KR20140088518A - 정공 주입 수송층용 재료, 정공 주입 수송층 형성용 잉크, 디바이스 및 이들의 제조 방법 - Google Patents

정공 주입 수송층용 재료, 정공 주입 수송층 형성용 잉크, 디바이스 및 이들의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

용액 도포법에 의한 정공 주입 수송층의 형성이 가능하여, 디바이스의 수명의 향상이 가능한 정공 주입 수송층용 재료 및 그 제조 방법, 용액 도포법에 의해 정공 주입 수송층을 형성 가능하고, 또한, 디바이스의 수명의 향상이 가능한 정공 주입 수송층 형성용 잉크 및 그 제조 방법, 고수명의 디바이스 및 그 제조 방법을 제공한다. 몰리브덴 착체와 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 반응 생성물인, 정공 주입 수송층용 재료이다.
<화학식 1>
Figure pct00013

(화학식 1 중, R1, R2, X1 및 X2는, 명세서에 기재된 바와 같음)

Description

정공 주입 수송층용 재료, 정공 주입 수송층 형성용 잉크, 디바이스 및 이들의 제조 방법{MATERIAL FOR POSITIVE HOLE INJECTION TRANSPORT LAYER, INK FOR POSITIVE HOLE INJECTION TRANSPORT LAYER, DEVICE, AND PRODUCTION METHODS FOR SAME}
본 발명은 정공 주입 수송층용 재료, 정공 주입 수송층 형성용 잉크, 디바이스 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.
유기물을 사용한 디바이스는, 유기 일렉트로루미네센스 소자(이하, 유기 EL 소자라고 함), 유기 트랜지스터, 유기 태양 전지, 유기 반도체 등, 광범위한 기본 소자 및 용도로의 전개가 기대되고 있다. 또한, 그 밖에 정공 주입 수송층을 갖는 디바이스에는, 양자 도트 발광 소자, 산화물계 화합물 태양 전지 등이 있다.
유기 EL 소자는, 발광층에 도달한 전자와 정공이 재결합할 때에 발생하는 발광을 이용한 전하 주입형의 자발광 디바이스이다. 이 유기 EL 소자는, 1987년에 T.W.Tang 등에 의해 형광성 금속 킬레이트 착체와 디아민계 분자를 포함하는 박막을 적층한 소자가 낮은 구동 전압에서 고휘도의 발광을 나타내는 것이 실증된 이래, 활발하게 개발되고 있다.
유기 EL 소자의 소자 구조는, 음극/유기층/양극으로 구성된다. 이 유기층은, 초기의 유기 EL 소자에 있어서는 발광층/정공 주입층으로 이루어지는 2층 구조였지만, 현재에는, 높은 발광 효율과 장구동 수명을 얻기 위해서, 전자 주입층/전자 수송층/발광층/정공 수송층/정공 주입층으로 이루어지는 5층 구조 등, 다양한 다층 구조가 제안되어 있다.
이들 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층, 정공 주입층 등의 발광층 이외의 층에는, 전하를 발광층에 주입 내지 수송하기 쉽게 하는 효과, 또는 블록함으로써 전자 전류와 정공 전류의 밸런스를 유지하는 효과나, 광에너지 여기자의 확산을 억제하는 등의 효과가 있다고 말해지고 있다.
전하 수송 능력 및 전하 주입 능력의 향상을 목적으로 하여, 산화성 화합물을 정공 수송성 재료에 혼합하여 전기 전도도를 높게 하는 것이 시도되고 있다(특허문헌 1, 특허문헌 2).
특허문헌 1에 있어서는, 산화성 화합물 즉 전자 수용성 화합물로서, 트리페닐아민 유도체와 육불화안티몬 등의 반대 음이온을 포함하는 화합물이나 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄 등의 탄소-탄소 이중 결합의 탄소에 시아노기가 결합한 전자 수용성이 극히 높은 화합물이 사용되고 있다.
특허문헌 2에 있어서는, 산화성 도펀트로서 일반적인 산화제를 들 수 있고, 할로겐화 금속, 루이스산, 유기산 및 아릴아민과 할로겐화 금속 또는 루이스산과의 염이 예시되어 있다.
특허문헌 3 내지 6에 있어서는, 산화성 화합물 즉 전자 수용성 화합물로서, 화합물 반도체인 금속 산화물이 사용되고 있다. 주입 특성이나 전하 이동 특성이 좋은 정공 주입층을 얻는 것을 목적으로 하여, 예를 들어 오산화바나듐이나 삼산화몰리브덴 등의 금속 산화물을 사용하여 증착법으로 박막을 형성하거나, 또는 몰리브덴 산화물과 아민계의 저분자 화합물과의 공증착에 의해 혼합막을 형성하고 있다.
특허문헌 7에 있어서는, 오산화바나듐의 도막 형성의 시도로서, 산화성 화합물 즉 전자 수용성 화합물로서, 옥소바나듐(V)트리-i-프로폭시드옥시드를 용해시킨 용액을 사용하고, 그것과 정공 수송성 고분자의 혼합 도막의 형성 후에 수증기 내에서 가수분해시켜서 바나듐 산화물로 하여, 전하 이동 착체를 형성시키는 제작 방법이 예시되어 있다.
특허문헌 8에 있어서는, 삼산화몰리브덴의 도막 형성의 시도로서, 삼산화몰리브덴을 물리적으로 분쇄하여 제작한 미립자를 용액에 분산시켜서 슬러리를 제작하고, 그것을 도포 시공하여 정공 주입층을 형성하여 장수명의 유기 EL 소자를 제작하는 것이 기재되어 있다.
한편, 유기 트랜지스터는, π 공액계의 유기 고분자나 유기 저분자를 포함하는 유기 반도체 재료를 채널 영역에 사용한 박막 트랜지스터이다. 일반적인 유기 트랜지스터는, 기판, 게이트 전극, 게이트 절연층, 소스 전극 및 드레인 전극, 및 유기 반도체층의 구성을 포함한다. 유기 트랜지스터에 있어서는, 게이트 전극에 인가하는 게이트 전압을 변화시킴으로써, 게이트 절연막과 유기 반도체막의 계면의 전하량을 제어하고, 소스 전극 및 드레인 전극 간의 전류값을 변화시켜서 스위칭을 행한다.
유기 반도체층과 소스 전극 또는 드레인 전극의 전하 주입 장벽을 저감함으로써, 유기 트랜지스터의 온 전류값을 향상시키고, 또한 소자 특성을 안정화시키는 시도로서, 유기 반도체 중에 전하 이동 착체를 도입함으로써, 전극 근방의 유기 반도체층 중의 캐리어 밀도를 증가시키는 것이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 9).
그러나, 특허문헌 1부터 특허문헌 9에 개시된 것과 같은 산화성 재료를 정공 수송성 재료에 사용해도, 장수명 소자의 실현은 곤란하거나, 또한 수명을 향상시킬 필요가 있었다.
특허문헌 10에는, 용액 도포법에 의해 정공 주입 수송층을 형성하여, 디바이스의 수명이 향상되는 방법으로서, 몰리브덴 착체의 반응 생성물 또는 텅스텐 착체의 반응 생성물을 함유하는 정공 주입 수송층을 갖는 디바이스가 개시되어 있다. 그러나, 디바이스의 수명의 한층더 향상이 요망되고 있었다.
일본 특허 공개 제2000-36390호 공보 일본 특허 제3748491호 공보 일본 특허 공개 제2006-155978호 공보 일본 특허 공개 제2007-287586호 공보 일본 특허 제3748110호 공보 일본 특허 제2824411 공보 SID 07 DIGEST p.1840-1843(2007) 일본 특허 공개 제2008-041894호 공보 일본 특허 공개 제2002-204012호 공보 일본 특허 공개 제2009-290205호 공보
특허문헌 1, 2 및 9에서 개시되어 있는 산화성 재료로는 장수명 소자의 실현이 곤란한 것은, 정공 수송성 재료에 대한 산화 능력이 낮거나, 재료가 일부에서 응집되거나, 인접층과의 계면에 석출되는 등, 박막 내에서의 분산 안정성이 나쁘기 때문이라고 추측된다. 이러한 구동 중에서의 분산 안정성의 변화는, 소자 내의 캐리어 주입이나 수송을 변화시키기 때문에, 수명 특성에 악영향을 미친다고 생각된다. 또한, 특허문헌 3 내지 5에서 개시되어 있는 금속 산화물에서는, 정공 주입 특성은 향상되지만, 인접하는 유기 화합물층과의 계면의 밀착성이 불충분해져, 수명 특성에 악영향을 미치고 있다고 생각된다.
또한, 특허문헌 1부터 특허문헌 9에서 개시되어 있었던 것과 같은 산화성 재료는, 용액 도포법에 의해 성막하는 정공 수송성 고분자 화합물과 동시에 용해되는 용제 용해성이 충분하지 않아, 산화성 재료만으로 응집되기 쉽거나, 사용 가능한 용제종도 한정되기 때문에 범용성이 부족한 등의 문제가 있었다. 특히 무기 화합물의 몰리브덴 산화물에 있어서는 비교적 높은 특성이 얻어지고 있지만, 용제에 불용으로서 용액 도포법을 사용할 수 없다라고 하는 과제가 있었다. 특허문헌 8과 같이 산화몰리브덴 미립자를 용매에 분산시킨 슬러리를 사용해도, 미립자의 용액화가 불안정하기 때문에, 도포막 제작 시에 요철이 크고 평활성이 나쁜 막 밖에 형성할 수 없어, 디바이스의 단락의 원인이 된다. 또한, 무기 화합물의 몰리브덴 산화물은 산소 결손형의 산화물 반도체에서, 전기 전도성은 산화수+6의 MoO3보다도 산화수+5의 Mo2O5는 상온에서 양도체이지만 대기 중에서는 불안정하여, 용이하게 열 증착할 수 있는 화합물은, MoO3 또는 MoO2 등의 안정된 가수를 갖는 산화 화합물에 한정된다.
또한, 특허문헌 7에는, 옥소바나듐(V)트리-i-프로폭시드옥시드와 정공 수송성 고분자의 혼합 도막의 형성 후에 수증기 내에서 가수분해시켜서 바나듐 산화물로 하여, 전하 이동 착체를 형성시키는 제작 방법이 예시되어 있다. 그러나, 특허문헌 7에서는, 가수분해-중축합 반응에 의해 고화되기 때문에, 바나듐이 응집되기 쉬워, 막질 제어가 곤란해서, 양호한 막이 얻어지지 않는다. 또한, 옥소바나듐(V)트리-i-프로폭시드옥시드만으로는 도막이 안되기 때문에, 정공 수송성 고분자와 혼합되어 있으므로, 특허문헌 7의 도막은 유기 성분 농도가 필연적으로 높아, 소자의 수명의 유효 성분이라고 생각되는 바나듐의 농도가 불충분해진다. 그 결과, 특허문헌 7에서는, 수명 특성이나 소자 특성에 더욱 개선이 필요하였다.
또한, 특허문헌 10에 기재된 몰리브덴 착체의 반응 생성물의 경우, 정공 수송성 고분자 화합물의 양용매인 방향족 탄화수소계 용제에 대한 용제 용해성이 충분하지 않아, 몰리브덴 착체의 반응 생성물이 응집되기 쉬운 경우가 있었다. 또한, 미반응된 카르보닐기나 수산기를 갖는 유기 용매나 상기 유기 용매의 반응 생성물이 혼재하여, 수명에 악영향을 주고 있을 가능성이 생각되었다.
성막성이나 박막의 안정성은 소자의 수명 특성과 크게 관계된다. 일반적으로 유기 EL 소자의 수명이란, 일정 전류 구동 등으로 연속 구동시켰을 때의 휘도 반감 시간으로 하고, 휘도 반감 시간이 긴 소자일수록 장구동 수명이다라고 한다.
본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 용액 도포법에 의한 정공 주입 수송층의 형성이 가능하여, 디바이스의 수명의 향상이 가능한 정공 주입 수송층용 재료 및 그 제조 방법, 용액 도포법에 의해 정공 주입 수송층을 형성 가능하고, 또한, 디바이스의 수명의 향상이 가능한 정공 주입 수송층 형성용 잉크 및 그 제조 방법, 고수명의 디바이스 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 몰리브덴 착체와, 특정한 화합물과의 반응 생성물을 정공 주입 수송층용 재료로서 사용함으로써, 용액 도포법에 의한 정공 주입 수송층의 형성이 가능하여, 디바이스의 수명의 향상이 가능하다라는 지식을 얻었다.
본 발명은 관계되는 지식에 기초하여 완성한 것이다.
본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료는, 몰리브덴 착체와 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 반응 생성물인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료의 제조 방법은, 몰리브덴 착체와 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 혼합물을 가열하여 반응 생성물을 얻는 공정과, 반응액으로부터 미반응된 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제거하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
<화학식 1>
Figure pct00001
(화학식 1 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환기를 가질 수 있고 헤테로 원자를 포함할 수 있는 탄화수소기를 나타내며, X1 및 X2는 각각 독립적으로 산소 원자, 황 원자, 또는 직접 결합을 나타내며, 단, R1 및 R2의 탄소수의 합계가 5 이상임)
본 발명에 따른 정공 주입 수송층 형성용 잉크는, 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료와, 방향족 탄화수소계 용제를 함유하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 정공 주입 수송층 형성용 잉크의 제조 방법은, 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료, 또는 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료의 제조 방법에 의해 얻어진 정공 주입 수송층용 재료를 방향족 탄화수소계 용제에 용해하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디바이스는, 기판 상에 대향하는 2개 이상의 전극과, 그 중 2개의 전극 사이에 배치된 정공 주입 수송층을 갖는 디바이스이며, 상기 정공 주입 수송층이 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디바이스의 제조 방법은, 기판 상에 대향하는 2개 이상의 전극과, 그 중 2개의 전극 사이에 배치된 정공 주입 수송층을 갖는 디바이스의 제조 방법이며, 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층 형성용 잉크, 또는 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층 형성용 잉크의 제조 방법에 의해 얻어진 정공 주입 수송층 형성용 잉크를 사용하여, 상기 전극 상의 어느 하나의 층 상에 정공 주입 수송층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 용액 도포법에 의한 정공 주입 수송층의 형성이 가능하여, 디바이스의 수명의 향상이 가능한 정공 주입 수송층용 재료 및 그 제조 방법, 용액 도포법에 의해 정공 주입 수송층을 형성 가능하고, 또한, 디바이스의 수명의 향상이 가능한 정공 주입 수송층 형성용 잉크 및 그 제조 방법, 고수명의 디바이스 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 디바이스의 기본적인 층 구성을 도시하는 단면 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 디바이스의 일 실시 형태인 유기 EL 소자의 층 구성의 일례를 도시하는 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 디바이스의 일 실시 형태인 유기 EL 소자의 층 구성의 다른 일례를 도시하는 단면 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따른 디바이스의 일 실시 형태인 유기 EL 소자의 층 구성의 다른 일례를 도시하는 단면 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따른 디바이스의 다른 실시 형태인 유기 트랜지스터의 층 구성의 일례를 도시하는 단면 모식도이다.
도 6은 본 발명에 따른 디바이스의 다른 실시 형태인 유기 트랜지스터의 층 구성의 다른 일례를 도시하는 단면 모식도이다.
도 7은 실시예 1에서 얻어진 반응 생성물 1의 IR 스펙트럼이다.
1. 정공 주입 수송층용 재료 및 그 제조 방법
본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료는, 몰리브덴 착체와 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 반응 생성물인 것을 특징으로 한다.
<화학식 1>
Figure pct00002
(화학식 1 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환기를 가질 수 있고 헤테로 원자를 포함할 수 있는 탄화수소기를 나타내며, X1 및 X2는 각각 독립적으로 산소 원자, 황 원자, 또는 직접 결합을 나타내며, 단, R1 및 R2의 탄소수의 합계가 5 이상임)
본 발명의 정공 주입 수송층용 재료를 함유하는 정공 주입 수송층을 갖는 디바이스는, 정공 주입 특성이 향상되고, 또한, 상기 디바이스의 수명이 향상된다.
본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료는, 몰리브덴 착체와 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 반응 생성물인 것으로부터, 전하 이동 착체를 형성 가능하여 정공 주입 특성을 향상시키고, 또한, 인접하는 전극이나 유기층과의 밀착성도 우수한, 안정성이 높은 막이 되기 때문에, 소자의 장수명화를 달성 가능하다. 또한, 용액 도포법을 사용하여 상기 정공 주입 수송층을 형성 가능하고, 이 경우에는, 제조 프로세스가 용이하면서, 장수명을 달성 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 디바이스에 사용되는 상기 몰리브덴 착체의 반응 생성물이 소자의 수명을 향상시킬 수 있는 것은, 이하와 같이 추정된다. 즉, 몰리브덴 착체는, 반응성이 높고, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과의 산화 환원 반응을 거쳐서 착체끼리 반응 생성물을 형성하거나, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 배위한 구조를 갖는 반응 생성물을 형성하거나, 또한 이들 반응 생성물의 혼합물 또는 복합체를 반응 생성물로서 형성할 수 있다.
상기 몰리브덴 착체의 반응 생성물은, 정공 수송성 화합물 사이에서, 또는 착체의 반응 생성물끼리 전하 이동 착체를 형성하기 쉽기 때문에, 정공 주입 수송층의 전하 주입 수송 능력을 효율적으로 향상시키는 것이 가능하게 되어, 수명을 향상시킬 수 있다고 추정된다. 특히 본 발명의 몰리브덴 착체의 반응 생성물은, 특정한 구조의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 반응 생성물인 것으로부터, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 반응 생성물에 내장되는 것에 의해 용제 용해성이 향상되고, 또한 정공 수송성 화합물과의 친화성이 향상되는 것이라고 추측된다. 특히, 정공 수송성 화합물의 양용매이고 또한 디바이스 성능에 악영향을 주기 어려운 용제, 예를 들어 방향족 탄화수소계 용제에 대한 용해성도 향상된다. 이러한 용제 용해성이나 공존할 수 있는 정공 수송성 화합물과의 친화성이 향상되어, 몰리브덴 착체의 반응 생성물끼리가 응집하기 어려워져, 도막 중에서의 분산성이나 분산 안정성이 종래보다도 향상되어, 정공 주입 수송층의 전하 주입 수송 능력을 효율적으로 향상시키는 것이 가능하게 되어, 수명을 향상시킬 수 있다고 추정된다.
또한, 착체의 반응 생성물은 무기 화합물의 산화물과 달리, 금속의 가수나 배위자에 의해 전하 주입성이나 전하 수송성을 컨트롤할 수 있지만, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 반응 생성물의 경우에, 전하 주입성이나 전하 수송성이 향상될 가능성도 생각된다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 상기 화합물끼리가 중합 등을 일으키기 어렵고, 반응 생성물을 생성 후, 반응액으로부터 미반응된 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제거하기 쉽기 때문에, 종래에 비하여 디바이스 성능에 악영향을 주기 어려운 것도 추정된다.
이상의 상승 효과로부터, 상기 몰리브덴 착체의 반응 생성물인 본 발명의 정공 주입 수송층용 재료는, 특히 수명이 향상된 디바이스를 실현할 수 있다고 추정된다.
(몰리브덴 착체)
본 발명에서 사용되는 몰리브덴 착체는, 몰리브덴을 포함하는 배위 화합물이며, 몰리브덴 이외에 배위자를 포함한다. 몰리브덴 착체로서는, 산화수 -2부터 +6까지의 착체가 있다.
배위자의 종류는 적절히 선택되어, 특별히 한정되지 않지만, 화학식 1로 표시되는 화합물과의 상용성 면에서는, 탄소 원자를 포함하는 것이 바람직하고, 또한 탄소 원자와 산소 원자를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 배위자는, 예를 들어 200℃ 이하 등의 비교적 저온에서 착체로부터 분해되는 것인 것이 바람직하다.
단좌 배위자로서는, 예를 들어 아실, 카르보닐, 티오시아네이트, 이소시아네이트, 시아네이트, 이소시아네이트, 할로겐 원자 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 비교적 저온에서 분해되기 쉬운 카르보닐이 바람직하다.
또한, 방향환 및 복소환 중 적어도 하나를 포함하는 구조로서는, 구체적으로는 예를 들어, 벤젠, 트리페닐아민, 플루오렌, 비페닐, 피렌, 안트라센, 카르바졸, 페닐피리딘, 트리티오펜, 페닐옥사디아졸, 페닐트리아졸, 벤즈이미다졸, 페닐트리아진, 벤조디아티아진, 페닐퀴녹살린, 페닐렌 비닐렌, 페닐실롤 및 이들 구조의 조합 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 방향환 및 복소환 중 적어도 하나를 포함하는 구조에 치환기를 갖고 있어도 된다. 치환기로서는, 예를 들어 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지의 알킬기, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 시아노기, 니트로기 등을 들 수 있다. 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지의 알킬기 중에서는, 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지의 알킬기, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기 등이 바람직하다.
또한, 배위자로서는, 단좌 배위자 또는 2좌 배위자가, 몰리브덴 착체의 반응성이 높아지는 점에서 바람직하다. 착체 자체가 너무 안정적이 되면 반응성이 떨어지는 경우가 있다.
산화수 0 이하의 몰리브덴 착체로서는, 예를 들어 금속 카르보닐 [Mo-II(CO)5]2-, [(CO)5Mo- IMo-I(CO)5]2-, [Mo(CO)6] 등을 들 수 있다.
또한, 산화수가 +1인 몰리브덴(I) 착체로서는, 디포스판이나 η5-시클로펜타디에니드를 포함하는 비베르너형 착체를 들 수 있고, 구체적으로는, MoI(η6-C6H6)2]+, [MoCl(N2)(diphos)2] 등을 들 수 있다. 또한, diphos는, 2자리 배위자의 (C6H5)2PCH2CH2P(C6H5)2이다.
산화수가 +2인 몰리브덴(II) 착체로서는, 몰리브덴이 2핵 착체가 되고, (Mo2)4+ 이온의 상태로 존재하는 Mo2 화합물을 들 수 있고, 예를 들어 [Mo2(RCOO)4]이나 [Mo2X2L2(RCOO)4] 등을 들 수 있다. 여기서 상기 RCOO 중 R은, 치환기를 가질 수도 있는 탄화수소기이며, 각종 카르복실산을 사용할 수 있다. 카르복실산으로서는, 예를 들어 포름산, 아세트산, 프로피온산이나 부티르산, 발레르산 등의 지방산, 트리플루오로메탄카르복실산 등의 할로겐화알킬카르복실산, 벤조산, 나프탈렌카르복실산, 안트라센카르복실산, 2-페닐프로판산, 신남산, 플루오렌카르복실산 등의 탄화수소 방향족 카르복실산, 푸란카르복실산이나 티오펜카르복실산, 피리딘카르복실산 등의 복소환 카르복실산 등을 들 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같은, 아릴아민 유도체, 카르바졸 유도체, 티오펜 유도체, 플루오렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체 등의 정공 수송성 화합물이 카르복실기를 갖는 구조인 카르복실산이어도 된다. 그 중에서도, 카르복실산에, 상술한 바와 같은 방향환 및 복소환 중 적어도 하나를 포함하는 구조가 적절하게 사용된다. 카르복실산은 선택지가 많아, 혼합하는 정공 수송성 화합물과의 상호 작용을 최적화하거나, 정공 주입 수송 기능을 최적화하거나, 인접하는 층과의 밀착성을 최적화하기에 적합한 배위자이다. 또한 상기 X는 할로겐이나 알콕시드이며, 염소, 브롬, 요오드나 메톡시드, 에톡시드, 이소프로폭시드, sec-부티톡시드, tert-부티톡시드를 사용할 수 있다. 또한 L은 중성의 배위자이며, P(n-C4H9)3이나 P(CH3)3 등의 트리알킬 포스핀이나 트리페닐포스핀 등의 트리아릴 포스핀을 사용할 수 있다.
산화수가 +2인 몰리브덴(II) 착체로서는, 그 외, [MoII 2X4L4], [MoIIX2L4] 등의 할로겐 착체를 사용할 수 있고, 예를 들어 [MoIIBr4(P(n-C4H9)3)4]나 [MoIII 2(diars)2] 등을 들 수 있다. 또한, diars는, 디아르신인 (CH3)2As-C6H4-As(CH3)2이다.
산화수가 +3인 몰리브덴(III) 착체로서는, 예를 들어 [(RO)3Mo≡Mo(OR)3]이나, [Mo(CN)7(H2O)]4- 등을 들 수 있다. R은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지의 알킬기이다. 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지의 알킬기 중에서는, 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지의 알킬기, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기 등이 바람직하다.
또한, 산화수가 +4인 몰리브덴(IV) 착체로서는, 예를 들어 [Mo{N(CH3)2}4], [Mo(CN)8]4-, 거기에 옥소 배위자를 갖는 MoO2 +의 착체나, O2 -로 2중 가교한 Mo2O2 4 +의 착체를 들 수 있다.
산화수가 +5인 몰리브덴(V) 착체로서는, 예를 들어 [Mo(CN)8]3-이나, Mo=O가 트랜스 위치에서 O2 -로 가교된 2핵의 Mo2O3 4 +을 갖는 옥소 착체로서는 예를 들어 크산트산 착체 Mo2O3(S2COC2H5)4, Mo=O가 시스 위치에서 O2 -로 2중 가교된 2핵의 Mo2O4 2 +를 갖는 옥소 착체로서는 예를 들어 히스티딘 착체 [Mo2O4(L-histidine)2·3H2O 등을 들 수 있다.
또한, 산화수가 +6인 몰리브덴(VI) 착체로서는, 예를 들어 [MoO2(acetylacetonate)2]를 들 수 있다.
또한, 2핵 이상의 착체의 경우에는, 혼합 원자가 착체도 있다.
몰리브덴 착체의 반응 생성물로서는, 각각, 몰리브덴의 산화수가 +5와 +6인 복합체인 것이, 구동 전압의 저하나 소자 수명을 향상시키는 점에서 바람직하다. 또한, 상기 몰리브덴 착체의 반응 생성물의 반응 생성물이, 몰리브덴의 산화수가 +5와 +6인 복합체 또의 음이온 상태로 존재하는 것이, 구동 전압의 저하나 소자 수명을 향상시키는 점에서 바람직하다.
몰리브덴의 산화수가 +5와 +6인 복합체일 경우에, 산화수가 +6인 몰리브덴 100몰에 대하여 산화수가 +5인 몰리브덴이 10몰 이상인 것이, 구동 전압의 저하나 소자 수명을 향상시키는 점에서 바람직하다.
(화학식 1로 표시되는 화합물)
본 발명에 있어서, 몰리브덴 착체와 반응시키는 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물은 β디케톤 구조를 갖고, 또한, 말단의 탄소수의 합계가 5 이상인 것으로부터, 몰리브덴 착체와의 반응성이 높고, 상기 화합물이 내장된 반응 생성물은 용제 용해성이 높아진다.
<화학식 1>
Figure pct00003
(화학식 1 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환기를 가질 수 있고 헤테로 원자를 포함할 수 있는 탄화수소기를 나타내며, X1 및 X2는 각각 독립적으로 산소 원자, 황 원자, 또는 직접 결합을 나타내며, 단, R1 및 R2의 탄소수의 합계가 5 이상임)
R1 및 R2에 있어서의 탄화수소기로서는, 직쇄, 분지 또는 환상의 포화 또는 불포화 지방족 탄화수소기, 또는, 단환 또는 다환 방향족기, 또는, 이들의 조합을 들 수 있고, 헤테로 원자로서, 산소 원자, 황 원자, 질소 원자 등이 포함되어 있어도 된다.
R1 및 R2의 탄화수소기가 가질 수도 있는 치환기로서는, 할로겐 원자, 메톡시기 등의 알콕시기, 시클로헥실옥시기 등의 시클로 알콕시기, 페녹시기 등의 아릴옥시기, 메틸티오기 등의 알킬티오기, 페닐티오기 등의 아릴티오기, 아세틸기 등의 아실옥시기 등을 들 수 있다.
R1 및 R2로 표시되는 탄화수소기로서는, 메틸기 등의 알킬기, 시클로펜틸기 등의 시클로알킬기, 비닐기 등의 알케닐기, 에티닐기 등의 알키닐기, 페닐기 등의 아릴기, 피리딜기 등의 방향족 복소환기, 피롤리딜기 등의 지방족 복소환기, 벤질기 등의 아릴 알킬기, 1,3,5-트리메틸페닐기 등의 알킬 아릴기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한, R1 및 R2에 있어서의 치환기를 갖는 탄화수소기로서는, 예를 들어 헵타플루오로프로필기 등의 불화탄화수소기 등의 할로겐화탄화수소기, 메톡시메틸기 등의 알콕시알킬기, 메톡시페닐기 등의 알콕시아릴기, 페녹시메틸기 등의 아릴옥시알킬기, 메틸티오메틸기 등의 알킬티오알킬기, 메틸티오페닐기 등의 알킬티오아릴기, 페닐티오메틸기 등의 아릴티오알킬기, 아세틸메틸기 등의 아실알킬기, 아세틸페닐기 등의 아실아릴기, 아세톡시프로필기 등의 아실옥시알킬기, 아세톡시페닐기 등의 아실옥시아릴기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서는, 상기 R1 및 R2 중 적어도 한쪽은 탄소수가 4 이상인 것이, 디바이스의 수명의 향상이 가능해서, 용액 도포법에 의한 정공 주입 수송층의 형성이 용이하게 되는 점에서 바람직하다. 여기에서의 탄소수는, 치환기의 탄소수도 포함된다.
그 중에서도, 상기 R1 및 R2 중 적어도 한쪽은 지방족 탄화수소기를 포함하고, 또한 탄소수가 4 이상인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 상기 R1 및 R2 중 적어도 한쪽이, 탄소수가 4 이상이며 또한, 직쇄, 분지 또는 환상의 포화 또는 불포화 지방족 탄화수소기, 알콕시알킬기, 알콕시아릴기, 아릴옥시알킬기, 알킬티오알킬기, 알킬티오아릴기, 아릴티오알킬기, 아실알킬기, 아실아릴기, 아실옥시알킬기 및 아실옥시아릴기로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다. R1 및 R2 중 적어도 한쪽이, 지방족 탄화수소기를 포함하고, 또한 탄소수가 4 이상인 경우에는, 용제 용해성의 향상이나, 정공 수송성 화합물과의 상용성이 향상되어, 용액 도포법에 의한 정공 주입 수송층의 형성이 용이하게 되어, 디바이스의 수명이 향상된다. 그 중에서도, 또한 상기 R1 및 R2의 합계 탄소수가 8 이상인 것이 바람직하다.
또한, 화학식 1로 표시되는 화합물은, 분자 중에 옥시기 또는 티오기를 포함하는 것이, 용제 용해성이 향상되어, 디바이스의 수명이 향상되는 점에서 바람직하다.
X1 및 X2는, 각각 독립적으로, 산소 원자, 황 원자, 또는 직접 결합을 나타낸다. 그 중에서도, 디바이스의 수명의 향상 면에서는, 산소 원자, 또는 직접 결합인 것이 바람직하고, 직접 결합인 것이 보다 더욱 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 반응 생성물의 원료인데, 상기 몰리브덴 착체의 용매로서 기능하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 상기 몰리브덴 착체를 25℃에서 1 질량％ 이상 용해되는 것이 바람직하고, 5 질량％ 이상 용해되는 것이 더욱 바람직하고, 10 질량％ 이상 용해되는 것이 보다 더욱 바람직하다. 이 경우, 상기 반응 생성물을 얻는 공정에 있어서, 다른 용매가 불필요 또는 소량 첨가로 반응 가능하게 되어, 반응 효율이 높아지고, 또한, 디바이스의 수명이 향상된다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 25℃에서 액체인 것이 바람직하지만, 25℃에서 액체인 것에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 합성 반응 시에 상기 몰리브덴 착체의 용매로서 기능하는 것이 용이해지는 점에서, 융점이 150℃ 이하인 것이 바람직하고, 또한 80℃ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 점도가 20 mPa·s 이하인 것이 바람직하다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물로서는, 상기 R1, R2, X1 및 X2의 임의의 조합을 들 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 시판에서 입수 가능한 외에, 예를 들어 금속 촉매 존재 하, 산염화물과 할로겐화 화합물을 사용한 크로스 커플링 반응 등에 의해 합성으로 입수 가능하다.
(반응 생성물)
본 발명에 있어서의 반응 생성물은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과의 산화 환원 반응을 거쳐서 착체끼리 반응한 반응 생성물, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 배위한 구조를 갖는 반응 생성물, 또는, 이들 반응 생성물의 혼합물 또는 복합체라고 추측되고, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 유래의 구조를 적어도 일부에 갖는다고 추측된다.
또한, 본 발명에 있어서 반응 생성물은, 몰리브덴 산화물인 것이 바람직하다. 상기 몰리브덴 산화물은, 상기 몰리브덴 착체와, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 혼합물에 대하여 산화물화 공정을 거침으로써 얻어진다. 산화물화 공정으로서는, 예를 들어 가열 공정, 광조사 공정, 활성 산소를 작용시키는 공정 등을 들 수 있고, 이들을 적절히 병용해도 되지만, 본 발명에 있어서는, 대기 중에서 자연 산화시켜도 된다.
또한, 본 발명의 정공 주입 수송층용 재료는, 톨루엔, 크실렌, 아니솔 및 메시틸렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 방향족 탄화수소계 용제에, 25℃에서 0.1 질량％ 이상 용해되는 것이, 용액 도포법에 의해 정공 주입 수송층의 형성이 용이하고, 또한, 이들 방향족 탄화수소계 용제가 정공 수송성 화합물의 양용매이고 또한 디바이스 성능에 악영향을 주기 어려운 용제이기 때문에, 고수명의 디바이스가 얻어지는 점에서 바람직하다.
(정공 주입 수송층용 재료의 제조 방법)
본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료의 제조 방법은, 몰리브덴 착체와 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 혼합물을 가열하여 반응 생성물을 얻는 공정과, 반응액으로부터 미반응된 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제거하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
<화학식 1>
Figure pct00004
(화학식 1 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환기를 가질 수 있고 헤테로 원자를 포함할 수 있는 탄화수소기를 나타내며, X1 및 X2는 각각 독립적으로 산소 원자, 황 원자, 또는 직접 결합을 나타내며, 단, R1 및 R2의 탄소수의 합계가 5 이상임)
<반응 생성물을 얻는 공정>
본 공정에 있어서는, 우선, 몰리브덴 착체와 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 혼합하여 혼합물을 제조한다. 전술한 바와 같이, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 상기 몰리브덴 착체의 용매로서 기능하는 것이 바람직하고, 상기 혼합물에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 이외의 유기 용제를 실질적으로 포함하지 않는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 반응 생성물을 얻는 공정에서, 반응 효율이 높아지고, 또한, 디바이스의 수명이 향상된다. 또한, 여기에서의 실질적으로 포함하지 않는다란, 상기 혼합물 중에 1.0 질량％ 이하밖에 함유하지 않는 것을 말한다. 그러나, 상기 몰리브덴 착체로서 승화하기 쉬운 착체를 사용하는 경우에는, 소량의 방향족 탄화수소계 용제 등을 첨가하여 환류시키면서 반응한 쪽이, 수율이 향상되는 점에서 바람직하다. 이상으로부터, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 상기 몰리브덴 착체의 용매이며, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 이외의 유기 용제를 상기 혼합물 중에 10.0 질량％ 이하밖에 함유하지 않는 것이 바람직하다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함유량은, 몰리브덴 착체 100 질량부에 대하여 200 질량부 내지 1000 질량부인 것이 반응 수율을 향상시키는 점에서 바람직하다.
가열 온도는, 특별히 제한은 없지만, 통상 100℃ 내지 200℃ 정도이고, 부반응을 억제하는 점으로부터 120℃ 내지 160℃인 것이 바람직하다. 가열 온도에 따라, 상기 몰리브덴 착체의 반응성이나, 상기 몰리브덴 착체끼리의 상호 작용이나, 상기 몰리브덴 착체의 정공 수송성 화합물에 대한 상호 작용에 차이가 발생하기 때문에, 적절히 조절하는 것이 바람직하다. 또한, 가열 시의 압력에 특별히 제한은 없지만, 상압 내지 0.1 MPa가 바람직하고, 상압이 더욱 바람직하다. 또한 상기 가열 시간은, 합성량이나 반응 온도 등에 따라 변동하는 경우가 있어서 일률적으로는 말할 수 없지만, 통상 0.1 시간 내지 24 시간, 바람직하게는 1 시간 내지 10 시간의 범위로 설정된다.
또한, 상기 가열은, 아르곤 분위기 하나 질소 분위기 하 등, 탈산소계에서 행해지는 것이, 부반응을 억제하는 점에서 바람직하다. 또한, 아르곤 분위기 하나 질소 분위기 하에서도, 잔류 산소에 의해 산화될 수 있다. 아르곤 분위기 하나 질소 분위기 하의 목표로서는, 예를 들어 10-1 Pa 정도로 배기한 후, 아르곤 또는 질소가 도입된 상태인 것이 바람직하다.
상기 가열 수단으로서는, 오일 배스나 맨틀 히터 등에 의한 가열을 들 수 있다.
반응 생성물을 생성할 때에, 광조사 공정이나 활성 산소를 작용시키는 공정을 더 가져도 된다.
광조사 공정을 사용하는 경우에는, 광조사 수단으로서는, 자외선을 노광하는 방법 등을 들 수 있다. 광조사량에 따라 상기 몰리브덴 착체의 반응성이나, 상기 몰리브덴 착체끼리의 상호 작용이나 상기 몰리브덴 착체의 정공 수송성 화합물에 대한 상호 작용에 차이가 발생하기 때문에, 적절히 조절하는 것이 바람직하다.
활성 산소를 작용시키는 공정을 사용하는 경우에는, 활성 산소를 작용시키는 수단으로서는, 자외선에 의해 활성 산소를 발생시켜서 작용시키는 방법이나, 산화티타늄 등의 광촉매에 자외선을 조사함으로써 활성 산소를 발생시켜서 작용시키는 방법을 들 수 있다. 활성 산소량에 의해, 상기 몰리브덴 착체의 반응성이나, 상기 몰리브덴 착체의 정공 수송성 화합물에 대한 상호 작용이나 상기 몰리브덴 착체끼리의 상호 작용에 차이가 발생하기 때문에, 적절히 조절하는 것이 바람직하다.
<미반응된 화학식 1로 표시되는 화합물을 제거하는 공정>
반응액으로부터 미반응된 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제거하는 방법으로서는, 예를 들어, 가열하는 방법, 칼럼 크로마토그래피에 의한 분리 등을 들 수 있다.
가열 온도는, 특별히 제한은 없지만, 통상 40℃ 내지 200℃ 정도이고, 60℃ 내지 150℃인 것이 바람직하다. 가열 시의 압력에 특별히 제한은 없지만, 0.1 MPa 이하의 감압 하에서 행해지는 것이 바람직하다. 또한 가열 시간은, 얻어진 반응액의 양에 따라 변동하는 경우가 있어서 적절히 설정되면 된다.
상기 공정에 의해 얻어진 반응액으로부터, 미반응된 화학식 1로 표시되는 화합물을 제거함으로써, 반응 생성물이 순도 좋게 얻어져서, 디바이스의 수명을 향상시킬 수 있다.
2. 정공 주입 수송층 형성용 잉크 및 그 제조 방법
본 발명에 따른 정공 주입 수송층 형성용 잉크는, 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료와, 방향족 탄화수소계 용제를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 정공 주입 수송층 형성용 잉크에 의하면, 용액 도포법에 의해 정공 주입 수송층을 형성 가능해서, 장수명의 디바이스를 얻을 수 있다.
상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료는, 전술한 바와 같이, 전하 이동 착체를 형성 가능해서, 정공 주입 특성을 향상시킴과 함께, 유기 용제에 대한 용해성이 향상된 것이다. 이로 인해, 본 발명의 정공 주입 수송층용 재료는, 방향족 탄화수소계 용제를 사용하여 정공 주입 수송층 형성용 잉크를 제조한 때에, 균일하게 용해 또는 분산되어, 상기 잉크중 및 도막 내에서, 정공 주입 수송층용 재료 응집이 일어나기 어려운 것으로 추측된다. 따라서, 방향족 탄화수소계 용제를 사용한 용액 도포법에 의해서도, 정공 주입 수송층용 재료가 균일하게 분산된 정공 주입 수송층을 얻을 수 있기 때문에, 정공 주입 특성이 향상되고, 또한, 상기 정공 주입 수송층을 갖는 디바이스는 수명이 향상되는 것으로 추측된다.
또한 본 발명의 정공 주입 수송층 형성용 잉크에 있어서는, 용제로서, 방향족 탄화수소계 용제를 사용하고 있기 때문에, 용액 도포법에 의해 정공 주입 수송층의 도막을 형성 후, 상기 용제는, 제거하기 쉽거나, 또는 잔류해도 소자에 악영향을 주기 어렵다. 이로 인해, 얻어진 정공 주입 수송층에 있어서는, 불순물이 되는 용제의 영향이 저감되어, 장수명의 디바이스를 얻을 수 있는 것으로 추측된다.
본 발명의 정공 주입 수송층 형성용 잉크는, 적어도 정공 주입 수송층용 재료와, 방향족 탄화수소계 용제를 함유하는 것이며, 필요에 따라서 다른 성분을 함유해도 되는 것이다.
이하, 이러한 본 발명의 정공 주입 수송층 형성용 잉크의 각 성분에 대하여 설명한다. 또한, 정공 주입 수송층용 재료에 대해서는 상기한 바와 같으므로, 여기에서의 설명은 생략한다.
(방향족 탄화수소계 용제)
본 발명에 있어서 방향족 탄화수소계 용제는 특별히 한정되지 않는다. 그 중에서도, 정공 주입 수송층용 재료가 균일하게 분산된 정공 주입 수송층이 얻어지는 점으로부터, 25℃에서, 상기 본 발명의 정공 주입 수송층용 재료를 0.1 질량％ 이상 용해되는 용제가 바람직하다. 또한, 정공 주입 수송층 중에서 용제가 잔류하기 어렵고, 장수명의 디바이스가 얻어지는 점으로부터는, 비점이 250℃ 이하의 용제를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 방향족 탄화수소계 용제로서는, 예를 들어 톨루엔, 크실렌, 아니솔, 메시틸렌 등을 들 수 있다.
(정공 수송성 화합물)
본 발명의 정공 주입 수송층 형성용 잉크에 있어서는, 정공 수송성 화합물을 더 함유하는 것이, 막의 안정성이 높아지고, 또한, 정공 수송 능력이 향상되는 점에서 바람직하다.
정공 수송성 화합물로서는, 특별히 한정되지 않고 정공 수송성을 갖는 화합물이면 적절히 사용할 수 있다. 여기서, 정공 수송성이란, 공지된 광 전류법에 의해, 정공 수송에 의한 과전류가 관측되는 것을 의미한다.
정공 수송성 화합물로서는, 저분자 화합물 외에, 고분자 화합물도 적절하게 사용된다. 정공 수송성 고분자 화합물은, 정공 수송성을 갖고, 또한, 겔 침투 크로마토그래피의 폴리스티렌 환산치에 의한 질량 평균 분자량이 2000 이상인 고분자 화합물을 말한다. 본 발명의 정공 주입 수송층에 있어서는, 용액 도포법에 의해 안정된 막을 형성하는 것을 목적으로 하고, 정공 수송성 재료로서는 유기 용매에 용해되기 쉽고 또한 화합물이 응집되기 어려운 안정된 도막을 형성 가능한 고분자 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
정공 수송성 화합물로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 아릴아민 유도체, 안트라센 유도체, 카르바졸 유도체, 티오펜 유도체, 플루오렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 스피로 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 정공 수송성 고분자 화합물로서는, 예를 들어 아릴아민 유도체, 안트라센 유도체, 카르바졸 유도체, 티오펜 유도체, 플루오렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 스피로 화합물 등을 반복 단위에 포함하는 중합체를 들 수 있다.
정공 수송성 고분자 화합물로서는, 그 중에서도, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 것이, 인접하는 유기층과의 밀착 안정성이 양호해지기 쉽고, HOMO 에너지값이 양극 기판과 발광층 재료의 사이인 점으로부터도 바람직하다.
<화학식 2>
Figure pct00005
(화학식 2에 있어서, Ar1 내지 Ar4는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 공액 결합에 관한 탄소 원자수가 6개 이상 60개 이하를 포함하는 비치환 또는 치환된 방향족 탄화수소기 또는 공액 결합에 관한 탄소 원자수가 4개 이상 60개 이하를 포함하는 비치환 또는 치환된 복소환기를 나타내며, n은 0 내지 10000, m은 0 내지 10000이며, n+m=10 내지 20000이며, 또한, 2개의 반복 단위의 배열은 임의임)
또한, 2개의 반복 단위의 배열은 임의이며, 예를 들어 랜덤 공중합체, 교호 공중합체, 주기적 공중합체, 블록 공중합체 중 어느 것이어도 된다.
n의 평균은, 5 내지 5000인 것이 바람직하고, 또한 10 내지 3000인 것이 바람직하다. 또한, m의 평균은, 5 내지 5000인 것이 바람직하고, 또한 10 내지 3000인 것이 바람직하다. 또한, n+m의 평균은, 10 내지 10000인 것이 바람직하고, 또한 20 내지 6000인 것이 바람직하다.
상기 화학식 2의 Ar1 내지 Ar4에 있어서, 방향족 탄화수소기에 있어서의 방향족 탄화수소로서는, 구체적으로는 예를 들어, 벤젠, 플루오렌, 나프탈렌, 안트라센 및 이들의 조합, 및 그들의 유도체, 또한, 페닐렌 비닐렌 유도체, 스티릴 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 복소환기에 있어서의 복소환으로서는, 구체적으로는 예를 들어, 티오펜, 피리딘, 피롤, 카르바졸 및 이들의 조합, 및 그들의 유도체 등을 들 수 있다.
상기 화학식 2의 Ar1 내지 Ar4가 치환기를 갖는 경우, 상기 치환기는, 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지의 알킬기나 알케닐기, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 비닐기, 알릴기 등인 것이 바람직하다.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물로서, 구체적으로는 예를 들어, 하기 화학식 3으로 표시되는 폴리[(9,9-디옥틸플루오레닐-2,7-디일)-co-(4,4'-(N-(4-sec-부틸페닐))디페닐아민)](TFB), 하기 화학식 4로 표시되는 폴리[(9,9-디옥틸플루오레닐-2,7-디일)-alt-co-(N,N'-비스{4-부틸페닐}-벤지딘N,N'-{1,4-디페닐렌})], 하기 화학식 5로 표시되는 폴리[(9,9-디옥틸플루오레닐-2,7-디일)](PFO)을 적합한 화합물로서 들 수 있다.
<화학식 3>
Figure pct00006
<화학식 4>
Figure pct00007
<화학식 5>
Figure pct00008
본 발명의 정공 주입 수송층에 있어서, 상기 정공 수송성 화합물이 사용되는 경우에는, 정공 수송성 화합물의 함유량은, 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료 100 질량부에 대하여 10 질량부 내지 10000 질량부인 것이, 정공 주입 수송성을 높게 하고, 또한, 막의 안정성이 높고 장수명을 달성하는 점에서 바람직하다.
정공 주입 수송층에 있어서, 상기 정공 수송성 화합물의 함유량이 너무 적으면, 정공 수송성 화합물을 혼합한 상승 효과가 얻어지기 어렵다. 한편, 상기 정공 수송성 화합물의 함유량이 너무 많으면, 상기 정공 주입 수송층용 재료를 사용하는 효과가 얻어지기 어려워진다.
(첨가제)
본 발명의 정공 주입 수송층 형성용 잉크는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 바인더 수지나 경화성 수지나 도포성 개량제 등의 첨가제를 포함하고 있어도 된다. 바인더 수지로서는, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리아릴레이트, 폴리에스테르 등을 들 수 있다. 또한, 열 또는 광 등에 의해 경화하는 바인더 수지를 함유하고 있어도 된다. 열 또는 광 등에 의해 경화하는 재료로서는, 상기 정공 수송성 화합물에 있어서 분자 내에 경화성의 관능기가 도입된 것, 또는, 경화성 수지 등을 사용할 수 있다. 구체적으로, 경화성의 관능기로서는, 아크릴로일기나 메타크릴로일기 등의 아크릴계의 관능기 또는 비닐렌기, 에폭시기, 이소시아네이트기 등을 들 수 있다. 경화성 수지로서는, 열경화성 수지거나 광경화성 수지여도 되고, 예를 들어 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지, 실란 커플링제 등을 들 수 있다.
본 발명의 정공 주입 수송층 형성용 잉크에 있어서, 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료의 함유량은, 상기 방향족 탄화수소계 용제 100 질량부에 대하여 통상 0.05 질량부 내지 20 질량부이며, 0.1 질량부 내지 10 질량부인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 정공 주입 수송층 형성용 잉크에 있어서는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 실질적으로 포함하지 않는 것이, 장수명의 디바이스를 얻을 수 있는 점에서 바람직하다. 또한, 여기에서 실질적으로 포함하지 않는다란, 정공 주입 수송층 형성용 잉크 중에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 1.0 질량％ 이하밖에 함유하지 않는 것을 말한다.
(정공 주입 수송층 형성용 잉크의 제조 방법)
본 발명에 따른 정공 주입 수송층 형성용 잉크의 제조 방법은, 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료, 또는 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료의 제조 방법에 의해 얻어진 정공 주입 수송층용 재료를, 방향족 탄화수소계 용제에 용해하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
그 중에서도, 몰리브덴 착체와 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 혼합물을 가열하여 반응 생성물을 얻는 공정과, 반응액으로부터 미반응된 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제거함으로써 정공 주입 수송층용 재료를 제조하는 공정과, 상기 제조된 정공 주입 수송층용 재료를, 방향족 탄화수소계 용제에 용해하는 공정을 갖는 정공 주입 수송층 형성용 잉크의 제조 방법인 것이 바람직하다.
본 발명의 정공 주입 수송층 형성용 잉크의 제조 방법에 의하면, 정공 주입 수송층용 재료가 방향족 탄화수소계 용제에 균일하게 용해된 정공 주입 수송층 형성용 잉크를 얻을 수 있고, 상기 정공 주입 수송층 형성용 잉크를 사용하여 형성된 정공 주입 수송층은, 용액 도포법이어도 정공 주입 수송층용 재료가 균일하게 분산되어, 장수명의 디바이스를 얻을 수 있다.
정공 주입 수송층용 재료를 방향족 탄화수소계 용제에 용해하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 정공 주입 수송층용 재료와, 필요에 따라, 정공 수송성 화합물이나 다른 첨가제를 방향족 탄화수소계 용제 외에, 필요에 따라 가열 내지 교반함으로써 정공 주입 수송층 형성용 잉크를 얻을 수 있다.
3. 디바이스 및 그 제조 방법
본 발명의 디바이스는, 기판 상에 대향하는 2개 이상의 전극과, 그 중 2개의 전극 사이에 배치된 정공 주입 수송층을 갖는 디바이스로서, 상기 정공 주입 수송층이 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 디바이스는, 상기 정공 주입 수송층이 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료를 함유함으로써, 전술한 바와 같이, 정공 주입 특성을 향상시키고, 또한, 장수명화가 달성 가능하다. 또한, 용액 도포법을 사용하여 상기 정공 주입 수송층을 형성 가능하고, 이 경우에는, 제조 프로세스가 용이하면서, 장수명을 달성 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 디바이스의 층 구성에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 디바이스는, 기판 상에 대향하는 2개 이상의 전극과, 그 중 2개의 전극 사이에 배치된 정공 주입 수송층을 갖는 디바이스이다.
본 발명에 따른 디바이스에는, 유기 EL 소자, 유기 트랜지스터, 색소 증감 태양 전지, 유기 박막 태양 전지, 유기 반도체를 포함하는 유기 디바이스 이외에, 정공 주입 수송층을 갖는 양자 도트 발광 소자, 산화물계 화합물 태양 전지 등도 포함된다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 디바이스의 기본적인 층 구성을 도시하는 단면 개념도이다. 본 발명의 디바이스의 기본적인 층 구성은, 기판(7) 상에 대향하는 2개의 전극(1 및 6)과, 그 2개의 전극(1 및 6) 사이에 배치되고 적어도 정공 주입 수송층(2)을 포함하는 유기층(3)을 갖는다.
기판(7)은 디바이스를 구성하는 각 층을 형성하기 위한 지지체이며, 반드시 전극(1)의 표면에 설치될 필요는 없고, 디바이스의 가장 외측의 면에 설치되어 있으면 된다.
정공 주입 수송층(2)은 적어도 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료를 함유하고, 전극(1)으로부터 유기층(3)으로의 정공의 주입 및 수송 중 적어도 하나를 담당하는 층이다.
유기층(3)은 정공 주입 수송됨으로써, 디바이스의 종류에 따라 여러가지 기능을 발휘하는 층이며, 단층으로 이루어지는 경우와 다층으로 이루어지는 경우가 있다. 유기층이 다층으로 이루어지는 경우에는, 유기층은, 정공 주입 수송층 이외에 추가로, 디바이스의 기능의 중심이 되는 층(이하, 기능층이라 호칭함)이나, 상기 기능층의 보조적인 층(이하, 보조층이라 호칭함)을 포함하고 있다. 예를 들어, 유기 EL 소자의 경우, 정공 주입 수송층의 표면에 더 적층되는 정공 수송층이 보조층에 해당하고, 상기 정공 수송층의 표면에 적층되는 발광층이 기능층에 해당한다.
전극(6)은 대향하는 전극(1)과의 사이에 정공 주입 수송층(2)을 포함하는 유기층(3)이 존재하는 장소에 설치된다. 또한, 필요에 따라, 도시하지 않은 제3 전극을 가져도 된다. 이들의 전극 간에 전기장을 인가함으로써 디바이스의 기능을 발현시킬 수 있다.
도 2는, 본 발명에 따른 디바이스의 일 실시 형태인 유기 EL 소자의 층 구성의 일례를 도시하는 단면 모식도이다. 본 발명의 유기 EL 소자는, 전극(1)의 표면에 정공 주입 수송층(2)이 적층되고, 상기 정공 주입 수송층(2)의 표면에 보조층으로서 정공 수송층(4a), 기능층으로서 발광층(5)이 적층된 형태를 갖는다. 이와 같이, 본 발명에 특징적인 정공 주입 수송층을 정공 주입층의 위치에서 사용하는 경우에는, 도전율의 향상 외에, 상기 정공 주입 수송층은 전하 이동 착체를 형성하여 용액 도포법에 사용한 용매에 불용이 되므로, 상층의 정공 수송층을 적층할 때에도 용액 도포법을 적용하는 것이 가능하다. 또한, 전극과의 밀착성 향상도 기대할 수 있다.
도 3은, 본 발명에 따른 디바이스의 일 실시 형태인 유기 EL 소자의 층 구성의 다른 일례를 도시하는 단면 모식도이다. 본 발명의 유기 EL 소자는, 전극(1)의 표면에 보조층으로서 정공 주입층(4b)이 형성되고, 상기 정공 주입층(4b)의 표면에 정공 주입 수송층(2), 기능층으로서 발광층(5)이 적층된 형태를 갖는다. 이와 같이, 본 발명에 특징적인 정공 주입 수송층을 정공 수송층의 위치에서 사용하는 경우에는, 도전율의 향상 외에, 상기 정공 주입 수송층은 전하 이동 착체를 형성하여 용액 도포법에 사용한 용매에 불용이 되므로, 상층의 발광층을 적층할 때에도 용액 도포법을 적용하는 것이 가능하다.
도 4는, 본 발명에 따른 디바이스의 일 실시 형태인 유기 EL 소자의 층 구성의 다른 일례를 도시하는 단면 모식도이다. 본 발명의 유기 EL 소자는, 전극(1)의 표면에 정공 주입 수송층(2), 기능층으로서 발광층(5)이 순차 적층된 형태를 갖는다. 이와 같이, 본 발명에 특징적인 정공 주입 수송층을 1층으로 사용하는 경우에는, 공정수가 삭감된다라고 하는 프로세스 상의 장점이 있다.
또한, 상기 도 2 내지 도 4에 있어서는, 정공 주입 수송층(2), 정공 수송층(4a), 정공 주입층(4b) 각각이, 단층이 아니라 복수층으로 구성되어 있는 것이어도 된다.
상기 도 2 내지 도 4에 있어서는, 전극(1)은 양극, 전극(6)은 음극으로서 기능한다. 상기 유기 EL 소자는, 양극과 음극 간에 전기장이 인가되면, 정공이 양극으로부터 정공 주입 수송층(2) 및 정공 수송층(4)을 거쳐서 발광층(5)에 주입되고, 또한 전자가 음극으로부터 발광층에 주입됨으로써, 발광층(5)의 내부에서 주입된 정공과 전자가 재결합하여, 소자의 외부로 발광하는 기능을 갖는다.
소자의 외부로 광을 방사하기 위해서, 발광층 중 적어도 한쪽의 면에 존재하는 모든 층은, 가시파장 영역 중 적어도 일부의 파장의 광에 대한 투과성을 가질 필요가 있다. 또한, 발광층과 전극(6)(음극)의 사이에는, 필요에 따라 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나가 설치되어 있어도 된다(도시하지 않음).
도 5는, 본 발명에 따른 디바이스의 다른 실시 형태인 유기 트랜지스터의 층 구성의 일례를 도시하는 단면 모식도이다. 이 유기 트랜지스터는, 기판(7) 상에 전극(9)(게이트 전극)과, 대향하는 전극(1)(소스 전극) 및 전극(6)(드레인 전극)과, 전극(9), 전극(1) 및 전극(6) 사이에 배치된 상기 유기층으로서의 유기 반도체층(8)과, 전극(9)과 전극(1)의 사이 및 전극(9)과 전극(6)의 사이에 개재하는 절연층(10)을 갖고, 전극(1)과 전극(6)의 표면에, 정공 주입 수송층(2)이 형성되어 있다.
상기 유기 트랜지스터는, 게이트 전극에 있어서의 전하의 축적을 제어함으로써, 소스 전극-드레인 전극 간의 전류를 제어하는 기능을 갖는다.
도 6은, 본 발명에 따른 디바이스의 실시 형태인 유기 트랜지스터의 다른 층 구성의 일례를 도시하는 단면 모식도이다. 이 유기 트랜지스터는, 기판(7) 상에 전극(9)(게이트 전극)과, 대향하는 전극(1)(소스 전극) 및 전극(6)(드레인 전극)과, 전극(9), 전극(1) 및 전극(6) 사이에 배치된 상기 유기층으로서 본 발명의 정공 주입 수송층(2)을 형성하여 유기 반도체층(8)으로 하고, 전극(9)과 전극(1)의 사이 및 전극(9)과 전극(6)의 사이에 개재하는 절연층(10)을 갖고 있다. 이 예에 있어서는, 정공 주입 수송층(2)이 유기 반도체층(8)이 되어 있다.
또한, 본 발명의 디바이스의 층 구성은, 상기 예시에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
이하, 본 발명에 따른 디바이스의 각 층에 대하여 상세하게 설명한다.
(1) 정공 주입 수송층
본 발명의 디바이스는, 적어도 정공 주입 수송층을 포함한다. 본 발명의 디바이스가 유기 디바이스이며, 유기층이 다층인 경우에는, 유기층은, 정공 주입 수송층 이외에 추가로, 디바이스의 기능의 중심이 되는 층이나, 상기 기능층을 보조하는 역할을 담당하는 보조층을 포함하고 있는데, 그들 기능층이나 보조층은, 후술하는 디바이스의 구체예에서 상세하게 설명한다.
본 발명의 디바이스에 있어서의 정공 주입 수송층은, 적어도 상기 본 발명의 정공 주입 수송층용 재료를 함유하는 것이다. 본 발명의 디바이스에 있어서의 정공 주입 수송층은, 몰리브덴 착체와 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 반응 생성물만을 포함하는 것이어도 되지만, 다른 성분을 더 함유하고 있어도 된다. 그 중에서도, 정공 수송성 화합물을 더 함유하는 것이, 구동 전압의 저하나 소자 수명을 더욱 향상시키는 점에서 바람직하다. 또한, 정공 수송성 화합물에 대해서는, 상기 정공 주입 수송층 형성용 잉크의 항에 있어서 설명한 것과 동일한 것으로 할 수 있으므로, 여기에서의 설명은 생략한다.
정공 수송성 화합물을 더 함유하는 경우에, 본 발명의 디바이스에 있어서의 정공 주입 수송층은, 상기 본 발명에 따른 정공 수송층 형성용 재료와 정공 수송성 화합물을 함유하는 혼합층 1층으로 이루어지는 것이어도 되고, 상기 혼합층을 포함하는 복수 층으로 이루어지는 것이어도 된다. 또한, 상기 정공 주입 수송층은, 상기 정공 수송층 형성용 재료를 함유하는 층과, 정공 수송성 화합물을 함유하는 층이 적어도 적층된 복수 층으로 이루어지는 것이어도 된다. 또한, 상기 정공 주입 수송층은, 상기 정공 수송층 형성용 재료를 함유하는 층과, 상기 정공 수송층 형성용 재료와 정공 수송성 화합물을 적어도 함유하는 층이 적어도 적층된 층으로 이루어지는 것이어도 된다.
본 발명의 정공 주입 수송층은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 바인더 수지나 경화성 수지나 도포성 개량제 등의 첨가제를 포함하고 있어도 된다. 바인더 수지로서는, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리아릴레이트, 폴리에스테르 등을 들 수 있다. 또한, 열 또는 광 등에 의해 경화하는 바인더 수지를 함유하고 있어도 된다. 열 또는 광 등에 의해 경화하는 재료로서는, 상기 정공 수송성 화합물에 있어서 분자 내에 경화성의 관능기가 도입된 것, 또는, 경화성 수지 등을 사용할 수 있다. 구체적으로, 경화성의 관능기로서는, 아크릴로일기나 메타크릴로일기 등의 아크릴계의 관능기 또는 비닐렌기, 에폭시기, 이소시아네이트기 등을 들 수 있다. 경화성 수지로서는, 열경화성 수지이거나 광경화성 수지여도 되고, 예를 들어 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지, 실란 커플링제 등을 들 수 있다.
상기 정공 주입 수송층의 막 두께는, 목적이나 인접하는 층에 따라 적절히 결정할 수 있는데, 통상 0.1 nm 내지 1000 nm, 바람직하게는 1 nm 내지 500 nm이다.
또한, 상기 정공 주입 수송층의 일함수는 5.0 eV 내지 6.0 eV, 또한 5.0 eV 내지 5.8 eV인 것이 정공 주입 효율의 점에서 바람직하다.
(2) 기판
기판은, 본 발명의 디바이스의 지지체로 되는 것이며, 예를 들어 유연한 재질이거나, 경질의 재질이어도 된다. 구체적으로 사용할 수 있는 재료로서는, 예를 들어 유리, 석영, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리카보네이트 등을 들 수 있다.
이들 중, 합성 수지제의 기판을 사용하는 경우에는, 가스 배리어성을 갖는 것이 바람직하다. 기판의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 통상, 0.5 mm 내지 2.0 mm 정도이다.
(3) 전극
본 발명의 디바이스는, 기판 상에 대향하는 2개 이상의 전극을 갖는다.
본 발명의 디바이스에 있어서, 전극은, 금속 또는 금속 산화물로 형성되는 것이 바람직하고, 공지된 재료를 적절히 채용할 수 있다. 통상, 알루미늄, 금, 은, 니켈, 팔라듐, 백금 등의 금속, 인듐 및 주석 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 등의 금속 산화물에 의해 형성할 수 있다.
전극은, 통상, 기판 상에 스퍼터링법, 진공 증착법 등의 방법에 의해 형성되는 경우가 많지만, 도포법이나 침지법 등의 습식법에 의해 형성할 수도 있다. 전극의 두께는, 각각의 전극에 요구되는 투명성 등에 따라 상이하다. 투명성이 필요한 경우에는, 전극의 가시광 파장 영역의 광투과율이, 통상, 60％ 이상, 바람직하게는 80％ 이상으로 되는 것이 바람직하고, 이 경우의 두께는, 통상 10 nm 내지 1000 nm, 바람직하게는 20 nm 내지 500 nm 정도이다.
본 발명에 있어서는, 전극 상에, 전하 주입 재료와의 밀착 안정성을 향상시키기 위해서 금속층을 더 갖고 있어도 된다. 금속층은 금속이 포함되는 층을 말하고, 상술한 바와 같은 통상 전극에 사용되는 금속이나 금속 산화물로 형성된다.
(4) 기타
본 발명의 디바이스는, 필요에 따라, 전자 주입 전극과 정공 주입 수송층의 사이에, 종래 공지된 전자 주입층 및 전자 수송층 중 적어도 하나를 가져도 된다.
이하, 본 발명의 디바이스의 실시 형태로서, 유기 EL 소자, 유기 트랜지스터에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명의 디바이스는 이들 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
<유기 EL 소자>
본 발명의 디바이스의 일 실시 형태로서, 적어도 본 발명의 정공 주입 수송층용 재료를 함유하는 정공 주입 수송층 및 발광층을 포함하는 유기층을 함유하는, 유기 EL 소자를 들 수 있다.
이하, 유기 EL 소자를 구성하는 각 층에 대해서, 도 2 내지 4를 사용하여 순서대로 설명한다.
(기판)
기판(7)은 유기 EL 소자의 지지체에 되는 것이며, 예를 들어 유연한 재질이거나, 경질의 재질이어도 된다. 구체적으로는, 예를 들어 상기 디바이스의 기판의 설명에서 예를 든 것을 사용할 수 있다.
발광층(5)에서 발광한 광이 기판(7)측을 투과하여 취출되는 경우에 있어서는, 적어도 그 기판(7)이 투명한 재질일 필요가 있다.
(양극, 음극)
전극(1) 및 전극(6)은 발광층(5)에서 발광한 광의 취출 방향에 따라, 어느 전극에 투명성이 요구되는지의 여부가 상이하고, 기판(7)측으로부터 광을 취출할 경우에는 전극(1)을 투명한 재료로 형성할 필요가 있고, 또한 전극(6)측으로부터 광을 취출할 경우에는 전극(6)을 투명한 재료로 형성할 필요가 있다.
기판(7)의 발광층측에 설치되어 있는 전극(1)은 발광층에 정공을 주입하는 양극으로서 작용하고, 기판(7)의 발광층측에 설치되어 있는 전극(6)은 발광층(5)에 전자를 주입하는 음극으로서 작용한다.
본 발명에 있어서, 양극 및 음극은, 상기 디바이스의 전극의 설명에서 열거한 금속 또는 금속 산화물로 형성되는 것이 바람직하다.
(정공 주입 수송층, 정공 수송층 및 정공 주입층)
정공 주입 수송층(2), 정공 수송층(4a) 및 정공 주입층(4b)은 도 2 내지 4에 도시한 바와 같이, 발광층(5)과 양극인 전극(1)의 사이에 적절히 형성된다. 도 2와 같이, 본 발명에 따른 정공 주입 수송층(2) 상에 추가로 정공 수송층(4a)을 적층하고, 그 위에 발광층을 적층해도 되고, 도 3과 같이, 정공 주입층(4b) 상에 추가로 본 발명에 따른 정공 주입 수송층(2)을 적층하고, 그 위에 발광층을 적층해도 되고, 도 4와 같이, 전극(1) 상에 본 발명에 따른 정공 주입 수송층(2)을 적층하고 그 위에 발광층을 적층해도 된다.
도 2와 같이, 본 발명에 따른 정공 주입 수송층(2) 상에 추가로 정공 수송층(4a)을 적층하는 경우에, 정공 수송층(4a)에 사용되는 정공 수송 재료는 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 따른 정공 주입 수송층에 있어서 설명한 정공 수송성 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 인접하는 본 발명에 따른 정공 주입 수송층(2)에 사용되고 있는 정공 수송성 화합물과 같은 화합물을 사용하는 것이, 정공 주입 수송층과 정공 수송층의 계면의 밀착 안정성을 향상시켜, 장구동 수명화에 기여하는 점에서 바람직하다.
정공 수송층(4a)은 정공 수송 재료를 사용하여, 후술하는 발광층과 동일한 방법으로 형성할 수 있다. 정공 수송층(4a)의 막 두께는, 통상 0.1 ㎛ 내지 1 ㎛, 바람직하게는 1 nm 내지 500 nm이다.
도 3과 같이, 정공 주입층(4b) 상에 추가로 본 발명에 따른 정공 주입 수송층(2)을 적층하는 경우에, 정공 주입층(4b)에 사용되는 정공 주입 재료는 특별히 한정되지 않고 종래 공지된 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 페닐아민계, 스타버스트형 아민계, 프탈로시아닌계, 산화바나듐, 산화몰리브덴, 산화루테늄, 산화알루미늄 등의 산화물, 아몰퍼스 카본, 폴리아닐린, 폴리티오펜 유도체 등을 들 수 있다.
정공 주입층(4b)은 정공 주입 재료를 사용하여, 후술하는 발광층과 동일한 방법으로 형성할 수 있다. 정공 주입층(4b)의 막 두께는, 통상 1 nm 내지 1 ㎛, 바람직하게는 2 nm 내지 500 nm, 더욱 바람직하게는 5 nm 내지 200 nm이다.
또한, 정공 주입 특성을 고려하면, 전극(1)측으로부터 유기층인 발광층(5)을 향하여 각 층의 일함수의 값이 계단 형상으로 커지는 정공 주입 재료 및 정공 수송 재료를 선택하고, 각 계면에서의 정공 주입의 에너지 장벽을 가능한 한 작게 하여, 전극(1)과 발광층(5)의 사이의 큰 정공 주입의 에너지 장벽을 보완하는 것이 바람직하다.
(발광층)
발광층(5)은 도 2 내지 4에 도시한 바와 같이, 전극(1)이 형성된 기판(7)과 전극(6) 사이에, 발광 재료에 의해 형성된다.
본 발명의 발광층에 사용되는 발광 재료로서는, 유기 EL 소자에 사용되는 일반적인 발광 재료이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 형광 재료 및 인광 재료 모두 사용할 수 있다. 구체적으로는, 색소계 발광 재료, 금속 착체계 발광 재료 등의 재료를 들 수 있다. 또한, 발광 재료는, 저분자 화합물 및 고분자 화합물 모두 사용할 수 있다.
또한, 유기 발광층 내에는, 발광 효율의 향상이나 발광 파장을 변화시키는 등의 목적으로 도펀트를 첨가해도 된다. 이러한 도펀트로서는, 유기 발광층에 사용되는 일반적인 것을 올릴 수 있다.
발광층은, 발광 재료를 사용하여, 용액 도포법 또는 증착법 또는 전사법에 의해 형성할 수 있다. 용액 도포법 및 증착법은, 후술하는 디바이스의 제조 방법의 항목에서 설명하는 것과 동일한 방법을 사용할 수 있다. 전사법은, 예를 들어 미리 필름 상에 용액 도포법 또는 증착법으로 형성한 발광층을 전극 상에 설치한 정공 주입 수송층(2)에 접합하고, 가열에 의해 발광층(5)을 정공 주입 수송층(2) 상에 전사함으로써 형성된다. 또한, 필름, 발광층(5), 정공 주입 수송층(2)의 순서로 적층된 적층체의 정공 주입 수송층측을 전극 상에 전사해도 된다.
발광층의 막 두께는, 통상, 1 nm 내지 500 nm, 바람직하게는 20 nm 내지 1000 nm 정도이다. 본 발명은 정공 주입 수송층을 용액 도포법으로 형성하는 것이 바람직하기 때문에, 발광층도 용액 도포법으로 형성하는 경우에는 프로세스 비용을 낮출 수 있다는 이점이 있다.
<유기 트랜지스터>
본 발명에 따른 디바이스의 다른 실시 형태로서 유기 트랜지스터를 들 수 있다. 이하, 유기 트랜지스터를 구성하는 각 층에 대해서, 도 5 및 도 6을 사용하여 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같은 본 발명의 유기 트랜지스터는, 소스 전극인 전극(1)과 드레인 전극인 전극(6)의 표면에 정공 주입 수송층(2)이 형성되어 있기 때문에, 각각의 전극과 유기 반도체층과의 사이의 정공 주입 수송 능력이 높아지고, 또한 본 발명의 정공 주입 수송층용 재료를 함유하는 정공 주입 수송층의 막 안정성이 높기 때문에, 장구동 수명화에 기여한다.
본 발명의 유기 트랜지스터는, 도 6에 도시된 바와 같은, 본 발명의 정공 주입 수송층(2)이 유기 반도체층(8)으로서 기능하는 것이어도 된다.
또한, 본 발명의 유기 트랜지스터는, 도 5에 도시된 바와 같이 전극(1)과 전극(6)의 표면에 정공 주입 수송층(2)을 형성하고, 또한 유기 반도체층(8)으로서 전극 표면에 형성한 정공 주입 수송층과는 재료가 상이한 본 발명의 정공 주입 수송층(2)을 형성해도 된다.
도 5에 도시된 바와 같은 유기 트랜지스터를 형성하는 경우에, 유기 반도체층을 형성하는 재료로서는, 도너성, 즉 p형의, 저분자 또는 고분자의 유기 반도체 재료를 사용할 수 있다. 유기 반도체 재료로서는, 유기 트랜지스터의 유기 반도체층에 일반적으로 사용되는 재료를 사용할 수 있다.
유기 반도체층의 캐리어 이동도는 10-6 cm/Vs 이상인 것이, 특히 유기 트랜지스터에 대해서는 10-3 cm/Vs 이상인 것이, 트랜지스터 특성의 점에서 바람직하다.
유기 반도체층의 형성 방법으로서는, 상기 유기 EL 소자의 유기 발광층의 형성 방법과 동일하게 할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같은, 본 발명의 정공 주입 수송층용 재료를 함유하는 정공 주입 수송층을 포함하는 유기 트랜지스터를 형성하는 경우에도, 상기 유기 반도체층(8)을 구성하는 화합물로서는, 상기 정공 주입 수송층에 사용되는 정공 수송성 화합물, 그 중에서 정공 수송성 고분자 화합물을 사용하는 것이, 본 발명의 정공 주입 수송층(2)과 유기 반도체층(8)의 계면의 밀착 안정성을 향상시켜, 장구동 수명화에 기여하는 점에서 바람직하다.
기판, 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극과, 절연층에 대해서는, 특별히 한정되지 않고 유기 트랜지스터에 사용되는 일반적인 것을 사용할 수 있다.
또한, 색소 증감 태양 전지, 유기 박막 태양 전지, 유기 반도체 등의 기타의 유기 디바이스, 정공 주입 수송층을 갖는 양자 도트 발광 소자, 산화물계 화합물 태양 전지 등에 대해서도, 정공 주입 수송층을 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층용 재료를 함유하는 정공 주입 수송층으로 하면, 그 밖의 구성은 특별히 한정되지 않고 적절히 공지된 구성과 동일해도 된다.
(디바이스의 제조 방법)
본 발명에 따른 디바이스의 제조 방법은, 기판 상에 대향하는 2개 이상의 전극과, 그 중 2개의 전극 사이에 배치된 정공 주입 수송층을 갖는 디바이스의 제조 방법으로서, 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층 형성용 잉크, 또는 상기 본 발명에 따른 정공 주입 수송층 형성용 잉크의 제조 방법에 의해 얻어진 정공 주입 수송층 형성용 잉크를 사용하여, 상기 전극 상의 어느 하나의 층 상에 정공 주입 수송층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
그 중에서도, 기판 상에 대향하는 2개 이상의 전극과, 그 중 2개의 전극 사이에 배치된 정공 주입 수송층을 갖는 디바이스의 제조 방법으로서,
몰리브덴 착체와 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 혼합물을 가열하여 반응 생성물을 얻는 공정과, 반응액으로부터 미반응된 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제거함으로써 정공 주입 수송층용 재료를 제조하는 공정과, 상기 제조된 정공 주입 수송층용 재료를 방향족 탄화수소계 용제에 용해시킴으로써 정공 주입 수송층 형성용 잉크를 제조하는 공정과, 상기 제조된 정공 주입 수송층 형성용 잉크를 사용하여, 상기 전극 상의 어느 하나의 층 상에 정공 주입 수송층을 형성하는 공정을 갖는 디바이스의 제조 방법인 것이 바람직하다.
본 발명의 디바이스의 제조 방법에 의하면, 상기 본 발명의 정공 주입 수송층 형성용 잉크를 사용함으로써, 용액 도포법에 의해 정공 주입 수송층을 형성하는 것이 가능하고, 전술한 바와 같이, 장수명의 디바이스를 얻을 수 있다.
<정공 주입 수송층을 형성하는 공정>
본 발명에 있어서, 정공 주입 수송층을 형성하는 공정은, 특별히 한정되지 않지만, 상기 본 발명의 정공 주입 수송층 형성용 잉크를 사용하여, 용액 도포법에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 용액 도포법을 사용함으로써, 정공 주입 수송층의 형성 시에 증착 장치가 불필요해서, 마스크 증착 등을 사용하지 않고, 구분 도포도 가능하여, 생산성이 높고, 또한, 전극과 정공 주입 수송층의 계면 및 정공 주입 수송층과 유기층 계면의 밀착 안정성이 높은 디바이스를 형성할 수 있다.
여기서 용액 도포법이란, 상기 정공 주입 수송층 형성용 잉크를 바탕이 되는 전극 또는 층 상에 도포하고 건조하여 정공 주입 수송층을 형성하는 방법이다. 본 발명의 정공 주입 수송층 형성용 잉크는, 방향족 탄화수소계 용제를 사용하고 있기 때문에, 용제를 제거하기 쉽거나, 또는 용제가 잔류해도 소자에 악영향을 주기 어렵기 때문에, 불순물이 되는 용제의 영향이 저감되어, 장수명의 디바이스를 얻을 수 있는 것으로 추측된다.
용액 도포법으로서, 예를 들어 침지법, 스프레이 코팅법, 스핀 코팅법, 블레이드 코팅법, 딥 코팅법, 캐스트법, 롤 코팅법, 바 코팅법, 다이 코팅법, 잉크젯법 등의 액체 적하법 등을 들 수 있다. 단분자막을 형성하고자 하는 경우에는, 침지법, 딥 코팅법이 적절하게 사용된다.
디바이스의 제조 방법에 있어서의, 그 밖의 공정에 대해서는, 종래 공지된 공정을 적절히 사용할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예를 들어, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 이들의 기재에 의해 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 또한, 실시예 중, 부는 특히 특정하지 않는 한 질량부를 나타낸다.
[실시예 1]
(1) 정공 주입 수송층용 재료 1의 제조
몰리브덴헥사카르보닐(간또 가가꾸제) 0.33 g 및 디피발로일메탄(도꾜 가세이 제조) 2.3 g을 3구 플라스크에 넣고, 아르곤 가스 분위기 하에서, 130℃에서 교반하면서, 3 시간 가열 환류하여 적갈색의 반응액을 얻었다. 얻어진 반응액을 유리 튜브 오븐에 넣고, 진공 펌프에 의해 감압하고, 80℃에서 3 시간 가열하고, 미반응된 디피발로일메탄을 제거하여 흑색 고체의 반응 생성물 1(정공 주입 수송층용 재료 1)을 0.045 g 얻었다.
<반응 생성물의 분석>
실시예 1에서 얻어진 반응 생성물 1을 FT-IR(닛본 분꼬우사 제조의 FT-IR610)에 의해 ATR법으로 분석하였다.
실시예 1에서 얻어진 반응 생성물 1의 IR를 도 7에 도시하였다. 반응 생성물 1의 IR 스펙트럼으로부터는, t-부틸기에 귀속되는 3000 cm-1 및 1200 cm-1의 피크가 확인되었다. 또한, 950 cm-1 전후, 1535 cm-1에는, Mo=O에 귀속되는 피크가 확인되었다. 이것으로부터 반응 생성물 1 중에는, 디피발로일메탄 유래의 구조 및 몰리브덴 산화물을 포함하는, 유기-무기 복합 산화물이 되어 있는 것을 알았다.
<반응 생성물의 용해성 시험>
실시예 1에서 얻어진 반응 생성물 1 0.001 g을 톨루엔 1.0 g에 첨가하고, 실온에서 1 시간 교반 후, 30분간 방치하였다.
용해성 시험의 결과, 실시예 1에서 얻어진 반응 생성물 1은 첨가 직후부터 톨루엔에 용해되어, 청흑색의 액체가 얻어지고, 교반, 방치 후에도 침전은 발생하지 않았다.
[용해성 시험의 평가 기준]
◎: 용액 제조 후에 바로 용해
○: 용액 제조 후, 용액을 1 시간 가열로 용해
△: 용액 제조, 용액 가열 후에도 소량의 침전물 있음. 용액의 착색은 있음.
×: 용액 제조, 용액 가열 후에도 전혀 불용. 용액의 착색 없고, 현탁액.
(2) 정공 주입 수송층 형성용 잉크 1의 제조
실시예 1에서 얻어진 정공 주입 수송층용 재료 1과, 공액계의 고분자 재료인 폴리[(9,9-디옥틸플루오레닐-2,7-디일)-co-(4,4'-(N-4-sec-부틸페닐))디페닐아민)](TFB)을 질량비 2:1로 혼합하고, 크실렌 중에 0.4 wt％의 농도로 용해시켜, 정공 주입 수송층 형성용 잉크 1을 얻었다.
(3) 디바이스의 제조
투명 양극 부착 유리 기판 상에, 정공 주입 수송층, 발광층, 정공 블록층, 전자 수송층, 전자 주입층, 음극의 순서로, 하기의 수순에 따라서 제막하여 적층하고, 마지막으로 밀봉하여 유기 EL 소자를 제작하였다. 투명 양극 이외에는 수분 농도 0.1 ppm 이하, 산소 농도 0.1 ppm 이하의 질소 치환 글로브 박스 내에서 작업을 행하였다.
우선, 양극으로서 산화인듐 주석(ITO)의 두께 150 nm의 박막 부착된 유리 기판(산요 신꾸우사 제조)을 사용하였다. 상기 유리 기판의 ITO막을 스트립 형상으로 패턴 형성하고, 얻어진 기판을, 중성 세제, 초순수의 순서로 초음파 세정하고, UV 오존 처리를 실시하였다.
이어서, 상기에서 얻어진 정공 주입 수송층 형성용 잉크 1을 세정된 상기 양극 상에 스핀 코팅법에 의해 도포하였다. 도포된 기판을, 핫 플레이트를 사용해서 200℃에서 30분 가열함으로써 용제를 제거하여, 정공 주입 수송층용 재료 1을 함유하는 정공 주입 수송층을 형성하였다. 건조 후의 정공 주입 수송층의 두께는 20 nm였다.
상기 정공 주입 수송층 상에 발광층으로서, 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(III)(Ir(ppy)3)을 발광성 도펀트로서 함유하고, 4,4'-비스(2,2-카르바졸-9-일)비페닐(CBP)을 호스트로서 함유하는 혼합 박막을 증착 형성하였다. 혼합 박막은, 압력이 1×10-4 Pa인 진공 중에서 저항 가열법에 의해 호스트와 도펀트의 체적비 20:1, 합계 막 두께가 30 nm로 되도록 공증착으로 형성하였다.
상기 발광층 상에 정공 블록층으로서, 비스(2-메틸-8-퀴놀리라토)(p-페닐페놀레이트)알루미늄 착체(BAlq) 박막을 증착 형성하였다. BAlq 박막은, 압력이 1×10-4 Pa인 진공 중에서 저항 가열법에 의해 막 두께가 10 nm로 되도록 형성하였다.
상기 정공 블록층 상에 전자 수송층으로서, 트리스(8-퀴놀리라토)알루미늄 착체(Alq3) 박막을 증착 형성하였다. Alq3 박막은, 압력이 1×10-4 Pa인 진공 중에서 저항 가열 증착법에 의해 성막하였다.
상기 전자 수송층 상에 전자 주입층으로서 두께 0.5 nm의 불화 리튬(LiF), 음극으로서 두께 100 nm의 Al을 순차, 압력이 1×10-4 Pa인 진공 중에서 저항 가열 증착법에 의해 성막하였다.
음극 형성 후, 글로브 박스 내에서, 무알칼리 유리와 UV 경화형 에폭시 접착제를 사용하여 밀봉하여 실시예 1의 유기 EL 소자를 얻었다.
[실시예 2 내지 6]
(1) 정공 주입 수송층용 재료 2 내지 6의 제조
실시예 1에 있어서, 디피발로일메탄 대신에 표 1에 나타내어지는 화학식 1로 표시되는 화합물을 각각 사용하여, 반응 생성물 2(정공 주입 수송층용 재료 2) 내지 반응 생성물 6(정공 주입 수송층용 재료 6)을 각각 얻었다.
얻어진 반응 생성물 2(정공 주입 수송층용 재료 2) 내지 반응 생성물 6(정공 주입 수송층용 재료 6)에 대해서도, 실시예 1과 동일하게 용해성 평가를 행하였다. 표 1에 함께 나타낸다.
(2) 정공 주입 수송층 형성용 잉크 2 내지 6의 제조
실시예 1에 있어서, 정공 주입 수송층용 재료 1 대신에 상기에서 얻어진 정공 주입 수송층용 재료 2 내지 6을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 정공 주입 수송층 형성용 잉크 2 내지 6을 얻었다.
(3) 디바이스의 제조
실시예 1에 있어서, 정공 주입 수송층 형성용 잉크 1 대신에 정공 주입 수송층 형성용 잉크 2 내지 6을 각각 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 실시예 2 내지 6의 유기 EL 소자를 얻었다.
Figure pct00009
[비교예 1]
(1) 비교 정공 주입 수송층용 재료 1의 제조
실시예 1에 있어서, 디피발로일메탄 대신에 아세틸아세톤(도꾜 가세이 제조) 1.25 g을 사용하여, 황 고체의 비교 반응 생성물 1(비교 정공 주입 수송층용 재료 1)을 0.055 g 얻었다.
얻어진 비교 반응 생성물 1(비교 정공 주입 수송층용 재료 1)에 대해서도, 실시예 1과 동일하게 용해성 평가를 행하였다. 표 1에 함께 나타낸다.
(2) 비교 정공 주입 수송층 형성용 잉크 1의 제조
실시예 1에 있어서, 정공 주입 수송층용 재료 1 대신에 상기에서 얻어진 비교 정공 주입 수송층용 재료 1을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 비교 정공 주입 수송층 형성용 잉크 1을 얻었다.
(3) 디바이스의 제조
실시예 1에 있어서, 정공 주입 수송층 형성용 잉크 1 대신에 비교 정공 주입 수송층 형성용 잉크 1을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 비교예 1의 유기 EL 소자를 얻었다.
[비교예 2]
(1) 비교 정공 주입 수송층 형성용 잉크 2의 제조
실시예 1에 있어서, 정공 주입 수송층용 재료 1 대신에 MoO2(acac)2(도꾜 가세이 제조)을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 비교 정공 주입 수송층 형성용 잉크 2를 얻었다. MoO2(acac)2는 크실렌에 대한 용해성이 낮아, MoO2(acac)2는 침전된 상태였다.
(2) 디바이스의 제조
실시예 1에 있어서, 정공 주입 수송층 형성용 잉크 1 대신에 비교 정공 주입 수송층 형성용 잉크 2를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 비교예 2의 유기 EL 소자를 얻었다.
[비교예 3]
(1) 비교 정공 주입 수송층 형성용 잉크 3의 제조
비교예 2에 있어서, 크실렌 대신에 벤조산에틸을 사용한 것 이외에는, 비교예 2와 동일하게 하여 비교 정공 주입 수송층 형성용 잉크 3을 얻었다. MoO2(acac)2는 벤조산에틸에는 소량 용해되기 때문에, MoO2(acac)2가 용해된 잉크가 얻어졌다.
(2) 디바이스의 제조
실시예 1에 있어서, 정공 주입 수송층 형성용 잉크 1 대신에 비교 정공 주입 수송층 형성용 잉크 3을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 비교예 3의 유기 EL 소자를 얻었다.
<디바이스 특성 평가>
상기 실시예 및 비교예에 있어서 제작한 유기 EL 소자는, 모두 Ir(ppy)3 유래의 녹색으로 발광하였다. 이들에 대해서, (주)탑콘 제조의 분광 방사계 SR-2를 10 mA/cm2로 구동시켜서 발광 휘도와 스펙트럼을 측정하였다. 측정 결과를 표 2에 나타내었다. 또한, 전류 효율은 구동 전류와 휘도로부터 산출하여 구하였다.
유기 EL 소자의 수명 특성은, 정전류 구동으로 휘도가 경시적으로 서서히 저하하는 모습을 관찰하여 평가하였다. 여기에서는, 실시예 1의 전류 효율, 휘도 반감 수명을 1로 하여 비교하였다.
Figure pct00010
<결과의 정리>
실시예 1 내지 6과 비교예 3을 비교하면, 크실렌에 가용인 Mo 반응 생성물 1 내지 6을 정공 주입 수송층에 사용하면 장수명화되는 것을 알 수 있다.
비교예 1, 2에서는, Mo 반응 생성물이나 MoO2(acac)2의 크실렌에 대한 용해성이 나쁘고, 성막성이 나쁘기 때문에, 응집한 재료가 휘점이 되어, 쇼트가 발생해버린다. 따라서, 비교예 1, 2는 디바이스의 안정성이 나쁜 것을 알 수 있다.
1: 전극
2: 정공 주입 수송층
3: 유기층
4a: 정공 수송층
4b: 정공 주입층
5: 발광층
6: 전극
7: 기판
8: 유기 반도체층
9: 전극
10: 절연층

Claims (16)

  1. 몰리브덴 착체와 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 반응 생성물인, 정공 주입 수송층용 재료.
    <화학식 1>
    Figure pct00011

    (화학식 1 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환기를 가질 수 있고 헤테로 원자를 포함할 수 있는 탄화수소기를 나타내며, X1 및 X2는 각각 독립적으로 산소 원자, 황 원자, 또는 직접 결합을 나타내며, 단, R1 및 R2의 탄소수의 합계가 5 이상임)
  2. 제1항에 있어서, 상기 R1 및 R2 중 적어도 한쪽은 탄소수가 4 이상인, 정공 주입 수송층용 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 몰리브덴 착체의 용매인, 정공 주입 수송층용 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응 생성물이 몰리브덴 산화물인, 정공 주입 수송층용 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 톨루엔, 크실렌, 아니솔 및 메시틸렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 방향족 탄화수소계 용제에 25℃에서 0.1 질량％ 이상 용해되는, 정공 주입 수송층용 재료.
  6. 몰리브덴 착체와 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 혼합물을 가열하여 반응 생성물을 얻는 공정과, 반응액으로부터 미반응된 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제거하는 공정을 갖는, 정공 주입 수송층용 재료의 제조 방법.
    <화학식 1>
    Figure pct00012

    (화학식 1 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환기를 가질 수 있고 헤테로 원자를 포함할 수 있는 탄화수소기를 나타내며, X1 및 X2는 각각 독립적으로 산소 원자, 황 원자, 또는 직접 결합을 나타내며, 단, R1 및 R2의 탄소수의 합계가 5 이상임)
  7. 제6항에 있어서, 상기 R1 및 R2 중 적어도 한쪽은 탄소수가 4 이상인, 정공 주입 수송층용 재료의 제조 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 몰리브덴 착체의 용매이며, 상기 혼합물 중에는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 이외의 유기 용제를 10.0 질량％ 이하밖에 함유하지 않는, 정공 주입 수송층용 재료의 제조 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응 생성물이 몰리브덴 산화물인, 정공 주입 수송층용 재료의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 정공 주입 수송층용 재료와 방향족 탄화수소계 용제를 함유하는, 정공 주입 수송층 형성용 잉크.
  11. 제10항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 실질적으로 포함하지 않는, 정공 주입 수송층 형성용 잉크.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 정공 수송성 화합물을 더 함유하는, 정공 주입 수송층 형성용 잉크.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 정공 주입 수송층용 재료, 또는 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 정공 주입 수송층용 재료의 제조 방법에 의해 얻어진 정공 주입 수송층용 재료를 방향족 탄화수소계 용제에 용해하는 공정을 갖는, 정공 주입 수송층 형성용 잉크의 제조 방법.
  14. 기판 상에 대향하는 2개 이상의 전극과, 그 중 2개의 전극 사이에 배치된 정공 주입 수송층을 갖는 디바이스이며, 상기 정공 주입 수송층이 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 정공 주입 수송층용 재료를 함유하는, 디바이스.
  15. 제14항에 있어서, 상기 정공 주입 수송층이 정공 수송성 화합물을 더 함유하는, 디바이스.
  16. 기판 상에 대향하는 2개 이상의 전극과, 그 중 2개의 전극 사이에 배치된 정공 주입 수송층을 갖는 디바이스의 제조 방법이며, 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 정공 주입 수송층 형성용 잉크, 또는 제13항에 기재된 정공 주입 수송층 형성용 잉크의 제조 방법에 의해 얻어진 정공 주입 수송층 형성용 잉크를 사용하여, 상기 전극 상의 어느 하나의 층 상에 정공 주입 수송층을 형성하는 공정을 갖는, 디바이스의 제조 방법.
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