本發明涉及電荷傳輸性清漆。
背景技術:
在有機電致發光(以下稱為有機EL)元件中,作為發光層或電荷注入層,可以使用包含有機化合物的電荷傳輸性薄膜。特別地,空穴注入層承擔著陽極與空穴傳輸層或發光層的電荷的授受,發揮著用于實現有機EL元件的低電壓驅動和高亮度的重要功能。
電荷傳輸性薄膜的形成方法大致分為以蒸鍍法為代表的干法以及以旋轉涂布法為代表的濕法,對這些方法進行比較,濕法可以高效率地制造大面積且平坦性優良的薄膜。因此,在有機EL顯示器向大面積化發展的當今,期望能夠以濕法形成的空穴注入層。
然而,在有機EL元件的初期特性和壽命特性、及其制造工藝方面還有很多未能解決的課題。為了解決這些課題,對于有機EL元件用的功能性薄膜形成用材料也進行了各種研究。作為其一環,對于具有空穴注入性的電荷傳輸性物質也進行了研究。
作為具有空穴注入性的電荷傳輸性物質,已知有芳基聯苯胺衍生物。例如,作為芳基聯苯胺衍生物,有人提出了利用芴結構或環己烷結構將四芳基聯苯胺交聯而成的芳基聯苯胺衍生物作為電荷傳輸性物質(參見例如專利文獻1~5)。
然而,有關使用其中的2個氮原子均具有與氫原子的鍵合的芳基聯苯胺衍生物的交聯體而形成的電荷傳輸性物質的例子,尚未被確認。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:歐州專利申請公開第2684932號說明書
專利文獻2:國際公開第2013/022419號
專利文獻3:國際公開第2014/009310號
專利文獻4:特開2002-179630號公報
專利文獻5:歐州專利申請公開第650955號說明書
技術實現要素:
發明所要解決的課題
本發明是鑒于這樣的情況而做出的,目的在于,提供空穴注入性優良的新的電荷傳輸性物質以及含有該電荷傳輸性物質的電荷傳輸性清漆、由該清漆制得的電荷傳輸性薄膜及其制造方法、以及具有該薄膜的有機EL元件。
用于解決課題的手段
本發明人們為了實現上述目的而反復進行了精心的研究,結果發現,含有聯苯胺【biphenylamine】結構的特定的芳基胺衍生物在有機溶劑中具有優良的溶解性,由其溶解于有機溶劑制備而成的清漆可以得到能夠發揮電荷傳輸性的薄膜,并且,在將該薄膜應用于有機EL元件的空穴注入層時,可以得到亮度特性優良的元件,至此完成了本發明。
即,本發明提供:
1、電荷傳輸性物質,其特征在于,其包含由式(1)表示的芳基胺衍生物:
[化1]
[式中,R1~R8彼此獨立地表示氫原子、鹵素原子、或者可被Z1取代的、碳數1~20的烷基或者碳數1~20的烷氧基;Ar1表示可被Z2取代的碳數6~20的芳基;n表示1~3的整數;X表示由式(2a)或者(2b)表示的2價有機基團:
[化2]
(式中,R9和R10彼此獨立地表示碳數1~20的烷基、碳數1~20的氟代烷基、可被Z2取代的碳數6~20的芳基,或者R9與R10鍵合來表示碳數3~21的可具有稠環的環式烴基;R11和R12彼此獨立地表示氫原子或者氟原子;R13~R20彼此獨立地表示氫原子、碳數1~20的烷基、碳數1~20的氟代烷基、或者Z3;m表示1~4的整數。)
Z1表示鹵素原子、硝基、氰基、氨基、醛基、羥基、硫醇基、磺酸基、羧酸基、或者可被Z3取代的、碳數6~20的芳基或者碳數2~20的雜芳基;Z2表示鹵素原子、硝基、氰基、氨基、醛基、羥基、硫醇基、磺酸基、羧酸基、或者可被Z3取代的、碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基或者碳數2~20的炔基;Z3表示鹵素原子、硝基、氰基、氨基、醛基、羥基、硫醇基、磺酸基、或者羧酸基。]
2、1所述的電荷傳輸性物質,其中,上述X為選自式(3a)~(3h)表示的2價有機基團中的1種;
[化3]
3、電荷傳輸性材料,其含有1或2所述的電荷傳輸性物質;
4、電荷傳輸性清漆,其含有1或2所述的電荷傳輸性物質和有機溶劑;
5、4所述的電荷傳輸性清漆,其中還含有摻雜劑物質;
6、5所述的電荷傳輸性清漆,其中,上述摻雜劑物質含有雜多酸;
7、電荷傳輸性薄膜,其為使用4~6的任一項所述的電荷傳輸性清漆而制成的;
8、有機電致發光元件,其具有7所述的電荷傳輸性薄膜;
9、電荷傳輸性薄膜的制造方法,其特征在于,將4~6的任一項所述的電荷傳輸性清漆涂布到基材上,并使溶劑蒸發。
發明的效果
作為本發明電荷傳輸性物質的芳基胺衍生物易溶解于有機溶劑中,因此可以容易地通過將其與摻雜劑一起溶解于有機溶劑中來制備電荷傳輸性清漆。
由本發明電荷傳輸性清漆制作的薄膜顯示出高的電荷傳輸性,因此,可以適宜作為以有機EL元件為代表的電子器件用薄膜。特別地,通過將該薄膜應用于有機EL元件的空穴注入層,可以獲得亮度特性優良的有機EL元件。
而且,本發明的電荷傳輸性清漆即便在采用旋轉涂布法或狹縫涂布法等可大面積成膜的各種濕法工藝的情況下,也能夠再現性良好地制造電荷傳輸性優良的薄膜,因此,能夠充分應對近年來在有機EL元件領域的進展。
另外,由本發明電荷傳輸性清漆得到的薄膜,也可以作為抗靜電膜或有機薄膜太陽能電池的陽極緩沖層等使用。
具體實施方案
以下更詳細地說明本發明。
本發明涉及的電荷傳輸性物質包含由式(1)表示的芳基胺衍生物。
此處,電荷傳輸性與導電性具有相同含義,與空穴傳輸性也具有相同含義。電荷傳輸性物質可以是其本身具有電荷傳輸性的物質,而且也可以是其與摻雜劑物質共用時具有電荷傳輸性的物質。電荷傳輸性清漆可以是其本身具有電荷傳輸性的清漆,而且也可以是使用該清漆而獲得的固體膜具有電荷傳輸性的清漆。
[化4]
式(1)中,R1~R8彼此獨立地表示氫原子、鹵素原子、或者可被Z1取代的、碳數1~20的烷基或者碳數1~20的烷氧基。
作為鹵素原子,可列舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。
作為碳數1~20的烷基的具體例,可以是直鏈狀、支鏈狀、環狀中的任一種,可列舉出例如,甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基等碳數1~20的直鏈或者支鏈狀烷基;環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基、環癸基、雙環丁基、雙環戊基、雙環己基、雙環庚基、雙環辛基、雙環壬基、雙環癸基等碳數3~20的環狀烷基等。
作為碳數1~20的烷氧基的具體例,其中的烷基可以是直鏈狀、支鏈狀、環狀中的任一種,可列舉出例如,甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、環丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、環丁氧基、正戊氧基、1-甲基-正丁氧基、2-甲基-正丁氧基、3-甲基-正丁氧基、1,1-二甲基-正丙氧基、環戊基氧基、2-甲基-環丁氧基、正己氧基、1-甲基-正戊氧基、2-甲基-正戊氧基、1,1-二甲基-正丁氧基、1-乙基-正丁氧基、1,1,2-三甲基-正丙氧基、環己氧基、1-甲基-環戊氧基、1-乙基-環丁氧基、1,2-二甲基-環丁氧基、正庚氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基等。
Ar1表示可被Z2取代的碳數6~20的芳基。
作為碳數6~20的芳基的具體例,可列舉出苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、1-菲基、2-菲基、3-菲基、4-菲基、9-菲基等。
n表示1~3的整數,優選為1。
X表示由式(2a)或者(2b)表示的2價有機基團。
[化5]
R9和R10彼此獨立地表示碳數1~20的烷基、碳數1~20的氟代烷基、可被Z2取代的碳數6~20的芳基,或者R9與R10鍵合來表示碳數3~21的可具有稠環的環式烴基;R11和R12彼此獨立地表示氫原子或者氟原子;R13~R20彼此獨立地表示氫原子、碳數1~20的烷基、碳數1~20的氟代烷基、或者Z3。
作為碳數1~20的烷基、碳數6~20的芳基,可列舉出與上述同樣的基團。
作為碳數1~20的氟代烷基的具體例,可以是直鏈狀、支鏈狀、環狀中的任一種,可列舉出例如,三氟甲基、五氟乙基、2,2,2-三氟乙基、七氟丙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、2,2,3,3-四氟丙基、2,2,2-三氟-1-(三氟甲基)乙基、九氟丁基、4,4,4-三氟丁基、十一氟戊基、2,2,3,3,4,4,5,5,5-九氟戊基、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基、十三氟己基、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-十一氟己基、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-十氟己基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基等。
m表示1~4的整數,優選為1。
另外,作為R9與R10鍵合而形成的、碳數3~21的可具有稠環的環式烴基,可列舉出由下述式表示的基團,但不限定于這些例子。
[化6]
(式中,“·”表示與亞甲基鏈鍵合的部位。)
Z1表示鹵素原子、硝基、氰基、氨基、醛基、羥基、硫醇基、磺酸基、羧酸基、或者可被Z3取代的、碳數6~20的芳基或者碳數2~20的雜芳基;Z2表示鹵素原子、硝基、氰基、氨基、醛基、羥基、硫醇基、磺酸基、羧酸基、或者可被Z3取代的、碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基或者碳數2~20的炔基;Z3表示鹵素原子、硝基、氰基、氨基、醛基、羥基、硫醇基、磺酸基、或者羧酸基。
作為這些鹵素原子、碳數1~20的烷基、碳數6~20的芳基,可列舉出與上述同樣的原子和基團。
作為碳數2~20的雜芳基的具體例,可列舉出2-噻吩基、3-噻吩基、2-呋喃基、3-呋喃基、2-噁唑基、4-噁唑基、5-噁唑基、3-異噁唑基、4-異噁唑基、5-異噁唑基、2-噻唑基、4-噻唑基、5-噻唑基、3-異噻唑基、4-異噻唑基、5-異噻唑基、2-咪唑基、4-咪唑基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基等。
作為碳數2~20的烯基的具體例,可列舉出乙烯基、正-1-丙烯基、正-2-丙烯基、1-甲基乙烯基、正-1-丁烯基、正-2-丁烯基、正-3-丁烯基、2-甲基-1-丙烯基、2-甲基-2-丙烯基、1-乙基乙烯基、1-甲基-1-丙烯基、1-甲基-2-丙烯基、正-1-戊烯基、正-1-癸烯基、正-1-二十碳烯基等。
作為碳數2~20的炔基的具體例,可列舉出乙炔基、正-1-丙炔基、正-2-丙炔基、正-1-丁炔基、正-2-丁炔基、正-3-丁炔基、1-甲基-2-丙炔基、正-1-戊炔基、正-2-戊炔基、正-3-戊炔基、正-4-戊炔基、1-甲基-正-丁炔基、2-甲基-正-丁炔基、3-甲基-正-丁炔基、1,1-二甲基-正-丙炔基、正-1-己炔基、正-1-癸炔基、正-1-十五碳炔基、正-1-二十碳炔基等。
其中,作為R1~R8,優選彼此獨立地為氫原子、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基,更優選彼此獨立地為氫原子、甲基、乙基、甲氧基,進一步優選為全部是氫原子。
作為Ar1,優選為可被Z2取代的苯基,更優選為未取代的苯基。
作為R9和R10,優選為碳數1~6的烷基、碳數1~6的氟代烷基、可被Z2取代的碳數6~18的芳基、R9與R10鍵合而成的由下述式表示的環式烴基,更優選為甲基、R9與R10鍵合而成的由下述式表示的環式烴基。
作為R11和R12,優選均為氫原子。
作為R13~R20,優選彼此獨立地為氫原子、甲基、乙基、三氟甲基、鹵素原子,更優選全部為氫原子。
[化7]
(式中,“·”表示與亞甲基鏈鍵合的部位。)
因此,作為X,以式(3a)~(3h)表示的任一個2價有機基團為宜。
[化8]
其中,進一步優選是由式(3a’)~(3h’)表示的任一個均為2價有機基團的情況。
[化9]
予以說明,上述烷基、氟代烷基、烷氧基、烯基以及炔基的碳數,優選為10以下,更優選為6以下,進一步優選為4以下。
另外,芳基和雜芳基的碳數,優選為14以下,更優選為10以下,進一步優選為6以下。
上述芳基胺衍生物的分子量通常為300~5,000,但從提高溶解性的觀點考慮,優選為4,000以下,更優選為3,000以下,進一步優選為2,000以下。
本發明的由式(1)表示的芳基胺衍生物可以通過使聯苯化合物與二胺化合物在催化劑的存在下進行反應來制備,但不限定于該制備方法。
例如,具有由式(2a)表示的2價有機基團作為X的芳基胺衍生物(6),可以通過使式(4)表示的聯苯化合物與式(5)表示的二胺化合物在催化劑的存在下進行反應來獲得。
[化10]
(式中,Z表示鹵素原子或者擬鹵素基團;R1~R10、R13~R20、Ar1和n表示與上述相同的含義。)
另外,具有由式(2b)表示的2價有機基團作為X的芳基胺衍生物(8),可以通過使由式(4)表示的聯苯化合物與由式(7)表示的二胺化合物在催化劑的存在下進行反應來獲得。
[化11]
(式中,Z表示鹵素原子或者擬鹵素基;R1~R8、R11~R20、Ar1、m和n表示與上述相同的含義。)
作為鹵素原子,可列舉出與上述相同的原子。
作為擬鹵素基,可列舉出甲磺酰氧基、三氟甲磺酰氧基、九氟丁磺酰氧基等(氟代)烷基磺酰氧基;苯磺酰氧基、甲苯磺酰氧基等芳族磺酰氧基等。
由式(5)表示的二胺化合物與由式(4)表示的聯苯化合物的進料比,相對于二胺化合物的全NH基的物質的量,可以使聯苯化合物為當量以上,優選為1~1.2當量左右。
作為上述反應中使用的催化劑,可列舉出例如,氯化銅、溴化銅、碘化銅等銅催化劑;Pd(PPh3)4(四(三苯基膦)鈀)、Pd(PPh3)2Cl2(雙(三苯基膦)二氯鈀)、Pd(dba)2(雙(亞芐基丙酮)鈀)、Pd2(dba)3(三(亞芐基丙酮)二鈀)、Pd(P-t-Bu3)2(雙(三(叔丁基)膦)鈀)等鈀催化劑等。這些催化劑可以單獨使用,也可以將2種以上組合使用。另外,這些催化劑也可以與公知的適當的配體一起使用。
當所用的二胺化合物為1mol時,催化劑的用量可以為0.001~0.5mol左右,優選為0.01~0.1mol左右。
另外,在使用配體的情況下,相對于所用的金屬絡合物,其用量可以為0.1~5當量,優選為1~2當量。
上述反應可以在溶劑中進行。在使用溶劑的情況下,只要對反應沒有不利影響,其種類就沒有特殊限制。作為具體例,可列舉出脂肪族烴類(戊烷、正己烷、正辛烷、正癸烷、十氫化萘等)、鹵代脂肪族烴類(氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、四氯化碳等)、芳烴類(苯、硝基苯、甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、均三甲苯等)、鹵代芳烴類(氯苯、溴苯、鄰二氯苯、間二氯苯、對二氯苯等)、醚類(乙醚、二異丙基醚、叔丁基甲基醚、四氫呋喃、二噁烷、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷等)、酮類(丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、二正丁基酮、環己酮等)、酰胺類(N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等)、內酰胺和內酯類(N-甲基吡咯烷酮、γ-丁內酯等)、脲類(N,N-二甲基咪唑烷酮、四甲基脲等)、亞砜類(二甲亞砜、環丁砜等)、腈類(乙腈、丙腈、丁腈等)等,這些溶劑可以單獨使用,也可以將2種以上混合使用。
反應溫度可以在所用溶劑的熔點至沸點的范圍內適宜設定,特別地,優選0~200℃左右,更優選20~150℃。
反應結束后,按照常規方法進行后處理,可以得到作為目標產物的芳基胺衍生物。
予以說明,式(4)表示的聯苯化合物可以通過使Ar1NH2(Ar1表示與上述相同的含義)、4,4′-二鹵代或者二擬鹵素化聯苯化合物在與上述相同的催化劑下進行反應來獲得。
作為式(1)表示的芳基胺衍生物的具體例,可列舉出由下述式表示的芳基胺衍生物,但不限定于這些例子。予以說明,式中,Y1和Y2分別表示以下所示的1價有機基團。
[化12]
[化13]
[化14]
本發明的電荷傳輸性清漆含有包含由式(1)表示的芳基胺衍生物的電荷傳輸性物質、以及有機溶劑,也可以根據所獲薄膜的用途,含有用于提高其電荷傳輸性能等的摻雜劑物質。
作為摻雜劑物質,只要能夠溶解于在清漆中使用的至少1種溶劑中,就沒有特殊限定,可以使用無機系摻雜劑物質、有機系摻雜劑物質中的任一種。
作為無機系摻雜劑物質,可列舉出氯化氫、硫酸、硝酸、磷酸等無機酸;氯化鋁(III)(AlCl3)、四氯化鈦(IV)(TiCl4)、三溴化硼(BBr3)、三氟化硼醚絡合物(BF3·OEt2)、氯化鐵(III)(FeCl3)、氯化銅(II)(CuCl2)、五氯化銻(V)(SbCl5)、五氟化銻(V)(SbF5)、五氟化砷(V)(AsF5)、五氟化磷(PF5)、三(4-溴苯基)六氯銻酸鋁(TBPAH)等金屬鹵化物;Cl2、Br2、I2、ICl、ICl3、IBr、IF4等鹵素;磷鉬酸、磷鎢酸等雜多酸等。
作為有機系摻雜劑物質,可列舉出苯磺酸、甲苯磺酸、對-苯乙烯磺酸、2-萘磺酸、4-羥基苯磺酸、5-磺基水楊酸、對-十二烷基苯磺酸、二己基苯磺酸、2,5-二己基苯磺酸、二丁基萘磺酸、6,7-二丁基-2-萘磺酸、十二烷基萘磺酸、3-十二烷基-2-萘磺酸、己基萘磺酸、4-己基-1-萘磺酸、辛基萘磺酸、2-辛基-1-萘磺酸、己基萘磺酸、7-己基-1-萘磺酸、6-己基-2-萘磺酸、二壬基萘磺酸、2,7-二壬基-4-萘磺酸、二壬基萘二磺酸、2,7-二壬基-4,5-萘二磺酸、國際公開第2005/000832號記載的1,4-苯并二噁烷二磺酸化合物、國際公開第2006/025342號記載的芳基磺酸化合物、國際公開第2009/096352號記載的芳基磺酸化合物、聚苯乙烯磺酸等芳基磺酸化合物;10-樟腦磺酸等非芳基磺酸化合物;7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(TCNQ)、2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌(DDQ)等有機氧化劑。
這些無機系和有機系的摻雜劑物質可以單獨使用1種,也可以將2種以上組合使用。
在這些摻雜劑物質中,優選雜多酸,通過使用雜多酸作為摻雜劑物質,可以獲得不僅顯示來自以氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)為代表的透明電極的空穴的高受容能力,而且顯示來自以鋁為代表的金屬陽極的空穴的高受容能力的電荷傳輸性優良的薄膜。
所謂雜多酸,是指具有以代表性的式(B1)所示Keggin型或者式(B2)所示的Dawson型的化學結構來表示的、雜原子位于分子中心的結構,由釩(V)、鉬(Mo)、鎢(W)等的含氧酸的同多酸與不同元素的含氧酸稠環而成的多酸。作為這種不同元素的含氧酸,主要可列舉出硅(Si)、磷(P)、砷(As)的含氧酸。
[化15]
作為雜多酸的具體例,可列舉出磷鉬酸、硅鉬酸、磷鎢酸、硅鎢酸、磷鎢鉬酸等,它們可以單獨使用,也可以將2種以上組合使用。予以說明,本發明中使用的雜多酸可以作為市售品購得,另外,也可以采用公知的方法來合成。
特別地,當摻雜劑物質包含單獨1種雜多酸時,該1種雜多酸優選為磷鎢酸或者磷鉬酸,以磷鎢酸為最佳。另外,當摻雜劑物質包含2種以上雜多酸時,該2種以上雜多酸中的1個優選為磷鎢酸或者磷鉬酸,更優選為磷鎢酸。
予以說明,作為雜多酸,在元素分析等定量分析中,按照通式所示結構,不管元素數是多或者還是少,只要它是作為市售品購得的、或者按照公知的合成方法適當合成的,均可以在本發明中使用。
即,例如,一般而言,磷鎢酸由化學式H3(PW12O40)·nH2O表示,磷鉬酸由化學式H3(PMo12O40)·nH2O表示,但在定量分析中,該式中的P(磷)、O(氧)或W(鎢)或Mo(鉬)的數即使多或者少,只要它們是作為市售品購得的、或者按照公知的合成方法適當合成的,均可以在本發明中使用。該情況下,本發明中規定的雜多酸的質量不是指合成物或市售品中的純的磷鎢酸的質量(磷鎢酸含量),而是指在可作為市售品購得的形態以及按照公知的合成法可分離的形態中,含有水合水或其他雜質等的狀態下的全部質量。
另外,作為摻雜劑物質,也優選使用芳基磺酸化合物。特別優選由式(7)或者(8)表示的芳基磺酸化合物。
[化16]
A1表示O或者S,優選O。
A2表示萘環或者蒽環,優選為萘環。
A3表示2~4價的全氟聯苯基,p表示A1與A3的鍵合數,為滿足2≦p≦4的整數,優選是A3為2價全氟聯苯基、且p為2。
q表示與A2鍵合的磺酸基數,為滿足1≦q≦4的整數,最優選為2。
A4~A8彼此獨立地表示氫原子、鹵素原子、氰基、碳數1~20的烷基、碳數1~20的鹵代烷基、或者碳數2~20的鹵代烯基,A4~A8中的至少3個為鹵素原子。
作為碳數1~20的鹵代烷基,可列舉出三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、1,1,2,2,2-五氟乙基、3,3,3-三氟丙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、1,1,2,2,3,3,3-七氟丙基、4,4,4-三氟丁基、3,3,4,4,4-五氟丁基、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基、1,1,2,2,3,3,4,4,4-九氟丁基等。
作為碳數2~20的鹵代烯基,可列舉出全氟乙烯基、全氟丙烯基(烯丙基)、全氟丁烯基等。
此外,作為鹵素原子、碳數1~20的烷基的例子,可列舉出與上述相同的例子,作為鹵素原子,優選氟原子。
其中,優選地,A4~A8為氫原子、鹵素原子、氰基、碳數1~10的烷基、碳數1~10的鹵代烷基、或者碳數2~10的鹵代烯基、且A4~A8中的至少3個為氟原子,更優選地,A4~A8為氫原子、氟原子、氰基、碳數1~5的烷基、碳數1~5的氟代烷基、或者碳數2~5的氟代烯基、且A4~A8中的至少3個為氟原子,進一步優選地,A4~A8為氫原子、氟原子、氰基、碳數1~5的全氟烷基、或者碳數1~5的全氟烯基、且A4、A5和A8為氟原子。
予以說明,全氟烷基是指由烷基的全部氫原子被氟原子取代而成的基團;全氟烯基是指烯基的全部氫原子被氟原子取代而成的基團。
r表示與萘環鍵合的磺酸基數,為滿足1≦r≦4的整數,優選為2~4,最優選為2。
對于作為摻雜劑物質使用的芳基磺酸化合物的分子量,沒有特殊限定,當與電荷傳輸性物質一起使用時,從其在有機溶劑中的溶解性考慮,優選為2000以下,更優選為1500以下。
以下列舉出本發明中適宜作為摻雜劑物質的芳基磺酸化合物的具體例,但不限定于這些物質。
[化17]
在本發明的電荷傳輸性清漆中含有摻雜劑物質的情況下,摻雜劑物質的使用量可以根據摻雜劑物質的種類、所需電荷傳輸性的程度等來適宜確定,不能一概而論,一般而言,按照質量比計,相對于為1的電荷傳輸性物質,為0.01~50的范圍內;從提高所獲薄膜的電荷傳輸性的觀點考慮,優選為0.1~20,更優選為0.2~10的范圍內。
作為制備電荷傳輸性清漆時使用的有機溶劑,可以使用那些能夠將電荷傳輸性物質以及根據需要使用的摻雜劑物質良好地溶解的高溶解性溶劑。
作為這樣的高溶解性溶劑,可列舉出例如,環己酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、二甘醇單甲醚等有機溶劑,但不限定于這些溶劑。這些溶劑可以單獨1種或者2種以上混合使用,相對于清漆中所用的溶劑全體,其使用量可以為5~100質量%。
予以說明,電荷傳輸性物質和摻雜劑物質優選均成為完全溶解于或者均勻分散于上述溶劑的狀態,更優選完全溶解的狀態。
另外,本發明中,通過使清漆含有至少1種在25℃下具有為10~200mPa·s、特別是35~150mPa·s的粘度、在常壓(大氣壓)下的沸點為50~300℃、特別是150~250℃的高粘度有機溶劑,可以使清漆的粘度的調整變得容易,其結果,可以制備一類能夠再現性良好地提供平坦性優良的薄膜的、適于所采用的涂布方法的清漆。
作為高粘度有機溶劑,可列舉出例如,環己醇、乙二醇、乙二醇二縮水甘油醚、1,3-辛二醇、二甘醇、二丙二醇、三甘醇、三丙二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,4-丁二醇、丙二醇、己二醇等,但不限定于這些。這些溶劑可以單獨使用,也可以將2種以上混合使用。
相對于本發明清漆中所用的溶劑全體,高粘度有機溶劑的添加比例優選在不析出固體的范圍內,只要不析出固體,添加比例優選為5~90質量%。
進而,為了提高對基板的潤濕性、調整溶劑的表面張力、調整極性、調整沸點等,也可以按照相對于清漆中所用溶劑全體為1~90質量%、優選1~50質量%的比例混合入其他溶劑。
作為這類溶劑,可列舉出例如,丙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚、二甘醇二乙醚、二甘醇二甲醚、二甘醇單乙基醚乙酸酯、二甘醇單丁基醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯、二甘醇單乙醚、二丙酮醇、γ-丁內酯、乳酸乙酯、乙酸正己酯等,但不限定于這些溶劑。這些溶劑可以單獨1種,或者將2種以上混合使用。
本發明的清漆的粘度可根據所需制作的薄膜的厚度等或固體成分濃度來適宜設定,通常在25℃下為1~50mPa·s。
另外,本發明的電荷傳輸性清漆的固體成分濃度,可根據清漆的粘度和表面張力等,以及所需制作的薄膜的厚度等來適宜設定,通常為0.1~10.0質量%左右,從提高清漆的涂布性考慮,優選為0.5~5.0質量%左右,更優選為1.0~3.0質量%左右。
將以上說明的電荷傳輸性清漆涂布在基材上,通過烘烤使其在基材上形成電荷傳輸性薄膜。
作為清漆的涂布方法,沒有特殊限定,可列舉出浸涂法、旋轉涂布法、轉印法、輥涂法、刷涂法、噴墨法、噴涂法、狹縫涂布法等,優選根據涂布方法來調節清漆的粘度和表面張力。
作為烘烤氣氛,沒有特殊限定,優選為大氣氣氛。
從所獲薄膜的用途、向所獲薄膜賦予的電荷傳輸性的程度、溶劑的種類和沸點等考慮,烘烤溫度可在100~260℃左右的范圍內適宜設定,當將所獲薄膜用作有機EL元件的空穴注入層時,優選為140~250℃左右,更優選為145~240℃左右。
予以說明,烘烤時,為了使其顯現更優良的均勻成膜性,或是為了使其在基材上進行反應,可以采用2階段以上的溫度變化,使用例如熱板或烘箱等適當的設備進行加熱。
對電荷傳輸性薄膜的膜厚沒有特殊限定,當在有機EL元件內用作空穴注入層時,優選為5~200nm。作為使膜厚發生變化的方法,有改變清漆中的固體成分濃度、或是改變涂布時基板上的溶液量等的方法。
當使用本發明的電荷傳輸性清漆制作有機EL元件時,作為其使用材料和制作方法,可列舉出下述的材料和方法,但不限定于此。
所使用的電極基板優選預先通過用洗滌劑、酒精、純水等進行液體洗滌來凈化,例如,優選在臨使用前對陽極基板進行UV臭氧處理、氧-等離子體處理等表面處理。但是,當陽極材料以有機物作為主要成分時,也可以不進行表面處理。
具有包含由本發明的電荷傳輸性清漆制得的薄膜的空穴注入層的有機EL元件,其制作方法的例子如下。
采用上述的方法,在陽極基板上涂布本發明的電荷傳輸性清漆,并進行烘烤,在電極上制作空穴注入層。將其導入到真空蒸鍍裝置內,依次蒸鍍空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層/空穴阻擋層、陰極金屬,制成有機EL元件。予以說明,也可以根據需要,在發光層與空穴傳輸層之間設置電子阻擋層。
作為陽極材料,可列舉出以氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)為代表的透明電極、由以鋁為代表的金屬或它們的合金等構成的金屬陽極,優選事先進行平坦化處理。也可以使用具有高的電荷傳輸性的聚噻吩衍生物或聚苯胺衍生物。
予以說明,作為構成金屬陽極的其他金屬,可列舉出鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、釔、鋯、鈮、鉬、釕、銠、鈀、鎘、銦、鈧、鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鉿、鉈、鎢、錸、鋨、銥、鉑、金、鈦、鉛、鉍或它們的合金等,但不限定于這些金屬。
作為形成空穴傳輸層的材料,可列舉出(三苯胺)二聚物衍生物、[(三苯胺)二聚物]螺二聚物、N,N’-雙(萘-1-基)-N,N’-雙(苯基)-聯苯胺(α-NPD)、N,N’-雙(萘-2-基)-N,N’-雙(苯基)-聯苯胺、N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-雙(苯基)-聯苯胺、N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-雙(苯基)-9,9-螺聯芴、N,N’-雙(萘-1-基)-N,N’-雙(苯基)-9,9-螺聯芴、N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-雙(苯基)-9,9-二甲基-芴、N,N’-雙(萘-1-基)-N,N’-雙(苯基)-9,9-二甲基-芴、N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-雙(苯基)-9,9-二苯基-芴、N,N’-雙(萘-1-基)-N,N’-雙(苯基)-9,9-二苯基-芴、N,N’-雙(萘-1-基)-N,N’-雙(苯基)-2,2’-二甲基聯苯胺、2,2’,7,7’-四(N,N-二苯基氨基)-9,9-螺聯芴、9,9-雙[4-(N,N-雙-聯苯-4-基-氨基)苯基]-9H-芴、9,9-雙[4-(N,N-雙-萘-2-基-氨基)苯基]-9H-芴、9,9-雙[4-(N-萘-1-基-N-苯基氨基)-苯基]-9H-芴、2,2’,7,7’-四[N-萘基(苯基)-氨基]-9,9-螺聯芴、N,N’-雙(菲-9-基)-N,N’-雙(苯基)-聯苯胺、2,2’-雙[N,N-雙(聯苯-4-基)氨基]-9,9-螺聯芴、2,2’-雙(N,N-二苯基氨基)-9,9-螺聯芴、二-[4-(N,N-二(對甲苯基)氨基)-苯基]環己烷、2,2’,7,7’-四(N,N-二(對甲苯基))氨基-9,9-螺聯芴、N,N,N’,N’-四-萘-2-基-聯苯胺、N,N,N’,N’-四-(3-甲基苯基)-3,3’-二甲基聯苯胺、N,N’-二(萘基)-N,N’-二(萘-2-基)-聯苯胺、N,N,N’,N’-四(萘基)-聯苯胺、N,N’-二(萘-2-基)-N,N’-二苯基聯苯胺-1,4-二胺、N1,N4-二苯基-N1,N4-二(間-甲苯基)苯-1,4-二胺、N2,N2,N6,N6-四苯基萘-2,6-二胺、三(4-(喹啉-8-基)苯基)胺、2,2’-雙(3-(N,N-二(對甲苯基)氨基)苯基)聯苯、4,4’,4”-三[3-甲基苯基(苯基)氨基]三苯胺(m-MTDATA)、4,4’,4”-三[1-萘基(苯基)氨基]三苯胺(1-TNATA)等三芳基胺類、5,5”-雙-{4-[雙(4-甲基苯基)氨基]苯基}-2,2’:5’,2”-三聯噻吩(BMA-3T)等低聚噻吩類等。
作為形成發光層的材料,可列舉出三(8-羥基喹啉)鋁(III)(Alq3)、雙(8-羥基喹啉)鋅(II)(Znq2)、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-(對-苯基苯酚)鋁(III)(BAlq)、4,4’-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯、9,10-二(萘-2-基)蒽、2-叔丁基-9,10-二(萘-2-基)蒽、2,7-雙[9,9-二(4-甲基苯基)-芴-2-基]-9,9-二(4-甲基苯基)芴、2-甲基-9,10-雙(萘-2-基)蒽、2-(9,9-螺聯芴-2-基)-9,9-螺聯芴、2,7-雙(9,9-螺聯芴-2-基)-9,9-螺聯芴、2-[9,9-二(4-甲基苯基)-芴-2-基]-9,9-二(4-甲基苯基)芴、2,2’-二芘基-9,9-螺聯芴、1,3,5-三(芘-1-基)苯、9,9-雙[4-(芘基)苯基]-9H-芴、2,2’-雙(9,10-二苯基蒽)、2,7-二芘基-9,9-螺聯芴、1,4-二(芘-1-基)苯、1,3-二(芘-1-基)苯、6,13-二(聯苯-4-基)并五苯、3,9-二(萘-2-基)苝、3,10-二(萘-2-基)苝、三[4-(芘基)-苯基]胺、10,10’-二(聯苯-4-基)-9,9’-聯蒽、N,N’-二(萘-1-基)-N,N’-二苯基-[1,1’:4’,1”:4”,1”’-四聯苯基]-4,4”’-二胺、4,4’-二[10-(萘-1-基)蒽-9-基]聯苯、二苯并{[f,f’]-4,4’,7,7’-四苯基}二茚并[1,2,3-cd:1’,2’,3’-lm]苝、1-(7-(9,9’-聯蒽-10-基)-9,9-二甲基-9H-芴-2-基)芘、1-(7-(9,9’-聯蒽-10-基)-9,9-二己基-9H-芴-2-基)芘、1,3-雙(咔唑-9-基)苯、1,3,5-三(咔唑-9-基)苯、4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺、4,4’-雙(咔唑-9-基)聯苯、4,4’-雙(咔唑-9-基)-2,2’-二甲基聯苯、2,7-雙(咔唑-9-基)-9,9-二甲基芴、2,2’,7,7’-四(咔唑-9-基)-9,9-螺聯芴、2,7-雙(咔唑-9-基)-9,9-二(對甲苯基)芴、9,9-雙[4-(咔唑-9-基)-苯基]芴、2,7-雙(咔唑-9-基)-9,9-螺聯芴、1,4-雙(三苯基甲硅烷基)苯、1,3-雙(三苯基甲硅烷基)苯、雙(4-N,N-二乙氨基-2-甲基苯基)-4-甲基苯基甲烷、2,7-雙(咔唑-9-基)-9,9-二辛基芴、4,4”-二(三苯基甲硅烷基)-對-三聯苯、4,4’-二(三苯基甲硅烷基)聯苯、9-(4-叔丁基苯基)-3,6-雙(三苯基甲硅烷基)-9H-咔唑、9-(4-叔丁基苯基)-3,6-二三苯甲基-9H-咔唑、9-(4-叔丁基苯基)-3,6-雙(9-(4-甲氧基苯基)-9H-芴-9-基)-9H-咔唑、2,6-雙(3-(9H-咔唑-9-基)苯基)吡啶、三苯基(4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基)硅烷、9,9-二甲基-N,N-二苯基-7-(4-(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯基)-9H-芴-2-胺、3,5-雙(3-(9H-咔唑-9-基)苯基)吡啶、9,9-螺聯芴-2-基-二苯基-氧化膦、9,9’-(5-(三苯基甲硅烷基)-1,3-亞苯基)雙(9H-咔唑)、3-(2,7-雙(二苯基磷酰基)-9-苯基-9H-芴-9-基)-9-苯基-9H-咔唑、4,4,8,8,12,12-六(對甲苯基)-4H-8H-12H-12C-氮雜二苯并[cd,mn]芘、4,7-二(9H-咔唑-9-基)-1,10-菲咯啉、2,2’-雙(4-(咔唑-9-基)苯基)聯苯、2,8-雙(二苯基磷酰基)二苯并[b,d]噻吩、雙(2-甲基苯基)二苯基硅烷、雙[3,5-二(9H-咔唑-9-基)苯基]二苯基硅烷、3,6-雙(咔唑-9-基)-9-(2-乙基-己基)-9H-咔唑、3-(二苯基磷酰基)-9-(4-(二苯基磷酰基)苯基)-9H-咔唑、3,6-雙[(3,5-二苯基)苯基]-9-苯基咔唑等,通過與發光性摻雜劑共蒸鍍,可以形成發光層。
作為發光性摻雜劑,可列舉出3-(2-苯并噻唑基)-7-(二乙氨基)香豆素、2,3,6,7-四氫-1,1,7,7-四甲基-1H,5H,11H-10-(2-苯并噻唑基)喹嗪并[9,9a,1gh]香豆素、喹吖酮、N,N’-二甲基-喹吖酮、三(2-苯基吡啶)銥(III)(Ir(ppy)3)、雙(2-苯基吡啶)(乙酰丙酮)銥(III)(Ir(ppy)2(acac))、三[2-(對甲苯基)吡啶]銥(III)(Ir(mppy)3)、9,10-雙[N,N-二(對甲苯基)氨基]蒽、9,10-雙[苯基(間-甲苯基)氨基]蒽、雙[2-(2-羥苯基)苯并噻唑]鋅(II)、N10,N10,N10’,N10’-四(對甲苯基)-9,9’-聯蒽-10,10’-二胺、N10,N10,N10’,N10’-四苯基-9,9’-聯蒽-10,10’-二胺、N10,N10’-二苯基-N10,N10’-二萘基-9,9’-聯蒽-10,10’-二胺、4,4’-雙(9-乙基-3-咔唑亞乙烯基)-1,1’-聯苯、苝、2,5,8,11-四-叔丁基苝、1,4-雙[2-(3-N-乙基咔唑基)乙烯基]苯、4,4’-雙[4-(二-對甲苯基氨基)苯乙烯基]聯苯、4-(二-對甲苯基氨基)-4’-[(二-對甲苯基氨基)苯乙烯基]茋、雙[3,5-二氟-2-(2-吡啶基)苯基-(2-羧基吡啶基)]銥(III)、4,4’-雙[4-(二苯基氨基)苯乙烯基]聯苯、雙(2,4-二氟苯基吡啶)四(1-吡唑基)硼酸銥(III)、N,N’-雙(萘-2-基)-N,N’-雙(苯基)-三(9,9-二甲基亞芴基)、2,7-雙{2-[苯基(間甲苯基)氨基]-9,9-二甲基-芴-7-基}-9,9-二甲基-芴、N-(4-((E)-2-(6((E)-4-(二苯基氨基)苯乙烯基)萘-2-基)乙烯基)苯基)-N-苯基苯胺、fac-銥(III)三(1-苯基-3-甲基苯并咪唑啉-2-亞基-C,C2’)、mer-銥(III)三(1-苯基-3-甲基苯并咪唑啉-2-亞基-C,C2’)、2,7-雙[4-(二苯基氨基)苯乙烯基]-9,9-螺聯芴、6-甲基-2-(4-(9-(4-(6-甲基苯并[d]噻唑-2-基)苯基)蒽-10-基)苯基)苯并[d]噻唑、1,4-二[4-(N,N-二苯基)氨基]苯乙烯基苯、1,4-雙(4-(9H-咔唑-9-基)苯乙烯基)苯、(E)-6-(4-(二苯基氨基)苯乙烯基)-N,N-二苯基萘-2-胺、雙(2,4-二氟苯基吡啶)(5-(吡啶-2-基)-1H-四唑)銥(III)、雙(3-三氟甲基-5-(2-吡啶基)吡唑)((2,4-二氟芐基)二苯基次膦酸)銥(III)、雙(3-三氟甲基-5-(2-吡啶基)吡唑)(芐基二苯基次膦酸)銥(III)、雙(1-(2,4-二氟芐基)-3-甲基苯并咪唑鎓)(3-(三氟甲基)-5-(2-吡啶基)-1,2,4-三唑)銥(III)、雙(3-三氟甲基-5-(2-吡啶基)吡唑)(4’,6’-二氟苯基吡啶)銥(III)、雙(4’,6’-二氟苯基吡啶)(3,5-雙(三氟甲基)-2-(2’-吡啶基)吡咯)銥(III)、雙(4’,6’-二氟苯基吡啶)(3-(三氟甲基)-5-(2-吡啶基)-1,2,4-三唑)銥(III)、(Z)-6-基-N-(6-基喹啉-2(1H)-亞基)喹啉-2-胺-BF2、(E)-2-(2-(4-(二甲氨基)苯乙烯基)-6-甲基-4H-吡喃-4-亞基)丙二腈、4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-久洛里定基-9-烯基-4H-吡喃、4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-(1,1,7,7-四甲基久洛里定基-9-烯基)-4H-吡喃、4-(二氰基亞甲基)-2-叔丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久洛里定-4-基-乙烯基)-4H-吡喃、三(二苯甲酰基甲烷)菲咯啉銪(III)、5,6,11,12-四苯基并四苯、雙(2-苯并[b]噻吩-2-基-吡啶)(乙酰丙酮)銥(III)、三(1-苯基異喹啉)銥(III)、雙(1-苯基異喹啉)(乙酰丙酮)銥(III)、雙[1-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-異喹啉](乙酰丙酮)銥(III)、雙[2-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)喹啉](乙酰丙酮)銥(III)、三[4,4’-二叔丁基-(2,2’)-聯吡啶]釕(III)·雙(六氟磷酸鹽)、三(2-苯基喹啉)銥(III)、雙(2-苯基喹啉)(乙酰丙酮)銥(III)、2,8-二叔丁基-5,11-雙(4-叔丁基苯基)-6,12-二苯基并四苯、雙(2-苯基苯并噻唑)(乙酰丙酮)銥(III)、5,10,15,20-四苯基四苯并卟啉鉑、鋨(II)雙(3-三氟甲基-5-(2-吡啶)-吡唑)二甲基苯基膦、鋨(II)雙(3-(三氟甲基)-5-(4-叔丁基吡啶基)-1,2,4-三唑)二苯基甲基膦、鋨(II)雙(3-(三氟甲基)-5-(2-吡啶基)-1,2,4-三唑)二甲基苯基膦、鋨(II)雙(3-(三氟甲基)-5-(4-叔丁基吡啶基)-1,2,4-三唑)二甲基苯基膦、雙[2-(4-正己基苯基)喹啉](乙酰丙酮)銥(III)、三[2-(4-正己基苯基)喹啉]銥(III)、三[2-苯基-4-甲基喹啉]銥(III)、雙(2-苯基喹啉)(2-(3-甲基苯基)吡啶)銥(III)、雙(2-(9,9-二乙基-芴-2-基)-1-苯基-1H-苯并[d]咪唑)(乙酰丙酮)銥(III)、雙(2-苯基吡啶)(3-(吡啶-2-基)-2H-色烯-2-酮)銥(III)、雙(2-苯基喹啉)(2,2,6,6-四甲基庚烷-3,5-二酮)銥(III)、雙(苯基異喹啉)(2,2,6,6-四甲基庚烷-3,5-二酮)銥(III)、雙(4-苯基噻吩并[3,2-c]吡啶-N,C2’)乙酰丙酮銥(III)、(E)-2-(2-叔丁基-6-(2-(2,6,6-三甲基-2,4,5,6-四氫-1H-吡咯并【pyrrolo】[3,2,1-ij]喹啉-8-基)乙烯基)-4H-吡喃-4-亞基)丙二腈、雙(3-三氟甲基-5-(1-異喹啉基)吡唑)(甲基二苯基膦)釕、雙[(4-正己基苯基)異喹啉](乙酰丙酮)銥(III)、鉑(II)八乙基卟吩、雙(2-甲基二苯并[f,h]喹喔啉)(乙酰丙酮)銥(III)、三[(4-正己基苯基)氧喹啉]銥(III)等。
作為形成電子傳輸層/空穴阻擋層的材料,可列舉出8-羥基喹啉-鋰、2,2’,2”-(1,3,5-苯并甲苯基(ベンジントリル))-三(1-苯基-1-H-苯并咪唑)、2-(4-聯苯基)5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉、4,7-二苯基-1,10-菲咯啉、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-(苯基苯酚)鋁、1,3-雙[2-(2,2’-聯吡啶-6-基)-1,3,4-噁二唑-5-基]苯、6,6’-雙[5-(聯苯-4-基)-1,3,4-噁二唑-2-基]-2,2’-聯吡啶、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-叔丁基苯基-1,2,4-三唑、4-(萘-1-基)-3,5-二苯基-4H-1,2,4-三唑、2,9-雙(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉、2,7-雙[2-(2,2’-聯吡啶-6-基)-1,3,4-噁二唑-5-基]-9,9-二甲基芴、1,3-雙[2-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-5-基]苯、三(2,4,6-三甲基-3-(吡啶-3-基)苯基)硼烷、1-甲基-2-(4-(萘-2-基)苯基)-1H-咪唑并[4,5f][1,10]菲咯啉、2-(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉、苯基-二芘基氧化膦、3,3’,5,5’-四[(間吡啶基)-苯-3-基]聯苯、1,3,5-三[(3-吡啶基)-苯-3-基]苯、4,4’-雙(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)聯苯、1,3-雙[3,5-二(吡啶-3-基)苯基]苯、雙(10-羥基苯并[h]喹啉)鈹、二苯基雙(4-(吡啶-3-基)苯基)硅烷、3,5-二(芘-1-基)吡啶等。
作為形成電子注入層的材料,可列舉出氧化鋰(Li2O)、氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al2O3)、氟化鋰(LiF)、氟化鈉(NaF)、氟化鎂(MgF2)、氟化銫(CsF)、氟化鍶(SrF2)、三氧化鉬(MoO3)、鋁、乙酰丙酮鋰(Li(acac))、乙酸鋰、苯甲酸鋰等。
作為陰極材料,可列舉出鋁、鎂-銀合金、鋁-鋰合金、鋰、鈉、鉀、銫等。
作為形成電子阻擋層的材料,可列舉出三(苯基吡唑)銥等。
對于使用本發明電荷傳輸性清漆制作PLED元件的方法,沒有特殊限定,可列舉出以下的方法。
在上述有機EL元件的制作中,不進行空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層的真空蒸鍍操作,而是依次形成空穴傳輸性高分子層、發光性高分子層,由此可以制作具有由本發明電荷傳輸性清漆形成的電荷傳輸性薄膜的PLED元件。
具體而言,在陽極基板上涂布本發明的電荷傳輸性清漆,采用上述方法制作空穴注入層,再在其上依次形成空穴傳輸性高分子層、發光性高分子層,進而蒸鍍陰極,制成PLED元件。
作為所用的陰極和陽極材料,可以使用與制作上述有機EL元件時同樣的材料,進行同樣的洗滌處理和表面處理。
作為空穴傳輸性高分子層和發光性高分子層的形成法,可列舉出將空穴傳輸性高分子材料或者發光性高分子材料、或者其中已加入了摻雜劑物質的材料加入到溶劑并使其溶解或均勻分散,分別將其涂布到空穴注入層或者空穴傳輸性高分子層上之后,通過烘烤來成膜的方法。
作為空穴傳輸性高分子材料,可列舉出聚[(9,9-二己基芴基-2,7-二基)-共-(N,N’-雙{對-丁基苯基}-1,4-二氨基亞苯基)]、聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-共-(N,N’-雙{對-丁基苯基}-1,1’-亞聯苯基-4,4-二胺)]、聚[(9,9-雙{1’-戊烯-5’-基}芴基-2,7-二基)-co-(N,N’-雙{對-丁基苯基}-1,4-二氨基亞苯基)]、聚[N,N’-雙(4-丁基苯基)-N,N’-雙(苯基)-聯苯胺]-以聚倍半硅氧烷封端、聚[(9,9-二二辛基芴基-2,7-二基)-共-(4,4’-(N-(對-丁基苯基))二苯基胺)]等。
作為發光性高分子材料,可列舉出聚(9,9-二烷基芴)(PDAF)等聚芴衍生物、聚(2-甲氧基-5-(2’-乙基己氧基)-1,4-亞苯基1,2-亞乙烯基)(MEH-PPV)等聚亞苯基1,2-亞乙烯基衍生物、聚(3-烷基噻吩)(PAT)等聚噻吩衍生物、聚乙烯基咔唑(PVCz)等。
作為溶劑,可列舉出甲苯、二甲苯、氯仿等,作為溶解或者均勻分散法,可列舉出攪拌、加熱攪拌、超聲波分散等方法。
對涂布方法沒有特殊限定,可列舉出噴墨法、噴涂法、浸涂法、旋轉涂布法、轉印法、輥涂法、刷涂法等。予以說明,涂布操作優選在氮、氬等惰性氣體中進行。
作為烘烤方法,可列舉出在惰性氣體中或者在真空中,用烘箱或者加熱板進行加熱的方法。
實施例
以下列舉出合成例和實施例,更具體地說明本發明,但本發明不限定于下述的實施例。予以說明,所用的裝置如下。
(1)1H-NMR:日本電子(株)制、ECX-300
(2)LC/MS:Waters(ウォーターズ)公司制、ZQ2000
(3)基板洗滌:長州產業(株)制基板洗滌裝置(減壓等離子體方式)
(4)清漆的涂布:Mikasa(ミカサ)(株)制旋轉涂布機MS-A100
(5)膜厚測定:(株)小坂研究所制微細形狀測定機Suifcorder(サーフコーダ)ET-4000
(6)EL元件的制作:長州產業(株)制多功能蒸鍍裝置系統C-E2L1G1-N
(7)EL元件的亮度等的測定:(有)Tech World Inc.(テック·ワールド)制I-V-L測定系統
[1]芳基胺衍生物的合成
[合成例1]化合物1的合成
[化18]
向4-溴-4′-碘代聯苯(8.98g、25mmol、東京化成工業(株)制)、苯胺(2.56g、27.5mmol)的甲苯懸浮液(90mL)中,加入Pd(PPh3)4(1.44g、1.25mmol)、t-BuONa(2.88g、30mmol),用氮氣置換后,加熱回流10小時。反應結束后,放冷至室溫,用硅藻土過濾。將濾液濃縮,將所獲粗生成物用硅膠柱色譜(洗脫液:甲苯)精制,將含有化合物1的級分濃縮。向所獲粗生成物中加入乙醇/甲苯(3:1(w/w))的混合溶劑,在加熱回流下,使其溶解。冷卻至室溫后,將析出的固體過濾,得到淡茶色固體的化合物1(6.96g、收率86%)。1H-NMR和LC/MS的測定結果示于如下。
1H-NMR(300MHz,CDCl3):δ5.79(brs,1H),6.97(t,J=7.5Hz,1H),7.10-7.13(m,4H),7.25-7.32(m,2H),7.41-7.55(m,6H).
LC/MS(ESI+)m/z;324[M+1]+
[合成例2]芳基胺衍生物H1的合成
[化19]
向9,9-雙(4-氨基苯基)芴(1g、2.87mmol、東京化成工業(株)制)、合成例1中制得的化合物1(1.95g、6.0mmol)的二甲苯懸浮液(10mL)中,加入Pd(PPh3)4(166mg、0.14mmol)、t-BuONa(0.66g、6.89mmol),用氮氣置換后,加熱回流4小時。然后,加入合成例1中制得的化合物1(0.37g、1.1mmol)、t-BuONa(0.11g、1.21mmol),再加熱回流6小時。反應結束后,放冷至室溫,加入氯仿(40mL)、水(40mL),在室溫下攪拌30分鐘。過濾收集不溶的固體,使其溶解于THF中后,用硅藻土過濾。將濾液濃縮,將所獲粗生成物用硅膠柱色譜(洗脫液:己烷/乙酸乙酯(1/1(v/v)))精制,將含有芳基胺衍生物H1的級分濃縮。將所獲粗生成物用乙醇洗滌,得到淡灰色固體的芳基胺衍生物H1(1.15g、收率48%)。1H-NMR和LC/MS的測定結果示于如下。
1H-NMR(300MHz,THF-d8):δ6.77(t,J=7.5Hz,2H),6.94(d,J=9.0Hz,4H),7.04-7.33(m,28H),7.39-7.45(m,10H),7.78(d,J=6.9Hz,2H).
LC/MS(ESI+)m/z;835[M+1]+
[合成例3]芳基胺衍生物H2的合成
[化20]
使用1,1-雙(4-氨基苯基)環己烷(0.8g、3mmol、東京化成工業(株)制)、合成例1中制得的化合物1(2.14g、6.6mmol)、Pd(PPh3)4(173mg、0.15mmol)、t-BuONa(0.72g、7.5mmol)、二甲苯(8mL),按照與合成例2同樣的程序,得到淡灰色固體的芳基胺衍生物H2(1.26g、收率56%)。1H-NMR和LC/MS的測定結果示于如下。
1H-NMR(300MHz,THF-d8):δ1.46-1.64(m,6H),2.21-2.23(m,4H),6.77(t,J=7.5Hz,2H),7.02-7.32(m,28H),7.40-7.44(m,8H).
LC/MS(ESI+)m/z;753[M+1]+
[合成例4]芳基胺衍生物H3的合成
[化21]
使用4,4′-二氨基二苯基甲烷(0.6g、3mmol、東京化成工業(株)制)、合成例1中制得的化合物1(2.14g、6.6mmol)、Pd(PPh3)4(173mg、0.15mmol)、t-BuONa(0.72g、7.5mmol)、二甲苯(6mL),按照與合成例2同樣的程序,得到淡灰色固體的芳基胺衍生物H3(1.45g、收率71%)。1H-NMR和LC/MS的測定結果示于如下。
1H-NMR(300MHz,THF-d8):δ3.82(s,2H),6.77(t,J=7.5Hz,2H),7.00-7.20(m,24H),7.26(brs,2H),7.32(brs,2H),7.40-7.44(m,8H).
LC/MS(ESI+)m/z;685[M+1]+
[2]電荷傳輸性清漆的制備
[實施例1-1]
向芳基胺衍生物H1 0.113g(0.135mmol)和下述式表示的摻雜劑物質D1 0.091g(0.101mmol)的混合物中,在氮氣氛中加入良溶劑的1,3-二甲基-2-咪唑烷酮7.2g,使其溶解。向該溶液中加入環己醇1.4g和丙二醇1.4g,充分攪拌,得到黃色透明溶液。將所獲溶液用孔徑0.2μm的PTFE制過濾器過濾,得到黃色透明的電荷傳輸性清漆(固體成分濃度2.0質量%)。
予以說明,摻雜劑物質D1按照國際公開第2006/025342號的記載來合成。
[化22]
[實施例1-2]
除了使用芳基胺衍生物H1 0.098g(0.117mmol)和摻雜劑物質D1 0.106g(0.117mmol)的混合物以外,其余與實施例1-1同樣地進行,得到黃色透明的電荷傳輸性清漆(固體成分濃度2.0質量%)。
[實施例1-3]
除了使用芳基胺衍生物H1 0.062g(0.074mmol)和磷鎢酸(關東化學(株)制)0.247g的混合物以外,其余與實施例1-1同樣地進行,得到黃色透明的電荷傳輸性清漆(固體成分濃度3.0質量%)。
[實施例1-4]
除了使用芳基胺衍生物H2 0.062g(0.082mmol)和磷鎢酸0.247g的混合物以外,其余與實施例1-1同樣地進行,得到黃色透明的電荷傳輸性清漆(固體成分濃度3.0質量%)。
[實施例1-5]
除了使用芳基胺衍生物H3 0.062g(0.090mmol)和磷鎢酸0.247g的混合物以外,其余與實施例1-1同樣地進行,得到黃色透明的電荷傳輸性清漆(固體成分濃度3.0質量%)。
[3]有機EL元件的制作以及初期特性
作為評價電氣特性時的基板,使用氧化銦錫在表面上形成了膜厚150nm的圖案的25mm×25mm×0.7t的玻璃基板(以下簡寫為ITO基板)。對于ITO基板,先用O2等離子體洗滌裝置(150W、30秒鐘)除去表面上的雜質后再使用。
[實施例2-1]
使用旋轉涂布機將實施例1-1中制得的清漆涂布到ITO基板上,然后,在80℃下干燥1分鐘,再在230℃下烘烤15分鐘,在ITO基板上形成30nm的均勻薄膜。
使用蒸鍍裝置,在形成了薄膜的ITO基板上,依次疊層α-NPD、Alq3、氟化鋰、以及鋁的薄膜,得到有機EL元件。按照膜厚分別為30nm、40nm、0.5nm和100nm、真空度1.0×10-5Pa、蒸鍍速率對于氟化鋰為0.02nm/秒、對此外的材料為0.2nm/秒的條件進行蒸鍍。
予以說明,為了防止由于空氣中的氧、水等的影響所導致的特性劣化,利用密封基板將有機EL元件密封后,評價其特性。密封按以下的順序進行。
在氧濃度5ppm以下、露點-80℃以下的氮氣氛中,將有機EL元件置于密封基板之間,將密封基板用粘合劑貼合。此時,將作為干燥劑的Dynic(ダイニック)(株)制HD-071010W-40與有機EL元件一起置于密封基板內。作為粘合劑,使用(株)MORESCO制Moresco Moisture Cut WB90US(P)。向貼合了的密封基板照射UV光(波長:365nm、照射量:6000mJ/cm2),然后,在80℃下退火處理1小時,使粘合劑固化。
[實施例2-2~2-5]
除了使用實施例1-2~1-5中制得的清漆以外,其余按照與實施例2-1同樣的方法制作有機EL元件。
使用電流-電壓-亮度測定系統,測定實施例2-1~2-5中制得的有機EL元件的電學特性。在驅動電壓5V時的電流密度和亮度示于表1。予以說明,各元件的發光面側的面積為2mm×2mm。
[表1]
如表1所示,可以看出,實施例2-1~2-5中制作的有機EL元件在實用的電壓范圍內可以充分地發光。
從以上看出,通過將使用本發明電荷傳輸性物質的薄膜用作空穴注入層,可以得到亮度特性優良的有機EL元件。