JP6683207B2 - 有機エレクトロニクス材料、有機エレクトロニクス素子、及び有機エレクトロルミネセンス素子 - Google Patents
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Description
<有機エレクトロニクス材料>
一実施形態によれば、有機エレクトロニクス材料は、フッ素原子により置換された芳香族アミン構造を含む構造単位を有する電荷輸送性ポリマー又はオリゴマーを少なくとも含有する(以下、当該電荷輸送性ポリマー又はオリゴマーを「電荷輸送性ポリマーI」ともいう。)。有機エレクトロニクス材料は、電荷輸送性ポリマーIを1種のみ含有しても、又は、2種以上含有してもよい。
電荷輸送性ポリマーIは、フッ素原子により置換された芳香族アミン構造を含む構造単位を少なくとも有する(以下、「フッ素原子により置換された芳香族アミン構造を含む構造単位」を「構造単位AA」ともいう。)。電荷輸送性ポリマーIは、電荷を輸送する能力を有し、好ましくは正孔を輸送する能力を有する。構造単位AAを有することによって、S1準位、好ましくはS1準位及びT1準位が大きく変化することなく、HOMO準位が深くなると考えられる。電荷輸送性ポリマーIは、構造単位AAを1種のみ有しても、又は、2種以上有してもよい。また、電荷輸送性ポリマーIは、直鎖状のポリマーであっても、分岐状のポリマーであってもよい。分子量及びインク組成物の物性を精密に制御しやすいという観点から、直鎖状のポリマーが好ましく、また、分子量を容易に大きくできるという観点から、分岐状のポリマーが好ましい。分岐状のポリマーは、有機エレクトロニクス素子の耐久性を高める観点からも好ましい。
構造単位AAは、フッ素原子により置換された芳香族アミン構造を含む(以下、「フッ素原子により置換された芳香族アミン構造」を「芳香族アミン構造AA」ともいう。)。芳香族アミンは、窒素原子と、当該窒素原子に結合する芳香族炭化水素基とを有する。ここでの「芳香族炭化水素」の例には、単環式芳香族炭化水素及び縮合多環式芳香族炭化水素が含まれる。縮合多環式芳香族炭化水素として、例えば、ベンゼン環を2〜10個含む縮合環が挙げられ、ベンゼン環の数は、好ましくは2〜5個、より好ましくは2又は3個である。
《2価の芳香族アミン構造AA》
2価の芳香族アミン構造AAの例として、以下が挙げられる。
なお、「*」は、他の構造との結合部位を表す。以下の式において、同様である。
なお、l、l’、m、m’、n及びn’は、F又はRの個数を表す。以下の式において、同様である。
3価の芳香族アミン構造AAの例として、以下が挙げられる。
1価の芳香族アミン構造AAの例として、以下が挙げられる。
l+m+nは、好ましくは8以下であり、より好ましくは6以下であり、更に好ましくは4以下であり、特に好ましくは3以下である。
l’+m’+n’は、好ましくは8以下であり、より好ましくは6以下であり、更に好ましくは4以下であり、特に好ましくは3以下である。
《2価の構造単位AA》
電荷輸送性ポリマーIは、構造単位AAの他に任意の構造単位を含むことができる。任意の構造単位として、芳香族アミン構造AA以外の芳香族アミン構造を含む構造単位が挙げられる(以下、「芳香族アミン構造AA以外の芳香族アミン構造」を「芳香族アミン構造AB」といい、「芳香族アミン構造AA以外の芳香族アミン構造を含む構造単位」を「構造単位AB」ともいう。)。電荷輸送性ポリマーIは、構造単位ABを1種のみ有しても、又は、2種以上有してもよい。電荷輸送性ポリマーIが任意の構造単位を含む場合、高い電荷輸送性を得る観点からは、任意の構造単位として構造単位ABが好ましい。
《2価の芳香族アミン構造AB》
2価の芳香族アミン構造ABの例として、以下が挙げられる。
3価の芳香族アミン構造ABの例として、以下が挙げられる。
1価の芳香族アミン構造ABの例として、以下が挙げられる。
l’+m’+n’は、好ましくは8以下であり、より好ましくは6以下であり、更に好ましくは4以下であり、特に好ましくは3以下である。
《2価の構造単位AB》
電荷輸送性ポリマーIが有する任意の構造単位として、更に、構造単位Cが挙げられる。構造単位Cは、構造単位AA及び構造単位ABとは異なる構造単位である。構造単位Cは、1価以上の結合部位を有し、当該結合部位において、他の構造単位と互いに結合している。構造単位Cには、2価の構造単位C2、3価以上の構造単位C3、及び1価の構造単位C1が含まれる。電荷輸送性ポリマーIは、構造単位Cを1種のみ有しても、又は、2種以上有してもよい。電荷輸送性ポリマーIが構造単位Cを含む場合、高い電荷輸送性を得る観点からは、構造単位Cとして構造単位C1が好ましい。
構造単位C2は、2価の構造単位である。構造単位C2は、好ましくは電荷を輸送する能力を有する原子団を含む。例えば、構造単位C2は、置換又は非置換の、カルバゾール構造、チオフェン構造、フルオレン構造、ベンゼン構造、ビフェニル構造、ターフェニル構造、ナフタレン構造、アントラセン構造、テトラセン構造、フェナントレン構造、ジヒドロフェナントレン構造、ピリジン構造、ピラジン構造、キノリン構造、イソキノリン構造、キノキサリン構造、アクリジン構造、ジアザフェナントレン構造、フラン構造、ピロール構造、オキサゾール構造、オキサジアゾール構造、チアゾール構造、チアジアゾール構造、トリアゾール構造、ベンゾチオフェン構造、ベンゾオキサゾール構造、ベンゾオキサジアゾール構造、ベンゾチアゾール構造、ベンゾチアジアゾール構造、ベンゾトリアゾール構造、及び、これらの1種又は2種以上を含む構造から選択される。構造単位C2が、前記構造を2個以上含む場合、2個以上の構造は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
構造単位C3は、3価以上の構造単位である。構造単位C3は、好ましくは電荷を輸送する能力を有する原子団を含む。構造単位C3は、有機エレクトロニクス素子の耐久性向上の観点から、好ましくは6価以下であり、より好ましくは3価又は4価である。例えば、構造単位C3は、有機エレクトロニクス素子の耐久性向上の観点から、置換又は非置換の、カルバゾール構造、縮合多環式芳香族炭化水素構造、及び、これらの1種又は2種以上を含む構造から選択される。構造単位C3が、前記構造を2個以上含む場合、2個以上の構造は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
構造単位C1は、1価の構造単位である。構造単位C1は、好ましくは電荷を輸送する能力を有する原子団を含む。例えば、構造単位C1は、置換又は非置換の、芳香族炭化水素構造、芳香族複素環構造、及び、これらの1種又は2種以上を含む構造から選択される。構造単位C1が、前記構造を2個以上含む場合、2個以上の構造は、互いに同一であっても異なっていてもよい。一実施形態において、構造単位C1は、電荷の輸送性を低下させずに耐久性を付与するという観点から、置換又は非置換の芳香族炭化水素構造であることが好ましく、置換又は非置換のベンゼン構造であることがより好ましい。また、他の一実施形態において、後述するように、電荷輸送性ポリマーIが末端部に重合性官能基を有する場合、構造単位C1は重合可能な構造(例えば、ピロール−イル基等の重合性官能基)であってもよい。
電荷輸送性ポリマーIに占める構造単位AAの割合は、十分な効果を得る観点から、全構造単位を基準として、5モル%以上が好ましく、10モル%以上がより好ましく、15モル%以上が更に好ましい。上限は、100モル%でもよく、構造単位AB及び/又は構造単位Cを含む場合には、例えば、70モル%以下、好ましくは50モル%以下、より好ましくは20モル%以下とできる。
電荷輸送性ポリマーIは、重合反応により硬化させ、溶剤への溶解度を変化させる観点から、重合性官能基を少なくとも1つ有することができる。「重合性官能基」とは、熱及び/又は光を加えることにより、互いに結合を形成し得る官能基をいう。
電荷輸送性ポリマーIに含まれる部分構造の例として、以下が挙げられる。電荷輸送性ポリマーIは以下の部分構造を有するポリマーに限定されない。
電荷輸送性ポリマーIが構造単位Lを含む場合、構造単位Lの割合は、十分な電荷輸送性を得る観点から、全構造単位を基準として、10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましく、30モル%以上が更に好ましい。また、構造単位Lの割合は、構造単位T及び必要に応じて導入される構造単位Bを考慮すると、95モル%以下が好ましく、90モル%以下がより好ましく、85モル%以下が更に好ましい。
電荷輸送性ポリマーIの数平均分子量は、溶剤への溶解性、成膜性等を考慮して適宜、調整できる。数平均分子量は、電荷輸送性に優れるという観点から、500以上が好ましく、1,000以上がより好ましく、3,000以上が更に好ましく、5,000以上が特に好ましく、10,000以上が極めて好ましい。また、数平均分子量は、溶媒への良好な溶解性を保ち、インク組成物の調製を容易にするという観点から、1,000,000以下が好ましく、100,000以下がより好ましく、70,000以下が更に好ましく50,000以下が特に好ましく、45,000以下が極めて好ましい。
電荷輸送性ポリマーIとして、以下の構造単位を含むポリマーが挙げられる。電荷輸送性ポリマーIは、以下に限定されない。
電荷輸送性ポリマーIは、種々の合成方法により製造でき、特に限定されない。例えば、電荷輸送性ポリマーIが有する構造単位を形成するためのモノマーをカップリング反応させることによって製造できる。構造単位は、ポリマーの化学構造の基本単位であり、一実施形態において、ポリマーの合成に用いられるモノマーから誘導される単量体単位を意味する。カップリング反応としては、鈴木カップリング、根岸カップリング、園頭カップリング、スティルカップリング、ブッフバルト・ハートウィッグカップリング等の公知の反応を用いることができる。鈴木カップリングは、芳香族ボロン酸誘導体と芳香族ハロゲン化物の間で、Pd触媒を用いたクロスカップリング反応を起こさせるものである。鈴木カップリングによれば、所望とする芳香環同士を結合させることにより、電荷輸送性ポリマーIを簡便に製造できる。
《モノマーL》
有機エレクトロニクス材料は、ドーパントを更に含有してもよい。ドーパントは、有機エレクトロニクス材料に添加することでドーピング効果を発現させ、電荷の輸送性を向上させ得る化合物であればよく、特に制限はない。ドーピングには、p型ドーピングとn型ドーピングがあり、p型ドーピングではドーパントとして電子受容体として働く物質が用いられ、n型ドーピングではドーパントとして電子供与体として働く物質が用いられる。正孔輸送性の向上にはp型ドーピング、電子輸送性の向上にはn型ドーピングを行うことが好ましい。有機エレクトロニクス材料に用いられるドーパントは、p型ドーピング又はn型ドーピングのいずれの効果を発現させるドーパントであってもよい。また、1種のドーパントを単独で添加しても、複数種のドーパントを混合して添加してもよい。
有機エレクトロニクス材料は、他の電荷輸送性ポリマー、電荷輸送性低分子化合物等を更に含有してもよい。
電荷輸送性ポリマーIの含有量は、良好な電荷輸送性を得る観点から、有機エレクトロニクス材料の全質量に対して、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上が更に好ましい。100質量%とすることも可能である。
一実施形態によれば、インク組成物は、前記有機エレクトロニクス材料と該材料を溶解又は分散し得る溶媒とを含有する。インク組成物を用いることによって、塗布法といった簡便な方法によって有機層を容易に形成できる。
溶媒としては、水、有機溶媒、又はこれらの混合溶媒を使用できる。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール;ペンタン、ヘキサン、オクタン等のアルカン;シクロヘキサン等の環状アルカン;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、ジフェニルメタン等の芳香族炭化水素;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテルアセタート等の脂肪族エーテル;1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、2−メトキシトルエン、3−メトキシトルエン、4−メトキシトルエン、2,3−ジメチルアニソール、2,4−ジメチルアニソール等の芳香族エーテル;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル等の脂肪族エステル;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、安息香酸プロピル、安息香酸n−ブチル等の芳香族エステル;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒;ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、アセトン、クロロホルム、塩化メチレンなどが挙げられる。好ましくは、芳香族炭化水素、脂肪族エステル、芳香族エステル、脂肪族エーテル、芳香族エーテル等である。
電荷輸送性ポリマーIが重合性官能基を有する場合、インク組成物は、好ましくは、重合開始剤を含有する。重合開始剤として、公知のラジカル重合開始剤、カチオン重合開始剤、アニオン重合開始剤等を使用できる。インク組成物を簡便に調製できる観点から、ドーパントとしての機能と重合開始剤としての機能とを兼ねる物質を用いることが好ましい。そのような物質として、例えば、前記イオン化合物が挙げられる。
インク組成物は、更に、任意成分として添加剤を含有してもよい。添加剤としては、例えば、重合禁止剤、安定剤、増粘剤、ゲル化剤、難燃剤、酸化防止剤、還元防止剤、酸化剤、還元剤、表面改質剤、乳化剤、消泡剤、分散剤、界面活性剤等が挙げられる。
インク組成物における溶媒の含有量は、種々の塗布方法へ適用することを考慮して定めることができる。例えば、溶媒の含有量は、溶媒に対し電荷輸送性ポリマーIの割合が、0.1質量%以上となる量が好ましく、0.2質量%以上となる量がより好ましく、0.5質量%以上となる量が更に好ましい。また、溶媒の含有量は、溶媒に対し電荷輸送性ポリマーIの割合が、20質量%以下となる量が好ましく、15質量%以下となる量がより好ましく、10質量%以下となる量が更に好ましい。
一実施形態によれば、有機層は、前記有機エレクトロニクス材料を含有する層である。有機エレクトロニクス材料は、有機層中に、有機エレクトロニクス材料そのものとして、又は、重合物、反応物、分解物等の有機エレクトロニクス材料から誘導される誘導体として、含まれる。有機層は、好ましくは、前記有機エレクトロニクス材料又はインク組成物を用いて形成された層である。
一実施形態によれば、有機エレクトロニクス素子は、少なくとも前記有機層を有する。有機エレクトロニクス素子として、例えば、有機EL素子、有機光電変換素子、有機トランジスタ等が挙げられる。有機エレクトロニクス素子は、好ましくは、少なくとも一対の電極の間に有機層が配置された構造を有する。また、有機エレクトロニクス素子の製造方法は、有機層を形成するために、少なくとも前記インク組成物を塗布する工程を含む。製造方法は、乾燥する工程、電荷輸送性ポリマーIを硬化させる工程、他の層を形成する工程、封止する工程等の任意の工程を更に含んでもよい。
一実施形態によれば、有機EL素子は、少なくとも前記有機層を有する。有機EL素子は、通常、発光層、陽極、陰極、及び基板を備えており、必要に応じて、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等の機能層を備えている。各層は、蒸着法により形成してもよく、塗布法により形成してもよい。有機EL素子は、好ましくは、有機層を発光層又は機能層として有し、より好ましくは機能層として有し、更に好ましくは正孔注入層及び正孔輸送層の少なくとも一方として有する。また、有機EL素子の製造方法は、有機層を形成するために、少なくとも前記インク組成物を塗布する工程を含む。製造方法は、乾燥する工程、電荷輸送性ポリマーIを硬化させる工程、他の層を形成する工程、封止する工程等の任意の工程を更に含んでもよい。
[発光層]
発光層に用いられる材料として、低分子化合物、ポリマー、デンドリマー等の発光材料を使用できる。ポリマーは、溶媒への溶解性が高く、塗布法に適しているため好ましい。発光材料としては、蛍光材料、燐光材料、熱活性化遅延蛍光材料(TADF)等が挙げられる。
正孔輸送層及び正孔注入層に用いられる材料として、前記有機エレクトロニクス材料が挙げられる。また、正孔注入層及び正孔輸送層に用いられる材料として、構造単位AAを有しない電荷輸送性ポリマー(以下、「構造単位AAを有しない電荷輸送性ポリマー」を「電荷輸送性ポリマーII」ともいう。)が挙げられる。電荷輸送性ポリマーIIは、構造単位AAを有しないことを除き、上述の電荷輸送性ポリマーIと同様の構造を有することができる。すなわち、電荷輸送性ポリマーIIは、例えば、構造単位AB及び/又は構造単位Cを有する。
電子輸送層及び電子注入層に用いられる材料としては、例えば、フェナントロリン誘導体、ビピリジン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレン、ペリレンなどの縮合環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、キノキサリン誘導体、アルミニウム錯体等が挙げられる。また、前記有機エレクトロニクス材料も使用できる。
陰極材料としては、例えば、Li、Ca、Mg、Al、In、Cs、Ba、Mg/Ag、LiF、CsF等の金属又は金属合金が用いられる。
陽極材料としては、例えば、金属(例えば、Au)又は導電性を有する他の材料が用いられる。他の材料として、例えば、酸化物(例えば、ITO:酸化インジウム/酸化錫)、導電性高分子(例えば、ポリチオフェン−ポリスチレンスルホン酸混合物(PEDOT:PSS))等が挙げられる。
基板として、ガラス、プラスチック等を使用できる。基板は、透明であることが好ましく、また、フレキシブル性を有することが好ましい。石英ガラス、光透過性樹脂フィルム等が好ましく用いられる。
有機EL素子の発光色は特に限定されない。白色の有機EL素子は、家庭用照明、車内照明、時計又は液晶のバックライト等の各種照明器具に用いることができるため好ましい。
一実施形態によれば、表示素子は、前記有機EL素子を備えている。例えば、赤、緑及び青(RGB)の各画素に対応する素子として、有機EL素子を用いることで、カラーの表示素子が得られる。画像の形成方法には、マトリックス状に配置した電極でパネルに配列された個々の有機EL素子を直接駆動する単純マトリックス型と、各素子に薄膜トランジスタを配置して駆動するアクティブマトリックス型とがある。
[電荷輸送性ポリマーの作製]
(Pd触媒の調製)
窒素雰囲気下のグローブボックス中で、室温下、サンプル管にトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(73.2mg、80μmol)を秤取り、アニソール(15mL)を加え、30分間撹拌した。同様に、サンプル管にトリ−tert−ブチルホスフィン(129.6mg、640μmol)を秤取り、アニソール(5mL)を加え、5分間撹拌した。これらの溶液を混合し室温で30分間撹拌し、Pd触媒溶液を得た。なお、触媒の調製において、全ての溶媒は、30分以上窒素バブルにより脱気した後に使用した。
三口丸底フラスコに、下記モノマー及びアニソール(20mL)を加え、更に、Pd触媒溶液(7.5mL)を加えた。30分撹拌した後、フラスコ内に、10%テトラエチルアンモニウム水酸化物水溶液(20mL)を追加した。得られた混合物を2時間にわたって、加熱還流した。ここまでの全ての操作は、窒素気流下で行った。また、全ての溶媒は、30分以上窒素バブルにより脱気した後に使用した。
モノマーを下記モノマーに変更した以外は、電荷輸送性ポリマーc1の作製と同様の操作を行い電荷輸送性ポリマーe1(数平均分子量8,500、重量平均分子量12,000)を得た。構造単位AA、構造単位AB、及び構造単位Cの割合(モル比)は、AA:AB:C=4:5:2であり、構造単位L及び構造単位Tの割合(モル比)は、L:T=9:2であり、平均重合度は45であった。
モノマーを下記モノマーに変更した以外は、電荷輸送性ポリマーc1の作製と同様の操作を行い電荷輸送性ポリマーe2(数平均分子量4,500、重量平均分子量7,000)を得た。構造単位AA、構造単位AB、及び構造単位Cの割合(モル比)は、AA:AB:C=4:5:2であり、構造単位L及び構造単位Tの割合(モル比)は、L:T=9:2であり、平均重合度は24であった。
数平均分子量及び重量平均分子量の測定条件は以下のとおりである。
装置 :高速液体クロマトグラフ Prominence(株)島津製作所
送液ポンプ(LC−20AD)
脱気ユニット(DGU−20A)
オートサンプラ(SIL−20AHT)
カラムオーブン(CTO−20A)
PDA検出器(SPD−M20A)
示差屈折率検出器(RID−20A)
カラム :Gelpack(登録商標)
GL−A160S(製造番号:686-1J27)
GL−A150S(製造番号:685-1J27)日立化成(株)
溶離液 :テトラヒドロフラン(THF)(HPLC用、安定剤含有)和光純薬工業(株)
流速 :1mL/min
カラム温度 :40℃
検出波長 :254nm
分子量標準物質:PStQuick A/B/C 東ソー(株)
電荷輸送性ポリマーについて、以下の方法に従い、HOMOエネルギー準位、S0準位とS1準位とのエネルギーギャップ、及びS0準位とT1準位とのエネルギーギャップを測定した。評価結果を表1に示す。
大気下で、電荷輸送性ポリマーのトルエン溶液(濃度1.0質量%)をポリテトラフルオロエチレン製フィルタ(孔径0.2μm、アドバンテック製「13JP020AN」)でろ過した。また、石英ガラス基板(22mm×29mm×0.7mm)に、卓上型光表面処理装置(セン特殊光源株式会社製「SSP16−110」、光源「PL16−110A」)を用い、紫外光を10分間照射することにより、石英ガラス基板上の有機物を除去した。電荷輸送性ポリマーのトルエン溶液を石英ガラス基板に数滴滴下し、回転数3,000min−1×60秒の条件でスピンコートし、石英ガラス基板を120℃で10分間ベークし、厚み50nmの有機薄膜を形成した。有機薄膜について、光電子分光装置(理研計器株式会社製「AC−5」)を用いイオン化ポテンシャルを測定した。得られた値をHOMOエネルギー準位とした。
上記と同じ方法で得た有機薄膜について、分光光度計(株式会社日立ハイテクサイエンス製「U−3900H」)を用い、波長範囲200〜600nmの吸収を測定した。得られたUV−Vis吸収スペクトルの長波長側の吸収端波長から、S1エネルギーを求めた。
電荷輸送性ポリマーの2−メチルテトラヒドロフラン溶液(濃度1.0×10−4質量%)を、測定用ガラス管中で窒素バブリングして脱酸素した後、液体窒素にゆっくりと浸し、凍結させた。分光蛍光光度計(株式会社日立ハイテクサイエンス製「F−7000」)及び付属のりん光測定用ユニットを用い、凍結させた溶液について、波長範囲400〜700nmのりん光を測定し、短波長側のピーク波長から、T1エネルギーを求めた。
[電荷輸送性ポリマーの作製]
(電荷輸送性ポリマーC1)
モノマーを下記モノマーに変更した以外は、実施例Iと同様に、電荷輸送性ポリマーC1(数平均分子量19,500、重量平均分子量88,000)を得た。構造単位AB及び構造単位Cの割合(モル比)は、AB:C=7:4であり、構造単位L、構造単位T、及び構造単位Bの割合(モル比)は、L:T:B=5:4:2であり、平均重合度は340であった。
モノマーを下記モノマーに変更した以外は、実施例Iと同様に、電荷輸送性ポリマーE1(数平均分子量31,000、重量平均分子量96,500)を得た。構造単位AA、構造単位AB、及び構造単位Cの割合(モル比)は、AA:AB:C=5:2:4であり、構造単位L、構造単位T、及び構造単位Bの割合(モル比)は、L:T:B=5:4:2であり、平均重合度は399であった。
モノマーを下記モノマーに変更した以外は、実施例Iと同様に、電荷輸送性ポリマーE2(数平均分子量40,000、重量平均分子量101,000)を得た。構造単位AA、構造単位AB、及び構造単位Cの割合(モル比)は、AA:AB:C=5:2:4であり、構造単位L、構造単位T、及び構造単位Bの割合(モル比)は、L:T:B=5:4:2であり、平均重合度は367であった。
モノマーを下記モノマーに変更した以外は、実施例Iと同様に、電荷輸送性ポリマーE3(数平均分子量42,000、重量平均分子量105,000)を得た。構造単位AA、構造単位AB、及び構造単位Cの割合(モル比)は、AA:AB:C=5:2:4であり、構造単位L、構造単位T、及び構造単位Bの割合(モル比)は、L:T:B=5:4:2であり、平均重合度は407であった。
実施例Iと同様に電荷輸送性ポリマーの評価を行った。評価結果を表2に示す。
(有機EL素子C1)
窒素雰囲気下で、電荷輸送性ポリマーC1(10.0mg)、下記電子受容性化合物1(0.5mg)、及びトルエン(2.3mL)を混合し、インク組成物を調製した。ITOを1.6mm幅にパターニングしたガラス基板(22mm×29mm)上に、インク組成物を回転数3,000min−1でスピンコートした後、ホットプレート上で220℃、10分間加熱して硬化させ、正孔注入層(25nm)を形成した。
正孔輸送層の形成に使用した電荷輸送性ポリマーを、表3に示す電荷輸送性ポリマーに変更した以外は、有機EL素子C1と同様の方法で有機EL素子E1〜E3を作製した。
有機EL素子C1及びE1〜E3に電圧を印加したところ、緑色発光が確認された。それぞれの有機EL素子について、発光輝度1,000cd/m2における発光効率(電流効率)、駆動電圧、及び発光寿命を測定した。測定結果を有機EL素子C1に対する相対値として表3に示す。電流電圧特性は、微小電流計(ヒューレットパッカード社製「4140B」)で測定し、発光輝度は、輝度計(フォトリサーチ社製「プリチャード1980B」)を用いて測定した。また、発光寿命として、定電流を印加しながら輝度計(トプコン社製「BM−7」)を用いて輝度を測定し、輝度が初期輝度(5,000cd/m2)から30%低下する時間(初期輝度×0.7の輝度になる時間)を測定した。
[電荷輸送性ポリマーの作製]
(電荷輸送性ポリマーE4)
モノマーを下記モノマーに変更した以外は、実施例Iと同様に、電荷輸送性ポリマーE4(数平均分子量11,000、重量平均分子量66,000)を得た。構造単位AA、構造単位AB、及び構造単位Cの割合(モル比)は、AA:AB:C=2:5:4であり、構造単位L、構造単位T、及び構造単位Bの割合(モル比)は、L:T:B=5:4:2であり、平均重合度は248であった。
モノマーを下記モノマーに変更した以外は、実施例Iと同様に、電荷輸送性ポリマーE5(数平均分子量20,000、重量平均分子量60,000)を得た。構造単位AA、構造単位AB、及び構造単位Cの割合(モル比)は、AA:AB:C=2:5:4であり、構造単位L、構造単位T、及び構造単位Bの割合(モル比)は、L:T:B=5:4:2であり、平均重合度は222であった。
モノマーを下記モノマーに変更した以外は、実施例Iと同様に、電荷輸送性ポリマーE6(数平均分子量11,500、重量平均分子量28,500)を得た。構造単位AA、構造単位AB、及び構造単位Cの割合(モル比)は、AA:AB:C=5:2:4であり、構造単位L、構造単位T、及び構造単位Bの割合(モル比)は、L:T:B=5:4:2であり、平均重合度は92であった。
実施例Iと同様に電荷輸送性ポリマーの評価を行った。評価結果を、電荷輸送性ポリマーC1及びE2の評価結果と共に表4に示す。
正孔輸送層の形成に使用した電荷輸送性ポリマーを、表5に示す電荷輸送性ポリマーに変更した以外は、実施例IIと同様の方法で有機EL素子E4〜E6を作製した。
実施例IIと同様に有機EL素子の評価を行った。評価結果を、有機EL素子C1及びE2の評価結果と共に表5に示す。
[電荷輸送性ポリマーの作製]
(電荷輸送性ポリマーE7)
モノマーを下記モノマーに変更した以外は、実施例Iと同様に、電荷輸送性ポリマーE7(数平均分子量18,500、重量平均分子量55,500)を得た。構造単位AA及び構造単位Cの割合(モル比)は、AA:C=7:4であり、構造単位L、構造単位T、及び構造単位Bの割合(モル比)は、L:T:B=5:4:2であり、平均重合度は223であった。
実施例Iと同様に電荷輸送性ポリマーの評価を行った。評価結果を、電荷輸送性ポリマーC1、E1及びE4の評価結果と共に表6に示す。
正孔輸送層の形成に使用した電荷輸送性ポリマーを、表7に示す電荷輸送性ポリマーに変更した以外は、実施例IIと同様の方法で有機EL素子E7を作製した。
実施例IIと同様に有機EL素子の評価を行った。評価結果を、有機EL素子C1、E1及びE4の評価結果と共に表7に示す。
[有機層の作製及び評価]
(有機層E1)
窒素雰囲気下で、電荷輸送性ポリマーE1(10.0mg)、電子受容性化合物1(0.5mg)、及びトルエン(2.3mL)を混合し、インク組成物を調製した。石英ガラス基板(22mm×29mm×0.7mm)上に、インク組成物を回転数3,000min−1でスピンコートした後、ホットプレート上で220℃、10分間加熱して硬化させ、有機層E1(25nm)を形成した。以下の方法に従い、有機層E1の残膜率を測定し、有機層E1の耐溶剤性を評価した。残膜率は95%以上であり、有機層E1は耐溶剤性に優れていた。
石英ガラス基板をピンセットで掴んで、トルエン(25℃)を満たした200mLビーカーに1分間、浸漬した。浸漬前後の有機層のUV−vis吸収スペクトルにおける吸収極大(λmax)の吸光度(Abs)の比から、以下の式により有機層の残膜率を求めた。吸光度の測定条件には、分光光度計((株)日立製作所製「U−3310」)を用い、有機層について300〜500nmの波長範囲での極大吸収波長における吸光度を測定した。
電荷輸送性ポリマーE2〜E7を使用して有機層E2〜E7を作成し、同様に残膜率を測定した。残膜率はいずれも95%以上であった。有機層E2〜E7は耐溶剤性に優れていた。
[密度汎関数法に基づく分子軌道法によるシミュレーション]
密度汎関数法に基づく分子軌道法によって、HOMOエネルギー準位、電荷輸送性ポリマーのS1準位とS0準位とのエネルギーギャップ、及びT1準位とS0準位とのエネルギーギャップを求め、比較した。
2 陽極
3 正孔注入層
4 陰極
5 電子注入層
6 正孔輸送層
7 電子輸送層
8 基板
11 有機層
12 発光層
Claims (17)
- フッ素原子により置換された芳香族アミン構造を含む構造単位を有する電荷輸送性ポリマー又はオリゴマーを含有し、前記電荷輸送性ポリマー又はオリゴマーが、分岐状のポリマー又はオリゴマーを含む、有機エレクトロニクス材料。
- 前記電荷輸送性ポリマー又はオリゴマーが重合性官能基を有する、請求項1に記載の有機エレクトロニクス材料。
- オニウム塩を更に含有する、請求項1又は2に記載の有機エレクトロニクス材料。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の有機エレクトロニクス材料と溶媒とを含有する、インク組成物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の有機エレクトロニクス材料を含有する、有機層。
- 請求項5に記載の有機層を少なくとも1つ有する、有機エレクトロニクス素子。
- 請求項5に記載の有機層を少なくとも1つ有する、有機エレクトロルミネセンス素子。
- 請求項5に記載の有機層と、前記有機層に接する発光層とを少なくとも有する、有機エレクトロルミネセンス素子。
- 陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、及び陰極を少なくとも有し、前記正孔輸送層が請求項5に記載の有機層である、有機エレクトロルミネセンス素子。
- フレキシブル基板を更に有する、請求項7〜9のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
- 樹脂フィルム基板を更に有する、請求項7〜9のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
- 請求項7〜11のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子を備えた、表示素子。
- 請求項7〜11のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子を備えた、照明装置。
- 請求項13に記載の照明装置と、表示手段として液晶素子とを備えた、表示装置。
- 請求項4に記載のインク組成物を塗布する工程を含む、有機層の製造方法。
- 請求項4に記載のインク組成物を塗布する工程を含む、有機エレクトロニクス素子の製造方法。
- 請求項4に記載のインク組成物を塗布する工程を含む、有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
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