JPWO2017195559A1 - 電荷輸送性材料、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

電荷輸送性材料、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 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2017195559A1
JPWO2017195559A1 JP2018516918A JP2018516918A JPWO2017195559A1 JP WO2017195559 A1 JPWO2017195559 A1 JP WO2017195559A1 JP 2018516918 A JP2018516918 A JP 2018516918A JP 2018516918 A JP2018516918 A JP 2018516918A JP WO2017195559 A1 JPWO2017195559 A1 JP WO2017195559A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charge transporting
group
transporting polymer
organic
polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018516918A
Other languages
English (en)
Inventor
優規 吉成
優規 吉成
重昭 舟生
重昭 舟生
広貴 佐久間
広貴 佐久間
俊輔 上田
俊輔 上田
石塚 健一
健一 石塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Corporation
Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Resonac Corporation
Hitachi Chemical Co Ltd
Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Resonac Corporation, Hitachi Chemical Co Ltd, Showa Denko Materials Co Ltd filed Critical Resonac Corporation
Publication of JPWO2017195559A1 publication Critical patent/JPWO2017195559A1/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L65/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/122Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
    • C08G61/123Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
    • C08G61/124Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds with a five-membered ring containing one nitrogen atom in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C08L101/02Compositions of unspecified macromolecular compounds characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups
    • C08L101/04Compositions of unspecified macromolecular compounds characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups containing halogen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C08L101/12Compositions of unspecified macromolecular compounds characterised by physical features, e.g. anisotropy, viscosity or electrical conductivity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D165/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/10Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/151Copolymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/13Morphological aspects
    • C08G2261/132Morphological aspects branched or hyperbranched
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/13Morphological aspects
    • C08G2261/135Cross-linked structures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/14Side-groups
    • C08G2261/146Side-chains containing halogens
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/16End groups
    • C08G2261/164End groups comprising organic end groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/16End groups
    • C08G2261/164End groups comprising organic end groups
    • C08G2261/1644End groups comprising organic end groups comprising other functional groups, e.g. OH groups, NH groups, COOH groups or boronic acid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/16End groups
    • C08G2261/164End groups comprising organic end groups
    • C08G2261/1646End groups comprising organic end groups comprising aromatic or heteroaromatic end groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/31Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/316Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating aromatic structural elements in the main chain bridged by heteroatoms, e.g. N, P, Si or B
    • C08G2261/3162Arylamines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/32Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/324Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain condensed
    • C08G2261/3241Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain condensed containing one or more nitrogen atoms as the only heteroatom, e.g. carbazole
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/40Polymerisation processes
    • C08G2261/41Organometallic coupling reactions
    • C08G2261/411Suzuki reactions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/50Physical properties
    • C08G2261/51Charge transport
    • C08G2261/512Hole transport
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/70Post-treatment
    • C08G2261/76Post-treatment crosslinking
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/90Applications
    • C08G2261/95Use in organic luminescent diodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/12Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
    • H01B1/124Intrinsically conductive polymers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14Carrier transporting layers
    • H10K50/15Hole transporting layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14Carrier transporting layers
    • H10K50/15Hole transporting layers
    • H10K50/155Hole transporting layers comprising dopants
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30Coordination compounds
    • H10K85/321Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3]
    • H10K85/322Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3] comprising boron
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/658Organoboranes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

一実施形態は、フルオロアルキル基及びフルオロアリール基からなる群から選択される少なくとも1種を有する電荷輸送性ポリマーAと、フルオロアルキル基及びフルオロアリール基を有しない電荷輸送性ポリマーBとを含有する、電荷輸送性材料に関する。

Description

本発明の実施形態は、電荷輸送性材料、インク組成物、有機層、有機エレクトロニクス素子、有機エレクトロルミネセンス素子(有機EL素子)、表示素子、照明装置、及び表示装置、並びに、有機層、有機エレクトロニクス素子、及び電荷輸送性材料の製造方法に関する。
有機エレクトロニクス素子は、有機物を用いて電気的な動作を行う素子であり、省エネルギー、低価格、及び柔軟性といった特長を発揮できると期待され、従来のシリコンを主体とした無機半導体に替わる技術として注目されている。
有機エレクトロニクス素子の例として、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の中でも有機EL素子は、例えば、白熱ランプ、ガス充填ランプ等の代替えとして、大面積ソリッドステート光源用途として注目されている。また、有機EL素子は、フラットパネルディスプレイ(FPD)分野における液晶ディスプレイ(LCD)に置き換わる最有力の自発光ディスプレイとしても注目されており、製品化が進んでいる。
有機EL素子における有機材料の積層方法としては、真空蒸着法と湿式成膜法とが挙げられる(例えば、特許文献1参照)。真空蒸着法では、蒸着に用いる化合物を順次変更することで容易に多層の有機層を積層できる。しかし、真空プロセスを必要とするため大面積化が困難であるといった課題があった。
そのため、近年、真空プロセスを必要とせず、電荷輸送性ポリマーを、スピンコート法、インクジェット法等の湿式成膜法により塗布して有機層を形成する方法が検討されている。
特開2006−279007号公報
電荷輸送性ポリマーを使用して作製された有機EL素子は、低コスト化及び大面積化が容易であるという特長を有している。しかし、有機EL素子の特性に関しては、改善が望まれている。
そこで、本発明の実施形態は、有機エレクトロニクス素子の特性向上に適した電荷輸送性材料、インク組成物、及び有機層を提供することを目的とする。また、本発明の他の実施形態は、優れた素子特性を有する有機エレクトロニクス素子、有機EL素子、表示素子、照明装置、及び表示装置を提供することを目的とする。さらに、本発明の他の実施形態は、前記有機層、前記有機エレクトロニクス素子、及び前記有機EL素子を効率よく製造するための製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討した結果、フルオロアルキル基及び/又はフルオロアリール基を有する電荷輸送性ポリマーを用いることによって、有機EL素子の特性が向上することを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明には様々な実施形態が含まれる。実施形態の例を以下に列挙する。本発明は以下の実施形態に限定されない。
本発明の実施形態は、フルオロアルキル基及びフルオロアリール基からなる群から選択される少なくとも1種を有する電荷輸送性ポリマーAと、フルオロアルキル基及びフルオロアリール基を有しない電荷輸送性ポリマーBとを含有する、電荷輸送性材料に関する。
一実施形態において、電荷輸送性材料は、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、及び電子ブロック層からなる群から選択される少なくとも1種の形成に用いることができる。
一実施形態において、前記電荷輸送性ポリマーA及び前記電荷輸送性ポリマーBからなる群から選択される少なくとも1種は、分岐構造を有してもよい。
一実施形態において、前記電荷輸送性ポリマーA及び前記電荷輸送性ポリマーBの数平均分子量は、好ましくは、いずれも1,000以上である。
一実施形態において、前記電荷輸送性ポリマーA及び前記電荷輸送性ポリマーBは、いずれも、芳香族アミン構造を含む構造単位及びカルバゾール構造を含む構造単位からなる群から選択される少なくとも1種を有する。
本発明の他の実施形態は、前記電荷輸送性材料と溶媒とを含有する、インク組成物に関する。
本発明の他の実施形態は、電荷輸送性材料を含有し、一方の面側に前記電荷輸送性ポリマーAが偏在している、有機層に関する。
本発明の他の実施形態は、前記有機層を有する、有機エレクトロニクス素子に関する。
本発明の他の実施形態は、前記有機層を有する、有機エレクトロルミネセンス素子に関する。
本発明の他の実施形態は、前記有機エレクトロルミネセンス素子を備えた表示素子若しくは照明装置、又は、前記照明装置と、表示手段として液晶素子とを備えた表示装置に関する。
本発明の他の実施形態は、前記インク組成物を塗布する工程を含む有機層の製造方法、前記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、又は前記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に関する。
本願の開示は、2016年5月10日に出願された特願2016−94599号に記載の主題と関連しており、その全ての開示内容は引用によりここに援用される。
本発明の実施形態によれば、有機エレクトロニクス素子の特性向上に適した電荷輸送性材料、インク組成物、及び有機層を提供することができる。また、本発明の他の実施形態によれば、優れた素子特性を有する有機エレクトロニクス素子、有機EL素子、表示素子、照明装置、及び表示装置を提供することができる。さらに、本発明の他の実施形態によれば、前記有機層、前記有機エレクトロニクス素子、及び前記有機EL素子を効率よく製造するための製造方法を提供することができる。
本発明の有機EL素子の一実施形態を示す模式的断面図である。 本発明の有機EL素子の一実施形態を示す模式的断面図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は、本発明の実施態様の例であり、本発明はこれらの内容に限定はされない。
<電荷輸送性材料>
本発明の実施形態である電荷輸送性材料は、フルオロアルキル基及びフルオロアリール基からなる群から選択される少なくとも1種を有する電荷輸送性ポリマーAと、フルオロアルキル基及びフルオロアリール基を有しない電荷輸送性ポリマーBとを含有する。電荷輸送性材料は、電荷輸送性ポリマーA及び電荷輸送性ポリマーBを、それぞれ1種のみ含有しても、又は、2種以上含有してもよい。
本実施形態の電荷輸送性材料を用いることによって、有機エレクトロニクス素子の特性を改善することができる。その理由は次のように推察される。本実施形態の電荷輸送性材料を用いて有機層を形成することにより、有機層の一方の面側に、電荷輸送性ポリマーAを偏在させることができる。このとき、有機層の他方の面側には、当該偏在している電荷輸送性ポリマーA以外の、少なくとも電荷輸送性ポリマーBを含むポリマーが存在することになる。
すなわち、本実施形態の電荷輸送性材料を用いることによって、有機層の一方の面側における電荷輸送性ポリマーAの濃度を高くし、有機層の他方の面側における電荷輸送性ポリマーAの濃度を低くすることができる。電荷輸送性ポリマーAの濃度差を利用し、有機層には、2つ以上の機能を持たせることが可能である。例えば、正孔注入層及び正孔輸送層としての機能、正孔輸送層及び電子ブロック層としての機能等が挙げられる。
従来、例えば、正孔注入層及び正孔輸送層を形成する場合、電極上に正孔注入層用の電荷輸送性材料を用いて正孔注入層を形成し、次いで、形成した正孔注入層上に正孔輸送層用の電荷輸送性材料を用いて電荷輸送層を形成する必要があった。本実施形態の電荷輸送性材料を用いれば、1回の有機層の形成を行えばよいために、プロセス中の正孔注入層表面の酸化、界面への異物の混入等を防ぐことができる。また、有機層内に、電荷輸送性ポリマーAが偏在している領域と、その他の領域との間に明確な界面は存在しないと考えられる。そのため、本実施形態の電荷輸送性材料により形成された有機層は、電荷輸送性に優れる、電気抵抗が低い等の特性を示す。その結果、例えば、有機EL素子の発光効率の向上、駆動電圧の低下、及び/又は発光寿命の向上が実現される。
[電荷輸送性ポリマーA]
電荷輸送性ポリマーAは、フルオロアルキル基及びフルオロアリール基からなる群から選択される少なくとも1種を有する。電荷輸送性ポリマーAは、フルオロアルキル基及びフルオロアリール基からなる群から選択される基を、1種のみ有しても、又は、2種以上有してもよい。
(フルオロアルキル基及びフルオロアリール基)
フルオロアルキル基の例には、アルキル基に含まれる水素原子の一部がフッ素原子により置換されたフルオロアルキル基と、水素原子の全部がフッ素原子により置換されたフルオロアルキル基(すなわち、パーフルオロアルキル基)とが含まれる。表面エネルギーをより小さくし、濃度差を大きくする観点から、パーフルオロアルキル基が好ましい。
アルキル基の炭素数は、1以上であり、溶解性の観点から、好ましくは2以上、より好ましくは3以上、更に好ましくは4以上であり、特に好ましくは5以上である。また、アルキル基の炭素数は、ガラス転移温度の低下抑制の観点から、好ましくは20以下、より好ましくは15以下、更に好ましくは10以下であり、特に好ましくは7以下である。アルキル基は、直鎖状、分岐状、又は環状であってよく、好ましくは直鎖状又は分岐状である。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、3,7−ジメチルオクチル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、及びペンタデシル基が挙げられる。
フルオロアリール基の例には、芳香族炭化水素基に含まれる水素原子の一部がフッ素原子により置換されたフルオロアリール基と、芳香族炭化水素基に含まれる水素原子の全部がフッ素原子により置換されたフルオロアリール基(すなわち、パーフルオロアリール基)とが含まれる。表面エネルギーをより小さくし、濃度差を大きくする観点から、パーフルオロアリール基が好ましい。
アリール基の炭素数は、6以上であり、溶解性を維持する観点から、好ましくは30以下、より好ましくは22以下、更に好ましくは14以下である。アリール基としては、例えば、ベンゼン(1)、ナフタレン(2)、フルオレン(2)、アントラセン(3)、テトラセン(4)、ペンタセン(5)、フェナントレン(3)、クリセン(4)、トリフェニレン(4)、テトラフェン(4)、ピレン(4)、ピセン(5)、ペンタフェン(5)、ペリレン(5)、ペンタヘリセン(5)、ヘキサヘリセン(6)、ヘプタヘリセン(7)、コロネン(7)、フルオランテン(3)、アセフェナントリレン(3)、アセアントレン(3)、アセアントリレン(3)、プレイアデン(4)、テトラフェニレン(4)、コラントレン(4)、ジベンゾアントラセン(5)、ベンゾピレン(5)、ルビセン(5)、ヘキサフェン(6)、ヘキサセン(6)、トリナフチレン(7)、ヘプタフェン(7)、ヘプタセン(7)、及びピラントロン(8)から誘導される1価の芳香族炭化水素基が挙げられる。括弧内の数字は、芳香族炭化水素に含まれるベンゼン環の数である。
表面エネルギーをより小さくし、濃度差を大きくする観点から、電荷輸送性ポリマーAは、少なくともフルオロアルキル基を有することが好ましい。
フルオロアルキル基及びフルオロアリール基の具体例を以下に示す。本明細書において式中の波線は、他の構造単位との結合部位を表す。
≪フルオロアルキル基1≫
フルオロアルキル基の一例は、好ましくは上記式(I)で表され、アルキル基の水素原子の一部をフッ素原子で置き換えた置換基である。フルオロアルキル基は直鎖でも分岐していても環でもよく、直鎖又は分岐が好ましい。
m及びnは、1以上の整数であり、(2n+1)>mである。
nは、偏在効果を得る観点から、2以上が好ましく、3以上がより好ましく、4以上が更に好ましく、5以上が特に好ましい。また、溶媒への良好な溶解性を得る観点から、nは、20以下が好ましく、15以下がより好ましく、10以下が更に好ましく、7以下が特に好ましい。
mは、1以上であり、偏在効果を得る観点から2以上が好ましく、3以上がより好ましい。mは大きいほうが好ましく、上限は(2n)とでき、インク組成物又は有機層としてのぬれ性を考慮すると、20以下が好ましく、15以下がより好ましく、10以下が更に好ましい。
≪フルオロアルキル基2(パーフルオロアルキル基≫
フルオロアルキル基の他の一例は、好ましくは上記式(II)で表され、アルキル基の水素原子の全てをフッ素原子で置き換えた置換基(パーフルオロアルキル基)である。パーフルオロアルキル基は直鎖でも分岐していても環でもよく、直鎖又は分岐が好ましい。
lは、1以上の整数であり、偏在効果を得る観点から2以上が好ましく、3以上がより好ましく、4以上が更に好ましく、5以上が特に好ましい。溶媒への良好な溶解性を得る観点から、lは20以下が好ましく、15以下が好ましく、10以下が更に好ましく、7以下が特に好ましい。
例を下記する。
≪フルオロアリール基≫
フルオロアリール基の例は、好ましくは上記式(III)で表され、芳香族炭化水素基の水素原子の一部をフッ素で置き換えた置換基である。
mは、1以上であり、偏在効果を得る観点から2以上が好ましく、3以上がより好ましい。mは大きいほうが好ましく、上限は4とでき、インク組成物又は有機層としてのぬれ性を考慮すると、3以下が好ましく、2以下がより好ましい。
nは、1以上であり、偏在効果を得る観点から2以上が好ましく、3以上がより好ましく、4以上が更に好ましい。nは大きいほうが好ましく、上限は6とでき、インク組成物又は有機層としてのぬれ性を考慮すると、5以下が好ましく、4以下がより好ましい。
≪フルオロアリール基2(パーフルオロアリール基)≫
フルオロアリール基の他の例は、好ましくは上記式(IV)で表され、芳香族炭化水素基の水素原子の全てをフッ素で置き換えた置換基(パーフルオロアリール基)である。
フルオロアルキル基及びフルオロアリール基は、電荷輸送性ポリマーAの末端部(すなわち、後述する構造単位T)に導入されていても、末端部以外の部分(すなわち、後述する構造単位L又はB)に導入されていても、末端部と末端以外の部分の両方に導入されていてもよい。電荷輸送性ポリマーA及び電荷輸送性ポリマーBが偏在している有機層を良好に形成する観点から、少なくとも末端部に導入されていることが好ましく、インク組成物又は有機層としてのぬれ性を保持する観点からは、末端部のみに導入されていることが好ましい。また、電荷輸送性ポリマーAが分岐構造を有する場合、フルオロアルキル基及びフルオロアリール基は、主鎖に導入されていても、側鎖に導入されていてもよく、主鎖と側鎖の両方に導入されていてもよい。
(構造)
電荷輸送性ポリマーAは、電荷を輸送する能力を有するポリマーであり、その構造について特に限定されることはない。電荷輸送性ポリマーAは、好ましくは、正孔を輸送する能力を有するポリマーである。
電荷輸送性ポリマーAは、直鎖状ポリマーであっても、分岐構造を有する分岐状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、分岐状ポリマーが好ましい。分岐状ポリマーは、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。
直鎖状の電荷輸送性ポリマーAは、ポリマー鎖上に分岐部を持たず、2個の末端を有する。直鎖状の電荷輸送性ポリマーAは、ポリマー鎖を構成する2価の構造単位Lと、末端部を構成する1価の構造単位Tとを有する。分岐状の電荷輸送性ポリマーAは、ポリマー鎖上に分岐部を持ち、3個以上の末端を有する。分岐状の電荷輸送性ポリマーAは、分岐部を構成する3価の構造単位Bと、末端部を構成する1価の構造単位Tとを有し、更に、2価の構造単位Lを有してもよい。分岐状の電荷輸送性ポリマーAは、主鎖と分岐鎖(側鎖)とを有し、側鎖は1個又は2個以上の構造単位を有する。電荷輸送性ポリマーAにおいて、各構造単位は、「1価」〜「3価以上」の結合部位において互いに結合している。
構造単位L、構造単位T、及び構造単位Bの例については、後述する。構造単位L、構造単位T、及び構造単位Bは、電荷輸送性基であり、電荷を輸送する能力を有する。電荷輸送性ポリマーAは、構造単位L、構造単位T、及び構造単位Bを、それぞれ1種のみ有しても、2種以上有してもよい。電荷輸送性ポリマーAは、構造単位L、構造単位T、及び構造単位Bの少なくとも1種として、フルオロアルキル基及びフルオロアリール基からなる群から選択される少なくとも1種を有する構造単位を有する。
電荷輸送性ポリマーA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Aは、以下の部分構造を有するものに限定されない。部分構造中、「L」は構造単位Lを、「B」は構造単位Bを、「T」は構造単位Tを表す。本明細書において式中の「*」は、他の構造単位との結合部位を表す。以下の部分構造中、複数のLは、互いに同一の構造単位であっても、互いに異なる構造単位であってもよい。B及びTについても、同じである。部分構造は、「L」、「B」及び「T」の少なくともいずれか1種として、フルオロアルキル基及びフルオロアリール基からなる群から選択される少なくとも1種を有する構造単位を含む。
《直鎖状の電荷輸送性ポリマーAの部分構造》
《分岐状の電荷輸送性ポリマーAの部分構造》
(構造単位L)
構造単位Lは、電荷輸送性を有する2価の構造単位である。構造単位Lは、電荷を輸送する能力を有する原子団を含んでいればよく、特に限定されない。例えば、構造単位Lは、置換又は非置換の、芳香族アミン構造、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。芳香族アミン構造は、好ましくはトリアリールアミン構造であり、より好ましくはトリフェニルアミン構造である。
一実施形態において、構造単位Lは、優れた正孔輸送性を得る観点から、置換又は非置換の、芳香族アミン構造、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、ピロール構造、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ことが好ましく、置換又は非置換の、芳香族アミン構造、カルバゾール構造、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ことがより好ましい。他の実施形態において、構造単位Lは、優れた電子輸送性を得る観点から、置換又は非置換の、フルオレン構造、ベンゼン構造、フェナントレン構造、ピリジン構造、キノリン構造、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ことが好ましい。
構造単位Lの具体例として、以下が挙げられる。構造単位Lは、以下に限定されない。
Rは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。好ましくは、Rは、それぞれ独立に、−R、−OR、−SR、−OCOR、−COOR、−SiR、ハロゲン原子、フルオロアルキル基を含む基、フルオロアリール基を含む基、及び、後述する重合性官能基を含む基からなる群から選択される。R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子;炭素数1〜22個の直鎖、環状又は分岐アルキル基;又は、炭素数2〜30個のアリール基又はヘテロアリール基を表す。アルキル基は、更に、炭素数2〜30個のアリール基又はヘテロアリール基により置換されていてもよく、アリール基又はヘテロアリール基は、更に、炭素数1〜22個の直鎖、環状又は分岐アルキル基により置換されていてもよい。上記具体例において、Rがフッ素原子である場合も、電荷輸送性ポリマーAはフルオロアリール基を有するものとなる。Rは、好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基、及びアルキル置換アリール基である。Arは、炭素数2〜30個のアリーレン基又はヘテロアリーレン基を表す。Arは、好ましくはアリーレン基であり、より好ましくはフェニレン基である。
アリール基は、芳香族炭化水素から水素原子1個を除いた原子団である。ヘテロアリール基は、芳香族複素環から水素原子1個を除いた原子団である。アリーレン基は、芳香族炭化水素から水素原子2個を除いた原子団である。ヘテロアリーレン基は、芳香族複素環から水素原子2個を除いた原子団である。芳香族炭化水素としては、単環、縮合環、又は、単環及び縮合環から選択される2個以上が単結合を介して結合した多環が挙げられる。芳香族複素環としては、単環、縮合環、又は、単環及び縮合環から選択される2個以上が単結合を介して結合した多環が挙げられる。
フルオロアルキル基を含む基は、例えば、下記式(V)で表される。
は、フルオロアルキル基であり、Xは、2価の連結基である。
フルオロアリール基を含む基は、例えば、下記式(VI)で表される。
Arは、フルオロアリール基であり、Xは、2価の連結基である。
Xとしては、例えば、単結合又は下記式で表される連結基群から選択される少なくとも1種を含む基が挙げられる。
Rは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表し、好ましくは、それぞれ独立に、水素原子;炭素数1〜22個の直鎖、環状又は分岐アルキル基;又は、炭素数2〜30個のアリール基又はヘテロアリール基を表す。
Xは、好ましくは下記式で表される連結基である。
l、m及びnは、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。
溶解性を向上させる観点から、lは1以上が好ましく、2以上がより好ましい。また、ガラス転移温度を保持する観点から、lは30以下が好ましく、25以下がより好ましく、20以下が更に好ましく、15以下が特に好ましく、10以下が極めて好ましい。
ガラス転移温度を保持する観点から、mは4以下が好ましく、3以下がより好ましく、2以下が更に好ましく、1又は2が特に好ましい。
溶解性を向上させる観点から、nは1以上が好ましい。また、ガラス転移温度を保持する観点から、nは30以下が好ましく、25以下がより好ましく、20以下が更に好ましく、15以下が特に好ましく、10以下が極めて好ましい。
Rは、それぞれ独立に、水素原子;炭素数1〜22個の直鎖、環状又は分岐アルキル基;又は、炭素数2〜30個のアリール基又はヘテロアリール基を表す。好ましくは水素原子である。
(構造単位B)
構造単位Bは、電荷輸送性ポリマーAが分岐構造を有する場合に、分岐部を構成する3価以上の構造単位である。構造単位B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。構造単位Bは、電荷輸送性を有する単位であることが好ましい。例えば、構造単位B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、芳香族アミン構造、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種以上を含有する構造から選択される。構造単位Bは、構造単位Lと同じ構造を有していても、又は、異なる構造を有していてもよい。
構造単位Bの具体例として、以下が挙げられる。構造単位Bは、以下に限定されない。
Wは、3価の連結基を表し、例えば、炭素数2〜30個のアレーントリイル基又はヘテロアレーントリイル基を表す。Arは、それぞれ独立に2価の連結基を表し、例えば、それぞれ独立に、炭素数2〜30個のアリーレン基又はヘテロアリーレン基を表す。Arは、好ましくはアリーレン基、より好ましくはフェニレン基である。Yは、2価の連結基を表し、例えば、構造単位LにおけるR(ただし、重合性官能基を含む基を除く。)のうち水素原子を1個以上有する基から、更に1個の水素原子を除いた2価の基が挙げられる。Zは、炭素原子、ケイ素原子、又はリン原子のいずれかを表す。構造単位中、ベンゼン環及びArは、置換基を有していてもよく、置換基の例として、構造単位LにおけるRが挙げられる。
アレーントリイル基は、芳香族炭化水素から水素原子3個を除いた原子団である。ヘテロアレーントリイル基は、芳香族複素環から水素原子3個を除いた原子団である。芳香族炭化水素及び芳香族複素環については、上述のとおりである。
(構造単位T)
構造単位Tは、電荷輸送性ポリマーAの末端部を構成する1価の構造単位である。構造単位Tは、特に限定されず、例えば、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。一実施形態において、構造単位T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、他の実施形態において、後述するように、電荷輸送性ポリマーAが末端部に重合性官能基を有する場合、構造単位T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。構造単位Tは、構造単位Lと同じ構造を有していても、又は、異なる構造を有していてもよく、また、構造単位Bと同じ構造を有していても、又は、異なる構造を有していてもよい。
構造単位Tの具体例として、以下が挙げられる。構造単位Tは、以下に限定されない。
Rは、構造単位LにおけるRと同様である。電荷輸送性ポリマーAが末端部に、後述するフルオロアルキル基及びフルオロアリール基からなる群から選択される少なくとも1種を有する場合、好ましくは、Rのいずれか少なくとも1つが、式(V)で表される基又は式(VI)で表される基である。また、電荷輸送性ポリマーAが末端部に、後述する重合性官能基を有する場合、好ましくは、Rのいずれか少なくとも1つが、重合性官能基を含む基である。
(重合性官能基)
電荷輸送性ポリマーA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(「重合可能な置換基」とも記す。)を少なくとも1つ有してもよい。「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。
重合性官能基としては、炭素−炭素多重結合を有する基(例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、エチニル基、アクリロイル基、アクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイル基、メタクリロイルオキシ基、メタクリロイルアミノ基、ビニルオキシ基、ビニルアミノ基等)、小員環を有する基(例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基等の環状アルキル基;エポキシ基(オキシラニル基)、オキセタン基(オキセタニル基)等の環状エーテル基;ジケテン基;エピスルフィド基;ラクトン基;ラクタム基等)、複素環基(例えば、フラン−イル基、ピロール−イル基、チオフェン−イル基、シロール−イル基)などが挙げられる。重合性官能基としては、特に、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、及びオキセタン基が好ましく、反応性及び有機エレクトロニクス素子の特性の観点から、ビニル基、オキセタン基、又はエポキシ基がより好ましく、オキセタン基が更に好ましい。
重合性官能基の自由度を上げ、重合反応を生じさせやすくする観点からは、電荷輸送性ポリマーAの主骨格と重合性官能基とが、例えば炭素数1〜8の直鎖状のアルキレン鎖で連結されていることが好ましい。また、例えば、電極上に有機層を形成する場合、ITO等の親水性電極との親和性を向上させる観点からは、エチレングリコール鎖、ジエチレングリコール鎖等の親水性の鎖で連結されていることが好ましい。さらに、重合性官能基を導入するために用いられるモノマーの調製が容易になる観点からは、電荷輸送性ポリマーAは、アルキレン鎖及び/又は親水性の鎖の末端部、すなわち、これらの鎖と重合性官能基との連結部、及び/又は、これらの鎖と電荷輸送性ポリマーAの骨格との連結部に、エーテル結合又はエステル結合を有していてもよい。前述の「重合性官能基を含む基」とは、重合性官能基それ自体、又は、重合性官能基とアルキレン鎖等とを合わせた基を意味する。
重合性官能基は、電荷輸送性ポリマーAの末端部(すなわち、構造単位T)に導入されていても、末端部以外の部分(すなわち、構造単位L又はB)に導入されていても、末端部と末端以外の部分の両方に導入されていてもよい。硬化性の観点からは、少なくとも末端部に導入されていることが好ましく、硬化性及び電荷輸送性の両立を図る観点からは、末端部のみに導入されていることが好ましい。また、電荷輸送性ポリマーAが分岐構造を有する場合、重合性官能基は、電荷輸送性ポリマーAの主鎖に導入されていても、側鎖に導入されていてもよく、主鎖と側鎖の両方に導入されていてもよい。
重合性官能基は、溶解度の変化に寄与する観点からは、電荷輸送性ポリマーA中に多く含まれる方が好ましい。一方、電荷輸送性を妨げない観点からは、電荷輸送性ポリマーA中に含まれる量が少ない方が好ましい。重合性官能基の含有量は、これらを考慮し、適宜設定できる。
例えば、電荷輸送性ポリマーA1分子あたりの重合性官能基数は、十分な溶解度の変化を得る観点から、2個以上が好ましく、3個以上がより好ましい。また、重合性官能基数は、電荷輸送性を保つ観点から、1,000個以下が好ましく、500個以下がより好ましい。
電荷輸送性ポリマーA1分子あたりの重合性官能基数は、電荷輸送性ポリマーAを合成するために使用した、重合性官能基の仕込み量(例えば、重合性官能基を有するモノマーの仕込み量)、各構造単位に対応するモノマーの仕込み量、電荷輸送性ポリマーAの重量平均分子量等を用い、平均値として求めることができる。また、重合性官能基の数は、電荷輸送性ポリマーAのH NMR(核磁気共鳴)スペクトルにおける重合性官能基に由来するシグナルの積分値と全スペクトルの積分値との比、電荷輸送性ポリマーAの重量平均分子量等を利用し、平均値として算出できる。簡便であることから、仕込み量が明らかである場合は、好ましくは、仕込み量を用いて求めた値を採用する。
(構造単位の割合)
電荷輸送性ポリマーA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Aが構造単位Bを含む場合、構造単位Bの割合は、有機エレクトロニクス素子の耐久性向上の観点から、全構造単位を基準として、1モル%以上が好ましく、5モル%以上がより好ましく、10モル%以上が更に好ましい。また、構造単位Bの割合は、粘度の上昇を抑え、電荷輸送性ポリマーAの合成を良好に行う観点、又は、十分な電荷輸送性を得る観点から、50モル%以下が好ましく、40モル%以下がより好ましく、30モル%以下が更に好ましい。
電荷輸送性ポリマーAに含まれる構造単位Tの割合は、有機エレクトロニクス素子の特性向上の観点、又は、粘度の上昇を抑え、電荷輸送性ポリマーAの合成を良好に行う観点から、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。また、構造単位Tの割合は、十分な電荷輸送性を得る観点から、60モル%以下が好ましく、55モル%以下がより好ましく、50モル%以下が更に好ましい。
電荷輸送性ポリマーAに含まれるフルオロアルキル基及び/又はフルオロアリール基の割合(両方を含む場合は合計の割合)は、偏在効果を十分に得る観点から、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。また、フルオロアルキル基及び/又はフルオロアリール基の割合(両方を含む場合は合計の割合)は、良好な電荷輸送性を得るという観点から、80モル%以下が好ましく、70モル%以下がより好ましく、60モル%以下が更に好ましい。なお、ここでの「フルオロアルキル基及び/又はフルオロアリール基の割合」とは、フルオロアルキル基及び/又はフルオロアリール基を有する構造単位の割合をいう。
電荷輸送性ポリマーAが重合性官能基を有する場合、重合性官能基の割合は、電荷輸送性ポリマーAを効率よく硬化させるという観点から、全構造単位を基準として、0.1モル%以上が好ましく、1モル%以上がより好ましく、3モル%以上が更に好ましい。また、重合性官能基の割合は、良好な電荷輸送性を得るという観点から、70モル%以下が好ましく、60モル%以下がより好ましく、50モル%以下が更に好ましい。なお、ここでの「重合性官能基の割合」とは、重合性官能基を有する構造単位の割合をいう。
電荷輸送性、耐久性、生産性等のバランスを考慮すると、直鎖状の電荷輸送性ポリマーAでは、構造単位L及び構造単位Tの割合(モル比)は、L:T=100:1〜70が好ましく、100:3〜50がより好ましく、100:5〜30が更に好ましい。また、分岐状の電荷輸送性ポリマーAでは、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=100:10〜200:10〜100が好ましく、100:20〜180:20〜90がより好ましく、100:40〜160:30〜80が更に好ましい。
構造単位の割合は、電荷輸送性ポリマーAを合成するために使用した、各構造単位に対応するモノマーの仕込み量を用いて求めることができる。また、構造単位の割合は、電荷輸送性ポリマーAのH NMRスペクトルにおける各構造単位に由来するスペクトルの積分値を利用し、平均値として算出することができる。簡便であることから、仕込み量が明らかである場合は、好ましくは、仕込み量を用いて求めた値を採用する。
(数平均分子量、重量平均分子量)
電荷輸送性ポリマーAは、単一の分子量で表される化合物ではなく、通常は、2以上の構造単位を有する分子の集合体である。
電荷輸送性ポリマーA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、更に耐熱性に優れ、成膜性に優れるという観点から、1,000以上がより好ましく、2,000以上が更に好ましく、3,000以上が特に好ましく、5,000以上が極めて好ましい。より優れた電荷輸送性を得る観点からは、7,000以上が好ましく、10,000以上がより好ましい。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、30,000以下が極めて好ましい。
前記数値範囲の中でも、特に、結晶化を抑え、製膜安定性を向上させ、耐熱性を良好なものとする観点から、数平均分子量は、3,000以上であることが好ましい。数平均分子量が3,000以上であることは、電荷輸送の際に分子間電荷輸送が増すことによる駆動電圧の上昇を抑える観点からも好ましい。
電荷輸送性ポリマーAの重量平均分子量は、溶剤への溶解性、成膜性等を考慮して適宜、調整できる。重量平均分子量は、電荷輸送性に優れるという観点から、2,000以上が好ましく、3,000以上がより好ましく、8,000以上が更に好ましく、10,000以上が特に好ましく、20,000以上が極めて好ましい。また、重量平均分子量は、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、700,000以下がより好ましく、300,000以下が更に好ましく、150,000以下が特に好ましく、100,000以下が極めて好ましい。
数平均分子量及び重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により、標準ポリスチレンの検量線を用いて測定することができる。
電荷輸送性ポリマーAの分散度は、溶媒への溶解性を担保する観点から、広いほうが好ましく、好ましくは1.5以上、より好ましくは2.0以上、更に好ましくは2.3以上、特に好ましくは2.5以上である。電荷輸送性ポリマーAの分散度は、有機層の特性のバラツキを抑える観点、及び、電荷輸送性ポリマーAを簡便に合成する観点から、20.0以下が好ましく、15.0以下がより好ましく、10.0以下が更に好ましい。
電荷輸送性ポリマーAの重合度n(構造単位の単位数)は、30以上10,000以下が好ましく、50以上8,000以下がより好ましい。更に好ましくは70以上6,000以下である。製膜安定性の観点からは重合度nが大きいことが好ましく、溶解度の観点からは重合度nが小さいほうが好ましい。最適な重合度nは上記の観点から、適宜選択して用いることができる。
重合度は、電荷輸送性ポリマーAの重量平均分子量、構造単位の分子量、及び構造単位の割合を利用し、平均値として求めることができる。
(電荷輸送性ポリマーAの製造方法)
本実施形態の電荷輸送性ポリマーAは、正孔輸送性を有する構造単位を含むモノマーの重合体又は共重合体であることが好ましい。好ましくは、上記構造単位Lを含む1種以上のモノマーと、上記構造単位Tを含む1種以上のモノマーとを含み、任意に上記構造単位Bを含むモノマーを含むモノマー混合物を用いて、これらのモノマーを共重合させることにより、好ましく製造することができる。共重合の形式は、交互、ランダム、ブロック又はグラフト共重合体であってもよいし、それらの中間的な構造を有する共重合体、例えばブロック性を帯びたランダム共重合体であってもよい。
電荷輸送性ポリマーA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、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カップリング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Aを簡便に製造できる。
カップリング反応では、触媒として、例えば、Pd(0)化合物、Pd(II)化合物、Ni化合物等が用いられる。また、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)等を前駆体とし、ホスフィン配位子と混合することにより発生させた触媒種を用いることもできる。
ポリマー合成時における原料モノマーの濃度を変えることによって、生成する電荷輸送性ポリマーAの分子量(数平均分子量及び重量平均分子量)を調整することが可能である。モノマーの濃度が低いほど、電荷輸送性ポリマーAの分子量が小さくなり、モノマーの濃度が高いほど、電荷輸送性ポリマーAの分子量が大きくなる傾向がある。
また、分子量を調整する方法としては、反応時間を変更する方法、触媒濃度を変更する方法、原料モノマーの仕込み比率を変更する方法などが挙げられる。
[電荷輸送性ポリマーB]
電荷輸送性ポリマーBは、フルオロアルキル基及びフルオロアリール基を有しない。フルオロアルキル基及びフルオロアリール基に関する説明を除き、電荷輸送性ポリマーAに関する上記説明は、電荷輸送性ポリマーBに適用され得る。
すなわち、電荷輸送性ポリマーBは、電荷を輸送する能力を有するポリマーであり、好ましくは、正孔を輸送する能力を有するポリマーである。電荷輸送性ポリマーBは、直鎖状ポリマーであっても、分岐構造を有する分岐状ポリマーであってもよい。直鎖状の電荷輸送性ポリマーBは、構造単位Lと構造単位Tとを有する。分岐状の電荷輸送性ポリマーBは、構造単位Bと構造単位Tとを有し、更に、構造単位Lを有してもよい。ただし、電荷輸送性ポリマーBが有する構造単位に含まれるRは、好ましくは、それぞれ独立に、−R、−OR、−SR、−OCOR、−COOR、−SiR、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、及び、重合性官能基を含む基からなる群から選択される。
例えば、電荷輸送性材料を正孔輸送性の層の形成に用いる場合、電荷の移動をスムーズに行わせるという観点から、電荷輸送性ポリマーBは、電荷輸送性ポリマーAと下記式の関係を満たすものであることが好ましい。
また、電荷輸送性材料を正孔輸送性の層の形成に用いる場合、電荷輸送性ポリマーA及び電荷輸送性ポリマーBは、いずれも、芳香族アミン構造を含む構造単位及びカルバゾール構造を含む構造単位からなる群から選択される少なくとも1種を有することが好ましい。
[ドーパント]
電荷輸送性材料は、任意の添加剤を含むことができ、例えばドーパントを更に含有してよい、ドーパントは、電荷輸送性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ものであればよく、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。電荷輸送性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。
p型ドーピングに用いられるドーパントは、電子受容性の化合物であり、例えば、ルイス酸、プロトン酸、遷移金属化合物、イオン化合物、ハロゲン化合物、π共役系化合物等が挙げられる。具体的には、ルイス酸としては、FeCl、PF、AsF、SbF、BF、BCl、BBr等;プロトン酸としては、HF、HCl、HBr、HNO、HSO、HClO等の無機酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、1−ブタンスルホン酸、ビニルフェニルスルホン酸、カンファスルホン酸等の有機酸;遷移金属化合物としては、FeOCl、TiCl、ZrCl、HfCl、NbF、AlCl、NbCl、TaCl、MoF;イオン化合物としては、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸イオン、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチドイオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオン、ヘキサフルオロアンチモン酸イオン、AsF (ヘキサフルオロ砒酸イオン)、BF (テトラフルオロホウ酸イオン)、PF (ヘキサフルオロリン酸イオン)等のパーフルオロアニオンを有する塩、アニオンとして前記プロトン酸の共役塩基を有する塩など;ハロゲン化合物としては、Cl、Br、I、ICl、ICl、IBr、IF等;π共役系化合物としては、TCNE(テトラシアノエチレン)、TCNQ(テトラシアノキノジメタン)等が挙げられる。また、特開2000−36390号公報、特開2005−75948号公報、特開2003−213002号公報等に記載の電子受容性化合物を用いることも可能である。好ましくは、ルイス酸、イオン化合物、π共役系化合物等である。
n型ドーピングに用いられるドーパントは、電子供与性の化合物であり、例えば、Li、Cs等のアルカリ金属;Mg、Ca等のアルカリ土類金属;LiF、CsCO等のアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の塩;金属錯体;電子供与性有機化合物などが挙げられる。
電荷輸送性ポリマーA及び/又は電荷輸送性ポリマーBが重合性官能基を有する場合は、有機層の溶解度の変化を容易にするために、ドーパントとして重合性官能基に対する重合開始剤として作用し得る化合物を用いることが好ましい。
[他の任意成分]
電荷輸送性材料は、電荷輸送性低分子化合物、他のポリマー等を更に含有してもよい。
[含有量]
電荷輸送性材料中の電荷輸送性ポリマーA及び電荷輸送性ポリマーBの合計の含有量は、良好な電荷輸送性を得る観点から、電荷輸送性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。電荷輸送性ポリマーA及び電荷輸送性ポリマーBの含有量の上限は特に限定されず、100質量%とすることも可能である。ドーパント等の添加剤を含むことを考慮し、電荷輸送性ポリマーA及び電荷輸送性ポリマーBの含有量を、例えば95質量%以下、90質量%以下等としてもよい。
電荷輸送性ポリマーAと電荷輸送性ポリマーBと含有量の割合(質量比A/B)は、電荷輸送性ポリマーA及び電荷輸送性ポリマーBをバランスよく存在させ、電荷の輸送性を向上させる観点から、2/8以上が好ましく、3/7以上がより好ましく、4/6以上が更に好ましい。また、A/Bの値は、同様の観点から、8/2以下が好ましく、7/3以下がより好ましく、6/4以下が更に好ましい。
ドーパントを含有する場合、その含有量は、電荷輸送性材料の電荷輸送性を向上させる観点から、電荷輸送性材料の全質量に対して、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上が更に好ましい。また、成膜性を良好に保つ観点から、電荷輸送性材料の全質量に対して、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。
[用途]
電荷輸送性材料は、有機エレクトロニクス材料、有機エレクトロルミネッセンス材料、有機光電変素子材料、有機トランジスタ材料等として好ましく用いられる。
<インク組成物>
本発明の実施形態であるインク組成物は、前記実施形態の電荷輸送性材料と、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]
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。
水を使用する場合は、有機層に残存する水により有機エレクトロニクス素子の劣化が引き起こされることを防ぐために、高温で長時間の乾燥を行うことが好ましい。この点を考慮すると、溶媒は、有機溶媒であることが好ましく、沸点が100℃以下の有機溶媒であることがより好ましい。
[重合開始剤]
電荷輸送性ポリマーA及び/又は電荷輸送性ポリマーB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。
[添加剤]
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。
[含有量]
電荷輸送性ポリマーAと電荷輸送性ポリマーBと含有量の割合(質量比A/B)は、電荷輸送性ポリマーA及び電荷輸送性ポリマーBをバランスよく存在させ、電荷の輸送性を向上させる観点から、2/8以上が好ましく、3/7以上がより好ましく、4/6以上が更に好ましい。また、A/Bの値は、同様の観点から、8/2以下が好ましく、7/3以下がより好ましく、6/4以下が更に好ましい。
均質なインク組成物を得る観点から、電荷輸送性ポリマーAと電荷輸送性ポリマーBとは、同じ骨格(すなわち、置換基及び他の構造との結合位置を除き同じ構造)を含む構造単位を有することが好ましい。より好ましくは、電荷輸送性ポリマーAが、芳香族アミン構造を含む構造単位及びカルバゾール構造を含む構造単位の少なくとも1種を有し、電荷輸送性ポリマーAが芳香族アミン構造を含む構造単位を有する場合には、電荷輸送性ポリマーBも芳香族アミン構造を含む構造単位を有し、電荷輸送性ポリマーBがカルバゾール構造を含む構造単位を有する場合には、電荷輸送性ポリマーBもカルバゾール構造を含む構造単位を有することが好ましい。ただし、電荷輸送性ポリマーAと電荷輸送性ポリマーBとに含まれる芳香族アミン構造及びカルバゾール構造では、置換基及び他の構造との結合位置は異なっていてもよい。均質なインク組成物を用いることは、有機層中の電荷輸送性ポリマーA及び電荷輸送性ポリマーBの面方向の凝集を防ぐという観点から好ましい。
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の合計の割合が、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の合計の割合が、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。
<有機層>
本発明の実施形態である有機層は、電荷輸送性材料を含有し、一方の面側に電荷輸送性ポリマーAが偏在している。有機層は、前記実施形態のインク組成物を用いて形成することができる。また、本発明の実施形態である有機層の製造方法は、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、硬化させる工程等の任意の工程を更に含んでもよい。インク組成物を用いることによって、塗布法により、濃度差を有する有機層を良好かつ簡便に形成できる。例えば、有機層Aと有機層Bとを形成する場合、従来の製造方法によれば、インク組成物を塗布する工程を2回行う必要があった。しかし、本実施形態の製造方法によれば、インク組成物を塗布する工程を1回行うことによって、有機層Aと有機層Bとの機能を備えた有機層を形成することができる。有機層が濃度差を有することは、例えば、有機層表面と液体(例えば、水、ジヨードメタン等)との接触角測定、飛行時間二次イオン質量分析(TOF−SIMS)などによって確認できる。
塗布方法としては、例えば、スピンコーティング法;キャスト法;浸漬法;凸版印刷、凹版印刷、オフセット印刷、平版印刷、凸版反転オフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷等の有版印刷法;インクジェット法等の無版印刷法などの公知の方法が挙げられる。塗布法によって有機層を形成する場合、塗布後に得られた有機層(塗布層)を、ホットプレート又はオーブンを用いて乾燥させ、溶媒を除去してもよい。
電荷輸送性ポリマーA及び/又は電荷輸送性ポリマーBが重合性官能基を有する場合、光照射、加熱処理等により電荷輸送性ポリマーA及び/又は電荷輸送性ポリマーBの重合反応を進行させ、有機層の溶解度を変化させることができる。溶解度を変化させた有機層を積層することで、有機エレクトロニクス素子の多層化を容易に図ることが可能となる。
乾燥後又は硬化後の有機層の厚さは、電荷輸送の効率を向上させる観点から、好ましくは0.1nm以上であり、より好ましくは1nm以上であり、更に好ましくは3nm以上である。また、有機層の厚さは、電気抵抗を小さくする観点から、好ましくは300nm以下であり、より好ましくは200nm以下であり、更に好ましくは100nm以下である。
有機層中に大きな濃度差を形成する観点から、電荷輸送性ポリマーAは、水との接触角が、90度以上であることが好ましく、93度以上であることがより好ましく、96度以上であることが更に好ましい。上限は特に限定されないが、例えば、110度以下である。また、同じ観点から、電荷輸送性ポリマーAは、ジヨードメタンとの接触角が、35度以上であることが好ましく、40度以上であることがより好ましく、45度以上であることが更に好ましい。上限は特に限定されないが、例えば、80度以下である。
水との接触角を大きくするには、電荷輸送性ポリマーAへのフルオロアルキル基及びフルオロアリール基からなる群から選択される少なくとも1種の導入量を多くすればよい。
有機層中に大きな濃度差を形成する観点から、電荷輸送性ポリマーBは、水にとの接触角が、98度以下であることが好ましく、96度以下であることがより好ましく、94度以下であることが更に好ましい。下限は特に限定されないが、例えば、80度以上である。また、同じ観点から、電荷輸送性ポリマーAは、ジヨードメタンとの接触角が、45度以下であることが好ましく、40度以下であることがより好ましく、35度以下であることが更に好ましい。下限は特に限定されないが、例えば、20度以上である。
水との接触角を小さくするには、電荷輸送性ポリマーBへフルオロアルキル基及びフルオロアリール基を導入しないことが必要である。
ただし、電荷輸送性ポリマーAの水及びジヨードメタンとの接触角は、電荷輸送性ポリマーBの水及びジヨードメタンとの接触角よりも大きいことが好ましい。
電荷輸送性ポリマーAと電荷輸送性ポリマーBとの水に対する接触角の差は、2度以上であることが好ましく、3度以上であることがより好ましく、4度以上であることが更に好ましい。また、電荷輸送性ポリマーAと電荷輸送性ポリマーBとのジヨードメタンに対する接触角の差は、5度以上であることが好ましく、10度以上であることがより好ましく、15度以上であることが更に好ましい。
電荷輸送性ポリマーAの接触角とは、電荷輸送性ポリマーA及び溶媒のみを含む塗布溶液を用いて電荷輸送性ポリマーAからなる有機層を形成し、形成された有機層について測定した接触角をいう。有機層の接触角の測定方法は、実施例に示した方法に従い行う。電荷輸送性ポリマーBの接触角についても同様である。
<有機エレクトロニクス素子>
本発明の実施形態である有機エレクトロニクス素子は、少なくとも一つ以上の前記実施形態の有機層を有する。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、本発明の実施形態である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、少なくとも前記実施形態のインク組成物を塗布する工程を含む。
<有機EL素子>
本発明の実施形態である有機EL素子は、少なくとも一つ以上の前記実施形態の有機層を有する。有機EL素子は、通常、発光層、陽極、陰極、及び基板を備えている。有機EL素子は、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層等の正孔輸送性の層;電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層等の電子輸送性の層などの他の機能層を更に備えている。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、前記有機層を発光層又は他の機能層として有し、より好ましくは他の機能層として有し、更に好ましくは正孔注入層、正孔輸送層、及び電子ブロック層の少なくとも1種として有する。有機層には、2つ以上の機能を持たせることができる。好ましくは、正孔注入層及び正孔輸送層の機能、正孔輸送層と電子ブロック層の機能等である。また、本発明の実施形態である有機EL素子の製造方法は、有機層を形成するために、少なくとも前記実施形態のインク組成物を塗布する工程を含む。
図1は、有機EL素子の一実施形態を示す断面模式図である。図1の有機EL素子は、基板5上に、陽極1、前記実施形態の有機層2、発光層3、及び陰極4をこの順に有する。図1においては、濃度差の状態を表すために、電荷輸送性ポリマーAを白丸Aで示し、電荷輸送性ポリマーBを黒丸Bで示す。図1中の白丸B及び黒丸Aは、電荷輸送性ポリマーA及び電荷輸送性ポリマーBが、有機層中に円又は球の形態で存在することを意味するものではない。
図2は、有機EL素子の他の一実施形態を示す断面模式図である。図2の有機EL素子は、基板5上に、陽極1、前記実施形態の有機層2、発光層3、電子輸送層6、電子注入層7、及び陰極4をこの順に有している。
以下、各層について説明する。
[発光層]
発光層に用いる材料として、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。
蛍光材料として、ペリレン、クマリン、ルブレン、キナクドリン、スチルベン、色素レーザー用色素、アルミニウム錯体、これらの誘導体等の低分子化合物;ポリフルオレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリビニルカルバゾール、フルオレンーベンゾチアジアゾール共重合体、フルオレン−トリフェニルアミン共重合体、これらの誘導体等のポリマー;これらの混合物等が挙げられる。
燐光材料として、Ir、Pt等の金属を含む金属錯体などを使用できる。Ir錯体としては、例えば、青色発光を行うFIr(pic)(イリジウム(III)ビス[(4,6−ジフルオロフェニル)−ピリジネート−N,C]ピコリネート)、緑色発光を行うIr(ppy)(ファク トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム)、赤色発光を行う(btp)Ir(acac)(ビス〔2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジナート−N,C〕イリジウム(アセチル−アセトネート))、Ir(piq)(トリス(1−フェニルイソキノリン)イリジウム)等が挙げられる。Pt錯体としては、例えば、赤色発光を行うPtOEP(2、3、7、8、12、13、17、18−オクタエチル−21H、23H−フォルフィンプラチナ)等が挙げられる。
発光層が燐光材料を含む場合、燐光材料の他に、更にホスト材料を含むことが好ましい。ホスト材料としては、低分子化合物、ポリマー、又はデンドリマーを使用できる。低分子化合物としては、例えば、CBP(4,4’−ビス(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル)、mCP(1,3−ビス(9−カルバゾリル)ベンゼン)、CDBP(4,4’−ビス(カルバゾール−9−イル)−2,2’−ジメチルビフェニル)、これらの誘導体等が、ポリマーとしては、前記実施形態の電荷輸送性材料、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレン、ポリフルオレン、これらの誘導体等が挙げられる。
熱活性化遅延蛍光材料としては、例えば、Adv. Mater., 21, 4802-4906 (2009);Appl. Phys. Lett., 98, 083302 (2011);Chem. Comm., 48, 9580 (2012);Appl. Phys. Lett., 101, 093306 (2012);J. Am. Chem. Soc., 134, 14706 (2012);Chem. Comm., 48, 11392 (2012);Nature, 492, 234 (2012);Adv. Mater., 25, 3319 (2013);J. Phys. Chem. A, 117, 5607 (2013);Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 15850 (2013);Chem. Comm., 49, 10385 (2013);Chem. Lett., 43, 319 (2014)等に記載の化合物が挙げられる。
[正孔輸送層、正孔注入層、及び電子ブロック層]
正孔輸送層、正孔注入層、及び電子ブロック層に用いられる材料として、上記実施形態の電荷輸送性材料が挙げられる。また、正孔輸送層、正孔注入層、及び電子ブロック層に用いられる材料として、電荷輸送性ポリマーAを単独で、又は、電荷輸送性ポリマーBを単独で使用することも可能である。
さらに、公知の材料として、例えば、芳香族アミン系化合物(例えば、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン(α-NPD)などの芳香族ジアミン)、フタロシアニン系化合物、チオフェン系化合物(例えば、チオフェン系導電性ポリマー(例えば、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン):ポリ(4−スチレンスルホン酸塩)(PEDOT:PSS)等)等が挙げられる。
[電子輸送層、電子注入層、及び正孔ブロック層]
電子輸送層、電子注入層、及び正孔ブロック層に用いる材料としては、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、前記実施形態の電荷輸送性材料も使用できる。
[陰極]
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]
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))が挙げられる。
[基板]
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フレキシブル基板であることが好ましい。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。
樹脂フィルムとしては、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、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート等からなるフィルムが挙げられる。
樹脂フィルムを用いる場合、水蒸気、酸素等の透過を抑制するために、樹脂フィルムへ酸化珪素、窒化珪素等の無機物をコーティングして用いてもよい。
[封止]
有機EL素子は、外気の影響を低減させて長寿命化させるため、封止されていてもよい。封止に用いる材料としては、ガラス、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、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等のプラスチックフィルム、又は酸化珪素、窒化ケイ素等の無機物を用いることができるが、これらに限定されることはない。
封止の方法も、特に限定されず、公知の方法で行うことができる。
[発光色]
有機EL素子の発光色は特に限定されるものではない。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。
白色の有機EL素子を形成する方法としては、複数の発光材料を用いて複数の発光色を同時に発光させて混色させる方法を用いることができる。複数の発光色の組み合わせとしては、特に限定されないが、青色、緑色及び赤色の3つの発光極大波長を含有する組み合わせ、青色と黄色、黄緑色と橙色等の2つの発光極大波長を含有する組み合わせなどが挙げられる。発光色の制御は、発光材料の種類と量の調整により行うことができる。
<表示素子、照明装置、表示装置>
本発明の実施形態である表示素子は、前記実施形態の有機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。
また、本発明の実施形態である照明装置は、本発明の実施形態の有機EL素子を備えている。さらに、本発明の実施形態である表示装置は、照明装置と、表示手段として液晶素子とを備えている。例えば、表示装置は、バックライトとして本発明の実施形態である照明装置を用い、表示手段として公知の液晶素子を用いた表示装置、すなわち液晶表示装置とすることができる。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<電荷輸送性ポリマーの調製>
以下のようにして、電荷輸送性ポリマーを調製した。
(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、サンプル管にトリス(t−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、触媒の溶液を得た。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。
(調製例1−電荷輸送性ポリマー1)
三口丸底フラスコに、下記のモノマー1(2.0mmol)、モノマー2(5.0mmol)、モノマー3(4.0mmol)、及びアニソール(20mL)を加え、さらに、別途調製したPd触媒の溶液(7.5mL)を加え、撹拌した。30分撹拌した後、上記フラスコ内に、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。この混合物を2時間にわたって、加熱還流した。なお、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。
反応終了後、有機層を水洗し、次いで、有機層をメタノール−水(9:1)に注いだ。生じた沈殿をろ過により回収して真空乾燥することで粗精製ポリマーを得た。得られた粗精製ポリマーを酢酸エチル(ポリマー質量1.5gに対し50mL)中で、60℃で30分撹拌し、熱ろ過することで低分子量成分を除去した。同様の操作を3回繰り返した後、ポリマーを乾燥させた。十分に乾燥した後、ポリマーをトルエンに溶解し、10質量%のポリマー溶液とした。この溶液にポリマーと同質量のスカベンジャSi−thiol(3−メルカプトプロピルシリカゲル、バイオタージ・ジャパン株式会社製)を加え、室温で5時間以上撹拌した。この後、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「25JP020AN」)にてSi−thiolをろ過により除去し、メタノールと混合して再沈殿した。ポリマーをろ過により回収し、デシケータ中で真空乾燥して精製された電荷輸送性ポリマー1を得た。以下の条件により電荷輸送性ポリマー1の数平均分子量及び重量平均分子量を測定し、分散度を求めた。
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)
(調製例2−電荷輸送性ポリマー2)
三口丸底フラスコに、下記のモノマー4(2.0mmol)、モノマー2(5.0mmol)、モノマー5(4.0mmol)、及びアニソール(20mL)を加え、さらに、別途調製したPd触媒の溶液(7.5mL)を加えた以外は調製例1と同様に、電荷輸送性ポリマー2を得た。
(調製例3−電荷輸送性ポリマー3)
三口丸底フラスコに、下記のモノマー1(2.0mmol)、モノマー2(5.0mmol)、モノマー5(4.0mmol)、及びアニソール(8mL)を加え、さらに、別途調製したPd触媒の溶液(7.5mL)を加えた以外は調製例1と同様に、電荷輸送性ポリマー3を得た。
(調製例4−電荷輸送性ポリマー4)
三口丸底フラスコに、下記のモノマー1(2.0mmol)、モノマー2(5.0mmol)、モノマー3(4.0mmol)、及びアニソール(30mL)を加え、さらに、別途調製したPd触媒の溶液(7.5mL)を加えた以外は調製例1と同様に、電荷輸送性ポリマー4を得た。
(調製例5−電荷輸送性ポリマー5)
三口丸底フラスコに、下記のモノマー4(2.0mmol)、モノマー2(5.0mmol)、モノマー6(4.0mmol)、及びアニソール(4mL)を加えた以外は調製例1と同様に、電荷輸送性ポリマー5を得た。
(調製例6−電荷輸送性ポリマー6)
三口丸底フラスコに、下記のモノマー7(4.0mmol)、モノマー2(5.0mmol)、モノマー3(2.0mmol)及びアニソール(4mL)を加え、さらに、別途調製したPd触媒の溶液(7.5mL)を加えた以外は調製例1と同様に、電荷輸送性ポリマー6を得た。
(調製例7−電荷輸送性ポリマー7)
三口丸底フラスコに、下記のモノマー8(2.0mmol)、モノマー2(5.0mmol)、モノマー3(4.0mmol)、及びアニソール(4mL)を加えた以外は調製例1と同様に、電荷輸送性ポリマー7を得た。
電荷輸送性ポリマー1〜7の数平均分子量、重量平均分子量、及び分散度を表1に示す。
<実施例1 有機層の形成及び評価>
以下のようにして有機層を形成し、有機層の表面の接触角を評価した。
[有機層E1]
電荷輸送性ポリマー1(1.0mg)、電荷輸送性ポリマー3(19.0mg)、及びトルエン(750μL)を混合し、塗布溶液を調製した。得られた塗布溶液を、ITOを1.6mm幅にパターンニングしたガラス基板(22mm×28mm×1mm)上に、回転数3,000min−1でスピンコートした。
次いで、ガラス基板をホットプレート上で乾燥窒素環境下、180℃、10分間加熱して乾燥させ有機層E1(厚さ50nm)を形成した。
形成した有機層E1の表面を、以下の手順で評価した。評価は、接触角計(協和界面科学株式会社製「DropMaster500」)を用いて、有機層に対する、純水とジヨードメタンの接触角をそれぞれ測定することにより行った。
大気下、室温(25℃)で、純水(25℃)又はジヨードメタン(25℃)をシリンジ(「DropMaster500」標準付属品)の針先から1μL出し、針先に液滴を形成した。液滴が有機層に触れるまで針先を有機層に近づけた。液滴が有機層に触れたところでシリンジを有機層から離した。着滴してから(液滴が有機層に触れてから)10秒後の液滴を画像解析し、θ/2法により接触角を求め、4回の平均値を算出した。
[有機層C1]
ITOを1.6mm幅にパターンニングしたガラス基板上に、電荷輸送性ポリマー1(20.0mg)及びトルエン(750μL)を混合した塗布溶液を、3,000min−1でスピンコートした。以後の操作は実施例1と同様にして有機層C1(厚さ50nm)を形成し、接触角測定を行った。
[有機層C2]
ITOを1.6mm幅にパターンニングしたガラス基板上に、電荷輸送性ポリマー3(20.0mg)及びトルエン(750μL)を混合した塗布溶液を、3,000min−1でスピンコートした。以後の操作は実施例1と同様にして有機層C2(厚さ50nm)を形成し、接触角測定を行った。
有機層E1では電荷輸送性ポリマー1と電荷輸送性ポリマー3を5:95の割合で混合して有機層を作製した。電荷輸送性ポリマー1の塗布溶液中の存在比率が5質量%であるにも関わらず、電荷輸送性ポリマー1のみからなる有機層C1の接触角と同等の値となった。このことから、電荷輸送性ポリマー1が表面に偏在し、有機層E1には自発的に濃度差が生じているといえる。
<実施例2 有機EL素子の作製及び特性評価>
[有機EL素子E1]
ITOを1.6mm幅にパターンニングしたガラス基板上に、電荷輸送性ポリマー1(2.0mg)、電荷輸送性ポリマー2(2.5mg)、及びトルエン(500μL)を混合した塗布溶液を、3,000min−1でスピンコートした。以後の操作は乾燥窒素環境下で行った。
次いで、ホットプレート上で180℃、10分間加熱して乾燥させ、正孔輸送性層(40nm)を形成した。
その後、得られたガラス基板を真空蒸着機中に移し、CBP+Ir(ppy)(40nm)、BAlq(10nm)、Alq(30nm)、LiF(膜厚0.5nm)、及びAl(膜厚100nm)の順に蒸着した。
電極形成後、大気開放することなく、乾燥窒素環境中にガラス基板を移動し、0.7mmの無アルカリガラスに0.4mmのザグリを入れた封止ガラスとガラス基板を、光硬化性エポキシ樹脂を用いて貼り合わせることにより封止を行い、多層構造の有機EL素子E1を作製した。
また、上記と同じ方法により別途作製した正孔輸送性層について、<実施例1 有機層の形成及び評価>における評価方法に従い、電荷輸送性ポリマー1の偏在化の有無を評価した。
[有機EL素子C1、並びに、有機EL素子E2〜E5]
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、有機EL素子E5では、塗布溶液に下記イオン性化合物Iを更に加えた以外は有機EL素子E1と同様に、有機EL素子C1、並びに、有機EL素子E2〜E5を作製した。また、有機EL素子E1と同様に、正孔輸送性層について、電荷輸送性ポリマーAの偏在化の有無を評価した。
有機EL素子を大気中に移し、室温(25℃)で素子特性の評価を行った。評価結果を表4に示す。
有機EL素子C1及びE1〜E5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/mにおける発光効率(電流効率)を測定した。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。
電荷輸送性ポリマーAの偏在が確認されたことから、正孔輸送性層は、正孔輸送層としての機能を発揮する領域(電荷輸送性ポリマーAの濃度が高い領域)と、正孔注入層としての機能を発揮する領域(電荷輸送性ポリマーAが偏在していない、電荷輸送性ポリマーBの濃度が高い領域)とを有していることがわかる。表4からわかるように、有機EL素子E1〜E5では電荷輸送性ポリマーAが偏在することで、有機EL素子C1に比べて発光効率が向上した。
<実施例3 有機EL素子の特性評価>
有機EL素子E1及びE2について、更に、駆動電圧及び発光寿命を測定した。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/m)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。評価結果を表5に示す。
表5からわかるように、有機EL素子E1では、電荷輸送性ポリマーAの分子量が大きいことにより、有機EL素子E2と比べて、発光効率が高く、駆動電圧が低く、発光寿命が優れるという結果が得られた。
<実施例4 有機EL素子の作製及び特性評価>
[有機EL素子C2]
ITOを1.6mm幅にパターンニングしたガラス基板上に、電荷輸送性ポリマー5(2.0mg)、上記イオン性化合物I(0.13mg)、及びトルエン(500μL)を混合した塗布溶液を、3,000min−1でスピンコートした。
次いで、乾燥窒素環境下、ホットプレート上で180℃、10分間加熱して硬化させ、正孔注入層(40nm)を形成した。
上記で得た正孔注入層の上に電荷輸送性ポリマー1(2.5mg)及びトルエン(500μL)を混合した塗布溶液を、3,000min−1でスピンコートした。
次いで、乾燥窒素環境下、ホットプレート上で180℃、10分間加熱して乾燥させ、正孔輸送層(40nm)を形成した。
次に、得られたガラス基板を真空蒸着機中に移し、CBP+Ir(ppy)(40nm)、BAlq(10nm)、Alq(30nm)、LiF(膜厚0.5nm)、Al(膜厚100nm)の順に蒸着した。
電極形成後、大気開放することなく、乾燥窒素環境中にガラス基板を移動し、0.7mmの無アルカリガラスに0.4mmのザグリを入れた封止ガラスとガラス基板を、光硬化性エポキシ樹脂を用いて貼り合わせることにより封止を行い、多層構造の有機EL素子を作製した。
有機EL素子C2に電圧を印加したところ、緑色発光が確認された。有機EL素子C2について、上記と同様の方法で発光効率(電流効率)を測定した。また、有機EL素子E1、E3〜E5、及びC2について、更に、上記と同様の方法で駆動電圧及び発光寿命を測定した。評価結果を表6に示す。
表6からわかるように、有機EL素子E1及びE3〜E5では、電荷輸送性ポリマーAが偏在し、かつ、電荷輸送性ポリマーAの分子量が大きいことにより、発光効率が高く、駆動電圧が低く、発光寿命が優れるという結果が得られた。
1 陽極
2 有機層
3 発光層
4 陰極
5 基板
6 電子輸送層
7 電子注入層
A 電荷輸送性ポリマーA
B 電荷輸送性ポリマーB

Claims (15)

  1. フルオロアルキル基及びフルオロアリール基からなる群から選択される少なくとも1種を有する電荷輸送性ポリマーAと、フルオロアルキル基及びフルオロアリール基を有しない電荷輸送性ポリマーBとを含有する、電荷輸送性材料。
  2. 正孔注入層、正孔輸送層、及び電子ブロック層からなる群から選択される少なくとも1種の形成に用いられる、請求項1に記載の電荷輸送性材料。
  3. 前記電荷輸送性ポリマーA及び前記電荷輸送性ポリマーBからなる群から選択される少なくとも1種が、分岐構造を有する、請求項1又は2に記載の電荷輸送性材料。
  4. 前記電荷輸送性ポリマーA及び前記電荷輸送性ポリマーBの数平均分子量が、いずれも1,000以上である、請求項1〜3のいずれかに記載の電荷輸送性材料。
  5. 前記電荷輸送性ポリマーA及び前記電荷輸送性ポリマーBが、いずれも、芳香族アミン構造を含む構造単位及びカルバゾール構造を含む構造単位からなる群から選択される少なくとも1種を有する、請求項1〜4のいずれかに記載の電荷輸送性材料。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の電荷輸送性材料と、溶媒とを含む、インク組成物。
  7. 請求項1〜5のいずれかに記載の電荷輸送性材料を含有し、一方の面側に前記電荷輸送性ポリマーAが偏在している、有機層。
  8. 請求項7に記載の有機層を備えた、有機エレクトロニクス素子。
  9. 請求項7に記載の有機層を備えた、有機エレクトロルミネセンス素子。
  10. 請求項9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。
  11. 請求項9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。
  12. 請求項11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。
  13. 請求項6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。
  14. 請求項6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。
  15. 請求項6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。
JP2018516918A 2016-05-10 2017-04-20 電荷輸送性材料、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 Pending JPWO2017195559A1 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016094599 2016-05-10
JP2016094599 2016-05-10
PCT/JP2017/015893 WO2017195559A1 (ja) 2016-05-10 2017-04-20 電荷輸送性材料、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

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021002806A Division JP2021061445A (ja) 2016-05-10 2021-01-12 電荷輸送性材料、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

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2017195559A1 true JPWO2017195559A1 (ja) 2019-03-22

Family

ID=60267056

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018516918A Pending JPWO2017195559A1 (ja) 2016-05-10 2017-04-20 電荷輸送性材料、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
JP2021002806A Pending JP2021061445A (ja) 2016-05-10 2021-01-12 電荷輸送性材料、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
JP2022093180A Active JP7425418B2 (ja) 2016-05-10 2022-06-08 電荷輸送性材料、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

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021002806A Pending JP2021061445A (ja) 2016-05-10 2021-01-12 電荷輸送性材料、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
JP2022093180A Active JP7425418B2 (ja) 2016-05-10 2022-06-08 電荷輸送性材料、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

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3457449A4 (ja)
JP (3) JPWO2017195559A1 (ja)
KR (1) KR102148918B1 (ja)
CN (1) CN109155369A (ja)
TW (1) TW201807008A (ja)
WO (1) WO2017195559A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019097714A1 (ja) * 2017-11-20 2019-05-23 日立化成株式会社 有機薄膜の製造方法、有機薄膜及びその利用
WO2020012601A1 (ja) * 2018-07-12 2020-01-16 日立化成株式会社 電荷輸送性ポリマー及び有機エレクトロニクス素子
JP7463890B2 (ja) 2020-07-13 2024-04-09 株式会社レゾナック 有機エレクトロニクス材料、インク組成物、有機層、有機エレクトロニクス素子、有機エレクトロルミネセンス素子、照明装置、表示素子、及び表示装置
WO2024121993A1 (ja) * 2022-12-07 2024-06-13 株式会社レゾナック 電荷輸送性材料、電荷輸送性材料の製造方法、及び有機エレクトロルミネセンス素子

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004500468A (ja) * 2000-03-10 2004-01-08 ケンブリッジ ディスプレイ テクノロジー リミテッド コポリマー
JP2007221132A (ja) * 2006-02-13 2007-08-30 Samsung Sdi Co Ltd 有機発光素子
JP2007531762A (ja) * 2004-03-31 2007-11-08 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 電荷輸送材料として使用するトリアリールアミン化合物
JP2009043896A (ja) * 2007-08-08 2009-02-26 Canon Inc 有機発光素子及びディスプレイ
JP2009231843A (ja) * 2008-03-24 2009-10-08 Air Products & Chemicals Inc 有機エレクトロルミネセンス素子及び製造方法
JP2010021422A (ja) * 2008-07-11 2010-01-28 Canon Inc 有機発光素子及びこれを備える表示装置
JP2012524834A (ja) * 2009-04-24 2012-10-18 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 導電性ポリマー組成物およびそれから作製されたフィルム
JP2013155294A (ja) * 2012-01-30 2013-08-15 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料およびその用途
WO2014132917A1 (ja) * 2013-02-28 2014-09-04 日産化学工業株式会社 電荷輸送性ワニス
JP2014526144A (ja) * 2011-07-05 2014-10-02 プレックストロニクス インコーポレーティッド 垂直に相分離している有機半導体材料層
JP2014529196A (ja) * 2011-10-12 2014-10-30 ポハン工科大学校産学協力団Postech Academy−Industry Foundation 単純化された有機発光素子及びその製造方法
WO2015050057A1 (ja) * 2013-10-01 2015-04-09 日産化学工業株式会社 電荷輸送性ワニス
WO2015146957A1 (ja) * 2014-03-27 2015-10-01 日産化学工業株式会社 電荷輸送性ワニス
WO2016006674A1 (ja) * 2014-07-10 2016-01-14 日産化学工業株式会社 フッ素原子含有重合体及びその利用
WO2016136425A1 (ja) * 2015-02-27 2016-09-01 日産化学工業株式会社 フッ素原子含有重合体及びその利用

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6916902B2 (en) * 2002-12-19 2005-07-12 Dow Global Technologies Inc. Tricyclic arylamine containing polymers and electronic devices therefrom
JP2006279007A (ja) 2005-03-02 2006-10-12 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
CN101331625B (zh) * 2005-10-28 2016-03-09 日产化学工业株式会社 用于喷雾或喷墨涂覆的电荷传输性清漆
EP2203944B1 (de) * 2007-10-24 2014-04-16 Merck Patent GmbH Optoelektronische vorrichtung
JP6031030B2 (ja) * 2011-06-27 2016-11-24 新日鉄住金化学株式会社 有機電界発光素子用重合体及びそれを用いた有機電界発光素子
JP2016525781A (ja) * 2013-07-29 2016-08-25 メルク、パテント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツングMerck Patent GmbH 電気光学素子およびその使用

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004500468A (ja) * 2000-03-10 2004-01-08 ケンブリッジ ディスプレイ テクノロジー リミテッド コポリマー
JP2007531762A (ja) * 2004-03-31 2007-11-08 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 電荷輸送材料として使用するトリアリールアミン化合物
JP2007221132A (ja) * 2006-02-13 2007-08-30 Samsung Sdi Co Ltd 有機発光素子
JP2009043896A (ja) * 2007-08-08 2009-02-26 Canon Inc 有機発光素子及びディスプレイ
JP2009231843A (ja) * 2008-03-24 2009-10-08 Air Products & Chemicals Inc 有機エレクトロルミネセンス素子及び製造方法
JP2010021422A (ja) * 2008-07-11 2010-01-28 Canon Inc 有機発光素子及びこれを備える表示装置
JP2012524834A (ja) * 2009-04-24 2012-10-18 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 導電性ポリマー組成物およびそれから作製されたフィルム
JP2014526144A (ja) * 2011-07-05 2014-10-02 プレックストロニクス インコーポレーティッド 垂直に相分離している有機半導体材料層
JP2014529196A (ja) * 2011-10-12 2014-10-30 ポハン工科大学校産学協力団Postech Academy−Industry Foundation 単純化された有機発光素子及びその製造方法
JP2013155294A (ja) * 2012-01-30 2013-08-15 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料およびその用途
WO2014132917A1 (ja) * 2013-02-28 2014-09-04 日産化学工業株式会社 電荷輸送性ワニス
WO2015050057A1 (ja) * 2013-10-01 2015-04-09 日産化学工業株式会社 電荷輸送性ワニス
WO2015146957A1 (ja) * 2014-03-27 2015-10-01 日産化学工業株式会社 電荷輸送性ワニス
WO2016006674A1 (ja) * 2014-07-10 2016-01-14 日産化学工業株式会社 フッ素原子含有重合体及びその利用
WO2016136425A1 (ja) * 2015-02-27 2016-09-01 日産化学工業株式会社 フッ素原子含有重合体及びその利用

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021061445A (ja) 2021-04-15
TW201807008A (zh) 2018-03-01
EP3457449A4 (en) 2020-01-22
CN109155369A (zh) 2019-01-04
WO2017195559A1 (ja) 2017-11-16
KR20180133257A (ko) 2018-12-13
KR102148918B1 (ko) 2020-08-28
JP2022123002A (ja) 2022-08-23
EP3457449A1 (en) 2019-03-20
JP7425418B2 (ja) 2024-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6939935B2 (ja) 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
JP7425418B2 (ja) 電荷輸送性材料、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
JP7044063B2 (ja) 有機エレクトロニクス材料及びその利用
JP6954297B2 (ja) 有機エレクトロニクス材料、インク組成物、及び有機エレクトロニクス素子
JP2017069324A (ja) 有機エレクトロニクス材料、有機層、有機エレクトロニクス素子、有機エレクトロルミネセンス素子、表示素子、照明装置、及び表示素子
WO2017043502A1 (ja) 有機エレクトロニクス材料及びその利用
JP2017123438A (ja) 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
WO2018146779A1 (ja) 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
WO2018021381A1 (ja) 有機エレクトロニクス材料
WO2017179661A1 (ja) 電荷輸送性材料、該材料を用いたインク組成物、有機エレクトロニクス素子、有機エレクトロルミネセンス素子、表示素子、照明装置、及び表示装置
WO2018020571A1 (ja) 有機エレクトロニクス材料
WO2020065926A1 (ja) 有機エレクトロニクス材料及びその利用
JP6816540B2 (ja) 電荷輸送性材料、該材料を用いたインク組成物、有機エレクトロニクス素子、有機エレクトロルミネセンス素子、表示素子、照明装置、及び表示装置
JP2017069385A (ja) 電荷輸送性材料、該材料を用いたインク組成物、有機エレクトロニクス素子、有機エレクトロルミネセンス素子、表示素子、照明装置、及び表示装置
JP6641845B2 (ja) 電荷輸送性材料、該材料を用いたインキ組成物、有機エレクトロニクス素子、有機エレクトロルミネセンス素子、表示素子、照明装置、及び表示装置
WO2018159694A1 (ja) 有機エレクトロニクス材料及びその利用
JP6775731B2 (ja) 電荷輸送性材料及びその利用
WO2020067300A1 (ja) 有機エレクトロニクス材料及び有機エレクトロニクス素子
JP2017059718A (ja) 有機エレクトロニクス材料及び該材料を含むインク組成物、並びに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
JP6657663B2 (ja) 電荷輸送性材料、該材料を用いたインク組成物、有機エレクトロニクス素子、有機エレクトロルミネセンス素子、表示素子、表示装置及び照明装置
JP2017059724A (ja) 有機エレクトロニクス材料及び該材料を含むインク組成物、並びに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
WO2020065920A1 (ja) 有機エレクトロニクス材料及び有機エレクトロニクス素子
JP2017048271A (ja) 有機エレクトロニクス材料及び有機エレクトロニクス素子
JP2019131670A (ja) 有機エレクトロニクス材料
JP2017123362A (ja) 有機エレクトロニクス材料及びその利用

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181105

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200519

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200720

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20201013