TW202000675A - 三級烷基取代多環芳香族化合物、反應性化合物、高分子、懸掛型高分子、有機器件用材料、油墨組成物、有機電致發光元件、顯示裝置、照明裝置以及發光層形成用組成物 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種新穎的三級烷基取代多環芳香族化合物及使用其的有機EL元件。藉由向利用硼原子與氧原子等將多個芳香族環連結而成的新穎的多環芳香族化合物中導入特定的三級烷基,而增加有機EL元件用材料等有機器件用材料的選項。另外,藉由將新穎的環烷基取代多環芳香族化合物用作有機EL元件用材料,而提供例如發光效率優異的有機EL元件。
Description
本發明是有關於一種三級烷基取代多環芳香族化合物與使用其的有機電致發光元件、有機場效電晶體及有機薄膜太陽電池、以及顯示裝置及照明裝置。再者,本說明書中有時將「有機電致發光元件」表述為「有機EL(electroluminescence)元件」或僅表述為「元件」。
先前,使用了進行電致發光的發光元件的顯示裝置因可實現小電化或薄型化而得到各種研究,進而,包含有機材料的有機電致發光元件因容易輕量化或大型化而得到積極研究。尤其,關於具有作為光的三原色之一的藍色等的發光特性的有機材料的開發,以及關於具備電洞、電子等電荷傳輸能力(具有成為半導體或超導體的可能性)的有機材料的開發,迄今為止,不論高分子化合物、低分子化合物均得到積極研究。
有機EL元件具有如下結構,所述結構包括:包含陽極及陰極的一對電極,以及配置於該一對電極間、且包含有機化合物的一層或多個層。於包含有機化合物的層中,有發光層、或者傳輸或注入電洞、電子等電荷的電荷傳輸/注入層等,開發有適於該些層的各種有機材料。
作為發光層用材料,例如開發有苯并芴系化合物等(國際公開第2004/061047號公報)。另外,作為電洞傳輸材料,例如開發有三苯基胺系化合物等(日本專利特開2001-172232號公報)。另外,作為電子傳輸材料,例如開發有蒽系化合物等(日本專利特開2005-170911號公報)。
另外,近年來,作為有機EL元件或有機薄膜太陽電池中使用的材料,亦報告有對三苯基胺衍生物加以改良的材料(國際公開第2012/118164號公報)。該材料為如下的材料,其特徵在於:參考已實用化的N,N'-二苯基-N,N'-雙(3-甲基苯基)-1,1'-聯苯-4,4'-二胺(TPD),將構成三苯基胺的芳香環彼此連結,藉此提高其平面性。該文獻中評價了例如NO連結系化合物(63頁的化合物1)的電荷傳輸特性,但並未記載NO連結系化合物以外的材料的製造方法,另外,若所連結的元素不同,則化合物整體的電子狀態不同,因此,自NO連結系化合物以外的材料所獲得的特性亦仍未知。此種化合物的例子亦可見於其他文獻(國際公開第2011/107186號公報)。例如,具有三重態激子的能量(T1)大的共軛結構的化合物可發出波長更短的磷光,因此作為藍色的發光層用材料有益。另外,作為夾持發光層的電子傳輸材料或電洞傳輸材料,亦謀求具有T1大的新穎共軛結構的化合物。
有機EL元件的主體(host)材料通常為利用單鍵或磷原子或矽原子將苯或咔唑等現有的芳香環連結多個而成的分子。其原因在於:藉由將多個共軛系比較小的芳香環加以連結,可確保主體材料所需的大的最高佔據分子軌道(Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO)-最低未佔分子軌道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)間隙(薄膜的帶隙Eg)。進而,使用磷光材料或熱活性型延遲螢光材料的有機EL元件的主體材料亦需要高的三重態激發能量(ET
),藉由將施體性或受體性的芳香環或取代基連結於分子,而使三重態激發態(T1)的單佔分子軌道(Singly Occupied Molecular Orbital,SOMO)1及SOMO2定域化,減小兩軌道間的交換相互作用,藉此能夠提昇三重態激發能量(ET
)。但是,共軛系小的芳香環的氧化還原穩定性不充分,將連結現有的芳香環而成的分子用作主體材料的元件的壽命並不充分。另一方面,具有擴張π共軛系的多環芳香族化合物通常氧化還原穩定性優異,但HOMO-LUMO間隙(薄膜的帶隙Eg)或三重態激發能量(ET
)低,因此認為不適合主體材料。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2004/061047號公報
[專利文獻2]日本專利特開2001-172232號公報
[專利文獻3]日本專利特開2005-170911號公報
[專利文獻4]國際公開第2012/118164號公報
[專利文獻5]國際公開第2011/107186號公報
[專利文獻6]國際公開第2015/102118號公報
[發明所欲解決之課題]
如上所述,作為有機EL元件中使用的材料,開發有各種材料,但為了增加有機EL元件用材料的選項,期望開發包含與先前不同的化合物的材料。尤其,自專利文獻1~專利文獻4中報告的NO連結系化合物以外的材料所獲得的有機EL特性或其製造方法仍然未知。
另外,專利文獻6中報告有一種含有硼的多環芳香族化合物與使用其的有機EL元件,但為了進一步提昇元件特性,謀求一種可提昇發光效率或元件壽命的發光層用材料、特別是摻雜劑(dopant)材料。
[解決課題之手段]
本發明者等人為了解決所述課題而進行了努力研究,結果發現:藉由將含有導入有具有特定結構的三級烷基的多環芳香族化合物的層配置於一對電極間來構成例如有機EL元件,可獲得優異的有機EL元件,從而完成了本發明。即,本發明提供如下的三級烷基取代多環芳香族化合物或其多聚體,進而提供含有如下的三級烷基取代多環芳香族化合物或其多聚體的有機EL元件用材料等有機器件用材料。
再者,本說明書中有時以碳數來表示化學結構或取代基,於化學結構上取代有取代基的情況下、或者於取代基上進而取代有取代基的情況等的碳數是指化學結構或取代基各自的碳數,並非指化學結構與取代基的合計碳數、或取代基與取代基的合計碳數。例如,所謂「經碳數X的取代基A取代的碳數Y的取代基B」,是指「碳數X的取代基A」於「碳數Y的取代基B」上進行取代,碳數Y並非取代基A及取代基B的合計碳數。另外,例如所謂「經取代基A取代的碳數Y的取代基B」,是指「(不限定碳數的)取代基A」於「碳數Y的取代基B」上進行取代,碳數Y並非取代基A及取代基B的合計碳數。
項1.
一種多環芳香族化合物或多環芳香族化合物的多聚體,其中所述多環芳香族化合物由下述通式(1)表示,所述多環芳香族化合物的多聚體具有多個由下述通式(1)表示的結構。
[化5]
(所述式(1)中,
A環、B環及C環分別獨立地為芳基環或雜芳基環,該些環中的至少一個氫可被取代,
Y1
為B、P、P=O、P=S、Al、Ga、As、Si-R或Ge-R,所述Si-R及Ge-R的R為芳基、烷基或環烷基,
X1
及X2
分別獨立地為>O、>N-R、>C(-R)2
、>S或>Se,所述>N-R的R為可被取代的芳基、可被取代的雜芳基、可被取代的烷基或可被取代的環烷基,所述>C(-R)2
的R為氫、可被取代的芳基、可被取代的烷基或可被取代的環烷基,另外,所述>N-R的R及/或所述>C(-R)2
的R可藉由連結基或單鍵而與所述A環、B環及/或C環鍵結,
式(1)所表示的化合物或結構中的至少一個氫可由氘、氰基或鹵素取代,而且,
式(1)所表示的化合物或結構中的至少一個氫是由所述通式(tR)所表示的基團取代,
所述式(tR)中,Ra
為碳數2~24的烷基,Rb
及Rc
分別獨立地為碳數1~24的烷基,所述烷基的任意的-CH2
-可由-O-取代,所述式(tR)所表示的基團於*處與所述式(1)所表示的化合物或結構中的至少一個氫進行取代)
項2.
如項1所述的多環芳香族化合物或其多聚體,其中
A環、B環及C環分別獨立地為芳基環或雜芳基環,該些環中的至少一個氫可由經取代或未經取代的芳基、經取代或未經取代的雜芳基、經取代或未經取代的二芳基胺基、經取代或未經取代的二雜芳基胺基、經取代或未經取代的芳基雜芳基胺基、經取代或未經取代的二芳基硼基(兩個芳基可經由單鍵或連結基而鍵結)、經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的環烷基、經取代或未經取代的烷氧基、或者經取代或未經取代的芳氧基取代,另外,該些環具有與包含Y1
、X1
及X2
的所述式中央的縮合二環結構共有鍵結的5員環或6員環,
Y1
為B、P、P=O、P=S、Al、Ga、As、Si-R或Ge-R,所述Si-R及Ge-R的R為芳基、烷基或環烷基,
X1
及X2
分別獨立地為>O、>N-R、>C(-R)2
、>S或>Se,所述>N-R的R為可由烷基或環烷基取代的芳基、可由烷基或環烷基取代的雜芳基、烷基或環烷基,所述>C(-R)2
的R為氫、可由烷基或環烷基取代的芳基、烷基或環烷基,另外,所述>N-R的R及/或所述>C(-R)2
的R可藉由-O-、-S-、-C(-R)2
-或單鍵而與所述A環、B環及/或C環鍵結,所述-C(-R)2
-的R為氫、烷基或環烷基,
式(1)所表示的化合物或結構中的至少一個氫可由氘、氰基或鹵素取代,
於多聚體的情況下,為具有2個或3個通式(1)所表示的結構的二聚體或三聚體,而且,
式(1)所表示的化合物或結構中的至少一個氫是由所述通式(tR)所表示的基團取代,
所述式(tR)中,Ra
為碳數2~24的烷基,Rb
及Rc
分別獨立地為碳數1~24的烷基,所述烷基的任意的-CH2
-可由-O-取代,所述式(tR)所表示的基團於*處與所述式(1)所表示的化合物或結構中的至少一個氫進行取代。
項3.
如項1所述的多環芳香族化合物,其由下述通式(2)表示。
[化6]
(所述式(2)中,
R1
~R11
分別獨立地為氫、芳基、雜芳基、二芳基胺基、二雜芳基胺基、芳基雜芳基胺基、二芳基硼基(兩個芳基可經由單鍵或連結基而鍵結)、烷基、環烷基、烷氧基或芳氧基,該些中的至少一個氫可由芳基、雜芳基、烷基或環烷基取代,另外,R1
~R11
中鄰接的基團彼此可鍵結並與a環、b環或c環一同形成芳基環或雜芳基環,所形成的環中的至少一個氫可由芳基、雜芳基、二芳基胺基、二雜芳基胺基、芳基雜芳基胺基、二芳基硼基(兩個芳基可經由單鍵或連結基而鍵結)、烷基、環烷基、烷氧基或芳氧基取代,該些中的至少一個氫可由芳基、雜芳基、烷基或環烷基取代,
Y1
為B、P、P=O、P=S、Al、Ga、As、Si-R或Ge-R,所述Si-R及Ge-R的R為碳數6~12的芳基、碳數1~6的烷基或碳數3~14的環烷基,
X1
及X2
分別獨立地為>O、>N-R、>C(-R)2
、>S或>Se,所述>N-R的R為碳數6~12的芳基、碳數2~15的雜芳基、碳數1~6的烷基或碳數3~14的環烷基,所述>C(-R)2
的R為氫、碳數6~12的芳基、碳數1~6的烷基或碳數3~14的環烷基,另外,所述>N-R的R及/或所述>C(-R)2
的R可藉由-O-、-S-、-C(-R)2
-或單鍵而與所述a環、b環及/或c環鍵結,所述-C(-R)2
-的R為碳數1~6的烷基或碳數3~14的環烷基,
式(2)所表示的化合物中的至少一個氫可由氘、氰基或鹵素取代,而且,
式(2)所表示的化合物中的至少一個氫是由所述通式(tR)所表示的基團取代,
所述式(tR)中,Ra
為碳數2~24的烷基,Rb
及Rc
分別獨立地為碳數1~24的烷基,所述烷基的任意的-CH2
-可由-O-取代,所述式(tR)所表示的基團於*處與所述式(2)所表示的化合物中的至少一個氫進行取代)
項4.
如項3所述的多環芳香族化合物,其中
R1
~R11
分別獨立地為氫、碳數6~30的芳基、碳數2~30的雜芳基、二芳基胺基(其中,芳基為碳數6~12的芳基)、二芳基硼基(其中,芳基為碳數6~12的芳基,且兩個芳基可經由單鍵或連結基而鍵結)、碳數1~24的烷基或碳數3~24的環烷基,另外,R1
~R11
中鄰接的基團彼此可鍵結並與a環、b環或c環一同形成碳數9~16的芳基環或碳數6~15的雜芳基環,所形成的環中的至少一個氫可由碳數6~10的芳基、碳數1~12的烷基或碳數3~16的環烷基取代,
Y1
為B、P、P=O、P=S或Si-R,所述Si-R的R為碳數6~10的芳基、碳數1~4的烷基或碳數5~10的環烷基,
X1
及X2
分別獨立地為>O、>N-R、>C(-R)2
或>S,所述>N-R的R為碳數6~10的芳基、碳數1~4的烷基或碳數5~10的環烷基,所述>C(-R)2
的R為氫、碳數6~10的芳基、碳數1~4的烷基或碳數5~10的環烷基,
式(2)所表示的化合物中的至少一個氫可由氘、氰基或鹵素取代,而且,
式(2)所表示的化合物中的至少一個氫是由所述通式(tR)所表示的基團取代,
所述式(tR)中,Ra
為碳數2~24的烷基,Rb
及Rc
分別獨立地為碳數1~24的烷基,所述烷基的任意的-CH2
-可由-O-取代,所述式(tR)所表示的基團於*處與所述式(2)所表示的化合物中的至少一個氫進行取代。
項5.
如項3所述的多環芳香族化合物,其中
R1
~R11
分別獨立地為氫、碳數6~16的芳基、碳數2~20的雜芳基、二芳基胺基(其中,芳基為碳數6~10的芳基)、二芳基硼基(其中,芳基為碳數6~10的芳基,且兩個芳基可經由單鍵或連結基而鍵結)、碳數1~12的烷基或碳數3~16的環烷基,
Y1
為B、P、P=O或P=S,
X1
及X2
分別獨立地為>O、>N-R或>C(-R)2
,所述>N-R的R為碳數6~10的芳基、碳數1~4的烷基或碳數5~10的環烷基,所述>C(-R)2
的R為氫、碳數6~10的芳基、碳數1~4的烷基或碳數5~10的環烷基,而且,
式(2)所表示的化合物中的至少一個氫是由所述通式(tR)所表示的基團取代,
所述式(tR)中,Ra
為碳數2~24的烷基,Rb
及Rc
分別獨立地為碳數1~24的烷基,所述烷基的任意的-CH2
-可由-O-取代,所述式(tR)所表示的基團於*處與所述式(2)所表示的化合物中的至少一個氫進行取代。
項6.
如項3所述的多環芳香族化合物,其中
R1
~R11
分別獨立地為氫、碳數6~16的芳基、二芳基胺基(其中,芳基為碳數6~10的芳基)、二芳基硼基(其中,芳基為碳數6~10的芳基,且兩個芳基可經由單鍵或連結基而鍵結)、碳數1~12的烷基或碳數3~16的環烷基,
Y1
為B,
X1
及X2
均為>N-R,或者X1
為>N-R且X2
為>O,所述>N-R的R為碳數6~10的芳基、碳數1~4的烷基或碳數5~10的環烷基,而且,
式(2)所表示的化合物中的至少一個氫是由所述通式(tR)所表示的基團取代,
所述式(tR)中,Ra
為碳數2~24的烷基,Rb
及Rc
分別獨立地為碳數1~24的烷基,所述烷基的任意的-CH2
-可由-O-取代,所述式(tR)所表示的基團於*處與所述式(2)所表示的化合物中的至少一個氫進行取代。
項7.
如項1至項6中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體,其由被所述通式(tR)所表示的基團取代的二芳基胺基、被所述通式(tR)所表示的基團取代的咔唑基或被所述通式(tR)所表示的基團取代的苯并咔唑基取代。
項8.
如項3至項6中任一項所述的多環芳香族化合物,其中R2
為被所述通式(tR)所表示的基團取代的二芳基胺基或被所述通式(tR)所表示的基團取代的咔唑基。
項9.
如項1至項8中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體,其中所述鹵素為氟。
項12.
一種反應性化合物,其中如項1至項11中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體取代有反應性取代基。
項13.
一種高分子化合物或高分子交聯體,其中所述高分子化合物是使如項12所述的反應性化合物作為單體進行高分子化而成,所述高分子交聯體是使所述高分子化合物進而交聯而成。
項14.
一種懸掛型高分子化合物或懸掛型高分子交聯體,其中所述懸掛型高分子化合物是使如項12所述的反應性化合物於主鏈型高分子中取代而成,所述懸掛型高分子交聯體是使所述懸掛型高分子化合物進而交聯而成。
項15.
一種有機器件用材料,其含有如項1至項11中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體。
項16.
一種有機器件用材料,其含有如項12所述的反應性化合物。
項17.
一種有機器件用材料,其含有如項13所述的高分子化合物或高分子交聯體。
項18.
一種有機器件用材料,其含有如項14所述的懸掛型高分子化合物或懸掛型高分子交聯體。
項19.
如項15至項18中任一項所述的有機器件用材料,其中所述有機器件用材料為有機電致發光元件用材料、有機場效電晶體用材料或有機薄膜太陽電池用材料。
項20.
如項19所述的有機器件用材料,其中所述有機電致發光元件用材料為發光層用材料。
項21.
一種油墨組成物,其包含:如項1至項11中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體;以及有機溶媒。
項22.
一種油墨組成物,其包含:如項12所述的反應性化合物;以及有機溶媒。
項23.
一種油墨組成物,其包含:主鏈型高分子;如項12所述的反應性化合物;以及有機溶媒。
項24.
一種油墨組成物,其包含:如項13所述的高分子化合物或高分子交聯體;以及有機溶媒。
項25.
一種油墨組成物,其包含:如項14所述的懸掛型高分子化合物或懸掛型高分子交聯體;以及有機溶媒。
項26.
一種有機電致發光元件,其具有:一對電極,包含陽極及陰極;以及有機層,配置於所述一對電極之間,且含有如項1至項11中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體、如項12所述的反應性化合物、如項13所述的高分子化合物或高分子交聯體、或者如項14所述的懸掛型高分子化合物或懸掛型高分子交聯體。
項27.
一種有機電致發光元件,其具有:一對電極,包含陽極及陰極;以及發光層,配置於所述一對電極之間,且含有如項1至項11中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體、如項12所述的反應性化合物、如項13所述的高分子化合物或高分子交聯體、或者如項14所述的懸掛型高分子化合物或懸掛型高分子交聯體。
項28.
如項27所述的有機電致發光元件,其中所述發光層包括:主體;以及作為摻雜劑的所述多環芳香族化合物、其多聚體、反應性化合物、高分子化合物、高分子交聯體、懸掛型高分子化合物或懸掛型高分子交聯體。
項29.
如項28所述的有機電致發光元件,其中所述主體為蒽系化合物、芴系化合物、二苯并䓛系化合物或芘系化合物。
項30.
如項26至項29中任一項所述的有機電致發光元件,其具有配置於所述陰極與所述發光層之間的電子傳輸層及/或電子注入層,且所述電子傳輸層及電子注入層中的至少一個含有選自由硼烷衍生物、吡啶衍生物、螢蒽衍生物、BO系衍生物、蒽衍生物、苯并芴衍生物、膦氧化物衍生物、嘧啶衍生物、咔唑衍生物、三嗪衍生物、苯并咪唑衍生物、啡啉衍生物及羥基喹啉(quinolinol)系金屬錯合物所組成的群組中的至少一個。
項31.
如項30所述的有機電致發光元件,其中所述電子傳輸層及/或電子注入層進而含有選自由鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、鹼金屬的氧化物、鹼金屬的鹵化物、鹼土金屬的氧化物、鹼土金屬的鹵化物、稀土金屬的氧化物、稀土金屬的鹵化物、鹼金屬的有機錯合物、鹼土金屬的有機錯合物及稀土金屬的有機錯合物所組成的群組中的至少一個。
項32.
如項26至項31中任一項所述的有機電致發光元件,其中電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層及電子注入層中的至少一個層包含:使可形成各層的低分子化合物作為單體進行高分子化而成的高分子化合物、或使所述高分子化合物進而交聯而成的高分子交聯體、或者使可形成各層的低分子化合物與主鏈型高分子反應而成的懸掛型高分子化合物、或使所述懸掛型高分子化合物進而交聯而成的懸掛型高分子交聯體。
項33.
一種顯示裝置或照明裝置,其包括如項26至項32中任一項所述的有機電致發光元件。
項34.
一種發光層形成用組成物,
其為用以塗佈形成有機電致發光元件的發光層的發光層形成用組成物,且包含:
至少一種如項1至項11中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體作為第一成分;
至少一種主體材料作為第二成分;以及
至少一種有機溶媒作為第三成分。
項35.
一種有機電致發光元件,其具有:一對電極,包含陽極及陰極;以及發光層,配置於所述一對電極間,且將如項34所述的發光層形成用組成物塗佈·乾燥而形成。
[發明的效果]
根據本發明的較佳的形態,可提供可用作例如有機EL元件用材料等有機器件用材料的新穎的三級烷基取代多環芳香族化合物,藉由使用該三級烷基取代多環芳香族化合物,而可提供優異的有機EL元件等有機器件。
具體而言,本發明者等人發現利用硼、磷、氧、氮、硫等異質元素將芳香環連結而成的多環芳香族化合物(基本骨架部分)具有大的HOMO-LUMO間隙(薄膜的帶隙Eg)與高的三重態激發能量(ET
)。認為其原因在於:含有異質元素的6員環的芳香族性低,因此抑制伴隨共軛系的擴張而HOMO-LUMO間隙減少,且由於異質元素的電子擾動而三重態激發態(T1)的SOMO1及SOMO2定域化。另外,本發明的含有異質元素的多環芳香族化合物(基本骨架部分)藉由三重態激發態(T1)下的SOMO1及SOMO2的定域化,而兩軌道間的交換相互作用變小,因此三重態激發態(T1)與單重態激發態(S1)的能量差小,顯示出熱活性型延遲螢光,故作為有機EL元件的螢光材料亦有用。另外,具有高的三重態激發能量(ET
)的材料作為磷光有機EL元件或利用了熱活性型延遲螢光的有機EL元件的電子傳輸層或電洞傳輸層亦有用。進而,該些多環芳香族化合物(基本骨架部分)藉由導入取代基,可任意地改變HOMO與LUMO的能量,因此能夠根據周邊材料而使游離電位(ionization potential)或電子親和力最佳化。
除了此種基本骨架部分的特性之外,於本發明的化合物中導入由所述通式(tR)表示的三級烷基,藉此可獲得如下的效果。
多環芳香族化合物的基本骨架部分由於分子的平面性高,且分子間的相互作用變大,因此,於用作例如有機EL元件的發光層的摻雜劑材料的情況下,有時由於分子的凝聚而元件的發光效率降低。因此,先前藉由朝基本骨架部分導入烷基來降低分子間的相互作用,從而改善了發光效率。
然而,例如第三丁基並非提高化合物的溶解性的程度的烷基鏈長,若化合物的溶解性低,則合成或精製等處理需要極多的有機溶劑,作業工時或製造成本增大,因此欠佳。
鑒於該些方面,進行了努力研究,結果發現了一種如下的多環芳香族化合物,其藉由導入所述通式(tR)所表示的基團,分子的凝聚得到緩和,藉此得到高的發光效率,進而溶解性提高,因此能夠以更低成本進行製造。另外,藉由導入所述式(tR)所表示的基團而於有機溶媒中的溶解性提昇,因此,亦能夠應用於利用塗佈製程進行的元件製作。但是,該些效果是只要於分子內存在至少一個式(tR)所表示的基團便可得到的效果,並不否定於分子內存在所述並非提高溶解性的程度的烷基鏈長的取代基(例如第三丁基)。再者,本發明並不特別限定於該些原理。
1. 經三級烷基取代的多環芳香族化合物及其多聚體
本申請案發明為下述通式(1)所表示的多環芳香族化合物、或具有多個下述通式(1)所表示的結構的多環芳香族化合物的多聚體,較佳為下述通式(2)所表示的多環芳香族化合物、或具有多個下述通式(2)所表示的結構的多環芳香族化合物的多聚體,該些化合物或結構中的至少一個氫是由下述通式(tR)所表示的基團取代。
[化9]
通式(1)中的A環、B環及C環分別獨立地為芳基環或雜芳基環,該些環中的至少一個氫亦可由取代基取代。該取代基較佳為經取代或未經取代的芳基、經取代或未經取代的雜芳基、經取代或未經取代的二芳基胺基、經取代或未經取代的二雜芳基胺基、經取代或未經取代的芳基雜芳基胺基(具有芳基與雜芳基的胺基)、經取代或未經取代的二芳基硼基(兩個芳基可經由單鍵或連結基而鍵結)、經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的環烷基、經取代或未經取代的烷氧基或者經取代或未經取代的芳氧基。作為該些基團具有取代基時的取代基,可列舉:芳基、雜芳基、烷基或環烷基。另外,所述芳基環或雜芳基環較佳為具有與包含Y1
、X1
及X2
的通式(1)中央的縮合二環結構共有鍵結的5員環或6員環。
此處,所謂「縮合二環結構」,是指通式(1)的中央所示的包含Y1
、X1
及X2
而構成的2個飽和烴環縮合而成的結構。另外,所謂「與縮合二環結構共有鍵結的6員環」,例如如所述通式(2)中所示般,是指於所述縮合二環結構中縮合的a環(苯環(6員環))。另外,所謂「(A環)芳基環或雜芳基環具有該6員環」,是指僅由該6員環形成A環、或者以包含該6員環的方式於該6員環中進而縮合其他環等來形成A環。換言之,此處所謂的「具有6員環的(A環)芳基環或雜芳基環」,是指構成A環的全部或一部分的6員環於所述縮合二環結構中縮合。關於「B環(b環)」、「C環(c環)」及「5員環」,相同的說明亦適用。
通式(1)中的A環(或B環、C環)對應於通式(2)中的a環與其取代基R1
~取代基R3
(或b環與其取代基R8
~取代基R11
、c環與其取代基R4
~取代基R7
)。即,通式(2)對應於選擇「具有6員環的A環~C環」作為通式(1)的A環~C環的結構。以該含義,由小寫字母的a~c表示通式(2)的各環。
通式(2)中,a環、b環及c環的取代基R1
~取代基R11
中鄰接的基團彼此亦可鍵結並與a環、b環或c環一同形成芳基環或雜芳基環,所形成的環中的至少一個氫亦可由芳基、雜芳基、二芳基胺基、二雜芳基胺基、芳基雜芳基胺基、二芳基硼基(兩個芳基亦可經由單鍵或連結基而鍵結)、烷基、環烷基、烷氧基或芳氧基取代,該些中的至少一個氫亦可由芳基、雜芳基、烷基或環烷基取代。因此,通式(2)所表示的多環芳香族化合物根據a環、b環及c環中的取代基的相互鍵結形態,如下述式(2-1)及式(2-2)所示,構成化合物的環結構發生變化。各式中的A'環、B'環及C'環分別對應於通式(1)中的A環、B環及C環。
若以通式(2)進行說明,則所述式(2-1)及式(2-2)中的A'環、B'環及C'環表示取代基R1
~取代基R11
中鄰接的基團彼此鍵結並分別與a環、b環及c環一同形成的芳基環或雜芳基環(亦可稱為其他環結構於a環、b環或c環中縮合而成的縮合環)。再者,雖然式中未表示,但亦存在a環、b環及c環全部變化成A'環、B'環及C'環的化合物。另外,如根據所述式(2-1)及式(2-2)而可知般,例如b環的R8
與c環的R7
、b環的R11
與a環的R1
、c環的R4
與a環的R3
等並不符合「鄰接的基團彼此」,該些不會進行鍵結。即,所謂「鄰接的基團」,是指於同一環上鄰接的基團。
所述式(2-1)或式(2-2)所表示的化合物例如為具有苯環、吲哚環、吡咯環、苯并呋喃環或苯并噻吩環對於作為a環(或b環或c環)的苯環進行縮合而形成的A'環(或B'環或C'環)的化合物,所形成的縮合環A'(或縮合環B'或縮合環C')分別為萘環、咔唑環、吲哚環、二苯并呋喃環或二苯并噻吩環。
通式(1)中的Y1
為B、P、P=O、P=S、Al、Ga、As、Si-R或Ge-R,所述Si-R及Ge-R的R為芳基、烷基或環烷基。於P=O、P=S、Si-R或Ge-R的情況下,與A環、B環或C環進行鍵結的原子為P、Si或Ge。Y1
較佳為B、P、P=O、P=S或Si-R,特佳為B。該說明亦同樣適用於通式(2)中的Y1
。
通式(1)中的X1
及X2
分別獨立地為>O、>N-R、>C(-R)2
、>S或>Se,所述>N-R的R為可被取代的芳基、可被取代的雜芳基、可被取代的烷基或可被取代的環烷基,所述>C(-R)2
的R為氫、可被取代的芳基、可被取代的烷基或可被取代的環烷基,所述>N-R的R及/或所述>C(-R)2
的R可藉由連結基或單鍵而與所述B環及/或C環鍵結,作為連結基,較佳為-O-、-S-或-C(-R)2
-。再者,所述「-C(-R)2
-」的R為氫、烷基或環烷基。該說明亦同樣適用於通式(2)中的X1
及X2
。
此處,通式(1)中的「所述>N-R的R及/或所述>C(-R)2
的R藉由連結基或單鍵而與所述A環、B環及/或C環鍵結」的規定對應於通式(2)中「所述>N-R的R及/或所述>C(-R)2
的R藉由-O-、-S-、-C(-R)2
-或單鍵而與所述a環、b環及/或c環鍵結」的規定。
該規定可由如下的化合物來表現,該化合物由下述式(2-3-1)表示、且具有X1
或X2
被導入至縮合環B'及縮合環C'中的環結構。即,例如為具有其他環以導入X1
(或X2
)的方式對於作為通式(2)中的b環(或c環)的苯環進行縮合而形成的B'環(或C'環)的化合物。所形成的縮合環B'(或縮合環C')例如為啡噁嗪環、啡噻嗪環或吖啶環。
另外,所述規定亦可由如下的化合物來表現,該化合物由下述式(2-3-2)或式(2-3-3)表示、且具有X1
及/或X2
被導入至縮合環A'中的環結構。即,例如為具有其他環以導入X1
(及/或X2
)的方式對於作為通式(2)中的a環的苯環進行縮合而形成的A'環的化合物。所形成的縮合環A'例如為啡噁嗪環、啡噻嗪環或吖啶環。
作為通式(1)的A環、B環及C環的「芳基環」例如可列舉碳數6~30的芳基環,較佳為碳數6~16的芳基環,更佳為碳數6~12的芳基環,特佳為碳數6~10的芳基環。再者,該「芳基環」對應於通式(2)中所規定的「R1
~R11
中鄰接的基團彼此鍵結並與a環、b環或c環一同形成的芳基環」,另外,a環(或b環、c環)已包含碳數6的苯環,因此,5員環於其中進行縮合而成的縮合環的合計碳數9成為下限碳數。
作為具體的「芳基環」,可列舉:作為單環系的苯環;作為二環系的聯苯環;作為縮合二環系的萘環;作為三環系的聯三苯環(間聯三苯基、鄰聯三苯基、對聯三苯基);作為縮合三環系的苊環、芴環、萉環、菲環;作為縮合四環系的三伸苯環、芘環、稠四苯(naphthacene)環;作為縮合五環系的苝環、稠五苯(pentacene)環等。
作為通式(1)的A環、B環及C環的「雜芳基環」例如可列舉碳數2~30的雜芳基環,較佳為碳數2~25的雜芳基環,更佳為碳數2~20的雜芳基環,進而佳為碳數2~15的雜芳基環,特佳為碳數2~10的雜芳基環。另外,作為「雜芳基環」,例如可列舉除碳以外含有1個至5個選自氧、硫及氮中的雜原子作為環構成原子的雜環等。再者,該「雜芳基環」對應於通式(2)中所規定的「R1
~R11
中鄰接的基團彼此鍵結並與a環、b環或c環一同形成的雜芳基環」,另外,a環(或b環、c環)已包含碳數6的苯環,因此,5員環於其中進行縮合而成的縮合環的合計碳數6成為下限碳數。
作為具體的「雜芳基環」,例如可列舉:吡咯環、噁唑環、異噁唑環、噻唑環、異噻唑環、咪唑環、噁二唑環、噻二唑環、三唑環、四唑環、吡唑環、吡啶環、嘧啶環、噠嗪環、吡嗪環、三嗪環、吲哚環、異吲哚環、1H-吲唑環、苯并咪唑環、苯并噁唑環、苯并噻唑環、1H-苯并三唑環、喹啉環、異喹啉環、噌啉(cinnoline)環、喹唑啉環、喹噁啉環、酞嗪環、萘啶環、嘌呤環、喋啶環、咔唑環、吖啶環、啡噁噻環、啡噁嗪環、啡噻嗪環、啡嗪環、啡吖矽(Phenazasiline)環、吲嗪環、呋喃環、苯并呋喃環、異苯并呋喃環、二苯并呋喃環、噻吩環、苯并噻吩環、二苯并噻吩環、呋呫(furazan)環、噻蒽環等。
所述「芳基環」或「雜芳基環」中的至少一個氫亦可由作為第一取代基的經取代或未經取代的「芳基」、經取代或未經取代的「雜芳基」、經取代或未經取代的「二芳基胺基」、經取代或未經取代的「二雜芳基胺基」、經取代或未經取代的「芳基雜芳基胺基」、經取代或未經取代的「二芳基硼基(兩個芳基亦可經由單鍵或連結基而鍵結)」、經取代或未經取代的「烷基」、經取代或未經取代的「環烷基」、經取代或未經取代的「烷氧基」、或者經取代或未經取代的「芳氧基」取代,作為該第一取代基的「芳基」或「雜芳基」、「二芳基胺基」的芳基、「二雜芳基胺基」的雜芳基、「芳基雜芳基胺基」的芳基與雜芳基、「二芳基硼基」的芳基、及「芳氧基」的芳基可列舉所述「芳基環」或「雜芳基環」的一價基團。
另外,作為第一取代基的「烷基」可為直鏈及分支鏈中的任一者,例如可列舉碳數1~24的直鏈烷基或碳數3~24的分支鏈烷基。較佳為碳數1~18的烷基(碳數3~18的分支鏈烷基),更佳為碳數1~12的烷基(碳數3~12的分支鏈烷基),進而佳為碳數1~6的烷基(碳數3~6的分支鏈烷基),特佳為碳數1~4的烷基(碳數3~4的分支鏈烷基)。作為碳數1~4的烷基,更佳為甲基及第三丁基,進而佳為第三丁基。
作為具體的烷基,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基、第三戊基、正己基、1-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、正庚基、1-甲基己基、正辛基、第三辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、2,6-二甲基-4-庚基、3,5,5-三甲基己基、正癸基、正十一基、1-甲基癸基、正十二基、正十三基、1-己基庚基、正十四基、正十五基、正十六基、正十七基、正十八基、正二十基等。
另外,作為第一取代基的「環烷基」可列舉:碳數3~24的環烷基、碳數3~20的環烷基、碳數3~16的環烷基、碳數3~14的環烷基、碳數5~10的環烷基、碳數5~8的環烷基、碳數5~6的環烷基、碳數5的環烷基等。
作為具體的環烷基,可列舉:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基、環癸基、以及該些基團的碳數1~4的烷基(尤其是甲基)取代體、或降冰片烯基、雙環[1.0.1]丁基、雙環[1.1.1]戊基、雙環[2.0.1]戊基、雙環[1.2.1]己基、雙環[3.0.1]己基、雙環[2.1.2]庚基、雙環[2.2.2]辛基、金剛烷基、二金剛烷基、十氫萘基(decahydronaphthalenyl)、十氫薁基(decahydroazulenyl)等。
另外,作為第一取代基的「烷氧基」例如可列舉:碳數1~24的直鏈的烷氧基或碳數3~24的分支鏈的烷氧基。較佳為碳數1~18的烷氧基(碳數3~18的分支鏈的烷氧基),更佳為碳數1~12的烷氧基(碳數3~12的分支鏈的烷氧基),進而佳為碳數1~6的烷氧基(碳數3~6的分支鏈的烷氧基),特佳為碳數1~4的烷氧基(碳數3~4的分支鏈的烷氧基)。
作為具體的烷氧基,可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基等。
另外,作為第一取代基的「二芳基硼基」中的「硼基」,可引用所述芳基的說明。另外,所述兩個芳基亦可經由單鍵或連結基(例如>C(-R)2
、>O、>S或>N-R)而鍵結。此處,>C(-R)2
及>N-R的R為芳基、雜芳基、二芳基胺基、烷基、環烷基、烷氧基或芳氧基(以上為第一取代基),於該第一取代基上亦可進而取代有芳基、雜芳基、烷基或環烷基(以上為第二取代基),作為該些基團的具體例,可引用作為所述第一取代基的芳基、雜芳基、二芳基胺基、烷基、環烷基、烷氧基或芳氧基的說明。
作為第一取代基的經取代或未經取代的「芳基」、經取代或未經取代的「雜芳基」、經取代或未經取代的「二芳基胺基」、經取代或未經取代的「二雜芳基胺基」、經取代或未經取代的「芳基雜芳基胺基」、經取代或未經取代的「二芳基硼基(兩個芳基亦可經由單鍵或連結基而鍵結)」、經取代或未經取代的「烷基」、經取代或未經取代的「環烷基」、經取代或未經取代的「烷氧基」、或者經取代或未經取代的「芳氧基」如說明為經取代或未經取代般,該些中的至少一個氫亦可由第二取代基取代。作為該第二取代基,例如可列舉芳基、雜芳基、烷基或環烷基,該些的具體例可參照所述「芳基環」或「雜芳基環」的一價基團及作為第一取代基的「烷基」或「環烷基」的說明。另外,於作為第二取代基的芳基或雜芳基中,該些中的至少一個氫經苯基等芳基(具體例為以上所述的基團)或甲基等烷基(具體例為以上所述的基團)或環己基等環烷基(具體例為以上所述的基團)取代的結構亦包含於作為第二取代基的芳基或雜芳基中。作為其一例,於第二取代基為咔唑基的情況下,9位上的至少一個氫經苯基等芳基、甲基等烷基或環己基等環烷基取代的咔唑基亦包含於作為第二取代基的雜芳基中。
作為通式(2)的R1
~R11
中的芳基、雜芳基、二芳基胺基的芳基,二雜芳基胺基的雜芳基,芳基雜芳基胺基的芳基與雜芳基,二芳基硼基的芳基,或芳氧基的芳基,可列舉通式(1)中所說明的「芳基環」或「雜芳基環」的一價基團。另外,作為R1
~R11
中的烷基、環烷基或烷氧基,可參照所述通式(1)的說明中的作為第一取代基的「烷基」、「環烷基」或「烷氧基」的說明。進而,作為針對該些基團的取代基的芳基、雜芳基、烷基或環烷基亦相同。另外,作為R1
~R11
中鄰接的基團彼此鍵結並與a環、b環或c環一同形成芳基環或雜芳基環時的針對該些環的取代基的雜芳基、二芳基胺基、二雜芳基胺基、芳基雜芳基胺基、二芳基硼基(兩個芳基亦可經由單鍵或連結基而鍵結)、烷基、環烷基、烷氧基或芳氧基,以及作為進一步的取代基的芳基、雜芳基、烷基或環烷基亦相同。
具體而言,可藉由第一取代基的結構的立體阻礙性、供電子性及拉電子性來調整發光波長,較佳為以下結構式所表示的基團,更佳為甲基、第三丁基、苯基、鄰甲苯基、對甲苯基、2,4-二甲苯基、2,5-二甲苯基、2,6-二甲苯基、2,4,6-均三甲苯基、二苯基胺基、二-對甲苯基胺基、雙(對(第三丁基)苯基)胺基、咔唑基、3,6-二甲基咔唑基、3,6-二-第三丁基咔唑基及苯氧基,進而佳為甲基、第三丁基、苯基、鄰甲苯基、2,6-二甲苯基、2,4,6-均三甲苯基、二苯基胺基、二-對甲苯基胺基、雙(對(第三丁基)苯基)胺基、咔唑基、3,6-二甲基咔唑基及3,6-二-第三丁基咔唑基。就合成的容易度的觀點而言,立體阻礙大者對於選擇性合成而言較佳,具體而言,較佳為第三丁基、鄰甲苯基、對甲苯基、2,4-二甲苯基、2,5-二甲苯基、2,6-二甲苯基、2,4,6-均三甲苯基、二-對甲苯基胺基、雙(對(第三丁基)苯基)胺基、3,6-二甲基咔唑基及3,6-二-第三丁基咔唑基。
通式(1)的Y1
中的Si-R及Ge-R的R為芳基、烷基或環烷基,作為該芳基、烷基或環烷基,可列舉以上所述的基團。特佳為碳數6~10的芳基(例如苯基、萘基等)、碳數1~4的烷基(例如甲基、乙基、第三丁基等,特別是第三丁基)或碳數5~10的環烷基(較佳為環己基或金剛烷基)。該說明亦同樣適用於通式(2)中的Y1
。
通式(1)的X1
及X2
中的>N-R的R為可由所述第二取代基取代的芳基、雜芳基、烷基或環烷基,芳基或雜芳基中的至少一個氫亦可由例如烷基或環烷基取代。作為該芳基、雜芳基、烷基或環烷基,可列舉以上所述的基團。特佳為碳數6~10的芳基(例如苯基、萘基等)、碳數2~15的雜芳基(例如咔唑基等)、碳數1~4的烷基(例如甲基、乙基、第三丁基等,特別是第三丁基)或碳數5~10的環烷基(較佳為環己基或金剛烷基)。該說明亦同樣適用於通式(2)中的X1
及X2
。
通式(1)的X1
及X2
中的>C(-R)2
的R為氫、可由所述第二取代基取代的芳基、烷基或環烷基,芳基中的至少一個氫亦可由例如烷基或環烷基取代。作為該芳基、烷基或環烷基,可列舉以上所述的基團。特佳為碳數6~10的芳基(例如苯基、萘基等)、碳數1~4的烷基(例如甲基、乙基、第三丁基等,特別是第三丁基)或碳數5~10的環烷基(較佳為環己基或金剛烷基)。該說明亦同樣適用於通式(2)中的X1
及X2
。
作為通式(1)中的連結基的「-C(-R)2
-」的R為氫、烷基或環烷基,作為該烷基或環烷基,可列舉以上所述的基團。特佳為碳數1~4的烷基(例如甲基、乙基、第三丁基等,特別是第三丁基)或碳數5~10的環烷基(較佳為環己基或金剛烷基)。該說明亦同樣適用於作為通式(2)中的連結基的「-C(-R)2
-」。
另外,本申請案發明為具有多個通式(1)所表示的單元結構的多環芳香族化合物的多聚體,較佳為具有多個通式(2)所表示的單元結構的多環芳香族化合物的多聚體。多聚體較佳為二聚體~六聚體,更佳為二聚體~三聚體,特佳為二聚體。多聚體只要是於一個化合物中具有多個所述單元結構的形態即可,例如除利用單鍵、碳數1~3的伸烷基、伸苯基、伸萘基等連結基將多個所述單元結構鍵結而成的形態(連結型多聚體)以外,亦可為以由多個單元結構共有所述單元結構中所含有的任意環(A環、B環或C環,a環、b環或c環)的方式進行鍵結的形態(環共有型多聚體),另外,亦可為以所述單元結構中所含有的任意環(A環、B環或C環,a環、b環或c環)彼此進行縮合的方式進行鍵結的形態(環縮合型多聚體),但較佳為環共有型多聚體及環縮合型多聚體,更佳為環共有型多聚體。
作為此種多聚體,例如可列舉由下述式(2-4)、式(2-4-1)、式(2-4-2)、式(2-5-1)~式(2-5-4)或式(2-6)所表示的多聚體化合物。若以通式(2)進行說明,則下述式(2-4)所表示的多聚體化合物為以共有作為a環的苯環的方式,於一個化合物中具有多個通式(2)所表示的單元結構的多聚體化合物(環共有型多聚體)。另外,若以通式(2)進行說明,則下述式(2-4-1)所表示的多聚體化合物為以共有作為a環的苯環的方式,於一個化合物中具有兩個通式(2)所表示的單元結構的多聚體化合物(環共有型多聚體)。另外,若以通式(2)進行說明,則下述式(2-4-2)所表示的多聚體化合物為以共有作為a環的苯環的方式,於一個化合物中具有三個通式(2)所表示的單元結構的多聚體化合物(環共有型多聚體)。另外,若以通式(2)進行說明,則下述式(2-5-1)~式(2-5-4)所表示的多聚體化合物為以共有作為b環(或c環)的苯環的方式,於一個化合物中具有多個通式(2)所表示的單元結構的多聚體化合物(環共有型多聚體)。另外,若以通式(2)進行說明,則下述式(2-6)所表示的多聚體化合物為以例如作為某一單元結構的b環(或a環、c環)的苯環與作為某一單元結構的b環(或a環、c環)的苯環進行縮合的方式,於一個化合物中具有多個通式(2)所表示的單元結構的多聚體化合物(環縮合型多聚體)。
多聚體化合物可為將式(2-4)、式(2-4-1)或式(2-4-2)所表現的多聚化形態與式(2-5-1)~式(2-5-4)的任一者或式(2-6)所表現的多聚化形態組合而成的多聚體,亦可為將式(2-5-1)~式(2-5-4)的任一者所表現的多聚化形態與式(2-6)所表現的多聚化形態組合而成的多聚體,亦可為將式(2-4)、式(2-4-1)或式(2-4-2)所表現的多聚化形態與式(2-5-1)~式(2-5-4)的任一者所表現的多聚化形態,及式(2-6)所表現的多聚化形態組合而成的多聚體。
另外,通式(1)或通式(2)所表示的多環芳香族化合物及其多聚體的化學結構中的氫的全部或一部分亦可為氘、氰基或鹵素。例如,於式(1)中,A環、B環、C環(A環~C環為芳基環或雜芳基環)、針對A環~C環的取代基、Y1
為Si-R或Ge-R時的R(=烷基、環烷基、芳基)、以及X1
及X2
為>N-R或>C(-R)2
時的R(=烷基、環烷基、芳基)中的氫可由氘、氰基或鹵素取代,該些中,可列舉芳基或雜芳基中的全部或一部分氫經氘、氰基或鹵素取代的形態。鹵素為氟、氯、溴或碘,較佳為氟、氯或溴,更佳為氟或氯。
另外,本發明的多環芳香族化合物及其多聚體可用作有機器件用材料。作為有機器件,例如可列舉:有機電致發光元件、有機場效電晶體或有機薄膜太陽電池等。尤其,於有機電致發光元件中,作為發光層的摻雜劑材料,較佳為Y1
為B、X1
及X2
為>N-R的化合物,Y1
為B、X1
為>O、X2
為>N-R的化合物,Y1
為B、X1
及X2
為>O的化合物,作為發光層的主體材料,較佳為Y1
為B、X1
為>O、X2
為>N-R的化合物,Y1
為B、X1
及X2
為>O的化合物,作為電子傳輸材料,可較佳地使用Y1
為B、X1
及X2
為>O的化合物,Y1
為P=O、X1
及X2
為>O的化合物。
所述式(tR)中,Ra
為碳數2~24的烷基,Rb
及Rc
分別獨立地為碳數1~24的烷基,所述烷基的任意的-CH2
-亦可由-O-取代,所述式(tR)所表示的基團於*處與所述式(1)或式(2)所表示的化合物或結構中的至少一個氫進行取代。
作為Ra
的「碳數2~24的烷基」,可為直鏈及分支鏈中的任一者,例如可列舉:碳數2~24的直鎖烷基或碳數3~24的分支鏈烷基、碳數2~18的烷基(碳數3~18的分支鏈烷基)、碳數2~12的烷基(碳數3~12的分支鏈烷基)、碳數2~6的烷基(碳數3~6的分支鏈烷基)、碳數2~4的烷基(碳數3~4的分支鏈烷基)。
作為Rb
及Rc
的「碳數1~24的烷基」,可為直鏈及分支鏈中的任一者,例如可列舉:碳數1~24的直鎖烷基或碳數3~24的分支鏈烷基、碳數1~18的烷基(碳數3~18的分支鏈烷基)、碳數1~12的烷基(碳數3~12的分支鏈烷基)、碳數1~6的烷基(碳數3~6的分支鏈烷基)、碳數1~4的烷基(碳數3~4的分支鏈烷基)。
通式(1)的式(tR)中的Ra
、Rb
及Rc
的碳數的合計較佳為碳數4~20,特佳為碳數4~10。
作為Ra
、Rb
及Rc
的具體的烷基,可列舉:甲基(Ra
除外)、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基、第三戊基、正己基、1-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、正庚基、1-甲基己基、正辛基、第三辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、2,6-二甲基-4-庚基、3,5,5-三甲基己基、正癸基、正十一基、1-甲基癸基、正十二基、正十三基、1-己基庚基、正十四基、正十五基、正十六基、正十七基、正十八基、正二十基等。
作為式(tR)所表示的基團,例如可列舉:第三戊基、1-乙基-1-甲基丙基、1,1-二乙基丙基、1,1-二甲基丁基、1-乙基-1-甲基丁基、1,1,3,3-四甲基丁基、1,1,4-三甲基戊基、1,1,2-三甲基丙基、1,1-二甲基辛基、1,1-二甲基戊基、1,1-二甲基庚基、1,1,5-三甲基己基、1-乙基-1-甲基己基、1-乙基-1,3-二甲基丁基、1,1,2,2-四甲基丙基、1-丁基-1-甲基戊基、1,1-二乙基丁基、1-乙基-1-甲基戊基、1,1,3-三甲基丁基、1-丙基-1-甲基戊基、1,1,2-三甲基丙基、1-乙基-1,2,2-三甲基丙基、1-丙基-1-甲基丁基、1,1-二甲基己基等。
作為本發明的三級烷基取代的其他形態,可列舉:通式(1)或通式(2)所表示的多環芳香族化合物及其多聚體例如由被式(tR)的基團取代的二芳基胺基、被式(tR)的基團取代的咔唑基或被式(tR)的基團取代的苯并咔唑基取代的例子。關於「二芳基胺基」,可列舉作為所述「第一取代基」而說明的基團。作為針對二芳基胺基、咔唑基及苯并咔唑基的式(tR)的基團的取代形態,可列舉:該些基團的芳基環或苯環的一部分或全部的氫由式(tR)的基團取代的例子。
另外,作為更具體的例子,可列舉:通式(2)所表示的多環芳香族化合物及其多聚體的R2
為被式(tR)的基團取代的二芳基胺基或被式(tR)的基團取代的咔唑基的例子。
作為其一例,可列舉下述通式(2-A)所表示的多環芳香族化合物、或具有多個下述通式(2-A)所表示的結構的多環芳香族化合物的多聚體。tR為式(tR)的基團,n分別獨立地為1~5(較佳為1)的整數,結構式中的各符號的定義與通式(2)中的各符號的定義相同。
[化21]
另外,作為本發明的經三級烷基取代的多環芳香族化合物及其多聚體的具體例,可列舉化合物中的1個或多個芳香環中的至少一個氫由1個或多個式(tR)的基團取代的化合物,例如可列舉由1個~2個式(tR)的基團取代的化合物。
具體而言,可列舉由以下的式(1-1-tR)~式(1-4401-tR)所表示的化合物。下述式中的n分別獨立地為0~2(其中,不會全部的n成為0),較佳為1。再者,下述結構式中的「tR」表示式(tR)所表示的基團,「OPh」表示苯氧基,「Me」表示甲基。
作為本發明的經三級烷基取代的多環芳香族化合物的更具體的例子,可列舉以下結構式所表示的化合物。再者,下述結構式中的「D」表示氘,「Me」表示甲基,「Et」表示乙基,「Pr」表示丙基,「Hep」表示庚基,「tBu」表示第三丁基,「tAm」表示第三戊基。
本發明的通式(1)所表示的多環芳香族化合物及其多聚體亦可作為高分子化合物(用於獲得該高分子化合物的所述單體具有聚合性取代基)或高分子交聯體(用於獲得該高分子交聯體的所述高分子化合物具有交聯性取代基)、或者懸掛型高分子化合物(用於獲得該懸掛型高分子化合物的所述反應性化合物具有反應性取代基)或懸掛型高分子交聯體(用於獲得該懸掛型高分子交聯體的所述懸掛型高分子化合物具有交聯性取代基)而用於有機器件用材料、例如有機電致發光元件用材料、有機場效電晶體用材料或有機薄膜太陽電池用材料中,其中,所述高分子化合物是使於所述多環芳香族化合物及其多聚體中取代有反應性取代基的反應性化合物作為單體而進行高分子化而成,所述高分子交聯體是使該高分子化合物進而交聯而成,所述懸掛型高分子化合物是使主鏈型高分子與所述反應性化合物反應而成,所述懸掛型高分子交聯體是使該懸掛型高分子化合物進而交聯而成。
作為所述反應性取代基(包含所述聚合性取代基、所述交聯性取代基、及用於獲得懸掛型高分子的反應性取代基,以下,亦簡稱為「反應性取代基」),若為可使所述多環芳香族化合物或其多聚體進行高分子量化的取代基、可使以此種方式獲得的高分子化合物進而交聯化的取代基、以及可於主鏈型高分子中進行懸掛反應的取代基,則無特別限定,較佳為以下結構的取代基。各結構式中的*表示鍵結位置。
[化117]
L分別獨立地為單鍵、-O-、-S-、>C=O、-O-C(=O)-、碳數1~12的伸烷基、碳數1~12的氧伸烷基及碳數1~12的聚氧伸烷基。於所述取代基中,較佳為式(XLS-1)、式(XLS-2)、式(XLS-3)、式(XLS-9)、式(XLS-10)或式(XLS-17)所表示的基團,更佳為式(XLS-1)、式(XLS-3)或式(XLS-17)所表示的基團。
關於此種高分子化合物、高分子交聯體、懸掛型高分子化合物及懸掛型高分子交聯體(以下,亦簡稱為「高分子化合物及高分子交聯體」)的用途的詳細情況,於後文敘述。
2. 經三級烷基取代的多環芳香族化合物及其多聚體的製造方法
通式(1)或通式(2)所表示的多環芳香族化合物及其多聚體可藉由應用例如國際公開第2015/102118號公報中所揭示的方法來合成。基本而言,首先利用鍵結基(包含X1
或X2
的基團)使A環(a環)與B環(b環)及C環(c環)鍵結,藉此製造中間物(第一反應),其後,利用鍵結基(包含Y1
的基團)使A環(a環)、B環(b環)及C環(c環)鍵結,藉此可製造最終產物(第二反應)。另外,於該些反應步驟中的某處,使用經式(tR)所表示的三級烷基取代的原料、或者追加將式(tR)所表示的三級烷基導入的步驟,藉此可製造所期望的位置經三級烷基取代的本發明的化合物。
第一反應中,例如若為醚化反應,則可利用親核取代反應、烏爾曼反應(Ullmann Reaction)等通常的反應,若為胺基化反應,則可利用布赫瓦爾德-哈特維希反應(Buchwald-Hartwig Reaction)等通常的反應。另外,第二反應中,可利用串聯式雜夫里德耳-夸夫特反應(Tandem Hetero-Friedel-Crafts Reaction)(連續的芳香族親電子取代反應,以下相同)。
如下述流程(1)或流程(2)所示,第二反應為將鍵結A環(a環)、B環(b環)及C環(c環)的Y1
導入的反應,作為例子,以下示出Y1
為硼原子、X1
及X2
為氧原子的情況。首先,利用正丁基鋰、第二丁基鋰或第三丁基鋰等對X1
與X2
之間的氫原子進行鄰位金屬化。繼而,加入三氯化硼或三溴化硼等,進行鋰-硼的金屬交換後,加入N,N-二異丙基乙胺等布忍斯特鹼(Bronsted base),藉此進行串聯式硼雜夫里德耳-夸夫特反應(Tandem Bora-Friedel-Crafts Reaction),從而可獲得目標物。於第二反應中,為了促進反應,亦可加入三氯化鋁等路易斯酸(Lewis acid)。再者,下述流程(1)及流程(2)中、進而其後的流程(3)~流程(5)中的各結構式的符號的定義與所述定義相同。
再者,所述流程(1)或流程(2)主要表示通式(1)或通式(2)所表示的多環芳香族化合物的製造方法,關於其多聚體,可藉由使用具有多個A環(a環)、B環(b環)及C環(c環)的中間物來製造。詳細而言,藉由下述流程(3)~流程(5)進行說明。該情況下,藉由將所使用的丁基鋰等試劑的量設為2倍量、3倍量,可獲得目標物。
於所述流程中,藉由鄰位金屬化而朝所期望的位置導入了鋰,但可於欲導入鋰的位置導入溴原子等鹵素,亦藉由鹵素-金屬交換而朝所期望的位置導入鋰。
此外,關於通式(2-A)所表示的多環芳香族化合物,如下述流程(6)般,合成經式(tR)所表示的三級烷基取代的中間物,並使其環化,藉此可合成所期望的位置經三級烷基取代的多環芳香族化合物。流程(6)中,X表示鹵素或氫,其他符號的定義與通式(2)中的符號的定義相同。
流程(6)中的環化前的中間物亦可利用流程(1)等所示的方法來合成。即,可藉由將布赫瓦爾德-哈特維希(Buchwald-Hartwig)反應或鈴木偶合反應、或者利用親核取代反應或烏爾曼(Ullmann)反應等的醚化反應等適當組合來合成具有所期望的取代基的中間物。於該些反應中,成為經三級烷基取代的前驅物的原料亦可利用市售品。
具有經三級烷基取代的二苯基胺基的通式(2-A)的化合物例如亦可利用如下方法來合成。即,對於三級烷基取代溴苯與三鹵化苯胺,藉由如布赫瓦爾德-哈特維希反應般的胺基化反應導入經三級烷基取代的二苯基胺基後,於X1
、X2
為N-R的情況下,利用如布赫瓦爾德-哈特維希反應般的胺基化反應而衍生為中間物(M-3),於X1
、X2
為O的情況下,藉由使用了苯酚的醚化而衍生為中間物(M-3),其後,藉由如下的串聯式硼雜夫里德耳-夸夫特反應而可合成通式(2-A)的化合物,其中,所述串聯式硼雜夫里德耳-夸夫特反應是藉由例如使丁基鋰般的金屬化試劑發揮作用並進行反式金屬化、之後使三溴化硼般的鹵化硼發揮作用、之後使二乙基異丙胺般的布忍斯特鹼發揮作用來進行。該些反應亦能夠應用於其他經三級烷基取代的化合物。
3. 有機器件
本發明的經三級烷基取代的多環芳香族化合物可用作有機器件用材料。作為有機器件,例如可列舉:有機電致發光元件、有機場效電晶體或有機薄膜太陽電池等。
3-1. 有機電致發光元件
以下,基於圖式對本實施形態的有機EL元件進行詳細說明。圖1是表示本實施形態的有機EL元件的概略剖面圖。
<有機電致發光元件的結構>
圖1所示的有機EL元件100包括:基板101、設置於基板101上的陽極102、設置於陽極102上的電洞注入層103、設置於電洞注入層103上的電洞傳輸層104、設置於電洞傳輸層104上的發光層105、設置於發光層105上的電子傳輸層106、設置於電子傳輸層106上的電子注入層107、以及設置於電子注入層107上的陰極108。
再者,有機EL元件100亦可使製作順序相反而形成例如以下的構成,該構成包括:基板101、設置於基板101上的陰極108、設置於陰極108上的電子注入層107、設置於電子注入層107上的電子傳輸層106、設置於電子傳輸層106上的發光層105、設置於發光層105上的電洞傳輸層104、設置於電洞傳輸層104上的電洞注入層103、以及設置於電洞注入層103上的陽極102。
並非需要所述各層的全部,將最小構成單元設為包括陽極102、發光層105及陰極108的構成,電洞注入層103、電洞傳輸層104、電子傳輸層106、電子注入層107是任意設置的層。另外,所述各層可分別包含單一層,亦可包含多層。
作為構成有機EL元件的層的形態,除所述「基板/陽極/電洞注入層/電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層/電子注入層/陰極」的構成形態以外,亦可為「基板/陽極/電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/電洞注入層/發光層/電子傳輸層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/電洞注入層/電洞傳輸層/發光層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/電洞注入層/電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層/陰極」、「基板/陽極/發光層/電子傳輸層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/電洞傳輸層/發光層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層/陰極」、「基板/陽極/電洞注入層/發光層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/電洞注入層/發光層/電子傳輸層/陰極」、「基板/陽極/發光層/電子傳輸層/陰極」、「基板/陽極/發光層/電子注入層/陰極」的構成形態。
<有機電致發光元件中的基板>
基板101為有機EL元件100的支撐體,通常使用石英、玻璃、金屬、塑膠等。基板101根據目的而形成為板狀、膜狀或片狀,例如可使用玻璃板、金屬板、金屬箔、塑膠膜、塑膠片等。其中,較佳為玻璃板、以及聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚碸等透明的合成樹脂製的板。若為玻璃基板,則可使用鈉鈣玻璃或無鹼玻璃等,另外,厚度亦只要有足以保持機械強度的厚度即可,因此例如只要有0.2 mm以上即可。厚度的上限值例如為2 mm以下,較佳為1 mm以下。關於玻璃的材質,因源於玻璃的溶出離子越少越佳,故較佳為無鹼玻璃,由於施加了SiO2
等的隔離塗層的鈉鈣玻璃亦有市售,因此可使用該鈉鈣玻璃。另外,為了提高阻氣性,亦可於基板101的至少單面上設置細密的氧化矽膜等阻氣膜,尤其於將阻氣性低的合成樹脂製的板、膜或片用作基板101的情況下,較佳為設置阻氣膜。
<有機電致發光元件中的陽極>
陽極102發揮朝發光層105注入電洞的作用。再者,於陽極102與發光層105之間設置有電洞注入層103及/或電洞傳輸層104的情況下,經由該些層朝發光層105注入電洞。
作為形成陽極102的材料,可列舉無機化合物及有機化合物。作為無機化合物,例如可列舉:金屬(鋁、金、銀、鎳、鈀、鉻等)、金屬氧化物(銦的氧化物、錫的氧化物、銦-錫氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)、銦-鋅氧化物(Indium Zinc Oxide,IZO)等)、鹵化金屬(碘化銅等)、硫化銅、碳黑、ITO玻璃或奈塞(NESA)玻璃等。作為有機化合物,例如可列舉:聚(3-甲基噻吩)等聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等導電性聚合物等。此外,可自用作有機EL元件的陽極的物質中適當選擇來使用。
透明電極的電阻只要可供給對於發光元件的發光而言充分的電流即可,因此並無限定,但就發光元件的電力消耗的觀點而言,理想的是低電阻。例如,若為300 Ω/□以下的ITO基板,則作為元件電極而發揮功能,但由於當前亦能夠供給10 Ω/□左右的基板,因此特別理想的是使用例如100 Ω/□~5 Ω/□、較佳為50 Ω/□~5 Ω/□的低電阻品。ITO的厚度可根據電阻值而任意選擇,但通常多數情況下於50 nm~300 nm之間使用。
<有機電致發光元件中的電洞注入層、電洞傳輸層>
電洞注入層103發揮將自陽極102遷移而來的電洞高效地注入至發光層105內或電洞傳輸層104內的作用。電洞傳輸層104發揮將自陽極102所注入的電洞或自陽極102經由電洞注入層103所注入的電洞高效地傳輸至發光層105的作用。電洞注入層103及電洞傳輸層104是分別將電洞注入·傳輸材料的一種或兩種以上加以積層、混合而形成,或者由電洞注入·傳輸材料與高分子黏結劑的混合物形成。另外,亦可向電洞注入·傳輸材料中添加如氯化鐵(III)般的無機鹽來形成層。
作為電洞注入·傳輸性物質,需要於施加有電場的電極間高效地注入·傳輸來自正極的電洞,理想的是電洞注入效率高且高效地傳輸所注入的電洞。因此,較佳為游離電位小、且電洞遷移率大、進而穩定性優異、於製造時及使用時不易產生成為阱(trap)的雜質的物質。
作為形成電洞注入層103及電洞傳輸層104的材料,可自於光導電材料中作為電洞的電荷傳輸材料一直以來所慣用的化合物、p型半導體、有機EL元件的電洞注入層及電洞傳輸層中所使用的公知的化合物中選擇任意的化合物來使用。該些材料的具體例為咔唑衍生物(N-苯基咔唑、聚乙烯咔唑等)、雙(N-芳基咔唑)或雙(N-烷基咔唑)等雙咔唑衍生物、三芳基胺衍生物(主鏈或側鏈上具有芳香族三級胺基的聚合物、1,1-雙(4-二-對甲苯基胺基苯基)環己烷、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-4,4'-二胺基聯苯、N,N'-二苯基-N,N'-二萘基-4,4'-二胺基聯苯、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-4,4'-二苯基-1,1'-二胺、N,N'-二萘基-N,N'-二苯基-4,4'-二苯基-1,1'-二胺、N4
,N4'
-二苯基-N4
,N4'
-雙(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-[1,1'-聯苯基]-4,4'-二胺、N4
,N4
,N4'
,N4'
-四[1,1'-聯苯]-4-基)-[1,1'-聯苯基]-4,4'-二胺、4,4',4''-三(3-甲基苯基(苯基)胺基)三苯基胺等三苯基胺衍生物、星爆狀胺衍生物等)、二苯乙烯衍生物、酞青衍生物(非金屬、銅酞青等)、吡唑啉衍生物、腙系化合物、苯并呋喃衍生物或噻吩衍生物、噁二唑衍生物、喹噁啉衍生物(例如1,4,5,8,9,12-六氮雜三伸苯-2,3,6,7,10,11-六甲腈等)、卟啉衍生物等雜環化合物、聚矽烷等。於聚合物系中,較佳為側鏈上具有所述單體的聚碳酸酯或苯乙烯衍生物、聚乙烯咔唑及聚矽烷等,只要是形成發光元件的製作所需的薄膜、可自陽極注入電洞、進而可傳輸電洞的化合物,則並無特別限定。
另外,亦已知有機半導體的導電性因其摻雜而受到強烈影響。此種有機半導體基質(matrix)物質包含供電子性良好的化合物、或電子接受性良好的化合物。為了摻雜供電子物質,已知有四氰基醌二甲烷(Tetracyanoquinodimethane,TCNQ)或2,3,5,6-四氟四氰基-1,4-苯醌二甲烷(2,3,5,6-tetrafluorotetracyano-1,4 -benzoquinodimethane,F4TCNQ)等強電子接受體(例如,參照文獻「M.法伊弗, A.拜爾, T.弗里茨, K.利奧(M.Pfeiffer, A.Beyer, T.Fritz, K.Leo), 應用物理學快報(Appl.Phys.Lett.), 73(22), 3202-3204(1998)」及文獻「J.布洛赫維茨, M.法伊弗, T.弗里茨, K.利奧(J.Blochwitz, M.Pheiffer, T.Fritz, K.Leo), 應用物理學快報(Appl.Phys.Lett.), 73(6), 729-731(1998)」)。該些藉由供電子型基礎物質(電洞傳輸物質)的電子遷移過程而生成所謂的電洞。基礎物質的傳導性根據電洞的數量及遷移率而產生相當大的變化。作為具有電洞傳輸特性的基質物質,已知有例如聯苯胺衍生物(TPD等)或星爆狀胺衍生物(4,4',4''-三(N,N-二苯基胺基)三苯胺(4,4',4''-tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine,TDATA)等)、或者特定的金屬酞青(尤其是鋅酞青(ZnPc)等)(日本專利特開2005-167175號公報)。
所述電洞注入層用材料及電洞傳輸層用材料亦可作為如下的高分子化合物或其高分子交聯體、或者如下的懸掛型高分子化合物或其懸掛型高分子交聯體而用於電洞層用材料中,其中,所述高分子化合物是使於所述電洞注入層用材料及電洞傳輸層用材料中取代有反應性取代基的反應性化合物作為單體而進行高分子化而成,所述懸掛型高分子化合物是使主鏈型高分子與所述反應性化合物反應而成。作為該情況下的反應性取代基,可引用式(1)所表示的多環芳香族化合物中的說明。
關於此種高分子化合物及高分子交聯體的用途的詳細情況,於後文敘述。
<有機電致發光元件中的發光層>
發光層105是藉由在施加有電場的電極間,使自陽極102所注入的電洞與自陰極108所注入的電子再結合而發光的層。形成發光層105的材料只要為藉由電洞與電子的再結合而得到激發來發光的化合物(發光性化合物)即可,較佳為可形成穩定的薄膜形狀、且於固體狀態下顯示出強大的發光(螢光)效率的化合物。於本發明中,作為發光層用的材料,可使用主體材料、與例如作為摻雜劑材料的所述通式(1)所表示的多環芳香族化合物。
發光層可為單一層,亦可包含多層,任一者均可,且分別由發光層用材料(主體材料、摻雜劑材料)形成。主體材料與摻雜劑材料分別可為一種,亦可為多種的組合,任一者均可。摻雜劑材料可包含於主體材料整體內,亦可包含於主體材料的一部分內,任一者均可。作為摻雜方法,可藉由與主體材料的共蒸鍍法來形成,亦可事先與主體材料混合後同時蒸鍍,或者與有機溶媒一併事先與主體材料混合後,藉由濕式成膜法進行製膜。
主體材料的使用量根據主體材料的種類而不同,只要配合該主體材料的特性來決定即可。主體材料的使用量的標準較佳為發光層用材料整體的50重量%~99.999重量%,更佳為80重量%~99.95重量%,進而佳為90重量%~99.9重量%。
摻雜劑材料的使用量根據摻雜劑材料的種類而不同,只要配合該摻雜劑材料的特性來決定即可。摻雜劑的使用量的標準較佳為發光層用材料整體的0.001重量%~50重量%,更佳為0.05重量%~20重量%,進而佳為0.1重量%~10重量%。若為所述範圍,則例如於可防止濃度淬滅現象的方面較佳。
主體材料可列舉自以前起作為發光體已知的蒽、芘、二苯并䓛或芴等縮合環衍生物、雙苯乙烯基蒽衍生物或二苯乙烯基苯衍生物等雙苯乙烯基衍生物、四苯基丁二烯衍生物、環戊二烯衍生物等。特佳為蒽系化合物、芴系化合物或二苯并䓛系化合物。
式(3)中,
X及Ar4
分別獨立地為氫、可被取代的芳基、可被取代的雜芳基、可被取代的二芳基胺基、可被取代的二雜芳基胺基、可被取代的芳基雜芳基胺基、可被取代的烷基、可被取代的環烷基、可被取代的烯基、可被取代的烷氧基、可被取代的芳氧基、可被取代的芳硫基或可被取代的矽烷基,全部的X及Ar4
不會同時成為氫,
式(3)所表示的化合物中的至少一個氫亦可由鹵素、氰基、氘或可被取代的雜芳基取代。
另外,亦可將式(3)所表示的結構作為單元結構來形成多聚體(較佳為二聚體)。該情況下,例如可列舉式(3)所表示的單元結構彼此經由X而鍵結的形態,該X可列舉:單鍵、伸芳基(伸苯基、伸聯苯基及伸萘基等)及伸雜芳基(吡啶環、二苯并呋喃環、二苯并噻吩環、咔唑環、苯并咔唑環及苯基取代咔唑環等具有二價的原子價的基團)等。
所述芳基、雜芳基、二芳基胺基、二雜芳基胺基、芳基雜芳基胺基、烷基、環烷基、烯基、烷氧基、芳氧基、芳硫基或矽烷基的詳細情況於以下的較佳形態一欄中進行說明。另外,作為針對該些基團的取代基,可列舉:芳基、雜芳基、二芳基胺基、二雜芳基胺基、芳基雜芳基胺基、烷基、環烷基、烯基、烷氧基、芳氧基、芳硫基或矽烷基等,該些取代基的詳細情況亦於以下的較佳形態一欄中進行說明。
通式(3)中,X分別獨立地為所述式(3-X1)、式(3-X2)或式(3-X3)所表示的基團,式(3-X1)、式(3-X2)或式(3-X3)所表示的基團於*處與式(3)的蒽環鍵結。較佳為兩個X不會同時成為式(3-X3)所表示的基團。更佳為兩個X亦不會同時成為式(3-X2)所表示的基團。
另外,亦可將式(3)所表示的結構作為單元結構來形成多聚體(較佳為二聚體)。該情況下,例如可列舉式(3)所表示的單元結構彼此經由X而鍵結的形態,該X可列舉:單鍵、伸芳基(伸苯基、伸聯苯基及伸萘基等)及伸雜芳基(吡啶環、二苯并呋喃環、二苯并噻吩環、咔唑環、苯并咔唑環及苯基取代咔唑環等具有二價的原子價的基團)等。
Ar1
及Ar2
分別獨立地為氫、苯基、聯苯基、聯三苯基、聯四苯基、萘基、菲基、芴基、苯并芴基、䓛基、三伸苯基、芘基、或所述式(A)所表示的基團(亦包含咔唑基、苯并咔唑基及苯基取代咔唑基)。再者,於Ar1
或Ar2
為式(A)所表示的基團的情況下,式(A)所表示的基團於其*處與式(3-X1)或式(3-X2)中的萘環鍵結。
Ar3
為苯基、聯苯基、聯三苯基、聯四苯基、萘基、菲基、芴基、苯并芴基、䓛基、三伸苯基、芘基、或所述式(A)所表示的基團(亦包含咔唑基、苯并咔唑基及苯基取代咔唑基)。再者,於Ar3
為式(A)所表示的基團的情況下,式(A)所表示的基團於其*處與式(3-X3)中的直線所表示的單鍵鍵結。即,式(3)的蒽環與式(A)所表示的基團直接鍵結。
另外,Ar3
亦可具有取代基,Ar3
中的至少一個氫亦可進而由碳數1~4的烷基、碳數5~10的環烷基、苯基、聯苯基、聯三苯基、萘基、菲基、芴基、䓛基、三伸苯基、芘基、或所述式(A)所表示的基團(亦包含咔唑基及苯基取代咔唑基)取代。再者,於Ar3
所具有的取代基為式(A)所表示的基團的情況下,式(A)所表示的基團於其*處與式(3-X3)中的Ar3
鍵結。
Ar4
分別獨立地為氫、苯基、聯苯基、聯三苯基、萘基、或由碳數1~4的烷基(甲基、乙基、第三丁基等)及/或碳數5~10的環烷基取代的矽烷基。
於矽烷基中進行取代的碳數1~4的烷基可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第二丁基、第三丁基、環丁基等,矽烷基中的三個氫分別獨立地由該些烷基取代。
作為具體的「由碳數1~4的烷基取代的矽烷基」,可列舉:三甲基矽烷基、三乙基矽烷基、三丙基矽烷基、三異丙基矽烷基、三丁基矽烷基、三-第二丁基矽烷基、三-第三丁基矽烷基、乙基二甲基矽烷基、丙基二甲基矽烷基、異丙基二甲基矽烷基、丁基二甲基矽烷基、第二丁基二甲基矽烷基、第三丁基二甲基矽烷基、甲基二乙基矽烷基、丙基二乙基矽烷基、異丙基二乙基矽烷基、丁基二乙基矽烷基、第二丁基二乙基矽烷基、第三丁基二乙基矽烷基、甲基二丙基矽烷基、乙基二丙基矽烷基、丁基二丙基矽烷基、第二丁基二丙基矽烷基、第三丁基二丙基矽烷基、甲基二異丙基矽烷基、乙基二異丙基矽烷基、丁基二異丙基矽烷基、第二丁基二異丙基矽烷基、第三丁基二異丙基矽烷基等。
於矽烷基中進行取代的碳數5~10的環烷基可列舉:環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基、環癸基、降冰片烯基、雙環[1.1.1]戊基、雙環[2.0.1]戊基、雙環[1.2.1]己基、雙環[3.0.1]己基、雙環[2.1.2]庚基、雙環[2.2.2]辛基、金剛烷基、十氫萘基、十氫薁基等,矽烷基中的三個氫分別獨立地由該些環烷基取代。
作為具體的「由碳數5~10的環烷基取代的矽烷基」,可列舉:三環戊基矽烷基、三環己基矽烷基等。
作為經取代的矽烷基,亦有2個烷基與1個環烷基取代而成的二烷基環烷基矽烷基、及1個烷基與2個環烷基取代而成的烷基二環烷基矽烷基,作為進行取代的烷基及環烷基的具體例,可列舉所述基團。
另外,通式(3)所表示的蒽系化合物的化學結構中的氫亦可由所述式(A)所表示的基團取代。於由式(A)所表示的基團取代的情況下,式(A)所表示的基團於其*處與式(3)所表示的化合物中的至少一個氫進行取代。
所述式(A)中,Y為-O-、-S-或>N-R29
,R21
~R28
分別獨立地為氫、可被取代的烷基、可被取代的環烷基、可被取代的芳基、可被取代的雜芳基、可被取代的烷氧基、可被取代的芳氧基、可被取代的芳硫基、三烷基矽烷基、三環烷基矽烷基、二烷基環烷基矽烷基、烷基二環烷基矽烷基、可被取代的胺基、鹵素、羥基或氰基,R21
~R28
中鄰接的基團亦可彼此鍵結而形成烴環、芳基環或雜芳基環,R29
為氫或可被取代的芳基。
作為R21
~R28
中的「可被取代的烷基」的「烷基」,可為直鏈及分支鏈中的任一者,例如可列舉碳數1~24的直鏈烷基或碳數3~24的分支鏈烷基。較佳為碳數1~18的烷基(碳數3~18的分支鏈烷基),更佳為碳數1~12的烷基(碳數3~12的分支鏈烷基),進而佳為碳數1~6的烷基(碳數3~6的分支鏈烷基),特佳為碳數1~4的烷基(碳數3~4的分支鏈烷基)。
作為具體的「烷基」,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基、第三戊基、正己基、1-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、正庚基、1-甲基己基、正辛基、第三辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、2,6-二甲基-4-庚基、3,5,5-三甲基己基、正癸基、正十一基、1-甲基癸基、正十二基、正十三基、1-己基庚基、正十四基、正十五基、正十六基、正十七基、正十八基、正二十基等。
作為R21
~R28
中的「可被取代的環烷基」的「環烷基」,可列舉:碳數3~24的環烷基、碳數3~20的環烷基、碳數3~16的環烷基、碳數3~14的環烷基、碳數5~10的環烷基、碳數5~8的環烷基、碳數5~6的環烷基、碳數5的環烷基等。
作為具體的「環烷基」,可列舉:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基、環癸基、以及該些基團的碳數1~4的烷基(尤其是甲基)取代體、或降冰片烯基、雙環[1.0.1]丁基、雙環[1.1.1]戊基、雙環[2.0.1]戊基、雙環[1.2.1]己基、雙環[3.0.1]己基、雙環[2.1.2]庚基、雙環[2.2.2]辛基、金剛烷基、二金剛烷基、十氫萘基、十氫薁基等。
作為R21
~R28
中的「可被取代的芳基」的「芳基」,例如可列舉碳數6~30的芳基,較佳為碳數6~16的芳基,更佳為碳數6~12的芳基,特佳為碳數6~10的芳基。
作為具體的「芳基」,可列舉:作為單環系的苯基;作為二環系的聯苯基;作為縮合二環系的萘基;作為三環系的聯三苯基(間聯三苯基、鄰聯三苯基、對聯三苯基);作為縮合三環系的苊基、芴基、萉基、菲基;作為縮合四環系的三伸苯基、芘基、稠四苯基;作為縮合五環系的苝基、稠五苯基等。
作為R21
~R28
中的「可被取代的雜芳基」的「雜芳基」,例如可列舉碳數2~30的雜芳基,較佳為碳數2~25的雜芳基,更佳為碳數2~20的雜芳基,進而佳為碳數2~15的雜芳基,特佳為碳數2~10的雜芳基。另外,作為雜芳基,例如可列舉除碳以外含有1個~5個選自氧、硫及氮中的雜原子作為環構成原子的雜環等。
作為具體的「雜芳基」,例如可列舉:吡咯基、噁唑基、異噁唑基、噻唑基、異噻唑基、咪唑基、噁二唑基、噻二唑基、三唑基、四唑基、吡唑基、吡啶基、嘧啶基、噠嗪基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、異吲哚基、1H-吲唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、1H-苯并三唑基、喹啉基、異喹啉基、噌啉基、喹唑啉基、喹噁啉基、酞嗪基、萘啶基、嘌呤基、喋啶基、咔唑基、吖啶基、啡噁噻基、啡噁嗪基、啡噻嗪基、啡嗪基、吲嗪基、呋喃基、苯并呋喃基、異苯并呋喃基、二苯并呋喃基、噻吩基、苯并[b]噻吩基、二苯并噻吩基、呋呫基、噁二唑基、噻蒽基、萘并苯并呋喃基、萘并苯并噻吩基等。
作為R21
~R28
中的「可被取代的烷氧基」的「烷氧基」,例如可列舉碳數1~24的直鏈的烷氧基或碳數3~24的分支鏈的烷氧基。較佳為碳數1~18的烷氧基(碳數3~18的分支鏈的烷氧基),更佳為碳數1~12的烷氧基(碳數3~12的分支鏈的烷氧基),進而佳為碳數1~6的烷氧基(碳數3~6的分支鏈的烷氧基),特佳為碳數1~4的烷氧基(碳數3~4的分支鏈的烷氧基)。
作為具體的「烷氧基」,可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基等。
作為R21
~R28
中的「可被取代的芳氧基」的「芳氧基」,為-OH基的氫經芳基取代的基團,該芳基可引用作為所述R21
~R28
中的「芳基」而說明的基團。
作為R21
~R28
中的「可被取代的芳硫基」的「芳硫基」,為-SH基的氫經芳基取代的基團,該芳基可引用作為所述R21
~R28
中的「芳基」而說明的基團。
作為R21
~R28
中的「三烷基矽烷基」,可列舉矽烷基中的三個氫分別獨立地經烷基取代的基團,該烷基可引用作為所述R21
~R28
中的「烷基」而說明的基團。對於進行取代而言較佳的烷基為碳數1~4的烷基,具體而言可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第二丁基、第三丁基、環丁基等。
作為具體的「三烷基矽烷基」,可列舉:三甲基矽烷基、三乙基矽烷基、三丙基矽烷基、三異丙基矽烷基、三丁基矽烷基、三-第二丁基矽烷基、三-第三丁基矽烷基、乙基二甲基矽烷基、丙基二甲基矽烷基、異丙基二甲基矽烷基、丁基二甲基矽烷基、第二丁基二甲基矽烷基、第三丁基二甲基矽烷基、甲基二乙基矽烷基、丙基二乙基矽烷基、異丙基二乙基矽烷基、丁基二乙基矽烷基、第二丁基二乙基矽烷基、第三丁基二乙基矽烷基、甲基二丙基矽烷基、乙基二丙基矽烷基、丁基二丙基矽烷基、第二丁基二丙基矽烷基、第三丁基二丙基矽烷基、甲基二異丙基矽烷基、乙基二異丙基矽烷基、丁基二異丙基矽烷基、第二丁基二異丙基矽烷基、第三丁基二異丙基矽烷基等。
作為R21
~R28
中的「三環烷基矽烷基」,可列舉矽烷基中的三個氫分別獨立地經環烷基取代的基團,該環烷基可引用作為所述R21
~R28
中的「環烷基」而說明的基團。對於進行取代而言較佳的環烷基為碳數5~10的環烷基,具體而言可列舉:環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基、環癸基、雙環[1.1.1]戊基、雙環[2.0.1]戊基、雙環[1.2.1]己基、雙環[3.0.1]己基、雙環[2.1.2]庚基、雙環[2.2.2]辛基、金剛烷基、十氫萘基、十氫薁基等。
作為具體的「三環烷基矽烷基」,可列舉:三環戊基矽烷基、三環己基矽烷基等。
作為兩個烷基與一個環烷基取代而成的二烷基環烷基矽烷基、及一個烷基與兩個環烷基取代而成的烷基二環烷基矽烷基的具體例,可列舉:選自所述具體的烷基及環烷基中的基團進行取代而成的矽烷基。
作為R21
~R28
中的「可被取代的胺基」的「經取代的胺基」,例如可列舉兩個氫經芳基或雜芳基取代的胺基。兩個氫經芳基取代的胺基為二芳基取代胺基,兩個氫經雜芳基取代的胺基為二雜芳基取代胺基,兩個氫經芳基與雜芳基取代的胺基為芳基雜芳基取代胺基。該芳基或雜芳基可引用作為所述R21
~R28
中的「芳基」或「雜芳基」而說明的基團。
作為具體的「經取代的胺基」,可列舉:二苯基胺基、二萘基胺基、苯基萘基胺基、二吡啶基胺基、苯基吡啶基胺基、萘基吡啶基胺基等。
作為R21
~R28
中的「鹵素」,可列舉:氟、氯、溴、碘。
於作為R21
~R28
而說明的基團中,若干基團亦可如所述般被取代,作為該情況下的取代基,可列舉:烷基、環烷基、芳基或雜芳基。該烷基、環烷基、芳基或雜芳基可引用作為所述R21
~R28
中的「烷基」、「環烷基」、「芳基」或「雜芳基」而說明的基團。
作為Y的「>N-R29
」中的R29
為氫或可被取代的芳基,作為該芳基,可引用作為所述R21
~R28
中的「芳基」而說明的基團,另外,作為該取代基,可引用作為針對R21
~R28
的取代基而說明的基團。
R21
~R28
中鄰接的基團亦可彼此鍵結而形成烴環、芳基環或雜芳基環。未形成環的情況為下述式(A-1)所表示的基團,作為形成了環的情況,例如可列舉下述式(A-2)~式(A-14)所表示的基團。再者,式(A-1)~式(A-14)的任一者所表示的基團中的至少一個氫亦可由烷基、環烷基、芳基、雜芳基、烷氧基、芳氧基、芳硫基、三烷基矽烷基、三環烷基矽烷基、二烷基環烷基矽烷基、烷基二環烷基矽烷基、二芳基取代胺基、二雜芳基取代胺基、芳基雜芳基取代胺基、鹵素、羥基或氰基取代。
[化128]
作為鄰接的基團彼此鍵結而成的環,若為烴環,則例如可列舉環己烷環,作為芳基環或雜芳基環,可列舉所述R21
~R28
中的「芳基」或「雜芳基」中所說明的環結構,該些環以與所述式(A-1)中的一個或兩個苯環進行縮合的方式形成。
作為式(A)所表示的基團,例如可列舉所述式(A-1)~式(A-14)的任一者所表示的基團,較佳為所述式(A-1)~式(A-5)及式(A-12)~式(A-14)的任一者所表示的基團,更佳為所述式(A-1)~式(A-4)的任一者所表示的基團,進而佳為所述式(A-1)、式(A-3)及式(A-4)的任一者所表示的基團,特佳為所述式(A-1)所表示的基團。
式(A)所表示的基團於式(A)中的*處與式(3-X1)或式(3-X2)中的萘環、式(3-X3)中的單鍵、式(3-X3)中的Ar3
鍵結,另外,與式(3)所表示的化合物中的至少一個氫進行取代的情況如上所述,該些鍵結形態中,較佳為與式(3-X1)或式(3-X2)中的萘環、式(3-X3)中的單鍵及/或式(3-X3)中的Ar3
鍵結的形態。
另外,關於式(A)所表示的基團的結構中,式(3-X1)或式(3-X2)中的萘環、式(3-X3)中的單鍵、式(3-X3)中的Ar3
進行鍵結的位置,及式(A)所表示的基團的結構中,與式(3)所表示的化合物中的至少一個氫進行取代的位置,可為式(A)的結構中的任意位置,例如可於式(A)的結構中的兩個苯環的任一個、或式(A)的結構中的R21
~R28
中鄰接的基團彼此鍵結而形成的任一環、或式(A)的結構中的作為Y的「>N-R29
」的R29
中的任一位置進行鍵結。
另外,通式(3)所表示的蒽系化合物的化學結構中的氫的全部或一部分亦可為氘。
作為蒽系化合物的具體例,例如可列舉下述式(3-1)~式(3-72)所表示的化合物。再者,下述結構式中的「Me」表示甲基,「D」表示氘,「tBu」表示第三丁基。
式(3)所表示的蒽系化合物可將於蒽骨架的所期望的位置上具有反應性基的化合物、以及於X、Ar4
及式(A)的結構等部分結構上具有反應性基的化合物作為起始原料,並應用鈴木偶合、根岸偶合、其他公知的偶合反應來製造。作為該些反應性化合物的反應性基,可列舉鹵素或硼酸等。作為具體的製造方法,例如可參考:國際公開第2014/141725號公報的段落[0089]~段落[0175]的合成法。
所述式(4)中,
R1
至R10
分別獨立地為氫、芳基、雜芳基(該雜芳基亦可經由連結基而與所述式(4)中的芴骨架鍵結)、二芳基胺基、二雜芳基胺基、芳基雜芳基胺基、烷基、環烷基、烯基、烷氧基或芳氧基,該些中的至少一個氫亦可由芳基、雜芳基、烷基或環烷基取代,
另外,R1
與R2
、R2
與R3
、R3
與R4
、R5
與R6
、R6
與R7
、R7
與R8
或R9
與R10
亦可分別獨立地鍵結而形成縮合環或螺環,所形成的環中的至少一個氫亦可由芳基、雜芳基(該雜芳基亦可經由連結基而與該所形成的環鍵結)、二芳基胺基、二雜芳基胺基、芳基雜芳基胺基、烷基、環烷基、烯基、烷氧基或芳氧基取代,該些中的至少一個氫亦可由芳基、雜芳基、烷基或環烷基取代,而且,
式(4)所表示的化合物中的至少一個氫亦可由鹵素、氰基或氘取代。
所述式(4)的定義的各基團的詳細情況可引用以上所述的式(1)的多環芳香族化合物的說明。
作為R1
至R10
中的烯基,例如可列舉碳數2~30的烯基,較佳為碳數2~20的烯基,更佳為碳數2~10的烯基,進而佳為碳數2~6的烯基,特佳為碳數2~4的烯基。較佳的烯基為乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基或5-己烯基。
再者,作為雜芳基的具體例,亦可列舉自下述式(4-Ar1)、式(4-Ar2)、式(4-Ar3)、式(4-Ar4)或式(4-Ar5)的化合物中去除任意一個氫原子而表示的一價基團。
[化135]
式(4-Ar1)至式(4-Ar5)中,Y1
分別獨立地為O、S或N-R,R為苯基、聯苯基、萘基、蒽基或氫,
所述式(4-Ar1)至式(4-Ar5)的結構中的至少一個氫亦可由苯基、聯苯基、萘基、蒽基、菲基、甲基、乙基、丙基或丁基取代。
該些雜芳基亦可經由連結基而與所述式(4)中的芴骨架鍵結。即,式(4)中的芴骨架與所述雜芳基不僅可直接鍵結,而且亦可於該些之間經由連結基而鍵結。作為該連結基,可列舉:伸苯基、伸聯苯基、伸萘基、伸蒽基、亞甲基、伸乙基、-OCH2
CH2
-、-CH2
CH2
O-或-OCH2
CH2
O-等。
另外,式(4)中的R1
與R2
、R2
與R3
、R3
與R4
、R5
與R6
、R6
與R7
或R7
與R8
亦可分別獨立地鍵結而形成縮合環,R9
與R10
亦可鍵結而形成螺環。由R1
至R8
所形成的縮合環為於式(4)中的苯環中縮合的環,且為脂肪族環或芳香族環。較佳為芳香族環,作為包含式(4)中的苯環的結構,可列舉萘環或菲環等。由R9
與R10
所形成的螺環為螺鍵結於式(4)中的5員環的環,且為脂肪族環或芳香族環。較佳為芳香族環,可列舉芴環等。
通式(4)所表示的化合物較佳為下述式(4-1)、式(4-2)或式(4-3)所表示的化合物,且分別為於通式(4)中R1
與R2
鍵結而形成的苯環縮合而成的化合物、於通式(4)中R3
與R4
鍵結而形成的苯環縮合而成的化合物、於通式(4)中R1
至R8
的任一者均未鍵結的化合物。
[化136]
式(4-1)、式(4-2)及式(4-3)中的R1
至R10
的定義與於式(4)中所對應的R1
至R10
相同,且式(4-1)及式(4-2)中的R11
至R14
的定義亦與式(4)中的R1
至R10
相同。
通式(4)所表示的化合物進而佳為下述式(4-1A)、式(4-2A)或式(4-3A)所表示的化合物,且分別為於式(4-1)、式(4-1)或式(4-3)中R9
與R10
鍵結而形成螺-芴環的化合物。
[化137]
式(4-1A)、式(4-2A)及式(4-3A)中的R2
至R7
的定義與於式(4-1)、式(4-2)及式(4-3)中所對應的R2
至R7
相同,且式(4-1A)及式(2-2A)中的R11
至R14
的定義亦與式(4-1)及式(4-2)中的R11
至R14
相同。
另外,式(4)所表示的化合物中的氫的全部或一部分亦可由鹵素、氰基或氘取代。
所述式(5)中,
R1
至R16
分別獨立地為氫、芳基、雜芳基(該雜芳基亦可經由連結基而與所述式(5)中的二苯并䓛骨架鍵結)、二芳基胺基、二雜芳基胺基、芳基雜芳基胺基、烷基、環烷基、烯基、烷氧基或芳氧基,該些中的至少一個氫亦可由芳基、雜芳基、烷基或環烷基取代,
另外,R1
至R16
中鄰接的基團彼此亦可鍵結而形成縮合環,所形成的環中的至少一個氫亦可由芳基、雜芳基(該雜芳基亦可經由連結基而與該所形成的環鍵結)、二芳基胺基、二雜芳基胺基、芳基雜芳基胺基、烷基、環烷基、烯基、烷氧基或芳氧基取代,該些中的至少一個氫亦可由芳基、雜芳基、烷基或環烷基取代,而且,
式(5)所表示的化合物中的至少一個氫亦可由鹵素、氰基或氘取代。
所述式(5)的定義的各基團的詳細情況可引用以上所述的式(1)的多環芳香族化合物的說明。
作為所述式(5)的定義的烯基,例如可列舉碳數2~30的烯基,較佳為碳數2~20的烯基,更佳為碳數2~10的烯基,進而佳為碳數2~6的烯基,特佳為碳數2~4的烯基。較佳的烯基為乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基或5-己烯基。
再者,作為雜芳基的具體例,亦可列舉自下述式(5-Ar1)、式(5-Ar2)、式(5-Ar3)、式(5-Ar4)或式(5-Ar5)的化合物中去除任意一個氫原子而表示的一價基團。
[化139]
式(5-Ar1)至式(5-Ar5)中,Y1
分別獨立地為O、S或N-R,R為苯基、聯苯基、萘基、蒽基或氫,
所述式(5-Ar1)至式(5-Ar5)的結構中的至少一個氫亦可由苯基、聯苯基、萘基、蒽基、菲基、甲基、乙基、丙基或丁基取代。
該些雜芳基亦可經由連結基而與所述式(5)中的二苯并䓛骨架鍵結。即,式(5)中的二苯并䓛骨架與所述雜芳基不僅可直接鍵結,而且亦可於該些之間經由連結基而鍵結。作為該連結基,可列舉:伸苯基、伸聯苯基、伸萘基、伸蒽基、亞甲基、伸乙基、-OCH2
CH2
-、-CH2
CH2
O-或-OCH2
CH2
O-等。
通式(5)所表示的化合物較佳為R1
、R4
、R5
、R8
、R9
、R12
、R13
及R16
為氫。該情況下,式(5)中的R2
、R3
、R6
、R7
、R10
、R11
、R14
及R15
較佳為分別獨立地為氫、苯基、聯苯基、萘基、蒽基、菲基、具有所述式(5-Ar1)、式(5-Ar2)、式(5-Ar3)、式(5-Ar4)或式(5-Ar5)的結構的一價基團(具有該結構的一價基團亦可經由伸苯基、伸聯苯基、伸萘基、伸蒽基、亞甲基、伸乙基、-OCH2
CH2
-、-CH2
CH2
O-或-OCH2
CH2
O-而與所述式(5)中的二苯并䓛骨架鍵結)、甲基、乙基、丙基或丁基。
通式(5)所表示的化合物更佳為R1
、R2
、R4
、R5
、R7
、R8
、R9
、R10
、R12
、R13
、R15
及R16
為氫。該情況下,式(5)中的R3
、R6
、R11
及R14
的至少一個(較佳為一個或兩個,更佳為一個)為具有經由單鍵、伸苯基、伸聯苯基、伸萘基、伸蒽基、亞甲基、伸乙基、-OCH2
CH2
-、-CH2
CH2
O-或-OCH2
CH2
O-的所述式(5-Ar1)、式(5-Ar2)、式(5-Ar3)、式(5-Ar4)或式(5-Ar5)的結構的一價基團,
所述至少一個以外(即,具有所述結構的一價基團所取代的位置以外)為氫、苯基、聯苯基、萘基、蒽基、甲基、乙基、丙基或丁基,該些中的至少一個氫亦可由苯基、聯苯基、萘基、蒽基、甲基、乙基、丙基或丁基取代。
另外,於選擇具有所述式(5-Ar1)至式(5-Ar5)所表示的結構的一價基團作為式(5)中的R2
、R3
、R6
、R7
、R10
、R11
、R14
及R15
的情況下,該結構中的至少一個氫亦可與式(5)中的R1
至R16
的任一者鍵結而形成單鍵。
所述式(6)中,
s個芘部分與p個Ar部分於芘部分的*的任意位置與Ar部分的任意位置進行鍵結,
芘部分的至少一個氫亦可分別獨立地由碳數6~10的芳基、碳數2~11的雜芳基、碳數1~30的烷基、碳數3~24的環烷基、碳數2~30的烯基、碳數1~30的烷氧基或碳數6~30的芳氧基取代,該些中的至少一個氫亦可分別獨立地由碳數6~10的芳基、碳數2~11的雜芳基、碳數1~30的烷基、碳數3~24的環烷基、碳數2~30的烯基、碳數1~30的烷氧基或碳數6~30的芳氧基取代,
Ar分別獨立地為碳數14~40的芳基或碳數12~40的雜芳基,該些中的至少一個氫亦可分別獨立地由碳數6~10的芳基、碳數2~11的雜芳基、碳數1~30的烷基、碳數3~24的環烷基、碳數2~30的烯基、碳數1~30的烷氧基或碳數6~30的芳氧基取代,
s及p分別獨立地為1或2的整數,s及p不會同時成為2,於s為2的情況下,2個芘部分可包含取代基而於結構上相同,亦可不同,於p為2的情況下,2個Ar部分可包含取代基而於結構上相同,亦可不同,而且,
式(6)所表示的化合物中的至少一個氫亦可分別獨立地由鹵素、氰基或氘取代。
所述式(6)的定義的各基團的詳細情況可引用以上所述的式(1)的多環芳香族化合物的說明。
再者,作為烯基,例如可列舉碳數2~30的烯基,較佳為碳數2~20的烯基,更佳為碳數2~10的烯基,進而佳為碳數2~6的烯基,特佳為碳數2~4的烯基。較佳的烯基為乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基或5-己烯基。
再者,作為雜芳基的具體例,亦可列舉具有下述式(6-Ar1)、式(6-Ar2)、式(6-Ar3)、式(6-Ar4)或式(6-Ar5)的結構的一價基團。
[化141]
式(6-Ar1)至式(6-Ar5)中,Y1
分別獨立地為>O、>S或>N-R,該R為苯基、聯苯基、萘基、蒽基或氫,
所述式(6-Ar1)至式(6-Ar5)的結構中的至少一個氫亦可由苯基、聯苯基、萘基、蒽基、菲基、甲基、乙基、丙基或丁基取代。
該些雜芳基亦可經由連結基而與所述式(6)中的芘部分鍵結。即,式(6)中的芘部分與所述雜芳基不僅可直接鍵結,而且亦可於該些之間經由連結基而鍵結。作為該連結基,可列舉:伸苯基、伸聯苯基、伸萘基、伸蒽基、亞甲基、伸乙基、-OCH2
CH2
-、-CH2
CH2
O-或-OCH2
CH2
O-等。
所述發光層用材料(主體材料及摻雜劑材料)亦可作為如下的高分子化合物或其高分子交聯體、或者如下的懸掛型高分子化合物或其懸掛型高分子交聯體而用於發光層用材料中,其中,所述高分子化合物是使於所述發光層用材料(主體材料及摻雜劑材料)中取代有反應性取代基的反應性化合物作為單體而進行高分子化而成,所述懸掛型高分子化合物是使主鏈型高分子與所述反應性化合物反應而成。作為該情況下的反應性取代基,可引用式(1)所表示的多環芳香族化合物中的說明。
關於此種高分子化合物及高分子交聯體的用途的詳細情況,於後文敘述。
式(SPH-1)中,
MU分別獨立地為二價的芳香族化合物,EC分別獨立地為一價的芳香族化合物,MU中的兩個氫與EC或MU進行取代,k為2~50000的整數。
更具體而言,
MU分別獨立地為伸芳基、伸雜芳基、二伸芳基芳基胺基、二伸芳基芳基硼基、氧雜硼烷-二基、氮雜硼烷-二基,
EC分別獨立地為氫、芳基、雜芳基、二芳基胺基、二雜芳基胺基、芳基雜芳基胺基或芳氧基,
MU及EC中的至少一個氫亦可進而由芳基、雜芳基、二芳基胺基、烷基及環烷基取代,
k為2~50000的整數。
k較佳為20~50000的整數,更佳為100~50000的整數。
式(SPH-1)中的MU及EC中的至少一個氫亦可由碳數1~24的烷基、碳數3~24的環烷基、鹵素或氘取代,進而,所述烷基中的任意的-CH2
-亦可由-O-或-Si(CH3
)2
-取代,所述烷基中的除直接鍵結於式(SPH-1)中的EC的-CH2
-以外的任意的-CH2
-亦可由碳數6~24的伸芳基取代,所述烷基中的任意的氫亦可由氟取代。
更具體而言,可列舉由以下的任一結構表示的二價基團。該些中,MU於*處與其他MU或EC鍵結。
另外,作為EC,例如可列舉由以下的任一結構表示的一價基團。該些中,EC於*處與MU鍵結。
就溶解性及塗佈成膜性的觀點而言,式(SPH-1)所表示的化合物較佳為分子中的MU總數(k)的10%~100%的MU具有碳數1~24的烷基,更佳為分子中的MU總數(k)的30%~100%的MU具有碳數1~18的烷基(碳數3~18的分支鏈烷基),進而佳為分子內的MU總數(k)的50%~100%的MU具有碳數1~12的烷基(碳數3~12的分支鏈烷基)。另一方面,就面內配向性及電荷傳輸的觀點而言,較佳為分子中的MU總數(k)的10%~100%的MU具有碳數7~24的烷基,更佳為分子中的MU總數(k)的30%~100%的MU具有碳數7~24的烷基(碳數7~24的分支鏈烷基)。
關於此種高分子化合物及高分子交聯體的用途的詳細情況,於後文敘述。
通式(1)所表示的多環芳香族化合物亦能夠與有機溶媒一併用作發光層形成用組成物。該組成物含有:至少一種多環芳香族化合物作為第一成分;至少一種主體材料作為第二成分;以及至少一種有機溶媒作為第三成分。第一成分作為由該組成物所獲得的發光層的摻雜劑成分而發揮功能,第二成分作為發光層的主體成分而發揮功能。第三成分作為將組成物中的第一成分與第二成分溶解的溶媒而發揮功能,並於塗佈時藉由第三成分自身的經控制的蒸發速度而賦予平滑且均勻的表面形狀。
<有機溶媒>
所述發光層形成用組成物包含至少一種有機溶媒作為第三成分。於成膜時控制有機溶媒的蒸發速度,藉此可控制及改善成膜性及塗膜的缺陷的有無、表面粗糙度、平滑性。另外,於使用噴墨法成膜時,可控制噴墨頭的針孔處的彎液面(meniscus)穩定性,並可控制·改善噴出性。並且,藉由控制膜的乾燥速度及衍生物分子的配向,可改善具有由該發光層形成用組成物所獲得的發光層的有機EL元件的電特性、發光特性、效率及壽命。
(1)有機溶媒的物性
於第三成分中,至少一種有機溶媒的沸點為130℃~300℃,更佳為140℃~270℃,進而佳為150℃~250℃。就噴墨的噴出性的觀點而言,較佳為沸點高於130℃的情況。另外,就塗膜的缺陷、表面粗糙度、殘留溶媒及平滑性的觀點而言,較佳為沸點低於300℃的情況。就良好的噴墨噴出性、製膜性、平滑性及低殘留溶媒的觀點而言,第三成分更佳為包含兩種以上的有機溶媒的構成。另一方面,視情況,考慮到搬運性等,亦可為藉由自發光層形成用組成物中去除溶媒而製成為固體狀態的組成物。
進而,特佳為如下構成:第三成分含有針對第二成分的主體材料而言的良溶劑(GS)與不良溶媒(PS),且良溶劑(GS)的沸點(BPGS
)較不良溶劑(PS)的沸點(BPPS
)低。
藉由加入高沸點的不良溶媒,而於成膜時低沸點的良溶媒先揮發,組成物中的含有物的濃度與不良溶媒的濃度增加並促進快速成膜。藉此,可獲得缺陷少、表面粗糙度小、平滑性高的塗膜。
溶解度之差(SGS
-SPS
)較佳為1%以上,更佳為3%以上,進而佳為5%以上。沸點之差(BPPS
-BPGS
)較佳為10℃以上,更佳為30℃以上,進而佳為50℃以上。
有機溶媒於成膜後藉由真空、減壓、加熱等乾燥步驟而自塗膜中被去除。於進行加熱的情況下,就改善塗佈製膜性的觀點而言,較佳為於第一成分的玻璃轉移溫度(Tg)+30℃以下進行。另外,就削減殘留溶媒的觀點而言,較佳為於第一成分的玻璃轉移溫度(Tg)-30℃以上進行加熱。即便加熱溫度低於有機溶媒的沸點,由於膜薄,有機溶媒亦被充分地去除。另外,可於不同的溫度下進行多次乾燥,亦可併用多個乾燥方法。
(2)有機溶媒的具體例
作為發光層形成用組成物中使用的有機溶媒,可列舉烷基苯系溶媒、苯基醚系溶媒、烷基醚系溶媒、環狀酮系溶媒、脂肪族酮系溶媒、單環性酮系溶媒、具有二酯骨架的溶媒及含氟系溶媒等,作為具體例,可列舉戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇、十四醇、己烷-2-醇、庚烷-2-醇、辛烷-2-醇、癸烷-2-醇、十二烷-2-醇、環己醇、α-萜品醇(α-terpineol)、β-萜品醇、γ-萜品醇、δ-萜品醇、萜品醇(混合物)、乙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇乙基甲基醚、二乙二醇異丙基甲基醚、二丙二醇單甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇丁基甲基醚、三丙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇單丁醚、乙二醇單苯醚、三乙二醇單甲醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇丁基甲基醚、聚乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、2,6-二甲吡啶、2-氟-間二甲苯、3-氟-鄰二甲苯、2-氯苯并三氟化物、枯烯、甲苯、2-氯-6-氟甲苯、2-氟苯甲醚、苯甲醚、2,3-二甲基吡嗪、溴苯、4-氟苯甲醚、3-氟苯甲醚、3-三氟甲基苯甲醚、均三甲苯、1,2,4-三甲基苯、第三丁基苯、2-甲基苯甲醚、苯乙醚、苯并二噁茂(benzodioxole)、4-甲基苯甲醚、第二丁基苯、3-甲基苯甲醚、4-氟-3-甲基苯甲醚、異丙基甲苯(cymene)、1,2,3-三甲基苯、1,2-二氯苯、2-氟苯甲腈、4-氟鄰二甲氧苯(4-fluoroveratrole)、2,6-二甲基苯甲醚、正丁基苯、3-氟苯甲腈、十氫萘(decahydronaphthalene)、新戊基苯、2,5-二甲基苯甲醚、2,4-二甲基苯甲醚、苯甲腈、3,5-二甲基苯甲醚、二苯醚、1-氟-3,5-二甲氧基苯、苯甲酸甲酯、異戊基苯、3,4-二甲基苯甲醚、鄰甲苯甲腈(o-tolunitrile)、正戊基苯、鄰二甲氧苯(veratrole)、1,2,3,4-四氫萘、苯甲酸乙酯、正己基苯、苯甲酸丙酯、環己基苯、1-甲基萘、苯甲酸丁酯、2-甲基聯苯、3-苯氧基甲苯、2,2'-二甲基聯苯(2,2'-bitolyl)、十二基苯、二戊基苯、四甲基苯、三甲氧基苯、三甲氧基甲苯、2,3-二氫苯并呋喃、1-甲基-4-(丙氧基甲基)苯、1-甲基-4-(丁氧基甲基)苯、1-甲基-4-(戊氧基甲基)苯、1-甲基-4-(己氧基甲基)苯、1-甲基-4-(庚氧基甲基)苯苄基丁基醚、苄基戊基醚、苄基己基醚、苄基庚基醚、苄基辛基醚等,但並不僅限定於此。另外,溶媒可單獨使用,亦可進行混合。
<任意成分>
發光層形成用組成物亦可於不損及其性質的範圍內含有任意成分。作為任意成分,可列舉黏合劑及界面活性劑等。
(1)黏合劑
發光層形成用組成物亦可含有黏合劑。關於黏合劑,於成膜時,在形成膜的同時將所獲得的膜與基板接合。另外,於該發光層形成用組成物中發揮使其他成分溶解、分散及黏結的作用。
作為發光層形成用組成物中使用的黏合劑,例如可列舉丙烯酸樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯基醇共聚物、丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile- ethylene-styrene,AES)樹脂、離聚物(ionomer)、氯化聚醚、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride)、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、鐵氟龍(Teflon)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene,ABS)樹脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile-Styrene,AS)樹脂、酚樹脂、環氧樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、醇酸樹脂、聚胺基甲酸酯、以及所述樹脂及聚合物的共聚物,但並不僅限定於此。
發光層形成用組成物中使用的黏合劑可僅為一種,亦可混合使用多種。
(2)界面活性劑
例如為了控制發光層形成用組成物的膜面均勻性、膜表面的親溶媒性及撥液性,發光層形成用組成物亦可含有界面活性劑。界面活性劑根據親水性基的結構而被分類為離子性及非離子性,進而根據疏水性基的結構而被分類為烷基系及矽系以及氟系。另外,根據分子的結構而被分類為分子量比較小且具有單純結構的單分子系及分子量大且具有側鏈或分支的高分子系。另外,根據組成而被分類為單一系、混合有兩種以上的界面活性劑及基材的混合系。作為該發光層形成用組成物中可使用的界面活性劑,可使用所有種類的界面活性劑。
作為界面活性劑,例如可列舉:珀利弗洛(Polyflow)No.45、珀利弗洛(Polyflow)KL-245、珀利弗洛(Polyflow)No.75、珀利弗洛(Polyflow)No.90、珀利弗洛(Polyflow)No.95(商品名,共榮社化學工業(股)製造),迪斯帕畢克(Disperbyk)161、迪斯帕畢克(Disperbyk)162、迪斯帕畢克(Disperbyk)163、迪斯帕畢克(Disperbyk)164、迪斯帕畢克(Disperbyk)166、迪斯帕畢克(Disperbyk)170、迪斯帕畢克(Disperbyk)180、迪斯帕畢克(Disperbyk)181、迪斯帕畢克(Disperbyk)182、畢克(BYK)300、畢克(BYK)306、畢克(BYK)310、畢克(BYK)320、畢克(BYK)330、畢克(BYK)342、畢克(BYK)344、畢克(BYK)346(商品名,日本畢克化學(BYK-Chemie Japan)(股)製造),KP-341、KP-358、KP-368、KF-96-50CS、KF-50-100CS(商品名,信越化學工業(股)製造),沙福隆(Surflon)SC-101、沙福隆(Surflon)KH-40(商品名,清美化學(Seimi Chemical)(股)製造),福傑特(Ftergent)222F、福傑特(Ftergent)251、FTX-218(商品名,尼奧斯(NEOS)(股)製造),艾福拓(EFTOP)EF-351、艾福拓(EFTOP)EF-352、艾福拓(EFTOP)EF-601、艾福拓(EFTOP)EF-801、艾福拓(EFTOP)EF-802(商品名,三菱材料(Mitsubishi Material)(股)製造),美佳法(Megafac)F-470、美佳法(Megafac)F-471、美佳法(Megafac)F-475、美佳法(Megafac)R-08、美佳法(Megafac)F-477、美佳法(Megafac)F-479、美佳法(Megafac)F-553、美佳法(Megafac)F-554(商品名,迪愛生(DIC)(股)製造),氟烷基苯磺酸鹽、氟烷基羧酸鹽、氟烷基聚氧乙烯醚、氟烷基碘化銨、氟烷基甜菜鹼、氟烷基磺酸鹽、二甘油四(氟烷基聚氧乙烯醚)、氟烷基三甲基銨鹽、氟烷基胺基磺酸鹽、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯月桂酸酯、聚氧乙烯油酸酯、聚氧乙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂基胺、脫水山梨糖醇月桂酸酯、脫水山梨糖醇棕櫚酸酯、脫水山梨糖醇硬脂酸酯、脫水山梨糖醇油酸酯、脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇月桂酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇棕櫚酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇硬脂酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇油酸酯、聚氧乙烯萘基醚、烷基苯磺酸鹽及烷基二苯基醚二磺酸鹽。
另外,界面活性劑可使用一種,亦可併用兩種以上。
<發光層形成用組成物的組成及物性>
就發光層形成用組成物中的各成分的良好的溶解性、保存穩定性及成膜性、以及由該發光層形成用組成物所獲得的塗膜的優質膜質且使用噴墨法時的良好的噴出性、具有使用該組成物而製作的發光層的有機EL元件的良好的電特性、發光特性、效率、壽命的觀點而言,發光層形成用組成物中的各成分的含量較佳為:第一成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為0.0001重量%~2.0重量%,第二成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為0.0999重量%~8.0重量%,第三成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為90.0重量%~99.9重量%。
更佳為:第一成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為0.005重量%~1.0重量%,第二成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為0.095重量%~4.0重量%,第三成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為95.0重量%~99.9重量%。進而佳為:第一成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為0.05重量%~0.5重量%,第二成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為0.25重量%~2.5重量%,第三成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為97.0重量%~99.7重量%。
發光層形成用組成物可藉由利用公知的方法對所述成分適當選擇進行攪拌、混合、加熱、冷卻、溶解、分散等而製造。另外,亦可於製備後適當選擇進行過濾、脫氣(亦稱為除氣(degas))、離子交換處理及惰性氣體置換·封入處理等。
關於發光層形成用組成物的黏度,高黏度者可獲得良好的成膜性與使用噴墨法時的良好的噴出性。另一方面,低黏度者容易製作薄膜。因此,該發光層形成用組成物的黏度較佳為於25℃下的黏度為0.3 mPa·s~3 mPa·s,更佳為1 mPa·s~3 mPa·s。本發明中,黏度是使用圓錐平板型旋轉黏度計(cone-plate type)測定的值。
關於發光層形成用組成物的表面張力,低者可獲得良好的成膜性及無缺陷的塗膜。另一方面,高者可獲得良好的噴墨噴出性。因此,該發光層形成用組成物的黏度較佳為於25℃下的表面張力為20 mN/m~40 mN/m,更佳為20 mN/m~30 mN/m。本發明中,表面張力是使用懸滴法測定的值。
<有機電致發光元件中的電子注入層、電子傳輸層>
電子注入層107發揮將自陰極108遷移而來的電子高效地注入至發光層105內或電子傳輸層106內的作用。電子傳輸層106發揮將自陰極108所注入的電子或自陰極108經由電子注入層107所注入的電子高效地傳輸至發光層105的作用。電子傳輸層106及電子注入層107是分別將電子傳輸·注入材料的一種或兩種以上加以積層、混合而形成,或者由電子傳輸·注入材料與高分子黏結劑的混合物形成。
所謂電子注入·傳輸層,是指掌管自陰極注入電子、進而傳輸電子的層,理想的是電子注入效率高且高效地傳輸所注入的電子。因此,較佳為電子親和力大、且電子遷移率大、進而穩定性優異、於製造時及使用時不易產生成為阱的雜質的物質。然而,當考慮到電洞與電子的傳輸平衡時,於主要發揮可高效地阻止來自陽極的電洞不進行再結合地向陰極側流動的作用的情況下,即便電子傳輸能力並不那麼高,亦與電子傳輸能力高的材料同等地具有提昇發光效率的效果。因此,本實施形態中的電子注入·傳輸層亦可包含能夠高效地阻止電洞遷移的層的功能。
作為形成電子傳輸層106或電子注入層107的材料(電子傳輸材料),可自於光導電材料中作為電子傳遞化合物一直以來所慣用的化合物、有機EL元件的電子注入層及電子傳輸層中所使用的公知的化合物中任意選擇來使用。
作為電子傳輸層或電子注入層中所使用的材料,較佳為含有選自包含芳香族環或雜芳香族環的化合物、吡咯衍生物及其縮合環衍生物以及具有電子接受性氮的金屬錯合物中的至少一種,其中,所述包含芳香族環或雜芳香族環的化合物含有選自碳、氫、氧、硫、矽及磷中的一種以上的原子。具體而言,可列舉:萘、蒽等縮合環系芳香族環衍生物,以4,4'-雙(二苯基乙烯基)聯苯為代表的苯乙烯基系芳香族環衍生物,紫環酮衍生物,香豆素衍生物,萘二甲醯亞胺衍生物,蒽醌或聯苯醌等醌衍生物,磷氧化物衍生物,咔唑衍生物及吲哚衍生物等。作為具有電子接受性氮的金屬錯合物,例如可列舉:羥基苯基噁唑錯合物等羥基唑錯合物、甲亞胺(azomethine)錯合物、環庚三烯酚酮(tropolone)金屬錯合物、黃酮醇(flavonol)金屬錯合物及苯并喹啉金屬錯合物等。該些材料可單獨使用,亦可與不同的材料混合而使用。
另外,作為其他電子傳遞化合物的具體例,可列舉:吡啶衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、啡啉衍生物、紫環酮衍生物、香豆素衍生物、萘二甲醯亞胺衍生物、蒽醌衍生物、聯苯醌衍生物、二苯基醌衍生物、苝衍生物、噁二唑衍生物(1,3-雙[(4-第三丁基苯基)1,3,4-噁二唑基]伸苯等)、噻吩衍生物、三唑衍生物(N-萘基-2,5-二苯基-1,3,4-三唑等)、噻二唑衍生物、8-羥基喹啉(oxine)衍生物的金屬錯合物、羥基喹啉系金屬錯合物、喹噁啉衍生物、喹噁啉衍生物的聚合物、吲哚(benzazole)類化合物、鎵錯合物、吡唑衍生物、全氟化伸苯衍生物、三嗪衍生物、吡嗪衍生物、苯并喹啉衍生物(2,2'-雙(苯并[h]喹啉-2-基)-9,9'-螺二芴等)、咪唑并吡啶衍生物、硼烷衍生物、苯并咪唑衍生物(三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯等)、苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物、喹啉衍生物、三聯吡啶等寡聚吡啶衍生物、聯吡啶衍生物、三聯吡啶衍生物(1,3-雙(4'-(2,2':6'2''-三聯吡啶基))苯等)、萘啶衍生物(雙(1-萘基)-4-(1,8-萘啶-2-基)苯基膦氧化物等)、醛連氮衍生物、咔唑衍生物、吲哚衍生物、磷氧化物衍生物、雙苯乙烯基衍生物等。
另外,亦可使用具有電子接受性氮的金屬錯合物,例如可列舉:羥基喹啉系金屬錯合物或羥基苯基噁唑錯合物等羥基唑錯合物、甲亞胺錯合物、環庚三烯酚酮金屬錯合物、黃酮醇金屬錯合物及苯并喹啉金屬錯合物等。
所述材料可單獨使用,亦可與不同的材料混合而使用。
所述材料中,較佳為硼烷衍生物、吡啶衍生物、螢蒽衍生物、BO系衍生物、蒽衍生物、苯并芴衍生物、膦氧化物衍生物、嘧啶衍生物、咔唑衍生物、三嗪衍生物、苯并咪唑衍生物、啡啉衍生物、及羥基喹啉系金屬錯合物。
<硼烷衍生物>
硼烷衍生物例如為下述通式(ETM-1)所表示的化合物,詳細而言於日本專利特開2007-27587號公報中有揭示。
[化155]
所述式(ETM-1)中,R11
及R12
分別獨立地為氫、烷基、環烷基、可被取代的芳基、經取代的矽烷基、可被取代的含氮雜環、或氰基中的至少一個,R13
~R16
分別獨立地為可被取代的烷基、可被取代的環烷基、或可被取代的芳基,X為可被取代的伸芳基,Y為可被取代的碳數16以下的芳基、經取代的硼基、或可被取代的咔唑基,而且,n分別獨立地為0~3的整數。另外,作為「可被取代」或「經取代」的情況下的取代基,可列舉:芳基、雜芳基、烷基或環烷基等。
於所述通式(ETM-1)所表示的化合物中,較佳為下述通式(ETM-1-1)所表示的化合物或下述通式(ETM-1-2)所表示的化合物。
[化156]
式(ETM-1-1)中,R11
及R12
分別獨立地為氫、烷基、環烷基、可被取代的芳基、經取代的矽烷基、可被取代的含氮雜環、或氰基中的至少一個,R13
~R16
分別獨立地為可被取代的烷基、可被取代的環烷基、或可被取代的芳基,R21
及R22
分別獨立地為氫、烷基、環烷基、可被取代的芳基、經取代的矽烷基、可被取代的含氮雜環、或氰基中的至少一個,X1
為可被取代的碳數20以下的伸芳基,n分別獨立地為0~3的整數,而且,m分別獨立地為0~4的整數。另外,作為「可被取代」或「經取代」的情況下的取代基,可列舉:芳基、雜芳基、烷基或環烷基等。
[化157]
式(ETM-1-2)中,R11
及R12
分別獨立地為氫、烷基、環烷基、可被取代的芳基、經取代的矽烷基、可被取代的含氮雜環、或氰基中的至少一個,R13
~R16
分別獨立地為可被取代的烷基、可被取代的環烷基、或可被取代的芳基,X1
為可被取代的碳數20以下的伸芳基,而且,n分別獨立地為0~3的整數。另外,作為「可被取代」或「經取代」的情況下的取代基,可列舉:芳基、雜芳基、烷基或環烷基等。
該硼烷衍生物可使用公知的原料與公知的合成方法來製造。
ϕ為n價的芳基環(較佳為n價的苯環、萘環、蒽環、芴環、苯并芴環、萉環、菲環或三伸苯環),n為1~4的整數。
所述式(ETM-2-1)中,R11
~R18
分別獨立地為氫、烷基(較佳為碳數1~24的烷基)、環烷基(較佳為碳數3~12的環烷基)或芳基(較佳為碳數6~30的芳基)。
於所述式(ETM-2-2)中,R11
及R12
分別獨立地為氫、烷基(較佳為碳數1~24的烷基)、環烷基(較佳為碳數3~12的環烷基)或芳基(較佳為碳數6~30的芳基),R11
及R12
亦可鍵結而形成環。
於各式中,「吡啶系取代基」為下述式(Py-1)~式(Py-15)中的任一者,吡啶系取代基亦可分別獨立地由碳數1~4的烷基或碳數5~10的環烷基取代。另外,吡啶系取代基亦可經由伸苯基或伸萘基而鍵結於各式中的ϕ、蒽環或芴環。
各吡啶衍生物中的至少一個氫亦可由氘取代,另外,所述式(ETM-2-1)及式(ETM-2-2)中的兩個「吡啶系取代基」中的一者亦可由芳基取代。
作為R11
~R18
中的「烷基」,可為直鏈及分支鏈中的任一者,例如可列舉碳數1~24的直鏈烷基或碳數3~24的分支鏈烷基。較佳的「烷基」為碳數1~18的烷基(碳數3~18的分支鏈烷基)。更佳的「烷基」為碳數1~12的烷基(碳數3~12的分支鏈烷基)。進而佳的「烷基」為碳數1~6的烷基(碳數3~6的分支鏈烷基)。特佳的「烷基」為碳數1~4的烷基(碳數3~4的分支鏈烷基)。
作為具體的「烷基」,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基、第三戊基、正己基、1-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、正庚基、1-甲基己基、正辛基、第三辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、2,6-二甲基-4-庚基、3,5,5-三甲基己基、正癸基、正十一基、1-甲基癸基、正十二基、正十三基、1-己基庚基、正十四基、正十五基、正十六基、正十七基、正十八基、正二十基等。
作為於吡啶系取代基上進行取代的碳數1~4的烷基,可引用所述烷基的說明。
作為R11
~R18
中的「環烷基」,例如可列舉碳數3~12的環烷基。較佳的「環烷基」為碳數3~10的環烷基。更佳的「環烷基」為碳數3~8的環烷基。進而佳的「環烷基」為碳數3~6的環烷基。
作為具體的「環烷基」,可列舉:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、甲基環戊基、環庚基、甲基環己基、環辛基或二甲基環己基等。
作為R11
~R18
中的「芳基」,較佳的芳基為碳數6~30的芳基,更佳的芳基為碳數6~18的芳基,進而佳為碳數6~14的芳基,特佳為碳數6~12的芳基。
作為具體的「碳數6~30的芳基」,可列舉:作為單環系芳基的苯基;作為縮合二環系芳基的(1-、2-)萘基;作為縮合三環系芳基的苊-(1-、3-、4-、5-)基、芴-(1-、2-、3-、4-、9-)基、萉-(1-、2-)基、(1-、2-、3-、4-、9-)菲基;作為縮合四環系芳基的三伸苯-(1-、2-)基、芘-(1-、2-、4-)基、稠四苯-(1-、2-、5-)基;作為縮合五環系芳基的苝-(1-、2-、3-)基、稠五苯-(1-、2-、5-、6-)基等。
較佳的「碳數6~30的芳基」可列舉苯基、萘基、菲基、䓛基或三伸苯基等,進而佳為可列舉苯基、1-萘基、2-萘基或菲基,特佳為可列舉苯基、1-萘基或2-萘基。
所述式(ETM-2-2)中的R11
及R12
亦可鍵結而形成環,其結果為,亦可於芴骨架的5員環上螺鍵結有環丁烷、環戊烷、環戊烯、環戊二烯、環己烷、芴或茚等。
該吡啶衍生物可使用公知的原料與公知的合成方法來製造。
所述式(ETM-3)中,X12
~X21
表示氫,鹵素,直鏈、分支或環狀的烷基,直鏈、分支或環狀的烷氧基,經取代或未經取代的芳基,或者經取代或未經取代的雜芳基。此處,作為經取代的情況下的取代基,可列舉:芳基、雜芳基、烷基或環烷基等。
R1
~R11
分別獨立地為氫、芳基、雜芳基、二芳基胺基、二雜芳基胺基、芳基雜芳基胺基、烷基、環烷基、烷氧基或芳氧基,該些中的至少一個氫亦可由芳基、雜芳基、烷基或環烷基取代。
另外,R1
~R11
中鄰接的基團彼此亦可鍵結並與a環、b環或c環一同形成芳基環或雜芳基環,所形成的環中的至少一個氫亦可由芳基、雜芳基、二芳基胺基、二雜芳基胺基、芳基雜芳基胺基、烷基、環烷基、烷氧基或芳氧基取代,該些中的至少一個氫亦可由芳基、雜芳基、烷基或環烷基取代。
另外,式(ETM-4)所表示的化合物或結構中的至少一個氫亦可由鹵素或氘取代。
關於式(ETM-4)中的取代基或環形成的形態的說明,可引用所述通式(1)所表示的多環芳香族化合物及其多聚體的說明。
該BO系衍生物可使用公知的原料與公知的合成方法來製造。
Ar分別獨立地為二價的苯或萘,R1
~R4
分別獨立地為氫、碳數1~6的烷基、碳數3~6的環烷基或碳數6~20的芳基。
Ar可分別獨立地自二價的苯或萘中適當選擇,兩個Ar可不同亦可相同,就蒽衍生物的合成容易度的觀點而言,較佳為相同。Ar與吡啶鍵結而形成「包含Ar及吡啶的部位」,該部位例如作為下述式(Py-1)~式(Py-12)中的任一者所表示的基團而鍵結於蒽。
該些基團中,較佳為所述式(Py-1)~式(Py-9)中的任一者所表示的基團,更佳為所述式(Py-1)~式(Py-6)中的任一者所表示的基團。鍵結於蒽的兩個「包含Ar及吡啶的部位」的結構可相同亦可不同,就蒽衍生物的合成容易度的觀點而言,較佳為相同結構。其中,就元件特性的觀點而言,無論兩個「包含Ar及吡啶的部位」的結構相同還是不同均較佳。
關於R1
~R4
中的碳數1~6的烷基,可為直鏈及分支鏈中的任一者。即,為碳數1~6的直鏈烷基或碳數3~6的分支鏈烷基。更佳為碳數1~4的烷基(碳數3~4的分支鏈烷基)。作為具體例,可列舉甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基、第三戊基、正己基、1-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基或2-乙基丁基等,較佳為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基或第三丁基,更佳為甲基、乙基或第三丁基。
作為R1
~R4
中的碳數3~6的環烷基的具體例,可列舉:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、甲基環戊基、環庚基、甲基環己基、環辛基或二甲基環己基等。
關於R1
~R4
中的碳數6~20的芳基,較佳為碳數6~16的芳基,更佳為碳數6~12的芳基,特佳為碳數6~10的芳基。
作為「碳數6~20的芳基」的具體例,可列舉:作為單環系芳基的苯基、(鄰、間、對)甲苯基、(2,3-、2,4-、2,5-、2,6-、3,4-、3,5-)二甲苯基、均三甲苯基(2,4,6-三甲基苯基)、(鄰、間、對)枯烯基;作為二環系芳基的(2-、3-、4-)聯苯基;作為縮合二環系芳基的(1-、2-)萘基;作為三環系芳基的聯三苯基(間聯三苯-2'-基、間聯三苯-4'-基、間聯三苯-5'-基、鄰聯三苯-3'-基、鄰聯三苯-4'-基、對聯三苯-2'-基、間聯三苯-2-基、間聯三苯-3-基、間聯三苯-4-基、鄰聯三苯-2-基、鄰聯三苯-3-基、鄰聯三苯-4-基、對聯三苯-2-基、對聯三苯-3-基、對聯三苯-4-基);作為縮合三環系芳基的蒽-(1-、2-、9-)基、苊-(1-、3-、4-、5-)基、芴-(1-、2-、3-、4-、9-)基、萉-(1-、2-)基、(1-、2-、3-、4-、9-)菲基;作為縮合四環系芳基的三伸苯-(1-、2-)基、芘-(1-、2-、4-)基、稠四苯-(1-、2-、5-)基;作為縮合五環系芳基的苝-(1-、2-、3-)基等。
較佳的「碳數6~20的芳基」為苯基、聯苯基、聯三苯基或萘基,更佳為苯基、聯苯基、1-萘基、2-萘基或間聯三苯-5'-基,進而佳為苯基、聯苯基、1-萘基或2-萘基,最佳為苯基。
Ar1
分別獨立地為單鍵、二價的苯、萘、蒽、芴、或萉。
Ar2
分別獨立地為碳數6~20的芳基,可引用與所述式(ETM-5-1)中的「碳數6~20的芳基」相同的說明。較佳為碳數6~16的芳基,更佳為碳數6~12的芳基,特佳為碳數6~10的芳基。作為具體例,可列舉:苯基、聯苯基、萘基、聯三苯基、蒽基、苊基、芴基、萉基、菲基、三伸苯基、芘基、稠四苯基(tetracenyl)、苝基等。
R1
~R4
分別獨立地為氫、碳數1~6的烷基、碳數3~6的環烷基或碳數6~20的芳基,可引用所述式(ETM-5-1)的說明。
該些蒽衍生物可使用公知的原料與公知的合成方法來製造。
Ar1
分別獨立地為碳數6~20的芳基,可引用與所述式(ETM-5-1)中的「碳數6~20的芳基」相同的說明。較佳為碳數6~16的芳基,更佳為碳數6~12的芳基,特佳為碳數6~10的芳基。作為具體例,可列舉:苯基、聯苯基、萘基、聯三苯基、蒽基、苊基、芴基、萉基、菲基、三伸苯基、芘基、稠四苯基(tetracenyl)、苝基等。
Ar2
分別獨立地為氫、烷基(較佳為碳數1~24的烷基)、環烷基(較佳為碳數3~12的環烷基)或芳基(較佳為碳數6~30的芳基),兩個Ar2
亦可鍵結而形成環。
作為Ar2
中的「烷基」,可為直鏈及分支鏈中的任一者,例如可列舉碳數1~24的直鏈烷基或碳數3~24的分支鏈烷基。較佳的「烷基」為碳數1~18的烷基(碳數3~18的分支鏈烷基)。更佳的「烷基」為碳數1~12的烷基(碳數3~12的分支鏈烷基)。進而佳的「烷基」為碳數1~6的烷基(碳數3~6的分支鏈烷基)。特佳的「烷基」為碳數1~4的烷基(碳數3~4的分支鏈烷基)。作為具體的「烷基」,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基、第三戊基、正己基、1-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、正庚基、1-甲基己基等。
作為Ar2
中的「環烷基」,例如可列舉碳數3~12的環烷基。較佳的「環烷基」為碳數3~10的環烷基。更佳的「環烷基」為碳數3~8的環烷基。進而佳的「環烷基」為碳數3~6的環烷基。作為具體的「環烷基」,可列舉:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、甲基環戊基、環庚基、甲基環己基、環辛基或二甲基環己基等。
作為Ar2
中的「芳基」,較佳的芳基為碳數6~30的芳基,更佳的芳基為碳數6~18的芳基,進而佳為碳數6~14的芳基,特佳為碳數6~12的芳基。
作為具體的「碳數6~30的芳基」,可列舉:苯基、萘基、苊基、芴基、萉基、菲基、三伸苯基、芘基、稠四苯基、苝基、稠五苯基等。
兩個Ar2
亦可鍵結而形成環,其結果為,亦可於芴骨架的5員環上螺鍵結有環丁烷、環戊烷、環戊烯、環戊二烯、環己烷、芴或茚等。
該苯并芴衍生物可使用公知的原料與公知的合成方法來製造。
<膦氧化物衍生物>
膦氧化物衍生物例如為下述式(ETM-7-1)所表示的化合物。詳細情況於國際公開第2013/079217號公報中亦有記載。
[化174]
R5
為經取代或未經取代的碳數1~20的烷基、碳數3~16的環烷基、碳數6~20的芳基或碳數5~20的雜芳基,
R6
為CN、經取代或未經取代的、碳數1~20的烷基、碳數3~16的環烷基、碳數1~20的雜烷基、碳數6~20的芳基、碳數5~20的雜芳基、碳數1~20的烷氧基或碳數6~20的芳氧基,
R7
及R8
分別獨立地為經取代或未經取代的碳數6~20的芳基或碳數5~20的雜芳基,
R9
為氧或硫,
j為0或1,k為0或1,r為0~4的整數,q為1~3的整數。
此處,作為經取代時的取代基,可列舉:芳基、雜芳基、烷基或環烷基等。
R1
~R3
可相同亦可不同,選自氫、烷基、環烷基、芳烷基、烯基、環烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、環烷硫基、芳基醚基、芳硫基醚基、芳基、雜環基、鹵素、氰基、醛基、羰基、羧基、胺基、硝基、矽烷基、以及於與鄰接取代基之間所形成的縮合環。
Ar1
可相同亦可不同,為伸芳基或伸雜芳基。Ar2
可相同亦可不同,為芳基或雜芳基。其中,Ar1
及Ar2
中的至少一者具有取代基,或於與鄰接取代基之間形成有縮合環。n為0~3的整數,n為0時,不存在不飽和結構部分,n為3時,不存在R1
。
於該些取代基中,所謂烷基,例如表示甲基、乙基、丙基、丁基等飽和脂肪族烴基,其可未經取代亦可經取代。經取代的情況下的取代基並無特別限制,例如可列舉烷基、芳基、雜環基等,該方面於以下的記載中亦共通。另外,烷基的碳數並無特別限定,就獲取的容易性或成本的方面而言,通常為1~20的範圍。
另外,所謂環烷基,例如表示環丙基、環己基、降冰片基、金剛烷基等飽和脂環式烴基,其可未經取代亦可經取代。烷基部分的碳數並無特別限定,通常為3~20的範圍。
另外,所謂芳烷基,例如表示苄基、苯基乙基等經由脂肪族烴的芳香族烴基,脂肪族烴與芳香族烴均可未經取代亦可經取代。脂肪族部分的碳數並無特別限定,通常為1~20的範圍。
另外,所謂烯基,例如表示乙烯基、烯丙基、丁二烯基等包含雙鍵的不飽和脂肪族烴基,其可未經取代亦可經取代。烯基的碳數並無特別限定,通常為2~20的範圍。
另外,所謂環烯基,例如表示環戊烯基、環戊二烯基、環己烯基等包含雙鍵的不飽和脂環式烴基,其可未經取代亦可經取代。
另外,所謂炔基,例如表示乙炔基等包含三鍵的不飽和脂肪族烴基,其可未經取代亦可經取代。炔基的碳數並無特別限定,通常為2~20的範圍。
另外,所謂烷氧基,例如表示甲氧基等經由醚鍵的脂肪族烴基,脂肪族烴基可未經取代亦可經取代。烷氧基的碳數並無特別限定,通常為1~20的範圍。
另外,所謂烷硫基,為烷氧基的醚鍵的氧原子被取代為硫原子的基團。
另外,所謂環烷硫基,為環烷氧基的醚鍵的氧原子被取代為硫原子的基團。
另外,所謂芳基醚基,例如表示苯氧基等經由醚鍵的芳香族烴基,芳香族烴基可未經取代亦可經取代。芳基醚基的碳數並無特別限定,通常為6~40的範圍。
另外,所謂芳硫基醚基,為芳基醚基的醚鍵的氧原子被取代為硫原子的基團。
另外,所謂芳基,例如表示苯基、萘基、聯苯基、菲基、聯三苯基、芘基等芳香族烴基。芳基可未經取代亦可經取代。芳基的碳數並無特別限定,通常為6~40的範圍。
另外,所謂雜環基,例如表示呋喃基、噻吩基、噁唑基、吡啶基、喹啉基、咔唑基等具有碳以外的原子的環狀結構基,其可未經取代亦可經取代。雜環基的碳數並無特別限定,通常為2~30的範圍。
所謂鹵素,表示氟、氯、溴、碘。
醛基、羰基、胺基中亦能夠包含經脂肪族烴、脂環式烴、芳香族烴、雜環等取代的基團。
另外,脂肪族烴、脂環式烴、芳香族烴、雜環可未經取代亦可經取代。
所謂矽烷基,例如表示三甲基矽烷基等矽化合物基,其可未經取代亦可經取代。矽烷基的碳數並無特別限定,通常為3~20的範圍。另外,矽數通常為1~6。
所謂於與鄰接取代基之間所形成的縮合環,例如為於Ar1
與R2
、Ar1
與R3
、Ar2
與R2
、Ar2
與R3
、R2
與R3
、Ar1
與Ar2
等之間形成的共軛或非共軛的縮合環。此處,於n為1的情況下,亦可由兩個R1
彼此形成共軛或非共軛的縮合環。該些縮合環亦可於環內結構中包含氮原子、氧原子、硫原子,進而亦可與其他環進行縮合。
該膦氧化物衍生物可使用公知的原料與公知的合成方法來製造。
Ar分別獨立地為可被取代的芳基、或可被取代的雜芳基。n為1~4的整數,較佳為1~3的整數,更佳為2或3。
作為「可被取代的芳基」的「芳基」,例如可列舉碳數6~30的芳基,較佳為碳數6~24的芳基,更佳為碳數6~20的芳基,進而佳為碳數6~12的芳基。
作為具體的「芳基」,可列舉:作為單環系芳基的苯基;作為二環系芳基的(2-、3-、4-)聯苯基;作為縮合二環系芳基的(1-、2-)萘基;作為三環系芳基的聯三苯基(間聯三苯-2'-基、間聯三苯-4'-基、間聯三苯-5'-基、鄰聯三苯-3'-基、鄰聯三苯-4'-基、對聯三苯-2'-基、間聯三苯-2-基、間聯三苯-3-基、間聯三苯-4-基、鄰聯三苯-2-基、鄰聯三苯-3-基、鄰聯三苯-4-基、對聯三苯-2-基、對聯三苯-3-基、對聯三苯-4-基);作為縮合三環系芳基的苊-(1-、3-、4-、5-)基、芴-(1-、2-、3-、4-、9-)基、萉-(1-、2-)基、(1-、2-、3-、4-、9-)菲基;作為四環系芳基的聯四苯基(5'-苯基-間聯三苯-2-基、5'-苯基-間聯三苯-3-基、5'-苯基-間聯三苯-4-基、間聯四苯基);作為縮合四環系芳基的三伸苯-(1-、2-)基、芘-(1-、2-、4-)基、稠四苯-(1-、2-、5-)基;作為縮合五環系芳基的苝-(1-、2-、3-)基、稠五苯-(1-、2-、5-、6-)基等。
作為「可被取代的雜芳基」的「雜芳基」,例如可列舉碳數2~30的雜芳基,較佳為碳數2~25的雜芳基,更佳為碳數2~20的雜芳基,進而佳為碳數2~15的雜芳基,特佳為碳數2~10的雜芳基。另外,作為雜芳基,例如可列舉除碳以外含有1個至5個選自氧、硫及氮中的雜原子作為環構成原子的雜環等。
作為具體的雜芳基,例如可列舉:呋喃基、噻吩基、吡咯基、噁唑基、異噁唑基、噻唑基、異噻唑基、咪唑基、吡唑基、噁二唑基、呋呫基、噻二唑基、三唑基、四唑基、吡啶基、嘧啶基、噠嗪基、吡嗪基、三嗪基、苯并呋喃基、異苯并呋喃基、苯并[b]噻吩基、吲哚基、異吲哚基、1H-吲唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、1H-苯并三唑基、喹啉基、異喹啉基、噌啉基、喹唑啉基、喹噁啉基、酞嗪基、萘啶基、嘌呤基、喋啶基、咔唑基、吖啶基、啡噁嗪基、啡噻嗪基、啡嗪基、啡噁噻基、噻蒽基、吲嗪基等。
另外,所述芳基及雜芳基亦可被取代,亦可分別由例如所述芳基或雜芳基取代。
該嘧啶衍生物可使用公知的原料與公知的合成方法來製造。
Ar分別獨立地為可被取代的芳基、或可被取代的雜芳基。n為0~4的整數,較佳為0~3的整數,更佳為0或1。
作為「可被取代的芳基」的「芳基」,例如可列舉碳數6~30的芳基,較佳為碳數6~24的芳基,更佳為碳數6~20的芳基,進而佳為碳數6~12的芳基。
作為具體的「芳基」,可列舉:作為單環系芳基的苯基;作為二環系芳基的(2-、3-、4-)聯苯基;作為縮合二環系芳基的(1-、2-)萘基;作為三環系芳基的聯三苯基(間聯三苯-2'-基、間聯三苯-4'-基、間聯三苯-5'-基、鄰聯三苯-3'-基、鄰聯三苯-4'-基、對聯三苯-2'-基、間聯三苯-2-基、間聯三苯-3-基、間聯三苯-4-基、鄰聯三苯-2-基、鄰聯三苯-3-基、鄰聯三苯-4-基、對聯三苯-2-基、對聯三苯-3-基、對聯三苯-4-基);作為縮合三環系芳基的苊-(1-、3-、4-、5-)基、芴-(1-、2-、3-、4-、9-)基、萉-(1-、2-)基、(1-、2-、3-、4-、9-)菲基;作為四環系芳基的聯四苯基(5'-苯基-間聯三苯-2-基、5'-苯基-間聯三苯-3-基、5'-苯基-間聯三苯-4-基、間聯四苯基);作為縮合四環系芳基的三伸苯-(1-、2-)基、芘-(1-、2-、4-)基、稠四苯-(1-、2-、5-)基;作為縮合五環系芳基的苝-(1-、2-、3-)基、稠五苯-(1-、2-、5-、6-)基等。
作為「可被取代的雜芳基」的「雜芳基」,例如可列舉碳數2~30的雜芳基,較佳為碳數2~25的雜芳基,更佳為碳數2~20的雜芳基,進而佳為碳數2~15的雜芳基,特佳為碳數2~10的雜芳基。另外,作為雜芳基,例如可列舉除碳以外含有1個至5個選自氧、硫及氮中的雜原子作為環構成原子的雜環等。
作為具體的雜芳基,例如可列舉:呋喃基、噻吩基、吡咯基、噁唑基、異噁唑基、噻唑基、異噻唑基、咪唑基、吡唑基、噁二唑基、呋呫基、噻二唑基、三唑基、四唑基、吡啶基、嘧啶基、噠嗪基、吡嗪基、三嗪基、苯并呋喃基、異苯并呋喃基、苯并[b]噻吩基、吲哚基、異吲哚基、1H-吲唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、1H-苯并三唑基、喹啉基、異喹啉基、噌啉基、喹唑啉基、喹噁啉基、酞嗪基、萘啶基、嘌呤基、喋啶基、咔唑基、吖啶基、啡噁嗪基、啡噻嗪基、啡嗪基、啡噁噻基、噻蒽基、吲嗪基等。
另外,所述芳基及雜芳基亦可被取代,亦可分別由例如所述芳基或雜芳基取代。
咔唑衍生物亦可為藉由單鍵等將所述式(ETM-9)所表示的化合物鍵結多個而成的多聚體。該情況下,除單鍵以外,亦可藉由芳基環(較佳為多價的苯環、萘環、蒽環、芴環、苯并芴環、萉環、菲環或三伸苯環)進行鍵結。
該咔唑衍生物可使用公知的原料與公知的合成方法來製造。
Ar分別獨立地為可被取代的芳基、或可被取代的雜芳基。n為1~3的整數,較佳為2或3。
作為「可被取代的芳基」的「芳基」,例如可列舉碳數6~30的芳基,較佳為碳數6~24的芳基,更佳為碳數6~20的芳基,進而佳為碳數6~12的芳基。
作為具體的「芳基」,可列舉:作為單環系芳基的苯基;作為二環系芳基的(2-、3-、4-)聯苯基;作為縮合二環系芳基的(1-、2-)萘基;作為三環系芳基的聯三苯基(間聯三苯-2'-基、間聯三苯-4'-基、間聯三苯-5'-基、鄰聯三苯-3'-基、鄰聯三苯-4'-基、對聯三苯-2'-基、間聯三苯-2-基、間聯三苯-3-基、間聯三苯-4-基、鄰聯三苯-2-基、鄰聯三苯-3-基、鄰聯三苯-4-基、對聯三苯-2-基、對聯三苯-3-基、對聯三苯-4-基);作為縮合三環系芳基的苊-(1-、3-、4-、5-)基、芴-(1-、2-、3-、4-、9-)基、萉-(1-、2-)基、(1-、2-、3-、4-、9-)菲基;作為四環系芳基的聯四苯基(5'-苯基-間聯三苯-2-基、5'-苯基-間聯三苯-3-基、5'-苯基-間聯三苯-4-基、間聯四苯基);作為縮合四環系芳基的三伸苯-(1-、2-)基、芘-(1-、2-、4-)基、稠四苯-(1-、2-、5-)基;作為縮合五環系芳基的苝-(1-、2-、3-)基、稠五苯-(1-、2-、5-、6-)基等。
作為「可被取代的雜芳基」的「雜芳基」,例如可列舉碳數2~30的雜芳基,較佳為碳數2~25的雜芳基,更佳為碳數2~20的雜芳基,進而佳為碳數2~15的雜芳基,特佳為碳數2~10的雜芳基。另外,作為雜芳基,例如可列舉除碳以外含有1個至5個選自氧、硫及氮中的雜原子作為環構成原子的雜環等。
作為具體的雜芳基,例如可列舉:呋喃基、噻吩基、吡咯基、噁唑基、異噁唑基、噻唑基、異噻唑基、咪唑基、吡唑基、噁二唑基、呋呫基、噻二唑基、三唑基、四唑基、吡啶基、嘧啶基、噠嗪基、吡嗪基、三嗪基、苯并呋喃基、異苯并呋喃基、苯并[b]噻吩基、吲哚基、異吲哚基、1H-吲唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、1H-苯并三唑基、喹啉基、異喹啉基、噌啉基、喹唑啉基、喹噁啉基、酞嗪基、萘啶基、嘌呤基、喋啶基、咔唑基、吖啶基、啡噁嗪基、啡噻嗪基、啡嗪基、啡噁噻基、噻蒽基、吲嗪基等。
另外,所述芳基及雜芳基亦可被取代,亦可分別由例如所述芳基或雜芳基取代。
該三嗪衍生物可使用公知的原料與公知的合成方法來製造。
ϕ為n價的芳基環(較佳為n價的苯環、萘環、蒽環、芴環、苯并芴環、萉環、菲環或三伸苯環),n為1~4的整數,「苯并咪唑系取代基」為所述式(ETM-2)、式(ETM-2-1)及式(ETM-2-2)的「吡啶系取代基」中的吡啶基取代為苯并咪唑基的取代基,苯并咪唑衍生物中的至少一個氫亦可由氘取代。
[化184]
所述苯并咪唑基中的R11
為氫、碳數1~24的烷基、碳數3~12的環烷基或碳數6~30的芳基,可引用所述式(ETM-2-1)及式(ETM-2-2)中的R11
的說明。
ϕ進而佳為蒽環或芴環,該情況下的結構可引用所述式(ETM-2-1)或式(ETM-2-2)中的說明,各式中的R11
~R18
可引用所述式(ETM-2-1)或式(ETM-2-2)中的說明。另外,所述式(ETM-2-1)或式(ETM-2-2)中以鍵結有兩個吡啶系取代基的形態進行了說明,但將該些取代為苯并咪唑系取代基時,可由苯并咪唑系取代基取代兩個吡啶系取代基(即n=2),亦可由苯并咪唑系取代基取代任一個吡啶系取代基而由R11
~R18
取代另一個吡啶系取代基(即n=1)。進而,例如亦可由苯并咪唑系取代基取代所述式(ETM-2-1)中的R11
~R18
的至少一個而由R11
~R18
取代「吡啶系取代基」。
作為該苯并咪唑衍生物的具體例,例如可列舉:1-苯基-2-(4-(10-苯基蒽-9-基)苯基)-1H-苯并[d]咪唑、2-(4-(10-(萘-2-基)蒽-9-基)苯基)-1-苯基-1H-苯并[d]咪唑、2-(3-(10-(萘-2-基)蒽-9-基)苯基)-1-苯基-1H-苯并[d]咪唑、5-(10-(萘-2-基)蒽-9-基)-1,2-二苯基-1H-苯并[d]咪唑、1-(4-(10-(萘-2-基)蒽-9-基)苯基)-2-苯基-1H-苯并[d]咪唑、2-(4-(9,10-二(萘-2-基)蒽-2-基)苯基)-1-苯基-1H-苯并[d]咪唑、1-(4-(9,10-二(萘-2-基)蒽-2-基)苯基)-2-苯基-1H-苯并[d]咪唑、5-(9,10-二(萘-2-基)蒽-2-基)-1,2-二苯基-1H-苯并[d]咪唑等。
[化185]
該苯并咪唑衍生物可使用公知的原料與公知的合成方法來製造。
ϕ為n價的芳基環(較佳為n價的苯環、萘環、蒽環、芴環、苯并芴環、萉環、菲環或三伸苯環),n為1~4的整數。
各式的R11
~R18
分別獨立地為氫、烷基(較佳為碳數1~24的烷基)、環烷基(較佳為碳數3~12的環烷基)或芳基(較佳為碳數6~30的芳基)。另外,於所述式(ETM-12-1)中,R11
~R18
中的任一者與作為芳基環的ϕ鍵結。
各啡啉衍生物中的至少一個氫亦可由氘取代。
作為R11
~R18
中的烷基、環烷基及芳基,可引用所述式(ETM-2)中的R11
~R18
的說明。另外,關於ϕ,除所述例子以外,例如可列舉以下結構式。再者,下述結構式中的R分別獨立地為氫、甲基、乙基、異丙基、環己基、苯基、1-萘基、2-萘基、聯苯基或聯三苯基。
[化187]
作為該啡啉衍生物的具體例,例如可列舉:4,7-二苯基-1,10-啡啉、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-啡啉、9,10-二(1,10-啡啉-2-基)蒽、2,6-二(1,10-啡啉-5-基)吡啶、1,3,5-三(1,10-啡啉-5-基)苯、9,9'-二氟-雙(1,10-啡啉-5-基)、2,9-二甲基-4,7-聯苯-1,10-啡啉(bathocuproine)、1,3-雙(2-苯基-1,10-啡啉-9-基)苯或下述結構式所表示的化合物等。
[化188]
該啡啉衍生物可使用公知的原料與公知的合成方法來製造。
<羥基喹啉系金屬錯合物>
羥基喹啉系金屬錯合物例如為下述通式(ETM-13)所表示的化合物。
[化189]
式中,R1
~R6
分別獨立地為氫、氟、烷基、環烷基、芳烷基、烯基、氰基、烷氧基或芳基,M為Li、Al、Ga、Be或Zn,n為1~3的整數。
作為羥基喹啉系金屬錯合物的具體例,可列舉:8-羥基喹啉鋰、三(8-羥基喹啉)鋁、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁、三(5-甲基-8-羥基喹啉)鋁、三(3,4-二甲基-8-羥基喹啉)鋁、三(4,5-二甲基-8-羥基喹啉)鋁、三(4,6-二甲基-8-羥基喹啉)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(2-甲基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(3-甲基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-甲基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(2-苯基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(3-苯基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(2,3-二甲基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(2,6-二甲基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(3,4-二甲基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(3,5-二甲基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(3,5-二-第三丁基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(2,6-二苯基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(2,4,6-三苯基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(2,4,6-三甲基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(2,4,5,6-四甲基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(1-萘酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(2-萘酚)鋁、雙(2,4-二甲基-8-羥基喹啉)(2-苯基苯酚)鋁、雙(2,4-二甲基-8-羥基喹啉)(3-苯基苯酚)鋁、雙(2,4-二甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚)鋁、雙(2,4-二甲基-8-羥基喹啉)(3,5-二甲基苯酚)鋁、雙(2,4-二甲基-8-羥基喹啉)(3,5-二-第三丁基苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)鋁-μ-氧代-雙(2-甲基-8-羥基喹啉)鋁、雙(2,4-二甲基-8-羥基喹啉)鋁-μ-氧代-雙(2,4-二甲基-8-羥基喹啉)鋁、雙(2-甲基-4-乙基-8-羥基喹啉)鋁-μ-氧代-雙(2-甲基-4-乙基-8-羥基喹啉)鋁、雙(2-甲基-4-甲氧基-8-羥基喹啉)鋁-μ-氧代-雙(2-甲基-4-甲氧基-8-羥基喹啉)鋁、雙(2-甲基-5-氰基-8-羥基喹啉)鋁-μ-氧代-雙(2-甲基-5-氰基-8-羥基喹啉)鋁、雙(2-甲基-5-三氟甲基-8-羥基喹啉)鋁-μ-氧代-雙(2-甲基-5-三氟甲基-8-羥基喹啉)鋁、雙(10-羥基苯并[h]喹啉)鈹等。
該羥基喹啉系金屬錯合物可使用公知的原料與公知的合成方法來製造。
各式的ϕ為n價的芳基環(較佳為n價的苯環、萘環、蒽環、芴環、苯并芴環、萉環、菲環或三伸苯環),n為1~4的整數,「噻唑系取代基」或「苯并噻唑系取代基」為所述式(ETM-2)、式(ETM-2-1)及式(ETM-2-2)的「吡啶系取代基」中的吡啶基取代為下述噻唑基或苯并噻唑基的取代基,噻唑衍生物及苯并噻唑衍生物中的至少一個氫亦可由氘取代。
[化192]
ϕ進而佳為蒽環或芴環,該情況下的結構可引用所述式(ETM-2-1)或式(ETM-2-2)中的說明,各式中的R11
~R18
可引用所述式(ETM-2-1)或式(ETM-2-2)中的說明。另外,所述式(ETM-2-1)或式(ETM-2-2)中以鍵結有兩個吡啶系取代基的形態進行了說明,但將該些取代為噻唑系取代基(或苯并噻唑系取代基)時,可由噻唑系取代基(或苯并噻唑系取代基)取代兩個吡啶系取代基(即n=2),亦可由噻唑系取代基(或苯并噻唑系取代基)取代任一個吡啶系取代基而由R11
~R18
取代另一個吡啶系取代基(即n=1)。進而,例如亦可由噻唑系取代基(或苯并噻唑系取代基)取代所述式(ETM-2-1)中的R11
~R18
的至少一個而由R11
~R18
取代「吡啶系取代基」。
該些噻唑衍生物或苯并噻唑衍生物可使用公知的原料與公知的合成方法來製造。
於電子傳輸層或電子注入層中,進而亦可包含能夠將形成電子傳輸層或電子注入層的材料還原的物質。該還原性物質只要是具有一定的還原性的物質,則可使用各種物質,例如可適宜地使用選自由鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、鹼金屬的氧化物、鹼金屬的鹵化物、鹼土金屬的氧化物、鹼土金屬的鹵化物、稀土金屬的氧化物、稀土金屬的鹵化物、鹼金屬的有機錯合物、鹼土金屬的有機錯合物及稀土金屬的有機錯合物所組成的群組中的至少一個。
作為較佳的還原性物質,可列舉:Na(功函數為2.36 eV)、K(功函數為2.28 eV)、Rb(功函數為2.16 eV)或Cs(功函數為1.95 eV)等鹼金屬、或者Ca(功函數為2.9 eV)、Sr(功函數為2.0 eV~2.5 eV)或Ba(功函數為2.52 eV)等鹼土金屬,特佳為功函數為2.9 eV以下的物質。該些中,更佳的還原性物質為K、Rb或Cs的鹼金屬,進而佳為Rb或Cs,最佳為Cs。該些鹼金屬的還原能力特別高,藉由向形成電子傳輸層或電子注入層的材料中添加比較少量的該些鹼金屬,可謀求有機EL元件中的發光亮度的提昇或長壽命化。另外,作為功函數為2.9 eV以下的還原性物質,亦較佳為兩種以上的所述鹼金屬的組合,特佳為包含Cs的組合,例如Cs與Na、Cs與K、Cs與Rb、或Cs與Na及K的組合。藉由包含Cs,可有效率地發揮還原能力,藉由添加至形成電子傳輸層或電子注入層的材料中,可謀求有機EL元件中的發光亮度的提昇或長壽命化。
所述電子輸注入層用材料及電子傳輸層用材料亦可作為如下的高分子化合物或其高分子交聯體、或者如下的懸掛型高分子化合物或其懸掛型高分子交聯體而用於電子層用材料中,其中,所述高分子化合物是使於所述電子輸注入層用材料及電子傳輸層用材料中取代有反應性取代基的反應性化合物作為單體而進行高分子化而成,所述懸掛型高分子化合物是使主鏈型高分子與所述反應性化合物反應而成。作為該情況下的反應性取代基,可引用式(1)所表示的多環芳香族化合物中的說明。
關於此種高分子化合物及高分子交聯體的用途的詳細情況,於後文敘述。
<有機電致發光元件中的陰極>
陰極108發揮經由電子注入層107及電子傳輸層106而將電子注入至發光層105的作用。
作為形成陰極108的材料,若為可將電子高效地注入至有機層的物質,則並無特別限定,可使用與形成陽極102的材料相同的材料。其中,較佳為錫、銦、鈣、鋁、銀、銅、鎳、鉻、金、鉑、鐵、鋅、鋰、鈉、鉀、銫及鎂等金屬或該些的合金(鎂-銀合金、鎂-銦合金、氟化鋰/鋁等鋁-鋰合金等)等。為了提高電子注入效率來提昇元件特性,有效的是鋰、鈉、鉀、銫、鈣、鎂或包含該些低功函數金屬的合金。然而,該些低功函數金屬通常多數情況下於大氣中不穩定。為了改善這一方面,已知有例如向有機層中摻雜微量的鋰、銫或鎂,並使用穩定性高的電極的方法。作為其他摻雜劑,亦能夠使用氟化鋰、氟化銫、氧化鋰及氧化銫之類的無機鹽。但是並不限定於該些。
進而,可列舉如下的較佳例:為了保護電極而將鉑、金、銀、銅、鐵、錫、鋁及銦等金屬,或使用了該些金屬的合金,以及二氧化矽、二氧化鈦及氮化矽等無機物,聚乙烯醇,氯乙烯,烴系高分子化合物等進行積層。該些電極的製作方法若為電阻加熱、電子束蒸鍍、濺鍍、離子鍍及塗佈等可取得導通的方法,則亦無特別限制。
<各層中可使用的黏結劑>
以上的電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層及電子注入層中所使用的材料可單獨地形成各層,亦能夠分散於作為高分子黏結劑的聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(N-乙烯咔唑)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚酯、聚碸、聚苯醚(polyphenylene oxide)、聚丁二烯、烴樹脂、酮樹脂、苯氧基樹脂、聚醯胺、乙基纖維素、乙酸乙烯酯樹脂、ABS樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂等溶劑可溶性樹脂,或者酚樹脂、二甲苯樹脂、石油樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂、環氧樹脂、矽酮樹脂等硬化性樹脂等中來使用。
<有機電致發光元件的製作方法>
構成有機EL元件的各層可藉由利用蒸鍍法、電阻加熱蒸鍍、電子束蒸鍍、濺鍍、分子積層法、印刷法、旋塗法或澆鑄法、塗佈法等方法將應構成各層的材料製成薄膜來形成。以所述方式形成的各層的膜厚並無特別限定,可根據材料的性質而適當設定,但通常為2 nm~5000 nm的範圍。膜厚通常可利用水晶振盪式膜厚測定裝置等來測定。於使用蒸鍍法進行薄膜化的情況下,其蒸鍍條件根據材料的種類、膜的目標結晶結構及締合結構等而不同。蒸鍍條件通常較佳為於舟皿(boat)的加熱溫度+50℃~+400℃、真空度10-6
Pa~10-3
Pa、蒸鍍速度0.01 nm/秒~50 nm/秒、基板溫度-150℃~+300℃、膜厚2 nm~5 μm的範圍內適當設定。
於對以所述方式獲得的有機EL元件施加直流電壓的情況下,只要將陽極作為+的極性,將陰極作為-的極性來施加即可,若施加2 V~40 V左右的電壓,則可自透明或半透明的電極側(陽極或陰極、及兩者)觀測到發光。另外,該有機EL元件於施加有脈衝電流或交流電流的情況下亦發光。再者,施加的交流的波形可為任意。
繼而,作為製作有機EL元件的方法的一例,對包括陽極/電洞注入層/電洞傳輸層/包含主體材料與摻雜劑材料的發光層/電子傳輸層/電子注入層/陰極的有機EL元件的製作方法進行說明。
<蒸鍍法>
於適當的基板上,利用蒸鍍法等形成陽極材料的薄膜來製作陽極後,於該陽極上形成電洞注入層及電洞傳輸層的薄膜。於其上對主體材料與摻雜劑材料進行共蒸鍍而形成薄膜來作為發光層,於該發光層上形成電子傳輸層、電子注入層,進而利用蒸鍍法等形成包含陰極用物質的薄膜來作為陰極,藉此獲得目標有機EL元件。再者,於所述有機EL元件的製作中,亦能夠使製作順序相反,而以陰極、電子注入層、電子傳輸層、發光層、電洞傳輸層、電洞注入層、陽極的順序製作。
<濕式成膜法>
準備可形成有機EL元件的各有機層的低分子化合物作為液狀的有機層形成用組成物,並使用其來實施濕式成膜法。於不存在將該低分子化合物溶解的適當的有機溶媒的情況下,亦可自作為於該低分子化合物中取代有反應性取代基的反應性化合物而具有溶解性功能的其他單體或使其與主鏈型高分子一同進行高分子化而成的高分子化合物等來準備有機層形成用組成物。
濕式成膜法通常藉由經過如下步驟而形成塗膜,所述步驟為於基板上塗佈有機層形成用組成物的塗佈步驟以及自經塗佈的有機層形成用組成物中去除溶媒的乾燥步驟。於所述高分子化合物具有交聯性取代基的情況(亦將其稱為交聯性高分子化合物)下,藉由該乾燥步驟來進一步交聯而形成高分子交聯體。根據塗佈步驟的不同,將使用旋塗機的方法稱為旋塗法,將使用狹縫塗佈機的方法稱為狹縫塗佈法,將使用版的方法稱為凹版、平版、反向平版、柔版印刷法,將使用噴墨印表機的方法稱為噴墨法,將噴附為霧狀的方法稱為噴霧法。乾燥步驟中有風乾、加熱、減壓乾燥等方法。乾燥步驟可僅進行一次,亦可使用不同的方法或條件而進行多次。另外,例如亦可如於減壓下的煅燒般併用不同的方法。
濕式成膜法為使用溶液的成膜法,例如為一部分印刷法(噴墨法)、旋塗法或澆鑄法、塗佈法等。濕式成膜法與真空蒸鍍法不同,無需使用昂貴的真空蒸鍍裝置,可於大氣壓下進行成膜。並且,濕式成膜法可實現大面積化或連續生產,從而製造成本降低。
另一方面,當與真空蒸鍍法比較時,存在濕式成膜法難以積層化的情況。於使用濕式成膜法製作積層膜的情況下,需要防止由上層的組成物引起底層的溶解,且運用控制了溶解性的組成物、底層的交聯及正交溶媒(Orthogonal solvent,互相不溶解的溶媒)等。但是,即便使用該些技術,亦存在難以將濕式成膜法用於所有膜的塗佈的情況。
因此,通常採用如下方法:使用濕式成膜法僅製成若干層,利用真空蒸鍍法製成剩餘層,從而製作有機EL元件。
例如,以下表示一部分應用濕式成膜法而製作有機EL元件的程序。
(程序1)陽極的利用真空蒸鍍法進行的成膜
(程序2)包含電洞注入層用材料的電洞注入層形成用組成物的利用濕式成膜法進行的成膜
(程序3)包含電洞傳輸層用材料的電洞傳輸層形成用組成物的利用濕式成膜法進行的成膜
(程序4)包含主體材料與摻雜劑材料的發光層形成用組成物的利用濕式成膜法進行的成膜
(程序5)電子傳輸層的利用真空蒸鍍法進行的成膜
(程序6)電子注入層的利用真空蒸鍍法進行的成膜
(程序7)陰極的利用真空蒸鍍法進行的成膜
藉由經過該程序,可獲得包括陽極/電洞注入層/電洞傳輸層/包含主體材料與摻雜劑材料的發光層/電子傳輸層/電子注入層/陰極的有機EL元件。
當然,藉由存在防止底層的發光層溶解的手段,並且使用與所述程序相反地自陰極側進行成膜的手段等,作為包含電子傳輸層用材料或電子注入層用材料的層形成用組成物來準備,可藉由濕式成膜法對該些進行成膜。
<其他成膜法>
有機層形成用組成物的成膜化可使用雷射加熱描繪法(雷射誘導熱成像(laser induced thermal imaging),LITI)。LITI為利用雷射對附著於基材上的化合物進行加熱蒸鍍的方法,且可將有機層形成用組成物用於塗佈在基材上的材料中。
<任意的步驟>
於成膜的各步驟的前後,亦可適宜加入適當的處理步驟、清洗步驟及乾燥步驟。作為處理步驟,例如可列舉:曝光處理、電漿表面處理、超音波處理、臭氧處理、使用適當溶媒的清洗處理及加熱處理等。進而亦可列舉製作堤部(bank)的一系列步驟。
堤部的製作可使用光微影技術。作為可利用光微影的堤部材料,可使用正型抗蝕劑材料及負型抗蝕劑材料。另外,亦可使用噴墨法、凹版平版印刷、反向平版印刷、網版印刷等可製成圖案的印刷法。此時,亦可使用永久抗蝕劑材料。
作為堤部中使用的材料,可列舉多糖類及其衍生物、具有羥基的乙烯性單體的均聚物及共聚物、生物高分子化合物、聚丙烯醯基化合物、聚酯、聚苯乙烯、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚硫醚、聚碸、聚伸苯(polyphenylene)、聚苯醚、聚胺基甲酸酯、(甲基)丙烯酸環氧酯、(甲基)丙烯酸三聚氰胺酯、聚烯烴、環狀聚烯烴、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚聚合物(ABS)、矽酮樹脂、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚乙酸酯、聚降冰片烯、合成橡膠、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯等氟化聚合物、氟烯烴-碳氫烯烴的共聚聚合物、氟碳聚合物,但並不僅限定於此。
<濕式成膜法中所使用的有機層形成用組成物>
有機層形成用組成物是使可形成有機EL元件的各有機層的低分子化合物、或將該低分子化合物加以高分子化而成的高分子化合物溶解於有機溶媒中而獲得。例如,發光層形成用組成物含有至少一種作為摻雜劑材料的多環芳香族化合物(或其高分子化合物)作為第一成分、至少一種主體材料作為第二成分、至少一種有機溶媒作為第三成分。第一成分作為由該組成物所獲得的發光層的摻雜劑成分而發揮功能,第二成分作為發光層的主體成分而發揮功能。第三成分作為將組成物中的第一成分與第二成分溶解的溶媒而發揮功能,並於塗佈時藉由第三成分自身的經控制的蒸發速度而賦予平滑且均勻的表面形狀。
<有機溶媒>
有機層形成用組成物包含至少一種有機溶媒。於成膜時控制有機溶媒的蒸發速度,藉此可控制及改善成膜性及塗膜的缺陷的有無、表面粗糙度、平滑性。另外,於使用噴墨法成膜時,可控制噴墨頭的針孔處的彎液面穩定性,並可控制·改善噴出性。並且,藉由控制膜的乾燥速度及衍生物分子的配向,可改善具有由該有機層形成用組成物所獲得的發光層的有機EL元件的電特性、發光特性、效率及壽命。
(1)有機溶媒的物性
至少一種有機溶媒的沸點為130℃~300℃,更佳為140℃~270℃,進而佳為150℃~250℃。就噴墨的噴出性的觀點而言,較佳為沸點高於130℃的情況。另外,就塗膜的缺陷、表面粗糙度、殘留溶媒及平滑性的觀點而言,較佳為沸點低於300℃的情況。就良好的噴墨噴出性、成膜性、平滑性及低殘留溶媒的觀點而言,有機溶媒更佳為包含兩種以上的有機溶媒的構成。另一方面,視情況,考慮到搬運性等,亦可為藉由自有機層形成用組成物中去除溶媒而製成為固體狀態的組成物。
進而,有機溶媒包括對於溶質的至少一種而言的良溶媒(good solvent,GS)與不良溶媒(poor solvent,PS),特佳為良溶媒(GS)的沸點(BPGS
)低於不良溶媒(PS)的沸點(BPPS
)的構成。
藉由添加高沸點的不良溶媒,而於成膜時低沸點的良溶媒先揮發,組成物中的含有物的濃度與不良溶媒的濃度增加並促進快速成膜。藉此,可獲得缺陷少、表面粗糙度小、平滑性高的塗膜。
溶解度之差(SGS
-SPS
)較佳為1%以上,更佳為3%以上,進而佳為5%以上。沸點之差(BPPS
-BPGS
)較佳為10℃以上,更佳為30℃以上,進而佳為50℃以上。
有機溶媒於成膜後藉由真空、減壓、加熱等乾燥步驟而自塗膜中被去除。於進行加熱的情況下,就改善塗佈成膜性的觀點而言,較佳為於溶質的至少一種的玻璃轉移溫度(Tg)+30℃以下進行。另外,就削減殘留溶媒的觀點而言,較佳為於溶質的至少一種的玻璃轉移溫度(Tg)-30℃以上進行加熱。即便加熱溫度低於有機溶媒的沸點,由於膜薄,有機溶媒亦被充分地去除。另外,可於不同的溫度下進行多次乾燥,亦可併用多個乾燥方法。
(2)有機溶媒的具體例
作為有機層形成用組成物中使用的有機溶媒,可列舉烷基苯系溶媒、苯基醚系溶媒、烷基醚系溶媒、環狀酮系溶媒、脂肪族酮系溶媒、單環性酮系溶媒、具有二酯骨架的溶媒及含氟系溶媒等,作為具體例,可列舉戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇、十四醇、己烷-2-醇、庚烷-2-醇、辛烷-2-醇、癸烷-2-醇、十二烷-2-醇、環己醇、α-萜品醇、β-萜品醇、γ-萜品醇、δ-萜品醇、萜品醇(混合物)、乙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇乙基甲基醚、二乙二醇異丙基甲基醚、二丙二醇單甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇丁基甲基醚、三丙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇單丁醚、乙二醇單苯醚、三乙二醇單甲醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇丁基甲基醚、聚乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、2,6-二甲吡啶、2-氟-間二甲苯、3-氟-鄰二甲苯、2-氯苯并三氟化物、枯烯、甲苯、2-氯-6-氟甲苯、2-氟苯甲醚、苯甲醚、2,3-二甲基吡嗪、溴苯、4-氟苯甲醚、3-氟苯甲醚、3-三氟甲基苯甲醚、均三甲苯、1,2,4-三甲基苯、第三丁基苯、2-甲基苯甲醚、苯乙醚、苯并二噁茂、4-甲基苯甲醚、第二丁基苯、3-甲基苯甲醚、4-氟-3-甲基苯甲醚、異丙基甲苯(cymene)、1,2,3-三甲基苯、1,2-二氯苯、2-氟苯甲腈、4-氟鄰二甲氧苯、2,6-二甲基苯甲醚、正丁基苯、3-氟苯甲腈、十氫萘、新戊基苯、2,5-二甲基苯甲醚、2,4-二甲基苯甲醚、苯甲腈、3,5-二甲基苯甲醚、二苯醚、1-氟-3,5-二甲氧基苯、苯甲酸甲酯、異戊基苯、3,4-二甲基苯甲醚、鄰甲苯甲腈、正戊基苯、鄰二甲氧苯、1,2,3,4-四氫萘、苯甲酸乙酯、正己基苯、苯甲酸丙酯、環己基苯、1-甲基萘、苯甲酸丁酯、2-甲基聯苯、3-苯氧基甲苯、2,2'-二甲基聯苯、十二基苯、二戊基苯、四甲基苯、三甲氧基苯、三甲氧基甲苯、2,3-二氫苯并呋喃、1-甲基-4-(丙氧基甲基)苯、1-甲基-4-(丁氧基甲基)苯、1-甲基-4-(戊氧基甲基)苯、1-甲基-4-(己氧基甲基)苯、1-甲基-4-(庚氧基甲基)苯苄基丁基醚、苄基戊基醚、苄基己基醚、苄基庚基醚、苄基辛基醚等,但並不僅限定於此。另外,溶媒可單獨使用,亦可進行混合。
<任意成分>
有機層形成用組成物亦可於不損及其性質的範圍內含有任意成分。作為任意成分,可列舉黏合劑及界面活性劑等。
(1)黏合劑
有機層形成用組成物亦可含有黏合劑。關於黏合劑,於成膜時,在形成膜的同時將所獲得的膜與基板接合。另外,於該有機層形成用組成物中發揮使其他成分溶解、分散及黏結的作用。
作為有機層形成用組成物中使用的黏合劑,例如可列舉丙烯酸樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯基醇共聚物、丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile- ethylene-styrene,AES)樹脂、離聚物(ionomer)、氯化聚醚、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride)、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、鐵氟龍(Teflon)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene,ABS)樹脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile-Styrene,AS)樹脂、酚樹脂、環氧樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、醇酸樹脂、聚胺基甲酸酯、以及所述樹脂及聚合物的共聚物,但並不僅限定於此。
有機層形成用組成物中使用的黏合劑可僅為一種,亦可混合使用多種。
(2)界面活性劑
例如為了控制有機層形成用組成物的膜面均勻性、膜表面的親溶媒性及撥液性,有機層形成用組成物亦可含有界面活性劑。界面活性劑根據親水性基的結構而被分類為離子性及非離子性,進而根據疏水性基的結構而被分類為烷基系及矽系以及氟系。另外,根據分子的結構而被分類為分子量比較小且具有單純結構的單分子系及分子量大且具有側鏈或分支的高分子系。另外,根據組成而被分類為單一系、混合有兩種以上的界面活性劑及基材的混合系。作為該有機層形成用組成物中可使用的界面活性劑,可使用所有種類的界面活性劑。
作為界面活性劑,例如可列舉:珀利弗洛(Polyflow)No.45、珀利弗洛(Polyflow)KL-245、珀利弗洛(Polyflow)No.75、珀利弗洛(Polyflow)No.90、珀利弗洛(Polyflow)No.95(商品名,共榮社化學工業(股)製造),迪斯帕畢克(Disperbyk)161、迪斯帕畢克(Disperbyk)162、迪斯帕畢克(Disperbyk)163、迪斯帕畢克(Disperbyk)164、迪斯帕畢克(Disperbyk)166、迪斯帕畢克(Disperbyk)170、迪斯帕畢克(Disperbyk)180、迪斯帕畢克(Disperbyk)181、迪斯帕畢克(Disperbyk)182、畢克(BYK)300、畢克(BYK)306、畢克(BYK)310、畢克(BYK)320、畢克(BYK)330、畢克(BYK)342、畢克(BYK)344、畢克(BYK)346(商品名,日本畢克化學(BYK-Chemie Japan)(股)製造),KP-341、KP-358、KP-368、KF-96-50CS、KF-50-100CS(商品名,信越化學工業(股)製造),沙福隆(Surflon)SC-101、沙福隆(Surflon)KH-40(商品名,清美化學(Seimi Chemical)(股)製造),福傑特(Ftergent)222F、福傑特(Ftergent)251、FTX-218(商品名,尼奧斯(NEOS)(股)製造),艾福拓(EFTOP)EF-351、艾福拓(EFTOP)EF-352、艾福拓(EFTOP)EF-601、艾福拓(EFTOP)EF-801、艾福拓(EFTOP)EF-802(商品名,三菱材料(Mitsubishi Material)(股)製造),美佳法(Megafac)F-470、美佳法(Megafac)F-471、美佳法(Megafac)F-475、美佳法(Megafac)R-08、美佳法(Megafac)F-477、美佳法(Megafac)F-479、美佳法(Megafac)F-553、美佳法(Megafac)F-554(商品名,迪愛生(DIC)(股)製造),氟烷基苯磺酸鹽、氟烷基羧酸鹽、氟烷基聚氧乙烯醚、氟烷基碘化銨、氟烷基甜菜鹼、氟烷基磺酸鹽、二甘油四(氟烷基聚氧乙烯醚)、氟烷基三甲基銨鹽、氟烷基胺基磺酸鹽、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯月桂酸酯、聚氧乙烯油酸酯、聚氧乙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂基胺、脫水山梨糖醇月桂酸酯、脫水山梨糖醇棕櫚酸酯、脫水山梨糖醇硬脂酸酯、脫水山梨糖醇油酸酯、脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇月桂酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇棕櫚酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇硬脂酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇油酸酯、聚氧乙烯萘基醚、烷基苯磺酸鹽及烷基二苯基醚二磺酸鹽。
另外,界面活性劑可使用一種,亦可併用兩種以上。
<有機層形成用組成物的組成及物性>
考慮到有機層形成用組成物中的各成分的良好的溶解性、保存穩定性及成膜性、以及由該有機層形成用組成物所獲得的塗膜的優質膜質且使用噴墨法時的良好的噴出性、具有使用該組成物而製作的有機層的有機EL元件的良好的電特性、發光特性、效率、壽命的觀點來決定有機層形成用組成物中的各成分的含量。例如,於發光層形成用組成物的情況下,較佳為:第一成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為0.0001重量%~2.0重量%,第二成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為0.0999重量%~8.0重量%,第三成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為90.0重量%~99.9重量%。
更佳為:第一成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為0.005重量%~1.0重量%,第二成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為0.095重量%~4.0重量%,第三成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為95.0重量%~99.9重量%。進而佳為:第一成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為0.05重量%~0.5重量%,第二成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為0.25重量%~2.5重量%,第三成分相對於發光層形成用組成物的總重量而為97.0重量%~99.7重量%。
有機層形成用組成物可藉由利用公知的方法對所述成分適當選擇進行攪拌、混合、加熱、冷卻、溶解、分散等而製造。另外,亦可於製備後適當選擇進行過濾、脫氣(亦稱為除氣)、離子交換處理及惰性氣體置換·封入處理等。
關於有機層形成用組成物的黏度,高黏度者可獲得良好的成膜性與使用噴墨法時的良好的噴出性。另一方面,低黏度者容易製作薄膜。因此,該有機層形成用組成物的黏度較佳為於25℃下的黏度為0.3 mPa·s~3 mPa·s,更佳為1 mPa·s~3 mPa·s。本發明中,黏度是使用圓錐平板型旋轉黏度計(cone-plate type)測定的值。
關於有機層形成用組成物的表面張力,低者可獲得良好的成膜性及無缺陷的塗膜。另一方面,高者可獲得良好的噴墨噴出性。因此,該有機層形成用組成物的黏度較佳為於25℃下的表面張力為20 mN/m~40 mN/m,更佳為20 mN/m~30 mN/m。本發明中,表面張力是使用懸滴法測定的值。
<交聯性高分子化合物:通式(XLP-1)所表示的化合物>
繼而,針對所述高分子化合物具有交聯性取代基的情況進行說明。此種交聯性高分子化合物例如為下述通式(XLP-1)所表示的化合物。
[化193]
式(XLP-1)中,
MUx、ECx及k與所述式(SPH-1)中的MU、EC及k為相同定義,其中,式(XLP-1)所表示的化合物具有至少一個交聯性取代基(XLS),較佳為具有交聯性取代基的一價或二價的芳香族化合物的含量於分子中為0.1重量%~80重量%。
具有交聯性取代基的一價或二價的芳香族化合物的含量較佳為0.5重量%~50重量%,更佳為1重量%~20重量%。
L分別獨立地為單鍵、-O-、-S-、>C=O、-O-C(=O)-、碳數1~12的伸烷基、碳數1~12的氧伸烷基及碳數1~12的聚氧伸烷基。於所述取代基中,較佳為式(XLS-1)、式(XLS-2)、式(XLS-3)、式(XLS-9)、式(XLS-10)或式(XLS-17)所表示的基團,更佳為式(XLS-1)、式(XLS-3)或式(XLS-17)所表示的基團。
<高分子化合物及交聯性高分子化合物的製造方法>
關於高分子化合物及交聯性高分子化合物的製造方法,以所述式(SPH-1)所表示的化合物及式(XLP-1)所表示的化合物為例進行說明。該些化合物可將公知的製造方法適當組合而合成。
作為反應中所使用的溶媒,可列舉芳香族溶媒、飽和/不飽和烴溶媒、醇溶媒、醚系溶媒等,例如可列舉:二甲氧基乙烷、2-(2-甲氧基乙氧基)乙烷、2-(2-乙氧基乙氧基)乙烷等。
另外,反應亦可以兩相系統進行。於以兩相系統進行反應的情況下,視需要亦可加入四級銨鹽等相間轉移觸媒。
當製造式(SPH-1)的化合物及式(XLP-1)的化合物時,可以一階段來製造,亦可經由多階段來製造。另外,可藉由將原料全部放入至反應容器後開始反應的總括聚合法來進行,亦可藉由將原料滴加至反應容器的滴加聚合法來進行,還可藉由產物隨著反應的進行而沈澱的沈澱聚合法來進行,可將該些方法適當組合來合成。例如,當以一階段來合成式(SPH-1)所表示的化合物時,藉由在將單體單元(MU)及封端單元(EC)加入至反應容器的狀態下進行反應而獲得目標物。另外,當以多階段來合成通式(SPH-1)所表示的化合物時,藉由在使單體單元(MU)聚合至目標分子量後加入封端單元(EC)並加以反應而獲得目標物。若以多階段加入不同種類的單體單元(MU)來進行反應,則可製作對於單體單元的結構而言具有濃度梯度的聚合物。另外,製備前驅物聚合物後,可藉由後續反應而獲得作為目標物的聚合物。
另外,若選擇單體單元(MU)的聚合性基,則可控制聚合物的一次結構。例如,如合成流程的1~3所示,能夠合成具有無規的一次結構的聚合物(合成流程的1)、具有規則的一次結構的聚合物(合成流程的2及3)等,且可根據目標物進行適當組合來使用。進而,若使用具有三個以上的聚合性基的單體單元,則可合成超支化聚合物(hyperbranched polymer)或樹枝狀聚合物(dendrimer)。
作為本發明中可使用的單體單元,可依據日本專利特開2010-189630號公報、國際公報第2012/086671號、國際公開第2013/191088號、國際公開第2002/045184號、國際公開第2011/049241號、國際公開第2013/146806號、國際公開第2005/049546號、國際公開第2015/145871號、日本專利特開2010-215886號、日本專利特開2008-106241號公報、日本專利特開2010-215886號公報、國際公開第2016/031639號、日本專利特開2011-174062號公報、國際公開第2016/031639號、國際公開第2016/031639號、國際公開第2002/045184號中記載的方法來合成。
另外,關於具體的聚合物合成程序,可依據日本專利特開2012-036388號公報、國際公開第2015/008851號、日本專利特開2012-36381號公報、日本專利特開2012-144722號公報、國際公開第2015/194448號、國際公開第2013/146806號、國際公開第2015/145871號、國際公開第2016/031639號、國際公開第2016/125560號、國際公開第2016/031639號、國際公開第2016/031639號、國際公開第2016/125560號、國際公開第2015/145871號、國際公開第2011/049241號、日本專利特開2012-144722號公報中記載的方法來合成。
<有機電致發光元件的應用例>
另外,本發明亦能夠應用於具備有機EL元件的顯示裝置或具備有機EL元件的照明裝置等中。
具備有機EL元件的顯示裝置或照明裝置可藉由將本實施形態的有機EL元件與公知的驅動裝置連接等公知的方法來製造,且可適當使用直流驅動、脈衝驅動、交流驅動等公知的驅動方法來進行驅動。
作為顯示裝置,例如可列舉:彩色平板顯示器等面板顯示器、撓性彩色有機電致發光(EL)顯示器等撓性顯示器等(例如,參照日本專利特開平10-335066號公報、日本專利特開2003-321546號公報、日本專利特開2004-281086號公報等)。另外,作為顯示器的顯示方式,例如可列舉矩陣(matrix)及/或分段(segment)方式等。再者,矩陣顯示與分段顯示亦可於相同的面板中共存。
於矩陣中,將用於顯示的畫素二維地配置成格子狀或馬賽克狀等,利用畫素的集合來顯示文字或圖像。畫素的形狀或尺寸是根據用途來決定。例如於個人電腦、監視器、電視機的圖像及文字顯示中,通常使用一邊為300 μm以下的四邊形的畫素,另外,於顯示面板之類的大型顯示器的情況下,使用一邊為mm級的畫素。於單色顯示的情況下,只要排列相同顏色的畫素即可,於彩色顯示的情況下,使紅、綠、藍的畫素並排來顯示。該情況下,典型的有三角型(delta type)與條紋型(stripe type)。而且,作為該矩陣的驅動方法,可為線序(line-sequential)驅動方法或主動矩陣的任一者。線序驅動有結構簡單這一優點,但於考慮到動作特性的情況下,有時主動矩陣更優異,因此驅動方法亦需要根據用途而區分使用。
於分段方式(類型)中,以顯示事先所決定的資訊的方式形成圖案,並使所決定的區域發光。例如可列舉:數位時鐘或溫度計上的時刻或溫度顯示、音訊機器或電磁爐等的動作狀態顯示及汽車的面板顯示等。
作為照明裝置,例如可列舉:室內照明等的照明裝置、液晶顯示裝置的背光(backlight)等(例如,參照日本專利特開2003-257621號公報、日本專利特開2003-277741號公報、日本專利特開2004-119211號公報等)。背光主要為了提昇不進行自發光的顯示裝置的視認性而使用,其用於液晶顯示裝置、時鐘、音訊裝置、汽車面板、顯示板及標識等中。尤其,作為液晶顯示裝置、其中薄型化正成為課題的個人電腦用途的背光,若考慮到現有方式者因包含螢光燈或導光板而難以薄型化,則使用了本實施形態的發光元件的背光具有薄型、輕量的特徵。
3-2. 其他有機器件
除所述有機電致發光元件以外,本發明的多環芳香族化合物可用於有機場效電晶體或有機薄膜太陽電池等的製作。
有機場效電晶體是利用藉由電壓輸入所產生的電場來控制電流的電晶體,除源電極與汲電極以外,設置有閘電極。所述有機場效電晶體為如下的電晶體:若對閘電極施加電壓,則產生電場,可任意地阻斷於源電極與汲電極間流動的電子(或電洞)的流動來控制電流。與單一電晶體(雙極電晶體)相比,場效電晶體容易小型化,從而常用作構成積體電路等的元件。
有機場效電晶體的結構通常只要使源電極及汲電極接觸使用本發明的多環芳香族化合物所形成的有機半導體活性層來設置,進而隔著與有機半導體活性層接觸的絕緣層(介電體層)來設置閘電極即可。作為其元件結構,例如可列舉以下的結構。
(1)基板/閘電極/絕緣體層/源電極·汲電極/有機半導體活性層
(2)基板/閘電極/絕緣體層/有機半導體活性層/源電極·汲電極
(3)基板/有機半導體活性層/源電極·汲電極/絕緣體層/閘電極
(4)基板/源電極·汲電極/有機半導體活性層/絕緣體層/閘電極
如此構成的有機場效電晶體可應用為主動矩陣驅動方式的液晶顯示器、或有機電致發光顯示器的畫素驅動開關元件等。
有機薄膜太陽電池具有於玻璃等透明基板上積層有ITO等的陽極、電洞傳輸層、光電轉換層、電子傳輸層、陰極的結構。光電轉換層於陽極側具有p型半導體層,於陰極側具有n型半導體層。本發明的多環芳香族化合物根據其物性,能夠用作電洞傳輸層、p型半導體層、n型半導體層、電子傳輸層的材料。本發明的多環芳香族化合物於有機薄膜太陽電池中可作為電洞傳輸材料或電子傳輸材料而發揮功能。有機薄膜太陽電池除所述以外,亦可適當具備電洞阻擋層、電子阻擋層、電子注入層、電洞注入層、平滑化層等。於有機薄膜太陽電池中,可適當選擇有機薄膜太陽電池中所使用的已知的材料來組合使用。
[實施例]
以下,藉由實施例來更具體地說明本發明,但本發明並不限定於該些實施例。首先,關於多環芳香族化合物的合成例,於以下進行說明。
於氮氣環境下,使4-(第三戊基)苯胺(15.0 g)溶解於乙腈(150 ml)中,於冰浴冷卻下向其中滴加溴(22.5 g),攪拌0.5小時。反應後,向反應液中加入水與乙酸乙酯並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-A)(20.0 g)。
[化201]
於氮氣環境下,使氯化銅(10.1 g)、中間物(I-A)(20.0 g)溶解於乙腈(100 ml)中,並於60℃下向其中滴加溶解於乙腈(50 ml)中的亞硝酸第三丁酯(9.6 g),於60℃下攪拌0.5小時。反應後,向反應液中加入稀鹽酸與乙酸乙酯並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯/庚烷=1/4(容量比))對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-B)(19.0 g)。
[化202]
於氮氣環境下,將中間物(I-B)(10.0 g)、雙(4-第三丁基苯基)胺(18.2 g)、作為鈀觸媒的二氯雙[(二-第三丁基(4-二甲基胺基苯基)膦基)鈀(Pd-132,0.21 g)、第三丁醇鈉(NaOtBu,7.1 g)及二甲苯(100 ml)放入至燒瓶中,於100℃下加熱1小時。反應後,向反應液中加入水與甲苯并進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-C)(18.0 g)。
[化203]
於氮氣環境下,且於0℃下向放入有中間物(I-C)(18.0 g)及第三丁基苯(500 ml)的燒瓶中加入1.56 M的第三丁基鋰戊烷溶液(28.9 ml)。滴加結束後,昇溫至70℃並攪拌0.5小時後,將沸點低於第三丁基苯的成分減壓餾去。冷卻至-50℃並加入三溴化硼(11.3 g),昇溫至室溫並攪拌0.5小時。其後,再次冷卻至0℃並加入N,N-二異丙基乙胺(5.8 g),於室溫下攪拌至發熱結束後,昇溫至100℃並加熱攪拌1小時。將反應液冷卻至室溫,並依次加入利用冰浴進行了冷卻的乙酸鈉水溶液、乙酸乙酯來進行分液。將有機層濃縮後,利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)進行精製。利用氯苯使所得的粗產物進行再結晶,藉此獲得化合物(1-151)(7.1 g)。
[化204]
藉由NMR測定來確認所獲得的化合物的結構。1
H-NMR(CDCl3
):δ = 0.49 (t, 3H), 0.92 (s, 6H), 1.28 (q, 2H), 1.46 (s, 18H), 1.47 (s, 18H), 6.05 (s, 2H), 6.77 (d, 2H), 7.28 (m, 4H), 7.50 (m, 2H), 7.67 (m, 4H), 8.97 (d, 2H).
於氮氣環境下,將2,3-二氯苯胺(15.0 g)、1-溴-4-第三戊基苯(52.6 g)、作為鈀觸媒的Pd-132(1.32 g)、NaOtBu(22.0 g)及二甲苯(150 ml)放入至燒瓶中,於130℃下加熱4小時。反應後,向反應液中加入水與乙酸乙酯並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯/庚烷=1/1(容量比))對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-D)(38.0 g)。
[化206]
於氮氣環境下,將中間物(I-D)(15.0 g)、雙(4-第三丁基苯基)胺(8.4 g)、作為鈀觸媒的Pd-132(0.21 g)、NaOtBu(4.3 g)及二甲苯(60 ml)放入至燒瓶中,於120℃下加熱1小時。反應後,向反應液中加入水與乙酸乙酯並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-E)(15.0 g)。
[化207]
於氮氣環境下,且於0℃下向放入有中間物(I-E)(15.0 g)及第三丁基苯(120 ml)的燒瓶中加入1.56 M的第三丁基鋰戊烷溶液(27.5 ml)。滴加結束後,昇溫至70℃並攪拌0.5小時後,將沸點低於第三丁基苯的成分減壓餾去。冷卻至-50℃並加入三溴化硼(10.7 g),昇溫至室溫並攪拌0.5小時。其後,再次冷卻至0℃並加入N,N-二異丙基乙胺(5.5 g),於室溫下攪拌至發熱結束後,昇溫至100℃並加熱攪拌1小時。將反應液冷卻至室溫,並依次加入利用冰浴進行了冷卻的乙酸鈉水溶液、乙酸乙酯來進行分液。將有機層濃縮後,利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)進行精製。利用庚烷使所得的粗產物進行再沈澱,藉此獲得化合物(1-147)(6.5 g)。
[化208]
藉由NMR測定來確認所獲得的化合物的結構。1
H-NMR(CDCl3
):δ = 0.76 (t, 3H), 0.82 (t, 3H), 1.41 (s, 6H), 1.44 (s, 6H), 1.46 (s, 9H), 1.47 (s, 9H), 1.76 (q, 4H), 6.13 (dd, 2H), 6.73 (d, 1H), 6.75 (d, 1H), 7.28 (m, 5H), 7.45 (dd, 1H), 7.52 (dd, 1H), 7.61 (d, 2H), 7.67 (d, 2H), 8.91 (d, 1H), 8.97 (d, 1H).
於氮氣環境下,將中間物(I-D)(15.0 g)、雙(4-第三戊基苯基)胺(9.3 g)、作為鈀觸媒的Pd-132(0.21 g)、NaOtBu(4.3 g)及二甲苯(60 ml)放入至燒瓶中,於120℃下加熱1.5小時。反應後,向反應液中加入水與乙酸乙酯並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-F)(14.5 g)。
[化210]
於氮氣環境下,且於0℃下向放入有中間物(I-F)(14.5 g)及第三丁基苯(120 ml)的燒瓶中加入1.56 M的第三丁基鋰戊烷溶液(25.6 ml)。滴加結束後,昇溫至70℃並攪拌0.5小時後,將沸點低於第三丁基苯的成分減壓餾去。冷卻至-50℃並加入三溴化硼(10.0 g),昇溫至室溫並攪拌0.5小時。其後,再次冷卻至0℃並加入N,N-二異丙基乙胺(5.1 g),於室溫下攪拌至發熱結束後,昇溫至100℃並加熱攪拌1小時。將反應液冷卻至室溫,並依次加入利用冰浴進行了冷卻的乙酸鈉水溶液、乙酸乙酯來進行分液。將有機層濃縮後,利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)進行精製。利用庚烷使所得的粗產物進行再沈澱,藉此獲得化合物(1-142)(5.7 g)。
[化211]
藉由NMR測定來確認所獲得的化合物的結構。1
H-NMR(CDCl3
):δ = 0.76 (t, 6H), 0.82 (t, 6H), 1.42 (s, 12H), 1.44 (s, 12H), 1.76 (m, 8H), 6.12 (d, 2H), 6.73 (d, 2H), 7.23 (t, 1H), 7.30 (d, 4H), 7.44 (dd, 2H), 7.61 (d, 4H), 8.89 (d, 2H).
於氮氣環境下,將中間物(I-B)(7.0 g)、雙(4-第三戊基苯基)胺(14.0 g)、作為鈀觸媒的Pd-132(0.15 g)、NaOtBu(4.9 g)及二甲苯(80 ml)放入至燒瓶中,於100℃下加熱1小時。反應後,向反應液中加入水與甲苯并進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-G)(9.8 g)。
[化213]
於氮氣環境下,且於0℃下向放入有中間物(I-G)(9.8 g)及第三丁基苯(80 ml)的燒瓶中加入1.56 M的第三丁基鋰戊烷溶液(15.8 ml)。滴加結束後,昇溫至70℃並攪拌0.5小時後,將沸點低於第三丁基苯的成分減壓餾去。冷卻至-50℃並加入三溴化硼(6.2 g),昇溫至室溫並攪拌0.5小時。其後,再次冷卻至0℃並加入N,N-二異丙基乙胺(3.2 g),於室溫下攪拌至發熱結束後,昇溫至100℃並加熱攪拌1小時。將反應液冷卻至室溫,並依次加入利用冰浴進行了冷卻的乙酸鈉水溶液、乙酸乙酯來進行分液。將有機層濃縮後,利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)進行精製。利用庚烷使所得的粗產物進行再沈澱,藉此獲得化合物(1-401)(4.9 g)。
[化214]
藉由NMR測定來確認所獲得的化合物的結構。1
H-NMR(CDCl3
):δ = 0.48 (t, 3H), 0.75 (m, 12H), 0.90 (s, 6H), 1.27 (q, 2H), 1.42 (s, 12H), 1.44 (s, 12H), 1.76 (m, 8H), 6.03 (s, 2H), 6.80 (d, 2H), 7.29 (d, 4H), 7.43 (dd, 2H), 7.61 (d, 4H), 8.88 (d, 2H).
於氮氣環境下,將3,4,5-三氯苯胺(15.0 g)、碘苯(46.7 g)、作為鈀觸媒的Pd-132(0.54 g)、NaOtBu(18.3 g)及二甲苯(150 ml)放入至燒瓶中,於120℃下加熱2小時。反應後,向反應液中加入水與乙酸乙酯並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-H)(49.7 g)。
[化216]
於氮氣環境下,將中間物(I-H)(10.0 g)、雙(4-第三戊基苯基)胺(19.5 g)、作為鈀觸媒的雙(二亞苄基丙酮)鈀(0)(Pd(dba)2
,0.33 g)、2-二環己基膦基-2',6'-二甲氧基聯苯(Sphos,0.59 g)、NaOtBu(6.9 g)及二甲苯(80 ml)放入至燒瓶中,於100℃下加熱1小時。反應後,向反應液中加入水與甲苯并進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-I)(16.0 g)。
[化217]
於氮氣環境下,且於0℃下向放入有中間物(I-I)(16.0 g)及第三丁基苯(100 ml)的燒瓶中加入1.56 M的第三丁基鋰戊烷溶液(22.1 ml)。滴加結束後,昇溫至70℃並攪拌0.5小時後,將沸點低於第三丁基苯的成分減壓餾去。冷卻至-50℃並加入三溴化硼(9.0 g),昇溫至室溫並攪拌0.5小時。其後,再次冷卻至0℃並加入N,N-二異丙基乙胺(4.6 g),於室溫下攪拌至發熱結束後,昇溫至100℃並加熱攪拌1小時。將反應液冷卻至室溫,並依次加入利用冰浴進行了冷卻的乙酸鈉水溶液、乙酸乙酯來進行分液。將有機層濃縮後,利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)進行精製。利用庚烷使所得的粗產物進行再沈澱,藉此獲得化合物(1-171)(8.5 g)。
[化218]
藉由NMR測定來確認所獲得的化合物的結構。1
H-NMR(CDCl3
):δ = 0.62 (t, 6H), 0.75 (t, 6H), 1.29 (s, 12H), 1.43 (s, 12H), 1.62 (q, 4H), 1.75 (q, 4H), 5.63 (s, 2H), 6.70 (d, 2H), 6.86 (m, 2H), 6.92 (d, 4H), 7.05 (m, 4H), 7.14 (d, 4H), 7.38 (m, 6H), 8.85 (d, 2H).
於氮氣環境下,將1,3-二溴-5-第三丁基-2-氯苯(10.0 g)、雙(4-第三戊基苯基)胺(20.9 g)、作為鈀觸媒的Pd-132(0.22 g)、NaOtBu(7.4 g)及二甲苯(100 ml)放入至燒瓶中,於100℃下加熱1小時。反應後,向反應液中加入水與乙酸乙酯並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-J)(20.0 g)。
[化220]
於氮氣環境下,且於0℃下向放入有中間物(I-J)(20.0 g)及第三丁基苯(100 ml)的燒瓶中加入1.56 M的第三丁基鋰戊烷溶液(32.7 ml)。滴加結束後,昇溫至70℃並攪拌0.5小時後,將沸點低於第三丁基苯的成分減壓餾去。冷卻至-50℃並加入三溴化硼(12.8 g),昇溫至室溫並攪拌0.5小時。其後,再次冷卻至0℃並加入N,N-二異丙基乙胺(6.6 g),於室溫下攪拌至發熱結束後,昇溫至100℃並加熱攪拌1小時。將反應液冷卻至室溫,並依次加入利用冰浴進行了冷卻的乙酸鈉水溶液、乙酸乙酯來進行分液。將有機層濃縮後,利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)進行精製。利用庚烷使所得的粗產物進行再沈澱,藉此獲得化合物(1-141)(9.1 g)。
[化221]
藉由NMR測定來確認所獲得的化合物的結構。1
H-NMR(CDCl3
):δ = 0.75 (m, 12H), 0.96 (s, 9H), 1.42 (s, 12H), 1.44 (s, 12H), 1.75 (m, 8H), 6.08 (s, 2H), 6.78 (d, 2H), 7.29 (d, 4H), 7.43 (dd, 2H), 7.61 (d, 4H), 8.88 (d, 2H).
於氮氣環境下,將中間物(I-K)(15.0 g)、雙(4-第三戊基苯基)胺(8.0 g)、作為鈀觸媒的Pd-132(0.19 g)、NaOtBu(3.9 g)及二甲苯(60 ml)放入至燒瓶中,於120℃下加熱1小時。反應後,向反應液中加入水與乙酸乙酯並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-L)(15.2 g)。
[化223]
於氮氣環境下,且於0℃下向放入有中間物(I-L)(15.0 g)及第三丁基苯(120 ml)的燒瓶中加入1.56 M的第三丁基鋰戊烷溶液(27.0 ml)。滴加結束後,昇溫至70℃並攪拌0.5小時後,將沸點低於第三丁基苯的成分減壓餾去。冷卻至-50℃並加入三溴化硼(10.5 g),昇溫至室溫並攪拌0.5小時。其後,再次冷卻至0℃並加入N,N-二異丙基乙胺(5.4 g),於室溫下攪拌至發熱結束後,昇溫至100℃並加熱攪拌1小時。將反應液冷卻至室溫,並依次加入利用冰浴進行了冷卻的乙酸鈉水溶液、乙酸乙酯來進行分液。將有機層濃縮後,利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)進行精製。利用庚烷使所得的粗產物進行再沈澱,藉此獲得化合物(1-406)(6.9 g)。
[化224]
藉由NMR測定來確認所獲得的化合物的結構。1
H-NMR(CDCl3
):δ = 0.75 (t, 3H), 0.81 (t, 3H), 1.43 (s, 12H), 1.47 (s, 18H), 1.76 (quin, 4H), 2.16 (s, 3H), 5.95 (d, 2H), 6.68 (d, 2H), 7.28 (m, 4H), 7.42 (dd, 1H), 7.49 (dd, 1H), 7.61 (d, 2H), 7.67 (d, 2H), 8.89 (d, 1H), 8.95 (d, 1H).
於氮氣環境下,將2,3-二氯-5-甲基苯胺(7.0 g)、1-溴-4-第三戊基苯(19.9 g)、作為鈀觸媒的Pd-132(0.28 g)、NaOtBu(9.6 g)及二甲苯(70 ml)放入至燒瓶中,於120℃下加熱3小時。反應後,向反應液中加入水與乙酸乙酯並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-M)(12.0 g)。
[化226]
於氮氣環境下,將中間物(I-M)(11.0 g)、雙(4-第三戊基苯基)胺(6.1 g)、作為鈀觸媒的Pd-132(0.17 g)、NaOtBu(3.4 g)及二甲苯(50 ml)放入至燒瓶中,於120℃下加熱1小時。反應後,向反應液中加入水與乙酸乙酯並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-N)(12.5 g)。
[化227]
於氮氣環境下,且於0℃下向放入有中間物(I-N)(12.5 g)及第三丁基苯(100 ml)的燒瓶中加入1.56 M的第三丁基鋰戊烷溶液(21.6 ml)。滴加結束後,昇溫至70℃並攪拌0.5小時後,將沸點低於第三丁基苯的成分減壓餾去。冷卻至-50℃並加入三溴化硼(8.4 g),昇溫至室溫並攪拌0.5小時。其後,再次冷卻至0℃並加入N,N-二異丙基乙胺(4.4 g),於室溫下攪拌至發熱結束後,昇溫至100℃並加熱攪拌1小時。將反應液冷卻至室溫,並依次加入利用冰浴進行了冷卻的乙酸鈉水溶液、乙酸乙酯來進行分液。將有機層濃縮後,利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)進行精製。利用庚烷使所得的粗產物進行再沈澱,藉此獲得化合物(1-146)(6.9 g)。
[化228]
藉由NMR測定來確認所獲得的化合物的結構。1
H-NMR(CDCl3
):δ = 0.75 (t, 6H), 0.81 (t, 6H), 1.42 (s, 12H), 1.43 (s, 12H), 1.76 (quin, 8H), 2.15 (s, 3H), 5.93 (s, 2H), 6.68 (d, 2H), 7.28 (m, 4H), 7.42 (dd, 2H), 7.61 (d, 4H), 8.88 (d, 2H).
於氮氣環境下,將中間物(I-K)(8.0 g)、雙(4-第三辛基苯基)胺(6.5 g)、作為鈀觸媒的Pd-132(0.13 g)、NaOtBu(2.6 g)及二甲苯(40 ml)放入至燒瓶中,於120℃下加熱1小時。反應後,向反應液中加入水與乙酸乙酯並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-O)(11.5 g)。
[化230]
於氮氣環境下,且於0℃下向放入有中間物(I-O)(11.5 g)及第三丁基苯(90 ml)的燒瓶中加入1.56 M的第三丁基鋰戊烷溶液(18.5 ml)。滴加結束後,昇溫至70℃並攪拌0.5小時後,將沸點低於第三丁基苯的成分減壓餾去。冷卻至-50℃並加入三溴化硼(7.2 g),昇溫至室溫並攪拌0.5小時。其後,再次冷卻至0℃並加入N,N-二異丙基乙胺(3.7 g),於室溫下攪拌至發熱結束後,昇溫至100℃並加熱攪拌1小時。將反應液冷卻至室溫,並依次加入利用冰浴進行了冷卻的乙酸鈉水溶液、乙酸乙酯來進行分液。將有機層濃縮後,利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)進行精製。利用庚烷使所得的粗產物進行再沈澱,藉此獲得化合物(1-403)(4.6 g)。
[化231]
藉由NMR測定來確認所獲得的化合物的結構。1
H-NMR(CDCl3
):δ = 0.74 (s, 9H), 0.84 (s, 9H), 1.46 (s, 9H), 1.47 (s, 9H), 1.51 (s, 6H), 1.54 (s, 6H), 1.82 (s, 2H), 1.86 (s, 2H), 2.12 (s, 3H), 5.94 (d, 2H), 6.68 (d, 1H), 6.74 (d, 1H), 7.28 (m, 4H), 7.45 (dd, 1H), 7.49 (dd, 1H), 7.68 (m, 4H), 8.93 (d, 1H), 8.97 (d, 1H).
於氮氣環境下,將4-(第三戊基)苯酚(24.3 g)、2-溴-5-氯-1,3-二氟苯(16.0 g)、碳酸鉀(29.2 g)及N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP,80 ml)放入至燒瓶中,於180℃下加熱4小時。將反應液冷卻至室溫,並依次加入利用冰浴進行了冷卻的乙酸鈉水溶液、甲苯來進行分液。反應後,向反應液中加入水與庚烷並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯/庚烷=1/2(容量比))對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-P)(27 g)。
[化233]
於氮氣環境下,且於0℃下向放入有1.3 M異丙基鎂氯化物-氯化鋰錯合物溶液(33 ml)及四氫呋喃(THF,50 ml)的燒瓶中加入中間物(I-P)(17.5 g)的四氫呋喃溶液(70 ml)。滴加結束後,昇溫至室溫並攪拌2小時。冷卻至0℃並加入2-異丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧雜環戊硼烷(8.8 g)的四氫呋喃溶液(15 ml),昇溫至室溫並攪拌2小時。向反應液中加入甲苯與飽和氯化銨水溶液並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。將有機層濃縮後,利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)進行精製,藉此獲得中間物(I-Q)(17.1 g)。
[化234]
於氮氣環境下,向放入有三溴化硼(25 g)及甲苯(25 ml)的燒瓶中加入N,N-二異丙基乙胺(3.9 g)。其後,加入中間物(I-Q)(5.6 g)的甲苯溶液(35 ml),於加熱回流下攪拌6小時。反應後,向反應液中加入水與庚烷並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用庚烷使所得的粗產物進行再沈澱,藉此獲得中間物(I-R)(3.0 g)。
[化235]
於氮氣環境下,將中間物(I-R)(11.0 g)、9,10-二氫-9,9-二甲基吖啶(1.0 g)、三-第三丁基鏻四氟硼酸鹽([(t-Bu)3
PH]BF4
,0.1 g)、作為鈀觸媒的Pd(dba)2
(0.05 g)、NaOtBu(0.65 g)及甲苯(40 ml)放入至燒瓶中,於加熱回流下加熱2小時。反應後,向反應液中加入水與甲苯并進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯/庚烷=1/1(容量比))對粗產物進行精製。利用庚烷使所得的粗產物進行再沈澱,藉此獲得化合物(1-502)(2.2 g)。
[化236]
藉由NMR測定來確認所獲得的化合物的結構。1
H-NMR(CDCl3
):δ = 0.79 (t, 6H), 1.48 (s, 12H), 1.72 (s, 6H), 1.80 (quin, 4H), 6.49 (d, 2H), 6.94-7.01 (m, 4H), 7.22 (s, 2H), 7.48-7.50 (m, 4H), 7.73 (dd, 2H), 8.71 (d, 2H).
於氮氣環境下,將3,4,5-三氯苯胺(20.0 g)、1-溴-4-第三戊基苯(48.6 g)、作為鈀觸媒的Pd-132(2.88 g)、NaOtBu(24.5 g)及二甲苯(200 ml)放入至燒瓶中,於120℃下加熱2小時。反應後,向反應液中加入水與乙酸乙酯並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-S)(49.7 g)。
[化238]
於氮氣環境下,將中間物(I-S)(22.4 g)、雙(4-第三戊基苯基)胺(28.4 g)、[(t-Bu)3
PH]BF4
(0.53 g)、作為鈀觸媒的Pd(dba)2
(0.84 g)、NaOtBu(11.0 g)及二甲苯(225 ml)放入至燒瓶中,於100℃下加熱1小時。反應後,向反應液中加入水與甲苯并進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-T)(31.2 g)。
[化239]
於氮氣環境下,且於0℃下向放入有中間物(I-T)(22.0 g)及第三丁基苯(100 ml)的燒瓶中加入1.56 M的第三丁基鋰戊烷溶液(25.0 ml)。滴加結束後,昇溫至70℃並攪拌0.5小時後,將沸點低於第三丁基苯的成分減壓餾去。冷卻至-50℃並加入三溴化硼(10.1 g),昇溫至室溫並攪拌0.5小時。其後,再次冷卻至0℃並加入N,N-二異丙基乙胺(5.2 g),於室溫下攪拌至發熱結束後,昇溫至100℃並加熱攪拌1小時。將反應液冷卻至室溫,並依次加入利用冰浴進行了冷卻的乙酸鈉水溶液、乙酸乙酯來進行分液。將有機層濃縮後,利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)進行精製。利用庚烷使所得的粗產物進行再沈澱,藉此獲得化合物(1-163)(8.5 g)。
[化240]
藉由NMR測定來確認所獲得的化合物的結構。1
H-NMR(CDCl3
):δ = 0.63 (t, 6H), 0.69 (t, 6H), 0.74 (t, 6H), 1.22 (s, 12H), 1.28 (s, 12H), 1.43 (s, 12H), 1.56 (q, 4H), 1.62 (q, 4H), 1.74 (q, 4H), 5.84 (br, 2H), 6.63 (d, 2H), 6.79 (d, 4H), 6.99 (d, 4H), 7.14 (d, 4H), 7.37 (m, 6H), 8.83 (d, 2H).
於氮氣環境下,將中間物(I-U)(8.0 g)、雙(4-第三辛基苯基)胺(7.0 g)、作為鈀觸媒的Pd-132(0.13 g)、NaOtBu(2.6 g)及二甲苯(40 ml)放入至燒瓶中,於120℃下加熱1小時。反應後,向反應液中加入水與乙酸乙酯並進行攪拌後,將有機層分離並進行水洗。其後,對有機層進行濃縮而獲得粗產物。利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)對粗產物進行精製,藉此獲得中間物(I-V)(10.5 g)。
[化242]
於氮氣環境下,且於0℃下向放入有中間物(I-V)(10.5 g)及第三丁基苯(80 ml)的燒瓶中加入1.56 M的第三丁基鋰戊烷溶液(17.5 ml)。滴加結束後,昇溫至70℃並攪拌0.5小時後,將沸點低於第三丁基苯的成分減壓餾去。冷卻至-50℃並加入三溴化硼(6.7 g),昇溫至室溫並攪拌0.5小時。其後,再次冷卻至0℃並加入N,N-二異丙基乙胺(3.5 g),於室溫下攪拌至發熱結束後,昇溫至100℃並加熱攪拌1小時。將反應液冷卻至室溫,並依次加入利用冰浴進行了冷卻的乙酸鈉水溶液、乙酸乙酯來進行分液。將有機層濃縮後,利用矽膠短管柱(溶離液:甲苯)進行精製。利用庚烷使所得的粗產物進行再沈澱,藉此獲得化合物(1-412)(4.2 g)。
[化243]
藉由NMR測定來確認所獲得的化合物的結構。1
H-NMR(CDCl3
):δ = 0.75 (s, 9H), 0.86 (s, 9H), 1.45 (s, 9H), 1.48 (s, 9H), 1.50 (s, 6H), 1.54 (s, 6H), 1.83 (s, 2H), 1.87 (s, 2H), 6.13 (t, 2H), 6.72 (d, 1H), 6.74 (d, 1H), 7.22 (t, 1H), 7.28 (m, 4H), 7.45 (dd, 1H), 7.52 (dd, 1H), 7.68 (m, 4H), 8.94 (d, 1H), 8.98 (d, 1H).
藉由適當變更作為原料的化合物,可利用依據所述合成例的方法來合成本發明的其他多環芳香族化合物。
繼而,為了更詳細地說明本發明而示出使用了本發明的化合物的有機EL元件的實施例,但本發明並不限定於該些實施例。
<有機EL元件的評價>
製作實施例1-1~實施例1-8的有機EL元件,並測定1000 cd/m2
發光時的特性即電壓(V)、發光波長(nm)、外部量子效率(%)。
發光元件的量子效率有內部量子效率與外部量子效率,內部量子效率表示作為電子(或電洞)而注入至發光元件的發光層中的外部能量純粹地轉換為光子的比例。另一方面,外部量子效率是基於該光子釋放至發光元件的外部的量而算出,發光層中所產生的光子的一部分由發光元件的內部吸收或者持續反射而不釋放至發光元件的外部,因此外部量子效率低於內部量子效率。
外部量子效率的測定方法如下。使用愛德萬測試(Advantest)公司製造的電壓/電流產生器R6144,施加使元件的亮度達到1000 cd/m2
的電壓而使元件發光。使用拓普康(TOPCON)公司製造的分光放射亮度計SR-3AR,自相對於發光面而垂直的方向測定可見光區域的分光放射亮度。假定發光面為完全擴散面,將所測定的各波長成分的分光放射亮度的值除以波長能量並乘以π所獲得的數值為各波長下的光子數。繼而,於所觀測的全波長區域累計光子數,並設為自元件釋放出的總光子數。將施加電流值除以元電荷(elementary charge)所獲得的數值設為注入至元件中的載子(carrier)數,並將自元件釋放出的總光子數除以注入至元件中的載子數所獲得的數值為外部量子效率。
將所製作的實施例1-1~實施例1-8的有機EL元件的各層的材料構成、及EL特性資料示於下述表1A及表1B。
於表1A中,「HI」為N4
,N4'
-二苯基-N4
,N4'
-雙(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-[1,1'-聯苯基]-4,4'-二胺,「HAT-CN」為1,4,5,8,9,12-六氮雜三伸苯六甲腈,「HT-1」為N-([1,1'-聯苯]-4-基-9,9-二甲基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺[1,1'-聯苯]-4-胺,「HT-2」為N,N-雙(4-(二苯并[b,d]呋喃-4-基)苯基)-[1,1':4',1''-聯三苯]-4-胺,「BH-1」為2-(10-苯基蒽-9-基)萘并[2,3-b]苯并呋喃,「ET-1」為4,6,8,10-四苯基[1,4]苯并氧雜硼雜環己烯并[2,3,4-k1]苯氧硼雜環己烯,「ET-2」為3,3'-((2-苯基蒽-9,10-二基)雙(4,1-伸苯基))雙(4-甲基吡啶)。以下與「Liq」一併示出化學結構。
<實施例1-1>
以將藉由濺鍍而製膜為180 nm厚度的ITO研磨至150 nm的、26 mm×28 mm×0.7 mm的玻璃基板(光科學(Opto Science)(股)製造)作為透明支撐基板。將該透明支撐基板固定於市售的蒸鍍裝置(長州產業(股)製造)的基板固定器上,安裝分別加入有HI、HAT-CN、HT-1、HT-2、BH-1、化合物(1-151)、ET-1及ET-2的鉭製蒸鍍用舟皿、分別加入有Liq、LiF及鋁的氮化鋁製蒸鍍用舟皿。
於透明支撐基板的ITO膜上依次形成下述各層。將真空槽減壓至5×10-4
Pa為止,首先,對HI進行加熱,以膜厚成為40 nm的方式進行蒸鍍,繼而,對HAT-CN進行加熱,以膜厚成為5 nm的方式進行蒸鍍,繼而,對HT-1進行加熱,以膜厚成為45 nm的方式進行蒸鍍,繼而,對HT-2進行加熱,以膜厚成為10 nm的方式進行蒸鍍,從而形成包含四層的電洞層。繼而,對BH-1與化合物(1-151)同時進行加熱,以膜厚成為25 nm的方式進行蒸鍍來形成發光層。以BH-1與化合物(1-151)的重量比成為約98對2的方式調節蒸鍍速度。進而,對ET-1進行加熱,以膜厚成為5 nm的方式進行蒸鍍,繼而,對ET-2與Liq同時進行加熱,以膜厚成為25 nm的方式進行蒸鍍,從而形成包含兩層的電子層。以ET-2與Liq的重量比成為約50對50的方式調節蒸鍍速度。各層的蒸鍍速度為0.01 nm/秒~1 nm/秒。其後,對LiF進行加熱,以膜厚成為1 nm的方式以0.01 nm/秒~0.1 nm/秒的蒸鍍速度進行蒸鍍,繼而,對鋁進行加熱,以膜厚成為100 nm的方式進行蒸鍍來形成陰極,從而獲得有機EL元件。
將ITO電極作為陽極、LiF/鋁電極作為陰極來施加直流電壓,測定1000 cd/m2
發光時的特性,結果獲得波長465 nm的藍色發光,驅動電壓為3.66 V,外部量子效率為8.73%。
<實施例1-2~實施例1-8>
利用依據實施例1-1的方法來製作有機EL元件(表1A),並測定EL特性(表1B)。
<塗佈型有機EL元件的評價>
繼而,針對塗佈形成有機層而獲得的有機EL元件進行說明。
<高分子主體化合物:SPH-101的合成>
依據國際公開第2015/008851號中記載的方法來合成SPH-101。獲得於M1的附近鍵結有M2或M3的共聚物,根據裝入比推測:各單元為50:26:24(莫耳比)。
[化245]
<高分子電洞傳輸化合物:XLP-101的合成>
依據日本專利特開2018-61028號公報中記載的方法來合成XLP-101。獲得於M7的附近鍵結有M2或M3的共聚物,根據裝入比推測:各單元為40:10:50(莫耳比)。
[化246]
<實施例3~實施例10>
製備形成各層的材料的塗佈用溶液,並製作塗佈型有機EL元件。
<發光層形成用組成物(1)的製備>
藉由將下述成分攪拌至成為均勻的溶液為止,從而製備發光層形成用組成物(1)。將所製備的發光層形成用組成物旋塗於玻璃基板,且於減壓下進行加熱乾燥,藉此獲得不存在膜缺陷、平滑性優異的塗佈膜。
化合物(A) 0.04重量%
SPH-101 1.96重量%
二甲苯 69.00重量%
十氫萘 29.00重量%
再者,化合物(A)為使通式(1)所表示的多環芳香族化合物、其多聚體、所述多環芳香族化合物或其多聚體作為單體(即,該單體具有反應性取代基)加以高分子化而成的高分子化合物、或者使該高分子化合物進一步交聯而成的高分子交聯體。用以獲得高分子交聯體的高分子化合物具有交聯性取代基。
<聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽(Poly3,4-ethylene dioxythiophene/polystyrene sulfonate,PEDOT:PSS)溶液>
使用市售的PEDOT:PSS溶液(克萊沃斯(Clevios)(TM) P VP AI4083,PEDOT:PSS的水分散液,賀利氏控股(Heraeus Holdings)公司製造)。
[化248]
<OTPD溶液的製備>
使OTPD(LT-N159,發光技術公司(Luminescence Technology Corp)公司製造)及IK-2(光陽離子聚合起始劑,桑亞普羅(Sanapro)公司製造)溶解於甲苯中,從而製備OTPD濃度為0.7重量%、IK-2濃度為0.007重量%的OTPD溶液。
[化249]
<XLP-101溶液的製備>
使XLP-101以0.6重量%的濃度溶解於二甲苯中,從而製備0.7重量%的XLP-101溶液。
<實施例3>
於蒸鍍有厚度為150 nm的ITO的玻璃基板上,旋塗PEDOT:PSS溶液,於200℃的加熱板上煅燒1小時,藉此製成膜厚40 nm的PEDOT:PSS膜(電洞注入層)。繼而,旋塗OTPD溶液,於80℃的加熱板上乾燥10分鐘後,利用曝光機以曝光強度100 mJ/cm2
進行曝光,於100℃的加熱板上煅燒1小時,藉此製成不溶於溶液的膜厚30 nm的OTPD膜(電洞傳輸層)。繼而,旋塗發光層形成用組成物(1),於120℃的加熱板上煅燒1小時,藉此製成膜厚20 nm的發光層。
將所製作的多層膜固定於市售的蒸鍍裝置(昭和真空(股)製造)的基板固定器上,安裝加入有ET1的鉬製蒸鍍用舟皿、加入有LiF的鉬製蒸鍍用舟皿、加入有鋁的鎢製蒸鍍用舟皿。將真空槽減壓至5×10-4
Pa為止,然後,對ET1進行加熱,以膜厚成為30 nm的方式進行蒸鍍,從而形成電子傳輸層。將形成電子傳輸層時的蒸鍍速度設為1 nm/秒。其後,對LiF進行加熱,以膜厚成為1 nm的方式以0.01 nm/秒~0.1 nm/秒的蒸鍍速度進行蒸鍍。繼而,對鋁進行加熱,以膜厚成為100 nm的方式進行蒸鍍而形成陰極。以所述方式獲得有機EL元件。
<實施例4>
利用與實施例2相同的方法獲得有機EL元件。再者,關於電洞傳輸層,旋塗XLP-101溶液,於200℃的加熱板上煅燒1小時,藉此製成膜厚30 nm的膜。
<實施例5>
利用與實施例2相同的方法獲得有機EL元件。再者,關於電洞傳輸層,旋塗PCz溶液,於120℃的加熱板上煅燒1小時,藉此製成膜厚30 nm的膜。
<發光層形成用組成物(2)~發光層形成用組成物(4)的製備>
藉由將下述成分攪拌至成為均勻的溶液為止,從而製備發光層形成用組成物(2)。
化合物(A) 0.02重量%
mCBP 1.98重量%
甲苯 98.00重量%
藉由將下述成分攪拌至成為均勻的溶液為止,從而製備發光層形成用組成物(3)。
化合物(A) 0.02重量%
SPH-101 1.98重量%
二甲苯 98.00重量%
藉由將下述成分攪拌至成為均勻的溶液為止,從而製備發光層形成用組成物(4)。
化合物(A) 0.02重量%
DOBNA 1.98重量%
甲苯 98.00重量%
表4中,「mCBP」為3,3'-雙(N-咔唑基)-1,1'-聯苯,「DOBNA」為3,11-二-鄰甲苯基-5,9-二氧雜-13b-硼雜萘并[3,2,1-de]蒽,「TSPO1」為二苯基[4-(三苯基矽烷基)苯基]膦氧化物。以下示出化學結構。
[化251]
<實施例6>
於成膜有厚度為45 nm的ITO的玻璃基板上旋塗ND-3202(日產化學工業製造)溶液後,於大氣環境下以50℃加熱3分鐘,進而以230℃加熱15分鐘,藉此製成膜厚50 nm的ND-3202膜(電洞注入層)。繼而,旋塗XLP-101溶液,於氮氣環境下,於加熱板上以200℃加熱30分鐘,藉此製成膜厚20 nm的XLP-101膜(電洞傳輸層)。繼而,旋塗發光層形成用組成物(2),於氮氣環境下,以130℃加熱10分鐘,藉此製成20 nm的發光層。
將所製作的多層膜固定於市售的蒸鍍裝置(昭和真空(股)製造)的基板固定器上,安裝加入有TSPO1的鉬製蒸鍍用舟皿、加入有LiF的鉬製蒸鍍用舟皿、加入有鋁的鎢製蒸鍍用舟皿。將真空槽減壓至5×10-4
Pa為止,然後,對TSPO1進行加熱,以膜厚成為30 nm的方式進行蒸鍍,從而形成電子傳輸層。將形成電子傳輸層時的蒸鍍速度設為1 nm/秒。其後,對LiF進行加熱,以膜厚成為1 nm的方式以0.01 nm/秒~0.1 nm/秒的蒸鍍速度進行蒸鍍。繼而,對鋁進行加熱,以膜厚成為100 nm的方式進行蒸鍍而形成陰極。以所述方式獲得有機EL元件。
<實施例7及實施例8>
使用發光層形成用組成物(3)或發光層形成用組成物(4)並利用與實施例6同樣的方法而獲得有機EL元件。
<發光層形成用組成物(5)~發光層形成用組成物(7)的製備>
藉由將下述成分攪拌至成為均勻的溶液為止,從而製備發光層形成用組成物。
化合物(A) 0.02重量%
2PXZ-TAZ 0.18重量%
mCBP 1.80重量%
甲苯 98.00重量%
藉由將下述成分攪拌至成為均勻的溶液為止,從而製備發光層形成用組成物。
化合物(A) 0.02重量%
2PXZ-TAZ 0.18重量%
SPH-101 1.80重量%
二甲苯 98.00重量%
藉由將下述成分攪拌至成為均勻的溶液為止,從而製備發光層形成用組成物。
化合物(A) 0.02重量%
2PXZ-TAZ 0.18重量%
DOBNA 1.80重量%
甲苯 98.00重量%
<實施例9>
於成膜有厚度為45 nm的ITO的玻璃基板上旋塗ND-3202(日產化學工業製造)溶液後,於大氣環境下以50℃加熱3分鐘,進而以230℃加熱15分鐘,藉此製成膜厚50 nm的ND-3202膜(電洞注入層)。繼而,旋塗XLP-101溶液,於氮氣環境下,於加熱板上以200℃加熱30分鐘,藉此製成膜厚20 nm的XLP-101膜(電洞傳輸層)。繼而,旋塗發光層形成用組成物(5),於氮氣環境下,以130℃加熱10分鐘,藉此製成20 nm的發光層。
將所製作的多層膜固定於市售的蒸鍍裝置(昭和真空(股)製造)的基板固定器上,安裝加入有TSPO1的鉬製蒸鍍用舟皿、加入有LiF的鉬製蒸鍍用舟皿、加入有鋁的鎢製蒸鍍用舟皿。將真空槽減壓至5×10-4
Pa為止,然後,對TSPO1進行加熱,以膜厚成為30 nm的方式進行蒸鍍,從而形成電子傳輸層。將形成電子傳輸層時的蒸鍍速度設為1 nm/秒。其後,對LiF進行加熱,以膜厚成為1 nm的方式以0.01 nm/秒~0.1 nm/秒的蒸鍍速度進行蒸鍍。繼而,對鋁進行加熱,以膜厚成為100 nm的方式進行蒸鍍而形成陰極。以所述方式獲得有機EL元件。
<實施例10及實施例11>
使用發光層形成用組成物(6)或發光層形成用組成物(7)並利用與實施例9同樣的方法而獲得有機EL元件。
[產業上之可利用性]
本發明中,藉由提供新穎的三級烷基取代多環芳香族化合物,而可增加例如有機EL元件用材料等有機器件用材料的選項。另外,藉由將新穎的三級烷基取代多環芳香族化合物用作有機EL元件用材料,而可提供例如發光效率優異的有機EL元件、具備其的顯示裝置及具備其的照明裝置等。
100‧‧‧有機電致發光元件(有機EL元件)
101‧‧‧基板
102‧‧‧陽極
103‧‧‧電洞注入層
104‧‧‧電洞傳輸層
105‧‧‧發光層
106‧‧‧電子傳輸層
107‧‧‧電子注入層
108‧‧‧陰極
圖1是表示本實施形態的有機EL元件的概略剖面圖。
100‧‧‧有機電致發光元件(有機EL元件)
101‧‧‧基板
102‧‧‧陽極
103‧‧‧電洞注入層
104‧‧‧電洞傳輸層
105‧‧‧發光層
106‧‧‧電子傳輸層
107‧‧‧電子注入層
108‧‧‧陰極
Claims (35)
- 一種多環芳香族化合物或多環芳香族化合物的多聚體,其中所述多環芳香族化合物由下述通式(1)表示,所述多環芳香族化合物的多聚體具有多個下述通式(1)表示的結構, 所述式(1)中, A環、B環及C環分別獨立地為芳基環或雜芳基環,該些環中的至少一個氫可被取代, Y1 為B、P、P=O、P=S、Al、Ga、As、Si-R或Ge-R,所述Si-R及Ge-R的R為芳基、烷基或環烷基, X1 及X2 分別獨立地為>O、>N-R、>C(-R)2 、>S或>Se,所述>N-R的R為可被取代的芳基、可被取代的雜芳基、可被取代的烷基或可被取代的環烷基,所述>C(-R)2 的R為氫、可被取代的芳基、可被取代的烷基或可被取代的環烷基,另外,所述>N-R的R及/或所述>C(-R)2 的R可藉由連結基或單鍵而與所述A環、B環及/或C環鍵結, 式(1)所表示的化合物或結構中的至少一個氫可由氘、氰基或鹵素取代,而且, 式(1)所表示的化合物或結構中的至少一個氫是由所述通式(tR)所表示的基團取代, 所述式(tR)中,Ra 為碳數2~24的烷基,Rb 及Rc 分別獨立地為碳數1~24的烷基,所述烷基的任意的-CH2 -可由-O-取代,所述式(tR)所表示的基團於*處與所述式(1)所表示的化合物或結構中的至少一個氫進行取代。
- 如申請專利範圍第1項所述的多環芳香族化合物或其多聚體,其中 A環、B環及C環分別獨立地為芳基環或雜芳基環,該些環中的至少一個氫可由經取代或未經取代的芳基、經取代或未經取代的雜芳基、經取代或未經取代的二芳基胺基、經取代或未經取代的二雜芳基胺基、經取代或未經取代的芳基雜芳基胺基、經取代或未經取代的二芳基硼基(兩個芳基可經由單鍵或連結基而鍵結)、經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的環烷基、經取代或未經取代的烷氧基、或者經取代或未經取代的芳氧基取代,另外,該些環具有與包含Y1 、X1 及X2 的所述式中央的縮合二環結構共有鍵結的5員環或6員環, Y1 為B、P、P=O、P=S、Al、Ga、As、Si-R或Ge-R,所述Si-R及Ge-R的R為芳基、烷基或環烷基, X1 及X2 分別獨立地為>O、>N-R、>C(-R)2 、>S或>Se,所述>N-R的R為可由烷基或環烷基取代的芳基、可由烷基或環烷基取代的雜芳基、烷基或環烷基,所述>C(-R)2 的R為氫、可由烷基或環烷基取代的芳基、烷基或環烷基,另外,所述>N-R的R及/或所述>C(-R)2 的R可藉由-O-、-S-、-C(-R)2 -或單鍵而與所述A環、B環及/或C環鍵結,所述-C(-R)2 -的R為氫、烷基或環烷基, 式(1)所表示的化合物或結構中的至少一個氫可由氘、氰基或鹵素取代, 於多聚體的情況下,為具有2個或3個通式(1)所表示的結構的二聚體或三聚體,而且, 式(1)所表示的化合物或結構中的至少一個氫是由所述通式(tR)所表示的基團取代, 所述式(tR)中,Ra 為碳數2~24的烷基,Rb 及Rc 分別獨立地為碳數1~24的烷基,所述烷基的任意的-CH2 -可由-O-取代,所述式(tR)所表示的基團於*處與所述式(1)所表示的化合物或結構中的至少一個氫進行取代。
- 如申請專利範圍第1項所述的多環芳香族化合物,其由下述通式(2)表示, 所述式(2)中, R1 ~R11 分別獨立地為氫、芳基、雜芳基、二芳基胺基、二雜芳基胺基、芳基雜芳基胺基、二芳基硼基(兩個芳基可經由單鍵或連結基而鍵結)、烷基、環烷基、烷氧基或芳氧基,該些中的至少一個氫可由芳基、雜芳基、烷基或環烷基取代,另外,R1 ~R11 中鄰接的基團彼此可鍵結並與a環、b環或c環一同形成芳基環或雜芳基環,所形成的環中的至少一個氫可由芳基、雜芳基、二芳基胺基、二雜芳基胺基、芳基雜芳基胺基、二芳基硼基(兩個芳基可經由單鍵或連結基而鍵結)、烷基、環烷基、烷氧基或芳氧基取代,該些中的至少一個氫可由芳基、雜芳基、烷基或環烷基取代, Y1 為B、P、P=O、P=S、Al、Ga、As、Si-R或Ge-R,所述Si-R及Ge-R的R為碳數6~12的芳基、碳數1~6的烷基或碳數3~14的環烷基, X1 及X2 分別獨立地為>O、>N-R、>C(-R)2 、>S或>Se,所述>N-R的R為碳數6~12的芳基、碳數2~15的雜芳基、碳數1~6的烷基或碳數3~14的環烷基,所述>C(-R)2 的R為氫、碳數6~12的芳基、碳數1~6的烷基或碳數3~14的環烷基,另外,所述>N-R的R及/或所述>C(-R)2 的R可藉由-O-、-S-、-C(-R)2 -或單鍵而與所述a環、b環及/或c環鍵結,所述-C(-R)2 -的R為碳數1~6的烷基或碳數3~14的環烷基, 式(2)所表示的化合物中的至少一個氫可由氘、氰基或鹵素取代,而且, 式(2)所表示的化合物中的至少一個氫是由所述通式(tR)所表示的基團取代, 所述式(tR)中,Ra 為碳數2~24的烷基,Rb 及Rc 分別獨立地為碳數1~24的烷基,所述烷基的任意的-CH2 -可由-O-取代,所述式(tR)所表示的基團於*處與所述式(2)所表示的化合物中的至少一個氫進行取代。
- 如申請專利範圍第3項所述的多環芳香族化合物,其中 R1 ~R11 分別獨立地為氫、碳數6~30的芳基、碳數2~30的雜芳基、二芳基胺基(其中,芳基為碳數6~12的芳基)、二芳基硼基(其中,芳基為碳數6~12的芳基,且兩個芳基可經由單鍵或連結基而鍵結)、碳數1~24的烷基或碳數3~24的環烷基,另外,R1 ~R11 中鄰接的基團彼此可鍵結並與a環、b環或c環一同形成碳數9~16的芳基環或碳數6~15的雜芳基環,所形成的環中的至少一個氫可由碳數6~10的芳基、碳數1~12的烷基或碳數3~16的環烷基取代, Y1 為B、P、P=O、P=S或Si-R,所述Si-R的R為碳數6~10的芳基、碳數1~4的烷基或碳數5~10的環烷基, X1 及X2 分別獨立地為>O、>N-R、>C(-R)2 或>S,所述>N-R的R為碳數6~10的芳基、碳數1~4的烷基或碳數5~10的環烷基,所述>C(-R)2 的R為氫、碳數6~10的芳基、碳數1~4的烷基或碳數5~10的環烷基, 式(2)所表示的化合物中的至少一個氫可由氘、氰基或鹵素取代,而且, 式(2)所表示的化合物中的至少一個氫是由所述通式(tR)所表示的基團取代, 所述式(tR)中,Ra 為碳數2~24的烷基,Rb 及Rc 分別獨立地為碳數1~24的烷基,所述烷基的任意的-CH2 -可由-O-取代,所述式(tR)所表示的基團於*處與所述式(2)所表示的化合物中的至少一個氫進行取代。
- 如申請專利範圍第3項所述的多環芳香族化合物,其中 R1 ~R11 分別獨立地為氫、碳數6~16的芳基、碳數2~20的雜芳基、二芳基胺基(其中,芳基為碳數6~10的芳基)、二芳基硼基(其中,芳基為碳數6~10的芳基,且兩個芳基可經由單鍵或連結基而鍵結)、碳數1~12的烷基或碳數3~16的環烷基, Y1 為B、P、P=O或P=S, X1 及X2 分別獨立地為>O、>N-R或>C(-R)2 ,所述>N-R的R為碳數6~10的芳基、碳數1~4的烷基或碳數5~10的環烷基,所述>C(-R)2 的R為氫、碳數6~10的芳基、碳數1~4的烷基或碳數5~10的環烷基,而且, 式(2)所表示的化合物中的至少一個氫是由所述通式(tR)所表示的基團取代, 所述式(tR)中,Ra 為碳數2~24的烷基,Rb 及Rc 分別獨立地為碳數1~24的烷基,所述烷基的任意的-CH2 -可由-O-取代,所述式(tR)所表示的基團於*處與所述式(2)所表示的化合物中的至少一個氫進行取代。
- 如申請專利範圍第3項所述的多環芳香族化合物,其中 R1 ~R11 分別獨立地為氫、碳數6~16的芳基、二芳基胺基(其中,芳基為碳數6~10的芳基)、二芳基硼基(其中,芳基為碳數6~10的芳基,且兩個芳基可經由單鍵或連結基而鍵結)、碳數1~12的烷基或碳數3~16的環烷基, Y1 為B, X1 及X2 均為>N-R,或者X1 為>N-R且X2 為>O,所述>N-R的R為碳數6~10的芳基、碳數1~4的烷基或碳數5~10的環烷基,而且, 式(2)所表示的化合物中的至少一個氫是由所述通式(tR)所表示的基團取代, 所述式(tR)中,Ra 為碳數2~24的烷基,Rb 及Rc 分別獨立地為碳數1~24的烷基,所述烷基的任意的-CH2 -可由-O-取代,所述式(tR)所表示的基團於*處與所述式(2)所表示的化合物中的至少一個氫進行取代。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體,其由被所述通式(tR)所表示的基團取代的二芳基胺基、被所述通式(tR)所表示的基團取代的咔唑基或被所述通式(tR)所表示的基團取代的苯并咔唑基取代。
- 如申請專利範圍第3項至第6項中任一項所述的多環芳香族化合物,其中R2 為被所述通式(tR)所表示的基團取代的二芳基胺基或被所述通式(tR)所表示的基團取代的咔唑基。
- 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體,其中所述鹵素為氟。
- 一種反應性化合物,其由如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體取代有反應性取代基。
- 一種高分子化合物或高分子交聯體,其中所述高分子化合物是使如申請專利範圍第12項所述的反應性化合物作為單體進行高分子化而成,所述高分子交聯體是使所述高分子化合物進而交聯而成。
- 一種懸掛型高分子化合物或懸掛型高分子交聯體,其中所述懸掛型高分子化合物是使如申請專利範圍第12項所述的反應性化合物於主鏈型高分子上取代而成,所述懸掛型高分子交聯體是使所述懸掛型高分子化合物進而交聯而成。
- 一種有機器件用材料,其含有如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體。
- 一種有機器件用材料,其含有如申請專利範圍第12項所述的反應性化合物。
- 一種有機器件用材料,其含有如申請專利範圍第13項所述的高分子化合物或高分子交聯體。
- 一種有機器件用材料,其含有如申請專利範圍第14項所述的懸掛型高分子化合物或懸掛型高分子交聯體。
- 如申請專利範圍第15項至第18項中任一項所述的有機器件用材料,其中所述有機器件用材料為有機電致發光元件用材料、有機場效電晶體用材料或有機薄膜太陽電池用材料。
- 如申請專利範圍第19項所述的有機器件用材料,其中所述有機電致發光元件用材料為發光層用材料。
- 一種油墨組成物,其包含:如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體;以及有機溶媒。
- 一種油墨組成物,其包含:如申請專利範圍第12項所述的反應性化合物;以及有機溶媒。
- 一種油墨組成物,其包含:主鏈型高分子;如申請專利範圍第12項所述的反應性化合物;以及有機溶媒。
- 一種油墨組成物,其包含:如申請專利範圍第13項所述的高分子化合物或高分子交聯體;以及有機溶媒。
- 一種油墨組成物,其包含:如申請專利範圍第14項所述的懸掛型高分子化合物或懸掛型高分子交聯體;以及有機溶媒。
- 一種有機電致發光元件,其具有:一對電極,包含陽極及陰極;以及有機層,配置於所述一對電極之間,且含有如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體、如申請專利範圍第12項所述的反應性化合物、如申請專利範圍第13項所述的高分子化合物或高分子交聯體、或者如申請專利範圍第14項所述的懸掛型高分子化合物或懸掛型高分子交聯體。
- 一種有機電致發光元件,其具有:一對電極,包含陽極及陰極;以及發光層,配置於所述一對電極之間,且含有如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體、如申請專利範圍第12項所述的反應性化合物、如申請專利範圍第13項所述的高分子化合物或高分子交聯體、或者如申請專利範圍第14項所述的懸掛型高分子化合物或懸掛型高分子交聯體。
- 如申請專利範圍第27項所述的有機電致發光元件,其中所述發光層包括:主體;以及作為摻雜劑的所述多環芳香族化合物、其多聚體、反應性化合物、高分子化合物、高分子交聯體、懸掛型高分子化合物或懸掛型高分子交聯體。
- 如申請專利範圍第28項所述的有機電致發光元件,其中所述主體為蒽系化合物、芴系化合物、二苯并䓛系化合物或芘系化合物。
- 如申請專利範圍第26項至第29項中任一項所述的有機電致發光元件,其具有配置於所述陰極與所述發光層之間的電子傳輸層及/或電子注入層,且所述電子傳輸層及電子注入層中的至少一個含有選自由硼烷衍生物、吡啶衍生物、螢蒽衍生物、BO系衍生物、蒽衍生物、苯并芴衍生物、膦氧化物衍生物、嘧啶衍生物、咔唑衍生物、三嗪衍生物、苯并咪唑衍生物、啡啉衍生物及羥基喹啉系金屬錯合物所組成的群組中的至少一個。
- 如申請專利範圍第30項所述的有機電致發光元件,其中所述電子傳輸層及/或電子注入層進而含有選自由鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、鹼金屬的氧化物、鹼金屬的鹵化物、鹼土金屬的氧化物、鹼土金屬的鹵化物、稀土金屬的氧化物、稀土金屬的鹵化物、鹼金屬的有機錯合物、鹼土金屬的有機錯合物及稀土金屬的有機錯合物所組成的群組中的至少一個。
- 如申請專利範圍第26項至第31項中任一項所述的有機電致發光元件,其中電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層及電子注入層中的至少一個層包含:使可形成各層的低分子化合物作為單體進行高分子化而成的高分子化合物、或使所述高分子化合物進而交聯而成的高分子交聯體、或者使可形成各層的低分子化合物與主鏈型高分子反應而成的懸掛型高分子化合物、或使所述懸掛型高分子化合物進而交聯而成的懸掛型高分子交聯體。
- 一種顯示裝置或照明裝置,其包括如申請專利範圍第26項至第32項中任一項所述的有機電致發光元件。
- 一種發光層形成用組成物,其為用以塗佈形成有機電致發光元件的發光層的發光層形成用組成物,且包含: 至少一種如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的多環芳香族化合物或其多聚體作為第一成分; 至少一種主體材料作為第二成分;以及 至少一種有機溶媒作為第三成分。
- 一種有機電致發光元件,其具有:一對電極,包含陽極及陰極;以及發光層,配置於所述一對電極間,且將如申請專利範圍第34項所述的發光層形成用組成物塗佈·乾燥而形成。
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