TW201827563A - 有機電子材料、墨組成物、有機電子元件及有機電子元件的製造方法 - Google Patents

有機電子材料、墨組成物、有機電子元件及有機電子元件的製造方法 Download PDF

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吉成優規
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Abstract

本發明有關一種有機電子材料,其至少含有:由下述通式(1)表示的離子化合物、與具有電荷傳輸性單元之化合物。根據本發明,能夠提供一種有機電子材料,其能夠形成一種驅動電壓低且發光效率和壽命特性優異的有機電子元件。
Figure TW201827563A_A0001
通式(1)中,ArF表示氟芳基或氟雜芳基, Ra和Rb各自獨立地表示氫原子(H)、烷基、苯甲基、芳基或雜芳基,A表示陰離子。

Description

有機電子材料、墨組成物、有機電子元件及有機電子元件的製造方法
本發明有關一種有機電子材料,並進一步有關使用該有機電子材料而成的墨組成物、有機電子元件、有機電致發光元件、及有機電子元件的製造方法。
有機電子元件,是一種使用有機物來實行電性動作的元件。有機電子元件被期待能夠發揮省能源、低價格及高柔軟性這樣的特性,並在用以取代先前的無機半導體的技術方面受到注目,該無機半導體是將矽氧樹脂作成主體。
作為有機電子元件的一例,可列舉:有機電致發光元件(以下,有時亦稱為有機EL元件)、有機光電轉換元件、有機電晶體等。
有機電子元件之中,有機EL元件在下述方面亦受到注目,例如:用來取代白熱燈、充氣燈(gas filled lamp);大面積的固態光源用途。又,有機EL元件,在作為用以置換平板顯示器(FPD)領域中的液晶顯示器(LCD)的最具潛力的自發光顯示器,亦受到矚目,並朝著產品化發展。
在有機EL元件的領域中,以改善發光效率和壽命特性為目的、或以低驅動電壓化為目的,嘗試有一種方法,其在電荷傳輸性的化合物中混合電子接受性化合物來使用。
在這樣的技術中,認為可藉由生成下述化合物來謀求發光效率和壽命特性或驅動電壓的改善,該化合物是在混合電荷傳輸性化合物與電子接受性化合物時產生,並且是由電荷傳輸性化合物的自由基陽離子(radical cation)與相對陰離子(counter anion)構成。
例如,在專利文獻1中,揭示了一種組成物來作為電荷輸送膜用組成物,該組成物是由以特定的式子表示的離子化合物與電荷傳輸性化合物構成。
另一方面,有機EL元件從使用的材料和製膜的方法來看,可大致分為低分子型有機EL元件、高分子型有機EL元件這兩種。在高分子型有機EL元件中,有機材料是藉由高分子材料構成,相較於需要在真空系統中實行成膜的低分子型有機EL元件,因為高分子型EL元件能夠藉由印刷或噴墨等進行簡易成膜,所以在今後的大畫面有機EL顯示器方面是不可或缺的元件。
雖然至今已致力於實行低分子型有機EL元件、高分子型有機EL元件的研究,但是發光效率低、發光壽命短仍是重大的問題。作為解決該問題的其中一種手段,是針對低分子型有機EL元件實行了多層化。
因為低分子型有機EL元件是利用蒸鍍法來實行製膜,所以利用依序變更所採用的化合物並實行蒸鍍便能夠容易地達成多層化。另一方面,高分子型有機EL元件,則大多是使用印刷或噴墨這樣的濕式製程來實行製膜。在濕式製程所進行的多層化中,會產生當塗佈上層時會使下層溶解這樣的問題。因此,比起低分子型有機EL元件,高分子型有機EL元件的多層化較為困難,並且亦難以獲得發光效率的提升和壽命特性的改善效果。
為了解決這個問題,目前提案有數種方法。其中之一是利用溶解度的差異的方法。例如,一種雙層結構的元件,該雙層結構是由電洞注入層與發光層構成,該電洞注入層是由水溶性的聚噻吩:聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)構成,該發光層是使用甲苯等芳香族有機溶劑所製膜而成。此時,因為PEDOT:PSS層不會溶解在甲苯等芳香族溶劑中,所以能夠製成雙層結構。
又,專利文獻2中,為了克服上述在多層化中所欲解決的問題,揭示了一種方法,其利用矽氧烷化合物或環氧丙烷基、乙烯基等的聚合反應來使化合物的溶解度改變,而使薄膜不溶於溶劑。
如同上述,在有機電子元件中,以改善驅動電壓、發光效率、壽命特性等元件特性為目的,實行了各式各樣的研究,但是這些特性尚未充分地被改善,所以仍謀求進一步的改善。 [先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1:日本特開2006-233162號公報。 專利文獻2:國際公開第2008/010487號。
[發明所欲解決的問題] 有鑑於上述的問題,本發明的目的在於提供一種有機電子材料,其能夠形成一種驅動電壓低且發光效率和壽命特性優異的有機電子元件。又,進一步,本發明的目的在於提供一種使用該有機電子材料而成的墨組成物、有機電子元件、及該有機電子元件的製造方法。
本發明人努力研究的結果,發現一種有機電子材料能夠解決上述所欲解決的問題,進而完成本發明,該有機電子材料是組合具有特定的結構之離子化合物與具有電荷傳輸性單元之化合物而成。
[1] 本發明的其中一態樣,是有關一種有機電子材料,其至少含有:由下述通式(1)表示的離子化合物、與具有電荷傳輸性單元之化合物;通式(1)中,ArF表示氟芳基或氟雜芳基, Ra 和Rb 各自獨立地表示氫原子(H)、烷基、苯甲基、芳基或雜芳基, A表示陰離子。
[2] 本發明進一步的其中一態樣是有關上述有機電子材料,其中,上述陰離子是由下述通式(1b)~(5b)中任一通式表示:通式(1b)~(5b)中, Y1 ~Y6 各自獨立地表示單鍵或二價的連接基團, R1 ~R16 各自獨立地表示拉電子性的一價基團,選自R2 和R3 、R4 ~R6 的至少2個基團、選自R7 ~R10 的至少2個基團、或選自R11 ~R16 的至少2個基團,各自可以互相地鍵結而形成環, E1 表示氧原子,E2 表示氮原子,E3 表示碳原子,E4 表示硼原子或鎵原子,E5 表示磷原子或銻原子。
[3] 本發明進一步的其中一態樣是有關上述有機電子材料,其中,上述Ra 和Rb 的至少一方是烷基、苯甲基、芳基或雜芳基。
[4] 本發明進一步的其中一態樣是有關上述有機電子材料,其中,上述Ra 和Rb 的至少一方是烷基或苯甲基。
[5] 本發明進一步的其中一態樣是有關上述有機電子材料,其中,上述ArF是氟芳基。
[6] 本發明進一步的其中一態樣是有關上述有機電子材料,其中,上述電荷傳輸性單元是芳香族胺、咔唑或噻吩。
[7] 本發明進一步的其中一態樣是有關上述有機電子材料,其中,具有上述電荷傳輸性單元之化合物是聚合物或寡聚物。
[8] 本發明進一步的其中一態樣是有關上述有機電子材料,其中,具有電荷傳輸性單元之化合物具有1個以上的聚合性官能基。
[9] 本發明進一步的其中一態樣是有關上述有機電子材料,其中,上述聚合性官能基是選自由環氧丙烷基、環氧基及乙烯醚基所組成之群組中的至少1種。
[10] 本發明的另一態樣是有關一種墨組成物,其包含上述有機電子材料與溶劑。
[11] 本發明的另一態樣是有關有機電子元件,其具備有機層,該有機層是使用上述有機電子材料或上述墨組成物而成。
[12] 本發明進一步的其中一態樣是有關上述有機電子元件,其中,具備經多層化的有機層,該經多層化的有機層是在上述有機層上進一步形成別的有機層而成。
[13] 本發明進一步的其中一態樣是有關上述有機電子元件,其中,上述有機層和上述別的有機層的至少一層,是選自由電洞注入層、電洞傳輸層及發光層所組成之群組中的至少一種。
[14] 本發明進一步的其中一態樣是有關上述有機電子元件,其中,進一步包含基板,並且,上述基板是樹脂薄膜。
[15] 本發明進一步的其中一態樣是有關上述有機電子元件,其是有機電致發光元件。
[16] 本發明的其他一態樣是一種有機電子元件的製造方法,其包括成膜步驟,該成膜步驟使用上述有機電子材料、或上述墨組成物,並利用塗佈法來形成有機層。
[17] 本發明進一步的其中一態樣是有關上述有機電子元件的製造方法,其中,進一步包括不溶化步驟,該不溶化步驟使利用上述塗佈法而形成的有機層聚合而使該有機層不溶化。
[18] 本發明進一步的其中一態樣是有關上述有機電子元件的製造方法,其中,包括多層化步驟,該多層化步驟在已不溶化的有機層上進一步形成別的有機層。 [發明的功效]
根據本發明的實施形態,能夠提供一種有機電子材料,其能夠形成驅動電壓低且發光效率和壽命特性優異的有機電子元件。
<有機電子材料> 本實施形態的有機電子材料,其含有:由下述通式(1)表示的離子化合物、與具有電荷傳輸性單元之化合物。
通式(1)中,ArF表示氟芳基或氟雜芳基, Ra 和Rb 各自獨立地表示氫原子(H)、烷基、苯甲基、芳基或雜芳基, A表示陰離子。
在本實施形態中,由上述通式(1)表示的離子化合物,其特徵在於:鍵結於構成陽離子部位的N(氮)原子上的4個基團之中的至少1個為氫原子,且至少1個為-CH2 -Ar-F,亦即是由亞甲基、伸芳基或雜伸芳基、及氟基所構成的基團。
藉由使用由通式(1)表示的離子化合物,能夠將使用本實施形態的有機電子材料而形成的有機電子元件低驅動電壓化,並提高發光效率和壽命特性。 雖然獲得如此的效果的理由尚未明朗,但推測如下。在本實施形態的有機電子材料中,藉由含有具有特定的陽離子結構之通式(1)的離子化合物與電荷傳輸性化合物,會迅速引起電荷傳輸性化合物的摻雜。推測是藉此而電洞密度上昇,獲得電荷傳輸性的提升效果。
因此,使用本實施形態的有機電子材料而形成的層(以下亦記載為「有機層」),電荷傳輸性優異。所以,推定藉由在有機電子元件中使用該有機電子材料,獲得元件的低耗電力化、發光效率及壽命特性的提升效果。另外,此機制為推論,未對本發明進行任何限定。
又,在一實施形態,若使用由通式(1)表示的離子化合物,如同後述,當使用最高佔有分子軌域(HOMO;H ighestO ccupiedM olecularO rbital)較深的電荷傳輸性化合物時,亦有容易獲得電荷傳輸性提升的效果這樣的優點。
又,在一實施形態,藉由併用具有聚合性官能基之電荷傳輸性化合物與通式(1)的離子化合物,能夠提升有機電子材料的硬化性。這推定是因為通式(1)的離子化合物作為聚合起始劑發揮功能。藉此,能夠更容易進行有機電子元件的有機層的多層化。因此,藉由組合通式(1)的離子化合物與具有聚合性官能基之電荷傳輸性化合物,也有能夠合適地用於使用了塗佈法而成的積層元件這樣的優點。
在以下具體地說明由通式(1)表示的化合物之例。
通式(1)中,更詳細而言,ArF表示氟芳基或氟雜芳基,這些基團亦可各自具有取代基。Ra 和Rb 各自獨立地表示氫原子(H)、或烷基、苯甲基、芳基或雜芳基,這些基團亦可各自具有取代基。A表示陰離子。 此處,氟芳基和氟雜芳基的取代基,較佳是各自獨立為烷基或烷氧基。烷基和苯甲基的取代基,較佳是各自獨立為鹵素,芳基及雜芳基的取代基,較佳是各自獨立為鹵素、烷基或烷氧基。
此處,從提高將本實施形態的有機電子材料作成墨組成物時對溶劑的溶解性的觀點而言,在通式(1)中,較佳為Ra 和Rb 的至少一方是烷基、苯甲基、芳基或雜芳基。又,進而較佳為Ra 和Rb 的任何一方是烷基或苯甲基(亦即,Ra 和Rb 都同樣不是芳基或雜芳基)。更佳為Ra 和Rb 皆是烷基或苯甲基。這些基團,可未被取代,亦可具有取代基。
針對在通式(1)中,由ArF、Ra 和Rb 表示的基團來說明。
由ArF表示的氟芳基,是芳基所具有的至少一個氫原子被氟原子取代而成的基團。由ArF表示的氟雜芳基,是雜芳基所具有的至少一個氫原子被氟原子取代而成的基團。
由ArF表示的氟芳基所具有的氟基的數量n(取代後氟原子的數量),只要1以上即可,亦可取代芳基或雜芳基的可取代的全部位置。在電荷傳輸性提升的觀點,氟基的數量n,較佳為1以上且10以下,進而較佳為7以下,更佳為5以下。
ArF中的芳基,是從芳香族烴除去1個氫原子而成的原子團。在此作為芳香族烴,除了單環的芳香族烴之外,還包括帶有縮合環者、2個以上獨立的苯環或縮合環直接或藉著乙烯等的二價基鍵結者。進而較佳為苯環或2~4個的芳香環所縮合而成的芳香族烴。又,芳基亦可具有取代基,作為取代基的例子,可列舉:除了氟以外的鹵素(例如:氯、硼、碘等)、烷氧基、烷基等。芳基的碳數(包含取代基的碳數)通常是6~60左右,進而較佳為6~30,更佳為6~20,特佳為6~15。 具體而言,可例示:苯基、C1 ~C12 烷氧苯基(C1 ~C12 是表示取代基的碳數為1~12;以下亦同)、C1 ~C12 烷苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、菲-基、芘-基、苝-基、五氟苯基等。較佳為苯基、C1 ~C12 烷氧苯基和C1 ~C12 烷苯基。進而較佳為苯基、C1 ~C5 烷氧苯基和C1 ~C5 烷苯基。更佳為苯基。 此處,作為取代基的C1 ~C12 烷氧基,具體而言,可例示:甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、三級丁氧基、戊氧基、己氧基、環己氧基、庚氧基、辛氧基、2-乙基己氧基、壬氧基、癸氧基、3,7-二甲基辛氧基、月桂氧基等。又,作為C1 ~C12 烷基,具體而言,可例示:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、三級丁基、戊基、己基、環己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、3,7-二甲基辛基、月桂基等。
ArF中的雜芳基,是指從芳香族雜環化合物除去1個氫原子後留下來的原子團。該雜芳基,可未被取代,或亦可具有取代基。作為取代基,可列舉:除了氟以外的鹵素(例如:氯、硼、碘等)、在上述芳基的說明已例示的烷基、烷氧基等,較佳為烷基。未被取代的1價的芳香族雜環的碳數,通常是4~60左右,較佳為4~20。在其中,進而較佳為具有4~6員的雜環者。作為雜原子可列舉:S(硫)、O(氧)、N(氮)等。 作為1價的雜環基,可例示:噻吩基、C1 ~C12 烷基噻吩基、吡咯基、呋喃基、吡啶基、C1 ~C12 烷基吡啶基等。較佳為噻吩基、C1 ~C12 烷基噻吩基、吡啶基和C1 ~C12 烷基吡啶基,進而較佳為C1 ~C5 烷基噻吩基、吡啶基和C1 ~C5 烷基吡啶基。
由ArF表示的基團,較佳為氟烷基,進而較佳為氟苯基。
由Ra 或Rb 表示的烷基,亦可為直鏈、支鏈或環狀中的任一種。烷基亦可具有取代基。作為取代基,可列舉:鹵素(氟、氯、硼、碘等)、C1 ~C12 烷氧基、醛基、羧基、胺基、磺基、羥基、硝基等,較佳為鹵素。 烷基的碳數(包含取代基的碳數)通常是1~20左右,較佳為1~15。又,Ra 和Rb 的至少一方為碳數1~6的烷基亦佳。作為烷基的具體例,可例示:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、三級丁基、戊基、己基、環己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、3,7-二甲基辛基、月桂基、三氟甲基、五氟乙基、全氟丁基、全氟己基、全氟辛基等。
由Ra 或Rb 表示的苯基亦可具有取代基。作為取代基,可列舉:鹵素(氟、氯、碘、硼等)、C1 ~C12 烷氧基、醛基、羧基、胺基、磺基、羥基、硝基等,較佳為鹵素,進而較佳為氟。
作為由Ra 或Rb 表示的芳基和雜芳基,可列舉出作為上述ArF中的芳基和雜芳基而例示者。由Ra 或Rb 表示的芳基和雜芳基,可未被取代,亦可具有取代基。作為取代基,可列舉出作為上述ArF中的芳基和雜芳基的取代基而例示的基團、和氟等。
作為Ra 與Rb 的組合,例如可列舉:碳數1~6的烷基與苯基或者氟苯基的組合、碳數1~6的烷基與碳數1~6的烷基的組合、碳數1~6的烷基與碳數7~20的烷基的組合等,但並非限定在此等。
在通式(1)中,由A表示的陰離子,只要是在該技術領域被熟知的陰離子則沒有特別限定。在一實施形態中,從製造驅動電壓降低或可穩定長時間驅動的有機電子元件,尤其是製造有機EL元件的觀點而言,較佳為由下述通式(1b)~(5b)表示的任一種陰離子。
通式(1b)~(5b)中, Y1 ~Y6 各自獨立地表示單鍵或二價的連接基團, R1 ~R16 各自獨立地表示拉電子性的一價基團。這些基團的結構中,亦可進一步帶有取代基及/或雜原子。又,R2 和R3 、R4 ~R6 、R7 ~R10 、或R11 ~R16 的基團,各自可以互相地鍵結而形成環,或者亦可形成聚合物結構。 E1 表示氧原子,E2 表示氮原子,E3 表示碳原子,E4 表示硼原子或鎵原子,E5 表示磷原子或銻原子。
在由上述A表示的陰離子的一實施形態中,較佳為,通式(1b)~(5b)中,Y1 ~Y6 各自獨立地表示單鍵或二價的連接基團,R1 ~R16 各自獨立地表示拉電子性的一價基團,選自R2 和R3 、R4 ~R6 的至少2個基團、選自R7 ~R10 的至少2個基團、或選自R11 ~R16 的至少2個基團,各自可以互相地鍵結而形成環,E1 表示氧原子,E2 表示氮原子,E3 表示碳原子,E4 表示硼原子或鎵原子,E5 表示磷原子或銻原子。又,在由A表示的陰離子的另一實施形態中,以通式(1b)~(5b)中的任一種表示的結構,亦可藉著R1 ~R16 中的任一種形成鍵結2個以上而成的聚合物結構。
作為拉電子性的一價基團(上述式中的R1 ~R16 )的例示,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子等的鹵素原子;氰基、硫氰基;硝基;甲磺醯基等的烷磺醯基;甲苯磺醯基等的芳磺醯基;甲醯基、乙醯基、苯甲醯基等的碳數通常為1以上且12以下,較佳為6以下的醯基;甲氧羰基、乙氧羰基等的碳數通常為2以上且10以下,較佳為7以下的烷氧羰基;苯氧羰基、吡啶氧羰基等的碳數通常為3以上且25以下,較佳為4以上且15以下的具有芳香族烴基或芳香族雜環基之芳氧羰基;乙醯氧基等的碳數通常為2以上且20以下的醯氧基;烷氧磺醯基;芳氧磺醯基;芳氧磺醯基;三氟甲基及五氟乙基等的烷、烯、炔基被氟原子、氯原子等的鹵素原子所取代而成的鹵烷基、鹵烯基及鹵炔基;五氟苯基等的碳數通常為6以上且20以下的鹵芳基等。在上述的鹵烷基、鹵烯基及鹵炔基中,烷、烯及炔基亦可各自碳數通常在1以上且20以下,較佳為1以上且10以下,進而較佳為6以下的直鏈狀、支鏈狀或環狀,在其結構中亦可進一步包含雜原子(例如N、O、S等)。 在這些之中,從能夠有效率地將負電荷非定域化(delocalization)的觀點而言,進而較佳的是,在上述所例示的一價的基團之中,以氟等的鹵素原子取代具有氫原子之基團的一部分或全部氫原子而成的基團為佳。例如,全氟烷基、全氟烷磺醯基、全氟芳基、全氟烷氧磺醯基、全氟芳磺醯基、全氟芳氧磺醯基、全氟醯基、全氟烷氧羰基、全氟醯氧基、全氟芳氧羰基、全氟烯基、全氟炔基。這些基團,較佳為碳數1~20,亦可進一步包含雜原子(例如N、O、S等),亦可為直鏈狀、支鏈狀或者環狀。 例如,雖然可列舉由下述結構式群(1)表示的基團,但並非限定於此。又,在這些之中,較佳為碳數1~8的直鏈狀、或支鏈狀的全氟烷基、碳數3~6的環狀全氟烷基、碳數6~18的全氟芳基。
結構式群(1):
又,當上述通式中的Y1 ~Y6 表示2價的連接基團時,具體而言,較佳為下述通式(1c)~(11c)中的任一種。
式中,R表示任意的有機基團。
從電子接受性的提升、對溶劑的溶解度的觀點而言,通式(7c)~(11c)中的R,較佳是各自獨立為烷基、烯基、炔基、芳香族烴基、芳香族雜環基。這些基團的結構中,亦可進一步具有取代基、及/或雜原子。在上述通式(1b)~(5b)的說明中例示的一價的基團之中,進而較佳的是具有拉電子性取代基的有機基團,例如可列舉出上述結構式群(1)的基團。
又,在通式(1)中由A表示的陰離子,負電荷較佳為在氧原子、氮原子、碳原子、硼原子或鎵原子上者為主。雖然沒有特別限定,但進而較佳為在氧原子、氮原子、碳原子、硼原子上者,最佳為由下述通式(12c)、(13c)、(14c)、(15c)表示者。
式中,RF1 ~RF10 各自獨立地表示拉電子性的一價基團,這些基團中亦可進一步具有取代基、雜原子。又RF1 ~RF9 各自可以互相地鍵結而形成環,或亦可形成聚合物結構。 詳細而言,在由A表示的陰離子的一實施形態中,選自RF1 和RF2 、RF3 ~RF5 的至少2個基團、選自RF6 ~RF9 的至少2個基團可以互相地鍵結而形成環。在由A表示的陰離子的另一實施形態中,由通式(12c)~(15c)中的任一種表示的結構,各自可以藉著RF1 ~RF10 中的任一種形成鍵結2個以上而成的聚合物結構。 作為RF1 ~RF10 的例子,雖然沒有特別限定,但例如可列舉由上述結構式群(1)表示的基團。
由通式(1)表示的離子化合物的含量,雖然沒有特別限定,但在有機電子材料的全質量中,較佳為0.01質量%以上且20質量%以下。若是0.01質量%以上則在電荷傳輸性和硬化性的觀點上較佳,若是20質量%以下則在成膜性的觀點上較佳。離子化合物的含量,有機電子材料的全質量中,進而較佳為0.1質量%以上,更佳為0.5質量%以上,進而較佳為20質量%以下,更佳為10質量%以下。
〔電荷傳輸性化合物〕 針對本實施形態中的「電荷傳輸性化合物」來詳細描述。在本實施形態中所謂的電荷傳輸性化合物,是指具有電荷傳輸性單元的化合物。在本實施形態中所謂的「電荷傳輸性單元」,是具有傳輸電洞或電子之能力的原子團,以下將針對該詳細內容來描述。
上述電荷傳輸性單元,只要具有傳輸電洞或電子之能力則沒有特別限定,但較佳為具有芳香環的胺或咔唑、噻吩。作為該等的具體例,可列舉出國際公開第2011/132702號公報所記載者。尤其,較佳為下述(1)~(14)的胺結構。作為下述(1)~(14)的胺結構中的E、Ar、X,可以使用在上述公報所記載者。E、Ar、X,例如就如同在以下所示之內容。 E各自獨立地表示-R1 、-OR2 、-SR3 、-OCOR4 、-COOR5 、-SiR6 R7 R8 等。此處,R1 ~R8 表示氫原子、碳數1~22個的直鏈、環狀或者支鏈烷基、或碳數2~30個的芳基或者雜芳基。 Ar各自獨立地表示碳數2~30個的伸芳基或者雜伸芳基。伸芳基及雜伸芳基亦可具有取代基。 X各自獨立地為二價的連接基團,雖然沒有特別限制,但較佳為從上述E之中具有1個以上氫原子的基團,再進一步除去1個氫原子而成的基團。
又,本實施形態中的電荷傳輸性化合物可為低分子的化合物,亦可為如聚合物或寡聚物的高分子的化合物。從對有機溶劑的溶解性的觀點而言,較佳是如聚合物或寡聚物的高分子化合物,從藉由昇華和再結晶等的精製較為容易的觀點而言,較佳為低分子化合物。
當本實施形態中的電荷傳輸性化合物為聚合物或寡聚物時,從降低用以進行充分的聚合反應的溫度的觀點而言,較佳為在3個方向以上具有分支的結構之聚合物或寡聚物。又,此分支的結構能夠提高聚合物或寡聚物的玻璃轉移溫度,且有助於聚合物或寡聚物的耐熱性提升。
此分支的結構,指的是1分子聚合物或寡聚物中的各種鏈之中,當把聚合度會變成最大的鏈當作是主鏈時,鍵結著相對於主鏈其聚合度相同,或是聚合度比主鏈小的側鏈。在本實施形態中所謂的聚合度,是表示在每1分子聚合物或寡聚物中包含多少個單體單元,該單體單元是合成聚合物或寡聚物時所使用的單元。在本實施形態中,側鏈是指不同於聚合物或寡聚物的主鏈的鏈,且至少具有1個以上的聚合單元,除此以外並非側鏈而是視為取代基。
作為形成分支的結構的方法,可以使用一種單體來形成聚合物或寡聚物,該單體是在1分子中具有3處以上可聚合的部位,亦可在形成直線狀的聚合物或寡聚物後,藉由使該等聚合物或寡聚物彼此聚合而形成,並沒有特別限定。
具體而言,作為成為起點的單元,較佳為包含後述的結構單元B,該起點是形成上述聚合物或寡聚物中的支鏈結構的起點。
又,本實施形態中的聚合物或寡聚物,為了調整溶解度或耐熱性、電性特性,除了由已陳述過的國際公開第2011/132702號公報所記載的通式(1a)~(84a)表示的重複單元之外,也可以是一種共聚物,其具有由後述的結構單元L表示的結構作為共聚重複單元,該結構單元L是作為上述伸芳基、或雜伸芳基。此時,對於共聚物,可以是無規、嵌段或接枝共聚物,也可以是具有此等的中間性結構的高分子,例如帶有嵌段性的無規共聚物。又,在本實施形態使用的聚合物或寡聚物,可以在主鏈中具有分支,末端在3個以上。
又,本實施形態中的電荷傳輸性化合物並不限於上述者,可以是市售者,也可以是本發明所屬技術領域中具有通常知識者用公知的方法所合成者,並沒有特別限制。
以下,具體地說明關於能夠使用在本實施形態的有機電子材料的聚合物和寡聚物的例子。此外,在以下的說明中,也有將聚合物和寡聚物記載為「電荷傳輸性聚合物」的情況。
電荷傳輸性聚合物,可以是直鏈狀,或也可以具有分支結構。電荷傳輸性聚合物,較佳為至少包含具有電荷傳輸性的2價之結構單元L與構成末端部的1價之結構單元T,亦可進一步包含構成分支部的3價以上之結構單元B。電荷傳輸性聚合物,可以包含各自僅1種的各結構單元,或亦可包含各自複數種的各結構單元。在電荷傳輸性聚合物中,各結構單元是在「1價」~「3價以上」的鍵結部位中互相地鍵結著。
(結構) 作為電荷傳輸性聚合物所包含的部份結構的例子,列舉如下。電荷傳輸性聚合物並不限定於具有以下部份結構的聚合物。部份結構中,「L」表示結構單元L,「T」表示結構單元T,「B」表示結構單元B。「*」表示與其他結構單元的鍵結部位。以下的部份結構中,複數的L可以互相為相同的結構單元,也可以互相為不同的結構單元。關於T和B亦同。
直鏈狀的電荷傳輸性聚合物
具有分支結構的電荷傳輸性聚合物
(結構單元L) 結構單元L,是具有電荷傳輸性的2價之結構單元。結構單元L,只要包含具有傳輸電荷的能力的原子團即可,並沒有特別限定。例如,結構單元L是選自經取代或未被取代的以下結構:芳香族胺結構、咔唑結構、噻吩結構、茀結構、苯結構、亞聯苯結構、亞三聯苯結構、萘結構、蒽結構、稠四苯結構、菲結構、二氫菲結構、吡啶結構、吡嗪結構、喹啉結構、異喹啉結構、喹噁啉結構、吖啶結構、二氮雜菲結構、呋喃結構、吡咯結構、噁唑結構、噁二唑結構、噻唑結構、噻二唑結構、***結構、苯并噻吩結構、苯并噁唑結構、苯并噁二唑結構、苯并噻唑結構、苯并噻二唑結構、苯并***結構、及包含這些的1種或2種以上之結構。芳香族胺結構,較佳為三芳胺結構,進而較佳為三苯胺結構。
在一實施形態中,從獲得優異的電洞傳輸性的觀點而言,結構單元L較佳為選自經取代或未被取代的芳香族胺結構、咔唑結構、噻吩結構、茀結構、苯結構、吡咯結構、及包含這些的1種或2種以上之結構,進而較佳為選自經取代或未被取代的芳香族胺結構、咔唑結構、及包含這些的1種或2種以上之結構。
作為結構單元L的具體例,列舉如下。結構單元L並不限定於以下結構。
另外,結構單元中的R各自獨立地表示氫原子或取代基。R較佳為各自獨立地選自由以下基團所組成之群組:-R1 、-OR2 、-SR3 、-OCOR4 、-COOR5 、-SiR6 R7 R8 、鹵素原子、及包含後述的聚合性官能基之基團。R1 ~R8 各自獨立地表示氫原子、碳數1~22個的直鏈、環狀或者支鏈烷基、或碳數2~30個的芳基或者雜芳基。芳基,是從芳香族烴除去1個氫原子而成的原子團。雜芳基,是從芳香族雜環除去1個氫原子而成的原子團。烷基,可以進一步被碳數2~20個的芳基或雜芳基所取代;芳基或雜芳基,可以進一步被碳數1~22個的直鏈、環狀或支鏈烷基所取代。R較佳為氫原子、烷基、芳基、經烷取代之芳基。Ar表示碳數2~30個的伸芳基或者雜伸芳基。伸芳基,是從芳香族烴除去2個氫原子而成的原子團。雜伸芳基,是從芳香族雜環除去2個氫原子而成的原子團。Ar較佳為伸芳基,進而較佳為伸苯基。
作為芳香族烴,可列舉:單環、縮合環、選自單環及縮合環的2個以上的環並藉著單鍵鍵結而成的多環。作為芳香族雜環,可列舉:單環、縮合環、選自單環及縮合環的2個以上的環並藉著單鍵鍵結而成的多環。
(結構單元B) 結構單元B,是當電荷傳輸性聚合物具有分支結構時,構成分支部的3價以上之結構單元。從有機電子元件的耐久性提升的觀點而言,結構單元B較佳為6價以下,進而較佳為3價或4價。結構單元B,較佳為具有電荷傳輸性的單元。例如,從有機電子元件的耐久性提升的觀點而言,結構單元B是選自經取代或未被取代的以下結構:芳香族胺結構、咔唑結構、縮合多環式芳香族烴結構、及含有這些的1種或2種以上之結構。
作為結構單元B的具體例,較佳為包含下述通式(1)~(10)的結構之中任1種。結構單元B並不限定於以下結構。
式(1)~(10)中,Ar各自獨立地表示2價的連接基團,表示碳數2~30個的伸芳基、或者雜伸芳基。Ar較佳為伸芳基,進而較佳為伸苯基。 所謂的伸芳基,是從芳香族烴除去2個氫原子而成的原子團,亦可具有取代基。例如可列舉:伸苯基、聯苯-二基、聯三苯-二基、萘-二基、蒽-二基、稠四苯-二基、茀-二基、菲-二基等。 所謂的雜伸芳基,是從具有雜原子的芳香族化合物除去2個氫原子而成的原子團,亦可具有取代基。例如可舉例:吡啶-二基、吡嗪-二基、喹啉-二基、異喹啉-二基、吖啶-二基、啡啉-二基、呋喃-二基、吡咯-二基、噻吩-二基、噁唑-二基、噁二唑-二基、噻二唑-二基、***-二基、苯并噁唑-二基、苯并噁二唑-二基、苯并噻二唑-二基、苯并***-二基、苯并噻吩-二基等。 W表示3價的連接基團,是從上述伸芳基或雜伸芳基進一步除去1個氫原子而成的原子團,亦可具有取代基。例如,是表示碳數2~30個的芳烴三基或雜芳烴三基。芳烴三基,是從芳香族烴除去3個氫原子而成的原子團。雜芳烴三基,是從芳香族雜環除去3個氫原子而成的原子團。 Y各自獨立地表示2價的連接基團。例如可舉出,從結構單元L中的R(不過,包含聚合性官能基之基團除外)之中具有1個以上氫原子之基團,進一步除去1個氫原子而成的2價的基團。Z表示碳原子、矽原子、磷原子中的任一種。結構單元中,苯環和Ar可以具有取代基,作為取代基的例子,可舉出結構單位L中的R。
作為上述通式(4)、(7)中的Y,較佳為由以下的式子表示的2價的連接基團。
式中,R各自獨立地表示氫原子、碳數1~22個的直鏈、環狀或者支鏈烷基、或碳數2~30個的芳基或者雜芳基。此處,所謂的芳基,是從芳香族烴除去1個氫原子而成的原子團,亦可具有取代基;所謂的雜芳基,是從具有雜原子的芳香族化合物除去1個氫原子而成的原子團,亦可具有取代基。
(結構單元T) 結構單元T,是構成電荷傳輸性聚合物的末端部的1價之結構單元。結構單元T並沒有特別限定,例如,選自經取代或未被取代的芳香族烴結構、芳香族雜環結構、及包含這些的1種或2種以上之結構。結構單元T可以具有與結構單元L相同的結構。在一實施形態中,從不降低電荷的傳輸性且賦予耐久性這樣的觀點而言,結構單元T較佳為經取代或未被取代的芳香族烴結構,進而較佳為經取代或未被取代的苯結構。又,在其他的實施形態中,就如後述,當電荷傳輸性聚合物在末端部具有聚合性官能基時,結構單元T可以是能夠聚合的結構(例如,吡咯-基等的聚合性官能基)。
作為結構單元T的具體例,列舉如下。結構單元T並不限定於以下結構。
R與結構單元L中的R相同。當電荷傳輸性聚合物在末端部具有聚合性官能基時,較佳為R的任1個且至少1個是包含聚合性官能基的基團。
(結構單元的比例) 從獲得充分的電荷傳輸性的觀點而言,電荷傳輸性聚合物所包含的結構單元L的比例,以全結構單元作為基準,較佳在10莫耳%以上,進而較佳在20莫耳%以上,更佳在30莫耳%以上。又,結構單元L的比例,若考慮到結構單元T及視需要而導入的結構單元B,較佳在95莫耳%以下,進而較佳在90莫耳%以下,更佳在85莫耳%以下。
從有機電子元件的特性提升的觀點、或從抑制黏度的上昇且良好地進行電荷傳輸性聚合物的合成的觀點而言,電荷傳輸性聚合物所包含的結構單元T的比例,以全結構單元作為基準,較佳在5莫耳%以上,進而較佳在10莫耳%以上,更佳在15莫耳%以上。又,從獲得充分的電荷傳輸性的觀點而言,結構單元T的比例,較佳在60莫耳%以下,進而較佳在55莫耳%以下,更佳在50莫耳%以下。
當電荷傳輸性聚合物包含結構單元B時,從有機電子元件的耐久性提升的觀點而言,結構單元B的比例,以全結構單元作為基準,較佳在1莫耳%以上,進而較佳在5莫耳%以上,更佳在10莫耳%以上。又,從抑制黏度的上昇且良好地進行電荷傳輸性聚合物的合成的觀點,或從獲得充分的電荷傳輸性的觀點而言,結構單元B的比例,較佳在50莫耳%以下,進而較佳在40莫耳%以下,更佳在30莫耳%以下。
若考慮到電荷傳輸性、耐久性、生產性等的平衡,結構單元L和結構單元T的比例(莫耳比)較佳為L:T=100:1~70,進而較佳為100:3~50,更佳為100:5~30。又,當電荷傳輸性聚合物包含結構單元B時,結構單元L、結構單元T和結構單元B的比例(莫耳比)較佳為L:T:B=100:10~200:10~100,進而較佳為100:20~180:20~90,更佳為100:40~160:30~80。
結構單元的比例,能夠使用對應各結構單元的單體的饋入量來求得,該饋入量是用以合成電荷傳輸性聚合物所使用的。又,結構單元的比例,能夠利用電荷傳輸性聚合物的氫核磁共振波譜(1 H NMR spectrum)中的源自各結構單元的波譜積分值,作為平均值來算出。由於簡便,故在饋入量清楚的情況,較佳為採用使用饋入量所求得的值。
(聚合性官能基) 又,本實施形態中的電荷傳輸性化合物,為了使溶解度變化來製作有機薄膜的積層結構,較佳為具有一個以上的「聚合性官能基」。此處,上述所謂的聚合性官能基,是藉由引起聚合反應而能在2分子以上的分子間形成鍵結的官能基,以下將針對其詳細內容來描述。
作為上述聚合性官能基,可列舉:具有碳-碳多重鍵之基團(例如可列舉乙烯基、乙炔基、丁烯基、丙烯醯基、丙烯酸酯基、丙烯醯胺基、甲基丙烯醯基、甲基丙烯酸酯基、甲基丙烯醯胺基、芳基、烯丙基、乙烯基醚、乙烯基胺、呋喃基、吡咯基、噻吩基、噻咯基等);具有小環之基團(例如環丙基、環丁基、環氧基、環氧丙烷基等的環狀醚基;雙乙烯酮基、環硫基等);內酯基、內醯胺基、或含有矽氧烷衍生物之基團等。雜環基,例如可列舉:呋喃-基、吡咯-基、噻吩-基等。又,除了上述基團之外,也能利用可形成酯鍵和醯胺鍵的基團組合等。例如,酯基與胺基、酯基與羥基等的組合。作為聚合性官能基,尤其是環氧丙烷基、環氧基、乙烯基、乙烯基醚基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基從反應性的觀點而言較佳,環氧丙烷基最佳。從提高聚合性取代基的自由度,並使硬化反應容易產生的觀點而言,進而較佳為聚合物或寡聚物的主鏈與聚合性官能基係以碳數1~8的烷鏈鍵結著。
又,例如當在電極上形成有機層時,從提升與ITO(銦錫氧化物)等的親水性電極的親和性的觀點而言,較佳為乙二醇鏈、二乙二醇鏈等的親水性鏈鍵結著。再者,從變得容易製備單體,該單體是用以導入聚合性官能基而使用的觀點而言,電荷傳輸性聚合物,在伸烷基鏈及/或親水性鏈的末端部,亦即,在這些鏈與聚合性官能基的鍵結部、及/或這些鏈與電荷傳輸性聚合物的骨架的鍵結部,亦可具有醚鍵或酯鍵。前述所謂的「包含聚合性官能基的基團」,是意味著將聚合性官能基其本身,或將聚合性官能基與與伸烷基鏈合起來而成的基團等。作為包含聚合性官能基的基團,例如能夠合適地使用國際公開第WO2010/410553號公報所例示的基團。
聚合性官能基,可以導入電荷傳輸性聚合物的末端部(亦即結構單元T),可以導入末端部以外的部份(亦即結構單元L或B),亦可以導入末端部與末端以外的部份雙方。從硬化性的觀點而言,較佳為至少導入末端部,從謀求兼顧硬化性和電荷傳輸性的觀點而言,較佳為僅導入末端部。又,當電荷傳輸性聚合物具有分支結構時,聚合性官能基可以導入電荷傳輸性聚合物的主鏈,也可以導入側鏈,也可以導入主鏈與側鏈雙方。
從有助於溶解度的變化的觀點而言,聚合性官能基,較佳為在電荷傳輸性聚合物中是包含較多的那一方。另一方面,從不妨礙電荷傳輸性的觀點而言,較佳為在電荷傳輸性聚合物中是包含的量為較少的那一方。聚合性官能基的含量,能夠考慮這些來適當設定。
例如,從獲得充分的溶解度的變化的觀點而言,每1分子電荷傳輸性聚合物的聚合性官能基數較佳為2個以上,進而較佳為3個以上。又,聚合性官能基數,從保持電荷傳輸性的觀點而言,較佳為1,000個以下,進而較佳為500個以下。
每1分子電荷傳輸性聚合物的聚合性官能基數,能夠使用用以合成電荷傳輸性聚合物所使用的下述數值作為平均值來求得:聚合性官能基的饋入量(例如具有聚合性官能基之單體的饋入量)、對應各結構單元的單體的饋入量、電荷傳輸性聚合物的重量平均分子量等。又,聚合性官能基的數量,能夠利用電荷傳輸性聚合物的1 H NMR(核磁共振)波譜中的源自聚合性官能基的信號的積分值與全波譜的積分值之比、電荷傳輸性聚合物的重量平均分子量等作為平均值來算出。由於簡便,故在饋入量清楚的情況,較佳為採用使用饋入量所求得的值。
當電荷傳輸性聚合物具有聚合性官能基時,從使電荷傳輸性聚合物有效率地硬化這種觀點而言,以全結構單元為基準,聚合性官能基的比例較佳為0.1莫耳%以上,進而較佳為1莫耳%以上,更佳為3莫耳%以上。又,從獲得良好的電荷傳輸性這種觀點而言,較佳為70莫耳%以下,進而較佳為60莫耳%以下,更佳為50莫耳%以下。另外,在此所謂的「聚合性官能基的比例」,是具有聚合性官能基之結構單元的比例。
(製造方法) 電荷傳輸性聚合物,能夠藉由各種的合成方法來製造,並沒有特別限定。能夠使用例如鈴木偶合、根岸偶合、薗頭偶合、Buchwald-Hartwig偶合等公知的偶合反應。鈴木偶合是在芳香族硼酸衍生物與芳香族鹵化物之間,引起使用了鈀(Pb)觸媒的交叉偶合反應。根據鈴木偶合,藉由使所求的芳香環彼此鍵結,能夠簡便地製造電荷傳輸性聚合物。
在偶合反應,使用例如鈀(0)化合物、鈀(II)化合物、鎳(Ni)化合物作為觸媒。又,亦能夠使用將參(二苯亞甲基丙酮)二鈀(0)、乙酸鈀(II)等作為前驅物,藉由與膦配位子混合所產生的觸媒物種。關於電荷傳輸性聚合物的合成方法,能夠參照例如國際公開第WO2010/410553號公報的記載。
(數目平均分子量) 又,當上述電荷傳輸性化合物為聚合物或寡聚物時,從對溶劑的溶解性、成膜性的觀點而言,數目平均分子量較佳為500以上,較佳為1,000以上且1,000,000以下。進而較佳為2,000以上且900,000以下,更佳為3,000以上且800,000以下,最佳為50,000以下。若比1,000還要小,則化合物變得容易結晶化,成膜性低劣。又,若比1,000,000還要大,則對溶劑的溶解度會降低,會變得難以製作塗佈溶液或塗佈墨。
(重量平均分子量) 又,當上述電荷傳輸性化合物為聚合物或寡聚物時,重量平均分子量能夠考慮對溶劑的溶解性、成膜性等而適當調整。從電荷傳輸性優異這種觀點而言,重量平均分子量較佳為1,000以上,進而較佳為5,000以上,更佳為10,000以上。又,從保持對溶劑的良好溶解性、容易製備後述的墨組成物這種觀點而言,重量平均分子量較佳為1,000,000以下,進而較佳為700,000以下,更佳為400,000以下。
數目平均分子量和重量平均分子量,能夠藉由凝膠滲透層析法(GPC;gel permeation chromatography),並使用標準聚苯乙烯的校正曲線來測定。
(含量) 從獲得良好的電荷傳輸性的觀點而言,電荷傳輸性化合物的含量,相對於有機電子材料的總質量,較佳為50質量%以上,進而較佳為70質量%以上,更佳為80質量%以上。也能到100質量%。
在一實施形態,作為電荷傳輸性化合物,較佳是使用最高佔有分子軌域(HOMO)較深的電荷傳輸性化合物。 當將有機電子材料用於有機EL元件的電洞注入層及/或電洞傳輸層時,對於例如HOMO較深的發光層,在能夠減輕電洞從電洞傳輸層到發光層的注入障壁這一點上,有期望著HOMO較深(HOMO的絕對值較大)的電荷傳輸性化合物的情況。 另一方面,以有機EL元件等的有機電子元件的低驅動電壓化為目的,藉由在電荷傳輸性化合物中添加電子接受性化合物,嘗試著提升電荷傳輸性化合物的電荷傳輸性。但是,尤其是當使用最高佔有分子軌域(HOMO)較深的電荷傳輸性化合物時,有著有機EL元件難以低電壓化這樣的問題。 相對於此,在本實施形態的有機電子材料,藉由將由通式(1)表示的離子化合物與電荷傳輸性化合物併用,即使在使用HOMO較深的電荷傳輸性化合物時,也能夠謀求驅動電壓降低或穩定的長時間驅動。這裡由雖然還不明朗,不過通式(1)的離子化合物,由於具有包含氟化苯甲基的特定陽離子結構,故推測具有快速地摻雜HOMO較深的電荷傳輸性化合物,並降低有機EL元件的驅動電壓的功效。另外,此機制為推論並沒有對本實施形態有任何限定。 在先前說明的電荷傳輸性化合物之中,作為HOMO較深的電荷傳輸性化合物,例如可列舉分子內具有氟化芳基結構或伸苯基結構之化合物。此處,本說明書中,所謂的HOMO較深的電荷傳輸性化合物,是意味著例如HOMO為-5.2eV以下,較佳為-5.3eV以下的電荷傳輸性化合物。HOMO的絕對值,是藉由在後述的實施例記載的方法來測定的值,絕對值越大意味著HOMO越深。作為HOMO較深的電荷傳輸性化合物的具體例,可列舉在後述的實施例所例示的電荷傳輸性化合物2和3。
又,本實施形態的有機電子材料,由於利用了聚合反應造成的溶解度的差異,故較佳為包含聚合起始劑。
作為此聚合起始劑,只要是藉由熱、光、微波、放射線、電子束等的施加,能展現出使聚合性官能基聚合的能力者即可,雖然沒有特別限定,但較佳為藉由光照射及/或加熱而開始聚合的聚合起始劑。又,從能夠簡便地製備後述的墨組成物的觀點而言,較佳為使用兼備作為摻雜劑之功能與作為聚合起始劑之功能的物質。 由上述式(1)表示的離子化合物能夠單獨作為聚合起始劑來使用。又,也可以併用由上述式(1)表示的離子化合物與其他的聚合起始劑。
〔其他的任意成分〕 有機電子材料,可以進一步含有上述的電荷傳輸性化合物以外的電荷傳輸性化合物、其他的聚合物等。
<墨組成物> 在一實施形態中,上述有機電子材料可以進一步含有能溶解或分散該材料的溶劑,來構成墨組成物。墨組成物,至少包含上述實施形態的有機電子材料與能溶解或分散該材料的溶劑。墨組成物,在不降低有機電子材料所帶來的特性的範圍內,視需要可以包含公知的各種添加劑。可以包含例如:聚合抑制劑、穩定劑、增黏劑、凝膠化劑、難燃劑、抗氧化劑、還原抑制劑、氧化劑、還原劑、表面改質劑、乳化劑、消泡劑、分散劑、界面活性劑等的各種添加劑。藉由使用這樣的墨組成物,能夠藉著塗佈法這種簡便的方法來輕易地形成有機層。 作為溶劑,能夠使用水、有機溶劑、此等的混合溶劑。作為有機溶劑,可列舉:甲醇、乙醇、異丙醇等的醇類;戊烷、己烷、辛烷等的烷類;環己烷等的環狀烷類;苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、四氫萘、二苯甲烷等的芳香族烴溶劑;乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、丙二醇-1-單甲醚乙酸酯等的脂肪族醚;1,2-二甲氧苯、1,3-二甲氧苯、苯甲醚、苯***、2-甲氧基甲苯、3-甲氧基甲苯、4-甲氧基甲苯、2,3-二甲基苯甲醚、2,4-二甲基苯甲醚等的芳香族醚;乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯等的脂肪族酯;乙酸苯酯、丙酸苯酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸正丁酯等的芳香族酯;N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等的醯胺系溶劑;其他、二甲基亞碸、四氫呋喃、丙酮、氯仿、二氯甲烷等。較佳為能夠使用芳香族烴溶劑、脂肪族酯、芳香族酯、脂肪族醚、芳香族醚。 在本實施形態的墨組成物中,有機電子材料相對於溶劑的含量,是在能夠應用於各種塗佈製程的範圍來調整。例如,電荷傳輸性化合物相對於100質量%溶劑的比例,較佳為設在0.1~30質量%。進而較佳為0.2質量%以上,更佳為0.5質量%以上,進而較佳為15質量%以下,更佳為10質量%以下。
<有機層> 使用本實施形態的有機電子材料能夠形成用於有機電子元件等的各種的層。將層進行成膜的方法雖然沒有限定,但在將有機EL元件的多層化變容易的觀點上,較佳為藉由塗佈法進行成膜。 為了藉由塗佈法進行成膜,例如可列舉出一種方法,其是將包含本實施形態的有機電子材料之溶液(墨組成物),在利用例如:噴墨法等的無版印刷法、澆鑄法、浸漬法、凸版印刷、凹版印刷、膠印印刷、平版印刷、凸版反轉膠印印刷、網版印刷、照相凹版印刷等的印刷法、旋轉式塗佈法等的有版印刷法之公知的方法塗佈在期望的基體上的塗佈步驟之後,視需要而將塗佈後所獲得的塗佈層藉由使用加熱板或烘箱予以乾燥的乾燥步驟來除去溶劑之方法。當電荷傳輸性聚合物具有聚合性官能基時,能夠藉由以光照射或加熱處理等來進行聚合物或寡聚物的聚合反應,並使塗佈層的溶解度變化(硬化)來進行。基體可以是用於有機電子元件的各種基板,亦可以是經成膜的其他層。藉由反覆這樣的作業,變得能夠謀求高分子型的有機電子元件或有機EL元件的多層化。
如上述的塗佈方法(塗佈步驟),通常能夠在-20~+300℃的溫度範圍實施,較佳為10~100℃,特佳為15~50℃,又作為用於上述溶液的溶劑,雖然沒有特別限制,但可列舉例如上述的墨組成物之調製所使用的溶劑。
又,在上述光照射,能夠使用低壓水銀燈、中壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵素燈、氙氣燈、螢光燈、發光二極體、太陽光等的光源。
又,上述加熱處理能夠在加熱板或烘箱內進行,尤其,因為在本實施形態中由於使用上述的離子化合物而硬化性優異,故能夠(1)在低溫硬化,或(2)在短時間硬化。在低溫硬化,有助於使用耐熱溫度低的樹脂基板等,在短時間硬化,有助於提升生產性。 具體而言,上述(1)的情況,能夠在加熱溫度為0~300℃的溫度範圍,較佳為50~250℃,特佳為50~200℃實施。在低溫進行硬化時,加熱時間例如能夠設在5~60分鐘,較佳為10~40分鐘。上述(2)的情況,較佳為設在1~60分鐘,較佳為設在1~20分鐘。在短時間進行硬化時,加熱溫度例如能夠設在180~250℃,較佳為200~230℃。
從提升電荷傳輸的效率的觀點而言,乾燥後或硬化後的有機層的厚度較佳為0.1nm以上,進而較佳為1nm以上,更佳為3nm以上。又,從降低電阻的觀點而言,有機層的厚度較佳為300nm以下,進而較佳為200nm以下。
在有機EL元件,尤其是高分子型有機EL元件,在提升發光效率和壽命特性的觀點上,最理想是將有機層進行多層化,分離各層的機能。另一方面,為了使用在大面積也能成膜的印刷或噴墨這樣的濕式製程來實行有機層的多層化,在上層製膜時必須使下層不會溶解。作為將有機層多層化的技術,如前述的專利文獻1所記載般使用溶解度的差異的方法雖然有效,但若使用水溶性的PEDOT:PSS則會有必須除去殘留在薄膜中的水分的問題。又,如前述的專利文獻2所記載般,利用聚合反應來改變對溶劑的溶解度的手法,也在能夠使用的材料有限、或對空氣中的水分的穩定性和元件特性的觀點上還有改善的餘地。 又,使用上述材料的墨組成物,有著為了硬化必須在高溫下處理而難以應用在樹脂基板,或因為必須要長時間的加熱故生產性低等的問題。
然而,本發明的一實施形態的有機電子材料,由於硬化性,尤其是低溫硬化性優異,當使用樹脂基板等時,也能夠將具有經多層化的有機層之有機電子元件以高成品率來製作。
<有機電子元件、有機電致發光元件> 本實施形態的有機電子元件,較佳為包含使用上述有機電子材料或上述墨組成物而成膜而成的層,並且進而較佳為包含使該經成膜之層進行聚合而不溶化之層。使用上述有機電子材料或上述墨組成物而成膜而成的層,較佳為藉由塗佈法來成膜而成的層。 同樣地,本實施形態的有機電致發光元件(有機EL元件),較佳為包含使用上述有機電子材料或上述墨組成物而成膜而成的層,並且進而較佳為包含使該經成膜之層進行聚合而不溶化之層。 任一種的元件,都包含使用本實施形態的有機電子材料而形成的電荷傳輸性優異的層,且驅動電壓低,具有長發光壽命。 本實施形態的有機電子元件,能夠使用上述的有機電子材料或墨組成物,並藉由包含例如以塗佈法將有機層進行成膜之步驟的方法來製造。
以下,將針對本實施形態的EL元件來詳述。 〔有機EL元件〕 本實施形態的有機EL元件,只要具備發光層、陽極、陰極、基板則沒有特別限定,可以具有電洞注入層、電子注入層、電洞傳輸層、電子傳輸層等的其他層。各層可藉由蒸鍍法來形成,也可以藉由塗佈法來形成。又,較佳為將電洞注入層、電洞傳輸層、及發光層中的至少其一,設為使用本實施形態的有機電子材料或墨組成物而形成的層,進而較佳為將電洞注入層和電洞傳輸層中的至少其一,設為使用本實施形態的有機電子材料或墨組成物而形成的層。在一實施形態中,有機層的形成,能夠使用先前說明的墨組成物,依照塗佈法來良好地實施。
第1圖是表示本發明的實施形態之有機EL元件的一例的剖面概略圖。第1圖的有機EL元件是多層結構的元件,並以下述順序具有基板8、陽極2、由上述實施形態的有機層所構成的電洞注入層3和電洞傳輸層6、發光層1、電子傳輸層7、電子注入層5、以及陰極4。以下針對各層進行說明。
(發光層) 作為用於發光層的材料,可以是低分子化合物,也可以是聚合物或寡聚物,也能使用樹枝狀聚合物等。聚合物是由於對溶劑的溶解度高,適合於塗佈法而較佳。作為發光材料,可列舉:螢光材料、磷光材料、熱活化延遲螢光材料(TADF)等。 作為利用螢光發光的低分子化合物,可列舉:苝、香豆素、紅螢烯、喹吖啶酮(quinacridone)、色素雷射用色素(例如玫瑰紅、DCM1等)、鋁錯合物(例如參(8-羥基喹啉)鋁(III)(Alq3 ))、二苯乙烯、此等的衍生物。作為利用螢光發光的聚合物或寡聚物,能夠合適地利用聚茀、聚伸苯、聚苯基乙烯(PPV)、聚乙烯咔唑(PVK)、茀-苯并噻二唑共聚物、茀-三苯胺共聚物、和此等的衍生物或混合物。
另一方面,近年為了有機EL元件的高效率化,也活躍地進行著磷光有機EL元件的開發。在磷光有機EL元件,不僅是單重態的能量而且連三重態的能量也能利用,在原理上能將內部量子產率提高到100%。在磷光有機EL元件,是將包含鉑或銥等重金屬的金屬錯合物系磷光材料作為發出磷光的摻雜劑,並藉由摻雜到主體材料來取出磷光發光(參照M.A.Baldo et al.,Nature,vol.395,p.151(1998)、M.A.Baldo et al.,Apllied Physics Letters,vol.75,p.4(1999)、M.A.Baldo et al.,Nature,vol.403,p.750(2000))。
從高效率化的觀點而言,在本實施形態的有機EL元件中,較佳為在發光層使用磷光材料。作為磷光材料,能夠合適地使用包含銥(Ir)或鉑(Pt)等中心金屬的金屬錯合物等。具體而言,作為銥錯合物,例如可列舉:進行發藍色光的FIr(pic)〔銥(III)雙[(4,6-二氟苯基)-吡啶-N,C2 ]吡啶甲酸)、進行發綠色光的Ir(ppy)3 〔面式-參(2-苯基吡啶)銥〕(參照上述M.A.Baldo et al.,Nature,vol.403,p.750(2000))或在Adachiet al.,Appl.Phys.Lett.,78no.11,2001,1622所示發紅色光的(btp)2 Ir(acac){雙〔2-(2’-苯并[4,5-α]噻吩基)吡啶-N,C3 〕銥(乙醯-丙酮)}、Ir(piq)3 〔參(1-苯基異喹啉)銥〕等。
作為Pt錯合物,例如可列舉進行發紅色光的2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟啉鉑(PtOEP)等 磷光材料,可使用低分子或樹枝狀結晶種,例如銥核樹枝狀聚合物。又,此等的衍生物亦能合適地使用。
又,當發光層包含磷光材料時,除了磷光材料之外,較佳為包含主體材料。 作為主體材料,可以是低分子化合物,也可以是高分子化合物,也能夠使用樹枝狀聚合物等。作為主體材料,也能夠使用本實施形態的有機電子材料。
作為低分子化合物,例如能夠使用CBP(4,4’-雙(咔唑-9-基)聯苯)、mCP(1,3-雙(9-咔唑基)苯)、CDBP(4,4’-雙(咔唑-9-基)-2,2’-二甲基聯苯)、此等的衍生物等,作為高分子化合物,例如能夠使用聚乙烯咔唑、聚伸苯、聚茀、此等的衍生物等,亦能夠使用此等的衍生物。
作為熱活化延遲螢光材料,例如可列舉出於Adv. Mater., 21, 4802-4906 (2009);Appl. Phys. Lett., 98, 083302 (2011);Chem. Comm., 48, 9580 (2012);Appl. Phys. Lett., 101, 093306 (2012);J. Am. Chem. Soc., 134, 14706 (2012);Chem. Comm., 48, 11392 (2012);Nature, 492, 234 (2012);Adv. Mater., 25, 3319 (2013);J. Phys. Chem. A, 117, 5607 (2013);Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 15850 (2013);Chem. Comm., 49, 10385 (2013);Chem. Lett., 43, 319 (2014)等所記載的化合物。
發光層可以藉由蒸鍍法來形成,也可以藉由塗佈法來形成。 在藉由蒸鍍法來形成的情況,能夠廉價地製造有機EL元件,進而更佳。在藉由塗佈法來形成發光層,能夠藉由將磷光材料、視需要包含主體材料的溶液以例如:噴墨法、澆鑄法、浸漬法、凸版印刷、凹版印刷、膠印印刷、平版印刷、凸版反轉膠印印刷、網版印刷、照相凹版印刷等的印刷法、旋轉式塗佈法等的公知的方法塗佈到期望的基體上來進行。
(陰極) 作為陰極材料,較佳為例如:鋰(Li)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、鋁(Al)、銦(In)、銫(Cs)、鋇(Ba)、鎂/銀(Mg/Ag)、氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)等的金屬或金屬合金。
(陽極) 作為陽極,亦能夠使用金屬(例如金(Au))或具有金屬導電性的其他材料,例如氧化物(例如ITO:氧化銦/氧化錫)、導電性高分子(例如聚噻吩-聚苯乙烯磺酸混合物(PEDOT:PSS))。
(電子傳輸層、電子注入層) 作為電子傳輸層、電子注入層,例如可列舉啡啉衍生物(例如2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-啡啉(BCP))、聯吡啶衍生物、硝基取代茀衍生物、二苯基醌衍生物、噻喃二氧化物衍生物、萘、苝等的縮合環四羧酸酐、碳二醯亞胺、亞茀基甲烷衍生物、蒽醌二甲烷和蒽酮衍生物、噁二唑衍生物(2-(4-聯苯基)-5-(4-三級丁基苯基-1,3,4-噁二唑)(PBD))、苯并咪唑衍生物、鋁錯合物(例如參(8-羥基喹啉)鋁(III)(Alq3 ))等。並且,在上述噁二唑衍生物中,也能夠使用將噁二唑環的氧原子取代為硫原子而成的噻二唑衍生物、具有作為電子吸引基而聞名的喹喔啉環的喹喔啉衍生物。又,也能夠使用本實施形態的有機電子材料。
(電洞注入層和電洞傳輸層) 作為本實施形態的有機EL元件,較佳為在電洞注入層和電洞傳輸層中的至少其一,使用包含本實施形態的通式(1)的離子化合物與電荷傳輸性化合物的有機電子材料。可以在電洞注入層和電洞傳輸層的其中之一使用本實施形態的有機電子材料,在另一個使用其他的材料。 作為能夠使用在電洞注入層和電洞傳輸層的材料,除了在本說明書中已經例示的材料之外,例如可列舉:芳香族胺系化合物(α-NPD等的芳香族二胺)、酞菁系化合物、噻吩系化合物(例如噻吩系導電性聚合物:聚(4-苯乙烯磺酸鹽))(PEDPT:PSS)等,但不限定於此等。
(基板) 作為能夠使用在本實施形態的有機EL元件之基板,玻璃、塑膠等的種類並沒有特別限定,又,透明者較佳。可較佳地使用玻璃、石英、光穿透性樹脂薄膜等,但不限定於此等。當使用樹脂薄膜(可撓性基板)時,可賦予有機EL元件可撓性而特佳。又,本實施形態的有機電子材料由於低溫硬化性優異,故能夠合適地使用在用了樹脂薄膜作為基板的有機電子元件。
作為樹脂薄膜,可列舉例如由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚碸(PES)、聚醚醯亞胺、聚二醚酮、聚苯硫醚、聚芳香酯、聚醯亞胺、聚碳酸酯(PC)、纖維素三乙酸酯(TAC)、纖維素乙酸丙酸酯(CAP)等所構成的薄膜。
又,當使用樹脂薄膜時,為了抑制水蒸氣或氧氣等的穿透,可以對樹脂薄膜包覆氧化矽、氮化矽等的無機物來使用。
(發光顏色) 在本實施形態的有機EL元件中的發光顏色並沒有特別限定,但發白色光元件由於能夠用於家庭用照明、車內照明、時鐘或液晶的背光源等的各種照明器具而較佳。
作為形成發白色光元件的方法,因為在現在要以單一的材料來顯示發白色光是有困難的,故能夠使用混色的方法,該方法是用複數種發光材料使複數種發光顏色同時發光而混色。作為複數種發光顏色的組合,並沒有特別限定,但可列舉出含有藍色、綠色及紅色之3種的發光極大波長之組合,含有藍色與黃色、黃綠色與橙色等之2種發光極大波長的組合等。又,發光顏色的控制,能夠藉由調整磷光材料的種類與量來進行。
<顯示元件、照明裝置、顯示裝置> 本實施形態的顯示元件,其特徵在於具備前述的本實施形態的有機EL元件。 例如,作為對應於紅、綠及藍(RGB)的各畫素之元件,藉由使用本實施形態的有機EL元件,可獲得彩色的顯示元件。 在畫像的形成,有單純矩陣型與主動矩陣型,單純矩陣型是利用配置成矩陣狀的電極直接驅動已排列在面板上的各個有機EL元件,主動矩陣型是在各元件配置薄膜電晶體來驅動。前者雖然結構單純但由於垂直畫素數有其極限故用於顯示文字等。後者因為驅動電壓低且電流少即可,並可獲得明亮的高精細畫面,故作為高品味的顯示器來使用。
又,本實施形態的照明裝置,其特徵在於具備前述的本實施形態的有機EL元件。進一步,本實施形態的顯示裝置,其特徵在於具備照明裝置與作為顯示手段的液晶元件。也可以作為一種顯示裝置,其使用上述的本實施形態的照明裝置作為背光源(發白色光光源),並使用液晶元件作為顯示手段,亦即液晶顯示裝置。此構成,是在公知的液晶顯示裝置中,僅將背光源置換成本實施形態的照明裝置的構成,液晶元件部份能夠挪用公知技術。
本實施形態的有機電子材料因為電荷傳輸性優異,故除了有機EL元件之外,能夠合適地使用在各種有機電子元件。 [實施例]
以下,藉由實施例來進一步具體地說明本發明,但本發明並不限定於以下的實施例。
<1>離子化合物的合成 〔離子化合物1〕 將甲苯(20ml)、2.8g(0.02mol)的4-氟-N-甲基苯甲基胺(I)、7.6g(0.04mol)的4-氟苯甲基溴、7.9g的氫氧化鈉水溶液(NaOH aq.)(50%)、0.64g(0.002mol)的溴化四丁銨(TBAB)加入三頸圓底燒瓶,在10小時的加熱回流下進行攪拌。攪拌結束後,水洗有機層,加入5g的硫酸鎂進行有機層的脫水,用旋轉蒸發器濃縮有機層。之後,在矽膠管柱層析(展開劑=己烷:乙酸乙酯=1:1(體積比))獲得了N-(4-氟苯甲基)-1-(4-氟苯基)-N-甲基甲胺(I)(產量4.0g/反應產率80%)。 在2.5g(0.01mol)的上述N-(4-氟苯甲基)-1-(4-氟苯基)-N-甲基甲胺(I)中混合1.7g的氫溴酸(HBr)(48%),稍微加溫並振盪混合,放置1小時後,在以減壓除去了水分的時候成為黏稠的油狀物。用質子磁共振(proton magnetic resonance)來檢查此油狀物的時候,確認到N-(4-氟苯甲基)-1-(4-氟苯基)-N-甲基甲胺(I)已經消滅,並生成了N-(4-氟苯甲基)-1-(4-氟苯基)-N-溴化甲基甲銨(II)。 隨後,混合1.6g(0.005mol)的上述(II)與35.1g(0.005mol)的肆(五苯基)硼酸鈉(10%水溶液)並攪拌。將獲得的反應混合物放置整夜的時候,在整體成為白濁凝膠狀之中可看到白色的沉澱。適當地加入水,將此沉澱進行減壓過濾、水洗、乾燥,獲得白色的固體物(產量3.5g/反應產率75%)。 以上的反應之反應式表示如下。
〔離子化合物2〕 將甲苯(20ml)、2.8g(0.02mol)的4-氟-N-甲基苯甲基胺(I)、6.9g(0.04mol)的苯甲基溴、7.9g的氫氧化鈉水溶液(50%)、0.64g(0.002mol)的溴化四丁銨加入三頸圓底燒瓶,在10小時的加熱回流下進行攪拌。攪拌結束後,水洗有機層,加入5g的硫酸鎂進行有機層的脫水,用旋轉蒸發器濃縮有機層。之後,在矽膠管柱層析(展開劑=己烷:乙酸乙酯=1:1(體積比))獲得了N-苯甲基-1-(4-氟苯基)-N-甲基甲胺(I)(產量4.1g/反應產率90%)。 在2.3g(0.01mol)的上述N-苯甲基-1-(4-氟苯基)-N-甲基甲胺(I)中混合1.7g的氫溴酸(48%),稍微加溫並振盪混合,放置1小時後,在以減壓除去了水分的時候成為黏稠的油狀物。用質子磁共振來檢查此油狀物的時候,確認到N-苯甲基-1-(4-氟苯基)-N-甲基甲胺(I)已經消滅,並生成了N-苯甲基-1-(4-氟苯基)-N-溴化甲基甲銨(II)。 隨後,混合1.6g(0.005mol)的上述(II)與35.1g(0.005mol)的肆(五苯基)硼酸鈉(10%水溶液)並攪拌。將獲得的反應混合物放置整夜的時候,在整體成為白濁凝膠狀之中可看到白色的沉澱。適當地加入水,將此沉澱進行減壓過濾、水洗、乾燥,獲得白色的固體物(產量3.2g/反應產率70%)。 以上的反應之反應式表示如下。
〔離子化合物3〕 將甲苯(20ml)、2.8g(0.02mol)的4-氟-N-甲基苯甲基胺(I)、7.3g(0.04mol)的1-碘丁烷、7.9g的氫氧化鈉水溶液(50%)、0.64g(0.002mol)的溴化四丁銨加入三頸圓底燒瓶,在10小時的加熱回流下進行攪拌。攪拌結束後,水洗有機層,加入5g的硫酸鎂進行有機層的脫水,用旋轉蒸發器濃縮有機層。之後,在矽膠管柱層析(展開劑=己烷:乙酸乙酯=1:1(體積比))獲得了N-(4-氟苯甲基)-N-甲基丁-1-胺(I)(產量3.5g/反應產率90%)。 在2.0g(0.01mol)的上述N-(4-氟苯甲基)-N-甲基丁-1-胺(I)中混合1.7g的氫溴酸(48%),稍微加溫並振盪混合,放置1小時後,在以減壓除去了水分的時候成為黏稠的油狀物。用質子磁共振來檢查此油狀物的時候,確認到N-(4-氟苯甲基)-N-甲基丁-1-胺(I)已經消滅,並生成了N-(4-氟苯甲基)-N-甲基丁-1-溴化銨(II)。 隨後,混合1.38g(0.005mol)的上述(II)與35.1g(0.005mol)的肆(五苯基)硼酸鈉(10%水溶液)並攪拌。將獲得的反應混合物放置整夜的時候,在整體成為白濁凝膠狀之中可看到白色的沉澱。適當地加入水,將此沉澱進行減壓過濾、水洗、乾燥,獲得白色的固體物(產量3.3g/反應產率75%)。 以上的反應之反應式表示如下。
〔離子化合物4〕 將甲苯(20ml)、2.8g(0.02mol)的4-氟-N-甲基苯甲基胺(I)、22.9g(0.04mol)的1-碘癸烷、7.9g的氫氧化鈉水溶液(50%)、0.64g(0.002mol)的溴化四丁銨加入三頸圓底燒瓶,在10小時的加熱回流下進行攪拌。攪拌結束後,水洗有機層,加入5g的硫酸鎂進行有機層的脫水,用旋轉蒸發器濃縮有機層。之後,在矽膠管柱層析(展開劑=己烷:乙酸乙酯=1:1(體積比))獲得了N-(4-氟苯甲基)-N-甲基癸-1-胺(I)(產量3.8g/反應產率80%)。 在2.8g(0.01mol)的上述N-(4-氟苯甲基)-N-甲基癸-1-胺(I)中混合1.7g的氫溴酸(48%),稍微加溫並振盪混合,放置1小時後,在以減壓除去了水分的時候成為黏稠的油狀物。用質子磁共振來檢查此油狀物的時候,確認到N-(4-氟苯甲基)-N-甲基癸-1-胺(I)已經消滅,並生成了N-(4-氟苯甲基)-N-甲基癸-1-溴化銨(II)。 隨後,混合1.80g(0.005mol)的上述(II)與35.1g(0.005mol)的肆(五苯基)硼酸鈉(10%水溶液)並攪拌。將獲得的反應混合物放置整夜的時候,在整體成為白濁凝膠狀之中可看到白色的沉澱。適當地加入水,將此沉澱進行減壓過濾、水洗、乾燥,獲得白色的固體物(產量2.4g/反應產率50%)。 以上的反應之反應式表示如下。
〔離子化合物5〕 在2.7g(0.01mol)的三己胺(I)中混合1.7g的氫溴酸(48%),稍微加溫並振盪混合,放置1小時後,在以減壓除去了水分的時候成為黏稠的油狀物。用質子磁共振來檢查此油狀物的時候,確認到三己胺(I)已經消滅,並生成了三己基溴化銨(II)。 隨後,混合1.75g(0.005mol)的上述(II)與35.1g(0.005mol)的肆(五苯基)硼酸鈉(10%水溶液)並攪拌。將獲得的反應混合物放置整夜的時候,在整體成為白濁凝膠狀之中可看到白色的沉澱。適當地加入水,將此沉澱進行減壓過濾、水洗、乾燥,獲得白色的固體物(產量2.8g/反應產率60%)。 以上的反應之反應式表示如下。
<2>電荷傳輸性化合物的合成 〔鈀觸媒的調製〕 在氮氣氛下的套手工作箱(glove box)中,室溫下,秤取參(二苯亞甲基丙酮)二鈀(73.2mg,80μmol)饋入樣品管,並添加苯甲醚(15mL),攪拌30分鐘。同樣地,秤取參(三級丁基)膦(129.6mg,640μmol)饋入樣品管,並添加苯甲醚(5mL),攪拌5分鐘。將此等的溶液混合並在室溫攪拌30分鐘,作成觸媒。
〔電荷傳輸性化合物1〕 如以下所述般,製備成電荷傳輸性化合物(電荷傳輸性聚合物)。將下述的單體1(2.0mmol)、下述單體2(5.0mmol)、下述單體3(4.0mmol)、及苯甲醚(20mL)加到三頸圓底燒瓶中,並且,添加另外製備的鈀觸媒的溶液(7.5mL)並攪拌。攪拌了30分鐘後,追加10%氫氧化四乙銨水溶液(20mL)到上述燒瓶內。將此混合物進行了2小時的加熱回流。另外,到目前為止的全部操作,是在氮氣氣流下進行。又,全部的溶劑是藉由30分鐘以上的氮氣泡經過除氣後而使用。 反應結束後,水洗有機層,將有機層注入甲醇-水(9:1(體積比))。將生成的沉澱進行吸引過濾,並以甲醇-水(9:1(體積比))清洗。將獲得的沉澱溶解於甲苯,並從甲醇進行了再沉澱。將獲得的沉澱進行吸引過濾,溶解於甲苯,並添加金屬吸附劑(Strem Chemicals公司製造「Triphenylphosphine,polymer-bound on styrene-divinylbenzene copolymer;三苯膦鍵結於苯乙烯-二乙烯基苯共聚物上的聚合物」,相對於100mg聚合物為200mg),攪拌一晚。 攪拌結束後,進行過濾來去除金屬吸附劑與不溶物,用旋轉蒸發器來濃縮濾液。將濃縮液溶解於甲苯後,從甲醇-丙酮(8:3(體積比))進行了再沉澱。將生成的沉澱進行吸引過濾,並以甲醇-丙酮(8:3(體積比))清洗。將獲得的沉澱進行真空乾燥,獲得電荷傳輸性化合物1。獲得的電荷傳輸性化合物1的數目平均分子量為5,600,重量平均分子量為9,000。
數目平均分子量和重量平均分子量,是藉由在溶析液中使用了四氫呋喃(THF)的GPC(凝膠滲透層析法)(聚苯乙烯換算)來測定,測定條件如以下所述。 液體輸送泵 :L-6050 日立先端科技股份有限公司 UV-Vis偵測器 :L-3000 日立先端科技股份有限公司 管柱 :Gelpack(註冊商標)GL-A160S/GL-A150S 日立化成股份有限公司 溶析液 :THF(和光純藥製造,HPLC用,不含穩定劑) 流速 :1 mL/min 管柱溫度 :室溫 分子量標準物質:標準聚苯乙烯
〔電荷傳輸性化合物2〕 除了將單體1變更為單體4以外,與電荷傳輸性化合物1進行同樣的操作,獲得電荷傳輸性化合物2。獲得的電荷傳輸性化合物2的數目平均分子量為5,000,重量平均分子量為8,000。
〔電荷傳輸性化合物3〕 除了將單體1變更為單體5以外,與電荷傳輸性化合物1進行同樣的操作,獲得電荷傳輸性化合物3。獲得的電荷傳輸性化合物3的數目平均分子量為6,000,重量平均分子量為9,000。
〔電荷傳輸性化合物4〕 除了將單體1變更為單體6以外,與電荷傳輸性化合物1進行同樣的操作,獲得電荷傳輸性化合物4。獲得的電荷傳輸性化合物4的數目平均分子量為6,000,重量平均分子量為9,000。
<3>電荷傳輸性化合物的最高佔有分子軌域(HOMO)能階的測定 (電荷傳輸性化合物1的測定) 將電荷傳輸性化合物1(10.0mg)溶解於甲苯溶液(1000μl)中,製備成墨組成物。將此墨組成物以3000rpm旋轉塗佈到石英板上。隨後,在加熱板上以120度℃加熱處理10分鐘,獲得測定用樣品。其次,使用AC-5(理研計器製造),測定出上述測定用樣品的HOMO能階。測定值為5.10eV。
(電荷傳輸性化合物2的測定) 除了將電荷傳輸性化合物1變成電荷傳輸性化合物2以外,與上述同樣地進行測定。測定值為5.35eV。
(電荷傳輸性化合物3的測定) 除了將電荷傳輸性化合物1變成電荷傳輸性化合物3以外,與上述同樣地進行測定。測定值為5.45eV。
<4>有機電子材料(墨組成物)的評估 〔實施例1〕 如以下所示般製備墨組成物,並進行硬化性和電荷傳輸性的評估。 (硬化性的評估) 將電荷傳輸性化合物1(10.0mg)與離子化合物1(0.15mg)溶解於甲苯溶液(1000μl),製備成墨組成物。將此墨組成物以3000rpm旋轉塗佈到石英板上。隨後,在加熱板上以120度℃加熱10分鐘進行聚合反應。在加熱後將石英板浸漬於甲苯1分鐘,進行了清洗。從清洗前後的UV-vis(紫外線-可見光)波譜中的最大吸收波長(λmax)的吸光度(Abs)之比,測定出殘膜率。測定結果顯示於表1。
(電荷傳輸性的評估) 當評估電荷傳輸性時,如以下所述般製作成評估元件。 <電荷傳輸性評估元件的製作> 混合電荷傳輸性化合物1(100mg)、上述離子化合物1(3.0mg)和甲苯(1.91mL),獲得墨組成物。藉由在已有將ITO以1.6mm寬進行了圖案化之玻璃基板上,將先前製備成的墨組成物以3000min-1 進行旋轉塗佈,並在加熱板上於120℃加熱10分鐘,製作成電荷傳輸膜(150nm)。其次,將具有上述電荷傳輸膜的玻璃基板移到真空蒸鍍機中,蒸鍍了鋁(膜厚100nm)。
蒸鍍鋁後,不開放到大氣中(亦即,不與外氣連通),而是在乾燥氮氣環境中移動基板,並藉由使用光硬化性環氧樹脂貼合密封玻璃與ITO基板來進行密封,該密封玻璃是在0.7mm的無鹼玻璃鑲上0.4mm的沉孔而成,藉此製作成電荷傳輸性評估元件。
將這些電荷傳輸性評估元件的ITO作為正極、鋁作為陰極來施加電壓。以50mA/cm2 通電時的施加電壓顯示於表1
〔實施例2〕 針對實施例1,除了將離子化合物1變更為離子化合物2以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔實施例3〕 針對實施例1,除了將離子化合物1變更為離子化合物3以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔實施例4〕 針對實施例1,除了將離子化合物1變更為離子化合物4以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔實施例5〕 針對實施例1,除了將電荷傳輸性化合物1變更為電荷傳輸性化合物2以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔實施例6〕 針對實施例1,除了將電荷傳輸性化合物1變更為電荷傳輸性化合物2、將離子化合物1變更為離子化合物2以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔實施例7〕 針對實施例1,除了將電荷傳輸性化合物1變更為電荷傳輸性化合物2、將離子化合物1變更為離子化合物3以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔實施例8〕 針對實施例1,除了將電荷傳輸性化合物1變更為電荷傳輸性化合物2、將離子化合物1變更為離子化合物4以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔實施例9〕 針對實施例1,除了將電荷傳輸性化合物1變更為電荷傳輸性化合物3以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔實施例10〕 針對實施例1,除了將電荷傳輸性化合物1變更為電荷傳輸性化合物3、將離子化合物1變更為離子化合物2以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔實施例11〕 針對實施例1,除了將電荷傳輸性化合物1變更為電荷傳輸性化合物3、將離子化合物1變更為離子化合物3以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔實施例12〕 針對實施例1,除了將電荷傳輸性化合物1變更為電荷傳輸性化合物3、將離子化合物1變更為離子化合物4以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔比較例1〕 針對實施例1,除了將離子化合物1變更為離子化合物5以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔比較例2〕 針對實施例1,除了將離子化合物1變更為下述四級銨離子以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔比較例3〕 針對實施例1,除了將電荷傳輸性化合物1變更為電荷傳輸性化合物2、將離子化合物1變更為離子化合物5以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔比較例4〕 針對實施例1,除了將電荷傳輸性化合物1變更為電荷傳輸性化合物2、將離子化合物1變更為在上述比較例2所用的四級銨離子以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔比較例5〕 針對實施例1,除了將電荷傳輸性化合物1變更為電荷傳輸性化合物3、將離子化合物1變更為離子化合物5以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔比較例6〕 針對實施例1,除了將電荷傳輸性化合物1變更為電荷傳輸性化合物3、將離子化合物1變更為在上述比較例2所用的四級銨離子以外,與實施例1同樣地進行,製備各墨組成物,並評估硬化性和電荷傳輸性。評估結果顯示於表1。
〔表1〕
根據表1可知,在實施例1~4中,與比較例1、2比較,硬化性和電荷傳輸性同時都獲得良好的結果。關於實施例5~8、及實施例9~12,與比較例3、4或者比較例5、6比較,可知硬化性和電荷傳輸性同時都獲得良好的結果。 換言之,本實施形態的有機電子材料不僅具備耐溶劑性,電洞電流變得易於流動,認為有助於有機電子元件的低電壓化。
<5>有機EL元件的製作和評估 〔實施例13~15、和比較例7~12〕 在氮氣氛下,混合電荷傳輸性化合物4(10.0mg)、下述離子化合物6(0.5mg)及甲苯(2.3mL),製備成電洞注入層形成用之墨組成物。在已有將ITO以1.6mm寬進行了圖案化之玻璃基板上,將上述墨組成物以旋轉數3,000min-1 進行旋轉塗佈,形成塗膜。接下來,藉由在加熱板上於120℃加熱10分鐘使上述塗膜硬化,形成了電洞注入層(25nm)。
其次,混合表2所示的電荷傳輸性化合物1~3中的任一種(10.0mg)、與離子化合物1、離子化合物4及四級銨中的任一種(0.5mg)、與甲苯(1.15mL),製備成電洞傳輸層形成用之墨組成物。 在先前形成的電洞注入層之上,將上述電洞傳輸層形成用之墨組成物以旋轉數3,000min-1 進行旋轉塗佈,形成塗膜。接下來,藉由在加熱板上於120℃加熱10分鐘使上述塗膜硬化,形成了電洞傳輸層(40nm)。在各實施例和比較例中,並不會讓電洞注入層溶解,且能夠形成電洞傳輸層。
〔表2〕
將基板移到真空蒸鍍機中,該基板依序具有在上述獲得的電洞注入層和電洞傳輸層,在電洞傳輸層上,將CBP:Ir(ppy)3 (94:6,30nm)、BAlq(10nm)、TPBi(30nm)、LiF(0.8nm)和Al(100nm)以此順序用蒸鍍法進行成膜,並進行密封處理,製作成有機EL元件。
當對在實施例13~15和比較例7~12所獲得的有機EL元件施加電壓的時候,確認到發綠色光。針對各別的元件,測定了發光亮度1,000cd/m2 中的發光效率,及初始亮度5,000cd/m2 中的發光壽命(亮度半衰期)。 測定結果顯示於表3。
〔表3〕
從與以上的實施例13~15和比較例7~12的比較,可知本實施形態的有機電子材料除了驅動電壓之外,在發光效率、壽命特性也優異。
1‧‧‧發光層
2‧‧‧陽極
3‧‧‧電洞注入層
4‧‧‧陰極
5‧‧‧電子注入層
6‧‧‧電洞傳輸層
7‧‧‧電子傳輸層
8‧‧‧基板
第1圖是顯示本發明之實施形態的有機EL元件的一例的剖面概略圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (18)

  1. 一種有機電子材料,其至少含有:由下述通式(1)表示的離子化合物、與具有電荷傳輸性單元之化合物;通式(1)中,ArF表示氟芳基或氟雜芳基,Ra 和Rb 各自獨立地表示氫原子(H)、烷基、苯甲基、芳基或雜芳基,A表示陰離子。
  2. 如請求項1所述之有機電子材料,其中,上述陰離子是由下述通式(1b)~(5b)中任一通式表示:通式(1b)~(5b)中, Y1 ~Y6 各自獨立地表示單鍵或二價的連接基團, R1 ~R16 各自獨立地表示拉電子性的一價基團,選自R2 和R3 、R4 ~R6 的至少2個基團、選自R7 ~R10 的至少2個基團、或選自R11 ~R16 的至少2個基團,各自可以互相地鍵結而形成環, E1 表示氧原子,E2 表示氮原子,E3 表示碳原子,E4 表示硼原子或鎵原子,E5 表示磷原子或銻原子。
  3. 如請求項1或2所述之有機電子材料,其中,前述Ra 和Rb 的至少一方是烷基、苯甲基、芳基或雜芳基。
  4. 如請求項3所述之有機電子材料,其中,前述Ra 和Rb 的至少一方是烷基或苯甲基。
  5. 如請求項1~4中任一項所述之有機電子材料,其中,前述ArF是氟芳基。
  6. 如請求項1~5中任一項所述之有機電子材料,其中,前述電荷傳輸性單元是芳香族胺、咔唑或噻吩。
  7. 如請求項1~6中任一項所述之有機電子材料,其中,具有前述電荷傳輸性單元之化合物是聚合物或寡聚物。
  8. 如請求項1~7中任一項所述之有機電子材料,其中,前述具有電荷傳輸性單元之化合物具有1個以上的聚合性官能基。
  9. 如請求項8所述之有機電子材料,其中,前述聚合性官能基是選自由環氧丙烷基、環氧基及乙烯醚基所組成之群組中的至少1種。
  10. 一種墨組成物,其包含請求項1~9中任一項所述之有機電子材料與溶劑。
  11. 一種有機電子元件,其具備有機層,該有機層是使用請求項1~9中任一項所述之有機電子材料或請求項10所述之墨組成物而成。
  12. 如請求項11所述之有機電子元件,其中,具備經多層化的有機層,該經多層化的有機層是在前述有機層上進一步形成別的有機層而成。
  13. 如請求項12所述之有機電子元件,其中,前述有機層和前述別的有機層的至少一層,是選自由電洞注入層、電洞傳輸層及發光層所組成之群組中的至少一種。
  14. 如請求項11~13中任一項所述之有機電子元件,其中,進一步包含基板,並且, 前述基板是樹脂薄膜。
  15. 如請求項11~14中任一項所述之有機電子元件,其是有機電致發光元件。
  16. 一種有機電子元件的製造方法,其包括成膜步驟,該成膜步驟使用請求項1~9中任一項所述之有機電子材料、或請求項10所述之墨組成物,並利用塗佈法來形成有機層。
  17. 如請求項16所述之有機電子元件的製造方法,其中,進一步包括不溶化步驟,該不溶化步驟使利用前述塗佈法而形成的有機層聚合而使該有機層不溶化。
  18. 如請求項17所述之有機電子元件的製造方法,其中,包括多層化步驟,該多層化步驟在已不溶化的有機層上進一步形成別的有機層。
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