JP2020105156A - 化合物、それを含む組成物、および該組成物を含む有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記式(1)で表される化合物。
式中、Ar1は芳香族炭化水素を表し、Iは0以上2以下の整数を表し、G1、G2はN、Siなどを表し、L1、L2は特定の環構造などを表し、Aは芳香族基を含む特定の構造を表す。
【選択図】なし
Description
Ar1は置換または非置換の1価の芳香族炭化水素基を表し、
lは、0以上2以下の整数を表し、
G1は、N(窒素原子)、Si(珪素原子)、置換もしくは非置換の2価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは非置換の2価の芳香族複素環基を含む連結基を表し、
L1は、下記式(2)で表され、
E1は、下記式(3a)〜(3f)からなる群より選択される基であり;
*は結合手を表し、
Yは、それぞれ独立して、=C(R1)−または=N−であり、
R1は、水素原子(重水素原子を含む)、アルキル基、シアノ基、置換または非置換の1価の芳香族炭化水素基、置換または非置換の1価の芳香族複素環基、炭化水素基置換シリル基、アルコキシ基およびハロゲン原子からなる群から選択される基であり、
Tは、−O−、−S−または−Se−であり、
Xは、−C(=O)−、−C(R2)(R3)−、−N(R4)−、−O−、−S−および−Se−からなる群より選択される基であり、
R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子(重水素原子を含む)、アルキル基、シアノ基、置換または非置換の1価の芳香族炭化水素基、置換または非置換の1価の芳香族複素環基、炭化水素基置換シリル基、アルコキシ基およびハロゲン原子からなる群から選択される基であり、この際、R2およびR3は互いに結合して環を形成してもよく、R4は、水素原子(重水素原子を含む)、アルキル基、シアノ基、置換または非置換の1価の芳香族炭化水素基、置換または非置換の1価の芳香族複素環基、炭化水素基置換シリル基、アルコキシ基およびハロゲン原子からなる群から選択される基である;
*1、*2は、結合手を表し、
m1は、2以上の整数であり、この際、化合物中の全てのE1が上記式(3a)〜(3c)のみで構成される場合は、少なくとも1つのm1は4以上の整数であり、それ以外の場合は3以上の整数であり、この際、各々のE1はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、
G2は、単結合、あるいはN(窒素原子)、Si(珪素原子)、置換もしくは非置換の2価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは非置換の2価の芳香族複素環基を含む連結基を表し、
L2はそれぞれ独立して、上記式(2)または単結合を表し、
Aは、下記式(4);
*5は結合手を表し、
Ar2は、置換もしくは非置換の1価の芳香族炭化水素基、置換もしくは非置換の1価の芳香族複素環基、または置換もしくは非置換の1価の芳香族炭化水素基と置換もしくは非置換の1価の芳香族複素環基とが組合された置換基であり、
E2は、下記式;
*は結合手を表し、
Zは、それぞれ独立して、=C(R9)−または=N−であり、
R9は、水素原子(重水素原子を含む)、アルキル基、シアノ基、置換または非置換の1価の芳香族炭化水素基、置換または非置換の1価の芳香族複素環基、炭化水素基置換シリル基、アルコキシ基およびハロゲン原子からなる群から選択される基であり、
互いに異なる隣接したE2がR9を介して環を形成してもよく、
この際、N、Ar2およびE2は、それぞれが互いに結合して環を形成してもよく、
aは2以上の整数であり、この際、各々のE2はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、
Ar3、およびAr4は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の1価の芳香族炭化水素基、置換もしくは非置換の1価の芳香族複素環基、または置換もしくは非置換の1価の芳香族炭化水素基と置換もしくは非置換の1価の芳香族複素環基とが組合された置換基であり、
この際、E2、N、およびAr3は、それぞれが互いに結合して環を形成してもよい;
で表され、複数のAは同じであっても異なるものであってもよく、少なくとも一つのAは、Aに含まれるアルキル基の合計炭素数が6以上であり、
n1は2以上8以下の整数であり、n2は1または2である。
(Ar1)
上記式(1)中、Ar1は置換または非置換の1価の芳香族炭化水素基を表す。
lは、0以上2以下の整数を表す。lが2である場合、複数のAr1は同じ構造であっても互いに異なる構造であってもよいが、同じ構造であることが好ましい。
G1は、N(窒素原子)、Si(珪素原子)、置換もしくは非置換の2価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは非置換の2価の芳香族複素環基を含む連結基を表す。
n1は2以上8以下の整数である。n1は、G1と、下記置換基(I);
L1は、下記式(2)で表される。
G2は、単結合、あるいはN(窒素原子)、Si(珪素原子)、置換もしくは非置換の2価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは非置換の2価の芳香族複素環基を含む連結基を表す。置換もしくは非置換の2価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは非置換の2価の芳香族複素環基についての具体的例示は、G1の欄に記載したものと同様である。
(n2)
n2は1または2である。
L2は、上記式(2)または単結合を表す。L2が上記式(2)で表される場合の例示または好ましい例示は、上記L1の欄で記載したものと同様である。
Aは、下記式(4)で表される基である。
本化合物は、公知の有機合成方法を用いることで合成することが可能である。本化合物の具体的な合成方法は、後述する実施例を参照した当業者であれば、容易に理解することが可能である。
G2、L2が単結合ではない場合にも、同様の反応により化合物を得ることができる。
本化合物の分子量は、好ましくは2,000以上20,000以下である。分子量は、より好ましくは、3,000以上10,000以下である。分子量が上記下限値以上であれば、積層性が一層向上する。一方、分子量が上記上限以下であれば、溶解性およびインクの低粘度化において有利となる。分子量を低く制御することで、絡み合い効果が小さく、インク粘度を低くすることができる。このため、極小液滴吐出が可能となり、高精細インクジェットに適用しうる。
第二実施形態は、本化合物と、分子量2,000未満の低分子化合物と、を含む組成物である。以下、当該組成物を第二実施形態の組成物とも称する。正孔輸送層を形成する際の空隙を低分子化合物が埋めることが可能となる。ゆえに、低分子化合物を組み合わせることで、上層に発光層などを湿式法で形成した際に溶媒が下層である正孔輸送層の空隙に侵入し、素子性能が低下することを抑制することができる。よって、当該組成物は、正孔輸送性に優れるため、有機エレクトロルミネッセンス素子の正孔輸送層などに好適に使用することができる。
本発明の電荷輸送材料に含まれる分子量2,000未満の低分子化合物(以下、単に「低分子化合物」とも称する)としては、下記式(J1)〜(J3)で表される化合物の少なくとも1種であることが好ましい。
本発明は、本化合物または第二実施形態の組成物と、溶剤と、を含む組成物(以下、第三実施形態の組成物とも称する)についても提供する。当該組成物は、溶液塗布法(湿式法)に適用することができる。さらに、当該組成物は、低粘度であるため、高精細なEL素子を得るためのインクジェット印刷に好適に使用することができる。
溶剤としては常圧にて沸点が100℃以上350℃以下の溶剤(以下、単に「溶剤」とも称する)であることが好ましく、湿式法に使用されうるものであれば、特に制限されない。具体的には、トルエン、キシレン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アニソール、ヘキサメチルリン酸トリアミド、安息香酸メチル、安息香酸エチル、フェニルシクロヘキサン、テトラヒドロナフタレン等が挙げられる。
本発明は、本化合物、第二実施形態の組成物、または第三実施形態の組成物から形成される有機層についても提供する。
本発明は、上記の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子についても提供する。
<化合物1の合成>
合成で得られた化合物1、または比較化合物C1〜C4のアニソールに対する溶解性を評価した。具体的には、各化合物を固形分濃度1質量%となるようアニソールに添加し、80℃で10分加熱した。その後、溶解状態を目視で確認した。
△:目視で若干の残存物が見られる、
×:目視で多くの残存物が見られる。
溶解性評価に用いた方法と同じ方法で調製された正孔輸送層用インクを用いて、オストワルド粘度計により、25℃での粘度(mPa・s)を測定した。5mPa・s以下であれば、高精細な有機EL素子を得るためのインクジェット印刷に適していると言える。
(1)残膜率評価(上層塗布溶剤に対する耐溶解性評価)
溶解性評価に用いた方法と同じ方法で調製された正孔輸送層用インクを用いて、以下の工程を経て以下2種類の薄膜を作製した。
(A)成膜工程 石英基板上に100nmの膜厚となるようにスピンコート法により成膜した。
(B)乾燥工程 10−1Pa以下の真空下において230℃で1時間加熱した。
(C)アニール工程 10−1Pa以下の真空下において室温(25℃)まで冷却した。
[薄膜2](上層塗布溶剤による下地薄膜の耐溶解性評価)
(D) (C)で得られた薄膜付き石英基板をスピンコート装置に設置し、薄膜上に上層の塗布工程に用いる溶剤(以下、上層溶剤)を滴下した。本実施例では例として、安息香酸メチルを用いた。薄膜上に上層溶剤が乗った状態で10秒間待機し、その後にスピンを行った。
(E) 上記(B),(C)と同様の工程を行った。
◎:残膜率が99〜100%
○:残膜率が98〜99%
△:残膜率が90〜98%
×:残膜率が90%以下。
特許文献(国際公開第2015/089304)に開示の方法(以下PL(Photo Luminescence)法)に従って正孔輸送層上に発光層を塗布積層した2層薄膜の界面混合性を評価した。
△:界面混合が少し認められる
×:界面混合が強くみられる。
まず、第1電極(陽極)として、ストライプ(stripe)状の酸化インジウムスズ(ITO)が膜厚150nmにて成膜されたITO付きガラス基板を用意する。このガラス基板上に、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4−スチレンスルホネート)(poly(3,4−ethylene dioxythiophene)/poly(4−styrene sulfonate):PEDOT/PSS)(Sigma−Aldrich製)を、乾燥膜厚が30nmになるようにスピンコート法にて塗布し、正孔注入層を形成した。
下記方法に従って、駆動電圧、電流効率および発光寿命(耐久性)を評価した。
低分子化合物として下記化合物Iを化合物1に対して20質量%で上記正孔輸送層用インクに添加した以外は実施例1と同様にして評価を行った。
低分子化合物として上記化合物Iを化合物1に対して20質量%で上記正孔輸送層用インクに添加した以外は比較例1と同様にして評価を行った。
110 基板、
120 第1電極、
130 正孔注入層、
140 正孔輸送層、
150 発光層、
160 電子輸送層、
170 電子注入層、
180 第2電極。
Claims (7)
- 下記式(1)で表される化合物:
上記式(1)中、
Ar1は置換または非置換の1価の芳香族炭化水素基を表し、
lは、0以上2以下の整数を表し、
G1は、N(窒素原子)、Si(珪素原子)、置換もしくは非置換の2価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは非置換の2価の芳香族複素環基を含む連結基を表し、
L1は、下記式(2)で表され、
上記式(2)中、
E1は、下記式(3a)〜(3f)からなる群より選択される基であり;
式(3a)〜(3f)中、
*は結合手を表し、
Yは、それぞれ独立して、=C(R1)−または=N−であり、
R1は、水素原子(重水素原子を含む)、アルキル基、シアノ基、置換または非置換の1価の芳香族炭化水素基、置換または非置換の1価の芳香族複素環基、炭化水素基置換シリル基、アルコキシ基およびハロゲン原子からなる群から選択される基であり、
Tは、−O−、−S−または−Se−であり、
Xは、−C(=O)−、−C(R2)(R3)−、−N(R4)−、−O−、−S−および−Se−からなる群より選択される基であり、
R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子(重水素原子を含む)、アルキル基、シアノ基、置換または非置換の1価の芳香族炭化水素基、置換または非置換の1価の芳香族複素環基、炭化水素基置換シリル基、アルコキシ基およびハロゲン原子からなる群から選択される基であり、この際、R2およびR3は互いに結合して環を形成してもよく、
R4は、水素原子(重水素原子を含む)、アルキル基、シアノ基、置換または非置換の1価の芳香族炭化水素基、置換または非置換の1価の芳香族複素環基、炭化水素基置換シリル基、アルコキシ基およびハロゲン原子からなる群から選択される基である;
*1、*2は、結合手を表し、
m1は、2以上の整数であり、この際、化合物中の全てのE1が上記式(3a)〜(3c)のみで構成される場合は、少なくとも1つのm1は4以上の整数であり、それ以外の場合は3以上の整数であり、この際、各々のE1はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、
G2は、単結合、あるいはN(窒素原子)、Si(珪素原子)、置換もしくは非置換の2価の芳香族炭化水素基、または置換もしくは非置換の2価の芳香族複素環基を含む連結基を表し、
L2はそれぞれ独立して、上記式(2)または単結合を表し、
Aは、下記式(4);
式(4)中、
*5は結合手を表し、
Ar2は、置換もしくは非置換の1価の芳香族炭化水素基、置換もしくは非置換の1価の芳香族複素環基、または置換もしくは非置換の1価の芳香族炭化水素基と置換もしくは非置換の1価の芳香族複素環基とが組合された置換基であり、
E2は、下記式;
ここで、式中、
*は結合手を表し、
Zは、それぞれ独立して、=C(R9)−または=N−であり、
R9は、水素原子(重水素原子を含む)、アルキル基、シアノ基、置換または非置換の1価の芳香族炭化水素基、置換または非置換の1価の芳香族複素環基、炭化水素基置換シリル基、アルコキシ基およびハロゲン原子からなる群から選択される基であり、
互いに異なる隣接したE2がR9を介して環を形成してもよく、
この際、N、Ar2およびE2は、それぞれが互いに結合して環を形成してもよく、
aは2以上の整数であり、この際、各々のE2はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、
Ar3、およびAr4は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の1価の芳香族炭化水素基、置換もしくは非置換の1価の芳香族複素環基、または置換もしくは非置換の1価の芳香族炭化水素基と置換もしくは非置換の1価の芳香族複素環基とが組合された置換基であり、
この際、E2、N、およびAr3は、それぞれが互いに結合して環を形成してもよい;
で表され、複数のAは同じであっても異なるものであってもよく、少なくとも一つのAは、Aに含まれるアルキル基の合計炭素数が6以上であり、
n1は2以上8以下の整数であり、n2は1または2である。 - 分子量が2000以上20000以下である、請求項1に記載の化合物。
- 分子量が3000以上10000以下である、請求項1または2に記載の化合物。
- 式(1)におけるL1において、少なくとも1つのm1が5以上の整数である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の化合物と、分子量2000未満の低分子化合物と、を含む組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の化合物または請求項5に記載の組成物と、溶剤と、を含む組成物。
- 1対の陽極と陰極の間に請求項1〜4のいずれか1項に記載の化合物または請求項5に記載の組成物を含む有機エレクトロルミネッセンス素子。
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