JP2022100929A - 化合物、ならびに当該化合物を含む液状組成物およびエレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】インクジェットにてEL素子を製造しうる手段を提供する。【解決手段】式(1)で表される化合物であって、具体的には、例えば化合物C-1を用いる。JPEG2022100929000050.jpg13161(式中、nは、3以上10以下の整数;X、Yはトリアリールアミン部位を有す置換基)JPEG2022100929000051.jpg27166【選択図】なし
Description
本発明は、化合物、ならびに当該化合物を含む液状組成物およびエレクトロルミネッセンス素子に関する。
エレクトロルミネッセンス素子(EL素子)は、研究開発が活発に進められている。特に、EL素子は、固体発光型の安価な大面積フルカラー表示素子や書き込み光源アレイとしての用途が有望視されている。EL素子は、陽極と陰極との間に数ナノメートルから数百ナノメートルの薄膜を有する発光素子である。また、EL素子は、通常、正孔輸送層、発光層、電子輸送層などをさらに有する。
このうち、発光層としては、蛍光発光材料、りん光発光材料がある。りん光発光材料は、蛍光発光材料と比較し、高い発光効率が見込まれる材料である。また、広い色域を網羅するために、RGB光源は半値幅の狭い発光スペクトルが要求される。特に青色は深い青が要求されるが、長寿命かつ色純度の観点を満足できる素子は見出されていないのが現状である。
これらの問題を解決する方法として、発光材料に無機発光物質である「量子ドット」を用いる発光デバイスがある(特許文献1)。量子ドット(quantum dot;QD)は、数ナノメートルの大きさの結晶構造を有する半導体物質であって、数百から数千個程度の原子で構成されている。量子ドットは、大きさが非常に小さいため、単位体積当たりの表面積が広い。このため、大部分の原子がナノ結晶の表面に存在し、量子閉じ込め(quantum confinement)効果などを示す。このような量子閉じ込め効果により、量子ドットは、その大きさを調節することだけで発光波長を調節することができ、優れた色純度および高いPL(photoluminescence)発光効率などの特性を有するため、多くの関心を集めている。量子ドット発光素子(quantum dot electroluminescence device;QD LED)は、量子ドット発光層を間において両側に正孔輸送層(hole transport layer;HTL)および電子輸送層(electron transport layer;ETL)を含む3層構造の素子が基本素子として知られている。
近年、大画面化や、製造工程の効率化、低コスト化などの観点から、インクジェットにてEL素子を製造することが望ましい。一方、下層(例えば正孔輸送層)および上層(例えば発光層)からなる積層構造において、下層をインクジェットにて形成する場合には、下層用材料には下記の2つの適性が求められる。(i)当該下層用材料を溶媒に溶解して得られる下層用インクの粘度が低いこと。(ii)上層を形成する際に下層の残膜率が高いこと(つまり、上層用インクに含まれる溶剤に対して溶解性が低い(耐溶媒性を有する))。
しかしながら、特許文献1に記載の正孔輸送材料(例えばTFB)は、これらの適性を有していないという問題を有していた。
そこで本発明は、インクジェットにてEL素子を製造しうる手段を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意研究を行った。その結果、特定の構造を有する化合物を用いることによって上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、上記目的は、下記式(1)で表される化合物によって達成できる。
式(1)中、
nは、3以上10以下の整数であり、
Xは、下記式(2)に示される基を表し、複数あるXは、同一であっても異なってもよく、
Yは、下記式(3)に示される基を表し、複数あるYは、同一であっても異なってもよい。
nは、3以上10以下の整数であり、
Xは、下記式(2)に示される基を表し、複数あるXは、同一であっても異なってもよく、
Yは、下記式(3)に示される基を表し、複数あるYは、同一であっても異なってもよい。
式(2)中、
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1以上10以下のアルキル基を表し、同一であっても異なってもよく、互いに結合して環を形成してもよく、
aおよびbは、それぞれ独立して、2以上10以下の整数であり、
cは、1以上6以下の整数である;
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1以上10以下のアルキル基を表し、同一であっても異なってもよく、互いに結合して環を形成してもよく、
aおよびbは、それぞれ独立して、2以上10以下の整数であり、
cは、1以上6以下の整数である;
式(3)中、
R4、R5およびR6は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1以上8以下のアルキル基を表し、同一であっても異なってもよく、互いに結合して環を形成してもよく、
dは、1以上5以下の整数であり、
eおよびfは、それぞれ独立して、1以上6以下の整数である。
R4、R5およびR6は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1以上8以下のアルキル基を表し、同一であっても異なってもよく、互いに結合して環を形成してもよく、
dは、1以上5以下の整数であり、
eおよびfは、それぞれ独立して、1以上6以下の整数である。
本発明によれば、インクジェットにてEL素子を製造しうる手段を提供することができる。
第1の側面では、本発明は、下記式(1)で表される化合物を提供する:
式(1)中、
nは、3以上10以下の整数であり、
Xは、下記式(2)に示される基を表し、複数あるXは、同一であっても異なってもよく、
Yは、下記式(3)に示される基を表し、複数あるYは、同一であっても異なってもよい。
nは、3以上10以下の整数であり、
Xは、下記式(2)に示される基を表し、複数あるXは、同一であっても異なってもよく、
Yは、下記式(3)に示される基を表し、複数あるYは、同一であっても異なってもよい。
式(2)中、
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1以上10以下のアルキル基を表し、同一であっても異なってもよく、互いに結合して環を形成してもよく、
aおよびbは、それぞれ独立して、2以上10以下の整数であり、
cは、1以上6以下の整数である;
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1以上10以下のアルキル基を表し、同一であっても異なってもよく、互いに結合して環を形成してもよく、
aおよびbは、それぞれ独立して、2以上10以下の整数であり、
cは、1以上6以下の整数である;
式(3)中、
R4、R5およびR6は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1以上8以下のアルキル基を表し、同一であっても異なってもよく、互いに結合して環を形成してもよく、
dは、1以上5以下の整数であり、
eおよびfは、それぞれ独立して、1以上6以下の整数である。
R4、R5およびR6は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1以上8以下のアルキル基を表し、同一であっても異なってもよく、互いに結合して環を形成してもよく、
dは、1以上5以下の整数であり、
eおよびfは、それぞれ独立して、1以上6以下の整数である。
本明細書において、「式(1)で表される化合物」を「化合物」または「本発明に係る化合物」とも称する。
第2の側面では、本発明は、本発明に係る化合物と、溶剤とを含む、液状組成物を提供する。
第3の側面では、本発明は、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される1層以上の有機膜と、を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、前記有機膜の少なくとも1層が、本発明に係る化合物を含む、エレクトロルミネッセンス素子を提供する。本明細書において、エレクトロルミネッセンス素子を、単に「LED」とも称する。量子ドットエレクトロルミネッセンス素子を、単に「QLED」とも称する。有機エレクトロルミネッセンス素子を、単に「OLED」とも称する。
エレクトロルミネッセンス素子は、正孔輸送層、発光層、電荷輸送層などを順次積層することにより製造される。このような積層構造を形成する方法として、現在、低分子材料を用いた蒸着法や、高分子材料を用いた湿式法が採用されている。このうち、大画面化、効率化、低コスト化の観点から湿式法が好ましく用いられ、近年、より高精細な素子を製造することが可能なことから、インクジェットによるコーティングプロセスを採用することが望まれている。しかしその一方で、積層構造を形成可能な材料の設計が大きな課題となっていた。
本発明に係る化合物は、前述した2つの適性(粘度が低いこと、残膜率が高いこと)を備えるため、インクジェットにてエレクトロルミネッセンス素子を製造することが可能となる。本発明の構成による上記作用効果の発揮のメカニズムは以下のように推測される。上記式(1)で表される化合物は、従来の高分子化合物と比較して分子量が小さい。また、主鎖上に回転軸を多く有するため、多様な構造を取りうる。さらに、鎖状構造を有しているため、分子同士の絡み合いが少ない。これらの構造的特徴により、本発明に係る化合物は、優れた溶解性を有するとともに、溶液とした際の粘度が低い。また、上記式(1)で表される化合物は、鎖状構造を有しているため、層内において分子が緻密に配列(積層)したパッキング構造を形成すると考えられる。そのため、一旦膜が形成された後は他の溶剤と接した(例えば、当該膜上に上層用インクを塗布した)場合であっても、当該他の溶剤が化合物間の隙間に入りにくく、優れた耐溶媒性を有する。このため、当該層の表面に他の層を湿式法で形成した場合であっても高い残膜率を有する。上記特長は、本発明に係る化合物を正孔輸送層に使用する場合に特に発揮される。
ゆえに、本発明に係る化合物によると、インクジェットにてエレクトロルミネッセンス素子を製造することが可能となる。
また、本発明に係る化合物を、エレクトロルミネッセンス素子(特にエレクトロルミネッセンス素子の正孔輸送層)に適用することによって、公知の材料を使用した場合に比して高い発光効率を発揮できることを見出した。さらに、本発明に係る化合物をエレクトロルミネッセンス素子(特にエレクトロルミネッセンス素子の正孔輸送層)に適用することによって、公知の材料を使用した場合に比して耐久性(発光寿命)を向上できることを見出した。本発明の構成による上記作用効果の発揮のメカニズムは以下のように推測される。上記式(1)で表される化合物によると、前述のように層内において分子が緻密に配列するため、得られた膜は正孔輸送性に優れる。また、上記式(1)で表される化合物は、発光層(特に量子ドット発光層)への正孔注入に適したHOMO準位を有する。そのため、エレクトロルミネセンス素子(特に量子ドットエレクトロルミネッセンス素子)において高い発光効率が発揮できる。また、緻密な膜によりエレクトロルミネセンス素子の耐久性(発光寿命)を向上できる。
なお、上記メカニズムは推測によるものであり、本発明は上記メカニズムに何ら拘泥されるものではない。
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。また、各図面は説明の便宜上誇張されて表現されており、各図面における各構成要素の寸法比率が実際とは異なる場合がある。また、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明した場合では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本明細書において、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20℃以上25℃以下)/相対湿度40%RH以上50%RH以下の条件で測定する。
本明細書において「置換」とは、特に定義しない限り、アルキル基、シクロアルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルケニル基、アルキニル基、アミノ基、アリール基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヒドロキシル基(-OH)、カルボキシル基(-COOH)、チオール基(-SH)、シアノ基(-CN)で置換されていることを指す。なお、場合によって存在する置換基は、置換される基と同じになることはない。例えば、アルキル基がアルキル基で置換されることはない。
ここで、置換基としてのアルキル基としては、直鎖もしくは分岐のいずれでもよいが、好ましくは炭素数1以上20以下の直鎖のアルキル基および炭素数3以上20以下の分岐のアルキル基が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、1,2-ジメチルプロピル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、1,3-ジメチルブチル基、1-イソプロピルプロピル基、1,2-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、1,4-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2-メチル-1-イソプロピルプロピル基、1-エチル-3-メチルブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、3-メチル-1-イソプロピルブチル基、2-メチル-1-イソプロピル基、1-tert-ブチル-2-メチルプロピル基、n-ノニル基、3,5,5-トリメチルヘキシル基、n-デシル基、イソデシル基、n-ウンデシル基、1-メチルデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基、n-イコシル基などが挙げられる。
置換基としてのシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。
置換基としてのヒドロキシアルキル基としては、例えば、上記アルキル基が1以上3以下(好ましくは1以上2以下、特に好ましくは1)の水酸基で置換されるもの(例えば、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基)が例示される。
置換基としてのアルコキシアルキル基としては、例えば、上記アルキル基が1以上3以下(好ましくは1以上2以下、特に好ましくは1)の下記に詳述するアルコキシ基で置換されるものが例示される。
置換基としてのアルコキシ基としては、直鎖もしくは分岐のいずれでもよいが、好ましくは炭素数1以上20以下の直鎖のアルコキシ基および炭素数3以上20以下の分岐のアルコキシ基が挙げられる。例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、3-エチルペンチルオキシ基、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、ウンデシルオキシ基、ドデシルオキシ基、トリデシルオキシ基、テトラデシルオキシ基、ペンタデシルオキシ基、ヘキサデシルオキシ基、ヘプタデシルオキシ基、オクタデシルオキシ基などが挙げられる。
置換基としてのシクロアルコキシ基としては、例えば、シクロプロピルオキシ基、シクロブチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基などが挙げられる。
置換基としてのアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、1-プロペニル基、イソプロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、3-ペンテニル基、1-ヘキセニル基、2-ヘキセニル基、3-ヘキセニル基、1-ヘプテニル基、2-ヘプテニル基、5-ヘプテニル基、1-オクテニル基、3-オクテニル基、5-オクテニル基などが挙げられる。
置換基としてのアルキニル基としては、例えば、アセチレニル基、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、3-ブチニル基、1-ペンテチル基、2-ペンテチル基、3-ペンテチル基、1-ヘキシニル基、2-ヘキシニル基、3-ヘキシニル基、1-ヘプチニル基、2-ヘプチニル基、5-ヘプチニル基、1-オクチニル基、3-オクチニル基、5-オクチニル基などが挙げられる。
置換基としてのアリール基としては、炭素数6以上30以下のアリール基が挙げられる。例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基、アンスリル基、ピレニル基、アズレニル基、アセナフチレニル基、ターフェニル基、フェナンスリル基などが挙げられる。
置換基としてのアリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基などが挙げられる。
置換基としての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、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基などが挙げられる。
置換基としてのシクロアルキルチオ基としては、例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基などが挙げられる。
置換基としてのアリールチオ基としては、例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基などが挙げられる。
置換基としてのアルコキシカルボニル基としては、例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、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などが挙げられる。
置換基としてのアリールオキシカルボニル基としては、例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基などが挙げられる。
[化合物]
本発明の第1の側面では、下記式(1)で表される化合物が提供される。本発明に係る化合物は、溶液とした際の粘度が低く、残膜率が高い。ゆえに、本発明に係る化合物によると、インクジェットにてEL素子を製造することが可能となる。また、本発明に係る化合物(特に正孔輸送層に)を有するエレクトロルミネッセンス素子(特に量子ドットエレクトロルミネッセンス素子)は、発光効率および耐久性に優れる(発光寿命が長い)。
本発明の第1の側面では、下記式(1)で表される化合物が提供される。本発明に係る化合物は、溶液とした際の粘度が低く、残膜率が高い。ゆえに、本発明に係る化合物によると、インクジェットにてEL素子を製造することが可能となる。また、本発明に係る化合物(特に正孔輸送層に)を有するエレクトロルミネッセンス素子(特に量子ドットエレクトロルミネッセンス素子)は、発光効率および耐久性に優れる(発光寿命が長い)。
上記式(1)において、Xは、下記式(2)に示される基を表す。この際、複数存在するXは、同一であっても異なってもよい。
上記式(2)において、R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1以上10以下のアルキル基を表す。この際、複数存在するR1、複数存在するR2および複数存在するR3は、同一であっても異なってもよい。また、R1、R2およびR3は、互いに結合して環を形成してもよい。炭素数1以上10以下のアルキル基は、直鎖もしくは分岐のいずれでもよく、特に制限されない。炭素数1以上10以下のアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、1,2-ジメチルプロピル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、1,3-ジメチルブチル基、1-イソプロピルプロピル基、1,2-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、1,4-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2-メチル-1-イソプロピルプロピル基、1-エチル-3-メチルブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、3-メチル-1-イソプロピルブチル基、2-メチル-1-イソプロピル基、1-tert-ブチル-2-メチルプロピル基、n-ノニル基、3,5,5-トリメチルヘキシル基、n-デシル基、イソデシル基が挙げられる。これらのうち、R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、好ましくは水素原子、または炭素数1以上6以下のアルキル基であり、より好ましくは水素原子、メチル基、n-プロピル基、n-ヘキシル基であり、さらに好ましくは水素原子、メチル基、n-プロピル基であり、特に好ましくは水素原子、メチル基である。このようなR1、R2およびR3であれば、優れた溶解性を有するとともに、溶液とした際の粘度が低い。また、優れた耐溶媒性を有することから、高い残膜率を有する。
ここで、R1、R2およびR3が、互いに結合して環を形成する形態としては、特に制限されないが、例えば(a1)隣り合うベンゼン環にそれぞれ結合する2つのR1が互いに結合して環を形成する形態、(a2)隣り合うベンゼン環にそれぞれ結合する2つのR2が互いに結合して環を形成する形態、(a3)隣り合うベンゼン環にそれぞれ結合する2つのR3が互いに結合して環を形成する形態、(a4)窒素原子(N)を介して隣り合うベンゼン環に結合するR1およびR2が互いに結合して環を形成する形態、(a5)窒素原子(N)を介して隣り合うベンゼン環に結合するR1およびR3が互いに結合して環を形成する形態、(a6)窒素原子(N)を介して隣り合うベンゼン環に結合するR2およびR3が互いに結合して環を形成する形態が挙げられる。好ましい一形態によると、上記(a1)~(a3)の形態において、メチル基と水素原子とが互いに結合して環を形成することにより、フルオレン構造が形成される。好ましい他の一形態によると、上記(a4)~(a6)の形態において、水素原子と水素原子とが互いに結合して環を形成することにより、カルバゾール構造が形成される。
上記式(2)において、aおよびbは、それぞれ独立して、2以上10以下の整数である。aおよびbが2未満であると、層内において分子が緻密に配列(積層)したパッキング構造を取りにくくなり、十分な残膜率が得られない場合がある。また、aおよびbが2未満であると、本発明に係る化合物のHOMO準位が浅くなり、十分な発光効率が得られない場合がある。aおよびbが10を超えると、インクジェットに適した低粘度のインクが得られない場合がある。上記観点から、aおよびbは、それぞれ独立して、好ましくは一方が2以上10以下であり、他方が3以上10以下であり、より好ましくは一方が2以上8以下であり、他方が3以上8以下であり、さらに好ましくは一方が2以上6以下であり、他方が3以上6以下であり、特に好ましくは一方が2以上4以下であり、他方が3または4である。また、aおよびbが上記数値範囲を満たす場合において、aおよびbの和は、好ましくは5以上20以下であり、より好ましくは5以上15以下であり、さらに好ましくは5以上15以下であり、特に好ましくは5以上7以下である。
上記式(2)において、cは、1以上6以下の整数である。cが6を超えると、インクジェットに適した低粘度のインクが得られない場合や、十分な残膜率が得られない場合がある。上記観点から、cは、好ましくは1以上4以下であり、より好ましくは1以上3以下であり、さらに好ましくは1または2であり、特に好ましくは2である。
上記式(2)において、*は、Y(下記式(3)で表される基)との結合部位を表す。
上記式(1)において、nは、3以上10以下の整数である。nが3未満であると、層内において分子が緻密に配列(積層)したパッキング構造を取りにくくなり、十分な残膜率が得られない場合がある。また、nが3未満であると、本発明に係る化合物のHOMO準位が浅くなり、十分な発光効率が得られない場合がある。nが10を超えると、インクジェットに適した低粘度のインクが得られない場合がある。上記観点から、nは、好ましくは3以上8以下であり、より好ましくは3以上6以下であり、さらに好ましくは4または5である。
上記式(1)において、Yは、下記式(3)に示される基を表す。この際、複数存在するYは、同一であっても異なってもよい。
上記式(3)において、R4、R5およびR6は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1以上8以下のアルキル基を表す。この際、複数存在するR4、複数存在するR5および複数存在するR6は、同一であっても異なってもよい。また、R4、R5およびR6は、互いに結合して環を形成してもよい。炭素数1以上8以下のアルキル基は、直鎖もしくは分岐のいずれでもよく、特に制限されない。炭素数1以上8以下のアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、1,2-ジメチルプロピル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、1,3-ジメチルブチル基、1-イソプロピルプロピル基、1,2-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、1,4-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2-メチル-1-イソプロピルプロピル基、1-エチル-3-メチルブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、3-メチル-1-イソプロピルブチル基、2-メチル-1-イソプロピル基、1-tert-ブチル-2-メチルプロピル基が挙げられる。これらのうち、R4、R5およびR6は、それぞれ独立して、好ましくは水素原子、または炭素数1以上6以下のアルキル基であり、より好ましくは水素原子、または炭素数1以上3以下のアルキル基であり、さらに好ましくは水素原子、メチル基、n-プロピル基である。このようなR4、R5およびR6であれば、優れた溶解性を有するとともに、溶液とした際の粘度が低い。また、優れた耐溶媒性を有することから、高い残膜率を有する。
ここで、R4、R5およびR6が、互いに結合して環を形成する形態としては、特に制限されないが、例えば(b1)隣り合うベンゼン環にそれぞれ結合する2つのR4が互いに結合して環を形成する形態、(b2)隣り合うベンゼン環にそれぞれ結合する2つのR5が互いに結合して環を形成する形態、(b3)隣り合うベンゼン環にそれぞれ結合する2つのR6が互いに結合して環を形成する形態、(b4)窒素原子(N)を介して隣り合うベンゼン環に結合するR4およびR5が互いに結合して環を形成する形態、(b5)窒素原子(N)を介して隣り合うベンゼン環に結合するR4およびR6が互いに結合して環を形成する形態、(b6)窒素原子(N)を介して隣り合うベンゼン環に結合するR5およびR6が互いに結合して環を形成する形態が挙げられる。好ましい一形態によると、上記(b1)~(b3)の形態において、メチル基と水素原子とが互いに結合して環を形成することにより、フルオレン構造が形成される。好ましい他の一形態によると、上記(b4)~(b6)の形態において、水素原子と水素原子とが互いに結合して環を形成することにより、カルバゾール構造が形成される。
上記式(3)において、dは、1以上5以下の整数である。dが5を超えると、インクジェットに適した低粘度のインクが得られない場合がある。上記観点から、dは、好ましくは1以上4以下であり、より好ましくは1以上3以下であり、さらに好ましくは1または2であり、特に好ましくは1である。
上記式(3)において、eおよびfは、それぞれ独立して、1以上6以下の整数である。eおよびfが6を超えると、インクジェットに適した低粘度のインクが得られない場合や、十分な残膜率が得られない場合がある。上記観点から、eおよびfは、それぞれ独立して、好ましくは1以上4以下であり、より好ましくは1以上3以下であり、さらに好ましくは1または2であり、特に好ましくは2である。
上記式(3)において、*は、X(上記式(2)で表される基)との結合部位を表す。
好ましい実施形態によると、本発明に係る化合物は、上記式(1)において、nは、3以上8以下であり;上記式(2)において、R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1以上6以下のアルキル基であり、aおよびbは、それぞれ独立して、3以上8以下であり、cは、1以上4以下であり;上記式(3)において、R4、R5およびR6は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1以上6以下のアルキル基であり、dは、1以上4以下であり、eおよびfは、それぞれ独立して、1以上4以下である化合物である。より好ましい実施形態によると、本発明に係る化合物は、上記式(1)において、nは、3以上6以下であり;上記式(2)において、R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、n-プロピル基、n-ヘキシル基であり、aおよびbは、それぞれ独立して、3以上6以下であり、cは、1以上3以下であり;上記式(3)において、R4、R5およびR6は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1以上3以下のアルキル基であり、dは、1以上3以下であり、eおよびfは、それぞれ独立して、1以上3以下である化合物である。上記好ましい実施形態に係る化合物、および、上記より好ましい実施形態に係る化合物は、より優れた溶解性を有するとともに、溶液とした際の粘度がより低い。また、これらの化合物はさらに優れた耐溶媒性を有し、当該層の表面に他の層を湿式法で形成した場合であっても高い残膜率を有する。さらにこれらの化合物を、エレクトロルミネッセンス素子に適用することによって、公知の材料を使用した場合に比して高い発光効率および耐久性(発光寿命)を向上できる。
以下、本発明に係る化合物の好ましい具体例を記載する。
本発明に係る化合物の分子量は、特に制限されないが、好ましくは3000以上10000以下であり、より好ましくは3000以上8000以下であり、さらに好ましくは3000以上6000以下である。分子量が3000以上であると、残膜率をより向上できる。分子量が10000以下であると、インクの粘度がより低減できる。なお、特記しない限り、本明細書における分子量(本発明に係る化合物、低分子化合物および高分子化合物の分子量)は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより下記条件にて測定された値を採用する。
分子量は、GPC(島津製作所製、商品名:LC-20AD)によりポリスチレンを標準物質として測定した。この際、測定する試料を、約0.05質量%の濃度になるようテトラヒドロフランに溶解させて、GPCに20μL注入した。GPCの移動相にはテトラヒドロフラン(THF)を用い、1.0mL/分の流速で流した。カラムは、PLgel MIXED-B(ポリマーラボラトリーズ社製)を用いた。検出器にはUV-VIS検出器(島津製作所製、商品名:SPD-10AV)を用いた。
本発明に係る化合物は、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。本発明に係る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。具体的には、本発明に係る化合物は、下記式(4)で示される化合物と、下記式(5)で表される化合物とを反応させることにより製造することができる。
上記式(4)および式(5)中、X、Yおよびnは、上記式(1)と同様の定義である。Z1、Z2およびZ1’は、それぞれ独立して、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、特に臭素原子)または下記構造の基である。なお、下記構造において、RA~RDは、それぞれ独立して、炭素数1以上3以下のアルキル基である。好ましくは、RA~RDはメチル基である。なお、上記式(4)中のZ1およびZ2は、それぞれ、同じであってもまたは異なるものであってもよい。上記式(4)中のZ1およびZ2と、上記式(5)中のZ1’は、それぞれ、異なるものであることが好ましい。
本発明において、上記式(4)で表される化合物および上記式(5)で表される化合物は、公知の合成反応を適宜組み合わせて合成することができ、その構造も、公知の方法(例えば、NMR、LC-MS等)により確認できる。
[組成物]
本発明に係る化合物は、他の化合物と組み合わせて組成物として用いられてもよい。すなわち、本発明の一形態によると、本発明に係る化合物と、分子量が2000未満の低分子化合物とを含み、前記低分子化合物の含有量が30質量%以下である組成物が提供される。本発明に係る組成物を用いてインクジェット用インクを調製することにより、インクの粘度をより低減させることができる。また、本発明に係る組成物を用いてエレクトロルミネッセンス素子の有機膜(例えば、正孔輸送層または正孔注入層、好ましくは正孔輸送層)を形成することにより、本発明に係る化合物の隙間に低分子化合物が入り込み、緻密な膜を形成することができる。これにより有機膜の性能(例えば、正孔輸送層の正孔輸送性能または正孔注入層の正孔注入性能、好ましくは正孔輸送層の正孔輸送性能)を向上させることができる。これにより、素子性能を向上させることが可能となる。
本発明に係る化合物は、他の化合物と組み合わせて組成物として用いられてもよい。すなわち、本発明の一形態によると、本発明に係る化合物と、分子量が2000未満の低分子化合物とを含み、前記低分子化合物の含有量が30質量%以下である組成物が提供される。本発明に係る組成物を用いてインクジェット用インクを調製することにより、インクの粘度をより低減させることができる。また、本発明に係る組成物を用いてエレクトロルミネッセンス素子の有機膜(例えば、正孔輸送層または正孔注入層、好ましくは正孔輸送層)を形成することにより、本発明に係る化合物の隙間に低分子化合物が入り込み、緻密な膜を形成することができる。これにより有機膜の性能(例えば、正孔輸送層の正孔輸送性能または正孔注入層の正孔注入性能、好ましくは正孔輸送層の正孔輸送性能)を向上させることができる。これにより、素子性能を向上させることが可能となる。
また、本発明の他の一形態によると、本発明に係る化合物と、分子量が10000を超える高分子化合物とを含み、前記高分子化合物の含有量が60質量%以下である組成物が提供される。本発明に係る組成物を用いてエレクトロルミネッセンス素子の有機膜(例えば、正孔輸送層または正孔注入層、好ましくは正孔輸送層)を形成することにより、本発明に係る化合物と高分子化合物とが絡み合い、残膜率をより向上させることができる。また、本発明に係る化合物と高分子化合物とを組み合わせることにより、有機膜の性能(例えば、正孔輸送層の正孔輸送性能または正孔注入層の正孔注入性能、好ましくは正孔輸送層の正孔輸送性能)を向上させることができる。
本発明のより好ましい形態によると、本発明に係る化合物と、分子量が2000未満の低分子化合物と、分子量が10000を超える高分子化合物とを含み、前記低分子化合物の含有量が30質量%以下であり、前記高分子化合物の含有量が60質量%以下である組成物が提供される。本発明に係る組成物を用いることにより、前述の素子性能の向上と、残膜率の向上とを両立させることができる。
本明細書において、「分子量が2000未満の低分子化合物」を、単に「低分子化合物」または「本発明に係る低分子化合物」とも称する。「分子量が10000を超える高分子化合物」を、単に「高分子化合物」または「本発明に係る高分子化合物」とも称する。また、上記の、本発明に係る化合物と、低分子化合物および/または高分子化合物とを所定の割合で含む組成物を、「組成物」または「本発明に係る組成物」と称する。
(低分子化合物)
本発明に係る低分子化合物は、分子量が2000未満である限りにおいて、特に制限されない。好ましい一形態によると、低分子化合物は、下記式(J1)~(J3)で表される化合物から選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
本発明に係る低分子化合物は、分子量が2000未満である限りにおいて、特に制限されない。好ましい一形態によると、低分子化合物は、下記式(J1)~(J3)で表される化合物から選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
上記式(J1)中、AraおよびArbは、それぞれ独立して、置換されたもしくは非置換の、1価の芳香族炭化水素基または1価の芳香族複素環基である。好ましくは、AraおよびArbは、置換されたもしくは非置換の、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基である。AraおよびArbは、隣接する芳香環と結合して環を形成してもよい。
上記式(J1)中、Jは、=C(Ra)-または=N-であり、好ましくは=C(Ra)-である。この際、Raは、水素原子、アルキル基、シアノ基、1価の芳香族炭化水素基、1価の芳香族複素環基、炭化水素基置換シリル基、アルコキシ基またはハロゲン基である。複数のRaは互いに結合して環を形成してもよい。
上記式(J1)で表される化合物としては、下記化学式(J1-1)で表される化合物が好ましい。
上記式(J1-1)中、Ara’およびArb’は、下記群より選択される基である。なお、下記の基に含まれる水素原子は、置換基により置換されていてもよい。また、下記の基において、*は、上記式(J1-1)のベンゼン環炭素との結合手を表す。上記式(J1-1)中、Raは、それぞれ独立して、好ましくは炭素数1以上12以下の直鎖状アルキル基であり、より好ましくは炭素数3以上8以下の直鎖状アルキル基である。
上記式(J1)で表される低分子化合物の具体例としては、下記式で表される化合物が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記式(J2)中、Arc~Areは、それぞれ独立して、置換されたもしくは非置換の、1価の芳香族炭化水素基または1価の芳香族複素環基である。好ましくは、Arc~Areは、それぞれ独立して、置換されたもしくは非置換の、フェニル基、ビフェニル基、フルオレニル基またはジベンゾフラニル基である。Arc~Areは、互いに同一であっても異なっていてもよいが、Arc~Areのうち少なくとも2つは互いに同一であることが好ましい。
上記式(J2)で表される低分子化合物の具体例としては、下記式で表される化合物が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記式(J3)中、Arf、Arg、AriおよびArjは、それぞれ独立して、置換されたもしくは非置換の、1価の芳香族炭化水素基または1価の芳香族複素環基である。好ましくは、Arf、Arg、AriおよびArjは、それぞれ独立して、置換されたもしくは非置換の、フェニル基、ビフェニル基またはフルオレニル基である。Arf、Arg、AriおよびArjは、互いに結合して環を形成してもよい。
上記式(J3)中、Arhは、置換されたもしくは非置換の、2価の芳香族炭化水素基または2価の芳香族複素環基である。好ましくは、Arhはフェニレン基である。Arhは、Arf、Arg、AriおよびArjと結合して環を形成してもよい。
上記式(J3)中、qは、1以上10以下の整数であり、好ましくは2以上5以下の整数である。
上記式(J3)で表される低分子化合物の具体例としては、下記式で表される化合物が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明に係る低分子化合物は、上記式(J1)~(J3)で表される化合物以外にも、例えば、特開2020-107866号公報に記載されている低分子材料を適宜採用することができる。
組成物が低分子化合物を含む場合における、低分子化合物の含有量は、組成物の固形分質量100質量%に対して、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは1質量%以上30質量%以下であり、さらに好ましくは3質量%以上25量%以下であり、特に好ましくは5質量%以上20質量%以下である。低分子化合物の含有量が30質量%以下であると、十分な残膜率を維持することが可能である。低分子化合物の含有量が1質量%以上であると、低分子化合物を含むことによる粘度低減効果をより発揮できる。
(高分子化合物)
本発明に係る高分子化合物は、分子量が10000を超える限りにおいて、特に制限されない。好ましい一形態によると、高分子化合物は、下記式(4)で表される構成単位を含むことが好ましい。
本発明に係る高分子化合物は、分子量が10000を超える限りにおいて、特に制限されない。好ましい一形態によると、高分子化合物は、下記式(4)で表される構成単位を含むことが好ましい。
上記式(4)中、Aは、下記群から選択される基を表す。
上記式中、*は、結合部位であり、Alkylは、アルキル基で置換されたまたは無置換であることを意味する。上記アルキル基としては、炭素数1以上20以下の直鎖状または分岐状のアルキル基であることが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、1,2-ジメチルプロピル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、1,3-ジメチルブチル基、1-イソプロピルプロピル基、1,2-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、1,4-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2-メチル-1-イソプロピルプロピル基、1-エチル-3-メチルブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、3-メチル-1-イソプロピルブチル基、2-メチル-1-イソプロピル基、1-tert-ブチル-2-メチルプロピル基、n-ノニル基、3,5,5-トリメチルヘキシル基、n-デシル基、イソデシル基、n-ウンデシル基、1-メチルデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-エイコシル基等が挙げられる。
上記式(4)中、Bは、下記群から選択される基を表す。
上記式中、Aは、O、SまたはSeであり、Bが複数存在する場合、複数のBは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、*は、結合部位であり、Alkylは、アルキル基で置換されたまたは無置換であることを意味する。上記アルキル基としては、前述のAで説明したのと同様の形態が採用されうる。
具体的には、上記式(4)で表される高分子化合物は、下記の構成単位を有する。
本発明に係る高分子化合物は、上記式(4)で表される化合物以外にも、例えば、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-co-(4,4’-(N-(4-sec-ブチルフェニル)ジフェニルアミン)](TFB)や、特開2020-107866号公報に記載されている高分子材料を適宜採用することができる。
組成物が高分子化合物を含む場合における、高分子化合物の含有量は、組成物の固形分質量100質量%に対して、好ましくは60質量%以下であり、より好ましくは1質量%以上60質量%以下であり、さらに好ましくは1質量%以上30質量%以下であり、特に好ましくは5質量%以上20質量%以下である。高分子化合物の含有量が60質量%以下であると、本発明に係る化合物によるインクの粘度低減効果を十分に発揮することができる。高分子化合物の含有量が1質量%以上であると、高分子化合物を含むことによる残膜率の向上効果をより発揮できる。
[液状組成物]
本発明に係る化合物または本発明に係る組成物(以下、「本発明に係る化合物/組成物」とも称する)は、溶液とした際の粘度が低いため、インクジェット用のインクとして好適に用いられる。すなわち、本発明の一形態によると、本発明に係る化合物または本発明に係る組成物と、溶媒とを含む、液状組成物(以下、「液状組成物」または「本発明に係る液状組成物」とも称する)が提供される。
本発明に係る化合物または本発明に係る組成物(以下、「本発明に係る化合物/組成物」とも称する)は、溶液とした際の粘度が低いため、インクジェット用のインクとして好適に用いられる。すなわち、本発明の一形態によると、本発明に係る化合物または本発明に係る組成物と、溶媒とを含む、液状組成物(以下、「液状組成物」または「本発明に係る液状組成物」とも称する)が提供される。
(溶媒)
本発明に係る液状組成物において、溶媒は、特に制限されない。ただし、本発明に係る化合物/組成物の溶解性を考慮すると、溶媒は、ベンゼン環含有化合物、縮合環含有化合物(ただし、ベンゼン環を含有するものを除く)、複素環含有化合物(ただし、ベンゼン環および/または縮合環を含有するものを除く)、エステル化合物(ただし、ベンゼン環、縮合環、および/または複素環を含有するものを除く)、エーテル化合物(ただし、ベンゼン環、縮合環、複素環および/またはエステル基を含有するものを除く)から選択される少なくとも1種であることが好ましく、ベンゼン環含有化合物であることがより好ましい。
本発明に係る液状組成物において、溶媒は、特に制限されない。ただし、本発明に係る化合物/組成物の溶解性を考慮すると、溶媒は、ベンゼン環含有化合物、縮合環含有化合物(ただし、ベンゼン環を含有するものを除く)、複素環含有化合物(ただし、ベンゼン環および/または縮合環を含有するものを除く)、エステル化合物(ただし、ベンゼン環、縮合環、および/または複素環を含有するものを除く)、エーテル化合物(ただし、ベンゼン環、縮合環、複素環および/またはエステル基を含有するものを除く)から選択される少なくとも1種であることが好ましく、ベンゼン環含有化合物であることがより好ましい。
好ましい一形態によると、溶媒の粘度は好ましくは1~10mPa・sであり、より好ましくは3~7mPa・sであり、さらに好ましくは3~6mPa・sである。なお、本明細書における溶媒の粘度は、レオメーター(Anton-Paar社製)により25℃にて測定された値を採用する。具体的な溶媒としては、3-フェノキシトルエン(粘度4.4mPa・s)、安息香酸メチル(粘度2.3mPa・s)、安息香酸エチル(粘度2.0mPa・s)、安息香酸ペンチル(粘度8.5mPa・s)ジクロロベンゼン(粘度1.32mPa・s)およびこれらの混合溶媒が挙げられる。このような溶媒を用いることにより、液状組成物の粘度がより低下し、インクジェット用のインクとして好ましく使用できる。
本発明に係る液状組成物において、本発明に係る化合物/組成物の濃度は特に制限されないが、液状組成物に対して、好ましくは0.1質量%以上10質量%以下であり、より好ましくは0.2質量%以上5質量%以下であり、さらに好ましくは0.5質量%以上3質量%以下である。濃度が0.1質量%以上であれば、湿式法により十分な量の化合物または組成物を塗布することができる。濃度が10質量%以下であれば、液状組成物の粘度が高くなりすぎず、インクジェット用のインクとして好ましく使用できる。
本発明に係る液状組成物の粘度は、好ましくは10mPa・s以下であり、より好ましくは0.1mPa・s以上10mPa・s以下であり、より好ましくは1mPa・s以上8mPa・s以下であり、さらに好ましくは2mPa・s以上7mPa・s以下である。粘度が10mPa・s以下であれば、インクジェット用のインクとして好ましく使用できる。
[エレクトロルミネッセンス素子材料]
本発明に係る化合物/組成物によると、優れた発光効率および耐久性(特に発光寿命)を有するエレクトロルミネッセンス素子を提供できる。また、本発明に係る化合物/組成物は、溶液とした際の粘度が低く、製膜には高い耐溶媒性を有することから、インクジェットによる製膜が可能である。よって、エレクトロルミネッセンス素子の高精細化、大画面化、製造の効率化、低コスト化を図ることができる。したがって、本発明の好ましい一形態によると、本発明に係る化合物または本発明に係る組成物を含む、エレクトロルミネッセンス素子材料が提供される。または、本発明に係る化合物または本発明に係る組成物のエレクトロルミネッセンス素子材料としての使用が提供される。
本発明に係る化合物/組成物によると、優れた発光効率および耐久性(特に発光寿命)を有するエレクトロルミネッセンス素子を提供できる。また、本発明に係る化合物/組成物は、溶液とした際の粘度が低く、製膜には高い耐溶媒性を有することから、インクジェットによる製膜が可能である。よって、エレクトロルミネッセンス素子の高精細化、大画面化、製造の効率化、低コスト化を図ることができる。したがって、本発明の好ましい一形態によると、本発明に係る化合物または本発明に係る組成物を含む、エレクトロルミネッセンス素子材料が提供される。または、本発明に係る化合物または本発明に係る組成物のエレクトロルミネッセンス素子材料としての使用が提供される。
[エレクトロルミネッセンス素子]
上述したように、本発明に係る化合物または本発明に係る組成物は、エレクトロルミネッセンス素子に好適に用いられる。したがって、本発明の第3の側面によると、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される1層以上の有機膜と、を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、前記有機膜の少なくとも1層は、本発明に係る化合物または本発明に係る組成物を含む、エレクトロルミネッセンス素子が提供される。このようなエレクトロルミネッセンス素子は、優れた発光効率および耐久性(特に発光寿命)を発揮できる。
上述したように、本発明に係る化合物または本発明に係る組成物は、エレクトロルミネッセンス素子に好適に用いられる。したがって、本発明の第3の側面によると、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される1層以上の有機膜と、を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、前記有機膜の少なくとも1層は、本発明に係る化合物または本発明に係る組成物を含む、エレクトロルミネッセンス素子が提供される。このようなエレクトロルミネッセンス素子は、優れた発光効率および耐久性(特に発光寿命)を発揮できる。
また、本発明に係る化合物/組成物は、ホール注入性およびホール移動性に優れる。このため、正孔注入材料、正孔輸送材料または発光材料(ホスト)等のいずれの有機膜の形成においても好適に利用され得る。このうち、正孔の輸送性の観点から、正孔注入材料または正孔輸送材料として好適に用いられ、正孔輸送材料として特に好適に用いられる。
以下では、図1を参照して、本実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子について、詳細に説明する。図1は、本実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子を示す模式図である。なお、本明細書において、「エレクトロルミネッセンス素子」は「EL素子」と省略する場合がある。
図1に示すように、本実施形態に係るEL素子100は、基板110と、基板110上に配置された第1電極120と、第1電極120上に配置された正孔注入層130と、正孔注入層130上に配置された正孔輸送層140と、正孔輸送層140上に配置された発光層150と、発光層150上に配置された電子輸送層160と、電子輸送層160上に配置された電子注入層170と、電子注入層170上に配置された第2電極180とを備える。
ここで、本発明に係る化合物/組成物は、例えば、第1電極120と第2電極180との間に配置されたいずれかの有機膜(有機層)中に含まれる。具体的には、化合物/組成物は、正孔注入材料として正孔注入層130または正孔輸送材料として正孔輸送層140または発光材料(ホスト)として発光層150に含まれることが好ましい。化合物/組成物は、正孔注入材料として正孔注入層130にまたは正孔輸送材料として正孔輸送層140に含まれることがより好ましい。化合物/組成物は、正孔輸送材料として正孔輸送層140に含まれることが特に好ましい。すなわち、本発明の好ましい形態では、化合物/組成物を含む有機膜が、正孔輸送層、正孔注入層または発光層である。本発明のより好ましい形態では、化合物/組成物を含む有機膜が、正孔輸送層または正孔注入層である。本発明の特に好ましい形態では、化合物/組成物を含む有機膜が、正孔輸送層である。
また、本発明に係る化合物/組成物を含む有機膜は、塗布法(溶液塗布法)によって形成される。具体的には、有機膜は、スピンコート(spin coat)法、キャスティング(casting)法、マイクログラビアコート(micro gravure coat)法、グラビアコート(gravure coat)法、バーコート(bar coat)法、ロールコート(roll coat)法、ワイアーバーコード(wire bar coat)法、ディップコート(dip coat)法、スプレーコート(spry coat)法、スクリーン(screen)印刷法、フレキソ(flexographic)印刷法、オフセット(offset)印刷法、インクジェット(ink jet)印刷法等の溶液塗布法を用いて製膜される。
なお、溶液塗布法に使用する溶媒は、化合物/組成物を溶解することができるものであれば、どのような溶媒でも使用することができ、使用する化合物/組成物の種類によって適宜選択できる。例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、メチシレン、プロピルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、ジメトキシベンゼン、アニソール、エトキシトルエン、フェノキシトルエン(例えば3-フェノキシトルエン)、イソプロピルビフェニル、ジメチルアニソール、酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、ドデシルベンゼン等が例示できる。また、溶媒の使用量は、特に制限されないが、塗布容易性などを考慮すると、化合物/組成物の濃度が、好ましくは0.1質量%以上10質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上5質量%以下程度となるような量である。
なお、化合物/組成物を含む有機膜以外の層の製膜方法については、特に限定されない。本発明に係る化合物/組成物を含む有機膜以外の層は、例えば、真空蒸着法にて製膜されてもよく、溶液塗布法にて製膜されてもよい。
基板110は、一般的なEL素子で使用される基板を使用することができる。例えば、基板110は、ガラス(glass)基板、シリコン(silicon)基板などの半導体基板、または透明なプラスチック(plastic)基板等であってもよい。
基板110上には、第1電極120が形成される。第1電極120は、具体的には、陽極であり、金属、合金、または導電性化合物等のうち仕事関数が大きいものによって形成される。例えば、第1電極120は、透明性および導電性に優れる酸化インジウムスズ(In2O3-SnO2:ITO)、酸化インジウム亜鉛(In2O3-ZnO)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)等によって透過型電極として形成されてもよい。また、第1電極120は、上記透明導電膜に対して、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)などを積層することによって反射型電極として形成されてもよい。また、基板110上に第1電極120を形成した後、必要であれば、洗浄、UV-オゾン処理を行ってもよい。
第1電極120上には、正孔注入層130が形成される。正孔注入層130は、第1電極120からの正孔の注入を容易にする層であり、具体的には、約10nm以上約1000nm以下、より具体的には約20nm以上約50nm以下の厚さ(乾燥膜厚;以下同様)にて形成されてもよい。
正孔注入層130は、公知の正孔注入材料にて形成することができる。正孔注入層130を形成する公知の正孔注入材料としては、例えば、トリフェニルアミン含有ポリエーテルケトン(poly(ether ketone)-containg triphenylamine:TPAPEK)、4-イソプロピル-4’-メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(4-isopropyl-4’-methyldiphenyliodonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate:PPBI)、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス-[4-(フェニル-m-トリル-アミノ)-フェニル]-ビフェニル-4,4’-ジアミン(N,N’-diphenyl-N,N’-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4’-diamine:DNTPD)、銅フタロシアニン(copper phthalocyanine)、4,4’,4”-トリス(3-メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(4,4’,4”-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine:m-MTDATA)、N,N’-ジ(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(N,N’-di(1-naphthyl)-N,N’-diphenylbenzidine:NPB)、4,4’,4”-トリス(ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(4,4’,4”-tris(diphenylamino)triphenylamine:TDATA)、4,4’,4”-トリス(N,N-2-ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(4,4’,4”-tris(N,N-2-naphthylphenylamino)triphenylamine:2-TNATA)、ポリアニリン/ドデシルベンゼンスルホン酸(polyaniline/dodecylbenzenesulphonic acid)、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-ethylenedioxythiophene)/poly(4-styrenesulfonate):PEDOT/PSS)、およびポリアニリン/10-カンファースルホン酸(polyaniline/10-camphorsulfonic acid)等を挙げることができる。
正孔注入層130上には、正孔輸送層140が形成される。正孔輸送層140は、正孔を輸送する機能を備えた層であり、例えば、約10nm以上約150nm以下、より具体的には約20nm以上約50nm以下の厚さにて形成されてもよい。正孔輸送層140は、本発明に係る化合物/組成物を用いて溶液塗布法によって製膜されることが好ましい。この方法によれば、EL素子100の耐久性(発光寿命)を延長することが可能である。また、EL素子100の性能(発光効率)を向上させることも可能である。また、EL素子100の電流効率を向上させ、駆動電圧を低減させることも可能である。また、溶液塗布法にて正孔輸送層を形成できるため、効率的に大面積にて製膜することができる。
ただし、EL素子100のいずれかの他の有機膜が本発明に係る化合物/組成物を含む場合、正孔輸送層140は、公知の正孔輸送材料にて形成されてもよい。公知の正孔輸送材料としては、例えば、1,1-ビス[(ジ-4-トリルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(1,1-bis[(di-4-tolylamino)phenyl]cyclohexane:TAPC)、N-フェニルカルバゾール(N-phenylcarbazole)およびポリビニルカルバゾール(polyvinylcarbazole)などのカルバゾール(carbazole)誘導体、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニル-[1,1-ビフェニル]-4,4’-ジアミン(N,N’-bis(3-methylphenyl)-N,N’-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4’-diamine:TPD)、4,4’,4”-トリス(N-カルバゾリル)トリフェニルアミン(4,4’,4”-tris(N-carbazolyl)triphenylamine:TCTA)、ならびにN,N’-ジ(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(N,N’-di(1-naphthyl)-N,N’-diphenylbenzidine:NPB)等を挙げることができる。
正孔輸送層140上には、発光層150が形成される。発光層150は、蛍光、りん光等によって光を発する層であり、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット印刷法などを用いて形成される。発光層150は、例えば、約10nm以上約60nm以下、より具体的には約20nm以上約50nm以下の厚さにて形成されてもよい。発光層150の発光材料としては、公知の発光材料を用いることができる。ただし、発光層150に含まれる発光材料は、三重項励起子からの発光(すなわち、りん光発光)が可能な発光材料であることが好ましい。このような場合、EL素子100の駆動寿命をさらに向上させることができる。
発光層150は、特に制限されず、公知の構成とすることができる。好ましくは、発光層は、半導体ナノ粒子または有機金属錯体を含む。すなわち、本発明の好ましい形態では、有機膜が半導体ナノ粒子または有機金属錯体を含む発光層を有する。なお、発光層が半導体ナノ粒子を含む場合には、EL素子は、量子ドットエレクトロルミネッセンス素子(QLED)、量子ドット発光素子または量子点発光素子である。また、発光層が有機金属錯体を含む場合には、EL素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)である。
発光層が半導体ナノ粒子を含む形態(QLED)において、発光層は、多数の半導体ナノ粒子(量子ドット)が単一層または複数層に配列されたものである。ここで、半導体ナノ粒子(量子ドット)は、量子拘束効果を持つ所定サイズの粒子である。半導体ナノ粒子(量子ドット)の直径は、特に制限されないが、1nm以上10nm以下程度である。
発光層に配列される半導体ナノ粒子(量子ドット)は、ウェット化学工程、有機金属化学蒸着工程、分子線エピタキシー工程または他の類似した工程等により合成することができる。中でも、ウェット化学工程は、有機溶媒に前駆体物質を入れて粒子を成長させる方法である。
ウェット化学工程では、結晶が成長する際に、有機溶媒が自然に量子ドット結晶の表面に配位されて、分散剤の役割を果たすことで、結晶の成長が調節される。そのため、ウェット化学工程では、有機金属化学蒸着(MOCVD、Metal Organic Chemical Vapor Deposition)や、分子線エピタキシー(MBE、Molecular Beam Epitaxy)などの気相蒸着法に比べて、容易かつ低コストで、半導体ナノ粒子の成長を制御することができる。
半導体ナノ粒子(量子ドット)は、そのサイズを調節することによって、エネルギーバンドギャップを調節できるようになり、発光層(量子ドット発光層)で多様な波長帯の光を得ることができる。したがって、複数の異なるサイズの量子ドットを使用することで、複数波長の光を出射(または発光)するディスプレイを可能にする。量子ドットのサイズは、カラーディスプレイを構成できるように、赤色、緑色、青色光が出射されるように選択できる。また、量子ドットのサイズは、多様なカラー光が白色光を出射するように組み合わせられる。
半導体ナノ粒子(量子ドット)としては、II-VI族半導体化合物;III-V族半導体化合物;IV-VI族半導体化合物;IV族元素または化合物;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される半導体物質等を用いることができる。
II-VI族半導体化合物は、特に限定されないが、例えば、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、及びこれらの混合物からなる群から選択される二元素化合物;CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnTeSe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe及びこれらの混合物からなる群から選択される三元素化合物;及びCdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、及びこれらの混合物からなる群から選択される四元素化合物からなる群から選択される。
III-V族半導体化合物は、特に限定されないが、例えば、GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、及びこれらの混合物からなる群から選択される二元素化合物;GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、及びこれらの混合物からなる群から選択される三元素化合物;及びGaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb、及びこれらの混合物からなる群から選択される四元素化合物からなる群から選択される。
IV-VI族半導体化合物は、特に限定されないが、例えば、SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe、及びこれらの混合物からなる群から選択される二元素化合物;SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe、及びこれらの混合物からなる群から選択される三元素化合物;及びSnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe、及びこれらの混合物からなる群から選択される四元素化合物からなる群から選択されることができる。
IV族元素または化合物は、特に限定されないが、例えば、Si、Ge、及びこれらの混合物からなる群から選択される一元素化合物;及びSiC、SiGe、及びこれらの混合物からなる群から選択される二元素化合物からなる群から選択される。
半導体ナノ粒子(量子ドット)は、均質な単一構造またはコア・シェルの二重構造を持つことができる。コア・シェルは相異なる物質を含むことができる。それぞれのコアとシェルとを構成する物質は、相異なる半導体化合物からなり得る。ただし、シェル物質のエネルギーバンドギャップは、コア物質のエネルギーバンドギャップより大きい。具体的には、ZnTeSe/ZnSe/ZnS、InP/ZnSe/ZnS、CdSe/ZnS、InP/ZnSなどの構造が好ましい。
例えば、コア(CdSe)・シェル(ZnS)構造を持つ量子ドットを作製する場合を説明する。まず、界面活性剤として、TOPO(trioctylphosphine oxide)を使用した有機溶媒に、(CH3)2Cd(dimethylcadmium)、TOPSe(trioctylphosphine selenide)などのコア(CdSe)の前駆体物質を注入して結晶を生成させる。このとき、結晶が一定のサイズに成長するように高温で一定時間維持した後、シェル(ZnS)の前駆体物質を注入して、既に生成されたコアの表面にシェルを形成させる。これによって、TOPOでキャッピングされたCdSe/ZnSの量子ドットを作製することができる。
また、発光層が有機金属錯体を含む形態(OLED)において、発光層150は、ホスト材料として、例えば、6,9-ジフェニル-9’-(5’-フェニル-[1,1’:3’,1”-ターフェニル]-3-イル)3,3’-ビ[9H-カルバゾール]、3,9-ジフェニル-5-(3-(4-フェニル-6-(5’-フェニル-[1,1’:3’,1”-ターフェニル]-3-イル)-1,3,5,-トリアジン-2-イル)フェニル)-9H-カルバゾール、9,9’-ジフェニル-3,3’-ビ[9H-カルバゾール]、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(tris(8-quinolinato)aluminium:Alq3)、4,4’-ビス(カルバゾール-9-イル)ビフェニル(4,4’-bis(carbazol-9-yl)biphenyl:CBP)、ポリ(n-ビニルカルバゾール)(poly(n-vinyl carbazole):PVK)、9,10-ジ(ナフタレン-2-イル)アントラセン(9,10-di(naphthalene)anthracene:ADN)、4,4’,4”-トリス(N-カルバゾリル)トリフェニルアミン(4,4’,4”-tris(N-carbazolyl)triphenylamine:TCTA)、1,3,5-トリス(N-フェニルベンズイミダゾール-2-イル)ベンゼン(1,3,5-tris(N-phenyl-benzimidazol-2-yl)benzene:TPBI)、3-tert-ブチル-9,10-ジ(ナフト-2-イル)アントラセン(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene:TBADN)、ジスチリルアリーレン(distyrylarylene:DSA)、4,4’-ビス(9-カルバゾール)-2,2’-ジメチル-ビフェニル(4,4’-bis(9-carbazole)2,2’-dimethyl-bipheny:dmCBP)などを含んでもよい。
また、発光層150は、ドーパント材料として、例えば、ペリレン(perylene)およびその誘導体、ルブレン(rubrene)およびその誘導体、クマリン(coumarin)およびその誘導体、4-ジシアノメチレン-2-(p-ジメチルアミノスチリル)-6-メチル-4H-ピラン(4-dicyanomethylene-2-(pdimethylaminostyryl)-6-methyl-4H-pyran:DCM)およびその誘導体、ビス[2-(4,6-ジフルオロフェニル)ピリジネート]ピコリネートイリジウム(III)(bis[2-(4,6-difluorophenyl)pyridinate]picolinate iridium(III):FIrpic)、ビス(1-フェニルイソキノリン)(アセチルアセトネート)イリジウム(III)(bis(1-phenylisoquinoline)(acetylacetonate)iridium(III):Ir(piq)2(acac))、トリス(2-フェニルピリジン)イリジウム(III)(tris(2-phenylpyridine)iridium(III):Ir(ppy)3)、トリス(2-(3-p-キシイル)フェニル)ピリジンイリジウム(III)などイリジウム(Ir)錯体、オスミウム(Os)錯体、白金錯体などを含んでもよい。これらのうち、発光材料が発光性有機金属錯体化合物であることが好ましい。
発光層を形成する方法は、特に制限されない。半導体ナノ粒子または有機金属錯体を含む塗布液を塗布すること(溶液塗布法)によって形成できる。この際、塗布液を構成する溶媒としては、正孔輸送層中の材料(正孔輸送材料、特に化合物/組成物)を溶解しない溶媒を選択することが好ましい。
発光層150上には、電子輸送層160が形成される。電子輸送層160は、電子を輸送する機能を備えた層であり、真空蒸着法、スピンコーティング法、インクジェット法などを用いて形成される。電子輸送層160は、例えば、約15nm以上約50nm以下の厚さにて形成されてもよい。
電子輸送層160は、公知の電子輸送材料にて形成されてもよい。公知の電子輸送材料としては、例えば、(8-キノリノラト)リチウム(リチウムキノレート)(Liq)、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(tris(8-quinolinato)aluminium:Alq3)、および含窒素芳香環を有する化合物等を挙げることができる。含窒素芳香環を有する化合物の具体例としては、例えば、1,3,5-トリ[(3-ピリジル)-フェン-3-イル]ベンゼン(1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene)のようなピリジン(pyridine)環を含む化合物、2,4,6-トリス(3’-(ピリジン-3-イル)ビフェニル-3-イル)-1,3,5-トリアジン(2,4,6-tris(3’-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine)のようなトリアジン(triazine)環を含む化合物、2-(4-(N-フェニルベンゾイニダゾリル-1-イル-フェニル)-9,10-ジナフチルアントラセン(2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-yl-phenyl)-9,10-dinaphthylanthracene)、1,3,5-トリス(N-フェニルベンズイミダゾール-2-イル)ベンゼン(1,3,5-tris(N-phenyl-benzimidazol-2-yl)benzene:TPBI)のようなイミダゾール(imidazole)環を含む化合物等を挙げることができる。上記電子輸送材料は、1種を単独で使用してもまたは2種以上の混合物として使用してもよい。
電子輸送層160上には、電子注入層170が形成される。電子注入層170は、第2電極180からの電子の注入を容易にする機能を備えた層である。電子注入層170は、真空蒸着法などを用いて形成される。電子注入層170は、約0.1nm以上約5nm以下、より具体的には約0.3nm以上約2nm以下の厚さにて形成されてもよい。電子注入層170を形成する材料として公知の材料ならば、いずれも使用することができる。例えば、電子注入層170は、(8-キノリノラト)リチウム(リチウムキノレート)((8-quinolinato)lithium:Liq)およびフッ化リチウム(LiF)等のリチウム(lithium)化合物、塩化ナトリウム(NaCl)、フッ化セシウム(CsF)、酸化リチウム(Li2O)、または酸化バリウム(BaO)等にて形成されてもよい。
電子注入層170上には、第2電極180が形成される。第2電極180は、真空蒸着法などを用いて形成される。第2電極180は、具体的には、陰極であり、金属、合金、または導電性化合物等のうち仕事関数が小さいものによって形成される。例えば、第2電極180は、リチウム(Li)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)等の金属、またはアルミニウム-リチウム(Al-Li)、マグネシウム-インジウム(Mg-In)、マグネシウム-銀(Mg-Ag)等の合金で反射型電極として形成されてもよい。第2電極180は、約10nm以上約200nm以下、より具体的には約50nm以上約150nm以下の厚さにて形成されてもよい。または、第2電極180は、上記金属材料の20nm以下の薄膜、酸化インジウムスズ(In2O3-SnO2)および酸化インジウム亜鉛(In2O3-ZnO)などの透明導電膜によって透過型電極として形成されてもよい。
以上、本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子の一例として、本実施形態に係るEL素子100について説明した。本実施形態に係るEL素子100は、化合物/組成物を含む有機膜(特に正孔輸送層または正孔注入層)を設置することにより、耐久性(発光寿命)をより向上させることができる。また、発光効率(電流効率)をより向上させ、駆動電圧を低減させることができる。
なお、本実施形態に係るEL素子100の積層構造は、上記例示に限定されない。本実施形態に係るEL素子100は、他の公知の積層構造にて形成されてもよい。例えば、EL素子100は、正孔注入層130、正孔輸送層140、電子輸送層160および電子注入層170のうちの1層以上が省略されてもよく、また、追加で他の層を備えていてもよい。また、EL素子100の各層は、それぞれ単層で形成されてもよく、複数層で形成されてもよい。
例えば、EL素子100は、励起子または正孔が電子輸送層160に拡散することを防止するために、正孔輸送層140と発光層150との間に正孔阻止層をさらに備えていてもよい。なお、正孔阻止層は、例えば、オキサジアゾール(oxadiazole)誘導体、トリアゾール(triazole)誘導体、または、フェナントロリン(phenanthroline)誘導体等によって形成することができる。
さらに、本発明に係る化合物/組成物は、上記QLEDまたはOLED以外のエレクトロルミネッセンス素子に適用することができる。本発明に係る化合物/組成物を適用することが可能な他のエレクトロルミネッセンス素子としては、特に限定されないが、例えば、有機無機ペロブスカイト発光素子等が挙げられる。
本発明によると、本実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子はインクジェットにより製造されうる。すなわち、本発明の一形態によると、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される1層以上の有機膜と、を備えるエレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、本発明に係る液状組成物をインクジェットにて塗布し、前記溶媒を乾燥させることによって正孔輸送層を形成する工程を有する、製造方法が提供される。また、当該製造方法において、前記正孔輸送層の表面に、半導体ナノ粒子と発光層用溶媒とを含む発光層用インクを湿式法にて塗布し、前記発光層用溶媒を乾燥させることによって発光層を形成する工程をさらに有することが好ましい。この際に使用される発光層用溶媒としては、半導体ナノ粒子(量子ドット)を良好に分散でき、かつ、前述のように、正孔輸送層中の材料(正孔輸送材料、特に化合物/組成物)を溶解しない溶媒を選択することが好ましい。具体的には、発光層用溶媒は、ヘキサン、オクタン、デカン、テトラデカン、インダン、ブタノール、オクタノール、シクロヘキシルベンゼン、ドデシルベンゼン、o-ジクロロベンゼンなどから選択される少なくとも1種であることがより好ましい。当該製造方法により、エレクトロルミネッセンス素子の大画面化が容易となる。また、より高精細なエレクトロルミネッセンス素子が提供される。さらに、製造の効率化、低コスト化を図ることができる。
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、下記実施例において、特記しない限り、操作は室温(25℃)で行われた。また、特記しない限り、「%」および「
部」は、それぞれ、「質量%」および「質量部」を意味する。
部」は、それぞれ、「質量%」および「質量部」を意味する。
[合成実施例]
(中間体-1の合成)
中間体-1を下記反応に従って合成した。
(中間体-1の合成)
中間体-1を下記反応に従って合成した。
3L-4口フラスコに、4-Bromo-3-methylaniline(449mmol、83.5g)、4-Iodobiphenyl(427.6mmol、119.8g)、t-BuONa(641.4mmol)、toluene(1710ml)、Pd(dppf)Cl2(21.4mmol、15.7g)を入れ、窒素雰囲気下80℃で加熱撹拌し反応を開始した。その後、反応の進行を確認しながら徐々に昇温し、100℃で5時間加熱撹拌した。反応終了後、室温まで冷却し、セライトを通して濾過した。濾液をさらにシリカゲルショートカラムを用いて濾過し、原点不純物を除去した。濃縮後、tolueneとhexaneを用いて再結晶を3回行った。真空乾燥(50℃、16時間)し、中間体-1aを得た(収量101.8g、収率67.0%)。
1L-4口フラスコに、N-(4-bromo-3-methylphenyl)-[1,1’-biphenyl]-4-amine(170mmol、57.5g)、ClビフェニルBpin体(178.5mmol、56.2g)、炭酸カリウム2M水溶液(170ml)、toluene(340ml)、EtOH(85ml)をフラスコに入れ、試料を均一に溶解させたのち、Pd(OAc)2(8.5mmol、1.9g)、P(o-tolyl)3(13.6mmol、4.14g)を加え、窒素雰囲気下70℃で8時間加熱撹拌した。室温まで冷却し、methanolで希釈し、析出固体をろ過で回収した。粗物を真空乾燥(50℃)し、その後tolueneに加熱溶解させ、シリカゲルショートカラムを通して熱時ろ過して原点除去を行った。濃縮後、tolueneを用いて2回再結晶を行い、その後真空乾燥(50℃、12時間)し、中間体-1bを得た(収量59.9g、収率78.9%)。
三口フラスコに中間体-1b(83.2mmol、37.1g)とtert-BuONa(124.85mmol、12.0g)を入れ、トルエン(420ml)を入れて攪拌した。その後2-Bromo-5-iodotoluene(91.6mmol、27.2g)とPd(dppf)Cl2(4.16mmol、3.05g)を加え、不活性雰囲気下120℃で3時間撹拌した。室温まで冷却し、トルエンを加え希釈し、celite(登録商標、以下同様)を用いてろ過し不溶物を除去した。ろ液を飽和食塩水で洗浄後、有機層をMgSO4を用いて乾燥した。濃縮後、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:トルエン=7:3)で精製した。濃縮後、酢酸エチル、トルエンおよびアセトンを用いた再結晶により精製した。得られた固体を真空乾燥(50℃、12時間)し、中間体-1を得た(収量30.7g、収率60%)。
(中間体-2の合成)
中間体-2を下記反応に従って合成した。
中間体-2を下記反応に従って合成した。
5L-4口フラスコに、ジブロモジフェニルアミン(581.0mmol、190.0g)、プロピルフェニルボロン酸(1162mmol、190.6g)、THF(2905ml)を入れ溶解させた。K2CO3 2M aq.1162mlを加え、その後、Pd(OAc)2(34.9mmol、7.83g)、P(o-tolyl)3(52.3mmol、15.92g)を加えて5時間窒素雰囲気下で還流させた。反応終了後、室温まで冷却し、トルエンで希釈、抽出した。MgSO4を用いて乾燥したのち、シリカゲルパッドを通してろ過した。溶媒を減圧除去したのち、メタノールで再結晶を2回行い、真空乾燥(50℃、16時間)し、中間体-2aを得た(収量200.3g、収率85%)。
1L-4口フラスコに、中間体-2a(246.6mmol、100g)、2-Bromo-5-iodotoluene(258.9mmol、76.87g)、tert-BuONa(493.2mmol、47.4g)、1,4-dioxane(493ml)を入れ、撹拌して分散させ、そこにCuI(7.4mmol、1.41g)、trans-1,2-diaminocyclohexane(37.0mmol、4.4ml)を加えて10時間還流させた。反応終了後、室温まで冷却し、トルエンで希釈、celiteを用いて濾過した。濃縮したのち、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:トルエン=7:3)で精製したのち、アセトンから再結晶を行った。真空乾燥(50℃、16時間)し、中間体-2bを得た(収量99.2g、収率70%)。
2L-4口フラスコに、中間体-2b(129.3mmol、74.3g)、Bis(pinacolate)diboron(142.2mmol、36.1g)、酢酸カリウム(297.4mmol、29.1g)、NMP(650ml)を入れ、撹拌して分散させ、そこにPdCl2(dppf)ジクロロメタン付加体(2.57mmol、21.1g)を加えて7時間アルゴン雰囲気下で還流させた。反応終了後、室温まで冷却し、celiteを用いて濾過した。ろ液を純水で三回洗浄したのち、有機層をMgSO4を用いて乾燥した。濃縮したのち、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:ジクロロメタン=7:3)で精製した。濃縮したのち、THFに溶解し、メタノールを加え再結晶を行った。真空乾燥(50℃、16時間)し、中間体-2cを得た(収量65.6g、収率81.6%)。
2L-4口フラスコに、中間体-2c(300.0mmol、186.5g)、4-Bromo-4’-chloro-1,1’-biphenyl(300.0mmol、80.3g)、Toluene(600ml)およびEthanol(150ml)を入れ分散させた。炭酸カリウム(450.0mmol、62.2g)を純水(225ml)に溶解させ、フラスコに加え、撹拌して分散させ、そこにPd(OAc)2(12.0mmol、2.69g)、P(o-tolyl)3(18.0mmol、5.48g)を加えて3時間アルゴン雰囲気下で還流させた。反応終了後、室温まで冷却し、celiteを用いて濾過した。ろ液を純水で三回洗浄したのち、有機層をMgSO4を用いて乾燥した。濃縮したのち、シリカゲルパッドを通してろ過した。濃縮したのち、ヘキサンを用いて再結晶を行った。真空乾燥(50℃、16時間)し、中間体-2dを得た(収量168g、収率82.1%)。
1L-4口フラスコに、中間体-2d(246mmol、168g)、Bis(pinacolate)diboron(270.6mmol、68.7g)、酢酸カリウム(492mmol、48.3g)、および1,4-dioxane(492ml)を入れ分散させた。そこにPd(OAc)2(4.92mmol、1.10g)、XPhos(9.84mmol、4.69g)を加えて4時間アルゴン雰囲気下で還流させた。反応終了後、室温まで冷却し、celiteを用いて濾過した。濃縮したのち、シリカゲルパッドを通してろ過した。濃縮したのち、トルエンとヘキサンを用いて再結晶を行った。真空乾燥(50℃、16時間)し、中間体-2eを得た(収量164.7g、収率86.5%)。
2L-4口フラスコに、中間体-1(63.0mmol、38.8g)、中間体-2e(60.0mmol、46.4g)、Toluene(240ml)およびEthanol(30ml)を入れ分散させた。炭酸カリウム(90.0mmol、12.4g)を純水(45ml)に溶解させ、フラスコに加え、撹拌して分散させ、そこにPd(OAc)2(2.4mmol、0.54g)、P(o-tolyl)3(3.6mmol、1.10g)を加えて4時間アルゴン雰囲気下で還流させた。反応終了後、室温まで冷却し、celiteを用いて濾過した。ろ液を純水で三回洗浄したのち、有機層をMgSO4を用いて乾燥した。濃縮したのち、シリカゲルパッドを通してろ過した。濃縮したのち、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:トルエン=6:4)で精製した。濃縮し得られた固体を真空乾燥(50℃、16時間)し、中間体-2fを得た(収量49.0g、収率69.2%)。
1L-4口フラスコに、中間体-2f(41.5mmol、49.0g)、Bis(pinacolate)diboron(53.9mmol、13.7g)、酢酸カリウム(83.0mmol、8.15g)、および1,4-dioxane(208ml)を入れ分散させた。そこにPd(OAc)2(0.83mmol、0.186g)、XPhos(1.66mmol、0.791g)を加えて4時間アルゴン雰囲気下で還流させた。反応終了後、室温まで冷却し、トルエンで希釈し、celiteを用いて濾過した。濃縮したのち、シリカゲルパッドを通してろ過した。濃縮したのち、トルエンに溶解し、純水で三回洗浄したのち、有機層をMgSO4を用いて乾燥した。濃縮したのち、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:トルエン=8:2)で精製した。濃縮し得られた固体を真空乾燥(50℃、16時間)し、中間体-2を得た(収量45.0g、収率85.1%)。
(中間体-3の合成)
中間体-3を下記反応に従って合成した。
中間体-3を下記反応に従って合成した。
500mL-4口フラスコに、4,4”-dibromo-1,1’:4’,1”-terphenyl(26mmol、10.1g)、Bis(pinacolate)diboron(57.2mmol、14.5g)、酢酸カリウム(104mmol、10.2g)、toluene(130ml)およびDMF(130ml)を入れ分散させた。そこにPdCl2(dppf)ジクロロメタン付加体(5.2mmol、3.80g)を加え窒素雰囲気下80℃で4時間加熱撹拌した。反応終了後、室温まで冷却し、methanolで希釈し、析出固体をろ過で回収した。粗物を真空乾燥(50℃)したのち、クロロホルムに溶解させ、シリカゲルパッドを通してろ過した。濃縮後、ヘキサンを用いて分散洗浄を行った。得られた固体を真空乾燥(50℃、16時間)し、中間体-3aを得た(収量10.51g、収率83.8%)。
中間体-3は、中間体-3aを10.51g、中間体-1を中間体-3aに対して2当量用いたこと以外は、中間体-2fの合成と同様の手順にて合成した(収量23.2g、収率82.1%)。
(中間体-4の合成)
中間体-4を下記反応に従って合成した。
中間体-4を下記反応に従って合成した。
2L-四つ口フラスコに、N,N-ジトリルアミン(50.31g)およびDMF(510ml)を入れ、窒素雰囲気下で攪拌し溶解させた。0℃に冷却したのち、N-ブロモスクシンイミド(90.77g)のDMF溶液(255mL)を滴下した。その後、室温(25℃、以下同様)で5時間攪拌した。反応溶液に純水(1L)を加えて固体を析出させ、超音波照射を30分行い、ろ取した。真空乾燥(50℃、12時間)を行った後、固体をTHF(1L)に溶解させシリカゲルパッドを通してろ過した。溶媒を減圧除去し、結晶固体を得た。この粗体をトルエンに加熱して溶解させ、ヘキサンを加え再結晶、ろ過した。真空乾燥(50℃、12時間)し、中間体-4aを得た(収量72.4g、収率80%)。
2L-四つ口フラスコに、中間体-4a(204mmol、72.4g)、ClビフェニルBpin体(428.4mmol、134g)、炭酸カリウム2M水溶液(306ml)、toluene(816ml)、EtOH(102ml)を入れ分散させたのち、Pd(OAc)2(8.16mmol、1.83g)、P(o-tolyl)3(12.24mmol、3.73g)を加え、窒素雰囲気下80℃で4時間加熱撹拌した。室温まで冷却し、methanolで希釈し、析出固体をろ過で回収した。粗物を真空乾燥(50℃)し、その後tolueneに加熱溶解させ、シリカゲルショートカラムを通して熱時ろ過して原点除去を行った。濃縮後、Methanolを用いて分散洗浄を行った。TolueneとHexaneを用いた再結晶の後、得られた固体を真空乾燥(50℃、12時間)し、中間体-4bを得た(収量63.5g、収率54.6%)。
300mL-4口フラスコに、中間体-4b(10mmol、5.71g)、4-Iodobiphenyl(10.5mmol、2.94g)、t-BuONa(15.0mmol、1.44g)、toluene(100ml)、Pd(dppf)Cl2(0.5mmol、0.366g)を入れ、窒素雰囲気下110℃で6時間加熱撹拌した。反応終了後、室温まで冷却し、セライトを通して濾過した。濾液をさらにシリカゲルショートカラムを用いて濾過し、原点不純物を除去した。濃縮後、tolueneとhexaneを用いて再結晶を3回行った。真空乾燥(50℃、16時間)し、中間体-4cを得た(収量4.11g、収率56.9%)。
中間体-4dは、4,4”-dibromo-1,1’:4’,1”-terphenylを中間体-4cに変更したこと以外は、中間体-3aの合成と同様の手順にて合成した(収量2.5g、収率78.0%)。
100mL-四つ口フラスコに、中間体-4d(3.3mmol、2.97g)、4-Bromo-4’-chloro-1,1’-biphenyl(7.26mmol、1.94g)、炭酸カリウム2M水溶液(13.2ml)、THF(13.2ml)を入れ分散させたのち、Pd(OAc)2(0.17mmol、38mg)、P(o-tolyl)3(0.26mmol、79mg)を加え、窒素雰囲気下60℃で6時間加熱撹拌した。室温まで冷却し、methanolで希釈し、析出固体をろ過で回収した。粗物を真空乾燥(50℃)し、その後酢酸エチルによる分散洗浄を行った。得られた固体を真空乾燥(50℃、12時間)し、中間体-4eを得た(収量3.20g、収率99%)。
中間体-4fは、4,4”-dibromo-1,1’:4’,1”-terphenylを中間体-4eに変更したこと以外は、中間体-3aの合成と同様の手順にて合成した(収量2.5g、収率63.0%)。
中間体-4は、中間体-3aに代えて中間体-4fを2.50g用いたこと以外は、中間体-3の合成と同様の手順にて合成した。(収量2.43g、収率55.6%)。
(中間体-5の合成)
中間体-5を下記反応に従って合成した。
中間体-5を下記反応に従って合成した。
中間体-5aは、中間体-4aを4-Dibromo-2,6-diethylbenzeneに変更したこと以外は、中間体-4bの合成と同様の手順にて合成した(収量13.1g、収率93%)。
中間体-5bは、4,4”-dibromo-1,1’:4’,1”-terphenylを中間体-5aに変更したこと以外は、中間体-3aの合成と同様の手順にて合成した(収量8.7g、収率89%)。
2L-4口フラスコに、中間体-1(18.7mmol、11.5g)、中間体-5b(8.9mmol、6.15g)、Toluene(178ml)およびEthanol(9ml)を入れ分散させた。炭酸カリウム(35.6mmol、4.92g)を純水(36ml)に溶解させ、フラスコに加え、撹拌して分散させ、そこにPd(OAc)2(0.36mmol、81mg)、P(o-tolyl)3(0.53mmol、161mg)を加えて20時間アルゴン雰囲気下で還流させた。反応終了後、室温まで冷却し、celiteを用いて濾過した。ろ液を純水で三回洗浄したのち、有機層をMgSO4を用いて乾燥した。濃縮したのち、シリカゲルパッドを通してろ過した。濃縮したのち、酢酸エチルで分散洗浄し、固体をろ別した。得られた固体を真空乾燥(50℃、16時間)し、中間体-5を得た(収量4.60g、収率34.3%)。
(中間体-6の合成)
中間体-6を下記反応に従って合成した。
中間体-6を下記反応に従って合成した。
中間体-6aは、4-Dibromo-2,6-diethylbenzeneを4-Dibromo-2,6-dihexylbenzeneに変更したこと以外は、中間体-5aの合成と同様の手順にて合成した(収量3.8g、収率91%)。
中間体-6bは、4,4”-dibromo-1,1’:4’,1”-terphenylを中間体-6aに変更したこと以外は、中間体-3aの合成と同様の手順にて合成した(収量1.5g、収率71%)。
中間体-6は、中間体-3aに代えて中間体-6bを1.0g用いたこと以外は、中間体-3の合成と同様の手順にて合成した(収量0.81g、収率40.5%)。
[実施例1]
(化合物C-1の合成)
化合物C-1を下記反応に従って合成した。
(化合物C-1の合成)
化合物C-1を下記反応に従って合成した。
500mL-4口フラスコに、中間体-2(1.05mmol、1.34g)、中間体-3(0.5mmol、649mg)、THF(50ml)および2M炭酸カリウム水溶液(3ml)を加え、撹拌して分散させ、そこにPd(OAc)2(0.05mmol、11mg)、SPhos(0.10mmol、41mg)を加え窒素雰囲気下60℃で6時間加熱撹拌した。反応終了後、室温まで冷却し、酢酸エチルおよび純水で希釈したのち、30分間超音波洗浄した。析出物をろ別し、メタノールで洗浄した。粗物を真空乾燥(50℃、12時間)し、その後tolueneに加熱溶解させ、シリカゲルショートカラムを通して熱時ろ過して原点除去を行った。濃縮後、Tolueneと酢酸エチルを用いた再結晶の後、得られた固体を真空乾燥(50℃、12時間)し、化合物C-1を得た(収量1.64g)。なお、化合物C-1の分子量をポリスチレンを標準物質として用いたGPCにより測定したところ、3500(理論値3521)であった。
(組成物M-1の調製)
化合物C-1と下記式で示される低分子化合物(分子量679)とを質量比が95:5となるように混合することによって組成物M-1を調製した。
化合物C-1と下記式で示される低分子化合物(分子量679)とを質量比が95:5となるように混合することによって組成物M-1を調製した。
(組成物M-2の調製)
化合物C-1と下記式で示される高分子化合物(分子量12000)とを質量比が90:10となるように混合することによって組成物M-2を調製した。
化合物C-1と下記式で示される高分子化合物(分子量12000)とを質量比が90:10となるように混合することによって組成物M-2を調製した。
(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子D-1の作製)
第1電極(陽極)として、酸化インジウムスズ(ITO)が膜厚150nmでパターニングされているITO付きガラス基板を使用した。このITO付きガラス基板を、中性洗剤、脱イオン水、水及びイソプロピルアルコールを用いて順次洗浄した後、UV-オゾン処理を実施した。次に、このITO付きガラス基板上に、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)(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より塗布した後、乾燥させた。その結果、厚さ(乾燥膜厚)30nmの正孔注入層がITO付きガラス基板上に形成された。
第1電極(陽極)として、酸化インジウムスズ(ITO)が膜厚150nmでパターニングされているITO付きガラス基板を使用した。このITO付きガラス基板を、中性洗剤、脱イオン水、水及びイソプロピルアルコールを用いて順次洗浄した後、UV-オゾン処理を実施した。次に、このITO付きガラス基板上に、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)(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より塗布した後、乾燥させた。その結果、厚さ(乾燥膜厚)30nmの正孔注入層がITO付きガラス基板上に形成された。
この正孔注入層上に、化合物C-1(正孔輸送材料)の1.0質量%のトルエン溶液を、乾燥膜厚が30nmになるようにスピンコート法により塗布した後、230℃で60分間熱処理して、正孔輸送層を形成した。その結果、厚さ(乾燥膜厚)30nmの正孔輸送層が正孔注入層上に形成された。
シクロヘキサン中に、下記構造:
を有するInP/ZnSe/ZnS(コア/シェル/シェル;平均直径=約10nm)の赤色量子ドットを、1.0質量%となるようにシクロヘキサン分散させ、量子ドット分散液を調製した。なお、正孔輸送層(化合物C-1)はシクロヘキサンには溶解しない。この量子ドット分散液を、乾燥膜厚が30nmになるようにスピンコート法により上記正孔輸送層上に塗布した後、乾燥させた。その結果、厚さ(乾燥膜厚)30nmの量子ドット発光層が正孔輸送層上に形成された。なお、量子ドット分散液に紫外線を照射することにより発せられる光は、中心波長が627nm、半値幅が35nmであった。
この量子ドット発光層を完全に乾燥させた。この量子ドット発光層上に、真空蒸着装置を用いて、リチウムキノレート(Liq)及び電子輸送材料としての1,3,5-トリス(N-フェニルベンズイミダゾール-2-イル)ベンゼン(TPBI)(Sigma-Aldrich製)を共蒸着させた。その結果、厚さが36nmの電子輸送層が量子ドット発光層上に形成された。
真空蒸着装置を用いて、この電子輸送層上に、(8-キノリノラト)リチウム(リチウムキノレート)(Liq)を蒸着させた。その結果、厚さ0.5nmの電子注入層が電子輸送層上に形成された。
真空蒸着装置を用いて、この電子注入層上に、アルミニウム(Al)を蒸着させた。その結果、厚さ100nmの第2電極(陰極)が電子注入層上に形成された。これにより、量子ドットエレクトロルミネッセンス素子D-1得た。
[実施例2]
(化合物C-2の合成)
化合物C-2を下記反応に従って合成した。
(化合物C-2の合成)
化合物C-2を下記反応に従って合成した。
化合物C-2は、中間体-3に代えて中間体-4を1.01g用いたこと以外は、化合物C-1の合成と同様の手順にて合成した。(収量1.6g、収率82%)。なお、化合物C-2の分子量をポリスチレンを標準物質として用いたGPCにより測定したところ、4200(理論値4235)であった。
(組成物M-3の調製)
組成物M-3は、化合物C-1を化合物C-2に変更したこと以外は、組成物M-1の調製と同様に調製した。
組成物M-3は、化合物C-1を化合物C-2に変更したこと以外は、組成物M-1の調製と同様に調製した。
(組成物M-4の調製)
組成物M-4は、化合物C-1を化合物C-2に変更したこと以外は、組成物M-2の調製と同様に調製した。
組成物M-4は、化合物C-1を化合物C-2に変更したこと以外は、組成物M-2の調製と同様に調製した。
(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子D-2の作製)
実施例1の(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子D-1の作製)において、化合物C-1の代わりに、化合物C-2を使用したこと以外は、これと同様の操作を行い、量子ドットエレクトロルミネッセンス素子D-2を作製した。
実施例1の(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子D-1の作製)において、化合物C-1の代わりに、化合物C-2を使用したこと以外は、これと同様の操作を行い、量子ドットエレクトロルミネッセンス素子D-2を作製した。
[実施例3]
(化合物C-3の合成)
化合物C-3を下記反応に従って合成した。
(化合物C-3の合成)
化合物C-3を下記反応に従って合成した。
化合物C-3は、中間体-3に代えて中間体-5を753mg用いたこと以外は、化合物C-1の合成と同様の手順にて合成した。(収量1.5g、収率80%)。なお、化合物C-3の分子量をポリスチレンを標準物質として用いたGPCにより測定したところ、3700(理論値3729)であった。
[実施例4]
(化合物C-4の合成)
化合物C-4を下記反応に従って合成した。
(化合物C-4の合成)
化合物C-4を下記反応に従って合成した。
化合物C-4は、中間体-3に代えて中間体-6を0.81mg用いたこと以外は、化合物C-1の合成と同様の手順にて合成した。(収量1.7g、収率90%)。なお、化合物C-4の分子量をポリスチレンを標準物質として用いたGPCにより測定したところ、3900(理論値3841)であった。
[比較例1]
(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子D-3の作製)
実施例1の(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子D-1の作製)において、化合物C-1の代わりに、下記構造を有するポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-co-(4,4’-(N-(4-sec-ブチルフェニル)ジフェニルアミン)](TFB)(Luminescence Technology Corp.製)を使用したこと以外は、これと同様の操作を行い、量子ドットエレクトロルミネッセンス素子D-3を作製した。なお、TFBの重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレンを標準物質として用いたGPCにより測定したところ、320,000であった。
(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子D-3の作製)
実施例1の(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子D-1の作製)において、化合物C-1の代わりに、下記構造を有するポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-co-(4,4’-(N-(4-sec-ブチルフェニル)ジフェニルアミン)](TFB)(Luminescence Technology Corp.製)を使用したこと以外は、これと同様の操作を行い、量子ドットエレクトロルミネッセンス素子D-3を作製した。なお、TFBの重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレンを標準物質として用いたGPCにより測定したところ、320,000であった。
<評価>
[化合物/組成物の評価]
各化合物/組成物について、下記方法により、粘度、残膜率(%)を評価した。結果を下記表1に示す。
[化合物/組成物の評価]
各化合物/組成物について、下記方法により、粘度、残膜率(%)を評価した。結果を下記表1に示す。
(粘度)
各化合物/組成物を、固形分濃度1.5質量%となるように3-フェノキシトルエンに溶解して液状組成物を調製した。得られた液状組成物について、レオメータ(Anton-Paar社製)により、25℃での粘度(mPa・s)を測定した。粘度が10mPa・s以下であれば、当該化合物/組成物はインクジェットに適していると言える。
各化合物/組成物を、固形分濃度1.5質量%となるように3-フェノキシトルエンに溶解して液状組成物を調製した。得られた液状組成物について、レオメータ(Anton-Paar社製)により、25℃での粘度(mPa・s)を測定した。粘度が10mPa・s以下であれば、当該化合物/組成物はインクジェットに適していると言える。
(残膜率)
上記(粘度)の評価で用いた液状組成物を、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塗布した。これを、230℃で60分間熱処理することにより、薄膜1を得た。薄膜1の表面に量子ドット発光層用インクに使用される溶媒(シクロヘキシルベンゼン、ドデシルベンゼン)を滴下した。当該溶剤が乗った状態で10秒間待機し、その後スピンコートを行った。これを、230℃で60分間熱処理することにより、薄膜2を得た。薄膜1および2についてElipsometer(HORIBA JOBIN YVON社製)を用いて膜厚を測定し、以下の式より残膜率を算出した。
上記(粘度)の評価で用いた液状組成物を、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塗布した。これを、230℃で60分間熱処理することにより、薄膜1を得た。薄膜1の表面に量子ドット発光層用インクに使用される溶媒(シクロヘキシルベンゼン、ドデシルベンゼン)を滴下した。当該溶剤が乗った状態で10秒間待機し、その後スピンコートを行った。これを、230℃で60分間熱処理することにより、薄膜2を得た。薄膜1および2についてElipsometer(HORIBA JOBIN YVON社製)を用いて膜厚を測定し、以下の式より残膜率を算出した。
表1に示されるように、本発明に係る化合物/組成物は、インクジェットにてEL素子を製造するのに必要な2つの適性(インクの粘度が低く、残膜率が高い)を有することから、インクジェットに好適であることが分かった。
[量子ドットエレクトロルミネッセンス素子の評価]
各量子ドットエレクトロルミネッセンス素子について、下記方法により、発光効率および発光寿命を評価した。結果を下記表2に示す。
各量子ドットエレクトロルミネッセンス素子について、下記方法により、発光効率および発光寿命を評価した。結果を下記表2に示す。
(発光効率)
各量子ドットエレクトロルミネッセンス素子に対して、電圧を印加すると、一定の電圧で電流が流れ始め、量子ドットエレクトロルミネッセンス素子が発光する。直流定電圧電源(株式会社キーエンス製、ソースメータ(source meter))を用いて、各素子に対して、徐々に電圧を増加させ、その時の電流値を計測し、発光時の輝度を輝度測定装置(Topcon製、SR-3)を用いて測定した。ここで、輝度が減衰を始めた時点で測定を終了した。各素子の面積から単位面積あたりの電流値(電流密度)を計算し、輝度(cd/m2)を電流密度(A/m2)にて除算することで、電流効率(cd/A)を算出した。そして、測定した電圧範囲で最も高い電流効率を「cd/A max」とした。また、輝度測定装置で測定した分光放射輝度スペクトルから、ランバシアン放射を行ったと仮定して、cd/A max時の外部量子効率(EQE)(%)を算出し、発光効率を評価した。
各量子ドットエレクトロルミネッセンス素子に対して、電圧を印加すると、一定の電圧で電流が流れ始め、量子ドットエレクトロルミネッセンス素子が発光する。直流定電圧電源(株式会社キーエンス製、ソースメータ(source meter))を用いて、各素子に対して、徐々に電圧を増加させ、その時の電流値を計測し、発光時の輝度を輝度測定装置(Topcon製、SR-3)を用いて測定した。ここで、輝度が減衰を始めた時点で測定を終了した。各素子の面積から単位面積あたりの電流値(電流密度)を計算し、輝度(cd/m2)を電流密度(A/m2)にて除算することで、電流効率(cd/A)を算出した。そして、測定した電圧範囲で最も高い電流効率を「cd/A max」とした。また、輝度測定装置で測定した分光放射輝度スペクトルから、ランバシアン放射を行ったと仮定して、cd/A max時の外部量子効率(EQE)(%)を算出し、発光効率を評価した。
(発光寿命)
直流定電圧電源(株式会社キーエンス製、ソースメータ(source meter))を用いて、各量子ドットエレクトロルミネッセンス素子に対して所定の電圧を加え、量子ドットエレクトロルミネッセンス素子を発光させた。量子ドットエレクトロルミネッセンス素子の発光を輝度測定装置(株式会社Topcon製、SR-3)にて測定しつつ、徐々に電流を増加させ、輝度が650nit(cd/m2)になったところで電流を一定にし、放置した。輝度測定装置で測定した輝度の値が徐々に低下し、初期輝度の50%になるまでの時間を「LT50(hr)」とし、比較例1のLT50の値を100とした数値を「Relative LT(-)」とした。
直流定電圧電源(株式会社キーエンス製、ソースメータ(source meter))を用いて、各量子ドットエレクトロルミネッセンス素子に対して所定の電圧を加え、量子ドットエレクトロルミネッセンス素子を発光させた。量子ドットエレクトロルミネッセンス素子の発光を輝度測定装置(株式会社Topcon製、SR-3)にて測定しつつ、徐々に電流を増加させ、輝度が650nit(cd/m2)になったところで電流を一定にし、放置した。輝度測定装置で測定した輝度の値が徐々に低下し、初期輝度の50%になるまでの時間を「LT50(hr)」とし、比較例1のLT50の値を100とした数値を「Relative LT(-)」とした。
上記表2の結果から、実施例の量子ドットエレクトロルミネッセンス素子は、比較例の量子ドットエレクトロルミネッセンス素子に比して、有意に高い発光効率および耐久性(特に発光寿命)を発揮できることが示された。なお、本例では、赤色量子ドットエレクトロルミネッセンス素子について評価したが、青色量子ドットエレクトロルミネッセンス素子等においても、上記と同様の結果が得られると考察される。
以上、本発明について実施形態および実施例を挙げて説明したが、本発明は特定の実施形態、実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
100…エレクトロルミネッセンス素子(EL素子)、
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。
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 (12)
- 下記式(1)で表される化合物;
式(1)中、
nは、3以上10以下の整数であり、
Xは、下記式(2)に示される基を表し、複数あるXは、同一であっても異なってもよく、
Yは、下記式(3)に示される基を表し、複数あるYは、同一であっても異なってもよい。
式(2)中、
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1以上10以下のアルキル基を表し、同一であっても異なってもよく、互いに結合して環を形成してもよく、
aおよびbは、それぞれ独立して、2以上10以下の整数であり、
cは、1以上6以下の整数である;
式(3)中、
R4、R5およびR6は、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1以上8以下のアルキル基を表し、同一であっても異なってもよく、互いに結合して環を形成してもよく、
dは、1以上5以下の整数であり、
eおよびfは、それぞれ独立して、1以上6以下の整数である。 - 分子量が3000以上10000以下である、請求項1に記載の化合物。
- 請求項1または2に記載の化合物と、
分子量が2000未満の低分子化合物とを含み、
前記低分子化合物の含有量が30質量%以下である、組成物。 - 請求項1または2に記載の化合物と、
分子量が10000を超える高分子化合物とを含み、
前記高分子化合物の含有量が60質量%以下である、組成物。 - 請求項1または2に記載の化合物と、
分子量が2000未満の低分子化合物と、
分子量が10000を超える高分子化合物とを含み、
前記低分子化合物の含有量が30質量%以下であり、
前記高分子化合物の含有量が60質量%以下である、組成物。 - 請求項1もしくは2に記載の化合物、または、請求項3~5のいずれか1項に記載の組成物と、
溶媒と、
を含む、液状組成物。 - 請求項1もしくは2に記載の化合物、または、請求項3~5のいずれか1項に記載の組成物を含む、エレクトロルミネッセンス素子材料。
- 第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される1層以上の有機膜と、を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機膜の少なくとも1層は、請求項1もしくは2に記載の化合物、または、請求項3~5のいずれか1項に記載の組成物を含む、エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記有機膜が、正孔輸送層または正孔注入層を有する、請求項8に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
- 前記有機膜が、半導体ナノ粒子または有機金属錯体を含む発光層を有する、請求項8または9に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
- 第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される1層以上の有機膜と、を備えるエレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
請求項6に記載の液状組成物をインクジェットにて塗布し、前記溶媒を乾燥させることによって正孔輸送層を形成する工程を有する、製造方法。 - 前記正孔輸送層の表面に、半導体ナノ粒子と発光層用溶媒とを含む発光層用インクを湿式法にて塗布し、前記発光層用溶媒を乾燥させることによって発光層を形成する工程をさらに有する、請求項11に記載の製造方法。
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