JP2009540574A - Ｏｌｅｄ印刷の分野における有機活性材料を堆積するための液体組成物 - Google Patents

Abstract

有機活性材料を液相堆積するための組成物を提供する。この組成物中、有機活性材料は液体媒体中に分散されている。この液体媒体は、沸点が１６０℃を超える第１の液体５〜３５重量％と、沸点が１３０℃未満の第２の液体６５〜９５重量％とから構成される。

Description

本開示は、一般に、有機活性材料を液相堆積するための組成物に関する。

近年、有機電子デバイスにおける関心が高まってきている。有機電子デバイスの例としては有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）が挙げられる。ＯＬＥＤは高電力変換効率および低加工費であるためにディスプレイ用途として有望である。フルカラーディスプレイを製造する場合、各表示ピクセルが３つのサブピクセルに分解され、そのそれぞれが三原色の赤、緑、および青の１つを発する。ＯＬＥＤ中に使用される層の形成にさまざまな堆積技術を使用することができる。次第に、印刷などの液相堆積技術が使用されるようになっている。

層を印刷するための技術としては、インクジェット印刷および連続印刷が挙げられる。インクジェット印刷は、正確な量の液体を供給できるので、フルカラーＯＬＥＤディスプレイの形成において広範囲に使用されてきた。インクジェットプリンタは、液体を液滴として供給する。連続印刷は、電子デバイスの層の印刷への使用が始まったばかりである。連続印刷は、ノズルを有する印刷ヘッドを使用して行うことができる。このノズルの直径は約１０〜５０ミクロンの範囲内とすることができる。

米国特許第６，６７０，６４５号明細書 国際公開第０３／０６３５５５号パンフレット 国際公開第２００４／０１６７１０号パンフレット 国際公開第０３／００８４２４号パンフレット 国際公開第０３／０９１６８８号パンフレット 国際公開第０３／０４０２５７号パンフレット

ＣＲＣ化学物理ハンドブック第８１版（ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，８１ｓｔ Ｅｄｉｔｉｏｎ）（２０００−２００１）

しかし、いずれの液相堆積方法においても、１つの層の堆積が、先に堆積した層を破壊する可能性がある。このことは、３つのサブピクセルカラーの堆積において問題となりうる。

沸点が１６０℃を超える第１の液体５〜３５重量％と、沸点が１３０℃未満の第２の液体６５〜９５重量％とを含む液体媒体中に分散した少なくとも１種の有機活性材料を含む組成物を提供する。

一実施形態においては、第１の液体は、そのそれぞれの沸点が約１７０℃を超える複数の液体の組み合わせである。

一実施形態においては、第２の液体は、それぞれの沸点が約１３０℃未満である複数の液体の組み合わせである。

別の一実施形態においては、本発明の組成物はエレクトロルミネッセンス材料を含む。別の一実施形態においては、本発明の組成物はエレクトロルミネッセンス材料およびホスト材料を含む。

さらに別の一実施形態においては、本発明の組成物は活性層を含む。

さらに別の一実施形態においては、電子デバイスが本発明の組成物を含む活性層を含む。

以上の概要および以下の詳細な説明は、単に例示的および説明的なものであり、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明を限定するものではない。

多数の態様および実施形態を以上に説明してきたが、これらは単に例示的で非限定的なものである。本明細書を読めば、本発明の範囲から逸脱しない他の態様および実施形態が実現可能であることが、当業者には分かるであろう。

いずれか１つまたは複数の本発明の実施形態のその他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかとなるであろう。この詳細な説明は、最初に、用語の定義および説明を扱い、続いて、液体材料、活性材料、有機電子デバイス、および最後に実施例を扱う。

（１．用語の定義および説明）
以下に説明する実施形態の詳細を扱う前に、一部の用語について定義または説明を行う。

材料または層に関する言及に使用される場合の用語「活性」は、電気活性、光活性、または生物活性の材料であって、電磁場、電位、太陽エネルギー放射、生物刺激場、またはそれらのあらゆる組み合わせなどの刺激に応答して所定の活性を示す材料を意味することを意図している。

用語「光活性」は、エレクトロルミネッセンスまたは感光性を示すあらゆる材料を意味することを意図している。

用語「液体媒体中に分散」は、均一な組成物が形成されることを意味することを意図している。この用語は、溶液、分散体、ならびに懸濁液またはエマルジョンの形成を含んでいる。

用語「ポリマー」は、少なくとも１つの繰り返しモノマー単位を有する材料を意味することを意図している。この用語は、１種類のみのモノマー単位を有するホモポリマー、および２つ以上の異なるモノマー単位を有するコポリマーを含んでいる。一実施形態においては、ポリマーは少なくとも５つの繰り返し単位を有する。

用語「芳香族基」は、芳香族化合物から誘導される置換基を意味することを意図している。用語「芳香族化合物」は、非局在化π電子を有する少なくとも１つの不飽和環式基を含む有機化合物を意味することを意図している。この用語は、炭素原子および水素原子のみを有する芳香族化合物と、環式基内の１つまたは複数の炭素原子が窒素、酸素、硫黄などの別の原子で置き換えられた複素環式芳香族化合物との両方を含むことを意図している。

用語「アルケニル」は、１つまたは複数の炭素−炭素二重結合を有する炭化水素から誘導された基を意味することを意図している

特に明記しない限り、すべての基は、非置換であっても置換されていてもよい。一実施形態においては、置換としては、ハライド基、アルキル基、およびシアノ基を挙げられる。特に明記しない限り、可能であれば、すべての基は線状、分岐、または環状であってよい。

本明細書において使用される場合、用語「含んでなる」、「含んでなること」、「含む」、「含むこと」、「有する」、「有すること」、またはそれらの他のあらゆる変形は、非排他的な包含を扱うことを意図している。たとえば、ある一連の要素を含むプロセス、方法、物品、または装置は、それらの要素にのみに必ずしも限定されるわけではなく、そのようなプロセス、方法、物品、または装置に関して明示されず固有のものでもない他の要素を含むことができる。さらに、反対の意味で明記されない限り、「または」は、包含的なまたはを意味するのであって、排他的なまたはを意味するのではない。たとえば、条件ＡまたはＢが満たされるのは、Ａが真であり（または存在し）Ｂが偽である（または存在しない）、Ａが偽であり（または存在せず）Ｂが真である（または存在する）、ならびにＡおよびＢの両方が真である（または存在する）のいずれか１つによってである。

また、本発明の要素および成分を説明するために「ａ」または「ａｎ」も使用されている。これは単に便宜的なものであり、本発明の一般的な意味を提供するために行われている。この記述は、１つまたは少なくとも１つを含むものと読むべきであり、明らかに他の意味となる場合を除けば、単数形は複数形も含んでいる。

元素周期表中の縦列に対応する族の番号は、（非特許文献１）に見ることができる「新表記法」（Ｎｅｗ Ｎｏｔａｔｉｏｎ）の規則を使用している。

特に定義しない限り、本明細書において使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されている意味と同じ意味を有する。本明細書に記載されているものと類似または同等の方法および材料を使用して、本発明の実施形態の実施または試験を行うことができるが、好適な方法および材料については以下に説明する。本明細書において言及されるあらゆる刊行物、特許出願、特許、およびその他の参考文献は、特に明記しない限り、それらの記載内容全体が援用される。矛盾が生じる場合には、定義を含めて本明細書に従うものとする。さらに、材料、方法、および実施例は、単に説明的なものであって、限定を意図したものではない。

本明細書に記載されていない程度の、具体的な材料、処理行為、および回路に関する多くの詳細は従来通りであり、それらについては、有機発光ダイオードディスプレイ、光検出器、光電池、および半導体要素の技術分野の教科書およびその他の情報源中に見ることができる。

（２．液体材料）
本発明の液体媒体は、高沸点成分である第１の液体と、低沸点成分である第２の液体とを含む。

第１の液体は、約１６０℃を超える沸点を有する。一実施形態においては、沸点は約１７０℃を超える。一実施形態においては、第１の液体は芳香族液体である。一実施形態においては、第１の液体は低級アルキル置換アニソールから選択される。一実施形態においては、第１の液体は、１、２、または３個のメチル置換基を有するアニソールである。一実施形態においては、第１の液体はジメチルアニソールである。

一実施形態においては、第１の液体は、それぞれの沸点が約１７０℃を超える複数の液体の組み合わせである。

一実施形態においては、第１の液体は、約５〜３５重量％の濃度で液体媒体中に存在する。一実施形態においては、第１の液体は１０〜２０重量％である。

第２の液体は、約１３０℃未満の沸点を有する。一実施形態においては、沸点は約１２０℃未満である。一実施形態においては、第２の液体は芳香族液体である。一実施形態においては、第２の液体は、ベンゼンおよびその誘導体、ならびにトルエンおよびその誘導体から選択される。一実施形態においては、第２の液体は、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、トルエン、およびトリフルオロトルエンから選択される。一実施形態においては、第２の液体はトルエンである。

一実施形態においては、第２の液体は、それぞれの沸点が約１３０℃未満である複数の液体の組み合わせである。

一実施形態においては、第２の液体は、約６５〜９５重量％の濃度で液体媒体中に存在する。一実施形態においては、第１の液体は８０〜９０重量％である。

（３．有機活性材料）
本発明の有機活性材料は、電気活性、光活性、または生物活性の材料である。有機活性材料の例としては、電荷輸送材料、導電性材料、および半導体材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。層、材料、部材、または構造に関して言及される場合、用語「電荷輸送」は、そのような層、材料、部材、または構造が、比較的効率的かつ少ない電荷損失で、そのような層、材料、部材、または構造の厚さを通過するそのような電荷の移動を促進することを意味することを意図している。

一実施形態においては、活性材料は光活性材料である。一実施形態においては、活性材料はエレクトロルミネッセンス材料である。エレクトロルミネッセンス（「ＥＬ」）材料としては、小分子有機蛍光化合物、蛍光性およびリン光性の金属錯体、共役ポリマー、ならびにそれらの混合物が挙げられる。蛍光化合物の例としては、ピレン、ペリレン、ルブレン、クマリン、それらの誘導体、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。金属錯体の例としては、トリス（８−ヒドロキシキノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などの金属キレート化オキシノイド化合物；ペトロフ（Ｐｅｔｒｏｖ）らの米国特許公報（特許文献１）ならびに（特許文献２）および（特許文献３）に開示されるようなフェニルピリジン配位子、フェニルキノリン配位子、フェニルイソキノリン配位子、またはフェニルピリミジン配位子を有するイリジウム錯体などの、シクロメタレート化されたイリジウムおよび白金のエレクトロルミネッセンス化合物、ならびに、たとえば（特許文献４）、（特許文献５）、および（特許文献６）に記載されるような有機金属錯体、ならびにそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。共役ポリマーの例としては、ポリ（フェニレンビニレン）、ポリフルオレン、ポリ（スピロビフルオレン）、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレン）、それらのコポリマー、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

ある実施形態においては、ＥＬ材料はホスト材料とともに存在する。ある実施形態においては、このホストは、電荷キャリア材料である。あるＥＬ／ホスト系では、ＥＬ材料は小分子またはポリマーであってよく、ホストも独立に小分子またはポリマーであってよい。

ある実施形態においては、ＥＬ材料は、イリジウムのシクロメタレート化錯体である。ある実施形態においては、この錯体は、フェニルピリジン類、フェニルキノリン類、およびフェニルイソキノリン類から選択される２つの配位子と、β−ジエノレートを有する第３の配位子とを有する。これらの配位子は、非置換であってもよいし、Ｆ、Ｄ、アルキル、ＣＮ、またはアリール基で置換されていてもよい。

ある実施形態においては、ＥＬ材料は、ポリ（フェニレンビニレン）、ポリフルオレン、およびポリスピロビフルオレンからなる群から選択されるポリマーである。

ある実施形態においては、ＥＬ材料は、非ポリマー性のスピロビフルオレン化合物およびフルオランテン化合物からなる群から選択される。

ある実施形態においては、ＥＬ材料はアリールアミン基を有する化合物である。一実施形態においては、ＥＬ材料は以下の式から選択され：

上式中：
Ａは、それぞれ同じかまたは異なり、３〜６０個の炭素原子を有する芳香族基であり；
Ｑは、単結合、または３〜６０個の炭素原子を有する芳香族基であり；
ｎおよびｍは独立に１〜６の整数である。

上記式の一実施形態においては、各式中のＡおよびＱの少なくとも１つが少なくとも３つの縮合環を有する。一実施形態においては、ｍおよびｎが１である。一実施形態においては、Ｑはスチリル基またはスチリルフェニル基である。

一実施形態においては、ＥＬ材料は以下の式を有し：

上式中：
Ｙは、それぞれ同じかまたは異なり、３〜６０個の炭素原子を有する芳香族基であり；
Ｑ’は、芳香族基、二価のトリフェニルアミン残基、または単結合である。

一実施形態においては、ホストは、ビス縮合環状芳香族化合物である。

一実施形態においては、ホストは、アントラセン誘導体化合物である。一実施形態においてはこの化合物は以下の式を有し：
Ａｎ−Ｌ−Ａｎ
上式中：
Ａｎはアントラセン部分であり；
Ｌは二価の連結基である。

この式の一実施形態においては、Ｌは、単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｎ（Ｒ）−、または芳香族基である。一実施形態においては、Ａｎは、モノ−またはジフェニルアントリル部分である。

一実施形態においては、ホストは以下の式を有し：
Ａ−Ａｎ−Ａ
上式中：
Ａｎはアントラセン部分であり；
Ａは芳香族基である。

一実施形態においては、ホストは以下の式を有し：

上式中：
Ａ’は、それぞれ同じかまたは異なり、芳香族基またはアルケニル基であり；
ｎは、それぞれ同じかまたは異なり、１〜３の整数である。

青色ＥＬ材料の具体例の一部は以下の通りである：

緑色ＥＬ材料の一例は以下の通りである：

この緑色Ｅｌ化合物は、１つまたは複数のメチル置換基を有することもできる。

赤色ＥＬ材料の一例は以下の通りである：

ホスト材料の例の一部は以下の通りである：

（４．有機電子デバイス）
本明細書に記載の有機活性材料の液体組成物は、あらゆる種類の電子デバイス中の層の形成に使用することができる。本発明の組成物は、先に形成された層を妨害することなく層を形成するために好都合に使用される。用語「層」は、用語「フィルム」と交換可能に使用され、希望する領域を覆うコーティングを意味する。この用語は大きさによっては限定されない。電子ディスプレイにおいては、たとえば、この領域は、デバイス全体の大きさであってもよいし、実際の画像表示などの特定の機能性領域までの小ささであってもよいし、１つのサブピクセルの小ささであってもよい。層は、連続および不連続技術などのあらゆる従来の液相堆積技術によって形成することができる。連続堆積技術としては、スピンコーティング、グラビアコーティング、カーテンコーティング、浸漬コーティング、スロットダイコーティング、スプレーコーティング、および連続ノズルコーティングが挙げられるが、これらに限定されるものではない。不連続堆積技術としては、インクジェット印刷、グラビア印刷、およびスクリーン印刷が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

有機電子デバイスの例としては：（１）電気エネルギーを放射線に変換するデバイス（たとえば、発光ダイオード、発光ダイオードディスプレイ、ダイオードレーザー、または照明パネル）、（２）電子的方法を使用して信号を検出するデバイス（たとえば、光検出器、光導電セル、フォトレジスタ、光スイッチ、光トランジスタ、光電管、赤外線（「ＩＲ」）検出器、またはバイオセンサー）、（３）放射線を電気エネルギーに変換するデバイス（たとえば、光起電力デバイスまたは太陽電池）、（４）１つまたは複数の有機半導体層を含む１つまたは複数の電子部品（たとえば、トランジスタまたはダイオード）を含むデバイス、あるいは項目（１）〜（４）中のデバイスのあらゆる組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。本明細書に記載の固体導電性ポリマー組成物は、これらのデバイス中のあらゆる導電層または半導体層を形成するために使用することができる。

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、エレクトロルミネッセンスが可能な有機層を含む有機電子デバイスである。導電性ポリマーを含有するＯＬＥＤは、以下の構成を有することができる：
アノード／緩衝層／ＥＬ材料／カソード
通常、アノードは、たとえば、インジウム／スズ酸化物（ＩＴＯ）などの、透明でありＥＬ材料中に正孔を注入する能力を有するあらゆる材料である。場合により、アノードは、ガラスまたはプラスチックの基体上に支持されている。ＥＬ材料としては、蛍光性化合物、蛍光性およびリン光性の金属錯体、共役ポリマー、ならびにそれらの混合物が挙げられる。通常、カソードは、ＥＬ材料中に電子を注入する能力を有するあらゆる材料（たとえばＣａまたはＢａなど）である。

一実施形態においては、沸点が１６０℃を超える第１の液体５〜３５重量％と、沸点が１３０℃未満の第２の液体６５〜９５重量％とを含む液体媒体中に分散させたＥＬ材料を含む液体組成物から、赤、緑、および青の少なくとも１つのサブピクセルカラーが堆積される。一実施形態においては、沸点が１６０℃を超える第１の液体５〜３５重量％と、沸点が１３０℃未満の第２の液体６５〜９５重量％とを含む液体媒体から、少なくとも２つのサブピクセルカラーが堆積される。

本明細書に記載の概念は、以下の実施例においてより詳細に説明されるが、これらの実施例は、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を限定するものではない。

（実施例１）
概要または実施例において前述したすべての行為が必要なわけではなく、特定の行為の一部は不要である場合があり、１つまたは複数のさらに別の行為が、前述の行為に加えて実施される場合があることに留意されたい。さらに、行為が列挙されている順序は、必ずしもそれらが実施される順序ではない。

以上の明細書において、具体的な実施形態を参照しながら本発明の概念を説明してきた。しかし、当業者であれば、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱せずに種々の修正および変更を行えることが理解できよう。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく説明的なものであると見なすべきであり、すべてのこのような修正は本発明の範囲内に含まれることを意図している。

特定の実施形態に関して、利益、その他の利点、および問題に対する解決法を以上に記載してきた。しかし、これらの利益、利点、問題の解決法、ならびに、なんらかの利益、利点、または解決法を発生させたり、より顕著にしたりすることがある、あらゆる特徴が、特許請求の範囲のいずれかまたはすべての重要、必要、または本質的な特徴であるとして解釈すべきではない。

別々の実施形態の状況において、明確にするために本明細書に記載されている特定の複数の特徴は、１つの実施形態の中で組み合わせても提供できることを理解されたい。逆に、簡潔にするため１つの実施形態の状況において説明した種々の特徴も、別々に提供したり、あらゆる副次的な組み合わせで提供したりすることができる。さらに、範囲で表される値への言及は、その範囲内のすべての値を含む。

Claims (19)

1. 沸点が１６０℃を超える第１の液体５〜３５重量％と、沸点が１３０℃未満の第２の液体６５〜９５重量％とを含む液体媒体中に分散した少なくとも１種の有機活性材料を含むことを特徴とする組成物。
2. 前記有機活性材料が光活性材料であることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
3. 前記第１の液体が芳香族化合物であることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
4. 前記第１の液体が低級アルキル置換アニソールであることを特徴とする請求項３に記載の組成物。
5. 前記第１の液体が、メチルアニソール、ジメチルアニソール、およびトリメチルアニソールからなる群より選択されることを特徴とする請求項４に記載の組成物。
6. 前記第１の液体および前記第２の液体が芳香族化合物であることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
7. 前記第２の液体も芳香族化合物であることを特徴とする請求項３に記載の組成物。
8. 前記第２の液体が、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、トルエン、およびトリフルオロトルエンからなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
9. 前記有機活性材料がエレクトロルミネッセンス化合物およびホスト化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の組成物。
10. 前記エレクトロルミネッセンス化合物が次式：
    

    

    （式中：
    Ａは、それぞれ同じかまたは異なり、３〜６０個の炭素原子を有する芳香族基であり；
    Ｑは、単結合、または３〜６０個の炭素原子を有する芳香族基であり；
    ｎおよびｍは独立に１〜６の整数である）；および
    

    

    （式中：
    Ｙは、それぞれ同じかまたは異なり、３〜６０個の炭素原子を有する芳香族基であり；
    Ｑ’は、芳香族基、二価のトリフェニルアミン残基、または単結合である）
    から選択されることを特徴とする請求項９に記載の組成物。
11. 前記エレクトロルミネッセンス化合物が以下の化合物のうちの１つであることを特徴とする請求項１０に記載の組成物：
    

    

    
12. 前記ホスト化合物が次式を有することを特徴とする請求項９に記載の組成物。
    Ａｎ−Ｌ−Ａｎ
    （式中：
    Ａｎはアントラセン部分であり；
    Ｌは二価の連結基である）
13. 前記ホスト化合物が次式を有することを特徴とする請求項９に記載の組成物。
    Ａ−Ａｎ−Ａ
    （式中：
    Ａｎはアントラセン部分であり；
    Ａは芳香族基である）
14. 前記ホスト化合物が次式を有することを特徴とする請求項９に記載の組成物。
    

    

    （式中：
    Ａ’は、それぞれ同じかまたは異なり、芳香族基またはアルケニル基であり；
    ｎは、それぞれ同じかまたは異なり、１〜３の整数である）
15. 前記ホスト化合物が以下の化合物のうちの１つであることを特徴とする請求項９に記載の組成物。
    

    
16. 前記第１の液体が、それぞれの沸点が１７０℃を超える複数の液体の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
17. 前記第２の液体が、それぞれの沸点が１３０℃未満である複数の液体の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
18. 請求項１に記載の組成物を含むことを特徴とする活性層。
19. 請求項１に記載の組成物を含む活性層を含むことを特徴とするデバイス。