JP2012211088A - フッ素含有化合物並びにそれを含有する組成物及び薄膜 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光効率に優れる発光素子の製造に有用な化合物を提供すること。
【解決手段】下記式(1)で表されるフッ素含有化合物。
[式中、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5はそれぞれ独立に置換基を有していてもよいアリーレン基を示し、n1、n2及びn3はそれぞれ独立に0又は1を示し、Z1及びZ2はそれぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、シアノ基又は−CpFqHrOsで表される基(pは1以上10以下の整数を示し、qは1以上2p+1以下の整数を示し、rは0以上2p+1−q以下の整数を示し、sは0又は1を示す。)を示す。但し、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5のうち少なくとも一つは、置換基を有していてもよいフルオレンジイル基であり、前記アリーレン基の置換基並びにZ1及びZ2のうち少なくとも一つは、−CpFqHrOsで表される基である。]
【選択図】なし
【解決手段】下記式(1)で表されるフッ素含有化合物。
[式中、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5はそれぞれ独立に置換基を有していてもよいアリーレン基を示し、n1、n2及びn3はそれぞれ独立に0又は1を示し、Z1及びZ2はそれぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、シアノ基又は−CpFqHrOsで表される基(pは1以上10以下の整数を示し、qは1以上2p+1以下の整数を示し、rは0以上2p+1−q以下の整数を示し、sは0又は1を示す。)を示す。但し、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5のうち少なくとも一つは、置換基を有していてもよいフルオレンジイル基であり、前記アリーレン基の置換基並びにZ1及びZ2のうち少なくとも一つは、−CpFqHrOsで表される基である。]
【選択図】なし
Description
本発明は、フッ素含有化合物並びにそれを含有する組成物及び薄膜に関する。
従来、真空蒸着法によりトリス(8−キノリノール)アルミニウム等の低分子化合物を含む層構造を形成して、発光素子を作製することが検討されている(例えば、特許文献1)。
しかしながら、従来の低分子化合物を用いた発光素子は、その発光効率が必ずしも十分ではない。
そこで、本発明は、発光効率に優れる発光素子の製造に有用な化合物を提供することを目的とする。本発明はまた、当該化合物を含む組成物及び薄膜を提供することを目的とする。
すなわち本発明は、下記式(1)で表されるフッ素含有化合物を提供する。
[式中、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5はそれぞれ独立に置換基を有していてもよいアリーレン基を示し、n1、n2及びn3はそれぞれ独立に0又は1を示し、Z1及びZ2はそれぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、シアノ基又は−CpFqHrOsで表される基(pは1以上10以下の整数を示し、qは1以上2p+1以下の整数を示し、rは0以上2p+1−q以下の整数を示し、sは0又は1を示す。)を示す。但し、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5のうち少なくとも一つは、置換基を有していてもよいフルオレンジイル基であり、上記アリーレン基の置換基並びにZ1及びZ2のうち少なくとも一つは、−CpFqHrOsで表される基である。]
[式中、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5はそれぞれ独立に置換基を有していてもよいアリーレン基を示し、n1、n2及びn3はそれぞれ独立に0又は1を示し、Z1及びZ2はそれぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、シアノ基又は−CpFqHrOsで表される基(pは1以上10以下の整数を示し、qは1以上2p+1以下の整数を示し、rは0以上2p+1−q以下の整数を示し、sは0又は1を示す。)を示す。但し、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5のうち少なくとも一つは、置換基を有していてもよいフルオレンジイル基であり、上記アリーレン基の置換基並びにZ1及びZ2のうち少なくとも一つは、−CpFqHrOsで表される基である。]
本発明の高分子化合物は、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5が全て置換基を有していてもよいフルオレンジイル基であってもよい。
また、本発明の高分子化合物において、式(1)中のsは0であってもよい。
本発明はまた、正孔輸送材料、電子輸送材料及び発光材料からなる群より選ばれる少なくとも一種と、上記フッ素含有化合物と、を含有する組成物を提供する。
本発明はさらに、上記本発明のフッ素含有化合物を含有する薄膜を提供する。
本発明によれば、発光効率に優れる発光素子の製造に有用な化合物が提供される。また本発明によれば、当該化合物を含む組成物及び薄膜が提供される。
本発明のフッ素含有化合物、組成物及び薄膜の好適な実施形態について、以下に説明する。
なお、本明細書中、「Me」はメチル基を示し、「Et」はエチル基を示し、「Ph」はフェニル基を示し、「t−Bu」はtert−ブチル基を示す。
また、「Cx〜Cy」(x、yはx<yを満たす正の整数である。)という用語は、この用語の直後に記載された官能基名に該当する部分構造の炭素原子数が、x〜y個であることを意味する。すなわち、「Cx〜Cy」の直後に記載された有機基が、複数の官能基名を組み合わせて命名された有機基(例えば、Cx〜Cyアルコキシフェニル基)である場合、複数の官能基名のうち「Cx〜Cy」の直後に記載された官能基名(例えば、アルコキシ)に該当する部分構造の炭素原子数が、x〜y個であることを意味する。例えば、「C1〜C12アルキル基」は炭素原子数が1〜12個であるアルキル基を意味し、「C1〜C12アルコキシフェニル基」は「炭素原子数が1〜12個であるアルコキシ基」を有するフェニル基を意味する。
(フッ素含有化合物)
本実施形態に係るフッ素含有化合物は、下記式(1)で表される。
本実施形態に係るフッ素含有化合物は、下記式(1)で表される。
式中、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5はそれぞれ独立に置換基を有していてもよいアリーレン基を示し、n1、n2及びn3はそれぞれ独立に0又は1を示し、Z1及びZ2はそれぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、シアノ基又は−CpFqHrOsで表される基(pは1以上10以下の整数を示し、qは1以上2p+1以下の整数を示し、rは0以上2p+1−q以下の整数を示し、sは0又は1を示す。)を示す。但し、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5のうち少なくとも一つは、置換基を有していてもよいフルオレンジイル基であり、前記アリーレン基の置換基並びにZ1及びZ2のうち少なくとも一つは、−CpFqHrOsで表される基である。
アリーレン基は、芳香族炭化水素化合物から水素原子2個を除いた残りの原子団である。アリーレン基には、ベンゼン環を有する基、縮合環を有する基等が含まれる。アリーレン基の炭素原子数は、通常、6〜60であり、好ましくは6〜20である。上記芳香族炭化水素化合物としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、フルオレン、ベンゾフルオレン、ピレン、ペリレンが挙げられる。
アリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、フルオレンジイル基、ベンゾフルオレンジイル基、二価の縮合環基が挙げられる。アリール基としては、発光素子の耐久性が一層向上するので、フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、フルオレンジイル基、ベンゾフルオレンジイル基が好ましく、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、フルオレンジイル基、ベンゾフルオレンジイル基がより好ましく、フルオレンジイル基、ベンゾフルオレンジイル基がさらに好ましく、フルオレンジイル基が特に好ましい。また、フルオレンジイル基としては、2,7−フルオレンジイル基が好ましい。
アリーレン基としては、例えば、下記式(A−1)、(A−2)、(A−3)で表されるフェニレン基;下記式(A−4)、(A−5)、(A−6)、(A−7)、(A−8)、(A−9)、(A−10)、(A−11)、(A−12)、(A−13)で表されるナフタレンジイル基;下記式(A−14)、(A−15)、(A−16)、(A−17)、(A−18)、(A−19)で表されるアントラセンジイル基;下記式(A−20)、(A−21)、(A−22)、(A−23)、(A−24)、(A−25)、(A−26)で表される二価の縮合環基;下記式(A−27)、(A−28)、(A−29)で表されるフルオレンジイル基;下記式(A−30)、(A−31)、(A−32)、(A−33)、(A−34)、(A−35)、(A−36)、(A−37)で表されるベンゾフルオレンジイル基が挙げられる。
アリーレン基は置換基を有していてもよく、該置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、カルバモイル基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基が挙げられ、これらの基はさらに置換基を有していてもよい。また、アリーレン基は、置換基として−CpFqHrOsで表される基を有していてもよい。
上記アルキル基は、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基及び環状アルキル基(シクロアルキル基)のいずれであってもよい。アルキル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めずに好ましくは1〜20、より好ましくは1〜15、さらに好ましくは1〜12である。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、ドデシル基が挙げられる。
上記アルキル基は置換基を有していてもよい。アルキル基が置換基を有するとき、該置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基等が挙げられる。すなわち、置換基を有するアルキル基としては、ハロゲン化アルキル基、アルコキシアルキル基、アルキルチオアルキル基、アリールアルキル基、アリールオキシアルキル基、アリールチオアルキル基等が挙げられる。
これらのうち、ハロゲン化アルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基が挙げられる。
また、アリールアルキル基はさらに置換基を有してもよく、アリールアルキル基の炭素原子数は、通常7〜60である。アリールアルキル基としては、例えば、フェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキル基が挙げられる。
上記アルコキシ基は、直鎖状アルコキシ基、分岐状アルコキシ基及び環状アルコキシ基(シクロアルコキシ基)のいずれであってもよい。アルコキシ基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めずに好ましくは1〜20、より好ましくは1〜15、さらに好ましくは1〜12である。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ラウリルオキシ基が挙げられる。
上記アルコキシ基は置換基を有していてもよい。アルコキシ基が置換基を有するとき、該置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基等が挙げられる。すなわち、置換基を有するアルコキシ基としては、ハロゲン化アルコキシ基、アルコキシアルキルオキシ基、アルキルチオアルコキシ基、アリールアルコキシ基、アリールオキシアルコキシ基、アリールチオアルコキシ基等が挙げられる。
これらのうち、ハロゲン化アルコキシ基としては、例えば、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロブトキシ基、パーフルオロヘキシルオキシ基、パーフルオロオクチルオキシ基が挙げられる。また、アルコキシアルコキシ基としては、例えば、メトキシメチルオキシ基、2−メトキシエチルオキシ基が挙げられる。
また、アリールアルコキシ基はさらに置換基を有していてもよく、アリールアルコキシ基の炭素原子数は、通常7〜60である。アリールアルコキシ基としては、例えば、フェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルコキシ基、1−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基、2−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基が挙げられる。
上記アルキルチオ基は、直鎖状アルキルチオ基、分岐鎖状アルキルチオ基及び環状アルキルチオ基(シクロアルキルチオ基)のいずれであってもよい。アルキルチオ基の炭素原子数は、特記しない限り、置換基の炭素原子数を含めずに好ましくは1〜20、より好ましくは1〜15、さらに好ましくは1〜12である。アルキルチオ基としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、ブチルチオ基、イソブチルチオ基、tert−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基、ラウリルチオ基が挙げられる。
上記アルキルチオ基は置換基を有していてもよい。アルキルチオ基が置換基を有するとき、該置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基等が挙げられる。すなわち、置換基を有するアルキルチオ基としては、ハロゲン化アルキルチオ基、アルコキシアルキルチオ基、アルキルチオアルキルチオ基、アリールアルキルチオ基、アリールオキシアルキルチオ基、アリールチオアルキルチオ基等が挙げられる。
これらのうち、ハロゲン化アルキルチオ基としては、例えば、トリフルオロメチルチオ基が挙げられる。
また、アリールアルキルチオ基はさらに置換基を有していてもよく、アリールアルキルチオ基の炭素原子数は、通常7〜60である。アリールアルキルチオ基としては、例えば、フェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルチオ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルチオ基が挙げられる。
上記アリール基は、芳香族炭化水素化合物から水素原子2個を除いた残りの原子団である。アリール基には、ベンゼン環を有する基、縮合環を有する基、独立したベンゼン環及び縮合環のうち2個以上が直接又はビニレン基等を介して結合した基等が含まれる。アリール基の炭素原子数は、通常、6〜60であり、好ましくは6〜48、さらに好ましくは6〜30である。上記芳香族炭化水素化合物としては、例えば、ベンゼン、ビフェニル、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、フルオレン、ベンゾフルオレン、ピレン、ペリレンが挙げられる。
上記アリール基は置換基を有していてもよい。アリール基が置換基を有するとき、該置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールオキシ基、アリールチオ基等が挙げられる。すなわち、置換基を有するアリール基としては、ハロゲン化アリール基、アルキルアリール基、アルコキシアリール基、アルキルチオアリール基、アリールオキシアリール基、アリールチオアリール基等が挙げられる。
上記アリール基としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、ペンタフルオロフェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基が好ましく、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基がより好ましい。
C1〜C12アルコキシフェニル基としては、例えば、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、プロピルオキシフェニル基、イソプロピルオキシフェニル基、ブトキシフェニル基、イソブトキシフェニル基、tert−ブトキシフェニル基、ペンチルオキシフェニル基、ヘキシルオキシフェニル基、シクロヘキシルオキシフェニル基、ヘプチルオキシフェニル基、オクチルオキシフェニル基、2−エチルヘキシルオキシフェニル基、ノニルオキシフェニル基、デシルオキシフェニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシフェニル基、ラウリルオキシフェニル基が挙げられる。
C1〜C12アルキルフェニル基としては、例えば、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、プロピルフェニル基、メシチル基、メチルエチルフェニル基、イソプロピルフェニル基、ブチルフェニル基、イソブチルフェニル基、tert−ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、イソアミルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ドデシルフェニル基が挙げられる。
上記アリールオキシ基は、−O−Ar11で表される基(Ar11は、上記アリール基を示す。)であり、Ar11におけるアリール基は置換基を有していてもよい。アリールオキシ基の炭素原子数(すなわち、Ar11におけるアリール基の炭素原子数)は、置換基の炭素原子数を含めずに好ましくは6〜60、より好ましくは6〜48、さらに好ましくは6〜30である。
上記アリールオキシ基としては、フェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、ペンタフルオロフェニルオキシ基、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基が好ましく、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基がより好ましい。
C1〜C12アルコキシフェノキシ基としては、例えば、メトキシフェノキシ基、エトキシフェノキシ基、プロピルオキシフェノキシ基、イソプロピルオキシフェノキシ基、ブトキシフェノキシ基、イソブトキシフェノキシ基、tert−ブトキシフェノキシ基、ペンチルオキシフェノキシ基、ヘキシルオキシフェノキシ基、シクロヘキシルオキシフェノキシ基、ヘプチルオキシフェノキシ基、オクチルオキシフェノキシ基、2−エチルヘキシルオキシフェノキシ基、ノニルオキシフェノキシ基、デシルオキシフェノキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシフェノキシ基、ラウリルオキシフェノキシ基が挙げられる。
C1〜C12アルキルフェノキシ基としては、例えば、メチルフェノキシ基、エチルフェノキシ基、ジメチルフェノキシ基、プロピルフェノキシ基、1,3,5−トリメチルフェノキシ基、メチルエチルフェノキシ基、イソプロピルフェノキシ基、ブチルフェノキシ基、イソブチルフェノキシ基、tert−ブチルフェノキシ基、ペンチルフェノキシ基、イソアミルフェノキシ基、ヘキシルフェノキシ基、ヘプチルフェノキシ基、オクチルフェノキシ基、ノニルフェノキシ基、デシルフェノキシ基、ドデシルフェノキシ基が挙げられる。
上記アリールチオ基は、−S−Ar12で表される基(Ar12は、上記アリール基を示す。)であり、Ar12におけるアリール基は置換基を有していてもよい。アリールチオ基の炭素原子数(すなわち、Ar12におけるアリール基の炭素原子数)は、置換基の炭素原子数を含めずに好ましくは6〜60、より好ましくは6〜48、さらに好ましくは6〜30である。
上記アリールチオ基としては、フェニルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニルチオ基、C1〜C12アルキルフェニルチオ基、1−ナフチルチオ基、2−ナフチルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基が好ましい。
上記アルケニル基は、アルケンのsp2炭素に結合する水素原子を1個除いた残りの原子団である。アルケニル基は、直鎖状アルケニル基、分岐状アルケニル基及び環状アルケニル基のいずれであってもよい。アルケニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めずに好ましくは2〜20、より好ましくは2〜15、さらに好ましくは2〜10である。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、1−ヘキセニル基、2−ヘキセニル基、1−オクテニル基が挙げられる。
上記アルケニル基は置換基を有していてもよい。アルケニル基が置換基を有するとき、該置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基等が挙げられる。すなわち、置換基を有するアルケニル基としては、ハロゲン化アルケニル基、アルコキシアルケニル基、アルキルチオアルケニル基、アリールアルケニル基、アリールオキシアルケニル基、アリールチオアルケニル基等が挙げられる。
これらのうち、アリールアルケニル基はさらに置換基を有していてもよく、アリールアルケニル基の炭素原子数は、通常、8〜60である。アリールアルケニル基としては、例えば、フェニル−C2〜C12アルケニル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルケニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルケニル基、1−ナフチル−C2〜C12アルケニル基、2−ナフチル−C2〜C12アルケニル基が挙げられ、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルケニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルケニル基が好ましい。
上記アルキニル基は、アルキンのsp1炭素に結合する水素原子を1個除いた残りの原子団である。アルキニル基は、直鎖状アルキニル基、分岐状アルキニル基及び環状アルキニル基のいずれであってもよい。アルキニル基の炭素原子数は、特記しない限り、置換基の炭素原子数を含めずに好ましくは2〜20、より好ましくは2〜15、さらに好ましくは2〜10である。アルキニル基としては、例えば、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、1−ブチニル基、2−ブチニル基、1−ペンチニル基、2−ペンチニル基、1−ヘキシニル基、2−ヘキシニル基、1−オクチニル基が挙げられる。
上記アルキニル基は置換基を有していてもよい。アルキニル基が置換基を有するとき、該置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基等が挙げられる。すなわち、置換基を有するアルキニル基としては、ハロゲン化アルキニル基、アルコキシアルキニル基、アルキルチオアルキニル基、アリールアルキニル基、アリールオキシアルキニル基、アリールチオアルキニル基等が挙げられる。
これらのうち、アリールアルキニル基はさらに置換基を有していてもよく、アリールアルキニル基の炭素原子数は、通常、8〜60である。アリールアルキニル基としては、例えば、フェニル−C2〜C12アルキニル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルキニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルキニル基、1−ナフチル−C2〜C12アルキニル基、2−ナフチル−C2〜C12アルキニル基が挙げられ、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルキニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルキニル基が好ましい。
上記アミノ基は、無置換のアミノ基であっても、該アミノ基における水素原子が、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基及び1価の複素環基からなる群より選ばれる1又は2個の基で置換されたアミノ基(以下、「置換アミノ基」という。)であってもよい。置換アミノ基は、置換基を有していてもよく、置換アミノ基の炭素原子数は、通常、1〜60であり、好ましくは2〜48である。
置換アミノ基としては、例えば、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、プロピルアミノ基、ジプロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ブチルアミノ基、sec−ブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、tert−ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、3,7−ジメチルオクチルアミノ基、ラウリルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、ジシクロペンチルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基、ピロリジル基、ピペリジル基、ジトリフルオロメチルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、C1〜C12アルコキシフェニルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコキシフェニル)アミノ基、C1〜C12アルキルフェニルアミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェニル)アミノ基、1−ナフチルアミノ基、2−ナフチルアミノ基、ペンタフルオロフェニルアミノ基、ピリジルアミノ基、ピリダジニルアミノ基、ピリミジルアミノ基、ピラジルアミノ基、トリアジルアミノ基、フェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル)アミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル)アミノ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルアミノ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルアミノ基が挙げられる。
上記シリル基は、無置換のシリル基であっても、該シリル基における水素原子が、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基及び1価の複素環基からなる群より選ばれる1〜3個の基で置換されたシリル基(以下、「置換シリル基」という。)であってもよい。置換シリル基は、置換基を有していてもよく、置換シリル基の炭素原子数は、通常、1〜60であり、好ましくは3〜48である。
置換シリル基としては、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリ−イソプロピルシリル基、ジメチル−イソプロピルシリル基、ジエチル−イソプロピルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基、ペンチルジメチルシリル基、ヘキシルジメチルシリル基、ヘプチルジメチルシリル基、オクチルジメチルシリル基、2−エチルヘキシル−ジメチルシリル基、ノニルジメチルシリル基、デシルジメチルシリル基、3,7−ジメチルオクチル−ジメチルシリル基、ラウリルジメチルシリル基、フェニル−C1〜C12アキルシリル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルシリル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルシリル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルシリル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルシリル基、フェニル−C1〜C12アルキルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、トリ−p−キシリルシリル基、トリベンジルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、tert−ブチルジフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基が挙げられる。
上記アシル基としては、例えば、−C(=O)−R11(R11は、上記アルキル基、上記アリール基又は後述する1価の複素環基を示す。)で表される基が挙げられる。R11におけるアルキル基、アリール基及び1価の複素環基は置換基を有していてもよい。アシル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めずに好ましくは2〜20、より好ましくは2〜18である。アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、トリフルオロアセチル基、ペンタフルオロベンゾイル基が挙げられる。
上記アシルオキシ基としては、例えば、−O−C(=O)−R12(R12は、上記アルキル基、上記アリール基又は後述する1価の複素環基を示す。)で表される基が挙げられる。R12におけるアルキル基、アリール基及び1価の複素環基は置換基を有していてもよい。アシルオキシ基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めずに好ましくは2〜20、より好ましくは2〜18である。アシルオキシ基としては、例えば、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、トリフルオロアセチルオキシ基、ペンタフルオロベンゾイルオキシ基が挙げられる。
上記イミン残基は、式A:H−N=C(R13)2又は式B:H−C(R14)=N−R15の少なくとも一方で表される構造を有するイミン化合物から、該式中の「H」を除いた残基を意味する。式中、R13、R14及びR15はそれぞれ独立に、上記アルキル基、上記アリール基、上記アルケニル基、上記アルキニル基又は後述する1価の複素環基を示す。R13、R14及びR15におけるアルキル基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基及び1価の複素環基は、置換基を有していてもよい。複数存在するR13は互いに同一でも異なっていてもよく、互いに連結して環構造を形成してもよい。イミン残基としては、例えば、以下の構造式で示される基が挙げられる。
上記カルバモイル基の炭素原子数は、通常、1〜20であり、好ましくは1〜18である。カルバモイル基としては、例えば、ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオアミド基、ブチロアミド基、ベンズアミド基、トリフルオロアセトアミド基、ペンタフルオロベンズアミド基、ジホルムアミド基、ジアセトアミド基、ジプロピオアミド基、ジブチロアミド基、ジベンズアミド基、ジトリフルオロアセトアミド基、ジペンタフルオロベンズアミド基が挙げられる。
上記酸イミド基は、酸イミドからその窒素原子に結合した水素原子1個を除いて得られる残基を意味する。酸イミド基の炭素原子数は、好ましくは4〜20、より好ましくは4〜18である。酸イミド残基としては、例えば以下の構造式で示される基が挙げられる。
上記1価の複素環基は、複素環式化合物から水素原子1個を除いた残りの原子団である。1価の複素環基は、置換基を有していてもよく、1価の複素環基としては単環の基、縮合環を有する基等が含まれる。1価の複素環基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めずに、通常、4〜60であり、好ましくは4〜20である。
複素環式化合物とは、環式構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素として、炭素原子だけでなく、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子、ホウ素原子、ケイ素原子、セレン原子、テルル原子、ヒ素原子等のヘテロ原子を含むものをいう。
上記1価の複素環基としては、1価の芳香族複素環基が好ましい。1価の芳香族複素環基は、芳香族複素環式化合物から水素原子1個を除いた残りの原子団である。芳香族複素環式化合物としては、例えば、オキサジアゾール、チアジアゾール、チアゾール、オキサゾール、チオフェン、ピロール、ホスホール、フラン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン、ピリダジン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、ジベンゾホスホール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン等のヘテロ原子を含む複素環自体が芳香族性を示す化合物、並びに、フェノキサジン、フェノチアジン、ジベンゾボロール、ジベンゾシロール、ベンゾピラン等のヘテロ原子を含む複素環それ自体は芳香族性を示さなくとも、該複素環に芳香環が縮環されている化合物が挙げられる。
上記1価の複素環基としては、例えば、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基、ピペリジル基、キノリル基、イソキノリル基が挙げられ、これらのうち、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基が好ましい。
上記オキシカルボニル基としては、−C(=O)−O−R16(R16は、上記アルキル基、上記アリール基又は上記1価の複素環基を示す。)で表される基が挙げられる。R16におけるアルキル基、アリール基及び1価の複素環基は置換基を有していてもよい。オキシカルボニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めずに好ましくは2〜60、より好ましくは2〜48である。
上記オキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシロキシカルボニル基、シクロヘキシロキシカルボニル基、ヘプチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、2−エチルヘキシロキシカルボニル基、ノニルオキシカルボニル基、デシロキシカルボニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基、トリフルオロメトキシカルボニル基、ペンタフルオロエトキシカルボニル基、パーフルオロブトキシカルボニル基、パーフルオロヘキシルオキシカルボニル基、パーフルオロオクチルオキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、ナフトキシカルボニル基、ピリジルオキシカルボニル基が挙げられる。
−CpFqHrOsで表される基(以下、「フッ素含有基」という。)としては、例えば、フッ素化アルキル基、フッ素化アリール基、フッ素化アルキルアリール基、フッ素化アルキルオキシ基、フッ素化アリールオキシ基、フッ素化アルキルアリールオキシ基、フッ素化アシル基が挙げられる。ここで、「フッ素化」とは、この語の直後に記載された官能基が置換基として少なくとも1つのフッ素原子を有することを意味する。
フッ素含有基としては、例えば、下記式(F−1)、(F−2)、(F−3)、(F−4)で表されるフッ素化アルキル基;下記式(F−5)、(F−6)、(F−7)、(F−8)、(F−9)で表されるフッ素化アリール基;下記式(F−10)、(F−11)、(F−12)、(F−13)で表されるフッ素化アルキルアリール基;下記式(F−14)、(F−15)、(F−16)、(F−17)で表されるフッ素化アルコキシ基;下記式(F−18)、(F−19)で表されるフッ素化アリールオキシ基;下記式(F−20)、(F−21)、(F−22)で表されるフッ素化アルキルアリールオキシ基;下記式(F−23)、(F−24)、(F−25)、(F−26)、(F−27)、(F−28)、(F−29)、(F−30)、(F−31)で表されるフッ素化アシル基;が挙げられる。
フッ素含有基としては、フッ素含有化合物の化学的安定性が良好になるため、sが0である基、すなわち−CpFqHrで表される基が好ましく、上記のうち式(F−1)〜(F−13)で表される基が好ましい。
上記のうち、アリーレン基が有する置換基としては、フッ素含有化合物の溶解性が良好となる、蛍光特性が良好となる、合成が容易となる、得られる発光素子の特性が良好となる等の理由から、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、シアノ基、−CpFqHrOsで表される基が好ましく、これらの基はさらに置換基を有していてもよい。
アリーレン基が有する置換基は、例えば、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、シアノ基又はフッ素含有基とすることができる。
ここで置換基を有していてもよいアルキル基としては、無置換のアルキル基、アリールアルキル基、アルキルアリールアルキル基が好ましく、C1〜C12アルキル基、フェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキル基がより好ましい。
また、置換基を有していてもよいアルコキシ基としては、無置換のアルコキシ基、アリールアルコキシ基、アルキルアリールアルコキシ基が好ましく、フェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルコキシ基、1−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基、2−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基がより好ましい。
また、置換基を有していてもよいアリール基としては、無置換のアリール基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルキルアリール基が好ましく、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、ペンタフルオロフェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基がより好ましく、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基がさらに好ましい。
さらに、置換基を有していてもよいアリールオキシ基としては、無置換のアリールオキシ基、ハロゲン化アリールオキシ基、アルコキシアリールオキシ基、アルキルアリールオキシ基が好ましく、フェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、ペンタフルオロフェニルオキシ基、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基が好ましく、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基がより好ましい。
フッ素含有化合物は、フッ素含有基を1つ又は2つすることが好ましく、2つ有することがより好ましい。
式(1)においてn1+n2+n3が1〜3の整数であるとき、フッ素含有化合物は、Ar3、Ar4又はAr5の置換基としてフッ素含有基を有することが好ましい。
式(1)においてn1+n2+n3は0又は1であることが好ましく、1であることがより好ましい。
Z1及びZ2におけるアルキル基としては、上記アリーレン基の置換基として例示したアルキル基が挙げられる。該アルキル基は上述したとおり置換基を有していてもよい。Z1及びZ2におけるアルキル基としては、無置換のアルキル基、アリールアルキル基、アルキルアリールアルキル基が好ましく、C1〜C12アルキル基、フェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキル基がより好ましい。
Z1及びZ2におけるアルコキシ基としては、上記アリーレン基の置換基として例示したアルコキシ基が挙げられる。該アルコキシ基は上述したとおり置換基を有していてもよい。Z1及びZ2におけるアルコキシ基としては、無置換のアルコキシ基、アリールアルコキシ基、アルキルアリールアルコキシ基が好ましく、フェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルコキシ基、1−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基、2−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基がより好ましい。
Z1及びZ2におけるアリールオキシ基としては、上記アリーレン基の置換基として例示したアリールオキシ基が挙げられる。該アリールオキシ基は上述したとおり置換基を有していてもよい。Z1及びZ2におけるアリールオキシ基としては、無置換のアリールオキシ基、ハロゲン化アリールオキシ基、アルコキシアリールオキシ基、アルキルアリールオキシ基が好ましく、フェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、ペンタフルオロフェニルオキシ基、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基が好ましく、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基がより好ましい。
フッ素含有化合物は、式(1)におけるAr1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5のうち少なくとも一つが下記式(B−1)又は(B−2)で表される基であってもよく、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5がいずれも下記式(B−1)又は(B−2)で表される基であってもよい。
式中、R1及びR2はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又はフッ素含有基を示す。式(1)中にR1及びR2が複数存在するとき、複数存在するR1及びR2はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
R1及びR2におけるアルキル基としては、上記アリーレン基の置換基として例示したアルキル基が挙げられる。該アルキル基は上述したとおり置換基を有していてもよい。R1及びR2におけるアルキル基としては、無置換のアルキル基、アリールアルキル基、アルキルアリールアルキル基が好ましく、C1〜C12アルキル基、フェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキル基がより好ましい。
R1及びR2におけるアリール基としては、上記アリーレン基の置換基として例示したアリール基が挙げられる。該アルキル基は上述したとおり置換基を有していてもよい。R1及びR2におけるアリール基としては、無置換のアルコキシ基、アリールアルコキシ基、アルキルアリールアルコキシ基が好ましく、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、ペンタフルオロフェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基が好ましく、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基がより好ましい。
フッ素含有化合物はまた、下記式(2)で表される化合物であってもよい。
式中、Z1、Z2、R1及びR2は上記と同義であり、R3、R4、R5、R6、R7及びR8はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアリール基を示し、n4は2〜5の整数を示す。複数存在するR1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8はそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。但し、Z1及びZ2並びに複数存在するR1及びR2のうち、少なくとも一つは、フッ素含有基である。
R3、R4、R5、R6、R7及びR8におけるアルキル基としては、上記アリーレン基の置換基として例示したアルキル基が挙げられる。R3、R4、R5、R6、R7及びR8におけるアルキル基としては、無置換のアルキル基、アリールアルキル基、アルキルアリールアルキル基が好ましく、C1〜C12アルキル基、フェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキル基がより好ましい。
R3、R4、R5、R6、R7及びR8におけるアリール基としては、上記アリーレン基の置換基として例示したアリール基が挙げられる。R3、R4、R5、R6、R7及びR8におけるアリール基としては、無置換のアリール基、ハロゲン化アリール基、アルコキシアリール基、アルキルアリール基が好ましく、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、ペンタフルオロフェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基がより好ましく、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基がさらに好ましい。
式(2)で表される化合物において、複数存在するR1及びR2のうち少なくとも一つが、フッ素含有基であることが好ましい。
フッ素含有化合物としては、例えば、下記構造式で表される化合物が挙げられる。
(組成物)
本実施形態の組成物は、上記フッ素含有化合物と、正孔輸送材料、電子輸送材料及び発光材料からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を含有する。本実施形態の組成物は、上記フッ素含有化合物を二種以上含有していてもよい。本実施形態の組成物は、発光素子や有機トランジスタの作製に有用である。
本実施形態の組成物は、上記フッ素含有化合物と、正孔輸送材料、電子輸送材料及び発光材料からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を含有する。本実施形態の組成物は、上記フッ素含有化合物を二種以上含有していてもよい。本実施形態の組成物は、発光素子や有機トランジスタの作製に有用である。
正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)及びその誘導体等が挙げられる。その他にも、特開昭63−70257号公報、特開昭63−175860号公報、特開平2−135359号公報、特開平2−135361号公報、特開平2−209988号公報、特開平3−37992号公報、特開平3−152184号公報に記載された正孔輸送材料が挙げられる。
本実施形態の組成物が正孔輸送材料を含有するとき、正孔輸送材料の含有量は、組成物の全量に対して、1〜80質量%であることが好ましく、5〜60質量%であることがより好ましい。
電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、アントラセン及びその誘導体、アントラセンとフルオレンの共重合体等が挙げられる。その他にも、特開昭63−70257号公報、特開昭63−175860号公報、特開平2−135359号公報、特開平2−135361号公報、特開平2−209988号公報、特開平3−37992号公報、特開平3−152184号公報に記載された電子輸送材料が挙げられる。
本実施形態の組成物が電子輸送材料を含有するとき、電子輸送材料の含有量は、組成物の全量に対して、1〜80質量%であることが好ましく、5〜60質量%であることがより好ましい。
発光材料としては、低分子蛍光発光材料、燐光発光材料等が挙げられる。発光材料の例としては、ナフタレン誘導体、アントラセン及びその誘導体、アントラセンとフルオレンとの共重合体、ペリレン及びその誘導体、ポリメチン系色素、キサンテン系色素、クマリン系色素、シアニン系色素等の色素類、8−ヒドロキシキノリンを配位子として有する金属錯体、8−ヒドロキシキノリン誘導体を配位子として有する金属錯体、その他の蛍光性金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン及びその誘導体、テトラフェニルブタジエン及びその誘導体、スチルベン系、含ケイ素芳香族系、オキサゾール系、フロキサン系、チアゾール系、テトラアリールメタン系、チアジアゾール系、ピラゾール系、メタシクロファン系、アセチレン系等の低分子化合物の蛍光性材料、イリジウム錯体、白金錯体等の金属錯体、三重項発光錯体等が挙げられる。その他にも、特開昭57−51781号公報、特開昭59−194393号公報等に記載された発光材料が挙げられる。
本実施形態の組成物が発光材料を含有するとき、発光材料の含有量は、組成物の全量に対して、1〜80質量%であることが好ましく、5〜60質量%であることがより好ましい。
本実施形態の組成物は、安定剤、粘度及び/又は表面張力を調節するための添加剤等をさらに含有していてもよい。本実施形態の組成物が発光素子や有機トランジスタの作製等に用いられる場合、これらの成分は、発光や電荷輸送を阻害しないものから選択されることが好ましい。
安定剤としては、例えば、酸化防止剤が挙げられ、酸化防止剤としてはフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤等が挙げられる。このような酸化防止剤を含有することで、組成物の保存安定性が良好になる。
粘度及び/又は表面張力を調製するための添加剤としては、例えば、粘度を高めるための高分子量の化合物(増粘剤)、粘度を下げるための低分子量の化合物、表面張力を下げるための界面活性剤、を適宜組合せて用いることができる。増粘剤としては、例えば、高分子量のポリスチレン、高分子量のポリメチルメタクリレート等を用いることができる。増粘剤のポリスチレン換算の重量平均分子量は、50万以上であることが好ましく、100万以上であることがより好ましい。また、粘度を高めるための添加剤としては、フッ素含有化合物の貧溶媒を用いることもできる。
(液状組成物)
本実施形態の液状組成物は、上記フッ素含有化合物と溶媒とを含有する。ここで、「液状組成物」は、少なくとも後述する発光素子の作製時に液状であればよく、典型的には、常圧(即ち、1気圧)25℃において液状であればよい。液状組成物は、インク、インク組成物等と呼ぶこともでき、単に溶液と呼ぶこともできる。本実施形態の液状組成物は、発光素子や有機トランジスタの作製に有用である。
本実施形態の液状組成物は、上記フッ素含有化合物と溶媒とを含有する。ここで、「液状組成物」は、少なくとも後述する発光素子の作製時に液状であればよく、典型的には、常圧(即ち、1気圧)25℃において液状であればよい。液状組成物は、インク、インク組成物等と呼ぶこともでき、単に溶液と呼ぶこともできる。本実施形態の液状組成物は、発光素子や有機トランジスタの作製に有用である。
本実施形態の液状組成物は、発光材料、正孔輸送材料、電子輸送材料、安定剤、粘度及び/又は表面張力を調節するための添加剤、等をさらに含有していてもよい。これらの成分は、各々、単独で用いても二種以上を併用してもよい。
発光材料、正孔輸送材料、電子輸送材料、安定剤、粘度及び/又は表面張力を調製するための添加剤としては、上記と同様のものが例示できる。また、これらの成分は、上記溶媒に可溶性のものであることが好ましい。
本実施形態の液状組成物が正孔輸送材料を含有するとき、その含有量は、液状組成物の全量に対して、1〜80質量%であることが好ましく、5〜60質量%であることがより好ましい。また、電子輸送材料を含有するとき、その含有量は、液状組成物の全量に対して、1〜80質量%であることが好ましく、5〜60質量%であることがより好ましい。また、発光材料を含有するとき、正孔輸送材料の含有量は、液状組成物の全量に対して、1〜80質量%であることが好ましく、5〜60質量%であることがより好ましい。
上記溶媒としては、上記フッ素含有化合物を溶解又は分散できるものが好ましい。溶媒としては、例えば、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン等の塩素系溶媒;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒;トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、メシチレン等の芳香族炭化水素系溶媒;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−へプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等の脂肪族炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルベンゾエート、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒;エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコール、ジエトキシメタン、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、1,2−ヘキサンジオール等の多価アルコール及びその誘導体;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、シクロヘキサノール等のアルコール系溶媒;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒;N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒;が挙げられる。これらの溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。これらの溶媒のうち、ベンゼン環を含む構造を有し、融点が0℃以下であり、且つ沸点が100℃以上である溶媒を含むことが、粘度、成膜性等の観点から好ましい。
上記溶媒としては、液状組成物中の溶媒以外の成分の溶解性、成膜時の均一性、及び、粘度特性の観点から、芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、エステル系溶媒及びケトン系溶媒のうち少なくとも一種を含むことが好ましく、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メシチレン、n−プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、n−ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、アニソール、エトキシベンゼン、1−メチルナフタレン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロヘキシルベンゼン、ビシクロヘキシル、シクロヘキセニルシクロヘキサノン、n−ヘプチルシクロヘキサン、n−ヘキシルシクロヘキサン、メチルベンゾエート、2−プロピルシクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−オクタノン、2−ノナノン、2−デカノン及びジシクロヘキシルケトンのうち少なくとも一種を含むことがより好ましく、キシレン、アニソール、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン及びビシクロヘキシルメチルベンゾエートのうち少なくとも一種を含むことがさらに好ましい。
液状組成物は、成膜性及び素子特性が良好となるため、二種以上の溶媒を含有することが好ましく、二又は三種の溶媒を含有することより好ましい。
液状組成物に二種の溶媒が含まれるとき、そのうちの一種は融点が25℃より高い化合物であってもよい。また、成膜性が良好となるため、二種の溶媒のうち、一方の沸点が180℃以上であり、他方の沸点が180℃未満であることが好ましい。また、二種以上の溶媒のうち、一方の沸点が200℃以上であり、他方の沸点が180℃未満であることがより好ましい。
液状組成物に三種の溶媒が含まれるとき、そのうちの一種又は二種は融点が25℃より高い化合物であってもよい。また、成膜性が良好となるため、三種の溶媒のうち、少なくとも一種の沸点が180℃以上であり、且つ、少なくとも一種の沸点が180℃未満であることが好ましい。また、三種の溶媒のうち、少なくとも一種の沸点が200℃以上300℃以下であり、且つ、少なくとも一種の沸点が180℃未満であることが好ましい。
液状組成物が二種以上の溶媒を含有するとき、粘度及び成膜性の観点から、溶媒のうち少なくとも一種は、60℃において液状組成物の溶媒以外の成分を0.2質量%以上の濃度で溶解できるものであることが好ましく、25℃において液状組成物の溶媒以外の成分を0.2質量%以上の濃度で溶解できるものであることがより好ましい。
液状組成物が二種以上の溶媒を含有するとき、粘度及び成膜性の観点から、最も沸点が高い溶媒の含有量が、全溶媒の総量に対して、40〜90質量%であることが好ましく、50〜90質量%であることがより好ましく、65〜85質量%であることがさらに好ましい。
液状組成物中の溶媒の含有量は、液状組成物の全量に対して、通常1〜99.9質量%であり、好ましくは60〜99.9質量%であり、さらに好ましく90〜99.8質量%である。液状組成物の好適な粘度は印刷法によって異なるが、25℃において0.5〜500mPa・sの範囲であることが好ましい。また、インクジェットプリント法等、液状組成物が吐出装置を経由する場合、吐出時の目づまりや飛行曲がりを防止するために、液状組成物の粘度は、25℃において0.5〜20mPa・sの範囲であることが好ましい。
発光素子の作製に際し、本実施形態の液状組成物を用いれば、液状組成物を塗布した後に乾燥により溶媒を除去することで、上記フッ素含有化合物を含む薄膜を容易に成膜することができる。溶媒の除去は、使用される溶媒に応じて条件を変更して行うことができ、例えば、50〜150℃程度の加熱や、10−3Pa程度の減圧により行うことができる。
液状組成物を用いた成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャップコート法、キャピラリコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法、ノズルコート法等の塗布法を用いることができる。
(薄膜)
本実施形態の薄膜は、上記フッ素含有化合物又は上記組成物を含有する。本実施形態の薄膜は、上述のように上記液状組成物から容易に作製することができる。
本実施形態の薄膜は、上記フッ素含有化合物又は上記組成物を含有する。本実施形態の薄膜は、上述のように上記液状組成物から容易に作製することができる。
本実施形態の薄膜は、後述する発光素子における発光層等に好適に使用することができる。本実施形態の薄膜は、上記フッ素含有化合物又は上記組成物を含有するため、発光素子の発光層として使用した場合に当該発光素子の発光効率が優れたものとなる。
本実施形態の薄膜の種類としては、発光性薄膜、導電性薄膜、有機半導体薄膜等が例示される。
発光性薄膜は、素子の輝度や発光電圧等の観点から、発光の量子収率が50%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、70%以上であることがさらに好ましい。
導電性薄膜は、表面抵抗が1KΩ/□以下であることが好ましい。薄膜に、ルイス酸、イオン性化合物等をドープすることにより、電気伝導度を高めることができる。表面抵抗は、100Ω/□以下であることがより好ましく、10Ω/□以下であることがさらに好ましい。
有機半導体薄膜は、電子移動度又は正孔移動度のいずれか大きいほうが、好ましくは10−5cm2/V/秒以上であり、より好ましくは10−3cm2/V/秒以上であり、さらに好ましくは10−1cm2/V/秒以上である。また、有機半導体薄膜を用いて、有機トランジスタを作製することができる。具体的には、SiO2等の絶縁膜とゲート電極とを形成したSi基板上に有機半導体薄膜を形成し、Au等でソース電極とドレイン電極を形成することにより、有機トランジスタとすることができる。
(フッ素含有化合物の用途)
本実施形態のフッ素化合物は、有機半導体材料、有機トランジスタ、光学材料、太陽電池等に用いることができる。また、ドーピングにより導電性材料として用いることもできる。
本実施形態のフッ素化合物は、有機半導体材料、有機トランジスタ、光学材料、太陽電池等に用いることができる。また、ドーピングにより導電性材料として用いることもできる。
まず、有機トランジスタの一態様である電界効果トランジスタについて説明する。
本実施形態のフッ素含有化合物は、電界効果トランジスタの材料として、中でも活性層として好適に用いることができる。電界効果トランジスタの構造としては、通常は、ソース電極及びドレイン電極が活性層に接して設けられており、さらに活性層に接した絶縁層を挟んでゲート電極が設けられていればよい。
電界効果トランジスタは、通常は支持基板上に形成される。支持基板としては電界効果トランジスタとしての特性を阻害しなければ材質は特に制限されないが、ガラス基板やフレキシブルなフィルム基板やプラスチック基板も用いることができる。
電界効果トランジスタは、公知の方法、例えば、特開平5−110069号公報に記載の方法により製造することができる。
活性層を形成する際に、有機溶媒可溶性の化合物を用いることが製造上非常に有利であり好ましい。有機溶媒可溶性の化合物を溶媒に溶解させてなる溶液からの成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャップコート法、キャピラリコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法、ノズルコート法等の塗布法を用いることができる。
電界効果トランジスタを作製後、封止してなる封止電界効果トランジスタが好ましい。これにより、電界効果トランジスタが、大気から遮断され、電界効果トランジスタの特性の低下を抑えることができる。
封止する方法としては、紫外線(UV)硬化樹脂、熱硬化樹脂や無機のSiONx膜等でカバーする方法、ガラス板やフィルムをUV硬化樹脂、熱硬化樹脂等で張り合わせる方法等が挙げられる。大気との遮断を効果的に行うため電界効果トランジスタを作製後、封止するまでの工程を大気に曝すことなく(例えば、乾燥した窒素雰囲気中、真空中で)行うことが好ましい。
次に、有機太陽電池について、有機太陽電池の一態様である有機光電変換素子で、光起電力効果を利用する固体光電変換素子を例にとり、説明する。
本実施形態のフッ素含有化合物は、有機光電変換素子の材料として、中でも有機半導体と金属との界面を利用するショットキー障壁型素子の有機半導体層として、また、有機半導体と無機半導体あるいは有機半導体どうしの界面を利用するpnへテロ接合型素子の有機半導体層として、好適に用いることができる。
さらに、ドナー・アクセプターの接触面積を増大させたバルクヘテロ接合型素子における電子供与性化合物、電子受容性化合物としても好適に用いることができる。
有機光電変換素子の構造としては、例えば、pnへテロ接合型素子では、オーム性電極、例えば、ITO上に、p型半導体層を形成し、さらに、n型半導体層を積層し、その上にオーム性電極が設けられていればよい。
有機光電変換素子は、通常は支持基板上に形成される。支持基板としては有機光電変換素子としての特性を阻害しなければ材質は制限されず、例えば、ガラス基板、フレキシブルなフィルム基板、プラスチック基板等を用いることができる。
有機光電変換素子は、公知の方法、例えば、Synth.Met.,102,982(1999)に記載の方法やScience,270,1789(1995)に記載の方法により製造することができる。
次に、発光素子について説明する。
発光素子は、陽極及び陰極からなる電極と、該電極間に設けられた上記フッ素含有化合物を含む有機層とを有するものである。
上記有機層とは、発光層、正孔輸送層又は電子輸送層を意味する。中でも本実施形態のフッ素含有化合物を電子輸送層として用いることが、素子作製の観点から好ましい。
また、発光素子としては、(1)陰極と発光層との間に電子輸送層を設けた発光素子、(2)陽極と発光層との間に正孔輸送層を設けた発光素子、(3)陰極と発光層との間に電子輸送層を設け、かつ陽極と発光層との間に正孔輸送層を設けた発光素子等が挙げられる。
より具体的には、以下のa)〜d)の構造が例示される。
a)陽極/発光層/陰極
b)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
c)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
d)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(ここで、/は各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。)
a)陽極/発光層/陰極
b)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
c)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
d)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(ここで、/は各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。)
ここで、発光層とは、発光する機能を有する層であり、正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する層であり、電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する層である。なお、電子輸送層と正孔輸送層を総称して電荷輸送層と呼ぶ。発光層、正孔輸送層、電子輸送層は、それぞれ独立に2層以上用いてもよい。また、発光層に隣接した正孔輸送層をインターレイヤー層と呼ぶ場合もある。
発光層の成膜方法としては、溶液からの成膜が好ましい。溶液からの成膜には、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャップコート法、キャピラリコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法、ノズルコート法等の塗布法を用いることができる。
発光素子作製の際に、本実施形態のフッ素含有化合物を用いることにより、溶液から成膜する場合、この溶液を塗布後乾燥により溶媒を除去するだけでよく、また電荷輸送材料や発光材料を混合した場合においても同様な手法が適用でき、製造上非常に有利である。
発光層の厚さとしては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、例えば、1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
発光素子においては、有機層に上記フッ素含有化合物以外の発光材料を混合して使用してもよい。また、発光素子においては、上記フッ素含有化合物以外の発光材料を含む発光層が、上記フッ素含有化合物を含む有機層と積層されていてもよい。
上記フッ素含有化合物以外の発光材料としては、公知のものが使用でき、例えば上記と同様のものが例示できる。また、発光素子が正孔輸送層を有する場合、使用される正孔輸送材料としては、上記と同様のものが例示できる。
上記例示の中で、正孔輸送層に用いる正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミン化合物基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)及びその誘導体等の高分子正孔輸送材料が好ましく、さらに好ましくはポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体である。低分子の正孔輸送材料の場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。
ポリビニルカルバゾール及びその誘導体は、例えば、ビニルモノマーからカチオン重合又はラジカル重合によって得られる。
ポリシラン及びその誘導体としては、ケミカル・レビュー(Chem.Rev.)第89巻、1359頁(1989年)、英国特許GB2300196号公開明細書に記載の化合物等が例示される。合成方法もこれらに記載の方法を用いることができるが、特にキッピング法が好適に用いられる。
ポリシロキサン誘導体は、シロキサン骨格構造には正孔輸送性がほとんどないので、側鎖又は主鎖に上記低分子正孔輸送材料の構造を有するものが好適に用いられる。特に正孔輸送性の芳香族アミンを側鎖又は主鎖に有するものが例示される。
正孔輸送層の成膜の方法に制限はないが、低分子正孔輸送材料では、高分子バインダーとの混合溶液からの成膜による方法が例示される。また、高分子正孔輸送材料では、溶液からの成膜による方法が例示される。
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔輸送材料を溶解させるものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒が例示される。
溶液からの成膜方法としては、溶液からのスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャップコート法、キャピラリコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法、ノズルコート法等の塗布法を用いることができる。
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高分子バインダーとして、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサンが例示される。
正孔輸送層の厚さは、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよく、例えば、1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
発光素子が電子輸送層を有する場合、使用される電子輸送材料としては公知のものが使用でき、上記と同様のものが例示できる。
上記例示の中で、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体が好ましく、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス(8−キノリノール)アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
電子輸送層の成膜法としては、低分子電子輸送材料では、粉末からの真空蒸着法、溶液又は溶融状態からの成膜による方法が、高分子電子輸送材料では溶液又は溶融状態からの成膜による方法がそれぞれ例示される。溶液又は溶融状態からの成膜時には、高分子バインダーを併用してもよい。
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、電子輸送材料及び/又は高分子バインダーを溶解させるものであればよい。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒が例示される。
溶液又は溶融状態からの成膜には、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャップコート法、キャピラリコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法、ノズルコート法等の塗布法を用いることができる。
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また、可視光に対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高分子バインダーとしては、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)及びその誘導体、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン等が例示される。
電子輸送層の厚さは、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよく、例えば、1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
また、電極に隣接して設けた電荷輸送層のうち、電極からの電荷注入効率を改善する機能を有し、素子の駆動電圧を下げる効果を有するものは、特に電荷注入層(正孔注入層、電子注入層)と一般に呼ばれることがある。
さらに電極との密着性向上や電極からの電荷注入の改善のために、電極に隣接して前記の電荷注入層又は絶縁層を設けてもよく、また、界面の密着性向上や混合の防止のために電荷輸送層や発光層の界面に薄いバッファー層を挿入してもよい。
積層する層の順番や数、及び各層の厚さについては、発光効率や素子寿命を勘案して適宜選択すればよい。
電荷注入層(電子注入層、正孔注入層)を設けた発光素子としては、陰極に隣接して電荷注入層を設けた発光素子、陽極に隣接して電荷注入層を設けた発光素子が挙げられる。
例えば、具体的には、以下のe)〜p)の構造が挙げられる。
e)陽極/電荷注入層/発光層/陰極
f)陽極/発光層/電荷注入層/陰極
g)陽極/電荷注入層/発光層/電荷注入層/陰極
h)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
i)陽極/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
j)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
k)陽極/電荷注入層/発光層/電荷輸送層/陰極
l)陽極/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
m)陽極/電荷注入層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
n)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電荷輸送層/陰極
o)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
p)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
e)陽極/電荷注入層/発光層/陰極
f)陽極/発光層/電荷注入層/陰極
g)陽極/電荷注入層/発光層/電荷注入層/陰極
h)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
i)陽極/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
j)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
k)陽極/電荷注入層/発光層/電荷輸送層/陰極
l)陽極/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
m)陽極/電荷注入層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
n)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電荷輸送層/陰極
o)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
p)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
電荷注入層の具体的な例としては、導電性高分子を含む層、陽極と正孔輸送層との間に設けられ、陽極材料と正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料との中間の値のイオン化ポテンシャルを有する材料を含む層、陰極と電子輸送層との間に設けられ、陰極材料と電子輸送層に含まれる電子輸送材料との中間の値の電子親和力を有する材料を含む層が例示される。
上記電荷注入層が導電性高分子を含む層の場合、該導電性高分子の電気伝導度は、10−5S/cm以上103S/cm以下であることが好ましく、発光画素間のリーク電流を小さくするためには、10−5S/cm以上102S/cm以下がより好ましく、10−5S/cm以上101S/cm以下がさらに好ましい。通常は該導電性高分子の電気伝導度を10−5S/cm以上103S/cm以下とするために、該導電性高分子に適量のイオンをドープする。
ドープするイオンの種類は、正孔注入層であればアニオン、電子注入層であればカチオンである。アニオンの例としては、ポリスチレンスルホン酸イオン、アルキルベンゼンスルホン酸イオン、樟脳スルホン酸イオン等が挙げられ、カチオンの例としては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン等が挙げられる。
電荷注入層の厚さは、例えば、1nm〜100nmであり、2nm〜50nmが好ましい。
電荷注入層に用いる材料は、電極や隣接する層の材料との関係で適宜選択すればよく、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、芳香族アミン構造を主鎖又は側鎖に含む重合体等の導電性高分子、金属フタロシアニン(銅フタロシアニン等)、カーボンが例示される。
絶縁層は、電荷注入を容易にする機能を有するものである。この絶縁層の平均厚さは、通常、0.1〜20nmであり、好ましくは0.5〜10nm、より好ましくは1〜5nmである。絶縁層の材料としては、金属フッ化物、金属酸化物、有機絶縁材料等が挙げられる。絶縁層を設けた発光素子としては、陰極に隣接して絶縁層を設けた発光素子、陽極に隣接して絶縁層を設けた発光素子が挙げられる。
具体的には、例えば、以下のq)〜ab)の構造が挙げられる。
q)陽極/絶縁層/発光層/陰極
r)陽極/発光層/絶縁層/陰極
s)陽極/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
t)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/陰極
u)陽極/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
v)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
w)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/陰極
x)陽極/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
y)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
z)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
aa)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
ab)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
q)陽極/絶縁層/発光層/陰極
r)陽極/発光層/絶縁層/陰極
s)陽極/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
t)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/陰極
u)陽極/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
v)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
w)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/陰極
x)陽極/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
y)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
z)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
aa)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
ab)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
発光素子を形成する基板は、電極を形成し、有機物の層を形成する際に化学的に変化しないものであればよく、例えば、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン等の基板が例示される。不透明な基板の場合には、反対の電極が透明又は半透明であることが好ましい。通常は、陽極及び陰極からなる電極の少なくとも一方が透明又は半透明であることが好ましく、陽極側が透明又は半透明であることがより好ましい。
陽極の材料としては、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が用いられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド(ITO)、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性ガラスを用いて作製された膜、NESA、金、白金、銀、銅等が用いられ、ITO、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、該陽極として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機の透明導電膜を用いてもよい。
陽極の厚さは、光の透過性と電気伝導度とを考慮して、適宜選択することができるが、例えば、10nm〜10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmである。
また、陽極上に、電荷注入を容易にするために、フタロシアニン誘導体、導電性高分子、カーボン等からなる層、あるいは金属酸化物や金属フッ化物、有機絶縁材料等からなる層を設けてもよい。
陰極の材料としては、仕事関数の小さい材料が好ましい。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等の金属、及びそれらのうち2つ以上の合金、あるいはそれらのうち1つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち1つ以上との合金、グラファイト又はグラファイト層間化合物等が用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金が挙げられる。陰極を2層以上の積層構造としてもよい。
陰極の厚さは、電気伝導度や耐久性を考慮して、適宜選択することができるが、例えば、10nm〜10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmである。
陰極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート法等が用いられる。また、陰極と有機物層との間に、導電性高分子からなる層、あるいは金属酸化物や金属フッ化物、有機絶縁材料等からなる層を設けてもよく、陰極作製後、発光素子を保護する保護層を装着していてもよい。発光素子を長期安定的に用いるためには、素子を外部から保護するために、保護層及び/又は保護カバーを装着することが好ましい。
保護層としては、樹脂、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物等を用いることができる。また、保護カバーとしては、ガラス板、表面に低透水率処理を施したプラスチック板等を用いることができ、該カバーを熱硬化樹脂や光硬化樹脂で素子基板と貼り合わせて密閉する方法が好適に用いられる。スペーサーを用いて空間を維持すれば、素子がキズつくのを防ぐことが容易である。該空間に窒素やアルゴンのような不活性なガスを封入すれば、陰極の酸化を防止することができ、さらに酸化バリウム等の乾燥剤を該空間内に設置することにより製造工程で吸着した水分が素子にタメージを与えるのを抑制することが容易となる。これらのうち、いずれか1つ以上の方策をとることが好ましい。
発光素子は、面状光源、セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置、液晶表示装置(例えば、バックライト等)等の表示装置等に用いることができる。
発光素子を用いて面状の発光を得るためには、面状の陽極と陰極が重なり合うように配置すればよい。また、パターン状の発光を得るためには、面状の発光素子の表面にパターン状の窓を設けたマスクを設置する方法、非発光部の有機物層を極端に厚く形成し実質的に非発光とする方法、陽極若しくは陰極のいずれか一方、又は両方の電極をパターン状に形成する方法がある。これらのいずれかの方法でパターンを形成し、いくつかの電極を独立にON/OFFできるように配置することにより、数字や文字、簡単な記号等を表示できるセグメント表示装置が得られる。更に、ドットマトリックス表示装置とするためには、陽極と陰極をともにストライプ状に形成して直交するように配置すればよい。複数の種類の発光色の異なる高分子化合物を塗り分ける方法や、カラーフィルター又は蛍光変換フィルターを用いる方法により、部分カラー表示、マルチカラー表示が可能となる。ドットマトリックス表示装置は、パッシブ駆動も可能であるし、TFT等と組み合わせてアクティブ駆動してもよい。これらの表示装置は、コンピュータ、テレビ、携帯端末、携帯電話、カーナビゲーション、ビデオカメラのビューファインダー等に用いることができる。
さらに、面状の発光素子は、自発光薄型であり、液晶表示装置のバックライト用の面状光源、又は面状の照明用光源として好適に用いることができる。例えば照明用光源には白色発光、赤色発光、緑色発光または青色発光等の発光色があげられる。また、フレキシブルな基板を用いれば、曲面状の光源や表示装置としても使用できる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
<合成例1>
下記のとおり、化合物M−1から化合物M−2を合成した。
下記のとおり、化合物M−1から化合物M−2を合成した。
アルゴン雰囲気下、500mLの4つ口フラスコ中で、2,7−ジブロモ−9,9−ジ(p−オクチルフェニル)フルオレン(化合物M−1、21.02g)、及び、THF(390mL)を混合し−78℃に冷却した。反応溶液へ1.6Mのn−ブチルリチウム・へキサン溶液(20mL)を10分かけて滴下し、1時間攪拌した。トリメチルシリルクロライド(4.9g)を滴下した後、室温に昇温し、2時間攪拌した。反応の進行を確認し、反応溶液に水を加え、反応を停止させた。有機層を水で洗浄した後、有機層を濃縮した。得られたオイルをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:へキサン)により精製することで化合物M−2を得た。なお、式中、「TMS」はトリメチルシリル基を示す。
LC−MS(APPI−MS(posi)):693[M+H]+
LC−MS(APPI−MS(posi)):693[M+H]+
<合成例2>
下記のとおり、化合物M−2から化合物M−3を合成した。
下記のとおり、化合物M−2から化合物M−3を合成した。
アルゴン雰囲気下、化合物M−2(17.35g)、THF(330mL)、及び、2,2’−ビピリジル(4.29g)を混合し、60℃に加熱した。ここへビス(シクロオクタジエン)ニッケル(0)(Ni(COD)2、7.56g)を加え、3時間攪拌した。反応の進行を確認し、反応溶液を室温まで冷却した後、反応溶液をセライトろ過した。得られた溶液を濃縮した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:へキサン/トルエン=10/1(体積比))により精製を行うことにより、化合物M−3を得た(12.4g)。
1H−NMR;δ 0.22(18H,s),0.86(12H,t),1.25(40H,m),1.53(8H,m),2.53(8H,t),7.01(8H,d),7.11(8H,d),7.50(8H,m),7.71(2H,d),7.74(2H,d)ppm.
LC−MS(APPI−MS(posi)):1228[M+H]+
LC−MS(APPI−MS(posi)):1228[M+H]+
<合成例3>
下記のとおり、化合物M−3から化合物M−4を合成した。
下記のとおり、化合物M−3から化合物M−4を合成した。
アルゴン雰囲気下、100mLの4つ口フラスコ中で化合物M−3(5.53g)、及び、塩化メチレン(30mL)を混合し、0℃に冷却した。ここへ1規定のICl/塩化メチレン溶液(10mL)を滴下し、1時間攪拌した。反応終了後、反応溶液を室温まで昇温し、水で洗浄後、有機層を濃縮した。得られたオイルをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:へキサン/トルエン=10/1(体積比))で精製することにより、化合物M−4を得た。
1H−NMR;δ 0.86(12H,t),1.27(40H,m),1.55(8H,m),2.53(8H,t),7.07(16H,m),7.49(6H,m),7.70(6H,m)ppm.
LC−MS(APPI−MS(posi)):1335[M+H]+
LC−MS(APPI−MS(posi)):1335[M+H]+
<実施例1>
下記のとおり、化合物M−4から化合物M−5を合成した。
下記のとおり、化合物M−4から化合物M−5を合成した。
アルゴン雰囲気下、100mLの4つ口フラスコ中で、化合物M−4(1.34g)、ペンタフルオロフェニルホウ酸(0.85g)、フッ化セシウム(0.61g)、酸化銀(0.56g)、及び、DMF(20mL)を混合した。この反応溶液にPd2(dba)3(92mg)、トリ−tert−ブチルホスフィン(51mg)を加え、100℃で3時間攪拌した。反応進行を確認した後、セライトろ過を行い、次いでシリカゲルろ過を行った。得られたオイルをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/トルエン=10/1(体積比))で精製することにより、化合物M−5(420mg)を得た。
1H−NMR;δ 0.86(12H,t),1.25(40H,m),1.54(8H,m),2.53(8H,t),7.05(8H,d),7.13(8H,d),7.42(4H,dd),7.59(4H,dd),7.84(4H,dd)ppm.
19F−NMR;δ 14.7,−138.4,−156.0 ppm.
19F−NMR;δ 14.7,−138.4,−156.0 ppm.
<合成例4>
下記のとおり、化合物M−4から化合物M−6を合成した。
下記のとおり、化合物M−4から化合物M−6を合成した。
アルゴン雰囲気下、THF(70mL)、及び、1.6Mのn−ブチルリチウム・へキサン溶液(15mL)を混合し、−78℃に冷却した。ここへ化合物M−4(4.01g)をTHF(70mL)に溶かした溶液を30分かけて滴下した。滴下2時間後よりDMF(60g)を1時間かけて滴下し、滴下終了後、室温に昇温し、2時間攪拌した。反応終了後、水を加え、酢酸エチルを用いて分液し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。得られたオイルをアルミナカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/へキサン=1/10(体積比))で精製することにより、化合物M−6を得た(2.1g)。
LC−MS(ESI−MS):1177[M+K]+
LC−MS(ESI−MS):1177[M+K]+
<実施例2>
下記のとおり、化合物M−6から化合物M−7を合成した。
下記のとおり、化合物M−6から化合物M−7を合成した。
アルゴン雰囲気下、化合物M−6(2.05g)、トリデカフルオロへキシルヨージド(20g)、及び、THF(290mL)を混合し、−78℃に冷却した。ここへ3規定のフェニルマグネシウムブロマイド/エーテル溶液(12mL)を30分かけて滴下した後、−78℃を維持しながら3時間攪拌した。反応溶液へ3規定のHCl水溶液(20mL)を加え、室温に昇温しながら攪拌した。反応終了後、分液し、有機層をイオン交換水で3回洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、濃縮した。得られたオイルをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=20:1(体積比))で4回精製することにより、化合物M−7(1.2g)を得た。
LC−MS(ESI−MS):1817[M+K]+
1H−NMR;δ 0.87(12H,t),1.25(40H,m),1.54(8H,m),2.38(2H,s),2.53(8H,t),5.18(2H,m),7.01(8H,d),7.10(8H,d),7.50(4H,dd),7.57(4H,dd),7.77(4H,m)ppm.
1H−NMR;δ 0.87(12H,t),1.25(40H,m),1.54(8H,m),2.38(2H,s),2.53(8H,t),5.18(2H,m),7.01(8H,d),7.10(8H,d),7.50(4H,dd),7.57(4H,dd),7.77(4H,m)ppm.
<実施例3>
下記のとおり、化合物M−7から化合物M−8を合成した。
下記のとおり、化合物M−7から化合物M−8を合成した。
アルゴン雰囲気下、デス・マーチン パーヨージナン(2.8g)と塩化メチレン(15mL)を混合し、溶解させた。ここへ化合物M−7(1.8g)を塩化メチレン(15mL)に溶かした溶液を10分かけて室温で滴下した。滴下終了後、室温で2時間攪拌した。反応溶液にチオ硫酸ナトリウム飽和水溶液を加えることにより、反応を停止させた後、分液した。有機層を濃縮後、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=20/1(体積比))で精製し、得られた固体をメタノールで洗浄することで、化合物M−8(1.2g)を得た。
LC−MS(ESI−MS):1815[M+K]+
1H−NMR;δ 0.85(12H,t),1.22(40H,m),1.54(8H,m),2.54(8H,t),7.03(8H,d),7.15(8H,d),7.58(4H,dd),7.67(4H,dd),7.85(4H,m)ppm.
1H−NMR;δ 0.85(12H,t),1.22(40H,m),1.54(8H,m),2.54(8H,t),7.03(8H,d),7.15(8H,d),7.58(4H,dd),7.67(4H,dd),7.85(4H,m)ppm.
<実施例4>
下記のとおり、化合物M−4から化合物M−9を合成した。
下記のとおり、化合物M−4から化合物M−9を合成した。
アルゴン雰囲気下、3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニルボロン酸(1.50g)、化合物M−4(0.777g)、Aliquat336(0.045g)、及び、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.054g)を、テトラヒドロフラン(15.0mL)中で攪拌した。この反応液に、炭酸ナトリウム(0.370g)の水溶液(7.5mL)を滴下し、16時間、40℃で撹拌した。室温に戻した後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.055g)を加えて6日間、40℃で攪拌した。冷却後、反応液を濃縮しクロロホルムを加えて水層を取り除き、有機層を水で洗浄した。洗浄液はクロロホルムで抽出して有機層と混ぜた。これに硫酸マグネシウムを加えて乾燥させて、ろ過で吸湿した硫酸マグネシウムを取り除き、濃縮して、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル/展開溶媒:ヘキサン)で精製した。ヘキサンをエバポレーターで取り除き、メタノールを加えると結晶化した。結晶を取り出してクロロホルムに溶かし、メタノールに滴下して沈殿を生成させた。沈殿をろ過によって取り出し、メタノールで洗浄し、乾燥させることによって、化合物M−9(0.607g)を得た。
1H−NMR(ppm/300MHz,CDCl3):δ 0.86(12H,t),1.2〜1.3(40H,m),1.6(8H,m),2.55(8H,t),7.1(8H,d),7.2(8H,d),7.57(2H,m),7.60(6H,m),7.8〜7.9(6H,m),7.94(4H)ppm.
<合成例5>
下記のとおり、化合物M−2及び化合物M−10から、化合物M−11を合成した。
下記のとおり、化合物M−2及び化合物M−10から、化合物M−11を合成した。
アルゴン雰囲気下、化合物M−2(5.83g)、化合物M−10(3.18g)、トルエン(40mL)、酢酸パラジウム(45mg)、トリ(2−メトキシフェニル)ホスフィン(282mg)を混合し、80℃に加温した。反応溶液に、水酸化テトラエチルアンモニウム(10mL)を10分かけて滴下し、105℃に2時間加温した。反応終了後、有機層を水で洗浄し、洗浄した有機層を濃縮した。得られたオイルをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:へキサン/トルエン=5/1(体積比))で精製することにより、化合物M−11を得た(6.5g)。
LC−MS(APPI−MS(posi)):1768[M+H]+
LC−MS(APPI−MS(posi)):1768[M+H]+
<合成例6>
下記のとおり、化合物M−11から化合物M−12を合成した。
下記のとおり、化合物M−11から化合物M−12を合成した。
アルゴン雰囲気下、100mLの4つ口フラスコ中で化合物M−11(6.52g)、及び、塩化メチレン(25mL)を混合し、0℃に冷却した。ここへ1規定のICl/塩化メチレン溶液(8.4mL)を滴下し、1時間攪拌した。反応終了後、反応溶液を室温まで昇温し、有機層を水で洗浄し、洗浄した有機層を濃縮した。得られたオイルをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:へキサン/トルエン=5/1(体積比))で精製することにより、化合物M−12を得た(3.91g)。
LC−MS(APPI−MS(posi)):1877[M+H]+
LC−MS(APPI−MS(posi)):1877[M+H]+
<実施例5>
下記のとおり、化合物M−12から化合物M−13を合成した。
下記のとおり、化合物M−12から化合物M−13を合成した。
アルゴン雰囲気下、100mLの4つ口フラスコ中で、化合物M−12(2.81g)、ペンタフルオロフェニルホウ酸(1.27g)、フッ化セシウム(0.91g)、酸化銀(0.83g)、及び、DMF(30mL)を混合した。反応溶液にPd2(dba)3(140mg)、及び、トリ−tert−ブチルホスフィン(75mg)を加え、100℃で3時間攪拌した。反応進行を確認した後、セライトろ過を行い、次いでシリカゲルろ過を行った。得られたオイルをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/トルエン=1/1(体積比))で精製することにより、化合物M−13(2.4g)を得た。
LC−MS(ESI−MS):1994[M+K]+
LC−MS(ESI−MS):1994[M+K]+
<合成例7>
下記のとおり、化合物M−14を合成した。
下記のとおり、化合物M−14を合成した。
アルゴン雰囲気下、3,5−ビス(トリフルオロメチル)ブロモベンゼン(25.0g)とTHF(250mL)を混合し、−78℃に冷却した。反応溶液へ1.6Mのn−ブチルリチウム・へキサン溶液(50mL)を2時間かけて滴下し、さらに30分攪拌した。−78℃を保ったまま、4,4’−ジブロモビフェニル−2−メチルエステル(13.2g)をTHF(30mL)に溶かした溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、昇温し、6時間かけて−20℃とした。反応溶液に水を加えることで、反応を停止させた。得られた溶液に酢酸エチルを加え、食塩の飽和水溶液で2回洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶液をシリカゲルで濾過カラムを行い、得られた溶液を濃縮することにより黄色オイル(33.9g)を得た。
アルゴン雰囲気下、得られた黄色オイル(33.9g)とトルエン(80mL)を混合し、0℃に冷却した。ここへ三フッ化ホウ素のジエチルエーテル錯体(17.6mL)を30分かけて滴下し、室温に昇温し1時間攪拌した。反応溶液にクロロホルムを加え、イオン交換水で4回洗浄した。得られた懸濁液を濃縮し、析出した固体をろ取し、減圧乾燥させた。得られた白色固体をトルエンから再結晶することで化合物M−14(収率:21.74%)を得た。
1H−NMR(300MHz,CDCl3);δ7.34(2H,s),7.52(4H,s),7.62(2H,d),7.70(2H,d),7.87(2H,s)ppm.
19F−NMR(300MHz,CDCl3);δ−63.2ppm.
LC−MS(APPI−MS(posi)):747[M]+.
1H−NMR(300MHz,CDCl3);δ7.34(2H,s),7.52(4H,s),7.62(2H,d),7.70(2H,d),7.87(2H,s)ppm.
19F−NMR(300MHz,CDCl3);δ−63.2ppm.
LC−MS(APPI−MS(posi)):747[M]+.
<合成例8>
下記のとおり、化合物M−15を合成した。
下記のとおり、化合物M−15を合成した。
アルゴン雰囲気下、3Lの三つ口フラスコに、3−n−ヘキシル−5−メチルブロモベンゼン(262g)、及び、無水テトラヒドロフラン(1.5L)を加え均一溶液とし、−78℃に冷却した。得られた溶液に、2.5Mのn−ブチルリチウム・ヘキサン溶液(380mL)を、溶液の温度が−70℃以下に保たれるように滴下し、4時間撹拌し、溶液Aを得た。別途、1Lの二口フラスコに、2−メトキシカルボニル−4,4’−ジブロモビフェニル(160g)、及び、無水テトラヒドロフラン(500mL)を加え、均一溶液を調製した(溶液B)。
溶液Aに溶液Bを、溶液Aの温度が−70℃以下に保たれるように滴下し、撹拌した。次いで、反応溶液を室温にて15時間撹拌した。次いで、反応溶液に水(150mL)を0℃にて加え、撹拌した。次いで、減圧下で濃縮操作により溶媒を留去し、残留物にヘキサン(1L)及び水(200mL)を加え、撹拌し、静置して生成した水層を除去し有機層を得た。この有機層を飽和食塩水にて洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥させた後、減圧下で濃縮することにより、中間体を得た。
アルゴン雰囲気下、3Lの三つ口フラスコに、上記で得られた中間体(299g)、及び、塩化メチレン(900mL)を加え、5℃に冷却した。得られた混合物に、温度が0〜5℃の範囲内に保たれるように、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(224mL)を滴下した後、室温にて終夜撹拌した。反応溶液を、2Lの氷水に注意深く注ぎ、30分撹拌し、静置して分液した水層を有機層から除去した。この有機層に10質量%リン酸カリウム水溶液(1L)を加え、2時間撹拌した後、静置して生成した水層を有機層から除去した。得られた有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥させた後、濃縮することにより溶媒を留去し、オイル状の液体を得た。このオイル状の液体にメタノールを加え、固体を得た。この固体をn−ブチルアセテート及びメタノールから再結晶を行うことにより、化合物M−15(240g)を得た。
<合成例9>
下記のとおり、化合物M−15から化合物M−16を合成した。
下記のとおり、化合物M−15から化合物M−16を合成した。
アルゴン雰囲気下、化合物M−15(51.1g)とTHF(800mL)を混合し、−78℃に冷却した。この反応溶液に1.6Mのn−ブチルリチウム・へキサン溶液(50mL)を1時間かけて滴下し、さらに1.5時間撹拌を行った。ここへトリメチルシリルクロライド(12.4g)を0.5時間かけて滴下した。滴下終了後、反応溶液を室温まで昇温し、イオン交換水を加え、反応を停止させた。酢酸エチルを加え、分液を行った後、食塩の飽和水溶液で3回洗浄した後、濃縮、乾燥させることにより、化合物M−16(49.2g)を得た。
LC−MS(APPI−MS(posi)):695[M]+.
LC−MS(APPI−MS(posi)):695[M]+.
<合成例10>
下記のとおり、化合物M−16から化合物M−17を合成した。
下記のとおり、化合物M−16から化合物M−17を合成した。
アルゴン雰囲気下、化合物M−16(30.0g)、ピナコレートジボラン(12.2g)、酢酸カリウム(26.5g)、ジオキサン(190mL)、(ジフェニルホスフィノフェロセン)パラジウムジクロライド(1.1g)、及び、ジフェニルホスフィノフェロセン(0.75g)を混合し、4時間、110℃に加熱した。反応終了後、室温に冷却させた後、セライトろ過を行い、濃縮を行った。得られたオイルをシリカゲルろ過(展開溶媒:トルエン/ヘキサン=1/1(体積比))を行った。さらにシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/20(体積比))で2回精製することにより化合物M−17(22.1g)を得た。
LC−MS(APPI−MS(posi)):713[M]+.
LC−MS(APPI−MS(posi)):713[M]+.
<実施例6>
下記のとおり、化合物M−14及び化合物M−17から化合物M−18を合成した。
下記のとおり、化合物M−14及び化合物M−17から化合物M−18を合成した。
アルゴン雰囲気下、化合物M−14(2.24g)、化合物M−17(4,71g)、トルエン(30mL)、酢酸パラジウム(3.4mg)、及び、トリ(2−メトキシフェニル)ホスフィン(211mg)を混合し、80℃に加熱した。ここへ、20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(10mL)を滴下し、3時間還流させた。反応を室温まで冷却した後、酢酸エチルを加え、イオン交換水で4回洗浄し、得られた有機層を濃縮した。シリカゲルろ過カラム(展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/10(体積比))を行い、濃縮乾固させることで白色固体を得た。得られた固体をヘキサンとエタノールとの混合溶液から3回再結晶することにより、化合物M−18(2.4g)を得た。
1H−NMR(300MHz,CDCl3);δ0.22(18H,s),0.82(12H,t),1.23(24H,m),1.53(8H,m),2.15(12H,s),2.44(8H,t),6.71(4H,s)6.83(4H,s),6.92(4H,s),7.38−7.42(4H,m),7.50−7.63(12H,m),7.72−7.85(8H,m)ppm.
19F−NMR(300MHz,CDCl3);δ−63.1ppm.
19F−NMR(300MHz,CDCl3);δ−63.1ppm.
<実施例7>
下記のとおり、化合物M−18から化合物M−19を合成した。
下記のとおり、化合物M−18から化合物M−19を合成した。
アルゴン雰囲気下、化合物M−18(2.11g)、DMF(80mL)、及び、酢酸(20mL)を混合した。ここへ、NBS(0.47g)を混合し、4時間、80℃に加熱した。反応終了後、反応溶液をイオン交換水(300mL)に注ぎ込み、析出した固体をろ取し、乾燥させた。得られた固体をヘキサン、酢酸エチル、及び、エタノールの混合溶液より3回再沈殿を行うことにより、化合物M−19(2.01g)を得た。
LC−MS(APPI−MS(posi)):1770[M+K]+.
LC−MS(APPI−MS(posi)):1770[M+K]+.
<実施例8>
下記のとおり、化合物M−19から化合物M−20を合成した。
下記のとおり、化合物M−19から化合物M−20を合成した。
アルゴン雰囲気下、化合物M−19(0.49g)、ペンタフルオロフェニルホウ酸(0.25g)、フッ化セシウム(0.18g)、酸化銀(0.17g)、及び、DMF(6mL)を混合し、30℃に加温した。反応溶液にPd2(dba)3(27mg)、及び、トリ−tert−ブチルホスフィン(15mg)を混合し、100℃で7時間反応させた。反応進行を確認後、酢酸エチル、及び、水を加え、分液を行った。有機層をセライトでろ過し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた後、濃縮乾固させた。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン)で精製することにより、化合物M−20(81mg)を得た。
1H−NMR(300MHz,CDCl3);δ0.82(12H,t),1.25(24H,m),1.50(8H,m),2.17(12H,s),2.44(8H,t),6.74(4H,s)6.85(4H,s),6.90(4H,s),7.40−7.47(8H,m),7.60−7.64(8H,m),7.78−7.89(8H,m)ppm.
19F−NMR(300MHz,CDCl3);δ−63.1,−143.3,−156.2,−162.7ppm.
LC−MS(APPI−MS(posi)):1946[M+K]+.
19F−NMR(300MHz,CDCl3);δ−63.1,−143.3,−156.2,−162.7ppm.
LC−MS(APPI−MS(posi)):1946[M+K]+.
<実施例9>
下記のとおり、化合物M−19から化合物M−21を合成した。
下記のとおり、化合物M−19から化合物M−21を合成した。
アルゴン雰囲気下、化合物M−19(1.99g)、フェニルホウ酸(0.42g)、テトラブチルアンモニウムブロマイド(0.19g)、水酸化カリウム(0.20g)、トルエン(35mL)、及び、水(10mL)を混合し、100℃に加温した。反応溶液にテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(67mg)を混合し、105℃で7時間反応させた。反応進行を確認後、分液し、有機層を、イオン交換水で2回洗浄した。有機層を濃縮した後、シリカゲルろ過を行った(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=3/1(体積比))。得られた有機層に活性炭を加え1時間還流させた後、セライトを用いてろ過を行い、有機層を濃縮した。得られたオイルをODSカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:THF/メタノール=1/1(体積比))で精製することにより、化合物M−21(1.2g)を得た。
1H−NMR(300MHz,CDCl3);δ0.81(12H,t),1.21(24H,m),1.50(8H,m),2.45(8H,t),6.76(4H,s)6.85(4H,s),6.96(4H,s),7.25−7.42(12H,m),7.54−7.65(18H,m),7.83(8H,m)ppm.
19F−NMR(300MHz,CDCl3);δ−62.4ppm.
19F−NMR(300MHz,CDCl3);δ−62.4ppm.
<実施例10>
化合物M−5をヘキサンに溶解させ、化合物濃度0.5質量%のヘキサン溶液を調製した。調製したヘキサン溶液を用いてガラス基板上に、スピンコートにより2000rpmの回転速度で成膜することにより、薄膜を作製した。この薄膜の厚さは20nmであった。なお、薄膜の厚さはVeeco社製Dektak10を用いて測定した。
化合物M−5をヘキサンに溶解させ、化合物濃度0.5質量%のヘキサン溶液を調製した。調製したヘキサン溶液を用いてガラス基板上に、スピンコートにより2000rpmの回転速度で成膜することにより、薄膜を作製した。この薄膜の厚さは20nmであった。なお、薄膜の厚さはVeeco社製Dektak10を用いて測定した。
<合成例14:高分子化合物P−1の合成>
不活性雰囲気下、下記式:
で表される化合物MM−1(7.28g)、2,7−ジブロモ−9,9−ジオクチルフルオレン(4.94g)、下記式:
で表される化合物MM−2(0.74g)、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロライド(7.0mg)、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat336、アルドリッチ製)(1.30g)、及びトルエン(100mL)を混合し、105℃に加熱した。反応溶液に2Mの炭酸ナトリウム水溶液(27mL)を滴下し、2時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸(120mg)を加え、さらに4時間還流させた。次いで、1.8Mのジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液(60mL)を加え、80℃で4時間撹拌した。室温まで冷却後、水で3回、3質量%の酢酸水溶液で3回、水で3回洗浄し、アルミナカラム、シリカゲルカラムを順番に通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノールに滴下し、1時間撹拌した後、得られた固体をろ取し乾燥させたところ、下記式:
(式中、括弧の外に添えた数字は、各繰り返し単位のモル比を表す。)
で表される高分子化合物P−1を8.0g得た。高分子化合物P−1は、ポリスチレン換算の数平均分子量が5.1×104であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量が1.4×105であった。なお、化合物MM−1は、WO2008/111658に記載の方法で合成し、化合物MM−2は、EP1394188に記載の方法で合成した。
不活性雰囲気下、下記式:
で表される化合物MM−1(7.28g)、2,7−ジブロモ−9,9−ジオクチルフルオレン(4.94g)、下記式:
で表される化合物MM−2(0.74g)、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロライド(7.0mg)、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat336、アルドリッチ製)(1.30g)、及びトルエン(100mL)を混合し、105℃に加熱した。反応溶液に2Mの炭酸ナトリウム水溶液(27mL)を滴下し、2時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸(120mg)を加え、さらに4時間還流させた。次いで、1.8Mのジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液(60mL)を加え、80℃で4時間撹拌した。室温まで冷却後、水で3回、3質量%の酢酸水溶液で3回、水で3回洗浄し、アルミナカラム、シリカゲルカラムを順番に通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノールに滴下し、1時間撹拌した後、得られた固体をろ取し乾燥させたところ、下記式:
(式中、括弧の外に添えた数字は、各繰り返し単位のモル比を表す。)
で表される高分子化合物P−1を8.0g得た。高分子化合物P−1は、ポリスチレン換算の数平均分子量が5.1×104であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量が1.4×105であった。なお、化合物MM−1は、WO2008/111658に記載の方法で合成し、化合物MM−2は、EP1394188に記載の方法で合成した。
<合成例15:高分子化合物P−2の合成>
不活性雰囲気下、2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジオクチルフルオレン(6.40g)、2,7−ジブロモ−9,9−ジオクチルフルオレン(1.37g)、下記式:
で示される化合物MM−3(0.64g)、下記式:
で表される化合物MM−4(4.10g)、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロライド(21mg)、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド、酢酸パラジウム(4.5mg)、o−トリメトキシフェニルホスフィン(28mg)及びトルエン(100mL)を混合し、105℃に加熱した。反応溶液に20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(35mL)を滴下し、2時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸(61mg)を加え、さらに4時間還流させた。次いで、1.8Mのジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液(100mL)を加え、80℃で4時間撹拌した。室温まで冷却後、水で3回、3質量%の酢酸水溶液で3回、水で3回洗浄し、アルミナカラム、シリカゲルカラムを順番に通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノールに滴下し、1時間撹拌した後、得られた固体をろ取し乾燥させたところ、下記式:
(式中、括弧の外に添えた数字は、各繰り返し単位のモル比を表す。)
で表される高分子化合物P−2を6.2g得た。高分子化合物P−2は、ポリスチレン換算の数平均分子量が9.7×104であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量が3.0×105であった。なお、化合物MM−3は、US2004/035221に記載の方法で合成し、化合物MM−4は、特開2003−226744号公報に記載の方法で合成した。
不活性雰囲気下、2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジオクチルフルオレン(6.40g)、2,7−ジブロモ−9,9−ジオクチルフルオレン(1.37g)、下記式:
で示される化合物MM−3(0.64g)、下記式:
で表される化合物MM−4(4.10g)、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロライド(21mg)、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド、酢酸パラジウム(4.5mg)、o−トリメトキシフェニルホスフィン(28mg)及びトルエン(100mL)を混合し、105℃に加熱した。反応溶液に20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(35mL)を滴下し、2時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸(61mg)を加え、さらに4時間還流させた。次いで、1.8Mのジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液(100mL)を加え、80℃で4時間撹拌した。室温まで冷却後、水で3回、3質量%の酢酸水溶液で3回、水で3回洗浄し、アルミナカラム、シリカゲルカラムを順番に通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノールに滴下し、1時間撹拌した後、得られた固体をろ取し乾燥させたところ、下記式:
(式中、括弧の外に添えた数字は、各繰り返し単位のモル比を表す。)
で表される高分子化合物P−2を6.2g得た。高分子化合物P−2は、ポリスチレン換算の数平均分子量が9.7×104であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量が3.0×105であった。なお、化合物MM−3は、US2004/035221に記載の方法で合成し、化合物MM−4は、特開2003−226744号公報に記載の方法で合成した。
<溶液の調製例>
・キシレン溶液S−1(高分子化合物P−1溶液)の調製
高分子化合物P−1をキシレンに溶解させ、ポリマー濃度1.3質量%のキシレン溶液S−1を調製した。
・キシレン溶液S−1(高分子化合物P−1溶液)の調製
高分子化合物P−1をキシレンに溶解させ、ポリマー濃度1.3質量%のキシレン溶液S−1を調製した。
・キシレン溶液S−2(高分子化合物P−2溶液)の調製
高分子化合物P−2をキシレンに溶解させ、ポリマー濃度0.7質量%のキシレン溶液S−2を調製した。
高分子化合物P−2をキシレンに溶解させ、ポリマー濃度0.7質量%のキシレン溶液S−2を調製した。
・トリフルオロメチルベンゼン溶液S−3(化合物M−5溶液)の調製
化合物M−5をトリフルオロメチルベンゼンに溶解させ、化合物濃度0.2質量%のトリフルオロメチルベンゼン溶液S−3を調製した。
化合物M−5をトリフルオロメチルベンゼンに溶解させ、化合物濃度0.2質量%のトリフルオロメチルベンゼン溶液S−3を調製した。
<エレクトロルミネッセンス素子の作製例>
スパッタ法により150nmの厚さでITO膜を付けたガラス基板上に、ポリ(3,4)エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(Bayer製、商品名:BaytronP AI4083)の懸濁液を0.2μmメンブランフィルターで濾過した液を用いて、スピンコートにより70nmの厚さで薄膜を形成し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥させた。次に、上記で得たキシレン溶液S−2を用いて、スピンコートにより1600rpmの回転速度で成膜し、ホットプレート上で180℃、60分間加熱することにより薄膜を硬化させた。成膜後の厚さは約20nmであった。さらに、上記で得たキシレン溶液S−1を用いて、スピンコートにより1600rpmの回転速度で成膜し、ホットプレート上で130℃、10分間加熱した。成膜後の厚さは約60nmであった。さらに、上記で得たトリフルオロメチルベンゼン溶液S−3を用いて、スピンコートにより1600rpmの回転速度で成膜した。成膜後の厚さは約10nmであった。これを減圧下130℃で10分間乾燥させた後、陰極としてバリウムを約5nm蒸着し、次いでアルミニウムを約100nm蒸着してエレクトロルミネッセンス素子を作製した。なお真空度が1×10−4Pa以下に到達した後に金属の蒸着を開始した。
スパッタ法により150nmの厚さでITO膜を付けたガラス基板上に、ポリ(3,4)エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(Bayer製、商品名:BaytronP AI4083)の懸濁液を0.2μmメンブランフィルターで濾過した液を用いて、スピンコートにより70nmの厚さで薄膜を形成し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥させた。次に、上記で得たキシレン溶液S−2を用いて、スピンコートにより1600rpmの回転速度で成膜し、ホットプレート上で180℃、60分間加熱することにより薄膜を硬化させた。成膜後の厚さは約20nmであった。さらに、上記で得たキシレン溶液S−1を用いて、スピンコートにより1600rpmの回転速度で成膜し、ホットプレート上で130℃、10分間加熱した。成膜後の厚さは約60nmであった。さらに、上記で得たトリフルオロメチルベンゼン溶液S−3を用いて、スピンコートにより1600rpmの回転速度で成膜した。成膜後の厚さは約10nmであった。これを減圧下130℃で10分間乾燥させた後、陰極としてバリウムを約5nm蒸着し、次いでアルミニウムを約100nm蒸着してエレクトロルミネッセンス素子を作製した。なお真空度が1×10−4Pa以下に到達した後に金属の蒸着を開始した。
<エレクトロルミネッセンス素子の性能評価例>
得られたエレクトロルミネッセンス素子に電圧を印加することにより、この素子から460nmにピークを有するEL発光が得られた。また、最大発光効率は5.4cd/Aであった。
得られたエレクトロルミネッセンス素子に電圧を印加することにより、この素子から460nmにピークを有するEL発光が得られた。また、最大発光効率は5.4cd/Aであった。
Claims (6)
- 下記式(1)で表されるフッ素含有化合物。
[式中、
Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5はそれぞれ独立に置換基を有していてもよいアリーレン基を示し、
n1、n2及びn3はそれぞれ独立に0又は1を示し、
Z1及びZ2はそれぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、シアノ基又は−CpFqHrOsで表される基(pは1以上10以下の整数を示し、qは1以上2p+1以下の整数を示し、rは0以上2p+1−q以下の整数を示し、sは0又は1を示す。)を示す。
但し、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5のうち少なくとも一つは、置換基を有していてもよいフルオレンジイル基であり、
前記アリーレン基の置換基並びにZ1及びZ2のうち少なくとも一つは、−CpFqHrOsで表される基である。] - Ar1、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5がいずれも、置換基を有していてもよいフルオレンジイル基である、請求項1に記載のフッ素含有化合物。
- sが0である、請求項1又は2に記載のフッ素含有化合物。
- 正孔輸送材料、電子輸送材料及び発光材料からなる群より選ばれる少なくとも一種と、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフッ素含有化合物と、を含有する組成物。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載のフッ素含有化合物と溶媒とを含有する液状組成物。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載のフッ素含有化合物を含有する薄膜。
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