JP4311335B2 - 導電性材料用組成物、導電性材料、導電層、電子デバイスおよび電子機器 - Google Patents
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Description
一般に、有機EL素子は、陰極と陽極との間に発光層を有する構成であり、陰極と陽極との間に電界を印加すると、発光層に陰極側から電子が注入され、陽極側から正孔が注入される。
そして、注入された電子と正孔とが発光層において再結合し、エネルギー準位が伝導帯から価電子帯に戻る際の励起エネルギーを光エネルギーとして放出することにより、発光層が発光する。
そこで、キャリア輸送特性の異なる発光層と有機層と(以下、これらを併せて「有機層」という。)を電極上に積層する必要があるが、従来の塗布法を用いる製造方法においては、有機層を積層する際に、隣接する有機層との間で相溶解が生じ、その結果として、有機EL素子としての発光効率、発色の色純度またはパターン精度が悪くなる等の特性が低下するという問題があった。
そのため、有機層を積層する場合には、有機材料として溶解性の異なるものを組み合わせて用いることにより、積層するのに限られていた。
また、下層となる有機層を構成する有機材料に硬化性樹脂を添加し、この硬化性樹脂と一緒に硬化させることによって、下層の耐溶剤性を向上させる方法も開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、これらのような方法を用いた場合においても、有機EL素子の特性の向上は、期待するほど得られていないのが実情である。
本発明の導電性材料用組成物は、下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする。
これにより、キャリア輸送能の優れた導電層を形成することができる導電性材料用組成物とすることができる。
これにより、上記一般式(1)で表される化合物の置換基X以外の部分である主骨格同士による相互作用を好適に防止して、置換基Xを重合反応させて得られた高分子(導電性材料)のキャリア輸送能を向上させることができる。
本発明の導電性材料用組成物では、前記置換基Xは、ベンゼン環の3位、4位または5位のうちのいずれかに結合していることが好ましい。
これにより、主骨格同士をより確実に離間させることができる。
これにより、形成される導電層において、隣接する高分子同士の距離をほぼ一定の間隔に保つことができる。その結果、異なる高分子が有する主骨格同士の間での相互作用を確実に低減することができ、導電性材料のキャリア輸送能を優れたものにすることができる。
本発明の導電性材料用組成物では、前記置換基R1は、ベンゼン環の4位に結合していることが好ましい。
これにより、隣接する高分子同士が接近しすぎるのをより確実に阻止することができる。
これにより、高分子のキャリア輸送能が優れたものとなり、形成される導電層は、よりキャリア輸送能に優れたものとなる。
本発明の導電性材料用組成物では、前記基Yの総炭素数は、6〜30であることが好ましい。
これにより、高分子のキャリア輸送能がより優れたものとなり、形成される導電層は、特にキャリア輸送能に優れたものとなる。
これにより、高分子のキャリア輸送能がより優れたものとなり、形成される導電層は、特にキャリア輸送能に優れたものとなる。
本発明の導電性材料用組成物では、前記基Yは、ビフェニレン基またはその誘導体であることが好ましい。
これにより、高分子のキャリア輸送能がより優れたものとなり、形成される導電層は、特にキャリア輸送能に優れたものとなる。
これにより、優れたキャリア輸送能を有する導電性材料とすることができる。
これにより、主骨格同士による相互作用を好適に防止して、高分子のキャリア輸送能を向上させることができる。
本発明の導電性材料では、前記置換基Xは、ベンゼン環の3位、4位または5位のうちのいずれかに結合していることが好ましい。
これにより、主骨格同士をより確実に離間させることができる。
これにより、形成される導電層において、隣接する高分子同士の距離をほぼ一定の間隔に保つことができる。その結果、異なる高分子が有する主骨格同士の間での相互作用を確実に低減することができ、導電性材料のキャリア輸送能を優れたものにすることができる。
本発明の導電性材料では、前記置換基R1は、ベンゼン環の4位に結合していることが好ましい。
これにより、隣接する高分子同士が接近しすぎるのをより確実に阻止することができる。
これにより、高分子のキャリア輸送能が優れたものとなり、形成される導電層は、よりキャリア輸送能に優れたものとなる。
本発明の導電性材料では、前記基Yの総炭素数は、6〜30であることが好ましい。
これにより、高分子のキャリア輸送能がより優れたものとなり、形成される導電層は、特にキャリア輸送能に優れたものとなる。
これにより、高分子のキャリア輸送能がより優れたものとなり、形成される導電層は、特にキャリア輸送能に優れたものとなる。
本発明の導電性材料では、前記基Yは、ビフェニレン基またはその誘導体であることが好ましい。
これにより、高分子のキャリア輸送能がより優れたものとなり、形成される導電層は、特にキャリア輸送能に優れたものとなる。
本発明の導電性材料では、前記化合物は、光照射により重合反応することが好ましい。
光照射によれば、高分子化させる領域および程度を比較的容易に選択することができる。
これにより、キャリア輸送能に優れる導電層を形成することができる。
本発明の導電層は、本発明の導電性材料を主材料とすることを特徴とする。
これにより、キャリア輸送能に優れる導電層を形成することができる。
これにより、正孔輸送能に優れる正孔輸送層を形成することができる。
本発明の導電層では、前記正孔輸送層の平均厚さは、10〜150nmであることが好ましい。
これにより、発光効率の高い有機EL素子を得ることができる。
これにより、信頼性の高い電子デバイスが得られる。
本発明の電子デバイスでは、前記電子デバイスは、発光素子または光電変換素子であることが好ましい。
これにより、信頼性の高い発光素子および光電変換素子が得られる。
本発明の電子デバイスでは、前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることが好ましい。
これにより、信頼性の高い有機エレクトロルミネッセンス素子が得られる。
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
<有機エレクトロルミネッセンス素子>
まず、本発明の電子デバイスを有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、単に「有機EL素子」という。)に適用した場合の実施形態について説明する。
図1は、有機EL素子の一例を示した縦断面図である。
図1に示す有機EL素子1は、透明な基板2と、基板2上に設けられた陽極3と、陽極3上に設けられた有機EL層4と、有機EL層4上に設けられた陰極5と、各前記層3、4、5を覆うように設けられた保護層6とを備えている。
基板2の構成材料としては、透光性を有し、光学特性が良好な材料を用いることができる。
このような材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような各種樹脂材料や、各種ガラス材料等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種を用いることができる。
基板2の厚さ(平均)は、特に限定されないが、0.1〜30mm程度であるのが好ましく、0.1〜10mm程度であるのがより好ましい。
かかる観点から、陽極3の構成材料(陽極材料)としては、仕事関数が大きく、導電性に優れ、また、透光性を有する材料を用いるのが好ましい。
このような陽極材料としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、SnO2、Sb含有SnO2、Al含有ZnO等の酸化物、Au、Pt、Ag、Cuまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種を用いることができる。
なお、陽極材料には、例えば、ポリチオフェン、ポリピロール等の導電性樹脂材料を用いることもできる。
陰極5の構成材料(陰極材料)としては、仕事関数の小さい材料を用いるのが好ましい。
このような陰極材料としては、Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rbまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種を用いることができる。
陰極5の厚さ(平均)は、1nm〜1μm程度であるのが好ましく、100〜400nm程度であるのがより好ましい。陰極5の厚さが薄すぎると、陰極5としての機能が充分に発揮されなくなるおそれがあり、一方、陰極5が厚過ぎると、有機EL素子1の発光効率が低下するおそれがある。
正孔輸送層(本発明の導電層)41は、陽極3から注入された正孔を発光層42まで輸送する機能を有するものである。
この正孔輸送層41が、本発明の導電性材料を主材料として構成されている。
また、前記主骨格は、共役系の化学構造を有し、その特有な電子雲の広がりにより、高分子における円滑な正孔輸送に寄与する。
このようなことから、この高分子は、優れた正孔輸送能(キャリア輸送能)を発揮し、かかる高分子を主材料とする正孔輸送層41は、正孔輸送能に優れたものとなる。
かかる観点から、置換基Xの構造すなわち上記一般式(2)を設定すればよい。
また、2つの置換基Xにおいて、nとmとの合計数は、ほぼ同一であるのが好ましく、同一であるのがより好ましい。これにより、隣接する主骨格同士の離間距離をほぼ一定とすることができる。その結果、この高分子中において電子密度に偏りが生じるのを好適に防止することができる。これにより、高分子の正孔輸送能を向上させることができる。
このベンゼン環も共役系の化学構造を有しているため、ベンゼン環と共役系の化学構造を有する主骨格とが接近しすぎる場合、例えば、ベンゼン環と主骨格とがエーテル結合により結合している場合や、nとmとの合計数が2の場合等では、このベンゼン環を介して隣接する主骨格同士が相互作用を及ぼすようになる。
また、置換基Zは、水素原子、メチル基またはエチル基であるが、置換基Zは、nとmとの合計数、すなわちメチレン基の合計数に応じて選択するようにすればよい。
なお、スチレン誘導体基は、高い反応性を有することから、比較的容易に置換基X同士を重合反応させて、鎖長の長い高分子を形成することができる。
また、置換基Xは、ベンゼン環の2位から6位のいずれの位置に結合してもよいが、特に、3位、4位または5位のうちのいずれかに結合しているのが好ましい。これにより、隣接する主骨格同士の結合を連結構造を介して行うことの効果をより顕著に発揮させることができる。すなわち、隣接する主骨格同士をより確実に離間させることができる。
上記一般式(1)で表される化合物において、置換基R1は、炭素数2〜8の直鎖アルキル基であるが、特に、炭素数3〜6の直鎖アルキル基であるのが好ましい。その結果、この置換基R1による立体障害により、隣接する高分子同士が接近しすぎるのを阻止して、これらの距離を適度に保つことができる。その結果、形成される正孔輸送層41において、異なる高分子が有する主骨格同士の間での相互作用を確実に低減することができ、正孔輸送層41の正孔輸送能を優れたものにすることができる。
また、置換基R1は、ベンゼン環の2位から6位のいかなる位置に結合してもよいが、特に、4位に結合しているのが好ましい。これにより、置換基R1を導入することの効果をより顕著に発揮させることができる。すなわち、隣接する高分子同士が接近しすぎるのをより確実に阻止することができる。
置換基R2は、水素原子、メチル基またはエチル基であり、置換基R2は、置換基R1の炭素数に応じて選択するようにすればよい。例えば、置換基R1の炭素数が大きい場合には、置換基R2としては、水素原子を選択し、置換基R1の炭素数が小さい場合には、置換基R2としては、メチル基もしくはエチル基を選択するようにすればよい。
具体的には、芳香族炭化水素環を少なくとも1つ含む構造としては、例えば、下記化学式(3)〜(19)で表されるものが挙げられる。
さらに、基Yにおいて、芳香族炭化水素環の数は、1〜5であるのが好ましく、2〜5であるのがより好ましく、2または3であるのがさらに好ましい。
これらのことを考慮すると、前記一般式(1)で表される化合物において、基Yとしては、ビフェニレン基またはその誘導体が特に好ましい構造である。
これにより、高分子の正孔輸送能がより優れたものとなり、形成される正孔輸送層41は、特に正孔輸送能(キャリア輸送能)に優れたものとなる。
また、正孔輸送層41を、本発明の導電性材料のように重合反応をさせて高分子化したものを主材料として構成することにより、この正孔輸送層41の耐久性すなわち耐溶剤性を向上させることができる。その結果、後述する工程[3]において、正孔輸送層41上に発光層42を形成する際に、発光層42を形成するための材料に含まれる溶媒または分散媒により、導電性材料が膨潤または溶解されることを抑制または防止することができる。
さらに、本発明の導電性材料は、前記一般式(1)で表される化合物同士の置換基Xが有するスチレン誘導体基を反応(結合)させて高分子化したものを主材料とするものである。
これらのことにより、正孔輸送層41と発光層42との相溶解を確実に防止することができる。
また、このような導電性材料は、その体積抵抗率が10Ω・cm以上であるのが好ましく、102Ω・cm以上であるのがより好ましい。これにより、発光効率のより高い有機EL素子1を得ることができる。
また、本発明の導電性材料は、かかる比較的薄い正孔輸送層41を形成する場合に、特に有用である。
電子輸送層43の構成材料(電子輸送材料)としては、例えば、1,3,5−トリス[(3−フェニル−6−トリ−フルオロメチル)キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ1)、1,3,5−トリス[{3−(4−t−ブチルフェニル)−6−トリスフルオロメチル}キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ2)のようなベンゼン系化合物(スターバースト系化合物)、ナフタレンのようなナフタレン系化合物、フェナントレンのようなフェナントレン系化合物、クリセンのようなクリセン系化合物、ペリレンのようなペリレン系化合物、アントラセンのようなアントラセン系化合物、ピレンのようなピレン系化合物、アクリジンのようなアクリジン系化合物、スチルベンのようなスチルベン系化合物、BBOTのようなチオフェン系化合物、ブタジエンのようなブタジエン系化合物、クマリンのようなクマリン系化合物、キノリンのようなキノリン系化合物、ビスチリルのようなビスチリル系化合物、ピラジン、ジスチリルピラジンのようなピラジン系化合物、キノキサリンのようなキノキサリン系化合物、ベンゾキノン、2,5−ジフェニル−パラ−ベンゾキノンのようなベンゾキノン系化合物、ナフトキノンのようなナフトキノン系化合物、アントラキノンのようなアントラキノン系化合物、オキサジアゾール、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)、BMD、BND、BDD、BAPDのようなオキサジアゾール系化合物、トリアゾール、3,4,5−トリフェニル−1,2,4−トリアゾールのようなトリアゾール系化合物、オキサゾール系化合物、アントロンのようなアントロン系化合物、フルオレノン、1,3,8−トリニトロ−フルオレノン(TNF)のようなフルオレノン系化合物、ジフェノキノン、MBDQのようなジフェノキノン系化合物、スチルベンキノン、MBSQのようなスチルベンキノン系化合物、アントラキノジメタン系化合物、チオピランジオキシド系化合物、フルオレニリデンメタン系化合物、ジフェニルジシアノエチレン系化合物、フローレンのようなフローレン系化合物、フタロシアニン、銅フタロシアニン、鉄フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq3)、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする錯体のような各種金属錯体等が挙げられる。
また、電子輸送材料は、以上のような化合物のうちの少なくとも1種を用いることができる。
陽極3と陰極5との間に通電(電圧を印加)すると、正孔輸送層41中を正孔が、また、電子輸送層43中を電子が移動し、発光層42において正孔と電子とが再結合する。そして、発光層42では、この再結合に際して放出されたエネルギーによりエキシトン(励起子)が生成し、このエキシトンが基底状態に戻る際にエネルギー(蛍光やりん光)を放出(発光)する。
この発光層42の構成材料(発光材料)としては、電圧印加時に陽極3側から正孔を、また、陰極5側から電子を注入することができ、正孔と電子が再結合する場を提供できるものであれば、いかなるものであってもよい。
なお、低分子の発光材料を用いることにより、緻密な発光層42が得られるため、発光層42の発光効率が向上する。また、高分子の発光材料を用いることにより、比較的容易に溶剤へ溶解させることができるため、インクジェット印刷法等の各種塗布法による発光層42の形成を容易に行うことができる。さらに、低分子の発光材料と高分子の発光材料とを組み合わせて用いることにより、低分子の発光材料および高分子の発光材料を用いる効果を併有すること、すなわち、緻密かつ発光効率に優れる発光層42を、インクジェット印刷法等の各種塗布法により、容易に形成することができるという効果が得られる。
なお、本実施形態では、発光層42は、正孔輸送層41および電子輸送層43と別個に設けられているが、正孔輸送層41と発光層42とを兼ねた正孔輸送性発光層や、電子輸送層43と発光層42とを兼ねた電子輸送性発光層とすることもできる。この場合、正孔輸送性発光層の電子輸送層43との界面付近が、また、電子輸送性発光層の正孔輸送層41との界面付近が、それぞれ、発光層42として機能する。
また、各層3、4、5同士の間には、任意の目的の層が設けられていてもよい。例えば、正孔輸送層41と陽極3との間には正孔注入層を、また、電子輸送層43と陰極5との間には電子注入層等を設けることができる。このように、有機EL素子1に正孔注入層を設ける場合には、この正孔注入層に、本発明の導電性材料を用いることもできる。また、有機EL素子1に電子注入層を設ける場合には、この電子注入層には、前述したような電子輸送材料の他、例えばLiFのようなアルカリハライド等を用いることができる。
保護層6の構成材料としては、例えば、Al、Au、Cr、Nb、Ta、Tiまたはこれらを含む合金、酸化シリコン、各種樹脂材料等を挙げることができる。なお、保護層6の構成材料として導電性を有する材料を用いる場合には、短絡を防止するために、保護層6と各層3、4、5との間には、必要に応じて、絶縁膜を設けるのが好ましい。
また、有機EL素子1をディスプレイに適用する場合、その駆動方式としては、特に限定されず、アクティブマトリックス方式、パッシブマトリックス方式のいずれであってもよい。
このような有機EL素子1は、例えば、次のようにして製造することができる。
まず、基板2を用意し、この基板2上に陽極3を形成する。
陽極3は、例えば、プラズマCVD、熱CVD、レーザーCVDのような化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、MOD法、金属箔の接合等を用いて形成することができる。
[2−1] まず、上記一般式(1)で表される化合物を含有する導電性材料用組成物(正孔輸送材料)を陽極3上に塗布(供給)する。
この塗布には、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、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、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、インクジェット印刷法等の各種塗布法を用いることができる。かかる塗布法によれば、正孔輸送材料を比較的容易に陽極3上に供給することができる。
重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、光カチオン重合開始剤や光ラジカル重合開始剤のような光重合開始剤、熱重合開始剤および嫌気重合開始剤等が挙げられ、これらの中でも、光ラジカル重合開始剤を用いるのが特に好ましい。これにより、次工程[2−2]において、置換基Xを比較的容易に重合反応させることができる。
さらに、重合開始剤として光重合開始剤を用いる場合には、光重合開始剤に適した増感剤を導電性材料用組成物に添加してもよい。
これにより、正孔輸送材料に含まれる、上記一般式(1)で表される化合物同士を置換基Xにおいて重合反応させた高分子(本発明の導電性材料)を得ることができる。その結果、本発明の導電性材料を主材料とする正孔輸送層41が陽極3上に形成される。
正孔輸送層41を本発明の導電性材料を主材料として構成することにより、次工程[3]において、発光層材料を供給した際に、この発光層材料に含まれる溶媒または分散媒による高分子の膨潤および溶解を抑制または防止することができる。その結果、正孔輸送層41と発光層42との相溶解を確実に防止することができる。
なお、正孔輸送層41は、この正孔輸送層41と発光層42との相溶解が防止される範囲において、上記一般式(1)で表される化合物の低分子(モノマーやオリゴマー)を含んでいてもよい。
光照射する紫外線の波長は、100〜420nm程度であるのが好ましく、150〜400nm程度であるのがより好ましい。
また、紫外線の照射強度は、1〜600mW/cm2程度であるのが好ましく、1〜300mW/cm2程度であるのがより好ましい。
さらに、紫外線の照射時間は、60〜600秒程度であるのが好ましく、90〜500秒程度であるのがより好ましい。
紫外線の波長、照射強度および照射時間をかかる範囲にすることにより、陽極3上に供給された正孔輸送材料の重合反応の進行を比較的容易に制御することができる。
また、得られた正孔輸送層41には、必要に応じて、例えば大気中、不活性雰囲気中、減圧(または真空)下等において熱処理を施すようにしてもよい。これにより、例えば、塗膜の乾燥(脱溶媒または脱分散媒)、固化等を行うことができる。なお、塗膜は、熱処理によらず乾燥してもよい。
次に、正孔輸送層41上に発光層42を形成する。
発光層42は、例えば、前述したような発光材料を溶媒に溶解または分散媒に分散してなる発光層材料(発光層形成用材料)を、正孔輸送層41上に塗布して形成することができる。
発光材料を溶解または分散させる溶媒または分散媒としては、正孔輸送層41を形成する際に用いた溶媒または分散媒と同様のものを用いることができる。
また、発光層材料を、正孔輸送層41上に塗布する方法としても、正孔輸送層41を形成する際に用いた塗布方法と同様の方法を用いることができる。
次に、発光層42上に電子輸送層43を形成する。
電子輸送層43は、発光層42と同様にして形成することができる。すなわち、電子輸送層43は、前述したような電子輸送材料を用いて、発光層42で説明したような方法により形成することができる。
次に、電子輸送層43上に陰極5を形成する。
陰極5は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、金属箔の接合等を用いて形成することができる。
次に、陽極3、有機EL層4および陰極5を覆うように、保護層6を形成する。
保護層6は、例えば、前述したような材料で構成される箱状の保護カバーを、各種硬化性樹脂(接着剤)で接合すること等により形成する(設ける)ことができる。
硬化性樹脂には、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、反応性硬化樹脂、嫌気性硬化樹脂のいずれも使用可能である。
以上のような工程を経て、有機EL素子1が製造される。
また、本発明の有機EL素子(本発明の電子デバイス)1は、各種電子機器に用いることができる。
図2は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
このパーソナルコンピュータ1100においては、例えば、表示ユニット1106が前述の有機EL素子(電子デバイス)1を備えている。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、表示部を備えている。
携帯電話機1200において、例えば、この表示部が前述の有機EL素子(電子デバイス)1を備えている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300において、例えば、この表示部が前述の有機EL素子(電子デバイス)1を備えている。
また、ケース1302の正面側(図示の構成では裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
例えば、本発明の電子デバイスは、導電層を正孔輸送層として用いる場合、上述した表示素子(発光素子)の一例である有機EL素子に適用することができる他、例えば、受光素子(光電変換素子)の一例である太陽電池等に適用することができる。
さらに、本発明の導電層は、上述した正孔輸送層として用いる他、例えば、配線、電極および有機半導体層等に適用することができる。そして、この場合、本発明の電子デバイスは、例えば、スイッチング素子(薄膜トランジスタ)、配線基板、半導体素子等に適用することができる。
1.化合物の合成
まず、以下に示すような化合物(A)〜(J)を用意した。
<化合物(A)>
6−(p−アミノフェニル)ヘキサノールを無水ジメチルホルムアミド中で、ベンジルブロミドと水素化ナトリウムで処理し、ヒドロキシル基をベンジルエーテル基に変換し保護した。
次に、その得られた物質0.37mol、1−ブロモ−4−ヘキシルベンゼン0.66mol、炭酸カリウム1.1mol、銅粉、ヨウ素を混合し、200℃で加熱した。放冷後、イソアミルアルコール130mL、純水50mL、水酸化カリウム0.73molを加え撹拌後、乾燥した。
その後、放冷し、結晶化した。
その得られた化合物を、Pd−C触媒下水素ガスで還元し、ベンジルエーテル基からヒドロキシル基へ変換し脱保護した。
そして、質量スペクトル(MS)法、1H−核磁気共鳴(1H−NMR)スペクトル法、13C−核磁気共鳴(13C−NMR)スペクトル法、およびフーリエ変換赤外吸収(FT−IR)スペクトル法により、得られた化合物が下記化合物(A)であることを確認した。
1−ブロモ−4−ヘキシルベンゼンに代えて1−ブロモ−3,5−ジメチル−4−ヘキシルベンゼンを用いた以外は、前記化合物(A)と同様にして、化合物(B)を得た。
p−(ブロモメチル)スチレンに代えて2’−ブロモ−4−エチルスチレンを用いた以外は、前記化合物(A)と同様にして、化合物(C)を得た。
6−(p−アミノフェニル)ヘキサノールに代えて2−(p−アミノフェニル)プロパノールを用い、1−ブロモ−4−ヘキシルベンゼンに代えて1−ブロモ−4−プロピルベンゼンを用いた以外は、前記化合物(A)と同様にして、化合物(D)を得た。
4,4’−ジヨードビフェニルに代えて4,4’−ジヨード−2,2’−ジメチルビフェニルを用いた以外は、前記化合物(D)と同様にして、化合物(E)を得た。
p−(ブロモメチル)スチレンに代えて3’−ブロモ−4−プロピルスチレンを用いた以外は、前記化合物(D)と同様にして、化合物(F)を得た。
6−(p−アミノフェニル)ヘキサノールに代えて8−(p−アミノフェニル)オクタノールを用い、1−ブロモ−4−ヘキシルベンゼンに代えて1−ブロモ−4−オクチルベンゼンを用いた以外は、前記化合物(A)と同様にして、化合物(G)を得た。
6−(p−アミノフェニル)ヘキサノールに代えて1−(p−アミノフェニル)メタノールを用い、1−ブロモ−4−ヘキシルベンゼンに代えて4−ブロモトルエンを用いた以外は、前記化合物(A)と同様にして、化合物(H)を得た。
下記化合物(G)として、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)−ベンジジン(トスコ社製、「OSA6140」)を用意した。
下記化合物(H)として、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン/スチレンスルホン酸)(バイエル社製、「バイトロンP」)を用意した。
以下の各実施例および各比較例において、有機EL素子を5個ずつ製造した。
(実施例1)
[正孔輸送材料の調製]
ジフェニルアミン誘導体として化合物(A)を用い、化合物(A)と光ラジカル重合開始剤(長瀬産業社製、「イルガキュア 651」)とを重量比で95:5の比率でジクロロエタンに溶解させて、正孔輸送材料(導電性材料用組成物)を得た。
−1− まず、平均厚さ0.5mmの透明なガラス基板上に、真空蒸着法により、平均厚さ100nmのITO電極(陽極)を形成した。
−2− 次に、ITO電極上に、前記正孔輸送材料を、スピンコート法により塗布し乾燥した。
その後、水銀ランプ(ウシオ電機社製、「UM−452型式」)にフィルターを用いて、大気中で波長185nm、照射強度3mW/cm2の紫外線を400秒間照射することにより、化合物(A)を架橋させて、平均厚さ50nmの正孔輸送層を形成した。
−4− 次に、発光層上に、3,4,5−トリフェニル−1,2,4−トリアゾールを真空蒸着し、平均厚さ20nmの電子輸送層を形成した。
−5− 次に、電子輸送層上に、真空蒸着法により、平均厚さ300nmのAlLi電極(陰極)を形成した。
−6− 次に、形成した各層を覆うように、ポリカーボネート製の保護カバーを被せ、紫外線硬化性樹脂により固定、封止して、有機EL素子を完成した。
ジフェニルアミン誘導体として化合物(B)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、正孔輸送材料の調製を行った後、有機EL素子を製造した。
(実施例3)
ジフェニルアミン誘導体として化合物(C)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、正孔輸送材料の調製を行った後、有機EL素子を製造した。
ジフェニルアミン誘導体として化合物(D)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、正孔輸送材料の調製を行った後、有機EL素子を製造した。
(実施例5)
ジフェニルアミン誘導体として化合物(E)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、正孔輸送材料の調製を行った後、有機EL素子を製造した。
ジフェニルアミン誘導体として化合物(F)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、正孔輸送材料の調製を行った後、有機EL素子を製造した。
(実施例7)
ジフェニルアミン誘導体として化合物(G)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、正孔輸送材料の調製を行った後、有機EL素子を製造した。
[正孔輸送材料の調製]
化合物(I)をジクロロエタンに溶解させて、正孔輸送材料を得た。
[有機EL素子の作製]
前記工程−2−において、水銀ランプによる紫外線の照射を省略した以外は、前記実施例1と同様にして、有機EL素子を製造した。
[正孔輸送材料の調製]
化合物(J)を水に分散させることにより、2.0wt%水分散液を調製して、正孔輸送材料を得た。
なお、化合物(J)としては、3,4−エチレンジオキシチオフェンとスチレンスルホン酸との比率が、重量比で1:20のものを用いた。
[有機EL素子の作製]
正孔輸送材料として、前記正孔輸送材料を用いた以外は、前記比較例1と同様にして、有機EL素子を製造した。
[正孔輸送材料の調製]
ジフェニルアミン誘導体として化合物(I)を用い、光架橋剤としてポリエステルアクリレート化合物(東亞合成社製、「アロニックス M−8030」)を用いて、化合物(G)とポリエステルアクリレート化合物、光ラジカル重合開始剤(長瀬産業社製:イルガキュア 651)を重量比で30:65:5の比率でジクロロエタンに溶解させて、正孔輸送材料を得た。
[有機EL素子の作製]
正孔輸送材料として、前記正孔輸送材料を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、有機EL素子を製造した。
(比較例4)
ジフェニルアミン誘導体として化合物(H)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、正孔輸送材料の精製を行った後、有機EL素子を製造した。
各実施例および各比較例の有機EL素子について、それぞれ、発光輝度(cd/m2)、最大発光効率(lm/W)を測定すると共に、発光輝度が初期値の半分になる時間(半減期)を測定した。
また、各測定値は、いずれも、5個の有機EL素子の平均値を求めた。
なお、発光輝度の測定は、ITO電極とAlLi電極との間に6Vの電圧を印加することで行った。
そして、比較例1で測定された各測定値(発光輝度、最大発光効率、半減期)を基準値として、各実施例および各比較例で測定された各測定値を、それぞれ、以下の4段階の基準に従って評価した。
○:比較例1の測定値に対し、1.25倍以上、1.50倍未満である
△:比較例1の測定値に対し、1.00倍以上、1.25倍未満である
×:比較例1の測定値に対し、0.75倍以上、1.00倍未満である
これらの評価結果を、それぞれ、以下の表1に示す。
これにより、本発明の有機EL素子は、主骨格同士の相互作用が好適に低減され、かつ、正孔輸送層と発光層との相溶解が好適に防止されていることが明らかとなった。
また、主骨格の離間距離が適切なものほど、優れた発光輝度、最大発光効率および半減期を示す結果が得られた。
Claims (19)
- 下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする導電性材料用組成物。
- 2つの前記置換基Xは、同一である請求項1に記載の導電性材料用組成物。
- 前記置換基Xは、ベンゼン環の3位、4位または5位のうちのいずれかに結合している請求項1または2に記載の導電性材料用組成物。
- 2つの前記置換基R1は、同一である請求項1ないし3のいずれかに記載の導電性材料用組成物。
- 前記置換基R1は、ベンゼン環の4位に結合している請求項1ないし4のいずれかに記載の導電性材料用組成物。
- 前記基Yは、炭素原子と水素原子とで構成されている請求項1ないし5のいずれかに記載の導電性材料用組成物。
- 前記基Yの総炭素数は、6〜30である請求項1ないし6のいずれかに記載の導電性材料用組成物。
- 前記基Yにおいて、前記芳香族炭化水素環の数は、1〜5である請求項1ないし7のいずれかに記載の導電性材料用組成物。
- 前記基Yは、ビフェニレン基またはその誘導体である請求項1ないし8のいずれかに記載の導電性材料用組成物。
- 下記一般式(1)で表される化合物同士を置換基Xにおいて重合反応させて得られることを特徴とする導電性材料。
- 前記化合物は、光照射により重合反応する請求項10に記載の導電性材料。
- 請求項1ないし9のいずれかに記載の導電性材料用組成物を用いて形成されたことを特徴とする導電層。
- 請求項10または11に記載の導電性材料を主材料とすることを特徴とする導電層。
- 前記導電層は、正孔輸送層である請求項12または13に記載の導電層。
- 前記正孔輸送層の平均厚さは、10〜150nmである請求項14に記載の導電層。
- 請求項12ないし15のいずれかに記載の導電層を有する積層体を備えることを特徴とする電子デバイス。
- 前記電子デバイスは、発光素子または光電変換素子である請求項16に記載の電子デバイス。
- 前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子である請求項17に記載の電子デバイス。
- 請求項16ないし18のいずれかに記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
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