure FDA0003041315800000081
式(15)、式(16)中,Ar45、Ar47和Ar48各自独立地表示可以具有取代基的1价芳香族烃基或可以具有取代基的1价芳香族杂环基,
Ar44和Ar46各自独立地表示可以具有取代基的2价芳香族烃基、或者可以具有取代基的2价芳香族杂环基,
R41~R43各自独立地表示氢原子或任意的取代基;
上述Ar11~Ar14、R11、R12、Ar21~Ar23、Ar31~Ar32、Ar44~Ar48、Q11和Q12可以具有的取代基、以及为取代基时的R41~R43选自下述取代基组W中,
[取代基组W]
碳原子数为1以上10以下的烷基;
碳原子数为2以上11以下的烯基;
碳原子数为2以上11以下的炔基;
碳原子数为1以上10以下的烷氧基;
碳原子数为4以上25以下的芳氧基;
碳原子数为2以上11以下的烷氧羰基;
碳原子数为2以上20以下的二烷基氨基;
碳原子数为10以上30以下的二芳基氨基;
碳原子数为6以上25以下的芳烷基氨基;
碳原子数为2以上10以下的酰基;
卤原子;
碳原子数为1以上8以下的卤代烷基;
碳原子数为1以上10以下的烷硫基;
碳原子数为4以上25以下的芳硫基;
碳原子数为2以上33以下的甲硅烷基;
碳原子数为2以上33以下的甲硅烷氧基;
氰基;
碳原子数为6以上30以下的芳香族烃基;
碳原子数为3以上28以下的芳香族杂环基。
24.如权利要求23所述的组合物,其中,所述Ar11、Ar12、Ar13、Ar14、Ar21、Ar23、Ar44或Ar46的芳香环基各自独立地为苯环、萘环、蒽环、菲环、二萘嵌苯环、并四苯环、芘环、苯并芘环、1,2-苯并菲环、苯并[9,10]菲环、苊环、荧蒽环、芴环、联苯基、三联苯基、四联苯基、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、噁二唑环、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、苯并异噁唑环、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、噌啉环、喹喔啉环、菲啶环、萘嵌间二氮杂苯环、喹唑啉环、喹唑啉酮环或甘菊环的2价基团、或者它们中的2个以上连接而成的2价基团。
25.如权利要求23所述的组合物,其中,所述Ar11、Ar12、Ar13、Ar14、Ar21或Ar23的芳香环基各自独立地为苯环、萘环、芴环、吡啶环、咔唑环或联苯的2价基团、或者它们中的2个以上连接而成的2价基团。
26.如权利要求23所述的组合物,其中,所述R11的3价的芳香环基为苯环、萘环、咔唑环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环或将它们连结而成的碳原子数为30以下的连结环的3价基团,
所述R11的3价的烷基为甲烷、乙烷、丙烷、异丙烷、丁烷、异丁烷或戊烷的3价基团,
所述R12和R13的2价的芳香环基各自独立地为苯环、萘环、咔唑环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环或将它们连结而成的碳原子数为30以下的连结环的2价基团,
所述R12和R13的2价的烷基各自独立地为甲烷、乙烷、丙烷、异丙烷、丁烷、异丁烷或戊烷的2价基团,
所述Ar31的芳香环基为苯环、萘环、咔唑环、二苯并呋喃环或二苯并噻吩环的1价基团、或者将它们连结而成的碳原子数为30以下的连结环的1价基团。
27.如权利要求23所述的组合物,其中,所述Ar22、Ar32、Ar45、Ar47和Ar48的芳香环基各自独立地为苯环、萘环、蒽环、菲环、二萘嵌苯环、并四苯环、芘环、苯并芘环、1,2-苯并菲环、苯并[9,10]菲环、苊环、荧蒽环、芴环、联苯基、三联苯基、四联苯基、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、噁二唑环、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、苯并异噁唑环、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、噌啉环、喹喔啉环、菲啶环、萘嵌间二氮杂苯环、喹唑啉环、喹唑啉酮环或者甘菊环的1价基团、或者这些芳香环中的2个以上连接而成的1价基团。
28.如权利要求23所述的组合物,其中,所述Ar22、Ar32、Ar45、Ar47和Ar48的芳香环基各自独立地为苯环、萘环、芴环、吡啶环、咔唑环或联苯的1价基团、或者这些芳香环中的2个以上连接而成的1价基团。
29.如权利要求20所述的组合物,其中,所述作为电荷传输性化合物的空穴传输性化合物为电荷传输性高分子化合物,具有交联基团,该电荷传输性高分子化合物的交联基团的交联开始温度与所述电子接受性化合物的交联基团的交联开始温度不同。
30.如权利要求29所述的组合物,其中,所述电荷传输性高分子化合物为权利要求23中记载的具有由所述式(11)表示的重复单元的芳香族叔胺高分子化合物,具有交联基团,该电荷传输性高分子化合物的交联基团的交联开始温度与所述电子接受性化合物的交联基团的交联开始温度不同。
31.如权利要求29或30所述的组合物,其中,所述电荷传输性高分子化合物的交联基团的交联开始温度与所述电子接受性化合物的交联基团的交联开始温度之中,在将较高的交联开始温度设为TH(℃)、将较低的交联开始温度设为TL(℃)时,TH与TL的关系为:
TH-TL≥10。
32.如权利要求20~31中任一项所述的组合物,其中,所述组合物进一步含有溶剂。
33.如权利要求32所述的组合物,其中,所述溶剂含有选自由醚系溶剂以及酯系溶剂组成的组中的至少一种溶剂。
34.如权利要求32所述的组合物,其中,所述溶剂含有芳香族烃系溶剂。
35.如权利要求32所述的组合物,其中,所述组合物被用于有机电致发光元件的空穴注入层。
36.如权利要求23所述的组合物,其中,所述Ar31为选自以下的交联基团组Z中的交联基团,
[交联基团组Z]
Figure FDA0003041315800000121
式(Z-1)~(Z-7)中的星号(*)表示结合键,
这些交联基团可以进一步具有碳原子数为30以下的环状/非环状脂肪族来源的基团、碳原子数为30以下的芳基、碳原子数为30以下的烷基氧基、或碳原子数为30以下的芳烷基作为取代基。
37.如权利要求23所述的组合物,其中,所述Ar31为下述通式(7)或下述通式(8),
Figure FDA0003041315800000131
式(7)和式(8)中,星号(*)表示结合键,
这些式(7)、式(8)可以具有氢原子、卤原子、氰基、含有1~5个芳香环的芳香环基、烃环基、烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、烷基酮基或芳基酮基作为取代基;相邻的取代基可以彼此键合而形成环;这些取代基可以进一步取代有卤原子、烷基或芳基。
38.如权利要求23所述的组合物,其中,所述式(11)的所述Ar32为交联基团,为苯并环丁烯环、萘并环丁烯环或氧杂环丁烷环来源的基团、乙烯基或丙烯酰基。
39.一种成膜方法,其具有下述工序:涂布权利要求20~38中任一项所述的组合物并干燥而形成膜。
40.一种成膜方法,其具有下述工序:涂布权利要求29~35中任一项所述的组合物并干燥后,进行加热处理而形成膜,
所述电荷传输性高分子化合物的交联基团的交联开始温度与所述电子接受性化合物的交联基团的交联开始温度之中,在将较高的交联开始温度设为TH(℃)、将较低的交联开始温度设为TL(℃)、将所述加热处理时的温度设为TB(℃)时,
TH、TL和TB的关系为:
TH-TL≥10,且TL<TB。
41.如权利要求39或40所述的成膜方法,其中,所述膜为利用电能发光的有机电致发光元件的空穴注入层,
所述有机电致发光元件是在阳极与阴极之间具有所述空穴注入层、发光层的有机电致发光元件。
42.一种有机电致发光元件的制造方法,其是在阳极与阴极之间具有空穴注入层、发光层并利用电能发光的有机电致发光元件的制造方法,其中,所述空穴注入层是利用权利要求41所述的成膜方法进行成膜得到的层。
43.一种有机电致发光元件,其是在阳极与阴极之间具有空穴注入层、发光层并利用电能发光的有机电致发光元件,其中,所述空穴注入层是利用权利要求41所述的成膜方法进行成膜得到的层。
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