电荷传输性材料及其用途的制作方法

文档序号:18795284发布日期:2019-09-29 19:32阅读:309来源:国知局
电荷传输性材料及其用途的制作方法

本公开涉及电荷传输性材料、含有该材料的油墨组合物。另外,本公开涉及具有使用上述电荷传输性材料或上述油墨组合物形成的有机膜的有机电子元件、有机电致发光元件、显示元件、照明装置及显示装置。



背景技术:

有机电子元件是使用有机物进行电动作的元件,期待能够发挥节能、低价、柔软性之类的特长,作为代替以往的以硅为主体的无机半导体的技术而受到关注。

作为有机电子元件的一例,可以列举有机电致发光元件(以下也称为“有机el元件”)、有机光电转换元件、有机晶体管等。

在有机电子元件中,有机el元件作为例如白炽灯、气体填充灯等的代替品,作为大面积的固态光源用途而受到关注。另外,作为替换平板显示器(fpd)领域中的液晶显示器(lcd)的最有力的自发光显示器也受到关注,正在推进产品化。

有机el元件根据所使用的有机材料大致分为低分子型有机el元件及高分子型有机el元件这两种。在高分子型有机el元件中,作为有机材料使用高分子材料,在低分子型有机el元件中,使用低分子材料。

在高分子型有机el元件中,能够利用印刷、喷墨等湿式工艺进行成膜。因此,与主要在真空系统中进行成膜的低分子型有机el元件相比,高分子型有机el元件的大画面化和低成本化更为容易,期待应用于今后的大画面有机el显示器等中。

在高分子型有机el元件中,进行了适于湿式工艺的高分子材料的开发(例如专利文献1)。但是,包含使用以往的高分子材料制作的有机膜的有机el元件在驱动电压、发光效率及发光寿命方面还不能充分令人满意,期望进一步的改善。

作为提高有机el元件的特性的一个手段,已知有利用多层化进行的功能分离。在利用湿式工艺进行的有机膜的多层化中,对有机膜涂布形成上层的油墨(以下称为上层油墨)。因此,上述有机膜需要对上层油墨的溶剂具有耐性(以下也称为耐溶剂性)。

另外,从提高各种有机电子元件的特性的观点出发,有机膜优选膜厚均匀。

为了形成具有均匀膜厚的有机膜,认为构成有机膜的油墨的润湿性是重要的。在油墨的润湿性差的情况下,干燥后的有机膜的膜厚在面内不均匀,因此难以得到所期望的特性。例如,在有机el元件中,难以获得均匀的发光,因此要求改善。

对此,研究了改善润湿性的各种方法。例如,已知有使用表面张力低的溶剂来制备油墨的方法(例如专利文献2)。另外,已知有对涂布有油墨的基底层(以下称为下层)的表面进行表面处理的方法(例如非专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2006-279007号公报

专利文献2:日本特开2013-131573号公报

非专利文献

非专利文献1:「ぬれと超撥水、超親水技術、そのコントロール」、技術情報協会、2007年、第3章



技术实现要素:

发明所要解决的课题

但是,在利用湿式工艺进行的有机膜的多层化中,在利用构成油墨的溶剂来改善润湿性的方法的情况下,溶剂除了需要考虑表面张力低以外,还需要考虑构成油墨的其他成分(膜材料)的溶解性、喷出性等工艺对应性来进行选择,在满足这些全部要求方面还存在改善的余地。

另外,根据对下层进行表面处理的方法,有机膜越是多层化,越是需要重复作为下层的有机膜的表面处理,因此存在有机膜本来具有的电荷传输性等特性因表面处理而降低的问题。

如上所述,存在改善油墨对下层的润湿性、以及由该油墨形成的有机膜与上层油墨的润湿性这两者的更简便的方法的要求。

因此,本公开鉴于上述情况,提供在利用湿式工艺进行成膜时,能够形成对下层具有优异的润湿性、且与上层油墨的润湿性也优异的有机膜的含有电荷传输性聚合物的电荷传输性材料、以及含有该电荷传输性材料的油墨组合物。另外,本公开使用上述电荷传输性材料或上述油墨组合物,提供具有均匀膜厚的有机膜的有机电子元件、有机el元件、显示元件、照明装置及显示装置。

用于解决课题的手段

本发明者们进行了深入研究,结果发现,通过使用具有碳原子数为7以上的脂环式结构和含羰基基团的电荷传输性聚合物,能够形成对下层具有优异的润湿性、且与上层油墨的润湿性也优异的有机膜。另外,还发现在ito等亲水性电极上进行成膜时能够得到优异的润湿性。

本发明的实施方式涉及以下内容。但是,本发明并不限定于以下的实施方式,可包含各种实施方式。

一个实施方式涉及一种电荷传输性材料,其为含有电荷传输性聚合物的电荷传输性材料,上述电荷传输性聚合物满足以下(i)和(ii)中的至少一个。

(i)相互独立地具有:具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基、及具有含羰基基团的一价的取代基,

(ii)具有:具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基与含羰基基团直接键合而成的一价的取代基。

这里,在上述(i)和上述(ii)中,上述一价的取代基分别优选存在于上述电荷传输性聚合物的至少1个末端。

另外,在上述(i)和上述(ii)中,上述具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基分别优选为碳原子数为7~20的环烷基。

另外,在上述(i)和上述(ii)中,上述含羰基基团分别优选含有下述式(a)~(i)所表示的二价的连接基团中的至少1种。

[化学式编号1]

[式中,r为氢原子或碳原子数为1~12的烷基(其中,碳原子数为7以上的环状的烷基除外)。]

上述电荷传输性材料的上述电荷传输性聚合物优选满足上述(ii)。

上述电荷传输性材料的上述电荷传输性聚合物优选含有具有电荷传输性的二价的结构单元和具有电荷传输性的三价以上的结构单元。

上述电荷传输性材料的上述电荷传输性聚合物优选具有包含选自由芳香族胺结构、咔唑结构、噻吩结构、芴结构、苯结构和吡咯结构组成的组中的至少1种的结构单元。

上述电荷传输性材料的上述电荷传输性聚合物优选具有至少1个聚合性官能团。

上述电荷传输性材料优选作为空穴注入层材料使用。

另一实施方式涉及一种油墨组合物,其包含上述实施方式的电荷传输性材料和溶剂。

另一实施方式涉及一种有机电子元件,其具有使用上述实施方式的电荷传输性材料或上述实施方式的油墨组合物形成的有机膜。

另一实施方式涉及一种有机电致发光元件,其具有使用上述实施方式的电荷传输性材料或上述实施方式的油墨组合物形成的有机膜。

上述有机电致发光元件优选进一步具有柔性基板。

上述有机电致发光元件的上述柔性基板优选包含树脂膜。

另一实施方式涉及一种显示元件,其具备上述实施方式的有机电致发光元件。

另一实施方式涉及一种照明装置,其具备上述实施方式的有机电致发光元件。

另一实施方式涉及一种显示装置,其具备上述实施方式的照明装置和作为显示单元的液晶元件。

发明效果

根据本公开,能够提供在利用湿式工艺进行有机膜的多层化中,能够形成对下层具有优异的润湿性、且与上层油墨的润湿性也优异的有机膜的含有电荷传输性聚合物的电荷传输性材料、以及含有该电荷传输性材料的油墨组合物。另外,根据本公开,通过使用上述电荷传输性材料或上述油墨组合物,能够提供具有均匀膜厚的有机膜的有机电子元件、有机el元件、以及使用了其的显示元件、照明装置以及显示装置。

本申请的公开与在2017年2月8日申请的日本专利申请第2017-021375号的主题相关联,这些所有的公开内容通过参照而援引于本说明书。

附图说明

图1是表示有机el元件的一个实施方式的示意性截面图。

具体实施方式

以下,对本发明的实施方式进行说明,但本发明并不限定于以下记载的实施方式。

<电荷传输性材料>

在一个实施方式中,电荷传输性材料含有后述的特定的电荷传输性聚合物。电荷传输性材料可以含有上述特定的电荷传输性聚合物中的2种以上,也可以进一步含有其他电荷传输性聚合物。

[电荷传输性聚合物]

在一个实施方式中,电荷传输性聚合物具有1种以上的电荷传输性的结构单元,在上述电荷传输性聚合物的分子内具有碳原子数为7以上的脂环式结构和含羰基基团。具体而言,电荷传输性聚合物满足以下(i)和(ii)中的至少一个。

(i)相互独立地具有:具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基、及具有含羰基基团的一价的取代基。

(ii)具有:具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基与含羰基基团直接键合而成的一价的取代基。

在使用含有上述电荷传输性聚合物的电荷传输性材料来制备油墨、通过湿式工艺形成有机膜的情况下,油墨对下层的润湿性变得良好。另外,在由上述油墨形成的上述有机膜上涂布上层油墨的情况下,能够得到优异的润湿性。即,通过使用上述电荷传输性聚合物,能够分别改善在下层上涂布油墨时以及在得到的有机膜上涂布上层油墨时的润湿性,因此能够通过湿式工艺简便地得到具有均匀膜厚的多层的有机膜。

首先,对满足上述(i)的实施方式进行说明。在上述(i)中,具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基(a)如下所述。

[具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基(a)]

具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基(a)(以下称为取代基(a))包含具有从构成环的碳原子数为7以上的饱和或不饱和的脂环式化合物中除去1个氢原子而成的结构的一价的取代基。在上述脂环式化合物中,与构成环的碳原子键合的氢原子的一部分可以被有机基团r取代(其中,有机基团r不包含后述的羰基)。作为上述有机基团r的一例,可以列举烷基、氨基、羟基等。上述烷基优选为直链或支链。上述烷基的碳原子数优选为1~12,更优选为1~8,进一步优选为1~4。

在上述取代基(a)中,构成脂环式结构的环的碳原子数优选为7~20,更优选为7~16,进一步优选为7~12。在构成脂环式结构的环的碳原子数为上述范围内的情况下,脂环式结构热稳定,能够进一步提高与上层油墨的润湿性。需要说明的是,上述碳原子数仅是指构成环的碳原子的数,不包括构成上述有机基团r(取代基)的碳原子的数。

在上述取代基(a)中,脂环式结构可以是单环结构,也可以是多环结构。在上述脂环式结构为多环结构的情况下,它们优选为二环或三环。

在一个实施方式中,上述取代基(a)优选为具有除去与构成上述脂环式化合物的环的碳原子键合的氢原子中的1个而成的结构的一价的取代基(a1)(以下称为取代基(a1))。更具体而言,上述取代基(a1)优选分别为选自由构成环的碳原子数为7~20的环烷基、环烯基、以及环炔基组成的组中的至少1种。上述取代基(a1)可以具有与构成环的碳原子键合的氢原子中的至少1个被上述有机基团r取代而成的结构。

取代基(a1)的具体例子如下所述。

环烷基是由环庚烷、环辛烷、环壬基、环癸烷、环十一烷、环十二烷、双环十一烷、十氢萘、降蒈烷(双环-[4.1.0]-庚烷)、降冰片烷(双环-[2.2.1]-庚烷)、双环-[2.2.2]-辛烷、双环-[3.3.0]-辛烷、双环-[4.3.0]-壬烷、四氢二聚环戊二烯(三环[5.2.1.2,6]癸烷)、金刚烷(三环[3.3.1.13,7]癸烷)、扭曲烷(三环[4.4.0.03,8]癸烷)等环烷烃衍生的一价的基团。

环烯基是由环庚烯、环己二烯(1,3-环己二烯、1,4-环己二烯等)、环辛二烯(1,5-环辛二烯等)、环庚三烯、环辛三烯、环十二三烯、降冰片烯、降冰片二烯等环烯烃衍生的一价的基团。

环炔基是由环辛炔等环炔烃衍生的一价的基团。

其中,上述取代基(a1)优选为碳原子数为7~20的环烷基。上述碳原子数更优选为7~16,进一步优选为7~12。环烷基可具有单环结构或多环结构,但从提高耐热性的观点出发,更优选具有多环结构。多环结构的环烷基可以具有交联结构。从这样的观点出发,在碳原子数为7~20的环烷基中,进一步优选由具有四氢二聚环戊二烯、金刚烷等多环的交联结构的环烷烃衍生的一价的基团。

[具有含羰基基团的一价的取代基(c)]

在满足上述(i)的电荷传输性聚合物中,具有含羰基基团的一价的取代基(c)(以下称为取代基(c))在电荷传输性聚合物的分子内与上述取代基(a)独立地存在。在本实施方式中,取代基(c)由通式“-x-r1”表示。这里,式中,x表示含羰基基团。r1是除上文说明的具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基(a)以外的一价的有机基团。例如,有机基团r1可以是碳原子数为1~22个的直链或支链的烷基。

[含羰基基团]

含羰基基团是指至少含有羰基(c=o)的二价的连接基团。更具体而言,上述取代基(c)在通式“-x-r1”中,作为x,优选为包含下述式(a)~(i)所表示的二价的连接基团中的至少1种的一价的取代基(c1)(以下称为取代基(c1))。

[化学式编号2]

式中,r表示氢原子或碳原子数为1~12的烷基(其中,碳原子数为7以上的环状的烷基除外)。上述烷基优选为直链或支链。在一个实施方式中,上述r优选为碳原子数为1~8的烷基,更优选为1~4的直链的烷基。

在一个实施方式中,上述取代基(c1)在通式“-x-r1”中,优选x为式(c)(酯键)、r1为碳原子数为1~22的直链或支链的烷基。上述烷基的碳原子数优选为1~18,更优选为1~12,进一步优选为1~8。

接着,对满足上述(ii)的实施方式进行说明。满足上述(ii)的电荷传输性聚合物包含具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基与含羰基基团直接键合而成的一价的取代基。

即,在本实施方式中,电荷传输性聚合物包含通式“-x-a”所表示的一价的取代基。这里,式中,x表示含羰基基团,优选包含上文所示的式(a)~(i)所表示的二价的连接基团中的至少1种,更优选为式(c)所表示的酯键。

另外,式中,a表示具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基,与上述实施方式中说明的一价的取代基(a)相同。

在一个实施方式中,优选含羰基基团与脂环式结构直接键合。即,电荷传输性聚合物优选包含通式“-x-a1”所表示的一价的取代基,式中,a1与在满足上述(i)的实施方式中所述的一价的取代基(a1)相同。式中,a1优选为碳原子数为7~20的环烷基,更优选为具有多环结构的环烷基。

在一个实施方式中,电荷传输性聚合物可以满足上述(i)和(ii)这两者。

如上所述,电荷传输性聚合物至少(i)具有相互独立存在的上述取代基(a)和上述取代基(c),或(ii)具有通式“-x-a”所表示的一价的取代基(以下称为取代基ca)。

上述(i)或上述(ii)中的各取代基可以存在于构成电荷传输性聚合物的末端的结构单元中,也可以存在于其他结构单元中,其导入位置没有特别限定。

在一个实施方式中,上述取代基(a)和上述取代基(c)、或上述取代基(ca)优选至少分别存在于构成电荷传输性聚合物的末端的结构单元中。在一个实施方式中,上述取代基(a)及上述取代基(c)也可以分别存在于不同的结构单元中。例如,上述取代基(a)和上述取代基(c)中的一个可以存在于构成电荷传输性聚合物的末端的结构单元中,另一个可以存在于其他结构单元中。

从后述的表面自由能的观点出发,具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基(a)或上述取代基(ca)优选存在于电荷传输性聚合物的至少1个末端。从容易合成构成电荷传输性聚合物的单体化合物的观点出发,上述有机基团(a)或上述取代基(ca)优选作为构成末端的结构单元中的取代基导入。

在通过湿式工艺形成有机膜、在该有机膜上涂布形成上层的油墨而进行多层化的情况下,作为影响与上层油墨的润湿性的一个因素,可以列举有机膜的表面自由能。这里,有机膜是指使用聚合物得到的干燥膜或固化膜。即,在构成聚合物的结构单元具有聚合性官能团的情况下是指固化膜,在不含聚合性官能团的情况下是指干燥膜。在本说明书中,将固化膜和干燥膜统称为有机膜或膜。另外,在本说明书中,表面自由能如下规定。

[表面自由能]

表面自由能如下述式(1)所示,是基于owens-weldt法、表示为极性成分与非极性成分这二成分之和的表面自由能。

[数学式1]

表面自由能(γ)=极性成分(γp)+非极性成分(γd)(1)

根据young的公式,接触角与表面自由能之间的关系可用下式(2)表示。这里,下标l表示溶液、下标s表示固体、下标sl表示固体/液体界面、θ表示接触角。

[数学式2]

γs=γls+γlcosθ(2)

如液体和固体那样2种物质所接触的结果是,假定所减少的各自的表面自由能如下述式(3)所表示那样,能够表示为对应的表面自由能的几何平均值之和。下标p和d分别表示表面自由能的极性成分和非极性成分。

[数学式3]

从上述式(2)和(3)中消去γls,得到下述式(4)。

[数学式4]

根据上述式(4),可以测定已知溶剂的接触角,计算膜的表面自由能。即,在聚合物膜上滴加水和二碘甲烷这两种液滴,测定各自的接触角。水的极性成分为51.0mj/m2、非极性成分为21.8mj/m2,二碘甲烷的极性成分为1.3mj/m2、非极性成分为49.5mj/m2

因此,通过加入两个接触角来求解联立方程式,能够计算出聚合物膜的表面自由能(极性成分、非极性成分)。

更详细而言,联立方程式由下面的式(5)和(6)所示。

[数学式5]

γlm(1+cosθm)/2=(γsp·γlpm)0.5+(γsd·γldm)0.5(5)

[数学式6]

γlm(1+cosθw)/2=(γsp·γlpw)0.5+(γsd·γldw)0.5(6)

其中,式(5)及式(6)中,各符号表示:

γlpm:二碘甲烷的表面自由能的极性成分,

γldm:二碘甲烷的表面自由能的非极性成分,

γlm:二碘甲烷的表面自由能(=γlpm+γldm),

θm:聚合物膜上的二碘甲烷的接触角,

γlpw:水的表面自由能的极性成分,

γldw:水的表面自由能的非极性成分,

γlw:水的表面自由能(=γlpw+γldw),

θw:聚合物膜上的水的接触角,

γsp:聚合物膜的表面自由能的极性成分,

γsd:聚合物膜的表面自由能的非极性成分,

为了提高表面自由能,需要提高上文说明的极性成分和非极性成分中的任一种。极性成分可通过提高由酸碱、偶极极化及氢键产生的相互作用来提高。另一方面,非极性成分可以通过提高有机膜的结晶性或有机膜的密度来提高。

在一个实施方式中,从使与油墨的润湿性良好的观点出发,优选提高有机膜的表面自由能的非极性成分。

本发明者们发现,在电荷传输性聚合物的分子内导入有特定的脂环式结构的情况下,有机膜的表面自由能的非极性成分增高。例如,在电荷传输性聚合物中导入有上述取代基(a)或取代基(ca)的情况下,考虑这是因为,由于存在于聚合物的末端的具有脂环式结构的取代基彼此取向,从而有机膜的结晶性提高。

在一个实施方式中,从改善与上层油墨的润湿性的观点出发,有机膜的表面自由能的非极性成分优选为40mj/m2以上,更优选为41mj/m2以上,进一步优选为41.5mj/m2

另外,极性成分的表面自由能与非极性成分的表面自由能之和优选为42mj/m2以上,更优选为42.5mj/m2以上,进一步优选为42.6mj/m2以上。

另一方面,在一个实施方式中,上述极性成分的表面自由能与非极性成分的表面自由能之和优选为50mj/m2以下,更优选为49mj/m2以下,进一步优选为48mj/m2以下。

通过在用作形成有机膜的油墨材料的电荷传输性聚合物中导入脂环式结构作为上述取代基(a)或上述取代基(ca),容易适当地调整有机膜的表面自由能。电荷传输性聚合物可以在上述取代基(a)或上述取代基(ca)中含有种类不同的脂环式结构。

从提高表面自由能的非极性成分的观点出发,电荷传输性聚合物中所含的上述取代基(a)或上述取代基(ca)的比例以全部结构单元为基准,优选为1摩尔%以上,更优选为2摩尔%以上,进一步优选为3摩尔%以上。在电荷传输性聚合物具有上述取代基(a)和上述取代基(ca)这两者的情况下,上述比例是指合计量。

另一方面,从确保对上层油墨的耐溶剂性的观点出发,上述比例以全部结构单元为基准,优选为99.9摩尔%以下,更优选为99.5摩尔%以下,进一步优选为99摩尔%以下。这里,上述摩尔%例如在分子内含有1个上述取代基(a)的单体化合物的情况下,由含有上述取代基(a)的单体化合物相对于构成聚合物的各种单体化合物的合计量的比例来算出。需要说明的是,在分子内含有2个上述取代基的单体化合物的情况下,为使上述比例为2倍的量。

在一个实施方式中,在将含有电荷传输性材料的油墨组合物用作形成空穴注入层的材料的情况下,对ito等亲水性电极涂布油墨组合物。空穴注入层中使用的材料大多为疏水性,根据本公开,通过油墨组合物中的电荷传输性聚合物包含含羰基基团,容易提高与ito等亲水性电极的亲和性。其结果,亲水性电极与油墨组合物的润湿性得到改善,容易得到均匀的有机膜。

上述含羰基基团优选作为上述取代基(c)或取代基(ca)导入到电荷传输性聚合物的至少1个末端。从容易合成构成电荷传输性聚合物的单体化合物的观点出发,上述取代基(c)或上述取代基(ca)优选存在于末端。具体而言,上述取代基(c)或上述取代基(ca)可以作为构成电荷传输性聚合物的主链或侧链的结构单元的取代基存在,更优选作为构成电荷传输性聚合物的末端的结构单元的取代基存在。

从改善上涂层油墨的润湿性的观点出发,电荷传输性聚合物中所含的上述取代基(c)或取代基(ca)的比例以全部结构单元为基准,优选为1摩尔%以上,更优选为2摩尔%以上,进一步优选为3摩尔%以上。在电荷传输性聚合物具有上述取代基(c)和取代基(ca)这两者的情况下,上述比例是指合计量。

另一方面,从确保对上层油墨的耐溶剂性的观点出发,上述比例以全部结构单元为基准,优选为99.9摩尔%以下,更优选为99.5摩尔%以下,进一步优选为99摩尔%以下。这里,上述摩尔%例如在分子内含有1个取代基(c)的单体化合物的情况下,由含有上述取代基(c)的单体化合物相对于构成聚合物的各种单体化合物的合计量的比例来算出。需要说明的是,在分子内含有2个上述取代基(c)的单体化合物的情况下,为使上述比例为2倍的量。

如上所述,在含有电荷传输性材料的油墨组合物中,通过使用具有碳原子数为7以上的脂环式结构和含羰基基团的电荷传输性聚合物,能够分别提高油墨对下层的润湿性、以及有机膜与上层油墨的润湿性。

在一个实施方式中,上述电荷传输性材料和含有该电荷传输性材料的油墨组合物可以优选用作空穴注入层材料。根据本实施方式,获得对成为下层的ito等亲水性电极的优异的润湿性,且通过成膜后得到的有机膜,也能够得到与形成上层的空穴传输层用油墨的优异的润湿性。由此,在利用湿式工艺进行的多层化中,能够形成具有均匀膜厚的有机膜,进而能够提高各种元件特性。

以下,对电荷传输性聚合物的结构进行更具体的说明。

[电荷传输性聚合物的结构]

电荷传输性聚合物包含具有传输电荷的能力的1种以上的结构单元。电荷传输性聚合物可以是直链状,也可以具有支链结构。电荷传输性聚合物优选至少包含具有电荷传输性的二价的结构单元l和构成末端部的一价的结构单元t,更优选还包含构成支链部的三价以上的结构单元b。电荷传输性聚合物可以分别仅包含1种各结构单元,或者也可以分别包含多种。在电荷传输性聚合物中,各结构单元在“一价”~“三价以上”的键合部位相互键合。

在一个实施方式中,电荷传输性聚合物包含结构单元l及结构单元t、以及根据需要的结构单元b,聚合物分子内只要具有下述(i)或(ii)即可:(i)相互独立地具有:具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基(a)、及具有含羰基基团的一价的取代基(c),(ii)具有:具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基与含羰基基团直接键合而成的一价的取代基(ca)。

作为更具体的实施方式,电荷传输性聚合物优选包含式“-ar-a”所表示的结构部位和式“-ar-c”所表示的结构部位这两者。作为另一实施方式,电荷传输性聚合物优选至少包含式“-ar-x-a”所表示的结构部位。式中,ar表示构成电荷传输性聚合物的结构单元中所含的亚芳基或亚杂芳基,a、c及x如上文所说明的。

在一个实施方式中,从表面自由能的调整及聚合物合成时的简便性的观点出发,在构成聚合物的末端的结构单元t中优选具有上述取代基(a)与上述取代基(c)的组合、或上述取代基(ca),更优选具有取代基(ca)。这里,a优选为前文所述的a1。另外,c优选为前文所述的c1。

作为电荷传输性聚合物中所含的部分结构的例子,可以列举以下的例子,电荷传输性聚合物并不限定于具有以下部分结构的聚合物。在部分结构中,“l”表示结构单元l、“t”表示结构单元t、“b”表示结构单元b。“*”表示与其他结构单元的键结部位。在以下的部分结构中,多个l可以是彼此相同的结构单元,也可以是彼此不同的结构单元。对于t和b,也同样。

(直链状的电荷传输性聚合物的例子)

[化学式编号3]

t-l-l-l-l-l-*

(具有支链结构的电荷传输性聚合物的例子)

[化学式编号4]

(结构单元l)

结构单元l是具有电荷传输性的二价的结构单元。结构单元l只要含有具有传输电荷的能力的原子团即可,没有特别限定。

结构单元l例如可以列举取代或未取代的芳香族胺结构、咔唑结构、噻吩结构、芴结构、苯结构、联苯结构、联三苯结构、萘结构、蒽结构、并四苯结构、菲结构、二氢菲结构、吡啶结构、吡嗪结构、喹啉结构、异喹啉结构、喹喔啉结构、吖啶结构、苯并喹啉结构、呋喃结构、吡咯结构、噁唑结构、噁二唑结构、噻唑结构、噻二唑结构、三唑结构、苯并噻吩结构、苯并噁唑结构、苯并噁二唑结构、苯并噻唑结构、苯并噻二唑结构和苯并三唑结构。另外,结构单元l也可以具有2种以上的上述结构。

在一个实施方式中,结构单元l从得到优异的空穴传输性的观点考虑,优选包含取代或未取代的芳香族胺结构、咔唑结构、噻吩结构、芴结构、苯结构、吡咯结构,更优选包含取代或未取代的芳香族胺结构、咔唑结构。

在另一实施方式中,结构单元l从得到优异的电子传输性的观点出发,优选包含取代或未取代的芴结构、苯结构、菲结构、吡啶结构、喹啉结构。

作为结构单元l的具体例,可以列举以下例子。但是,结构单元l并不限定于以下例子。

[化学式编号5]

[化学式编号6]

上述结构单元中,r分别独立地表示氢原子或取代基。在一个实施方式中,r可以是选自由上文说明的具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基(a)、具有含羰基基团的一价的取代基(c)、以及具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基与含羰基基团直接键合而成的由式“-x-a”所表示的一价的取代基(ca)构成的组中的至少1种。

在另一实施方式中,r可分别独立地选自由-r1、-or2、-sr3、-sir6r7r8、卤素原子及后述的含有聚合性官能团组成的组中的基团。r1~r8分别独立地表示氢原子;碳原子数为1~22个的直链、环状或支链烷基(其中,碳原子数为7个以上的环状烷基除外);或者,表示碳原子数为2~30个的芳基或杂芳基。

芳基是从芳香族烃中除去1个氢原子后的原子团。杂芳基是从芳香族杂环中除去1个氢原子后的原子团。烷基还可以进一步被碳原子数为2~20个的芳基或杂芳基取代,芳基或杂芳基还可以被碳原子数为1~22个的直链、环状或支链烷基取代(其中,碳原子数为7以上的环状烷基除外)。

r优选为氢原子、烷基、芳基、烷基取代芳基。ar表示碳原子数为2~30个的亚芳基或亚杂芳基。亚芳基是从芳香族烃中除去2个氢原子后的原子团。亚杂芳基是从芳香族杂环中除去2个氢原子后的原子团。ar优选为亚芳基,更优选为亚苯基。

作为芳香族烃,可以列举单环、稠合环、或从单环及稠合环中选择的2个以上经由单键键合而成的多环。作为芳香族杂环,可以列举单环、稠合环、或从单环及稠合环中选择的2个以上经由单键键合而成的多环。

(结构单元b)

结构单元b是在电荷传输性聚合物具有支链结构的情况下构成支链部的三价以上的结构单元。从提高有机电子元件的耐久性的观点出发,结构单元b优选为六价以下,更优选为三价或四价。

结构单元b优选为具有电荷传输性的单元。例如,从提高有机电子元件的耐久性的观点出发,结构单元b优选为取代或未取代的芳香族胺结构、咔唑结构及稠合多环式芳香族烃结构。

作为结构单元b的具体例,可以列举以下例子。但是,结构单元b并不限定于以下例子。

[化学式编号7]

w表示三价的连接基团,例如表示碳原子数为2~30个的芳烃三基或杂亚芳烃三基。芳烃三基是从芳香族烃中除去3个氢原子后的原子团。杂亚芳烃三基是从芳香族杂环中除去3个氢原子后的原子团。

ar分别独立地表示二价的连接基团,分别独立地表示碳原子数为2~30个的亚芳基或亚杂芳基。ar优选为亚芳基,更优选为亚苯基。

y表示二价的连接基团,例如,从结构单元l中的r(其中,包含聚合性官能团的基团除外)中的具有1个以上氢原子的基团中进一步除去1个氢原子后的二价的基团。

z表示碳原子、硅原子或磷原子中的任一种。结构单元中,苯环及ar也可具有取代基。作为取代基的例子,可以列举结构单元l中的r。即,在一个实施方式中,结构单元中,苯环及ar可以具有前文所述的碳原子数为7以上的具有脂环式结构的一价的取代基(a)、具有含羰基基团的一价的取代基(c)、及具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基与含羰基基团直接键合而成的式“-x-a”所表示的一价的取代基(ca)中的至少1种。

(结构单元t)

结构单元t是构成电荷传输性聚合物的末端部的一价的结构单元。结构单元t没有特别限定,例如选自取代或未取代的芳香族烃结构、芳香族杂环结构及包含它们中的1种或2种以上的结构。结构单元t可以具有与结构单元l相同的结构。在一个实施方式中,从赋予耐久性而不降低电荷传输性的观点出发,结构单元t优选为取代或未取代的芳香族烃结构,更优选为取代或未取代的苯结构。另外,在另一实施方式中,如后所述,在电荷传输性聚合物在末端部具有聚合性官能团的情况下,结构单元t也可以是能够聚合的结构(例如吡咯基等聚合性官能团)。

作为结构单元t的具体例,可以列举以下例子。但是,结构单元t并不限定于以下例子。

[化学式编号8]

r与结构单元l中的r相同,在一实施方式中,r可以是上述具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基(a)、具有含羰基基团的一价的取代基(c)、以及具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基与含羰基基团直接键合而成的由式“-x-a”所表示的一价的取代基(ca)中的至少1种。

在电荷传输性聚合物在末端部具有聚合性官能团的情况下,r中的至少1个优选为含有聚合性官能团的基团。在电荷传输性聚合物的末端部具有聚合性官能团的情况下,容易提高所得的有机膜的耐溶剂性。

在一个实施方式中,取代基(a)、取代基(c)及取代基(ca)中的至少一个与聚合性官能团可以分别作为独立的取代基存在。即,上述取代基的结构中不包含聚合性官能团。在另一实施方式中,取代基(a)、取代基(c)及取代基(ca)可以分别同时具有聚合性官能团的结构。

(聚合性官能团)

在一个实施方式中,从通过聚合反应使其固化、使其在溶剂中的溶解度变化的观点出发,电荷传输性聚合物优选具有至少1个聚合性官能团。“聚合性官能团”是指通过施加热或光中的至少一种而能够相互形成键合的官能团。

作为聚合性官能团,可以列举具有碳-碳多重键的基团(例如乙烯基、烯丙基、丁烯基、乙炔基、丙烯酰基、丙烯酰氧基、丙烯酰氨基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氨基、乙烯基氧基、乙烯基氨基)、具有小元环的基团(例如环丙基、环丁基等环状烷基;环氧基(环氧乙烷基)、氧杂环丁烷基等环状醚基;二烯酮基;环硫化物基;内酯基;内酰胺基)、杂环基(例如呋喃-基、吡咯-基、噻吩-基等)等。

作为聚合性官能团,特别优选乙烯基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基或氧杂环丁烷基,从反应性及有机电子元件的特性的观点出发,更优选乙烯基、氧杂环丁烷基或环氧基。

在一个实施方式中,电荷传输性聚合物优选具有不含聚合性官能团的具有上述取代基(a)、上述取代基(c)及上述取代基(ca)中的至少1种结构单元(t1)、和含有聚合性官能团的结构单元(t2)。在一个实施方式中,通过使用含有上述电荷传输性聚合物的电荷传输性材料,能够形成对下层的润湿性优异的油墨组合物。另外,通过使用上述油墨组合物,可以形成与上层油墨的润湿性优异的有机膜,容易得到更优异的固化性。

更具体而言,结构单元t1具有如下结构:在前文所示的结构(t)中,至少一个r为不含聚合性官能团的具有上述取代基(a)、上述取代基(c)及上述取代基(ca)中的至少一种的结构。r更优选为不含聚合性官能团的取代基(ca)。

另一方面,结构单元t2在结构(t)中具有至少1个r为选自由乙烯基、氧杂环丁烷基和环氧基组成的组中的聚合性官能团的结构。r更优选为氧杂环丁烷基。

从提高聚合性官能团的自由度、容易发生聚合反应的观点出发,优选电荷传输性聚合物的主骨架和聚合性官能团通过亚烷基链连接。另外,例如在电极上形成有机层的情况下,从提高与ito等亲水性电极的亲和性的观点出发,优选通过乙二醇链、二乙二醇链等亲水性的链连接。此外,从为了导入聚合性官能团而使用的单体的制备变得容易的观点出发,电荷传输性聚合物可以在亚烷基链或亲水性的链的末端部即这些链与聚合性官能团的连接部、或这些链与电荷传输性聚合物的骨架的连接部具有醚键或酯键。作为聚合性官能团,例如可以优选使用国际公开第2010/140553号中记载的聚合性官能团。

聚合性官能团可以导入至电荷传输性聚合物的末端部(即结构单元t),也可以导入至除末端部以外的部分(即结构单元l或b),也可以导入至末端部和除末端以外的部分这两者。从固化性的观点出发,优选至少导入至末端部,从实现固化性和电荷传输性的兼顾的观点出发,优选仅导入至末端部。另外,在电荷传输性聚合物具有支链结构的情况下,聚合性官能团可以导入至电荷传输性聚合物的主链,也可以导入至侧链,也可以导入至主链和侧链这两者。

从有助于溶解度变化的观点出发,聚合性官能团优选大量包含在电荷传输性聚合物中。另一方面,从不妨碍电荷传输性的观点出发,优选电荷传输性聚合物中所含的量少。聚合性官能团的含量可以考虑这些因素而适当设定。

例如,从得到充分的溶解度变化的观点出发,电荷传输性聚合物每1分子中的聚合性官能团数优选为2个以上,更优选为3个以上。另外,从保持电荷传输性的观点出发,聚合性官能团数优选为1000个以下,更优选为500个以下。

电荷传输性聚合物每1分子中的聚合性官能团数可以使用为了合成电荷传输性聚合物而使用的聚合性官能团的加入量(例如具有聚合性官能团的单体的加入量)、与各结构单元对应的单体的加入量、电荷传输性聚合物的重均分子量等,作为平均值求出。另外,聚合性官能团的数量可以利用来自电荷传输性聚合物的1hnmr(核磁共振)光谱中的聚合性官能团的信号的积分值与总光谱的积分值之比、电荷传输性聚合物的重均分子量等,作为平均值算出。从简便的观点出发,在加入量明确的情况下,优选采用使用加入量求得的值。

(数均分子量)

电荷传输性聚合物的数均分子量可以考虑在溶剂中的溶解性、成膜性等来适当调整。从电荷传输性优异的观点出发,数均分子量优选为500以上,更优选为1000以上,进一步优选为2000以上。另外,从保持在溶剂中的良好的溶解性、容易制备油墨组合物的观点出发,数均分子量优选为1,000,000以下,更优选为100,000以下,进一步优选为50,000以下。在一个实施方式中,电荷传输性聚合物的数均分子量优选为5,000~40,000,更优选为10,000~30,000,进一步优选为14,000~25,000。

(重均分子量)

电荷传输性聚合物的重均分子量可以考虑在溶剂中的溶解性、成膜性等来适当调整。从电荷传输性优异的观点出发,重均分子量优选为1,000以上,更优选为5,000以上,进一步优选为10,000以上。另外,从保持在溶剂中的良好的溶解性、容易制备油墨组合物的观点出发,重均分子量优选为1,000,000以下,更优选为700,000以下,进一步优选为400,000以下。在一个实施方式中,电荷传输性聚合物的重均分子量优选为35,000~200,000,更优选为40,000~100,000,进一步优选为46,000~70,000。

数均分子量和重均分子量可以通过凝胶渗透色谱法(gpc)、使用标准聚苯乙烯的标准曲线进行测定。

(结构单元的比例)

从获得充分的电荷传输性的观点出发,电荷传输性聚合物中所含的结构单元l的比例以全部结构单元为基准,优选为10摩尔%以上,更优选为20摩尔%以上,进一步优选为30摩尔%以上。另外,结构单元l的比例若考虑结构单元t及根据需要导入的结构单元b,则优选为95摩尔%以下,更优选为90摩尔%以下,进一步优选为85摩尔%以下。

从提高有机电子元件的特性的观点或抑制粘度的上升、良好地进行电荷传输性聚合物的合成的观点出发,电荷传输性聚合物中所含的结构单元t的比例以全部结构单元为基准,优选为5摩尔%以上,更优选为10摩尔%以上,进一步优选为15摩尔%以上。另外,从得到充分的电荷传输性的观点出发,结构单元t的比例优选为60摩尔%以下,更优选为55摩尔%以下,进一步优选为50摩尔%以下。

在电荷传输性聚合物包含结构单元b的情况下,从提高有机电子元件的耐久性的观点出发,结构单元b的比例以全部结构单元为基准,优选为1摩尔%以上,更优选为5摩尔%以上,进一步优选为10摩尔%以上。另外,从抑制粘度的上升、良好地进行电荷传输性聚合物的合成的观点、或得到充分的电荷传输性的观点出发,结构单元b的比例优选为50摩尔%以下、更优选为40摩尔%以下、进一步优选为30摩尔%以下。

在电荷传输性聚合物具有聚合性官能团的情况下,从使电荷传输性聚合物高效地固化的观点出发,聚合性官能团的比例以全部结构单元为基准,优选为0.1摩尔%以上,更优选为1摩尔%以上,进一步优选为3摩尔%以上。另外,从得到良好的电荷传输性的观点出发,聚合性官能团的比例优选为70摩尔%以下,更优选为60摩尔%以下,进一步优选为50摩尔%以下。需要说明的是,这里的“聚合性官能团的比例”是指具有聚合性官能团的结构单元的比例。

考虑到电荷传输性、耐久性、生产率等的平衡,结构单元l及结构单元t的比例(摩尔比)优选为l:t=100:1~5,更优选为100:5~10,进一步优选为100:10~20。另外,在电荷传输性聚合物包含结构单元b的情况下,结构单元l、结构单元t及结构单元b的比例(摩尔比)优选为l:t:b=100:10~200:10~100,更优选为100:20~180:20~90,进一步优选为100:40~160:30~80。在一个实施方式中,结构单元t是指t1与t2的合计。

结构单元的比例可以使用为了合成电荷传输性聚合物而使用的与各结构单元相对应的单体的加入量来求出。另外,结构单元的比例可以利用来自电荷传输性聚合物的1hnmr谱中的各结构单元的光谱的积分值,作为平均值算出。从简便的观点出发,在加入量明确的情况下,优选采用使用加入量求得的值。

(制造方法)

电荷传输性聚合物可以通过各种合成方法制造,没有特别限定。例如,可以使用铃木偶联、根岸偶联、sonogashira偶联、stille偶联、buchwald-hartwig偶联等公知的偶联反应。铃木偶联是在芳香族硼酸衍生物和芳香族卤化物之间引起使用了pd催化剂的交叉偶联反应的反应。利用铃木偶联,通过使所期望的芳香环彼此键合,可以简便地制造电荷传输性聚合物。

在偶联反应中,作为催化剂,例如使用pd(0)化合物、pd(ii)化合物、ni化合物等。另外,也可以使用以三(二亚苄基丙酮)二钯(0)、乙酸钯(ii)等为前体、与膦配体混合而产生的催化剂种。关于电荷传输性聚合物的合成方法,例如可以参照国际公开第2010/140553号的记载。

[掺杂剂]

电荷传输性材料还可以含有掺杂剂。掺杂剂只要是通过添加到电荷传输性材料中而能够表现出掺杂效果、提高电荷传输性的化合物即可,没有特别限制。掺杂有p型掺杂和n型掺杂,在p型掺杂中,使用作为电子受体发挥作用的物质作为掺杂剂,在n型掺杂中,使用作为电子供体发挥作用的物质作为掺杂剂。

为了提高空穴传输性,优选进行p型掺杂;为了提高电子传输性,优选进行n型掺杂。电荷传输性材料中使用的掺杂剂可以是表现p型掺杂或n型掺杂中的任一效果的掺杂剂。另外,可以单独添加1种掺杂剂,也可以将多种掺杂剂混合添加。

用于p型掺杂的掺杂剂为受电子性的化合物,可以列举路易斯酸、质子酸、过渡金属化合物、离子化合物、卤素化合物、π共轭系化合物等。具体而言,作为路易斯酸,例如可以列举fecl3、pf5、asf5、sbf5、bf5、bcl3、bbr3;作为质子酸,例如可以列举hf、hcl、hbr、hno5、h2so4、hclo4等无机酸,苯磺酸、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、聚乙烯基磺酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、三氟乙酸、1-丁磺酸、乙烯基苯基磺酸、樟脑磺酸等有机酸;作为过渡金属化合物,可以列举feocl、ticl4、zrcl4、hfcl4、nbf5、alcl3、nbcl5、tacl5、mof5;作为离子化合物,可以列举四(五氟苯基)硼酸根离子、三(三氟甲烷磺酰基)甲基化物离子、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺离子、六氟锑酸离子、asf6-(六氟砷酸离子)、bf4-(四氟硼酸离子)、pf6-(六氟磷酸离子)等具有全氟阴离子的盐、作为阴离子具有上述质子酸的共轭碱的盐;作为卤素化合物,例如可以列举cl2、br2、i2、icl、icl3、ibr、if;作为π共轭系化合物,例如可以列举tcne(四氰基乙烯)、tcnq(四氰基醌二甲烷)等。

另外,也可以使用日本特开2000-36390号公报、日本特开2005-75948号公报、日本特开2003-213002号公报等中记载的受电子性化合物。其中,优选路易斯酸、离子化合物、π共轭系化合物等,更优选离子化合物,进一步优选鎓盐。鎓盐是指由包含碘鎓及铵等鎓离子的阳离子部、和相对的阴离子部构成的化合物。

用于n型掺杂的掺杂剂是供电子性的化合物,可以列举li、cs等碱金属、mg、ca等碱土金属、lif、cs2co3等碱金属或碱土金属的盐、金属络合物、供电子性有机化合物等。

在电荷传输性聚合物具有聚合性官能团的情况下,为了使有机层的溶解度容易变化,优选使用能够作为针对聚合性官能团的聚合引发剂发挥作用的化合物作为掺杂剂。

[其他任意成分]

电荷传输性材料可以进一步含有电荷传输性的低分子化合物、其他聚合物等。

[含量]

从获得良好的电荷传输性的观点出发,电荷传输性聚合物的含量相对于电荷传输性材料的总质量优选为50质量%以上,更优选为70质量%以上,进一步优选为80质量%以上。也可以为100质量%。

在含有掺杂剂的情况下,从提高电荷传输性材料的电荷传输性的观点出发,其含量相对于电荷传输性材料的总质量优选为0.01质量%以上,更优选为0.1质量%以上,进一步优选为0.5质量%以上。

另外,从良好地保持成膜性的观点出发,其含量相对于电荷传输性材料的总质量,优选为50质量%以下,更优选为30质量%以下,进一步优选为20质量%以下。

<油墨组合物>

在一个实施方式中,油墨组合物含有上述实施方式的电荷传输性材料和能够使该材料溶解或分散的溶剂。通过使用油墨组合物,可以通过涂布法等简便的方法容易地形成有机层。

[溶剂]

作为溶剂,可以使用水、有机溶剂、或它们的混合溶剂。作为有机溶剂,可以列举甲醇、乙醇、异丙醇等醇;戊烷、己烷、辛烷等烷烃;环己烷等环状烷烃;苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、四氢化萘、二苯基甲烷等芳香族烃;乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、丙二醇-1-单甲基醚乙酸酯等脂肪族醚;1,2-二甲氧基苯、1,3-二甲氧基苯、茴香醚、苯乙醚、2-甲氧基甲苯、3-甲氧基甲苯、4-甲氧基甲苯、2,3-二甲基茴香醚、2,4-二甲基茴香醚等芳香族醚;乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯等脂肪族酯;乙酸苯酯、丙酸苯酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸正丁酯等芳香族酯;n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺等酰胺系溶剂;二甲基亚砜、四氢呋喃、丙酮、氯仿和二氯甲烷。上述中,优选芳香族烃、脂肪族酯、芳香族酯、脂肪族醚或芳香族醚。在一个实施方式中,构成用于形成空穴注入层的油墨组合物的溶剂优选芳香族烃,其中更优选甲苯。

[聚合引发剂]

在电荷传输性聚合物具有聚合性官能团的情况下,油墨组合物优选含有聚合引发剂。作为聚合引发剂,可以使用公知的自由基聚合引发剂、阳离子聚合引发剂、阴离子聚合引发剂等。从能够简便地制备油墨组合物的观点出发,优选使用兼具作为掺杂剂的功能和作为聚合引发剂的功能的物质。作为这样的物质,例如可以使用上述离子化合物。在一个实施方式中,可以优选使用上文说明的鎓盐。作为具体例,可以列举全氟阴离子与碘鎓离子或铵离子等阳离子的盐。

[添加剂]

油墨组合物还可以含有添加剂作为任意成分。作为添加剂,可以列举阻聚剂、稳定剂、增粘剂、胶凝剂、阻燃剂、抗氧化剂、抗还原剂、氧化剂、还原剂、表面改性剂、乳化剂、消泡剂、分散剂、表面活性剂等。

[含量]

油墨组合物中的溶剂的含量可以考虑适用于各种涂布方法来确定。例如,关于溶剂的含量,相对于溶剂的电荷传输性聚合物的比例优选为0.1质量%以上,更优选为0.2质量%以上,进一步优选为0.5质量%以上。

另外,关于溶剂的含量,相对于溶剂的电荷传输性聚合物的比例优选为20质量%以下,更优选为15质量%以下,进一步优选为10质量%以下。

<有机层>

在一个实施方式中,有机层是使用上述实施方式的电荷传输性材料或油墨组合物形成的层。通过使用油墨组合物,可以通过涂布法良好地形成有机层。作为涂布方法,例如可以列举旋涂法;流延法;浸渍法;凸版印刷、凹版印刷(intaglioprinting)、胶版印刷、平版印刷、凸版反转胶版印刷、丝网印刷、凹版印刷(gravureprinting)等有版印刷法;喷墨法等无版印刷法等公知的方法。通过涂布法形成有机层时,可以在涂布后使用加热板或烘箱将得到的有机层(涂布层)干燥,将溶剂除去。

在电荷传输性聚合物具有聚合性官能团的情况下,可通过光照射、加热处理等使电荷传输性聚合物的聚合反应进行,使有机层的溶解度变化。通过层叠改变了溶解度的有机层,能够容易地实现有机电子元件的多层化。关于有机层的形成方法,例如可以参照国际公开第2010/140553号的记载。

从提高电荷传输效率的观点出发,干燥后或固化后的有机层的厚度优选为0.1nm以上,更优选为1nm以上,进一步优选为3nm以上。

另外,从减小电阻的观点出发,有机层的厚度优选为300nm以下,更优选为200nm以下,进一步优选为100nm以下。

<有机电子元件>

在一个实施方式中,有机电子元件至少具有上述实施方式的有机层。作为有机电子元件,可以举出有机el元件、有机光电转换元件和有机晶体管。有机电子元件优选具有至少在一对电极之间配置有有机层的结构。

[有机el元件]

在一个实施方式中,有机el元件至少具有上述实施方式的有机层。有机el元件通常具备发光层、阳极、阴极及基板,根据需要具备空穴注入层、电子注入层、空穴传输层、电子传输层等其他功能层。各层可以通过蒸镀法形成,也可以通过涂布法形成。有机el元件优选具有有机层作为发光层或其他功能层,更优选具有有机层作为功能层,进一步优选具有有机层作为空穴注入层和空穴传输层中的至少一个。

图1是表示有机el元件的一个实施方式的截面示意图。图1的有机el元件是多层结构的元件,依次具有基板8、阳极2、由上述实施方式的有机层构成的空穴注入层3及空穴传输层6、发光层1、电子传输层7、电子注入层5以及阴极4。以下,对各层进行说明。

[发光层]

作为发光层中使用的材料,可以使用低分子化合物、聚合物、树状大分子等发光材料。由于在溶剂中的溶解性高、适于涂布法,因此优选聚合物。作为发光材料,可以列举荧光材料、磷光材料、热活化延迟荧光材料(tadf)等。

作为上述荧光材料,可以列举苝、香豆素、红荧烯、喹吖酮、茋、色素激光用色素、铝络合物、它们的衍生物等低分子化合物;聚芴、聚苯撑、聚苯撑乙烯撑、聚乙烯基咔唑、芴-苯并噻二唑共聚物、芴-三苯胺共聚物、它们的衍生物等聚合物;它们的混合物等。

作为上述磷光材料,可以使用含有ir、pt等金属的金属络合物等。

作为ir络合物,可以列举进行蓝色发光的fir(pic)(双[(4,6-二氟苯基)-吡啶-n,c2]吡啶甲酰合铱(iii))、进行绿色发光的ir(ppy)3(三(2-苯基吡啶)合铱)、进行红色发光的(btp)2ir(acac)(双〔2-(2’-苯并[4,5-α]噻吩基)吡啶-n,c3〕(乙酰丙酮)铱)、ir(piq)3(三(1-苯基异喹啉)铱)等。

作为pt络合物,例如可以列举进行红色发光的ptoep(2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21h,23h-卟啉铂)等。

在发光层含有上述磷光材料的情况下,除了磷光材料以外,优选还含有基质材料。作为基质材料,可以使用低分子化合物、聚合物或树状大分子。作为低分子化合物,可以列举cbp(4,4’-双(9h-咔唑-9-基)联苯)、mcp(1,3-双(9-咔唑基)苯)、cdbp(4,4’-双(咔唑-9-基)-2,2’-二甲基联苯)、它们的衍生物等。

作为聚合物,可以列举上述实施方式的电荷传输性材料、聚乙烯咔唑、聚苯撑、聚芴、它们的衍生物等。

作为热活化延迟荧光材料,可以列举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)等中记载的化合物。

[空穴注入层、空穴传输层]

优选将使用上述电荷传输性材料形成的有机层用作空穴注入层和空穴传输层中的至少一个,更优选至少用作空穴注入层。在有机el元件具有使用上述电荷传输性材料形成的有机层作为空穴注入层、且进一步具有空穴传输层的情况下,空穴传输层可以使用公知的材料。另外,在有机el元件具有使用上述电荷传输性材料形成的有机层作为空穴传输层、且进一步具有空穴注入层时,空穴注入层可以使用公知的材料。

作为可以用于空穴注入层和空穴传输层的公知的材料,可以列举芳香族胺类化合物(例如n,n’-二(萘-1-基)-n,n’-二苯基-联苯胺(α-npd)等芳香族二胺)、酞菁系化合物、噻吩系化合物(例如噻吩系导电性聚合物(聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚(4-苯乙烯磺酸盐)(pedot:pss)等)等。

在一个实施方式中,为了形成空穴注入层,优选使用含有具有三苯胺结构的电荷传输性聚合物的电荷传输性材料。在该情况下,考虑与空穴的移动有关的能级,作为形成空穴传输层的材料,可以优选使用上述电荷传输性材料。

虽然没有特别限定,但在空穴注入层的材料含有聚合引发剂、且空穴传输层的材料含有具有聚合性官能团的支链聚合物作为电荷传输性聚合物的实施方式中,能够使空穴传输层良好地固化。

另外,也可以通过在由固化后的有机膜构成的空穴传输层上涂布上层油墨而进一步层叠有机膜,形成发光层等其他层。

[电子传输层、电子注入层]

作为用于电子传输层和电子注入层的材料,可以列举菲绕啉衍生物、联吡啶衍生物、硝基取代芴衍生物、二苯基醌衍生物、噻喃二氧化物衍生物、萘、苝等稠合环四羧酸酐、碳二酰亚胺、芴叉甲烷衍生物、蒽醌二甲烷及蒽酮衍生物、噁二唑衍生物、噻二唑衍生物、苯并咪唑衍生物、喹喔啉衍生物、铝络合物等。另外,也可以使用上述实施方式的电荷传输性材料。

[阴极]

作为阴极材料,使用li、ca、mg、al、in、cs、ba、mg/ag、lif、csf等金属或金属合金。

[阳极]

作为阳极材料,使用金属(例如au)或具有导电性的其他材料。作为其他材料,可以列举氧化物(例如ito:氧化铟/氧化锡)、导电性高分子(例如聚噻吩-聚苯乙烯磺酸混合物(pedot:pss))。

[基板]

作为基板,可以使用玻璃、塑料等。基板优选是透明的。另外,优选具有柔性的柔性基板。具体而言,优选石英玻璃、透光性的树脂膜等。

作为树脂膜,可以列举由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、三醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素等构成的膜。

在使用树脂膜的情况下,为了抑制水蒸汽、氧等的透过,也可以在树脂膜上涂布氧化硅、氮化硅等无机物后使用。

[发光色]

有机el元件的发光色没有特别限定。白色的有机el元件能够用于家庭用照明、车内照明、钟表或液晶的背光灯等各种照明器具,因此优选。

作为形成白色的有机el元件的方法,可以采用使用多个发光材料、使多个发光色同时发光而混色的方法。作为多个发光色的组合,没有特别限定,可以列举含有蓝色、绿色和红色这3个发光极大波长的组合、含有蓝色和黄色、黄绿色和橙色等2个发光极大波长的组合。发光色的控制可以通过发光材料的种类和量的调整来进行。

<显示元件、照明装置、显示装置>

在一个实施方式中,显示元件具备上述实施方式的有机el元件。

例如,通过使用有机el元件作为与红、绿以及蓝(rgb)的各像素对应的元件,能够得到彩色的显示元件。在图像的形成方法中,有利用配置成矩阵状的电极直接驱动排列在面板上的各个有机el元件的单纯矩阵型、和在各元件上配置薄膜晶体管进行驱动的有源矩阵型。

另外,在一个实施方式中,照明装置具备上述实施方式的有机el元件。另外,在一个实施方式中,显示装置具备照明装置和作为显示单元的液晶元件。例如,显示装置可以是使用上述实施方式的照明装置作为背光源、使用公知的液晶元件作为显示单元的显示装置、即液晶显示装置。

(实施例)

以下,通过实施例对本发明进行更具体的说明,但本发明并不限定于以下的实施例。

1.电荷传输性聚合物的制备

<pd催化剂的制备>

在氮气气氛下的手套箱中,室温下向样品管中称取三(二亚苄基丙酮)二钯(pd2(dba)3、73.2mg、80μmol),加入甲苯(16ml),搅拌30分钟。同样地,向样品管中称取三(叔丁基)膦(129.6mg、640μmol),加入甲苯(4ml),搅拌5分钟。将这些溶液混合,室温下搅拌30分钟,制成催化剂。全部溶剂在通过氮气鼓泡30分钟以上脱气后使用。

<电荷传输性聚合物1>

向三口圆底烧瓶中加入下述单体t1(4.0mmol)、下述单体l1(5.0mmol)、下述单体b1(2.0mmol)、甲基三正辛基氯化铵(alfaaesar公司制“aliquat336”)(0.03g)、氢氧化钾(1.12g)、纯水(5.54ml)及甲苯(50ml),加入之前制备的pd催化剂甲苯溶液(1.0ml)。将该混合物加热回流2小时。需要说明的是,至此为止的全部操作在氮气气流下进行。另外,全部溶剂在通过氮气鼓泡30分钟以上脱气后使用。

[化学式编号9]

反应结束后,水洗有机层,将有机层注入甲醇-水(9:1)中。通过抽滤回收产生的沉淀,用甲醇洗涤。通过抽滤回收得到的沉淀,溶解于甲苯中,加入金属吸附剂(stremchemicals公司制的“triphenylphosphine,polymer-boundonstyrene-divinylbenzenecopolymer”,相对于沉淀物100mg为200mg),在80℃下搅拌2小时。搅拌结束后,过滤除去金属吸附剂和不溶物,从甲醇中进行再沉淀。通过抽滤回收产生的沉淀,用甲醇洗涤。将得到的沉淀真空干燥,得到电荷传输性聚合物1。得到的电荷传输性聚合物1的数均分子量为13,600、重均分子量为72,800。

数均分子量和重均分子量通过使用四氢呋喃(thf)作为洗脱液的gpc(聚苯乙烯换算)进行测定。测定条件如下所述。

<电荷传输性聚合物2>

向三口圆底烧瓶中加入上述单体l1(5.0mmol)、上述单体b1(2.0mmol)、上述单体t1(1.0mmol)、下述单体t2(3.0mmol)及甲苯(50ml),进一步加入之前制备的pd催化剂溶液(1.0ml)。之后,与电荷传输性聚合物1的合成同样地进行电荷传输性聚合物2的合成。得到的电荷传输性聚合物2的数均分子量为14,800、重均分子量为46,200。

[化学式编号10]

<电荷传输性聚合物3>

向三口圆底烧瓶中加入上述单体l1(5.0mmol)、上述单体b1(2.0mmol)、上述单体t1(1.0mmol)、下述单体t3(3.0mmol)及甲苯(50ml),进一步加入之前制备的pd催化剂溶液(1.0ml)。之后,与电荷传输性聚合物1的合成同样地进行电荷传输性聚合物3的合成。得到的电荷传输性聚合物3的数均分子量为24,700、重均分子量为49,100。

[化学式编号11]

<电荷传输性聚合物4>

向三口圆底烧瓶中加入下述单体l2(5.0mmol)、上述单体b1(2.0mmol)、上述单体t1(1.0mmol)、上述单体t2(3.0mmol)及甲苯(50ml),进一步加入之前制备的pd催化剂溶液(1.0ml)。之后,与电荷传输性聚合物1的合成同样地进行电荷传输性聚合物4的合成。得到的电荷传输性聚合物4的数均分子量为19,300、重均分子量为68,700。

[化学式编号12]

<电荷传输性聚合物5>

向三口圆底烧瓶中加入上述单体l1(5.0mmol)、上述单体b1(2.0mmol)、上述单体t1(1.0mmol)、下述单体t4(3.0mmol)及甲苯(50ml),进一步加入之前制备的pd催化剂溶液(1.0ml)。之后,与电荷传输性聚合物1的合成同样地进行电荷传输性聚合物5的合成。得到的电荷传输性聚合物5的数均分子量为14,400、重均分子量为46,400。

[化学式编号13]

<电荷传输性聚合物6>

向三口圆底烧瓶中加入下述单体l3(5.0mmol)、上述单体b1(2.0mmol)、上述单体t1(4.0mmol)及甲苯(50ml),进一步加入之前制备的pd催化剂溶液(1.0ml)。之后,与电荷传输性聚合物1的合成同样地进行电荷传输性聚合物6的合成。得到的电荷传输性聚合物6的数均分子量为21,100、重均分子量为53,200。

[化学式编号14]

<电荷传输性聚合物7>

向三口圆底烧瓶中加入上述单体l2(5.0mmol)、上述单体b1(2.0mmol)、下述单体t5(4.0mmol)及甲苯(50ml),进一步加入之前制备的pd催化剂溶液(1.0ml)。之后,与电荷传输性聚合物1的合成同样地进行电荷传输性聚合物7的合成。得到的电荷传输性聚合物7的数均分子量为17,000、重均分子量为32,000。

[化学式编号15]

<电荷传输性聚合物8>

向三口圆底烧瓶中加入上述单体l1(5.0mmol)、上述单体b1(2.0mmol)、下述单体t6(4.0mmol)及甲苯(50ml),进一步加入之前制备的pd催化剂溶液(1.0ml)。之后,与电荷传输性聚合物1的合成同样地进行电荷传输性聚合物8的合成。得到的电荷传输性聚合物8的数均分子量为22,200、重均分子量为61,100。

[化学式编号16]

电荷传输性聚合物1~8的制备中使用的单体汇总于以下的表1中。

表1

备注:表中,上标(ca)表示在结构单元内具有:具有碳原子数为7以上的脂环式结构的一价的取代基与含羰基基团直接键合而成的取代基。另外,上标(c)表示结构单元内具有:具有含羰基基团的取代基。

2.含有电荷传输性聚合物的电荷传输性材料(油墨组合物)的评价

(实施例1~3和比较例1~5)

使用之前制备的电荷传输性聚合物1~8进行以下记载的各种评价。

<在ito基板上的成膜性评价>

如表2所示,使用之前制备的电荷传输性聚合物1~8,将各聚合物10mg溶解于1.094ml的甲苯中,得到聚合物溶液。另外,将下述离子化合物1(1.0mg)溶解于甲苯500μl中,得到离子化合物溶液。将得到的聚合物溶液与离子化合物溶液51μl混合,制备各油墨组合物。

[化学式编号17]

将各油墨组合物在室温(25℃)下滴加到ito基板上,以3000rpm进行60秒旋涂而形成有机膜。接着,在热板上,在210℃下加热ito基板30分钟后,通过目视观察有机膜的透明性。

通常,在油墨对下层的润湿性低的情况下,涂布时油墨不会在下层表面上充分扩展,涂布后得到的有机膜变得具有凹凸形状。因此,在油墨对下层的润湿性低的情况下,难以在面内形成具有均匀厚度的有机膜。厚度不均匀的有机膜由于光在表面散射,因此透明性降低。从这样的观点出发,观察有机膜的透明性,按照以下的基准评价成膜性(润湿性)。

评价基准:

成膜性a:有机膜中未发现浑浊,是透明的。

成膜性b:有机膜中可见浑浊。

<油墨组合物的溶解度变化(残膜率)的评价>

如表2所示,使用之前制备的电荷传输性聚合物1~8,将各聚合物10mg溶解于1.094ml的甲苯中,得到聚合物溶液。另外,将上述离子化合物1(1.0mg)溶解于甲苯500μl中,得到离子化合物溶液。

将得到的聚合物溶液与离子化合物溶液(51μl)混合,制备涂布溶液(油墨组合物)。将油墨组合物在室温(25℃)下滴加到石英玻璃基板上,以3000rpm进行60秒旋涂,形成有机膜。接着,在热板上,将石英玻璃基板在210℃下加热30分钟,使有机膜固化。

然后,用小镊子夹住石英玻璃基板,浸渍在充满甲苯(25℃)的200ml烧杯中,使石英玻璃基板沿石英玻璃基板的厚度方向在10秒内往返振动10次。根据浸渍前后的有机膜的uv-vis谱中的吸收极大(λmax)的吸光度(abs)的比,按照以下的式1求出有机膜(固化膜)的残膜率。

(数学式1)

残膜率(%)=浸渍后的有机膜的abs/浸渍前的有机膜的abs×100

吸光度的测定条件使用分光光度计((株式会社)日立制作所制u-3310),对于有机膜,求出300~500nm的波长范围内的最大吸收波长下的吸光度。

<表面自由能的测定>

使用之前制备的电荷传输性聚合物1~8,将各聚合物10mg溶解于1.094ml的甲苯中,得到聚合物溶液。另外,将上述离子化合物1(1.0mg)溶解于甲苯500μl中,得到离子化合物溶液。

将得到的聚合物溶液与离子化合物溶液(51μl)混合,制备涂布溶液(油墨组合物)。将墨液组合物在室温(25℃)下滴加到石英玻璃基板上,以3000rpm进行60秒旋涂,形成有机膜。接着,在热板上,将石英玻璃基板在210℃下加热30分钟,使有机膜固化。

在室温环境下使用分配器在得到的各有机膜上形成纯水和二碘甲烷的液滴。形成3个液滴,对其从正旁边用ccd照相机获得图像,测定接触角,求出平均值。

将得到的值代入规定的式(之前说明过的式(5)及式(6)),计算各有机膜的表面自由能的极性成分(mj/m2)和非极性成分(mj/m2)。将这些测定结果示于表2。

<上层的成膜性评价>

使用与残留膜率测定时同样的方法在ito基板上形成第1有机膜(空穴注入层)。接着,作为空穴传输层材料,得到将10mg的电荷传输性聚合物8溶解于1.094ml的甲苯中得到的聚合物溶液(油墨)。将上述油墨分别滴加到第1有机膜上,以3000rpm进行60秒旋涂,在120℃下加热10分钟,由此层叠膜厚为40nm的第2有机膜(空穴传输层)。

目视观察所层叠的第2有机膜的表面,根据其透明性按照以下的基准评价成膜性(润湿性)。

评价基准:

成膜性a:有机膜中未发现浑浊,是透明的

成膜性b:有机膜中可见浑浊。

表2

如表2所示,含有具有取代基(ca)的电荷传输性聚合物的油墨组合物(实施例1~3)对ito基板的润湿性良好,成膜性优异,所述取代基(ca)是由具有碳原子数为7以上的脂环式结构的取代基与含羰基基团直接键合而成的。

另外,得到的有机膜的表面自由能(和)均为42mj/m2以上、非极性成分为41mj/m2以上,因此能够提高与上层油墨的润湿性。此外,由上述油墨组合物得到的有机膜的残膜率高,因此有机膜的耐溶剂性优异,通过湿式工艺进行的多层化变得容易。实际上,对有机膜涂布空穴传输层材料的油墨而形成上层,其结果能够良好地进行多层化,如表2所示,得到成膜性优异的结果。

与此相对,在不具有带有碳原子数为7以上的脂环式结构的取代基与包含含羰基基团的取代基的组合的电荷传输性聚合物(比较例1~5)中,难以改善对ito基板的润湿性和与上层油墨的润湿性这两者。更具体而言,在比较例1~3中,对ito基板的成膜性良好,得到的有机膜的表面自由能(和)均为42mj/m2以下,得到上层的成膜性差的结果。另外,在比较例4及5中,得到在下层的ito基板上的成膜性以及上层的成膜性这两者都差的结果。

如上所述,通过实施例示出了本公开的实施方式的效果。但是,根据本公开,不限于实施例中使用的电荷传输性聚合物,只要不脱离本公开的范围,则即使在使用了其他电荷传输性聚合物的情况下,也能够提供与之前的实施例同样地具有优异特性的电荷传输性材料。

符号说明

1发光层

2阳极

3空穴注入层

4阴极

5电子注入层

6空穴传输层

7电子传输层

8基板

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