JP7298611B2 - 電荷輸送性薄膜形成用組成物 - Google Patents
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Description
なお、本発明において、「低温で焼成する」とは、「200℃以下の温度で焼成する」ことを意味する。
また、例えば、特許文献5、6および非特許文献1にカルバゾールの9位(N位)がt-ブトキシカルボニル基で保護された化合物が中間体として開示されているが、いずれの文献にも、9-t-ブトキシカルボニルカルバゾール構造を分子内に有する電荷輸送性物質前駆体と、有機溶媒とを含む電荷輸送性薄膜形成用組成物は開示されていない。
1. 9-t-ブトキシカルボニルカルバゾール構造を分子内に有する電荷輸送性物質前駆体と、有機溶媒とを含む電荷輸送性薄膜形成用組成物、
2. 更に、ドーパント物質を含む1の電荷輸送性薄膜形成用組成物、
3. 1または2の電荷輸送性薄膜形成用組成物から得られる電荷輸送性薄膜、
4. 3の電荷輸送性薄膜を有する電子素子、
5. 3の電荷輸送性薄膜を有する有機エレクトロルミネッセンス素子、
6. 上記電荷輸送性薄膜が、正孔注入層または正孔輸送層である5の有機エレクトロルミネッセンス素子、
7. 1または2の電荷輸送性薄膜形成用組成物を基材上に塗布し、焼成して上記電荷輸送性物質前駆体から9-t-ブトキシカルボニル基を脱離させることを特徴とする電荷輸送性薄膜の製造方法
を提供する。
このような本発明の電荷輸送性薄膜形成用組成物から得られる電荷輸送性薄膜は、有機EL素子をはじめとした電子素子用の薄膜として好適に用いることができる。特に、本発明の電荷輸送性薄膜を正孔注入層として用いることで、輝度特性に優れる有機EL素子を得ることができる。
また、本発明の電荷輸送性薄膜形成用組成物は、スリットコート法やインクジェット法等、大面積に成膜可能な各種ウェットプロセスを用いた場合でも電荷輸送性に優れた薄膜を再現性よく製造できるため、近年の有機EL素子の分野における進展にも十分対応できる。
本発明の電荷輸送性薄膜形成用組成物は、9-t-ブトキシカルボニルカルバゾール構造を分子内に有する電荷輸送性物質前駆体を含む。
ここで、本発明において、電荷輸送性とは、導電性と同義であり、正孔輸送性と同義である。電荷輸送性物質とは、電荷輸送性薄膜形成用組成物を用いて得た固形膜に電荷輸送性を付与する物質であり、それ自体に電荷輸送性があるものでもよく、電荷受容性物質(ドーパント物質ともいう。)と共に用いた際に電荷輸送性があるものでもよい。そして、電荷輸送性物質前駆体とは、電荷輸送性薄膜形成用組成物を外部刺激(例えば、熱)によって固体膜にする過程においてそれとは異なる構造の電荷輸送性物質となり(例えば、前駆体中の分子内の保護基が脱離することで構造変化する。)、その結果、電荷輸送性が発現または向上して固体膜に電荷輸送性を付与する物質をいう。電荷輸送性物質前駆体やそれから得られる電荷輸送性物質は、それ自体に電荷輸送性があってもよいが、電荷受容性物質と共に用いた際に電荷輸送性を発現するものでもよい。
更に、9-t-ブトキシカルボニルカルバゾール構造は、電荷輸送性化合物にランダムに存在してもよく、ブロックとして偏って存在してもよい。
また、本発明で用いる電荷輸送性物質前駆体中の9-t-ブトキシカルボニルカルバゾール構造の数は、分子構造や分子量に応じて異なるため一概に規定できないが、通常1~1,000である。
なお、本発明において重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)分析による標準ポリスチレン換算で得られる平均分子量である。
GおよびLは、上記と同じ意味を示す。
また、好ましくは、Ar11およびAr12は、上記式(G’1-1)~(G’16-5)のいずれかで表される基を表すが、少なくとも1つは、上記式(G’1)で表される基を表す。
更に、式(1)におけるR11~R199およびAr13並びにそれらに含まれる基の好ましい条件は、上述と同様である。
また、上記アリール基およびヘテロアリール基の炭素数は、好ましくは14以下であり、より好ましくは10以下であり、より一層好ましくは6以下である。
また、Ar3は、ベンゼン-1,2-ジイル基、ベンゼン-1,3-ジイル基、ベンゼン-1,4-ジイル基が好ましく、ベンゼン-1,4-ジイル基がより好ましい。
したがって、式(2)で表される基は、式(2A)で表される基が好ましく、式(2A-1)で表される基がより好ましい。
擬ハロゲン基としては、メタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、ノナフルオロブタンスルホニルオキシ基等の(フルオロ)アルキルスルホニルオキシ基;ベンゼンスルホニルオキシ基、トルエンスルホニルオキシ基等の芳香族スルホニルオキシ基などが挙げられる。
また、式(7)で表されるアミン化合物と、式(8)で表されるアリール化合物との仕込み比は、アミン化合物に対して、アリール化合物を2当量以上とすることができるが2~2.4当量程度が好適である。
なお、Ar11とAr12が同じ基である式(1)で表されるアニリン誘導体を製造する場合、上述のように、式(7)で表されるアミン化合物を得て、式(1)で表されるアニリン誘導体を得るという2段階で製造してもよいが、1段階で製造することもできる。その場合の仕込み比は、式(5)で表されるアミン化合物に対して、対応するアリール化合物(式(6)および式(8)で表される化合物)を4~4.8当量程度である。
また、配位子を用いる場合、その使用量は、使用する金属錯体に対し0.1~5当量とすることができるが、1~2当量が好適である。
反応終了後は、常法にしたがって後処理をし、目的とするアニリン誘導体を得ることができる。
このようなその他の基としては、適切に外すことができる基である限り特に限定されないが、典型的には、t-ブチルジメチルシリル基、ベンジル基等といった比較的温和な条件で脱離可能な保護基が挙げられるが、これらに限定されない。また、その他の基の脱離は、酸性または塩基性条件下で処理する方法や、酸化または還元条件下で処理する方法等により行うことができ、例えば、GREEN'S PROTECTIVE GROUPS in Organic Synthesis, 4th Editionを参考に、その他の基の性質等を考慮して適切な公知の方法で行えばよい。
Boc基の導入は、カルバゾール部位の9位がプロトンである化合物を、ピリジンやトリエチルアミン等の塩基存在下、ジ-t-ブチルジカルボネート等のBoc化試薬と反応させる公知の手法によって行うことができる。
下記に反応の具体例を挙げるが、これらに限定されない。
なお、式(3’)で表される化合物は、対応するカルバゾールを、ピリジンやトリエチルアミン等の塩基存在下、ジ-t-ブチルジカルボネート等のBoc化試薬と反応させる公知の手法によって得ることができる。
ドーパント物質としては、組成物に使用する少なくとも一種の溶媒に溶解するものであれば特に限定されず、無機系のドーパント物質、有機系のドーパント物質のいずれも使用できる。
更にドーパント物質は、組成物から固体膜である電荷輸送性薄膜を得る過程で、例えば、焼成時の加熱といった外部からの刺激によって、分子内の一部が外れることによってドーパント物質としての機能が初めて発現または向上するようになる物質、例えば、スルホン酸基が脱離しやすい基で保護されたアリールスルホン酸エステル化合物であってもよい。
特に、1種類のヘテロポリ酸を用いる場合、その1種類のヘテロポリ酸は、リンタングステン酸またはリンモリブデン酸が好ましく、リンタングステン酸が最適である。また、2種類以上のヘテロポリ酸を用いる場合、その2種類以上のヘテロポリ酸の1つは、リンタングステン酸またはリンモリブデン酸が好ましく、リンタングステン酸がより好ましい。
なお、ヘテロポリ酸は、元素分析等の定量分析において、一般式で示される構造から元素の数が多いもの、または少ないものであっても、それが市販品として入手したもの、あるいは、公知の合成方法にしたがって適切に合成したものである限り、本発明において用いることができる。
すなわち、例えば、一般的には、リンタングステン酸は化学式H3(PW12O40)・nH2Oで、リンモリブデン酸は化学式H3(PMo12O40)・nH2Oでそれぞれ示されるが、定量分析において、この式中のP(リン)、O(酸素)またはW(タングステン)もしくはMo(モリブデン)の数が多いもの、または少ないものであっても、それが市販品として入手したもの、あるいは、公知の合成方法にしたがって適切に合成したものである限り、本発明において用いることができる。この場合、本発明に規定されるヘテロポリ酸の質量とは、合成物や市販品中における純粋なリンタングステン酸の質量(リンタングステン酸含量)ではなく、市販品として入手可能な形態および公知の合成法にて単離可能な形態において、水和水やその他の不純物等を含んだ状態での全質量を意味する。
クロロホルム、クロロベンゼン等の塩素系溶媒;
トルエン、キシレン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン、デシルベンゼン等のアルキルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒;
1-オクタノール、1-ノナノール、1-デカノール等の脂肪族アルコール系溶媒;
テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソール、4-メトキシトルエン、3-フェノキシトルエン、ジベンジルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル等のエーテル系溶媒;
安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ブチル、安息香酸イソアミル、フタル酸ビス(2-エチルヘキシル)、マレイン酸ジブチル、シュウ酸ジブチル、酢酸ヘキシル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のエステル系溶媒
等が挙げられる。
N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルイソブチルアミド、N-メチルピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等のアミド系溶媒;
エチルメチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;
アセトニトリル、3-メトキシプロピオニトリル等のシアノ系溶媒;
エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール等の多価アルコール系溶媒;
ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ベンジルアルコール、2-フェノキシエタノール、2-ベンジルオキシエタノール、3-フェノキシベンジルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール等の脂肪族アルコール以外の1価アルコール系溶媒;
ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒
等が挙げられる。
本発明の電荷輸送性薄膜形成用組成物の粘度と表面張力は、用いる塗布方法、所望の膜厚等の各種要素を考慮して、用いる有機溶媒の種類やそれらの比率、固形分濃度等を変更することで調整可能である。
組成物を調製する際には、成分が分解したり変質したりしない範囲で、適宜加熱してもよい。
本発明においては、電荷輸送性薄膜形成用組成物は、より平坦性の高い薄膜を再現性よく得る目的で、組成物を製造する途中段階で、または全ての成分を混合した後に、サブマイクロオーダーのフィルター等を用いてろ過してもよい。
なお、焼成の際、より高い均一成膜性を発現させたり、基材上で反応を進行させたりする目的で、2段階以上の温度変化をつけてもよく、加熱は、例えば、ホットプレートやオーブン等、適当な機器を用いて行えばよい。
有機EL素子の代表的な構成としては、下記(a)~(f)が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。なお、下記構成において、必要に応じて、発光層と陽極の間に電子ブロック層等を、発光層と陰極の間にホール(正孔)ブロック層等を設けることもできる。また、正孔注入層、正孔輸送層あるいは正孔注入輸送層が電子ブロック層等としての機能を兼ね備えていてもよく、電子注入層、電子輸送層あるいは電子注入輸送層がホール(正孔)ブロック層等としての機能を兼ね備えていてもよい。更に、必要に応じて各層の間に任意の機能層を設けることも可能である。
(a)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/電子輸送層/陰極
(b)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入輸送層/陰極
(c)陽極/正孔注入輸送層/発光層/電子注入層/電子輸送層/陰極
(d)陽極/正孔注入輸送層/発光層/電子注入輸送層/陰極
(e)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
(f)陽極/正孔注入輸送層/発光層/陰極
「電子注入層」、「電子輸送層」および「電子注入輸送層」とは、発光層と陰極との間に形成される層であって、電子を陰極から発光層へ輸送する機能を有するものであり、発光層と陰極の間に、電子輸送性材料の層が1層のみ設けられる場合、それが「電子注入輸送層」であり、発光層と陰極の間に、電子輸送性材料の層が2層以上設けられる場合、陰極に近い層が「電子注入層」であり、それ以外の層が「電子輸送層」である。
「発光層」とは、発光機能を有する有機層であって、ドーピングシステムを採用する場合、ホスト材料とドーパント材料を含んでいる。このとき、ホスト材料は、主に電子と正孔の再結合を促し、励起子を発光層内に閉じ込める機能を有し、ドーパント材料は、再結合で得られた励起子を効率的に発光させる機能を有する。燐光素子の場合、ホスト材料は主にドーパントで生成された励起子を発光層内に閉じ込める機能を有する。
陽極基板上に、上記の方法により、本発明の電荷輸送性薄膜からなる正孔注入層を形成する。これを真空蒸着装置内に導入し、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子輸送層/ホールブロック層、陰極金属を順次蒸着する。あるいは、当該方法において蒸着で正孔輸送層と発光層を形成する代わりに、正孔輸送性高分子を含む正孔輸送層形成用組成物と発光性高分子を含む発光層形成用組成物を用いてウェットプロセスによってこれらの層を形成する。なお、必要に応じて、発光層と正孔輸送層との間に電子ブロック層を設けてよい。
なお、金属陽極を構成するその他の金属としては、金、銀、銅、インジウムやこれらの合金等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
また、蒸着で発光層を形成する場合、発光性ドーパントと共蒸着してもよく、発光性ドーパントとしては、トリス(2-フェニルピリジン)イリジウム(III)(Ir(ppy)3)等の金属錯体や、ルブレン等のナフタセン誘導体、キナクリドン誘導体、ペリレン等の縮合多環芳香族環等が挙げられるが、これらに限定されない。
陰極材料としては、アルミニウム、マグネシウム-銀合金、アルミニウム-リチウム合金等が挙げられるが、これらに限定されない。
電子ブロック層を形成する材料としては、トリス(フェニルピラゾール)イリジウム等が挙げられるが、これに限定されない。
(1)1H-NMR:ブルカー・バイオスピン(株)製 核磁気共鳴分光計 AVANCE III HD 500MHz
(2)基板洗浄:長州産業(株)製 基板洗浄装置(減圧プラズマ方式)
(3)組成物の塗布:ミカサ(株)製 スピンコーターMS-A100
(4)膜厚測定:(株)小坂研究所製 微細形状測定機サーフコーダET-4000
(5)EL素子の作製:長州産業(株)製 多機能蒸着装置システムC-E2L1G1-N
(6)EL素子の電流密度等の測定:(株)イーエッチシー製 多チャンネルIVL測定装置
[合成例1]アリールスルホン酸エステルの合成
下記式で示されるアリールスルホン酸エステルSを国際公開2017/217455号に従って合成した。
下記アニリン誘導体AおよびBは、それぞれ国際公開第2015/050253号の製造例11および9に記載の方法に従って合成した。
アニリン誘導体B(1.18g、1mmol)のTHF(テトラヒドロフラン)懸濁液(25mL)に二炭酸ジ-t-ブチル(982mg、4.5mmol)と4-ジメチルアミノピリジン(367mg、3mmol)を加え、得られた混合物を室温で3時間撹拌した。
その後、反応液をメタノール(125mL)に滴下し、析出した固体をろ取し、ろ物を乾燥してアニリン誘導体Cを得た(1.46g)。1H-NMRの測定結果を以下に示す。
1H-NMR(500MHz,THF-d8)δ[ppm]:1.78(s,27H),6.95-7.01(m,8H),7.05-7.09(m,20H),7.22-7.25(m,8H),7.29-7.32(m,6H),7.45(dd,J=7.5,8.5Hz,3H),7.89(d,J=2.0Hz,3H),7.98(d,J=7.5Hz,3H),8.25(d,J=9.0Hz,3H),8.34(d,J=8.5Hz,3H).
1H-NMR(500MHz,CDCL3)δ[ppm]:0.75(s,6H),1.04(s,9H),7.24(t,J=7.5Hz,1H),7.34(d,J=8.0Hz,1H),7.38(t,J=7.5Hz,1H),7.59(d,J=8.5Hz,1H),7.73(s,1H),7.90(d,J=8.5Hz,1H),8.02(d,J=7.5Hz,1H).
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6)δ[ppm]:0.67(s,12H),0.96(s,18H),6.85(d,J=8.5Hz,2H),7.02(d,J=8.5Hz,4H),7.08(d,J=8.5Hz,4H),7.11(t,J=7.5Hz,2H),7.18-7.22(m,4H),7.53(d,J=8.0Hz,2H),7.76(brs,1H),7.87(d,J=8.5Hz,2H),7.90(d,J=7.5Hz,2H),7.96(brs,2H).
1H-NMR(500MHz,THF-d8)δ[ppm]:0.50(s,12H),0.86(s,18H),7.03-7.08(m,15H),7.11-7.21(m,8H),7.26-7.34(m,10H),7.42-7.58(m,15H),7.88(d,J=8.5Hz,2H),7.92(d,J=7.5Hz,2H),8.00-8.06(m,6H).
1H-NMR(500MHz,THF-d8)δ[ppm]:6.96-7.12(m,17H),7.17-7.35(m,18H),7.41-7.60(m,13H),7.89-7.94(m,4H),7.99-8.05(m,6H),10.00(brs,2H).
MALDI-TOF-MS m/Z found:1253.52([M+H]+calcd:1253.49)
その後、反応液をメタノール(125mL)に滴下し、析出した固体をろ取し、ろ物を乾燥してアニリン誘導体Eを得た(1.38g,収率:95%)。1H-NMRの測定結果を以下に示す。
1H-NMR(500MHz,THF-d8)δ[ppm]:1.41(s,18H),7.06-7.13(m,12H),7.19-7.35(m,19H),7.43-7.61(m,13H),7.84(d,J=8.5Hz,2H),7.90(d,J=7.5Hz,2H),8.02-8.07(m,8H),8.30(d,J=8.5Hz,2H).
[実施例1-1]
アニリン誘導体C(0.526g)を芳香族炭化水素系溶媒のシクロヘキシルベンゼン(10g)に加え加熱撹拌した結果、完全溶解し、組成物C1を得た。
アニリン誘導体C(0.526g)を極性基含有の低極性溶媒である安息香酸ブチル(7g)と3-フェノキシトルエン(3g)からなる混合溶媒に加え加熱撹拌した結果、完全溶解し、組成物C2を得た。
アニリン誘導体C(0.526g)を極性基含有の高極性溶媒である1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(7g)、2,3-ブタンジオール(2g)およびジプロピレングリコールモノメチルエーテル(1g)からなる混合溶媒に加え加熱撹拌した結果、完全溶解し、組成物C3を得た。
アニリン誘導体E(0.526g)をシクロヘキシルベンゼン(10g)に加え加熱撹拌した結果、完全溶解し、組成物E1を得た。
アニリン誘導体E(0.526g)を安息香酸ブチル(7g)と3-フェノキシトルエン(3g)からなる混合溶媒に加え加熱撹拌した結果、完全溶解し、組成物E2を得た。
アニリン誘導体E(0.526g)を1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(7g)、2,3-ブタンジオール(2g)およびジプロピレングリコールモノメチルエーテル(1g)からなる混合溶媒に加え加熱撹拌した結果、完全溶解し、組成物E3を得た。
アニリン誘導体A(0.526g)を芳香族炭化水素系溶媒のシクロヘキシルベンゼン(10g)に加え加熱撹拌した結果、完全溶解し、組成物A1を得た。
アニリン誘導体A(0.526g)を安息香酸ブチル(7g)と3-フェノキシトルエン(3g)からなる混合溶媒に加え加熱撹拌した結果、完全溶解し、組成物A2を得た。
アニリン誘導体A(0.526g)を1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(7g)、2,3-ブタンジオール(2g)およびジプロピレングリコールモノメチルエーテル(1g)からなる混合溶媒に加え加熱撹拌した結果、完全溶解し、組成物A3を得た。
アニリン誘導体B(0.526g)を芳香族炭化水素系溶媒のシクロヘキシルベンゼン(10g)に加え加熱撹拌した結果、完全溶解しなかった。
[比較例1-5]
アニリン誘導体B(0.526g)を1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(7g)、2,3-ブタンジオール(2g)およびジプロピレングリコールモノメチルエーテル(1g)からなる混合溶媒に加え加熱撹拌した結果、完全溶解し、組成物B3を得た。
アニリン誘導体D(0.526g)を芳香族炭化水素系溶媒のシクロヘキシルベンゼン(10g)に加え加熱撹拌した結果、完全溶解しなかった。
アニリン誘導体D(0.526g)を安息香酸ブチル(7g)と3-フェノキシトルエン(3g)からなる混合溶媒に加え加熱撹拌した結果、完全溶解し、組成物D2を得た。
アニリン誘導体D(0.526g)を1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(7g)、2,3-ブタンジオール(2g)およびジプロピレングリコールモノメチルエーテル(1g)からなる混合溶媒に加え加熱撹拌した結果、完全溶解し、組成物D3を得た。
実施例で用いたアニリン誘導体Cおよびアニリン誘導体Eは、高極性溶媒および低極性溶媒のいずれに対しても良好な溶解性を示した。比較例で用いたアニリン誘導体Aも、高極性溶媒および低極性溶媒のいずれに対しても良好な溶解性を示した。
一方、比較例で用いたアニリン誘導体Bは、高極性溶媒には溶解するが、低極性溶媒には完全溶解しなかった。また、比較例で用いたアニリン誘導体Dは、高極性溶媒や極性基を有する低極性溶媒には溶解するが、極性基を有さない低極性溶媒には完全溶解しなかった。
[実施例2-1]
3-フェノキシトルエン(3g)および安息香酸ブチル(7g)からなる混合溶媒にアニリン誘導体C(0.155g)と、アリールスルホン酸エステルS(0.261g)とを加え加熱撹拌し、電荷輸送性薄膜形成用組成物C4を調製した。
1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(7g)、2,3-ブタンジオール(2g)およびジプロピレングリコールモノメチルエーテル(1g)からなる混合溶媒にアリールスルホン酸エステルS(0.261g)を溶解後、アニリン誘導体C(0.155g)を加え加熱撹拌し、電荷輸送性薄膜形成用組成物C5を調製した。
3-フェノキシトルエン(3g)および安息香酸ブチル(7g)からなる混合溶媒にアリールスルホン酸エステルS(0.263g)を溶解後、アニリン誘導体E(0.153g)を加え加熱撹拌し、電荷輸送性薄膜形成用組成物E4を調製した。
1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(7g)、2,3-ブタンジオール(2g)およびジプロピレングリコールモノメチルエーテル(1g)からなる混合溶媒にアリールスルホン酸エステルS(0.263g)を溶解後、アニリン誘導体E(0.153g)を加え加熱撹拌し、電荷輸送性薄膜形成用組成物E5を調製した。
3-フェノキシトルエン(3g)および安息香酸ブチル(7g)からなる混合溶媒に、下記式で表されるアニリン誘導体A(0.151g)と、アリールスルホン酸エステルS(0.266g)とを加え加熱撹拌し、電荷輸送性薄膜形成用組成物A4を調製した。
1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(7g)、2,3-ブタンジオール(2g)およびジプロピレングリコールモノメチルエーテル(1g)からなる混合溶媒にアリールスルホン酸エステルS(0.266g)を溶解後、アニリン誘導体A(0.151g)を加え加熱撹拌し、電荷輸送性薄膜形成用組成物A5を調製した。
3-フェノキシトルエン(3g)および安息香酸ブチル(7g)からなる混合溶媒に、アニリン誘導体B(0.134g)と、アリールスルホン酸エステルS(0.283g)とを加え撹拌し、電荷輸送性薄膜形成用組成物B4の調製を試みたが、完全溶解せず、薄膜の形成に使用し得る組成物は得られなかった。
1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(7g)、2,3-ブタンジオール(2g)およびジプロピレングリコールモノメチルエーテル(1g)からなる混合溶媒にアリールスルホン酸エステルS(0.283g)を溶解後、アニリン誘導体B(0.134g)を加え加熱撹拌し、電荷輸送性薄膜形成用組成物B5を調製した。
実施例2-1~2-4では、使用したアニリン誘導体が高極性溶媒および低極性溶媒のいずれに対しても良好な溶解性を示し、均一な電荷輸送性薄膜形成用組成物が得られることが確認された。
比較例2-1および2-2(カルバゾール基の窒素原子上にフェニル基を有するアニリン誘導体を使用した場合)は、上記実施例と同様、アニリン誘導体が高極性溶媒および低極性溶媒のいずれに対しても良好な溶解性を示し、均一な電荷輸送性薄膜形成用組成物が得られることが確認された。
一方、比較例2-3および2-4(カルバゾール基の窒素原子上に置換基を有しないアニリン誘導体を使用した場合)は、使用したアニリン誘導体は高極性溶媒に溶解したものの、低極性溶媒には完全に溶解せず、適用可能な有機溶媒が限られることが確認された。
以下の実施例および比較例において、ITO基板としては、ITOが表面上に膜厚150nmでパターニングされた25mm×25mm×0.7tのガラス基板を用い、使用前にO2プラズマ洗浄装置(150W、30秒間)によって表面上の不純物を除去したものを使用した。
実施例2-1で得られた電荷輸送性薄膜形成用組成物C4を、スピンコーターを用いてITO基板に塗布した後、大気下で、120℃で1分間仮焼成をし、次いで200℃で15分間本焼成をし、ITO基板上に50nmの薄膜を形成した。
その上に、蒸着装置(真空度4.0×10-5Pa)を用いてアルミニウム薄膜を形成してSLDを得た。蒸着は、蒸着レート0.2nm/秒の条件で行った。アルミニウム薄膜の膜厚は80nmとした。
なお、空気中の酸素、水等の影響による特性劣化を防止するため、SLDは封止基板により封止した後、その特性を評価した。封止は、以下の手順で行った。
酸素濃度2ppm以下、露点-85℃以下の窒素雰囲気中で、SLDを封止基板の間に収め、封止基板を接着材((株)MORESCO製モレスコモイスチャーカットWB90US(P))により貼り合わせた。この際、捕水剤(ダイニック(株)製HD-071010W-40)をSLDと共に封止基板内に収めた。貼り合わせた封止基板に対し、UV光を照射(波長365nm、照射量6,000mJ/cm2)した後、80℃で1時間、アニーリング処理して接着材を硬化させた。
実施例2-1で得られた電荷輸送性薄膜形成用組成物C4の代わりに、それぞれ実施例2-2~2-4、比較例2-1、2-2または2-4で得られた電荷輸送性薄膜形成用組成物C2、E1,E2、A1、A2またはB2を用いた以外は、実施例3-1と同様の方法でSLDを作製した。
以下の実施例および比較例において、ITO基板としては、上記と同様のものを使用した。
実施例2-1で得られた電荷輸送性薄膜形成用組成物C4を、スピンコーターを用いてITO基板に塗布した後、大気下で、120℃で1分間仮焼成をし、次いで200℃で15分間本焼成をし、ITO基板上に50nmの薄膜を形成した。
その上に、蒸着装置(真空度2.0×10-5Pa)を用いてα-NPDおよびアルミニウムの薄膜を順次積層し、HODを得た。蒸着は、蒸着レート0.2nm/秒の条件で行った。α-NPDおよびアルミニウムの薄膜の膜厚は、それぞれ30nmおよび80nmとした。
なお、空気中の酸素、水等の影響による特性劣化を防止するため、HODは封止基板により封止した後、その特性を評価した。封止は、以下の手順で行った。
酸素濃度10ppm以下、露点-75℃以下の窒素雰囲気中で、HODを封止基板の間に収め、封止基板を接着材((株)MORESCO製モレスコモイスチャーカットWB90US(P))により貼り合わせた。この際、捕水剤(ダイニック(株)製HD-071010W-40)をHODと共に封止基板内に収めた。貼り合わせた封止基板に対し、UV光を照射(波長365nm、照射量6,000mJ/cm2)した後、80℃で1時間、アニーリング処理して接着材を硬化させた。
電荷輸送性薄膜形成用組成物C4の代わりに、それぞれ実施例2-2~2-4、比較例2-1または2-4で得られた電荷輸送性薄膜形成用組成物C5、E4、E5、A4、A5またはB5を用いた以外は、実施例3-1と同様の方法でHODを作製した。
後述の方法で得た正孔注入層形成用組成物をスピンコートにより塗布し、大気中、ホットプレート上で80℃に加熱して1分間乾燥後、さらに230℃で15分間の加熱焼成を行い、正孔注入層としての電荷輸送性薄膜(膜厚:30nm)を形成した。
次に、実施例1-1で得られた電荷輸送性薄膜形成用組成物C1を、スピンコーターを用いて正孔注入層上に塗布した後、大気雰囲気下、200℃で15分間焼成し、40nmの正孔輸送層としての電荷輸送性薄膜を形成した。
この上に、蒸着装置(真空度1.0×10-5Pa)を用いて0.2nm/秒にて80nmのアルミニウム薄膜を形成してホールオンリー素子(HOD)を得た。
なお、正孔注入層形成用組成物は、次の手順で調製した。国際公開第2013/084664号記載の方法に従って合成した式(3)で表されるアニリン誘導体0.137gと、国際公開第2006/025342号記載の方法に従って合成した式(4)で表されるアリールスルホン酸0.271gとを、窒素雰囲気下で1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン6.7gに溶解させた。得られた溶液に、シクロヘキサノール10g、プロピレングリコール3.3gを順次加えて撹拌し、正孔注入層形成用組成物を得た(以下同様)。
電荷輸送性薄膜形成用組成物C1の代わりに、実施例1-4,比較例1-1または1-8で得られた電荷輸送性薄膜形成用組成物E1、A1またはD2をそれぞれ用いた以外は、実施例5-1と同様の方法でHODを作製した。なお、高極性溶媒を含む電荷輸送性薄膜形成用組成物A3、B3、C3、D3またはE3を用いた場合は、いずれも下層の正孔注入層がダメージを受け、電気特性の評価が可能なHODを作製することができなかった。
Claims (9)
- 9-t-ブトキシカルボニルカルバゾール構造を分子内に有する電荷輸送性物質前駆体(ただし、ジケトピロロピロール構造を含まない。)と、有機溶媒とを含む電荷輸送性薄膜形成用組成物。
- 上記電荷輸送性物質前駆体が、電荷輸送性オリゴマー化合物である場合、その分子量は200~5,000であり、電荷輸送性物質前駆体が、電荷輸送性ポリマー化合物である場合、その重量平均分子量は6,000~200,000である請求項1記載の電荷輸送性薄膜形成用組成物。
- 更に、ドーパント物質を含む請求項1または2記載の電荷輸送性薄膜形成用組成物。
- 上記ドーパント物質の含有量が、無機系ドーパント物質を含む場合は、質量比で、電荷輸送性物質前駆体1に対して0.01~50であり、有機系ドーパント物質を含む場合は、モル比で、電荷輸送性物質前駆体1に対し、0.01~20である請求項1~3のいずれか1項記載の電荷輸送性薄膜形成用組成物。
- 請求項1~4のいずれか1項記載の電荷輸送性薄膜形成用組成物から得られる電荷輸送性薄膜。
- 請求項5記載の電荷輸送性薄膜を有する電子素子。
- 請求項5記載の電荷輸送性薄膜を有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 上記電荷輸送性薄膜が、正孔注入層または正孔輸送層である請求項7記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項1~4のいずれか1項記載の電荷輸送性薄膜形成用組成物を基材上に塗布し、焼成して上記電荷輸送性物質前駆体から9-t-ブトキシカルボニル基を脱離させることを特徴とする電荷輸送性薄膜の製造方法。
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